Фотолитография что это такое

Фотолитография

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Фотолитогра́фия — метод получения рисунка на тонкой плёнке материала, широко используется в микроэлектронике и в полиграфии. Один из основных приёмов планарной технологии, используемой в производстве полупроводниковых приборов.

Для получения рисунка используется свет определённой длины волны. Минимальный размер деталей рисунка — половина длины волны (определяется дифракционным пределом).

Фоторезист — специальный материал, который изменяет свои физико-химические свойства при облучении светом.

Фотошаблон — пластина, прозрачная для используемого в данном процессе электромагнитного излучения, с рисунком, выполненным непрозрачным для используемого излучения красителем.

Процесс фотолитографии происходит так:

Если после экспонирования становятся растворимыми засвеченные области фоторезиста, то процесс фотолитографии называется позитивным. Иначе — негативным.

Методы фотолитографии

По источнику излучения (указана длина волны)

Технологии, позволяющие уменьшить техпроцесс:

Альтернативные способы

См. также

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Полезное

Смотреть что такое «Фотолитография» в других словарях:

фотолитография — фотолитография … Орфографический словарь-справочник

ФОТОЛИТОГРАФИЯ — Особый способ перенесения фотографического снимка на литографский камень. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ФОТОЛИТОГРАФИЯ воспроизведение путем фотографии изображений на камне и перепечатка этого… … Словарь иностранных слов русского языка

фотолитография — и, ж. photolithographie f. Литография, полученная при помощи фотографического перенесения изображения на поверхность литографского камня. БАС 1. Два слова о фотолитографии. Этим именем называется перевод на камень фотографического (т. е. с… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ФОТОЛИТОГРАФИЯ — ФОТОЛИТОГРАФИЯ, фотолитографии, жен. (тип.). Литография, основанная на применении фотографии. см. фото… в 1 знач. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ФОТОЛИТОГРАФИЯ — способ формирования изделий разл. типа с использованием светочувствит. материалов. Ф. применяется в полиграфии для фотомеханич. изготовления печатных форм на формном материале (камне или металлич. пластине) в результате фотодубления или… … Физическая энциклопедия

фотолитография — сущ., кол во синонимов: 2 • литография (11) • оттиск (25) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

фотолитография — и; ж. 1. Литография, основанная на применении фотографии, когда рисунок, изображение с негатива наносится на литографический камень или металлическую пластинку, покрытые светочувствительным слоем. 2. Оттиск с литографической печатной формы,… … Энциклопедический словарь

Источник

Микроэлектроника: просто, быстро и дешево

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Можно уверенно сказать, что эта уникальная разработка вызвала на конференции большой интерес. На фотографии, которую нам прислали с полей конференции, видно (см. фото 1), как в очереди задать вопрос одному из докладчиков, представляющих компанию Nanotech SWHL GmbH, стоят доктор Барн Лин — бывший первый вице-президент тайваньской компании TSMC, крупнейшего мирового производителя чипов, который сейчас является главным советником президента этой компании, а за ним доктор Крис Мэк (США) — автор монографии, которая стала настольной книгой любого специалиста, хоть как-то связанного с фотолитографией в микроэлектронике. Именно об этом мы обещали рассказать в нашей статье посвященной развитию микроэлектроники в России.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Что такое фотолитография

Напомним нашему читателю, что такое фотолитография и для чего она нужна в микроэлектронике. Цель фотолитографии в микроэлектронике — формирование заданного изображения на кремниевой подложке для получения необходимой топологии микросхемы. Для этого на кремниевую подложку наносят тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится светочувствительный материал — фоторезист, который подвергается облучению через оптическую систему и фотошаблон (маску). Маска, используемая при таком типе фотолитографии, представляет собой увеличенный трафарет проецируемого рисунка. После последующей обработки фоторезиста на пластине остается заданный рисунок. Чем меньше длина волны излучения, тем меньше размеры получаемых элементов рисунка. В процессе изготовления микросхем операция фотолитографии на одной пластине повторяется многократно, и каждое новое изображение должно очень точно совмещаться с предыдущим (см. рисунок 1).

