किसी ने शायद पहले से ही सुना है कि 2012 के अंत में, रस्नानो ने इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी उपकरण मैपर लिथोग्राफी के डेवलपर में निवेश किया था। वे क्या और कैसे करते हैं, क्या यह घरेलू माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग को बचाएगा - हम इस लेख में सीखते हैं।

जैसा कि हम याद करते हैं , माइक्रोक्रिस्केट्स का उत्पादन एक उजागर फोटोरसिस्ट परत के माध्यम से एक अर्धचालक वेफर की अनुक्रमिक प्रसंस्करण का अर्थ है, जिस पर छवि आमतौर पर वैकल्पिक रूप से बनाई जाती है: एक "स्कैनर" एक कम करने वाले लेंस के माध्यम से एक फोटोमस्क की छवि को प्रोजेक्ट करता है।

इस दृष्टिकोण में कई कमियां हैं: प्रत्येक नए माइक्रोक्रिचिट के लिए फोटोमेस्क का उत्पादन करने की आवश्यकता (चलो यहां समूह उत्पादन की संभावना को छोड़ दें) - इस तथ्य की ओर जाता है कि फोटोमास्क की लागत को कवर करने के लिए उत्पादों को बड़े पैमाने पर लाखों टुकड़े होने चाहिए (प्रत्येक प्रकार के माइक्रोकिरिट के लिए कई मिलियन डॉलर तक)। और दूसरी तरफ - प्रकाश की तरंग दैर्ध्य खींचे गए तत्वों के न्यूनतम आकार को सीमित करता है। अब विश्व उद्योग पहले से ही ऑप्टिकल लिथोग्राफी के संकल्प की सैद्धांतिक सीमा के करीब आ गया है: ~ 35nm स्कैनर के लिए NA = 1.35 ArF पराबैंगनीकिरण के साथ 193nm के तरंग दैर्ध्य पर और ~ 18nm यूरोपीय संघ के हार्ड पराबैंगनी प्रकाश पर लिथोग्राफी के लिए (हालांकि, यह धारावाहिक उत्पादन में अभी तक उपयोग नहीं किया गया है)।

एक विकल्प है: प्रकाश के साथ नहीं, बल्कि एक इलेक्ट्रॉन किरण के साथ फोटोरेसिस्ट का पर्दाफाश करने के लिए - यह इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी को बदल देता है। इलेक्ट्रॉन बीम को बहुत छोटे आकार के बिंदु पर केंद्रित किया जा सकता है, यहां तक ​​कि 1nm भी कोई समस्या नहीं है, लेकिन नई समस्याएं भी दिखाई देती हैं।

फोटोग्राफ में, इलेक्ट्रॉन के एक इलेक्ट्रॉन में प्रवेश का एक प्रतिरोध, इलेक्ट्रॉन के बिखरने के कारण इलेक्ट्रॉन के प्रतिरोध के साथ समस्या का प्रदर्शन करता है।

इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी की सीमाएँ

जोखिम
इलेक्ट्रॉन को "रोशन" करने के लिए - एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉनों को इकाई क्षेत्र पर गिरना चाहिए। विशिष्ट अच्छे इलेक्ट्रॉन-प्रतिरोधों के लिए, एक्सपोज़र लगभग 30 माइक्रोक्यूलम प्रति वर्ग सेंटीमीटर है। इसका मतलब यह है कि 10nA (10 नैनोकोम्बॉम्ब प्रति सेकंड) की करंट वाली एक बीम 706 सेमी ^{2 के} क्षेत्र में 706 * 30 / (10 * 0.001) = 24 दिनों के साथ 300 मिमी प्लेट को रोशन करेगी। और यह इस तथ्य के बावजूद कि प्लेट पर कई ऐसे एक्सपोज़र हैं। यह इलेक्ट्रॉन लिथोग्राफी के प्रसार को सीमित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक था (इस तरह के एकल-बीम सिस्टम स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की तुलना में अधिक जटिल नहीं है - और वे पहले से ही 1965 में बेचे गए थे)।

शायद आप बीम में करंट बढ़ा सकते हैं?

बीम करंट
यहां 2 समस्याएं दिखाई देती हैं: जैसा कि हम याद करते हैं, एक ही शुल्क एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। तदनुसार, उड़ान में इलेक्ट्रॉन एक दूसरे को "धक्का" देते हैं और बीम को व्यापक बनाते हैं। अधिक से अधिक वर्तमान (= उड़ान में अधिक इलेक्ट्रॉनों) - यह प्रभाव जितना मजबूत होता है। तदनुसार, संकल्प की गिरावट के बिना वर्तमान में एक महत्वपूर्ण वृद्धि काम नहीं करेगी।

