沉浸式光刻技术简介及详细资料

概述

浸没式光刻技术也称为浸入式光刻技术。一般特指193nm浸入式光刻技术。

在浸入式光刻技术之前，继436nm、365nm、248nm之后，采用的是193nm乾式光刻技术，但在65 纳米技术节点上遇到了困难，试验了很多技术(如157nm乾式光刻技术等)但都无法很好的突破这一难题。等到2002年底浸入式技术迅速成为光刻技术中的新宠，而此前业界并没有认为浸入式技术有如此大的功效。此技术在原来的193nm乾式光刻技术平台之上，因为此种技术的原理清晰及配合现有的光刻技术变动不大，获得了人们的极大赞赏。

浸没式光刻的原理

浸没式光刻技术需要在光刻机投影物镜最后一个透镜的下表面与矽片上的光刻胶之间充满高折射率的液体。图 l 为传统光刻和浸没式光刻的对比示意图。投影物镜的数值孔径

NA=nsinθ

图1 传统光刻和浸没式光刻示意图

其中，n为投影物镜与矽片之间介质的折射率，θ为光线最大入射角。在最大入射角相同的情况下，浸没式光刻系统的数值孔径比传统光刻系统增大了n倍。而从傅立叶光学的角度, 数值孔径扮演着空间频率低通滤波器阈值的角色。注人高折射率的浸没液体可以使更高空间频率的光波人射到光刻胶上, 因此成像解析度得以提高 。

193nm 浸没式光刻机

浸没式光刻机采用折射和反射相结合的光路设计(catadioptric)。这种设计可以减少投影系统光学元件的数目，控制像差和热效应，实现135NA。图2(a)是一种浸没式光刻机投影光路的示意图。如果投影光路中添加了奇数个反射元件，那么投影在晶圆表面的像与掩模版上的图像是反对称的;只是添加了偶数个反射元件后，投影在晶圆表面的像与掩模版上的图像才是一致的，如图2(b)所示 。

图2 (a)一种浸没式光刻机投影光路的示意图和(b)投影光学系统中安置反射镜会导致掩模图形翻转

浸没式光刻机工作时并不是把晶圆完全浸没在水中，而只是在曝光区域与光刻机透镜之间充满水。光刻机的镜头(exposure head)必须特殊设计，以保证:

1、水随着光刻机在晶圆表面做步进-扫描运动，没有泄露;

2、水中没有气泡和颗粒。在193nm波长下，水的折射率是144，可以实现NA大于1。

图315是浸没式光刻机曝光头的示意图。去离子水经过进一步去杂质、去气泡(degassing)、恒温之后流入曝光头，填充在晶圆和透镜之间，然后流出光刻机。除了表面张力，曝光头还设计有特殊的风流(air knife)，保证水不易从侧面泄漏出去 。

图3 193nm 浸没式光刻机曝光头的示意图

浸没式光刻的难点与挑战

虽然浸入式光刻已受到很大的关注，但仍面临巨大挑战。根据2005版《国际半导体技术蓝图》的光刻内容，浸入式光刻的挑战在于:

1) 控制由于浸入环境引起的缺陷，包括气泡和污染;

2) 抗蚀剂与流体或面漆的相容性，以及面漆的发展;

3) 抗蚀剂的折射指数大于18;

4) 折射指数大于165的流体满足粘度、吸收和流体循环要求;

5) 折射指数大于165的透镜材料满足透镜设计的吸收和双折射要求。

区别大了。你所谓的纳米平板印刷技术是指纳米压印的一种，而纳米压印又算做是下一代光刻技术中的一种。

光刻，是一种图形转移的方法，是把设计好的图形转移到涂覆在衬底表面的光刻胶层上的方法。如果按照你说的纳米平板印刷术这个层次来分类，那么光刻的种类有几十种，就不一一叙述了，建议看专业书籍。

制造5nm芯片还要多久，这个时间很难说，为什么？因为制造5nm芯片我国必须有自己的光刻机。这个机器非常难制造，记得美国用了近二十年的时间才在这方面占据领先位置。现在不同以往，我国追赶的话，要制造5nm芯片长则十年，短则三五年。

