俄羅斯自研光刻機，正式推出

近日，俄羅斯將一套新型光刻系統納入國家工業資訊系統（GISP），進一步提升了其國內半導體製造能力。這套由澤列諾格勒奈米技術中心（ZNTC）研發的裝置，用於在積體電路製造過程中將設計圖案轉移到半導體晶圓上，現已被列入國家工業裝置名錄。名錄重點介紹了這套能夠實現350奈米解析度的對準和投影曝光裝置，這標誌著俄羅斯在建構自身微電子製造生態系統方面邁出了重要一步。

該裝置於3月初被加入到GISP產品目錄中，表明該系統現已被正式認可為可供俄羅斯半導體行業部署的工業產品。該系統型號為RAVC.442174.002TU，是俄羅斯自主研發的光刻解決方案之一，專為生產超大規模積體電路（VLSI）而設計。

光刻技術是半導體製造的核心

光刻技術是半導體製造商將微觀電路圖案轉移到矽襯底上的核心工藝。該系統利用紫外光將光掩模上的圖案投射到沉積在襯底上的光敏材料上。經過曝光和後續處理步驟，該圖案最終轉化為電晶體、互連線和其他微電子元件的藍圖，這些元件共同構成積體電路。

由於ZNTC設計的裝置專為投影曝光而設計，光掩模圖像並非直接貼附在晶圓上，而是通過光學方式投射到晶圓上。這種方法提高了精度，並實現了電路圖案在襯底表面的重複複製。此外，系統還會執行對準操作，以確保每一層電路相對於先前建構的層都精確定位。

該儀器能夠將光掩模圖像投影轉移到半導體晶圓上，並在超大規模積體電路（VLSI）器件製造過程中，以0.35微米的設計精度將該圖案複製到晶圓上，正如產品目錄所述。這種精度表明，儘管該技術節點已不再處於當代半導體製造技術的前沿，但它仍然廣泛應用於工業電子、汽車系統、電源管理器件以及眾多嵌入式應用領域。

俄羅斯研發和生產

GISP產品目錄中將該裝置標註為產自俄羅斯。然而，這一標註僅基於製造商的聲明，並未對俄羅斯境內的生產本地化程度進行獨立核實。

澤列諾格勒奈米技術中心是一家集研發和製造於一體的機構，是俄羅斯微電子生態系統中的關鍵組成部分。該中心位於澤列諾格勒，這座城市常被譽為俄羅斯的“矽谷”，中心致力於推進半導體技術、奈米技術器件和先進製造裝置的研發。

據報導，該光刻系統將於2024年投入生產，這表明它是俄羅斯微電子製造裝置組合中相對較新的成員。由於獲取外國技術的限制日益增多，俄羅斯為減少對進口半導體裝置的依賴而採取的措施，符合該國的戰略目標。

規格和技術能力

該光刻裝置設計用於加工直徑達 200 毫米的半導體晶圓。這種晶圓尺寸被廣泛用作行業標準，尤其是在生產電力電子產品、微控製器、感測器和其他專用電路的工廠中。

解析度在光刻裝置中至關重要，因為它決定了晶圓上可印刷的最小特徵尺寸。本例中，該系統的解析度為350奈米。這意味著它可以穩定地生成特徵尺寸約為三分之一微米的電路圖案。

該裝置的工作波長約為365奈米，通常用於i線紫外光刻。儘管目前最先進的處理器是由採用更短波長（例如深紫外或極紫外）的現代半導體晶圓廠生產的，但365奈米波長範圍對於許多成熟的技術節點仍然適用。

另一項關鍵指標——對準精度——確保半導體器件的每一層都與其先前圖案化的層完全對齊。據報導，ZNTC 的對準誤差約為 90 奈米。這種精度對於防止多層晶片製造過程中出現缺陷以及維持可靠的電氣連接至關重要。

該儀器的工作曝光區域尺寸約為 22 毫米 x 22 毫米，能夠投射單個晶片圖案，然後通過稱為步進重複曝光的工藝在晶圓上重複這些圖案。

發展合作

ZNTC與白俄羅斯公司Planar合作開發了這套光刻系統。據信，該項目於2021年啟動，並在幾年後完成，是俄羅斯工業和貿易部資助的項目之一。

此次合作體現了白俄羅斯和俄羅斯在微電子製造領域持續的技術合作。白俄羅斯在半導體生產裝置方面一直享有盛譽，這主要得益於其眾多源自蘇聯微電子工業的企業。

該項目的目標是開發一種光刻工具，通過整合工程資源和製造經驗，使其能夠在國內使用，從而為俄羅斯晶片製造工廠提供支援。

現代電子學中的應用

雖然與目前用於尖端處理器的 3 奈米或 5 奈米技術相比，350 奈米工藝節點可能看起來已經過時，但它對於一系列工業應用仍然具有很高的相關性。

在電力電子領域，半導體工藝通常優先考慮可靠性和耐久性而非極致小型化，用於調節和轉換各種裝置（包括工業機械和電動汽車）中的電能。此外，180奈米至500奈米的製程節點也被用於製造多種汽車微控製器、感測器和模擬元件。

航空航天電子、電信基礎設施和工業控制系統通常採用類似的技術節點。這些領域追求的並非儘可能小的電晶體尺寸，而是長期可靠性、抗輻射能力和穩定的製造工藝。

因此，能夠以 350 奈米尺度生產電路的國產光刻裝置可以幫助維持和擴大俄羅斯國內此類電子產品的生產。

加強技術獨立性

這套光刻裝置的研發和產品目錄編制是俄羅斯為提升半導體行業的技術自主性而採取的更全面舉措的一部分。過去十年間，俄羅斯從全球供應商處獲取精密半導體製造裝置的管道日益受限。

光刻系統是半導體製造工廠中最複雜、最具戰略意義的裝置之一。包括ASML、尼康和佳能在內的全球領先企業生產的裝置，需要數十年的研究、精密的工程設計、專用光學元件以及極其複雜的供應鏈。

即使是為成熟工藝節點研發裝置，對於那些在微電子領域追求技術自主的國家而言也是一項重大成就。國產裝置有助於維護現有生產線，並減少對進口裝置的依賴，因為這些進口裝置未來可能難以甚至無法獲得。

整合到工業裝置目錄中

俄羅斯國家工業資訊系統（GISP）是俄羅斯集中式平台，用於收錄可供該國製造業使用的工業產品、技術和裝置。該目錄包含ZNTC光刻裝置，使其能夠被潛在的工業客戶和政府採購項目所瞭解。

國家進口替代戰略也受到這些目錄的影響。政府機構和國有企業經常使用GISP目錄為公共資助項目選擇裝置，從而為國產技術在全國工業基礎中的應用提供了途徑。

因此，3月初將光刻系統納入產品目錄不僅是一個技術里程碑，也是邁向更廣泛工業部署的一步。

下一發展階段

儘管350奈米光刻系統是一個重要的里程碑，但研發工作已在向更先進的節點邁進。項目報告指出，下一階段的裝置研發旨在實現約130奈米的解析度。

如果俄羅斯國產光刻裝置能夠達到這種解析度水平，其技術節點將更接近21世紀初全球半導體製造業廣泛採用的技術節點。儘管這些能力距離領先水平還有一段距離，但它們將極大地拓寬使用國產裝置可製造的電路種類。

從技術角度來看，邁向精密光刻技術的道路依然充滿挑戰。技術的進步需要對精密對準技術、晶圓處理系統、隔振技術和光學器件進行改進。為了生成半導體器件所需的微觀圖案，所有這些元件都必須具備極高的精度。

澤列諾格勒對俄羅斯微電子技術的貢獻

澤列諾格勒是俄羅斯微電子產業的中心，也是澤列諾格勒奈米技術中心的所在地。這座城市在蘇聯時期就已建立，最初是作為半導體研發的專門中心，如今仍然聚集著眾多研究機構、製造工廠和設計中心。

俄羅斯半導體生態系統的核心由晶片製造商、裝置開發商和研究實驗室組成，而這些機構都位於澤列諾格勒。該產業叢集內國產光刻裝置的研發，體現了該地區對俄羅斯科技發展戰略的重要意義。

展望未來

俄羅斯國家工業資訊系統列出了這座350奈米光刻裝置，這標誌著俄羅斯在發展自給自足的半導體產業方面又邁出了重要一步。儘管這項技術與用於高性能處理器和儲存電路的最先進製造工藝節點相比仍有差距，但它在各種工業和嵌入式電子產品的生產中發揮著至關重要的作用。

俄羅斯的目標是通過自主研發和製造晶片裝置，確保能源、交通、國防和電信等關鍵行業晶片的持續生產。

隨著技術發展向更先進的光刻技術邁進，ZNTC的裝置或可為未來國內生產的半導體製造裝置奠定基礎。即使在成熟節點上，國產光刻裝置的出現也凸顯了半導體技術的戰略意義以及全球為爭奪這一關鍵產業控制權而日益激烈的競爭。 (EDA365電子論壇)