Возможности применения наноимпринтинговой литографии в производстве полупроводниковых приборов

Возможности применения наноимпринтинговой литографии в производстве полупроводниковых приборов

Выпуск 17 (6716) от 03 сентября 2020 г.
РУБРИКА: ОБОРУДОВАНИЕ

Литография – ​один из основных способов изготовления полупроводниковых приборов. Однако появление новых приборов с более высокими характеристиками наряду с усложнением рисунков и требованиями к биосовместимости вызвали необходимость в новом, более дешевом процессе формирования структур кристаллов интегральных схем. Среди многочисленных технологий литографии довольно перспективной считается наноимпринтинговая литография (nanoimprint lithography, NIL), разработанная как потенциально экономичное решение для создания наноразмерных рисунков на больших поверхностях.

Технология NIL основана на механической репликации и свободна от ограничений оптической дифракции. Потенциально она может достичь разрешения менее 5 нм и позволяет осуществлять высокоточный контроль критических размеров элементов и дефектов при малых издержках, благодаря чему способна отвечать требованиям широкого спектра полупроводниковых приложений. Похоже, что наноимпринтинговая литография предлагает реальный путь снижения затрат при производстве оптических фотонных элементов, биотехнологических устройств (биоИС) и схем памяти и может оказаться вполне конкурентоспособной в сравнении с голографической литографией, EUV-литографией и рядом других технологий.

Хотя рынок оборудования NIL по-прежнему остается нишевым для полупроводниковых приложений, ожидается, что в 2024 г. его емкость достигнет 145 млн долл. (рис. 1), а среднегодовые темпы прироста в сложных процентах (CAGR) за период 2019–2024 гг. составят более 20%. При этом, по данным Yole Développement (Лион, Франция), рынок оборудования наноимпринтинговой литографии (для производства и НИОКР) в 2018 г. составлял 60–80 млн долл.



Источник: Yole Développement

Рисунок 1. Динамика рынка наноимпринтинговой литографии в 2018–2024 гг.


Спрос на технологию наноимпринтинговой литографии сегодня обусловлен потребностями изготовителей оптических фотонных элементов (требующих формирования точных и сложных рисунков), применяемых в средствах дополненной реальности, 3D-сканирования, сетях передачи данных, телекоммуникациях. Кроме того, спрос на оборудование и технологию NIL поддерживается производителями биоИС, использующих биосовместимые материалы в микро- или наномасштабе.

Процесс наноимпринтинговой литографии также представляет значительный интерес для поставщиков запоминающих устройств. Благодаря использованию NIL-систем может появиться возможность замены установок пошаговой литографии для применений, требующих разрешения менее 20 нм (рис. 2), так как старшие модели таких степперов, используемые на начальных этапах обработки пластин для достижения подобного разрешения, очень дороги. Таким образом, оборудование NIL может стать очень привлекательной и рентабельной альтернативой при крупносерийном изготовлении следующего поколения 3D-флэш-памяти NAND-типа.



Источник: Yole Développement

Рисунок 2. Требования к разрешающей способности литографии (неполный список)

* Науки о жизни (life sciences) – биология, медицина, антропология, социология и т. п.


С производственной точки зрения рынок оборудования NIL для оптических фотонных элементов определяется приложениями дополненной реальности, 3D-зондирования и передачи данных. Здесь он достаточно диверсифицирован – ​имеется несколько поставщиков оборудования, таких как EVG, SUSS MicroTec и Obducat. В то же время фирмы EVG и Canon претендуют на 100%-ную долю рынка оборудования для биоИС и запоминающих устройств соответственно. Среди поставщиков NIL есть по одному явному лидеру в каждом диапазоне размеров элементов. В нанометровом диапазоне доминирует EVG, особенно в области дифракционных оптических элементов (DOE). SUSS MicroTec заняла прочную долю на рынке оборудования микронного диапазона. Большинство подобных компаний (но не все) накопили опыт как в области оптических фотонных элементов, так и в области биоИС. Корпорация Canon является единственным поставщиком систем для изготовления запоминающих устройств – ​она обладает большим опытом в этой области.


Pizzagalli Amandine. The Rise of Nanoimprint Lithography in Semiconductor Manufacturing. iMicronews, August 3, 2020: https://www.i-micronews.com/the-rise-of-nanoimprint-lithography-in-semiconductor-manufacturing/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