《上海光源软X射线干涉光刻线站用户在02专项极紫外光刻胶项目中取得重大突破》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2018-06-27
  • 近日,由中国科学院化学研究所作为责任单位的国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”专项(简称 02 专项)项目“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”,顺利通过国家科技重大专项 —02 专项实施管理办公室的验收。该 项目的顺利实施将我国极紫外光刻技术的相关研发向前推进了重要一步。上海光源软 X 射线干涉光刻( XIL )线站作为极紫外光刻胶性能检测的一项关键手段,在该项目实施过程中发挥了非常重要的作用。 02 专项项目 “ 极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究 ” 由中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京科华微电子材料有限公司联合承担。经过项目组全体成员的努力攻关,完成了 EUV 光刻胶关键材料的设计、制备和合成工艺研究、配方组成和光刻胶制备、实验室光刻胶性能的初步评价装备的研发,达到了任务书中规定的材料和装备的考核指标。项目共申请发明专利 15 项(包括国际专利授权 3 项)。

    极紫外( Extreme Ultraviolet , EUV )光刻是一种采用波长 13.5nm 极紫外光为工作波长的投影光刻技术,是传统光刻技术向更短波长的合理延伸。作为下一代光刻技术,被行业赋予拯救摩尔定律的使命。极紫外光刻光学技术代表了当前应用光学发展最高水平,作为前瞻性 EUV 光刻关键技术研究,国外同类技术封锁严重,技术难度大、瓶颈多。极紫外光刻胶是极紫外光刻技术的核心子系统关键技术,该项目的顺利实施填补了我国在这一领域的空白。

    上海光源软 X 射线干涉光刻( XIL )线站建成于 2012 年。 X 射线干涉光刻( XIL )技术是利用两束或多束相干 X 光束的干涉条纹对光刻胶进行曝光的新型先进微、纳加工技术,可以开展几十甚至十几个纳米周期的纳米结构加工。与其他光刻等方法相比, XIL 技术具有分辨率高、无邻近效应、无污染、产出高等优点,可以更可靠地获得大面积、高质量的亚 50nm 的高密度周期性纳米结构。 X 射线干涉光刻技术应用于 EUV 光刻胶的检测是目前国际上最先进的表征方法。杨国强课题组与上海光源团队通力合作,在原有干涉光刻实验站的基础上完成了光刻胶曝光检测装置和产气测试装置的共同研制,初步建立起 EUV 光刻胶敏感度、分辨率、边缘粗糙度及曝光产气等重要指标检测的完整 EUV 光刻胶评估检测平台。该平台将在我国今后的 EUV 光刻胶研究中继续发挥重要作用。

相关报告
  • 《国产光刻胶通过验证》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:胡思思
    • 发布时间:2024-10-21
    • 据“中国光谷”消息,光谷企业近日在半导体专用光刻胶领域实现重大突破:武汉太紫微光电科技有限公司推出的T150 A光刻胶产品,已通过半导体工艺量产验证,实现配方全自主设计,有望开创国内半导体光刻制造新局面。 该产品对标国际头部企业主流KrF光刻胶系列。相较于被业内称之为“妖胶”的国外同系列产品UV1610,T150 A在光刻工艺中表现出的极限分辨率达到120nm,且工艺宽容度更大,稳定性更高,坚膜后烘留膜率优秀,其对后道刻蚀工艺表现更为友好,通过验证发现T150 A中密集图形经过刻蚀,下层介质的侧壁垂直度表现优异。 据悉,太紫微公司由华中科技大学武汉光电国家研究中心团队创立。该团队立足于关键光刻胶底层技术研发,在电子化学品领域深耕二十余载。武汉光电国家研究中心是科技部于2017年批准建设的第一批,也是唯一的一批6个国家研究中心之一,其前身为2003年获批的武汉光电国家实验室(筹)。 