Платформа EUV Zenith корпорации Edwards и перспективы рынка материалов для литографии

Платформа EUV Zenith корпорации Edwards и перспективы рынка материалов для литографии

Выпуск 17(6691) от 29 августа 2019 г.
РУБРИКА: ОБОРУДОВАНИЕ

Инновационный процесс EUV-литографии, использующей источник излучения в предельной УФ-области спектра (длина волны излучения – ​13,5 нм) – ​технология следующего поколения, которую ведущие производители ИС планируют использовать в производстве самых передовых полупроводниковых компонентов. Она имеет историческое значение, поскольку позволяет продлить сроки действия т. н. закона Мура. Одна из проблем EUV-литографии – ​время безотказной работы инструментальных средств.

По мере того как EUV-литография осваивается в крупносерийном производстве, увеличивается потребность в оптимизации доступных систем. Один из важных факторов – ​увязка наличного EUV-оборудования экспонирования с EUV-подсистемами вакуумного оборудования и подсистемами управления отработанными газами. Вопрос важности формирования единой платформы EUV стоит как никогда остро за все время действия закона Мура.

Вакуумное оборудование и оборудование управления отработанными газами – ​обычная вещь на заводах по обработке полупроводниковых пластин. Однако вакуумные подсистемы и подсистемы управления отработанными газами для инструментальных средств EUV-литографии представляют собой проблему с точки зрения обычных подходов в рамках подразделений (цехов, линий) завода по обработке пластин (sub-fab). С одной стороны, требуемая доступность других технологических инструментов (таких как ХОПФ-установки и установки травления) ограничена необходимостью выполнения плановых работ по их техническому обслуживанию из-за жесткости технологических процессов. С другой стороны, для EUV-литографии требуется 100%-ная доступность вакуумных подсистем и подсистем управления отработанными газами – ​для того чтобы не ограничивать производительность оборудования по обработке пластин. Следовательно, способность вакуумных подсистем и подсистем управления отработанными газами действовать непрерывно и безо-пасно во всех состояниях инструментальных средств – ​неотъемлемая часть обеспечения максимальной доступности технологического инструмента.

Для удовлетворения новых требований компания Edwards на основе своей системы EUV Zenith создала платформу, позволяющую осуществлять мониторинг работоспособности системы с помощью дистанционного контроля параметров оборудования. Это обеспечивает быстрое время отклика за счет немедленного доступа корпоративных экспертов к проблемным зонам с целью проведения прогнозных и корректирующих мероприятий по техническому обслуживанию для улучшения работы инструментальных средств и общей доступности.

Отмечается, что платформа Edwards действует в среде процессов и инструментальных средств EUV-литографии (ASML EUVL Process and Tool environment), созданной фирмой ASML, крупнейшим поставщиком полупроводникового производственного оборудования. Эта среда ориентирована на обеспечение доступности и производительности, где надежность и стабильность процесса занимают высокое место в рейтинге требований к производимой продукции и оборудованию. Определение этих требований с точки зрения sub-fab отражено в стандарте E10, разработанном SEMI и определяющем общие подходы к измерению эксплуатационных характеристик и производительности оборудования на основе шести его основных состояний (рис. 1).



Источник: SEMI

Рисунок 1. Шесть основных состояний оборудования в соответствии со стандартом E10, разработанным SEMI


К основным инициативам и процессам, обеспечивающим максимальную доступность платформы EUV Zenith, относятся:

матрица доступности (Availability Matrix), обеспечивающая понимание потерь надежности и доступности компонентов системы на этапах проектирования и эксплуатации у пользователя и позволяющая выявить доступные проекты;

процесс управления проблемами, активно устраняющий сбои (в случае и по мере их возникновения), на основе корпоративной глобальной базы установленного оборудования, состоящей из более чем 100 специализированных EUV-подсистем, позволяющий извлечь уроки для дальнейшего совершенствования как запланированных, так и незапланированных мероприятий.

