●EUV技術與光刻發展極限
在文章的(de)這一部分，我們引(yin)用(yong)了Nature Photonics記者訪問世界芯(xin)片制造(zao)協會(hui)SEMATECH、先進技術(shu)研(yan)究(jiu)部副(fu)總裁(cai)JohnWarlaumont，就光刻技術(shu)的(de)未來發(fa)展進行的(de)采(cai)訪。希(xi)望這段采(cai)訪內容和JohnWarlaumont先生的(de)回(hui)答，能解釋大家對EUV技術(shu)的(de)前景以及現在面對的(de)困境(jing)。
1、光刻技術的當前(qian)狀態怎樣？
目(mu)前，芯片行(xing)業中(zhong)的(de)(de)(de)很多公司均(jun)采(cai)用(yong)193nm光刻(ke)技(ji)術或(huo)者(zhe)(zhe)193nm浸沒式光刻(ke)技(ji)術以(yi)得到特征尺寸為32nm或(huo)者(zhe)(zhe)45nm的(de)(de)(de)半道寬(kuan)。線(xian)寬(kuan)——在行(xing)業中(zhong)包(bao)括一列線(xian)寬(kuan)與相(xiang)鄰兩線(xian)的(de)(de)(de)間距——它(ta)代(dai)表(biao)刻(ke)寫所(suo)能達到的(de)(de)(de)最大密度，比單純的(de)(de)(de)特征尺寸更具有技(ji)術上(shang)的(de)(de)(de)優越性。利用(yong)巧妙(miao)的(de)(de)(de)圖形成型(xing)方案，例如雙(shuang)重或(huo)者(zhe)(zhe)多重成型(xing)技(ji)術，可(ke)以(yi)得到大小為27nm的(de)(de)(de)半道寬(kuan)。
EUV技術在實驗室的應用
對(dui)于193nm光刻(ke)技(ji)術(shu)來(lai)說，這(zhe)原本(ben)是(shi)不(bu)可(ke)能的(de)(de)(de)(de)(de)。盡管目(mu)前193nm光刻(ke)技(ji)術(shu)仍然(ran)具有(you)一定的(de)(de)(de)(de)(de)市場，但(dan)(dan)很(hen)多人都(dou)認識到這(zhe)應該是(shi)最(zui)后的(de)(de)(de)(de)(de)光刻(ke)技(ji)術(shu)了。當(dang)(dang)我們(men)在努力的(de)(de)(de)(de)(de)接近光刻(ke)極限時，例如(ru)采用(yong)浸沒透(tou)鏡技(ji)術(shu)以(yi)(yi)提高系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)數值孔徑，其它類型的(de)(de)(de)(de)(de)刻(ke)寫技(ji)術(shu)也(ye)開始(shi)了研究和應用(yong)。在眾多的(de)(de)(de)(de)(de)刻(ke)寫技(ji)術(shu)中，特征(zheng)尺寸已經不(bu)是(shi)唯一的(de)(de)(de)(de)(de)驅動因(yin)素(su)了，成(cheng)本(ben)也(ye)是(shi)一個主要的(de)(de)(de)(de)(de)考慮因(yin)素(su)。雙重(zhong)圖(tu)形成(cheng)型技(ji)術(shu)要求在同一層(ceng)面(mian)上刻(ke)寫兩次，而且(qie)還需(xu)要一個附加的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)步驟，所以(yi)(yi)成(cheng)本(ben)很(hen)高。這(zhe)就是(shi)為什么很(hen)多公司轉向極紫外(wai)（EUV）光刻(ke)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)。這(zhe)種技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)(yi)得到特征(zheng)尺寸僅為22nm的(de)(de)(de)(de)(de)半道寬，但(dan)(dan)目(mu)前需(xu)求程(cheng)度還不(bu)是(shi)很(hen)高，而且(qie)采用(yong)193nm光刻(ke)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)(yi)很(hen)容易達到當(dang)(dang)前水平，但(dan)(dan)是(shi)很(hen)多公司仍然(ran)選擇采用(yong)這(zhe)種技(ji)術(shu)，只因(yin)為其成(cheng)本(ben)較(jiao)低。
2、EUV光(guang)刻是下一(yi)代選擇的技(ji)術嗎？
答(da)案是(shi)肯定的。很(hen)多半(ban)導體企業都對這種(zhong)(zhong)技(ji)(ji)(ji)(ji)術加(jia)以(yi)關注，并且(qie)投入大量(liang)的資金來建設(she)這種(zhong)(zhong)技(ji)(ji)(ji)(ji)術所需的配套設(she)施。由(you)于(yu)EUV技(ji)(ji)(ji)(ji)術是(shi)所開發(fa)的各(ge)種(zhong)(zhong)技(ji)(ji)(ji)(ji)術中最(zui)(zui)(zui)為困難且(qie)最(zui)(zui)(zui)具有技(ji)(ji)(ji)(ji)術挑戰的刻寫技(ji)(ji)(ji)(ji)術，所以(yi)它需要該行(xing)業中最(zui)(zui)(zui)大規(gui)模的聯合(he)以(yi)爭取(qu)在2012年或2013年把(ba)(ba)這種(zhong)(zhong)技(ji)(ji)(ji)(ji)術推(tui)向(xiang)市場。刻寫技(ji)(ji)(ji)(ji)術是(shi)半(ban)導體行(xing)業基礎設(she)施建設(she)中最(zui)(zui)(zui)重要也是(shi)成本(ben)最(zui)(zui)(zui)高的環節，很(hen)多公司都在努力的把(ba)(ba)EUV技(ji)(ji)(ji)(ji)術推(tui)向(xiang)市場。
