www.Au-Ja.de - http://www.au-ja.de/artikel-inteleuv04-print.phtml
Intels Fortschritte in der EUV-Technik - 1/5
02.08.2004 by holger
Zur HTML-Ansicht
Intels Fortschritte in der EUV-Technik - Ein Durchbruch in der Chip-Herstellung?
Am vergangenen Donnerstag wurden wir Journalisten in einer Telefonkonferenz von Ken David persönlich - Direktor der Components Research Group, Intel - über die Fortschritte in der EUV-Lithographie-Technik unterrichtet. In unserem Artikel wollen wir euch nicht mit wissenschaftlicher Grundlagenforschung, die an sich durchaus interessant und spannend ist, langweilen, sondern euch einen Ausblick in die mögliche Zukunft der Chipherstellung geben.
Ein wenig überrascht waren wir schon, dass Intel in einer NDA-Telefonkonferenz gleich Ken David, den Direktor der Components Research Group persönlich antreten lässt; nein, keinen Pressereferenten, der Direktor persönlich musste ran.
Doch wer ist dieser Ken David eigentlich? Beheimatet ist die Components Research Group in Hillsboro, Oregon. Ken startete seine Karriere 1982 bei Fairchild Semiconductor und wechselte 1984 zur Intel Corporation. Dort war er u.a. Factory Manager für Intels erste 130nm Plant, Fab 20.
Kommen wir nun endlich zum Kern unseres Artikels! Was stellt Intel am heutigen Montag denn nun so aufregend Neues der Weltöffentlichkeit vor?!
Intel konnte einen entscheidenden Meilenstein in der Umsetzung der „extreme-ultravilolet (EUV) Lithogragphy“ erreichen, einer Fertigungstechnik, die Intel im Jahre 2009 in der Mikroprozessorproduktion einzusetzen gedenkt. Mit der Installation des weltweit ersten kommerziellen EUV-Lithographie-Tools, dem sog. „Micro Exposure Tool“(MET) verlässt EUV die Forschungslabors und erreicht den Status einer Pilot-Produktionsumgebung. Darüber hinaus entwickelt Intel die EUV-Masken ebenfalls im eigenen Haus und kann eine erste Pilotanlage zur Produktion von EUV-Masken vorweisen, die das sog. „EUV mask making tool“, das sog.“ e-beam-tool“ zur Reparatur derselben sowie das „inspection tool“ umfasst. Aufgrund der immensen Komplexität der Materie wurde die EUV-Lithographie mit zahlreichen Firmen zusammen entwickelt, wie Media Lario, Cymer und NaWoTec.
Ziel der ganzen Entwicklungsbemühungen ist es natürlich mehr und mehr Transistoren auf einem Chip unterzubringen, was die Hersteller wiederum dazu zwingt, die Strukturen ständig zu verkleinern. Bisherige, konventionelle Lithographietechniken werden vermutlich in wenigen Jahren die Grenzen des Machbaren erreichen.
Um EUV-Lithographie besser zu verstehen, schauen wir uns zunächst einmal die Einordnung des EUV-Bereichs des Lichtes sowie dessen Wellenlänge an.
Die Wellenläge des EUV-Lichtes liegt zwischen molekularen und atomaren Strukturgrößen
Wie ersichtlich, wird extrem kurzwelliges Licht (13,5 nm oder 1.3x10-6) benutzt, um Images von einer Maske auf einen Silizium-Wafer zu transferieren.
Intels Fortschritte in der EUV-Technik - 2/5
02.08.2004 by holger
Zur HTML-Ansicht
Wo liegt jedoch das eigentliche Problem der Lithographie-Technik?
Die nachfolgende Grafik zeigt eine Gegenüberstellung von „Feature Size“, also den resultierenden Strukturen auf dem Silizium und der Lithographie-Wellenlänge („Lithography Wavelength“).
Die Wellenläge des zur Belichtung verwendeten Lichtes im Verhältnis zur erzeugten Strukturgröße
Bereits 1997, dem Schnittpunkt beider Kurven, unterschritten demnach die Strukturen auf dem Silizium die Wellenlänge des Lichts, mit dem diese hergestellt wurden! Mit der EUV-Lithographie wird es voraussichtlich 2009 erneut – wie bereits vor 1997 – möglich sein, mit Wellenlängen zu arbeiten, die kleiner sind, als die erzeugten Strukturen auf dem Silizium.
