TU Delft vindt methode om precieze uitlijning masker en wafer te achterhalen

Wetenschappers van de TU Delft hebben een methode gevonden om erachter te komen of een masker en wafer goed zijn uitgelijnd. Hun bevindingen zijn van belang voor de chipproductie en kunnen helpen het overlay problem te verminderen.

Fabrikanten van chips hebben in toenemende mate met het overlay-probleem te maken. Bij de huidige lithografietechnologie van de chipproductie schijnt licht door een masker op een wafer om de patronen aan te brengen. Fabrikanten moeten op steeds kleinere schaal structuren beschrijven op de wafer, waardoor de noodzaak toeneemt om het masker en de wafer perfect uit te lijnen en minuscule afwijkingen te registreren met metrologiesystemen.

De uitlijning is tot op nanometers te corrigeren met behulp van het zogenaamde piëzo-elektrische effect. Materialen zetten hierbij zeer precies uit op basis van blootstelling aan een elektrische lading. Toch is deze correctie niet feilloos. "Wanneer het platform heen en weer beweegt ten opzichte van het masker, is er een onzekerheid van enkele nanometers", aldus Zheng Xi van Imaging Physics van de TU Delft.

Xi en zijn collega's hebben daarom een methode bedacht om afwijkingen in de uitlijning zeer precies te achterhalen. Ze gebruiken een lichtbundel met een zwarte stip in het midden. Deze straal moet tussen twee nanorods van goud gericht worden, die als markering boven op een masker geplaatst zijn. Vervolgens is de elektromagnetische straling van het veld dat ontstaat, aan weerszijden te meten. Bij beweging van het masker verandert de verhouding, waardoor de mate van verandering precies te berekenen is.

Zheng Xi en zijn team beschrijven de simulaties die ze hebben uitgevoerd in de paper Accurate Feeding of Nanoantenna by Singular Optics for Nanoscale Translational and Rotational Displacement Sensing, dat begin september verscheen in Physical Review Letters.

Reacties (33)

[chickpoint]

Dit klinkt een klein beetje dezelfde methode als fiducials op een PCB. Het is natuurlijk niet hetzelfde en waarschijnlijk veel nauwkeuriger, maar dan vraag ik me toch af of dit niet al enkele generaties eerder toegepast had kunnen worden of was dat simpelweg niet nodig?

[MSalters]

Nee, dit is niet dezelfde emthode. Het probleem waar je tegenaanloopt met jouw methode is dat die methode afwijkingen vindt in de orde van de golflenge van het gebruikte licht - honderden nanometers. Dat is niet echt geschikt voor een 32 nanometer chip.

Wat je in de figuur rechtsboven ziet, is dat je over 1000 nanometer verschuiving brede pieken ziet rond 250 nanometer (grove instelling) met een heel scherp dal rond 0 (fijnafstelling).

[Nas T]

Dit had enkele generaties terug toegepast kunnen worden....als het was ontdekt

[chickpoint]

Misschien niet helemaal goed geformuleerd. Had eerder het idee, had dat onderzoek niet eerder plaats kunnen vinden

[Dorank]

Neemt niet weg dat het probleem generaties geleden veel kleiner was. Ik heb ooit in een ver verleden geprutst met de uitleining van de ASML PAS 500. Daar kwam het niet zo nauw, eerst ruw mechanisch (de rond wavers hadden een vlakke kant), daarna optisch op basis van het ASML logo (in een paar stappen). Geen idee meer hoe het verloop van nauwkeurigheid van uitlijning was.

[TheGhostInc]

Het is niet zozeer dat ze geen fiducials hadden, maar ze gebruikten andere technieken.

De PCB variant is optisch en redelijk nauwkeurig... in de normale wereld. Op dit niveau heb je iets anders nodig, wat ze nu dus hebben bedacht.

Maar het is echt niet zo dat 'ze maar iets doen' en 'hopen dat het een beetje uitlijnt'

[chickpoint]

Dat weet ik dus niet, PCB's maken daar heb ik ruimschoots ervaring mee. Maar wafers is toch net andere koek. Toch leek het me logisch, maar het lijkt toch iets anders in elkaar te zitten!

[1nsane]

Ik denk dat dit soort onderzoek pas sinds een aantal jaar relevant is, vergeet niet dat het nog niet zo lang geleden is dat we het over procedé's hadden die in de micrometers lagen ipv nanometers en dan is het relatief gezien natuurlijk eenvoudiger om de uitlijning voldoende te krijgen.

Het zal ook niet zo zijn dat de uitlijning op dit moment écht al een groot probleem is, het percentage "mislukte" wafers door foutieve allignment is volgens mij nog niet zo hoog maar gaat natuurlijk wel stijgen met de komst van steeds kleinere procedé's, EUV enz.

