Российские физики проводят эксперименты по созданию очень сложной и к тому же инновационной технологии получения плазмы, используемой современными литографами. Ученые намерены превзойти методику крупнейшего в мире производителя оборудования для выпуска полупроводников — нидерландской ASML.
Содержание:
Плазма для литографов
Ученые Института ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Федерального исследовательского центра Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН) разрабатывают технологию создания стабильного источника экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ излучения), который необходим в современных литографах для создания микросхем нового поколения. Об этом сообщили представители ИЯФ СО РАН на своем сайте.
Физики уже получили квазистационарную сферическую плазму диаметром 1 мм, температурой 5 эВ и плотностью 3,5 × 1017 см-3, что отвечает начальным требованиям, говорится в сообщении. Запланированы работы по увеличению температуры плазмы до 10–12 эВ.
В экспериментах задействована расположенная в Новосибирске уникальная установка ИЯФ СО РАН — лазер на свободных электронах (НЛСЭ); единственная в мире, на которой можно создавать стабильный и непрерывный терагерцевый лазерный разряд, пояснили ученые.
У России есть перспектива создания производства передового полупроводникового оборудования
В дальнейшем технологию можно будет реализовать в более компактных установках, на основе разрабатываемых сейчас терагерцевых гиротронов ИПФ РАН.
Совершенно новая технология
В производстве микроэлектроники используется метод фотолитографии. Требования к уменьшению размеров микросхем ставят задачу создания источников экстремального ВУФ излучения, так как только они работают на необходимой длине волны (порядка 10–30 нанометров).
Помимо использования субмиллиметрового электромагнитного излучения как инструмента по созданию лазерного разряда новшество концепции российских физиков состоит в том, что в качестве химического элемента они использует ксенон. Современные технологии используют для создания ВУФ излучения лазерную импульсную плазму из капель олова.
По словам ведущего научного сотрудника ИЯФ СО РАН, доктора физико-математических наук Виталия Кубарева, с оловом работают все, в том числе и монополисты литографического производства, компания ASML.
«Так как оловянная плазма образуется в результате процессов, неустойчивых по своей природе, то назвать такой источник излучения стабильным нельзя. К тому же, разлетающееся олово быстро загрязняет дорогие зеркала оптической системы и их приходится очень часто менять, то есть долговременной стабильности в такой системе тоже нет. Поэтому любая альтернатива в направлении создания стабильного источника актуальна», — сказал Кубарев.
Сложности производства литографов
Крупнейшим в мире производителем оборудования для выпуска полупроводников является нидерландская компания ASML с долей рынка около 90% в 2024 г.
Невероятные технологические трудности создания EUV-литографа (Extreme Ultraviolet Lithography, технология, которая использует экстремально короткие волны) привели к тому, что даже США и Япония, стартовав в этой гонке первыми, не смогли довести свои EUV-программы до конкурентного продукта и ограничились лишь отдельными компонентами для ASML.
В марте 2025 г. CNews писал, что Китай делает значительный шаг вперед в разработке EUV-технологии с применением олова и собирается запустить пробное производство в III квартале 2025 г., а массовое — в 2026 г. Испытания прототипа ведутся в исследовательском центре Huawei в Дунгуане.
