碳纳米管有什么商业价值碳纳米管技术有什么作用

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编者按：ASML的EUV光刻机售价高达1.5亿美元，而下一代高分辨光刻机的售价更是达到3亿美元。随之而来的，自然是光刻机供应链的提升和更先进技术的导入。
【碳纳米管有什么商业价值碳纳米管技术有什么作用】碳纳米管，被国人近年来热炒和熟悉，多半是由于“碳芯片” 。今天聊聊这个看起来已经很大众化的材料，是如何走进EUV光刻机的产业链的。
IMEC开发的下一代EUV光刻机掩模版防护罩：基于碳纳米管薄膜
EUV光刻机掩模防护罩EUV光刻机是一项复杂的系统工程，此前介绍过比较多的大家都非常关注的光刻机光源、镜头、光学系统，而掩模版虽然小，但是极其精密、价格达到30万美元（而此前的DUV光刻机掩模平均价格大约10万美元）。
ASML的掩模防护罩
为了防止光刻机长时间工作时的杂质溅射污染，需要在掩模版前加一层防护罩。EUV光刻机如果没有防护罩，结果可能是灾难性的。如果颗粒落在掩模上，光刻机可能会在晶片上打印重复的缺陷，这会对产量产生负面影响。
防护罩的材料是有非常高的要求的，首先当然是对EUV光有很高的透过率，需要至少90%以上；其次，当 EUV光照射到防护罩时，膜的温度会升高至 600 至 1000 摄氏度，因此防护材料必须具有高的化学稳定性、热稳定性；当然机械强度也有很高的要求。
EUV光刻机掩模版防护罩的基本要求
早期的第一代EUV光刻机，光源功率低（小于125W），使用的是50nm的多孔硅覆盖SiN涂层，当时的EUV透射率也只有80% 。目前量产型的配备250W光源的EUV光刻机，装配是第二代防护罩，这个防护罩是多孔硅上下表面加了覆盖层。但是EUV透射率依然小于90%，这意味着它将降低11-20%的量产吞吐量 。此外，多晶硅在高温工作环境下会变得脆弱和起皱，也无法达到下一代高功率EUV光刻机的需要。
EUV掩模版防护罩的材料迭代
ASML多孔硅掩模版防护罩实物图
目前，ASML 将其多孔硅 EUV 防护罩业务转让给三井。
碳纳米管薄膜掩模防护罩碳纳米管是一个原子厚的碳片，卷成管子。碳纳米管可以是单壁、双壁或多壁的，并且可以在直径和长度上变化。这些已经经过大量工程化研究的 CNT 可以以不同的配置排列以形成不同密度的膜。自 2015 年以来，imec 一直与选定的 CNT 供应商（Canatu Oy 和 Lintec of America, Inc.，纳米科学与技术中心）合作开发满足 EUV 防护罩目标的膜，包括透射率、耐热性、渗透性和强度以及成像结果。
2016年，IMEC在EUVL研讨会上介绍了将碳纳米管薄膜用于EUV掩模防护罩的初步研究。碳纳米管具有比硅更好的电学和热学性能，强度是钢的 100 倍，重量只有钢的六分之一。
2016年IMEC在国际EUVL研讨会展示碳纳米管用于EUV光刻掩模防护罩
而2020年10月，IMEC官网宣布： 多个基于碳纳米管的防护罩安装在掩模版上，并在IMEC的 NXE:3300 EUV光刻机中曝光，展示了基于碳纳米管的防护罩的全视场光刻制造流程。而这款测试的防护罩具有高达 97% 的 EUV 透射率。根据临界尺寸 (CD)、剂量和透射测量，发现其对成像的影响很小且可纠正。
2020年10月，IMEC宣布基于碳纳米管的EUV防护罩开发成功
这项成果的指标要远远高于此前的多孔硅防护罩。
IMEC展示的碳纳米管防护罩
碳纳米管有很多种类型，比如单壁、双壁和多壁，它们有不同的优点和缺点，但当暴露在类似 EUV光刻机的条件下时，多壁碳纳米管更为稳定。并且由于碳纳米管在所有检测波长下都是透明的，可以用普通的 DUV 和光学手段进行检测。

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