Comments 93
Спасибо, очень интересно!
Насколько же там все сложно!
Скажите, а почему не получилось применить методы контроля толщины слоев прямо в процессе напыления? Для оптических просветляющих и отражающих покрытий такое вполне себе применяется. Скажем, с использованием пьезоэлемента - при напылении покрытия на пьезоэлемент у него уходит резонансная частота. Или просвечивать покрытие светом в процессе напыления (если подложка непрозрачная - то на свидетеле) и измерять сдвиг фазы. Правда, для обеспечения нужной точности придется строить многопроходный ультрафиолетовый интерферометр.
У кварца чувствительности не хватает. Нам нужно разрешение в 0.1 ангстрема. Его можно получить только на малоугловой дифракции и только тогда, когда уже есть периодическая структура. С одним слоем не прокатит. Ну и это совершенно не in-situ метод.
Пару вопросов:
зачем нужно столько зеркал в процессе?
при уменьшении длины волны количество зеркал меняется?
какой ожидаемый предел длины волны?
Ну зеркал может быть много, чтобы точно передать фокусируемый пучок, причем скорее всего с довольно большого расстояния, так как источник рентгена хорошо бы надежно экранировать от всего. От электроники, от подложки с фоторезистом... да и от людей тоже не помешало бы ))
1) в основном, для уменьшения аберраций. В принципе, изображение можно и на трёх линзах получить.
2) не особенно. Скорее, могут быть вариации от схемы к схеме.
3) С точки зрения рентгеновский оптики - около 2.4 нм. Но там много других факторов - источник, фоторезист и т.п.
Как думаете, что-то такое может быть интересно в рентгене? И как сейчас устроены фокусирующие рентгеновские зеркала?
Мы такое давно делали для спектроскопии. Многослойки напыляется на тонкую кремниевую подложку (100 микрон), которая потом вклеивается в цилиндрическую оправу. Но для литографии просто покрытие наносится на, грубо говоря, сферическую/асферическую линзу.
Да. Там есть нюансы с зависимостью скорости осаждения от расстояния, но это решается масками.
Давно уже последними достижениями эпитаксии не интересовался, но не думаю, что это имеет практический смысл. Во-первых нужна огромная, по меркам эпитаксии, площадь. Во вторых, скорость осаждения слишком маленькая.
Материалы - это отдельная тема. Молибден и кремний, наверное, можно вырастить. Насчёт бора не уверен.
Очень слабое отражение у одиночной границы раздела. Многослойное покрытие позволяет достичь КО в 70% при нормальном отражении. В этом то и вся суть.
Очень хорошая статья, все бы такие писали на Хабр. Спасибо
ps: жаль, что Китай дал Вам достойную работу и (буду надеяться) достойную зарплату
Будем откровенны. Если бы не хорошая зарплата и финансирование, никто бы сюда не ехал.
При условии неограниченного бюджета через сколько лет Китай начнет выпускать степперы (текущего) уровня ASML?
А как Харьковский политехнический поживает? Заглохло все, или какая-то наука еще происходит?
пытались завались деньгами?
средняя зарплата на 2018г в 'рекламном сообщении' 25т.р. (до30-45т.р. специалистам)
И как по скорости этот калькулятор на Делфи? Может вынести вычисления в C/C++ библиотеку с openmp?
Со скоростью и так все нормально. На Rizen 3950 типичная модель рассчитывается примерно за 0.02 секунды.
Зачем?
Да полно, отсутствие векторизации, убогий оптимизатор, нет openmp. Впрочем если скорость устраивает почему бы и нет.
А зачем нужен openmp в Windows? Кстати, с многопоточностью в дельфях проблем нет, насколько я вижу.
Немного не понял причем тут Windows.
OpenMP дает вам возможность сделать горячие циклы паралельными "дешево" - явно не работая с потоками, их блокировками и аффинитизацией. Автоматически масштабируется под железо, имеет достаточно низкую гранулярность (можно навалить мелких циклов).
Меня заинтересовало все это с точки зрения поиска оптимума. Ведь там придется считать не одну модель. Скажем брутфорс по различным конфигурациям, или какой более хитрый поиск. Хотя если там все линейно и предсказуемо то и фиг с ним.
