Stärkung des Produktionssystems für Halbleiter-Photomasken der nächsten Generation

Dai Nippon Printing Co., Ltd. (Hauptsitz: Tokio; Präsident und CEO: Kitajima Yoshitoshi; Kapital: 114,4 Milliarden Yen; im Folgenden „DNP“ genannt) hat ein Mehrelektronenstrahl-Maskenschreibsystem eingeführt, das die Schreibzeiten bei der Herstellung von Halbleiter-Photomasken deutlich reduzieren kann und damit das Produktionssystem für Halbleiter-Photomasken der nächsten Generation stärkt.

Moderne Halbleiter werden zunehmend miniaturisiert. Schaltungsmuster mit einer Größe von nur etwas über 10 Nanometern (nm) werden in dreidimensionalen (3D) Strukturen auf Siliziumwafern erzeugt. Halbleiter werden mittels Fotolithografie hergestellt. Aufgrund von Auflösungsbeschränkungen, die beispielsweise durch die Wellenlänge des Lichts bedingt sind, kommen jedoch andere Verfahren zum Einsatz. Dazu gehören die Mehrfachbelichtung, bei der mehrere Fotomasken verwendet werden, um eine einzelne Schicht des Siliziumwafers zu erzeugen, und die optische Korrektur, bei der komplexe Muster unter Berücksichtigung der Lichteigenschaften auf Fotomasken aufgebracht werden. Die Mehrfachbelichtung erhöht jedoch die Anzahl der Fotomasken, während die optische Korrektur die Belichtungszeit für jede einzelne Fotomaske verlängert. Bei der Herstellung von Fotomasken für Halbleiter der nächsten Generation für den 10-nm-Prozess und darunter kann allein der Belichtungsprozess mehrere Tage dauern. Mit den zu erwartenden Fortschritten in der Miniaturisierung wird sich diese Zeit voraussichtlich noch weiter verlängern, wodurch der Bedarf an einem Herstellungsverfahren mit kürzerer Belichtungszeit steigt.

Als Reaktion darauf wird DNP als weltweit erster spezialisierter Fotomaskenhersteller ^* einen Maskenschreiber mit mehreren Elektronenstrahlen einführen, wodurch die Fotomaskenschreibzeit deutlich verkürzt und eine hohe Produktivität ermöglicht wird. Dadurch wird das Produktionssystem für Halbleiterfotomasken der nächsten Generation gestärkt.

DNP arbeitet seit etwa fünf Jahren mit Halbleiterherstellern, Herstellern von Lithographieanlagen und anderen Partnern an der Entwicklung eines Maskenschreibers mit mehreren Elektronenstrahlen. Das neu eingeführte Gerät verfügt über eine spezielle Blende zur Steuerung der Belichtungsdosis und ermöglicht die Emission von ca. 260.000 Elektronenstrahlen aus einer einzigen Elektronenkanone. Mit herkömmlichen Methoden dauerte das Schreiben von Mustern auf Fotomasken für Halbleiter der nächsten Generation mehr als 18 Stunden und bis zu mehrere Tage (abhängig von der minimalen Linienbreite des Halbleiterschaltbildes). Durch die hochpräzise Steuerung jedes einzelnen Elektronenstrahls lässt sich die Schreibzeit für Fotomasken für die 7-nm-Prozesse von Halbleiterherstellern auf ca. 10 Stunden reduzieren. Dieses neue System ermöglicht zudem noch kürzere Schreibzeiten für Fotomasken für die übernächste Generation von Halbleitern, deren Miniaturisierung weiter voranschreitet.