Existen varios procesos de deposición al vacío utilizados para crear la deposición de películas finas (revestimientos) de metal, aleaciones y no metales. Esto puede lograrse por medios mecánicos, electromecánicos o termodinámicos. Los elementos calefactores con aislamiento mineral de Kamet tienen una amplia gama de aplicaciones en los sistemas de deposición. Tras la deposición de películas finas, el siguiente paso en el procesamiento de semiconductores es el grabado y la (foto)litografía es uno de los medios para hacerlo.
¿Qué es la (foto)litografía para aplicaciones de semiconductores?
La litografía se refiere a la transferencia del diseño de un chip a un material fotosensible mediante la exposición selectiva a la luz. Forma parte del proceso de fabricación de chips y el proceso es comparable al de la fotografía de cuarto oscuro, pero en lugar de un negativo para una foto, se utiliza una máscara o retícula para exponer una impresión geométrica sobre una oblea mediante luz. Una máscara que se asemeja a la geometría del chip se sostiene sobre una oblea precalentada y recubierta de fotorresistencia. Una luz ultravioleta de intensidad extremadamente alta se dirige hacia abajo a través de la máscara y sobre la oblea. Esto provoca un cambio químico en las zonas fotorresistentes expuestas a la luz por la máscara. A continuación, se utiliza revelador para disolver y lavar las zonas positivas (lo más habitual) o negativas de la fotorresistencia. El siguiente paso es el proceso de grabado, en el que un agente químico elimina la capa superior del sustrato en las zonas que no están protegidas por la fotorresistencia. Una vez que la fotorresistencia ya no es necesaria, se elimina químicamente del sustrato.
El dióxido de silicio se deposita en todas las regiones de la oblea precalentada para recubrir las partes de la oblea que puedan haberse alterado en el proceso de limpieza. El dióxido de silicio sobrante que queda sobre el fotorresistente se retira y en esta fase se completa la primera capa de la geometría del chip. Este proceso se repite para obtener diferentes geometrías en tantas capas como sea necesario, con el fin de completar el diseño del circuito del chip. Por último, un agente químico elimina todo el dióxido de silicona de la oblea, dejando el silicio como único elemento restante en la oblea.
La fotolitografía se desarrolla a resoluciones cada vez mayores, lo que permite la aplicación de estructuras cada vez más pequeñas. El resultado es una mayor densidad de transistores dentro de un circuito integrado y, por tanto, una mayor capacidad de procesamiento informático con componentes más pequeños.
Es evidente que la litografía desempeña un papel fundamental en el avance continuo de la Ley de Moore. La Ley de Moore es una expectativa de que innovamos a un ritmo en el que aproximadamente duplicamos el número de transistores en un microchip cada 2 años. De este modo, los dispositivos electrónicos son cada vez más pequeños, potentes y baratos, lo que impulsa la demanda de toda la industria.
Existen diferentes tipos de métodos litográficos, en función de la radiación utilizada para la exposición:
- litografía ultravioleta extrema (como la descrita anteriormente)
- litografía por haz de electrones
- litografía de rayos x
- litografía por haz de iones
La litografía ultravioleta extrema (EUV) es el foco principal de esta página ya que hace uso de los calentadores especializados con aislamiento mineral que Kamet puede suministrar
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la litografía EUV para aplicaciones en semiconductores?
La litografía EUV permite la producción de transistores cada vez más pequeños, lo que permite una mayor densidad de transistores dentro de un circuito integrado. Esto sigue la tendencia actual de capacidades de procesamiento informático cada vez mayores con componentes más pequeños. Una dinámica fundamental que impulsa la demanda en la industria en general. En este momento, la litografía EUV se considera a la vanguardia de la producción de circuitos y se dice que tiene la clave del futuro de los avances en microchips.
A pesar de todos los avances revolucionarios que la litografía EUV ha aportado a la industria, presenta algunas desventajas y/o limitaciones:
- El precio: Es caro, no sólo en costes operativos sino en el precio de los componentes de la maquinaria.
- Complejidad: Se trata de un proceso muy complejo y sólo una empresa es capaz de producir estas máquinas.
- Precisión: la precisión absoluta es esencial e incluso pequeños defectos no detectados en las superficies de los espejos pueden suponer el desperdicio de millones de virutas.
- Rendimiento: el rendimiento por hora de los microchips es menor en EUV que en otros métodos, lo que lo hace menos adecuado para algunas aplicaciones de producción de gran volumen.
¿Qué soluciones de calentamiento ofrece Kamet para la litografía en aplicaciones de semiconductores?
Existen múltiples formas de calentar los procesos para la litografía, una de las más importantes y ampliamente utilizada es el calentamiento resistivo. Esta es el área de especialización de Kamet, con una gama de elementos calefactores de alta calidad con aislamiento mineral muy adecuados para la litografía. El control homogéneo de la temperatura en toda la superficie de la oblea es una de las principales razones de su aplicación.
En Kamet tenemos los conocimientos necesarios para diseñar sistemas de calentamiento a medida que respondan a los retos de las distintas etapas de los procesos litográficos. Cualquiera de nuestros calentadores MI (por ejemplo, calentadores de obleas, microcalentadores y trazadores de calor) puede personalizarse para satisfacer las condiciones específicas del proceso litográfico.
Soldadura al vacío
Una forma habitual de integrar nuestros elementos calefactores en los procesos litográficos (así como en los sistemas de deposición) es mediante soldadura al vacío/soldadura en paneles. La soldadura al vacío tiene varias ventajas:
- los contaminantes superficiales se eliminan de todas las piezas sin decoloración alguna
- todo el producto se calienta con extrema precisión
- El calentamiento uniforme permite un buen control de todo el proceso, lo que ayuda a limitar las distorsiones indeseables causadas por el calentamiento localizado.
- Es posible combinar la soldadura al vacío con procesos de recocido o endurecimiento del material base.
Ventajas de los elementos calefactores con aislamiento mineral para litografía
- Nuestros calentadores pueden garantizar temperaturas de hasta 1000°C
- La gama de Kamet de aislamiento mineral especializado para los elementos calefactores significa que tienen
- Resistencia a atmósferas exigentes (vacío, gases inertes)
- Resistencia química
- Excelente resistencia dieléctrica
- La personalización de los materiales de revestimiento garantiza un aislamiento mineral que se adapta a cualquier entorno
- Transiciones sin fisuras entre las secciones caliente y fría de los calentadores
- Las secciones calientes y frías tienen diámetros iguales
- La terminación es sencilla gracias a los extremos fríos que evitan el sobrecalentamiento
- Se pueden acomodar altas densidades de potencia
- Uniformidad de la distribución del calor a una fuente, oblea, objetivo o sustrato
- Un gran radio de curvatura hace que los elementos calefactores sean adecuados para aplicaciones intrincadas y curvas
- Permite un calentamiento de gran exactitud y precisión para procesos críticos
- Son posibles diseños más delgados y de menor masa
- Tiempos de calentamiento rápidos
- Los elementos calefactores sellados evitan la contaminación
- Se pueden incluir termopares en el diseño