Спасибо за объяснение.
Мы используем OmniThread Library. Она, возможно, не такая продвинутая, как OpenMP, но дает существенный выигрыш по сравнению с нативными потоками.
Я вспомнил, что сталкивался с OpenMP в пакете LAMMPS. И там было все не так однозначно как раз в Windows. Насколько помню, потоки стартовали с большой задержкой, так что на небольших задачах в итоге скорость даже падала.
Позитивный момент - больше энергия фотонов, немного проще засвечивать фоторезист
А проще ли? Со стохастикой проблемы не увеличатся? Поинтересуюсь, как там актуальная ситуация с материалами, на чём сейчас работают в продакшн, не знаете, модернизированные под EUV CAR или какой-то другой тип резистов выбрали?
Спасибо за отличную статью!
А метаматериалы используются в этой области? расчет и изготовление зеркал это тоже Ваша область? Как проверяете форму зеркал? Насколько сложно собирать систему? Есть ли крупные исследовательские центры в СНГ?
Начну с конца.
Есть в Харькове, Новосибирске, Питере (Буревестник).
Насчёт "собирать" это не к нам, мы занимаемся разработкой технологии и изготовлением прототипов. Наша ответственность - только отражающие покрытия. Сами линзы ( подложки) предоставляет заказчик. Соответственно, метрология - это тоже не наша проблема.
Насчет метаматериалов - все зависит от вкладываемого в это слово смысла. Иногда многослойные покрытия как раз к метаматериалам и относят.
процитирую авторов статьи: "The central active blocking layer is designed to be a metamaterial composite media made of silver nanoparticles (AgNP) organised in a three-dimensional (3D) primitive hexagonal Bravais lattice configuration and embedded in a high-index dielectric of Zinc Sulphide (ZnS)"
результат выходит очень интересный. жаль только почти никто не производит пока такие штуки.
А ваше покрытие ведь может изменить форму подложки? это компенсируется или рассчитывается как то?
Спасибо всем, кто отправил багрепорты. Давненько уже ничего серьезного на русском языке не писал, начал забывать.
Извините, случайно отклонил комментарий насчёт "кто все эти люди, и как вы во всем этом разбираетесь".
Ну так Физтех круче всех ;)
Я честно даже представить не могу как в этом разбираться. Я для души начал изучать программирование, так как просто интересно. И у меня на базовых стадиях уже голова кругом, а тут словно чернокнижник творит магию. И вроде все на русском написано, но ничего не понятно. В целом, спасибо за статью, может когда нибудь я хотя бы на 0,0001% приближусь к пониманию всего этого.
И ещё вопрос, как обстоят дела с литографией у Китая ? Я слышал Шанхайская академия наук планирует выпустить своё литографическое оборудование на 16Нм.
Китайцы над этим работают. Выше уже отвечал на похожий вопрос.
И ещё вопрос, как обстоят дела с литографией у Китая ? Я слышал Шанхайская академия наук планирует выпустить своё литографическое оборудование на 16Нм.
Про EUV не в курсе, но по DUV к концу этого года SMEE должна выпустить машину для 28 нм. С применением multiple patterning можно изготавливать также и 14 нм узлы, т.е. машина где-то уровня ASML'овского 1980i - это примерно два поколения разрыв. Далее уже процесс итеративный, поэтому через пару лет вполне могут достичь уровня 2050i, т.е. текущей последней DUV машины от ASML. С ней можно и с 5 нм техпроцессом работать.
И не по теме статьи, но по теме камента. На днях я решил посчитать, с какой точностью должна двигаться головка жёсткого диска. Получилось те же 20 нм (а то и меньше). То бишь головка должна менее чем за одну сотую секунды переместиться на несколько сантиметров в строго заданную точку с нанометровой точностью, и всё это в девайсе за 3 тысячи рублей, включая сам диск! А мы ещё при их упоминании плюёмся, что это, видите ли, прошлый век. А, например, 3д-принтеры ползают с черепашьей скоростью, и точность в 50 мкм уже считается за счастье, однако ж продают их на порядок дороже и считают вершиной прогресса. Или какие-нибудь расстановщики СМД — ненамного быстрее, а стоят ещё дороже. Вот я и подумал — а нельзя ли какие-либо секреты жёстких дисков применить в дешёвых станках? Где можно об позиционировании головок поподробнее почитать?
