光源技術(shù)突破，EUV量產(chǎn)指日可待

在日前于美國(guó)舉行的西部光電展(Photonics West)上，業(yè)界多家廠商探討了極紫外光(EUV)微影所需的250W光源、具有發(fā)展前景的紅外線與近紅外線攝影機(jī)，以及利用雷射發(fā)光二極體(LED)光源進(jìn)行資料通訊等議題。

這場(chǎng)年度盛會(huì)提供了展示光學(xué)技術(shù)進(jìn)展的舞臺(tái)，深入探討橫跨新興技術(shù)與新科學(xué)，包括今年觀測(cè)宇宙的天文學(xué)新技術(shù)以及大腦成像新方法。

日本業(yè)者Gigaphoton描述其用于EUV微影的250W光源最新進(jìn)展。該公司最近發(fā)布其118W光源規(guī)格資料，并與三菱電機(jī)(Mitsubishi Electric)合作開發(fā)更高平均功率的二氧化碳(CO2)雷射放大器。

　　　　　　　　　　　圖1：Gigaphoton的雷射驅(qū)動(dòng)電漿(LPP)光源原型

工程師早就認(rèn)定，250W光源是使EUV系統(tǒng)可用于量產(chǎn)晶片的關(guān)鍵要素。到目前為止，業(yè)界唯一的EUV系統(tǒng)開發(fā)商ASML已經(jīng)推出多種采用80W光源的原型，預(yù)計(jì)將在年底使用收購(gòu)Cymer取得的技術(shù)，推出其首款125W系統(tǒng)。

ASML展示一款實(shí)驗(yàn)中的250W光源，但要確保其長(zhǎng)期可靠運(yùn)作仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。該光源有助于提高系統(tǒng)的輸送量，從而可用于印制先進(jìn)晶片所需的細(xì)微導(dǎo)線。

Gigaphoton是2002至2010年間一家早期EUV工業(yè)組織的創(chuàng)始成員。它從2004年開始為現(xiàn)有的氟化氬(ArF)氣體準(zhǔn)分子微影系統(tǒng)提供雷射光源，目前據(jù)稱占據(jù)50%的市占率，大部份銷往韓國(guó)和臺(tái)灣。

「Gigaphoton的EUV研發(fā)成果是一種有趣的分支技術(shù)——他們正嘗試涉足該領(lǐng)域?！故袌?chǎng)觀察機(jī)構(gòu)VLSI Research總裁G.Han Hutcheson說，「如果他們提出了比Cymer更好的產(chǎn)品，我相信ASML將會(huì)接受——他們可不想因?yàn)槿鄙僖环N好的光源而在EUV領(lǐng)域敗北?！?/p>

然而，他補(bǔ)充說，Gigaphoton「還必須使其EUV光源更可靠地運(yùn)作，并將其完全整合至ASML的系統(tǒng)中。目前該公司的光源和ASML的系統(tǒng)配合得很好?！?img src="http://12891303.s21i.faiusr.com/2/ABUIABACGAAg5veHxgUo8O3dHjD8BDjFAg.jpg" width="636" height="325" / alt=" ">圖2：Gigaphoton LPP光源原型據(jù)稱達(dá)到了4.0%的發(fā)光功率與250W輸出，可望投入高階半導(dǎo)體量產(chǎn)

ASML的發(fā)言人說，該公司與Gigaphoton之間定期舉行技術(shù)和管理評(píng)估會(huì)議，并對(duì)于兩家公司過去取得的成果發(fā)表看法。

該發(fā)言人指出：「Gigaphoton在2016年宣布，可在4%的轉(zhuǎn)換效率下實(shí)現(xiàn)250W光源輸出，同時(shí)在測(cè)試時(shí)，也能以超過130W的功率連續(xù)運(yùn)作119小時(shí)。三年前，ASML在類似條件下可實(shí)現(xiàn)170W光源?！?/p>

此外，「在去年底，ASML以12%的劑量裕度展示了210W的光源功率，同時(shí)在不增加保護(hù)氫流量的條件下，證明了250W的可行性。ASML還在其位于荷蘭費(fèi)爾德霍芬(Veldhoven)的總部基地以符合規(guī)格的劑量展示200W的光源功率，并在一年內(nèi)使性能指標(biāo)提高了2倍?！?/p>

