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Resumen Final Pedro
- Fundamentos de los Microchips y la Ley de Moore
- El Proceso de Fabricación (Fotolitografía)
- Física de la Luz Ultravioleta Extrema (EUV)
- Generación de la "Mini Supernova" (Fuente de Luz)
- Espejos y Óptica de Precisión
- Historia, Negocios y Desafíos
- Logística y la Nueva Generación (Alta AN)
Fundamentos de los Microchips y la Ley de Moore
- ¿Qué se encuentra en la base de un microchip al ampliar la imagen?
Un Transistor
- ¿Cuál es la función principal de los transistores en una computadora?
Almacenar los 0 y 1 existentes en las computadoras.
- ¿Por qué es beneficioso que los transistores sean cada vez más pequeños?
Menor consumo electrico y mayor densidad de transistores en el mismo espacio. además de mayor velocidad del procesador dada porque la electricidad atraviesa un menor espacio
- ¿Qué establece la Ley de Moore?
Que cada dos años se duplica la cantidad de transistores posibles en un mismo espacio fisico
- ¿Quién fue Gordon Moore y en qué año señaló el patrón de su ley?
Fundador de Intel, y el patron fue descubierto en 1965
- ¿Alrededor de qué año se detuvo el progreso de la Ley de Moore debido a límites tecnológicos?
2015
- ¿Cuál es el costo aproximado de la máquina más compleja de ASML?
400 Millones de dolares aproximados.
- ¿Cómo se llama la empresa que salvó el progreso de la industria de chips?
ASML
- ¿Cuántas capas de rascacielos computacionales puede tener un microchip?
Centenares
- ¿Qué material se purifica para obtener trozos de silicio casi 100% puros?
Dioxido de Silicio
El Proceso de Fabricación (Fotolitografía)
- ¿Cómo se obtiene un gran lingote de silicio monocristalino?
Mediente cristalizacion
- ¿En cuántas obleas se puede cortar un solo lingote usando sierras de hilo diamantado?
hasta 5 mil
- ¿Qué es el fotorresistente y para qué se usa?
es un material que se usa de mascara en el proceso de litografia, las partes que quedan expuestas a la luz se vuelven solubles
- ¿Qué ocurre con un fotorresistente positivo al exponerse a la luz?
Hace que el material cubierto no se vuelva soluble.
- ¿Cómo se eliminan las partes debilitadas del recubrimiento tras la exposición?
Utilizando una solucion se quita el material soluble.
- ¿Qué técnica se usa para convertir patrones de luz en estructuras físicas?
Se graba el diseño usando quimicos o plasma
- ¿Con qué metal se suelen rellenar las líneas grabadas en el silicio?
Cobre
- ¿Cuántas capas puede tener un chip moderno?
de 10 a 100 capas
- ¿Cuál es la capa más complicada de fabricar en un chip?
la que usa litografia
- ¿Qué transportan los cables metálicos de las capas superiores?
informacion y energia
- ¿Qué define el paso de fotolitografía en la fabricación?
La fotolitografía define el patrón de las estructuras que se transferirá al material mediante una máscara y luz.
- ¿Por qué es difícil imprimir detalles cada vez más pequeños con luz?
Porque la mascara tiene un nivel de precision que se acerca a la de la amplitud de onda de la luz.
- ¿Qué es una retícula o máscara?
Es un filtro que tapa las partes que no deben de ser expuestas a la luz.
- ¿Qué sucede con los frentes de onda de la luz al pasar por la retícula?
Se propagan como ondas teniendo espacios donde se candelan y otros donde se ve fuera de fase.
- ¿Qué es la interferencia constructiva en el patrón de difracción?
Es utilizar la defracion de la luz para poder crear el patron requerido para la capa.
- ¿Qué órdenes de difracción deben capturarse para que la imagen quede resuelta?
el de primer orden (negativo y positivo).
- ¿Qué es la Apertura Numérica (AN)?
Es el seno del angulo entre el orden 0 y uno de los ordenes de difracción.
- ¿Cómo afecta la longitud de onda de la luz a la distancia entre puntos de difracción?
A menor amplitud de onda la distancia de los puntos de refraccion disminuye.
- ¿Qué determina la ecuación de Rayleigh?
el tamaño minimo de un detalle. / dimension critica.
- ¿Cuál es el límite máximo teórico de la apertura numérica en un sistema estándar?
90° o 1 de apertura numerica, más de eso y el lente deberia ser infinito.
Física de la Luz Ultravioleta Extrema (EUV)
- ¿Qué longitud de onda se usaba antes de la EUV para los chips más avanzados?
Luz Ultravioleta de 193nm
- ¿A quién se le ocurrió la idea de usar rayos X para la litografía en los años 80?
Hiroo kinoshita
- ¿Por qué la luz EUV no puede viajar a través del aire?
