●EUV技術與光刻發(fā)展極限
在文章的這一部分，我們引用了Nature Photonics記者訪問世界芯片制造協(xié)會SEMATECH、先進技術研究部副總裁JohnWarlaumont，就光刻技術的未來發(fā)展進行的采訪。希望這段采訪內容和JohnWarlaumont先生的回答，能解釋大家對EUV技術的前景以及現(xiàn)在面對的困境。
1、光刻技術的當前狀態(tài)怎樣？
目前，芯片行業(yè)中的很多公司均采用193nm光刻技術或者193nm浸沒式光刻技術以得到特征尺寸為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——它代表刻寫所能達到的最大密度，比單純的特征尺寸更具有技術上的優(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，可以得到大小為27nm的半道寬。
對于193nm光刻技術來說，這原本是不可能的。盡管目前193nm光刻技術仍然具有一定的市場，但很多人都認識到這應該是最后的光刻技術了。當我們在努力的接近光刻極限時，例如采用浸沒透鏡技術以提高系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，其它類型的刻寫技術也開始了研究和應用。在眾多的刻寫技術中，特征尺寸已經不是唯一的驅動因素了，成本也是一個主要的考慮因素。雙重圖形成型技術要求在同一層面上刻寫兩次，而且還需要一個附加的腐蝕步驟，所以成本很高。這就是為什么很多公司轉向極紫外（EUV）光刻技術的原因。這種技術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光刻技術可以很容易達到當前水平，但是很多公司仍然選擇采用這種技術，只因為其成本較低。
2、EUV光刻是下一代選擇的技術嗎？
答案是肯定的。很多半導體企業(yè)都對這種技術加以關注，并且投入大量的資金來建設這種技術所需的配套設施。由于EUV技術是所開發(fā)的各種技術中最為困難且最具有技術挑戰(zhàn)的刻寫技術，所以它需要該行業(yè)中最大規(guī)模的聯(lián)合以爭取在2012年或2013年把這種技術推向市場。刻寫技術是半導體行業(yè)基礎設施建設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技術推向市場。
3、為什么開發(fā)EUV技術十分困難？
EUV技術中最大的難題是EUV輻射容易被空氣和其它材料吸收。這意味著需要開發(fā)新型的用于EUV技術的光學器件，新的掩膜以及新的技術。這也意味著EUV刻寫的整個過程需要在真空中進行。
4、在EUV技術商用之前還有哪些困難需要克服？
在EUV技術商用之前，有許多的技術難點需要克服，但是最為關鍵的是光學器件的減少，光源以及掩膜問題。一個EUV刻寫系統(tǒng)需要許多個由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刻寫技術的光源不能是普通的激光或者一般光源，而是通過激光或者放電方法得到的激發(fā)等離子體源。盡管人們在光源開發(fā)上已經取得了很大的進步，但是主要的問題是光源的功率達不到要求。目前的EUV系統(tǒng)只能傳輸刻寫所需功率的10～20％，但是我們相信這個問題會及時得以解決。制作零缺陷的EUV刻寫掩膜也是該技術面臨一個重要問題，需要進一步開發(fā)研究。目前，人們采用電子束技術制作掩膜，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，但是我擔心這種技術實效性不夠。EUV刻寫技術只有在所有的基礎設施都完備的情況下才能推向市場。掩膜技術是該領域中投資欠缺的環(huán)節(jié)，需要下大力氣研究。
5、EUV技術的極限情況是什么？
我們相信采用EUV刻寫技術可以得到特征尺寸達10nm的最小線寬，所以這種技術可以延續(xù)特征尺寸遞減規(guī)律至少一代。每當人們預測一種技術的極限時，科學家和工程人員總會發(fā)現(xiàn)一種方法來打破這種極限。但是，對于EUV技術來說，我們已經開始達到這種技術的最小極限。例如，我們談到的電子轉換器件，這種器件僅由幾個原子組成。在這種請況下，我們不知道極限是什么，也不知道我們從這個極限走向何方。要是有一天刻寫技術不再像今天這樣深刻影響著電子產業(yè)的發(fā)展，相反，一些其它的制造芯片的技術將會開發(fā)出來。
6、其它刻寫技術情況如何？
關于下一代刻寫技術，在制作集成電路上目前還沒有一種技術比EUV技術更可行。然而，人們也開發(fā)了其它幾種刻寫技術用于其它方面，例如光子器件、微電子機械系統(tǒng)和記憶芯片等。納米壓印技術已經開始產業(yè)化，而且Sematech協(xié)會正在嘗試著把該技術用于半導體行業(yè)。盡管這種技術具有很高的分辨率，但是這種技術屬于刻寫技術中的切觸形式，而且還會引入很多缺陷，所以在集成電路中應用有限。這種技術在存儲領域中具有很大的應用前景。自組裝技術也是一種制作超細線寬的技術，前景很大。
感謝《中國光學期刊網(wǎng)》為我們提供來自Nature Photonics的采訪信息。