А вот интересно. Ежели разрешение 20 нм, а размер чипа 20 мм, то шаблон должен быть миллион на миллион точек?
Ну шаблон-то аналоговый .
Но вообще это интересный вопрос. Я нигде точных цифр не находил, но по нашей оценке, разрешение шаблона должно быть в районе 10 микрон, размер - до 10 сантиметров.
> разрешение шаблона должно быть в районе 10 микрон, размер — до 10 сантиметров
Вот это более похоже на правду — всего ничего 100 мегапикселей. Только получается, что чтобы сделать процессор о 2 нм, надо один только слой миллион раз экспонировать…
Ну шаблон-то аналоговый .
А размер слоя в процессоре - считанные фотоны.
Тут вопрос, скорее, когда уже перейдут к управлению отдельными фотонами, а не пучками рентгена
А вот интересно. Ежели разрешение 20 нм, а размер чипа 20 мм, то шаблон должен быть миллион на миллион точек?Еще интереснее. Даже на 250-500 нм процессах шаг сетки обычно 5 нм. То есть мы делаем размеры не меньше 250, но можем 250, 255, 260, 265 и так далее. Даже для относительно небольшого чипа текстовый файл с координатами углов всех составляющих чип многоугольников может весить несколько гигабайт.
Ходят слухи про другие Хуайвеевские импортозамещения? Установки для производства стекла для экранов ещё не строят? Можно ответ и в личку, личный интерес.
На сколко я помню для бреговских зеркал есть зависемость не только от частоты излучения но от угла падения насколько это портит жизнь?
Пиковый коэффициент отражения как функция угла меняется не так уж и сильно. Главное - в нужный угол попасть.
Мне все же непонятно почему не сделать рентгеновскую трубку которая будет светить нужной длинной волны. Это будет сложнее чем так вот заморачиваться зеркалами и терпеть такое падение КО?
Давайте отделять мух от котлет. Оптика нужна для того, что бы сначала расходящийся пучок от точечного источника излучения сделать параллельным, сфокусировать на отражающей маске, а потом уменьшить отраженое изображение по возможности без искажений. И тут не важно, что именно является источником.
Теперь про трубку. Трубка даёт жёсткий рентген, длина волны которого настолько маленькая, что получить отражение на углах падения близких к нормали, физически невозможно. В лучшем случае будет 20-30 градусов, а на этом оптику не построить.
И что с этим делать?
Есть разные способы. Наиболее эффективный — введение тонких барьерных слоев на границах между основными материалами.
А что насчет таких?
Охлаждение до низких температур.
Уменьшение энергии столкновения атомов напыления путем уменьшения напряжения.
И еще такой вопрос. Является ли проблемой диффузия слоев друг в друга? Зеркала же при комнатной температуре работают, наверно со временем качество зеркала должно падать.
Вот как раз диффузия и является проблемой. При комнатной температуре она практически отсутствует. Но часть зеркал во время работы изрядно греется, меняется период, пик отражения смещается.
Насчёт охлаждения - вот этим мы и занимаемся. Но возникает проблема внутренних механических напряжений.
"Уменьшать напряжение" (на самом деле ток или мощность" - дальше уже некуда, потому что скорость осаждения падает, время изготовления зеркала будет стремиться к бесконечности.
Огромное спасибо за статью. И это только малая часть проблем литографии EUV.
Одни зеркала напыление на зеркала. Интересно а как делают сами подложки для напыление и проверяют их.? Плюс юстировка.... Ведь вся система неподвижна или есть какая-то система коррекции искажений ?
Читаю про шероховатость 0,3 Нм это же размер отдельных атомов...
Каких же усилий потребует дальнейшее уменьшение длины волны, до 6.7 нм т.н. BEUV ?Сможет ли вообще промышленность осилить там же придется контролировать напыление слоев с точностью по толщине 1-2 атома... Если уже
Например, для 13.5 нм, оптимальные толщины Mo и Si составляют 2.8 и 4.6 нм а сколько это атомных слоёв ?
