Litografi makinesinin prensibi ve ekipmanı

Litografi işlemi prensibine göre, film fotoğraflarının gelişimini hayal edebiliriz, maske plakası filme eşdeğerdir ve litografi makinesi geliştirme masasıdır, maske plakasındaki çip devresini fotorezist filme tek tek kopyalar ve daha sonra devre, aşındırma teknolojisi yoluyla levha üzerine "boyanır".

Tabii ki, gerçek süreç kesinlikle o kadar basit değil, ASML'nin tipik sürükleyici adım tarama litografi makinesi, litografi makinesinin nasıl çalıştığını görmek için bir örnek olarak - her şeyden önce lazer ışığı, düzeltme sonrası, enerji kontrolörü, ışın oluşturma cihazı vb. , fotoğraf maskesi masasına, tasarım şirketinin fotoğraf maskesini taktı ve ardından objektif mercek aracılığıyla pozlama masasına yansıtıldı. Yani burada 8 inç veya 12 inçlik bir levha var, ışığa duyarlı bir fotorezistle kaplanmış ve ultraviyole ışık levhanın üzerine devreler çiziyor.

Lazer, ışık kaynağı üretiminden sorumludur ve ışık kaynağı, yarı iletken endüstri düğümünün sürekli gelişmesiyle birlikte süreç süreci üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir, litografik lazerin dalga boyu da ultraviyole yakınında 436 nm'den 365 nm'ye kadar sürekli olarak küçülmektedir. (NUV) lazeri 246nm, 193nm derin ultraviyole (DUV) lazere dönüştürün, Şu anda DUV litografi makinesi, litografi makinesinin çok sayıda uygulamasıdır, dalga boyu 193nm'dir, ışık kaynağı 45nm'den ArF (argon florür) excimer lazerdir 10/7nm'ye kadar işlemler bu litografi makinesini kullanabilir, ancak 7nm düğümüne kadar DUV litografi sınırı vardır. Bu nedenle Intel, Samsung ve TSMC, 7nm düğümünde aşırı ultraviyole (EUV) litografi teknolojisini tanıtacak ve GlobalFoundries ayrıca 7nm EUV'yi de inceledi. süreci başlattı ancak artık bundan vazgeçti. Işık kaynağı olarak aşırı ultraviyole ışığı (EUV) kullanan litografi makinesi EUV litografi makinesidir elbette bu iş kesinlikle ışık kaynağını değiştirmek kadar basit değildir.

EUV litografisine neden ihtiyaç duyulur?

EUV'nin avantajlarından biri talaş işleme adımlarının azaltılmasıdır ve geleneksel çoklu pozlama teknolojisi yerine EUV'nin kullanılması biriktirme, dağlama ve ölçüm adımlarını büyük ölçüde azaltacaktır. EUV teknolojisinin şu anda ağırlıklı olarak mantıksal süreç süreçlerinde kullanılması, 2019 yılında sipariş hacmi/talebin artmasına yol açtı.

Günümüzde kullanılan 193nm ışık kaynağı DUV, aslında 2000'li yıllardan beri kullanılıyor ancak daha çok kısa dalga boyundaki ışık kaynakları teknolojisine sıkışıp kalmış ve 157nm dalga boyundaki litografi teknolojisi aslında 2003 yılında litografi makinesine kavuşmuştu ancak ilerleme kıyaslandığında 193nm dalga boyuna göre sadece %25'tir. Bununla birlikte, 157nm ışık dalgası 193nm lens tarafından emileceği için lens ve fotorezistin yeniden geliştirilmesi gerekiyor ve o zamanlar daha ucuz olan daldırma 193nm teknolojisi mevcuttu, bu nedenle şimdi 193nm DUV litografi kullanıldı.

Elbette, aynı ışık kaynağının neden bu kadar çok farklı işlem düğümünden türetilebildiğini bilmek istememiz gerekir; Intel'i örnek alırsak, 2000 yılında 180 nm kullanıldı ve şimdi 10 nm oldu, aslında litografi makinesi, Yarı iletken işlem sürecinde, litografi makinesinin doğruluğu, ışık kaynağının dalga boyu ve objektif merceğin sayısal açıklığı ile ilgilidir. Hesaplanacak formüller var:

(işlem ∝1/)litografi makinesi çözünürlüğü =k1*λ/NA(k1 sabittir, farklı bir litografi makinesi k1 farklıdır, λ ışık kaynağının dalga boyunu ifade eder, NA objektif merceğin sayısal açıklığıdır, dolayısıyla litografi makinesinin çözünürlüğü ışık kaynağının dalga boyuna ve Objektif merceğin sayısal açıklığı, dalga boyu ne kadar kısa olursa, NA ne kadar büyük olursa, o kadar iyi olur, dolayısıyla litografi makinesinin çözünürlüğü ne kadar yüksek olursa, işlem teknolojisi o kadar gelişmiş olur.)(Not: Formülün mavi kısmı yukarıdaki formül açıklamasına göre eklenmiştir, dolayısıyla mantıklıdır)