और अंत में, एक इलेक्ट्रॉन प्रतिरोध के संपर्क के बजाय एक अपेक्षाकृत बड़े विद्युत प्रवाह के साथ एक बीम, इसे भून / वाष्पीकरण कर सकता है (जैसा कि इलेक्ट्रॉन बीम में होता है)।

इलेक्ट्रॉन प्रतिरोध करते हैं
शेष समस्याओं में से एक - इलेक्ट्रॉन केवल हिट होने पर इलेक्ट्रॉन प्रतिरोध का खुलासा नहीं करते हैं, लेकिन धीरे-धीरे ऊर्जा खो देते हैं, इसकी मोटाई यादृच्छिक रूप से बदलती दिशा में चलती है। इलेक्ट्रॉनों (= गति) की ऊर्जा को कम करके इस प्रभाव का मुकाबला करना आंशिक रूप से संभव है - लेकिन यह वर्तमान को कम करने के लिए भी आवश्यक बनाता है ताकि इलेक्ट्रॉन उड़ान में एक-दूसरे को "धक्का" न दें। मैपर क्रमशः 5 केवी की ऊर्जा का उपयोग करता है, जिस मात्रा में इलेक्ट्रॉन बिखरे हुए हैं वह लेख में पहले फोटो में दिखाए गए की तुलना में बहुत छोटा है।

मल्टीपथ सिस्टम का सिद्धांत

तुलना के लिए, मैपर सिस्टम बाईं ओर है, दाईं ओर एक क्लासिक सिंगल-बीम इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप है।


शास्त्रीय प्रणाली में (दाईं ओर) - इलेक्ट्रॉन गन से (ऊपर) बीम को इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस द्वारा केंद्रित किया जाता है और कॉइल या इलेक्ट्रोस्टैटिक डिफ्लेक्टर्स को विक्षेपित करके सही स्थान पर रखा जाता है। इस तरह की प्रणाली को सीधे स्केल करना महंगा होगा - सभी संरचनात्मक तत्वों की नकल करना होगा।

मैपर में इलेक्ट्रॉनों का एक शक्तिशाली स्रोत होता है, एक कोलाइमर (एक इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस जो उन्हें केंद्रित करता है ताकि इलेक्ट्रॉनों की एक विस्तृत समानांतर किरण प्राप्त होती है)। फिर यह चौड़ी बीम कंबल के मैट्रिक्स (दाईं ओर फोटो में) से टकराती है - वास्तव में छेद वाली एक प्लेट होती है, जिसमें से एक दीवार में एक डिफ्लेक्टिंग इलेक्ट्रोड होता है। जब इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को विक्षेपित किया जाता है और आगे नहीं जाता है। यदि कोई वर्तमान नहीं है, तो वे समानांतर बीम में आगे उड़ेंगे। सिस्टम के प्रोटोटाइप में, किरणों की संख्या 7x7 थी, अब वे 13 हजार किरणों के साथ एक "मुकाबला" प्रणाली बना रहे हैं (वास्तव में, बस और अधिक "छेद" और उनसे कनेक्शन हैं, बस इतना ही)।

प्रारंभ में (~ 2008), मैपर इन विक्षेपकारी इलेक्ट्रोडों को एक लेजर के साथ नियंत्रित करना चाहते थे, जाहिर है ताकि कंडक्टर "गलत" चैनलों में विकृतियों का परिचय न दें।

चूंकि 13,000 किरणें एक पास के साथ 26 मिमी चौड़ी एक पट्टी को कवर करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं - नीचे व्यक्तिगत डिफ्लेक्टर हैं जो प्रत्येक बीम को एक अक्ष (प्लेट की गति के लिए लंबवत) के साथ लगभग 2 माइक्रोमीटर द्वारा विक्षेपित कर सकते हैं। और अंत में - प्रत्येक बीम का अपना इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग लेंस होता है।

नतीजतन, इस तरह की प्रणाली बड़े पैमाने पर सरल है - "छेद" के साथ ये सभी माइक्रो-प्लेट्स धारावाहिक संयंत्रों में पहले से विकसित एमईएमएस तकनीकी प्रक्रियाओं के अनुसार निर्मित होते हैं, और यदि आवश्यक हो तो उन्हें और बढ़ाया जा सकता है। इलेक्ट्रॉनिक ऑप्टिक्स को अधिकतम रूप से सरल (= सस्ता) किया जाता है - इस तथ्य के कारण कि प्रत्येक बीम को बहुत कम दूरी (2 माइक्रोन) पर और यहां तक ​​कि एक अक्ष के साथ विक्षेपित किया जाना चाहिए। प्रस्तुतियों द्वारा देखते हुए, भविष्य की योजनाओं में एमईएमएस डिवाइस में सीएमओएस नियंत्रण तर्क का एकीकरण शामिल है, जिसे सिस्टम की स्केलेबिलिटी का विस्तार करना चाहिए।

