Значимость создания линейки отечественного оборудования для производства микрочипов, кажется, уже ни у кого не вызывает сомнений. Микросхемы в наше время нужны буквально везде: от станков до самолётов, и от «умных» часов до огромных центров хранения данных. И зависеть в этом вопросе от доброй воли хоть недружественных, хоть дружественных государств, недопустимо. Ну а свои по-настоящему собственные микросхемы можно произвести только на собственном оборудовании с использованием собственных материалов.
В ряду производственного оборудования наибольший общественный интерес вызывает тема создания фотолитографа, а в области химической продукции — разработка собственных фоторезистов. И это вполне объяснимо: фотолитограф и фоторезист совместно «рисуют узор» микросхемы на кремниевой подложке. Это ключевой и наиболее интересный этап в создании микрочипа. Остальные этапы производственного процесса выглядят на этом фоне скорее как вспомогательные. Хотя последующие этапы техпроцесса, такие как травление и осаждение, тоже на слуху. Под создание такого оборудования также проводились тендеры, выделялось госфинансирование. В общем, процессы в этом направлении идут.
Но производственная цепочка не может работать только на ключевом оборудовании: должен быть создан весь комплект как машин, так и материалов. Давайте поговорим о не самом заметном, но от того не менее важном этапе в создании чипа: ламинировании кремниевой пластины и необходимых для этого материалах.
Когда чипы на кремниевой подложке сформированы, их необходимо разделить на отдельные пластинки и передать на последующие производственные этапы тестирования и капсулирования готовых микросхем. Но предварительно пластину с чипами необходимо утончить. Дело в том, что используемые сегодня кремниевые пластины имеют толщину порядка 750 мкм. Это слишком много для готовых чипов. В особенности в наши дни, когда всё чаще используются многослойные конструкции чипов, так называемые чиплеты.
Толщина современного чипа обычно составляет порядка 50-75 мкм. Для этого пластину с чипами подвергают обратному шлифованию (со стороны, где нет рисунка микросхем). Почему же не утончить пластину изначально? Считается, что 750 мкм — минимальная толщина, обеспечивающая механическую и температурную стабильность пластины в процессе создания чипов. Шлифование производится на специализированном оборудовании. Для того, чтобы в процессе шлифовки не повредить пластину с готовыми чипами шлифовальной жидкостью и мусором, её ламинируют самоклеющейся плёнкой.
Передовиками в производстве такой плёнки являются японские компании Nitto и Lintec. Что, впрочем, неудивительно: японские производители вообще лидируют в производстве материалов и химии для полупроводникового производства: от кремниевых пластин до фоторезиста. Но одной шлифовкой применение ламинирующей плёнки не ограничивается. После шлифования пластины разрезаются на отдельные чипы. Процесс этот очень деликатный: нельзя допустить ни малейшего движения пластины в процессе нарезки. Для этого на обратную сторону пластины наклеивается фиксирующая плёнка.
Для ламинации используется соответствующее специализированное оборудование, в том числе полностью автоматическое. Как правило, в автоматических машинах используется более дорогая УФ-отверждаемая плёнка. После выполнения своей задачи такая плёнка подвергается ультрафиолетовому облучению, чтобы её было легче отделить от кремниевой подложки. Но есть и плёнки без УФ-отверждения, часто используемые в полуавтоматических и ручных установках. Японская компания Lintec, помимо собственно клеющих плёнок, производит и широкий спектр соответствующего оборудования. Швейцарская компания Powatec известна широким ассортиментов ручного и полуавтоматического оборудования.
Процесс производства микрочипов происходит в условиях чистых помещений. Поэтому требования к ламинирующим материалам чрезвычайно высоки. Сделать плёнку, которая, с одной стороны, надёжно защищает поверхность пластины, а с другой — удаляется с неё, не оставляя ни малейших следов, сложная задача, потребовавшая от япоских компаний многих лет больших финансовых вложений и исследований. А ведь нужно ещё создать и соответствующее оборудование. Будем надеяться, что эта, не столь очевидная задача, находится в фокусе внимания специалистов Минпромторга РФ, ответственных за развитие микроэлектроники в нашей стране.
Статью о разработке новейших фоторезистов для EUV фотолитографов можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: