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nosso repórter li yuyang relatou de xangai

o comprimento de onda é 193nm (nanômetros), a resolução é ≤65nm e a sobreposição é ≤8nm... há poucos dias, um documento do ministério da indústria e tecnologia da informação mais uma vez colocou as máquinas de litografia domésticas aos olhos do público. foi até relatado que máquinas domésticas de litografia duv romperam o processo de 8 nm.

em 9 de setembro, a conta pública do wechat "industry wechat news" do ministério da indústria e tecnologia da informação divulgou o documento de aviso emitido pelo ministério da indústria e tecnologia da informação em 2 de setembro sobre a emissão do "catálogo de orientações para a promoção e aplicação do primeiro (conjunto) de equipamentos técnicos importantes (edição de 2024)". o primeiro item de "equipamento eletrônico especial" no documento de notificação é "equipamento de produção de circuito integrado", que menciona claramente os indicadores técnicos da litografia de fluoreto de criptônio (krf). máquinas e máquinas de litografia com fluoreto de argônio (arf), especialmente máquinas de litografia com flúor, o documento indica que sua precisão de sobreposição é ≤8nm.

um repórter do "china business news" notou que depois que o documento foi divulgado, houve muita conversa sobre o grande avanço das máquinas de litografia domésticas, e algumas pessoas confundiram "sobreposição ≤ 8 nm" com máquinas de litografia de 8 nm. na verdade, a precisão da sobreposição refere-se à precisão do alinhamento entre cada camada de fotolitografia, e a precisão da sobreposição de ≤8 nm não significa necessariamente que chips com o processo de 8 nm possam ser fabricados.

“a sobreposição da máquina de litografia é inferior a 8 nanômetros, e a faixa lógica correspondente também pode atingir a faixa madura, ou até superior. mas não espere que cubra a tecnologia de processador usada em telefones celulares. a faixa madura." o observador sênior da indústria de semicondutores wang ruchen disse aos repórteres que os documentos do ministério da indústria e tecnologia da informação incluem não apenas máquinas de litografia com fluoreto de argônio, mas também equipamentos de suporte. é um pequeno ecossistema. "olhando para os nós do processo, todos eles concentre-se na faixa madura, especialmente 28 nanômetros."

maneiras de fazer chips com larguras de linha menores

de referir que já no dia 20 de junho, o ministério da indústria e tecnologias de informação divulgou o “catálogo de orientações para a promoção e aplicação do primeiro (conjunto) de equipamentos técnicos principais (edição 2024)”. equipamento de produção de circuito integrado", há uma máquina de litografia de criptônio fluorado e uma máquina de litografia de fluoreto de argônio.

então, em setembro, o ministério da indústria e tecnologia da informação emitiu outro documento de notificação, que foi anunciado oficialmente ao mundo exterior. de acordo com as diferentes fontes de luz, as máquinas de litografia podem ser divididas em três tipos: uv (ultravioleta), duv (ultravioleta profundo) e euv (ultravioleta extremo). a máquina de litografia com fluoreto de criptônio e a máquina de litografia com fluoreto de argônio no documento de notificação são máquinas de litografia duv de quarta geração.

atualmente, as máquinas de litografia passaram por cinco gerações de desenvolvimento. à medida que o comprimento de onda muda dos primeiros 436 nm para os últimos 13,5 nm, o processo de fabricação do chip atingiu gradualmente 3 nm, que está próximo do limite.

existem duas chaves para o desempenho da máquina de litografia: uma é o comprimento de onda da máquina de litografia e a outra é a abertura numérica (na) do sistema de lentes objetivas. de acordo com a conhecida fórmula-critério de rayleigh, ou seja, cd=k1*λ/na. cd representa a largura da linha, que é o tamanho mínimo do recurso que o chip pode atingir. λ representa o comprimento de onda da fonte de luz usada pela máquina de litografia, na refere-se à abertura numérica da lente objetiva da máquina de litografia, que é a abertura numérica da lente objetiva da máquina de litografia; faixa angular da lente que coleta luz; k1 é um coeficiente, depende de muitos fatores relacionados ao processo de fabricação do chip.

