浸潤式微影壽命延長EUV恐無出頭天？
[導(dǎo)讀]當(dāng)193奈米微影技術(shù)在半導(dǎo)體制程技術(shù)藍(lán)圖上已經(jīng)接近終點(diǎn)，下一代應(yīng)該是157奈米微影；德州儀器( TI )前段制程部門經(jīng)理Jim Blatchford雖然才剛完成采購先進(jìn)157奈米微影系統(tǒng)的協(xié)商，他還是有點(diǎn)擔(dān)心這種未經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)。
當(dāng)193奈米微影技術(shù)在半導(dǎo)體制程技術(shù)藍(lán)圖上已經(jīng)接近終點(diǎn)，下一代應(yīng)該是157奈米微影；德州儀器( TI )前段制程部門經(jīng)理Jim Blatchford雖然才剛完成采購先進(jìn)157奈米微影系統(tǒng)的協(xié)商，他還是有點(diǎn)擔(dān)心這種未經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)。
所以Blatchford跑去參加一場在2004年國際光電工程師學(xué)會(SPIE)年度會議中舉辦的157奈米微影技術(shù)講座。但當(dāng)他走進(jìn)會議室，卻驚訝地發(fā)現(xiàn)幾乎沒人，室內(nèi)安靜到能聽見外面滴滴答答的雨聲；可見157奈米微影技術(shù)出了什么差錯(cuò)。
后來Blatchford發(fā)現(xiàn)，與會者都擠在193奈米浸潤式微影(immersion lithography)技術(shù)會議室里，講師還聲稱，工程師毋須冒險(xiǎn)采用157奈米微影技術(shù)，他們只需要把接近晶圓片的縮影鏡頭(reduction)浸到水里，就能藉由水的折射率(1.44)提升鏡頭縮小倍率。若使用折射率更高的液體，還有可能將193奈米微影技術(shù)的壽命更進(jìn)一步延長。
「讓我最驚訝的是，大家是如此快速地采用了浸潤式微影技術(shù)；一旦有種可行的技術(shù)完成開發(fā)，每個(gè)人立即就能上線采用?！笲latchford表示。
193奈米光源在65奈米節(jié)點(diǎn)會遭遇解析度的限制，但藉由浸潤式微影技術(shù)可將其使用壽命延續(xù)至40~45奈米節(jié)點(diǎn)（來源：Nikon）
浸潤式微影技術(shù)被如此快速接受的原因，是因?yàn)榈旎诮?jīng)證實(shí)的浸潤式顯微鏡(immersion microscopy)原理。該原理可回溯至1600年代，由英國自然哲學(xué)家(natural philosopher) Robert Hooke所提出；到了1800年代，由義大利天文學(xué)家與顯微鏡專家Giovanni Battista Amici證實(shí)。1900年代，浸潤式顯微鏡技術(shù)已經(jīng)成為科學(xué)。
上述原理是利用光通過液體介質(zhì)時(shí)會彎折的特性──把筆直的筷子插在裝滿水的玻璃杯時(shí)，會看到好像折斷了──因?yàn)槿绱?，顯微鏡的影像透過浸濕的鏡頭會進(jìn)一步放大。相反地??，當(dāng)光線通過浸在液體中的微縮影鏡頭時(shí)，就能將影像藉由折射率進(jìn)一步縮小。
目前我們已知，結(jié)合浸潤式微影技術(shù)與多重圖形(multiple-patterning)技術(shù)──也就是將光罩分成多個(gè)部分，分在不同的步驟進(jìn)行曝光──標(biāo)準(zhǔn)193奈米微影能延伸使用至32奈米制程節(jié)點(diǎn)；而透過采用更復(fù)雜的多重圖案以及高折射率的液體，193奈米微影的壽命還可望再進(jìn)一步延續(xù)。
「英特爾 (Intel)已經(jīng)完成32奈米制程節(jié)點(diǎn)的三重圖形技術(shù)，許多工程師也在討論于14奈米節(jié)點(diǎn)采用多重圖形；」Blatchford表示：「還有其他一些技巧能用來將間距加倍，使浸潤式微影技術(shù)有機(jī)會延伸至10奈米節(jié)點(diǎn)?！?br>深紫外光(EUV)微影技術(shù)還在開發(fā)階段，許多半導(dǎo)體大廠也表達(dá)了一旦該技術(shù)開發(fā)完成就會采用的意愿；但其他業(yè)者現(xiàn)在預(yù)期，浸潤式微影技術(shù)、多重圖形以及高折射率液體，將讓193奈米微影設(shè)備一直走到國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖(ITRS)目前的終點(diǎn)──8奈米。
