光刻机和极紫外光刻技术的探索之路

浪起激光2020-01-08145620

资料显示,1977年,我国最早的光刻机-GK-3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机,当时光刻机巨头ASML还没有出现,但美国在20世纪50年代就已经拥有了接触式光刻机,日本的尼康和佳能也于60年代末开始进入光刻机领域。然而苦于当时国内生产工艺尚不成熟,所以光刻机也一直没有得到更深入的研究。

到了八九十年代,“造不如买”的思想席卷了大批制造企业,大批企业纷纷以“贸工技”作为指导思想,集成电路产业方面也出现了脱节。在这样的大环境下,光刻机产业同样也出现了衰退。虽然后续一直在追赶国外列强的脚步,但产业环境的落后加上本来就与世界先进企业有差距,使得中国终究没有在高端光刻机领域留下属于自己的痕迹。

2000年后,全球半导体产业开始兴旺,中国也重新开始重新关注并发展EUV技术。最初开展的基础性关键技术研究主要分布在EUV光源、EUV多层膜、超光滑抛光技术等方面。

2007年,中国科学院上海光学精密机械研究所“极紫外光刻机光源技术研究”项目通过验收;

2008年,“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项(又称02专项)将EUV技术列为下一代光刻技术重点攻关的方向。中国企业将EUV列为了集成电路制造领域的发展重点对象,并计划在2030年实现EUV光刻机的国产化;

2013年,中科院承担的“深紫外固态激光源前沿装备研制”项目通过验收,在国际上首次实现了1064nm激光的6倍频输出,将全固态激光波长缩短至177.3nm,首次将深紫外激光技术实用化、精密化,并最终发展出实用化的深紫外固态激光源(DUV-DPL),开启了中国的深紫外时代;

2016年,清华大学“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收,标志中国在双工件台系统上取得技术突破,在实现光刻机国产化万里长征上踏出了重要一步;

2017年,长春光机所牵头承担的02专项项目“极紫外光刻关键技术研究”通过验收,项目研究团队历经八年的潜心钻研,突破了制约我国极紫外光刻发展的超高精度非球面加工与检测、极紫外多层膜、投影物镜系统集成测试等核心单元技术,成功研制了波像差优于0.75nm RMS的两镜EUV光刻物镜系统,构建了EUV光刻曝光装置,国内首次获得EUV投影光刻32nm线宽的光刻胶曝光图形。该项目的顺利实施显著提升了我国极紫外光刻核心光学技术水平,将我国极紫外光刻技术研发向前推进了重要一步;

2018年,由中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京科华微电子材料有限公司联合承担的02专项项目“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”通过验收。经过项目组全体成员的努力攻关,完成了EUV光刻胶关键材料的设计、制备和合成工艺研究、配方组成和光刻胶制备、实验室光刻胶性能的初步评价装备的研发,达到了任务书中规定的材料和装备的考核指标;

2018年,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,在365纳米光源波长下单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。结合双重曝光技术后,未来还可用于制造10纳米级别的芯片;

2019年,武汉光电国家研究中心甘棕松团队,采用二束激光在自研的光刻胶上突破了光束衍射极限的限制,采用远场光学的办法,光刻出最小9nm线宽的线段,实现了从超分辨成像到超衍射极限光刻制造的重大创新……

可以看到,在光刻机的自主研发进程上,中国也取得了很大的进步。但真正能够实现工业应用的光刻机技术,距离国际先进水平仍有较大距离。


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