与非网 7 月 9 日讯,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张子旸研究员,与国家纳米科学中心刘前研究员合作,开发出新型 5 nm 超高精度激光光刻加工方法。

 

据了解,半导体光刻最重要的指标是光刻分辨率,它跟波长及数值孔径 NA 有关,波长越短、NA 越大,光刻精度就越高,EUV 光刻机就是从之前 193nm 波长变成了 13.5nm 波长的 EUV 极紫外光,而 NA 指标要看物镜系统,ASML 在这方面靠的是德国蔡司的 NA=0.33 的物镜,下一代才回到 NA=0.55 的水平。

 

图 | 亚 10nm 结构的应用领域和方向

 

中科院苏州所联合国家纳米中心开展的这项研究有所不同,在无机钛膜光刻胶上, 采用双激光束(波长为 405 nm)交叠技术,通过精确控制能量密度及步长,实现了 1/55 衍射极限的突破(NA=0.9),达到了最小 5 nm 的特征线宽。

 

从中可以看出, 国内研究的光刻技术使用的是 405nm 波长的激光就实现了 NA=0.9 的衍射突破 ,可以制备 5nm 线宽工艺,这是一项重大突破。

 

图 | 双束交叠加工技术示意图(左)和 5 nm 狭缝电极电镜图(右)

图 | (a)纳米 SERS 传感器的光学显微镜图;(b)一维线性扫描下拉曼信号谱;(c)不同宽度下拉曼信号谱;(d)不同外加电压下拉曼信号谱

 

实验室中取得的技术突破,并没有达到量产的程度,而且原文并没有特意强调是用来生产半导体芯片的,甚至一个字都没提到是光刻机,它更多地是用于快速制备纳米狭缝电极阵列结构。

 

该研究成果已在在《纳米快报》(Nano Letters)上发表了题为《超分辨率激光光刻技术制备 5nm 间隙电极和阵列》(5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography)的研究论文。

 

目前,全球前道光刻机被 ASML、尼康、佳能完全垄断,CR3(业务规模前三名的公司所占的市场份额)高达 99%。在当前局势下,实现光刻机的国产替代势在必行,具有重大战略意义。

 

可以想象的是,未来中科院在光刻机方面,必定会有更多成果。尽管光刻机已经成为一个高度垄断的行业,但后起之秀的力量也不可小觑。