Степпер

Два степпера (левый: EVG-620; правый: MA-150) в лаборатории LAAS-CNRS (фр.), Франция.

Степпер (англ. stepper) — литографическая установка (фотолитограф), 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». 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.

Работа степпера над каждой полупроводниковой пластиной состоит из двух этапов:

Современные литографические установки могут использовать не шаговый, а сканирующий режим работы; они называются «сканнеры» (step-and-scan[2]). Они 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 33×26 мм).

В конце 2010-х ширина полосы засвета составляла около 24-26 мм, длина засвечиваемой области до 33 мм (требования ITRS — 26×33 мм для 193-нм оборудования)[4]. Типичные размеры маски — около 12×18 см, масштабирование в 4 раза[2][5].

Интерфейсы

[править | править код]

Для загрузки и выгрузки пластин и масок, современные степперы используют контейнеры стандартов SMIF и FOUP.

Рынок

[править | править код]

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

[править | править код]

Мировые лидеры:[2][6]

  • 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[англ.], Cameca Instruments[англ.], Censor AG, Eaton, GCA[англ.], General Signal[англ.], Hitachi, Perkin-Elmer[англ.], Ultratech[англ.].[8][9]

В СССР степперы выпускались в Минске. В 1971 году было образовано научно-производственное объединение "Планар" во главе с КБТЭМ. В 1973 году на "Планаре" был разработан первый степпер модели ЭМ-542[10]. Белорусское ОАО "Планар" продолжает выпускать степперы для российских заказчиков[11]

Ссылки

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1184715 Архивная копия от 6 сентября 2014 на Wayback Machine 2000
  2. ↑ 1 2 3 4 Chapter 5 Wafer Steppers Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine, page 141, Table 5.1 / Harry J. Levinson, Principles of Lithography — SPIE Press, 2005, ISBN 9780819456601
  3. ↑ Advanced Processes for 193-nm Immersion Lithography, page 5. Дата обращения: 3 октября 2017. Архивировано 15 мая 2022 года.
  4. ↑ 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."
  5. ↑ 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." / Архивная копия от 7 марта 2016 на Wayback Machine
  6. ↑ 1 2 М.Макушин, В.Мартынов, НУЖЕН ЛИ РОССИИ САМОДЕЛЬНЫЙ EUV-НАНОЛИТОГРАФ?! ТЕХНИКА И ЭКОНОМИКА СОВРЕМЕННОЙ ЛИТОГРАФИИ Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine / Фотоника № 4 2010
  7. ↑ Chris Mack. Milestones in Optical Lithography Tool Suppliers (англ.) 25 (2005). Дата обращения: 4 декабря 2013. Архивировано 14 мая 2014 года.
  8. ↑ 1 2 Walt Trybula. Lithography Equipment Analysis Assumptions (англ.) 8. SEMATECH (9 ноября 2000). Дата обращения: 4 декабря 2013. Архивировано из оригинала 16 мая 2017 года.
  9. ↑ Chris Mack. Milestones in Optical Lithography Tool Suppliers (англ.) (2005). Дата обращения: 4 декабря 2013. Архивировано 14 мая 2014 года.
  10. ↑ Компания Планар ГНПО, Минск в справочнике ЭнергоБеларусь. Дата обращения: 5 апреля 2024. Архивировано 5 апреля 2024 года.
  11. ↑ Источник. Дата обращения: 5 апреля 2024. Архивировано 20 мая 2024 года.