從MNC2010看半導體微影製程發展近況

 

刊登日期:2011/1/19
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第23屆國際微製造與奈米科技會議(Microprocesses and Nanotechnology Conference)是此一領域中最大的會議,尤其是在日本,因為日本在開發製作奈米等級結構的設備方面佔有極重要的地位,如:JEOL以及CRESTEC開發的電子束微影等,此次與會的廠商共有11家,主要是電子束微影設備廠商以及開發奈米壓印的設備商。本次會議共有358篇(包括oral and poster)論文發表,議程主要分為:微影、奈米元件與材料、奈米壓印、生醫微機電製程以及微系統製程等五大項,其中微影佔8.8%、奈米元件與材料佔41.4%、奈米壓印佔8.4%、生醫微機電製程佔9.5%以及微系統製程佔9.0%。

由此會議除可了解奈米碳管在場發射的應用方向外,也可以知道國外對微系統設計與製作、奈米壓印以及電子束微影系統在未來的發展。日本在此一領域投入了相當大的資源,尤其是在電子束微影的發展布局,其中多位任職知名大學研究機構以及公司之研究員,提到未來在100 nm以下的製程中電子束微影技術將扮演重要的角色。另此次會議中可看出以下三點方向:
1. 奈米碳材近年有越來越受重視的趨勢,包括石墨烯以及奈米碳管,在石墨烯材料上目前仍是以成長機制以及理論模擬為主,尚未有的實際應用;奈米碳管雖然發展已有多年,但是在此次會議中仍佔有許多的篇幅,這些論文的應用方向已經不再是場發射特性,取而代之的是在生醫領域以及其他像場效電晶體的應用。
2. 奈米壓印的發展已經逐漸成熟,包括歐美的R2R、韓國以及日本等,未來應該會有相當的突破以及廣泛應用。
3. 電子束微影技術與設備逐漸提升,在結構尺寸越來越小的趨勢下,逐漸受到相當的重視,產率低是目前電子束微影的致命缺點,但已有許多克服方法研究中,如:多重電子束(Multi beam)以及利用新型的電子阻劑等,或許這是個夢,但許多研究單位正在努力中。

以下將就研討會內容中有關於微影相關技術、奈米元件與材料以及奈米壓印部分作一簡短說明與討論。
一、微影相關技術
微影技術在此次會議中有26篇(除poster),包括:DUV、 EUV、 Electron beam and Ion beam lithography四類,報告中包含了目前EUV的發展趨勢與挑戰、如何利用Multi-beam概念提升產率以及Green lithography。其中來自瑞士的Harun H. Solak博士發表他們利用高產率、低成本的微影技術製作photonic結構,此一微影技術是:UV Photolithography,他們稱之為PHABLE (全名來自於 photonics enabler)。此一技術提出可以克服光學繞射極限depth of focus (DOF, DOF<p2/2λ)的方法,此方法並非將晶圓固定來曝寫,而是以full Talbot週期(2p2/λ)移動並且記錄影像,如圖一(b)所示,其中比較特殊的技術在於兩點:1.不需要一個相對的位置以及2.不需要作校準的動作,也因此可以提高製作的產率。另外圖一(a)是曝寫後的影像。

面對未來線寬尺寸將越來越小的發展趨勢下(可能超越 22 nm),EUV微影技術是其中一個較為受到重視與認可的,在這次的會議中,日本Semiconductor Leading Edge Technology (Selete) [2]公司與Nikon設計製作具有6片mirrors的EUV設備,如圖二(a)所示,其numerical aperture (NA) 是0.25 以及具有1/4放大倍率。除此之外,還設計了Off-axis illumination 系統(OAI),此一系統同時驗證conventional與dipole illumination 的解析度分別為 25 nm與22 nm,其結果如圖二(b)所示------本文為部分節錄資料,完整資料請點選下方附檔瀏覽


圖九、利用PVA與NIL轉換技術在PET(a,c)與PI(b,d)基板上製作奈米結構影像

作者:曾仕君/工研院材化所
★完整檔案內容請見下方附檔。 


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