В ТУСУРе создаётся отечественный профилометр, необходимый при производстве микроэлектроники

К 2026 году в ТУСУРе разработают установку для измерения параметров поверхности полупроводниковых пластин. Задача прибора – контроль шероховатости и рельефа поверхности полупроводниковых пластин, измерение высоты и составление 3D-карты профиля топологии изготавливаемых микросхем на различных этапах технологического процесса.

«Профилометр необходим при производстве микроэлектроники. На этапах прохождения полупроводниковой пластины по маршруту он задействуется после каждой технологической операции формирования фоторезистивной маски и топологии микросхемы, - рассказывает директор НОЦ «Нанотехнологии» Евгений Шестериков. – Это важная операция в технологическом маршруте – на основе результатов тестирования можно либо оперативно скорректировать технологический процесс, либо удостовериться, что все делается правильно».

Измерение с помощью прибора позволяет определять механические напряжения в полупроводниковых пластинах после формирования металлических или диэлектрических слоев. Это очень важно при производстве, потому что, если механические напряжения будут превышать определенный уровень, может потрескаться либо сама пластина, либо диэлектрические пленки, выполняющие роль межуровневой изоляции, конденсаторного диэлектрического слоя или защитного слоя. Такие пластины нужно отслеживать и снимать с технологического маршрута.

Прибор, изготавливаемый в ТУСУРе – отечественный аналог роботизированного оптического профилометра.

«Задача оператора – загрузить в установку кассету с полупроводниковыми пластинами. Все остальные манипуляции проводит робот: последовательно берет пластины из кассеты, кладет на прецизионный подвижный стол, с помощью измерительной системы проводит необходимые измерения, а после проведения измерений аккуратно возвращает пластины обратно в кассету. Данные передаются на компьютер, обрабатываются, и оператор на их основе принимает решение – отправить пластины дальше по маршруту или забраковать», - поясняет Евгений Шестериков.

На данном этапе уже создан макет измерительной головки на основе оптической интерферометрической системы измерения, в которой задействован лазер и оптический приемник, ведется работа над роботом-загрузчиком и системой прецизионного перемещения пластины. В качестве эталонов высоты будут применяться пластины, которые изготавливаются на базе НОЦ «Нанотехнологии» и проходят калибровку в ФГБУ «ВНИИМС». Алмазные стилусы с различными радиусами закругления, непосредственно контактируемые с поверхностью полупроводниковых пластин, будут также изготавливаться на базе НОЦ «Нанотехнологии».

«Вибрации негативно влияют на качество измерений, поэтому нам необходимо обеспечить прецизионное движение стола. Для этого мы используется специальную антивибрационную платформу, которая позволяет нивелировать внешние вибрации и кварцевую плиту, по которой осуществляется плавное движение стола в процессе измерений», - пояснил директор НОЦ «Нанотехнологии».

Разработчики отмечают, что пока в устройстве используются импортные комплектующие. Однако по мере разработки отечественных, планируется адаптация профилометра с учетом их интеграции в конструкцию.

Прибор, разрабатываемый в ТУСУРе, рассчитан на измерение пластин диаметром от 50 до 200 мм. Для пластин диаметром 300-500 мм, которые используется на современных кремниевых фабриках, потребуется установка с измерительным столом большего диаметра. Впрочем, по словам разработчиков, после завершения работы над профилометром, создать установку и для них не составит труда – принцип работы будет тот же, только измерительная площадка понадобится немного больших размеров.

Потребности внутреннего рынка в профилометрах оцениваются в 3-5 установок в год. Планируется, что производство профилометров будет осуществляться на базе ТУСУРа.