成都光电所覆性技术专项 一一超分辨光刻装备:365纳米汞 ...

来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 11:17:54


超分辨光刻装备研制，主持，国家级，2012-01--2015-12


党委书记杨虎在会上作2015年度工作报告。他从全所整体运行情况、重要科研成果、产业发展、能力建设及党的建设等几个方面对2015年光电所各项工作开展情况进行了全面总结。2015年，光电所完成多项重大显示度工作，“突破衍射极限的光学光刻技术”被科技部评为十大最具备变革潜质的前沿技术之一;超衍射光学、人工电磁材料辐射调控技术、亚波长吸波材料等研究方向列入科技部十三五“颠覆性技术研发专项”;在国际上首次同时获取7波段太阳高分辨力层析成像图像，为太阳风暴的监测与预警提供科学依据;积极参与中国科学院先导性专项“量子科学实验卫星工程”项目，研制完成集量子通信、大视场天文观测、相干激光通信功能为一体的1200mm口径望远镜系统，其量子光保偏、通光效率及跟踪精度等指标均处于国际先进水平。另外，光电所在自适应光学、生物医学光学、SP光刻装备研制等领域的多个重大项目获得突破性进展。产业方面，四川科奥达各事业部2015年创收继续“上扬”，研究室紫外光刻机、核电设备研发面向工业市场创收创新高。同时，光电所持续加强能力建设，人才队伍方面今年所内11位学术带头人被聘为中科院特聘研究员。



作者：彭丽 来源：科学时报 发布时间：2011-5-17 9:02:23 选择字号：小 中 大
【科学时报】我国纳米光刻技术研究取得突破
日前，中科院光电技术研究所微光刻技术与微光学实验室首次提出基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。该技术利用微纳结构边际作为掩模图形，对表面等离子体进行有效激发，其采用普通I-line、G-line光源获得了特征尺寸小于30纳米的超分辨光刻图形。
据相关负责人介绍，传统的微光刻工艺采用尽可能短的曝光波长，期望获得百纳米甚至几十纳米级别的光刻分辨率。然而，随着曝光波长的缩短，整个光刻装备的成本也急剧上升。以目前主流的193光刻机为例，其售价为几千万美元。如此高昂的成本严重限制了短波长光源光刻技术的应用。
近年来，表面等离子体光学的提出为微光刻技术的发展提供了新的选择。利用表面等离子体波的短波长，通过合理的设计掩模图形和工艺参数，超分辨的纳米光刻技术有望形成。
在此背景下，该所研究员提出了基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。理论研究表明，该技术可获得特征尺寸小于1/10曝光波长的纳米结构，并利用365纳米光源从实验上获得了超越衍射极限的光刻分辨率。这将为我国正在迅猛发展的信息产业技术及纳米科技提供坚实的加工制备基础。

超分辨光刻装备研制，主持，国家级，2012-01--2015-12


党委书记杨虎在会上作2015年度工作报告。他从全所整体运行情况、重要科研成果、产业发展、能力建设及党的建设等几个方面对2015年光电所各项工作开展情况进行了全面总结。2015年，光电所完成多项重大显示度工作，“突破衍射极限的光学光刻技术”被科技部评为十大最具备变革潜质的前沿技术之一;超衍射光学、人工电磁材料辐射调控技术、亚波长吸波材料等研究方向列入科技部十三五“颠覆性技术研发专项”;在国际上首次同时获取7波段太阳高分辨力层析成像图像，为太阳风暴的监测与预警提供科学依据;积极参与中国科学院先导性专项“量子科学实验卫星工程”项目，研制完成集量子通信、大视场天文观测、相干激光通信功能为一体的1200mm口径望远镜系统，其量子光保偏、通光效率及跟踪精度等指标均处于国际先进水平。另外，光电所在自适应光学、生物医学光学、SP光刻装备研制等领域的多个重大项目获得突破性进展。产业方面，四川科奥达各事业部2015年创收继续“上扬”，研究室紫外光刻机、核电设备研发面向工业市场创收创新高。同时，光电所持续加强能力建设，人才队伍方面今年所内11位学术带头人被聘为中科院特聘研究员。



