2008年10月，奧圖碼發(fā)表全球第一臺掌上型投影機，僅重80公克，卻可連結(jié)iPod、數(shù)位相機及游戲機等。2010年1月，蘋果發(fā)表高效能的平板電腦 iPad，外觀僅有A4紙張的四分之三。2010年6月，Sony推出全世界最輕的NEX-3單眼相機，僅重229公克，比一罐牛奶盒還輕。

追求輕、薄、短、小及高效能，已是所有3C消費性電子產(chǎn)品的趨勢，但隨著其快速演進的過程背后勢必要不斷開發(fā)先進且高效能的晶片制程技術，因此致力于提升晶片良率與效能，一直是國際半導體大廠不遺余力的目標。

工研院量測技術發(fā)展中心正研究員顧逸霞，突破傳統(tǒng)奈米量測的方式，研發(fā)出世界領先的In-chip微影制程疊對量測專利，以32奈米制程而言，在2009 年時量測精準度就可達0.57奈米以下，足足領先國際半導體技術藍圖檢測需求時程4年。過去7年來，她還產(chǎn)出國內(nèi)外55件半導體量測關鍵技術專利、56篇原創(chuàng)性國內(nèi)外期刊論文，期間技轉(zhuǎn)給國際大廠的金額更超過新臺幣8,000萬元，如此杰出的成就，讓她一舉拿下經(jīng)濟部科專計畫首屆「科技女杰獎」。

推動制程疊對技術不斷提升

顧逸霞表示，高效能的晶片，須透過精準的半導體積體電路制程產(chǎn)出，但由于積體電路制程線寬愈做愈小，從65奈米制程演進到45奈米、32奈米、22奈米……，精準度的要求會隨制程線寬的下縮而提高，由于線寬已經(jīng)遠小于傳統(tǒng)影像量測法所能偵測的極限，同時積體電路的圖樣密度及制程復雜度不斷增加，使得 45奈米以下制程的良率面臨到極大的挑戰(zhàn)。因此，必須「仰賴最先進的奈米疊對量測技術，來驗證電路曝寫的堆疊間是否精準，線寬尺寸誤差是否在容許的范圍內(nèi)，」她說。

為了克服良率挑戰(zhàn)，必須增加更多制程疊對(Overlay)量測取樣，并且更有效率地運用先進疊對圖樣設計，同時提升疊對系統(tǒng)的精準度與速度。因此需要開發(fā)創(chuàng)新并且可靠的制程疊對檢測技術應用于先進制程即時檢測及回饋控制，以確保量產(chǎn)制程產(chǎn)品良率能夠提升，國際上相關研究單位都積極朝向開發(fā)可突破光學繞射極限的量測技術，以確保未來前瞻制程參數(shù)的量測準確度能符合國際半導體技術藍圖(ITRS, International Technology Roadmap of Semiconductor)的要求。

外型溫柔婉約的顧逸霞，領軍工研院量測中心的先進半導體制程量測技術發(fā)展，在以男性居多的半導體制程量測領域闖出一片天。(攝影／鄒福生)
工研院量測技術發(fā)展中心指出，目前單就疊對量測檢測機臺的商機就上看十億元，顧逸霞指出，她和團隊所研發(fā)出的In-chip微影制程疊對量測專利，以突破光學繞射極限的創(chuàng)新光學式檢測方法，可以檢測出晶片內(nèi)部任何位置的疊對誤差，有別于過去量測技術僅能在晶片外圍作量測的缺點，且能即時且快速的反應，不僅提高了50％的精準度，也對先進制程良率提升有莫大貢獻。研發(fā)出的量測技術也屢獲得國際半導體大廠如臺積電及AMD(Advanced Micro Device)等所采用，其中光是臺積電也因?qū)氪思夹g，降低制程成本，年產(chǎn)值超過新臺幣500億元。

顧逸霞自2004年起主持先進半導體制程量測技術開發(fā)計畫，期間建立了多項自有的團隊核心技術，包括亮場顯微影像檢測技術、雷射散射儀檢測技術等，并研發(fā)世界領先之原創(chuàng)性In-chip微影制程疊對量測專利設計，發(fā)展奈米結(jié)構(gòu)繞射成像理論模擬平臺以達最佳化量測設計，及高解析量測數(shù)值演算法可突破傳統(tǒng)影像量測法所能偵測的極限，提升微影制程參數(shù)量測精確度，可整合應用于關鍵尺寸、疊對誤差、線寬粗糙度、側(cè)壁角度等多參數(shù)In-line即時檢測回饋控制。

透過合作追求技術突破

她建立以雷射散射術為機制之下世代快速大面積制程線上檢測新技術，使用電磁理論建立3D奈米結(jié)構(gòu)散射理論模型，配合創(chuàng)新高靈敏度演算法進行制程參數(shù)即時分析，預期成為22奈米制程檢測技術主流。藉由實際制程量測驗證結(jié)果完善修正后的理論模擬平臺，未來將可大量且快速的應用于制程參數(shù)量測最佳化設計及量測。預期能夠加速制程運作、降低雜訊，進一步提升產(chǎn)能速度(MAM time ?0.6 sec, Move-Acquire-Measure)和精準度。

顧逸霞強調(diào)，量測技術之所以能夠不斷進步，和國際大廠合作也是技術突破的關鍵。研發(fā)團隊長期與國際半導體檢測機臺廠商合作，包括英商Accent Optical Technologies及美商耐諾(Nanometrics Incorporated)等，將自行研發(fā)的最佳化量測設計及創(chuàng)新數(shù)值演算法導入，以提升線上檢測機臺之效能。

2004至2007年間，顧逸霞帶領團隊與臺積電及Accent Optical共同合作挑戰(zhàn)國際半導體技術藍圖2010年所需求的45奈米制程檢測技術。臺積電微影制程研發(fā)處投入最先進的193奈米浸潤式曝光顯影制程 (Immersion Lithography)及光罩制作技術，Accent Optical投入先進12寸晶圓量測機臺開發(fā)技術，顧逸霞團隊則投入包括In-chip疊對量測專利設計及跨焦取像(Through focus)量測方法專利技術開發(fā)，并將團隊開發(fā)的最佳化奈米圖像量測設計及新創(chuàng)數(shù)值演算法實際導入Accent Optical的半導體檢測機臺，成功完成了臺積電先進制程逐層量測驗證。

這項合作案有效善用國合策略及技術資源共享，縮短了技術研發(fā)時程，并降低計畫所需經(jīng)費，除了有效解決次世代檢測技術需求，并具備了國際領導技術指標性意義。顧逸霞認為，正因為多方互利合作，才能讓量測技術一路突破。

2009年時，她所率領的研究團隊，研發(fā)出的32奈米疊對精準度就已達到0.57奈米以下，足足領先ITRS所設定2013年量產(chǎn)檢測需求，深具前瞻性。

但她也不諱言，一開始爭取國際合作時，并不是那么順利，例如光是和臺積電簽約，就足足談了9個月才下來，首先必須以耐心誠意接受對方先期試用驗證，直到我方檢測技術確實超越國際上現(xiàn)有技術后，后續(xù)才促成多項的國際技術授權(quán)，也因此臺積電的研發(fā)人員也私下還昵稱她為「顧老大」。