3、為(wei)什(shen)么開(kai)發EUV技術(shu)十分(fen)困(kun)難？
EUV技術(shu)中最大的(de)難題是EUV輻射容(rong)易被空氣(qi)和其它材(cai)料吸收(shou)。這(zhe)(zhe)意味著需要(yao)開發(fa)新型的(de)用(yong)于EUV技術(shu)的(de)光學器(qi)件，新的(de)掩(yan)膜以及(ji)新的(de)技術(shu)。這(zhe)(zhe)也(ye)意味著EUV刻(ke)寫的(de)整個過程需要(yao)在真空中進(jin)行(xing)。
EUV技術在實驗室的應用
4、在(zai)EUV技術商用(yong)之前(qian)還有哪些困難需要克服(fu)？
在EUV技(ji)(ji)術(shu)(shu)商用(yong)之前(qian)，有許多(duo)的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)難點需(xu)(xu)要(yao)克服，但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)最為關(guan)鍵的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)光(guang)學器(qi)件的(de)(de)減少，光(guang)源(yuan)以(yi)及(ji)(ji)掩(yan)膜(mo)(mo)(mo)問(wen)題(ti)。一(yi)個(ge)(ge)EUV刻(ke)(ke)(ke)寫系統需(xu)(xu)要(yao)許多(duo)個(ge)(ge)由100層(ceng)薄膜(mo)(mo)(mo)材料(liao)組成的(de)(de)反射鏡(jing)。這些薄膜(mo)(mo)(mo)材料(liao)通常只有幾個(ge)(ge)分子的(de)(de)厚度，這需(xu)(xu)要(yao)精(jing)確控制(zhi)到(dao)(dao)埃的(de)(de)精(jing)度。不僅如(ru)此，用(yong)于EUV刻(ke)(ke)(ke)寫技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)光(guang)源(yuan)不能(neng)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)普通的(de)(de)激光(guang)或(huo)者(zhe)一(yi)般光(guang)源(yuan)，而(er)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)通過激光(guang)或(huo)者(zhe)放電(dian)方法得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)激發等離(li)子體源(yuan)。盡管人(ren)們在光(guang)源(yuan)開發上已(yi)經(jing)取得(de)了很大的(de)(de)進步(bu)(bu)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)主(zhu)要(yao)的(de)(de)問(wen)題(ti)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)光(guang)源(yuan)的(de)(de)功率(lv)(lv)(lv)達不到(dao)(dao)要(yao)求。目(mu)前(qian)的(de)(de)EUV系統只能(neng)傳輸刻(ke)(ke)(ke)寫所需(xu)(xu)功率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)10～20％，但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)我(wo)們相(xiang)信(xin)這個(ge)(ge)問(wen)題(ti)會及(ji)(ji)時得(de)以(yi)解決(jue)。制(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)零缺(que)陷的(de)(de)EUV刻(ke)(ke)(ke)寫掩(yan)膜(mo)(mo)(mo)也是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)該(gai)技(ji)(ji)術(shu)(shu)面臨一(yi)個(ge)(ge)重(zhong)要(yao)問(wen)題(ti)，需(xu)(xu)要(yao)進一(yi)步(bu)(bu)開發研究(jiu)。目(mu)前(qian)，人(ren)們采(cai)用(yong)電(dian)子束(shu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)制(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)掩(yan)膜(mo)(mo)(mo)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)制(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)效率(lv)(lv)(lv)太低。