濕浸式微顯技術
2005/09/12
一、前言 製程技術在IC製造中一直扮演著舉足輕重的角色,隨著IC產品技術需求的提升,微影技術也需不斷地提高解析度以製作更微小的特徵尺寸。為符合未來65 奈米以下世代的需求,微影設備供應商也全力開發新的微影技術。 台積電(TSMC)提出的濕浸式微影技術,被視為未來具備繼續挑戰65及45奈米,甚至32及22奈米的實力,與極短紫外光(Extreme UltraViolet;EUV)微影共同角逐奈米電子世代的主流微影技術。 二、內容 2003年,半導體龍頭大廠英特爾宣布捨棄 157奈米微影技術,欲以193奈米微影進入65奈米及45奈米製程時, 有些先進廠商認同英特爾的看法,屬於激進派,有些廠商持反對意見,屬於保守派,而有些廠商對此表示待評估,處於觀望的也不少。保守派的如德儀(TI),認為半導體業界仍將要受惠於157奈米微影技術,因157奈米微影技術成功的可能性要比EUV技術來得高,若寄望EUV微影技術在2009年成熟,未免將希望寄託在尚不可知的未來。處於觀望者如尼康(Nikon),當時表示要開始重新評估,以決定是否要從157奈米設備與193奈米設備之中,選擇其一繼續開發。 因為當時並沒有明確提出193奈米微影技術如何改善 ,才可以讓它繼續使用於65奈米,甚至是45奈米製程。所以這個問題持續爭論了一段時間。 但提到波長193奈米的光波通過水後,可以得到波長132奈米的光波時, 許多先進廠商眼睛明亮了,看到193奈米微影技術用於65奈米, 甚至是45奈米製程的可能性。 台積電於2003年10月表示, 將以193奈米曝光機配合濕浸式技術取代157奈米微影技術, 進行90奈米、65 奈米以及45奈米製程的研究,並遊說微影設備業者,共同發展濕浸式微影技術。自此之後,處於觀望者的尼康於2004年初宣布,與TEL(Tokyo Electron Limited) 合作研發濕浸式微影技術,並計畫在2005年推出成品;保守派的德儀於2005年初向媒體透露,計畫在2007年前購買濕浸式微影設備,藉此向更先進的製程技術前進,一改過去的看法。 台積電為全球首家表態支持 193奈米濕浸式微影技術的廠商,並以實際的行動推展此技術。在2003年10月正式對ASML取消157奈米微影機台訂單,並訂購全球第一台193奈米濕浸式微影設備TwinScan XT:1250i的原形機時。自此之後, 台積電主導業界規格,原本IBM及比利時微電子研究中心(IEMC )等十家已訂購157乾式微影機台的國際半導體廠, 全數退單,跟進台積電,改訂193奈米濕浸式微影機台。 台積電約在2004年7月,全球首台193奈米濕浸式微影設備開始裝機,於2004年底進一步宣布已採用濕浸式微影機台產出90奈米製程晶片,並通過其內部功能驗證。 三、結論 美國新聞週刊以「浸潤在水裡的晶片」為題,指出台積電利用濕浸式微影技術,晉升至一線晶片製造商行列,足以和IBM與英特爾等半導體廠商並駕齊驅。 以往微影設備每一世代如波長365奈米的I-Line及248奈米的深紫外光,幾乎都有約15年左右的應用週期。 若157奈米乾式微影於65奈米製程導入的話,其應用週期不到十年,而台積電以濕浸式技術延伸193奈米微影設備的應用週期, 將有效地降低資本支出。此外,台積電處於主導濕浸式技術規格的地位,藉此優勢可與其它先進廠商共同合作,利用相互授權的方式,以提升台積電90奈米以下相關技術,在奈米電子世代維持其代工領導者的地位。 濕浸式技術需考量流體介質的光學特性,以穿透度與折射率為主要考量, 而193奈米濕浸式微影技術以水作為其流體介質。如何避免光阻與水不當的交互作用,及控制水不會產生微泡現象,為193奈米微影濕浸式技術發展的關鍵因素。
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