Текущие проекты

Проект «Разработка актинического источника излучения для инспекции наноструктур в области нано и микроэлектроники»
Соглашение с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от 05.06.2014 г. № 14.579.21.0004

Цель работы: Проведение экспериментальных исследований источников коротковолнового излучения на основе лазерной плазмы и разработка на их основе прототипа промышленного актинического высокояркостного источника с длиной волны излучения 13.5 нм, предназначенного для оптической инспекции наноструктур в области нано- и микроэлектроники.

Перспективы коммерциализации результатов проекта: Реализация проекта послужит основой создания «Нанотехнологическим центром ТЕХНОСПАРК» во взаимодействии с компанией «ЭУФ Лабс» инновационной продукции, востребованной на глобальном рынке микроэлектроники, в первую очередь, для широкомасштабного производства ИС по технологическим нормам 22 нм и менее. Проблемно-тематическая направленность ПНИ и уровень требований к их основным научно-техническим результатам соответствуют Государственной программе Российской Федерации «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013-2025 годы».

Презентация по материалам работ в 2014 года «Разработка актинического источника излучения для инспекции наноструктур в области нано и микроэлектроники в 2014 году»

Презентация по материалам работ в 2015 году «Разработка актинического источника излучения для инспекции наноструктур в области нано и микроэлектроники в 2015 году»

При этом были получены следующие результаты:

На первом этапе ПНИ:

Проведенный анализ научно-технической литературы показывает актуальность развития направления, связанного с разработкой технологий для актинического источника ЭУФ излучения, поскольку в настоящее время проблема создания высокояркостного источника на 13,5 нм для инспекции литографических масок не решена. Наибольшие преимущества для достижения требований к излучательным характеристикам и степени загрязнения в следствие плазмообразования представляют LPP источники, в том числе, в сравнении с разрядными источниками. Актуальными вопросами при проведении ПНИ являются выбор эффективного плазмообразующего вещества — Sn и его сплавов, либо Li, выбор типа мишени, а также компактной, стабильной, надежной и эффективной лазерной системы.

Проведены патентные исследования. Анализ выявленных патентных документов показывает, что направление, связанное с созданием LPP источников, активно развивается.

Разработаны и обоснованы экспериментальные и методические подходы для регистрации выходных параметров источника в нанометровом диапазоне спектра, соответствующем области оптимального отражения многослойных зеркал. Выработанные подходы основаны на применении комплекса уникальных компактных мобильных диагностических приборов, разработанных участниками проекта для ЭУФ литографии.

Разработаны и экспериментально исследованы лабораторные методы получения различных видов высокотемпературной плазмы, эффективно излучающей в области 13,5 нм ±1%.

Проведенные исследования по разработке высокояркостного источника ЭУФ излучения на основе Z- пинча в ксеноне позволили добиться максимальной яркости среди известных источников такого типа.

Так же исследован новый тип источника на основе плазмы лазерно- индуцированного разряда между жидкометаллическими электродами. Особенностью данного источника, отличающим его от электоразрядных лазерно-индуцированных плазменных источников других типов, является то, что он обладает практически неограниченным ресурсом электродов, в качестве которых используются струи жидкого олова. Жидкое олово в источнике циркулирует в источнике по замкнутому контуру с помощью специально разработанного центробежного насоса. Получена эффективность конверсии ЭУФ излучения CE13,5» 2%/2p ср.

Наибольшая эффективность ЭУФ источника получена при воздействии на массивную оловянную мишень излучения мощного импульсного CO2 лазера. Достигнутое максимальное значение коэффициента конверсии энергии лазерного излучения CE13,5 составило 3,5%/2p ср.

