Advertentie
De meervoudige belichting van de wafers wordt afgewisseld met een etsproces en vormt zo de halfgeleiderstructuren: de moderne belichting en bewerking van wafers in het chipfabricageproces wordt nu voornamelijk uitgevoerd met extreme ultraviolet (EUV) lithografie, die werkt op een golflengte van 13,5 nm, voor de modernste chips. Dit complexe proces begint met de voorbereiding van de siliciumwafer. Eerst wordt de wafer ongeveer 10 minuten gebakken bij temperaturen van 120 tot 150 °C om vocht te verwijderen. Dit wordt gevolgd door chemische reiniging met speciale oplossingen zoals RCA-reiniging om organische onzuiverheden, oxidelagen en ionische contaminanten te verwijderen. Na het reinigen wordt een adhesiepromotor zoals HMDS aangebracht en ten slotte wordt de fotolak gelijkmatig aangebracht met behulp van spincoating bij 3.000 tot 5.000 toeren per minuut.
De eigenlijke belichting vindt plaats door nauwkeurige uitlijning tussen de wafer en het fotomasker met nauwkeurigheid op nanometerniveau - moderne ASML-systemen bereiken overlay outputs van minder dan 2 nm. De EUV-lichtbron genereert een intens plasma met de vereiste 13,5nm-straling met behulp van een gepulseerde krachtige laser, die 50.000 keer per seconde op tindruppeltjes inslaat. Deze straling wordt gericht op de met fotoresist gecoate wafer via spiegelsystemen die bestaan uit meer dan 100 extreem dunne silicium- en molybdeenlagen. Aangezien EUV-licht door de meeste materialen wordt geabsorbeerd, vindt het hele proces in vacuüm plaats.
Na de belichting wordt de wafer onderworpen aan een post-exposure bake (PEB) bij temperaturen tussen 95 en 130 °C gedurende enkele minuten, waardoor de chemische reacties in de fotolak worden gestabiliseerd. Ontwikkeling vindt plaats door onderdompeling in een ontwikkeloplossing, die selectief de blootgestelde delen van de fotolak oplost en zo het gewenste patroon blootlegt.
Om de dure fotomaskers tijdens het belichtingsproces tegen deeltjesvervuiling te beschermen, worden EUV-pellicles gebruikt - ultradunne membranen gemaakt van materialen zoals koolstofnanobuisjes met een EUV-transmissie van meer dan 90% en het vermogen om temperaturen tot 1500°C in een vacuüm te weerstaan.
Tijdens de wandeling door Fab 52 is ook het type machine te zien dat gebruikt wordt voor Intel 18A. De foto hierboven toont een ASML Twinscan NXE:3800E. Volgens ASML behaalt deze een resolutie van 13 nm en een waferdoorvoer van 220 wafers per uur. De Twinscan NXE:3800E is de opvolger van de Twinscan NXE:3600D en Twinscan NXE:3400C, die wereldwijd in chipfabrieken worden gebruikt voor productie op 7 en 5 nm. Geavanceerdere productieprocessen, zoals 3nm en 2nm, steeds meer gebruik gaan maken van de Twinscan NXE:3800E.
Naast de kleinere structuren zijn de nieuwe scanners meestal ook geoptimaliseerd voor een hogere verwerkingscapaciteit. Met de Twinscan NXE:3800E wil ASML tot 33% meer wafers per uur kunnen verwerken dan mogelijk is met de Twinscan NXE:3600D. Maar er staan niet alleen ASML-machines in Fab 52; er is ook apparatuur van talloze andere levanciers te zien, die vanwege vertrouwelijkheid niet genoemd kunnen worden.
Nogmaals, de afmetingen van een dergelijke campus met alle apparatuur kunnen nauwelijks worden weergegeven via foto's en zeker niet via tekst. De hele infrastructuur rondom de fabs is uiterst complex en neemt ongeveer hetzelfde oppervlak in beslag als de eigenlijke cleanroom - om nog maar te zwijgen van de verschillende verdiepingen van het gebouw. Dit inzicht in Intels modernste productiefaciliteit kan worden gezien als een unieke kans. Het is onwaarschijnlijk dat TSMC zijn deuren in deze vorm zal openen.