光刻機和極紫外光刻技術的探索之路
資料顯示,1977年,我國最早的光刻機-GK-3型半自動光刻機誕生,這是一台接觸式光刻機,當時光刻機巨頭ASML還沒有出現,但美國在20世紀50年代就已經擁有了接觸式光刻機,日本的尼康和佳能也於(yu) 60年代末開始進入光刻機領域。然而苦於(yu) 當時國內(nei) 生產(chan) 工藝尚不成熟,所以光刻機也一直沒有得到更深入的研究。
到了八九十年代,“造不如買(mai) ”的思想席卷了大批製造企業(ye) ,大批企業(ye) 紛紛以“貿工技”作為(wei) 指導思想,集成電路產(chan) 業(ye) 方麵也出現了脫節。在這樣的大環境下,光刻機產(chan) 業(ye) 同樣也出現了衰退。雖然後續一直在追趕國外列強的腳步,但產(chan) 業(ye) 環境的落後加上本來就與(yu) 世界先進企業(ye) 有差距,使得中國終究沒有在高端光刻機領域留下屬於(yu) 自己的痕跡。
2000年後,全球半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 開始興(xing) 旺,中國也重新開始重新關(guan) 注並發展EUV技術。最初開展的基礎性關(guan) 鍵技術研究主要分布在EUV光源、EUV多層膜、超光滑拋光技術等方麵。
2007年,中國科學院上海光學精密機械研究所“極紫外光刻機光源技術研究”項目通過驗收;
2008年,“極大規模集成電路製造裝備及成套工藝”國家科技重大專(zhuan) 項(又稱02專(zhuan) 項)將EUV技術列為(wei) 下一代光刻技術重點攻關(guan) 的方向。中國企業(ye) 將EUV列為(wei) 了集成電路製造領域的發展重點對象,並計劃在2030年實現EUV光刻機的國產(chan) 化;
2013年,中科院承擔的“深紫外固態激光源前沿裝備研製”項目通過驗收,在國際上首次實現了1064nm激光的6倍頻輸出,將全固態激光波長縮短至177.3nm,首次將深紫外激光技術實用化、精密化,並最終發展出實用化的深紫外固態激光源(DUV-DPL),開啟了中國的深紫外時代;
2016年,清華大學“光刻機雙工件台係統樣機研發”項目成功通過驗收,標誌中國在雙工件台係統上取得技術突破,在實現光刻機國產(chan) 化萬(wan) 裏長征上踏出了重要一步;
2017年,長春光機所牽頭承擔的02專(zhuan) 項項目“極紫外光刻關(guan) 鍵技術研究”通過驗收,項目研究團隊曆經八年的潛心鑽研,突破了製約我國極紫外光刻發展的超高精度非球麵加工與(yu) 檢測、極紫外多層膜、投影物鏡係統集成測試等核心單元技術,成功研製了波像差優(you) 於(yu) 0.75nm RMS的兩(liang) 鏡EUV光刻物鏡係統,構建了EUV光刻曝光裝置,國內(nei) 首次獲得EUV投影光刻32nm線寬的光刻膠曝光圖形。該項目的順利實施顯著提升了我國極紫外光刻核心光學技術水平,將我國極紫外光刻技術研發向前推進了重要一步;
2018年,由中國科學院化學研究所、中國科學院理化技術研究所、北京科華微電子材料有限公司聯合承擔的02專(zhuan) 項項目“極紫外光刻膠材料與(yu) 實驗室檢測技術研究”通過驗收。經過項目組全體(ti) 成員的努力攻關(guan) ,完成了EUV光刻膠關(guan) 鍵材料的設計、製備和合成工藝研究、配方組成和光刻膠製備、實驗室光刻膠性能的初步評價(jia) 裝備的研發,達到了任務書(shu) 中規定的材料和裝備的考核指標;
2018年,國家重大科研裝備研製項目“超分辨光刻裝備研製”通過驗收。該光刻機由中國科學院光電技術研究所研製,在365納米光源波長下單次曝光最高線寬分辨力達到22納米。結合雙重曝光技術後,未來還可用於(yu) 製造10納米級別的芯片;
2019年,武漢光電國家研究中心甘棕鬆團隊,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製,采用遠場光學的辦法,光刻出最小9nm線寬的線段,實現了從(cong) 超分辨成像到超衍射極限光刻製造的重大創新……
可以看到,在光刻機的自主研發進程上,中國也取得了很大的進步。但真正能夠實現工業(ye) 應用的光刻機技術,距離國際先進水平仍有較大距離。
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