По результатам первого этапа исследований сделаны публикации в журналах «Квантовая Электроника» и «Quantum Electronics»

На втором этапе ПНИ:

Выявлен механизм образования углеродных пленок, препятствующих функционированию многослойной интерференционной оптики, являющейся одним из ключевых элементов систем сбора и проецирования излучения в современных прототипах литографических машин. Для решения проблемы блокировки литографического процесса вследствие загрязнения зеркал предложена методика очистки. Методика основывается на взаимодействии ЭУФ индуцированной плазмы, инициируемой z-пинч разрядом, с загрязненной поверхностью.

Для проведения исследований, в рамках выбранного на предыдущем этапе направления, разработана техническая документация к лабораторному образцу актинического источника излучения. В состав технической документации вошли эскизная конструкторская документация и технологические инструкции. ЭКД отражает набор решений позволяющих реализовать два варианта сопельных узлов для генерации плазмы как со струйной жидкометаллической, так и капельной мишенью.

Согласно разработанной документации изготовлены отдельные элементы, узлы и системы лабораторного образца актинического источника излучения. Объекты пригодны для проведения экспериментальных исследований и испытаний, о чем свидетельствуют акты изготовления отдельных элементов, узлов и систем.

На третьем этапе ПНИ:

Для проведения экспериментальных исследований отдельных систем, узлов и элементов лабораторного образца актинического источника излучения разработана техническая документация на экспериментальный стенд для исследования источников ЭУФ излучения. В состав разработанной документации входит схема структурно-функциональная и техническое описание стенда. Разработанная документация отражает набор конструктивных решений, позволяющих провести требуемые изыскания и продолжить выполнение работы по проекту в области проверки создаваемого источника актинического источника излучения.

Согласно разработанной документации изготовлен экспериментальный стенд для исследования источников ЭУФ излучения. Объект пригоден для проведения дальнейших работ по проекту и соответствует комплектности установленной в техническом задании, о чем свидетельствует Акт изготовления.

Проведены экспериментальные исследования отдельных систем, узлов и элементов лабораторного образца актинического источника излучения и изготовленного стенда. Результаты исследований подтверждают достижение требований, предъявляемых к ключевым параметрам стенда согласно Техническому заданию.
Продемонстрирована работоспособность новых уникальных систем, к которым относятся генератор жидкометаллических капельных мишеней, система диагностики параметров капельной мишени и ее синхронизации с лучом лазера, системы диагностики входных (лазерных) и выходных (ЭУФ излучения) параметров актинического источника излучения, система диагностики ионного состава лазерной плазмы.

На четвертом этапе ПНИ:

Для проверки созданных систем и узлов лабораторного образца актинического источника излучения  разработаны программы и методики испытаний систем и узлов, в которые вошли система подачи рабочего вещества – генератор капель и сопла для создания струйной жидкометаллической мишени. По разработанной документации проведена проверка.

По результатам испытаний выявлен ряд недостатков потребовавших корректировки конструкторской документации на отдельные элементы, узлы и системы лабораторного образца актинического источника излучения. Корректировка была проведена, в частности принято решение о замене материала корпуса генератора капель с соответствующими конструктивными решениями, обусловленными физическими особенностями молибдена. Для повышения пространственной стабильности  изменена конструкция насоса для прокачки жидкометаллического расплава используемого в контуре непрерывной циркуляции. По скорректированной документации доработаны элементы, узлы и системы лабораторного образца актинического источника излучения.

Изготовлен лабораторный образец актинического источника излучения. Объект пригоден для проведения дальнейших работ по проекту и соответствует комплектности установленной в техническом задании, о чем свидетельствует Акт изготовления.

Все системы и узлы лабораторного образца актинического источника излучения смонтированы на созданном экспериментальном стенде для исследования источников ЭУФ излучения. Проведены пуско-наладочные работы.

Проведенные работы позволили исследовать источник для оптимизации способа доставки рабочего тела в область взаимодействия с лазерным излучением и параметров лазерного излучения.

Проведенные исследования позволили установить основные требования к доставке рабочего тела мишени в область взаимодействия, как для генератора капель, так и для сопел создающих жидкометаллическую струю. Найдены экспериментальные условия их выполнения.

Проведено исследование сдвоенной лазерной системы, выявлены ее недостатки. В результате проведенной модификации оптической системы лазерных модулей были существенно улучшены значения выходных параметров лазерного излучения, в частности, фактора качества лазерного излучения, что позволило получить требуемую плотность мощности лазерного излучения на поверхности мишени.

Для моделирования импульсно-периодического режима работы источника была смонтирована и настроена сдвоенная лазерная система, которая позволила осуществить моделирование работы актинического ЭУФ источника вплоть до частоты следования импульсов 10 кГц.

На пятом этапе ПНИ:

Для защиты собирающей и проецирующей оптики разработаны методики минимизации образования и разлета плазменных продуктов: агрессивных ионов, крупных и мелких осколков мишени, отраженного от плазмы излучения лазера, достаточно мощного для того чтобы повредить оптические покрытия. Предпочтителен вариант использования всей совокупности возможных методов защиты: спектральный фильтр, прозрачный для эффективного излучения на длине волны 13,5 нм, жидкометаллические капли незначительно превышающие в диаметре пятно фокусировки лазерного пучка, диафрагма вне телесного угла сбора излучения, поток инертного газа, колесо с тонкими лопастями. Разработанные методики защиты позволили перейти к испытаниям лабораторного образца актинического источника излучения в условиях приближенных к реальным.

Для проверки  изготовленного лабораторного образца актинического источника излучения разработана программа и методика испытаний АИ 00.00.00 ПМ.

По разработанной документации проведены испытания лабораторного образца актинического источника ЭУФ излучения. По результатам испытаний продемонстрированно достижение требуемых энергетических характеристик актинического ЭУФ источника с определенными на четвертом этапе параметрами лазерной системы и ограничением, наложенным на частотный режим. Также в процессе испытаний были установлены дополнительные требования к частоте лазера – пороговое значение 8 кГц.  В случае повышения частоты над пороговым значением осколки предыдущей мишени оказывают влияние на систему синхронизации, что приводит к дестабилизации попадания лазера в капельную мишень.

Сформулированы требования к физическим параметрам лазерного источника, обеспечивающие достаточную плотность мощности, позволяющую достичь требуемых параметров актинического источника в частотном режиме, соответствующему реальному режиму работы. В требованиях к физическим параметрам капельной мишени установлено минимально допустимое содержание олова в эвтектическом сплаве – 48%. Подробно описан механизм влияния соседних капель на характер генерации, при высокой частоте следования капель, для описания явления показанного во время испытаний в частотном режиме.

Разработано технико-экономическое обоснование разработки продукции, в котором показано, что результаты проекта позволят сформировать конкурентоспособный и эффективно функционирующий сектор разработок в области метрологии полупроводниковых наноструктур, снизить себестоимость интегральных схем путем отсеивания дефектных масок на стадии их производства, показаны основные потребители продукции. Посчитана стоимость реализации выпуска продукции разработанной в ходе выполнения проекта, которая экономически рентабельна, т.к. при требуемых начальных инвестициях в объеме 25 000,000 тыс. руб. генерируется прибыль в размере 64 326,605 тыс. руб. Окупаемость реализации составляет 3 года, внутренняя норма доходности при этом 28,9%.

Разработан проект технического задания на опытно-конструкторские работы.

 

За счет средств Индустриального партнера на трех первых этапах в 2014 и 2015 году выполнена закупка оборудования.

Прикладные научно-исследовательские работы на этапах проведены в полном объеме в соответствии с Планом-графиком исполнения обязательств и Техническим заданием. Результаты являются основой для дальнейших достижений научно-технических результатов ПНИ в разработке яркостного актинического источника излучения, позволяющего осуществлять работу по диагностики поверхностных и объемных наноструктур в области нано- и микроэлектроники. Реализация технических решений будет способствовать развитию широкомасштабного производства интегральных электронных схем с технологическим размером менее 22 нм.