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Il gruppo di ricerca belga Imec e il produttore di macchinari litografici olandese ASML hanno istituito un laboratorio di ricerca congiunto per mettere a punto le tecnologie che consentiranno di produrre con processi più avanzati dei 3 nanometri.
La collaborazione è parte di un nuovo programma quinquennale che prosegue un rapporto che dura da quasi 30 anni. Sono previste due fasi: la prima si concentrerà sullo sviluppo e l'adozione della litografia EUV (ultravioletto estremo) per la produzione ad alti volumi, grazie agli ultimi macchinari disponibili. Nella seconda fase si esplorerà il potenziale della prossima generazione di litografia EUV ad alta apertura numerica (high-NA, numerical aperture) per consentirà la produzione di semiconduttori in grado di scalare oltre i 3 nanometri.
Entro la fine dell'anno nel laboratorio sarà installato uno scanner EUV ASML NXE:3400B per la produzione ad alti volumi, in modo da trovare soluzioni per migliorare l'attuale tecnologia litografica EUV NA 0,33. Questo permetterà di risolvere i problemi come i difetti, l'affidabilità e le rese, e accelerare l'industrializzazione della litografia EUV. Il macchinario di ASML, con una sorgente di luce da 250 W, è in grado di garantire una produzione di oltre 125 wafer per ora.
Nella seconda fase le due aziende faranno ricerca sull'EUV ad alta apertura numerica. I sistemi con un NA più ampio sono in grado di proiettare la luce EUV su un wafer sotto angoli più ampi, migliorando la risoluzione e permettendo di stampare semiconduttori più piccoli.
Nello specifico nel laboratorio troverà posto un sistema EXE:5000 con un NA di 0,55 anziché gli 0,33 dell'attuale NXE:3400 EUV. EXE:5000 dovrebbe sfornare i primi campioni entro la fine del 2022, con una produzione a pieno regime negli anni a seguire. L'azienda di ottiche Carl Zeiss è un'altra delle figure chiave coinvolte nello sviluppo della litografia EUV, con ASML che ha investito un miliardo di euro nella divisione dedicata ai semiconduttori della società tedesca.
Luc Van den hove, presidente e CEO di Imec, ha spiegato che sono tre le direttrici su cui dovranno lavorare i ricercatori: la tecnologia fotoresist, quella delle pellicole e il processo di ottimizzazione di illuminatori e impostazione degli scanner. Parlando dei 3 nanometri, ha spiegato che "la tecnologia fotoresist avrà bisogno di ulteriori miglioramenti per ridurre la difettosità. Si vuole che il fotoresist sia sensibile, ma una maggiore sensibilità aumenta la difettosità".
Al momento ci sono difficoltà nell'ottenere pellicole per l'ultravioletto estremo, e secondo il dirigente la sfida rimane la trasparenza, cosa che Imec intende affrontare e risolvere. Van den hove ha aggiunto che una parte fondamentale del ruolo di Imec nello sviluppo dell'attuale tecnologia EUV sarà quella di mettere tutti gli attori coinvolti attorno a un tavolo, al fine di trovare più rapidamente le soluzioni per continuare a miniaturizzare i microchip.