पूरी प्लेट का एक्सपोजर पहले से ही स्थापना के सापेक्ष प्लेट के सिंक्रोनस चिकनी आंदोलन द्वारा सुनिश्चित किया गया है। इस विधि का उपयोग लंबे समय से धारावाहिक प्रकाशकों के स्कैनरों में किया जाता रहा है - इसलिए यहां सभी समस्याओं को पहले ही हल कर लिया गया है।

परिणाम और सारांश

मैपर प्रोटोटाइप काम करता है, वे 16nm (मनमाने ढंग से ज्यामिति के साथ, 193nm लेजर पर ऑप्टिकल लिथोग्राफी के साथ ऐसी स्थितियों में न्यूनतम 35-40nm का उत्पादन) का एक संकल्प प्राप्त करना चाहते हैं। 2014 की शुरुआत में, 13 हजार किरणों के साथ नई प्रणाली के पहले लॉन्च की योजना बनाई गई थी। बड़े पैमाने पर उत्पादन 2015-2016 में जाना चाहिए। हालांकि, मरहम में एक मक्खी है: 2012 के अंत में रूसो से पैसा प्राप्त करने के ठीक बाद, कंपनी की वेबसाइट पर कोई और खबर नहीं थी। मैंने इस विषय पर उन्हें 2 बार लिखा - वे बर्फ पर मछली की तरह चुप हैं।

निवेश करते समय, रूसो ने उत्पादन के हिस्से को रूसी संघ में स्थानांतरित करने के लिए कंपनी को बाध्य किया, और इसे सूक्ष्म प्रकाशिकी को सटीक रूप से स्थानांतरित करने की योजना बनाई गई। फिलहाल यह किया गया है या नहीं - यह ज्ञात नहीं है, रुस्सानो वेबसाइट पर लिखा है कि टेक्नोपोलिस "मॉस्को" में कुछ हो रहा है।

अंतिम उपकरण की कीमत पर, निर्माता 1 प्लेट प्रति घंटे (~ 500 हजार $ / wph) के आधार पर EUV स्कैनर के लिए तुलनीय लागत द्वारा निर्देशित है। क्योंकि एक स्थापना में मैपर अधिकतम उत्पादकता 10 प्लेट प्रति घंटे निकलती है, प्रति घंटे समान ~ 100 प्लेट प्राप्त करने के लिए - सिस्टम को कई प्रतियों में स्थापित करने का प्रस्ताव है।

जब सिस्टम बड़े पैमाने पर उत्पादन में जाता है, तो हम लागत में और कमी की उम्मीद कर सकते हैं, क्योंकि ऑप्टिकल फोटोलिथोग्राफी में कोई दर्दनाक जगह नहीं हैं - एक प्रकाश स्रोत (दोनों EUV और ArF लेज़रों में बहुत पैसा खर्च होता है), एक जटिल और राक्षसी रूप से महंगे लेंस, और फोटो टेम्पलेट जिन्हें प्रत्येक नए प्रकार के निर्मित माइक्रोबिरिट के लिए निर्मित करने की आवश्यकता होती है। और इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोऑप्टिक्स - बिना किसी समस्या के कम से कम एक लाख प्रतियों में बड़े पैमाने पर उत्पादित होता है।

इस तरह की प्रणालियों का उद्भव - छोटे पैमाने के माइक्रोकिरिचेट्स की लागत को कम करने का भी वादा करता है, एफपीजीए के लिए बहुत अधिक प्रदर्शन के साथ एक विकल्प होगा।

सेना विशेष रूप से इन प्रणालियों को पसंद करती है और "छोटे दोहरे उपयोग वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उत्पादन" की वर्तमान रूसी अवधारणा में पूरी तरह से फिट बैठती है। हालाँकि, यह बहुत जल्द प्रसन्न होने वाला है - रूसो केवल निवेशकों में से एक है और निर्माता किसी भी मामले में विकास में शामिल सभी देशों की निर्यात नियंत्रण आवश्यकताओं का पालन करने के लिए मजबूर होगा। और इसका मतलब यह है कि रूस में केवल नागरिक कार्यवाही के लिए ऐसी प्रणाली प्राप्त करना संभव होगा, और यह उनके साथ (या बल्कि, उनकी अनुपस्थिति) है कि हमारे पास एक समस्या है - मैं इस बारे में और अधिक विस्तार से लिखूंगा।

संदर्भ
2008: MAPPER: हाई थ्रूपुट मास्कस्कथ लिथोग्राफी
2010: MAPPER: हाई थ्रूपुट मास्कस्कथ लिथोग्राफी
2010, SPIE: MAPPER: हाई थ्रूपुट मास्कस्कथ लिथोग्राफी
2012: RUSNANO मास्क रहित लिथोग्राफी में 10 एनएम तक के संकल्प के साथ निवेश करता है
2013: 1X नोड्स के लिए लिथोग्राफी लागत प्रभावी समाधान