Canon, bekannt für seine Kameras, schlägt mit seinem neu eingeführten Nanoimprint-Lithografiesystem FPA-1200NZ2C Wellen in der Halbleiterindustrie. Diese innovative Technologie wird in vielen Medien als potenzieller Wegbereiter bezeichnet, der “die Vorherrschaft der optischen Lithografie in Frage stellt und hohe Auflösung, Kosteneffizienz und Anpassungsfähigkeit in der sich ständig weiterentwickelnden Halbleiterfertigung bietet”. Trotz der geringeren Geschwindigkeit und gewisser Einschränkungen sind die Geräte von Canon vielversprechend für bestimmte Anwendungen wie 3D-NAND-Speicher, Photonik, Biochips und Mikrofluidik. Um die Vorherrschaft von ASML in der Branche zu gefährden, ist jedoch mehr erforderlich.
Fähigkeiten
Werfen wir zunächst einen Blick auf die Fähigkeiten des Unternehmens, wie sie von Canon selbst angekündigt wurden. Mit der Fähigkeit zur Herstellung von Halbleitern, die einem 5nm-Prozess entsprechen und so klein wie 2nm sind, übertrifft es die Fähigkeiten der Maschinen von ASML. Darüber hinaus reduziert das System von Canon den Stromverbrauch, was zur CO2-Reduzierung beiträgt und der wachsenden Nachfrage nach energieeffizienter Technologie entgegenkommt. Diese Entwicklung signalisiert den strategischen Wechsel von Canon in die Halbleiterlieferkette.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Fotolithografie-Anlagen, die ein Schaltkreismuster durch Projektion auf den mit Resist beschichteten Wafer übertragen, wird bei dem neuen Produkt eine mit dem Schaltkreismuster bedruckte Maske wie ein Stempel auf den Wafer gedrückt, so Canon. “Da die Übertragung des Schaltkreismusters nicht über einen optischen Mechanismus erfolgt, können feine Schaltkreismuster auf der Maske originalgetreu auf dem Wafer reproduziert werden. Auf diese Weise können komplexe zwei- oder dreidimensionale Schaltkreismuster in einem einzigen Abdruck erstellt werden, was die Betriebskosten senken kann.”
Der Einstieg von Canon in die Halbleiterindustrie folgt auf die Übernahme von Molecular Imprints Inc. ein Unternehmen, das sich auf die Weiterentwicklung der Nanoimprint-Lithografie-Technologie konzentriert. Diese strategische Akquisition stärkt das technologische Arsenal von Canon und ermöglicht es dem Unternehmen, ein System zu entwickeln, das mit den Branchenführern ASML und Nikon konkurrieren kann.
Eine Bedrohung für die optische Lithografie? Vielleicht nicht so sehr
Die Einführung der Nanoimprint-Lithografie (NIL) durch Canon wird weithin als potenzielle Bedrohung für die Vorherrschaft der optischen Lithografie in der Halbleiterindustrie angesehen. Aber ist sie das? Nicht wirklich, schreibt Sander Hofman von ASML in seinem wöchentlichen Newsletter Always Be Curious. “Die großen Nachteile sind, dass dieser mechanische Herstellungsprozess langsam ist und von Natur aus Mikroverzerrungen auf dem Wafer verursacht. Dies beeinträchtigt die Ausrichtung zwischen den nachfolgenden Schichten eines Chips und führt zu Defekten. Das bedeutet schlechte Chips und allgemeine Ertragsverluste bei geringerer Produktivität – der schlimmste Albtraum eines Chipherstellers.”
Bei den heutigen integrierten Schaltkreisen, die in der Regel aus Dutzenden von Schichten bestehen, die mit Nanometergenauigkeit gestapelt werden, war dies lange Zeit die größte Hürde für die Nanoimprint-Lithografie, fügt Hofman hinzu. “Und obwohl Canon in den letzten Jahren die Ausrichtung mit Hardware- und Software-Innovationen mühsam verbessert hat, ist die Halbleiterindustrie auf spezifische lithografische Anforderungen und Prozessabläufe ausgerichtet, die für die Massenproduktion optimiert sind, so dass es sinnvoll ist, in die bewährte Infrastruktur zu investieren, die Risiken, Zeit, Kosten und Komplexität minimiert und gleichzeitig die Produktivität maximiert. Die verbleibenden Herausforderungen der Nanoimprint-Lithografie bedeuten, dass sie bei der Massenproduktion der fortschrittlichsten Chips der Welt einfach keine ähnliche Rolle spielt wie die optische Lithografie.”
Andere Märkte
Canon wird sich auf andere Märkte konzentrieren, erwartet Hofman. “Canon hat das Nanoimprint-Verfahren weiter entwickelt als je zuvor, und es wird jetzt zu einer interessanten Technologie für spezielle Fälle der Halbleiterherstellung, wie z. B. für 3D-NAND-Speicher (die weniger strenge Anforderungen an die Defektivität stellen und die Fähigkeit des Systems nutzen, 3D-Strukturen freier zu gestalten) und für die Photonik (die hochauflösende Strukturen mit hoher Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit auf verschiedenen Substraten benötigt, ohne die Herausforderung der Ausrichtung). Und es zeichnen sich weitere neue Anwendungen ab, die von der Nanoimprint-Lithografie profitieren könnten, z. B. Biochips und Mikrofluidik.
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