זו המכונה הראשונה מסוגה בעולם, והיא יכולה לשנות את עולם השבבים

מכונת High NA EUV מאפשרת מזעור נוסף ומשמעותי של שבבים, והיא נבנית בימים אלה בארה"ב. איך עובדת הטכנולוגיה וכיצד היא מקרבת אותנו למחשוב קוונטי?

מאת קובי כפיר ובת ציון קליין, מהנדסים בכירים במחלקת ליטוגרפיה, אינטל ישראל.

בימים אלה מיוצרת באורגון שבארה"ב מכונה ראשונה מסוגה בעולם לייצור שבבים. המכונה היא למעשה גלגול מתקדם ופורץ דרך של מכונות ה-EUV (קיצור של Extreme Ultra Violet). היא מבוססת על טכנולוגיית High NA (קיצור של Numerical Aperture), המאפשרת ייצור רכיבים אלקטרוניים זעירים ומתקדמים הרבה יותר מאלו הקיימים היום.

מבט זריז על ההיסטוריה הלא כל כך רחוקה של ייצור שבבים מבהיר את גודל האירוע: במשך עשרות שנים התבססה תעשיית השבבים על שימוש בלייזרים להדפסת טרנזיסטורים. ככל שהם קטנים יותר, כך ניתן לדחוס יותר טרנזיסטורים ליחידת שטח ובכך לשפר את ביצועי המעבד וצריכת האנרגיה שלו. אבל השימוש בלייזרים הגיע למיצוי בשנים האחרונות (האחרון היה באורך גל של 193 ננומטר), והפסיק להשתלם ליצרני השבבים. הסיבה היא שהתהליך דורש גידול קבוע ומשמעותי באורך קו הייצור, מה שמוביל לעלייה בכמות הדפקטים וכמות המכונות ופוגע ברווחיות.

אלא שב-2010 חברת ASML פרצה לשוק עם מכונת EUV חדשה ומהפכנית, המסוגלת להדפיס באורך גל של 13.5 ננומטר. המעבר לשימוש במכונות אלו היה קפיצת מדרגה משמעותית והפך את החברה למובילה בתחום. היא הייתה היחידה שמסוגלת לספק ביצועים כל כך גבוהים, שכן הדפסה ברזולוציה גבוהה נמצאת בקורלציה ישירה לאורך הגל: ככל שאורך הגל קצר יותר, כך ניתן להדפיס ברזולוציה גבוהה יותר. המעבר מאורך גל של 193 ננומטר ל-13.5 ננומטר שינה הכל.

לעומת המכונות הקודמות, שהתבססו על אורך גל המופק ישירות מלייזר, מכונות ה-EUV החדשות מבוססות על אורך גל שמופק מפלזמה של חלקיקי בדיל. כך זה עובד: טיפות זעירות של בדיל נורות אל תוך ואקום בקצב של 50 אלף בשנייה, ושם הן נתקלות בסדרת פולסים של לייזר רב עוצמה. כמה רב עוצמה? 25 קילו ואט של קרן ממוקדת שפוגשת טיפה בקוטר של שערה. לצורך השוואה, המספרים האלה מתקרבים לעוצמה של נשק לייזר מיירט. כל טיפת בדיל פוגשת שני פולסים: הפולס הראשון משטח את הטיפה, והשני פוגע בה בזווית מדויקת שגורמת לה לפלוט קרינת EUV באורך גל קצר במיוחד של 13.5 ננומטר. הקרינה הזאת נאספת ומאפשרת בסופו של דבר להדפיס את המעגלים הזעירים על פרוסות הסיליקון.

האתגר הכי גדול והפתרון שפותח במשך שנים
אורך הגל הקצר מחייב מעבר מאופטיקה לשימוש במראות, עבודה בוואקום, ניצולת נמוכה שמחייבת כיולים מסובכים ועוד אתגרים טכנולוגיים רבים. לדוגמה, המראות חייבות להיות חלקות ברמה אטומית והן מורכבות מ-40 שכבות אחידות בעובי של ננומטרים. לשם כך, חברת ASML נעזרת ביצרניות האופטיקה המובילות בעולם, בהן חברת Zeiss.

להמשך קריאה https://www.geektime.co.il/what-is-high-na-euv/

-------------------------------------------