沉浸式光刻制约EUV的推出

【导读】使用193nm光刻的半导体发展路线图已经走到尽头，下一代将必定采用157nm光。TI公司前端处理部经理Jim Blatchford刚刚完成一种前沿157nm光刻系统的谈判，但他对这种尚未验证的技术仍然有点担心，因此他想去负责157nm光刻的照片光学仪器工程师协会(SPIE)会务组跑一趟。然而当他到达时，他惊讶地发现房间内几乎空无一人。外面下着倾盆大雨，由于没有通常嘈杂的人声掩盖，这使得他感到非常孤

摘要：  使用193nm光刻的半导体发展路线图已经走到尽头，下一代将必定采用157nm光。TI公司前端处理部经理Jim Blatchford刚刚完成一种前沿157nm光刻系统的谈判，但他对这种尚未验证的技术仍然有点担心，因此他想去负责157nm光刻的照片光学仪器工程师协会(SPIE)会务组跑一趟。然而当他到达时，他惊讶地发现房间内几乎空无一人。外面下着倾盆大雨，由于没有通常嘈杂的人声掩盖，这使得他感到非常孤独无助。157nm估计出什么问题了。

关键字：  光刻，  半导体，  仪器

使用193nm光刻的半导体发展路线图已经走到尽头，下一代将必定采用157nm光。TI公司前端处理部经理Jim Blatchford刚刚完成一种前沿157nm光刻系统的谈判，但他对这种尚未验证的技术仍然有点担心，因此他想去负责157nm光刻的照片光学仪器工程师协会(SPIE)会务组跑一趟。然而当他到达时，他惊讶地发现房间内几乎空无一人。外面下着倾盆大雨，由于没有通常嘈杂的人声掩盖，这使得他感到非常孤独无助。157nm估计出什么问题了。

“我记得很清楚。我们刚刚结束关于我们的157nm工具的谈判，但当我走进SPIE 2004的157nm会务组时，房间内几乎空无一人。雨点拍打在房顶的声音令人非常不安。我立马知道肯定出了什么差错。”Blatchford表示。

当Baltchford发现与会者都拥挤进针对193nm的沉浸式光刻会务组时，谜团终于解开了。演讲者在那里宣称工程师不需要冒着采用157nm可能面临的风险，他们所要做的是将最靠近晶圆的缩小透镜沉浸到水中，进而实现将特征尺寸缩小相当于折射率(1.44)的倍数。当使用更高折射率的液体时，应该还可以使193nm光刻得到进一步延伸。

“最令我感到惊讶的是每个人采纳沉浸式光刻的速度有多快。一旦它被确定为一种可行的技术，所有人都会立即采纳。”Blatchford指出。

沉浸式光刻的普及速度之所以这么快，是因为它基于经过验证的沉浸显微镜原理，这可以追溯到17世纪00年代英国自然哲学家Robert Hooke的预言。在19世纪00年代，这个原理得到了意大利天文学家和显微镜专家Giovanni Battista Amici的成功演示。到20世纪00年代则发展成为完善的显微学科。

这个原理是，光线在液体介质表面会发生弯曲——就像在一杯水中呈现弯曲的筷子一样——这样当显微镜图像通过沉浸的透镜时就会出现放大效应。同样，当光线向下穿过沉浸在液体中的光刻缩小透镜时，它可以将图像缩小折射率大小的倍数。

今天我们知道，整合沉浸式光刻与多图案分割——将一个掩膜分成多个单独进行曝光的部分——标准193nm光刻的分辨率可以扩展到32nm工艺节点。利用更加复杂的图案分割和更高折射率的液体，193nm光刻还可以进一步扩展下去。

“Intel公司已经利用三图案分割技术实现了32nm节点，而且许多工程师正在讨论利用多图案分割技术实现14nm工艺。”Blatchford表示，“还可以有间距加倍等许多其它技巧可供使用，因此利用沉浸式光刻实现10nm工艺节点是有可能的。”

远红外光刻(EUV)仍然在不断发展，而且许多半导体公司表示了当EUV可用时转向EUV的愿望，但其它一些公司现在预测，沉浸式光刻、多图案分割和高折射率液体将允许半导体厂商使用193nm光刻技术一直走到国际半导体技术路线图的终点——8nm。

“很难说是否有某种革命性的新架构经过发展能够使硅片的缩放工艺超过目前路线图的终点。”Blatchford认为，“但Intel公司公开表示，即使EUV一直无法推出，它也能够利用沉浸式光刻技术一直走到目前路线图的终点。”