Imec ontwikkelt parallelle lenzen voor e-beam-lithografie

Medewerkers van het Belgische onderzoeksinstituut Imec hebben een lenzensysteem ontwikkeld dat gebruikt kan worden voor een toekomstige generatie lithografische technieken. De lenzen kunnen gebruikt worden om elektronenbundels te richten voor chipproductie.

Met de lenzen die door het Belgische Imec werden ontwikkeld, kunnen elektronenbundels voor zogeheten reflective electron beam lithography worden geproduceerd. Dat moet het gebruik van elektronen als vervanging van traditionele uv-bundels mogelijk maken. De nieuwe 'lens' bestaat uit een verzameling microlenzen die door middel van statische elektriciteit worden gestuurd. Daarmee kan een elektronenstraal worden opgedeeld om op een siliciumwafer te worden gericht. Zo kan het lithografische proces parallel, met een miljoen e-beams tegelijk, plaatsvinden.

Met elektronen in plaats van lichtbundels zouden kleinere structuren op een wafer kunnen worden aangebracht dan met uv-lithografie. Die uv-technologie zou binnen enkele generaties zijn grens bereiken en moet dan door ofwel euv- of e-beam-technologie worden opgevolgd. De e-beam-technologie heeft als voordeel dat er geen maskers, een soort sjablonen voor de chips, nodig zijn om het te etsen patroon op de wafers aan te brengen. Een groot nadeel is echter de snelheid. E-beam-lithografie is vooralsnog zeer traag, maar het parallellisme van de Imec-lenzen moet de snelheid opvoeren.

Reacties (12)

[knottnerus]

Dit soort machientjes zijn best wel prijzig om in de lucht te houden en als je kijkt naar de ASML NXT die nu 5000 wafers per dag uittuft met op iedere wafer een x-aantal processoren/mem-chips/andere zaken kan je je voorstellen dat een uurtje stilstand al snel vertaald kan worden tot meerdere duizenden euro's minder omzet.

Back to e-beam: met een elektronenstraal etsen t.o.v. "gewoon" met licht is hetzelfde als een pagina tekst (fontsize 1) overtypen t.o.v. inscannen. Dit principe is alleen rendabel als je met heel veel personen op dezelfde pagina tegelijk kan typen.
Mapper is/was(?) ook bezig met zo'n apparaat en kan alleen aan de spec van 200 wpd voldoen door in 1 apparaat 10 e-beam-machines te plaatsen. Nasty oplossing, maar als het werkt...
Hoe dan ook. Door deze nieuwe technologie van Imec hoeft dat misschien niet eens meer.

edit: kijken hoe lang het duurt voordat ASML dit principe overneemt(/opkoopt)

[Reactie gewijzigd door knottnerus op 1 augustus 2024 12:25]

[the_shadow]

ASML heeft op het moment als EUV machines in het veld staan (bij Samsung). Het probleem waar tegenaan wordt gelopen is niet dat ze niet kleiner kunnen etsen, maar dat er tegen natuurkundige grenzen aangelopen wordt.

[knottnerus]

Op en NXT machine kan doormiddel van double patterning een behoorlijke winst gemaakt worden op resolutie. Als dit ook toegepast wordt op EUV, kan je sub 10nm belichten.
Wat je zegt is echter wel waar, want de lijntjes die geprint worden zullen niet scherp zijn (lees: variabel van dikte) wat vervelende gevolgen heeft....
Echter als je praat over quantum tunneling en dat soort zaken, dan maakt het niet uit of je nu fotonen of elektronen gebruikt bij het proces.

[Syzzer]

Is dat niet hetzelfde als waar ze in Deflt bij Mapper al jaren aan werken en ondertussen zo goed als op de markt kunnen zetten?

http://www.mapperlithogra...hnology/mapper-technology

Zij werken ook met e-beam technologie en gebruiken 10.000 beams tegelijkertijd om chips te schrijven.

