Canon, vooral bekend van zijn camera’s, zorgde vrijdag voor grote opschudding in de halfgeleiderindustrie met de presentatie van zijn FPA-1200NZ2C nano-imprint lithografiesysteem. Deze innovatieve technologie wordt een potentiële game-changer genoemd, die “de dominantie van optische lithografie uitdaagt en een hoge resolutie, kostenefficiëntie en aanpasbaarheid biedt in de steeds veranderende halfgeleiderproductiearena”. Ondanks de lagere snelheid en bepaalde beperkingen is Canon’s apparatuur veelbelovend in specifieke toepassingen zoals 3D NAND-geheugen, fotonica, biochips en microfluïdica. Maar er is meer nodig om een bedreiging te worden voor ASML’s dominantie in de industrie.
Mogelijkheden
Laten we eerst eens kijken naar de mogelijkheden, zoals Canon die zelf heeft aangekondigd. Met de mogelijkheid om halfgeleiders te maken die gelijk staan aan een 5 nm-proces en zo klein als 2 nm, overtreft het op het eerste oog de mogelijkheden van de machines van ASML. Ook verlaagt Canon’s systeem het stroomverbruik, wat bijdraagt aan CO2-reductie en aansluit bij de groeiende vraag naar energiezuinige technologie. Deze ontwikkeling laat zien Canon’s strategische verschuiving naar de toeleveringsketen van halfgeleiders zien.
In tegenstelling tot conventionele fotolithografie-apparatuur, die een circuitpatroon overbrengt door het te projecteren op de met resistentie bedekte wafer, doet het nieuwe product dit door een masker dat is bedrukt met het circuitpatroon op de resistentie als een stempel op de wafer te drukken, aldus Canon. “Omdat het overdrachtsproces van het circuitpatroon niet via een optisch mechanisme verloopt, kunnen fijne circuitpatronen op het masker natuurgetrouw worden gereproduceerd op de wafer. Zo kunnen complexe twee- of driedimensionale circuitpatronen worden gevormd in een enkele afdruk, wat de totale kosten kan verlagen.”
Canon’s intrede in de halfgeleiderindustrie volgt op de acquisitie van Molecular Imprints Inc, een bedrijf dat zich richt op het bevorderen van nano-imprint lithografie technologie. Deze strategische overname versterkt Canon’s technologische arsenaal, waardoor het bedrijf een systeem moet gaan ontwikkelen dat kan concurreren met marktleiders ASML en Nikon.
Een bedreiging voor optische lithografie?
Canon’s toepassing van nano-imprint lithografie (NIL) technologie wordt alom gezien als een potentiële bedreiging voor de dominantie van optische lithografie in de halfgeleiderproductie-industrie. Maar is dat wel zo? Niet echt, schrijft Sander Hofman van ASML in zijn wekelijkse nieuwsbrief Always Be Curious. “De grote nadelen zijn dat dit mechanische fabricageproces langzaam is en microvertekening veroorzaakt op de wafer. Dit beïnvloedt de uitlijning tussen de opeenvolgende lagen in een chip en veroorzaakt fouten. Dit betekent slechte chips en algemeen opbrengstverlies bij een lagere productiviteit, de ergste nachtmerrie van een chipmaker.”
Hofman voegt eraan toe dat dit lange tijd de belangrijkste hindernis is geweest voor nano-imprint lithografie. “En ook al heeft Canon de afgelopen jaren de afstemming zorgvuldig verbeterd met hardware- en software-innovaties, de halfgeleiderindustrie is georganiseerd rond specifieke lithografische vereisten en processtromen die zijn geoptimaliseerd voor massaproductie, dus het is gericht op investeringen in de bewezen infrastructuur die risico’s, tijd, kosten en complexiteit minimaliseert, maar toch de productiviteit maximaliseert. De uitdagingen van nano-imprint lithografie betekenen dat het simpelweg geen vergelijkbare rol speelt als optische lithografie in de massaproductie van ‘s werelds meest geavanceerde chips.”
Andere markten
Canon zal zich op andere markten richten, verwacht Hofman. “Canon heeft nano-imprint verder gebracht dan ooit tevoren, en het wordt nu een interessante technologie voor specifieke halfgeleiderproducten, zoals in 3D NAND-geheugen (dat minder hoge eisen stelt en gebruikmaakt van de mogelijkheid van het systeem om 3D-structuren vrijer te modelleren) en in fotonica (dat structuren met hoge resolutie nodig heeft met een hoge reproduceerbaarheid en schaalbaarheid op verschillende substraten, zonder de uitdaging van uitlijning). En er liggen nog meer nieuwe toepassingen in het verschiet die baat zouden kunnen hebben bij nano-imprint lithografie, zoals biochips en microfluïdica.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
