Какие фотолитографы доминируют в передовой полупроводниковой промышленности? Кто-то скажет: фотолитографы экстремального ультрафиолета (EUV). Но нет: это их предшественники, фотолитографы глубокого ультрафиолета (DUV). Ведь если речь идёт об изготовлении «систем на кристалле» смартфонов или ноутбуков, серверных или клиентских процессоров, ускорителей искусственного интеллекта, то большинство слоёв таких микросхем (обычно от нескольких десятков до сотни) формируется именно при помощи DUV фотолитографов.
Когда речь идёт о микросхемах, исполненных по техпроцессам от 130 до 12 нм, это означает, что здесь потрудились машины, работающие на источниках излучения глубокого ультрафиолета (длины волн 248 нм и 193 нм). Но даже если мы говорим об ультрапередовых микросхемах, произведённых по техпроцессам от 10 до 2 нм (что подразумевает использование EUV фотолитографов), это вовсе не означает, что все слои произведены по топологическим нормам в несколько нанометров. Обычно их всего несколько, ну может быть десяток, а остальные слои (а это десятки и сотни нанометров) производятся прежде всего с помощью DUV техники.
На полупроводниковых фабриках это так и происходит: изготовили несколько слоёв с помощью EUV фотолитографа — перекинули пластины на DUV машины, а оттуда, по необходимости, даже на литографы обычного ультрафиолета, которые работают по техпроцессам 350 нм и выше. Парочку таких «толстых» слоёв запросто можно отыскать даже в самых современных чипах. Конечно, одними фотолитографами на фабриках дело не ограничивается: каждый слой после этапа фотолитографии проходит через этапы травления, ионной имплантации, осаждения, планаризации и ещё много чего хорошего. Но когда он сформирован, всё начинается сначала до тех пор, пока не будет полностью сформирован многослойный чип.
DUV машины, в свою очередь, делятся на «сухие» и иммерсионные, использующие для увеличения разрешения дополнительную водяную линзу. «Сухие» машины чаще используют в качестве источника KrF эксимерный лазер (фторид криптона) с длиной волны 248 нм, но встречаются и машины с ArF (фторид аргона) эксимерными лазерами, позволяющими работать со светом 193 нм. Однако ArF источники в наше время преимущественно используются именно в иммерсионных фотолитографах. Водораздел проходит на уровне 65 нм техпроцессов: их исполняют и на «сухих», и на иммерсионных машинах. Более толстые техпроцессы — обычно на «сухих», более тонкие — непременно на иммерсионных.
Есть ли у нас в России фотолитографы глубокого ультрафиолета? Есть, но импортные, производства нидерландской ASML. Первый российский фотолитограф «Прогресс СТП-350», выпущенный в прошлом году Зеленоградским нанотехнологическим центром (при участии минского «Планара»), — это машина на ультрафиолетовом 365 нм источнике (не «глубоком»), работающая по техпроцессам 350 нм.
А вот следующая машина ЗНТЦ, появление которой ожидается в конце текущего года, будет самой что ни на есть DUV. Ведь она строится на эксимерном KrF лазере (193 нм, глубокий ультрафиолет) производства российской компании «Оптосистемы», входящей в ГК «Лассард». Самый передовой российский фотолитограф (степпер = шаговая установка совмещения и экспонирования) будет использоваться в производстве микросхем по 130 нм техпроцессам. В общем, осталось ждать сосем немного, когда и на нашей полупроводниковой улице будет праздник глубокого ультрафиолета.
Статью про поединок между российским ИФМ и японской Rigaku за право стать вторым в истории производителем оптической системы для EUV фотолитографа можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: