Erstklassige Schaltkreismusterpositionierung in der Fotolithografie: der Waferstepper

Die Herstellung von Schaltkreismustern im Nanomaßstab ermöglicht schnellere und komplexere Vorgänge in den ICs bei geringerem Stromverbrauch, was für zukünftige Technologien entscheidend ist. Durch die Nutzung einer genauen Prozessüberwachung und fortschrittlicher Technologien ist es möglich, Schaltkreismuster mit einer Größe von nur 3 bis 5 Nanometern (nm) oder sogar 1 bis 2 nm zu erreichen. Allerdings können selbst geringfügige Abweichungen im Fotolithografieprozess – wie etwa Fehlausrichtung, Partikelverunreinigung oder Abweichungen bei Belichtung und Entwicklung – zu erheblichen Ertragseinbußen führen, die die Produktionseffizienz beeinträchtigen und die Kosten erhöhen. 

Die Prozessschritte: der Waferstepper

Die Herstellung von ICs umfasst eine lange Kette von Prozessschritten, wie in Abbildung 1 dargestellt. Vor dem Fotolithografieschritt wird eine Fotolackbeschichtung auf den Wafer aufgetragen. Diese lichtempfindliche Beschichtung schützt bestimmte Bereiche des Wafers, die während des Lithografieprozesses dem Licht ausgesetzt werden. Nach dem Fotolithografieschritt wird während der Entwicklungs- und Ätzphasen unerwünschtes Material entfernt, um die gewünschte Struktur zu erzeugen. Durch Ätzen wird unerwünschtes Material entfernt und durch Dotierung werden die elektrischen Eigenschaften angepasst. Diese Schritte werden wiederholt, um Schaltkreisschichten aufzubauen. Abschließend wird der Wafer auf Defekte untersucht und in einzelne Chips zerlegt.  

Abbildung 1: Der Herstellungsprozess von ICs

Belichtungssysteme für Waferstepper in der Fotolithografie

Abbildung 2 zeigt ein Belichtungssystem, in dem sich der Waferstepper befindet. Das Belichtungssystem wird in einer Reinraumumgebung betrieben, wo der Indigo520 zusammen mit der HMP3/HMP7 Feuchte, Temperatur und Druck überwacht. Dieser Aufbau gewährleistet eine stabile und kontrollierte Umgebung für den empfindlichen Prozess der Fotolithografie und des Wafersteppers.

Abbildung 2: Belichtungssystem für den Waferstepper

Waferstepper

Der in Abbildung 3 dargestellte Waferstepper ist für das Drucken des Schaltkreismusters auf einen Wafer verantwortlich. Die genaue Positionierung des Steppers ist entscheidend und wird durch präzise Messungen von absolutem Druck, Feuchte, Temperatur, Höhe und Laserfrequenz erreicht. 

Druck ist die vorherrschende Fehlerquelle und macht mehr als die Hälfte aller Ungenauigkeiten aus. Überwachung und Steuerung dieser fünf Parameter ermöglichen eine genaue Wellenlängenkorrektur, die für eine präzise Schaltkreismusterpositionierung auf dem Wafer unerlässlich ist.

 Abbildung 3: Waferstepper