一、簡(jiǎn)介

第四次工業(yè)革命以數年前尚不存在的技術(shù)席卷了我們的生活，其中一些在幾十年前甚至無(wú)法想象。自動(dòng)駕駛汽車(chē)已經(jīng)在公共街道上進(jìn)行測試；無(wú)人機正在調查地形，拍攝視頻，派發(fā)包裹；由專(zhuān)業(yè)人士和業(yè)余愛(ài)好者創(chuàng )建的大量視頻內容正在被拍攝和發(fā)布；固定和移動(dòng)監視變得司空見(jiàn)慣；服務(wù)器的體量變得驚人的龐大，4G網(wǎng)絡(luò )正在被5G補充或替代。所有這些趨勢的共同之處在于，它們生成的大量數據必須比以往任何時(shí)候更快、更可靠地進(jìn)行處理、傳輸和存儲。

上述這些新應用中，許多將需要高級邏輯器件來(lái)實(shí)現更高的功耗和處理速度。使用較小的晶體管、新的設計架構和更高性能的材料已經(jīng)實(shí)現了芯片性能的提高；但是，在不到10 nm的規模上，器件不斷小型化，FinFET（鰭式場(chǎng)效應晶體管）和GAA（全能門(mén)）晶體管等3D架構的引入，以及使用新型金屬來(lái)減少布線(xiàn)延遲和提高可靠性的方法大大增加了芯片制造的復雜性。在這種環(huán)境下，制造成品率越來(lái)越難以實(shí)現，這使得及時(shí)引入新的邏輯器件變得日趨困難。

二、 新型光刻技術(shù)

邏輯器件的持續縮小給芯片制造帶來(lái)了新的挑戰。在小于20 nm的尺寸上，分辨精細圖案并將其精確放置在芯片上的操作越來(lái)越難。從歷史看，小型化工藝是通過(guò)光學(xué)光刻技術(shù)的進(jìn)步而實(shí)現的，光學(xué)光刻技術(shù)是使用光學(xué)掩模在芯片上創(chuàng )建圖案的照相工藝。小型化過(guò)程可以擴展的程度最終受到所用光波長(cháng)的限制。10納米技術(shù)仍然使用光的193nm波長(cháng)，所以這些設備上的特征的尺寸是大致1/20個(gè)用于創(chuàng )建它們的光的波長(cháng)。這是一個(gè)巨大的挑戰，需要復雜的處理技術(shù)（圖1）。隨著(zhù)功能的不斷縮小以及當今的光學(xué)光刻技術(shù)不斷突破當前紫外線(xiàn)光源波長(cháng)所施加的物理限制，該技術(shù)已移至光譜的極紫外（EUV）區域中更短的波長(cháng)。除了其優(yōu)點(diǎn)之外，EUV光刻技術(shù)在光學(xué)掃描儀的吞吐量和光學(xué)掩模上缺陷的控制方面也面臨著(zhù)自己的挑戰。

圖1 芯片工藝復雜性和生產(chǎn)時(shí)間

三. 掩模版制作技術(shù)

傳統的光刻技術(shù)是通過(guò)使光穿過(guò)由熔融石英和鉻金屬吸收膜組成的光掩模來(lái)工作的。但是，設計用于較短EUV波長(cháng)的掩模在本質(zhì)上是不同的，因為它們是反射性的，其基板和圖案膜都需要新的材料。這些掩模對多層堆疊內部或內部的缺陷極為敏感。薄膜通常用于保護常規光學(xué)掩模免受污染，但是用于EUV掩模的防護膜的開(kāi)發(fā)一直很困難，并且當前的防護膜無(wú)法承受高功率EUV照明（圖2）。一旦EUV掩模版被污染，要清潔它們是一個(gè)巨大的難題。解決方案是設計專(zhuān)門(mén)的防護盒，專(zhuān)門(mén)用于處理EUV標線(xiàn)。掩模版制作的難題，需要業(yè)內一起共同努力去解決。

圖2  將表膜結合到EUV掩模版中

四. 總結

光刻技術(shù)是基于掩模版的制作技術(shù)的，兩者相輔相成、缺一不可。