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notre journaliste li yuyang a rapporté de shanghai

la longueur d'onde est de 193 nm (nanomètre), la résolution est ≤ 65 nm et la superposition est ≤ 8 nm... récemment, un document du ministère de l'industrie et des technologies de l'information a une fois de plus poussé les machines de lithographie nationales aux yeux du public, et c'est a même signalé que les machines de lithographie duv nationales avaient franchi le processus 8 nm. dernières nouvelles ».

le 9 septembre, le compte public wechat « industry wechat news » relevant du ministère de l'industrie et des technologies de l'information a publié le document d'avis publié par le ministère de l'industrie et des technologies de l'information le 2 septembre concernant la publication du « catalogue d'orientation pour la promotion et l'application ». du premier (ensemble) d'équipements techniques majeurs (édition 2024)". le premier élément "d'équipement électronique spécial" dans le document de notification est un "équipement de production de circuits intégrés", qui mentionne clairement les indicateurs techniques de la lithographie au fluorure de krypton (krf). machines et machines de lithographie au fluorure d'argon (arf), en particulier les machines de lithographie au fluor, le document indique que sa précision de superposition est ≤ 8 nm.

un journaliste de « china business news » a remarqué qu'après la publication du document, on a beaucoup parlé de la grande percée des machines de lithographie nationales, et certaines personnes ont confondu « superposition ≤ 8 nm » avec des machines de lithographie 8 nm. en fait, la précision de superposition fait référence à la précision d'alignement entre chaque couche de photolithographie, et une précision de superposition ≤ 8 nm ne signifie pas nécessairement que des puces avec le processus 8 nm peuvent être fabriquées.

« la superposition de la machine de lithographie est inférieure à 8 nanomètres, et la plage logique correspondante peut également atteindre la plage mature, voire plus. mais ne vous attendez pas à ce qu'elle couvre la technologie de processeur utilisée dans les téléphones mobiles. " la gamme mature. " wang ruchen, observateur principal de l'industrie des semi-conducteurs, a déclaré aux journalistes que les documents du ministère de l'industrie et des technologies de l'information incluent non seulement des machines de lithographie au fluorure d'argon, mais également des équipements de soutien. il s'agit d'un petit écosystème. " en regardant les nœuds de processus, ils sont tous concentrez-vous sur la gamme mature, en particulier 28 nanomètres.

façons de créer des chips avec des largeurs de ligne plus petites

il convient de souligner que dès le 20 juin, le ministère de l'industrie et des technologies de l'information a publié le « catalogue d'orientation pour la promotion et l'application du premier (ensemble) d'équipements techniques majeurs (édition 2024) ». équipement de production de circuits intégrés", il existe une machine de lithographie au krypton fluoré et une machine de lithographie au fluorure d'argon.

puis, en septembre, le ministère de l'industrie et des technologies de l'information a publié un autre document de notification, qui a été officiellement annoncé au monde extérieur. selon les différentes sources de lumière, les machines de lithographie peuvent être divisées en trois types : uv (ultraviolet), duv (ultraviolet profond) et euv (ultraviolet extrême). la machine de lithographie au fluorure de krypton et la machine de lithographie au fluorure d'argon mentionnées dans le document de notification sont toutes deux des machines de lithographie duv de quatrième génération.

à l'heure actuelle, les machines de lithographie ont connu cinq générations de développement. à mesure que la longueur d'onde passe du premier 436 nm au dernier 13,5 nm, le processus de fabrication des puces a progressivement atteint 3 nm, ce qui est proche de la limite.

il existe deux clés pour les performances de la machine de lithographie : l'une est la longueur d'onde de la machine de lithographie et l'autre est l'ouverture numérique (na) du système d'objectif. selon le critère bien connu de formule de rayleigh, c'est-à-dire cd = k1*λ/na. cd représente la largeur de ligne, qui est la taille minimale des caractéristiques que la puce peut atteindre ; λ représente la longueur d'onde de la source de lumière utilisée par la machine de lithographie, na fait référence à l'ouverture numérique de l'objectif de la machine de lithographie, qui est la plage angulaire de la lentille qui collecte la lumière ; k1 est un coefficient qui dépend de nombreux facteurs liés au processus de fabrication de la puce.