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

С 1970-х годов стоимость фотолитографии в производстве ИС достигла почти 70% общей стоимости производства. Стоимость производимого литографического оборудования выросла почти в 160 раз, превысив 200 млн долларов. Столь высокие затраты привели к значительной концентрации рынка производства микросхем и оборудования для этого производства в руках нескольких компаний. Например, ASML занимает 85% мирового рынка установок фотолитографии (степперов), и только три компании по производству микросхем, а именно Intel Corp., Samsung и TSMC, работают над технологиями ниже 14 нм.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеЦель фотолитографии в микроэлектронике — формирование заданного изображения на кремниевой подложке для получения необходимой топологии микросхемы. Для этого на кремниевую подложку наносят тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится светочувствительный материал — фоторезист, который подвергается облучению через оптическую систему и фотошаблон

А суммарная стоимость набора фотошаблонов, которые являются важнейшим элементом технологии фотолитографии, для производства одного типа чипов может достигать нескольких миллионов долларов, и они требуют регулярной, раз в несколько дней, замены. Суммарная их стоимость за время производства данного типа чипов может достигать многих десятков миллионов долларов.

Фотолитография, предлагаемая компанией Nanotech SWHL GmbH, основана на использовании голографии для получения на пластине необходимого рисунка, что позволяет кардинально снизить стоимость и самой фотолитографической машины, и набора фотошаблонов. Попробуем, основываясь на полученных статьях, объяснить, что представляет собой этот новый тип фотолитографии. Но для понимания проблем этой технологи начнем с описания ее состояния в настоящее время.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Фотолитография сегодняшнего дня и ее проблемы

До недавнего времени самые передовые проектные нормы, то есть минимальные размеры элементов, достигались с использованием проекционной фотолитографии на длине волны 193 нм, возможности которой уже на порядок превзошли дифракционный предел разрешающей способности оптической системы литографа, определяющий минимальный размер топологического элемента, который может быть получен с помощью оптической системы. Вот почему для достижения минимальных проектных норм разработчики фотолитографических машин предприняли значительные усилия, в результате которые ее оптическая система стала существенно дороже (см. рисунок 2). Современные литографические объективы фирмы Carl Zeiss, которая, по сути, монополизировала рынок высокоразрешающих литографических объективов и фактически является их единственным производителем для литографического оборудования, имеют высоту до 170 см, диаметр до 600 мм, содержат около 40 чрезвычайно высококачественных линз и отражающих оптических элементов и весят до 800 кг. Масштаб этого объектива хорошо виден на фото 2.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Последние несколько лет в микроэлектронике нашла применение EUV-проекционная фотолитография на длине волны 13,5 нм, которая как раз и позволила достичь разрешения менее 10 нм — 7 и 5 нм а возможно, как обещает тайваньская компания TSMC, и 3 нм. Проблема при создании установок для EUV-литографии состоит в том, что на длине волны 13,5 нм нельзя использовать традиционные источники света и традиционную оптику из-за интенсивного поглощения такого света всеми известными оптическими материалами. Поэтому в подобных оптических системах используют зеркала с соответствующим интерференционным покрытием (см. рисунок 3). Сложность таких установок такова, что их стоимость, как мы как отметили, достигает уже 200 млн долларов (см. фото 3).

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Но кроме высокой цены и все большой сложности реализации традиционной фотолитографии и EUV-фотолитографии у них есть еще по меньшей мере два недостатка. Во-первых, как указывают авторы доклада, развитие микроэлектроники привело к появлению и постоянному расширению области применения 3D-компонентов, в том числе MEMS, MOEMS, различных типов микролинз и массивов микросенсоров, без которых немыслимо производство современных электронных устройств для того же интернета вещей: для их изготовления необходимо получить фотолитографическое изображение в разных плоскостях. При решении этой проблемы с помощью проекционной фотолитографии возникает противоречие между разрешением и глубиной резкости ее оптической системы. Чтобы получить изображение в разных плоскостях при одной экспозиции, нужно увеличить глубину резкости, но при этом падает разрешение: невозможно одновременно создавать изображение высокого качества в нескольких плоскостях, разнесенных на расстояниях, значительно превышающих глубину резкости проекционной системы. Поэтому приходится прибегать к нескольким экспозициям на разных плоскостях, что существенно усложняет процесс фотолитографии и делает его более дорогим.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеС 1970-х годов стоимость фотолитографии в производстве ИС достигла почти 70% общей стоимости производства. Стоимость производимого литографического оборудования выросла почти в 160 раз, превысив 200 млн долларов. Столь высокие затраты привели к значительной концентрации рынка производства микросхем и оборудования для него в руках нескольких компаний

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Почему голография и что она дает

