Canon stellt Lithografie-System für 5-nm-Prozesse vor
Zum ersten Mal seit 11 Jahren stellt Canon ein neues Lithografie-System vor. Es kommt ohne Laser aus und stempelt stattdessen Wafer.
Ein Vorserienmodell des FPA-1200NZ2C. Das Bild soll vor 2020 bei Kioxia entstanden sein.
(Bild: Canon / Kioxia)
Canon stellt die erste Maschine vor, die mit sogenannter Nanoimprint-Lithografie (NIL) Halbleiterchips in Serie fertigt. Das FPA-1200NZ2C genannte System belichtet Silizium-Wafer nicht, sondern stempelt sie.
Die Technik soll derzeit Strukturen mit einer Linienbreite von 14 Nanometern erstellen können – eine Größe, wie sie heutzutage bei 5-nm-Prozessen vorzufinden ist. Mit den echten Strukturbreiten haben die Namen wie 14, 7 und 5 nm nichts mehr zu tun. Künftig will Canon die Linienbreite auf 10 nm verringern, womit sich die Technik für 2-nm-Prozesse eignen soll.
Für alles darüber hinaus bleibt optische Lithografie mit extrem-ultravioletten Wellenlängen und eine hohe numerische Apertur (High-NA EUV) unerlässlich. Auf serienreife EUV-Belichter hat der niederländische Hersteller ASML ein Monopol – High-NA-Maschinen will die Firma ab 2024 ausliefern, zunächst an Intel.
Konkurrenz für DUV-Lithografie
Nanoimprint-Lithografie konkurriert primär mit Belichtern, die eine tief-ultraviolette Lichtquelle (Deep Ultraviolet, DUV, 193 nm Wellenlänge) verwenden. Diese kommen selbst bei den modernsten Fertigungsprozessen noch ergänzend zu den EUV-Systemen zum Einsatz, um die gröberen Chipschichten zu belichten.
Die NIL-Technik soll sich für allerlei Chips eignen, darunter Speicherbausteine wie NAND-Flash und DRAM sowie Logikhalbleiter wie Prozessoren. Der NAND-Flash-Hersteller Kioxia hat Vorserienmodelle des FPA-1200NZ2C laut Canon schon seit Jahren getestet – früher noch unter dem Namen Toshiba Memory. Daten, etwa zur Genauigkeit und dem Wafer-Durchsatz, gibt es bislang nicht öffentlich.
(Bild: Canon)
Das FPA-1200NZ2C-System soll verglichen mit Belichtern wesentlich effizienter und umweltfreundlicher laufen. Die feinen Strukturen lassen sich laut Canon ohne zeitaufwendige Mehrfachbelichtungen (Multi-Patterning) erstellen.
Auch bei der Nanoimprint-Lithografie erstellen Chipfertiger Masken, die die Schaltkreismuster enthalten. Statt sie mit einem Laser zu durchleuchten, werden die Masken auf den Silizium-Wafer gedrückt. Canon setzt dafür zwar ebenfalls spezielle Lacke voraus, allerdings weniger als bei optischer Lithografie, wodurch potenziell weniger Chemikalienabfälle entstehen. Zudem benötigt Nanoimprint-Lithografie keine Laser und Laserverstärker, was Strom spart. Lediglich unkonzentriertes UV-Licht ist notwendig, um die Lacke auszuhärten.
Lange Entwicklungszeit
Canon forscht laut eigenen Aussagen schon seit fast zwei Jahrzehnten an der Stempeltechnik für die Halbleiterfertigung. Im Jahr 2014 hat Canon die Firma Molecular Imprints übernommen, die an der gleichen Technik forschte. Der FPA-1200NZ2C ist das erste Produkt aus dieser Arbeit. In der Zeit hat die Firma ausgetüftelt, wie die Lacke am besten aufgetragen werden und wie sich Partikel-Verunreinigungen vermeiden lassen. Einzelne können nicht nur Fehler im Chip verursachen, sondern die Maske zerstören.
Zuletzt hatte Canon im Jahr 2012 mit dem FPA-6300ES6a ein neues Lithografie-System vorgestellt. Es hat zwar laufend Upgrades erhalten, um etwa den Wafer-Durchsatz zu erhöhen, ansonsten wurde es um Canons Lithografie-Abteilung aber ruhig.
Außer ASML und Canon stellt auch Nikon weiterhin Lithografie-Systeme her, mit Fokus auf DUV-Technik. Der neueste Belichter NSR-S635E eignet sich laut Nikon mit Mehrfachbelichtungen für Fertigungsprozesse bis 5 nm. Allerdings ist die Ausrichtungsgenauigkeit (Overlay) niedriger als bei ASML, was potenziell die Fehlerquote beim Belichten erhöht.
(mma)
