宽刀雕细活 我国造出新式光刻机

11月29日，中科院光电技术研究所承担的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，这是世界上首台用紫外光源实现了22纳米分辨率的光刻机。

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科技日报记者。

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

2003年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”。光电所研制的光刻机，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。

光刻机为人所熟悉，因为它是集成电路制造业的核心角色。目前荷兰ASML公司垄断的尖端集成电路光刻机，加工极限为7纳米。光电所的光刻机分辨率为22纳米，但定位有所不同。

光电所的光刻机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，这对中国的遥感成像、生化痕量测量、特种表面材料等领域有重要意义。

“ASML的EUV光刻机使用的13.5纳米的极紫外光源，价格高达3000万元，还要在真空下使用。”项目副总师胡松说，“而我们使用的365纳米紫外光的汞灯，只要几万元一只。我们整机价格在百万元级到千万元级，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。”

光电所走高分辨、大面积的技术路线，掌握了超分辨光刻镜头、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。