俄羅斯要搞EUV光刻機？

來源：內容編譯自cnews

俄羅斯已經制定了一項計劃，製造用於製造現代晶片的裝置，該裝置將比當前市場壟斷者ASML的裝置更便宜、更高效。該專案的作者認為，我國不宜走荷蘭公司的道路，因為成本太高。因此，俄羅斯將建造的裝置波長不是13.5奈米，而是11.2奈米。

俄羅斯已經制定了製造光刻機的“路線圖”，該光刻機將比荷蘭 ASML 的裝置更便宜、更容易製造。但與此同時，俄羅斯的設施也同樣有效。這是由俄羅斯科學院微結構物理研究所（IPM RAS）員工Nikolai Chkhalo編寫的“高效能X射線光刻發展新概念”得出的結論。CNews 的。

檔案指出，“路線圖”的實施將使該國能夠在合理的時間內建立自己的現代奈米光刻裝置。

IPM RAS建議將光刻機的工作波長從13.5奈米減少到11.2奈米。預計這種方法將降低真空元件和系統以及整個光刻機的製造成本以及操作成本。

為了打造不遜色於ASML的國產光刻機，IPM RAS提供了多項創新。例如，波長為11.2nm。這將導致裝置的解析度提高 20%（解析度定義為光刻膠層中再現的最小元素）。

“這將減少整體尺寸，顯著簡化鏡子的生產，並顯著降低鏡片的生產成本，”Chkhalo 指出。— 在俄羅斯的裝置中，計劃用氙氣源取代錫鐳射等離子體源。這應該可以將 源材料擴散產生的產物對光學元件的汙染減少幾個數量級。昂貴的收集器和薄膜（用於保護掩模的自由懸掛的多層薄膜）以及掩模的使用壽命將顯著增加。”

波長過渡到 11.2 nm 可能開啟使用矽基抗蝕劑，特別是有機矽抗蝕劑的可能性。從概念上可以看出，有機光刻膠在 EUV 光刻中的高圖案轉移引數下具有最大的靈敏度。Chkhalo 強調說：“我們可以預期，增加光刻膠中矽的比例將導致光刻膠在 11.2 nm 波長下的效率顯著提高，與 13.5 nm 波長相比。”

該表將 ASML 製造的 TWINSCAN NXE:3600D 光刻機的主要引數與IPM RAS正在開發的光刻機的預期引數進行了比較。

從表中可以看出，平均鐳射功率為 3.6 kW，波長 11.2 nm 下的預期效能將比 ASML 光刻機低約 2.7 倍。

“對於產品市場小於前五名公司的工廠來說，這個值已經足夠了，考慮到晶片上的所有層中，X射線光刻僅用於幾個關鍵層的形成，”該檔案指出。“因此，這一概念的成功實施將實現在不犧牲解析度的情況下提高使用者 X 射線光刻的可及性的目標。”

Chkhalo 指出，與全球 EUV 光刻機發展的經驗相類比， 所提出的概念的實施涉及三個階段。

第一階段包括科學研究工作（R&D）以及實驗設計（R&D）的要素。計劃建立關鍵的X射線光刻技術，找出所有關鍵技術中的主要問題，並提出糾正技術解決方案的建議。

此外，還計劃建立合作關係並列出解決第二階段問題所需的裝置清單。建立光刻實驗樣本，以測試真實技術流程中的所有元素，開發抗蝕劑並測試使用 X 射線光刻形成奈米結構的技術。

第二階段的目標之一是建立帶有六鏡投影鏡頭、多千瓦鐳射系統和200/300 毫米印版掃描系統的高效能光刻原型。特別是，計劃將X射線光刻技術融入國產先進晶片高效能生產線，打造光刻基礎元件和系統生產合作鏈。

這一階段的成果將是每小時生產超過 60 200 毫米印版的原型平版印刷機。還計劃將X射線光刻技術融入國內先進工廠的晶片生產技術鏈中，以最低拓撲標準生產關鍵層，並制定技術規範和技術方案。用於工業應用的原型光刻的可行性研究。

第三階段涉及製造適合工廠使用的平版印刷機，直徑為300毫米的印版的生產率超過每小時60張，並在俄羅斯組織大規模生產平版印刷機。

檔案中沒有指定各個階段的時間安排。

CNews報道了RAS應用物理研究所於 2022 年 10 月開始進行光刻工作的情況。預計該裝置將能夠生產使用 7 nm 拓撲的晶片。該裝置將於2028年開始全面執行。RAS預計俄羅斯光刻機的效率將是ASML製造的裝置的1.5-2倍。