她并補(bǔ)充說，「客戶已經(jīng)承諾嵌入EUV，而我們也正進(jìn)入下一階段的工業(yè)化?！?/p>

歐洲微電子研究中心Imec展示一款帶有新型混合影像感測(cè)器的原型攝影機(jī)，該感測(cè)器整合了彩色和窄頻的近紅外線(NIR)濾波器。RGB-NIR感測(cè)器支援晶片上微鏡頭，以創(chuàng)造成小至5um的畫素。NIR導(dǎo)通濾波器可經(jīng)調(diào)節(jié)，以符合諸如特定雷射或LED光的波長(zhǎng)等要求。

Imec專案經(jīng)理Andy Lambrechts說：「這種整合彩色視圖與一個(gè)或多個(gè)近紅外線窄頻的能力，將是實(shí)現(xiàn)下一代3D、虛擬實(shí)境(VR)和擴(kuò)增實(shí)境(AR)平臺(tái)以及機(jī)器視覺、醫(yī)療、汽車和安全監(jiān)控等應(yīng)用的關(guān)鍵推手?！?/p>

Imec以晶圓級(jí)制作光學(xué)濾波器，將其沉積在CMOS影像感測(cè)器畫素的頂部。目前，這款新的感測(cè)器已可提供早期樣片。

另外，M-Squared Lasers公司展示其所謂的單畫素?cái)z影機(jī)，在可攜式裝置中結(jié)合了紅外線影像和化學(xué)檢測(cè)。M-Squared與英國(guó)一家成像實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)了可以產(chǎn)生甲烷氣體即時(shí)視訊的低成本成像器。

這款所謂的GasSight感測(cè)器使用雷射二極體，以1.65μm波長(zhǎng)(可吸收甲烷的波長(zhǎng))照射場(chǎng)景。紅色甲烷云影像覆蓋在整個(gè)場(chǎng)景的彩色影像上。該系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，工程師目前正在研究靈敏度范圍達(dá)3公尺的版本。

單畫素途徑的目的在于降低數(shù)百萬美元的紅外線畫素陣列成本。近20億美元的氣體感測(cè)市場(chǎng)范圍包括石油和天然氣、建設(shè)與建筑、食品加工以及工廠和水處理廠的檢測(cè)等產(chǎn)業(yè)。

無線光通訊技術(shù)(Light Fidelity；Li-Fi)發(fā)明人Harald Haas也在會(huì)中發(fā)布技術(shù)新進(jìn)展。該技術(shù)使用可視LED實(shí)現(xiàn)無線光通訊，Haas預(yù)計(jì)，Li-Fi總有一天也會(huì)像當(dāng)今的Wi-Fi、蜂巢式或廣播網(wǎng)路一樣得到應(yīng)用。

Haas并發(fā)表打造小型Attocell網(wǎng)路的Li-Fi元件新進(jìn)展，并展示這些網(wǎng)路的建模結(jié)果。他還重點(diǎn)展示現(xiàn)成的商用太陽(yáng)能電池板如何同時(shí)作為能量采集器與Li-Fi資料檢測(cè)器。

此外，Haas并描述該技術(shù)商業(yè)化所面臨的挑戰(zhàn)，例如當(dāng)有多個(gè)光源發(fā)送獨(dú)立資料串流時(shí)如何處理共用通道的干擾。

Haas是PureLiFi公司創(chuàng)辦人和首席科學(xué)家，該公司在去年12月宣布計(jì)畫在新加坡進(jìn)行首次Li-Fi現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該公司并與法國(guó)LED照明供應(yīng)商Lucibel合作，于去年9月推出首款Li-Fi產(chǎn)品。另外，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室(US Naval Research Lab)的Alberto Pique描述了一種用于制造3D印刷電子的雷射直寫技術(shù)。具體來說，該技術(shù)稱為雷射誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)換，用于協(xié)助先驅(qū)者實(shí)現(xiàn)對(duì)各種尺度和材料的精確控制。

在理論科學(xué)領(lǐng)域，馬克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)的研究人員討論從2015年9月以來在天文學(xué)中使用引力波觀察宇宙的情況。關(guān)于神經(jīng)光子學(xué)的專題研討會(huì)則討論以更高解析度對(duì)人類大腦中越來越大的部份實(shí)施成像的進(jìn)展。