国产世界上首台超分辨光刻原理样机,365nm波长的汞灯光源 ...

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。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。