В результате можно спроектировать непрерывную программу совершенствования, обеспечивающую максимально возможное время безотказной работы инструментальных средств EUV-литографии, использующих вакуумные подсистемы и подсистемы управления отработанными газами sub-fab. Кроме того, процесс непрерывной обратной связи существующих графиков и их синхронизации обеспечивает постоянный контроль улучшения общей доступности. Все это позволяет достичь действительно тесного сотрудничества и партнерства с конечными клиентами и производителями комплектного оборудования (OEM) и добиться устойчивого управления корпоративной программой доступности и ее совершенствованием [1].

Развитие технологий литографии и расширение ее производственной базы тесно связано с развитием рынка материалов для литографии. Недавно консалтинговая фирма TECHCET, осуществляющая мониторинг рынка этих материалов, огласила данные, в соответствии с которыми мировой рынок материалов литографии, используемых при производстве полупроводниковых приборов, в 2019 г. достигнет 3,18 млрд долл., несмотря на продолжающиеся торговые войны. В частности, недавно Япония ввела экспортные ограничения против Южной Кореи на критически важные материалы для производства полупроводниковых приборов, включая перспективные и современные резисты.

Последний обзор TECHCET относительно критически важных материалов литографии – ​резистов, материалов с расширенными возможностями и вспомогательных материалов (Critical Materials Report on Photoresists, Extensions, and Ancillary Materials) – ​показывает, что в 2019 г. объемы продаж в этих секторах достигнут 1,7 млрд, 0,9 млрд и 0,580 млрд долл. соответственно. Таким образом, несмотря на торговые войны, спрос на литографические материалы неуклонно растет. Предполагается, что в 2023 г. он достигнет 4 млрд долл. (рис. 2).



Источник: TECHCET

Рисунок 2. Структура и прогноз продаж материалов для операций литографии заводам по обработке пластин (производство ИС)


Отмечается, что EUV-литографию впервые начала использовать южнокорейская корпорация Samsung Electronics – ​для сокращения производственного цикла и повышения выхода годных. Под эту технологию была специально построена линия по изготовлению 7-нм логических приборов. При использовании 193-нм иммерсионной DUV-литографии с многократным экспонированием для производства одних и тех же ИС потребуется намного больше времени. Однако аттестация нового литографического материала для массового производства ИС занимает много времени и требует крупных затрат на тестирование и метрологию пластин, поэтому недавние ограничения японского экспорта могут нанести серьезный ущерб южнокорейским заводам по обработке пластин.

DUV- и EUV-резисты – ​это высокотехнологичные химические смеси, которые сложно воспроизвести, поэтому маловероятно, что южнокорейские химические компании смогут наладить местное производство к 2020 г. По оценкам TECHCET, на первые шесть поставщиков резистов приходится >85% мирового рынка, и из них только DuPont не является японской компанией. Следовательно, действия японского правительства по ограничению продаж японских резистов в Южную Корею можно рассматривать как «подарок» DuPont, которая сможет существенно увеличить продажи и, соответственно, доходы.

В обзоре рассматриваются следующие поставщики материалов для литографии: Avantor, BASF, Brewer Science, Dongjin Semichem, Dongwoo Fine-Chem, DuPont (бывш. Dow), Eastman Chemical, FujiFilm, JSR, Kempur, KMG (Cabot Microelectronics), Merck/EMD, Moses Lake Industries, Nissan Chemical, PhiChem, SACHEM, Shin-Etsu, Sumitomo, Suntific, Tama Chemical, Tokyo Ohka Kogyo и Versum [2].


Davis Shannon. Maximizing EUVL System Availability. Semiconductor Digest, July 11, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/07/11/maximizing-euvl-system-availability/

Davis Shannon. Litho Materials Market Growing to $3.2B in 2019 Despite Trade Wars. Semiconductor Digest, July 21, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/07/26/litho-materials-market-growing-to


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