Наноімприінтная літографія

  

 

Японія кинула виклик монополії ASML: Canon створила літографічну машину, яка формує передові чіпи не світлом, а печаткою. Як це можливо? У цьому відео ми розберемо, як працює наноімпринтна літографія Canon FPA-1200NZ2C і чому вона може змінити виробництво напівпровідників. Ви побачите, чим друк мікросхем відрізняється від EUV-технології ASML, як DNP створює надточні шаблони і чому проблема пилу, дефектів та поєднання десятиліттями вважалася нерозв'язною.

Наноімпринтна літографія (NIL) від Canon змінює правила гри, оскільки вона повністю відмовляється від оптичного проектування на користь фізичного штампування (друку) наноструктур. Замість використання надскладних дзеркал і лазерів наджорсткого ультрафіолетового випромінювання (EUV), як у машин ASML, технологія Canon працює як високоточний прес. 

Як функціонує система Canon FPA-1200NZ2C

Процес створення мікросхем за допомогою NIL нагадує класичний друк, але на атомному рівні: 

• Нанесення резисту: На кремнієву пластину (вафлю) наносяться мікроскопічні краплі рідкого фотополімерного резисту.

• Притискання штампу: Текстурований 3D-шаблон (матриця) з кварцового скла опускається безпосередньо на рідкий резист, змушуючи його заповнити всі порожнини форми.

• Затвердіння світлом: Через прозорий кварцовий штамп пропускається ультрафіолетове світло низької потужності, яке миттєво полімеризує (твердішає) пластик.

• Зняття форми: Штамп піднімається, залишаючи на пластині ідеальний тривимірний рельєф, який потім піддається травленню. 

Чому це вважалося неможливим: подолання головних проблем

Десятиліттями наноімпринт вважався непридатним для масового виробництва мікросхем через три критичні проблеми, які Canon вдалося вирішити разом із партнерами: 

• Проблема пилу та дефектури: Оскільки штамп фізично торкається пластини, будь-яка порошинка може знищити дорогий шаблон і зіпсувати тисячі чипів. Canon вирішила це за допомогою надпотужної системи повітряної фільтрації, яка практично виключає потрапляння частинок у зону контакту.

• Надточне суміщення шарів (Overlay): Сучасний чип складається з десятків шарів, які мають ідеально збігатися (з точністю до часток нанометра). Оскільки кремнієва пластина може злегка деформуватися під час нагрівання, Canon впровадила систему лазерного контролю та мікронагрівачів, які миттєво коригують форму самої пластини під шаблон безпосередньо під час друку.

• Створення майстер-шаблонів: Компанія DNP(Dai Nippon Printing) розробила технологію створення ультраточних кварцових матриць за допомогою систем електронно-променевої літографії (E-beam). Вони здатні тиражувати «репліки» оригінальних шаблонів, що суттєво здешевлює процес. 

• Споживання енергії: Машини ASML EUV потребують колосальної кількості електрики для генерації плазми та лазерів. Технологія Canon NIL споживає до 90% менше енергії, оскільки їй потрібне лише слабке УФ-світло для затвердіння рідкого пластику.

• Вартість обладнання: Сканери ASML коштують від 150 до 400 млн доларів за штуку. Установка від Canon значно простіша в оптичному плані, тому її ціна та вартість обслуговування в рази нижчі.

• Обмеження геометрії: EUV стикається з фізичними дефектами світла (стохастичні ефекти) на рівні 2 нм. Штамп Canon формує фізичні лінії, що теоретично дозволяє створювати структури з роздільною здатністю відповідає 2-нм техпроцесу і навіть менше (за рахунок покращення форми шаблонів). 

Ця технологія є ключовою для повернення Японії у вищу лігу виробників напівпровідників.