1. 簡介

第四次工業革命以幾年前不存在的技術圍繞著我們。其中一些甚至幾十年前都沒有 想到，自動駕駛汽車已經在公共街道上進行測試；無人機正在調查地形，拍攝視頻，也有派發包裹；由專業人士和業余愛好者創建的大量視頻內容正在被拍攝和發布；固定和移動監視都變得司空見慣，服務器場比以往任何時候都更大，并且4G網絡正在被5G補充或替代。所有這些趨勢的共同之處在于，它們生成的大量數據必須比以往任何時候都更快，更可靠地進行處理，傳輸和存儲。

這些新應用中的許多將需要高級邏輯器件來實現更高的功耗和處理速度，以支持它們（圖1）。使用較小的晶體管，新的設計架構和更高性能的材料已經實現了芯片性能的提高。但是，在不到10 nm的規模上，器件不斷小型化，FinFET（鰭式場效應晶體管）和GAA（全能門）晶體管等3D架構的引入，以及使用新型金屬來減少布線延遲和提高可靠性的方法大達增加了芯片制造的復雜性。在這種環境下，制造成品率越來越難以實現，這使得及時引入新的邏輯器件變得越來越困難。

圖1  半導體產業發展的大趨勢

2. 新型光刻技術

邏輯器件的持續縮小給芯片制造帶來了新的挑戰。在小于20 nm的尺寸上，分辨精細圖案并將其精確放置在芯片上的操作越來越困難。從歷史上看，小型化工藝是通過光學光刻技術的進步而實現的，光學光刻技術是使用光學掩模在芯片上創建圖案的照相工藝。小型化過程可以擴展的程度蕞終受到所用光波長的限制。10納米技術仍然使用光的193nm波長，所以這些設備上的特征的尺寸是大致1/20個用于創建它們的光的波長。這是一個巨大的挑戰，需要復雜的處理技術（圖2）。隨著功能的不斷縮小以及當今的光學光刻技術不斷突破當前紫外線光源波長所施加的物理限制，該技術已移至光譜的極紫外（EUV）區域中更短的波長。除了其優點之外，EUV光刻技術在光學掃描儀的吞吐量和光學掩模上缺陷的控制方面也面臨著自己的挑戰。 

圖2  芯片工藝復雜性和生產時間

3. 掩模版制作技術

傳統的光刻技術是通過使光穿過由熔融石英和鉻金屬吸收膜組成的光掩模來工作的。但是，設計用于較短EUV波長的掩模在本質上是不同的，因為它們是反射性的，其基板和圖案膜都需要新的材料。這些掩模對多層堆疊內部或內部的缺陷極為敏感。薄膜通常用于保護常規光學掩模免受污染，但是用于EUV掩模的防護膜的開發一直很困難，并且當前的防護膜無法承受高功率EUV照明（圖3）。一旦EUV掩模版被污染，要清潔它們是一個巨大的難題。解決方案是設計專門的防護盒，專門用于處理EUV標線。掩模版制作的難題，需要業內一起共同努力去解決。

圖3  將表膜結合到EUV掩模版中

4. 總結

光刻技術是基于掩模版的制作技術的，兩者是相輔相成、缺一不可的。