Live

Czym jest ASML?

ASML to holenderska firma produkująca półprzewodniki, produkująca maszyny do fotolitografii wykorzystywane do produkcji mikroprocesorów. Firma jest uznawana za jedynego dostawcę systemów litograficznych wykorzystujących ekstremalne promieniowanie ultrafioletowe (EUV), które są kluczowe do drukowania precyzyjnych wzorów na płytkach krzemowych . Założona w 1984 roku, ASML odnotowała dynamiczny wzrost od 2019 roku i jest obecnie największą firmą technologiczną w Europie. Szacuje się, że w marcu 2026 roku jej kapitalizacja rynkowa przekroczy 500 miliardów dolarów . Dla porównania, jest to więcej niż łączna wartość rynkowa Coca-Coli i Disneya .

W tym artykule skupimy się na wyjaśnieniu podstaw naukowych technologii litografii EUV w sposób zrozumiały i przystępny. Na końcu znajdują się definicje niektórych terminów naukowych używanych w artykule.

Logo ASML
Źródło zdjęcia: Reuters

Ogromna maszyna litograficzna ASML
Źródło obrazu: MIT Technology Review

Od 436 do 193 nanometrów

W pogoni za prawem Moore’a, empirycznym prawem ekonomii , które przewiduje, że liczba tranzystorów w mikroprocesorze będzie wzrastać wykładniczo, ASML rozpoczęło prace nad technologiami generowania krótszych fal światła, ponieważ krótsze fale pozwalają na drukowanie na mikroprocesorach w procesie litografii bardziej precyzyjnych i gęstych wzorów.

Pierwszy system litograficzny ASML wykorzystywał lampę rtęciową. Gdy prąd elektryczny przepływa przez rtęć, powstaje światło o różnych barwach, a zatem o różnych długościach fal. Początkowo używano niebieskiego światła o długości fali 436 nm, co pozwalało na tworzenie wzorów na chipach o rozmiarze około 1000 nm. Później ASML zaczął używać światła ultrafioletowego o długości fali 365 nm, co pozwoliło na zmniejszenie rozmiaru struktur do 220 nm.

Kolejną innowacją w technologii litografii było wdrożenie przez ASML laserów ekscymerowych głębokiego ultrafioletu (DUV) , które są impulsowymi laserami gazowymi, wytwarzającymi światło ultrafioletowe o wysokiej energii poprzez reakcję gazu szlachetnego (kryptonu lub argonu) z halogenem (chlorem lub fluorkiem). W pierwszych systemach DUV mieszanina kryptonu i fluorku była wykorzystywana do wytwarzania światła o długości fali 248 nm. Jeszcze krótsza długość fali, wynosząca 193 nm, uzyskana dzięki laserom ekscymerowym argonowo-fluorkowym (ArF), umożliwiła drukarkom DUV drukowanie mniejszych elementów o średnicy 38 nm.

Generacja światła EUV firmy ASML

Kontynuując prawo Moore'a, kolejnym dużym krokiem dla ASML było wytworzenie jeszcze krótszego światła, zwanego światłem EUV (długość fali od 10 do 124 nm). Ponieważ światło EUV występuje naturalnie tylko w kosmosie, ASML opracowało unikalną metodę generowania światła EUV w laboratorium. Proces rozpoczyna się od lasera CO2 , który jest wzmacniany w celu uzyskania większej mocy. Następnie impuls laserowy trafia do naczynia, gdzie generator wyrzuca mikroskopijne kropelki stopionej cyny z dużą prędkością. Najpierw impuls laserowy spłaszcza kroplę, a silniejszy drugi impuls przekształca ją w plazmę, która generuje światło EUV o długości fali 13,5 nm. Technologia ta znacznie skróciła światło DUV i umożliwiła ASML wytwarzanie bardziej złożonych wzorów mikroprocesorowych o rozmiarze 8 nm.

Proces generowania światła EUV
Źródło obrazu: Premier Science

Wewnątrz maszyny litograficznej EUV firmy ASML
Źródło: Branch Education

Jak działa fotolitografia EUV

Po wygenerowaniu światła EUV, zwierciadło kolektora skupia je w oświetlaczu. Tam światło odbija się od wielu luster zbudowanych z ponad 100 mikroskopijnych warstw o ​​gładkości powierzchni na poziomie atomowym. Ponieważ EUV jest absorbowane przez prawie całą materię, w tym powietrze i szkło, transmisja wiązki odbywa się przez lustra, dostarczane przez firmę Zeiss, a nie przez soczewki. Ponadto wewnątrz układu transportu wiązki znajdują się pompy próżniowe, które usuwają całe powietrze. Funkcją luster w oświetlaczach jest ogniskowanie i kształtowanie wiązki w złożony wzór świetlny, zanim trafi ona na fotomaskę. Fotomaska, czyli siatka, zawiera projekt warstwy mikroprocesora. Światło EUV jest następnie odbijane od fotomaski do modułu optyki projekcyjnej, gdzie zestaw luster zmniejsza wzór fotomaski czterokrotnie. Na koniec, ukształtowane światło EUV jest rzutowane na płytkę krzemową pokrytą fotorezystem. Gdy światło EUV pada na fotorezyst , fotony o wysokiej energii wywołują reakcję chemiczną, która rozbija łańcuchy polimeru. W rezultacie obszary poddane działaniu światła EUV stają się rozpuszczalne i są następnie wypłukiwane, przenosząc wzór na płytkę.

