微影:半導體製程的「印刷術」
微影(lithography)的概念類似照相沖印:把設計好的電路圖案,透過光投影到塗有光阻的晶圓上。它是整個製程中最精密、最昂貴、也最能決定線寬極限的步驟。
基本流程
- 塗光阻:在晶圓表面旋塗一層均勻光阻。
- 曝光:光源透過光罩(photomask),把電路圖案投影、縮小後照到晶圓上。
- 顯影:用顯影液洗去可溶區域,留下圖案。
- 轉印:以蝕刻或佈植把光阻上的圖案「複製」到底下的材料層。
解析度由什麼決定
微影能畫出多細的線,可用瑞利準則直觀理解:
解析度 ∝ (k₁ × λ) ÷ NA
- λ(波長):光源波長越短,能畫越細。這驅使業界從 365 nm → 248 nm → 193 nm,再跳到 EUV 的 13.5 nm。
- NA(數值孔徑):鏡頭收光能力越大越好,因此有「High-NA EUV」這條路線。
- k₁(製程因子):靠各種技巧(如浸潤式、多重曝光、光學近接修正)逼近物理極限。
為了延長 193 nm 的壽命,業界做了什麼
在 EUV 成熟之前,業界用兩大招撐住 193 nm DUV:
- 浸潤式微影(Immersion):在鏡頭與晶圓間加一層水,等效提高 NA。
- 多重曝光(Multiple Patterning):用兩次以上曝光疊出更細的線,但成本與週期大增。
這些限制正是 EUV 出現的動機。延伸閱讀請見〈EUV 極紫外光微影〉。