Под голографией обычно понимают особую технологию фотографирования, основанную на регистрации на фотопластинке интерференционной картины, формируемой волнами опорного источника излучения — лазера, — и этого же излучения, отраженного от объекта (см. рисунок 4). Это позволяет в последующем получать трехмерные (объемные) изображения объектов: на экспонированной таким образом и проявленной пластинке содержится система интерференционных полос, и, если такую голограмму просветить, как диапозитив, лазерным светом той же частоты, что была использована при записи, возникнет голограмма — объемное изображение снятого предмета, словно висящего в пространстве.
Проблема в том, что в случае голографической фотолитографии не существует объекта, изображения, голограмму которого необходимо создать, а необходимо решить так называемую обратную задачу: зная, какое изображение на кремниевой подложке мы хотим получить, определить, какой рисунок надо нанести на маску, чтобы при прохождении через нее света благодаря дифракции и интерференции на этой кремниевой подложке было получено необходимое изображение. И это оказалось нетривиальной математической задачей, которую в мире пока удалось решить только компании Nanotech SWHL GmbH. Опираясь на достижения российской математической школы, в компании разработали программный комплекс для синтеза голограммных масок, что позволяет создавать изображение сложных топологий, используемых в современных интегральных схемах

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

При этом полученная маска обладает важными достоинствами. Во-первых, ее рисунок значительно проще, чем рисунок традиционной фотолитографической маски. Во-вторых, предельно упрощая, можно сказать, что голограмма обладает следующим важным свойством: каждая ее точка, до определенного размера, несет информацию обо всем изображении.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеВ случае голографической фотолитографии не существует объекта, изображения, голограмму которого необходимо создать, а необходимо решить так называемую обратную задачу: зная, какое изображение на кремниевой подложке мы хотим получить, определить, какой рисунок надо нанести на маску

И поэтому влияние локальных дефектов на получаемое изображение пренебрежимо мало. Расчеты показывают, что даже при суммарной площади всех дефектов, занимающих сотой процента от голограммной маски, качество создаваемого с ее помощью изображения практически не пострадает. То есть чувствительность изображения к локальным дефектам голограммной маски на 9–10 порядков меньше, чем у обычной проекционной. В результате радикально упрощается топология голограммных масок, существенно снижаются требования к технологии использования и хранения масок, сокращаются дорогостоящие регулярный контроль и ремонт масок, а срок службы голограммных масок становился практически неограниченным. А следовательно, снижается и их стоимость.

Кроме того, голографическая литография радикально решает и проблему проекционного объектива, поскольку для воспроизведения голографического изображения он вообще не нужен. Требуется лишь простейший объектив (иллюминатор) для освещения маски (см. рисунок 5), что существенно снижает стоимость степпера. По совокупности этих качеств весь процесс голографической фотолитографии получается существенно дешевле.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Чего уже достигла компания Nanotech SWHL GmbH

Подведем итоги. В представленных на конференции докладах их авторы отмечают, что они разработали, запатентовали и экспериментально подтвердили новый голографический метод фотолитографии. Этот новый подход позволяет не только преодолеть многие технологические проблемы традиционной фотолитографии, но также предлагает радикально более простую и дешевую литографическую технологию, которая может расширить рынок производителей литографического оборудования и производителей микросхем. Разработаны и внедрены быстрые алгоритмы для синтеза голографических масок и оптимизации их структуры, позволяющие повысить качество реконструированных изображений. Разработаны и построены экспериментальные установки, которые позволили проверить предложенную концепцию голографической фотолитографии и получить изображения с разрешением 250 нм в фоторезисте.

Авторы отмечают следующие преимущества голографической фотолитографии, которые мы уже отметили выше:

— простота изготовления голографической маски;

— маска бесконечного времени жизни;

— чрезвычайно высокая устойчивость к дефектам на маске;

— радикально упрощается топология голограммных масок;

— теоретически доказана (в докладе были продемонстрированы результаты успешной компьютерной симуляции) возможность создания с помощью SWHL топологий чипов, относящихся к технологическому ноду N7нм (проектная норма).

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеЧувствительность изображения к локальным дефектам голограммной маски на 9–10 порядков меньше, чем у обычной проекционной. В результате существенно снижаются требования к технологии использования и хранения масок, сокращаются дорогостоящие регулярный контроль и ремонт масок, а срок службы голограммных масок становился практически неограниченным. А следовательно, снижается и их стоимость

Компания разработала эффективный и быстрый метод синтеза масок, в том числе алгоритмы, интегрированные в программный пакет.

