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in den letzten zwei tagen diskutierten viele internetnutzer über die neuigkeiten über die neue inländische argonfluorid-lithographiemaschine, die vom ministerium für industrie und informationstechnologie veröffentlicht wurde. eine zeit lang gingen alle möglichen kommentare zum durchbruch der inländischen lithographiemaschine um einige leute sahen sogar den „satz einer lithografiemaschine“ mit gravur ≤ 8 nm. es ist lächerlich zu glauben, dass es sich um eine 8-nm-lithografiemaschine handelt.

tatsächlich veröffentlichte das ministerium für industrie und informationstechnologie bereits am 20. juni den „leitfaden für die förderung und anwendung des ersten (sets) wichtiger technischer geräte (ausgabe 2024)“ in der rubrik „produktionsgeräte für integrierte schaltkreise“. , eine kryptonfluorid-lithographiemaschine und eine argonfluorid-lithographiemaschine. dann, am 9. september, veröffentlichte das ministerium für industrie und informationstechnologie die bekanntmachung erneut:

das kryptonfluorid-lithographiegerät ist eigentlich ein altmodisches krf-lithographiegerät mit einer 248-nm-lichtquelle, mit einer auflösung von ≤110 nm und einer überlagerungsgenauigkeit von ≤25 nm; das argonfluorid-lithographiegerät ist ein arf-lithographiegerät mit einer 193-nm-lichtquelle ( auch als duv-lithographiemaschine bekannt), aber bei der offenbarten maschine handelt es sich immer noch um eine trockene duv-lithographiemaschine und nicht um eine fortschrittlichere immersions-duv-lithographiemaschine (auch als arfi-lithographiemaschine bekannt).

den offiziell bekannt gegebenen parametern zufolge beträgt die auflösung des duv-lithographiegeräts ≤65 nm und die überlagerungsgenauigkeit ≤8 nm. obwohl es im vergleich zur vorherigen ssa600-lithographiemaschine von smic (auflösung 90 nm) verbessert wurde, ist es immer noch nicht in dem maße, dass es 28-nm-chips produzieren kann, geschweige denn in dem ausmaß, in dem 8-nm- und 7-nm-chips hergestellt werden können. viele internetnutzer verwechseln die overlay-genauigkeit direkt mit der knotenebene des fotolithografie-herstellungsprozesses.

die genauigkeit der fotolithographie hängt hauptsächlich von der auflösung des fotolithographiegeräts ab. wenn die auflösung 65 nm beträgt, liegt der prozessknoten, der in einer einzigen belichtung erreicht werden kann, wahrscheinlich bei etwa 65 nm.

die überlagerungsgenauigkeit bezieht sich auf die ausrichtungsgenauigkeit zwischen den einzelnen fotolithografieschichten. wie wir alle wissen, umfasst der chip-herstellungsprozess tatsächlich das stapeln vieler schichten fotolithografischer muster nacheinander. nachdem die fotolithographie einer musterschicht abgeschlossen ist, muss die fotolithographie der nächsten musterschicht darüber fortgesetzt werden, und die beiden schichten müssen genau ausgerichtet werden. die genauigkeit dieser ausrichtung ist die überlagerungsgenauigkeit und bezieht sich nicht darauf zum herstellbaren chip.

wie viele nanometerprozesse können also mit dieser photolithographieauflösung von 65 nm und einer überlagerungsgenauigkeit von ≤8 nm erreicht werden? welches niveau der lithographiemaschine entspricht dem aktuellen asml? nachfolgend können sie die parameter der asml-lithographiemaschine vergleichen:

der von asml im zweiten quartal 2015 ausgelieferte twinscan xt: 1460k verfügt über eine fotolithographie-auflösung von ≤65 nm, die overlay-genauigkeit ist jedoch höher (<5 nm). obwohl die auflösung dieser inländischen duv-lithographiemaschine ebenfalls ≤65 nm beträgt und sie 65-nm-prozesse oder noch fortschrittlichere chips herstellen kann, ist der overlay-genauigkeitsfehler dieser inländischen lithographiemaschine größer, was auch dazu führt, dass ihre ausbeute relativ niedrig ist. es wird niedriger sein.

mit anderen worten: die leistung dieser inländischen duv-lithografiemaschine ist sogar geringer als die der xt:1460k-lithografiemaschine, die asml vor neun jahren ausgeliefert hat. wenn man weiter zurückblickt, hat die von asml im jahr 2006 eingeführte trockene duv-lithographiemaschine xt:1450 tatsächlich eine auflösung von 57 nm erreicht, und die überlagerungsgenauigkeit beträgt 7 nm. die tatsächliche technische lücke zwischen der leistung dieser heimischen duv-lithographiemaschine und asml beträgt mehr als 18 jahre.

obwohl die 65-nm-lithographieauflösung mehrere belichtungen verwendet, ist es möglich, fortgeschrittenere prozessknoten zu erreichen, dies wird jedoch durch die durch die überlagerungsgenauigkeit verursachte fehlerüberlagerungsverstärkung begrenzt.

laut einem internen experten eines großen lithografieherstellers kann eine arf-lithografiemaschine mit einer auflösung von 65 nm in verbindung mit einem guten opc-algorithmus (optical proximity effect correction) auf den 55-nm-prozess weiterentwickelt werden.

