Репортаж от Wedoany，Институт прикладной физики Российской академии наук совместно с профильным учреждением госкорпорации «Росатом» в мае 2026 года официально объявили о технологическом прорыве, нацеленном на ключевой аспект производства полупроводников следующего поколения: был успешно верифицирован принципиально новый источник света, использующий в качестве мишени смесь газов — ксенона, криптона, лития — и генерирующий под воздействием фемтосекундного лазера «жесткое ультрафиолетовое излучение» с длиной волны 6,7 нанометра. Это знаменует собой открытие совершенно новой технологической траектории в глобальной литографии, помимо технологии экстремального ультрафиолета (EUV) с длиной волны 13,5 нм, монополизированной нидерландской компанией ASML.
Современные системы EUV-литографии основаны на использовании мощного углекислотного лазера для бомбардировки капель жидкого олова, что генерирует излучение с длиной волны 13,5 нм. По мере того как глобальные производители передовых чипов переходят к техпроцессам ниже 3 нм, дифракционный предел для длины волны 13,5 нм приближается к физическому барьеру, что не только затрудняет поддержку передовых техпроцессов 1 нм и ниже, но и приводит к серьезному загрязнению зеркал оптического тракта осколками от ионизации оловянных капель, вызывая высокие эксплуатационные расходы и время простоя. В ответ на многолетние технологические санкции Запада ученые российского исследовательского центра отказались от традиционных металлических капельных мишеней в пользу газокластерного источника. Суть метода заключается в смешивании ксенона, криптона или паров лития с буферным газом, после чего смесь впрыскивается через сверхзвуковое сопло в вакуумную камеру, где конденсируется в «газовые ледяные шарики» диаметром от 50 до 100 нанометров. Затем эти кластеры бомбардируются импульсами фемтосекундного лазера для создания плазмы.
Газокластерная схема обеспечивает прорыв по сравнению с традиционной оловянно-капельной по целому ряду параметров. Рабочая длина волны совершает значительный скачок с 13,5 нм до 6,7 нм. Согласно формуле дифракционного предела, уменьшение длины волны вдвое позволяет кратно сжать дифракционный предел, что теоретически открывает возможность создания транзисторных структур с масштабом 1 нм и менее за одну экспозицию. В части контроля загрязнений: микроскопические примеси, образующиеся из газовых кластеров, могут быть напрямую удалены вакуумным насосом, что полностью устраняет дорогостоящую процедуру очистки от «оловянной золы», присущую традиционной схеме. Что касается ключевого для стоимости литографии показателя — эффективности преобразования энергии, — энергия фемтосекундного лазера почти полностью расходуется на «мгновенный взрыв» нанокластеров, а не на нагрев толстой капли, что повышает эффективность преобразования световой энергии в 3–4 раза. Регулируя параметры лазера и состав газовой смеси, данная схема способна также стимулировать генерацию гармоник высокого порядка, создавая при определенных условиях когерентное излучение с длинами волн 3,4 нм и даже 1,7 нм, что уже официально относится к области мягкого рентгеновского излучения. В ходе экспериментов с лазерными прототипами в Нижнем Новгороде и Москве эта технология была неоднократно подтверждена. В мае этого года соответствующие научные учреждения официально объявили об успешном «запуске» экспериментального образца, завершив проверку принципиальной возможности «от нуля к единице».
Несмотря на успех лабораторной верификации принципа, путь от экспериментального образца до серийного инструмента для полупроводниковых фабрик, работающего в режиме 24/7, сопряжен с серьезными инженерными вызовами. В части оптической системы длина волны 6,7 нм предъявляет чрезвычайно высокие требования к точности многослойных зеркал. Ранее предпринимавшиеся мировой индустрией попытки освоить схемы с покрытиями Mo/Be или Mo/Y требуют прецизионного попеременного нанесения сотен металлических слоев на 300-миллиметровую подложку, при этом толщина каждого слоя составляет около 3 нм, а межслойная шероховатость должна контролироваться на уровне атомарных диаметров. Способность к недорогому, крупномасштабному промышленному производству таких тысяч атомарно-гладких пленок является первоочередной задачей, определяющей возможность выхода этой технологии за пределы лаборатории. Кроме того, обеспечение однородности плотности газового потока для предотвращения мерцания источника при высокочастотной (100–200 тысяч раз в секунду) лазерной бомбардировке газовых кластеров, а также защита от теплового удара и ионной бомбардировки, создаваемых микроплазмой с температурой в миллионы градусов, требуют системных инженерных решений.
В контексте текущих российских разработок собственного оборудования, Зеленоградский нанотехнологический центр в Москве в конце 2025 года представил первую отечественную литографическую систему Progress STP-350. Это оборудование для техпроцесса 350 нм, основанное на i-line степпере, уже начало поставляться в российскую микроэлектронную экосистему. Примечательно, что инициированный на этот раз РАН проект 6,7-нм литографии с газовой мишенью находится на ранней стадии лабораторной проверки и не включен в государственный промышленный реестр. Выбор российских ученых в пользу ставки на более высокочастотный диапазон «за пределами EUV» формирует вместе с Progress STP-350 двухколейную структуру: «зрелое и контролируемое» и «передовой прорыв», обеспечивая диверсифицированную микроэлектронную поддержку для сценариев с различными уровнями безопасности.
С точки зрения глобальной полупроводниковой индустрии, этот прорыв, в случае преодоления инженерных барьеров, способен глубоко изменить структуру производственной цепочки. С одной стороны, он снижает стоимость обслуживания и сложность литографического оборудования за счет перехода на газовую мишень, не разрушая существующую систему оптического проецирования. С другой стороны, расширение этого технологического пути означает, что будущее производство чипов потенциально сможет преодолеть абсолютную зависимость от единственного технологического маршрута и единственного ключевого поставщика оборудования как в рамках зрелых производственных цепочек, так и в физической теории, открывая новое теоретическое окно для долгосрочной диверсификации глобальной полупроводниковой индустрии.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
