Krytyczność jest wszystkim
Inżynierowie ASML mają swoją biblię. Jest to równanie znane jako kryterium Rayleigha. Dla nich znaczenie tego wzoru polega na jego zdolności do precyzyjnego opisania, które parametry warunkują rozwój technologii integracji. Nie więcej i nie mniej. A wśród nich wszystkich jest jeden, który wyróżnia się ponad wszystkie inne, ponieważ wyraźnie identyfikuje zaawansowanie konkretnego węzła litograficznego: wymiar krytyczny.
Na pierwszy rzut oka wydaje się to skomplikowanym wzorem, ale w rzeczywistości nie jest to takie skomplikowane, jeśli wiemy, co reprezentuje każdy z terminów w równaniu. Pierwszy termin, „CD”, oznacza wymiar krytyczny i określa zakres, w jakim możliwa jest miniaturyzacja komponentów tworzących układ scalony. Jest to parametr, który producenci półprzewodników chcą zmniejszyć za wszelką cenę. W rzeczywistości wszyscy oni, a zwłaszcza ASML, poświęcają ogromne zasoby na rozwój technologii udoskonalania wymiaru krytycznego, co zachęca nas do spojrzenia na wyrażenie po prawej stronie równości matematycznej.
Współczynnik „k₁” jest współczynnikiem ograniczonym przez parametry fizyczne warunkujące proces produkcji półprzewodników. To, co nas interesuje, to fakt, że fizyczny limit narzucony przez fotolitografię krzemu wynosi „k₁ = 0,25”, więc, jak możemy się domyślić, producenci robią wszystko, co w ich mocy, aby udoskonalić swoją technologię i zbliżyć ten współczynnik jak najbliżej tej wartości granicznej.
Kolejny parametr, oznaczony grecką literą lambda („λ”), określa długość fali światła wykorzystywanego w procesie produkcji półprzewodników. Jednym z najważniejszych wyzwań stojących przed firmami, o których mówimy, jest właśnie zmniejszenie długości fali światła w celu zwiększenia rozdzielczości procesu fotolitografii.
Jednak każdy krok naprzód na tej ścieżce wymaga opracowania nowego sprzętu litograficznego, nowych źródeł światła (zwykle stosuje się światło ultrafioletowe), nowych elementów optycznych, nowych materiałów fotorezystywnych, a także nowego procesu produkcyjnego. Krótko mówiąc, za każdym razem, gdy fabryka zmniejsza długość fali światła, które emituje na wafle, jest zmuszona do zmiany większości swojego sprzętu i procesu produkcyjnego.
Ostatnim składnikiem interesującej nas receptury jest parametr „NA” (apertura numeryczna), który określa wartość apertury optyki używanej przez sprzęt litograficzny. W tym kontekście parametr ten zasadniczo odzwierciedla to samo, co wartość przysłony, gdy mówimy o optyce aparatu, a zatem warunkuje ilość światła, którą elementy optyczne są w stanie zebrać. Jak możemy się domyślić, im więcej światła zbierają, tym lepiej.
