Maker ‘synchrobron’ dingt naar gunst ASML

Het Amerikaanse Lyncean ziet in zijn ‘compacte synchrotron’ de ideale euv-bron, maar ASML lijkt er niet in geïnteresseerd.

Na een ontwikkelproces dat veel langer heeft geduurd dan zij hoopten, passen chipmakers vermoedelijk eind volgend jaar euv-lithografie in hun productie in. Dat is een belangrijke mijlpaal, maar achteroverleunen kunnen ASML en toeleveranciers nog lang niet. Euv voldoet maar net aan de minimale eisen voor productie en zal de komende jaren nog flink verbeterd moeten worden. Helemaal af is iets sowieso nooit in de chipindustrie: het moet altijd beter, sneller en goedkoper.

Waferdoorvoer is zo’n parameter waarmee ASML en anderen nog jaren zoet zijn. Het liefst zien chipmakers dat euv-machines immersiescanners met hun 250+ wafers per uur bijhouden. Eind volgend jaar verwerken ze hooguit de helft daarvan.

De doorvoer wordt bepaald door de gevoeligheid van de fotolak en de hoeveelheid licht die de wafer bereikt. Hoe gevoeliger de lak en hoe meer licht, hoe sneller een afbeelding op de plak kan worden ‘gebrand’. De fotolak is het werkterrein van anderen, maar ASML is degene die ervoor moet zorgen dat er zo veel mogelijk licht op de wafer valt.

Dat kan op verschillende manieren. Het vermogen van de laser-produced plasma-bron (lpp) kan verder omhoog, maar ook beperking van de lichtverliezen die optreden van bron tot wafer en verbetering van de uptime verhogen het aantal plakken dat een euv-scanner gemiddeld per dag kan verwerken. ‘Op alle drie de punten zullen wij nog stappen maken’, verklaart Dan Brown, vicepresident Technology Development for EUV Sources van ASML-dochter Cymer.

Vooral als er in de toekomst nog flink hogere vermogens nodig zijn dan de 250 watt waarmee productie aanvangt, heeft het Amerikaanse bedrijf Lyncean een interessant idee: een soort mini-synchrotron als euv-bron.

Rijp

In een synchrotronlichtbron worden elektronen versneld tot zulke hoge snelheden dat ze elektromagnetische straling gaan produceren. Ook euv-fotonen behoren tot de mogelijkheden, maar ASML en Oxford Instruments concludeerden rond de eeuwwisseling al dat dergelijke bronnen niet geschikt zijn voor chipproductie. Daarvoor bleek het maximale vermogen dat ze produceren te laag.

Meer recentelijk heeft ASML gekeken naar de enigszins vergelijkbare vrije-elektronlasers als euv-bronnen. Die kunnen tientallen kilowatts euv-vermogen opwekken, genoeg voor wel tien scanners, maar daarvoor is een enorme installatie nodig. Mede daarom schoof ASML de technologie terzijde. Er kwam wel een leuke spinoffactiviteit uit voort: de productie van medische isotopen.

Lyncean, voortgekomen uit onderzoek van Stanford University en het SLAC National Accelerator Laboratory, denkt een euv-variant te kunnen ontwikkelen van de compacte synchrotron-röntgenbron die het al op de markt heeft voor wetenschappelijke toepassingen. Dit apparaat van vijf bij twaalf meter kan worden opgeschaald tot meerdere kilowatts vermogen, e-mailt vicepresident businessdevelopment Jack Kasahara van Lyncean aan Bits&Chips.

‘Hoewel lpp opmerkelijk veel vooruitgang heeft geboekt, is er geen backuptechnologie voor de productie van toekomstige chipgeneraties. We denken dat onze compacte bron moet worden overwogen als alternatief’, schrijft Kasahara. ‘De basistechnologie is rijp, betrouwbaar en wordt alom toegepast in synchrotroninstallaties. Zij is bovendien inherent schoon, efficiënt en kosteneffectief. Chipmakers vertellen ons dat ze geen technische obstakels zien om onze bron neer te zetten in een fab.’

Limiet

Volgens Kasahara lopen er gesprekken om ASML en Cymer aan boord te krijgen, maar in Veldhoven willen ze dat desgevraagd niet bevestigen. Wel laat Dan Brown doorschemeren dat lpp-technologie nog jaren in de behoefte van de industrie kan voorzien. ‘In de nabije toekomst kunnen we lpp voldoende schalen. Persoonlijk zie ik zelfs geen fysische limiet aan het vermogen dat we ermee kunnen bereiken.’

Of Lynceans EUV Compact Light Source dus ooit het levenslicht zal zien, valt dus nog te bezien.