Prinsip dan peralatan mesin litografi

Berdasarkan prinsip proses litografi, kita dapat membayangkan perkembangan foto film, pelat topeng setara dengan film, dan mesin litografi adalah tabel pengembangannya, yang menyalin rangkaian chip pada pelat topeng ke film fotoresist satu per satu, dan kemudian rangkaian tersebut “dicat” pada wafer melalui teknologi etsa.

Tentu saja, proses sebenarnya tidak sesederhana itu, mesin litografi pemindaian langkah imersif khas ASML sebagai contoh untuk melihat cara kerja mesin litografi - pertama-tama, sinar laser, setelah koreksi, pengontrol energi, perangkat pembentuk sinar, dll. , ke dalam meja photomask, memakai photomask perusahaan desain, dan kemudian diproyeksikan ke meja eksposur melalui lensa objektif. Jadi yang Anda miliki di sini adalah wafer berukuran 8 inci atau 12 inci, dilapisi dengan photoresist, yang bersifat fotosensitif, dan sinar ultraviolet menggoreskan sirkuit pada wafer.

Laser bertanggung jawab atas pembangkitan sumber cahaya, dan sumber cahaya merupakan pengaruh yang menentukan pada proses proses, dengan peningkatan berkelanjutan dari simpul industri semikonduktor, panjang gelombang laser litograf juga terus menyusut, dari 436nm, 365nm dekat ultraviolet (NUV) laser menjadi 246nm, laser ultraviolet dalam (DUV) 193nm, Saat ini, mesin litografi DUV adalah sejumlah besar aplikasi mesin litografi, panjang gelombangnya 193nm, sumber cahayanya adalah laser excimer ArF (argon fluoride), dari 45nm Proses hingga 10/7nm dapat menggunakan mesin litografi ini, tetapi node 7nm memiliki batasan litografi DUV, Jadi Intel, Samsung dan TSMC akan memperkenalkan teknologi litografi ultraviolet ekstrim (EUV) pada node 7nm, dan GlobalFoundries juga mempelajari EUV 7nm prosesnya, namun sekarang telah meninggalkannya. Mesin litografi yang menggunakan sinar ultraviolet ekstrim (EUV) sebagai sumber cahayanya merupakan mesin litografi EUV, tentunya tidak semudah sekedar mengganti sumber cahayanya.

Mengapa litografi EUV diperlukan?

Salah satu keuntungan EUV adalah pengurangan langkah-langkah pemrosesan chip, dan penggunaan EUV dibandingkan teknologi paparan ganda tradisional akan sangat mengurangi langkah-langkah pengendapan, pengetsaan, dan pengukuran. Saat ini, teknologi EUV terutama digunakan dalam proses proses logis, yang menyebabkan peningkatan volume pesanan/permintaan pada tahun 2019.

DUV sumber cahaya 193nm yang digunakan saat ini sebenarnya telah digunakan sejak tahun 2000-an, namun terjebak dalam teknologi sumber cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek, dan teknologi litografi dengan panjang gelombang 157nm sebenarnya telah memiliki mesin litografi pada tahun 2003, namun kemajuannya dibandingkan dengan panjang gelombang 193nm hanya 25%. Namun, karena gelombang cahaya 157nm akan diserap oleh lensa 193nm, lensa dan photoresist harus dikembangkan kembali, dan teknologi imersi 193nm yang lebih murah telah tersedia pada saat itu, sehingga litografi DUV 193nm telah digunakan sekarang.

Tentu saja kita harus ingin tahu mengapa sumber cahaya yang sama dapat diperoleh dari begitu banyak node proses yang berbeda, dengan mengambil contoh Intel, pada tahun 2000 digunakan 180nm, dan sekarang menjadi 10nm, pada kenyataannya, mesin litografi menentukan Proses proses semikonduktor, keakuratan mesin litografi berkaitan dengan panjang gelombang sumber cahaya dan bukaan numerik lensa objektif. Ada rumus untuk menghitung:

(proses ∝1/)resolusi mesin litografi =k1*λ/NA(k1 adalah konstanta, mesin litografi berbeda k1 berbeda, λ mengacu pada panjang gelombang sumber cahaya, NA adalah bukaan numerik lensa objektif, sehingga resolusi mesin litografi bergantung pada panjang gelombang sumber cahaya dan bukaan numerik lensa objektif, semakin pendek panjang gelombang, semakin besar NA, semakin baik, sehingga semakin tinggi resolusi mesin litografi, Semakin maju teknologi prosesnya.)(Catatan: Bagian biru pada rumus ditambahkan sesuai dengan uraian rumus di atas, sehingga logis)