Mit der EUV-Lithographie erfolgt bei der technischen Umsetzung ein tief greifender Paradigmenwechsel: Aufgrund der ultrakurzen Wellenlänge (13,5nm) würde das Licht von jeglichem Material vollständig absorbiert werden. Demnach ist eine konventionelle Belichtung DURCH die Maske auf den Wafer nicht mehr möglich.
Heutige Belichtungsverfahren durchleuchten die Maske sowie Linsen
Intels Fortschritte in der EUV-Technik - 3/5
02.08.2004 by holger
Zur HTML-Ansicht
Um das Image von der Maske auf den Waver zu projizieren, sind nicht nur die Optiken, sondern auch die Masken reflektierend, zudem findet die Produktion im Vakuum statt, da die Umgebungsluft zu viel des kurzwelligen Lichts absorbieren würde. Anhand der nachfolgenden Grafik ist der Weg des Lichtes im EUV Exposure Tool ersichtlich. Ausgehend von der EUV-Lichtquelle wird das Licht gebündelt auf die reflektierende Maske und schließlich auf den Wafer projiziert. Die Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit sind bei diesem Verfahren unglaublich hoch. So darf sich die Maske, die sich infolge der Bestrahlung erhitzt, gerade einmal um 1,5 nm bei einer Erwärmung von 10 °C ausdehnen. Ein weiteres, noch weitgehend ungelöstes Problem betrifft die EUV-Lichtquelle selbst. Aufgrund der Reflektionsverluste der eingesetzten Spiegel – es werden lediglich bis zu 70 % des Lichts reflektiert – müsste die Lichtleistung rund 100 Watt betragen, um das Licht von der Maske auf den Wafer zur projizieren. Doch momentan erreicht die Lichtquelle, bei der es sich gegenwärtig um eine Plasmalichtquelle handelt, höchstens 5 W an Leistung.
EUV-Belichtung arbeitet hingegen auschließlich mit Reflexion
In Natura sieht Intels Micro Exposure Tool (MET) so aus:
Intels Micro Exposure Tool (MET)
Intels Fortschritte in der EUV-Technik - 4/5
02.08.2004 by holger
Zur HTML-Ansicht
Die folgende Abbildung zeigt die reflektierende Maske in der EUV-Lithographie-Technik:
links: EUV-Lithographie; rechts unten: derzeitige Technik
Doch wo steht die EUV-Lithographie heute? Wie nah ist Intel an der Serienproduktion von fertigen Mikroprozessoren?
Bis dahin ist es sicher noch ein weiter Weg. Stand der Technik sind experimentelle Masken, mit denen spezifische Muster hergestellt werden können.
Mit EUV-Lithographie erzeugte Testmuster
Mit EUV derzeit erzeugbare Strukturen für die 32 nm Fertigung
Intels Fortschritte in der EUV-Technik - 5/5
02.08.2004 by holger
Zur HTML-Ansicht
Ein treffendes Resümee lieferte Ken David selbst: “We are making progress toward implementing EUV lithography technology in manufacturing with the 32nm process in 2009. This technology will help us continue to deliver the benefits of Moore’s Law into the next decade.”
Anhand des nachfolgenden Zeitstrahls könnt ihr den Entwicklungsprozess und den immensen Zeitumfang von beinahe 20 Jahren bis hin zum kommerziellen Einsatz in der Chipherstellung im Jahre 2009 erkennen.
Zeitlinie der Entwicklung der EUV-Lithographie
Intel selbst beschreibt das zur lösende Problem anhand einer Analogie wie folgt: Ähnlich einem winzigen Pinsel, mit dem feine Linien gezogen werden können, benötigen die Chiphersteller immer kürzere Wellenlängen, um die winzigen Schaltkreise auf einem Chip herzustellen. Heutige Lithographietechnik nutzt jedoch vergleichsweise große Wellenlängen, mit denen die winzigen Schaltkreise in der Zukunft nicht mehr hergestellt werden können. Im Gegensatz zur konventionellen Lithographie, die heute mit Wellenlängen von 193 nm arbeitet, nutzt EUV extrem kurzwelliges Licht im Bereich von 13,5 nm, so dass erst zukünftige Strukturgrößen erreichbar sein werden. Doch bis dahin ist noch ein weiter Weg zurückzulegen…im Jahr 2009 sind wir schlauer!
Quellenangabe: Alle Abbildungen, die in diesem Artikel verwendet werden, stammen von Intel.
| ||||||||||||
www.Au-Ja.de - http://www.au-ja.de/artikel-inteleuv04-print.phtml