作者：彭丽 来源：科学时报 发布时间：2011-5-17 9:02:23 选择字号：小 中 大
【科学时报】我国纳米光刻技术研究取得突破
日前，中科院光电技术研究所微光刻技术与微光学实验室首次提出基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。该技术利用微纳结构边际作为掩模图形，对表面等离子体进行有效激发，其采用普通I-line、G-line光源获得了特征尺寸小于30纳米的超分辨光刻图形。
据相关负责人介绍，传统的微光刻工艺采用尽可能短的曝光波长，期望获得百纳米甚至几十纳米级别的光刻分辨率。然而，随着曝光波长的缩短，整个光刻装备的成本也急剧上升。以目前主流的193光刻机为例，其售价为几千万美元。如此高昂的成本严重限制了短波长光源光刻技术的应用。
近年来，表面等离子体光学的提出为微光刻技术的发展提供了新的选择。利用表面等离子体波的短波长，通过合理的设计掩模图形和工艺参数，超分辨的纳米光刻技术有望形成。
在此背景下，该所研究员提出了基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。理论研究表明，该技术可获得特征尺寸小于1/10曝光波长的纳米结构，并利用365纳米光源从实验上获得了超越衍射极限的光刻分辨率。这将为我国正在迅猛发展的信息产业技术及纳米科技提供坚实的加工制备基础。
局域表面等离子体纳米光刻原理与方法研究
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【作者】 王耀辉；
【导师】 王长涛；
【作者基本信息】 中国科学院研究生院（光电技术研究所）， 光学工程， 2015， 硕士
【摘要】 局域表面等离子体(Local Surface Plasmon,LSP)纳米光刻技术以简单的系统结构、灵活的刻写方式、无需掩模以及超越衍射极限的分辨力等优势成为纳米光刻技术领域的研究热点。所谓LSP纳米光刻技术,即通过利用长波长光源照明亚波长尺寸的探针或小孔,在探针或者小孔与介质的界面处激发LSP,LSP在探针针尖或者小孔间隙处急剧振荡形成LSP共振,利用表面等离子体(Surface Plasmon,SP)的短波长特性获得超衍射聚焦光斑,并将其应用到超衍射纳米光刻中。然而在基于LSP共振纳米光刻中,由于LSP振荡产生的携带高频信息的倏逝波仅在激发结构的表面传播,在垂直于激发结构表面方向上以指数形式衰减,这就要求在LSP纳米光刻中,激发结构与光学记录介质的距离必须在几个纳米的范围内,而这必然带来距离控制的难题。同时倏逝波在垂直结构表面方向指数衰减的场分布也会导致纳米光刻图形曝光深度浅、对比度低、边缘模糊的问题。这限制了基于LSP纳米光刻技术进一步走向应用。针对这些问题,本论文从研究用于激发LSP的领结型Bowtie结构的电磁场特性与共振行为出发,将Bowtie小孔结构与金属-介质-金属结构相结合,提出了一种基于LSP共振的增强型纳米光刻结构,通过对LSP及其共振行为的操控,得到了深度拓展、尺寸压缩、强度增强的聚焦光斑。本文的主要创新点有:1、研究分析了基于Bowtie小孔的LSP纳米光刻的透射增强原理及光刻质量的影响因素。2、提出一种新型的Bowtie(B)+金属(M)-电介质(I)-金属(M)的增强型纳米光刻结构,并通过理论仿真获得了最小特征宽度为28nm,曝光深度为30nm的聚焦光斑,相对于传统基于Bowtie的光刻结构将焦斑尺寸压缩了近67%。3、开展验证实验,获得了最小特征宽度为31nm的光刻结果,同时相对于传统Bowtie光刻结构,将30nm到100nm特征尺寸范围内的曝光图形深度提升了近5倍。验证了这种增强型光刻结构在压缩焦斑尺寸、提升曝光深度上的显著效果
王长涛，男，研究员，四川省科学和技术带头人后备人选，中国专利审查技术专家库成员。2002年于四川大学获得光学专业硕士学位，同年进入中科院光电技术研究所工作，2013年获得博士学位，2015年被聘为研究员。自参加工作以来，一直从事微纳光学研究。近年来研究方向集中在超分辨光学、纳米光学光刻、表面等离子体光学、超构表面和超材料等基础研究和应用研究领域。正是由于发明了受激发射损耗方法（stimulated emission depletion microscopy, STED），将显微镜分辨力从两三百纳米压缩到几十纳米水平，为生物医学等研究提供了强有力工具，德国科学家S. Hell于2014年获得诺贝尔化学奖。王长涛带领课题组，基于表面等离子体共振、超振荡等成像方法，将超分辨成像应用研究进一步拓展到光学光刻、望远系统等领域。目前在紫外光源下获得22nm线宽成像光刻分辨力，为衍射极限的1/4倍，是目前超分辨成像领域报道的最高水平。


