光刻机技术将颠覆性突破?成都光电所研制成世界上首台超 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 02:43:01
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。
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。
这是关键技术
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
这个要顶下
半导体快要追上了吗
成本相对193nm光刻设备大大降低
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。
以每台设备售价800万计算,一年的销售额可达3.2亿元。
这个要支持!!
看经费投入额,估计离实用还很远
看经费投入额,估计离实用还很远

一般来说,  包括集成电路在内的各种微纳结构器件制造,  对光刻胶图形质量要求是比较高的,  主要体现在线条线宽均匀性和边缘粗糙度、图形保真度、深宽比和陡直度等方面. SP成像光刻图形质量不仅取决于成像过程中各种影响因素,  例如透镜传函、像差、膜层粗糙度等,  而且受限于掩模图形加工质量、光刻胶分辨力和伽马值、显影和传递工艺等.  

对于前者,  利用上述SP成像改进方法,  并控制超分辨结构加工过程中的膜层参数、表面粗糙度等各种误差,  可以有效提高像场质量.  与此同时,  在掩模制备、光刻胶改性、工艺优化等环节也做了大量工艺研究, SP成像光刻胶图形质量得到明显改进,  获得了均匀一致、边缘光滑的SP成像光刻线条图形[72],  例如光刻线条边缘粗糙度从30%以上下降到10%左右,  如图10所示.  


另一方面, SP成像光刻面临焦深浅的原理性难题,  难以获得高深宽比光刻结果.  在SP共振成像等焦深提升方法基础上,  进一步研究和建立了多层胶图形传递工艺,  将SP光刻胶图形深度从20 nm左右拓展到100 nm左右,  深宽比达到2:1以上,  陡直度70°以上(图11)[75,80].  相对国内外同类报道, SP光刻线条均匀性、对比度、深度等均显著提升.

在此基础上,  制备了叉指线电路、超构表面聚焦器件[81]、偏振检测器件、存储电路等功能结构图形,  初步验证了SP成像光刻用于微纳结构器件制备方面的可行性
不会是实验室成果吧,要产业化才有钱途啊。
不会是实验室成果吧,要产业化才有钱途啊。

第一步卖给各大专院校,他们对产品数量要求不高,但对制程要求高,

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
经费才52万?真便宜…一台机器都比这贵
好好好,这个消息太好了!有了这种原创性的尖端技术,西方白皮们都去吃屎吧
可喜可贺!希望早点实用化
经费才52万?真便宜…一台机器都比这贵
经费看看就好
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中国科学院光电技术研究所超分辨光刻装备研制配套改造项
项目总投资: 1000.00万元
第一步卖给各大专院校,他们对产品数量要求不高,但对制程要求高,

项目成果一旦在工程化、实用化方面 ...
不是卖给中芯国际台积电这些厂家吗?
早点实用,国外产品立马降价
看经费投入额,估计离实用还很远
基于自身发展需要,中国科学院光电技术研究院在四川省成都市双流县西航港光电大道一号进行超分辨光刻装备研制配套改造项目建设,本项目利用已建的4号实验室进行设备安装,技术改造,项目占地面积为2784.6m2,设置超分辨器件制备与检测工艺线、整机集成与装调、SP光刻验证工艺线等。
四、工程概况1、项目名称、性质及建设地点(1)项目名称:超分辨光刻装备研制配套改造项目;(2)建设性质:改扩建;(3)建设地点:四川省成都市双流县西航港光电大道一号;(4)建设单位:中国科学院光电技术研究所;(5)总投资:1000.00万元,由建设单位按相关规定筹集。(6)工作制度:实行5天8小时制,年工作天数240天。(7)劳动定员:18人,其中测试人员14人,办公管理人员4人。(8)建设内容:本项目占地面积为2784.6m2,总建筑面积为3288.6m2,本次改造建筑面积为1500m2,包含基片清洗区与涂胶工艺区,显影工艺区,曝光工艺区,FIB加工工艺区,扫描电镜测试区,激光直写工艺区,器件封装集成与器件性能测试区,清洗间,辅助间,更衣室、设备间等;二层为配电室、办公室等,不在本次改造范围内;2、项目组成及主要环境问题本项目利用中国科学院光电技术研究所已建4号实验室进行改造,4号实验室在中国科学院光电技术研究所建设时期已完成主体工程建设,因此,本项目仅针对4号实验室进行改造、装饰、设备安装等。本项目占地面积为2784.6m2,总建筑面积为3288.6m2,本次改造建筑面积为1500m2分为两层,一层包含基片清洗区与涂胶工艺区,显影工艺区,曝光工艺区,FIB加工工艺区,扫描电镜测试区,激光直写工艺区,器件封装集成与器件性能测试区,清洗间,辅助间,更衣室、设备间等;本工程不规模性生产,仅用作可研试验。本工程项目组成及可能产生的环境问题见表1-1。
不是很懂,貌似台电和intel的12nm工艺不是商用了吗
台积电正在搞7nm工艺
不是卖给中芯国际台积电这些厂家吗?
先解决有的问题,再解决好和快的问题,毕竞这玩意一旦突破,光刻机就大大降低成本,竞然用汞灯光源刻28纳制程
保护好人,美的喜欢暗杀
第一步卖给各大专院校,他们对产品数量要求不高,但对制程要求高,

项目成果一旦在工程化、实用化方面 ...
应该依托大公司。科研院所人力和财力投入都有限,且对于工程上的需求不如企业旺盛和迫切。以某光伏企业为例,长年为若干台试验型设备投入十余人的维修保障力量,动力和化学品投入更是不计其数。如果有这样的企业支持,那工程化的进度将会一日千里~
不是很懂,貌似台电和intel的12nm工艺不是商用了吗
12纳米的光刻机太贵 ,且工艺极其复杂,且对中国保密,拒绝转让技术,只卖成品,甚至禁运
汞灯光源而不是极紫外光激光,太省钱了
这是怎么了?光电所大bao发?上海光机所制造反物质,成都广电所制造光刻机?


i线超高压汞灯做光源即便光刻分辨率达到报道中30nm的程度,边缘曝光精度和连续曝光时长也比不了准分子光源,这是物理条件决定的,只能用在精度要求相对不高的地方,比如科研和教学机构,后道封装光刻,对精度要求不高的前道光刻。话说安光所的ArF光源什么时候能实用,很久没新消息了,光源、镜头、镀膜突破了估计就差不多了

i线超高压汞灯做光源即便光刻分辨率达到报道中30nm的程度,边缘曝光精度和连续曝光时长也比不了准分子光源,这是物理条件决定的,只能用在精度要求相对不高的地方,比如科研和教学机构,后道封装光刻,对精度要求不高的前道光刻。话说安光所的ArF光源什么时候能实用,很久没新消息了,光源、镜头、镀膜突破了估计就差不多了
欧阳少恭 发表于 2016-3-12 20:00
台积电正在搞7nm工艺
搞工艺和搞母机不是一个档次的。母鸡在手,天下我有。
风雨江城 发表于 2016-3-12 20:44
i线超高压汞灯做光源即便光刻分辨率达到报道中30nm的程度,边缘曝光精度和连续曝光时长也比不了准分子光源 ...
ArF光源这东东怎么不给长光所搞?
i线超高压汞灯做光源即便光刻分辨率达到报道中30nm的程度,边缘曝光精度和连续曝光时长也比不了准分子光源 ...
超分辨率光刻也可以用在193纳米光源上
===
在363.8  nm波长下,  得到线宽45 nm(~/8)的双束和四束BPPs干涉光刻图形,  图形周期为激发光栅周期的4倍,  图形区域大于10 mm×10  mm.  进一步研究结果表明(图5), 该方法可实现22.5 nm(~/16)线宽的BPPs干涉图形[50],  采用193 nm波长可得到16.5  nm线宽分辨力
超分辨率光刻也可以用在193纳米光源上
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在363.8  nm波长下,  得到线宽45 nm(~/8)的双束和四束BPPs干 ...
那太好了,就等安光所的了。话说有国内ArF光源进展的新消息吗?记得14年有了20w的原理样机,要想实用得60w,有竞争力得过100w,一晃2年过去了,现在咋样了
50nm,赞一个,希望快点实用。我们还有差距,要努力啊!
幽灵队长 发表于 2016-3-12 20:50
搞工艺和搞母机不是一个档次的。母鸡在手,天下我有。
正是如此,有设备在手 产品好说,利剑在手谁与争锋
hswz 发表于 2016-3-12 19:28
成本相对193nm光刻设备大大降低
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 ...
这意思是现价几千万美刀的,被800万人民币的新型光刻机给白菜花了?这白菜花倍率都几十上百倍,传统做光刻机的还不得哭死在厕所?
中国最大进口为各类芯片,如果核心设备能够几十上百倍地降低成本,那么相应的芯片成本是不是也能有对应的降幅?
这意思是现价几千万美刀的,被800万人民币的新型光刻机给白菜花了?这白菜花倍率都几十上百倍,传统做光 ...
当初进口微波炉多少钱?进口大屏幕液晶彩电多少钱?
这意思是现价几千万美刀的,被800万人民币的新型光刻机给白菜花了?这白菜花倍率都几十上百倍,传统做光 ...
如果显微镜系统,对准系统,工件台系统都不变,那只能是光源升级造成价格上涨了,几千万刀的光刻机甚至上亿刀的相对于一千万刀的未必是技术上出现全面代差的产物
这个必须有 !!!
振奋人心的好消息
兔子这是想把光刻机白菜花?居然没有死拼工艺,走了另外一条路,这算开挂吗?