納米浸入式光刻技術(shù)工業(yè)化在即
——
據(jù)悉,193納米浸入式光刻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)45納米以下COMS的關(guān)鍵技術(shù)。在193納米浸入式光刻技術(shù)方面,IMEC與世界上30個(gè)芯片制造商、工具供應(yīng)商和軟件供應(yīng)商等組成了合作聯(lián)盟。該聯(lián)盟中IMEC的合作伙伴ASML公司的TWINSCANtm XT∶1250i是目前世界上浸入工具(0.85)含量最高裝置。IMEC將使用該工具進(jìn)行曝光,印刷新密度為7O納米,聚焦深度為0.7μM。雙方希望通過(guò)合作加速光刻技術(shù)從干法向濕法的過(guò)渡,以早日實(shí)現(xiàn)193納米浸入式光刻技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。
業(yè)界力推浸入式光刻技術(shù)
浸入式光刻是指在曝光鏡頭和硅片之間充滿水而不是空氣。對(duì)于193納米光刻來(lái)說(shuō),水是最佳液體。但浸入式光刻技術(shù)仍有很多不確定性,如對(duì)置于水中的硅片和光刻性能帶來(lái)的影響,磨料中水吸附如何進(jìn)行CD控制、模樣外形控制等。
在半導(dǎo)體工業(yè)中使用浸入式光刻技術(shù)已引起廣泛注意,人們預(yù)測(cè)193納米浸入式光刻技術(shù)將取代157納米光刻技術(shù)成為45納米以下半導(dǎo)體生產(chǎn)的新一代光刻技術(shù)。早在2003年5月,Intel宣布放棄157納米光刻機(jī)的開(kāi)發(fā),而將采用氟化氬激光器的193納米光刻機(jī)的功能擴(kuò)展至45納米節(jié)點(diǎn)。這也正是浸入式光刻技術(shù)取得較好發(fā)展的結(jié)果,數(shù)值孔徑為0.93的193納米的鏡頭已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。緊隨Intel之后,歐洲的ASML、日本的Nikon和Canon浸入式光刻機(jī)計(jì)劃紛紛出籠。
尼康對(duì)浸入式光刻有疑問(wèn)
尼康公司不久前宣稱浸入式光刻技術(shù)開(kāi)發(fā)已進(jìn)入尾聲,去年年底已把用于65納米節(jié)點(diǎn)的試用機(jī)給客戶,量產(chǎn)機(jī)也將于今年年底推出。
“45納米必須使用浸入式光刻?!鄙虾D峥稻珯C(jī)有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理加藤浩表示:“45納米技術(shù)已經(jīng)完成了在功能上的研究,量產(chǎn)上的研究還在進(jìn)行中。”45納米產(chǎn)品何時(shí)面世?尼康似乎也不能給出一個(gè)明確的時(shí)間點(diǎn)。
“隨著新技術(shù)的引進(jìn),193納米波長(zhǎng)氟化氬和浸入式光刻的市場(chǎng)需求量會(huì)不斷增大,但是不會(huì)大幅度的增長(zhǎng)?!奔犹俸浦赋?,“一方面,這類機(jī)型造價(jià)昂貴;另一方面營(yíng)運(yùn)成本很高,從制造商的意愿來(lái)講,不會(huì)大規(guī)模推廣?!?
基于以上的考慮,2005年尼康雖然在技術(shù)上首推浸入式光刻,而在銷售上重點(diǎn)仍集中在I線機(jī)和Krf機(jī)。據(jù)估計(jì)2004年尼康有共計(jì)265臺(tái)光刻設(shè)備售出,其中包括55臺(tái)的二手設(shè)備。按機(jī)種的市場(chǎng)份額(數(shù)量)估計(jì):i線光刻設(shè)備為50%,Krf為35%,Arf為15%。
浸入式光刻的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
2004年12月,《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖》編委會(huì)發(fā)行了《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖》修訂版,其中光刻一章在可能解決方案表中給出了一些顯著的變化,把193納米光刻(非浸入式)擴(kuò)展到90納米節(jié)點(diǎn),并且撤消了離子投影光刻和近接X(jué)射線光刻。
引起這一變化的原因在于光刻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在改變。也就是“當(dāng)前和今后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的解決方案必須能夠至少滿足兩個(gè)地區(qū)的領(lǐng)先要求,所有的基礎(chǔ)設(shè)施包括抗蝕劑和掩模,必須按照節(jié)點(diǎn)的時(shí)間表來(lái)準(zhǔn)備”。而近接電子光刻技術(shù)(PEL)和電子束投影光刻技術(shù)(EPL)只能作為一個(gè)地區(qū)的解決方案。
“去年增加的一個(gè)可能解決方案——浸入式光刻(Immersion lithography),保持了持續(xù)快速的發(fā)展勢(shì)頭,并增強(qiáng)了產(chǎn)業(yè)界繼續(xù)發(fā)展的信心。45納米節(jié)點(diǎn)的193納米浸入式光刻,甚至可以作為22納米節(jié)點(diǎn)的潛在解決方案?!眹?guó)際半導(dǎo)體雜志Aaron Hand先生表示。
但浸入式光刻仍面臨巨大挑戰(zhàn)。在大于50納米節(jié)點(diǎn)時(shí),浸入式光刻的困難在于浸入過(guò)程中的除氣和過(guò)濾,以及浸入環(huán)境所導(dǎo)致的缺陷的控制。在45納米和更低的節(jié)點(diǎn)時(shí),浸入式光刻需要研發(fā)高折射率的抗蝕劑、高折射率的液體和高折射率的光學(xué)材料,這樣才能把浸入式光刻發(fā)展到極限。
另外,控制臨界尺寸仍然是個(gè)棘手的問(wèn)題,對(duì)于現(xiàn)已確定的要求還沒(méi)有可行的方案。正如《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖》修訂版光刻一章中所指出的,“美國(guó)和日本的工作組分別進(jìn)行了模擬研究并得出一致結(jié)論:采用任何當(dāng)前正在發(fā)展的技術(shù),還沒(méi)有可行的小于4納米(精度為3s)的臨界尺寸控制的解決方案”。
評(píng)論