如果这个技术成功的话,比浸没式光刻要方便得多
===
当前诸多微纳加工技术中,  光学技术手段占有重要的、不可替代的地位.  其中,  具有良好技术兼容性和继承性的光学光刻技术,  一直是业界公认的集成电路制备核心技术,  广泛应用在微电子产业和其他需求微纳制造的领域.  分辨力是决定光学光刻性能的核心技术指标. 由于光的衍射影响,  传统光学光刻存在分辨力衍射极限,  成为其光学分辨力提升的原理性障碍.  以投影光学光刻技术研究为例,  由于光学成像分辨力受限于物镜孔径和光源波长,  主要采用缩短工作波长和增大数值孔径方法来提高分辨力.  然而由于工程技术限制,  目前光刻物镜数值孔径增加已接近极限,  所用光源波长从紫外频段(汞灯i线、g线)缩小到193 nm深紫外频段.  即使采用各种分辨力增强技术,  单次曝光条件下193 nm浸没式光刻也无法突破34 nm线宽分辨力的理论极限.  虽然多重图形、多重曝光技术(double/multiple  patterning  and exposure)可以制备更小线宽图形,  但大大增加了工艺步骤和成本,  且图形结构也受到严重限制[1].  

若进入到更短波长电磁频段范围,  如深紫外(EUV)、X射线等,  不仅高功率光源难以获取,  而且配套技术兼容性和继承性差,  包括投影镜头、掩模、抗蚀剂等一系列技术还不十分完善,  研发成本激增.  

分辨力衍射受限原理性障碍同样存在于激光直写、激光干涉光刻技术领域,  最高分辨力一般为1/2~1/4波长,  约100~200 nm水平.  受限于此,  科研人员不得不采用电子束直写、聚焦离子束直写技术,  其加工分辨力约10 nm,  但系统复杂、效率低、视场小、设备和加工成本极其高昂.  如果能打破传统分辨力衍射极限瓶颈,  大幅延伸长波长光源下的分辨力提升空间,  则不仅能够突破当前光学光刻技术发展困境,  建立低成本、高效、大面积的纳米光学光刻,  而且对于推动集成电路产业发展,  以及满足现代科学技术领域对微纳加工技术的迫切需求具有重要意义.  

如果这个技术成功的话,比浸没式光刻要方便得多
===
当前诸多微纳加工技术中,  光学技术手段占有重要的、不可替代的地位.  其中,  具有良好技术兼容性和继承性的光学光刻技术,  一直是业界公认的集成电路制备核心技术,  广泛应用在微电子产业和其他需求微纳制造的领域.  分辨力是决定光学光刻性能的核心技术指标. 由于光的衍射影响,  传统光学光刻存在分辨力衍射极限,  成为其光学分辨力提升的原理性障碍.  以投影光学光刻技术研究为例,  由于光学成像分辨力受限于物镜孔径和光源波长,  主要采用缩短工作波长和增大数值孔径方法来提高分辨力.  然而由于工程技术限制,  目前光刻物镜数值孔径增加已接近极限,  所用光源波长从紫外频段(汞灯i线、g线)缩小到193 nm深紫外频段.  即使采用各种分辨力增强技术,  单次曝光条件下193 nm浸没式光刻也无法突破34 nm线宽分辨力的理论极限.  虽然多重图形、多重曝光技术(double/multiple  patterning  and exposure)可以制备更小线宽图形,  但大大增加了工艺步骤和成本,  且图形结构也受到严重限制[1].  

若进入到更短波长电磁频段范围,  如深紫外(EUV)、X射线等,  不仅高功率光源难以获取,  而且配套技术兼容性和继承性差,  包括投影镜头、掩模、抗蚀剂等一系列技术还不十分完善,  研发成本激增.  

