納米浸入式光刻技術工業(yè)化在即

    比利時微電子研究中心（IMEC）正在加速45納米以下微電子技術的開發(fā)，已與世界10大設備供應商簽定協(xié)議，協(xié)議的簽署使得IMEC能在最先進的設備條件下進行研究與開發(fā)。根據(jù)IMEC所確定的發(fā)展戰(zhàn)略，2003-2005年研發(fā)45納米CMOS技術，2005-2007年研發(fā)32納米微電子技術。

    據(jù)悉，193納米浸入式光刻技術是實現(xiàn)45納米以下COMS的關鍵技術。在193納米浸入式光刻技術方面，IMEC與世界上30個芯片制造商、工具供應商和軟件供應商等組成了合作聯(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。雙方希望通過合作加速光刻技術從干法向濕法的過渡，以早日實現(xiàn)193納米浸入式光刻技術的工業(yè)化應用。

    業(yè)界力推浸入式光刻技術

    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。對于193納米光刻來說，水是最佳液體。但浸入式光刻技術仍有很多不確定性，如對置于水中的硅片和光刻性能帶來的影響，磨料中水吸附如何進行CD控制、模樣外形控制等。

    在半導體工業(yè)中使用浸入式光刻技術已引起廣泛注意，人們預測193納米浸入式光刻技術將取代157納米光刻技術成為45納米以下半導體生產的新一代光刻技術。早在2003年5月，Intel宣布放棄157納米光刻機的開發(fā)，而將采用氟化氬激光器的193納米光刻機的功能擴展至45納米節(jié)點。這也正是浸入式光刻技術取得較好發(fā)展的結果，數(shù)值孔徑為0.93的193納米的鏡頭已經可以實現(xiàn)。緊隨Intel之后，歐洲的ASML、日本的Nikon和Canon浸入式光刻機計劃紛紛出籠。

    尼康對浸入式光刻有疑問

    尼康公司不久前宣稱浸入式光刻技術開發(fā)已進入尾聲，去年年底已把用于65納米節(jié)點的試用機給客戶，量產機也將于今年年底推出。

    “45納米必須使用浸入式光刻。”上海尼康精機有限公司董事長兼總經理加藤浩表示：“45納米技術已經完成了在功能上的研究，量產上的研究還在進行中。”45納米產品何時面世？尼康似乎也不能給出一個明確的時間點。

    “隨著新技術的引進，193納米波長氟化氬和浸入式光刻的市場需求量會不斷增大，但是不會大幅度的增長?！奔犹俸浦赋觯耙环矫?，這類機型造價昂貴；另一方面營運成本很高，從制造商的意愿來講，不會大規(guī)模推廣?！?

    基于以上的考慮，2005年尼康雖然在技術上首推浸入式光刻，而在銷售上重點仍集中在I線機和Krf機。據(jù)估計2004年尼康有共計265臺光刻設備售出，其中包括55臺的二手設備。按機種的市場份額（數(shù)量）估計：i線光刻設備為50%，Krf為35%，Arf為15%。

    浸入式光刻的機遇與挑戰(zhàn)

    2004年12月，《國際半導體技術藍圖》編委會發(fā)行了《國際半導體技術藍圖》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）擴展到90納米節(jié)點，并且撤消了離子投影光刻和近接X射線光刻。

    引起這一變化的原因在于光刻技術標準正在改變。也就是“當前和今后兩個節(jié)點的解決方案必須能夠至少滿足兩個地區(qū)的領先要求，所有的基礎設施包括抗蝕劑和掩模，必須按照節(jié)點的時間表來準備”。而近接電子光刻技術（PEL）和電子束投影光刻技術（EPL）只能作為一個地區(qū)的解決方案。

    “去年增加的一個可能解決方案——浸入式光刻（Immersion lithography），保持了持續(xù)快速的發(fā)展勢頭，并增強了產業(yè)界繼續(xù)發(fā)展的信心。45納米節(jié)點的193納米浸入式光刻，甚至可以作為22納米節(jié)點的潛在解決方案?！眹H半導體雜志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)點時，浸入式光刻的困難在于浸入過程中的除氣和過濾，以及浸入環(huán)境所導致的缺陷的控制。在45納米和更低的節(jié)點時，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棘手的問題，對于現(xiàn)已確定的要求還沒有可行的方案。正如《國際半導體技術藍圖》修訂版光刻一章中所指出的，“美國和日本的工作組分別進行了模擬研究并得出一致結論：采用任何當前正在發(fā)展的技術，還沒有可行的小于4納米（精度為3s）的臨界尺寸控制的解決方案”。