極紫外線技術(shù)將促進(jìn)光學(xué)儀器快速發(fā)展

一塊芯片能容納的晶體管數(shù)量每隔幾年就可以翻番，但這一趨勢目前似乎已到窮途末路。解決方案之一是借用EUV光刻技術(shù)將更小的晶體管蝕刻在微芯片上，即用超短波長的光在現(xiàn)有微芯片上制造比目前精細(xì)4倍的圖案。芯片上的集成電路圖案是通過讓光透過一個(gè)遮蔽物照射在一塊涂滿光阻劑的硅晶圓上制成，目前只能采用深紫外(波長一般約為193納米)光刻技術(shù)制造出22納米寬的最小圖案。

在芯片上蝕刻更小圖案的唯一方式是使用波長更短的光波。通過將波長縮短到13.5納米，芯片上的圖案可縮小到5納米或更小。要想做到這一點(diǎn)，EUV光刻技術(shù)面臨著化學(xué)、物理和工程學(xué)方面的挑戰(zhàn)，需要對光刻系統(tǒng)背后的光學(xué)儀器、光阻劑、遮蔽物以及光源進(jìn)行重新思考。有鑒于此，英特爾公司宣布投資41億美元，用于加速450毫米晶圓技術(shù)、EUV光刻技術(shù)的研發(fā)，推動硅半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步。

幾乎所有的材料(包括空氣)都會吸收波長短到13.5納米的光，因此，這個(gè)過程需要在真空中進(jìn)行。而且因?yàn)檫@種光無法由傳統(tǒng)的反射鏡和透鏡所引導(dǎo)，需要另外制造專用的反射鏡，但即使這些專用反射鏡也會吸收很多EUV光，因此，這種光必須非常明亮。研究人員解釋道，光越暗淡，凝固光阻劑需要的時(shí)間也越長，而且因?yàn)楣饪碳夹g(shù)是微芯片制造過程中最慢的步驟，所以，EUV光源的強(qiáng)度對降低成本至關(guān)重要。第一代EUV光源只能提供10瓦左右的光，1小時(shí)只夠在10個(gè)硅晶圓上做出圖案。而商業(yè)系統(tǒng)必須達(dá)到200瓦，且一小時(shí)至少要做出100個(gè)圖案。

另一個(gè)挑戰(zhàn)在于，目前電路一般被蝕刻在300納米寬的硅晶圓上，但英特爾公司希望EUV技術(shù)能在450納米寬的硅晶圓上進(jìn)行，這樣一次做出的電路數(shù)量就可以翻番，這就需要阿斯麥公司研制出新的制造設(shè)備，英特爾公司希望能在2016年做到這一點(diǎn)。