與非網 7 月 9 日訊,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張子旸研究員,與國家納米科學中心劉前研究員合作,開發出新型 5 nm 超高精度激光光刻加工方法。

 

據了解,半導體光刻最重要的指標是光刻分辨率,它跟波長及數值孔徑 NA 有關,波長越短、NA 越大,光刻精度就越高,EUV 光刻機就是從之前 193nm 波長變成了 13.5nm 波長的 EUV 極紫外光,而 NA 指標要看物鏡系統,ASML 在這方面靠的是德國蔡司的 NA=0.33 的物鏡,下一代才回到 NA=0.55 的水平。

 

圖 | 亞 10nm 結構的應用領域和方向

 

中科院蘇州所聯合國家納米中心開展的這項研究有所不同,在無機鈦膜光刻膠上, 采用雙激光束(波長為 405 nm)交疊技術,通過精確控制能量密度及步長,實現了 1/55 衍射極限的突破(NA=0.9),達到了最小 5 nm 的特征線寬。

 

從中可以看出, 國內研究的光刻技術使用的是 405nm 波長的激光就實現了 NA=0.9 的衍射突破 ,可以制備 5nm 線寬工藝,這是一項重大突破。

 

圖 | 雙束交疊加工技術示意圖(左)和 5 nm 狹縫電極電鏡圖(右)

圖 | (a)納米 SERS 傳感器的光學顯微鏡圖;(b)一維線性掃描下拉曼信號譜;(c)不同寬度下拉曼信號譜;(d)不同外加電壓下拉曼信號譜

 

實驗室中取得的技術突破,并沒有達到量產的程度,而且原文并沒有特意強調是用來生產半導體芯片的,甚至一個字都沒提到是光刻機,它更多地是用于快速制備納米狹縫電極陣列結構。

 

該研究成果已在在《納米快報》(Nano Letters)上發表了題為《超分辨率激光光刻技術制備 5nm 間隙電極和陣列》(5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography)的研究論文。

 

目前,全球前道光刻機被 ASML、尼康、佳能完全壟斷,CR3(業務規模前三名的公司所占的市場份額)高達 99%。在當前局勢下,實現光刻機的國產替代勢在必行,具有重大戰略意義。

 

可以想象的是,未來中科院在光刻機方面,必定會有更多成果。盡管光刻機已經成為一個高度壟斷的行業,但后起之秀的力量也不可小覷。