据天眼查信息显示,太紫微公司成立于2024年5月31日,注册资本200万元,实控人为朱明强,最终受益股份77%。除了朱明强本人外,太紫微公司的另外两家股东,湖北高碳光电科技有限公司、武汉市马斯洛普管理咨询合伙企业,朱明强则分别持股100%和8%。 对于此次突破,部分行业人士表示,在KrF系列光刻胶产品中,T150 A对标的UV1610产品算是“比较常用的胶”,需求量比较大,目前对于UV1610产品北京科华、徐州博康等国内厂商有能力生产。1、国产光刻胶进程目前,我国集成电路用半导体光刻胶尤其是高端产品仍高度依赖进口,其中日本是我国光刻胶第一大进口来源国。据中国海关总署数据,2023年我国感光化学品进口总额21.77亿美元,从日本进口额11.49亿美元,占比52.8%。至2024年1-6月份,从日本进口额为6.38亿美元,同比增长16.7%。其中今年Q2季度进口总额3.38亿美元,同比增长15.6%,环比增长12.6%。日本进口平均占比约51.5%,近年来占比处于历史高位。 从全球光刻胶市场格局看,日美厂商占据了全球光刻胶市场大部分份额,日本合成橡胶(JSR)、日本东京应化、美国杜邦-罗门哈斯、日本信越化学、日本住友化学、日本富士电子材料六家大厂高度垄断了半导体光刻胶的大部分市场。并且目前日韩、欧美主要厂商已实现高端制程光刻胶的量产。作为对比,我国光刻胶国产化率还较低。综合行业各方数据显示,KrF光刻胶整体国产化率不足5%,ArF光刻胶整体国产化率不足 1%。 我国光刻胶加速发展可以追溯到21世纪。2018年5月,国家科技重大专项中的极紫外光刻胶项目顺利通过国家验收,标志着中国在高端光刻胶领域的重大进步。此后2019年11月,8种"光刻胶及其关键原材料和配套试剂"入选工信部的重点新材料指导目录,并且我国先后发布《新材料关键技术产业化实施方案》、《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》等鼓励性、支持性政策,推动我国国产光刻胶加速突破。 而从国内光刻胶产业链相关企业发展情况看,国产光刻胶在近年来发展迅速。目前,中国已经成为全球最大的光刻胶市场之一。国内有数十家企业涉足光刻胶领域,其中一些企业已经取得了不错的成绩。让我们来认识几个代表性的"选手":2、我国科研团队突破新型光刻胶技术今年4月,九峰山实验室、华中科技大学组成联合研究团队,依托九峰山实验室工艺平台,支持华中科技大学团队突破“双非离子型光酸协同增强响应的化学放大光刻胶”技术。该成果以“Dual nonionic photoacids synergistically enhanced photosensitivity for chemical amplified resists”为题,在国际顶级刊物Chemical Engineering Journal上发表。这一具有自主知识产权的光刻胶体系已在产线上完成了初步工艺验证,并同步完成了各项技术指标的检测优化,实现了从技术开发到成果转化的全链条打通。 据悉,该研究通过巧妙的化学结构设计,以两种光敏单元构建“双非离子型光酸协同增强响应的化学放大光刻胶”,最终得到光刻图像形貌与线边缘粗糙度优良、space图案宽度值正态分布标准差(SD)极小(约为0.05)、性能优于大多数商用光刻胶,且光刻显影各步骤所需时间完全符合半导体量产制造中对吞吐量和生产效率的需求。据悉,该研究成果有望为光刻制造的共性难题提供明确的方向,同时为EUV光刻胶的着力开发做技术储备。 徐州博康 近期,据徐州博康信息化学品有限公司博康光刻胶事业部总经理杜光宇披露,徐州博康已成功开发ArF/KrF单体及光刻胶、I线光刻胶、封装光刻胶、电子束光刻胶等系列产品。具备干法ArF及湿法ArF光刻胶的技术能力,干法ArF可应用于90nm/65nm/55nm节点。湿法ArF可应用于40nm/28nm节点,在现有技术产品基础上积极开发14nm及以下工艺节点应用的更先进的湿法ArF光刻胶材料。 公开资料显示,徐州博康成立于2010年3月,是专注于中高端光刻胶及相关原材料研发制造的国家高新技术企业,目前在江苏邳州、浙江东阳有两个生产基地。其中,徐州市邳州生产基地占地200亩,于2021年上半年完成建设,已正式投产,可年产1100吨光刻材料及10000吨电子级溶剂。今年9月14日,根据采招网信息,徐州博康信息化学品有限公司年产1406吨光刻材料及152吨光刻胶技改项目备案。 彤程新材 据彤程新材披露的上半年财报显示,彤程新材半导体光刻胶业务实现营业收入1.28亿元,同比增长54.43%;得益于产业的复苏、公司新品的大规模上量以及彤程电子生产厂区的投产和用户验证推进,2024年上半年公司半导体业务发展迅速,销售收入增长率超过50%,为历史最高点。 据悉,中高档集成电路光刻胶产品已成为彤程新材产品的核心力量,从产品分类上看,2024年上半年公司KrF光刻胶产品增长率超过60%;化学放大型I线光刻胶得益于存储行业的飞速发展,增长率超过500%,是增长最快的产品序列。除了传统优势产品外,2024年上半年公司已导入多款高分辨KrF、ArF光刻胶(含干式和浸润式)和BARC底部抗反射涂层等产品在客户端验证,并陆续通过客户产品认证,其中ArF光刻胶已开始形成销售。 在溶剂领域,彤程新材借由高纯试剂的生产能力,实现半导体暨显示光刻胶产品的溶剂自产模式。2024年上半年高规光刻胶配套试剂EBR G5等级已实现正式量产出货,并且提供高规槽车并导入客户端开始验证,预计下半年逐步上量。目前公司是国内唯一能自产自销,并达量产规模高纯试剂EBR G5等级的本土光刻胶供应商。而在研发方面,彤程新材I线光刻胶部分新产品在重点12寸客户获得验证通过并得到快速上量。 晶瑞电材 是国内最早规模量产光刻胶公司之一,其全资子公司苏州瑞红早在1993年开始光刻胶生产,承担并完成了国家02专项i线光刻胶产品开发及产业化项目。据悉,到目前已经拥有g线、i线、KrF等上百个型号产品。i线光刻胶已向国内中芯国际、长鑫存储等知名大尺寸半导体厂商大批量供货,多款KrF光刻胶已量产并供应多家半导体客户。同时还启动了ArF光刻胶研发工作正式启动。公司目前光刻胶产品,有30%用于面板LCD领域,70%用于半导体领域。 除了历史悠久,经验丰富之外,公司在光刻胶方面有一个很大优势,就在于自己拥有5台光刻机,这一点与程彤新材旗下子公司北京科华类似。公司2020年购买了阿斯麦1900 Gi型光刻机,2021年下半年购入了尼康KrF S207光刻机及配套设备。并已建成ArF和KrF光刻实验室,有5台光刻机为核心的光刻胶研发测试平台,可为公司产品研发测试、客户验证等提供全面的核心设备保障。 上海新阳 上海新阳在光刻胶产品方面覆盖较为全面,涉及i线、KrF、ArF干法以及ArF浸没式光刻胶。公司致力于突破高端光刻胶技术,特别是在ArF浸没式光刻胶方面,产品已达到较高技术水平,适用于28纳米及以上的集成电路制造工艺。 今年3月,上海新阳发布公告称公司拟以增资方式投资浙江新盈电子材料有限公司(以下简称“浙江新盈”)。据悉,浙江新盈设立时注册资本金为3500万元,现上海新阳认缴出资500万元对该公司增资。此次增资完成后,公司直接持有浙江新盈12.5%的股份。据悉,浙江新盈具有光刻胶树脂等原材料产品研发团队,具备光刻胶树脂等原材料研发、生产工艺技术及质量管控、客户技术服务能力等专有技术。 南大光电 今年6月,南大光电在最新的机构调研中透露,公司始终坚持从原材料到产品的完全自主化研发路线。其光刻胶研发中心已具备研制功能单体、功能树脂、光敏剂等关键原材料的能力,实现了从光刻胶原材料到配套材料的全部自主化。在光刻胶领域,南大光电已取得了显著进展。据了解,公司研发的多款ArF光刻胶正在国内主要集成电路芯片制造企业进行验证,并已通过验证的三款ArF光刻胶实现了少量销售,质量稳定。 此外,还有多家企业在光刻胶领域进行研发和生产,如厦门恒坤新材料、鼎龙股份、万华电子材料、珠海基石、苏州润邦半导体、威迈芯材、微芯新材、河北凯诺中星等等。也在为光刻胶生产提供重要的原材料支持。这些企业的不断发展,推动了国内光刻胶市场的快速增长。
