Новости науки и техники

[Touring]

я давно научился не читать все что написано в отечественных СМИ после слово "обещают" . Вот начнется серийное производство и эксплуатация, так и будет что обсудить. А обещать и я могу.

Я считаю что это чисто пропагандистская история, в сухом остатке циркулирует два документа с цифрами, списанными в Планаре с параметров двух реальных коммерческих продуктов ASML, PAS 5500/200 (1998-го) и PAS 5500/350 (2000-го), и есть видео на ютубе некой конструкции.

 

[Sergey-nn]

Я считаю что это чисто пропагандистская история, в сухом остатке циркулирует два документа с цифрами, списанными в Планаре с параметров двух реальных коммерческих продуктов ASML, PAS 5500/200 (1998-го) и PAS 5500/350 (2000-го), и есть видео на ютубе некой конструкции.

Вы тут нагородили столько всего интересного, наделали столько офигенных выводов, безапелляционно заявили о невозможности в РФ добиться позиционирования достаточного даже для 180нм - аж зачитаешься
Однако давайте с чем ни будь сравним необходимые точности.
С чем то простым и понятным.
Возьмем к примеру банальный бытовой жесткий диск (винчестер)
Плотность записи массовых образцов (далеко не последнего поколения) 10 Гбит/см^2, или 10^10 бит на см^2 что дает линейные размеры бита 10^-7 м, и соответственно гарантированную точность позиционирования считывающей головки не более 100 нм.
Вы всерьёз считаете что этот "верх технологий" недостижим с применением комплектующих доступных в России?

 

[миг-21р]

Возьмем к примеру банальный бытовой жесткий диск (винчестер)
Плотность записи массовых образцов (далеко не последнего поколения) 10 Гбит/см^2, или 10^10 бит на см^2 что дает линейные размеры бита 10^-7 м, и соответственно гарантированную точность позиционирования считывающей головки не более 100 нм.
Вы всерьёз считаете что этот "верх технологий" недостижим с применением комплектующих доступных в России?

теоретически Россия может воспроизвести собственные жесткие диски на импортных станках с опорой на импортных деталях и с опорой на кооперацию с характеристиками 10 Гбит/см² (уровень примерно 2000-х). Но практически их не производит. Ибо не имеет собственных компонентов в области прецизионной механики стабильной конструкции, высококачественных точных шаговых двигателей, сервоприводов с обратной связью и ко всему еще - не имеет собственной микроэлектронной базы для производства контроллеров таких жестких дисков.

 

[Touring]

"заявленная погрешность измерения в 5 нм" — это показатель, теоретически достаточный для процессов до 65 нм. Однако ключевой вопрос — какой будет точность позиционирования в реальных условиях.

"выход на максимальную глобальную ошибку совмещения слоёв (наложения) в 60 нм" - это недостаточный показатель для 130 нм процессов промышленные стандарты обычно требуют 40–50 нм. отдельный ограничитель для 130 нм. - это отечественная оптика.

Ключевой вопрос какой разброс параметров реальных установок и их приводов будет в серийном их производстве (если это производство вообще будет). Например у ASML было две ранних серии 80-х годов, 2500 на 700-1,000 нм элемента и 5000 на 500 нм, с принципиально одним внутренним устройством. Характеристики модели 2500/10 образца 1986-го ниже.

Исходя из параметров использованного в ней объектива от Zeiss, 10-78-46, ключевые из которых кроме величины искажений это NA = 0.38 и разрешение 900 нм, из параметров источника g-line 436 нм, из параметров осветителя и фоторезиста (k1 = 0.78), на 2500/10 можно было получить минимальный элемент в 900 нм.

900 нм = 0.78 х 436 / 0.38

Изображение на пластине, при уменьшении объектива в 5Х, получалось диаметром 20 мм (вписываемый в него квадрат до 14х14 мм задавал максимальный физический размер чипа).

В спецификациях ASML приводила для одной такой машины менее 150 нм ошибки наложения, а с учётом разницы машина-машина, до 250 нм, это и есть критический параметр для обеспечения приемлемого выхода годных в реальном производстве.

Составляющие:

250 нм = 80 нм х/y ошибка привода и его контроллера (при точности измерительного интерферометра с HeNe лазером на 633 нм / 24 = 25 нм.) + 70 нм составляющие ошибки за счёт остальных приводов установки + 100 нм разбежка параметров машина-машина.

Величина ошибки наложения машины и вариация параметров от машины к машине позволяли устойчиво производить 900 нм, используя как одну так и несколько таких машин в производстве (реально использовали 1,000 нм, под максимальное разрешение фоторезиста):

- до 150 нм ошибки наложения одной машины / 1,000 нм минимального размера элемента = 0.15,

- до 250 нм ошибки наложения пары машин / 1,000 нм минимального размера элемента = 0.25.

