Uddannelses- og Forskningsudvalget 2015-16
UFU Alm.del Bilag 215
Offentligt
1670073_0001.png
A sustainable industry-Lab
research partnership: advanced
semiconductor manufacturing
Patrick Naulleau
Center for X-ray Optics
Lawrence Berkeley National Laboratory
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
1
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0002.png
Outline
• Introduction
• Program evolution
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
2
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0003.png
Semiconductor industry is huge global
economic driver
$56 Billion
Semiconductor
R&D and Cap Ex
(2013)
$336 Billion
Semiconductor
device market
(2014)
$2.3 Trillion
Global electronics
market (2014)
SIA, www.globalsmt.net
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
3
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0004.png
Industry growth enabled by Moore’s Law:
transistors double every two years
1.E+11
# of Transistors
Intel 62 core Xeon
1.E+09
1.E+07
Intel Itanium2
Intel Pentium 4
Intel Pentium
1.E+05
Intel 8008
1.E+03
1970 1980
Intel 386
Intel 8086
1990
4
2000
2010
2020
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0005.png
The other half of Moore’s Law:
density increase at shrinking cost
Normalized cost
per transistor
1.00
0.10
0.01
2000
2004
5
2008
2012
2016
Data from Intel (http://www.pcworld.com/article/2887275/intel-moores-law-will-continue-through-7nm-chips.html)
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0006.png
iPod nano 16 GB
$139.99
Would have cost
$32 billion
in 1970
Source: www.archivebuilders.com 22045v006
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
6
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0007.png
Lithography drives shrink
Mask
Illumination
Demagnifying
lens
Wafer
Res
 
/NA
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
7
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0008.png
Moore’s Law driven by wavelength shrink
1.E+11
# of Transistors
White
438 nm
1.E+09
1.E+07
1.E+05
365 nm
1.E+03
1970
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
1980
1990
8
2000
2010
13.5 nm ?
193i nm
193 nm
248nm
2020
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0009.png
Outline
• Introduction
• Program evolution
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
9
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0010.png
LBNL EUV program history
1995
2000
2005
2010
2015
Start development
of Gen3 tools
EUV
program
started
(DARPA)
Transition to
CRADA
between EUV
LLC and VNL.
Build Gen1
tools
Transition to
International
SEMATECH
funding. Build
Gen2 tools
Transition to
more focused
consortium
funding
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0011.png
DARPA program (1994-1996)
• Develop key EUV facilities at the ALS to
enable research and development
– Coherent undulator beamline
– Incoherent bending magnet beamline
undulator
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0012.png
VNL/EUV LLC CRADA (1997-2002)
• Engineering prototype development
• $50M/yr
VNL
EUV LLC
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0013.png
VNL/EUV LLC CRADA (1997-2002)
• Engineering prototype development
– LBNL: EUV metrology and testing and
coating development
– LLNL: EUV optic and mask development
– SNL: Lithography system development,
stages, source …
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0014.png
Key LBNL contributions in VNL period
World’s highest
accuracy wavefront
metrology developed
/250
(0.054 nm)
accuracy
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0015.png
Key LBNL contributions in VNL period
World’s first EUV
defect scanner
Discovery of EUV “haze”
Discovery of EUV
specific defects
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0016.png
LBNL/SEMATECH program (2003-2014)
• Transition to materials (resist and mask)
characterization ($5M/yr)
EUV Microscopy
14-nm Lithography
14-nm
Optic
Wafer
stage
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0017.png
LBNL/EUREKA program (2015-present)
• Renew research infrastructure to maintain
>5 year time horizon ($6M/yr)
8-nm lithography system (2-nm node)
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0018.png
LBNL/EUREKA program (2015-present)
• Expand materials characterization to
fundamental properties
Encased cantilever for
fast response in liquid
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
 UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 215: Præsentationsmateriale fra Uddannelses- og Forskningsudvalgets studietur til Californien 5. -10. september 2016
1670073_0019.png
Summary
• LBNL/Industry partnership in EUV
development is 20 years old and going strong
• Keys to success
– Time horizon not too long and not too short
• Keep industry directly engaged in true co-work
– Adapt to changing needs
• Welcome timely transitions to industry
• Anticipate future needs
Berkeley Lab |
MSD
Materials Sciences Division
19