13 октября 2023 года Canon объявила о появлении в продаже своей новой литографической машины FPA-1200NZ2C, способной печатать чипы альтернативным оптической литографии способом — более дешёвым механическим методом штамповки (т.н. наноимпринтная литография).
В отличие от обычного фотолитографического оборудования, которое переносит рисунок схемы, проецируя его на пластину, покрытую резистом, новый продукт делает это путем вжатия в резист пластины штампа маски со сформированным на нём рисунком схемы.
Поскольку процесс передачи контурного рисунка не проходит через оптический механизм, тонкие контурные рисунки на маске могут быть гораздо более точно воспроизведены на пластине. Таким образом, сложные двух- или трехмерные схемы могут быть сформированы в одном отпечатке, что может снизить стоимость производства.
Идея этой технологии довольно старая, но к настоящему времени компании удалось, наконец, избавиться от проблем с загрязнением штампа (применяется специальная технология удаления пыли) и с частым выходом дорогих штампов из строя (используется много дешёвых штампов-клонов, отштампованных одним дорогим штампом).
Технология Canon NIL обеспечивает нанесение рисунка с минимальной шириной линии 14 нм, что эквивалентно узлам технологии 5-нм, необходимым для производства самых современных логических полупроводников, доступных в настоящее время.
Кроме того, с дальнейшим совершенствованием технологии масок ожидается, что Canon NIL позволит создавать схемы с минимальной шириной линии 10 нм, что соответствует узлам технологии 2-нм.
В новом продукте используется недавно разработанная технология контроля окружающей среды, которая предотвращает загрязнение оборудования мелкими частицами. Этим обеспечивается высокоточное выравнивание, необходимое для изготовления полупроводников с увеличивающимся количеством слоев и уменьшения дефектов из-за мелких частиц, а также позволяет формировать тонкие и сложные схемы, способствуя производству передовых полупроводниковых устройств.
Поскольку для точной схемы новому продукту не требуется источник света со специальной длиной волны, он может значительно снизить энергопотребление по сравнению с оборудованием для фотолитографии на самых современных логических полупроводниках, доступных в настоящее время (5-нм узел при ширине линии 15 нм).
По заявлению производителя, установка может использоваться для широкого спектра применений, таких как печать металлических линз для рентгеновских снимков с микроструктурой в десятки нанометров, в дополнение к логическим и другим полупроводниковым устройствам.
Технические характеристики установки
- Размер поля: 26 × 33 мм
- Размер маски: 6 дюймов
- Размер пластины: 300 мм (12 дюймов)
- Точность наложения: ≦ 4 нм
- Основные размеры корпуса: (Ш) 2700 × (Г) 6600 × (В) 2830 мм (2 станции)
Не всё так просто
Canon известна, как компания, специализирующееся на фотооборудовании, и первое, что должно нас насторожить, эта их фраза в описании установки о том, что она может использоваться для «печати металлических линз для рентгеновских снимков с микроструктурой в десятки нанометров».
Да, этот пункт упомянут, как дополнение к печати логических полупроводниковых устройств, но упомянут, как основной, а о логических устройствах написано как бы вскользь. В связи с этим становится понятна основная ориентация этого устройства на печать регулярных структур.
Такая ориентация проистекает из одной проблемы технологии, а именно, проблема равномерности заполнения штампа резистом. Когда структура регулярна — металлическая линза или чип памяти, то резист хорошо заполняет штамп, и оттиск получается бездефектным.
Когда на штампе структура логическая и нерегулярная, которая бывает на вычислительных ядрах микропроцессоров, резист плохо заполняет пустоты штампа, возникают пузырьки, что приводит к дефектам оттиска. Таким образом, я думаю, что если речь идёт о технологии 5 нм, то это справедливо для чипов памяти. Что касается микропроцессоров, то тут техпроцесс может быть существенно более толстым.
Второй особенностью данной установки является на порядок более низкая производительность. Однако это решается масштабированием производства, которое, однако, приведёт к выравниванию затрат на оборудование с процессом оптической литографии.
А что у нас?
А у нас тоже есть специализированные литографические установки для печати регулярных структур. Этому у меня даже была посвящена статья от 5 октября 2023 года «Интернет сильно удивила новость о создании в СПбПУ бесшаблонного литографа. Разбираемся».
Учёными СПбПУ был разработан промышленный образец «технологического комплекса, на котором можно создавать наноструктуры, необходимые для работы различного микроэлектронного оборудования». Фактически, это литограф, использующий бесшаблонный принцип экспонирования и установка плазмохимического травления.
Бесшаблонность литографа проявляется в том, что никакой шаблон ему и не нужен. Регулярная структура получается и без шаблона за счёт самоорганизации наносфер, которые в дальнейшем и формируют столбики при травлении.
Комплекс предназначен для формирования исключительно столбчатых регулярных структур на подложке методом наносферной литографии.
Подробнее про это оборудование читайте у меня в соответствующей статье.