我(wǒ)国成(chéng)功研制出(chū)分(fēn)辨力超高(gāo)紫外(wài)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備

　　1、先(xiān)回(huí)答大(dà)家(jiā)關(guān)心(xīn)的(de)两(liǎng)个問(wèn)題(tí)：
　　A、我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)实現(xiàn)芯片徹底国産化了(le)嗎？
　　答：暫时(shí)還(huán)不(bù)行。
　　B、不(bù)吹不(bù)黑(hēi)，这(zhè)个装備真的(de)这(zhè)麼(me)厲害嗎，還(huán)是(shì)只(zhī)是(shì)吹牛？
　　答：确实很厲害。
　　很多(duō)人(rén)只(zhī)盯着新(xīn)闻里(lǐ)22nm这(zhè)个指标，其(qí)实大(dà)家(jiā)要(yào)關(guān)注的(de)是(shì)“365nm的(de)光(guāng)源，單次(cì)曝光(guāng)線(xiàn)宽(kuān)可(kě)达(dá)22nm”。注意(yì)到(dào)我(wǒ)加黑(hēi)的(de)那(nà)幾(jǐ)个關(guān)鍵词(cí)了(le)嗎？22nm指标雖(suī)然很棒但是(shì)業界早(zǎo)就(jiù)做过(guò)了(le)，到(dào)底哪里(lǐ)厲害呢？所(suǒ)以(yǐ)關(guān)鍵是(shì)用(yòng)365nm的(de)光(guāng)源單次(cì)曝光(guāng)做到(dào)22nm,懂點(diǎn)光(guāng)學(xué)的(de)就(jiù)知道(dào)这(zhè)意(yì)味着什(shén)麼(me)：打(dǎ)破了(le)傳統的(de)衍射极限。
　　所(suǒ)以(yǐ)在(zài)我(wǒ)看(kàn)来(lái)，这(zhè)台(tái)机器大(dà)的(de)價值是(shì)验(yàn)證了(le)表(biǎo)面等離子體(tǐ)（SP）光(guāng)刻加工的(de)可(kě)行性(xìng)。
　　这(zhè)台(tái)SP光(guāng)刻机與(yǔ)ASML光(guāng)刻机对(duì)比怎麼(me)樣(yàng)呢？舉个不(bù)恰當的(de)例子吧，这(zhè)就(jiù)像是(shì)初期(qī)的(de)槍械與(yǔ)厲害的(de)弓箭的(de)对(duì)比。早(zǎo)期(qī)槍械，比如(rú)火(huǒ)铳，無論是(shì)射击精度(dù)還(huán)是(shì)射击距離都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不(bù)上厲害的(de)弓箭，但是(shì)如(rú)今的(de)狙击槍早(zǎo)已把弓箭甩開(kāi)十(shí)万(wàn)八(bā)千(qiān)里(lǐ)了(le)，这(zhè)就(jiù)是(shì)原理(lǐ)性(xìng)的(de)勝利。
　　要(yào)理(lǐ)解(jiě)剛才说(shuō)的(de)这(zhè)个“原理(lǐ)性(xìng)的(de)勝利”到(dào)底是(shì)怎麼(me)回(huí)事(shì)，我(wǒ)们(men)首先(xiān)得回(huí)顧一(yī)下(xià)以(yǐ)ASML为(wèi)代(dài)表(biǎo)的(de)傳統光(guāng)刻机是(shì)怎麼(me)做的(de)。
　　上面是(shì)ASML光(guāng)刻机簡單的(de)原理(lǐ)图(tú)，抛開(kāi)複雜的(de)監测设備不(bù)談，核心(xīn)的(de)原理(lǐ)就(jiù)是(shì)通(tòng)过(guò)物(wù)鏡(jìng)系(xì)統将掩膜版上的(de)图(tú)案(àn)進(jìn)行縮印(yìn)成(chéng)像。涉及(jí)到(dào)成(chéng)像过(guò)程，就(jiù)不(bù)得不(bù)考慮光(guāng)的(de)衍射极限。即便抛開(kāi)所(suǒ)有(yǒu)的(de)幾(jǐ)何像差，由(yóu)于(yú)衍射的(de)作(zuò)用(yòng)，一(yī)个無限小的(de)點(diǎn)成(chéng)像後(hòu)也(yě)会(huì)變(biàn)成(chéng)一(yī)个彌散(sàn)斑，被(bèi)稱为(wèi)“艾里(lǐ)斑”。因(yīn)此(cǐ)实際光(guāng)學(xué)系(xì)統成(chéng)像的(de)分(fēn)辨率就(jiù)是(shì)两(liǎng)个艾里(lǐ)斑恰好(hǎo)能夠分(fēn)開(kāi)的(de)距離。
