Преодолеть смертельные дефекты

Наука и технологии
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
«Эксперт» №36 (999) 5 сентября 2016
Профессор Раховский, работающий над созданием принципиально нового фотолитографа — важнейшей машины для производства микроэлектроники, предлагает нашему правительству вспомнить Боевой устав советской пехоты
Преодолеть смертельные дефекты

Фотолитографическая машина — ключевое устройство в производстве микроэлектроники (см. «Для чего нужен фотолитограф» в конце статьи). Сложность и цена такого оборудования непрерывно возрастают. В мире существуют всего две-три компании, способные создавать такие машины для производства самых современных процессоров. Это либо американские компании, либо фактически находящиеся под их контролем. Они тратят на разработку этих машин десятки миллиардов долларов. И фактически контролируют производство процессоров во всем мире. Однако в России нашлись смельчаки, бросившие вызов гигантам мирового электронного машиностроения. В июле мы опубликовали статью «Возродить электронное машиностроение» (см. «Эксперт» № 26 за 2016 год), в которой рассказали о работе российских инженеров, создающих фотолитограф на новых принципах. К сожалению, как это часто бывает, им не поверили на родине, зато поверили в Швейцарии, где команда сейчас и продолжает свою работу. Сегодня мы беседуем с руководителем этой разработки профессором, доктором физико-математических наук Вадимом Раховским.

— Разработкой фотолитографических машин в мире занимаются крупнейшие компании, которые тратят на это многие миллиарды долларов. Как вы решились составить им конкуренцию и почему вообще пришли к фотолитографии?

— В 1992 году, когда российская наука терпела крушение, а способные молодые специалисты стали предпочитать работе над диссертациями работу челноков и ларечников, я и мои сотрудники из ВНИИМС (Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы. — «Эксперт»), где мы все работали, создали, чтобы выжить, свою фирму.

Работа, если появлялся какой-никакой заказчик, была рутинной, а сколько-нибудь интересные исследования для перспективных технологий никому не были нужны. Как легко понять, моим коллегам и мне это совершенно осточертело. Но в это время нам иногда перепадали заказы от еле живых организаций — останков советской электроники. Приходившие к нам разработчики и технологи неизменно жаловались, что их замучили дефекты на фотошаблонах — проекционных масках, возникавшие в процессе их изготовления и эксплуатации. При этом по мере перехода ко все меньшим технологическим нормам требования к размерам и числу допустимых дефектов маски становились все строже и строже. Например, для технологического уровня 90 нанометров отношение общей площади дефектов на поверхности маски к площади ее поверхности составляло 10–11.

Мы стали придумывать разные способы уменьшения дефектности масок, но оказалось, что все решения, которые мы придумываем, каждый раз при переходе на следующий уровень миниатюризации перестают действовать, потому что те дефекты, которые раньше были не важны, становились убивающими — killing defects. А ведь такой дефект маски при каждом экспонировании постоянно воспроизводится на изображениях, ею создаваемых. В конце концов мы поняли, что надо заняться поисками радикального метода устранения влияния дефектов фотошаблонов на качество создаваемого ими изображения.

— Тем более

Для чего нужен фотолитограф

Любое микроэлектронное устройство — микросхема, процессор, контроллер — грубо говоря, представляет собой многие миллионы транзисторов, резисторов, конденсаторов, изготовленных на кремниевой пластине и соединенных в определенную заранее разработанную электронную схему. Чтобы перенести эту схему на кремниевую пластину, используется метод фотолитографии. Его этапы таковы: схема со всеми ее элементами и связями рисуется на специальной пластине-маске, и этот рисунок затем переносится на кремниевую пластину так же, как печатается фотография с фотопленки. Этот процесс называется фотолитографией, а машины, которые этот процесс осуществляют, — фотолитографические машины, которые еще называют степперами. В самых современных процессорах размер элементов схемы на кремниевой пластине составляет единицы нанометров, а необходимая точность переноса их изображения — доли нанометров. Именно это делает фотолитографические пластины очень сложными устройствами.