Litografi perendaman asli sangat sederhana, cukup tambahkan air setebal 1 mm pada penahan wafer, air dapat membiaskan panjang gelombang cahaya 193nm menjadi 134nm. Kemudian, peningkatan berkelanjutan pada lensa NA tinggi, multi-cahaya, FinFET, Pitch-split, dan teknologi fotoresist pita Suzuki, yang hanya menggunakan 7nm/10nm saat ini, tetapi ini adalah batas dari mesin litografi 193nm. Pada kondisi teknis yang ada, aperture numerik NA tidak mudah untuk ditingkatkan, nilai NA lensa yang digunakan saat ini adalah 0,33, mungkin Anda ingat pernah ada berita sebelumnya, yaitu ASML menginvestasikan 2 miliar dolar AS di Carl Zeiss, the kedua belah pihak akan bekerja sama untuk mengembangkan mesin litografi EUV baru, banyak orang tidak mengetahui apa hubungan mesin litografi EUV dengan Zeiss. Sekarang harus dipahami bahwa kerja sama ASML dan Zeiss adalah untuk mengembangkan lensa optik NA 0,5, yang merupakan kunci untuk lebih meningkatkan resolusi mesin litografi EUV di masa depan, tetapi mesin litografi NA EUV yang tinggi setidaknya pada tahun 2025-2030, itu masih jauh, dan kemajuan lensa optik jauh lebih sulit dibandingkan produk elektronik. Nilai NA tidak dapat ditingkatkan untuk sementara waktu, sehingga mesin litografi memilih untuk mengubah sumber cahaya, menggantikan sumber cahaya DUV 193nm dengan EUV dengan panjang gelombang 13,5nm, yang juga dapat sangat meningkatkan resolusi mesin litografi.

Pada paruh kedua tahun 1990-an, semua orang mencari teknologi untuk menggantikan sumber cahaya litografi 193nm, dan mengusulkan termasuk sumber cahaya 157nm, proyeksi berkas elektron, proyeksi ion, sinar-X dan EUV, dan dari hasil saat ini, hanya EUV berhasil. Pada awalnya dipimpin oleh Intel dan Departemen Energi AS, kumpulan MOTOROLA, AMD dan perusahaan lain serta tiga laboratorium nasional di Amerika Serikat membentuk EUV LLC, dan ASML juga diundang untuk menjadi anggota EUV LLC. Antara tahun 1997 dan 2003, beberapa ratus ilmuwan di EUV LLC menerbitkan banyak makalah yang menunjukkan kelayakan litografi EUV, dan kemudian EUV LLC dibubarkan.

Prototipe mesin litografi EUV pertama di dunia pada tahun 2006

Selanjutnya ASML meluncurkan prototipe mesin litografi EUV pada tahun 2006, membangun studio bersih seluas 10.000 meter persegi pada tahun 2007, membuat prototipe penelitian dan pengembangan pertama NXE3100 pada tahun 2010, dan terakhir membuat prototipe yang diproduksi secara massal pada tahun 2015, dan dalam penelitian ini dan proses pengembangannya, Intel, Samsung, TSMC, produsen semikonduktor ini pasti banyak melakukan transfusi darah.

Sebagai satu-satunya produsen di dunia yang mampu melakukan litografi EUV, tentu saja ASML memperoleh pesanan dalam jumlah besar, hingga kuartal kedua tahun 2019, jumlah pemasangan mesin litografi EUV NEX:3400B ASML telah mencapai 38, dan pada paruh kedua tahun ini. mereka meluncurkan mesin litografi NEX:3400C yang lebih efisien. Sepanjang tahun 2019, total 26 set mesin litografi EUV dikirimkan, menghasilkan pendapatan sebesar 2,789 miliar euro, menyumbang 31% dari pendapatan tahunan, dan mesin litografi ultraviolet jauh ArFi yang terjual 82 unit. sepanjang tahun menghasilkan 4,767 miliar euro, yang menunjukkan berapa banyak uang yang dikeluarkan satu set mesin litografi EUV. NEX:3400C baru telah meningkatkan kapasitas produksinya dari 125 wafer per jam menjadi 170 wafer per jam, dan penjualan meningkat secara signifikan.

Meskipun mesin litografi EUV cukup mahal, mendekati $120 juta per unit, namun produsen semikonduktor bersedia berinvestasi, karena proses 7nm ke atas memang memerlukan mesin litografi EUV, sedangkan proses 7nm yang sama, penggunaan teknologi litografi EUV setelah transistor kepadatan dan kinerja lebih baik, menurut data TSMC, dibandingkan dengan proses 7nm asli, EUV 7nm (N7+) dapat memberikan peningkatan kepadatan 1,2 kali lipat, peningkatan kinerja 10% untuk tingkat konsumsi daya yang sama, atau 15 % penghematan daya untuk kinerja yang sama.

Sekarang Samsung dan TSMC telah menggunakan proses EUV 7nm untuk memulai produksi chip, prosesor Rydragon generasi keempat berarsitektur AMD Zen 3 yang dijadwalkan akan dirilis tahun ini adalah proses TSMC 7nm EUV, proses 10nm Intel saat ini belum menggunakan teknologi EUV, tetapi dijadwalkan untuk menggunakan litografi EUV dalam periode proses 7nm. SMIC dalam negeri juga memesan mesin litografi EUV dari ASML, namun karena berbagai kendala, waktu pengirimannya belum jelas.

Fountyl Technologies PTE Ltd, berfokus pada industri manufaktur semikonduktor, produk utama meliputi: Pin chuck, chuck keramik berpori, efektor ujung keramik, balok persegi keramik, spindel keramik, selamat datang untuk menghubungi dan negosiasi!