10 nm chips maken met EUV-licht stap dichterbij

ASML verwacht tegen het jaar 2015 machines productieklaar te hebben die chips produceren met behulp van extreem ultraviolet (EUV) licht. EUV heeft wat obstakels op de weg gehad, maar nu lijkt de techniek dan eindelijk rijp voor de praktijk.

Lange tijd hoopte de chipindustrie om licht met een kortere golflengte te kunnen gebruiken om chips te maken die goedkoper zijn en met een hogere dichtheid. EUV maakt gebruik van plasma-lichtbronnen en nieuwe optische technieken en heeft flink wat vertraging gehad.

Vorige maand liet ASML op het Semicon West congres in San Francisco een plan zien waarmee EUV-machines in chipfabrieken zullen worden geïnstalleerd. Er zijn nog wat aanpassingen te doen aan de kracht van de gebruikte lasers, maar ASML verwacht productiemachines te hebben tegen 2015. Mooi op tijd om de volgende generatie chips op 10 nanometer te kunnen produceren.

EUV-machines

Hedendaagse machines doen hun lithografie op 193 nm. EUV-machines gebruiken 13,5 nm licht om veel kleiner te kunnen werken dan nu mogelijk is. De moeilijkheid zat hem echter in de lage helderheid van de lichtbron. Hierdoor was commercieel gebruik tot op heden lastig. Hoe donkerder het licht, hoe langer elke wafer belicht moet worden en hoe langer het duurt om een chip te maken.

Productiviteit

ASML schat zelf dat de eerste machine, de NXE:3100, die dit jaar klaar is, uiteindelijk 125 wafers per uur zal produceren. Daarbij verwacht ASML dat ongeveer 250 watt aan EUV licht nodig zal zijn.

Ondanks dat een preproductie-versie van de NXE:3100 nu nog pakweg 55 watt haalt, verwacht Skip Miller, ASML’s marketingmanager, dat dit verhoogd kan worden naar 250 watt.

Overname leidt naar het licht

Cymer, een bedrijf dat specialiseert in lithografische lichtbronnen werd eerder dit jaar overgenomen door ASML. Cymer heeft een techniek ontwikkeld die zogeheten ‘laser-produced plasma’ gebruikt om EUV licht te maken. Vallen druppels gesmolten tin worden daarbij verdampt door een kooldioxide laser. Als het tin afkoelt en de elektronen ontspannen, wordt EUV-licht uitgestoten en gebruikt om patronen op een wafer te maken.

Volgens Miller wordt deze techniek steeds verbeterd en zal ASML tegen het eind van 2013 een machine kunnen demonstreren met 80 watt aan EUV-licht.