Los equipos de fotolitografía de ultravioleta extremo (UVE) que fabrica la compañía neerlandesa ASML son extraordinariamente sofisticados. De hecho, son los que utilizan actualmente TSMC, Samsung, Intel, SY Hynix y Micron Technology para producir circuitos integrados de vanguardia. Son tan complejos que durante las primeras fases de su diseño a principios de los años 90 del siglo pasado los ingenieros de ASML creían que era imposible ponerlos a punto.
Sin embargo, todo cambió en 1997. Ese año Jos Benschop, el líder del departamento de investigación, reevaluó si la tecnología UVE era una opción viable. Después de las primeras pruebas se dio cuenta de que la compañía alemana Zeiss era capaz de desarrollar los espejos extraordinariamente sofisticados que serían necesarios para transportar la luz ultravioleta. Y no se equivocó. Aquel fue el auténtico punto de partida de la tecnología que ha hecho posible que nuestros teléfonos móviles y ordenadores tengan chips tan avanzados.
La proeza de Zeiss llegó en los 90
Uno de los elementos más complejos de las máquinas de litografía UVE es la fuente de luz ultravioleta. La fabrica la empresa de origen estadounidense Cymer, aunque desde 2013 no es una compañía independiente. Ese año los ejecutivos de ASML decidieron comprarla para acelerar el desarrollo de las tecnologías involucradas en la litografía UVE. Un apunte interesante: la luz ultravioleta se responsabiliza de transportar el patrón geométrico descrito por la máscara para que pueda ser transferido con muchísima precisión a la superficie de la oblea de silicio.
Entender qué es la máscara es sencillo: no es otra cosa que una plantilla física que contiene el diseño del circuito integrado que es necesario transferir a la oblea de silicio. En cualquier caso, hay otro componente sin cuya intervención no es posible llevar a cabo esta tarea crucial. Otros componentes, en plural, en realidad, aunque todos ellos son de un mismo tipo. Se trata, precisamente, de los espejos que Jos Benschop sospechaba en 1997 que podría producir Zeiss.
La luz de 11,4 nm fue descartada porque obligaba a utilizar berilio en los espejos y es un elemento químico tóxico
El rol de los elementos ópticos de esta compañía en estos equipos de litografía es crucial. Y lo es porque se responsabilizan de trasladar la luz UVE con una longitud de onda de 13,5 nm desde la fuente que se encarga de su emisión hasta la máscara que contiene el patrón geométrico que es necesario plasmar en la oblea de silicio. Si los espejos que intervienen en la propagación de la luz UVE no están fabricados con una enorme precisión el patrón geométrico definido por la máscara se verá alterado, y los chips resultarán dañados.
Curiosamente, la elección de la longitud de onda de la luz UVE que emplean estas máquinas fue una decisión muy delicada. Inicialmente los ingenieros involucrados en su puesta a punto tenían cuatro posibles opciones: 13,5 nm, 11,4 nm, 6,6 nm y 4,8 nm. Estas dos últimas longitudes de onda finalmente se descartaron debido a las limitaciones que imponían los materiales fotorresistentes orgánicos. La luz de 11,4 nm también fue descartada porque obligaba a utilizar berilio en los espejos, y es un elemento químico tóxico.
La longitud de onda de 13,5 nm requería introducir en los espejos molibdeno y silicio, pero estos elementos no plantean ningún problema. Este es el motivo por el que las máquinas UVE trabajan con esta luz. En cualquier caso, este dato refleja claramente el extraordinario nivel de precisión con el que es necesario fabricar los espejos: Zeiss utiliza iones de argón y otros elementos para pulir capa por capa a nivel atómico los espejos, y después identifica y corrige los defectos empleando una técnica de análisis subnanométrico. Esta última herramienta es capaz de detectar defectos con una precisión inferior a un nanómetro (menos de una milmillonésima parte de un metro).
Focus: The ASML Way
Imagen | Zeiss
Bibliografía | ‘Focus: The ASML Way’, de Marc Hijink
Más información | Zeiss | Asianometry
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La noticia
En los 90 Alemania hizo algo que parecía imposible: un componente crítico de las máquinas actuales de fabricación de chips
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Juan Carlos López
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