[Woy]

Inderdaad, dat is exact hetzelfde, en daar wordt ook met vele parallele beams gewerkt ( Initieel met 144, en het doel was 10.000, maar ik weet niet precies hoever ze daar nu mee zijn ). Het is vooral een erg mooie technologie voor prototyping. Doordat er geen Masks nodig zijn is het veel goedkoper om kleine oplages van chips te produceren. Bij dergelijke kleine oplages is het ook niet zo erg dat de snelheid nog niet zo hoog is.

In 2007 waren ze in ieder geval al erg ver met de technologie, TSMC was in ieder geval een van de grote investeerders, dus ook de grote producenten zien er zeker wel markt voor.

Ik verwacht echter niet dat het snel de conventionele chip massaproductie zal gaan vervangen.

[Reactie gewijzigd door Woy op 1 augustus 2024 12:25]

[UrsusX]

ASML heeft gekozen om met 'ouderwets' licht verder te gaan en niet met electronen omdat electronen elkaar afstoten. Hoe groter de intensiteit van de straal, hoe meer hij divergeert. Volgens ASML was het daardoor nooit mogelijk om voldoende intensiteit te halen voor een hoge doorvoersnelheid (momenteel 180 wafers/uur). Interessant dat IMEC nu als alternatief met vele stralen tegelijk gaat belichten. Ik ben wel benieuwd hoe lang ze daarmee dan doen over een wafer.
Nikon heeft jarenlang onderzoek gedaan naar lithografie met electronen en heeft daar ook prototypes van gebouwd, maar is daar uiteindelijk toch weer mee gestopt.

[Waking_The_Dead]

Een beetje een vreemde contradictie dit. parallel, met een miljoen e-beams tegelijk maar toch trager...
Vertaalt het overbodig zijn van een masker zich dan ook in goedkopere productie?

@Aragnut, maar wat mij niet duidelijk is: is de technologie op zich trager of is het nog steeds trager met een miljoen e-beams in parallel? Of verwachten ze de mate van parallelisme nog te kunnen opvoeren naar meer dan een miljoen?

[Reactie gewijzigd door Waking_The_Dead op 1 augustus 2024 12:25]

[Aragnut]

De e-beam technologie is an sich trager, omdat het geen masker gebruikt. Echter zorgt het parallellisme van de deze ontdekking ervoor dat het allemaal een stuk sneller kan (laatste zin in het artikel)

edit: ik denk dat de reden voor het ontbreken van het masker en het trager zijn van de techniek hem erin zit dat elk onderdeel apart beschenen wordt, in plaats van de hele plaat minus de locaties die het masker bedekt.

[Reactie gewijzigd door Aragnut op 1 augustus 2024 12:25]

[Sir Isaac]

Zie het als een foto maken (van een masker) tegenover tekenen. Fotograferen is snel, maar je hebt het masker nodig. Voor tekenen heb je alleen een potlood nodig, maar het is langzaam, tenzij je 1000 potloden tegelijk kunt gebruiken.

[Aham brahmasmi]

Vertaalt het overbodig zijn van een masker zich dan ook in goedkopere productie?

Waarschijnlijk is het alleen goedkoper voor kleine productieruns, maar ik weet niet wat de operating costs van e-beam machines zijn. In elk geval hoeft er geen masker gemaakt te worden, wat veel geld kan besparen (tienduizenden euros, misschien wel meer dan honderdduizend bij ingewikkelde cpu's?).

[_Pussycat_]

Een maskenset in 0.18 um kost al zo'n 300 k€; daarmee wordt dan een reticle van ca. 2 x 2 cm belicht.

Wat het voor CPUs kost weet ik niet maar het loopt ver in de miljoenen. De kosten daarvoor stijgen sinds een tijd erg snel (ik meen dat tot ca. 0.13 um de kosten ongeveer gelijk bleven en sindsdien de pan uit rijzen maar dat weet ik niet meer zeker).

[fractus]

Dit konden wij in Nederland toch al een tijdje? Heb een half jaar geleden nog bij een presentatie van Mapper gezeten, een spin-off van wat promovendi van de TU Delft, en die waren met e-beam technologie bezig en die konden volgensmij ook miljoenen e-beams tegelijk gebruiken?