Метрология подложек (линз) - это отдельная большая тема, хорошо описанная в книге Бакши.
Насчёт уменьшения длины волны - 6.7 это далеко не самое коротковолновое излучение, для которого применяется многослойная оптика. К примеру, есть ещё "рентгеновская микроскопия в водяном окне", там длина волны от 2.5 нм, соответственно, период - в районе 1.35 нм.
Касательно контроля толщины слоёв - нужно, помнить, что речь идёт о некоей средней толщине, и усреднение происходит на очень большой площади (десятки кв. сантиметров). Например, у нас есть квадрат из 10 х 10 атомов кремня, лежащих в одной плоскости. Толщина такого слоя - 0.24 нм. Если добавить ещё пять атомов сверху, то средняя толщина увеличится до 0.24 * (1 + 5 /100) = 0.252 нм. Если изъять те же 5 атомов из плоскости - то средняя толщина уменьшится до 0.228 нм.
Например, у нас сейчас скорость осаждения кремня 0.0675 нм/сек. Соответственно, для напыления 4.6 нм экспозиция должна быть 68.14 сек. Уменьшим/увеличим время на 1 секунду - средняя толщина изменится на 0.067 нм.
С точки зрения промышленного производства, изготовление зеркал для 6.7 нм и 13.4 нм ничем не отличается. Мы делаем Mo/Si и Mo/B в одной и той же установке, даже мишени менять не нужно, потому что у нас четыре магнетрона. Есть чисто физические проблемы, связанные с бором он лёгкий диэлектрик, поэтому есть нюансы. Тем не менее, вполне приличные прототип зеркала Mo/B для 6.7 нм мы сделали.
И что с этим делать?
Есть разные способы. Наиболее эффективный - введение тонких барьерных слоев на границах между основными материалами. Например, слоев рутения или углерода. Помогает не только повысить КО, но и улучшает термическую стойкость зеркал.
А чуть выше:
Если произошло перемешивание, интерфейс (граница раздела) Mo/B, замещается двумя куда менее контрастными интерфейсами B/MoB2 и MoB2/Mo. Кроме того, общий объем интерфейсов в покрытии увеличился.
Т.е. получаемый трёхкомпонентный сэндвич B/C/Mo B/Ru/Mo не даст такого негативного эффекта как образование третьего слоя в виде борида т.к. один их них по характеристикам ближе с спейсеру, второй к абсорберу, но при этом химически более нейтральны?
Смысл барьерных слове прежде всего в том, что они могут быть сильно тоньше, чем бориды/силициды, и они стабильны при высокой температуре. В Mo/Si типичная толщина силицида 0.5 + 1 нм, а барьеры мы делаем 0.2 нм. Углерод хорош в качестве барьера именно для Mo/Si. Он с кремнием реагирует, образуется весьма стабильный и инертный карбид, плюс оптические свойства более-менее подходят.
Рутений можно использовать в обоих случаях, он инертный сам по себе. В принципе, можно просто сделать многослойку Ru/B, она будет ещё лучше чем Mo/B. Но таких публикаций я не видел, есть только про Ru/B4С. Лично меня пока останавливает цена рутениевой мишени (около 10 килобаксов).
Какая у вас неоднородность по толщине слоёв?
Около 0.2 ангстрема.
А общая площадь напыляемой поверхности?
На установке, которая в статье, можно делать до 7x7 см
Московскому институту электронной техники выпал НИР на проектирование макета сканера на электронном пучке через отражение от матрицы микрозеркал с сотней элементов (бесшаблонная технология). Как Вы считаете имеет ли сия технология ближайшее будущее с точки зрения удешевления производства не больших партий микросхем? Или это какой-то очень экзотический подход?
Как по мне, электронно-лучевая литография для массового производства не подходит. Вот для прототипов - самое оно.
Вопрос от "чайника": после отражения от трафарета в результате отражения от многослойных зеркал, лучи приходят с разным временем? Или это как-то учитывается? Как дорожки делают змейкой, ради уравнения времени приходов сигналов по параллельным шинам.
Как это сделано: Оптика для EUV/BEUV литографии