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)實現(xiàn)尖端半導(dǎo)體電路的形成，并于當天開始接受訂單。

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）通過用穿過圖案掩模的光照射晶圓上的抗蝕劑來形成電路圖案，但使用 NIL 時，電路被印刷在掩模（模板）本身上。通過形成不規(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。

該公司的 NIL 技術(shù)起源于 2014 年收購的 Molecular Imprint 公司開發(fā)，2017 年將正在開發(fā)的「FPA-1200NZ2C」交付給東芝存儲器（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)品采用了新開發(fā)的環(huán)境控制技術(shù)，可抑制設(shè)備內(nèi)細顆粒的污染。佳能表示，佳能的 NIL 技術(shù)可實現(xiàn)最小線寬 14 nm 的圖案化，相當于生產(chǎn)目前最先進的邏輯半導(dǎo)體所需的 5 納米節(jié)點。此外，隨著掩模技術(shù)的進一步改進，NIL 有望實現(xiàn)最小線寬為 10nm 的電路圖案，相當于 2nm 節(jié)點。

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壓印頭。標準規(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 40 個掩模，因為需要將掩模通過抗蝕劑壓到晶圓上，并且可以將多個設(shè)備聚集起來以提高吞吐量。疊印精度約為 4 納米，疊印技術(shù)與傳統(tǒng)投影曝光不同，采用逐芯片對準方法，對準要壓印的每個鏡頭。該公司表示，通過改變激光的熱分布，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具有精細結(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「Canon EXPO 2023」上使用該技術(shù)。該公司計劃展示使用該技術(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，從此揭開了納米壓印制造技術(shù)的研究序幕。納米壓印技術(shù)是當今最具前景的納米制造技術(shù)之一，很可能成為未來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)在國際半導(dǎo)體技術(shù)藍圖（ITRS）中被列為下一代 32nm、22nm 和 16nm 節(jié)點光刻技術(shù)的代表之一。國內(nèi)外半導(dǎo)體設(shè)備制造商、材料商以及工藝商紛紛開始涉足這一領(lǐng)域，短短 25 年，已經(jīng)取得很大進展。

納米壓印技術(shù)首先通過接觸式壓印完成圖形的轉(zhuǎn)移，相當于光學(xué)曝光技術(shù)中曝光和顯影工藝過程，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)過脫模就能夠得到一顆芯片。在行業(yè)中，這個章被稱為模板，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)的獨特優(yōu)勢，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，還擁有相對簡單的工藝（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（國際權(quán)威機構(gòu)評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數(shù)量級）、較低的功耗、壓印模板可重復(fù)使用等優(yōu)勢。

發(fā)展至今，相對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版。其中，紫外納米壓印優(yōu)勢最為明顯，是目前產(chǎn)業(yè)化最常見的方式，而微接觸納米壓印則主要應(yīng)用在生物化學(xué)領(lǐng)域。