国产22nm光刻机通过验收,应用于特殊行业

来源:军工圈 2018-12-02 11:43:09

日前,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”29日通过验收,这是我国成功研制出的世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米,结合多重曝光技术后,可用于制造制程小于10纳米的芯片。

中科院理化技术研究所许祖彦院士等验收组专家一致表示,该光刻机在365纳米光源波长下,单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。项目在原理上突破分辨力衍射极限,建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线,绕过了国外相关知识产权壁垒。

一直以来,光刻机是中国半导体设备的重大短板,国内单位目前能够商业量产的还是90nm光刻机,和ASML的差距非常大。国内晶圆厂所需的光刻机基本依赖进口,不仅价格异常昂贵,还必须排队等待漫长的交货期。另外,即便ASML愿意交货,还需要防备来自某大国的政治压力和政治风险。

可以说,如果能够实现光刻机的自给自足,绝对是一个振奋人心的消息。

而且就技术路线来说,中国科学院光电技术研究所的技术和国际传统技术有一定差异。

光源是光刻机的核心部件之一。在光刻机改进中,所使用的光源也不断改进发展:

第一代是436nm g-line。第二代是365nm i-line。第三代是248nm KrF。第四代是193nm ArF。最新的是13.5nm EUV。

目前,在集成电路产业使用的中高端光刻机采用的是193nmArF光源和13.5nmEUV光源。

而本次中国科学院光电技术研究所并没有采用193nmArF光源和13.5nmEUV光源,而是采用了比较传统的汞灯做光源,实现了22纳米的光刻分辨力,走出了一条自己的路,这绝对是一个了不起的技术突破。

正是因此,项目副总师胡松表示,中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备,打破了传统路线格局,形成了一条全新的纳米光学光刻技术路线,具有完全自主知识产权,为超材料/超表面、第三代光学器件、广义芯片等变革性领域的跨越式发展提供了制造工具。

其实,本次的技术并非是凭空冒出来的,而是多年的潜心研发和技术积累。

早在多年前,相关资料披露:

项目完成单位在国家自然科学基金《表面等离子体光学光刻原理和方法研究》、国家863计划《基于Super Lens的纳米光刻技术》等项目的资助下,开展了“表面等离子体超衍射光学光刻基础研究”,原创性提出将表面等离子体引入到光学光刻领域,建立了一条利用长波长光刻光源(i线、g线等)实现超越衍射极限光刻分辨力的崭新光学光刻研究技术路线;发明了表面等离子体超衍射干涉、表面等离子体能量局域结构、表面等离子体缩小倍率超分辨成像等光刻技术,并给出了1/10波长和接近1/20波长的光刻分辨力结果(传统光学理论衍射极限为1/4波长);国内外搭建了首台SP光刻实验样机和建立了高陡直、高深宽比的配套光刻工艺,在i线365nm波长的汞灯光源下,实验获得50nm的光刻分辨力。

该研究成果改变了国际半导体技术蓝图(ITRS)中光学光刻分辨力受光源波长限制的传统路线格局,突破了传统光学光刻方法无法逾越32nm及以下光刻技术节点的原理和技术困境,为实现32nm、22nm甚至10nm以下光刻技术节点提供了全新的理论和技术手段,为光学光刻技术跨越式发展奠定了坚实基础。

而本次“超分辨光刻装备研制”通过验收,则是中国科学院光电技术研究所多年的技术积累结晶。

不过,就此鼓吹中国打破ASML在高端光刻机上的垄断未免为时过早。

因为,Sp光刻也有其短板,据业内人士介绍,那就是由于基本原理所限,能够加工的晶元尺寸太小,如果需要保证质量就只能加工1-4寸的晶圆。

然而,现在的晶圆厂很多直接12寸晶圆起步,即便是6寸、8寸晶圆,也往往针对一些特定工艺,中国科学院光电技术研究所的光刻机无法满足晶圆厂的需求。

也许有人会说,那就建4寸晶圆的生产线啊。

然而,业内专家表示,与之配套的设备都没跟上。

也许大家会觉得,那就等配套设备跟上呗。

诚然,这样做也并非不可,但采用这款国产光刻机,就意味着只能加工1-4寸的晶元,弄出来的芯片成本远高于现在市面上12寸晶元做出来的,采用国产光刻机做出来的芯片很难在商业上具有竞争力。

想必大家都听出来了,这款光刻机的真正用途,那就是特殊和专用领域。

这一点和公开消息非常吻合。

媒体报道,该光刻机制造的相关器件已在中国航天科技集团公司第八研究院、电子科技大学太赫兹科学技术研究中心、四川大学华西医院、中科院微系统所信息功能材料国家重点实验室等多家科研院所和高校的重大研究任务中取得应用。

明眼人一看就明白,这玩意儿做出来的元器件用在哪儿了。

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