●生不逢時(shí)的157nm干式光刻技術(shù)
157nm光刻,傳統(tǒng)上被稱為光學(xué)方法的極限,其光源采用氟氣準(zhǔn)分子激光,發(fā)出波長(zhǎng)157nm附近的真空紫外光??偟膩?lái)說(shuō),目前氟氣準(zhǔn)分子激光器功率己可達(dá)20W,157nm光刻尚處在研發(fā)之中。
繼深紫外光(193nm)光刻技術(shù)之后,真空紫外光刻技術(shù)快速發(fā)展,最初的應(yīng)用目標(biāo)是65納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)。其光源采用氟氣準(zhǔn)分子激光,激發(fā)出波長(zhǎng)157nm附近的真空紫外光,目前氟氣準(zhǔn)分子激光器已經(jīng)商品化,商業(yè)上已生產(chǎn)出20瓦功率的157 納米激光器。
波長(zhǎng)短到157nm時(shí),大多數(shù)的光學(xué)鏡片材質(zhì)在短波長(zhǎng)下都是高吸收狀態(tài),會(huì)將激光的能量吸收,受熱膨脹的影響而造成球面像差。而氟化鈣為低吸收材質(zhì),便成為157nm光刻技術(shù)中光學(xué)鏡片的主要材質(zhì)。近年來(lái)氟化鈣鏡片的研磨技術(shù)愈來(lái)愈成熟,鏡片的表面粗糙度已經(jīng)可以小于0.2nm,其吸收系數(shù)可至0.001cm-1。
ITRS 2005路線圖實(shí)際上已經(jīng)把157nm光刻技術(shù)拋棄
目前157nm光刻的主要困難如下:
當(dāng)波長(zhǎng)短到157nm時(shí),大多數(shù)的光學(xué)鏡頭材料都是高吸收態(tài),易將激光的能量吸收,受熱膨脹后而造成球面像差。目前只有氟化鈣為低吸收材料,可供157nm使用。目前二氟化鈣鏡頭結(jié)構(gòu)在雙折射等技術(shù)問(wèn)題方面尚無(wú)法解決,加之產(chǎn)量需求少,而投入非常大。造成成本昂貴。
有機(jī)材料的軟Pellicle不可能承受157nm的輻射(因輻射吸收熱量太大),而無(wú)機(jī)材料的硬Pellicles必須用熔融的石英材料經(jīng)特殊的加工制成,加工成非常薄的材料非常困難,800μm的厚度就可能因?yàn)橹亓Χ麓埂?/p>
2003年對(duì)于全球半導(dǎo)體工業(yè)是個(gè)值得回憶的年份,5月份Intel公司突然宣布放棄157nm技術(shù),將繼續(xù)使用193nm浸入式光刻技術(shù)進(jìn)行65nm及45nm的制程,并繼續(xù)拓展193nm浸入式光刻技術(shù),使之能夠適應(yīng)更深層次的工藝需求,同時(shí)計(jì)劃采用極短紫外光(EUV)來(lái)制作22nm以下的制程。
Intel的此舉尤如重量級(jí)炸彈一樣,因?yàn)閷?shí)則上將157nm技術(shù)跳了過(guò)去。眾所周知,Intel是全球光刻設(shè)備最大的買主,Intel的任何動(dòng)作,將在全球半導(dǎo)體業(yè)界引起極大的反響。而不采購(gòu)157nm光刻相關(guān)設(shè)備,則意味著Intel放棄了這個(gè)被稱為傳統(tǒng)意義上光學(xué)極限的光刻技術(shù)。
盡管Intel宣布決定放棄157nm光刻,但是業(yè)界在157nm光刻技術(shù)的進(jìn)程并沒(méi)有因此停頓,至少在32nm光刻技術(shù)的選擇方法中是一個(gè)重要的籌碼,因?yàn)?57nm也能附加浸入式技術(shù)而提高分辨率。