日本佳能推出納米壓印半導(dǎo)體制造設(shè)備

佳能于 10 月 13 日宣布，已將 FPA-1200NZ2C 商業(yè)化，這是一種納米壓印半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，利用納米壓印光刻（NIL）技術(shù)實(shí)現(xiàn)尖端半導(dǎo)體電路的形成，并于當(dāng)天開(kāi)始接受訂單。

納米壓印半導(dǎo)體制造設(shè)備「FPA-1200NZ2C」

傳統(tǒng)的投影曝光設(shè)備（例如 ArF 和 EUV）通過(guò)用穿過(guò)圖案掩模的光照射晶圓上的抗蝕劑來(lái)形成電路圖案，但使用 NIL 時(shí)，電路被印刷在掩模（模板）本身上。通過(guò)形成不規(guī)則形狀并將它們像郵票一樣壓在抗蝕劑上。通過(guò)從母版創(chuàng)建副本，可以多次使用掩碼，這具有降低設(shè)備成本的優(yōu)點(diǎn)。

該公司的 NIL 技術(shù)起源于 2014 年收購(gòu)的 Molecular Imprint 公司開(kāi)發(fā)，2017 年將正在開(kāi)發(fā)的「FPA-1200NZ2C」交付給東芝存儲(chǔ)器（現(xiàn)在的鎧俠）四日市工廠，并與該公司合作。一直致力于半導(dǎo)體器件的大規(guī)模生產(chǎn)。

新產(chǎn)品采用了新開(kāi)發(fā)的環(huán)境控制技術(shù)，可抑制設(shè)備內(nèi)細(xì)顆粒的污染。佳能表示，佳能的 NIL 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)最小線寬 14 nm 的圖案化，相當(dāng)于生產(chǎn)目前最先進(jìn)的邏輯半導(dǎo)體所需的 5 納米節(jié)點(diǎn)。此外，隨著掩模技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，NIL 有望實(shí)現(xiàn)最小線寬為 10nm 的電路圖案，相當(dāng)于 2nm 節(jié)點(diǎn)。

該設(shè)備采用紫外光作為光源，與傳統(tǒng)曝光設(shè)備相比，占地面積更小，功耗更低。該公司表示，它將能夠生產(chǎn)與尖端工藝兼容的邏輯/存儲(chǔ)器，其功耗約為 EUV 曝光設(shè)備的 1/10。設(shè)備配置為每站配備一個(gè)壓印頭。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為 2 站配置，但也可以變更為 4 站配置。吞吐量約為每小時(shí) 40 個(gè)掩模，因?yàn)樾枰獙⒀谀Ｍㄟ^(guò)抗蝕劑壓到晶圓上，并且可以將多個(gè)設(shè)備聚集起來(lái)以提高吞吐量。疊印精度約為 4 納米，疊印技術(shù)與傳統(tǒng)投影曝光不同，采用逐芯片對(duì)準(zhǔn)方法，對(duì)準(zhǔn)要壓印的每個(gè)鏡頭。該公司表示，通過(guò)改變激光的熱分布，利用晶圓的熱膨脹，能夠高精度地糾正底層電路圖案的變形。

FPA-1200NZ2C 在工廠安裝

此外，由于納米壓印技術(shù)不是一種制造半導(dǎo)體器件的技術(shù)，而是一種形成圖案的技術(shù)，該公司表示，它有望得到廣泛的應(yīng)用，該公司表示，它還可以用于制造超透鏡針對(duì)具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的 XR，該公司將在 10 月 19 日至 20 日在 Pacifico Yokohama 舉辦的私人活動(dòng)「Canon EXPO 2023」上使用該技術(shù)。該公司計(jì)劃展示使用該技術(shù)形成的超透鏡技術(shù)。

使用 NIL 形成的具有半導(dǎo)體以外的三維微結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件

納米壓印光刻技術(shù)是什么？

1995 年，華裔科學(xué)家周郁（Stephen Chou）教授首次提出納米壓印概念，從此揭開(kāi)了納米壓印制造技術(shù)的研究序幕。納米壓印技術(shù)是當(dāng)今最具前景的納米制造技術(shù)之一，很可能成為未來(lái)微納電子與光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)。目前，納米壓印技術(shù)在國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖（ITRS）中被列為下一代 32nm、22nm 和 16nm 節(jié)點(diǎn)光刻技術(shù)的代表之一。國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體設(shè)備制造商、材料商以及工藝商紛紛開(kāi)始涉足這一領(lǐng)域，短短 25 年，已經(jīng)取得很大進(jìn)展。

納米壓印技術(shù)首先通過(guò)接觸式壓印完成圖形的轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于光學(xué)曝光技術(shù)中曝光和顯影工藝過(guò)程，然后利用刻蝕傳遞工藝將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到其他任何材料上。它就像蓋章一樣，把柵極長(zhǎng)度只有幾納米的電路刻在印章上，再將印章蓋在橡皮泥上，得到與印章相反的圖案，經(jīng)過(guò)脫模就能夠得到一顆芯片。在行業(yè)中，這個(gè)章被稱為模板，而橡皮泥則被稱為納米壓印膠。

納米壓印技術(shù)將現(xiàn)代微電子加工工藝融合于印刷技術(shù)中，克服了光學(xué)曝光技術(shù)中光衍射現(xiàn)象造成的分辨率極限問(wèn)題，展示了超高分辨率、高效率、低成本、適合工業(yè)化生產(chǎn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，從發(fā)明至今，一直受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視。因此，納米壓印技術(shù)被稱為微納加工領(lǐng)域中第三代最有前景的光刻技術(shù)之一。

納米壓印光刻不僅可以制造分辨率 5nm 以下的高分辨率圖形，還擁有相對(duì)簡(jiǎn)單的工藝（相比光學(xué)曝光復(fù)雜的系統(tǒng)或電子束曝光復(fù)雜的電磁聚焦系統(tǒng)）、較高的產(chǎn)能（可大面積制造）、較低的成本（國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)評(píng)估同制作水平的納米壓印比傳統(tǒng)光學(xué)投影光刻至少低一個(gè)數(shù)量級(jí)）、較低的功耗、壓印模板可重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)。

發(fā)展至今，相對(duì)成熟和普遍的納米壓印加工方式包括三類：熱納米壓印、紫外納米壓印和微接觸印刷（軟刻蝕），其他新型工藝多為此三類工藝的改進(jìn)版。其中，紫外納米壓印優(yōu)勢(shì)最為明顯，是目前產(chǎn)業(yè)化最常見(jiàn)的方式，而微接觸納米壓印則主要應(yīng)用在生物化學(xué)領(lǐng)域。