纳米浸入式光刻技术工业化在即

比利时微电子研究中心（IMEC）正在加速45纳米以下微电子技术的开发，已与世界10大设备供应商签定协议，协议的签署使得IMEC能在最先进的设备条件下进行研究与开发。根据IMEC所确定的发展战略，2003-2005年研发45纳米CMOS技术，2005-2007年研发32纳米微电子技术。

据悉，193纳米浸入式光刻技术是实现45纳米以下COMS的关键技术。在193纳米浸入式光刻技术方面，IMEC与世界上30个芯片制造商、工具供应商和软件供应商等组成了合作联盟。该联盟中IMEC的合作伙伴ASML公司的TWINSCANtmXT∶1250i是目前世界上浸入工具（0.85）含量最高装置。IMEC将使用该工具进行曝光，印刷新密度为7O纳米，聚焦深度为0.7μM。双方希望通过合作加速光刻技术从干法向湿法的过渡，以早日实现193纳米浸入式光刻技术的工业化应用。

业界力推浸入式光刻技术

浸入式光刻是指在曝光镜头和硅片之间充满水而不是空气。对于193纳米光刻来说，水是最佳液体。但浸入式光刻技术仍有很多不确定性，如对置于水中的硅片和光刻性能带来的影响，磨料中水吸附如何进行CD控制、模样外形控制等。

在半导体工业中使用浸入式光刻技术已引起广泛注意，人们预测193纳米浸入式光刻技术将取代157纳米光刻技术成为45纳米以下半导体生产的新一代光刻技术。早在2003年5月，Intel宣布放弃157纳米光刻机的开发，而将采用氟化氩激光器的193纳米光刻机的功能扩展至45纳米节点。这也正是浸入式光刻技术取得较好发展的结果，数值孔径为0.93的193纳米的镜头已经可以实现。紧随Intel之后，欧洲的ASML、日本的Nikon和Canon浸入式光刻机计划纷纷出笼。

尼康对浸入式光刻有疑问

尼康公司不久前宣称浸入式光刻技术开发已进入尾声，去年年底已把用于65纳米节点的试用机给客户，量产机也将于今年年底推出。

“45纳米必须使用浸入式光刻。”上海尼康精机有限公司董事长兼总经理加藤浩表示：“45纳米技术已经完成了在功能上的研究，量产上的研究还在进行中。”45纳米产品何时面世？尼康似乎也不能给出一个明确的时间点。

“随着新技术的引进，193纳米波长氟化氩和浸入式光刻的市场需求量会不断增大，但是不会大幅度的增长。”加藤浩指出，“一方面，这类机型造价昂贵；另一方面营运成本很高，从制造商的意愿来讲，不会大规模推广。”

基于以上的考虑，2005年尼康虽然在技术上首推浸入式光刻，而在销售上重点仍集中在I线机和Krf机。据估计2004年尼康有共计265台光刻设备售出，其中包括55台的二手设备。按机种的市场份额（数量）估计：i线光刻设备为50%，Krf为35%，Arf为15%。

浸入式光刻的机遇与挑战

2004年12月，《国际半导体技术蓝图》编委会发行了《国际半导体技术蓝图》修订版，其中光刻一章在可能解决方案表中给出了一些显著的变化，把193纳米光刻（非浸入式）扩展到90纳米节点，并且撤消了离子投影光刻和近接X射线光刻。

引起这一变化的原因在于光刻技术标准正在改变。也就是“当前和今后两个节点的解决方案必须能够至少满足两个地区的领先要求，所有的基础设施包括抗蚀剂和掩模，必须按照节点的时间表来准备”。而近接电子光刻技术（PEL）和电子束投影光刻技术（EPL）只能作为一个地区的解决方案。

“去年增加的一个可能解决方案——浸入式光刻（Immersionlithography），保持了持续快速的发展势头，并增强了产业界继续发展的信心。45纳米节点的193纳米浸入式光刻，甚至可以作为22纳米节点的潜在解决方案。”国际半导体杂志AaronHand先生表示。

但浸入式光刻仍面临巨大挑战。在大于50纳米节点时，浸入式光刻的困难在于浸入过程中的除气和过滤，以及浸入环境所导致的缺陷的控制。在45纳米和更低的节点时，浸入式光刻需要研发高折射率的抗蚀剂、高折射率的液体和高折射率的光学材料，这样才能把浸入式光刻发展到极限。

另外，控制临界尺寸仍然是个棘手的问题，对于现已确定的要求还没有可行的方案。正如《国际半导体技术蓝图》修订版光刻一章中所指出的，“美国和日本的工作组分别进行了模拟研究并得出一致结论：采用任何当前正在发展的技术，还没有可行的小于4纳米（精度为3s）的临界尺寸控制的解决方案”。