「很難說是否會有某種革命性新架構(gòu)出現(xiàn)，讓晶片制程能進(jìn)一步超越技術(shù)藍(lán)圖目前的終點(diǎn)；」Blatchford指出：「但英特爾曾公開表示，就算EUV技術(shù)永遠(yuǎn)無法成功，浸潤式微影技術(shù)還是可能延續(xù)到目前半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖的終點(diǎn)?！?br>包括Nikon、Canon與ASML 等設(shè)備業(yè)者，過去十年來都致力于讓EUV成真；該技術(shù)使用的光源波長僅有10奈米，因此理論上能達(dá)到次5奈米(sub-five nm)節(jié)點(diǎn)、也就是僅有幾個(gè)分子的寬度。不過到那時(shí)候，碳材料電子元件可能已經(jīng)發(fā)展出新的技術(shù)藍(lán)圖，我們再也不需要微影技術(shù)、蝕刻光罩，未來的IC會從原子層級開始就自組裝成完整的電路。
所以Blatchford跑去參加一場在2004年國際光電工程師學(xué)會(SPIE)年度會議中舉辦的157奈米微影技術(shù)講座。但當(dāng)他走進(jìn)會議室，卻驚訝地發(fā)現(xiàn)幾乎沒人，室內(nèi)安靜到能聽見外面滴滴答答的雨聲；可見157奈米微影技術(shù)出了什么差錯(cuò)。
后來Blatchford發(fā)現(xiàn)，與會者都擠在193奈米浸潤式微影(immersion lithography)技術(shù)會議室里，講師還聲稱，工程師毋須冒險(xiǎn)采用157奈米微影技術(shù)，他們只需要把接近晶圓片的縮影鏡頭(reduction)浸到水里，就能藉由水的折射率(1.44)提升鏡頭縮小倍率。若使用折射率更高的液體，還有可能將193奈米微影技術(shù)的壽命更進(jìn)一步延長。
「讓我最驚訝的是，大家是如此快速地采用了浸潤式微影技術(shù)；一旦有種可行的技術(shù)完成開發(fā)，每個(gè)人立即就能上線采用?！笲latchford表示。
193奈米光源在65奈米節(jié)點(diǎn)會遭遇解析度的限制，但藉由浸潤式微影技術(shù)可將其使用壽命延續(xù)至40~45奈米節(jié)點(diǎn)（來源：Nikon）
浸潤式微影技術(shù)被如此快速接受的原因，是因?yàn)榈旎诮?jīng)證實(shí)的浸潤式顯微鏡(immersion microscopy)原理。該原理可回溯至1600年代，由英國自然哲學(xué)家(natural philosopher) Robert Hooke所提出；到了1800年代，由義大利天文學(xué)家與顯微鏡專家Giovanni Battista Amici證實(shí)。1900年代，浸潤式顯微鏡技術(shù)已經(jīng)成為科學(xué)。
上述原理是利用光通過液體介質(zhì)時(shí)會彎折的特性──把筆直的筷子插在裝滿水的玻璃杯時(shí)，會看到好像折斷了──因?yàn)槿绱?，顯微鏡的影像透過浸濕的鏡頭會進(jìn)一步放大。相反地??，當(dāng)光線通過浸在液體中的微縮影鏡頭時(shí)，就能將影像藉由折射率進(jìn)一步縮小。
目前我們已知，結(jié)合浸潤式微影技術(shù)與多重圖形(multiple-patterning)技術(shù)──也就是將光罩分成多個(gè)部分，分在不同的步驟進(jìn)行曝光──標(biāo)準(zhǔn)193奈米微影能延伸使用至32奈米制程節(jié)點(diǎn)；而透過采用更復(fù)雜的多重圖案以及高折射率的液體，193奈米微影的壽命還可望再進(jìn)一步延續(xù)。
「英特爾 (Intel)已經(jīng)完成32奈米制程節(jié)點(diǎn)的三重圖形技術(shù)，許多工程師也在討論于14奈米節(jié)點(diǎn)采用多重圖形；」Blatchford表示：「還有其他一些技巧能用來將間距加倍，使浸潤式微影技術(shù)有機(jī)會延伸至10奈米節(jié)點(diǎn)?！?br>深紫外光(EUV)微影技術(shù)還在開發(fā)階段，許多半導(dǎo)體大廠也表達(dá)了一旦該技術(shù)開發(fā)完成就會采用的意愿；但其他業(yè)者現(xiàn)在預(yù)期，浸潤式微影技術(shù)、多重圖形以及高折射率液體，將讓193奈米微影設(shè)備一直走到國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖(ITRS)目前的終點(diǎn)──8奈米。
「很難說是否會有某種革命性新架構(gòu)出現(xiàn)，讓晶片制程能進(jìn)一步超越技術(shù)藍(lán)圖目前的終點(diǎn)；」Blatchford指出：「但英特爾曾公開表示，就算EUV技術(shù)永遠(yuǎn)無法成功，浸潤式微影技術(shù)還是可能延續(xù)到目前半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖的終點(diǎn)?！?br>包括Nikon、Canon與ASML 等設(shè)備業(yè)者，過去十年來都致力于讓EUV成真；該技術(shù)使用的光源波長僅有10奈米，因此理論上能達(dá)到次5奈米(sub-five nm)節(jié)點(diǎn)、也就是僅有幾個(gè)分子的寬度。不過到那時(shí)候，碳材料電子元件可能已經(jīng)發(fā)展出新的技術(shù)藍(lán)圖，我們再也不需要微影技術(shù)、蝕刻光罩，未來的IC會從原子層級開始就自組裝成完整的電路。
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