Das Zelenograd Nanotechnological Center (ZNTC) hat eine Elektronenstrahllithografie-Anlage (EBL) zur Herstellung von Fotomaske und zur direkten Strukturierung auf Substraten ohne Verwendung von Masken nach 150-nm-Normen entwickelt. Dies geht aus Dokumenten hervor, wonach das ZNTC einen Transportdienstleister sucht, um einen „Prototyp einer Elektronenstrahllithografie-Anlage mit 150-nm-Prozessnormen“ im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts „Progress EBL 150“ zu liefern.

Prototyp wird zu Tests verschickt

Der Prototyp der EBL-Anlage soll „2.000 km von Zelenograd entfernt“ transportiert werden, teilte das ZNTC mit CNews. Dort wurde zudem mitgeteilt, dass derzeit zwei Prototypen der EBL-Systeme umfassende Tests durchlaufen, die etwa vier Monate dauern werden. Anschließend beginnen Tests zur Genauigkeit der Bildgebung und anderen technologischen Parametern. Die Entwicklung erfolgt im Rahmen des staatlichen Programms „Wissenschaftlich-technologische Entwicklung der Russischen Föderation“.

Funktion der Elektronenstrahllithografie

Eine der Hauptanwendungen der Elektronenstrahllithografie ist die Herstellung von Fotomaske. Eine Fotomaske ist eine Glassubstrat mit einem undurchsichtigen Muster der zukünftigen Mikrochipstruktur und wird in fotolithografischen Anlagen verwendet, um dieses Muster mehrfach auf Siliziumwafer zu übertragen und somit die Massenproduktion von Chips zu ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht die Elektronenstrahllithografie die direkte Strukturierung auf dem Substrat ohne Fotomaske – quasi das direkte „Drucken“ von Chips auf den Wafern.

Vorteile und Einschränkungen der Technologie

Bei der Chipfertigung bietet die EBL sowohl Vorteile als auch Nachteile. Ein Vorteil ist die Flexibilität: Für wissenschaftliche Entwicklungen und Prototyping kann das Muster schnell geändert werden, ohne teure Fotomaske herstellen zu müssen. Für die Serienproduktion ist ein solches System jedoch ungeeignet, da es zu langsam arbeitet. In einem Gespräch mit CNews betonte der Leiter eines Mikroelektronikunternehmens, dass der Einsatz solcher Anlagen bei der Kleinserienfertigung spezialisierter Chips (z. B. für die Raumfahrt- oder Rüstungsindustrie) sinnvoll ist, wo die Herstellung teurer Masken für jeden Auftrag wirtschaftlich nicht tragbar ist.

Herausforderungen der russischen Halbleiterindustrie

Der Experte hob hervor, dass die Entwicklung der russischen Halbleiterindustrie derzeit an mehreren Problemen scheitert. Als besonders dringlich nannte er das Fehlen einer nationalen Ingenieurschule, die in der Lage wäre, die Fertigung von Chips mit Prozessnormen unter 65 nm zu beherrschen, sowie den Mangel an Fotolacken für Technologien unter 90 nm. Nicht weniger kritisch ist der Mangel an Komponentenbasis, einschließlich präziser Laserinterferometer und Temperaturregelungssysteme, die zur Minimierung des Proximity-Effekts notwendig sind.

Der Spezialist wies zudem auf das Fehlen eines nationalen Programms zur Neukonstruktion von Anlagen hin, ähnlich dem, das China erfolgreich zwischen 2005 und 2010 umgesetzt hat. Nach seiner Überzeugung würde ein solches Programm dazu beitragen, die technologische Lücke zu verringern, die Produktion hochzuverlässiger Elektronik für Schlüsselinformationssysteme zu etablieren und die Entwicklung inländischer Lösungen zu beschleunigen.

Technische Herausforderungen und Perspektiven

Laut einem anderen befragten Experten ist ein solcher Lithograf geeignet, um Masken für fotolithografische Prozesse standardisierter (gereifter) Technologien herzustellen. Er wies jedoch auf Schwierigkeiten bei der Erzielung einer gleichmäßigen Strukturierung über die gesamte Waferoberfläche hin. Die Umsetzung dieser Aufgabe erfordert sorgfältige Metrologie und präzise Steuerung des Elektronenstrahls. Der erfolgreiche Umgang mit diesen Herausforderungen hängt vom Vorhandensein elektronensensitiver Lacke ab, an deren Qualität ebenfalls hohe Anforderungen gestellt werden.

Entwicklungsgeschichte der Lithografen in Russland

Im Jahr 2025 präsentierte das Zelenograd Nanotechnological Center einen Lithograf mit einer Auflösung von 350 nm. Die Anlage wurde an das Unternehmen „Branch Solutions“ (Teil der GK „Element“) übergeben. Der Generaldirektor des ZNTC, Anatoli Kowaljow, betonte im September desselben Jahres, dass ein solider Grundstein gelegt wurde, der den Übergang zur Entwicklung vollständig lokalisierter Anlagen mit 90-nm-Prozessnormen ermöglicht. Derzeit werden Arbeiten an einer Anlage mit 130-nm-Normen durchgeführt. Zu beachten ist, dass 130-nm-Chips von Intel und AMD noch Anfang der 2000er Jahre produziert wurden – beispielsweise Pentium 4 und Athlon XP.