Для экспериментальной проверки создан макет голографического степпера, позволяющий получать изображения с субволновым разрешением 0,56 λ (длины волны излучения). Продемонстрировано, что 3D-изображения можно экспонировать на многоуровневой поверхности с помощью одной голографической маски за одну экспозицию. При этом результаты моделирования экспериментов оказались в хорошем согласии с предложенным теоретическим обоснованием. Наконец, смоделирован весь технологический процесс создания необходимого рисунка для проектных норм 7 нм, что дает разработчика полную уверенность в возможностях его реализации.

Сейчас Nanotech SWHL GmbH готовится к следующему этапу разработки — созданию опытного образца голографического степпера. голографического степпера.

Мы же напоминаем нашему читателю, что мы уже писали о работах, которые ведутся в нижегородском Институте прикладной физики по созданию фотолитографии без масок, целью которых также является удешевление и упрощение процесса фотолитографии.

Источник

Литография без маски

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Е ще в 2017 году крупнейший производитель чипов — ключевых элементов любой электронной аппаратуры — Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) объявил о строительстве новой фабрики, которая будет работать по 3 нм.

В 1965 году, когда один из создателей корпорации Intel Гордон Мур высказал эмпирическое предположение, которое потом назвали «законом Мура», что число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые полтора-два года, а их размеры, которые называются проектными нормами, соответственно уменьшаться, эти нормы исчислялись в микронах — теперь же это нанометры.

Возможность достижения таких результатов появилась благодаря фотолитографии. Существует несколько ее типов. До последнего времени в производстве микроэлектроники в основном использовалась проекционная фотолитография, оборудование для которой одно из самых сложных, точных и дорогих в машиностроении. Цена таких установок выросла за последние десятилетия с десятков тысяч долларов до десятков миллионов.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеПоследняя разработка советской фотолитографической установки была сделана в конце 1980-х минским предприятием «Планар» под научным руководством академика РАН Камиля Валиева

Последняя разработка советской фотолитографической установки (революционная по тем временам) была сделана в конце 1980-х минским предприятием «Планар» под научным руководством тогдашнего директора Физико-технологического института РАН академика Камиля Валиева. После распада СССР «Планар» сохранился, но, к сожалению, его разработки пока остаются на том же уровне 1980-х годов. Хотя и они востребованы на мировом рынке.

А разработку и производство самых современных, так называемых EUV-фотолитографических установок (Extreme Ultraviolet Lithography, экстремальная ультрафиолетовая литография), о которых мы расскажем ниже, осуществляют в мире только две компании — голландская ASM Lithography и японская Nikon.

Начало нашей истории

Казалось, что в России уже не осталось научных коллективов и предприятий, способных разрабатывать и изготавливать такие сложные машины. Но выяснилось, что это не так. В России сохранились и работают группы ученых, занятые созданием как важнейших узлов самых современных фотолитографических установок, так и полноценной установки.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеВ России сохранились и работают группы ученых, занятые созданием как важнейших узлов самых современных фотолитографических установок, так и полноценной установки

Наша история началась, можно сказать, еще в конце 1970-х, когда в Институте прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде (в 1993 году из ИПФ РАН выделился Институт физики микроструктур — ИФМ РАН, а два назад ИФМ стал филиалом ФИЦ ИПФ РАН) начали заниматься рентгенооптикой в диапазоне длин волн от одной десятой ангстрема до тысячи ангстрем и заняли в этих исследованиях одно из лидирующих мест в мире, на котором находятся до сих пор. И оказалось, что рентгенооптика — ключевой элемент EUV-фотолитографии. «Дело в том, что до фотолитографии рентгенооптика использовалась в микроскопии, астрономии, диагностике плазмы», — поясняет главный научный сотрудник Института физики микроструктур, член-корреспондент РАН Николай Салащенко.

Начав заниматься рентгенооптикой, в ИФМ поняли, что им придется разрабатывать и изготавливать практически все — от технологий и технологического оборудования до измерительной аппаратуры. В результате в институте был создан замкнутый цикл производства рентгенооптики. Самое главное — были разработаны зеркала со специальным покрытием. Именно поэтому разработками ИФМ заинтересовалась компания ASML, которая в течение нескольких сотрудничала с институтом: зеркала, отражающие в рентгеновском диапазоне, были нужны ей для новейших установок EUV-фотолитографии.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такоеРаботы над БМРЛ начаты недавно, это прорывная технология, идеально подходящая, как подчеркивают разработчики, для условий российской экономики: ограниченный доступ к мировому рынку, концентрация промышленности на производстве уникальных продуктов

