Es gibt verschiedene Vakuumbeschichtungsverfahren, mit denen dünne Schichten (Beschichtungen) aus Metallen, Legierungen und Nichtmetallen erzeugt werden können. Dies kann durch mechanische, elektromechanische oder thermodynamische Verfahren geschehen. Die mineralisolierten Heizelemente von Kamet haben eine breite Palette von Anwendungen in Abscheidungssystemen. Nach der Abscheidung von Dünnschichten ist der nächste Schritt in der Halbleiterverarbeitung das Ätzen und die (Foto-)Lithographie ist eine Möglichkeit, dies zu tun.
Was ist (Foto)Lithographie für Halbleiteranwendungen?
Unter Lithografie versteht man die Übertragung eines Chipdesigns auf ein lichtempfindliches Material durch selektive Belichtung. Sie ist Teil des Chip-Herstellungsprozesses und das Verfahren ist mit der Dunkelkammerfotografie vergleichbar. Anstelle eines Negativs für ein Bild wird jedoch eine Maske oder ein Fadenkreuz verwendet, um einen geometrischen Abdruck mit Licht auf einen Wafer zu belichten. Eine Maske, die der Geometrie des Chips ähnelt, wird über einen vorgewärmten und mit Fotolack beschichteten Wafer gehalten. Extrem starkes UV-Licht wird durch die Maske nach unten auf den Wafer gerichtet. Dies bewirkt eine chemische Veränderung in den Fotolackbereichen, die durch die Maske dem Licht ausgesetzt sind. Anschließend wird Entwickler verwendet, um entweder die positiven (in den meisten Fällen) oder negativen Bereiche des Fotolacks aufzulösen und abzuwaschen. Der nächste Schritt ist das Ätzen, bei dem ein chemischer Wirkstoff die oberste Schicht des Substrats in den Bereichen abträgt, die nicht durch den Fotolack geschützt sind. Sobald der Fotolack nicht mehr benötigt wird, wird er chemisch vom Substrat entfernt.
Siliziumdioxid wird auf alle Bereiche des vorgewärmten Wafers aufgebracht, um alle Teile des Wafers zu beschichten, die durch den Reinigungsprozess verändert worden sind. Überschüssiges Siliziumdioxid, das auf dem Fotolack verbleibt, wird entfernt. In diesem Stadium ist die erste Schicht der Chipgeometrie fertiggestellt. Dieser Prozess wird wiederholt, um verschiedene Geometrien in so vielen Schichten wie nötig zu erhalten, um das Schaltungsdesign des Chips zu vervollständigen. Zum Schluss wird mit einem chemischen Mittel das gesamte Siliziumdioxid vom Wafer entfernt, so dass nur noch Silizium auf dem Wafer verbleibt.
Die Fotolithografie entwickelt sich mit immer höheren Auflösungen, was die Anwendung immer kleinerer Strukturen ermöglicht. Dies führt zu einer höheren Dichte von Transistoren innerhalb eines integrierten Schaltkreises und somit zu einer höheren Leistungsfähigkeit der Computerverarbeitung mit kleineren Komponenten.
Es liegt auf der Hand, dass die Lithographie eine entscheidende Rolle bei der kontinuierlichen Weiterentwicklung des Mooreschen Gesetzes spielt. Das Mooresche Gesetz besagt, dass wir mit einem Tempo innovieren, bei dem sich die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip etwa alle 2 Jahre verdoppelt. Dadurch werden elektronische Geräte immer kleiner, leistungsfähiger und billiger, was die Nachfrage in der gesamten Branche ankurbelt.
Es gibt verschiedene Arten von lithografischen Verfahren, je nachdem, welche Strahlung zur Belichtung verwendet wird:
- Extrem-Ultraviolett-Lithographie (wie oben beschrieben)
- Elektronenstrahl-Lithographie
- Röntgenlithographie
- Ionenstrahl-Lithographie
Die Extrem-Ultraviolett-Lithographie (EUV) ist das Hauptthema dieser Seite, da sie die speziellen mineralisolierten Heizelemente verwendet, die Kamet liefern kann.
Was sind die Vor- und Nachteile der EUV-Lithografie für Halbleiteranwendungen?
