Как в DuPont разобрались с природой

Кажущаяся со стороны мазохизмом обреченность следовать закону Мура заставляет производителей чипов идти дальше (вернее, глубже) сегодняшних 0,18-микронных технологических норм - используя все более изощренные приемы.

Кажущаяся со стороны мазохизмом обреченность следовать закону Мура заставляет производителей чипов идти дальше (вернее, глубже) сегодняшних 0,18-микронных технологических норм - используя все более изощренные приемы. В лабораториях компании DuPont Photomask научились с помощью глубокого ультрафиолета с длиной волны 0,25 мкм обеспечивать технологические нормы 0,1 мкм! Предполагается, что именно они будут главенствовать через пару лет.

История DuPont Photomasks, Inc. (Раунд-Рок, штат Техас) донельзя бравая. В период с 1986 года собственностью DPI, ныне непререкаемого лидера в производстве фотошаблонов, стали компании Tau Laboratories и Master Images, фабрика Texas Instruments в Остине, Nanomask (Франция), подразделения лабораторий Perkin-Elmer’s Advanced Lithography Operation, заводы National Semiconductors, находящиеся в Кремниевой Долине. В 1991 году DPI запустила огромный завод в Инчхоне (Южная Корея). Потом последовала покупка гамбургского производства фотошаблонов у Philips. В 1995 году подобное предприятие было откуплено у Lucent Technologies.

Только в 1996 году акции DPI стали публичными, хотя, по сути, контрольный пакет, 35%, и сейчас принадлежит знаменитой E.I. du Pont de Nemours.

В 1996 году DPI совместно с Motorola, Advanced Micro Devices и Micron Technology создала DPI Reticle Technology Center, который занят исключительно технологиями шаблонов для процессов лучевой литографии в полупроводниковых производствах. В 1998 году открываются заводы DPI в Гамильтоне (Шотландия), у Hyundai приобретаются две южнокорейские фабрики, производящие фотошаблоны, а также предприятие Hewlett-Packard в Санта-Кларе, штат Калифорния, работающее в том же направлении. В 1999 году запускается тайваньская фабрика - совместное предприятие DPI и UMC Group. После этого последовала покупка находящегося во Франции завода фотошаблонов IBM. Вот шаги одного из настоящих хозяев нашего мира.

Уникальные изделия обеспечили 40% объема продаж DPI в прошлом финансовом году, завершившемся 30 июня, что в абсолютном выражении составило 330 млн. долларов. В течение нынешнего финансового года DuPont Photomasks может увеличить объемы продаж на 40%…

Говоря о микропроцессорной революции, нужно всегда помнить о фотолитографии, лежащей в основе производства полупроводников - процессе, сходном с печатанием фотографий.

Почти полвека возможности «мягкого» ультрафиолета были более чем достаточны для точного изображения проводников и элементов схем на пластинах. В середине 80-х годов самые мелкие детали структур микросхем имели размеры в 1-2 мкм - больше, чем длина волны традиционно используемого в фотолитографии излучения. Аналогия такова: рисовать кисточкой толщиной 1 сантиметр линии двухсантиметровой толщины совсем не трудно. Но вот однажды оказалось, что сантиметровыми кисточками нужно рисовать линии толщиной 2 мм…

Вся отрасль производства процессоров постоянно живет в «одолженном» времени. Первым подметил такую замечательную ситуацию не кто иной, как Гордон Мур, однажды сформулировав закон, гласящий об удвоении числа транзисторов в чипах каждые то ли полтора, то ли два года. В общем, все действительно так и идет. Процессор Intel 386 в 1990 году содержал 855 тыс. транзисторов, а технологическая норма составляла 1 мкм. Выпущенный в 1995 году Pentium Pro состоял из 5,5 млн. транзисторов при технологической норме 0,35 мкм. В Pentium III, изготовленном по 0,18-микронной технологии, насчитывается 28 млн. транзисторов. Недавно появившийся Pentium 4 (см. новости этого номера) состоит из 42 млн. транзисторов, его первоначальная технологическая норма 0,18 мкм в дальнейшем будет стремиться к 0,13 мкм.

Все производители полупроводников непрерывно совершенствуют технологии. В конце 80-х годов от «мягкого» ультрафиолета, который начинается длинами волн 0,45 мкм, пришлось переходить к более высоким частотам. Сначала это помогло, но потом старая проблема вновь встала в полный рост. В 1998 году производители чипов перешли к так называемому глубокому (deep) ультрафиолету с длиной волны 0,25 мкм и меньше. Однако чтобы соблюдать технологию в 0,18 мкм, и этого оказалось не вполне достаточно.

Ярким и впечатляющим событием стал недавний выпуск фирмой AMD процессора Athlon с рабочей частотой 1 ГГц, который смог конкурировать с последними быстрейшими процессорами Intel. Соперники используют схожую технологию производства суперчипов. Но в отличие от Intel AMD применяет коммерчески доступную разработку DPI.

Каждому старшекласснику известно, что свет одновременно имеет свойства и волны, и частицы. В своем волновом проявлении свет демонстрирует интерференцию и преломление, явления вполне моделируемые и предсказуемые. Манипулируя разностью фаз двух волн, можно добиться эффекта взаимопоглощения волн, и образованные таким способом «тени» будут иметь длины гораздо меньше длин исходных волн. А образы для литографии можно формировать именно такими тончайшими «тенями».

На словах и в теории все выглядит ясно и просто. Эффект фазового сдвига электромагнитных волн давно находит применение в шумоподавителях и прочих массовых приложениях. Но чтобы добиться практической применимости эффекта в процессах производства чипов, понадобилось несколько лет усердных опытов и практической работы многих компаний, в том числе и DPI.

Вообще говоря, DPI сейчас предлагает две связанные технологии: Optical Proximity Correction (OPC), то есть исправление погрешностей оптического разрешения, и Phase Shift Masks (PSM) - фазосдвигающие шаблоны. Подробнее с ними можно ознакомиться на сайте DPI, а у меня просто нет возможности для полного удовлетворения вашего любопытства.

После периода утонченных стараний с фазосдвигающими шаблонами, когда и они перестанут работать, исследователи DPI собираются двинуться в диапазон ультрафиолета поглубже - к волнам длиной 0,19 мкм. «Впередсмотрящие» уже говорят об предельном (extreme) ультрафиолете с длинами волн 0,013 мкм. Это то, что будет лет через пять.

Похоже, дальше для литографии останется один путь - в нанооптику, туда, где работают электронные пучки или же рентгеновские лучи, имеющие длины волн меньше 1 нм. Несомненно, дорога будет тернистой, но закон Мура безжалостен к бизнесу. И к природе вещей тоже.

[i37118]