Orijinal daldırma litografi, levha direncine 1 mm kalınlığında su eklemek çok basittir; su, 193 nm'lik ışık dalga boyunu 134 nm'ye kırabilir. Daha sonra, yüksek NA lensler, çoklu ışık, FinFET, Pitch-split ve bant Suzuki fotodirenç teknolojisinin sürekli geliştirilmesiyle yalnızca mevcut 7 nm/10 nm kullanıldı, ancak bu, 193 nm litografi makinesinin sınırıdır. Mevcut teknik şartlarda NA sayısal açıklığının iyileştirilmesi kolay değil, şu anda kullanılan lensin NA değeri 0,33, hatırlarsınız daha önce bir haber vardı, yani ASML, Carl Zeiss'e 2 milyar dolar yatırım yapmıştı, iki taraf yeni bir EUV litografi makinesi geliştirmek için işbirliği yapacak, birçok kişi EUV litografi makinesinin Zeiss ile ne gibi bir ilişkisi olduğunu bilmiyor. Artık ASML ve Zeiss işbirliğinin, gelecekte EUV litografi makinesinin çözünürlüğünü daha da iyileştirmenin anahtarı olan NA 0.5 optik lensleri geliştirmek olduğu anlaşılmalıdır, ancak yüksek NA EUV litografi makinesi en az 2025-2030'dur. hala çok uzakta ve optik lenslerin ilerleyişi elektronik ürünlere göre çok daha zor. NA değeri bir süre iyileştirilemez, bu nedenle litografi makinesi ışık kaynağını değiştirmeyi seçti ve 193nm DUV ışık kaynağını 13.5nm dalga boyuna sahip EUV ile değiştirdi; bu da litografi makinesinin çözünürlüğünü büyük ölçüde artırabilir.

1990'ların ikinci yarısında herkes 193nm litografi ışık kaynağının yerini alacak bir teknoloji arıyordu ve 157nm ışık kaynağı, elektron ışını projeksiyonu, iyon projeksiyonu, X-ışını ve EUV'yi içeren bir teknoloji önerildi ve mevcut sonuçlardan yalnızca EUV çıktı. Başarılı. Başlangıçta Intel ve ABD Enerji Bakanlığı'nın öncülüğünde MOTOROLA, AMD ve diğer şirketler ile ABD'deki üç ulusal laboratuvardan oluşan bir koleksiyon EUV LLC'yi kurdu ve ASML de EUV LLC'ye üye olmaya davet edildi. 1997 ile 2003 yılları arasında EUV LLC'deki birkaç yüz bilim adamı, EUV litografisinin fizibilitesini gösteren çok sayıda makale yayınladı ve ardından EUV LLC feshedildi.

2006'da dünyanın ilk EUV litografi makinesi prototipi

Next ASML, 2006 yılında EUV litografi makinesinin prototipini piyasaya sürdü, 2007'de 10.000 metrekarelik bir temiz stüdyo inşa etti, 2010'da ilk araştırma ve geliştirme prototipi NXE3100'ü yarattı ve son olarak 2015'te seri üretilen bir prototip yarattı ve bu araştırmada ve geliştirme sürecinde Intel, Samsung, TSMC gibi bu yarı iletken üreticilerine kesinlikle çok fazla kan nakli yapılıyor.

Dünyada EUV litografi yapabilen tek üretici olan ASML, doğal olarak çok sayıda sipariş almış, 2019 ikinci çeyrek itibarıyla ASML'nin NEX:3400B EUV litografi makinesi kurulu sayısı 38'e ulaşmış, yılın ikinci yarısında ise ASML daha verimli NEX:3400C litografi makinesini piyasaya sürdüler. 2019 yılının tamamında, yıllık gelirin %31'ini oluşturan 2,789 milyar Euro gelir sağlayan toplam 26 set EUV litografi makinesi ve 82 adet satan ArFi uzak ultraviyole litografi makinesi teslim edildi. tüm yıl boyunca 4.767 milyar euro kazandı, bu da bir EUV litografi makinesi setinin ne kadar para ettiğini gösteriyor. Yeni NEX:3400C, üretim kapasitesini saatte 125 levhadan 170 levhaya çıkardı ve satışlar önemli ölçüde arttı.

EUV litografi makinesi oldukça pahalı olmasına rağmen (parça başına 120 milyon dolara yakın), ancak yarı iletken üreticileri yatırım yapmaya istekli çünkü 7nm ve üzeri işlemler EUV litografi makinesine ihtiyaç duyuyor, aynı 7nm işlemde transistörden sonra EUV litografi teknolojisinin kullanılması TSMC verilerine göre yoğunluk ve performans, orijinal 7nm süreciyle karşılaştırıldığında daha iyi. 7nm EUV (N7+), aynı güç tüketimi düzeyinde yoğunlukta 1,2 kat artış, performansta %10 artış veya 15 kat artış sağlayabilir. Aynı performans için % güç tasarrufu.

Artık Samsung ve TSMC, çip üretimine başlamak için 7nm EUV sürecini kullandı, bu yıl piyasaya sürülmesi planlanan AMD Zen 3 mimarisi dördüncü nesil Rydragon işlemcisi TSMC 7nm EUV süreci, Intel'in mevcut 10nm süreci henüz EUV teknolojisini kullanmadı ancak 7nm işlem döneminde EUV litografi kullanılması planlanıyor. Yerli SMIC de ASML'den EUV litografi makinesi sipariş etti ancak çeşitli sorunlar nedeniyle teslimat süresi henüz belli değil.

Fountyl Technologies PTE Ltd, yarı iletken imalat endüstrisine odaklanmaktadır; ana ürünler şunlardır: Pim aynası, gözenekli seramik ayna, seramik uç efektör, seramik kare kiriş, seramik mil, iletişim ve müzakereye hoş geldiniz！