La misma tecnología que usamos para fabricar chips sirve para escribir todo 'El Señor de los Anillos' en el filo de una hoja de papel
Los equipos de fotolitografía de ultravioleta extremo (UVE) que diseña y fabrica ASML son unas de las máquinas más sofisticadas creadas por el hombre. Esta empresa neerlandesa invirtió más de dos décadas en su puesta a punto, y en un principio sus ingenieros creían que era imposible que funcionasen. 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 los teléfonos móviles, los ordenadores y los servidores de los centros de datos para inteligencia artificial (IA) tengan circuitos integrados tan avanzados.
La materia prima utilizada por estas máquinas para transportar el patrón geométrico que describe la estructura de cada chip desde la máscara hasta la oblea es la luz. Pero no cualquier luz. Luz ultravioleta con una longitud de onda tan minúscula que sería posible utilizarla para escribir 'El Señor de los Anillos' al completo en el filo de una hoja de papel. Parece algo imposible, pero no lo es: si quisieran, los ingenieros de ASML podrían hacerlo usando su tecnología.
UN VISTAZO A...
13,5 nm dan para mucho
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.
Los ingenieros de ASML tenían cuatro opciones sobre la mesa: 13,5 nm, 11,4 nm, 6,6 nm y 4,8 nm
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). Las máquinas de litografía UVE que están utilizando TSMC, Intel, Samsung, SK hynix y Micron Technology emplean una longitud de onda de 13,5 nm, y los equipos de alta apertura (High-NA) también usan luz ultravioleta de 13,5 nm. Estos últimos tienen más resolución debido a que su sistema óptico trabaja con un valor de apertura de 0,55 frente al 0,33 de la tecnología UVE convencional, pero la luz es la misma.
Según Martin van den Brink, exdirector tecnológico de ASML, su próxima generación de equipos de fotolitografía, las máquinas Hyper-NA, mantendrán la luz ultravioleta con una longitud de onda de 13,5 nm. Para incrementar la resolución apostarán por la misma estrategia que ideó ASML para pasar de los equipos UVE a las máquinas UVE de alta apertura: modificar el valor de apertura desde el 0,55 de las máquinas UVE High-NA a 0,75 en Hyper-NA. Presumiblemente el primer equipo de litografía UVE Hyper-NA estará listo en 2033, por lo que todo parece indicar que a la luz UVE de 13,5 nm le queda cuerda para rato.
Imagen | ASML
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