Porque la luz de 10nm es absorbida por los atomos de aire.
- ¿Qué sucede con la luz EUV si intenta pasar a través de una lente de vidrio convencional?
Lo mismo que con el aire, los electrones son absobidos por el material.
- ¿Cuál es la longitud de onda exacta de la luz EUV utilizada por ASML?
11nm.
- ¿Por qué se prefiere 13.5 nm sobre longitudes de onda más cortas como 4 nm?
Los materiales para refractar luz de 13.5nm son más comunes.
- ¿Qué descubrieron Kinoshita, Underwood y Barbee sobre los espejos de rayos X?
Que los espejos curvos pueden servir para defractar rayos x en lugar le lentes.
- ¿Cómo funciona la interferencia constructiva en un espejo multicapa?
la luz al pasar por el espejo y ser reflejada tarde el tiempo suficiente para estar 180° (1/2 $\lambda$ ) pasada de fase haciendo que
- ¿De qué materiales están hechas las 76 capas de los espejos de Kinoshita?
tungteno (Wolframio) y Carbono
- ¿Cuál fue el porcentaje inicial de reflectividad logrado en las pruebas de concepto?
6%. aproximado.
Generación de la "Mini Supernova" (Fuente de Luz)
- ¿Cuántas formas hay de generar luz EUV según las fuentes?
un acelerador de particulas, DDP plasma producido por descarga, o Uso de un laser para separar los electrones de los atomos.
- ¿Por qué se descartó el uso de un sincrotrón para la producción en masa?
Por el alto costo y consumo electrico que tiene
- ¿Qué ocurre cuando un electrón se recombina con un ion en el plasma?
Cuando un electrón se recombina con un ion, emite un fotón de luz EUV.
- ¿Qué técnica utiliza un campo eléctrico fuerte para ionizar vapor de metal?
La técnica se llama descarga por campo eléctrico (DPP, Discharge Produced Plasma).
- ¿A qué temperatura se calienta el estaño para crear plasma EUV?
El estaño se calienta a aproximadamente 220.000 °C para formar plasma.
- ¿Por qué el xenón fue reemplazado por el estaño como material objetivo?
Porque el estaño produce mucha más radiación EUV util que el xenón.
- ¿Cuál es la eficiencia de conversión del estaño comparada con el xenón?
El estaño alcanza una eficiencia cercana al 5 %, unas 10 veces mayor que el xenón.
- ¿A qué velocidad sale disparada la gotita de estaño?
La gota de estaño viaja a unos 70 m/s.
- ¿Qué tamaño tiene la gota de estaño?
La gota de estaño mide aproximadamente 30 µm de diámetro.
- ¿Cuántas veces golpea el láser a cada gotita de estaño?
El láser golpea cada gota dos veces. y los más actuales 3 veces.
- ¿Qué hace el primer prepulso láser a la gota de estaño?
El primer prepulso aplana y expande la gota.
- ¿Para qué sirve el segundo prepulso en las máquinas más modernas?
El segundo prepulso optimiza la forma de la gota para mejorar la absorción del láser.
- ¿Qué hace el pulso principal del láser?
El pulso principal vaporiza el estaño y genera el plasma EUV.
- ¿Cuántas gotas de estaño se disparan por segundo?
Se disparan unas 50.000 gotas por segundo.
- ¿Cuál es la potencia del láser de dióxido de carbono utilizado?
El láser de dióxido de carbono tiene una potencia aproximada de 40 kW.
- ¿Cómo se garantiza que el láser no falle ningún tiro a 50,000 Hz?
Se sincroniza con precisión mediante sensores y sistemas de control en tiempo real.
- ¿Qué función cumplen las "cortinas láser" en la fuente de luz?
Las cortinas láser detectan y corrigen la posición de cada gota.
- ¿Qué fórmula física explica las ondas de choque del hidrógeno como mini supernovas?
La ecuación de Rankine-Hugoniot describe esas ondas de choque.
- ¿Por qué el estaño neutro es un problema para la luz EUV?
Porque el estaño neutro absorbe fuertemente la luz EUV
- ¿Cómo se evita que el vapor de estaño destruya los espejos colectores?
Se elimina con flujos de hidrógeno antes de que llegue a los espejos.
Espejos y Óptica de Precisión
- ¿Quién es el socio alemán de ASML encargado de la óptica?
Zeiss
- Si un espejo de ASML fuera del tamaño de Alemania, ¿qué tan grande sería su bache más alto?
2 o 3 atomos.
- ¿Por qué se dice que estos espejos son los objetos más lisos del universo?
Porque necesitan serlo para poder ser efectivos en reflejar luz de 13nm
- ¿Cuál es la reflectividad máxima teórica de los espejos de silicio y molibdeno?