Но в ИФМ считают, что поиск возможностей для разработки и производства фотолитографических установок в России надо продолжать. Производство таких установок, по мнению Николая Салащенко, может стать основой для восстановления в России современного оптико-электронного машиностроения, тем более что разработка и производство фотолитографических установок, сочетающих в себе прецизионную оптику и механику, уникальные источники излучения, могут стать хорошей школой для развития всего спектра наукоемкого машиностроения.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Фотолитография сегодняшнего дня

Цель фотолитографии в микроэлектронике — формирование заданного изображения на кремниевой подложке для получения необходимой топологии микросхемы. Для этого на кремниевую подложку наносят тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится светочувствительный материал — фоторезист, который подвергается облучению через оптическую систему и фотошаблон (маску). После последующей обработки фоторезиста на пластине остается заданный рисунок. Чем меньше длина волны излучения, тем меньше размеры получаемых элементов рисунка. В процессе изготовления микросхем операция фотолитографии на одной пластине повторяется многократно, и каждое новое изображение должно очень точно совмещаться с предыдущим (см. рис. 1).

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Суммарная стоимость набора фотошаблонов, важнейших элементов технологии фотолитографии, для производства одного типа чипов может достигать нескольких миллионов долларов, и они требуют регулярной замены. Суммарная их стоимость за время производства чипов определенного типа может достигать многих десятков миллионов долларов.

До недавнего времени самые передовые проектные нормы достигались с использованием проекционной фотолитографии на длине волны 193 нм, возможности которой уже на порядок превзошли дифракционный предел разрешающей способности оптической системы литографа (см. рис. 2).

Последние несколько лет в микроэлектронике нашла применение EUV-проекционная фотолитография на длине волны 13,5 нм, которая как раз и позволила достичь разрешения менее 10 нм — 7 или 5 нм. Проблема при создании установок для EUV-литографии в том, что на длине волны 13,5 нм нельзя использовать традиционные источники света и традиционную оптику из-за интенсивного поглощения такого света всеми известными оптическими материалами. Поэтому в подобных оптических системах используют отражающую многослойную оптику, то есть зеркала с соответствующим интерференционным покрытием. А специалисты по такой оптике, как мы уже знаем, работают в ИФМ. Сложность подобных установок такова, что их стоимость достигает уже 100 млн долларов (см. рис. 3).

Как отметил Николай Салащенко, «из-за высокой стоимости оборудования, дороговизны масок, сложной и дорогостоящей инфраструктуры проекционная фотолитография становится конкурентоспособной только при массовом производстве, которое достигает десятков миллионов чипов в год. Иными словами, для этой технологии требуется глобальный рынок. Все это в совокупности делает технологию доступной только единичным глобальным игрокам, таким как Intel, Samsung, TSMC, Global Foundries».

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

В этих условиях, считает Николай Николаевич, становится принципиально важным создать фотолитографическую установку, которая позволит сделать доступным производство наноэлектроники с предельными проектными нормами более мелким компаниям. Это особенно важно для нашей страны, где есть возможности и необходимость разработки самых современных чипов с проектными нормами до единиц нанометров, но нет возможности для их производства.

А как показали исследователи в разных странах, в том числе у нас в ИМФ РАН, создать такую установку можно, используя так называемую безмасочную литографии (БМРЛ): она не требует фотошаблонов, а формируемая на подложке топология получается путем непосредственной засветки резистивного слоя, например оптическим, рентгеновским или электронным лучом, и может быть при переходе от одной операции к другой перепрограммирована простым изменением алгоритмов сканирования электронными или световыми пучками.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Другой путь

В Институте физики микроструктур решили сосредоточиться на рентгеновской безмасочной фотолитографии, поскольку, по мнению разработчиков, электронная фотолитография пока значительно менее производительна, хотя и наиболее продвинута. Но ей мы посвятим отдельную публикацию.

Работы над БМРЛ начаты недавно, это прорывная технология, идеально подходящая, как подчеркивают разработчики, для условий российской экономики: ограниченный доступ к мировому рынку, концентрация промышленности на производстве уникальных продуктов.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Создание БМРЛ стало возможно с появлением микрооптических электромеханических систем — МОЭМС, которые используются для проецирования или отображения изображений на различные поверхности, например в лазерном пикопроекторе (см. рис. 4).

В установке БМРЛ МОЭМС выполняет функцию фотошаблона: топология кодируется состоянием MOEMS-пикселей (микрозеркал), отражающих лучи, идущие от источника излучения, и формирующих изображение на фоторезисте. Использование МОЭМС облегчено тем, что в России голландская фирма Mapper Lithography и «Роснано» создали совместное предприятие «Маппер», выпускающее МОЭМС.