要制造光刻机器需要投入很多资源，费钱是肯定的了，主要还要培养人才，突破技术瓶颈，每一个技术人家可能摸索几年十年，如果我国能够快速突破技术瓶颈，这是好事，不过这个急不得，这个时间衡量最少要用年单位，所以这一两年制造出5nm芯片几乎不可能。

当华为中兴为美国层层设限制的时候，很多人已经意识到科技的力量，美国说不卖芯片了，我们能怎么办，并且美国还怂恿别的国家和公司不卖芯片给华为，在5g领域也不想让华为参与，在这种情况下，华为用不了美国的芯片，那么生产出来的手机性价比肯定受到影响，因为芯片是手机的核心。

核心被别人掌控了，自己没有芯片只能自己找路子，所以我国现在必须要发展芯片和半导体，这方面落后，依然会被美国层层设陷。

不过制造这个芯片并不容易了，现在台积电在这方面领先了很多，人家已经在2nm芯片工艺上有所突破，所以现在在制造芯片方面一刻也不能等了。

华为用不了美国的芯片，可以用中芯国际或者联发科的，不过两者的芯片还是比不上人家，比如联发科的天玑720芯片和高通765几乎都是中端芯片，不过性能上720比不上765，测试差距也有百分之30左右吧，这种情况，如果华为用联发科芯片，而别人用高通芯片，那么华为手机性价比就少了一些。

综合来看，5nm芯片没有三几年难以实现，不过如果集合很多很多的资源并且可以光刻机，或者国内某个公司创造奇迹，那么一两年的时间都有可能。

1、原因一：荷兰的ASML并不是一家白手起家的公司，而是从著名电子制造商飞利浦，独立出来的一个公 司，背后肯定有相关的人员，经济上的资助。

2、原因二：ASML的光刻机中超过90%的零件都是向外采购的，这与他原来的对手，尼康和佳能是完全不同的。正是因为这样的政策，使得他们能够在整个设备的不同部位同时获得世界上最先进的技术，而他们自身也可以腾出手来在部件整合和客户需求上做文章。

从而在日新月异的芯片制造行业取得竞争优势，而这种高新技术行业马太效应特别明显，一旦有一点差距，很快就会迅速拉大。

3、原因三：“对核心技术的掌握”，最先进的EUV光刻技术，ASML拥有世界第二的专利申请量，说明即便是广泛地外包零件，他们依然对核心技术有着不懈的追求。

扩展资料：

ASML还有其独特的合作模式，ASML有一个非常奇特的规定，那就是只有投资ASML，才能够获得优先供货权，意思就果要求他自己的客户要先投资自己才行。

这样奇特的合作模式使得ASML获得了大量的资金，包括英特尔、三星、台积电、海力士都在ASML中有相当可观的股份，可以说大半个半导体行业都是ASML一家的合作伙伴，形成了庞大的利益共同体，就算是技术研发出现了失误，也不会受到很大的影响。

并不会威胁到ASML的市场占有率，而且不仅仅是来自合作伙伴的资金支持, 更多的还有技术支持。比如ASML在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量，而世界第一是德国的蔡司公司，第三是韩国的海力士公司，而这两家公司都是ASML的合作伙伴。

光刻过程的典型步骤是匀胶，盖上掩模板，光刻，显影，制备微米级或纳米级的图形。

目前光刻图形化使用的掩模版常为均胶铬板，即在高洁净度、平整度的玻璃(苏打玻璃或石英玻璃)上镀铬金术，覆盖一层防反射物质(Anti-Reflective，AR)，最后涂一层感光胶制备而成。

光刻胶也叫光阻聚合物，像胶水一样粘稠。和相机的底片感光一样，在受到照射后会发生变化，非化学放大型光刻胶分为正胶、负胶以及双型胶

光刻系统常分为接触式、透射投影式和反射投影式。

以负胶为例，在进行光刻时，被曝光的光刻会胶形成不溶于显影液的交联聚合物，未被曝光的部分会被显影液分解掉。

为波长，s为光学掩模和光刻胶的距离，Z为光刻胶厚度，NA为数值孔径，k为与实际相关的系数，在05~10间，一般为08

光源采用波长短的紫外光

以上就是关于沉浸式光刻技术简介及详细资料全部的内容，包括:沉浸式光刻技术简介及详细资料、纳米光刻技术和传统光刻技术的区别、中科院正式宣布，已研发出5nm光刻技术，距离造成5nm芯片还要多久等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！