„das kontrollfenster des overlays (overlay-genauigkeit) für eine einzelne belichtung beträgt 1/4 bis 1/5 der linienbreite, sodass für einen chip mit einer linienbreite von 55 nm mindestens ein 11-nm-overlay hergestellt werden muss. obwohl die overlay-genauigkeit von die lithographiemaschine ist ≤8 nm, aber dies ist nur der werksstandard. verschiedene prozesse im wafer-verarbeitungsprozess selbst führen zu fehlern, und das overlay der gesamten chipherstellung wird niedriger sein als der werksstandard, sodass die overlay-genauigkeit tatsächlich 8 nm beträgt fällt in den bereich das produkt kann etwa 11–12 nm groß sein, sodass eine einzelne belichtung nur das niveau von 55–65 nm erreichen kann.“

„wenn mehrfachbelichtungen verwendet werden, beispielsweise eine doppelbelichtung, wird die erforderliche überlagerung halbiert. daher beträgt die bestehende einzelbelichtungsstufe von 55 nm, wenn eine doppelbelichtung durchgeführt werden soll, mindestens eine überlagerung von 55 ÷ 5 ÷ 2 =5,5 nm ist erforderlich. die vierfachbelichtung muss halbiert werden, was eine 2,75-nm-überlagerung erfordert. daher gibt es keine möglichkeit, mehrfachbelichtungen mit einer 8-nm-überlagerung durchzuführen“, erklärte der experte für lithografietechnologie weiter.

zusammenfassend lässt sich sagen, dass die überlagerungsgenauigkeit hoch genug sein muss, wenn sie mehrfachbelichtungen durchführen möchten. mit anderen worten: der überlagerungsfehler muss klein genug sein.

beispielsweise wurde die branchenweit erste massenproduktion des 28-nm-prozesses im wesentlichen mit dem fortschrittlichen asml nxt durchgeführt: 1970 (eintauch-duv). die auflösung des fotolithographiegeräts erreichte eine höhere auflösung von ≤38 nm, und die überlagerungsgenauigkeit erreichte ebenfalls <3,5 nm.

da die massenproduktion des inländischen 28-nm-prozesses relativ spät ist, wurde für die massenproduktion von 28 nm das fortschrittlichere asml nxt:1980 verwendet. obwohl die auflösung immer noch ≤38 nm beträgt, hat die überlagerungsgenauigkeit weiterhin <2,5 nm erreicht, was ebenfalls der fall ist dies ermöglicht es waferherstellern, mit diesem modell mehrfachbelichtungen durchzuführen und so die herstellung im 7-nm-prozess zu ermöglichen. beispielsweise wurde der 7-nm-prozess der ersten generation von tsmc unter verwendung von asml nxt:1980 durch mehrfachbelichtung hergestellt. natürlich erhöhen mehrfachbelichtungen die kosten erheblich.

aus diesem grund beschränkten die vereinigten staaten und die niederlande zunächst den export von lithografiemaschinen nach china auf nxt:1980 und höher und führten später nxt:1970 und nxt:1980 ein, zwei modelle von lithografiemaschinen, die mehrfachbelichtungen nutzen, um erweiterte prozessfähigkeiten zu erreichen , auf das festland der export von waferfabriken mit fortschrittlichen prozessfähigkeiten ist eingeschränkt.

zusammenfassend lässt sich sagen, dass die diesmal vorgestellte duv-lithografiemaschine mit 65 nm auflösung nur eine verbesserte version der vorherigen haushaltslithografiemaschine mit 90 nm auflösung sein sollte weit davon entfernt, die anforderungen für die herstellung von 28-nm-prozesschips zu erfüllen, die jeder erwartet. natürlich hat die neue haushalts-lithografiemaschine mit 65-nm-auflösung im vergleich zum bisher fortschrittlichsten haushalts-lithografiegerät mit 90-nm-auflösung zumindest einige fortschritte gemacht. dennoch müssen wir uns der kluft zwischen uns und ausländischen fortgeschrittenen bewusst sein und dürfen nicht blind optimistisch sein.

für inländische hersteller von lithografiemaschinen müssen beim umstieg von trocken-duv auf immersions-duv noch viele technische probleme gelöst werden. sie müssen wissen, dass asml in den 2010er jahren auf immersions-duv-lithographiemaschinen setzte (die erste massenproduzierte immersions-duv-lithographiemaschine xt: 1700i wurde 2006 auf den markt gebracht), um canon und nikon, die beiden damaligen giganten der lithographiemaschinen, zu besiegen. etablierte seine dominanz.

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