　　所(suǒ)以(yǐ)由(yóu)于(yú)衍射效應(yìng)，成(chéng)像分(fēn)辨率会(huì)受到(dào)限制，終(zhōng)的(de)分(fēn)辨率取(qǔ)決于(yú)波(bō)长(cháng)、數值孔徑等參數，波(bō)长(cháng)越小、數值孔徑越大(dà)分(fēn)辨率則越高(gāo)。所(suǒ)以(yǐ)ASML这(zhè)些(xiē)年(nián)来(lái)主要(yào)的(de)研究方向(xiàng)就(jiù)是(shì)利用(yòng)更(gèng)短(duǎn)的(de)波(bō)长(cháng)（近(jìn)紫外(wài)-深紫外(wài)-极紫外(wài)）、增大(dà)數值孔徑（更(gèng)複雜的(de)物(wù)鏡(jìng)、液體(tǐ)浸沒(méi)）。但是(shì)每進(jìn)一(yī)步都變(biàn)得更(gèng)加艱難，对(duì)系(xì)統设計(jì)、加工装配、誤差檢测等等諸多(duō)方面都提出(chū)了(le)更(gèng)为(wèi)苛刻的(de)要(yào)求，成(chéng)本(běn)也(yě)越来(lái)越高(gāo)昂。
　　那(nà)麼(me)表(biǎo)面等離子體(tǐ)光(guāng)刻又是(shì)怎麼(me)一(yī)回(huí)事(shì)呢？表(biǎo)面等離子體(tǐ)指的(de)是(shì)一(yī)種(zhǒng)局(jú)域在(zài)物(wù)質(zhì)表(biǎo)面的(de)特(tè)殊的(de)電(diàn)磁波(bō)，随着離開(kāi)物(wù)質(zhì)表(biǎo)面距離的(de)增大(dà)迅速衰減，一(yī)般認为(wèi)波(bō)长(cháng)量(liàng)級以(yǐ)上的(de)區(qū)域就(jiù)不(bù)存在(zài)了(le)。
　　更(gèng)为(wèi)神奇的(de)是(shì)，雖(suī)然表(biǎo)面等離子體(tǐ)波(bō)是(shì)由(yóu)其(qí)他(tā)電(diàn)磁波(bō)激發(fà)的(de)，但是(shì)波(bō)长(cháng)会(huì)被(bèi)极大(dà)地(dì)壓縮，而(ér)壓縮的(de)比例取(qǔ)決于(yú)材料的(de)電(diàn)磁性(xìng)質(zhì)等參數。
　　这(zhè)就(jiù)意(yì)味着，利用(yòng)表(biǎo)面等離子體(tǐ)波(bō)進(jìn)行光(guāng)刻时(shí)，從原理(lǐ)上就(jiù)不(bù)在(zài)受到(dào)傳統衍射极限的(de)限制了(le)。
　　在(zài)光(guāng)刻机研制方面，我(wǒ)们(men)一(yī)直(zhí)有(yǒu)两(liǎng)个选擇：沿用(yòng)ASML的(de)老(lǎo)路(lù)走(zǒu)一(yī)遍(biàn)，還(huán)是(shì)另(lìng)辟蹊徑通(tòng)过(guò)新(xīn)原理(lǐ)彎道(dào)超車？我(wǒ)们(men)国家(jiā)很有(yǒu)錢(qián)，两(liǎng)个选擇都在(zài)做。而(ér)这(zhè)台(tái)SP光(guāng)刻机的(de)研制成(chéng)功，就(jiù)是(shì)讓我(wǒ)们(men)看(kàn)到(dào)了(le)彎道(dào)超車的(de)可(kě)能性(xìng)。其(qí)实從原理(lǐ)上，这(zhè)簡直(zhí)就(jiù)不(bù)是(shì)彎道(dào)超車了(le)，而(ér)是(shì)在(zài)别的(de)人(rén)還(huán)在(zài)绕山(shān)路(lù)的(de)时(shí)候，我(wǒ)们(men)嘗試着打(dǎ)了(le)一(yī)条(tiáo)隧道(dào)……雖(suī)然還(huán)沒(méi)有(yǒu)完全(quán)挖通(tòng)，但曙光(guāng)就(jiù)在(zài)眼(yǎn)前(qián)了(le)。
　　这(zhè)个装備是(shì)我(wǒ)在(zài)的(de)課題(tí)组主導研發(fà)的(de)（但我(wǒ)沒(méi)做这(zhè)个方向(xiàng)），從原理(lǐ)提出(chū)、项目立项到(dào)装備終(zhōng)验(yàn)收(shōu)通(tòng)过(guò)，前(qián)前(qián)後(hòu)後(hòu)有(yǒu)十(shí)幾(jǐ)年(nián)的(de)时(shí)間(jiān)。十(shí)幾(jǐ)年(nián)磨一(yī)劍，挥灑了(le)許許多(duō)多(duō)的(de)老(lǎo)师(shī)和(hé)师(shī)兄师(shī)姐的(de)智慧、汗(hàn)水(shuǐ)與(yǔ)青(qīng)春。向(xiàng)他(tā)们(men)致敬~
