光刻技術(shù)路在何方？

光刻技術(shù)正處在十字路口并可能是在向錯(cuò)誤的方向發(fā)展。

光刻是支撐摩爾定律所闡明的IC工藝不斷縮微的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)。當(dāng)前的技術(shù)仍然可行，而且其壽命已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了所有人的預(yù)期，所以將在不久的將來失去動(dòng)力。其后繼技術(shù)的研究在幾十年前就已經(jīng)開始。

然而，今天，在四個(gè)主要的下一代光刻(NGL)候選技術(shù)中，有三個(gè)技術(shù)，即超紫外線(EUV)、多波束無掩膜和納米壓印，落后于時(shí)間表。

特別是EUV技術(shù)，消耗了大量的研發(fā)時(shí)間和財(cái)富，但仍沒有取得多少成果，這促使一些人士呼吁把開發(fā)努力重新定向。納米壓印，就其本身而言，存在套刻精度和吞吐量問題，而多波束技術(shù)仍然在研發(fā)中。第四個(gè)下一代候選技術(shù)--定向自組裝，是一種很有前途的研究課題，但尚未開始研發(fā)。

英特爾早在1997年就領(lǐng)導(dǎo)成立了EUV LLC企業(yè)聯(lián)盟，計(jì)劃在2005年把EUV光刻技術(shù)商業(yè)化的，加盟公司包括AMD、IBM、英飛凌和Micron。

按照原定計(jì)劃，EUV現(xiàn)在應(yīng)該取代傳統(tǒng)的光學(xué)光刻技術(shù)。然而事實(shí)上，光學(xué)光刻目前在半導(dǎo)體領(lǐng)域仍然舉足輕重。至于EUV技術(shù)何時(shí)能投入生產(chǎn)，有人估計(jì)在2012 年初，也有人估計(jì)在2015年或2016年，甚至有人認(rèn)為這個(gè)時(shí)間可能永遠(yuǎn)不會(huì)到來。

也有一些公司在推動(dòng)納米壓印、無掩膜光刻或一種被稱為自組裝的新興技術(shù)。另外一些公司則希望把今天的光學(xué)光刻技術(shù)一直延續(xù)下去。

對(duì)于這個(gè)產(chǎn)業(yè)來說，將賭注押在EUV上錯(cuò)了么？如果真是這樣的話，到底應(yīng)該研究哪種技術(shù)呢？從長遠(yuǎn)來看，誰將最終受益？

在最近的SPIE先進(jìn)光刻會(huì)議等行業(yè)活動(dòng)期間，EE Times向光刻專家和該領(lǐng)域的一些高層人員提出了上述問題，以下是他們的回答。

Yan Borodovsky

英特爾高級(jí)研究員兼技術(shù)和制造部先進(jìn)光刻技術(shù)總監(jiān)

雖然之前一直都在推動(dòng)EUV技術(shù)，但是英特爾目前正在考慮一種混合匹配的光刻戰(zhàn)略。

"針對(duì)未來的IC設(shè)計(jì)，我認(rèn)為正確的方向是具有互補(bǔ)性的光刻技術(shù)。......193納米光刻是目前能力最強(qiáng)且最成熟的技術(shù)，能夠滿足精確度和成本要求，但缺點(diǎn)是分辨率低。利用一種新技術(shù)作為 193納米光刻的補(bǔ)充，可能是在成本、性能以及精確度方面的最佳解決方案。補(bǔ)充技術(shù)可以是EUV或電子束光刻。"

"我認(rèn)為，對(duì)于大批量制造而言，將EUV作為補(bǔ)充技術(shù)存在很多挑戰(zhàn)，多波束電子束同樣如此。"

"NAND閃存廠商有更大的可能去引入某種新技術(shù)，就像我們之前試圖引入EUV那樣。實(shí)際上，邏輯芯片在布局、設(shè)計(jì)規(guī)則和限制方面有更大的自由度。因而我們可以理解，為什么三星將更加積極地部署EUV。他們別無選擇，只能寄希望于波長更短、數(shù)值孔徑(NA)更高和K1為0.25的技術(shù)。"

G. Dan Hutcheson

市場研究公司VLSI Technology CEO

"我認(rèn)為該行業(yè)找到了正確方向。這個(gè)十年比上個(gè)十年好了太多。我記得在上世紀(jì)90年代，所有研究都在遵循下一代光刻的路線圖，沒有人搞別的東西。"

"而我們從事的是每年花費(fèi)大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)的不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)。要確保在將來的節(jié)點(diǎn)仍遵循摩爾定律，需要有兩到三個(gè)可替代現(xiàn)有技術(shù)的方案。"

