●生不逢時的157nm干式光刻技術
157nm光刻,傳統上被稱為光學方法的極限,其光源采用氟氣準分子激光,發出波長157nm附近的真空紫外光。總的來說,目前氟氣準分子激光器功率己可達20W,157nm光刻尚處在研發之中。
繼深紫外光(193nm)光刻技術之后,真空紫外光刻技術快速發展,最初的應用目標是65納米技術節點。其光源采用氟氣準分子激光,激發出波長157nm附近的真空紫外光,目前氟氣準分子激光器已經商品化,商業上已生產出20瓦功率的157 納米激光器。
波長短到157nm時,大多數的光學鏡片材質在短波長下都是高吸收狀態,會將激光的能量吸收,受熱膨脹的影響而造成球面像差。而氟化鈣為低吸收材質,便成為157nm光刻技術中光學鏡片的主要材質。近年來氟化鈣鏡片的研磨技術愈來愈成熟,鏡片的表面粗糙度已經可以小于0.2nm,其吸收系數可至0.001cm-1。
目前157nm光刻的主要困難如下:
當波長短到157nm時,大多數的光學鏡頭材料都是高吸收態,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構在雙折射等技術問題方面尚無法解決,加之產量需求少,而投入非常大。造成成本昂貴。
有機材料的軟Pellicle不可能承受157nm的輻射(因輻射吸收熱量太大),而無機材料的硬Pellicles必須用熔融的石英材料經特殊的加工制成,加工成非常薄的材料非常困難,800μm的厚度就可能因為重力而下垂。
2003年對于全球半導體工業是個值得回憶的年份,5月份Intel公司突然宣布放棄157nm技術,將繼續使用193nm浸入式光刻技術進行65nm及45nm的制程,并繼續拓展193nm浸入式光刻技術,使之能夠適應更深層次的工藝需求,同時計劃采用極短紫外光(EUV)來制作22nm以下的制程。
Intel的此舉尤如重量級炸彈一樣,因為實則上將157nm技術跳了過去。眾所周知,Intel是全球光刻設備最大的買主,Intel的任何動作,將在全球半導體業界引起極大的反響。而不采購157nm光刻相關設備,則意味著Intel放棄了這個被稱為傳統意義上光學極限的光刻技術。
盡管Intel宣布決定放棄157nm光刻,但是業界在157nm光刻技術的進程并沒有因此停頓,至少在32nm光刻技術的選擇方法中是一個重要的籌碼,因為157nm也能附加浸入式技術而提高分辨率。