　　2、中(zhōng)科院(yuàn)光(guāng)電(diàn)所(suǒ)的(de)罗先(xiān)剛有(yǒu)一(yī)个2016年(nián)的(de)光(guāng)刻相關(guān)的(de)国家(jiā)技術(shù)發(fà)明(míng)一(yī)等獎，主要(yào)是(shì)有(yǒu)原理(lǐ)性(xìng)突破，“这(zhè)一(yī)世界首台(tái)分(fēn)辨力高(gāo)的(de)紫外(wài)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備是(shì)基于(yú)表(biǎo)面等離子體(tǐ)超衍射研制而(ér)成(chéng)，它打(dǎ)破了(le)傳統光(guāng)學(xué)光(guāng)刻分(fēn)辨力受限于(yú)光(guāng)源波(bō)长(cháng)及(jí)鏡(jìng)头(tóu)數值孔徑的(de)傳統路(lù)線(xiàn)格局(jú)”。
　　中(zhōng)新(xīn)网(wǎng)成(chéng)都11月(yuè)29日(rì)電(diàn) (記(jì)者(zhě) 孙自(zì)法(fǎ))由(yóu)中(zhōng)国科學(xué)院(yuàn)光(guāng)電(diàn)技術(shù)研究所(suǒ)承擔的(de)国家(jiā)重(zhòng)大(dà)科研装備——超分(fēn)辨光(guāng)刻装備项目29日(rì)在(zài)成(chéng)都通(tòng)过(guò)验(yàn)收(shōu)，作(zuò)为(wèi)项目重(zhòng)要(yào)成(chéng)果(guǒ)之(zhī)一(yī)，中(zhōng)国科學(xué)家(jiā)已研制成(chéng)功世界上首台(tái)分(fēn)辨力高(gāo)的(de)紫外(wài)(即22納米(mǐ)@365納米(mǐ))超分(fēn)辨光(guāng)刻装備，並(bìng)形成(chéng)一(yī)条(tiáo)全(quán)新(xīn)的(de)納米(mǐ)光(guāng)學(xué)光(guāng)刻工藝路(lù)線(xiàn)，具有(yǒu)完全(quán)自(zì)主知識産權。
　　中(zhōng)科院(yuàn)光(guāng)電(diàn)所(suǒ)所(suǒ)长(cháng)、超分(fēn)辨光(guāng)刻装備项目首席(xí)科學(xué)家(jiā)罗先(xiān)剛研究员介绍说(shuō)，2012年(nián)，該所(suǒ)承擔了(le)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備这(zhè)一(yī)国家(jiā)重(zhòng)大(dà)科研装備项目研制任務(wù)，經(jīng)过(guò)近(jìn)7年(nián)艱苦(kǔ)攻關(guān)，在(zài)無国外(wài)成(chéng)熟經(jīng)验(yàn)可(kě)借(jiè)鑒的(de)情(qíng)況下(xià)，项目组突破了(le)高(gāo)均勻性(xìng)照明(míng)、超分(fēn)辨光(guāng)刻鏡(jìng)头(tóu)、納米(mǐ)級分(fēn)辨力檢焦及(jí)間(jiān)隙测量(liàng)和(hé)超精密、多(duō)自(zì)由(yóu)度(dù)工件(jiàn)台(tái)及(jí)控制等關(guān)鍵技術(shù)，完成(chéng)国際上首台(tái)分(fēn)辨力高(gāo)的(de)紫外(wài)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備研制，其(qí)采用(yòng)365納米(mǐ)波(bō)长(cháng)光(guāng)源，單次(cì)曝光(guāng)高(gāo)線(xiàn)宽(kuān)分(fēn)辨力达(dá)到(dào)22納米(mǐ)(約1/17曝光(guāng)波(bō)长(cháng))。在(zài)此(cǐ)基礎上，项目组還(huán)結合超分(fēn)辨光(guāng)刻装備项目開(kāi)發(fà)的(de)高(gāo)深宽(kuān)比刻蝕、多(duō)重(zhòng)图(tú)形等配套工藝，实現(xiàn)了(le)10納米(mǐ)以(yǐ)下(xià)特(tè)征尺(chǐ)寸(cùn)图(tú)形的(de)加工。
　　这(zhè)一(yī)世界首台(tái)分(fēn)辨力高(gāo)的(de)紫外(wài)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備是(shì)基于(yú)表(biǎo)面等離子體(tǐ)超衍射研制而(ér)成(chéng)，它打(dǎ)破了(le)傳統光(guāng)學(xué)光(guāng)刻分(fēn)辨力受限于(yú)光(guāng)源波(bō)长(cháng)及(jí)鏡(jìng)头(tóu)數值孔徑的(de)傳統路(lù)線(xiàn)格局(jú)，形成(chéng)了(le)一(yī)条(tiáo)全(quán)新(xīn)的(de)超衍射納米(mǐ)光(guāng)刻從原理(lǐ)、装備到(dào)工藝的(de)技術(shù)路(lù)線(xiàn)，具有(yǒu)完全(quán)自(zì)主知識産權，为(wèi)超材料/超表(biǎo)面、第(dì)三(sān)代(dài)光(guāng)學(xué)器件(jiàn)、廣義芯片等變(biàn)革(gé)性(xìng)戰略領域的(de)跨越式發(fà)展(zhǎn)提供了(le)制造工具。
　　验(yàn)收(shōu)專家(jiā)認为(wèi)，中(zhōng)科光(guāng)電(diàn)所(suǒ)研制成(chéng)功的(de)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備所(suǒ)有(yǒu)技術(shù)指标均达(dá)到(dào)或優于(yú)实施方案(àn)規定(dìng)的(de)考核指标要(yào)求，關(guān)鍵技術(shù)指标达(dá)到(dào)超分(fēn)辨成(chéng)像光(guāng)刻領域的(de)国際領先(xiān)水(shuǐ)平。該项目在(zài)原理(lǐ)上突破分(fēn)辨力衍射极限，建立一(yī)条(tiáo)高(gāo)分(fēn)辨、大(dà)面积的(de)納米(mǐ)光(guāng)刻装備研發(fà)新(xīn)路(lù)線(xiàn)，绕过(guò)了(le)国外(wài)高(gāo)分(fēn)辨光(guāng)刻装備技術(shù)知識産權壁(bì)壘，实現(xiàn)中(zhōng)国技術(shù)源头(tóu)創新(xīn)，研制出(chū)擁有(yǒu)自(zì)主知識産權、技術(shù)自(zì)主可(kě)控的(de)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備，也(yě)是(shì)世界上首台(tái)分(fēn)辨力高(gāo)紫外(wài)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備。
　　同(tóng)时(shí)，利用(yòng)研制成(chéng)功的(de)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備已制備出(chū)一(yī)系(xì)列納米(mǐ)功能器件(jiàn)，包(bāo)括大(dà)口(kǒu)徑薄膜鏡(jìng)、超導納米(mǐ)線(xiàn)單光(guāng)子探测器、切倫科夫輻射器件(jiàn)、生(shēng)化傳感(gǎn)芯片、超表(biǎo)面成(chéng)像器件(jiàn)等，验(yàn)證了(le)該装備納米(mǐ)功能器件(jiàn)加工能力，已达(dá)到(dào)实用(yòng)化水(shuǐ)平。
　　中(zhōng)科光(guāng)電(diàn)所(suǒ)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備项目已發(fà)表(biǎo)論文(wén)68篇(piān)，目前(qián)已獲授權国家(jiā)發(fà)明(míng)專利47项，授權国際專利4项，並(bìng)培養出(chū)一(yī)支超分(fēn)辨光(guāng)刻技術(shù)和(hé)装備研發(fà)团隊。罗先(xiān)剛表(biǎo)示，中(zhōng)科院(yuàn)光(guāng)電(diàn)所(suǒ)後(hòu)續将進(jìn)一(yī)步加大(dà)超分(fēn)辨光(guāng)刻装備的(de)功能多(duō)樣(yàng)化研發(fà)和(hé)推廣應(yìng)用(yòng)力度(dù)，推動(dòng)国家(jiā)相關(guān)領域發(fà)展(zhǎn)。