有效地生产纳米结构

如何生成小于1微米的结构？怎样才能毫不费力地生产小于100纳米的小型结构？当前，弗劳恩霍夫激光技术研究所（FraunhoferILT）的科学家已经开发出多种技术来应对此类问题。通过这些技术方法，他们可以模拟、产生和测量周期性微观结构。他们使用相移传输掩模可有效生产出28nm的结构。

在过去50多年来，集成电路上的晶体管密度大约每两年会翻一番。微光刻技术的问世，让摩尔定律延续至今。它背后的技术进步是巨大的。但是，与此同时，生产最小结构所需的系统设备也变得十分庞大。最新一代微光刻系统的成本超过1亿美元，设备重量达180吨。

“为了应对这一趋势，我们正在开发生产纳米结构的技术，并且能让初创企业或中型公司也可以承担得起。”弗劳恩霍夫激光技术研究所EUV和DUV技术团队负责人SerhiyDanylyuk博士说表示。

用深紫外激光对制造表面亚微米结构

研究人员的基本思路是通过相干辐射的干涉效应生成周期性结构，如消色差塔尔博特效应。在近场中，即在掩膜后小于500µm处会产生强度分布，利用该强度分布可产生微光刻结构。

使用波长为248nm的KrF准分子激光，弗劳恩霍夫激光技术研究所的科学家可以生成周期为数百纳米的结构。他们使用相干公司的LEAP150K激光系统对此进行了测试，该系统安装在研究所的准分子实验室中。在光刻胶中，600nm的周期可生成180nm的线宽。在250mJ/cm²的较高能量下，玻璃上的硅可以以相似的尺寸烧蚀。此外，该技术非常适合于300nm规模的PET塑料表面烧蚀。

基于放电的EUV光源，用于小于100nm结构的制造

该原理还适用于极紫外（EUV）中的波长。为此，研究所的科学家开发了独特的光束源——FS5440。该光源基于气体放电，可以产生13.5nm波长所需的辐射。它比大型工业设备中使用的基于激光的EUV光源还要紧凑得多。并且，对于纳米结构生产或测量的许多应用而言，FS5440的性能绰绰有余。

配备频谱监控器的EUV光源，可以在13.5nm处以±1%的带宽产生高达40W的功率。掩模平面中的可用强度大于0.1mW/cm²。因此，科学家在研究所的工厂就能处理直径最大为100mm的晶圆。在测试中，使用消色差塔尔博特效应产生了尺寸为28nm（半节距）的结构。这是目前紧凑型EUV系统取得的最新世界纪录。将来，结构的分别率将进一步提升至10nm。

专注于中型企业

周期性纳米结构应用广泛。例如，它们非常适合测试EUV范围内的新抗蚀剂。研究所开发的技术还可以使用计算机辅助光刻方法创建复杂的几何形状和结构。例如，科学家在用于大功率激光器的宽带反射镜或用于特殊等离子体结构的纳米天线上，构建纳米结构涂层。

“弗劳恩霍夫激光技术研究所专家们的目标是实现可持续发展的技术，提供完整的工艺链非常重要，”项目经理Danylyuk谈到，“因此，我们在内部建立了许多必需的过程，包括光学模拟、掩模生产以及表面和薄层的质量和成分测量。这样就可以用合理的投资成本为初创企业或感兴趣的中型公司，提供这种尖端技术的访问权限。

作者：SerhiyDanylyuk博士（弗劳恩霍夫激光技术研究所）