18 October 2018

Eerste commerciële EUV-chip ASML in productie

Elektronicaconcern Samsung begint met serieproductie van een chip die is gemaakt met de extreem ultraviolet-machine van ASML. Het betekent voor het Veldhovense bedrijf de definitieve doorbraak van een technologisch project waaraan bijna twintig jaar is gewerkt.

Read this article in English

Samsung maakte de productie van zijn nieuwe chip gisteren bekend tijdens de Tech Day in het Californische San Jose en vandaag in een persbericht. Het is voor het eerst dat chips voor commercieel gebruik voor een deel worden geproduceerd met de extreem ultravioletmachine (EUV) die ASML heeft ontwikkeld. Tot nu toe werden die machines vooral gebruikt om te testen.

Race van steeds beter presterende chips

Het gaat bij Samsung om de zogeheten 7LPP-chip, waarbij 7 staat voor 7 nm (1 nm = 10^-9 m), de karakteristieke maat waarmee de transistoren op de chip worden gemaakt. Vergeleken met de 10-versie van de chip is de nieuwe 40 % kleiner, presteert hij 20 % beter en heeft hij 50 % minder energie nodig, aldus Samsung. Dat alles hoort bij de race om chips te maken die steeds beter presteren.

Golflengte licht vormt een grens

Chipfabrikanten lopen daarbij aan tegen de limiet van de gebruikelijke lithografietechniek. Die werkt met zichtbaar licht bij een bepaalde golflengte (193 nm), en die legt een beperking op aan hoe klein er nog kan worden geproduceerd, ook al is men met kunstgrepen heel ver gekomen. Extreem ultraviolet licht heeft een veel kortere golflengte (13,5 nm), waarmee het wel mogelijk nog kleinere componenten voor de chip te maken.

‘Met de introductie van het EUV-proces neemt Samsung de leiding in de stille revolutie in de halfgeleiderindustrie’, aldus vicepresident Charlie Bae van Samsung in het persbericht.

Extreem ultraviolet lastig te hanteren

ASML, wereldleider bij de productie van de machines waarmee chips worden gemaakt, moest voor het maken van de EUV-machine tal van technische hordes nemen. Zo wordt EUV-licht geabsorbeerd door glas, wat betekent dat er geen gebruik kan worden gemaakt van lenzen om de afbeelding van de chip, het masker, scherp te projecteren op de fotogevoelige lak op de wafer waar de chip van wordt gemaakt. In plaats daarvan moest ASML spiegels gaan gebruiken, die ook nog eens bijzondere laagjes coating moesten krijgen om voldoende EUV licht te produceren.

*Het principe van de EUV-machine. Illustratie Eric Verdult.*

De grootste uitdaging vormde de EUV-bron, want er bestond er geen die voldoende EUV-licht oplevert. ASML onderzocht verschillende mogelijkheden, en kwam uiteindelijk terecht bij een systeem van Cymer dat tindruppeltjes met een laser beschiet. Daarbij moet worden voorkomen dat de vacuümkamer waarin het EUV zijn weg vindt door tindampen wordt vervuild.

Testmachines

Vier jaar geleden gingen de eerste EUV-testmachines de deur uit. Sindsdien was de grootste opgave voor het bedrijf om te zorgen dat die machines voldoende productiesnelheid halen. Die staat of valt onder meer met de belichtingstijd die de wafer bij elke productiestap nodig heeft. Hoe intenser de EUV-bron, hoe korter die belichtingstijd en hoe sneller de productie.

De ontwikkeling van de machine gebeurde overigens in nauwe samenwerking met chipfabrikanten als Intel, Samsung en TSMC. De sector heeft gezamenlijk een roadmap afgesproken om de EUV-productie mogelijk te maken.