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我科學(xué)家另辟蹊徑造出9納米光刻試驗(yàn)樣機(jī)

作者: 時(shí)間:2019-04-15 來源:科技日報(bào) 收藏

記者從武漢光電國家研究中心獲悉,該中心甘棕松團(tuán)隊(duì)采用二束激光在自研的光刻膠上突破了光束衍射極限的限制,采用遠(yuǎn)場光學(xué)的辦法,光刻出最小線寬的線段,實(shí)現(xiàn)了從超分辨成像到超衍射極限光刻制造的重大創(chuàng)新。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201904/399474.htm

光刻機(jī)是集成電路生產(chǎn)制造過程中的關(guān)鍵設(shè)備,主流深紫外(DUV)和極紫外(EUV)光刻機(jī)主要由荷蘭ASML公司壟斷生產(chǎn),屬于國內(nèi)集成電路制造業(yè)的“卡脖子”技術(shù)。2009年甘棕松團(tuán)隊(duì)遵循諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主德國科學(xué)家斯特凡·W·赫爾的超分辨熒光成像的基本原理,在沒有任何可借鑒的技術(shù)情況下,開拓了一條光制造新的路徑。

雙光束超衍射極限光刻技術(shù)完全不同于目前主流集成電路光刻機(jī)不斷降低光刻波長,從193納米波長的深紫外(DUV)過渡到13.5納米波長的極紫外(EUV)的技術(shù)路線。甘棕松團(tuán)隊(duì)利用光刻膠材料對不同波長光束能夠產(chǎn)生不同的光化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過精心的設(shè)計(jì),讓自主研發(fā)的光刻膠能夠在第一個(gè)波長的激光光束下產(chǎn)生固化,在第二個(gè)波長的激光光束下破壞固化;將第二束光調(diào)制成中心光強(qiáng)為零的空心光與第一束光形成一個(gè)重合的光斑,同時(shí)作用于光刻膠,于是只有第二束光中心空心部分的光刻膠最終被固化,從而遠(yuǎn)場突破衍射極限。

該技術(shù)原理自2013年被甘棕松等驗(yàn)證以來,一直面臨從原理驗(yàn)證樣機(jī)到可商用化的工程樣機(jī)的開發(fā)困難。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過2年的工程技術(shù)開發(fā),分別克服了材料,軟件和零部件國產(chǎn)化等三個(gè)方面的難題。開發(fā)了綜合性能超過國外的包括有機(jī)樹脂、半導(dǎo)體材料、金屬等多類光刻膠,采用更具有普適性的雙光束超分辨光刻原理解決了該技術(shù)所配套光刻膠種類單一的問題。實(shí)現(xiàn)了微納三維器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造軟件一體化,可無人值守智能制造。

同時(shí)通過合作實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件包括飛秒激光器、聚焦物鏡等的國產(chǎn)化,在整機(jī)設(shè)備上驗(yàn)證了國產(chǎn)零部件具有甚至超越國外同類產(chǎn)品的性能。雙光束超衍射極限光刻系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于微納器件的三維光制造,未來隨著進(jìn)一步提升設(shè)備性能,在解決制造速度等關(guān)鍵問題后,該技術(shù)將有望應(yīng)用于集成電路制造。甘棕松說,最關(guān)鍵的是,我們打破了三維微納光制造的國外技術(shù)壟斷,在這個(gè)領(lǐng)域,從材料、軟件到光機(jī)電零部件,我們都將不再受制于人。 



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