Meghaladta az egymilliót a High-NA EUV gépekkel feldolgozott szilíciumostyák száma az Intel Foundry laboratóriumaiban és gyártósoraiban – jelentette be a vállalat és a holland litográfiai berendezésgyártó ASML a Monterey-ben zajló SPIE Photomask Technology and EUV Lithography szakmai konferencián. A közlés szerint a 0,55-ös numerikus apertúrájú extrém ultraibolya levilágítás a kísérleti fázisból átlépett a funkcionális, nagy volumenű gyártási szakaszba. A berendezéseket a tesztminták mellett már a fogyasztói piacra szánt következő generációs Intel Core Ultra Series 3 processzorok (kódnevükön Panther Lake) kritikus fémrétegeinek mintázására is használják.
Miért van szükség a numerikus apertúra emelésére?
A modern mikroelektronikában a litográfiai szkenner felbontóképessége szabja meg, milyen sűrűn és mekkora pontossággal lehet tranzisztorokat és összekötő huzalozást rajzolni a szilíciumra. A hagyományos, jelenleg is tömegtermelésben dolgozó EUV rendszerek (például az ASML NXE platformja) 0,33-as numerikus apertúrával (NA) működnek. A High-NA berendezések (mint a Twinscan EXE:5000 és EXE:5200) ezt az optikai gyűjtőképességet emelik 0,55-re, ami jóval élesebb képalkotást és szűkebb geometriai struktúrákat tesz lehetővé.
A finomabb natív optikai felbontás közvetlen előnye, hogy drasztikusan mérsékli a többszörös mintázás (multiple patterning) kényszerét. Amikor a korábbi litográfiáknál egyetlen áramköri réteget csak két vagy három egymást követő maszkolási és maratási lépéssel tudtak kialakítani, az exponenciálisan növelte a gyártási ciklusidőt és a selejtképződés esélyét. A High-NA bevetésével ezek a rétegek egyetlen expozícióval leképezhetők, ami egyszerűsíti a folyamatfelügyeletet, csökkenti a hibaszámot és javítja a kihozatali arányt az Intel 18A és a készülő 14A csíkszélességeken.
A szűk keresztmetszet: mezőméret és az anamorfikus lencsék
A nagyobb numerikus apertúra bevezetése komoly optikai kompromisszummal járt. Ahhoz, hogy az extrém beesési szögű fénysugarak ne ütközzenek a tükrös fotomaszkba, az ASML mérnökei anamorfikus lencserendszert terveztek, amely vízszintesen négyszeres (4×), függőlegesen viszont nyolcszoros (8×) kicsinyítést alkalmaz. A félvezetőiparban évtizedek óta standardnak számító 6×6 hüvelykes kvarc fotomaszkok mellett ez azt jelenti, hogy az egy lépésben levilágítható mező mérete a felére (26×16,5 mm-re) csökkent a korábbi 26×33 mm-es teljes mezőhöz képest.
A szakmai konferencián a SemiWiki beszámolója és a Tom’s Hardware technikai elemzése szerint a mérnökök két lépcsőben kezelik a korlátot. A Panther Lake és a korai 18A lapkák esetében a retikulum-varrás (reticle stitching) módszerét alkalmazzák, ahol a nagyobb méretű chipeket szoftveresen két külön mezőre bontják, majd nanométeres pontossággal illesztik össze közvetlenül az ostyán. Az Intel processztervező készlete (PDK) ezt a korlátot már a tervezőasztalon láthatóvá teszi a mérnököknek.
Hosszú távú forradalom: érkeznek a 6×12 hüvelykes fotomaszkok
A jövőbeli monolitikus szerverprocesszorok és óriási AI-gyorsítók gyártásához azonban a varrás sem jelent végleges megoldást a hibalehetőségek és az illesztési határok miatt. Ezért a bejelentés legfontosabb stratégiai pontja a 6×12 hüvelykes maszkformátum felkarolása volt. A kétszer akkora felületű fotomaszkok lehetővé teszik a teljes méretű mezők visszaállítását a High-NA szkennereken, teljesen megszüntetve a retikulum-varrás kényszerét.
A maszk méretének megduplázása ugyanakkor nem csupán a levilágítógépeket érinti. Az új szabványhoz át kell alakítani a lézeres és elektronsugaras maszkíró berendezéseket, az automatizált optikai ellenőrző és javító állomásokat, a vákuumos szállítókazettákat és a tisztatermi robotikát is. A vállalat közlése szerint már több mint három éve dolgoznak az iparági konzorciumokkal és az EDA szoftverfejlesztőkkel az új infrastruktúra harmonizációján, megalapozva az évtized második felében érkező 14A és 10A félvezető-generációk megbízható és gazdaságos tömegtermelését.
