Наноимпринтная литография на сегодняшний день, пожалуй, является единственной альтернативой полупроводниковой фотолитографии. Причём не теоретической или экспериментальной вроде рентгеновской или электронно-лучевой, а самой что ни на есть практической. Ведь опытные наноимпринтные установки (модель FPA-1200NZ2C) японской Canon, мирового передовика по этой части, не один год трудились на производственных линиях ряда японских полупроводниковых производителей, таких как Kioxia (бывшая Toshiba Memory). И трудились по чрезвычайно тонким 5-нм техпроцессам (с разрешением 15 нм), до этого времени (если говорить о массовом производстве микросхем), доступным исключительно фотолитографам экстремального ультрафиолета (EUV).
Причём использование наноимпринтных литографов микросхемами памяти не ограничивается. В настоящее время ведущий мировой производитель логических микросхем, американский Intel, отрабатывает их производство на наноимпринтной машинеCanon, недавно приобретённой Техасским институтом электроники (консорциумом, в число участников которого входит Intel).
Наноимпринтная литография от фотолитографии отличается принципиально: вместо рисования узоров микросхем на покрытых фоторезистом полупроводниковых пластинах при помощи ультрафиолетового света, как это происходит в фотолитографах, слои микросхем в наноимпринтных машинах просто штампуются при помощи рельефной формы (шаблона). При этом отличаются не только шаблоны, которые в фотолитографах пропускают свет (DUV) или отражают его (EUV), но и фоторезисты.
На первый взгляд фотолитографические резисты выглядят гораздо более сложными. В конце концов они являются основой для филигранного рисования коротковолновыми световыми волнами. А в наноимпринтной машине функция ультрафиолета (гораздо более «простого») сводится только к отверждению уже сформированной штампом структуры. Но на самом деле требования к наноимпринтному резисту также очень высоки. Ведь в отличие от классического фоторезиста он не покрывает площадь всей пластины методом центрифугирования, а наносится в виде капель в соответствии с рисунком интегральной схемы. Под действием капиллярных сил резист втягивается в пустоты формы, идеально их заполняя. В общем, это не просто оттиск, а сложнейший технологический процесс.
К тому же немедленно после отверждения фоторезист должен выдержать отрыв формы без малейших повреждений сформированной структуры. Ведущей в мире компанией, производящей такие фоторезисты, является японская Fujifilm. Что, в общем, неудивительно: ведь японские производители фоторезистов и прочей химии для полупроводникового производства доминируют сегодня в мире.
Canon является одним из мировых лидеров в области струйных принтеров, и к тому же имеет давнюю историю сотрудничества с Fujifilm по этой части. Так что распространение струйных технологий на область полупроводниковой литографии выглядело вполне логичным. Кстати, формы для штамповки для Canon производит также японская компания DNP (Dai Nippon Printing). Основным инструментом изготовления таких форм являются электронно-лучевые машины прямой записи.
Если нынешние формы работают с разрешением 15 нм, то в 2027 году планируется запуск производства форм с разрешением 10 нм. Что, в свою очередь, предоставляет наноимпринтным литографам возможность производить микросхемы по техпроцессам 1,4 нм, то есть практически на уровне самых передовых EUV фотолитографов с высокой числовой апертурой (работают с разрешением 8 нм). С той лишь разницей, что стоимость наноимпринтных машин и их энергозатратность практически на порядок меньше, чем соответствующих фотолитографических.
Неудивительно, что на открывшейся в прошлом году в японском городе Уцуномия новейшей фабрики Canon по производству литографического оборудования, значительная часть производственных мощностей предназначена именно для производства наноимпринтных литографов. Японцы планируют ежегодно производить до 20 таких машин, что очень и очень немало. Ведь даже ASMLежегодно производит всего порядка 50 EUV фотолитографов. Так что можно смело предположить, что японский кластер электронного машиностроения прямо сейчас создаёт технологию будущего, повторить которую будет очень непросто.
Что делать с EUV фотолитографом? Читайте статью в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: