中科院研发新型激光光刻技术：不用EUV 直击5nm

本篇文章2294字，读完约6分钟

荷兰asml公司是世界上唯一能生产euv光刻机的公司。他们之前说过，7纳米以下的工艺需要极紫外光刻机。现在，中国科学院苏州纳米技术研究所的团队已经开发出一种新的激光光刻技术，它可以在没有euv技术的情况下产生5nm的特征线宽。

半导体光刻最重要的指标是光刻分辨率，它与波长和数值孔径na有关。波长越短，na越大，光刻精度越高。euv光刻机已经从以前的193纳米波长变成了13.5纳米波长的极紫外光，而na指数取决于物镜系统。asml在这方面依赖于德国蔡司的na=0.33的物镜，下一代将回到na=0.55的水平。

中国科学院苏州研究所的联合国纳米中心开展的研究是不同的。在无机钛膜光致抗蚀剂上，采用两束激光(波长为405 nm)的重叠技术，通过精确控制能量密度和步长，突破1/55衍射极限(na=0.9)，最小特征线宽为5 nm。

由此可见，利用波长为405nm的激光可以实现na=0.9的衍射突破，并且可以制备线宽为5nm的工艺，这是一个重大突破。

这一进展将很快被各大媒体所津津乐道，但这又是目前实验室取得的技术突破，还没有达到大规模生产的水平。而且，原文并没有特别强调它是用来生产半导体芯片的，甚至没有提到它是一台光刻机，它更常用于快速制备纳米狭缝电极阵列结构。

在被其他媒体炒热后，估计中国科学院的传言将在两天内被听到，类似于前两年10纳米光刻的消息。

以下是官方发布的全文。如果你感兴趣，你可以理解:

苏州纳米技术研究所国家纳米中心在超高精度激光光刻技术方面取得了重要进展

亚10纳米结构在集成电路、光子芯片、微纳传感器、光电芯片、纳米器件等技术领域有很大的应用需求。(图1)，这对微纳加工的效率和精度提出了许多新的挑战。

激光直写是一种低成本的光刻技术，它可以利用连续或脉冲激光在非真实空条件下实现无掩模快速写入，大大降低了器件的制造成本，是一种极具竞争力的加工技术。然而，长期以来，由于衍射极限和邻近效应的限制，激光直写技术难以实现纳米级的超高精度加工。

近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张紫阳与国家纳米中心研究员刘谦合作，发表了一篇题为《纳米字体上5 nm纳米间隙电极和阵列的超分辨率激光光刻》的研究论文。一种新的5纳米超高精度激光光刻方法。nanolett.0c00978)。

中国科学院苏州纳米技术研究所研究员张子凯长期从事微纳米加工技术、高速光通信半导体激光器和超快激光器的开发(acs光子学6，1581，2019；光。sci.appl. 6，17170，2018；acs光子学，5，1084，2018。光子。，2，201，2010；授权专利:106449897 b)；刘谦国家纳米中心团队长期从事微纳加工方法和设备的创新研究，开发了多种新型微纳加工方法和技术(专著:纳米加工的新型光学技术；nano letters17，1065，2017；nature comm.7，13742，2016；马特。24，3010，2012；授权专利:美国专利2011/0111331 a1和日本专利j5558466)。

本研究采用具有完全知识产权的研究团队开发的激光直写设备，利用激光与物质之间的非线性相互作用来提高加工分辨率，不同于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技术路线；它突破了传统激光直写技术中受体材料为有机光刻胶的限制，可以使用多种受体材料，极大地拓展了激光直写的应用场景。

在这项工作中，研究团队根据激光微纳加工面临的实际问题，解决了高效率和高精度之间的内在矛盾。所开发的微纳加工新技术在集成电路、光子芯片和微机电系统等微纳加工领域有着广阔的应用前景。

图1亚十纳米图形结构的应用领域和方向。

在这项工作中，基于光热反应机理，研究小组设计和开发了一种新的三层堆叠薄膜结构。在无机钛膜光致抗蚀剂上，采用双激光束(波长405纳米)重叠技术(见图2a)，通过精确控制能量密度和步长实现1/55衍射极限(na=0.9)的突破，最小特征线宽为5纳米。

此外，研究团队还利用这种超分辨率激光直写技术实现了纳米狭缝电极阵列结构的大规模制备(如图2b-c所示)。相比之下，传统的聚焦离子束写入制备纳米狭缝电极需要10-20分钟，而利用本文开发的激光直写技术，一小时可以制备约5 105个纳米狭缝电极，显示出大规模生产的潜力。

图2双光束叠加加工工艺示意图(左)和5纳米狭缝电极电子显微镜图(右)。

纳米狭缝电极作为纳米光电器件的基本结构，得到了广泛的应用。

在这项研究中，该团队还利用开发的新技术，以纳米狭缝电极为基本结构，制作了多维可调的电控纳米sers传感器。反应热点可以控制在传感器一维方向上的一个固定点上，可以实现类似逻辑门0和1的信号编码和重复(图3a-b)，通过改变狭缝间距和外加电压可以精确调节反应热点的强度(图3c-d)，这对表面科学和痕迹检测的研究具有重要意义。

图3(a)纳米sers传感器的光学显微镜图；(2)一维线性扫描下的拉曼信号光谱；不同宽度的拉曼信号光谱；不同外加电压下的拉曼信号光谱。

本文的第一作者是中国科学院苏州纳米技术研究所和中国科技大学联合培养的研究生秦亮。由中科院苏州纳米技术研究所和兰州大学联合培养的博士生黄和青岛大学物理学院的是本文的第一作者。

张紫阳研究员和刘谦研究员是本论文的通讯作者。本工作得到了国家重点研究计划(2016yfa0200403)、中国国家自然科学基金(62875222，11874390，51971070)、欧盟-fp7项目(247644)和中国博士后科学基金(2017m612182)的资助。

来源：搜狐微门户