Entwicklung eines Fotomaskenprozesses für die 5-Nanometer-EUV-Lithographie
Hohe Produktivität und Präzision durch den Einsatz eines Mehrelektronenstrahl-Maskenschreibers
2020年7月15日
Dai Nippon Printing Co., Ltd. (DNP) hat ein Fotomaskenherstellungsverfahren entwickelt, das einem 5-Nanometer-Prozess (nm: 10⁻⁹ m) entspricht und einen Maskenschreiber mit mehreren Elektronenstrahlen nutzt. Dieses Verfahren ist mit der EUV-Lithografie (Extreme Ultraviolett) kompatibel, dem fortschrittlichsten Verfahren in der Halbleiterfertigung.
[Merkmale modernster 5-nm-Halbleiter-Photomasken-Fertigungstechnologie]
Die Halbleiterfertigung nutzt derzeit die Fotolithografie, um Schaltkreisstrukturen mit einer Größe von wenigen Dutzend Nanometern auf Siliziumwafern zu erzeugen. Die für die Fotolithografie verwendete Lichtquelle ist jedoch ein Excimerlaser wie beispielsweise ein ArF-Laser (Argonfluorid) mit einer Wellenlänge von 193 nm, was die Auflösung begrenzt. Um dieses Problem zu lösen, verwendet die EUV-Lithografie EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm als Lichtquelle und ermöglicht so die Herstellung von Schaltkreisstrukturen mit einer Größe von wenigen Nanometern. Einige Halbleiterhersteller haben bereits begonnen, diese EUV-Lithografietechnologie in 5-7-nm-Mikroprozessoren und hochmodernen Speicherbausteinen praktisch einzusetzen, und es wird erwartet, dass sich ihr Einsatz in Zukunft auf viele Halbleiterhersteller ausweiten wird, die an zukunftsweisenden Fertigungsprozessen arbeiten.
Im Jahr 2016 führte DNP als weltweit erster spezialisierter Fotomaskenhersteller einen Multi-Elektronenstrahl-Maskenschreiber *1 ein, wodurch die Schreibzeit für Halbleiterfotomasken der nächsten Generation deutlich reduziert und die Anforderungen der Halbleiterhersteller an hohe Produktivität und Qualität erfüllt werden konnten.
DNP hat nun unabhängig ein Verfahren entwickelt, das ein neues lichtempfindliches Material beinhaltet, das die Eigenschaften seines Multi-Elektronenstrahl-Maskenschreibers nutzt, und ist durch die Optimierung der Verarbeitungsbedingungen, um der Feinstruktur der EUV-Maske gerecht zu werden, zum ersten spezialisierten Fotomaskenhersteller geworden, der ein hochpräzises Fotomaskenherstellungsverfahren für die EUV-Lithographie entwickelt hat, das einem 5-nm-Prozess entspricht.
Der Maskenschreiber mit mehreren Elektronenstrahlen emittiert 260.000 Elektronenstrahlen und ermöglicht so den Einsatz hochauflösender Fotolacke für hochpräzise Strukturierungen. Dadurch wird die Schreibzeit selbst bei komplexen Strukturen, einschließlich Kurven, deutlich reduziert. Darüber hinaus zeichnet sich der Lineartisch (die Basis, die die Bauteile linear bewegt) des Schreibers durch eine hohe Betriebsstabilität aus und erzielt so eine verbesserte Schreibgenauigkeit.
Hochpräzise Fotomaske, die dem 5-nm-Prozess für die EUV-Lithographie entspricht (links), und vergrößertes Muster (rechts).
[Zukünftige Entwicklungen]
Zukünftig wird DNP EUV-Lithographie-Photomasken an Halbleiterhersteller in Japan und Übersee sowie an Halbleiterentwicklungskonsortien, Hersteller von Fertigungsanlagen, Materialhersteller und andere liefern und auch die Entwicklung von Peripherietechnologien im Zusammenhang mit der EUV-Lithographie unterstützen. Ziel ist ein jährlicher Umsatz von 6 Milliarden Yen bis 2023.
Darüber hinaus werden wir durch gemeinsame Entwicklungen mit Partnern wie dem IMEC (Interuniversitäres Mikroelektronikzentrum), einem internationalen Halbleiterforschungsinstitut mit Hauptsitz in Belgien, die Entwicklung noch feinerer Prozesse unter 3 nm vorantreiben.
DNP nutzt seine Stärken in der Drucktechnologie und Informationsverarbeitung, um vielfältige Lösungen für die von Gesellschaft 5.0 angestrebte fortschrittliche Informationsgesellschaft anzubieten. Um insbesondere die für eine solche Gesellschaft unerlässlichen Hochleistungshalbleiter zu realisieren, setzt DNP auf Mikrofabrikationstechnik, die Druckverfahren anwendet und weiterentwickelt, und stärkt sein Versorgungssystem für hochwertige Halbleiter-Photomasken, deren Nachfrage in Zukunft voraussichtlich weiter steigen wird.
- DNP-Pressemitteilung (13. Dezember 2016) „Stärkung des Produktionssystems für Halbleiter-Photomasken der nächsten Generation“
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