Fujifilm investeert 640 miljoen dollar in productie chipchemicaliën

Fujifilm Holdings zal tegen 2027 ongeveer 640 miljoen dollar investeren in de productie van chemische materialen voor de productie van halfgeleiders. Het Japanse bedrijf wil op die manier tegemoetkomen aan de toenemende vraag naar chemische producten van chipfabrikanten.

Volgens Nikkei zal het geld voornamelijk naar de Amerikaanse, Japanse en Zuid-Koreaanse productiefaciliteiten van Fujifilm Holdings gaan. Het Japanse bedrijf wil ook de Indiase markt betreden. Het onderzoekt of er met lokale partners kan worden samengewerkt, of dat er in het land nieuwe eigen fabrieken kunnen worden gebouwd. Fujifilm is van oordeel dat de vraag naar grondstoffen voor halfgeleiders tegen 2030 zal toenemen. Fujifilm maakt allerlei chemische materialen, zoals oplosmiddelen, die tijdens het productieproces van halfgeleiders nodig zijn. Het bedrijf heeft nog niet officieel gereageerd op de berichtgeving van Nikkei.

Productieproces van solvent bij Fujifilm. Bron: Fujifilm

Reacties (21)

[Nas T]

Om je een idee te geven hoe belangrijk dit kan zijn in de chipindustrie:
Het ontwerp van chips wordt "geprint" (belicht, in feite) in een lithografische machine zoals ASML ze maakt.
Heel simpel gezegd belichten deze machines een ontwerp van een reticle op een wafer. Resist reageert op het licht en zet het belichte deel om in kanaaltjes (of juist het onbelichte deel, bij negatieve resist).

Eén van de uitdagingen van zo'n machines (iets waar EUV jarenlang mee worstelde), is de hoeveelheid licht op waferniveau. Als je een laag wattage licht op waferniveau kan realiseren, betekent dat je resist meer tijd nodig heeft om de reactie uit te lokken. Uiteindelijk lukt dit, maar is je machine langer bezig (en aangezien een EUV machine al niet goedkoop is, wil je liever veel chips per uur). Een resist die minder licht behoeft, betekent dat je machine sneller zijn belichting kan doen.

Kanttekening is wel: er zijn dynamische grenzen. Waar de meeste machines met achtbaanversnellingen heen en weer bewegen en nanometerprecisie realiseren, kan je niet oneindig sneller gaan bewegen zonder aan die precisie in te leveren. Daarnaast is een stabiel resist ook van belang. Stel dat je resist niet gelijkmatig reageert, zou je defecten kunnen introduceren, wat "yieldloss" betekent: kapotte chips.

[Reactie gewijzigd door Nas T op 27 januari 2025 08:35]

[Blokmeister]

Goede info!

Voor degenen die nog wat meer context willen:
Het fotolithografieproces is vergelijkbaar met de oude filmfotografie. Je maakt een foto met een camera, en daarmee wordt je filmrolletje belicht. Je hebt snelle film met een hoge ISO-waarde die een korte sluitertijd nodig heeft, maar wat meer ruis en een grove korrel heeft. Daarnaast heb je ook tragere film met een lagere ISO-waarde, die fijnere details kan oplossen, maar wel veel licht nodig heeft. De chemie in zo'n rolletje is superbelangrijk. Als je dat rolletje vol hebt geschoten, dan laat je dat rolletje ontwikkelen. Ook bij dat ontwikkelproces heb je chemicaliën nodig. Dat ontwikkelproces bestaat uit meerdere stappen, elk met zijn eigen chemie.

Om de vergelijking te maken met chipfabricage, kan je het filmrolletje zien als je wafer en de camera als een onderdeel van een machine van ASML (de machines van ASML hebben naast de camera ook het te fotograferen object (het masker) en de lichtbron). Als je een sterke lichtbron hebt, kan je een trage film gebruiken die weinig ruis heeft en kleine dingen op kan lossen zonder defecten. Maar als je lichtbron zwakker is, heb je een snelle film nodig om binnen de gewenste tijd (lees: korter is altijd beter) je rolletje vol te schieten. Maar dan moet je wel kunnen dealen met alle nadelen van een snelle film.