de acordo com esta fórmula, se você deseja fabricar um chip com largura de linha menor, ou seja, quanto menor o valor cd, pode-se usar uma fonte de luz de comprimento de onda menor, uma lente objetiva de abertura numérica maior e reduzir o valor k1.

por exemplo, a máquina de litografia euv do fabricante holandês de equipamentos semicondutores asml tem um comprimento de onda de fonte de luz de apenas 13,5 nm. ao mesmo tempo, a asml está constantemente melhorando a abertura da máquina de litografia para a fabricação de chips de processo de 7 nm ou superior.

adicionar água ultrapura entre a lente objetiva da máquina de litografia e o wafer, usando água como meio, não apenas encurta o comprimento de onda da fonte de luz disfarçada, mas também aumenta o valor na disfarçado. este tipo de máquina de litografia que adiciona água ultrapura é chamada de máquina de litografia de imersão, de modo que a máquina de litografia duv também pode atingir o teto da resolução óptica.

no entanto, a máquina de litografia por imersão é fácil em teoria, mas a implementação de engenharia é bastante problemática. lin benjian, conhecido como o "pai das máquinas de litografia de imersão", durante sua gestão na tsmc, a equipe levou 2 anos e 7 a 8 revisões para alcançar um avanço em apenas um sistema de imersão. especialistas da indústria dizem que o desenvolvimento de máquinas de litografia por imersão é tão difícil que equivale a atirar em um alvo na terra com uma arma na lua. ‌

qual é o nível de resolução ≤ 65 nm e sobreposição ≤ 8 nm?

além dos métodos acima, a exposição múltipla também é uma tecnologia para melhorar o processo de fabricação de máquinas de fotolitografia. por exemplo, a máquina de litografia duv de imersão asml nxt: 1980 tem uma resolução de ≤38 nm, mas pode suportar a produção do processo de 7 nm de primeira geração da tsmc, contando com tecnologia de exposição múltipla.

como um importante indicador técnico de uma máquina de litografia, a precisão de sobreposição geralmente se refere à "maior precisão alcançada por múltiplas exposições". ela determina o erro mínimo de deslocamento físico entre cada exposição e afeta diretamente a qualidade do processo de exposição multicamadas. eficiência. à medida que os nós de processo continuam a escalar para 14 nm, 10 nm e 7 nm, múltiplas exposições tornaram-se necessárias.

então, quantos processos nanométricos a máquina de litografia arf (comprimento de onda da fonte de luz 193nm, resolução ≤ 65nm, sobreposição ≤ 8nm) no documento de notificação pode alcançar? em que nível? quantos nanômetros a faixa extrema pode atingir?

tomados em conjunto, o desempenho das máquinas de litografia arf domésticas desta especificação é relativamente próximo da máquina de litografia arf twinscan xt: 1460k enviada pela asml no segundo trimestre de 2015 (resolução ≤65nm, precisão de sobreposição <5nm). de acordo com a relação 1:3 entre a precisão da sobreposição e o processo de produção em massa, esta máquina de fotolitografia pode, teoricamente, produzir chips em massa usando o processo de 28 nm.

no entanto, especialistas da indústria acreditam que, devido a razões como erros maiores de precisão de sobreposição, a máquina de litografia arf doméstica pode não atender aos requisitos de resolução da "máquina de litografia de 28 nm". de modo geral, a máquina de litografia doméstica duv exposta desta vez deve ser uma versão melhorada da máquina de litografia doméstica anterior com resolução de 90 nm, que pode ser usada para as necessidades de fabricação de chips de processo maduro de 55-65 nm.

