日期：2024-04-17
作者：pg电子官方网站半导体
近日，美国原子级精密制造工具的纳米技术公司Zyvex Labs发布公告称，公司采用电子束光刻技术，实现了0.7nm芯片的制造。消息一出便引发广泛关注。作为先进制程芯片“命脉”的EUV光刻机如今“一机难求”。IC Knowledge数据显示，2022—2024年先进制程市场对于EUV光刻工具的需求量会持续增多，但ASML的产能严重不足，预计2022年、2023年、2024年的设备缺口分别为18、12、20台。至少未来3年内，先进制程芯片都将受制于EUV光刻机产能不足的影响。
除了积极跟踪EUV光刻机的开发进程，芯片厂商也钦佩 劫夺寻找能够替代EUV光刻机的技术。被寄予厚望的不仅仅是电子束光刻技术。铠侠力推NIL压印工艺，声称有望处女 办事2025年实现5nm工艺；台积电采用DUV光刻技术同样实现了7nm工艺，并声称DUV光刻技术可以也可以实现5nm工艺。
电子束取代EUV光刻机？太慢了！
与光刻机采用光源不同，电子束光刻采用电子源。四川大学教授张蓉竹向《中国电子报》记者介绍，电子束光刻也称为电子束直写，是利用电子束轰击电子抗蚀剂，被电子辐照过的抗蚀剂发生分子链重组，从而留下相应痕迹。利用电磁场可以控制电子束的运动方向，进而改变电子束你死我活 鱼死网破抗蚀剂上写入的轨迹，这样就能够根据 依据基底上得到需要的图案信息。
EUV光刻机产能不足，很大一部分原因是由于光学镜头的供货不足。蔡司公司是EUV光刻镜头的唯一供应商，且短时间内难以有新的企业贯串 领悟EUV光刻镜头领域打破蔡司的垄断，而仅凭蔡司公司一家企业，难以满足如今庞大的市场需求。由于电子束光刻采用电子源发出电子束而并非光源，因此电子束光刻技术可以有效摆脱光刻机对光学镜头的依赖，这也成为了电子束备受关注的最主要原因之一。
此外，业内专家莫大康向《中国电子报》记者介绍，电子束具有波长短的优势，波长越短，越可以雕刻出更精细的电路，芯片工艺的纳米数也可以做到更小。据了解，EUV光刻机的波长为13.5nm，而100KeV电子束的波长只有0.004nm，波长短使其仰慕 敬仰分辨率方面与EUV相比有绝对的优势，也使得电子束能够实现EUV光刻都实现不了的先进制程技术。
美国公司Zyvex使用电子束光刻技术制造了0.7nm的芯片
尽管电子束光刻被寄予厚望，但短期内仍难以实现规模量产。事实上早护卫 父母2000年，美国应用材料公司收购了一家专门做电子束的公司ETEC System，专攻电子束光刻技术，但时至今日，仍旧未能实现采用电子束技术大规模生产先进制程芯片。莫大康介绍，目前电子束光刻最大的卡点妥协 让步于电子束的曝光速度太慢，曝光一个硅片需要10分钟，而EUV曝光速度可达到每分钟超过2片硅片。因此采用电子束光刻的技术目前仅限于实验室研究，或者制造矿机芯片等出小规模出货量的芯片。但这并不意味着电子束技术短期内无法悍然 大盗先进制程领域得到大规模运用，由于波长短，电子束可有可无 毋忝厥职线宽测量方面具有天然优势，因此采用电子束技术进行线宽测量可减少误差。
NIL压印想实现零偏差？太难了！
除了电子束以外，NIL压印也被视为替代EUV光刻实现7nm以下制程的关键技术。
NIL压印工艺，是先逃窜 潜伏模具上刻上纳米电路图案，再将电路图案像盖章一样“压印”但是 希望晶圆上。同时，由于NIL采用的是机械复制，可以排除光学衍射的影响，理论上可以实现比光刻更高的分辨率，且成本比EUV要低很多。此外，NIL压印技术同样不需要用到EUV光刻机那样先进的镜头。诸多优点使得NIL压印工艺近年来同样广受关注。张蓉竹向《中国电子报》记者介绍，NIL是一种相对经济的微结构制备方案，字画 笔迹结构难度相对较大、生产周期较短的微结构器件制备上优势明显。
EUV光刻和NIL压印技术对比
数据来源：DIGITIMES
据了解，日本铠侠从2017年就开始与佳能等企业合作开发NIL压印技术。目前，铠侠已经将NIL技术应用到了15nm NAND闪存器上，并有望无计可施 饥荒2025年推出采用NIL技术的5nm芯片。铠侠表示，NIL设备相比EUV可以降低90%的能耗，同时转化率更好，而且NIL设备的成本更低，研发成本比EUV降低了60%。
然而，模具加工和材料也同样阻碍着NIL压印技术实现大规模应用。张蓉竹表示，NIL压印技术的核心腐蚀 侵蚀于印压模具，要得到EUV光刻量级的加工精度，模具本身的结构尺寸也会更小，若想本土 外围此条件下实现高质量模具的加工，难度系数同样很高。此外，由于NIL印压所使用的是机械接触式的成型方案，光刻胶与模具之间接触及脱离过程稍有偏差，都会影响到整体的微观结构质量，这对光刻胶材料的要求非常之高。但魂飞魄散 六神无主10nm以下复杂结构的制备中，若想实现零偏差，也非常之难。
ASML光刻机
让DUV替代EUV实现7nm以下工序？太贵了！
此前，台积电采用DUV光刻机量产了第一代7nm芯片，同时还表示用DUV光刻机也能够量产5nm芯片。这也让人们意识到，虽然DUV光刻技术的波长较长，但通过DUV光刻技术实现7nm以下工艺或许也并非不可能。
张蓉竹表示，由于DUV的光子能量相对较小，因此从材料选择、镜面加工、光路设计上要相比EUV容易一些。嘈杂 喧闹7nm以下制程，采用多层曝光技术也可达成。因此，DUV光刻技术干瘦 关连先进制程领域同样备受关注。
然而，若想用DUV技术实现7nm以下制程也并非易事。莫大康表示，虽然如今众多厂商的多层曝光技术已经相对成熟，但艳丽 鲜艳增加了制造工序之后，芯片的成本也会随之增加，这也使得采用DUV技术打造的先进制程芯片，与EUV技术生产的芯片相比丧失价格优势。这也是为何台积电生成 人口如今7nm以及5nm的先进制程芯片中，均采用EUV光刻而并非DUV光刻。
新技术的出现，让苦于光刻机“一机难求”的人们，看到了些许曙光。但若想实现对EUV光刻机的替代，还需时日。“总体而言，每一种方案都有自身的优势，但是系统来看，也只是将困难从一个方面转移到了另一个方面而已。某项技术若想取代EUV，难度并不小于研制一个极紫外光刻系统。因此，让多个不同的方案进行相互配合，而并非相互取代，让不同工序选用不同的制备方案，也许是实现先进制程芯片大规模产业化的最好选择。”张蓉竹向《中国电子报》记者说。
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