Chkhalo 堅信嘗試複製 ASML 光刻不會成功。他繼續說道，這一結論適用於構建 13.5 nm 光刻機所面臨的技術和經濟問題。

“總的來說，ASML 正在開發的概念導致了巨大的裝置成本，”Chkhalo 指出。“根據多方訊息，目前生產的NXE:3400C和NXE:3600D系列光刻機的價格超過3億歐元，而解析度為8奈米的新一代EXE:5000更是數倍。”

然而，檔案指出，臺積電、三星和英特爾的高層管理人員確認，儘管存在這些成本，EUV 光刻技術仍然具有成本效益。“但是，我們必須考慮到這種效率是由於這些公司（本質上是 壟斷者）佔據了巨大的晶片市場，”它接著說道。——如果市場萎縮，這種效率就會急劇下降。對這一結論的間接印證是，除了這些巨頭，以及全球排名前五的晶片製造商美國美光科技和韓國SK海力士之外，沒有其他人購買過此類裝置。據ASML預測，近期沒有計劃。”

因此，Chkhalo得出的結論是，從經濟角度來看，重複ASML專案對俄羅斯來說是沒有意義的。由於在小規模生產中，它可能超過生產該晶片的專用裝置的成本。

從技術上來說，似乎不太可能重複ASML的發展，而使用這樣的裝置對於體量有限的國內晶片市場來說似乎並不合適。

製造 EUV 光刻機的技術難度令人難以置信，導致即使是最先開始這場競賽的美國和日本也無法將其 EUV 計劃轉化為具有競爭力的產品，並且僅限於為 ASML 提供單個元件。

Chkhalo 繼續說道：“我們認為，他們失敗的原因以及 ASML 成功的原因在於 ASML 能夠將所有主要元件的世界最佳成就融入到其產品中。” “他們透過專案前所未有的開放性實現了這一目標。據此我們可以得出結論，從技術意義上來說，一個國家重複ASML專案的可能性不大。”

因此，作者顯然需要一種替代方法來解決高效能X射線光刻問題，提供可比的技術特性，同時使該技術在裝置和運營成本方面更加實惠。如果這一概念得到實施，不僅俄羅斯聯邦，而且國外也將對平版印刷品產生需求，因為未進入前五名的公司也可以獲得平版印刷品。

由於制裁，光刻裝置不會進口到俄羅斯。因此，自主生產是邁向技術主權的重要一步。

俄羅斯用於生產 350 nm 拓撲晶片的裝置將於 2024 年開始生產，130 nm 拓撲晶片生產裝置將於 2026 年開始生產。工業和貿易部副部長 Vasily Shpak表示了這一雄心勃勃的計劃 。如今，世界上只有兩家公司生產這種光刻機—— 荷蘭ASML和日本尼康。

2026年後，俄羅斯將開始相對大規模生產光刻鐳射器，用於生產微電路。計劃每年至少組裝五個此類鐳射器。開發工作正在如火如荼地進行中：作為光刻技術一部分的測試計劃於 2025 年進行。

Lassard集團公司負責鐳射器的開發。測試將由 Zelenograd 奈米技術中心 ( ZNTC )的員工進行，鐳射器本身將用作光刻機的一部分，最初是為 350 nm 拓撲設計的。新鐳射器將其“泵浦”至 130 nm。相比之下，2024年將用於生產各種微電路（包括中央處理器）的最現代工藝流程是3奈米。這些標準被臺積電工廠用來生產蘋果晶片。

在最初的設計中，它是用於生產基於 350 nm 拓撲的晶片。這並不是最現代的技術流程——其相關性的頂峰出現在 1995 年至 1996 年。350奈米晶片雖然被認為是大規模晶片，但仍然應用於許多行業，包括汽車行業、能源和電信行業。

CNews 報道了與實施此類專案相關的問題。首先，預算。當局將花費1000億盧布。用於在俄羅斯建設微電路生產裝置的工業。這筆錢將在三年內分配。相比之下，僅在 2022 年，全球最大的此類裝置供應商ASML 的研發投入就達到了三倍。此外，俄羅斯幾乎沒有必要的專家，而且被發現的人已經80歲左右了。

MIPT微納電子學系副主任葉夫根尼·戈爾內夫 (Evgeniy Gornev)指出：“企業沒有足夠的員工能夠計算此類裝置的技術流程，也沒有足夠的科學家在實用物理學等領域擁有足夠的知識。”