"a lista do ministério da indústria e tecnologia da informação não inclui apenas máquinas de litografia com fluoreto de argônio, mas também equipamentos de suporte. é um pequeno ecossistema. olhando para os nós do processo, todos eles se concentram na faixa madura, especialmente 28 nanômetros." ruchen disse que se for promovida em grande escala, a fab (fábrica de wafer) terá sucesso. em termos de produção em massa, exceto para celulares e outros cenários, a china tem maior ou verdadeira autonomia “é suficiente para a maioria dos civis, industriais e. cenários de defesa nacional."

as máquinas de litografia domésticas deram um pequeno passo à frente

como equipamento principal da fabricação de semicondutores, o nível técnico da máquina de fotolitografia determina diretamente o desempenho e a qualidade dos chips. por muito tempo, nosso país foi controlado por terceiros na área de máquinas de litografia, e equipamentos de última geração dependem principalmente de importações.

em comparação com as máquinas de litografia domésticas anteriores com resolução de 90 nm, a nova resolução de 65 nm fez alguns progressos. é claro que ainda precisamos estar claramente conscientes da lacuna entre as máquinas de litografia nacionais e os níveis avançados estrangeiros.

deve-se salientar que a máquina de litografia arf divulgada no documento de notificação ainda é uma máquina de litografia duv seca, e não uma máquina de litografia duv de imersão mais avançada (também conhecida como máquina de litografia arfi).

para os fabricantes nacionais de máquinas de litografia, ainda existem muitos problemas que precisam ser resolvidos no processo de mudança do duv seco para o duv de imersão, não apenas em termos de tecnologia. embora a asml tenha lançado a primeira máquina de litografia duv de imersão produzida em massa xt: 1700i em 2006, foi somente por volta de 2010 que ela contou com a máquina de litografia duv de imersão para derrotar os dois gigantes das máquinas de litografia da época, canon e canon nikon. estabeleceu seu domínio.

o relatório financeiro da asml mostra que a china se tornará o segundo maior mercado da empresa em 2023. no primeiro e segundo trimestres de 2024, as vendas da asml na china representaram 49%. em termos de vendas no segundo trimestre, a arfi representou 50%, superando os 31% da euv.

na verdade, as máquinas de litografia euv mais avançadas da asml foram completamente proibidas de serem exportadas para a china em outubro do ano passado, os estados unidos atualizaram seus controles de exportação sobre tecnologia avançada de fabricação de chips e expandiram o escopo das máquinas de litografia que estão proibidas de serem exportadas; china, isto é, ao uso de múltiplas exposições uma máquina de litografia que atinge capacidades de processo avançadas.

em 6 de setembro, o governo holandês anunciou que expandiria o escopo de controle de exportação de máquinas de litografia para equipamentos de litografia ultravioleta profunda de imersão, "alinhando-se" com os controles dos estados unidos se a asml quiser exportar a imersão dos modelos twinscan nxt: 1970i e 1980i. equipamento de litografia duv para a china. para gravar o sistema, você precisa primeiro solicitar uma licença de exportação do governo holandês.

os membros da indústria acreditam que o aperto adicional da asml nas exportações de duv avançado é um dos fatores que impulsionam a divulgação de informações sobre as mais recentes máquinas de litografia domésticas. a este respeito, wang ruchen disse: "depois que os estados unidos coagiram o governo holandês a adicionar uma licença de exportação e a asml cooperou para se manifestar, foi um contra-ataque lateral."

shenwan hongyuan securities acredita que a divulgação oficial do progresso dos equipamentos principais aumentou a confiança do mercado, a cadeia da indústria doméstica relacionada às máquinas de litografia foi beneficiada, a expansão das fábricas de wafer domésticas pode ser controlada de forma independente e o equipamento semicondutor doméstico em geral foi beneficiado. empresas da cadeia industrial como smic, northern huachuang, china microelectronics corporation, tuojing technology, microconductor nano e shanghai microelectronics obterão oportunidades de desenvolvimento de máquinas de litografia arf de 65nm produzidas internamente.

(editor: revisão de wu qing: li zhenghao revisor: yan yuxia)