●EUV技術(shù)與光刻發(fā)展極限
在文章的這一部分,我們引用了Nature Photonics記者訪問世界芯片制造協(xié)會SEMATECH、先進(jìn)技術(shù)研究部副總裁JohnWarlaumont,就光刻技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行的采訪。希望這段采訪內(nèi)容和JohnWarlaumont先生的回答,能解釋大家對EUV技術(shù)的前景以及現(xiàn)在面對的困境。
1、光刻技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)怎樣?
目前,芯片行業(yè)中的很多公司均采用193nm光刻技術(shù)或者193nm浸沒式光刻技術(shù)以得到特征尺寸為32nm或者45nm的半道寬。線寬——在行業(yè)中包括一列線寬與相鄰兩線的間距——它代表刻寫所能達(dá)到的最大密度,比單純的特征尺寸更具有技術(shù)上的優(yōu)越性。利用巧妙的圖形成型方案,例如雙重或者多重成型技術(shù),可以得到大小為27nm的半道寬。
EUV技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用
對于193nm光刻技術(shù)來說,這原本是不可能的。盡管目前193nm光刻技術(shù)仍然具有一定的市場,但很多人都認(rèn)識到這應(yīng)該是最后的光刻技術(shù)了。當(dāng)我們在努力的接近光刻極限時,例如采用浸沒透鏡技術(shù)以提高系統(tǒng)的數(shù)值孔徑,其它類型的刻寫技術(shù)也開始了研究和應(yīng)用。在眾多的刻寫技術(shù)中,特征尺寸已經(jīng)不是唯一的驅(qū)動因素了,成本也是一個主要的考慮因素。雙重圖形成型技術(shù)要求在同一層面上刻寫兩次,而且還需要一個附加的腐蝕步驟,所以成本很高。這就是為什么很多公司轉(zhuǎn)向極紫外(EUV)光刻技術(shù)的原因。這種技術(shù)可以得到特征尺寸僅為22nm的半道寬,但目前需求程度還不是很高,而且采用193nm光刻技術(shù)可以很容易達(dá)到當(dāng)前水平,但是很多公司仍然選擇采用這種技術(shù),只因?yàn)槠涑杀据^低。
2、EUV光刻是下一代選擇的技術(shù)嗎?
答案是肯定的。很多半導(dǎo)體企業(yè)都對這種技術(shù)加以關(guān)注,并且投入大量的資金來建設(shè)這種技術(shù)所需的配套設(shè)施。由于EUV技術(shù)是所開發(fā)的各種技術(shù)中最為困難且最具有技術(shù)挑戰(zhàn)的刻寫技術(shù),所以它需要該行業(yè)中最大規(guī)模的聯(lián)合以爭取在2012年或2013年把這種技術(shù)推向市場。刻寫技術(shù)是半導(dǎo)體行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中最重要也是成本最高的環(huán)節(jié),很多公司都在努力的把EUV技術(shù)推向市場。
3、為什么開發(fā)EUV技術(shù)十分困難?
EUV技術(shù)中最大的難題是EUV輻射容易被空氣和其它材料吸收。這意味著需要開發(fā)新型的用于EUV技術(shù)的光學(xué)器件,新的掩膜以及新的技術(shù)。這也意味著EUV刻寫的整個過程需要在真空中進(jìn)行。
EUV技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用
4、在EUV技術(shù)商用之前還有哪些困難需要克服?
在EUV技術(shù)商用之前,有許多的技術(shù)難點(diǎn)需要克服,但是最為關(guān)鍵的是光學(xué)器件的減少,光源以及掩膜問題。一個EUV刻寫系統(tǒng)需要許多個由100層薄膜材料組成的反射鏡。這些薄膜材料通常只有幾個分子的厚度,這需要精確控制到埃的精度。不僅如此,用于EUV刻寫技術(shù)的光源不能是普通的激光或者一般光源,而是通過激光或者放電方法得到的激發(fā)等離子體源。盡管人們在光源開發(fā)上已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,但是主要的問題是光源的功率達(dá)不到要求。目前的EUV系統(tǒng)只能傳輸刻寫所需功率的10~20%,但是我們相信這個問題會及時得以解決。制作零缺陷的EUV刻寫掩膜也是該技術(shù)面臨一個重要問題,需要進(jìn)一步開發(fā)研究。目前,人們采用電子束技術(shù)制作掩膜,但是制作效率太低。一些公司采用多束電子束刻寫以增加制作效率,但是我擔(dān)心這種技術(shù)實(shí)效性不夠。EUV刻寫技術(shù)只有在所有的基礎(chǔ)設(shè)施都完備的情況下才能推向市場。掩膜技術(shù)是該領(lǐng)域中投資欠缺的環(huán)節(jié),需要下大力氣研究。
5、EUV技術(shù)的極限情況是什么?
我們相信采用EUV刻寫技術(shù)可以得到特征尺寸達(dá)10nm的最小線寬,所以這種技術(shù)可以延續(xù)特征尺寸遞減規(guī)律至少一代。每當(dāng)人們預(yù)測一種技術(shù)的極限時,科學(xué)家和工程人員總會發(fā)現(xiàn)一種方法來打破這種極限。但是,對于EUV技術(shù)來說,我們已經(jīng)開始達(dá)到這種技術(shù)的最小極限。例如,我們談到的電子轉(zhuǎn)換器件,這種器件僅由幾個原子組成。在這種請況下,我們不知道極限是什么,也不知道我們從這個極限走向何方。要是有一天刻寫技術(shù)不再像今天這樣深刻影響著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,相反,一些其它的制造芯片的技術(shù)將會開發(fā)出來。
6、其它刻寫技術(shù)情況如何?
關(guān)于下一代刻寫技術(shù),在制作集成電路上目前還沒有一種技術(shù)比EUV技術(shù)更可行。然而,人們也開發(fā)了其它幾種刻寫技術(shù)用于其它方面,例如光子器件、微電子機(jī)械系統(tǒng)和記憶芯片等。納米壓印技術(shù)已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化,而且Sematech協(xié)會正在嘗試著把該技術(shù)用于半導(dǎo)體行業(yè)。盡管這種技術(shù)具有很高的分辨率,但是這種技術(shù)屬于刻寫技術(shù)中的切觸形式,而且還會引入很多缺陷,所以在集成電路中應(yīng)用有限。這種技術(shù)在存儲領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用前景。自組裝技術(shù)也是一種制作超細(xì)線寬的技術(shù),前景很大。
感謝《中國光學(xué)期刊網(wǎng)》為我們提供來自Nature Photonics的采訪信息。