●EUV技术与光刻发展极限
在文章的这一部分,我们引用了Nature Photonics记者访问世界芯片制造协会SEMATECH、先进技术研究部副总裁JohnWarlaumont,就光刻技术的未来发展进行的采访。希望这段采访内容和JohnWarlaumont先生的回答,能解释大家对EUV技术的前景以及现在面对的困境。
1、光刻技术的当前状态怎样?
目前,芯片行业中的很多公司均采用193nm光刻技术或者193nm浸没式光刻技术以得到特征尺寸为32nm或者45nm的半道宽。线宽——在行业中包括一列线宽与相邻两线的间距——它代表刻写所能达到的最大密度,比单纯的特征尺寸更具有技术上的优越性。利用巧妙的图形成型方案,例如双重或者多重成型技术,可以得到大小为27nm的半道宽。
对于193nm光刻技术来说,这原本是不可能的。尽管目前193nm光刻技术仍然具有一定的市场,但很多人都认识到这应该是最后的光刻技术了。当我们在努力的接近光刻极限时,例如采用浸没透镜技术以提高系统的数值孔径,其它类型的刻写技术也开始了研究和应用。在众多的刻写技术中,特征尺寸已经不是唯一的驱动因素了,成本也是一个主要的考虑因素。双重图形成型技术要求在同一层面上刻写两次,而且还需要一个附加的腐蚀步骤,所以成本很高。这就是为什么很多公司转向极紫外(EUV)光刻技术的原因。这种技术可以得到特征尺寸仅为22nm的半道宽,但目前需求程度还不是很高,而且采用193nm光刻技术可以很容易达到当前水平,但是很多公司仍然选择采用这种技术,只因为其成本较低。
2、EUV光刻是下一代选择的技术吗?
答案是肯定的。很多半导体企业都对这种技术加以关注,并且投入大量的资金来建设这种技术所需的配套设施。由于EUV技术是所开发的各种技术中最为困难且最具有技术挑战的刻写技术,所以它需要该行业中最大规模的联合以争取在2012年或2013年把这种技术推向市场。刻写技术是半导体行业基础设施建设中最重要也是成本最高的环节,很多公司都在努力的把EUV技术推向市场。
3、为什么开发EUV技术十分困难?
EUV技术中最大的难题是EUV辐射容易被空气和其它材料吸收。这意味着需要开发新型的用于EUV技术的光学器件,新的掩膜以及新的技术。这也意味着EUV刻写的整个过程需要在真空中进行。
4、在EUV技术商用之前还有哪些困难需要克服?
在EUV技术商用之前,有许多的技术难点需要克服,但是最为关键的是光学器件的减少,光源以及掩膜问题。一个EUV刻写系统需要许多个由100层薄膜材料组成的反射镜。这些薄膜材料通常只有几个分子的厚度,这需要精确控制到埃的精度。不仅如此,用于EUV刻写技术的光源不能是普通的激光或者一般光源,而是通过激光或者放电方法得到的激发等离子体源。尽管人们在光源开发上已经取得了很大的进步,但是主要的问题是光源的功率达不到要求。目前的EUV系统只能传输刻写所需功率的10~20%,但是我们相信这个问题会及时得以解决。制作零缺陷的EUV刻写掩膜也是该技术面临一个重要问题,需要进一步开发研究。目前,人们采用电子束技术制作掩膜,但是制作效率太低。一些公司采用多束电子束刻写以增加制作效率,但是我担心这种技术实效性不够。EUV刻写技术只有在所有的基础设施都完备的情况下才能推向市场。掩膜技术是该领域中投资欠缺的环节,需要下大力气研究。
5、EUV技术的极限情况是什么?
我们相信采用EUV刻写技术可以得到特征尺寸达10nm的最小线宽,所以这种技术可以延续特征尺寸递减规律至少一代。每当人们预测一种技术的极限时,科学家和工程人员总会发现一种方法来打破这种极限。但是,对于EUV技术来说,我们已经开始达到这种技术的最小极限。例如,我们谈到的电子转换器件,这种器件仅由几个原子组成。在这种请况下,我们不知道极限是什么,也不知道我们从这个极限走向何方。要是有一天刻写技术不再像今天这样深刻影响着电子产业的发展,相反,一些其它的制造芯片的技术将会开发出来。
6、其它刻写技术情况如何?
关于下一代刻写技术,在制作集成电路上目前还没有一种技术比EUV技术更可行。然而,人们也开发了其它几种刻写技术用于其它方面,例如光子器件、微电子机械系统和记忆芯片等。纳米压印技术已经开始产业化,而且Sematech协会正在尝试着把该技术用于半导体行业。尽管这种技术具有很高的分辨率,但是这种技术属于刻写技术中的切触形式,而且还会引入很多缺陷,所以在集成电路中应用有限。这种技术在存储领域中具有很大的应用前景。自组装技术也是一种制作超细线宽的技术,前景很大。
感谢《中国光学期刊网》为我们提供来自Nature Photonics的采访信息。