光刻技術(shù)創(chuàng)意圖。圖片來源：OIST
科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然
據(jù)日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）官網(wǎng)最新報(bào)告，該校設(shè)計(jì)了一種極紫外（EUV）光刻技術(shù)，超越了半導(dǎo)體制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)界限。基于此設(shè)計(jì)的光刻設(shè)備可采用更小的EUV光源，其功耗還不到傳統(tǒng)EUV光刻機(jī)的十分之一，從而降低成本并大幅提高機(jī)器的可靠性和使用壽命。
在傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中，例如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡和傳統(tǒng)的紫外線光刻技術(shù)，光圈和透鏡等光學(xué)元件以軸對(duì)稱方式排列在一條直線上。這種方法并不適用于EUV射線，因?yàn)樗鼈兊牟ㄩL(zhǎng)極短，大多數(shù)會(huì)被材料吸收。因此，EUV光使用月牙形鏡子引導(dǎo)。但這又會(huì)導(dǎo)致光線偏離中心軸，從而犧牲重要的光學(xué)特性并降低系統(tǒng)的整體性能。
為解決這一問題，新光刻技術(shù)通過將兩個(gè)具有微小中心孔的軸對(duì)稱鏡子排列在一條直線上來實(shí)現(xiàn)其光學(xué)特性。
由于EUV吸收率極高，每次鏡子反射，能量就會(huì)減弱40%。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只有大約1%的EUV光源能量通過10面反射鏡最終到達(dá)晶圓，這意味著需要非常高的EUV光輸出。
相比之下，將EUV光源到晶圓的反射鏡數(shù)量限制為總共4面，就能有超過10%的能量可以穿透到晶圓，顯著降低了功耗。
新EUV光刻技術(shù)的核心投影儀能將光掩模圖像轉(zhuǎn)移到硅片上，它由兩個(gè)反射鏡組成，就像天文望遠(yuǎn)鏡一樣。團(tuán)隊(duì)稱，這種配置簡(jiǎn)單得令人難以想象，因?yàn)閭鹘y(tǒng)投影儀至少需要6個(gè)反射鏡。但這是通過重新思考光學(xué)像差校正理論而實(shí)現(xiàn)的，其性能已通過光學(xué)模擬軟件驗(yàn)證，可保證滿足先進(jìn)半導(dǎo)體的生產(chǎn)。團(tuán)隊(duì)為此設(shè)計(jì)一種名為“雙線場(chǎng)”的新型照明光學(xué)方法，該方法使用EUV光從正面照射平面鏡光掩模，卻不會(huì)干擾光路。
總編輯圈點(diǎn)
這樣復(fù)雜的問題卻這樣簡(jiǎn)單的解決聽起來很不可思議。但試想一下：如果你一手拿著兩個(gè)手電筒，并以相同的角度將它們斜對(duì)著你面前的鏡子，那么一個(gè)手電筒發(fā)出的光線將會(huì)始終照射到另一個(gè)手電筒上。在光刻中，這是不可接受的。但如果你向外移動(dòng)手電筒卻不改變手電筒的角度，從中間到兩側(cè)完全照亮，光線就可以正常反射，而不會(huì)與對(duì)面手電筒的光線“相撞”。這個(gè)巧妙的技術(shù)，目前已申請(qǐng)了專利，很可能會(huì)給全球EUV光刻市場(chǎng)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。
