光刻技术_中科院5nm激光光刻技术到底是什么？

近几日里，《中国科学院》关于5\,\text{nm}激光全息微米刻蚀技术取得重大突破的消息在媒体上非常热闹。现由量子菌为大家带来专业解析这篇论文。

起初这篇研究论文在微纳加工领域取得了一个突破性的成果。然而这项研究的重点在于实验室层面的探索，并未涉及工业应用领域。值得注意的是这项研究成果的标题'lightography'迅速引起了部分媒体报道的关注。

lithium-based Lithography（LB-Li）技术就是光刻工艺的关键组成部分。每当提及光刻技术时，研究人员和产业界人士自然会将其与全球领先的光刻设备制造商——台积电（TSMC）联系在一起；而一旦涉及到先进制程如5纳米（5nm），人们就会立即联想到国际半导体巨头中芯国际（SMIC）。然而，在这一过程中出现了重大误解：该技术并非中国科学院的研究成果；反而导致了国际高端制造设备公司（ASML）的重大困扰。

其实这篇文章主要涉及的是超高质量的全无遮蔽激光直接刻写技术。不仅与当前用于芯片制造的技术无关，反而也属于微纳加工技术范畴。

可以看出它们之间存在密切的关系。光刻机是用于商业制造芯片的关键设备。当前的激光光刻技术主要局限于实验室环境下的精细加工微小结构，并仅能绘制简单的图形或图案。尽管如此，在将其应用于大规模工业生产方面仍存在巨大的差距。

下面，量子菌就带大家粗略的读读这篇纳米神刊Nano letters的文章。

其实在纳米领域的专家学者都知道，在《Nature Materials》这样的期刊上发表意味着与实际应用的距离还有很长的一段路要走。我们通常会在文章结尾部分提及本论文的研究在xxx领域具有潜在的应用前景，并有望在未来产生深远的影响。

Nano letters

访问Nano letters网站上关于中国科学院苏州纳米所 Nano Letters的研究论文。

该方法通过超分辨率激光显微镜技术实现

从标题中可以看出他们报道了一种高精度激光光刻加工技术该技术能够合成间距达5纳米的纳米狭缝电极阵列

激光直写

这一项技术无疑标志着微纳加工领域的重大突破。在无掩模刻写的场景下，在激光直写方面受衍射极限的制约，并未能实现10纳米以下的超高精度加工。

激光刻写的原理较为简单, 采用逐行照射的方式形成图案, 因此耗时较长成为主要制约因素, 覆盖范围有限。早期应用中的激光直写技术特别适用于制造微型器件如纳米设备, 常用于开展机理研究并发表相关论文。

本研究报道的一种新型方法具体而言该方法采用了双激光束交叠的技术手段通过调节可控制的激光能量与步长参数在高精度钛基底表面进行加工处理后最终实现了亚微米级约5纳米的高精度加工能力

注意看下图，就是他们在钛片上用激光刻出了各种宽度的沟道，最窄的5nm。

激光刻蚀出来不同宽度的沟道

通过原子力显微镜拍摄的照片清晰可见,最小间距达到了5纳米.在刻蚀这些沟道时,则呈现出较为呆滞的状态

为了更好地展示他们的激光切割技术细节，并随后在钛片上雕刻了一个钟表图。

看来这个激光光刻机雕刻出来的钟表正是您所需要的。那5纳米的位置在哪呢？建议您先自行寻找线索哦！答案将在评论区公布。

激光直写，给你们画个表。

用激光在钛片画一些沟道，有啥用呢？

具体来说，在经过刻蚀等手段进行表面处理后沉积一层金属膜的基础上制造电极，并在电极表面铺设一层碳纳米管网（如网格状排列），就可以相对简便地测试其光电特性了。下面就是这些沟道经过多重加工工艺后被制备成间距约为5nm的电极阵列结构。

激光直写与传统光刻机存在显著差异性特点。前者能够实现一次性曝光并完成12英寸晶圆的全尺寸加工；而后者则需要逐行进行书写操作，在实际应用中难以一次性完成大面积材料的处理工作，并且通常仅适用于处理毫米级大小的样品用于研究工作

但本文的主要优势在于其五纳米级别的精度之外还有速度上的显著提升。研究表明，在短时间内即可完成高达5×10000例纳米级狭缝电极的制造工作

看起来感觉上似乎不少吧？相比之下，在工艺水平上与先进的光刻机芯片相比仍存在明显的差距。其中就集成有高达12亿个晶体管。. . . 差距之大可以用‘天文数字’来形容。

媒体上科学报道的真相

看完量子菌的文章解读后，请问您大概也知道了？这篇文章中的激光直写技术并没有直接关联到光刻机。

文章里用高能激光切割在钛基底上切出特定形状的部分，并据此形成用于连接的电极部分。什么中科院5nm级光源级光刻系统实现突破？这并非媒体的一片误读——他们看到的是5纳米级别的技术参数和"光刻"这一术语，并由此联想到制造现代高端光源的技术——要么是追赶先进水平（弯道超车），要么是令其措手不及（吓呆荷兰阿斯麦）。

这才是光刻机

目前高端光刻机的技术水平仍显不足，
正致力于缩短与国际先进水平的差距，
已实现90纳米芯片的量产，并正在积极推进28纳米技术的研发。
其他相关领域也传来捷报频传。

我们不宜过多使用溢美之词来贬低某些行为或现象。媒体如果不断推出一些夸张表演般的报道内容，则会对学术界造成负面影响。让那些认真撰写学术论文的研究人员都感到了害怕。于是那些原本准备在官网上发布宣传稿的内容都不见踪影了。这种做法真是难以置信地夸张！

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