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作者:管理员    发布于:2023-01-17 15:09:29    文字:【】【】【

  从日前消息来看,由中科院光电技术研究所研制的国内首台新型超分辨率光刻机日前通过验收,并投入生产。该消息最近在业内引发了一些讨论。在笔者看来,这或许意味着国内绕开传统光刻机技术的发展,又上升了一小步,但还没到乐观的时刻。

  芯片制造基本上都离不开光刻机设备。业内均知,美国的出口限制,对国内的芯片与光刻机产业的打压在升级,在这种情况下,国内有两个方向,

  一方面在推进传统的光刻机路线。一方面,也同时在推进绕开传统光刻机的技术路线。

  超分辨率光刻机是中科院光电所的研发项目。它解决了超分辨光刻镜头,高均匀性照明,多自由度工件台等技术,采用了365nm波长光源。

  超分辨率光刻机不同于荷兰ASML的光刻机的曝光方式,荷兰EUV光刻机使用的是13.5nm波长的光源,其DUV光刻机,使用193nm波长的光源。

  传统光刻机用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上,相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻机拍摄的是电路图和其他电子元件,而且使用的条件非常苛刻,需要在真空条件下进行使用。

  超分辨光刻机是采用表面等离子超衍射光刻的方法,以此来产生出波长较短的等离子体,然后将其涂抹在光刻胶的圆上,从而实现光刻。它使用的是365纳米波长光源,单次曝光最高线纳米芯片工艺制程。

  从传统光刻机与超分辨率光刻机两者的区别来看,超分辨率光刻机的光源波长要大的多,它相当于用波长更大、成本更低(汞灯)的光源,实现了更高的光刻分辨力,这是技术原理上的差异导致的。

  早在2018年,当时项目副总设计师、中科院光电技术研究所研究员胡松在接受《中国科学报》采访时,就打了一个比方:“这相当于我们用很粗的刀,刻出一条很细的线。”这就是所谓的突破分辨力衍射极限。

  据业内透露,该项目组还结合超分辨光刻装备项目开发的高深宽比刻蚀、多重图形等配套工艺,未来还可以通过多重曝光的手段,能够实现10纳米以下特征尺寸图形的加工。

  类似的方向可以看美国的电子束光刻机。据悉,美国电子束光刻是基于STM扫描隧道显微镜,使用的是电子束光刻(EBL)方式,可以制造出具有0.768nm线个硅原子的宽度)的芯片,这意味着,

  美国的这种光刻机的精度已经超过了EUV光刻机,并已突破了0.7nm芯片的制造难题。

  因为在绕开传统光刻机的路线中,除了超分辨光刻机技术之外,还有量子芯片、光子芯片以及过去清华大学还在研究推进的原成像芯片。

  值得一提的是原成像芯片的研究,它是研发了一种超级传感器,纪录成像过程而非图像本身,从底层传感器端对复杂广场的维超精细感知与融合,提供了可扩展的分布式解决方案,是一种三维光学成像。

  众所周知,传统光刻机的技术难度非常大。光刻机的激光,镜头,双工台,都是精密仪器的顶尖水平,一台顶级的EUV光刻机需要顶级的光源系统、物镜系统、双工件台、控制系统四大件的支持。

  ASML光源采用美国的Cymer,透镜是德国的蔡司,复合材料是来自日本等等。除此之外,EUV光刻机整合了10万个大大小小的零部件,全球只有ASML能生产。ASML公司的EUV光刻机,但受限于美国的出口制裁,无法将EUV光刻机自由出货。

  其先进程度比EUV光刻机落后一代,是制造7nm以上制程芯片的必备硬件。

  从DUV光刻机到EUV光刻机,都在其出口限制禁令之内。中国的光刻机自主研发或成唯一出路。

  国内在传统光刻机路径,产业链在进一步发展,从光刻胶再到光掩模版,光刻机缺陷检测设备,涂胶显影设备等,也都有相关的公司与产业分布。

  今年前11个月,中国减少了840亿颗芯片进口,侧面也反应了中国的芯片自给能力越来越强,尤其是在14nm与28nm市场的成熟工艺芯片层面的突破。

  当前国产DUV光刻机进展还处于保密阶段,包括此前国内某大厂的光刻机专利曝光,其中涉及到一些保密的敏感内容,目前暂时并未对外界高调宣传,但是国产光刻机很多关键的部分都已经取得了技术突破这是没有疑问的。

  国内企业和各科研单位对光刻机、EDA软件、光刻机胶等设备和材料进行了攻克,不过,由于光刻机涉及的领域庞大,部分国产零件不能及时补位,国内芯片市场需求又非常庞大,国内传统光刻机的研发进展还需要更多时间,与ASML的差距还非常大,这点需要客观看待。

  因此,对于国内来说,必须要做好两手准备,一方面是在传统光刻机技术路径上不断突破,方面是在绕过光刻机技术层面不断推进。从目前来看,太阳2娱乐国内的两条路径,都在稳步推进之中。

  光刻机领域被卡脖子的问题,一直是国人非常关注的技术难题,所有人都在期待着国产新型光刻机的出现,将国内的芯片制造技术推向7nm乃至更高的制程,打破芯片被卡脖子的问题。事实上,中科院光电所研发光刻机从20世纪初期就开始了,到今天已有20年的研发时间,到今天,绕开光刻机这条路明显有了更多的曙光。

  相对于华为量子芯片、清华大学元成像芯片等处于实验室阶段以及光子芯片的生产线处于筹备阶段,

  ,毕竟,任何一款新推出的科研产品,都有着还需要解决和优化的难题,这款超分辨率光刻机的短板还很明显,由于它聚焦的面积非常小,属于接触式光刻,易产生缺陷,此外,直写式光刻当前还不能实现规模化量产,当前和国际上先进的光刻机设备对比,在效率的差距还很明显。

  只不过,超分辨率光刻机进入验收阶段,依然颇为鼓舞人心,这意味着国内在实现高分辨的纳米光刻研发路线上,成功完成了对高均匀性照明、超分辨光刻镜头、纳米级分辨力检焦以及间隙测量和超精密等关键技术的突破,

  事实上,不仅仅是国内,在中国超分辨率光刻机之外,美国的电子束光刻机,日本的纳米压印设备,都在对传统的光刻机技术发起挑战。

  从国内外在绕开光刻机技术的种种突破方向来看,未来的3~5年,将是芯片技术与光刻机技术的变革节点,我们无从得知,什么样的产品与技术路径在未来会最终取得成功,但已经能看到光刻机技术破局的曙光,以及新的潮水的方向。

脚注信息
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