У Veritasum вчера вышел очень крутой репортаж из ASML про оборудование, на котором печатают чипы для ваших телефончиков, фотиков и лэптопов.
Кто не в курсе процесса. Сначала из сверхчистого кремния выращивают монокристалл и разрезают его на тонкие пластины, затем на поверхность пластины многократно наносят тончайшие слои диэлектриков, проводников и полупроводников, каждый раз формируя нужные участки с помощью фотолитографии, травления и ионного легирования, в итоге получаются миллиарды транзисторов и соединяющих их металлических дорожек, а в финале пластину тестируют, разрезают на отдельные кристаллы и упаковывают в корпуса, превращая их в готовые микросхемы.
У этого процесса было ограничение — ширина дорожки и расстояние до соседней ограничено длиной волны используемого света, а сокращать ее сложно, потому что нечем такой поток фокусировать — линзы просто поглощают/отражают все. В EUV-литографии (экстремальный ультрафиолет) длина волны составляет 13,5 нм. Это практически мягкое рентгеновское излучение.
Вот в видео рассказываются детали про машину ASML ценой 400 миллионов долларов. Вместо преломляющих линз используются сложнейшие системы отражающих зеркал. Эти зеркала — самые гладкие поверхности, когда-либо созданные человечеством. Если увеличить зеркало этой машины до размеров Земли, то самый большой бугорок на нем будет не толще игральной карты. Чтобы зеркало могло отражать рентген, на него наносят до 76 чередующихся слоев вольфрама и углерода толщиной менее нанометра каждый. Это все делает Zeiss. Кроме этого, это зеркало имеет управляемую кривизну — оно постоянно корректируются роботами с точностью до пикорадиан. Точность управления зеркалом настолько высока, что если бы на нем был закреплен лазер, направленный на Луну, система могла бы выбирать, в какую именно сторону монеты достоинством в 10 центов, лежащей на лунной поверхности, попасть лучом.
Но. У нас нет «лампочки», которая светит в EUV-диапазоне.
Чтобы получить этот свет, лазер «выстреливает» в каплю расплавленного олова размером с белую кровяную клетку, которая летит со скоростью 250 км/ч. Первый импульс сплющивает каплю в блин, второй и третий — превращает «блин» в плазму — и все это в течение всего 20 микросекунд. При попадании лазера капля нагревается до 220 000 Кельвинов — это примерно в 40 раз горячее поверхности Солнца. Эта плазма и излучает тот самый нужный свет. И это происходит 50 000 раз в секунду. Говорят, уже довели до 100000. Прикиньте, при сотне тысяч выстрелов лазера в секунду она не промахивается ни разу. Все это происходит в глубоком вакууме. Чтобы очистить зеркала от частиц олова, камеру постоянно продувают водородом со скоростью 360 км/ч — это быстрее урагана 5-й категории. Этот процесс описывается той же формулой (Тейлора — фон Неймана), что и ядерный взрыв или взрыв сверхновой звезды.
Машина накладывает слои чипа друг на друга с погрешностью не более пяти атомов, при этом матрица двигается туда-сюда с перегрузкой 20G.
Одну машину High-NA перевозят в 250 контейнерах на 25 грузовиках и семи самолетах Boeing 747.
Ссылочка на видео — в комментариях. Или ищите на Youtube на канале veritasium.
