●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(wèn)世界芯片制造協(xié)會(huì)SEMATECH、先進(jìn)技術(shù)研究部副總裁JohnWarlaumont，就光刻技術(shù)的未來(lái)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(duì)EUV技術(shù)的前景以及現(xiàn)在面對(duì)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(méi)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(duì)于193nm光刻技術(shù)來(lái)說(shuō)，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(chǎng)，但很多人都認(rèn)識(shí)到這應(yīng)該是最后的光刻技術(shù)了。當(dāng)我們?cè)谂Φ慕咏饪虡O限時(shí)，例如采用浸沒(méi)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(kāi)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(dòng)因素了，成本也是一個(gè)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(gè)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(duì)這種技術(shù)加以關(guān)注，并且投入大量的資金來(lái)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(kāi)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(zhēng)取在2012年或2013年把這種技術(shù)推向市場(chǎng)。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(chǎng)。
3、為什么開(kāi)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(kāi)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(gè)過(guò)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(wèn)題。一個(gè)EUV刻寫系統(tǒng)需要許多個(gè)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(gè)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(guò)激光或者放電方法得到的激發(fā)等離子體源。盡管人們?cè)诠庠撮_(kāi)發(fā)上已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是主要的問(wèn)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(gè)問(wèn)題會(huì)及時(shí)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(gè)重要問(wèn)題，需要進(jìn)一步開(kāi)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(chǎng)。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(cè)一種技術(shù)的極限時(shí)，科學(xué)家和工程人員總會(huì)發(fā)現(xiàn)一種方法來(lái)打破這種極限。但是，對(duì)于EUV技術(shù)來(lái)說(shuō)，我們已經(jīng)開(kāi)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(gè)原子組成。在這種請(qǐng)況下，我們不知道極限是什么，也不知道我們從這個(gè)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(huì)開(kāi)發(fā)出來(lái)。
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(méi)有一種技術(shù)比EUV技術(shù)更可行。然而，人們也開(kāi)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(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，而且Sematech協(xié)會(huì)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(huì)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(chǔ)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(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)》為我們提供來(lái)自Nature Photonics的采訪信息。