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极紫外线技术将促进光学仪器快速发展

导读: EUV光刻技术面临着化学、物理和工程学方面的挑战,需要对光刻系统背后的光学仪器、光阻剂、遮蔽物以及光源进行重新思考。

  据英国《自然》杂志网站7月25日(北京时间)报道,芯片制造商英特尔公司表示,将向总部设在荷兰的半导体设备制造商阿斯麦投资41亿美元,其中10亿美元专门用于极紫外线(EUV)光刻技术的研发,新技术有望让晶体管的大小缩减为原来的1/4。

  一块芯片能容纳的晶体管数量每隔几年就可以翻番,但这一趋势目前似乎已到穷途末路。解决方案之一是借用EUV光刻技术将更小的晶体管蚀刻在微芯片上,即用超短波长的光在现有微芯片上制造比目前精细4倍的图案。芯片上的集成电路图案是通过让光透过一个遮蔽物照射在一块涂满光阻剂的硅晶圆上制成,目前只能采用深紫外(波长一般约为193纳米)光刻技术制造出22纳米宽的最小图案。

  在芯片上蚀刻更小图案的唯一方式是使用波长更短的光波。通过将波长缩短到13.5纳米,芯片上的图案可缩小到5纳米或更小。要想做到这一点,EUV光刻技术面临着化学、物理和工程学方面的挑战,需要对光刻系统背后的光学仪器、光阻剂、遮蔽物以及光源进行重新思考。有鉴于此,英特尔公司宣布投资41亿美元,用于加速450毫米晶圆技术、EUV光刻技术的研发,推动硅半导体工艺的进步。

  几乎所有的材料(包括空气)都会吸收波长短到13.5纳米的光,因此,这个过程需要在真空中进行。而且因为这种光无法由传统的反射镜和透镜所引导,需要另外制造专用的反射镜,但即使这些专用反射镜也会吸收很多EUV光,因此,这种光必须非常明亮。研究人员解释道,光越暗淡,凝固光阻剂需要的时间也越长,而且因为光刻技术是微芯片制造过程中最慢的步骤,所以,EUV光源的强度对降低成本至关重要。第一代EUV光源只能提供10瓦左右的光,1小时只够在10个硅晶圆上做出图案。而商业系统必须达到200瓦,且一小时至少要做出100个图案。

  另一个挑战在于,目前电路一般被蚀刻在300纳米宽的硅晶圆上,但英特尔公司希望EUV技术能在450纳米宽的硅晶圆上进行,这样一次做出的电路数量就可以翻番,这就需要阿斯麦公司研制出新的制造设备,英特尔公司希望能在2016年做到这一点。

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