Еще один подход к полупроводниковой литографии – наноимпринтный

Жесткий запрет, установленный Минторгом США на продажу компаниям из КНР современных фотолитографических машин, производимых голландской ASML, оказал на глобальную ИТ-индустрию крайне серьезное воздействие – но, надо полагать, не совсем такое, какого ожидали вводившие ограничения. Разработчики СБИС по всему миру наглядно смогли оценить хрупкость сложившейся системы глобального разделения труда, при которой перекрытие (волюнтаристское или по объективным причинам – из-за крупного стихийного бедствия, например) безальтернативного узкого места в цепочке поставок грозит полной остановкой деятельности целых отраслей, напрямую связанных с изготовлением микропроцессоров либо зависящих от них.

В результате опять-таки по всему миру активизировалась разработка параллельных изделиям ASML средств полупроводникового производства. В КНР развивается синхротронная литография; в России на ОКР по направлению оборудования для производства микро-, СВЧ-, силовой и оптоэлектроники, а также специализированных материалов планируется направить более 100 млрд руб. до 2025 г. Япония – сохраняющая пока вполне союзнические отношения с США – также решила, судя по всему, подстраховаться и форсирует в данный момент разработки по направлению наноимпринтной полупроводниковой литографии силами компании Canon.

Стоящая за этой технологией идея крайне проста. Вместо того чтобы формировать сложный рельеф СБИС на кремниевой пластине – с многократным нанесением фоторезиста, экспонированием его высокоэнергетическим излучением через фотомаски, проявкой полученного образа структуры и последующим протравливанием, – гораздо логичнее изготовить «негативную» форму этого рельефа на высокопрочном материале, а затем, прикладывая этот штамп к слою фоторезиста на пластине-заготовке, сразу получать готовую к протравливанию структуру. Звучит действительно просто, но саму технологию формирования штампа с наноразмерной (по ширинам и глубинам) детализацией пришлось разрабатывать достаточно долго, и пока более привычная фотолитография на машинах ASML оставалась общедоступной и обходилась сравнительно недорого, найти инвесторов для развития наноимпринтных систем было проблематично.

Но вот теперь, в середине октября 2023 г., Canon объявила о начале серийного выпуска наноимпринтных литографических машин с фактическим разрешением (расстоянием между ближайшими структурными элементами на готовом полупроводниковом изделии) 14 нм, что соответствует фотолитографическому процессу с маркетинговым наименованием «5 нм». Дальнейшее совершенствование процедур изготовления штампов позволит, по заявлению разработчика, повысить фактическое разрешение до 10 нм, сравнявшись таким образом по уровню миниатюризации с (еще не реализуемым пока серийно) фотолитографическим процессом 2 нм.

Безусловное достоинство наноимпринтной литографии – нет необходимости в сверхкоротковолновом источнике света и соответствующей оптике. Кроме того, на наноимпринтных машинах можно создавать наноструктурные элементы неполупроводниковой природы, такие как металинзы для гарнитур виртуальной/дополненной реальности. Пока не сообщается, какие чипмейкеры берут на вооружение новые литографические машины, однако вполне возможно, что поскольку эта техника не попадает под введенные американским Минторгом ограничения, первые покупатели таких машин смонтируют их на микропроцессорных фабриках как раз в материковом Китае.