中科院光电所研制出实用深紫外光刻机

中科院成功研制8台深紫外前沿仪器设备居国际领先地位杨洁
【期刊名称】《科学中国人》
【年(卷),期】2011(000)021
【摘要】10月27日,由中国科学院正式对外公布,中国科学家利用独创的深紫外非线性光学晶体和深紫外棱镜耦合技术,已成功研制出深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光发射电子显微镜等8台前沿仪器设备,居国际领先地位。

深紫外全固态激光源指输出波长在200nm以下的固体激光器,与同步辐射和气体放电光源等现有光源相比,具有高的光子流通量/密度,高的光子能量精度等优点。

长期以来,
【总页数】1页(P80-80)
【作者】杨洁
【作者单位】《科学中国人》记者
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.1
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5.我国自主研发成功世界唯一实用化深紫外固态激光源前沿装备
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我国独创深紫外光设备:将助力六大学科冲击诺奖“世界看得更清晰了。

”一个由中国科学院承担，名为“深紫外固态激光源前沿装备”的中国自主研发项目6日通过验收，这意味着中国成为世界上唯一一个不仅能取得精密的深紫外光，而且还能将光源复制、应用和推广的国家。

科学家表示，这一总投入近4亿元的科研项目，将推动中国在物理、生命科学、信息工程等六个学科的突破，助力科学家冲击诺奖。

财政部投入近4亿资金此次通过验收的是一个庞大的科研设备平台，分成三个部分：核心是由四种物质组成的特殊合成晶体(KBBF)，在此基础上，科学家研制出了可以打出深紫外光的激光源，最后，科学家研制出了8台设备，用以接收深紫外光，进行各类研究。

据项目工程总体部总经理、中科院理化所研究员詹文山介绍，项目分为一期和二期工程，目前验收的为一期，国家财政部为之投入1.86亿的专项资金。

二期工程还将投入近2亿元的专项资金。

“第一桶金给中国科学家”据介绍，目前，这一系列装备已经开始走向产业化道路，8台设备中的一台，准备在河北廊坊的产业基地进行初步产业化。

对于今后产业化的方向，项目工程总体部总经理、中科院理化所研究员詹文山表示，希望科研成果的第一桶金，留给中国科学家。

电磁波谱电磁波包括的范围很广，人眼可见的电磁波——可见光，只是电磁波中的一小部分。

无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都属于电磁波。

它们频率或波长有很大差别，频率等于光速除以波长。

不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，才具有不同的特性。

深紫外光属于不可见光，非常难取得，其光波波段比200纳米还小，能量大，只能在真空中存在。

释疑电力输送领域或将取得突破1 为何需要深紫外光？有它才能研究自然界一半以上材料为什么需要深紫外光？负责此次大型科研设备项目激光源设计的首席科学家、中国工程院院士许祖彦比喻说，这有点类似显微镜的升级，在更高级设备帮助下，科学家可通过深紫外光更进一步探索世界，“世界看得更清晰了。

喜事连连！成功打破西方封锁，我国首台紫外超分辨光刻装备问世由于西方（美国）的刻意针对，许多的先进设备和技术，我们都无法进口，这给我国的发展带来了不少的影响。

不过就是在这样艰难的情况下，我们也没有选择放弃，反而是更加努力的展开了奋斗，往往西方限制什么技术，我们就研发什么技术，通过不懈的努力，我们就一步步打破了外国的封锁，并取得了一系列亮眼的成绩。

据悉，在前不久我国就研发出了世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备，打破了西方在光刻机领域的垄断地位。

而这款超分辨光刻装备，就是中国科学院光电技术研究所制造的，它的光刻分辨力达到了惊人的22纳米，通过结合多重曝光技术后，可用于制造10纳米级别的芯片。

要知道，在我国研制出这款超分辨光刻装备之前，世界上最先进的光刻机，就是由荷兰阿斯麦公司(ASML)制造的。

曾经，中国企业就向荷兰阿斯麦公司提交了订单，希望能购买该公司的EUV光刻机，本来双方合同都签好了，但是西方的“瓦森纳安排机制”却不同意，不准荷兰阿斯麦公司将EUV光刻机卖给我们。