[eL_Jay]

Hopelijk blijft deze kennis in Nederland en gaat dit niet direct richting China.
Nu is een lithography systeem natuurlijk minder ernstig dan kernwapens, maar aangezien dit waarschijnlijk met Nederlands belastinggeld is 'ontdekt' mag Nederland er de eerste vruchten van plukken mijns inziens.

[Verwijderd]

Je zou raar staan te kijken als dit in eerste instantie exclusief voor Nederland zou zijn. Dan zouden NL bedrijven niet zo veel meer kunnen doen aangezien per definitie veel meer onderzoek in andere landen wordt gedaan (omdat Nederland niet zo groot is). Mag je allemaal niet gebruiken dan. Nederland is er bij gebaat om zoveel mogelijk in internationaal verband te doen. Als Nederlandse bedrijven niet in staat zijn om een concurrerend product te maken zit daar het probleem, niet in dat anderen de technologie ook mogen gebruiken.

[LankHoar]

Doet me denken aan een toepasselijke quote die ik vanmorgen las:

Knowledge is power. Knowledge shared is power multiplied.

- Robert Noyce

Ik ben voor open business modellen, kennis lekker delen dan heb je er veel meer aan. Miljarden aan onderzoek uitgeven dat al gedaan is, is een verspilling van geld, resources en tijd.

[Mocro_Pimp®]

Flauwe opmerking. Er staat toch duidelijk:

Wetenschappers van de TU Delft hebben een methode gevonden om

Wat maakt het nu uit of hij Zheng Xi, Mohammed of Peter heet?

[Durazno]

Wat hij bedoeld heeft niets met de nationaliteit van de wetenschappers te maken....
Hij is van mening dat als het betaald is met Nederlands belastinggeld dat niet zomaar naar andere landen, bv China, hoort te gaan.

Ergens wel een logische gedachte, maar als alle universiteiten dat doen zouden we lang niet zo ver zijn als men nu is. Wat zou jij ervan vinden als er in China een ontzettend goede techniek is uitgevonden waarbij de sterfte bij een bepaalde operatie met wel 90% terug wordt gebracht. Juist, jij zou ook met die techniek geopereerd willen worden. Dat is 1 van de beweegredenen waarom dit soort dingen met de hele wereld gedeeld worden. Ze komt iedereen te goede en universiteiten onderzoeken niet met het oogmerk winst te maken. Wel worden de onderzoeken vaak (mede) gefinancierd door het bedrijfsleven, maar weten zij ook dat wanneer er iets wordt gevonden dit door iedereen gebruikt kan en mag worden, ook door concurrenten.

[Reactie gewijzigd door Durazno op 22 juli 2024 15:40]

[Bastian1]

Wanneer wetenschappers een paper hebben gepubliceerd Is het 'public knowledge' geworden en mag iedereen ermee aan de slag.
Het Is vanaf dan niet meer mogelijk om dit te patenteren voor zover ik weet (misschien wel een vergelijkbaar proces hierop gebaseerd)

De credit Is echter wel aan degene die het heeft gepubliceerd

[MSalters]

Op zich waar, maar de volgorde kan wel andersom zijn: eerst patenteren, dan wetenschappelijk paper. En dat is zeker aannemelijk voor zulke ideeen met een directe toepasbaarheid. Je kunt niet zomaar aannemen dat er geen patent rust op een idee in een paper.

[Bastian1]

Je kunt helaas ook niet meteen aannemen dat er wel een patent op Is aangevraagd. Patenteren duurt jaren (net als publiceren) en word in Nederland in ieder geval lang niet altijd gestimuleerd of in geïnvesteerd door de werkgever op universiteiten.

Dit maakt dat onderzoekers in Nederland vooral worden gemeten tegen de publicaties die zijn hebben gedaan en worden patenten een beetje ondergeschoven. In Duitsland werd patenteren meer gestimuleerd door de werkgever geloof ik?

Het zou natuurlijk kunnen dat met zo'n directe toepassingen wel een patent Is aangevraagd, maar heb ik niet gelezen. Ik zou het leuk vinden te lezen van wel, want dat lijkt me voor die onderzoeksgroep een goede zet . Gaat wel weer ten koste van Internationale samenwerking....

Ach ja, afwegingen die je maakt.

