Перспективы литографии стали темой Научного совета ОНИТ РАН
В Российской академии наук состоялось заседание Научного совета Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН «Фундаментальные проблемы элементной базы информационно-вычислительных и управляющих систем и материалов для её создания» (председатель — президент РАН Геннадий Красников) по теме «Перспективы литографии: технологии, оборудование, материалы и аналитика».
В мероприятии приняли участие 28 из 50 членов Бюро и членов Научного совета ОНИТ РАН, приглашённые учёные и специалисты. Всего приняли участие 251 человек из 125 организаций и их подразделений. Открывая заседание, заместитель председателя Совета академик РАН Евгений Горнев определил повестку дня и обозначил регламент выступлений.
Во вступительном слове директор департамента станкостроения и тяжёлого машиностроения Минпромторга России Валерий Пивень рассказал о многолетней работе с Российской академией наук и профильными институтами в области развития электронного машиностроения, в частности специального технологического и измерительного оборудования. По его словам, к настоящему времени достигнут предел развития технологий, после которого отсутствуют достаточный научно-технический задел и возможность привлечения зарубежных технологических партнёров. В этой связи необходимо полагаться на внутренний научно-технический ресурс, большая часть которого сосредоточена в РАН и академических институтах. В связи с этим академическому и научному сообществу предлагается развивать и оценивать возможности промышленного применения перспективных решений на альтернативных технологиях, таких как наноимпринтинг, ионно-лучевая литография и другие.
В научной части заседания было заслушано девять докладов. В первом докладе «Научно-технические решения при разработке оборудования переноса изображения с разрешением 350-90 нм» доктор технических наук Анатолий Ковалёв (AO «ЗНТЦ») сообщил о том, что разработка собственной линии фотолитографического оборудования 350-90 нм — одна из ключевых стратегических задач в целях создания отечественной технологической цепочки для производства чипов промышленного назначения. По его словам, в настоящий момент перед Зеленоградским нанотехнологическим центром стоят три основные задачи: импортозамещение и освоение полного цикла фотолитографии без импортного оборудования; снижение себестоимости и технологических рисков при производстве микросхем в России; создание платформы для последующего масштабирования до 130/90 нм.
Член-корреспондент РАН Виктор Иванов (МФТИ) рассказал о проекте по созданию отечественного универсального электронно-лучевого литографа высокого разрешения с гауссовым пучком и его коммерциализации. Исполнителем проекта станет МФТИ. Он отметил, что предложенный к реализации проект соответствует дорожной карте развития электронно-лучевой литографии и растровой электронной микроскопии, разработанной под руководством президента РАН академика Геннадия Красникова в июне 2023 года.
В докладе «Ионно-лучевая нанолитография — будущая основа технологии производства фотошаблонов и прямого рисования заказных микросхем» доктор физико-математических наук Сергей Зайцев (ИПТМ РАН) представил физические основания, по которым следует ожидать значительное повышение чувствительности резистов по сравнению с электронно-лучевой литографией (ЭЛЛ). Согласно представленным экспериментальным результатам, увеличение чувствительности и, соответственно, производительности ионно-лучевой литографии (ИЛЛ) по сравнению с ЭЛЛ может достигать трёх порядков. Наиболее актуальными приложениями ионно-лучевой литографии являются производство фотошаблонов, прямое рисование заказных СБИС и использование в НИР. Из приведённых в докладе оценок следует, что одна установка ИЛЛ сможет производить не менее 1000 фотошаблонов в год для технологических процессов с топологическими нормами от 180 нм до 28 нм при достаточно низкой стоимости владения.
Кандидат физико-математических наук Вячеслав Казьмирук (ИПТМ РАН) рассказал об электронно-оптической система (ЭОС) электронного литографа с гауссовским пучком. ЭОС снабжена дополнительной электростатической линзой, что позволяет компенсировать сферичность фокусировки на краях поля экспонирования. Также при помощи этой линзы возможно изменять диаметр пучка в процессе экспонирования. Например, крупные детали рисовать широким пучком, а мелкие — узким. Динамический стигматор позволяет компенсировать аберрации отклонения при векторном сканировании. В составе ЭОС предусмотрен корректор, который позволяет отслеживать погрешность перемещения стола и осуществляет соответствующую коррекцию поля экспонирования. В качестве локальных маркерных знаков предполагается использование структур на базе кодов Баркера, что позволяет повысить точность совмещения слоёв и сшивки фрагментов.