而在发现外购这条路走不通后，我们便在研制国产紫外超分辨光刻装备的事情上，下起了功夫。

最终，我们就实现了弯道超车，研制出了自己的紫外超分辨光刻装备。

而且值得一提的是，由于我国研制的紫外超分辨光刻装备，采用的是电磁波技术，因此还巧妙的绕过了知识产权，不用向外国提交相关费用，这让西方都非常的郁闷。

据了解，在得知中国已经研制出了自己的紫外超分辨光刻装备后，荷兰阿斯麦公司就更加坚定了要将EUV光刻机卖给我们的决心，这下荷兰急了，因为我国已经掌握了这项装备，接下来荷兰再不出售就挣不到钱，未来我们白菜价后恐怕失去更多市场，所以现在讨好我们共同商量好售价赚大钱才是长久之计。

荷兰阿斯麦公司发言人便表示，即使在没有许可证的情况下，他们也要将EUV光刻机卖给中国。

URE-2000系列紫外深度光刻机中国科学院光电技术研究所，是中国科学院在西南地区规模最大的研究所,2001年整体进入中国科学院知识创新工程。

微光学与微电子光学装备研制是中国科学院光电技术研究所的重点学科之一，不仅拥有一支总体设计水平高，光、机、电配套，积累了丰富经验的科研队伍，还拥有一支实力雄厚的试制加工、工艺和测试力量，为研发、生产和拓展微电子装备技术领域奠定了坚实的基础。

该所在充分发挥多年从事微细加工光学专用设备产品的攻关与研制的技术优势的同时，坚持走自主创新之路，加强核心技术、共性技术和关键部件的自主创新，重视科技成果的应用和转化，着力把自主创新作为培育新的经济增长点和提升核心竟争力的根本点。

近期成功研发的URE-2000系列紫外深度光刻机，产品以其特、新、优赢得了社会的赞赏，成为市场倍受欢迎的微细加工光刻设备，项目荣获第二届（2007年度）中国半导体创新产品和技术奖。

URE-2000系列紫外单、双面深度紫外光刻机，是为适应国内、外微电子、微机械、微光学技术最新发展和市场的需求，坚持高起点，瞄准国际技术前沿和国内、外发展趋势而创新研发的系列成果之一，该系列产品在分辨力增强技术、掩模对准技术、均匀照明曝光技术、工件台技术，以及线条侧壁增陡技术等关键单元技术上不断取得新的突破，尤其在深度光刻中具有特色，对开展微电子、微光学、微机械系统、红外器件、准LIGA及声表面波等器件的研制和生产具有突出的功能和用途。

该系列单、双面紫外深度光刻机，分别采用200W～3.5kW直流汞灯、紫外增透膜、冷光介质膜等技术实现强功率高均匀照明；采用球气浮自动调平调焦技术实现精确调平、准确分离和消除曝光间隙；采用高倍率双目双视显微镜与CCD图像对准技术，实现高精度对准和套刻；采用高反射率大包容角椭球反射镜、i线高透过率光学玻璃材料和光学镀膜技术增加曝光能量及小聚光角等侧壁增陡技术；采用特殊蝇眼透镜平滑衍射效应提高光刻分辨力等先进技术，具有性能可靠、外观精美、自动化程度高等特点。

1 / 7中国科学院深圳先进技术研究院Shenzhen Institutes of Advanced Technology Chinese Academy of Sciences根据中央建设创新型国家的总体战略目标和国家中长期科技发展规划纲要，结合中国科学院科技布局调整的要求，围绕深圳市实施创新型城市战略，2006年2月，中国科学院、深圳市人民政府友好协商，在深圳市共同建立中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称先进院)。

先进院由集成技术研究所、生物医学与健康工程研究所、先进计算与数字工程研究所、开放技术平台、工程中心、行政管理部门等部分组成，同时设立学术委员会、工业委员会。

开放技术平台Open Technology Platform先进院开放技术平台由一系列基于仪器设备支撑的实验室组成，具有联合开放、资源共享的特点，为先进院科技活动提供测试、调试、加工等技术支撑与服务，并向企业和其它科研单位开放，提供相关技术咨询服务，是区域技术创新平台的重要组成部分，同时适度组织支持短期小规模探索性研究。

开放技术平台位于科研楼C 座，占地7000多平米。

其中一层以各类大型设备（如核磁共振、光伏太阳能电池生产线）为主，二层以超算中心及依托超算相关实验室为主，三层以重点实验室为主，四层以材料化学和超净类实验室为主，五层以生物医学工程类实验室为主。

至2011年5月底，共设立实验室48个：高密度集成电路封装技术国家工程实验室、中国科学院生物医学信息与健康工程学重点实验室、中国科学院深圳超算分中心、广东省机器人与智能系统重点实验室、深圳市低成本健康重点实验室、深圳市射频集成电路重点实验室、深圳市电动汽车动力平台与安全技术重点实验室、深圳市癌症纳米技术重点实验室、深圳市生物医学成像关键技术工程实验室、深圳市神经工程与精神健康重点实验室、深圳市高性能数据挖掘重点实验室、产品与工程仿真技术（CAE）实验室、人机控制实验室、光伏太阳能电池实验室、精密工程实验室、汽车电子实验室、电动汽车实验室、微纳制作实验室、细胞与分子生物学实验室、生物光子学实验室、可视计算实验室等。

光机电信息D 完整的产业链,尤其是封装已在国际市场上占有相当大的份额。

中国已经启动了“国家半导体照明工程”,并在上海、大连、南昌、厦门和深圳等城市设立了半导体照明产业化基地。

(No.16)光电所URE-2000系列紫外深度光刻机通过鉴定中科院光电技术所研制的“U RE-2000系列紫外深度光刻机”项目顺利通过成果鉴定。

鉴定专家认为,该成果总体性能达到国际同类光刻机技术水平,特别在i 线光刻深度方面达到国际先进水平,且拥有自主知识产权。

目前,URE-2000系列i 线紫外接近/接触式光刻机有7个型号,分别是U RE-2000A 型、URE-2000B 型、U RE -2000/17型、URE -2000/25型、U RE-2000/35型单面深度光刻机,U RE-2000D 型大面积光刻机和U RE-2000S 型双面光刻机。

该系列成果在技术上取得的突破和创新有:采用积木错位蝇眼透镜平滑衍射效应、真空曝光和气浮曝光等技术,实现了高均匀照明和亚微米高分辨率光刻;采用底面对准技术,单曝光头实现高准确度双面对准曝光,采用积木错位蝇眼透镜结合离轴非球面反射照明等技术,实现大面积、高能、均匀、冷光、平行曝光;采用双焦点对准技术,实现厚胶高准确度对准与套刻。

U RE-2000系列紫外深度光刻机技术先进、功能齐全、性能可靠、操作方便,尤其在深度光刻中具有特色,已推广应用120余台(套),并远销国外6台(套),开创了我国光刻机设备出口的先例,具有良好的应用前景。

(No .17)多米诺DSL1提供完美的激光标识解决方案多米诺A 系列喷码机在生产线上已运行多年,产品性能稳定。

现在使用的多米诺DSL1激光机具有操作简便有效,打印标识清晰完美的优点,完全满足了高速生产线的需求。

由于激光打码所具有的独特优势,如无需耗材、永久标识、保护环境等,激光打码技术和设备的应用日益广泛,越来越多的企业纷纷采用激光标识技术打印产品标识。

全球首台用紫外光源实现的22纳米分辨率的光刻机
 “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。

”
 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10纳米级别的芯片。

 超分辨率光刻镜头
 项目副总设计师胡松介绍，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。

 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
 本次“超分辨光刻装备研制”通过验收，是中国科学院光电技术研究所多年。

第8卷　第2期2015年4月　 中国光学 Chinese Optics Vol.8　No.2　Apr.2015 收稿日期:2014⁃11⁃21;修订日期:2015⁃02⁃13 基金项目:国家科技重大专项资助项目(No.2009ZX2005)文章编号　2095⁃1531(2015)02⁃0169⁃13深紫外光刻光学薄膜张立超∗,才玺坤,时　光(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033)摘要:深紫外波段是目前常规光学技术的短波极限,随着波长的缩短,深紫外光学薄膜开发面临一系列特殊的问题;而对于深紫外光刻系统这样的典型超精密光学系统来说,对薄膜光学元件提出的要求则更加苛刻。