"作為最后的手段，電子束技術(shù)總能保證寫入的幾何精密性，但缺點(diǎn)是它違反了摩爾定律。壓印是一項(xiàng)非常有趣的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)有待開發(fā)。EUV也是如此。"

"我們可利用現(xiàn)有的技術(shù)，即雙重成型。如果我是芯片制造商，我會(huì)把大量資金投在雙重成型技術(shù)上，因?yàn)楝F(xiàn)在我的光刻工具的產(chǎn)能基本上下降了一半。也就是說，每片晶圓的成本增加了一倍。因此我會(huì)需要雙倍的工具，這對(duì)設(shè)備行業(yè)來說是個(gè)好消息。"

Burn Lin

臺(tái)灣半導(dǎo)體制造有限公司微成型部高級(jí)主管

"該行業(yè)在某項(xiàng)技術(shù)上下的賭注太多。我認(rèn)為把所有雞蛋放在一個(gè)籃子里是很危險(xiǎn)的。很多人都明白其中的道理。"

Kurt Ronse

IMEC公司光刻技術(shù)部總監(jiān)

" 我認(rèn)為我們在沿著正確的方向前進(jìn)，因?yàn)槟壳斑€沒有很多替代辦法；我們或者停止縮小尺寸，或者繼續(xù)推動(dòng)EUV技術(shù)。"

"EUV 技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，該技術(shù)還沒有大功告成，現(xiàn)在仍然有許多工作要做。但是在我看來，EUV和其他替代技術(shù)之間的差距在過去一年已經(jīng)增大。目前其它替代技術(shù)都沒能取得多大進(jìn)展，而且它們在獲取資金方面也面臨困難。替代技術(shù)要達(dá)到目標(biāo)將面臨很大困難。這些替代技術(shù)必須專注于16或11納米，因?yàn)樗鼈儞碛幸恍┻_(dá)到目標(biāo)的方法和手段。如果繼續(xù)專注于32納米或22納米，則會(huì)錯(cuò)過自己的目標(biāo)。"

Walden Rhines

Mentor Graphics公司董事長兼CEO

" 包括OPC和其它分辨率增強(qiáng)技術(shù)在內(nèi)的計(jì)算光刻，是能夠把我們從光刻機(jī)不斷飆升的成本中解救出來的技術(shù)。在過去10年中，計(jì)算光刻在EDA市場上占有可用市場總量(TAM)的最大份額。"

Dan Rubin

Alloy Ventures公司風(fēng)險(xiǎn)投資專家

"日趨明顯的一個(gè)現(xiàn)象，就是EUV技術(shù)無法充分利用傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)的基礎(chǔ)架構(gòu)。這個(gè)新穎的技術(shù)創(chuàng)新，要求EUV資源和反射型掩模供應(yīng)鏈，而這個(gè)供應(yīng)鏈尚未建立，另外，缺陷檢測仍然需要大量投入、雄厚的資金以及進(jìn)度方面的調(diào)整。即使完整技術(shù)解決方案所需的各部分能夠準(zhǔn)時(shí)組合，EUV高昂的成本也會(huì)令人無法承受，從而影響先進(jìn)存儲(chǔ)器設(shè)備的采納。"

"在內(nèi)存芯片市場，我一直支持壓印光刻技術(shù)。依靠不到1億美元的總投資，Molecular Imprints公司(MII)已取得了令人難以置信的進(jìn)展，而且性能改進(jìn)的步伐在持續(xù)前進(jìn)。其CMOS工具的可用性和硬盤驅(qū)動(dòng)工具的吞吐量，從技術(shù)角度來看頗令人震驚。如果將投入在EUV上的金錢和業(yè)內(nèi)關(guān)注分一部分給它，MII今天可能已經(jīng)有了次32納米CMOS生產(chǎn)工具。"

Mark Melliar-Smith

納米壓印光刻供應(yīng)商MII公司CEO

" 這個(gè)行業(yè)限制了自己的發(fā)展前景。現(xiàn)在，它太過于關(guān)注單一解決方案。我認(rèn)為這樣不好。如果MII公司有去年EUV資金的1/12，我們可能已經(jīng)在解決半導(dǎo)體市場眾多遺留問題方面前進(jìn)了很遠(yuǎn)，并已經(jīng)做好12至18個(gè)月內(nèi)投產(chǎn)的準(zhǔn)備。"

Kazuo Ushida

尼康旗下精密設(shè)備有限公司總裁

" 對(duì)于小批量生產(chǎn)，EUV看起來很有前途。但是EUV趕不上22納米半節(jié)距路線圖。EUV將會(huì)在晚些時(shí)候出現(xiàn)，也許會(huì)趕上16納米節(jié)點(diǎn)。我們還沒有計(jì)量工具。開發(fā)掩模工具將需要兩年時(shí)間。"

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