В Новосибирском государственном университете на первой конференции-семинаре «Физические проблемы технологии рентгеновской литографии» был представлен проект отечественного рентгеновского литографа «Орел-7». Оборудование предлагается создать как элемент инфраструктуры Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) и использовать для преодоления технологических ограничений российской микроэлектроники.
Литография является ключевой технологией производства микросхем: именно она задает топологию и размеры элементов на полупроводниковых пластинах. Современные решения основаны на использовании излучения с длиной волны 13,5 нанометра (EUV-литография). Однако дальнейшее повышение разрешающей способности возможно либо за счет принципиально новых подходов, либо при переходе в более коротковолновую область – в том числе в рентгеновский диапазон.
Рентгеновская литография является следующим шагом в развитии классической фотолитографии и позволяет преодолеть фундаментальный предел точности, связанный с длиной волны света. Принцип ее работы основан на экспонировании (облучении) специального чувствительного слоя – рентгенорезиста – через маску-шаблон.
Одним из её преимуществ является более высокое разрешение при сохранении производительности. Кроме того, малая энергия излучения снижает эффекты рассеяния в резистах и подложке, а устойчивость рентгеновских лучей к загрязнениям уменьшает вероятность дефектов рисунка.
В Академгородке работы в этом направлении начались с конца 70-х годов – с попытки освоить технологию изготовления интегральных микросхем с размерами элементов около 1 мкм на построенном в Институте ядерной физики синхротроне ВЭПП-2.
В то время изготовление столь малых размеров считалось недоступным оптической литографии. Но темп развития оптической литографии, особенно с появлением источников УФ диапазона, значительно опередил рентгеновские разработки. Рентген не выдержал конкуренцию и микронный барьер первой преодолела оптика.
Рентгеновская литография в 80-х годах нашла для себя нишу в области т.н. глубокой литографии, предназначенной для изготовления микроизделий на основе толстых слоев полимеров, металлов, керамики и других материалов. А затем и в области микромеханики, базирующейся на так называемой LIGA-технологии. Причем, в этом направлении речь шла о литографах работающих именно на основе синхротронного излучения. В случае с ИЯФ все работы велись на ВЭПП-3.
Но надо учитывать, что большую часть времени ВЭПП-3 использовался для исследований в области физики высоких энергий, а для так называемых пользователей синхротронного излучения выделялась только одна рабочая смена в неделю. Ситуация улучшилась только с введением на накопителе специальной экспериментальной станции «LIGA-технология и рентгеновская литография».
Новые перспективы развития рентгеновской литографии в России связывают с использованием синхротрона СКИФ для создания передовых литографов, что позволит обойти ограничения EUV-технологий.
Один из таких проектов был разработан группой ученых Центра искусственного интеллекта НГУ, Института физики полупроводников СО РАН и Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. «Орел-7» предполагает создание специализированной рентгеновской станции на базе СКИФ – источника синхротронного излучения высокой интенсивности, необходимого для работы литографического оборудования нового типа.
Развитие микроэлектроники в ближайшие годы связано с переходом к ангстремным технологиям, где элементы создаются практически на атомарном уровне. По словам участников конференции, для качественного скачка необходимы прорывные решения и объединение усилий научных центров.
«Мы видим, что Россия сегодня отстает от мировых лидеров в области микроэлектроники. Чтобы преодолеть это отставание, нужны проекты, основанные на принципиально новых идеях. Такие задачи невозможно решить силами одного института – требуется широкая кооперация. Именно о формировании такого консорциума и шла речь на конференции», – отметил в своем выступлении директор Центра искусственного интеллекта НГУ Александр Люлько.
По его словам, компетенции центра в области создания цифровых двойников оборудования для микроэлектронной промышленности (в партнерстве со «Сбером») помогут ускорить разработку литографа. Параллельно участники проекта намерены задействовать научный потенциал институтов СО РАН.
Ожидается, что реализация проекта позволит отечественной промышленности преодолеть технологический предел в 28 нанометров – минимальный уровень, необходимый для выпуска массовых российских микропроцессоров.
Концентрация сил на топологической норме 28 нм даёт возможность сделать литограф уже в ближайшие годы, а не откладывать результат на неопределённый срок, считают разработчики проекта. Одновременно с этим остаётся большой потенциал по модернизации установки по мере отработки технологий создания более качественных масок, зеркал, более совершенных узлов совмещения и других частей системы.
По мнению заведующего лабораторией ИФП СО РАН Дмитрия Щеглова, возможное развитие рентгеновской литографии на СКИФ позволит использовать его выдающиеся характеристики.
Предполагается, что на базе синхротрона будет создана специальная станция и опытный образец литографа, где можно будет детально изучить физику процессов и отработать технологические параметры. В дальнейшем аналогичное оборудование планируется параллельно разворачивать на синхротроне в Зеленограде уже для целей отладки промышленного использования.
Пока проект находится на начальной стадии. По итогам конференции участники сформировали научно-техническое видение целесообразности создания станции, обозначили ключевые проблемы и технологические барьеры, а также наметили основы будущего консорциума. Проект уже вызвал интерес не только у научных центров Москвы, Новосибирска и других городов страны, но и в микроэлектронном центре Минска.
Сергей Исаев
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии