Говорят специалисты

Перед микроэлектронной отраслью страны стоит задача создания новых перспективных технологических процессов, расширения в Беларуси номенклатуры интегральных микросхем и полупроводниковых приборов более высокой степени интеграции. Не за горами освоение топологических норм проектирования 0,18 мкм. Соответственно, необходим инструментарий, который позволил бы контролировать качество новых изделий. Незаменимыми помощниками в этом деле являются атомно-силовые микроскопы (АСМ). О них нам рассказали специалисты Научно-производственного объединения «Интеграл».

Владимир ПИЛИПЕНКО,
заместитель директора Государственного центра «Белмикроанализ» НПО «Интеграл»,
член-корреспондент
— Владимир Александрович, почему ваш центр заинтересовался АСМ?
— Сама жизнь вынудила нас в свое время прийти к атомно-силовой микроскопии как высокоразрешающему методу измерений. Нам сегодня нужно разрешение десятые доли нанометра, и АСМ предоставляет такую возможность.
Первая задача, которую мы в свое время решали совместно с БГУ и Институтом тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, — измерение малых линейных размеров. Она очень непроста, когда нужно измерять, к примеру, 0,18 микрона с точностью 0,1%, однако мы смогли достичь требуемых результатов и на тестовых образцах провели замеры с точностью единиц ангстрем. Чтобы был понятен масштаб, поясню, что минимальная связь в живой природе, «зазор» между двумя атомами в какой-либо системе, — где-то полтора ангстрема. Вот с такими точностными характеристиками мы смогли работать. Но научные изыскания и широкое промышленное применение отличаются тем, что в последнем случае приборы должны быть не единичными, а унифицированными и серийно изготавливаемыми. Поэтому на государственном уровне было принято решение подключить к этой проблематике «Планар» и создать на базе атомно-силового микроскопа ИТМО промышленный для целей электроники. Предполагается, что он будет комбинированным — и оптическим, и атомно-силовым, а основным предназначением будет измерение линейных размеров. Парадокс, но главная проблема здесь не в том, чтобы создать микроскоп, а в отсутствии эталонов, по которым можно аттестовать такой прибор. Она стоит перед нами очень остро, поскольку мало произвести хороший АСМ, нужно еще доказать покупателям, что получаемые с его помощью результаты измерений соответствуют действительности. На сегодняшний день в разных странах — разные эталоны. Скажем, в России эталон построен на живых клетках. То есть это достаточно специфическая область, и общепризнанного стандарта пока нет. Тем не менее нам на что-то нужно опереться и идти вперед. На первых порах необходимо иметь по крайней мере эталоны в 0,1 или 0,2 микрона, хотя они и далеки от тех максимальных параметров, которые обеспечивает атомно-силовая микроскопия.
В ходе работ с АСМ, кроме измерения линейных размеров, вырисовалась и другая сфера применения. Наверное, нельзя сказать, что она является открытием для мировой общественности, но для Беларуси эта тема прорывная.
— О чем идет речь?
— Известно, что у микросхем нужно измерять вольт-амперные характеристики, и обычно это делается при помощи зондов. Когда топологические нормы проектирования 0,32 микрона, это еще можно сделать. Но при переходе в область 0,18 микрона зонд просто невозможно поставить. Возникает вопрос: как в таком случае определить характеристики? Результаты изысканий белорусских ученых показывают, что здесь можно будет использовать АСМ. При этом мы сможем измерять потенциалы в любых точках на чипе практически без ограничений, поскольку этот прибор позволяет локализовать место замера гораздо меньших размеров, чем сегодня необходимо инженерам. Скорее всего, дальнейшие исследования в этом направлении будут оформлены как проект в рамках Союзного государства Беларуси и России.
— Что еще даст атомно-силовая микроскопия в будущем?
— Когда она станет более общедоступной, можно ожидать совершенно новых ее применений. Еще более десятка лет назад ученые при помощи АСМ создавали новые конструкционные материалы. Уже тогда зондом можно было выставить атомы в определенную конфигурацию. Это область, где новые подходы могут появиться каждый день, каждую минуту.

Татьяна ПЕТЛИЦКАЯ,
ведущий инженер ГЦ «Белмикроанализ», кандидат технических наук
— АСМ в микроэлектронике полезен на всех стадиях производства, начиная с анализа сырья — кремниевых пластин. С его помощью можно детально оценить их качество. К примеру, только благодаря АСМ мы смогли установить, чем именно различаются отечественные и импортные пластины — средняя высота микрорель¬ефа белорусских составляет 1 нм, а ино¬странных — 0,8 нм. Кроме того, АСМ позволяет исследовать все элементы микросхем. У нас накоплен значительный опыт в этой области. Самым трудным оказалось работать с так называемыми колодцами, которые создаются в диэлектриках, чтобы впо¬следствии связать проводящие слои. Здесь, казалось бы, успех был невозможен, поскольку чисто технически проникнуть зондом микроскопа в такие колодцы сложно. Но выход нашелся, и мы смогли изучить даже колодцы размером всего 0,5 микрона. Наконец, АСМ может использоваться не только для того, чтобы «по¬смотреть», но и чтобы провести какие-либо операции на микросхеме. К примеру, мы научились пережигать проводящие перемычки, отключая забракованные столбцы памяти и подключая резервные. В перспективе — возможность «залечивать» различные дефекты. Мы уже можем «взять» на зонд тот или иной материал, но вот «сбросить» его в требуемое место — пока что нерешенная задача. Еще одна заманчивая цель — «лечение» фотошаблонов для проекционной печати, используемых при производстве микросхем.