本文主要介绍了适用于深紫外光刻系统的薄膜材料及膜系设计;对薄膜沉积工艺、元件面形保障、大口径曲面均匀性等超精密光学元件的指标保障关键问题进行了讨论;对环境污染与激光辐照特性等光刻系统中薄膜元件环境适应性的重要因素进行了深入分析。

以上分析为突破高性能深紫外光刻光学薄膜开发瓶颈,更好地满足深紫外光刻等极高精度光学系统的应用需求指明了方向。

关　键　词:深紫外光刻;超精密光学;膜系设计;光学性能保障;环境适应性中图分类号:O484 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20150802.0169Optical coatings for DUV LithographyZHANG Li⁃chao ∗,CAI Xi⁃kun,SHI Guang(State Key Laboratory of Applied Optics ,Changchun Institute of Applied Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :zhanglc@Abstract :Deep⁃ultraviolet(DUV)is the shortest wavelength of conventional optical techniques.With thewavelength shrinks,DUV optical coatings are confronted with a series of technical problems.As a kind of typ⁃ical ultra precision optical system,DUV lithography system proposes stringent requirements on DUV coating optics.In this paper,coating materials and the coating design procedures of DUV coatings are summarized.Then,key problems on the guarantee of optical properties are discussed such as coating deposition techniques,surface figure preservation of coated optics,coating thickness distribution correction of large curved surfaces.Finally,detailed analysis for the environmental adaptability of DUV coatings are made to critical factors such as the environmental contaminations and the laser irritation characters.The above analysis points out directions to breakthrough bottlenecks on the development of DUV lithograph coatings and meet the requirements of ultra⁃precision DUV optical systems.Key words :DUV lithography;ultra precision optics;coating system design;optical property guarantee;envi⁃ronmental adaptability1　引　言 现代微电子技术的发展根源于光刻技术的不断演进,光刻曝光光学系统以摩尔定律的速度不断刷新分辨率记录。

深紫外全固态激光器通过验收中国成唯一能实用化制造国家9月6日，由中国科学院承担的国家重大科研装备“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”在北京通过验收，使我国成为目前世界上唯一能够制造实用化、精密化深紫外全固态激光器的国家。

我国科学家已应用该系列装备在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等领域获得了一系列重要研究成果，使我国深紫外领域的科研水平处于国际领先地位。

深紫外技术与装备的发展在物理、化学、材料、信息、生命、资环等学科领域均有重大的应用价值，并将促进交叉学科多领域的发展。

但此前深紫外波段科研装备能量分辨率低，光子通量小，且密度低，不能满足深紫外波段前沿科学发展需求。

9月4日，中科院工作人员在检查深紫外非线性光学晶体的光透度。

深紫外固态激光技术突破是中国新型科学仪器研发的难得机遇。

据介绍，深紫外全固态激光源指输出波长在200纳米以下的固体激光器，与同步辐射和气体放电光源等现有光源相比具有高的光子流通量/密度、好的方向性和相干性。

中科院自上世纪90年代初开始研究深紫外非线性光学晶体和激光技术。

经过10多年的努力，中科院的科研人员在深紫外激光非线性光学晶体方面实现突破，在国际上首先生长出大尺寸氟硼铍酸钾（KBBF）晶体，并发现该晶体是第一种可用直接倍频法产生深紫外波段激光的非线性光学晶体。

在此基础上，科研人员又发明了棱镜耦合技术（已获中、美、日三国专利），率先发展出直接倍频产生深紫外激光的先进技术，并全面开展新型深紫外激光科研装备的研制和学科应用研究，使中国成为当今世界上唯一掌握深紫外全固态激光技术的国家。

我国科学家在国际上首次生长出可直接倍频产生深紫外激光非线性光学晶体，以及发明的棱镜耦合技术2007年，财政部设立专项，对中科院深紫外固态激光源前沿装备研制予以支持。

经过5年多的持续攻关，利用大尺寸氟硼铍酸钾晶体和棱镜耦合专利技术，中科院理化技术所、物理所、大连化物所和半导体所的科研人员在世界上首次研制成功8类8台集实用化、精密化于一体的深紫外固态激光源，实现了一系列关键指标的突破。