Il existe différents procédés de dépôt sous vide utilisés pour créer des dépôts de couches minces (revêtements) de métaux, d’alliages et de non-métaux. Cette opération peut être réalisée par des moyens mécaniques, électromécaniques ou thermodynamiques. Les éléments chauffants à isolation minérale de Kamet ont une large gamme d’applications dans les systèmes de dépôt. Après le dépôt de couches minces, l’étape suivante dans le traitement des semi-conducteurs est la gravure et la (photo)lithographie est l’un des moyens d’y parvenir.
Qu’est-ce que la (photo)lithographie pour les applications semi-conductrices ?
La lithographie désigne le transfert du dessin d’une puce sur un matériau photosensible par exposition sélective à la lumière. Elle fait partie du processus de fabrication des puces et est comparable à la photographie en chambre noire, mais au lieu d’un négatif pour une photo, on utilise un masque ou un réticule pour exposer une impression géométrique sur une plaquette à l’aide de la lumière. Un masque qui ressemble à la géométrie de la puce est placé au-dessus d’une plaquette préchauffée et recouverte d’une photorésistance. Une lumière UV de très haute intensité est dirigée vers le bas à travers le masque et sur la plaquette. Cela provoque un changement chimique dans les zones de résine photosensible qui sont exposées à la lumière par le masque. Un révélateur est ensuite utilisé pour dissoudre et éliminer les zones positives (le plus souvent) ou négatives de la résine photosensible. L’étape suivante est le processus de gravure, au cours duquel un agent chimique enlève la couche supérieure du substrat dans les zones qui ne sont pas protégées par la résine photosensible. Une fois que la résine photosensible n’est plus nécessaire, elle est enlevée chimiquement du substrat.
Du dioxyde de silicium est déposé sur toutes les zones de la plaquette préchauffée afin de recouvrir toutes les parties de la plaquette qui ont pu être altérées au cours du processus de nettoyage. L’excès de dioxyde de silicium qui reste au-dessus de la résine photosensible est enlevé et, à ce stade, la première couche de la géométrie de la puce est terminée. Ce processus est répété pour obtenir différentes géométries en autant de couches que nécessaire, afin de compléter la conception du circuit de la puce. Enfin, un agent chimique élimine tout le dioxyde de silicone de la plaquette, laissant le silicium comme seul élément restant sur la plaquette.
La photolithographie se développe à des résolutions de plus en plus élevées, ce qui permet d’appliquer des structures de plus en plus petites. Il en résulte une plus grande densité de transistors dans un circuit intégré et, par conséquent, de plus grandes capacités de traitement informatique avec des composants plus petits.
Il est évident que la lithographie joue un rôle essentiel dans l’avancement continu de la loi de Moore. La loi de Moore prévoit que nous innovons à un rythme tel que nous doublons approximativement le nombre de transistors sur une puce électronique tous les deux ans. Ainsi, les appareils électroniques deviennent plus petits, plus puissants et moins chers, ce qui stimule la demande dans l’ensemble de l’industrie.
Il existe différents types de méthodes lithographiques, en fonction du rayonnement utilisé pour l’exposition :
- lithographie dans l’ultraviolet extrême (telle que décrite ci-dessus)
- lithographie par faisceau d’électrons
- lithographie aux rayons X
- lithographie par faisceau d’ions
La lithographie dans l’ultraviolet extrême (EUV) est le thème principal de cette page, car elle fait appel aux appareils de chauffage spécialisés à isolation minérale que Kamet peut fournir.
Quels sont les avantages et les inconvénients de la lithographie EUV pour les applications semi-conductrices ?
La lithographie EUV permet de produire des transistors de plus en plus petits, ce qui permet d’augmenter la densité des transistors dans un circuit intégré. Cette évolution s’inscrit dans la tendance actuelle qui consiste à augmenter les capacités de traitement des ordinateurs avec des composants de plus en plus petits. Il s’agit d’une dynamique essentielle qui stimule la demande dans l’ensemble de l’industrie. À l’heure actuelle, la lithographie EUV est considérée comme étant à la pointe de la production de circuits et on dit qu’elle détient la clé de l’avenir des progrès dans le domaine des micropuces.
Malgré tous les progrès révolutionnaires que la lithographie EUV a apportés à l’industrie, elle présente certains inconvénients et/ou limitations :
- Le prix: Elle est coûteuse, non seulement en termes de coûts d’exploitation, mais aussi en termes de prix des composants de la machine.
- Complexité : il s’agit d’un processus très complexe et une seule entreprise est capable de produire ces machines.
- Précision: la précision absolue est essentielle et même de petits défauts non détectés sur les surfaces des miroirs peuvent potentiellement entraîner la perte de millions de puces.
- Rendement: le rendement horaire des micropuces est plus faible avec l’EUV qu’avec d’autres méthodes, ce qui le rend moins adapté à certaines applications de production en grande quantité.
Quelles sont les solutions de chauffage proposées par Kamet pour la lithographie dans le domaine des semi-conducteurs ?
Il existe de multiples façons de chauffer les processus de lithographie, l’une des plus importantes et des plus utilisées étant le chauffage résistif. C’est le domaine d’expertise de Kamet, qui propose une gamme d’éléments chauffants à isolation minérale de haute qualité, parfaitement adaptés à la lithographie. Un contrôle homogène de la température sur toute la surface de la plaquette est l’une des principales raisons de la mise en œuvre.
Chez Kamet, nous disposons du savoir-faire nécessaire pour concevoir des systèmes de chauffage sur mesure qui répondent aux défis posés par les différentes étapes du processus de lithographie. Tous nos réchauffeurs MI (par exemple les réchauffeurs de plaquettes, les microchauffeurs et le traçage thermique) peuvent être personnalisés pour répondre aux conditions spécifiques du processus de lithographie.
Soudure/brasage sous vide
Une façon courante d’intégrer nos éléments chauffants dans les processus de lithographie (ainsi que dans les systèmes de dépôt) est de les souder ou de les braser sous vide dans des panneaux. Le brasage sous vide présente plusieurs avantages :
- les contaminants de surface sont éliminés de toutes les pièces sans aucune décoloration
- l’ensemble du produit est chauffé avec une extrême précision
- un chauffage uniforme permet un bon contrôle de l’ensemble du processus, ce qui contribue à limiter les distorsions indésirables causées par un chauffage localisé
- Il est possible de combiner le brasage sous vide avec des processus de recuit ou de durcissement du matériau de base.
Avantages des éléments chauffants à isolation minérale pour la lithographie
- Nos chauffages peuvent assurer des températures allant jusqu’à 1000°C
- La personnalisation des matériaux de la gaine garantit une isolation minérale adaptée à tous les environnements.
- Transitions transparentes entre les sections chaudes et froides des appareils de chauffage
- Les sections chaudes et froides ont des diamètres égaux
- La terminaison est simple grâce aux extrémités froides qui évitent la surchauffe.
- Possibilité de prendre en charge des densités de puissance élevées
- Uniformité de la distribution de la chaleur à une source, une plaquette, une cible ou un substrat
- Un grand rayon de courbure permet aux éléments chauffants de s’adapter aux applications complexes et incurvées.
- Permet de chauffer avec une grande précision les processus critiques
- Des conceptions plus minces et de faible masse sont possibles
- Temps de chauffe rapide
- Les éléments chauffants scellés empêchent toute contamination
- Desthermocouples peuvent être inclus dans la conception.