分辨力衍射受限原理性障碍同样存在于激光直写、激光干涉光刻技术领域,  最高分辨力一般为1/2~1/4波长,  约100~200 nm水平.  受限于此,  科研人员不得不采用电子束直写、聚焦离子束直写技术,  其加工分辨力约10 nm,  但系统复杂、效率低、视场小、设备和加工成本极其高昂.  如果能打破传统分辨力衍射极限瓶颈,  大幅延伸长波长光源下的分辨力提升空间,  则不仅能够突破当前光学光刻技术发展困境,  建立低成本、高效、大面积的纳米光学光刻,  而且对于推动集成电路产业发展,  以及满足现代科学技术领域对微纳加工技术的迫切需求具有重要意义.  
意思是20nm 以上 光刻机光源解决了？
工程化如何？
工程化如何？
表面等离子体超衍射光学光刻基础研究

所属国家科技成果  浏览次数：682
关键词：光学; 表面等离子体; 光刻技术; 半导体加工;  
所属行业：其他畜牧业  
学科分类：半导体技术  
中图分类：半导体器件制造工艺及设备  
经费投入额：52 万元
【项目详细介绍】
　　光学光刻技术是半导体加工设备的核心，但由于传统光学光刻理论波长和分辨力之间的限制关系，在实现50nm线宽以下光刻技术节点时，业界面临着采用短波长光源技术路线导致极其复杂光学系统、材料、工艺不兼容等诸多技术障碍和高昂的研发成本。因此国际上迫切希望能够寻求一种突破衍射极限对分辨力限制的新概念光学光刻技术，在长波长光源下实现远小于波长的超分辨光学光刻，从而解决当前光学光刻的理论和技术困难。
　　项目完成单位在国家自然科学基金《表面等离子体光学光刻原理和方法研究》、国家863计划《基于Super Lens的纳米光刻技术》等项目的资助下，开展了“表面等离子体超衍射光学光刻基础研究”，原创性提出将表面等离子体引入到光学光刻领域，建立了一条利用长波长光刻光源（i线、g线等）实现超越衍射极限光刻分辨力的崭新光学光刻研究技术路线；发明了表面等离子体超衍射干涉、表面等离子体能量局域结构、表面等离子体缩小倍率超分辨成像等光刻技术，并给出了1/10波长和接近1/20波长的光刻分辨力结果（传统光学理论衍射极限为1/4波长）；国内外搭建了首台SP光刻实验样机和建立了高陡直、高深宽比的配套光刻工艺，在i线365nm波长的汞灯光源下，实验获得50nm的光刻分辨力。
　　该研究成果改变了国际半导体技术蓝图（ITRS）中光学光刻分辨力受光源波长限制的传统路线格局，突破了传统光学光刻方法无法逾越32nm及以下光刻技术节点的原理和技术困境，为实现32nm、22nm甚至10nm以下光刻技术节点提供了全新的理论和技术手段，为光学光刻技术跨越式发展奠定了坚实基础。
　　本项目研究成果表面等离子体光刻技术和样机具有50nm以下的高分辨力，完全填补了我国在高端光刻设备方面的空白，由于无需高昂的光源和投影光学系统，成本相对193nm光刻设备大大降低，一旦实现工程化和技术成熟，即可广泛应用于微电子信息、纳光子电子器件、生物传感器件、光通讯单元器件、超高密度存储等高新技术科学研究和产业领域。以目前我国在微纳加工方面的研究单位和产业规模，预计纳米光学光刻设备需求量在每年40台以上， 以每台设备售价800万计算，一年的销售额可达3.2亿元。
【推广应用前景】
作为一种高效、低成本的新一代纳米尺度分辨力的光刻技术，本项目成果不仅广泛应用于集成电路为中心的微电子信息、光电子等相关产业，而且对于国家中长期科学与技术发展中的各学科领域的纳米科学研究提供基础科研加工手段。项目成果一旦在工程化、实用化方面成熟，可直接被科研单位、高校广泛利用，同时可大幅度推广到微纳加工技术相关的高新产业，例如微电子信息相关领域、太阳能电池、OLED、LED照明器件、生物传感芯片等。本项目研究成果为SP光刻技术解决了基础理论、结构设计、实验样机集成、关键工艺等方面的关键科学技术问题，下一步的主要工作集中在SP光刻技术的工程实用化方面。根据产业和科研领域对样机实用化方面的具体要求，集成相关精密对准、控制、自动化等方面的功能，实现实用化的SP光刻样机,逐步向产业和科研单位推广试用和改进样机，最终实现设备的实用化和商业化。
农企是不是要靠这个翻身?
甚至10nm以下光刻技術節點提供全新理論和技術手段。
实验室技术，产业化还不知道猴年马月啊，不过我们正在迎头赶上！
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