selon cette formule, si vous souhaitez fabriquer une puce avec une largeur de ligne plus petite, c'est-à-dire plus la valeur cd est petite, vous pouvez utiliser une source de lumière de longueur d'onde plus courte, un objectif à plus grande ouverture numérique et réduire la valeur k1.

par exemple, la machine de lithographie euv du fabricant néerlandais d'équipements à semi-conducteurs asml a une longueur d'onde de source lumineuse de seulement 13,5 nm. dans le même temps, asml améliore constamment l'ouverture de la machine de lithographie pour la fabrication de puces avec des processus de traitement de 7 nm ou plus.

l'ajout d'eau ultra pure entre l'objectif de la machine de lithographie et la plaquette, en utilisant l'eau comme milieu, raccourcit non seulement la longueur d'onde de la source lumineuse déguisée, mais augmente également la valeur na déguisée. ce type de machine de lithographie qui ajoute de l'eau ultrapure est appelé machine de lithographie par immersion, de sorte que la machine de lithographie duv peut également atteindre le plafond de résolution optique.

cependant, la machine de lithographie par immersion est simple en théorie, mais sa mise en œuvre technique est assez difficile. lin benjian, connu comme le « père des machines de lithographie par immersion », au cours de son mandat chez tsmc, l'équipe a mis 2 ans et 7 à 8 révisions pour réaliser une percée dans un seul système d'immersion. les initiés de l'industrie affirment que le développement de machines de lithographie par immersion est si difficile que cela équivaut à tirer sur une cible sur terre avec un pistolet sur la lune. ‌

quel est le niveau de résolution ≤ 65 nm et de superposition ≤ 8 nm ?

en plus des méthodes ci-dessus, l'exposition multiple est également une technologie permettant d'améliorer le processus de fabrication des machines de photolithographie. par exemple, la machine de lithographie duv à immersion asml nxt : 1980 a une résolution de ≤ 38 nm, mais elle peut prendre en charge la production du processus 7 nm de première génération de tsmc, en s'appuyant sur la technologie d'exposition multiple.

en tant qu'indicateur technique important des machines de lithographie, la précision de superposition fait généralement référence à « la plus haute précision obtenue par des expositions multiples ». elle détermine l'erreur minimale de déplacement physique entre chaque exposition et affecte directement la qualité et l'efficacité du processus d'exposition multicouche. . alors que les nœuds de processus continuent d’évoluer jusqu’à 14 nm, 10 nm et 7 nm, des expositions multiples sont devenues nécessaires.

alors, combien de processus nanométriques la machine de lithographie arf (longueur d'onde de la source lumineuse 193 nm, résolution ≤ 65 nm, superposition ≤ 8 nm) dans le document de notification peut-elle réaliser ? a quel niveau ? combien de nanomètres la plage extrême peut-elle atteindre ?

dans l'ensemble, les performances des machines de lithographie arf nationales de cette spécification sont relativement proches de celles de la machine de lithographie arf twinscan xt : 1460k expédiée par asml au deuxième trimestre 2015 (résolution ≤ 65 nm, précision de superposition < 5 nm). selon la relation 1:3 entre la précision de superposition et le processus de production de masse, cette machine de photolithographie peut théoriquement produire des puces en masse en utilisant le processus 28 nm.

cependant, les initiés de l'industrie estiment que la machine de lithographie arf nationale pourrait ne pas répondre aux exigences de résolution de la « machine de lithographie 28 nm » pour des raisons telles que des erreurs de précision de superposition plus importantes. d'une manière générale, la machine de lithographie domestique duv exposée cette fois devrait être une version améliorée de la précédente machine de lithographie domestique de résolution 90 nm, qui peut être utilisée pour les besoins matures de fabrication de puces de processus de 55 à 65 nm.

"la liste du ministère de l'industrie et des technologies de l'information comprend non seulement les machines de lithographie au fluorure d'argon, mais également les équipements de support. il s'agit d'un petit écosystème. en regardant les nœuds de processus, ils se concentrent tous sur la gamme mature, en particulier 28 nanomètres wang." ruchen a déclaré que si elle était promue à grande échelle, la fab (usine de plaquettes) réussirait. en termes de production de masse, à l'exception des téléphones portables et d'autres scénarios, la chine dispose d'une plus grande ou d'une véritable autonomie "c'est suffisant pour la plupart des civils, des industriels et des industriels." scénarios de défense nationale.

les machines de lithographie domestiques ont fait un petit pas en avant

en tant qu'équipement de base de la fabrication de semi-conducteurs, le niveau technique de la machine de photolithographie détermine directement les performances et la qualité des puces. depuis longtemps, notre pays a été contrôlé par d'autres dans le domaine des machines de lithographie, et les équipements haut de gamme dépendent principalement des importations.

par rapport aux précédentes machines de lithographie nationales avec une résolution de 90 nm, la nouvelle résolution de 65 nm a fait certains progrès. bien entendu, nous devons toujours être clairement conscients de l’écart entre les machines lithographiques nationales et les niveaux avancés étrangers.

il convient de souligner que la machine de lithographie arf divulguée dans le document de notification est toujours une machine de lithographie duv à sec, et non une machine de lithographie duv à immersion plus avancée (également connue sous le nom de machine de lithographie arfi).

pour les fabricants nationaux de machines de lithographie, il reste encore de nombreux problèmes à résoudre lors du passage du duv sec au duv par immersion, et pas seulement en termes de technologie. bien qu'asml ait lancé la première machine de lithographie par immersion duv produite en série xt : 1700i en 2006, ce n'est que vers les années 2010 qu'elle s'est appuyée sur la machine de lithographie par immersion duv pour vaincre les deux géants des machines de lithographie de l'époque, canon et canon nikon. a établi sa domination.

le rapport financier d'asml montre que la chine deviendra le deuxième marché de l'entreprise en 2023. aux premier et deuxième trimestres 2024, les ventes d'asml en chine représentaient 49 %. en termes de ventes au deuxième trimestre, arfi représentait 50 %, dépassant les 31 % d'euv.

en fait, les machines de lithographie euv les plus avancées d'asml ont été totalement interdites d'exportation vers la chine en octobre de l'année dernière, les états-unis ont mis à jour leurs contrôles à l'exportation sur la technologie avancée de fabrication de puces et ont élargi la portée des machines de lithographie dont l'exportation est limitée ; chine, c'est-à-dire à l'utilisation d'expositions multiples. une machine de lithographie qui atteint des capacités de traitement avancées.

le 6 septembre, le gouvernement néerlandais a annoncé qu'il étendrait la portée du contrôle des exportations de machines de lithographie aux équipements de lithographie ultraviolette profonde par immersion, "en s'alignant" sur les contrôles en vigueur aux états-unis. si asml souhaite exporter les modèles twinscan nxt à immersion 1970i et 1980i. équipement de lithographie duv vers la chine. pour graver le système, vous devez d'abord demander une licence d'exportation auprès du gouvernement néerlandais.

les initiés de l'industrie estiment que le nouveau resserrement par asml des exportations de duv avancés est l'un des facteurs à l'origine de la publication d'informations sur les dernières machines de lithographie nationales. à cet égard, wang ruchen a déclaré : « après que les états-unis ont contraint le gouvernement néerlandais à ajouter une licence d'exportation et qu'asml a coopéré pour s'exprimer, il s'agissait d'une contre-attaque secondaire.

shenwan hongyuan securities estime que la divulgation officielle des progrès des équipements de base a renforcé la confiance du marché, que la chaîne industrielle nationale liée aux machines de lithographie en a bénéficié, que l'expansion des usines de fabrication de plaquettes nationales peut être contrôlée de manière indépendante et que l'ensemble de l'équipement national de semi-conducteurs en a bénéficié. les sociétés de la chaîne industrielle telles que smic, northern huachuang, china microelectronics corporation, tuojing technology, microconductor nano et shanghai microelectronics bénéficieront toutes d'opportunités de développement grâce aux machines de lithographie arf 65 nm produites dans le pays.

(éditeur : revue wu qing : li zhenghao correcteur : yan yuxia)