[Reactie gewijzigd door Bastian1 op 22 juli 2024 15:40]

[Bas1234567]

Daar is absoluut niks slims aan dit geval. Een patent is nooit wereldwijd, en stel dat je het al over de hele wereld aan zou kunnen vragen zijn er genoeg landen waar ze patenten niet zo serieus nemen. In China zullen ze de techniek gewoon kopieren. Het is daarom belangrijk om universitair onderzoek openbaar en fundamenteel te houden en de implementatie hiervan de bedrijven zelf te laten doen. Dat is namelijk ook waar Europese bedrijven nog een stapje voor hebben op andere landen, namelijk het (goed) implementeren van nieuwe technologieën. Na een onderzoek als dit is er echt nog wel wat intern onderzoek bij een ASML nodig voordat het succesvol geimplementeerd kan worden.

[rjmno1]

Het heeft ook te maken die techniek wat ze in dat pattent gebruiken.Is het een helemaal nieuwe techniek.of is het een oude techniek met een technische vernieuwing.
Zo een pattent krijg je niet zomaar en word niet als update gezien op het oudere techniek,ze zullen met iets nieuws moeten komen en dan pattent aanvragen.

[Verwijderd]

Het is niet per definitie funded met belastinggeld. Veel bedrijven investeren ook in onderzoeken gedaan door universiteiten. Kan best zijn dat een Chinees bedrijf dit onderzoek mogelijk heeft gemaakt om te onderzoeken. Zonder deze gegevens is het niet aan te nemen door wie het onderzoek betaald is en waar de opbrengsten heen moeten.

Aan de andere kant kun je ook wellicht een principiële keus maken. Alle onderzoeken door universiteiten vallen in het vrije domein en mogen daarmee licentievrij en door iedereen ingezet en gebruikt worden. Dit komt ten goede aan de hele mensheid, i.p.v. de 17 miljoen die in Nederland wonen.

Just a thought

[FlyEragon]

Xi heeft de berekeningen gedaan. Nu moet zijn methode in de praktijk worden getest. Wetenschappers van de Universiteit van Shenzhen in China beschikken over de apparatuur die nodig is voor het opzetten van een test. Aaaand it's gone...

[[Remmes]]

Is hier niet gewoon een patent voor aan te vragen? Waar men dan voor een licentie moet betalen.

[Reactie gewijzigd door [Remmes] op 22 juli 2024 15:40]

[MrHankey]

Dit is wel echt een revolutie. Ala dit succesvol kan worden toegepast dan is overlay voorgoed accuraat te modeleren.

[zonoskar]

Nu nog aantonen dat dit kan in minder dan een seconde, met licht wat de fotogevoelige laag (resist) die op een wafer aangebracht is niet aan te tasten.

[MrHankey]

Als de wafer kapot is maar je overlay 0 kan benaderen is dit t al waard

[SCiENTiST]

Tot het zo klein wordt dat deze manier niet meer nauwkeurig genoeg is.

[irritantrotjoch]

Is die uitlijning maar op 1 punt? Kunnen de layers niet verdraaien tov elkaar?

[zonoskar]

Als je de rotatie wilt meenemen, gebruikt je meerdere van deze punten.

[Reptile209]

Hoe voorkom je nu dat het probleem van de uitlijning verplaatst wordt naar het aanbrengen van de gouden nanorods (tov je masker)? Want daarvan moet je dan ook met minimaal dezelfde nauwkeurigheid weten of kunnen bepalen waar ze zitten ten opzichte van de rest.

[Cowamundo]

Dus dit zorgt voor meer perfect gebakken chips? Dat zou dan goed zijn om de prijzen omlaag te drukken.

[i-chat]

die kan zorgen dat ze lijntjes dichter op elkaar passen, want je hoeft niet meer bang te zijn dat lijntje B perongeluk tegen lijntje A kwam door verkeerde uitlijning... hierdoor worden circiuts kleiner, en is er dus minder stroom nodig (besparing 1), worden ze minder warm (besparing 2), kun je beter richten en gaan er dus minder chips verloren (besparing 3)... al met al genoeg redenen om aan te nemen dat er groei zit in de chipmarkt, en dat de prijzen voorlopig weer wat minder hoeven stijgen, ondanks hun complexere ontwerp.

[familyman]

Quote title: Accurate Feeding of Nanoantenna by Singular Optics for Nanoscale Translational and Rotational Displacement Sensing

Wat een heerlijk pakkende titel van die lui.

Zo creatief als ze zijn met techniek...

[Chip.]

Leuk maar betwijfel of het ook praktisch is. Het masker en de wafer vibreren namelijk continue, zelfs tijdens het belichten. Verder bewegen de masker en de wafer tegenovergesteld van elkaar, hoe ga je daarmee om? Daarnaast zijn er ook vervormingen in de wafer. Dus je kan dan wel uitgelijnd zijn op positie A maar naar dat wil niet zeggen dat je ook goeie uitlijning hebt op positie B.