Qu’est-ce qu’un stepper (photolithographie) ?
Un stepper (photolithographie) est un système d’exposition par projection utilisé en photolithographie, le processus de fabrication des semi-conducteurs et des cristaux liquides.
Comme les motifs des circuits intégrés deviennent de plus en plus fins, il devient de plus en plus difficile de créer des motifs de masque photographique de taille réelle. Les steppers font référence à des systèmes d’exposition qui utilisent la méthode du pas et de la répétition pour exposer des motifs de masque plus grands que la taille réelle dans le cadre d’une exposition par projection réduite. La méthode pas-à-pas signifie que, lors de l’exposition de tranches de semi-conducteurs ou de substrats de cristaux liquides, la zone d’exposition est divisée en plusieurs sections. Une fois qu’une section est exposée, l’exposition est déplacée vers la section suivante et répétée.
Un stepper est un type de système d’exposition qui expose la totalité de la zone à exposer tout en procédant par étapes et en répétant l’opération.
Utilisations des steppers (photolithographie)
Les steppers (photolithographie) sont utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs et de cristaux liquides, notamment pour réaliser des processus d’exposition à l’aide de masques dans le processus de photolithographie.
Il existe deux types de systèmes pas à pas : le système pas à pas et répétition, qui réalise des expositions séquentielles en faisant défiler la plaquette parce que la surface pouvant être transférée en une seule fois est petite ; et le système scanner, qui réalise des expositions en balayant le réticule et la plaquette de manière synchrone à une vitesse correspondant au grossissement de la projection. Ce dernier se distingue du stepper (photolithographie), il est considéré comme un scanner.
Principe du stepper (photolithographie)
Les steppers (photolithographie) utilisent une source lumineuse de courte longueur d’onde pour obtenir une haute résolution. Ils projettent des motifs de masque IC sur un réticule pour une exposition par projection réduite à grande vitesse de plaquettes de grand diamètre et de cristaux liquides. Après quoi la platine est déplacée pour répéter l’exposition de plusieurs motifs sur la plaquette. La structure interne d’un stepper (photolithographie) comprend une source de lumière d’exposition, une lentille de projection, une platine et un chargeur de plaquettes.
Les sources de lumière d’exposition ayant des longueurs d’onde plus courtes sont utilisées pour répondre à la demande d’intégration à plus grande échelle des circuits intégrés. Dans les années 1990, la lumière i-line de 365 nm était la principale source de lumière. Depuis, des longueurs d’onde plus courtes ont été utilisées, telles que Krf (longueur d’onde : 248 nm) et Arf (longueur d’onde : 193 nm).
Les platines de fabrication de wafers sont utilisées pour déplacer les wafers à grande vitesse afin de fabriquer des semi-conducteurs tels que des circuits intégrés plus rapidement et avec une plus grande productivité. Outre le déplacement à grande vitesse, une grande précision de positionnement est nécessaire pour un traitement fin.
L’adhésion de corps étrangers est un ennemi majeur dans la fabrication des circuits intégrés. Les plaquettes sensibles doivent être chargées et déchargées à grande vitesse. Les steppers effectuent une exposition séquentielle tout en plaçant les plaquettes dans la configuration ci-dessus.
Autres informations sur les steppers (photolithographie)
1. Immersion
En raison de la forte demande de précision des steppers (photolithographie) et des systèmes de scanners de nos jours, ils sont équipés de mécanismes à grande échelle et le prix unitaire augmente. Par conséquent, à mesure que les nœuds du processus de câblage deviennent plus fins, il n’est pas souhaitable d’apporter soudainement des changements majeurs aux sources lumineuses et aux mécanismes des équipements. L’on a tendance à essayer de maîtriser l’utilisation de ces dispositifs en les améliorant sur plusieurs générations.
L’une des technologies permettant d’atteindre cet objectif est l’immersion. L’immersion est une technique par laquelle une solution telle que de l’eau pure est insérée entre la résistance de la plaquette et la lentille de projection afin d’augmenter la résolution d’exposition de la source lumineuse. Cela est effectué en raccourcissant la longueur d’onde de la lumière par rapport à celle de l’air. C’est l’une des technologies utilisées dans les procédés de photolithographie de pointe.
2. Lithographie EUV
La lithographie dans l’ultraviolet extrême (EUV) est un élément central de la prochaine génération de technologies d’exposition pour les nœuds de processus de pointe à plusieurs nm. Ils peuvent être exposés à une longueur d’onde de 13,5 nm. Les principaux fabricants de semi-conducteurs au monde qui rivalisent dans les processus les plus avancés utilisent cette technologie.