De strijd van een lithograaf is om het proces zo te kunnen optimaliseren dat je een zo snel mogelijke film kan gebruiken zonder dat je foto's mislukken. Dat doe je bijvoorbeeld door je ontwikkelproces, etsproces, etc. te optimaliseren. Maar je kan ook aan de camerakant ervoor zorgen dat je patroon beter wordt afgebeeld, dus een hoger contrast, scherpere randen, beter in focus, enzovoort. Dan wordt je signaal beter, en kan je beter door de ruis heen kijken.

Dit is natuurlijk een beetje een analogie, dus ik mis wat subtiliteiten, maar in de basis komt het hier wel op neer.

[Nas T]

Die analogie klopt heel goed hoor, nog sterker, een deel van de chipmachines is in de basis optiek zoals een cameralens.

Kijk maar eens naar high NA EUV. Daar wordt het diafragma verkleind (huh? maar er staat high toch? Ja, maar een groter numerieke apertuur betekent een fysiek kleiner diafragma).

Fun fact: high NA EUV maakt gebruik van anamorfische lenzen, waardoor de veldgroottes gehalveerd worden. Dat is een flink nadeel, omdat je effectief dan twee keer zo lang bezig bent om dezelfde veldgrootte te belichten. De oplossing is simpel, dan verdubbel je de snelheid.

De reticle stage (het gedeelte wat het reticle vasthoudt en beweegt tijdens de belichting) accelereert met 32G. Ja, dat is dan meer dan zes keer wat de Goliath achtbaan doet en zo'n drie keer meer G-krachten wat een straaljagerpiloot verdraagt.
En stel je dan dat je dus in een straaljager zit, factor drie intens en dat je op de paar nanometer precies positioneert. Dat is wat de machines van ASML doen .

[Reactie gewijzigd door Nas T op 27 januari 2025 09:40]

[Blokmeister]

Nu ben ik best een expert op dit gebied, maar dat een diafragma kleiner wordt als de openingshoek groter wordt, moet je even uitleggen. Als je een diafragma groter maakt, dan verhoog je de acceptatiehoek van je afbeeldsysteem, en daarmee dus je numerieke apertuur. Dus het lijkt mij niet dat dit zo schaalt. Wat mis ik hier?

Verder wilde ik nog even toevoegen dat het masker aan de stage blijft zitten op dezelfde manier dat haar aan een statisch geladen ballon blijft zitten.

[Nas T]

Ik weet niet wat je met openingshoek/acceptatiehoek bedoelt, maar simpel uitgelegd:
diafragma is de opening in de lichtbaan, zie wikipedia. Hoe groter het diafragma, hoe meer licht het doorlaat.
Numeriek apertuur (NA) is een getal wat relateert aan het diafragma, maar hoe hoger het getal, hoe kleiner de opening. Hoe ik dat technisch moet uitleggen, vind ik wat lastig zonder erg vaag te worden, maar op deze pagina zie je een mooi voorbeeld dat dit zo werkt. Zo ken ik het ook niet anders bij cameraobjectieven: één van de performanceindicatoren is NA, en hoe kleiner dit getal, hoe beter (afhankelijk van wat/hoe je wil fotograferen). Objectieven met een laag minimaal NA worden ook wel "snelle" lenzen genoemd: ze laten meer licht door, dus volsta je met een kortere sluitertijd.

[Blokmeister]

De openingshoek is de maximale hoek waarbij je lens nog licht accepteert. Die is te relateren aan NA met NA = sin(theta), met theta de helft van de openingshoek van je lens, let wel dat dit de NA vanuit je masker is, die de reductieratio kleiner is dan de NA op de wafer. Voor een scanner met een reductie van 4x4 (low-NA EUV of DUV), is die hoek dus ongeveer vier keer kleiner (dit geldt voor kleine hoeken, waarbij sin(theta)~theta).

Volgens mij heb je het inderdaad over het f-nummer zoals StiefelPaul hieronder al zegt. Een groot f-nummer betekent een klein apertuur en dus een kleine NA. Hoe groter je apertuur, hoe groter je NA, maar hoe kleiner je f-nummer.