Профессор Алексей Витухновский (МФТИ, ФИАН) сообщил, что использование прямой лазерной печати (Direct Laser Writing, DLW) на основе двухфотонной полимеризации, включая gгауsсаlе-литографию (в градациях серого, GL), предлагается для формирования 2,5D-микроструктур для микрооптики и оптоэлектроники. DLW-печать в силу низкой производительности остаётся в первую очередь технологией изготовления мастер-штампов, которые затем могут быть «скопированы» методами УФ-наноимпринт литографии (УФ-НИЛ) или термо-НИЛ. Двухфотонная полимеризация (TPP) с применением фемтосекундных лазеров в ближнем ИК-диапазоне позволяет получать разрешение существенно ниже дифракционного предела и свободно формировать сложный рельеф в объёме фоторезиста. Важным аспектом разработки технологии является разделение требований к материалам в зависимости от их функции: создания первичного наноразмерного оригинала (мастер-штампа) и формирования рабочего штампа для тиражирования.
Член-корреспондент РАН Николай Чхало (ИФМ РАН — филиал ИПФ РАН) выступил с докладом о состоянии дел по проекту рентгеновского литографа на длину волны 11,2 нм. Основной целью проекта является разработка рентгеновского проекционного литографа, обеспечивающего производительность и технологические нормы на уровне литографов ASML при сниженных размерах, энергопотреблении, цене и эксплуатационных расходах.
Кандидат технических наук Александр Гришканич (AO «Нанотроника») представил, с учётом реальных возможностей промышленности Российской Федерации, комплекс решений по созданию отечественного сканирующего DUV-литографического комплекса с зеркальной оптикой и иммерсионной экспозицией на длине волны λ= 193 нм для технологических норм <100 нм. Он также рассмотрел проблематику иммерсионной литографии и предложил создание двух специализированных рабочих групп — по иммерсионной литографии и по проекционной оптике — с задачами фокусировать усилия на достижении указанных критических показателей, выстроить устойчивые производственные и кооперационные цепочки и подготовить поэтапную дорожную карту разработки опытного образца отечественного DUV-сканера на λ=193 нм.
Кандидат технических наук Андрей Аникин (НТЦ ФШ НИУ МИЭТ) выступил с докладом о создании в России компетенций производства полного комплекта фотошаблонов (ФШ) с проектными нормами 90-65-28 нм на базе НИУ МИЭТ для обеспечения российских потребителей требуемой номенклатурой ФШ. НТЦ ФШ НИУ МИЭТ нарабатывал компетенции по части изготовления ФШ с 2023 года, выполняя научно-исследовательские работы, связанные с изучением методов и технологий изготовления фотошаблонов, а также изучая коммерчески доступные заготовки фотошаблонов различных типов и производителей.
В заключительном выступлении кандидат физико-математических наук Владимир Иванов (AO «НИИМЭ») сообщил о том, что проекционная фотолитографии является наиболее критической операцией в технологии производства интегральных схем. Экспоненциальный рост стоимости литографического оборудования обусловил смену парадигмы: в некоторых случаях становится экономически эффективнее повышать разрешающую способность процесса за счёт техник RET, наращивая вычислительные мощности для подготовки данных. Вычислительная сложность растёт экспоненциально: для узла 28 нм требуется обработка сотен миллионов полигонов на слой, расчёты занимают дни на кластерах из сотен процессоров. Искусственный интеллект (свёрточные и генеративно-состязательные сети) ускоряет моделирование в десятки раз. Однако чисто ИИ-подходы сталкиваются с проблемами масштабируемости, нехватки обучающих данных и отсутствием физической логики. Перспектива — гибридные модели, объединяющие нейросети и строгие физические законы.
Научным советом ОНИТ РАН выработан ряд решений по организации производства и мерах развития технологических процессов с привлечением Минпромторга России и членов Научного совета ОНИТ РАН.
При подведении итогов заседания заместитель председателя Научного совета ОНИТ РАН академик РАН Евгений Горнев выразил уверенность в усилении сотрудничества между организациями и предприятиями в области развития технологий, оборудования, материалов и аналитики литографии.