Как пояснил Николай Салащенко, теоретически было показано, что с помощью МОЭМС можно формировать изображения с пространственным разрешением, определяемым размером пятна фокусировки, порядка размера пикселя, нормированного на коэффициент уменьшения оптической системы. Поскольку размер пикселя у серийно выпускаемых МОЭМС составляет около 10 × 10 мкм, то при использовании рентгеновского излучения с длиной волны 13,5 нм и меньше становится достижимым разрешение системы на уровне нескольких нанометров, как у самых современных установок EUV-фотолитографии. Специалисты считают, что возможно, создать МОЭМС с размером пикселя 4 мкм, но перед разработчиками здесь встало несколько проблем, как инженерно-технических, так и организационных.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое

Первой проблемой стал выбор источника излучения. Под руководством Константина Кошелева в компании RnD-ISAN разработан интересный лазерно-плазменный источник излучения на основе ионов олова (см. рис. 5), который предполагается использовать в ИФМ в ближайших экспериментах с МОЭМС.

Однако это опять-таки длина волны 13,5 нм, а, как следует из формулы дифракционного разрешения, чем меньше длина волны, тем выше разрешающая способность. Поэтому в последнее время в ИФМ изучали лазерно-плазменный источник с газовой мишенью на основе ксенона или криптона. Такой источник позволяет получить мягкое рентгеновское излучение достаточной мощности в окрестности 10–11 нм.

Детально вид лазерно-плазменного источника излучения до сих пор не определен: он будет на основе то ли газовой струи, то ли расплавленного металла или еще какой-то. Но источник излучения, схематично показанный на рис. 5 и имеющийся в лабораторном исполнении, уже позволяет начать исследования с имеющимися образцами чипов МЭМС.

Одна из основных проблем заключается в том, что в мире не выпускаются МОЭМС с покрытием, отражающим излучение с необходимыми длинами волн — 13,5 нм или 11 нм и с качеством поверхности, необходимым для работы в рентгеновском диапазоне. Но учитывая опыт ИФМ в разработки рентгенооптики, в том числе для установок EUV-фотолитографии, Николай Салащенко считает, что в ИФМ есть подходы, позволяющие решить возникшие проблемы. Были получены первые положительные результаты1 в изготовлении МОЭМС, но в дальнейшем нужна серьезная кооперация с их производителями у нас в стране и за рубежом. И тут мы переходим к организационным проблемам.

Фотолитография что это такое. Смотреть фото Фотолитография что это такое. Смотреть картинку Фотолитография что это такое. Картинка про Фотолитография что это такое. Фото Фотолитография что это такое«Мы делаем литограф, который будет в десять раз дешевле существующих. Мы рассчитываем, что на опытный образец может уйти пять-шесть лет. И это будет очень востребованная машина для создания пробных микросхем, для мелкосерийного производства»

Как подчеркнул Николай Салащенко, создание такой установки — это работа многих коллективов: создателей МОЭМС, разработчиков источника излучения, разработчиков координатных столов, производителей управляющей электроники, в том числе специализированного контроллера. ИФМ ведет разработки необходимой для установки рентгенооптики и выступает координатором всего проекта. Рассказывая о поисках соисполнителей, Николай Николаевич даже с некоторым удивлением констатирует: «В стране многое порушили, но не до конца. Если порыться, можно найти специалистов в любой области: людей, которые получили прекрасное образование, работают со всем миром и имеют колоссальный опыт. У меня есть подозрение, что много таких, которые даже не знают, что они собой представляют. Не использовать этих людей просто преступно».

Проблема в том, что собрать все эти коллективы возможно только при наличии устойчивого финансирования. А пока есть госпрограмма «Развитие электронной промышленности Российской Федерации в 2018-2027 годы», в которую записана эта разработка, но на самом деле финансирования нет. «И получается так, что я все время обманываю людей. А планы у нас наполеоновские: мы делаем литограф, который будет в десять раз дешевле существующих. Мы рассчитываем, что на опытный образец может уйти пять-шесть лет. И это будет очень востребованная машина для создания пробных микросхем, для мелкосерийного производства. Она нужна будет в каждой лаборатории, которая занимается не только проблемами нанолитографии, но и разработкой и производством микросхем. Это будет реальный продукт, с которым можно будет выйти на рынок не только в нашей стране. Очень надеемся, что программа будет запущена и реализована».

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *