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我國成功研制出分辨力超高紫外超分辨光刻裝備

  • 發布時間:2018-12-10
  • 發布者: 百度文庫
  • 來源: 百度文庫
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  1、先回答大家關心的兩個問題:
  A、我們可以實現芯片徹底國産化了嗎?
  答:暫時還不行。
  B、不吹不黑,這個裝備真的這麼厲害嗎,還是隻是吹牛?
  答:确實很厲害。
  很多人隻盯着新聞裡22nm這個指标,其實大家要關注的是“365nm的光源,單次曝光線寬可達22nm”。注意到我加黑的那幾個關鍵詞了嗎?22nm指标雖然很棒但是業界早就做過了,到底哪裡厲害呢?所以關鍵是用365nm的光源單次曝光做到22nm,懂點光學的就知道這意味着什麼:打破了傳統的衍射極限。
  所以在我看來,這台機器大的價值是驗證了表面等離子體(SP)光刻加工的可行性。
  這台SP光刻機與ASML光刻機對比怎麼樣呢?舉個不恰當的例子吧,這就像是初期的槍械與厲害的弓箭的對比。早期槍械,比如火铳,無論是射擊精度還是射擊距離都遠遠比不上厲害的弓箭,但是如今的狙擊槍早已把弓箭甩開十萬八千裡了,這就是原理性的勝利。
  要理解剛才說的這個“原理性的勝利”到底是怎麼回事,我們首先得回顧一下以ASML為代表的傳統光刻機是怎麼做的。
  上面是ASML光刻機簡單的原理圖,抛開複雜的監測設備不談,核心的原理就是通過物鏡系統将掩膜版上的圖案進行縮印成像。涉及到成像過程,就不得不考慮光的衍射極限。即便抛開所有的幾何像差,由于衍射的作用,一個無限小的點成像後也會變成一個彌散斑,被稱為“艾裡斑”。因此實際光學系統成像的分辨率就是兩個艾裡斑恰好能夠分開的距離。
  所以由于衍射效應,成像分辨率會受到限制,終的分辨率取決于波長、數值孔徑等參數,波長越小、數值孔徑越大分辨率則越高。所以ASML這些年來主要的研究方向就是利用更短的波長(近紫外-深紫外-極紫外)、增大數值孔徑(更複雜的物鏡、液體浸沒)。但是每進一步都變得更加艱難,對系統設計、加工裝配、誤差檢測等等諸多方面都提出了更為苛刻的要求,成本也越來越高昂。
  那麼表面等離子體光刻又是怎麼一回事呢?表面等離子體指的是一種局域在物質表面的特殊的電磁波,随着離開物質表面距離的增大迅速衰減,一般認為波長量級以上的區域就不存在了。
  更為神奇的是,雖然表面等離子體波是由其他電磁波激發的,但是波長會被極大地壓縮,而壓縮的比例取決于材料的電磁性質等參數。
  這就意味着,利用表面等離子體波進行光刻時,從原理上就不在受到傳統衍射極限的限制了。
  在光刻機研制方面,我們一直有兩個選擇:沿用ASML的老路走一遍,還是另辟蹊徑通過新原理彎道超車?我們國家很有錢,兩個選擇都在做。而這台SP光刻機的研制成功,就是讓我們看到了彎道超車的可能性。其實從原理上,這簡直就不是彎道超車了,而是在别的人還在繞山路的時候,我們嘗試着打了一條隧道……雖然還沒有完全挖通,但曙光就在眼前了。
  這個裝備是我在的課題組主導研發的(但我沒做這個方向),從原理提出、項目立項到裝備終驗收通過,前前後後有十幾年的時間。十幾年磨一劍,揮灑了許許多多的老師和師兄師姐的智慧、汗水與青春。向他們緻敬~
  2、中科院光電所的羅先剛有一個2016年的光刻相關的國家技術發明一等獎,主要是有原理性突破,“這一世界首台分辨力高的紫外超分辨光刻裝備是基于表面等離子體超衍射研制而成,它打破了傳統光學光刻分辨力受限于光源波長及鏡頭數值孔徑的傳統路線格局”。
  中新網成都11月29日電 (記者 孫自法)由中國科學院光電技術研究所承擔的國家重大科研裝備——超分辨光刻裝備項目29日在成都通過驗收,作為項目重要成果之一,中國科學家已研制成功世界上首台分辨力高的紫外(即22納米@365納米)超分辨光刻裝備,并形成一條全新的納米光學光刻工藝路線,具有完全自主知識産權。
  中科院光電所所長、超分辨光刻裝備項目首席科學家羅先剛研究員介紹說,2012年,該所承擔了超分辨光刻裝備這一國家重大科研裝備項目研制任務,經過近7年艱苦攻關,在無國外成熟經驗可借鑒的情況下,項目組突破了高均勻性照明、超分辨光刻鏡頭、納米級分辨力檢焦及間隙測量和超精密、多自由度工件台及控制等關鍵技術,完成國際上首台分辨力高的紫外超分辨光刻裝備研制,其采用365納米波長光源,單次曝光高線寬分辨力達到22納米(約1/17曝光波長)。在此基礎上,項目組還結合超分辨光刻裝備項目開發的高深寬比刻蝕、多重圖形等配套工藝,實現了10納米以下特征尺寸圖形的加工。
  這一世界首台分辨力高的紫外超分辨光刻裝備是基于表面等離子體超衍射研制而成,它打破了傳統光學光刻分辨力受限于光源波長及鏡頭數值孔徑的傳統路線格局,形成了一條全新的超衍射納米光刻從原理、裝備到工藝的技術路線,具有完全自主知識産權,為超材料/超表面、第三代光學器件、廣義芯片等變革性戰略領域的跨越式發展提供了制造工具。
  驗收專家認為,中科光電所研制成功的超分辨光刻裝備所有技術指标均達到或優于實施方案規定的考核指标要求,關鍵技術指标達到超分辨成像光刻領域的國際領先水平。該項目在原理上突破分辨力衍射極限,建立一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發新路線,繞過了國外高分辨光刻裝備技術知識産權壁壘,實現中國技術源頭創新,研制出擁有自主知識産權、技術自主可控的超分辨光刻裝備,也是世界上首台分辨力高紫外超分辨光刻裝備。
  同時,利用研制成功的超分辨光刻裝備已制備出一系列納米功能器件,包括大口徑薄膜鏡、超導納米線單光子探測器、切倫科夫輻射器件、生化傳感芯片、超表面成像器件等,驗證了該裝備納米功能器件加工能力,已達到實用化水平。
  中科光電所超分辨光刻裝備項目已發表論文68篇,目前已獲授權國家發明專利47項,授權國際專利4項,并培養出一支超分辨光刻技術和裝備研發團隊。羅先剛表示,中科院光電所後續将進一步加大超分辨光刻裝備的功能多樣化研發和推廣應用力度,推動國家相關領域發展。

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