推动摩尔定律进入下一个十年

ASML总裁兼首席技术员Martin van den Brink在2023年先进光刻和制版会议上发表了一场关于摩尔定律在光刻技术中的未来的全体演讲。

在2023年先进光刻 + 图案化会议开幕式的演讲中，光刻设备制造商 ASML 总裁兼首席技术官 Martin van den Brink 回顾了过去和未来。他首先谈到了他在2008年的一次演讲，该演讲讨论了行业如何继续发展光刻技术，从而缩小芯片并提高设备性能。

“15年后的今天，我坐在这里，仍然相信光刻技术会有进一步的进展，”van den Brink说。

这种进展对未来半导体的发展至关重要。光刻技术历史上的进步和创新导致了新的芯片比以前的芯片每秒能以更少的能量执行更多的操作。每两年，芯片的使用效率就会提高大约四倍，这使得今天的人们手机里的存储空间比50年前登月时的存储空间还要大。

在他最近的一次演讲中，van den Brink正如他在2008年所做的那样，吹捧整体光刻技术。这一概念包括产生芯片特征的光刻和模版，测量该过程结果的计量学，晶体管、芯片或系统的优化，以最大限度地实现可以实现的功能，等等。

新的技术和工具正在帮助提高整体光刻技术。例如，van den Brink 指出，单个纳米尺寸特征的局部变化在设置叠加预算方面起着很大的作用，叠加预算是指一个新图层相对于之前打印的图层可能被错放的数量。为了最大限度地提高叠加效果，工程师们考虑到附近的特征来调整光刻版上的形状，以便在制图过程结束时印刷的图案尽可能接近最初的设计目标。

这种技术被称为光学临近校正(OPC)，会产生奇怪的形状。在电路密集的芯片中开发修正模型可能是困难和耗时的。

使用深度学习来摄取和分析大型数据集，使工程师能够在更短的时间内提出更好的修正模型。“它正在拯救我们，”van den Brink说。

放眼未来，他提到需要部署高级甚至可能是超 NA EUV。在制造最先进的芯片过程中，极紫外辐射(简称 EUV)光刻技术至关重要，因为它可以更经济高效地打印出比替代产品更小的特征。

所有EUV系统都有一个数值孔径或NA。较高的数值孔径意味着系统具有更高的分辨率，因此能够打印较小的特征。今天的EUV标准是0.33的NA。数值为0.55或高NA的系统正在进入工厂，并将很快参与芯片生产。即将推出0.75或更高的NA技术，或超NA EUV。

然而，van den Brink指出，在他2008年的演讲中，他谈到了高NA EUV系统尚未进入大批量生产，其中部分原因是需要开发掩模、光刻胶等来支持该技术。这些基础设施现已到来，但是超 NA的基础设施还没有到位，所以ASML和其他人正在研究和开发它。

此外，我们还在努力推广计量技术进步、提高产量和减少缺陷。在计量方面，ASML正在考虑使用电子束和软X射线来测量小特征。在两者中，电子束走得更远。然而，软X射线可以看到设备表面以下数百纳米，这在测量3D芯片上的特征时可能很有用。

另一项计划中的改进减少了EUV机器内的光学元件数量，这些光学元件将光从光源传输到目标。在演讲后的问答中，van den Brink指出，最近与镜头制造商蔡司合作取得的进展使得减少一些元件、降低成本并提高系统性能成为可能。

van den Brink回到了整体光刻的概念，指出光刻机、光刻机、光刻胶、光掩模等需要改进。这些领域的进步将有助于推动摩尔定律走向未来，这些改进是行业关注的焦点。正如van den Brink所说，“我们在工厂中不断推动光刻的能源效率。”