一(yi)些公(gong)司采(cai)用(yong)多(duo)束(shu)電(dian)子束(shu)刻(ke)(ke)(ke)寫以(yi)增加制(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)效率(lv)(lv)(lv)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)我(wo)擔心這種技(ji)(ji)術(shu)(shu)實效性不夠。EUV刻(ke)(ke)(ke)寫技(ji)(ji)術(shu)(shu)只有在所有的(de)(de)基(ji)礎設施(shi)都完備的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)才能(neng)推向市場。掩(yan)膜(mo)(mo)(mo)技(ji)(ji)術(shu)(shu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)該(gai)領域中投資欠缺(que)的(de)(de)環節，需(xu)(xu)要(yao)下(xia)大力(li)氣研究(jiu)。
5、EUV技(ji)術的極限情況是什(shen)么？
我(wo)們(men)相信采用(yong)EUV刻寫技(ji)術(shu)可以得到特征(zheng)尺(chi)寸達(da)10nm的(de)最(zui)(zui)小線(xian)寬，所以這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)可以延(yan)續特征(zheng)尺(chi)寸遞(di)減(jian)規(gui)律至少一(yi)代。每當人(ren)們(men)預測(ce)一(yi)種(zhong)技(ji)術(shu)的(de)極(ji)(ji)限(xian)時，科學家和工程(cheng)人(ren)員總(zong)會發現一(yi)種(zhong)方法來(lai)打破(po)這(zhe)種(zhong)極(ji)(ji)限(xian)。但是，對于EUV技(ji)術(shu)來(lai)說，我(wo)們(men)已經開始達(da)到這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)的(de)最(zui)(zui)小極(ji)(ji)限(xian)。例(li)如(ru)，我(wo)們(men)談到的(de)電子件，這(zhe)種(zhong)器件僅由(you)幾個原子組成。在這(zhe)種(zhong)請況下，我(wo)們(men)不(bu)知(zhi)道極(ji)(ji)限(xian)是什么(me)，也不(bu)知(zhi)道我(wo)們(men)從這(zhe)個極(ji)(ji)限(xian)走向何方。要是有一(yi)天刻寫技(ji)術(shu)不(bu)再(zai)像今天這(zhe)樣(yang)深(shen)刻影響著電子產業的(de)發展(zhan)，相反，一(yi)些其(qi)它的(de)制造芯(xin)片的(de)技(ji)術(shu)將(jiang)會開發出來(lai)。
6、其它刻寫技術情(qing)況如(ru)何？
關于下一代刻寫技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，在(zai)制(zhi)作(zuo)集成(cheng)電路上目前(qian)還沒有(you)一種技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)比EUV技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)更可行。然而，人們(men)也開(kai)發了其它幾(ji)種刻寫技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)用(yong)(yong)(yong)于其它方面(mian)，例(li)如光(guang)子器件、微電子機械系統和記憶芯(xin)片等。納米壓印技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)已經開(kai)始產業化，而且Sematech協會(hui)正在(zai)嘗試著把該技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)用(yong)(yong)(yong)于半導(dao)體行業。盡管這(zhe)(zhe)種技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)具有(you)很(hen)高的分辨率，但是這(zhe)(zhe)種技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)屬于刻寫技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)中的切觸形(xing)式，而且還會(hui)引入很(hen)多缺陷，所以在(zai)集成(cheng)電路中應(ying)用(yong)(yong)(yong)有(you)限。這(zhe)(zhe)種技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在(zai)存儲(chu)領域中具有(you)很(hen)大的應(ying)用(yong)(yong)(yong)前(qian)景(jing)。自組裝技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)也是一種制(zhi)作(zuo)超細(xi)線寬的技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，前(qian)景(jing)很(hen)大。
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