EUV-litografia ja sen käyttö integroitujen piirien tuotannossa

Abstract

Puolijohdetuotteita käytetään integroitujen piirien muodossa kaikkialla supertietokoneista kodinkoneisiin. Integroitujen piirien kysyntä ja suorituskyky eivät ole ikinä olleet korkeampia, kuin modernissa maailmassa. Integroitujen piirien suorituskyvyn kasvaessa niiden valmistamismenetelmien tarkkuuden täytyy kasvaa, sillä integroitujen piirien suorituskyvyn kasvu perustuu paljon niiden arkkitehtuurin pienenemiseen.

EUV-litografia on kaikkein uusin fotolitografiatekniikka, jota käytetään entistä tarkempien integroitujen piirien tuotannossa. Työssä vertailtiin EUV-litografiaa aikaisempiin teknologioihin, tutkittiin EUV-litografian kehitystä ja asemaan integroitujen piirien tuotannossa. Tutkimus on toteutettu kirjallisuuskatsauksena ja markkinatutkimuksena ajankohtaisen tiedon selvittämiseksi. Aineistot vaihtelevat tieteellisistä julkaisuista yhtiöiden, mediayhtiöiden ja puolijohdemarkkinoiden tarkkailijoiden julkaisuihin.

Työ jakautuu neljään osaan. Ensimmäinen osa on työn johdanto ja luku 2, joissa käsitellään fotolitografiaa yleisesti ja syvennytään hieman aikaisempiin fotolitografiatekniikoihin. Luku 3 on työn toinen osa, jossa syvennytään EUV-litografiaan, sen kehitykseen ja kaupallistamiseen. Työn kolmas osa on luku 4, jossa käsitellään integroitujen piirien tuotantoa ja fotolitografiatekniikoiden käyttämistä tuotannossa. Viimeisenä osana toimii luku 5. Luvussa 5 käsitellään fotolitografiatekniikoiden kehitystä ja integroitujen piirien tuotannon kehitystä.

EUV-litografia eroaa aikaisemmista fotolitografiajärjestelmistä sen käyttämän 13,5 nm aallonpituisen EUV-valon takia. EUV-valo on luonut useita haasteita, jotka on täytynyt ratkaista EUV-litografian kehitystä ja kaupallistamista varten. Haasteita ovat muun muassa kaiken materian kyky absorboida EUV-valoa, EUV-valonlähteiden kehitys ja valoresistien kehitys. Näitä ja muita haasteita on vaikea ratkaista, joka on johtanut vain yhden yhtiön onnistumiseen tuoda EUV-järjestelmiä markkinoille. Tämä yhtiö on ASML. ASML on jatkanut EUV-järjestelmien kehitystä ja onnistunut tuomaan markkinoille uuden High-NA -järjestelmän, mutta tämä järjestelmä ei ole vielä kyvykäs massatuotantoon ja ASML valmistaa vain joitakin järjestelmiä vuodessa. EUV-järjestelmät ovat vielä kalliita, mutta niitä ei tarvita kuin kaikkein tarkimpiin integroituihin piireihin. Vanhemmat fotolitografiateknologiat pystyvät tuottamaan suuren määrän kaikista halutuista piireistä ja uusimpien piirien ei-kriittisiä tasoja, joten vanhempien fotolitografiajärjestelmien käyttö tuotannossa jatkuu.