Степпер
Степпер (англ. stepper) — литографическая установка, использующаяся при изготовлении полупроводниковых интегральных схем. На них проводится важнейший этап проекционной фотолитографии — засветка фоторезиста через маску (принцип работы схож с диапроекторами и фотоувеличителями, однако степперы уменьшают изображение с маски (фотошаблона), обычно в 4-6 раз[1]). В процессе работы степпера рисунок с маски многократно переводится в рисунок на различных частях полупроводниковой пластины.
Также могут называться «установки проекционного экспонирования и мультипликации», «проекционная система фотолитографии», «проекционная литографическая установка», «установка совмещения и экспонирования».
Работа степпера над каждой полупроводниковой пластиной состоит из двух этапов:
Своё название степпер (от англ. step — шаг) получил из-за того, что каждое экспонирование производится небольшими прямоугольными участками (порядка нескольких см²); для экспонирования всей пластины её передвигают шагами, кратными размеру экспонируемой области (процесс step-and-repeat[2]). После каждого передвижения проводится дополнительная проверка правильности позиционирования.
Современные литографические установки могут использовать не шаговый, а сканирующий режим работы; они называются «сканнеры» (step-and-scan[2]). При экспонировании передвигаются в противоположных направлениях и пластина и маска, скорость сканирования масок до 2000 мм/с, пластины - до 500 мм/с[3]. Луч света имеет форму линии или сильно вытянутого прямоугольника (например использовались лучи с сечением 9×26 мм для экспонирования полей размером 33x26 мм).
В конце 2010-х ширина полосы засвета составляла около 24-26 мм, длина засвечиваемой области до 33 мм (требования ITRS - 26х33 мм для 193-нм оборудования)[4]. Типичные размеры маски — около 12х18 см, масштабирование в 4 раза[2][5].
Интерфейсы
Для загрузки и выгрузки пластин и масок, современные степперы используют контейнеры стандартов SMIF и FOUP.
Рынок
М. Макушин приводит следующие характеристики рынка литографического оборудования в 2010 году[6]
2007 | 2008 | 2009 | 2010 | |
---|---|---|---|---|
Объём продаж, млрд долл. | 7.14 | 5.39 | 2.64 | 5.67 |
Отгружено установок, ед | 604 | 350 | 137 | 211 |
Средняя стоимость установки, млн долл. | 11.9 | 15.4 | 19.3 | 26.8 |
В среднем, стоимость установок растет экспоненциально с 1980-х годов, удвоение цены происходит каждые 4,5 года.[7][8]
Разработчики и производители степперов
- ASML (51 % в 2009 году, 43 % в 2008 году)
- Nikon (39 % в 2009 году, 29 % в 2008 году)
- Canon (9 % в 2009 году, 28 % в 2008 году)
Ранее степперы и сканеры выпускались также компаниями ASET, Cameca Instruments, Censor AG, Eaton, GCA, General Signal, Hitachi, Perkin-Elmer, Ultratech.[8][9]
Примечания
- http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1184715 2000
- Chapter 5 Wafer Steppers, page 141, Table 5.1 / Harry J. Levinson, Principles of Lithography — SPIE Press, 2005, ISBN 9780819456601
- Advanced Processes for 193-nm Immersion Lithography, page 5
- Advanced Processes for 193-nm Immersion Lithography, page 4 - SPIE Press, 2009, ISBN 9780819475572 "The exposure field size of 193-nm production tools is required by ITRS to be 26 mm x 33 mm."
- Harry J. Levinson, Factors that determine the optimum reduction factor for wafer steppers- Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 06/1999; DOI: 10.1117/12.350834 "Lens reduction factor ... choice of 5x for the reduction factor initially and 4x for the most recent generation of step-and-scan systems."
- М.Макушин, В.Мартынов, НУЖЕН ЛИ РОССИИ САМОДЕЛЬНЫЙ EUV-НАНОЛИТОГРАФ?! ТЕХНИКА И ЭКОНОМИКА СОВРЕМЕННОЙ ЛИТОГРАФИИ / Фотоника № 4 2010
- Chris Mack. Milestones in Optical Lithography Tool Suppliers (англ.) 25 (2005). Дата обращения: 4 декабря 2013.
- Walt Trybula. Lithography Equipment Analysis Assumptions (англ.) (недоступная ссылка) 8. SEMATECH (9 November 2000). Дата обращения: 4 декабря 2013. Архивировано 16 мая 2017 года.
- Chris Mack. Milestones in Optical Lithography Tool Suppliers (англ.) (2005). Дата обращения: 4 декабря 2013.
Ссылки
- Тасит Мурки. Закон Мура против нанометров. Всё, что вы хотели знать о микроэлектронике, но почему-то не узнали… // ixbt.com, 2011