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盤點光刻設備國產零部件最新進展
作者：Helicoater 時間：2020-02-27 累積關注：5895 次
光刻機被業界譽為集成電路產業皇冠上的明珠，研發的技術門檻和資金門檻非常高。也正是因此，能生產高端光刻機的廠商非常少，到最先進的EUV光刻機就只剩下ASML。
據ASML之前公布資料顯示，ASML 是全世界唯一一家使用極紫外EUV光源的光刻機制造商。EUV光源波長只有13.5 nm（接近X射線水平），遠大于DUV光刻機的193nm，目前用于臺積電最先進的5 nm生產線。相比之下，國內光刻機廠商則顯得非常寒酸，處于技術領先的上海微電子裝備有限公司已量產的最先進的SSA600/20型號前道光刻機采用了ArF準分子光源，即深紫外DUV光刻機，光刻分辨率只有90 nm。有消息稱上海微電子即將于2021年，也就是幾個月之后會交付首臺國產的分辨率達28 nm的光刻機，目前國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。
隨著貿易戰的愈演愈烈，美國對華為的打壓也蔓延到了半導體領域，國內先進光刻機采購遭遇重大阻力。同時由于《瓦森納協定》的限制，即使突破了技術，能夠制造先進光刻機，其核心零部件的進口也可能會受到限制。
針對于此，去年中科院院長白春禮接受采訪時表示：“未來中科院將集結全院之力攻克光刻機、關鍵材料等重點技術，幫助國內科技企業擺脫被西方國家卡脖子的命運。”
實際上此前我國已經對光刻機的零部件進行了大量的技術公關，去年小編也盤點了02專項中光刻機核心零部件研發進展。而最近國內再次取得了新的技術進步，小編特對其進行盤點。
中科院物理研究院國內第一臺高能同步輻射光源設備問世
6 月 28 日上午，由國家發展改革委立項支持、中國科學院高能物理研究所承建的高能同步輻射光源（HEPS）完成了加速器設備電子槍的安裝，這是 HEPS 首臺安裝的科研設備，是加速電子產生的源頭。為 HEPS 提供技術研發與測試支撐能力的先進光源技術研發與測試平臺（PAPS）同期轉入試運行，超導高頻及低溫、精密磁鐵測量、X 射線光學檢測等設備開機運轉。
接近光速運動著的電子或正電子在改變運動方向時放出的電磁波叫做輻射波，因為這一現象是在同步加速器上發現的，所以稱為同步輻射。這種電子的自發輻射，強度高、覆蓋的頻譜范圍廣，可以任意選擇所需要的波長且連續可調，因此成為一種科學研究的新光源。
高能同步輻射光源將成為中國首個第四代同步加速器光源，它也將成為世界上僅有的幾個此類裝置之一。它將使用更先進的，被稱為 “多彎消色差透鏡” 的磁鐵陣列，從而獲得亮度更大的光束。同步輻射有可能被用作強X射線源和精細可調諧X射線源，進而用于衍射、光譜、成像以及其他用途,未來也可能用于光刻EUV光源的產生。
國內首臺光鏡鍍膜設備投用
中科科儀旗下的中科科美也傳來佳訊，其研制的直線式勞埃透鏡鍍膜裝置及納米聚焦鏡鍍膜裝置于2021年6月28日正式投入使用。
據了解，中科科儀推出的鏡鍍膜裝置可滿足大多數物理鏡頭對膜層制備的工藝需求。諸如聚焦鏡、單色鏡、勞埃鏡、納米聚焦鏡以及用于EUV光刻機當中的光鏡頭。
與DUV不同，EUV用的是13.5nm的光波長，無法透過目前用的透鏡材料，因此EUV系統為全反射。包括EUV的光罩（掩模）也是用反射結構。由于EUV光刻鏡頭是面向更高制程、更多數量的硅基晶體管芯片，EUV光刻機對鏡頭鏡面光潔度的要求極高，即鏡面光潔度不得超過50皮米。
中科科儀投用的真空鍍膜設備能夠將膜厚精度控制在0.1納米（100皮米）以內，實現高精度納米量級萬層鍍膜工藝，適用于光刻機鏡頭的制備，一定程度上能夠降低國產設備廠商在光刻鏡頭項目中面臨的壓力，加速國產半導體廠商在光刻鏡頭項目中的進展。
上海微系統所實現片上亞納米量級的超靈敏位移傳感
近日，中國科學院上海微系統所信息功能與材料國家重點實驗室硅光子課題組研究員武愛民團隊、深圳大學教授袁小聰、杜路平團隊及英國倫敦國王學院教授Anatoly V. Zayats課題組合作，在硅襯底上提出了基于布洛赫表面光場的非對稱傳輸特性實現超靈敏位移測量的方法，并實現了亞納米級的位移傳感。
光學手段為精密位移測量提供了非接觸的方案，可實現高靈敏度、高分辨率的位移檢測，在納米尺度位移傳感、半導體技術及量子技術等領域具有重要應用。
EUV光刻機由于光刻制程先進，其對對準精度的要求也非常高，而該工作利用納米尺度的狹縫實現了布洛赫表面波的非對稱傳輸，通過連續改變光與狹縫的相對位置，在實驗上實現了對于位移的精確測量，靈敏度可達0.12 nm⁻1，分辨率和量程達到8 nm和300 nm。該研究為納米測量及超分辨顯微提供了新的物理原理，并為超靈敏的位移測量提供了精巧的微型化方案。
華卓精科雙工件臺可用于65nm以下制程
此前，由北京華卓精科科技股份有限公司和清華大學聯合研發的首臺國產干式光刻機雙工件臺產品完成測試，移機交付整機單位進入光刻機聯合調試階段。工件臺是光刻機產品平臺的核心主體，搭載不同曝光光學系統和光源可形成全系列光刻機。華卓精科官網顯示，其光刻機雙工件臺打破了ASML公司在工件臺上的技術壟斷，成為世界上第二家掌握雙工件臺核心技術的公司。
華卓精科作為我國在該領域的杰出代表企業，目前與清華大學的專業團隊進行合作，共同研制出的雙工件臺，其技術水準完全可以與阿斯麥相提并論，實力不相上下，據了解，上海微電子制造的28nm光刻機，其中利用的就是華卓精科的雙工件臺。該雙工件臺的精度可以達到1.7nm，主要被應用在65nm以下的芯片制程，它的出現預示著我國在該領域技術的進步、打破西方國家的封鎖，實現自主化生產。
據業內媒體消息披露，上海微電子將于2022年前交付第一臺28nm工藝的國產沉浸式光刻機。這意味著我國的先進光刻機已經實現了技術突破，但可以實現更高制程的EUV光刻機仍然任重而道遠。而光刻機零部件的不斷突破，為國產替代再填助力。
“我們從古以來，就有埋頭苦干的人，有拼命硬干的人，有為民請命的人，有舍身求法的人，……雖是等于為帝王將相作家譜的所謂"正史"，也往往掩不住他們的光耀，這就是中國的脊梁……”伴隨著科研人員的“負重前行”，相信不久的將來必能繼續傳出好消息，完成半導體設備的拼圖。【Helicoater Technologies】