俄罗斯要搞EUV光刻机？

俄罗斯已经制定了制造光刻机的“路线图”，该光刻机将比荷兰 ASML 的设备更便宜、更容易制造。但与此同时，俄罗斯的设施也同样有效。这是由俄罗斯科学院微结构物理研究所（IPM RAS）员工Nikolai Chkhalo编写的“高性能X射线光刻发展新概念”得出的结论。CNews 的。

文件指出，“路线图”的实施将使该国能够在合理的时间内创建自己的现代纳米光刻装置。

IPM RAS建议将光刻机的工作波长从13.5纳米减少到11.2纳米。预计这种方法将降低真空元件和系统以及整个光刻机的制造成本以及操作成本。

为了打造不逊色于ASML的国产光刻机，IPM RAS提供了多项创新。例如，波长为11.2nm。这将导致装置的分辨率提高 20%（分辨率定义为光刻胶层中再现的最小元素）。

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“这将减少整体尺寸，显着简化镜子的生产，并显着降低镜片的生产成本，”Chkhalo 指出。— 在俄罗斯的装置中，计划用氙气源取代锡激光等离子体源。这应该可以将 源材料扩散产生的产物对光学元件的污染减少几个数量级。昂贵的收集器和薄膜（用于保护掩模的自由悬挂的多层薄膜）以及掩模的使用寿命将显着增加。”

波长过渡到 11.2 nm 可能开启使用硅基抗蚀剂，特别是有机硅抗蚀剂的可能性。从概念上可以看出，有机光刻胶在 EUV 光刻中的高图案转移参数下具有最大的灵敏度。Chkhalo 强调说：“我们可以预期，增加光刻胶中硅的比例将导致光刻胶在 11.2 nm 波长下的效率显着提高，与 13.5 nm 波长相比。”

该表将 ASML 制造的 TWINSCAN NXE:3600D 光刻机的主要参数与IPM RAS正在开发的光刻机的预期参数进行了比较。

从表中可以看出，平均激光功率为 3.6 kW，波长 11.2 nm 下的预期性能将比 ASML 光刻机低约 2.7 倍。

“对于产品市场小于前五名公司的工厂来说，这个值已经足够了，考虑到芯片上的所有层中，X射线光刻仅用于几个关键层的形成，”该文件指出。“因此，这一概念的成功实施将实现在不牺牲分辨率的情况下提高用户 X 射线光刻的可及性的目标。”

Chkhalo 指出，与全球 EUV 光刻机发展的经验相类比， 所提出的概念的实施涉及三个阶段。

第一阶段包括科学研究工作（R&D）以及实验设计（R&D）的要素。计划创建关键的X射线光刻技术，找出所有关键技术中的主要问题，并提出纠正技术解决方案的建议。

此外，还计划建立合作关系并列出解决第二阶段问题所需的设备清单。创建光刻实验样本，以测试真实技术流程中的所有元素，开发抗蚀剂并测试使用 X 射线光刻形成纳米结构的技术。

第二阶段的目标之一是创建带有六镜投影镜头、多千瓦激光系统和200/300 毫米印版扫描系统的高性能光刻原型。特别是，计划将X射线光刻技术融入国产先进芯片高性能生产线，打造光刻基础元件和系统生产合作链。

这一阶段的成果将是每小时生产超过 60 200 毫米印版的原型平版印刷机。还计划将X射线光刻技术融入国内先进工厂的芯片生产技术链中，以最低拓扑标准生产关键层，并制定技术规范和技术方案。用于工业应用的原型光刻的可行性研究。

第三阶段涉及制造适合工厂使用的平版印刷机，直径为300毫米的印版的生产率超过每小时60张，并在俄罗斯组织大规模生产平版印刷机。

文件中没有指定各个阶段的时间安排。

CNews报道了RAS应用物理研究所于 2022 年 10 月开始进行光刻工作的情况。预计该装置将能够生产使用 7 nm 拓扑的芯片。该设备将于2028年开始全面运行。RAS预计俄罗斯光刻机的效率将是ASML制造的设备的1.5-2倍。