Maszyna litograficzna EUV drukuje ten sam projekt mikroprocesora 100 razy na płytce w zaledwie 18 sekund. Aby zobrazować skalę tej skomplikowanej maszyny, należy wspomnieć, że kosztuje ona około 380 milionów dolarów i waży około 150 ton, co odpowiada wadze dwóch samolotów Airbus A320.

Możliwości dla studentów

Jako jedna z najnowocześniejszych firm high-tech na świecie, ASML aktywnie wspiera nowe pokolenie inżynierów, oferując studentom szeroki wachlarz możliwości. W globalnej siedzibie firmy w Veldhoven wielu studentów lokalnego Uniwersytetu Technicznego w Eindhoven (TU/e) ma szansę zdobyć doświadczenie w branży dzięki programowi staży i projektów dyplomowych ASML .

Aby lepiej zrozumieć, jak wygląda praca w ASML, rozmawiałem z 22-letnim absolwentem TU/e, Aleksandrem Iwanowem, który niedawno ukończył 6-miesięczny staż w firmie. Pracował nad zadaniami związanymi z migracją oprogramowania w dziale DUV Methodology Stage Positioning and Grid Calibration. O środowisku pracy powiedział: „Mimo że byłem stażystą, naprawdę czułem się częścią zespołu. Byłem w pełni zintegrowany i brałem udział we wszystkich spotkaniach, spotkaniach zespołowych i sesjach planowania”. Dodał, że atmosfera była bardzo przyjazna i nastawiona na współpracę, podkreślając, że „kiedykolwiek miałem trudności, koledzy chętnie mi pomagali”. Wraz z dwoma pozostałymi stażystami w dziale odbywali regularne spotkania, aby wymieniać się informacjami o swojej pracy, tworząc w ten sposób przestrzeń do wzajemnej nauki. Podsumowując, „moje doświadczenie w ASML było wspaniałe i stanowiło mocny początek mojej kariery zawodowej”.

Partnerstwa uniwersyteckie

ASML posiada biura w 16 krajach na całym świecie i stale pracuje nad rozwojem i pozyskiwaniem najlepszych inżynierów. W ciągu ostatnich pięciu lat zatrudnienie wzrosło o 70% . Kluczowym elementem dalszego rozwoju firmy jest partnerstwo z ponad 180 uniwersytetami badawczymi na całym świecie. Dzięki tym partnerstwom ASML pomaga tworzyć programy, kursy i plany nauczania, które uczą nowe pokolenie inżynierów o przemyśle półprzewodników. W 2024 roku ASML i TU/e ​​rozszerzyły współpracę na kolejne dziesięć lat, a ASML zainwestuje łącznie 80 milionów euro w finansowanie wspólnych badań nad półprzewodnikami i przeszkolenie stu doktorantów. Chociaż firma nie opublikowała statystyk dotyczących liczby absolwentów staży, którzy później dołączają do ASML na pełen etat, firma opisuje staże jako „ ostatni krok do zatrudnienia ”.

Terminologia:

litografia – proces drukowania wzorów na mikrostrukturach

Tranzystor – element półprzewodnikowy służący do włączania i wyłączania lub wzmacniania prądu elektrycznego. Mikroprocesory zawierają miliardy tranzystorów.

wafle – cienkie i okrągłe plasterki półprzewodnika, zwykle wykonane z krystalicznego krzemu

plazma – stan materii powstający z gorącego zjonizowanego gazu, składający się z elektronów i jonów

lasery impulsowe – lasery, które wytwarzają światło w postaci impulsów optycznych, takich jak błyski światła, a nie jako falę ciągłą

fotorezyst – materiał światłoczuły, który tworzy wzory na powierzchni pod wpływem światła

Napisany przez

Kształt rozmowy

Czy masz coś do dodania do tej historii? Jakieś pomysły na wywiady lub kąty, które powinniśmy zbadać? Daj nam znać, jeśli chcesz napisać kontynuację, kontrapunkt lub podzielić się podobną historią.

Napisz artykuł z kontrargumentami Napisz powiązany artykuł