 

[Touring]

Что до приводов, в самой первой их установке, PAS 2000 образца 84-го, которых было сделано 17 штук, была вот такая электромеханическая загрузка и выгрузка пластин, и вот такой гидромеханический H-привод столика по x/y, достаточно быстрый, который однако не хотели видеть клиенты, из-за течей масла и загрязнения.

Из за чего в Philips был разработан электромеханический H-привод столика, с линейными шаговыми двигателями, и направляющими на подшипниках, их внедрили в переработке PAS 2000, единственной экспериментальной PAS 2400 в 1985-м.

 

[SDA]

Вы тут нагородили столько всего интересного, наделали столько офигенных выводов, безапелляционно заявили о невозможности в РФ добиться позиционирования достаточного даже для 180нм - аж зачитаешься
Однако давайте с чем ни будь сравним необходимые точности.
С чем то простым и понятным.
Возьмем к примеру банальный бытовой жесткий диск (винчестер)
Плотность записи массовых образцов (далеко не последнего поколения) 10 Гбит/см^2, или 10^10 бит на см^2 что дает линейные размеры бита 10^-7 м, и соответственно гарантированную точность позиционирования считывающей головки не более 100 нм.
Вы всерьёз считаете что этот "верх технологий" недостижим с применением комплектующих доступных в России?

там не так.
Точно нужно спозиционировать только нужную дорожку (цилиндр).
А потом по кругу позиционирование осуществляется считыванием меток, которые весьма протяжённые.
То есть происходит обработка потока непрерывного данных от цилиндра. Головка не приезжает сразу в нужный бит на диске. А начинает читать всё подряд и находит нужный сектор и в нём бит.

 

[Touring]

В 1986-м ASML выпустила первую серийную установку PAS 2500/10 с таким приводом, на 900 нм элемента, и параметрами приведёнными выше.

Далее, они использовали эту же платформу, перейдя в источнике с 436 на 365 нм линию, и на объектив от Zeiss на данную длину волны, с чуть большим NA (0.38>0.40). Разделение с Zeiss риска, аутсорсинг им оптической части установок, использование их опыта и решений, и было и остаётся ключевым для успеха ASML. Это позволило им тогда выйти на 700 нм минимального элемента, итерационно, не сильно рискуя, и накопить опыт. Попутно они увеличили скорость, с 55 до 70 пластин на 150 мм в час.

Получившееся назвали PAS 2500/40, и с 1987-го запустили в серию, данных установок было выпущено 113 штук (в дополнение к 90 штукам PAS 2500/10), на их выпуске ASML в 1988-м году вышла на окупаемость.

Современные фото PAS 2500/40 ниже.

Привод столика, на воздушной подушке, видны линейные x/y двигатели и их направляющие.

Загрузчик/разгрузчик.

Остальные приводы тоже от Philips.

Задняя часть установки, с интерферометрами и их лазерами.

Интерферометрические датчики, от американской Hewlett Packard.

Лазера три, два HeNe, один для измерения положения столика, с тремя каналами интерферометра (x/y/z координаты), другой для системы совмещения меток, и один GaAs, для фокусировки объектива.

Как и датчики, лазеры американские, от Uniphase.

 

[Touring]

Вид сбоку, заметны массивное габбро-диабаз основание столика и его приводов, и его антивибрационные опоры от американской Barry Controls.

Для управления опорами применены вакуумные регуляторы от американской Fairchild.

И аппаратура американской Barry Controls, её немецкого отделения.

Вся оптическая часть, транспорт иллюминатор и объектив (линейки Starlith), как упоминалась, от немецкой Zeiss.

Аутсорсинг всего не критического с точки зрения лидерства, вложения поставщиков в нужные решения за счёт собственных средств, соинвестиции для ключевых и широкая кооперация, то что было и остаётся ключевым в успехе ASML как интегратора.

 

[Touring]

В конце 80-х они аккуратно модернизировали 2500-ю платформу, сохранив её архитектуру, и привод столика. Основное улучшение, новый объектив Zeiss, с заметно большим NA (0.40>0.48), и повышенным разрешением (700 > 500 нм). Изображение на пластине, тоже чуть большего диаметра (20.0>21.2 мм).

Исходя из параметров объектива, источника-лампы на 365 нм i-линии, осветителя и нового 500 нм фоторезиста (k1 = 0.66), можно было получить минимальный элемент в 500 нм.

500 нм = 0.66 х 365 / 0.48.

Ошибка наложения понизилась до 125 нм (с пакетом модификаций до 100 нм), с учётом разницы машина-машина, до 225 (200) нм.

