中国造出首台自主新式光刻机 未来可造10nm芯片

北京时间11月29日，中科院光电技术研究所宣布国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，成为全球首台用紫外光源实现的22纳米分辨率的光刻机。

中国科研机构研制新型光刻机（图自网络，侵删）

据中国《科技日报》报道，中科院光电技术研究所项目副总师胡松透露，新验收的光刻机，使用了365纳米紫外光的汞灯，一只费用仅为数万元，而光刻机整机价格在百万元至千万元级。

项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况（图自网络，侵删）

 

胡松还说，中科院光电技术研究所研制的光刻机加工能力介于深紫外级和极紫外级之间，“让很多用户大喜过望”。

全新路线，完美避开国外厂商专利

光刻机是集成电路制造业的核心角色。光刻机相当于一台投影仪，将精细的线条图案投射于感光平板，光就是一把雕刻刀。但线条精细程度有极限——不能低于光波长的一半。“光太胖，门缝太窄，光就过不去了。”参与研究的科学家杨勇告诉记者。

目前，使用深紫外光源的光刻机是主流，成像分辨力极限为34纳米，分辨率进一步提高要用多重曝光等技术，很昂贵。

光刻机巨头荷兰ASML公司垄断了尖端集成电路光刻机，加工极限为7纳米。ASML的EUV光刻机使用的13.5纳米的极紫外光源，价格高达3,000万元，还要在真空下使用。

2003年中科院光电所开始研究一种新办法：金属和非金属薄膜贴合，交界面会有无序的电子；光线照射金属膜，使这些电子有序振动，产生波长短得多的电磁波，可用于光刻。如此一来，“宽刀”就变成了“窄刀”。

胡松表示，该光刻机在365纳米波长光源下，单次曝光最高线宽分辨率达到22纳米，，相当于1/17波长。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，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。擅长加工一系列纳米功能器件，包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感芯片和超表面成像器件。

报道称，中科院光电技术研究所目前已掌握超分辨光刻镜头、精密间隙检测、纳米级定位精度工件台、高深宽比刻蚀和多重图形配套光刻工艺等核心专利，“技术完全自主可控，在超分辨成像光刻领域国际领先”。

ASML设备仍占主流，国产仍需努力

在此之前，2002年成立的上海微电子已经率先研发出了90nm制程的光刻机，现在中国科学院光电技术研究所研发的22nm光刻机已经通过验收，可以说实现了跨越级的进步。据了解，这种超分辨光刻装备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、四川大学华西医院、中科院微系统所等多家科研院所和高校的重大研究任务中得到应用。

虽然中国科研机构研发出新型光刻机，但荷兰ASML公司研制的光刻机仍是中国客户的首选。今年的5月底，据荷兰媒体报道，中国芯片巨头“长江存储”从ASML订购的价值7,200万美元的光刻机运抵湖北武汉。

另日本媒体报道，中国另一家芯片制造企业中芯国际也向ASML公司订购一台价值1.2亿美元的光刻机，预计将在2019年交货。

继中兴通讯、福建晋华后，据报道，美国考虑制裁中国监控设备巨头海康威视，切断芯片供应。而这会促使中国加快应用国产装备的步伐。