Chkhalo 坚信尝试复制 ASML 光刻不会成功。他继续说道，这一结论适用于构建 13.5 nm 光刻机所面临的技术和经济问题。

“总的来说，ASML 正在开发的概念导致了巨大的设备成本，”Chkhalo 指出。“根据多方消息，目前生产的NXE:3400C和NXE:3600D系列光刻机的价格超过3亿欧元，而分辨率为8纳米的新一代EXE:5000更是数倍。”

然而，文件指出，台积电、三星和英特尔的高层管理人员确认，尽管存在这些成本，EUV 光刻技术仍然具有成本效益。“但是，我们必须考虑到这种效率是由于这些公司（本质上是 垄断者）占据了巨大的芯片市场，”它接着说道。——如果市场萎缩，这种效率就会急剧下降。对这一结论的间接印证是，除了这些巨头，以及全球排名前五的芯片制造商美国美光科技和韩国SK海力士之外，没有其他人购买过此类设备。据ASML预测，近期没有计划。”

因此，Chkhalo得出的结论是，从经济角度来看，重复ASML项目对俄罗斯来说是没有意义的。由于在小规模生产中，它可能超过生产该芯片的专用设备的成本。

从技术上来说，似乎不太可能重复ASML的发展，而使用这样的设备对于体量有限的国内芯片市场来说似乎并不合适。

制造 EUV 光刻机的技术难度令人难以置信，导致即使是最先开始这场竞赛的美国和日本也无法将其 EUV 计划转化为具有竞争力的产品，并且仅限于为 ASML 提供单个组件。

Chkhalo 继续说道：“我们认为，他们失败的原因以及 ASML 成功的原因在于 ASML 能够将所有主要组件的世界最佳成就融入到其产品中。” “他们通过项目前所未有的开放性实现了这一目标。据此我们可以得出结论，从技术意义上来说，一个国家重复ASML项目的可能性不大。”

因此，作者显然需要一种替代方法来解决高性能X射线光刻问题，提供可比的技术特性，同时使该技术在设备和运营成本方面更加实惠。如果这一概念得到实施，不仅俄罗斯联邦，而且国外也将对平版印刷品产生需求，因为未进入前五名的公司也可以获得平版印刷品。

由于制裁，光刻设备不会进口到俄罗斯。因此，自主生产是迈向技术主权的重要一步。

俄罗斯用于生产 350 nm 拓扑芯片的设备将于 2024 年开始生产，130 nm 拓扑芯片生产设备将于 2026 年开始生产。工业和贸易部副部长 Vasily Shpak表示了这一雄心勃勃的计划 。如今，世界上只有两家公司生产这种光刻机—— 荷兰ASML和日本尼康。

2026年后，俄罗斯将开始相对大规模生产光刻激光器，用于生产微电路。计划每年至少组装五个此类激光器。开发工作正在如火如荼地进行中：作为光刻技术一部分的测试计划于 2025 年进行。

Lassard集团公司负责激光器的开发。测试将由 Zelenograd 纳米技术中心 ( ZNTC )的员工进行，激光器本身将用作光刻机的一部分，最初是为 350 nm 拓扑设计的。新激光器将其“泵浦”至 130 nm。相比之下，2024年将用于生产各种微电路（包括中央处理器）的最现代工艺流程是3纳米。这些标准被台积电工厂用来生产苹果芯片。

在最初的设计中，它是用于生产基于 350 nm 拓扑的芯片。这并不是最现代的技术流程——其相关性的顶峰出现在 1995 年至 1996 年。350纳米芯片虽然被认为是大规模芯片，但仍然应用于许多行业，包括汽车行业、能源和电信行业。

CNews 报道了与实施此类项目相关的问题。首先，预算。当局将花费1000亿卢布。用于在俄罗斯建设微电路生产设备的工业。这笔钱将在三年内分配。相比之下，仅在 2022 年，全球最大的此类设备供应商ASML 的研发投入就达到了三倍。此外，俄罗斯几乎没有必要的专家，而且被发现的人已经80岁左右了。

MIPT微纳电子学系副主任叶夫根尼·戈尔内夫 (Evgeniy Gornev)指出：“企业没有足够的员工能够计算此类装置的技术流程，也没有足够的科学家在实用物理学等领域拥有足够的知识。”