Bij fotografielenzen is hetzelfde gaande als bij scanners. Hoe groter je apertuur, hoe groter je NA en hoe meer licht ze accepteren. Het grote verschil tussen scanners en fotografielenzen, is dat scanners elementen proberen af te beelden die dicht tegen de resolutielimiet van je optiek (dus NA-gelimiteerd). Bij fotografie is dat niet zo, daar ben je eerder aberratiegelimiteerd (ik ben geen fotograaf dus corrigeer me indien nodig). Bij fotografie zijn de objecten die je afbeeldt zo groot, dat het diffractiepatroon erg klein is en eigenlijk door maar een klein gedeelte van je lens gaat. Omdat de objecten van vele verschillende richtingen worden belicht, zorgt elke inkomende lichtstraal voor een eigen diffractiepatroon dat weer door een iets ander gedeelte van je lens gaat. Hoe groter je apertuur, hoe meer van die verschillende belichtingen je kan vangen en hoe meer licht er door je lens gaat. Maar omdat je diffractiepatroon zo klein is, zorgt een grotere openingshoek niet direct voor een betere resolutie.

Bij lithografie gaan je diffractiepatronen eigenlijk door je gehele lens. Sterker nog, je vangt maar een klein gedeelte van je diffractiepatroon, (wat contrast kost). Door je masker van verschillende kanten te belichten, kan je kiezen welk gedeelte van je diffractiepatroon je gebruikt om een patroon af te beelden. Hoe groter je numerieke apertuur, hoe groter het gedeelte van je diffractiepatroon je kan vangen, en hoe scherper je af kan beelden. Op dezelfde wijze kan je die grotere apertuur ook gebruiken om kleinere patronen met hetzelfde contrast af te beelden. Dus als je van 0.33 NA naar 0.55 NA (66% toename) gaat, kan je 66% kleinere afbeeldingen maken, of dezelfde afbeeldingen met een hogere kwaliteit.

Jeroen van Huygens Optics heeft hier een erg goede video over gemaakt: YouTube: Imaging at ASML.

[StiefelPaul]

Je verwisselt NA met F-nummer (Wikipedia: Numerical aperture). Licht vanuit grote openingshoek betekent grote NA of klein F-nummer. In lucht of vacuüm en niet te grote hoek is het grofweg volgens N ~= 1/(2NA)

[Nas T]

Je hebt gelijk:

Numerical aperture is not typically used in photography. Instead, the angular aperture of a lens (or an imaging mirror) is expressed by the f-number, written f/N, where N is the f-number given by the ratio of the focal length f to the diameter of the entrance pupil D:
...

[William_H]

Sterker nog, Fujifilm is, volgens mij marktleider geworden, doordat ze de kennis die ze met het maken en ontwikkelen van fotorolletjes (en andere fotografie producten) zijn gaan toepassen op dit soort "afgeleide" producten voor de chemische industrie en tegenwoordig ook voor de medische hoek met MRI, CT etc.

[Aldy]

anamorfische lenzen

Ik had nog nooit van anamorfose gehoord, maar Wikipedia bracht uitkomst, terwijl ik het wel ooit wel gezien heb. Om een idee te geven hoe anamorfose eruit ziet: Het beroemde schilderij Panorama Mesdag. Als je op het duin staat en het schilderij bekijkt zie je een prachtig panorama van Scheveningen met strand en zee, maar als je in de catacomben mag komen en het schilderij van dichtbij bekijkt, dan zie je dat alles uit het verband is gerukt. Alleen het middendeel is in de juiste verhoudingen en naarmate je meer van het midden af bent is alles van dichtbij vertekend.

[WillySis]

De uitdaging van ASML was niet alleen voldoende licht op de wafer te krijgen, maar vooral de golflengte van het licht. Dat is ook de rede dat men naar het extreme ultra violet moesten uitwijken. Zelfs daarvan is de golflengte (13,5 nm) nog te lang, maar met een uitgebreide trukendoos kan men toch tot 3 nm dunne lijntjes belichten.

[Blokmeister]

De uitdaging is beide. Licht maken van 13.5nm is een eitje. Licht maken van 13.5nm met een vermogen van >400W, dat is echt andere koek.

[Nas T]

Het is inderdaad beide. Je wil een lage golflengte licht (natuurkundig kun je daarmee dunne lijntjes maken) met een zo hoog mogelijke intensiteit, zodat je machine sneller kan werken.
13,5nm was niet eens per se nodig, maar het werd uiteindelijk die golflengte, zodat ze het vermogen konden realiseren wat nodig was.

[Blokmeister]

Voor context:
13.5 nanometer is niet willekeurig gekozen. Het is een combinatie van de mogelijkheid van het maken van een lichtbron en het maken van optiek. Voor 13.5 nanometer is het nog net mogelijk om een spiegel te maken die ongeveer 70% reflecteert door gebruik te maken van molybdeen en silicium. Bij de golflengte van 13.5 nanometer zijn je energiën zo hoog, dat het verschil in brekingsindex tussen materialen miniem is. Hier heeft silicium een brekingsindex van ongeveer 0.99 en molybdeen iets van 0.91 (pin me niet vast op de exacte getallen).
Dat betekent dat je een optische interface kan maken met een verschil in brekingsindex van ongeveer 0.1 (de absorptie of complexe component speelt hier ook nog een kleine rol maar laat ik even buiten beschouwing). Hoe groter het verschil in brekingsindex, hoe beter je interface is en hoe meer het zal reflecteren (beetje kort door de bocht). Bij nog kortere golflengtes wordt het verschil in brekingsindex kleiner en zal je dus slechter reflecterende optiek krijgen.
Een bijkomend voordeel is dat tin een set ionisatiestaten heeft waarbij het verschil in energie tussen (volgens mij, correct me if I'm wrong) de elfde en twaalfde ionisatiestaat overeenkomt met een golflengte van 13.5 nanometer. Dat betekent dus dat je een tinplasma kan maken dat uitzendt met een golflengte van 13.5 nanometer, terwijl je er ook optiek voor kan bouwen. Daarnaast is het zo'n stap in golflengte dat je er lithografisch ook praktisch nog wat aan hebt.

[jvdberg]

Ik mis de uitleg een beetje in het artikel, maar het gaat hier blijkbaar inderdaad om resist gerelateerde chemicaliën. Daarbij maakt Fujifilm onderscheid in drie productlijnen:

• Developers, oftewel ontwikkelaars. Hiermee wordt het belichte (of juist niet belichte) deel van je resist 'weggespoeld' (opgelost) om zodoende een patroon van 'kanaaltjes' over te houden.
• Solvents, oftewel oplosmiddelen. Hierbij gaat het specifiek om oplosmiddelen voor bepaalde toepassingen, zoals het verwijderen van resist aan de rand van de wafer (edge bead removal), of bepaalde voorbereidende stappen
• Photoresist strippers, de naam zegt het eigenlijk al, middelen om resist te verwijderen. Nadat je het patroon in je resist hebt gebruikt om bijv. metaal in het gewenste patroon op je wafer te krijgen, wil je de resist natuurlijk weer verwijderen, om zo verder te kunnen met de volgende stap c.q. laag in je productieproces.

[Reactie gewijzigd door jvdberg op 27 januari 2025 09:43]

[ofc]

Asianometry heeft net een interessante video over "Japan’s Semiconductor Photoresist Monopoly" gemaakt:
YouTube: Japan’s Semiconductor Photoresist Monopoly

[Chrismaclinux]

Ik wordt altijd zo vrolijk van Fujifilm.
vroeger van de filmrolletjes met de prachtige kleuren.
En nu met mijn digitale camera X-T10 Retro look uitvoering zilver/zwart
En nu ook weer met uitzonderlijk mooie kleuren.
En mijn wens is nu een X-T50 retro look

[Reactie gewijzigd door Chrismaclinux op 27 januari 2025 09:45]

[systemfan]

Mijn wens is eerder dat ze hun filmrolletjes terugbrengen - Pro400H, Superia, Fortia, ... Gouden tijden!
We klampen ons nog vast aan enkele E6 films die met mondjesmaat op de markt komen, maar daarbuiten is fujifilm helaas passé
#blameinstax

[Frame164]

Als er genoeg mensen weer op film gaan werken komt dat wellicht terug.

[William_H]

Volgens mij heeft Fujifilm recent hun fotorolletjes lijn weer opgestart omdat er weer meer vraag naar is gekomen naar hun analoge producten.

Overigens verdienen zij dus het meeste geld met hun chemische en medische tak tegenwoordig. Ze hoeven dus niet te overleven op hun fotografie tak. Die is voor de "leuk" erbij.

[William_H]

En die unieke kleuren kwamen dus van hun kennis wat betreft solventen etc., die ze nu weer gebruiken in hun digitale "filmsimulaties" in deze camera's, en voor chemische toepassingen zoals in dit artikel genoemd.