Die EUV-Lithographie ermöglicht die Herstellung immer kleinerer Transistoren und damit eine höhere Dichte von Transistoren in einer integrierten Schaltung. Dies folgt dem anhaltenden Trend zu immer höheren Computerverarbeitungsleistungen bei immer kleineren Komponenten. Eine zentrale Dynamik, die die Nachfrage in der gesamten Branche antreibt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt gilt die EUV-Lithographie als Vorreiter bei der Herstellung von Schaltkreisen und wird als Schlüssel für die Zukunft der Mikrochips angesehen.
Trotz des bahnbrechenden Fortschritts, den die EUV-Lithographie der Industrie gebracht hat, bringt sie einige Nachteile und/oder Einschränkungen mit sich:
- Der Preis: Sie ist teuer, nicht nur in Bezug auf die Betriebskosten, sondern auch auf den Preis der Maschinenkomponenten.
- Komplexität: Es handelt sich um einen hochkomplexen Prozess und nur ein Unternehmen ist in der Lage, diese Maschinen herzustellen.
- Präzision: Absolute Präzision ist unabdingbar, und selbst kleine, unentdeckte Defekte auf Spiegeloberflächen können den Verlust von Millionen von Chips zur Folge haben.
- Ausbeute: Die stündliche Ausbeute von Mikrochips ist bei EUV geringer als bei anderen Verfahren, was es für einige Anwendungen der Massenproduktion weniger geeignet macht.
Welche Heizlösungen bietet Kamet für die Lithographie für Halbleiteranwendungen an?
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Prozesse für die Lithografie zu erwärmen. Eine der wichtigsten und am häufigsten verwendeten ist die Widerstandsheizung. Dies ist das Spezialgebiet von Kamet mit einer Reihe von hochwertigen mineralisolierten Heizelementen, die sich hervorragend für die Lithographie eignen. Eine homogene Temperaturkontrolle über die gesamte Fläche des Wafers ist einer der Hauptgründe für die Implementierung.
Bei Kamet verfügen wir über das Know-how, maßgeschneiderte Heizsysteme zu entwickeln, die den Herausforderungen der verschiedenen Phasen des Lithografieprozesses gerecht werden. Jeder unserer MI-Heizer (z.B. Waferheizer, Mikroheizer und Begleitheizungen) kann an die spezifischen Bedingungen des Lithografieprozesses angepasst werden.
Vakuumlöten / Hartlöten
Eine gängige Methode zur Integration unserer Heizelemente in Lithografieprozesse (sowie in Depositionssysteme) ist das Vakuumlöten in Panels. Das Vakuumlöten hat mehrere Vorteile:
- Oberflächenverunreinigungen werden von allen Teilen entfernt, ohne dass es zu Verfärbungen kommt
- das gesamte Produkt wird mit äußerster Präzision erhitzt
- Die gleichmäßige Erwärmung ermöglicht eine gute Kontrolle über den gesamten Prozess, was dazu beiträgt, unerwünschte Verzerrungen durch lokale Erwärmung zu begrenzen.
- Es ist möglich, das Vakuumlöten mit dem Glühen oder Härten des Grundmaterials zu kombinieren.
Vorteile von mineralisolierten Heizelementen für die Lithographie
- Unsere Heizgeräte können Temperaturen von bis zu 1000°C gewährleisten.
- Die Anpassung der Mantelmaterialien garantiert eine mineralische Isolierung, die sich jeder Umgebung anpasst
- Nahtlose Übergänge zwischen dem heißen und dem kalten Teil des Heizgeräts
- Heiße und kalte Abschnitte haben den gleichen Durchmesser
- Einfache Terminierung durch kalte Enden, die eine Überhitzung verhindern
- Hohe Leistungsdichten können untergebracht werden
- Gleichmäßige Verteilung der Wärme auf eine Quelle, einen Wafer, ein Ziel oder ein Substrat
- Ein großer Biegeradius macht die Heizelemente geeignet für komplizierte, gebogene Anwendungen
- Ermöglicht hochgenaues, präzises Erhitzen für kritische Prozesse
- Dünnere, massearme Designs sind möglich
- Schnelle Aufwärmzeiten
- Versiegelte Heizelemente verhindern Verschmutzung
- Thermoelemente können in den Entwurf einbezogen werden