一文看透！俄罗斯首台光刻机的技术成色及现状

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不久前，来自莫斯科的泽列诺格勒纳米技术中心（简称ZNTC）与白俄罗斯半导体制造设备厂商Planar宣布已开发出俄罗斯第一套可支持350纳米级制程技术（0.35微米）的光刻机系统。

那么此套光刻机具体技术如何？在世界处于何种地位？接下来的内容为大家简单分析一下。

国外科技媒体tomshardware报道，此款光刻机的研发得到了白俄罗斯普莱纳公司的协助。这台机器已通过官方检测，目前正在泽列诺格勒进行集成测试。尽管该系统具有象征意义，但其设计已落后数十年，而且尚不清楚ZNTC能否实现其批量生产。

一种新工具

ZNTC 的光刻工具是一台 200 毫米光刻机，基于固态激光器，曝光场尺寸为 22 毫米 ×22 毫米（484 平方毫米）。 ZNTC和普莱纳公司并未透露该工具的关键技术细节，包括所使用激光器的波长，以及激光器能够发出的功率。不过，他们表示该工具使用了一种节能的 “固态” 激光器，其发射范围 “更窄”，使用寿命更长。

使用固态光源似乎是一个重要细节，这不仅使该工具有别于领先晶圆厂设备制造商所设计的工具，也可能暗示了该公司未来的发展计划。

鉴于ZNTC发布的声明相当模糊（或许是为了对其自身以及合作伙伴的进展情况保密），有必要研究一下阿斯麦（ASML）那些广为人知的生产工具，以便更好地了解ZNTC所取得的成果。

阿斯麦为 200 毫米晶圆设计的光刻工具，用于支持从 350 纳米到 130 纳米的工艺技术，传统上会根据具体的光刻型号和工艺节点要求，采用两种主要类型的紫外线（UV）照明光源之一：汞弧灯、氟化氪（KrF）或氟化氩（ArF）激光器。

对于 350 纳米及更低端的工艺技术，阿斯麦的 i 线步进光刻机使用波长为 365 纳米的汞弧灯（405 纳米和 436 纳米的情况较少见）。对于 250 纳米及更高端的工艺节点，阿斯麦使用波长为 248 纳米的氟化氪（KrF）激光器。从 130 纳米工艺节点开始，阿斯麦的深紫外光刻系统则使用波长为 193 纳米的氟化氩（ArF）激光器。

固态光源？

细心的读者可能会问：“半导体生产中的固态激光器是什么？” 固态激光器在半导体制造中应用广泛，但在先进工艺节点的主光刻曝光环节并不使用。相反，它们被用于辅助工作，如晶圆检测、缺陷分析、标记以及微加工工艺，包括晶圆切割或元件修整等。

波长约为 365 纳米的固态激光器（三倍频 Nd:YAG 激光器）也可用于成熟工艺节点（如≥250 纳米）的光刻，因为它们稳定、高效且可靠。然而，如上所述，自 20 世纪 90 年代末以来，阿斯麦一直使用基于气体的准分子激光器（248 纳米的 KrF、193 纳米的 ArF）或汞灯（365 纳米 i 线）。

这就很有意思了，因为ZNTC表示正在研发一款能够支持 130 纳米级工艺技术的光刻系统，不过预计要到 2026 年某个时候才能完成研发。

为时已晚？

虽然 350 纳米级工艺技术仍用于某些设备，但以如今的标准来看已经过时了。20 世纪 90 年代中期，英特尔在奔腾 MMX、奔腾 Pro 和早期奔腾 II CPU 中使用了这一工艺节点，而 AMD 大约在 1997 年也用同样的技术生产了 K6 处理器。如今，先进芯片采用的是 5 纳米级或更先进的工艺技术。

就连像安格斯特姆（Angstrem）和米克朗（Mikron）这样的俄罗斯芯片制造商也不采用 350 纳米的工艺进行生产。这两家公司的生产分辨率都在 250 纳米到 90 纳米之间。因此，这款新的光刻机与俄罗斯主要晶圆厂的现有生产工艺节点不匹配，这就限制了它在俄罗斯国内生产商非关键层生产中的直接商业价值，这些生产商将继续使用走私进入俄罗斯的阿斯麦 PAS 5500 系列光刻工具。

不过，ZNTC的这款工具在特定领域可能仍有一定的用武之地。一些汽车和电源管理集成电路采用的是成熟工艺，军事应用也可能会从这种工具中受益，因为军事应用并不总是需要最尖端的性能。

尽管如此，这台新机器的主要目标似乎还是作为开发更强大版本的基础。ZNTC目前正在研发一款针对 130 纳米级工艺技术的新型号，预计 2026 年完成。这一版本是俄罗斯政府制定的长期路线图的一部分，该路线图的目标是到 2025 年底实现国内 90 纳米工艺的生产，到 2027 年实现 28 纳米，到 2030 年实现 14 纳米。ZNTC和俄罗斯的其他相关机构目前的进展远远落后于这一计划。

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