Российские физики из Центра Келдыша и ТРИНИТИ разработали технологию устройства, которое испаряет редкоземельные металлы для получения рентгеновского луча. Это может стать основой для создания отечественного оборудования для литографии на уровне 1–3 нанометров — как минимум наравне е с самыми передовыми разработками компании ASML (контролируется США). Материал о разработке появился на рубеже 2025-2026 годов, он опубликован в российском научном журнале «Успехи прикладной физики» (том 14, номер 1, 2026 год). О чём идет речь?
В гонке за миниатюризацию транзисторов классическая фотолитография упирается в физический предел — волну длиной 13,5 нм, ту самую, на которой работает нидерландская ASML. Российские ученые из Центра Келдыша, ТРИНИТИ и Института спектроскопии РАН предлагают перепрыгнуть на уровень ниже: в рентгеновский диапазон с длиной волны 6,7 нм. Это позволит упаковывать транзисторы на подложках еще плотнее, чем разрешают современные фотошаблоны.
Для генерации такого жесткого излучения требуется особое вещество — плазма. Авторы исследования доказали, что максимальную эффективность (преобразование энергии лазера в рентген) дают пары тугоплавких редкоземельных металлов: гадолиния и тербия.
Главная сложность в работе современных литографов — не финальная мощность лазера, а как продлить жизнь оптике. Традиционные методы подачи мишени (капли олова, фольга или твердые куски) имеют фатальный недостаток: вещество испаряется не полностью. Микронные осколки разлетаются по вакуумной камере, оседают на зеркалах и разрушают дорогостоящие насосы. В мире эту проблему пытаются решить синхронизацией капель с лазерными импульсами, но это технически сложно и требует громоздких систем охлаждения.
Российские инженеры из Центра Келдыша пошли другим путем, взяв за основу концепцию газовой мишени. Они предлагают подавать в зону облучения уже готовый горячий газ из гадолиния, то есть формировать «облако» нужной плотности без твердых остатков.
Но тут возникает еще одна проблема: температура плавления гадолиния выше 1500 °C, а для создания нужного газового давления его необходимо разогреть почти до 3000 °C и выше. Такие температуры могут разрушить любой металл, кроме экзотических сплавов вольфрама и рения (температура плавления которых достигает 3600 К).
Чтобы расплавить гадолиний в тугоплавком тигле, авторы работы предложили использовать генератор электронного пучка. Эта технология, в отличие от стандартных лазеров, способна работать не в вакууме, а в буферном газе (аргон или гелий), что критически важно для работы литографа.
По расчетам ученых, такой нагрев требует мощности около 1,2 кВт, что вполне реалистично для современных электронных генераторов. Более того, если использовать теплоотражающие экраны (например, с серебряным покрытием), тепловые потери можно сократить в разы.
Работа Центра Келдыша ранее не звучала в теме разработки новых литографов в России. В чем ее уникальность? В направленности именно на создание промышленного устройства подачи мишени для рентгеновского диапазона 6,7 нм с использованием высокотемпературных металлов. Зарубежных аналогов такой компактной системы создания газовой мишени из гадолиния с высокоэффективным коэффициентом преобразования в открытой печати зафиксировано не было.
Что дает такая разработка в технологии производства чипов?
- Чистота процесса: Использование газа существенно сокращает риск засорения оптики (рентгеновских зеркал), по сравнению с традиционными мишенями из капель олова.
- Компактность и эффективность: Предлагаемая схема с электронным нагревом требует всего нескольких киловатт мощности и может быть встроена в современные вакуумные камеры без громоздких систем утилизации отходов.
- Новая оптика: Переход на 6,7 нм становится возможным благодаря последним достижениям в создании многослойных зеркал (из лантана и бора), теоретический коэффициент отражения которых достигает 80%.
Несмотря на всю сложность (работа с экстремально высокими температурами почти 3000 градусов Цельсия), теоретические расчеты российских ученых показывают, что создание такой установки абсолютно реалистично. Как отмечают авторы исследования, следующим шагом должно стать создание лабораторного макета с использованием более дешевого молибдена — для отработки технологии, прежде чем переходить к дорогому вольфрам-рениевому сплаву.
Если проект окажется успешным, это даст российской микроэлектронике реальный шанс перескочить через несколько технологических поколений, создав литограф, способный производить чипы топологического уровня, недостижимого на классическом ультрафиолете.
- Обращаем ваше внимание: При использовании наших материалов в СМИ и других медиа АКТИВНАЯ ССЫЛКА НА ИСТОЧНИК «ТЕХНОСФЕРА. РОССИЯ» СТРОГО ОБЯЗАТЕЛЬНА!
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ наши материалы
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШ ДЗЕН-КАНАЛ и вступайте в наши группы в ВК и Телеграм: https://vk.com/tehnoomsk и https://t.me/tehnoomsk.
- ВНИМАНИЕ! У нас работает канал в MAX: https://max.ru/tehnorussia
Спасибо за вашу поддержку, друзья!