Создание линейки отечественных фотолитографов — один из главных вызовов, стоящих перед российской экономикой. Без этих машин, являющихся ключевым оборудованием полупроводниковых фабрик, невозможно обойтись при производстве столь нужных нашей стране микросхем. А ведь эти полупроводниковые устройства в наше время используются буквально везде: в станках с ЧПУ, автомобилях, самолётах, телекоммуникационных системах, потребительских гаджетах и огромных государственных центрах обработки данных. Так что по своему значению для страны создание мощного электронного машиностроения мирового уровня является задачей, сравнимой разве что с созданием в советское время атомной энергетики или космической промышленности.
Задача архисложная, но есть и хорошая новость. Когда у нас такие машины начнут выпускаться «хорошие и разные», это будет означать, что мы смогли модернизировать буквально всю экономику. Ведь фотолитографы не появляются на ровном месте: чтобы произвести необходимые компоненты, нужно сотрудничество самых разных отраслей промышленности и научных учреждений. Тем более, что в отличие от западных производителей фотолитографов, нам получить недостающие компоненты особо негде: ведь в отношении поставок критического оборудования в нашу страну у них там каждая гайка наперечёт. Так что придётся всё создавать самим.
Помимо известных трудностей это открывает нам и соответствующие возможности. Хороший пример: в конце текущего года запланирован выпуск самого передового в России степпера (шаговой установки совмещения и экспонирования), способного печатать микросхемы по техпроцессам 130 нм. Установка (результат совместных усилий Зеленоградского нанотехнологического центра и минского «Планара») уже на финишной прямой: об этом говрилось на недавно прошедешей в Москве профильной выставке ExpoElectronica 2026. .
Но почему это стало возможным? Потому что московская компания «Оптосистемы» (входит в ГК «Лассард») разработала для этой машины эксимерный (газовый) лазер на фториде криптона, генерирующий излучение глубокого ультрафиолета с длиной волны 248 нм. Таким образом мы находимся на пороге появления первого на всём постсоветском пространстве фотолитографа глубокого ультрафиолета (DUV). Раньше, в том числе в советские времена, мы сумели укротить только синий свет и «обычный ультрафиолет». Поэтому и топологические нормы, по которым ранее производились микросхемы были соответствующие: 800 нм в советские годы и 350 нм уже в наше время (речь пока об опытном производстве зеленоградско-минской машины, появившейся в прошлом году).
Это выводит российскую лазерную промышленность в лице «Оптосистем» на уровень мировых передовиков: американской Cymer, японской Gigaphoton и китайской RSLaser. Но если бы у нас не была поставлен задача произвести DUV фотолитограф (и не выделено соответствующее госфинансирование), то для кого бы старался московский передовик и на какие деньги? Точно также обстоят дела и с иностранными специалистами. Cymer (предусмотрительно приобретённый в своё время мировым лидером фотолитографии, нидерландской ASML) старается для своего владельца, Gigaphoton — для своих земляков с японских островов, Nikon и Canon, номеров два и три в мировом фотолитографической табели о рангах, ну а RSLaser — для передовика китайского электронного машиностроения, SMEE.
Лазеры — это хорошо, но что с оптикой? Ведь ультрафиолетовый свет мало произвести: его нужно собрать и направить через фотошаблон (с рисунком интегральной схемы) на полупроводниковую пластину, покрытую фоторезистом (светочувствительным материалом). Именно так формируется трафарет будущей микросхемы. Оптика в таких машинах очень непростая: высокочистая и высокоточная. А поскольку разные длины используемых световых волн требуют разных оптических решений, то она ещё и разнообразная. В общем, за возможностью производить оптические системы для фотолитографов непременно стоит высокоразвитая оптическая промышленность.
Кто не знает такого имени, как Carl Zeiss? Немецкий лидер мировой оптики стал таковым не в последнюю очередь благодаря эксклюзивносму сотрудничеству в области оптических систем для фотолитографов с ASML, владеющей примерно четвертью Carl Zeiss SMT (полупроводниковое подразделение немецкого гиганта). К примеру, стоимость одной иммерсионной машины глубокого ультрафиолета ASML приближается к 100 млн долларов, а стоимость фотолитографа экстремального ультрафиолета (EUV) с высокой числовой апертурой этого же производителя — к полумиллиарду. И значительная часть этой стоимости приходится на оптическую систему. Так что немцам есть на какие средства развивать свою оптическую промышленность.
Если мы захотим использовать в наших фотолитографах отечественные объективы (а как иначе?), нам придётся модернизировать целую отрасль. Ведь мы не можем, как ASML и Zeiss, получать высокочистое плавленное стекло (заготовки для линз) от американской Corning, высокоточные машины для шлифования линз от немецкой OptoTech, крепления для оптики от немецкой Jenoptik, метрологические (измерительные) инструменты от японской Hitachi High-Tech. Нам всё придётся делать самим.
Кстати, это вполне возможно. Подходящий пример демонстрирует японский Nikon. Он и стекло сам плавит, и линзы полирует, и шлифовальные станки мастерит, и крепления производит. И всё силами входящих в корпорацию предприятий.
Без специализированного программного обеспечения фотолитографам также не обойтись. Так что нашим программистам будет, чем заняться. Будем надеяться, что всех научил горький опыт, полученный от сотрудничества с западными автопроизводителями. Когда те ушли из России, они отключили производственные линии от фирменного программного обеспечения. Понадобилось немало времени и усилий отечественных программистов, чтобы это всё снова запустить.
Кстати, чем по более передовым техпроцессам будет работать наша техника, тем более сложное программное обеспечение придётся под них писать. Чего только стоит оптическая коррекция близости, когда компьютеры вычисляют нарочито искажённую форму рисунка интегральной схемы на фотошаблоне, чтобы в реальных условиях оптических аберраций на пластину экспонировался правильный рисунок интегральной схемы. На более простых машинах оптическая коррекция близости вообще не используется, но с каждым поколением новых фотолитографов расчёты (и соответствующий софт) становятся всё сложнее.
А как обстоят дела с механикой, мехатроникой, электротехникой, метрологией? Ведь фотолитограф начинается с высокостабильных конструкций, рам, трубопроводов, демпферов. А рабочие столики для пластин на магнитной левитации, линейные электродвигатели, специальные насосы, интерферометры? Список очень длинный. Хорошо, что от значительной части забот нас смогут избавить белорусские коллеги. Ведь минский «Планар» — это огромный научно-производственный комплекс, включающий в себя множестово профильных предприятий. Ещё с советских времён у белорусских товарищей накоплен огромный опыт по этой части. Участие в российской фотолитографической программе также даст белорусскому электронному машиностроению мощный толчок. Ведь, прямо скажем, после распада СССР их прогресс относительно их же потенциала был весьма скромным.
То, что отечественную микроэлектронику необходимо поднять на мировой уровень, сейчас уже очевидно всем. Ведь именно так обстояли дела в советские времена, когда только три страны в мире: СССР, США и Япония, — могли похвастаться комплексной микроэлектроникой. В общем и целом, этот задел у нас сохранился и по наши дни. Нужно просто модернизировать наследие советской эпохи в соответствии с вызовами XXI века. Задача более чем достойная.
Почему цена перспективного российского EUV фотолитографа обещает быть приятной? Статью можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: