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李玉陽記者が上海から報告しました

波長は193nm（ナノメートル）、解像度は≤65nm、オーバーレイは≤8nmです...数日前、工業情報化省からの文書により、国産リソグラフィー装置が再び注目を集めました。国内のduvリソグラフィー装置が8nmプロセスを突破したとのニュースも報じられた。

9月9日、工業情報化部管轄のwechat公式アカウント「業界微信ニュース」は、9月2日に工業情報化部が発行した「普及・申請指導目録」の発行に関する通知文書をプッシュした。告示文書の「電子特殊装置」の第一項は「集積回路製造装置」であり、フッ化クリプトン（krf）リソグラフィーの技術指標が明記されている。機械およびフッ化アルゴン (arf) リソグラフィー装置、特にフッ素リソグラフィー装置では、オーバーレイ精度が ≤ 8nm であると記載されています。

「チャイナ・ビジネス・ニュース」の記者は、この文書が公開された後、国産リソグラフィー装置の大躍進について多くの話題があり、一部の人々が「オーバーレイ ≤ 8nm」を 8nm リソグラフィー装置と誤解していることに気づきました。実際、重ね合わせ精度とは各フォトリソグラフィー層間の位置合わせ精度を指し、重ね合わせ精度が 8nm 以下だからといって、必ずしも 8nm プロセスのチップが製造できることを意味するわけではありません。

「リソグラフィー装置のオーバーレイは 8 ナノメートル未満であり、論理的に対応する範囲も成熟した範囲、またはそれ以上に達する可能性があります。ただし、携帯電話で使用されるプロセッサー技術をカバーするとは期待しないでください。主に次のような用途に使用されます。」半導体業界の上級監視官である王如晨氏は記者団に対し、工業情報化省の文書にはフッ化アルゴンリソグラフィー装置だけでなく、補助装置も含まれていると述べた。これは小さなエコシステムだ。「プロセスノードを見ると、それらすべてが含まれている」と語った。成熟した範囲、特に 28 ナノメートルに焦点を当ててください。」

より細い線幅のチップを製造する方法

工業情報化部はすでに6月20日、「主要技術機器の最初の（セット）の普及と適用のためのガイダンスカタログ（2024年版）」を「」の欄に発表したことを指摘しておく必要があります。 「集積回路製造装置」には、フッ化クリプトン露光機とフッ化アルゴン露光機があります。

その後、9月に工業情報化部が新たな通知文書を発行し、対外的に正式に発表された。光源の違いに応じて、リソグラフィー装置は uv (紫外線)、duv (深紫外線)、euv (極紫外線) の 3 つのタイプに分類できます。届出文書にあるフッ化クリプトン露光装置とフッ化アルゴン露光装置は、いずれも第 4 世代の duv 露光装置です。

現在、リソグラフィー装置は5世代の開発を経て、初期の436nmから最新の13.5nmまで波長が変化するにつれて、チップ製造プロセスは徐々に限界に近い3nmに達しています。

リソグラフィー装置の性能には 2 つの鍵があります。1 つはリソグラフィー装置の波長であり、もう 1 つは対物レンズ システムの開口数 (na) です。よく知られている公式レイリー基準によれば、cd=k1*λ/na となります。 cd は、チップが達成できる最小のフィーチャー サイズである線幅を表し、λ はリソグラフィー マシンで使用される光源の波長を表し、na はリソグラフィー マシンの対物レンズの開口数を表します。光を集めるレンズの角度範囲。k1 は係数であり、チップの製造プロセスに関連する多くの要因に依存します。

この式によれば、より細い線幅、つまりcd値が小さいチップを製造したい場合には、光源の波長を短くし、対物レンズの開口数を大きくし、k1値を小さくすればよいことになります。

例えば、オランダの半導体装置メーカーasmlのeuvリソグラフィー装置の光源波長はわずか13.5nmですが、asmlは7nm以上のプロセスチップの製造に向けてリソグラフィー装置の口径を絶えず改良しています。

水を媒体として露光機の対物レンズとウエハの間に超純水を加えると、光源の波長が短くなるだけでなく、na値も高くなる。このような超純水を添加する露光装置は液浸露光装置と呼ばれるため、duv露光装置でも光学解像度の限界に達することができます。

しかし、液浸露光装置は理論的には簡単ですが、工学的に実装するのは非常に面倒です。 「液浸リソグラフィー マシンの父」として知られる lin benjian 氏は、tsmc 在職中、チームは 2 年の歳月と 7 ～ 8 回の修正をかけて、たった 1 つの液浸システムで画期的な進歩を遂げました。業界関係者らは、液浸露光機の開発は、月面で地球上の標的を銃で撃つのに匹敵するほど難しいとしている。 ‌

解像度 ≤ 65nm およびオーバーレイ ≤ 8nm のレベルはどのくらいですか?

上記の方法に加えて、多重露光もフォトリソグラフィー装置の製造プロセスを改善する技術です。たとえば、asml 液浸 duv リソグラフィ マシン nxt: 1980 の解像度は 38nm 以下ですが、多重露光技術に依存して tsmc の第一世代 7nm プロセスの生産をサポートできます。

リソグラフィー装置の重要な技術指標として、オーバーレイ精度は通常「複数回の露光で達成できる最高の精度」を指し、各露光間の物理的変位の最小誤差を決定し、多層露光プロセスの品質に直接影響します。効率。プロセスノードが 14nm、10nm、7nm と拡大し続けるにつれて、複数回の露光が必要になってきました。

では、届出書にあるarf露光装置（光源波長193nm、解像度≦65nm、オーバーレイ≦8nm）は何ナノメートルのプロセスを実現できるのでしょうか？どのレベルですか?極端な範囲は何ナノメートルに達しますか?

総合すると、この仕様の国内 arf リソグラフィー装置の性能は、2015 年第 2 四半期に asml によって出荷された arf リソグラフィー装置 twinscan xt: 1460k (解像度 ≤65nm、オーバーレイ精度 <5nm) に比較的近いものになります。重ね合わせ精度と量産プロセスとの間には 1:3 の関係があるため、このフォトリソグラフィー装置は理論的には 28nm プロセスを使用してチップを量産することができます。

しかし業界関係者は、重ね合わせ精度誤差が大きいなどの理由で、国産のarf露光機は「28nm露光機」の解像度要件を満たさない可能性があるとみている。一般的に言えば、今回公開された国産duvリソグラフィー装置は、以前の解像度90nmの国産リソグラフィー装置の改良版であり、55～65nmの成熟したプロセスチップ製造ニーズに使用できるはずである。

「工業情報化省のリストには、フッ化アルゴンリソグラフィー装置だけでなく、サポート機器も含まれています。これは小さなエコシステムです。プロセスノードを見ると、それらはすべて成熟した範囲、特に28ナノメートルに焦点を当てています。」ルーチェン氏は、fab（ウェーハ工場）は大規模に推進されれば成功するだろう、携帯電話やその他のシナリオを除いて、中国はより大きな、あるいは真の自治権を持っているとし、「ほとんどの民間、産業、そして産業にとってはそれで十分だ」と語った。国防シナリオ。」

国産露光機が小さな一歩を踏み出した

半導体製造の中核装置であるフォトリソグラフィー装置の技術レベルは、チップの性能と品質に直接影響します。我が国は長年にわたりリソグラフィー装置の分野で他国に支配されており、ハイエンド装置は主に輸入に頼っています。

これまでの国産露光装置の解像度が90nmだったのに比べ、新しい65nmの解像度は一定の進歩を遂げた。もちろん、国内のリソグラフィー装置と海外の先進的なレベルとの間のギャップを明確に認識する必要があります。

通知文書で開示されているarfリソグラフィ装置は依然として乾式duvリソグラフィ装置であり、より高度な液浸duvリソグラフィ装置(arfiリソグラフィ装置としても知られる)ではないことを指摘しておく必要がある。

国内露光装置メーカーにとって、乾式duvから液浸duvへの移行過程では、技術面だけでなく、解決すべき課題がまだ多く残っています。 asml は 2006 年に初の量産型液浸 duv 露光装置 xt:1700i を発売しましたが、当時の露光装置の 2 大巨頭であるキヤノンとニコンを打ち負かすために液浸 duv 露光装置に頼ったのは 2010 年代になってからでした。優位性を確立しました。

asmlの財務報告書によると、2023年には中国が同社にとって2番目に大きな市場となる。 2024年の第1四半期と第2四半期の中国でのasmlの売上高は49％を占め、第2四半期の売上高ではarfiが50％を占め、euvの31％を上回った。

実際、asml の最先端の euv リソグラフィー装置は中国への輸出が完全に禁止されており、米国は昨年 10 月に先端チップ製造技術に関する輸出規制を更新し、中国への輸出が制限されるリソグラフィー装置の範囲を拡大した。中国、すなわち多重露光を利用し、高度なプロセス能力を実現する露光装置。

9月6日、オランダ政府は、asmlがtwinscan nxt:1970iおよび1980iモデル液浸の輸出を希望する場合、米国の規制と「歩調を合わせて」、リソグラフィ装置の輸出規制範囲を液浸深紫外リソグラフィ装置に拡大すると発表した。 duv リソグラフィー装置を中国に輸出するには、まずオランダ政府に輸出許可を申請する必要があります。

業界関係者らは、asmlが先端duvの輸出をさらに強化していることが、国内の最新リソグラフィー装置に関する情報公開を促す要因の1つであるとみている。この点に関して、王如晨氏は、「米国がオランダ政府に輸出許可を追加するよう強要し、asmlが協力して声を上げた後、これは側面からの反撃だった」と述べた。

神湾宏源証券は、コア装置の進捗状況が公式に開示されたことで市場の信頼が高まり、国内のリソグラフィー装置関連産業チェーンが恩恵を受け、国内ウェーハファブの拡大を独自に制御できるようになり、国内の半導体装置全体が恩恵を受けたと考えている。 smic、northern huachuang、china microelectronics corporation、tuojing technology、microconductor nano、shanghai microelectronics などの産業チェーン企業はすべて、国産の 65nm arf リソグラフィー装置から開発の機会を得るでしょう。

(編集者:呉清 査読:李正豪 校正者:ヤン・ユシア)