Получившееся назвали 5000-й серией, и с 1989-го начали производить, PAS 2500/50, полные характеристики которой ниже, было выпущено 77 штук (потом последовала 5000/55).

 

[Touring]

Принципиальных отличий от 2500 на деле было минимум, включая блок загрузки-выгрузки пластин от американской Cybeq Systems, подразделения Siltec.

Остальное тоже максимально близкое к 2500, не очень сложно, не очень дорого, и уже отказоустойчиво.

 

[Sergey-nn]

теоретически Россия может воспроизвести собственные жесткие диски на импортных станках с опорой на импортных деталях и с опорой на кооперацию с характеристиками 10 Гбит/см² (уровень примерно 2000-х). Но практически их не производит. Ибо не имеет собственных компонентов в области прецизионной механики стабильной конструкции, высококачественных точных шаговых двигателей, сервоприводов с обратной связью и ко всему еще - не имеет собственной микроэлектронной базы для производства контроллеров таких жестких дисков.

А кому они сейчас нужны уровня 2000-х то?
Разговор однако совсем о ином - указанная "прецизионная механика " сегодня является банальным ширпотребом.
Т.е. привод для этого "суперпозиционирования" можно сварганить из вполне доступных комплектующих, тупо отковырять из обычного бытового винчестера, или просто заказать в Китае.
С чего сыр-бор то разводить?

 

[Sergey-nn]

Что до приводов, в самой первой их установке, PAS 2000 образца 84-го, которых было сделано 17 штук, была вот такая электромеханическая загрузка и выгрузка пластин, и вот такой гидромеханический H-привод столика по x/y, достаточно быстрый, который однако не хотели видеть клиенты, из-за течей масла и загрязнения.

Посмотреть вложение 857005

Из за чего в Philips был разработан электромеханический H-привод столика, с линейными шаговыми двигателями, и направляющими на подшипниках, их внедрили в переработке PAS 2000, единственной экспериментальной PAS 2400 в 1985-м.

Посмотреть вложение 857006

И вновь Вы про 80-е!
Тогда дискета 7' была верхом технологий
К чему эти сказки 50 лет спустя?

 

[Sergey-nn]

там не так.
Точно нужно спозиционировать только нужную дорожку (цилиндр).
А потом по кругу позиционирование осуществляется считыванием меток, которые весьма протяжённые.
То есть происходит обработка потока непрерывного данных от цилиндра. Головка не приезжает сразу в нужный бит на диске. А начинает читать всё подряд и находит нужный сектор и в нём бит.

Спасибо, Кэп, Вы мне просто глаза открыли!

Однако дорожку она находит, и позиционирование на ней производится.
И техника это самая что ни на есть бытовая, производимая миллиардными тиражами и работающая десятилетиями.
а в 80-х многодисковый RLL- винчестер на 50 МБайт был богатством и стоил как автомобиль.
К чему все эти экскурсы в историю??

 

[Kit.]

А кому они сейчас нужны уровня 2000-х то?
Разговор однако совсем о ином - указанная "прецизионная механика " сегодня является банальным ширпотребом.
Т.е. привод для этого "суперпозиционирования" можно сварганить из вполне доступных комплектующих, тупо отковырять из обычного бытового винчестера, или просто заказать в Китае.
С чего сыр-бор то разводить?

Вы это серьёзно? Вот так прямо сервопривод головки винчестера предлагаете использовать для позиционирования столика степпера?

 

[Touring]

В конце 80-х в ASML резонно решили что чтобы начать конкурировать с лидерами, японцами из Nikon и Canon, нужна платформа иного уровня, чем 2500 концептуализированная в 70-х, и разработанная в начале 80-х (это же справедливо для продукции Планара тех лет, с дополнительной поправкой на более низкое качество его изделий, вот ответ почему они оказались не нужны).

В 89-м там была начата разработка этой новой платформы, названной 5500.

Выйдя в 88-м на точку безубыточности, в 89-м и 90-м ASML показала небольшую прибыль, и заняла 10% рынка, в не критических по параметрам секторах. Тогда же ASMI вышла из консорциума в ней с Philips, её долю выкупили голландские банки, что позволило начать финансировать расширение производства до 200 машин в год, а также вложиться в проработку 5500-й.

Но, в 91-м продажи упали, фирма ушла в убытки, банки не хотели её кредитовать, ASML поэтому была вынуждена попросить займ в $20 миллионов у Philips на развитие новой 5500. Также, в начале 90-х она привлекла для этого налоговые преференции от правительства Нидерландов, и гранты от Еврокомиссии, в рамках инициатив ESPRIT и EUREKA.

Первая опытная машина будущей линейки была отправлена на тестирование в IBM в 91-м. Её доводка длилась достаточно долго, и шла непросто, это были трудные годы, когда Philips, предложив выкупить ASML другим производителям подобного оборудования (безуспешно), всерьёз задумывался о её закрытии.