70%
- ¿Qué porcentaje de luz se pierde tras seis rebotes en los espejos?
88%
- ¿Por qué no se puede usar berilio en los espejos a pesar de su alta reflectividad?
Es toxico.
- ¿Qué es el proceso de pulverización en la fabricación de espejos?
Es un proceso muy delicado donde se deposita el material sobre el espejo.
- ¿Cómo se utiliza un haz de iones para aplanar los átomos en el espejo?
Se usa en las zonas altas para alisar la superficie.
- ¿Cuántos espejos se utilizan normalmente en los sistemas actuales para corregir aberraciones?
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- ¿Qué precisión deben tener los sensores que miden la posición de los espejos?
nanometros y picoradian.
- ¿Qué es un pico radian en el contexto del control de espejos?
es una mil millonesima de radian, tener este control es comparable a apuntando con un laser decidir a que lado de una moneda situada en la luna apuntar.
- ¿A qué distancia equivale la precisión de apuntado de un espejo si proyectáramos un láser a la Luna?
comparable a apuntando con un laser decidir a que lado de una moneda situada en la luna apuntar.
- ¿Por qué el calor es un problema para la alineación óptica?
Porque la expansión térmica desalinea los espejos.
- ¿Cómo limpian el estaño de los espejos usando gas hidrógeno?
El hidrógeno reacciona con el estaño formando un compuesto gaseoso
- ¿Cuál fue el "truco del oxígeno" para mantener limpio el colector?
Añadir pequeñas cantidades de oxígeno para oxidar el estaño y facilitar su eliminación.
Historia, Negocios y Desafíos
- ¿En qué país y laboratorio nació la investigación de EUV en EE. UU.?
Nació en el Lawrence Livermore National Laboratory, en Estados Unidos.
- ¿Cuál era el propósito original del laboratorio Lawrence Livermore?
Investigar armas nucleares.
- ¿Cómo reaccionó la comunidad científica inicialmente a las ideas de Andrew Hawryluk?
pensaron que era una idea imposible.
- ¿Qué significa el acrónimo ASML?
Advanced Semiconductor Materials Lithography.
- ¿De qué empresa surgió ASML en los años 80?
Philips
- ¿Quién es considerado el "Steve Jobs de la litografía"?
Martin van den Brink
- ¿Cuánto dinero invirtió Intel para salvar el desarrollo de EUV?
4.100 millones de dólares
- ¿Qué otras dos empresas invirtieron masivamente junto a Intel?
AMD y Motorola
- ¿Cuál fue el primer prototipo funcional de EUV y cuántos vatios producía?
10 W
- ¿Por qué el prototipo inicial no era económicamente viable?
Porque era demasiado lento para la producción industrial.
- ¿Cuántas obleas por hora debe imprimir la máquina para ser rentable hoy?
125 obleas por hora historicamente. 185 hoy.
- ¿Qué anécdota involucra una capilla y tres velas en la historia de ASML?
Se encendieron tres velas en una capilla para pedir que el proyecto tuviera éxito.
- ¿En qué año se instaló el primer sistema comercial en un cliente en Corea?
2010
- ¿Por qué se retiraron las empresas estadounidenses del desarrollo de la máquina completa?
demasiado costoso y arriesgado.
- ¿Qué gases se inyectan a velocidades de 360 km/h dentro de la máquina?
hidrógeno y nitrógeno
Logística y la Nueva Generación (Alta AN)
- ¿Cuál es la diferencia de Apertura Numérica entre la baja AN y la Alta AN?
La baja NA usa 0,33 y la Alta NA 0,55.
- ¿Qué tan pura debe ser la sala limpia de ASML en cuanto a partículas?
Solo se permite aproximadamente 1 partícula por metro cúbico.
- ¿Cuántas partículas permite un quirófano de hospital comparado con la sala de ASML?
Un quirófano permite miles de veces más partículas que la sala de ASML.
- ¿Cuál es la aceleración de la retícula (máscara) dentro de la máquina?
10 veces la gravedad
- ¿Qué es el overlay (superposición) y cuál es su límite de precisión?
menos de 2 nm.
- ¿A cuántos átomos de silicio equivale 1 nanómetro de error de superposición?
2 átomos de silicio.
- ¿Cuántas empresas proveedoras participan en la creación de una máquina?
5.000 empresas proveedoras.
- ¿Cuántas piezas y tornillos componen aproximadamente una máquina de Alta AN?
100.000 piezas
- ¿Cuántos aviones Boeing 747 se necesitan para transportar una sola máquina?
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- ¿Qué cita de George Bernard Shaw se menciona para describir a los ingenieros de EUV?
"Las personas razonables se adaptan al mundo; las irrazonables intentan adaptar el mundo a ellas. Por eso, todo progreso depende de las personas irrazonables."