В Новосибирском государственном университете на первой конференции-семинаре «Физические проблемы технологии рентгеновской литографии» ученые представили проектное видение создания отечественного опытного рентгеновского литографа «Орел-7». Уникальную установку мирового уровня предлагается создать как элемент инфраструктуры Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) и использовать для преодоления принципиальных технологических ограничений передовой микроэлектроники.
Проект разрабатывается группой ученых Центра искусственного интеллекта НГУ, Института физики полупроводников СО РАН и Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Он предполагает создание специализированной рентгеновской станции на базе СКИФ – источника синхротронного излучения высокой интенсивности, необходимого для работы литографического оборудования нового типа.
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 позволяет формировать сверхминиатюрные структуры благодаря использованию рентгеновского излучения на длинах волн от 1 до 100 ангстрем. Главным ее преимуществом является возможность создания рисунков без необходимости преодоления дифракционного предела, — это позволяет получать более высокое разрешение при сохранении производительности. Кроме того, технология может быть намного дешевле, чем сложные операции EUV-литографии на 13,5 нм, которые позволяют получать структуры с периодом 7 нм за счет экстремального повышения яркости (мощности) излучения и множественных операций со спейсерами, когда вместо одной операции «засветки»-удаления резиста используется до 4 последовательных нанесений резистов и спейсеров в каждом цикле (SAQP).
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 директор Центра искусственного интеллекта НГУ Александр Люлько.
По его словам, компетенции Центра ИИ НГУ в области создания цифровых двойников промышленного оборудования могут ускорить разработку литографа. Параллельно участники проекта намерены задействовать научный потенциал институтов СО РАН в области физики полупроводников и математического моделирования.
Ожидается, что реализация проекта позволит отечественной промышленности перескочить технологический предел в 28 нанометров и значительно продвинуться в направлении создания суверенной технологии производства массовых российских процессоров топ-уровня.
— Совместная работа должна привести к созданию оборудования, которое позволит российской микроэлектронике выйти далеко за предел 28 нанометров. Это критически важный рубеж для третьего перехода в микроэлектронике (первый переход — от видимого к глубокому ультрафиолетовому излучению, второй — к экстремальному ультрафиолетовому излучению), — подчеркнул один из авторов проекта, научный сотрудник Центра искусственного интеллекта НГУ и заведующий лабораторией Института физики полупроводников СО РАН Дмитрий Щеглов.
Предполагается, что опытный образец литографа будет создан на базе СКИФ, где можно будет детально изучить физику процессов и отработать технологические параметры. 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.
