Сергей Леванов, руководитель проектов по фотолитографии
s.levanov@dipaul.ru
На рынке лазерных генераторов изображений для задач микроэлектроники уже достаточно давно сформировалось правило, с которым все пользователи данной технологии смирились: чем выше рабочее разрешение, требования к качеству края и меньше элементы необходимой топологии, тем дороже оборудование. Цены на лабораторные лазерные генераторы изображения с субмикронным разрешением в некоторых случаях могут достигать значений 500 тыс. евро и выше, что делает это оборудование доступным только для небольшого круга потенциальных заказчиков в России. Но времена меняются, а технологии идут вперед и сегодня компания «Диполь Технологии» рада представить вашему вниманию своего нового партнера, компанию 4PICO, которая переворачивает наше представление о возможностях и доступности лазерных генераторов изображений для задач микроэлектроники.
Компания 4PICO была основана в 2004 году в «Кремниевой долине» Нидерландов - инновационном кластере города Эйндховен, про который не случайно говорят, что в нем «самая большая концентрация мозгов на квадратный метр в Европе». Изначально основатели специализировались на разработке и изготовлении оборудования для записи и чтения CD/DVD дисков. Однако спустя несколько лет, диски были безжалостно вытеснены твердотельными запоминающими устройствами и компании пришлось искать новое применение своим знаниям и наработкам. За годы работы с оборудованием для компакт-дисков инженеры 4PICO в совершенстве освоили работу с лазерами, так как именно они использовались и для чтения, и для записи информации. Поэтому специалисты решили развиваться дальше в направлении, связанном с использованием лазерной техники. Таким направлением оказалось изготовление лазерных генераторов изображений для микроэлектроники. Так, в 2014 году появился первый прототип лазерного генератора производства 4PICO под названием PicoMaster 200. В дальнейшем линейка PicoMaster дополнилась моделями PicoMaster 150 и PicoMaster 100.
Рис.2. Лазерный генератор изображений PicoMaster 200
Что же из себя представляют установки серии PicoMaster и чем они выгодно отличатся от своих конкурентов? Давайте разбираться по порядку.
Экспонирующий модуль - сердце любой системы безмасковой литографии
Рис.3. Экспонирующий модуль лазерных генераторов 4PICO
Будучи искушенными в лазерной технике, специалисты 4PICO внесли в свое оборудование ряд существенных инноваций собственной разработки, которые позволили им существенно улучшить основные показатели своих машин. Например, конструкция экспонирующего модуля, или, как ее называют сами разработчики, «головы», максимально облегчена за счет линз и других деталей оптической системы специальной конструкции, позволяющей без ущерба для качества изображения существенно уменьшить общий вес экспонирующего модуля. Казалось бы, на что могут повлиять какие-то несколько сотен граммов? Но исследования разработчиков 4PICO доказали, что уменьшение веса «головы» позволило приводу оси Z, который отвечает за подстройку положения экспонирующего модуля по высоте по данным от системы автофокусировки, реагировать на неровности поверхности подложек гораздо быстрее. А, как многие из погруженных в эту тему знают, глубина фокуса на субмикронных разрешениях чрезвычайно мала, и своевременное изменение фокусного расстояния играет решающую роль для получения качественного изображения.
Рис.4. Рабочая зона лазерных генераторов 4PICO
На фото вы можете увидеть насколько миниатюрный экспонирующий модуль получился у инженеров 4PICO.
Есть и другое, невероятно удобное новшество в экспонирующих модулях 4PICO. Большинство современных лазерных генераторов, как правило, позволяют работать с несколькими объективами для получения топологий с различным минимальным разрешением и оптимизации соотношения качество/скорость. Но есть один неприятный момент – для смены разрешения приходится физически менять эти объективы на установке, что, прямо скажем, не очень удобно, а иногда может привести и к неприятным случайностям, таким как выпавший из рук и разбившийся объектив. Специалисты 4PICO решили пойти другим путем и создали специальную револьверную конструкцию, которая расположена внутри «головы». Для переключения на другое разрешение вам всего лишь нужно задать параметр в ПО управления и установка сама переключится на нужный вам режим. Более того, если ваша топология включает в себя несколько слоев с разными топологическими размерами, то для увеличения скорости экспонирования вы можете задать соответствие определенного объектива каждому слою! Таким образом, имея в топологии всего лишь 10% элементов с размером 600 нм, вам не придется все 100% экспонировать с высоким разрешением, остальные 90% вы сможете проэкспонировать выбрав объектив с большим пятном и в разы сократить время экспонирования.
Координатная система
В установках серии PicoMaster координатные оси X и Y развязаны между собой, то есть стол с закрепленной на нем подложкой перемещается только по оси Х, а экспонирующий модуль перемещается по осям Y и Z. Это позволяет минимизировать суммарную ошибку координат и достигать великолепных показателей по точности позиционирования, что очень важно при экспонировании многослойных структур. Для перемещения стола и «головы» используются исключительно высокоточные надежные линейные привода с шагом 20 нм. Благодаря этому конструкция получилась очень надежной, срок службы таких приводов при своевременном обслуживании, как правило, соответствует всему сроку эксплуатации установки!
«Своя атмосфера»
Учитывая, что у пользователей такого типа оборудования не всегда есть возможность подготовить помещение для лазерного генератора в соответствии со всеми требованиями по температуре и влажности воздуха, инженеры 4PICO предусмотрели возможность заказа специального модуля, который будет локально обеспечивать все необходимые параметры окружающей среды для установки, что позволяет существенно улучшить такой важный параметр, как воспроизводимость результатов. Также для минимизации влияния механических вибраций установки PicoMaster 150 и PicoMaster 200 оснащены собственным виброизоляционным основанием, а настольная версия PicoMaster 100 может поставляться в комплекте с виброизоляционным столом.
Рис. 5 Модуль поддержания температуры и влажности
Компактный корпус
Понимая, сколько стоит квадратный метр чистых производственных помещений, и что в лабораториях заказчиков площадей для оборудования всегда не хватает, разработчики 4PICO сделали все возможное, чтобы сделать установки максимально компактными. Так, например, старшая модель серии PicoMaster 200 занимает площадь всего лишь 120×90 см2! Настольная же модель вообще сравнима габаритами с микроволновкой – 600×750×600 мм. Так что пользователям установок серии PicoMaster не приходится выделять отдельное помещение, эти установки можно уместить практически на любом существующем производстве.
Рис.6. Лазерный генератор изображений PicoMaster 100
Доступность
И, наконец, последнее по счету, но далеко не самое последнее по важности – это, конечно, доступность оборудования 4PICO для заказчиков. Оборудование, которое сочетает в себе такие технологические возможности по такой цене найти на рынке крайне сложно. Уровень цен на установки PicoMaster 100 с набором разрешений 300нм, 600нм и 900нм значительно ниже, чем тот, который привыкли ожидать заказчики от оборудования такого класса. Именно поэтому мы считаем лазерные генераторы серии PicoMaster отличным вариантом по соотношению цена-качество для выхода на субмикронное поле деятельности.
В заключении хочется сформулировать, что же такое лазерные генераторы PicoMaster от 4PICO в нескольких словах: компактная, надежная, технологически гибкая система лазерной безмасковой литографии, позволяющая работать с подложками диаметром до 200 мм и дающая возможность получать топологии с минимальным размером элементов до 300 нм, доступная по цене установка контактного совмещения-экспонирования!
