中国造出世界首台用紫外光源实现22纳米分辨率的光刻机(中国极紫外光刻机)

日报记者高博

紫外光刻机

11月29日,由中科院光电技术研究所承担的国家重大研究装备研制项目“超分辨率光刻装备研制”通过验收,这是世界上首台采用紫外光源实现22nm分辨率的光刻机。




中科院光电所研究人员操作超分辨率光刻设备(供图:中科院科技摄影联盟)

光刻机相当于一台投影仪,在感光板上投射出精细的线条图案,光就是一把切肉刀。但线条的精细程度是有限度的——不能小于光波长的一半。“光线太胖,门太窄,光线过不去。”参与研究的科学家杨勇告诉科技日报记者。

使用深紫外光源的光刻机是主流,成像分辨率限制在34 nm。要进一步提高分辨率,还需要多次曝光等技术,非常昂贵。

2003年,光电所开始研究一种新方法:金属和非金属薄膜粘合,界面会出现无序电子;用光照射金属膜,可以使这些电子有序振动,产生波长短得多的电磁波,可用于光刻。

这样,“宽刀”就变成了“窄刀”。光电研发的掩膜版光刻机,在365 nm波长的光源下,单次曝光最高线宽分辨率为22 nm,相当于1/17波长。

光刻机很熟悉,因为它是IC制造业的核心角色。目前由荷兰ASML公司垄断的尖端集成电路光刻机,加工极限为7纳米。光电子所的光刻机分辨率是22 nm,但是定位不一样。

光电所掩模光刻机擅长加工一系列纳米功能器件,包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感器芯片、超表面成像器件等,对我国遥感成像、生化痕量测量、特殊表面材料等领域具有重要意义。




项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨率光刻设备的研发情况(供图:中科院科技摄影联盟)

“ASML EUV光刻机使用的13.5nm极紫外光源,成本高达3000万元,而且还得在true 空下使用。”该项目副总工程师胡松说:“我们使用的365纳米紫外线汞灯只需几万元。我们的整机价格从百万元到千万元不等,处理能力介于深紫外和极紫外之间,让很多用户喜出望外。”

高分辨率大面积光电技术路线,掌握了超分辨率光刻透镜、精密间隙检测、纳米级定位精密工件台、高纵横比刻蚀、多图形匹配光刻工艺等核心专利,技术完全自主可控,在超分辨率成像光刻领域处于世界领先水平。

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