Первая поставка модели PAS 5500/20 коммерческому покупателю случилась в конце 93-го, тогда же была начата разработка более прогрессивного и сложного чем степпер сканера 5500-й линейки. ASML вернулась к прибыльности, занимала 18% рынка, имела востребованный и лидерский продукт доведённый до нужного уровня производительности. Поэтому, Philips стал готовить её к выведению на IPO, для того чтобы финансировать новые разработки и развитие производства не из своих средств, а с биржи, через продажу там акций, и через бонды.

В 95-м Philips успешно продала первый пакет акций ASML на бирже, в 96-м повторила эмиссию, и привлечение через неё денег. Это позволило той завершить к 97-му разработку и запустить в производство модель сканера 5500/500 с KrF лазером, и чуть позднее 5500/400, с 365 нм i-лампой. ASML вышла на 30% доли мирового рынка.

Тогда же, в 97-м, ею был начат разработки следующей платформы сканера, ATLAS, с двумя столиками, профинансированная через бонды, выпущенные в 98-м и 99-м. Машина, названная Twinscan была показана в 2000-м, в 2001-м серийная её версия начала поставляться первым клиентам. Бонды, выпущенные в 2001-2003-м в том, позволили ASML разработать к 2003-му опытный иммерсионный сканер, и вывести серийную технологию водяной иммерсии на рынок в 2006-м. Тогда же, стать безусловным лидером рынка.

Но сканеры, Twinscan и иммерсия это отдельная тема.

 

[Touring]

Ниже подробности по более простому степперу, на примере модели 5500/100D образца 1996-го.

В этой платформе поменялось почти всё, кроме базовой технологии привода столика линейными двигателями. Полностью переработали загрузку и выгрузку пластин, добавив возможность работать с 200-мм пластинами, вынеся её в отдельный корпус, что дало повышение производительности до 100 пластин на 150 мм в час, и 72 пластин на 200 мм.

Основное улучшение, позволившее снизить размер элемента, новый объектив от Zeiss, с заметно большим чем ранее NA (0.48>0.60), повышенным разрешением (500 > 350 нм), и вдвое более низкими искажениями (100 > 60 нм). Изображение на пластине, поэтому, заметно большего диаметра (21.2>31.1 мм).

Конструкцию осветителя в Zeiss также изменили, принципиально, она стала допускать внеосевое и секторное освещение, для повышения контраста итогового изображения на пластине. Выросла и мощность лампы-источника, с 500 до 1,500 Ватт электрических.

Исходя из параметров разрешения искажений и NA объектива, источника на 365 нм i-линии, параметров осветителя и 400 нм фоторезиста (k1 = 0.66), оказалось возможным получить минимальный элемент в 400 нм.

400 нм = 0.66 х 365 / 0.60

Ошибка наложения в этой серии снизилась вдвое, до 60 нм, с учётом разницы машина-машина, до 110 нм. Это дала новая платформа, как в части роста точности привода её столика, для чего он был переработан и облегчён, так и в части повышения точности измерений интерферометром, также переработанным, для чего в частности повысили точность поддержания температурных параметров, и сделали внутренние воздушные потоки ламинарными.

- до 60 нм ошибки наложения одной машины / 400 нм минимального размера элемента = 0.15,

- до 110 нм ошибки наложения пары машин / 400 нм минимального размера элемента = 0.28.

 

[Touring]

Фото 5500/100D.

Видно разделение на основную установку, и загрузки-выгрузки.

Основной модуль, всё более организовано и выполненно уже на технологиях 90-х.

На этом фото видны виброопоры нового типа, с широтно-импульсным регулированием, от немецкой IDE.

 

[Touring]

Новые осветитель, блок фотошаблона, объектив, и блок столика пластин.

Внутреннее устройство осветителя.

Заметно большая NA объектива привела к гораздо большей массе и размерам, он стал поддерживаться под давлением.

Блок загрузки фотошаблона полностью изменился.

Блок столика кремниевых пластин тоже.

Как видно, привод его остался Н-типа, линейными шаговыми двигателями, переработанными, масса и инерция ниже, быстродействие и точность позиционирования выше.

Один из лазеров, использованных в измерительной части.

 

[Touring]

Новая установка загрузки-выгрузки.

Разработано это всё в начале 90-х, произведено в их середине.

 

[Touring]

Вы это серьёзно? Вот так прямо сервопривод головки винчестера предлагаете использовать для позиционирования столика степпера?

"Каретка" кремниевой пластины весит 20 кг, так что нужны новые идеи откуда её высокоточный привод на минимум 0.1 м/с и 10 м/с2 ускорения-замедления можно будет беспроблемно достать ,)