Zasada i wyposażenie maszyny litograficznej

Na zasadzie procesu litograficznego możemy sobie wyobrazić wywoływanie zdjęć kliszowych, płyta maskująca jest odpowiednikiem kliszy, a maszyna litograficzna jest stołem wywołującym, kopiuje obwód chipa na płycie maskującej jeden po drugim na folię fotorezystową i następnie obwód jest „malowany” na płytce metodą trawienia.

Oczywiście sam proces z pewnością nie jest taki prosty. Jako przykład posłuży typowa maszyna do litografii ze skanowaniem krokowym firmy ASML, aby zobaczyć, jak działa maszyna litograficzna - przede wszystkim światło lasera, po korekcji, regulator energii, urządzenie formujące wiązkę itp. , na biurko z fotomaską, załóż fotomaskę firmy projektowej, a następnie wyświetl ją na biurko do ekspozycji przez obiektyw. Mamy więc płytkę o średnicy 8 lub 12 cali, pokrytą fotorezystem, który jest światłoczuły i światło ultrafioletowe trawi obwody na płytce.

Laser jest odpowiedzialny za generowanie źródła światła, a źródło światła ma decydujący wpływ na proces procesu, wraz z ciągłym doskonaleniem węzła przemysłu półprzewodników, długość fali lasera litograficznego również stale się kurczy, z 436 nm, 365 nm w pobliżu ultrafioletu Laser (NUV) na 246 nm, laser głębokiego ultrafioletu (DUV) o długości 193 nm. Obecnie maszyna litograficzna DUV to duża liczba zastosowań maszyny litograficznej, długość fali wynosi 193 nm, źródłem światła jest laser ekscymerowy ArF (fluorek argonu), od 45 nm do procesu 10/7 nm można wykorzystać tę maszynę litograficzną, ale węzeł 7 nm ma ograniczenie litografii DUV, dlatego Intel, Samsung i TSMC wprowadzą technologię litografii w ekstremalnym ultrafiolecie (EUV) w węźle 7 nm, a GlobalFoundries również zbadało 7 nm EUV procesu, ale teraz go porzucił. Maszyna litograficzna wykorzystująca ekstremalne światło ultrafioletowe (EUV) jako źródło światła to maszyna litograficzna EUV, oczywiście nie jest to tak proste, jak zwykła zmiana źródła światła.

Dlaczego potrzebna jest litografia EUV?

Jedną z zalet EUV jest ograniczenie etapów przetwarzania chipów, a zastosowanie EUV zamiast tradycyjnej technologii wielokrotnej ekspozycji znacznie ograniczy etapy osadzania, trawienia i pomiaru. Obecnie technologia EUV wykorzystywana jest głównie w procesach logicznych, co przełożyło się na wzrost wolumenu zamówień/popytu w 2019 roku.

Stosowane obecnie źródło światła DUV o długości fali 193 nm było faktycznie używane od 2000 roku, ale utknęło w technologii źródeł światła o większej długości fali, a technologia litografii o długości fali 157 nm faktycznie posiadała maszynę litograficzną w 2003 r., ale postęp w porównaniu do długości fali 193 nm wynosi tylko 25%. Ponieważ jednak fala świetlna 157 nm zostanie pochłonięta przez soczewkę 193 nm, soczewka i fotomaska ​​muszą zostać opracowane na nowo, a w tamtym czasie dostępna była tańsza technologia immersyjna 193 nm, dlatego teraz zastosowano litografię DUV 193 nm.

Oczywiście musimy chcieć wiedzieć, dlaczego to samo źródło światła można wyprowadzić z tak wielu różnych węzłów procesowych, biorąc za przykład Intela, w 2000 roku używano 180 nm, a teraz jest to 10 nm, tak naprawdę maszyna litograficzna określa W procesie półprzewodnikowym dokładność maszyny litograficznej jest powiązana z długością fali źródła światła i aperturą numeryczną obiektywu. Istnieją wzory do obliczeń:

(proces ∝1/)rozdzielczość maszyny litograficznej =k1*λ/NA(k1 jest stałą, różną maszyną litograficzną, k1 jest różna, λ odnosi się do długości fali źródła światła, NA jest aperturą numeryczną soczewki obiektywu, więc rozdzielczość maszyny litograficznej zależy od długości fali źródła światła i apertura numeryczna obiektywu, im krótsza długość fali, im większa NA, tym lepiej, a więc im wyższa rozdzielczość maszyny litograficznej, tym bardziej zaawansowana technologia procesu.)(Uwaga: niebieska część wzoru jest dodawana zgodnie z powyższym opisem wzoru, więc jest to logiczne)

Oryginalna litografia zanurzeniowa polega na bardzo prostym dodaniu wody o grubości 1 mm na opór płytki, woda może załamać długość fali światła 193 nm na 134 nm. Później, w wyniku ciągłego udoskonalania soczewek o wysokiej NA, multi-light, FinFET, Pitch-split i technologii fotomaski Suzuki, używano tylko obecnego 7 nm/10 nm, ale jest to limit maszyny litograficznej 193 nm. W istniejących warunkach technicznych apertura numeryczna NA nie jest łatwa do poprawy, wartość NA obecnie używanego obiektywu wynosi 0,33, być może pamiętacie, że była już wcześniej nowość, czyli ASML zainwestował 2 miliardy dolarów w firmę Carl Zeiss, obie strony będą współpracować przy opracowywaniu nowej maszyny do litografii EUV, wiele osób nie wie, jaki związek ma maszyna do litografii EUV z Zeissem. Teraz należy rozumieć, że współpraca ASML i Zeiss polega na opracowaniu soczewek optycznych NA 0.5, co jest kluczem do dalszej poprawy rozdzielczości maszyny litograficznej EUV w przyszłości, ale maszyna litograficzna o wysokim NA EUV to co najmniej 2025-2030, to jest jeszcze odległa, a postęp soczewek optycznych jest znacznie trudniejszy niż produktów elektronicznych. Przez pewien czas wartości NA nie można poprawić, dlatego maszyna litograficzna zdecydowała się zmienić źródło światła, zastępując źródło światła DUV o długości fali 193 nm EUV o długości fali 13,5 nm, co może również znacznie poprawić rozdzielczość maszyny litograficznej.

W drugiej połowie lat 90-tych wszyscy poszukiwali technologii, która mogłaby zastąpić litograficzne źródło światła 193 nm, proponując włączenie źródła światła 157 nm, projekcji wiązki elektronów, projekcji jonów, promieniowania rentgenowskiego i EUV, a z obecnych wyników wynika, że ​​tylko EUV zakończony powodzeniem. Na początku pod przewodnictwem Intela i Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych zbiór MOTOROLA, AMD i innych firm oraz trzy laboratoria krajowe w Stanach Zjednoczonych utworzyły EUV LLC, a ASML również został zaproszony do członkostwa EUV LLC. W latach 1997–2003 kilkuset naukowców z EUV LLC opublikowało liczne artykuły wykazujące wykonalność litografii EUV, po czym EUV LLC zostało rozwiązane.

Pierwszy na świecie prototyp maszyny litograficznej EUV w 2006 roku

Następnie ASML uruchomił prototyp maszyny litograficznej EUV w 2006 r., zbudował czyste studio o powierzchni 10 000 metrów kwadratowych w 2007 r., stworzył pierwszy prototyp badawczo-rozwojowy NXE3100 w 2010 r., a ostatecznie stworzył prototyp masowo produkowany w 2015 r. i w ramach tych badań i proces rozwoju, Intel, Samsung, TSMC, transfuzja krwi tych producentów półprzewodników to absolutnie dużo.

Jako jedyny producent na świecie zdolny do litografii EUV, ASML w naturalny sposób pozyskał dużą liczbę zamówień, w drugim kwartale 2019 roku liczba zainstalowanych maszyn litograficznych NEX:3400B EUV firmy ASML osiągnęła 38, a w drugiej połowie roku wypuścili na rynek wydajniejszą maszynę litograficzną NEX:3400C. W całym roku 2019 dostarczono łącznie 26 kompletów maszyn litograficznych EUV, co przyniosło im przychód na poziomie 2,789 mld euro, co stanowi 31% rocznych przychodów, oraz maszynę do litografii dalekiego ultrafioletu ArFi, która sprzedała się w ilości 82 szt. w całym roku zarobił 4,767 miliarda euro, co pokazuje, ile pieniędzy kosztuje zestaw maszyny litograficznej EUV. Nowa maszyna NEX:3400C zwiększyła swoją zdolność produkcyjną ze 125 płytek na godzinę do 170 płytek na godzinę, a sprzedaż znacznie wzrosła.

Chociaż maszyna do litografii EUV jest dość droga, blisko 120 milionów dolarów za sztukę, ale producenci półprzewodników są skłonni inwestować, ponieważ procesy 7 nm i wyższe rzeczywiście wymagają maszyny do litografii EUV, gdy ten sam proces 7 nm, zastosowanie technologii litografii EUV po tranzystorze Według danych TSMC gęstość i wydajność są lepsze w porównaniu z oryginalnym procesem 7 nm. 7 nm EUV (N7+) może zapewnić 1,2-krotny wzrost gęstości, 10% wzrost wydajności przy tym samym poziomie zużycia energii lub 15 % oszczędności energii przy tej samej wydajności.

Teraz Samsung i TSMC wykorzystały proces 7 nm EUV do rozpoczęcia produkcji chipów, procesor Rydragon czwartej generacji oparty na architekturze AMD Zen 3, którego premiera zaplanowana jest na ten rok, to proces TSMC 7 nm EUV, obecny proces 10 nm Intela nie wykorzystuje jeszcze technologii EUV, ale planowane jest wykorzystanie litografii EUV w okresie procesu 7 nm. Krajowy SMIC zamówił również maszynę do litografii EUV od ASML, ale z powodu różnych problemów czas dostawy nie jest jeszcze jasny.

Fountyl Technologies PTE Ltd koncentruje się na przemyśle produkcji półprzewodników, a główne produkty to: uchwyt kołkowy, porowaty uchwyt ceramiczny, ceramiczny efektor końcowy, ceramiczna belka kwadratowa, wrzeciono ceramiczne, zapraszamy do kontaktu i negocjacji!