  • 《前沿 | 5 nm精度极紫外干涉技术,助力突破光刻衍射极限》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2024-09-18
    • 极紫外(EUV)光刻技术是互补金属氧化物半导体(CMOS)量产中一种先进的技术,随着下一代高数值孔径(NA)EUV扫描仪的不断发展,EUV光刻技术正朝着特征尺寸低于10 nm的方向发展。到目前为止,基于透射光栅的EUV干涉光刻技术(EUV-IL)已经成为早期开发EUV光刻胶和相关工艺的图案化工具,在探索和推动光子光刻技术的发展方面发挥了关键作用。然而,由于衍射极限的限制,使用EUV-IL技术实现低于10 nm的特征尺寸仍存在挑战。 瑞士Paul Scherrer研究所(PSI)的研究人员开发了一种新的EUV-IL装置,该装置采用基于反射镜的技术,突破了传统基于光栅方法固有的衍射效率对衍射极限的限制,显著提高了光刻的分辨率,可用于制造更密集的电路模式,有望进一步推进计算机芯片的小型化。相关研究成果以“Extreme ultraviolet lithography reaches 5 nm resolution”为题,发表在Nanoscale上。 光刻技术演进,见证芯片的巨变 目前微米级芯片的导电通道一般相隔12 nm,而PSI的研究人员已经成功制造出了5 nm间距的通道。这意味着采用该技术可以设计出比以前更紧凑的电路。Giannopoulos表示,“我们的工作展示了光刻的潜力,这对工业界和学术研究来说都是重要的一步。” 1970年,一个微米级芯片上通常只能容纳大约1000个晶体管。而50多年后的今天,一个仅比指尖大一点的区域就可以容纳大约600亿个元件,这些元件都是用光刻技术制造的。制造流程可以简略概括为:1)在硅晶圆上旋涂上一层光刻胶来构成光敏层;2)将其暴露在与芯片版图相对应的光模式下,可以改变光刻胶的化学性质(溶解性);3)根据使用的正(负)胶,显影去除暴露(未暴露)的区域,在晶圆上留下导电通道,形成所需的布线图案。 长期以来,工业界广泛使用波长为193 nm的深紫外(DUV)光刻技术。自2019年以来,制造商一直在量产中使用波长为13.5 nm的EUV光刻技术;更短波长的极紫外光可以曝光更精细的结构,分辨率低至10 nm或更小。最近在PSI,研究人员使用瑞士光源(SLS)照射并进行探究,最终将入射光波长调整为13.5 nm。 图1 PSI的研究员Iason Giannopoulos手持用于在SLS进行EUV光刻实验的装置部件照片 新一代极紫外光刻工具引领芯片制造革命 PSI的研究人员通过间接暴露样品扩展了传统的EUV光刻技术。图2是研究人员开发的极紫外光反射镜干涉光刻技术(MIL)的原理示意图,两束相干光通过两个相同的反射镜反射到晶圆上,形成干涉图案,其周期取决于入射角和光的波长。为了评估MIL装置的性能,在高分辨率的HSQ(Hydrogen silsesquioxane,氢倍半硅氧烷)光刻胶上进行图案曝光。通过单次曝光,分别在掠射角(α)17°和21.2°下实现了特征尺寸6 nm和5 nm的干涉图案。 图2 中:MIL原理示意图。极紫外光束被物理光子阻挡器分成两部分,在被特定倾斜角度的镜子反射后,两束相干光在光刻胶上发生干涉。左:曝光图案的扫描电子显微镜图像,特征尺寸6 nm。右:曝光图案的扫描电子显微镜图像,特征尺寸5 nm 在扫描电子显微镜下观察,发现导电通道具有高对比度和锋利的边缘。Kazazis表示,“我们的实验结果表明EUV光刻技术可以产生极高的分辨率,这意味着目前还没有可预见的根本局限性,这真的很令人兴奋,因为它扩展了我们对可能性的认知边界,并且可以为EUV光刻和光刻胶材料领域的研究开辟新的途径。” 目前,这种方法并不适用于工业界芯片生产,因为与工业标准相比,它的速度较慢,并且只能生产简单和周期性的结构,不能生产具有复杂结构的芯片。但是,它为未来芯片生产所需光刻胶的早期开发提供了一种方法,能实现目前工业界无法达到的分辨率。 该团队表示,他们计划在SLS使用一种新的EUV工具继续他们的研究,该研究将持续到2025年底;新工具与目前正在升级的SLS 2.0相结合,预计将极大地改善性能和功能。