光刻技术及其应用的状况和未来发展

文章摘要：3 光刻技术的技术性和经济性比较光刻技术作为产业发展的技术手段，那种技术为产业界所普遍接受和采纳，是一个集技术性和经济性综合比较的产物。一方面，就狭义光刻技术(包括光刻机技术、涂胶／现像机技术等)本身而言，有技术和经济的权衡；另一方面，光刻技术的进步还会受到广义上光刻技术(还包括掩模版及其制造技术、光刻胶及其制造技术、蚀刻和粒子注入技术等)的影响。因此，本文就以2005年ITRS对光刻技术的修订内容，对光刻技术在技术性和经济性方面发表点拙见。3.1 技术性比较一方面，从目前几种光刻技术本身的发展和开发使用状况来看，深紫外光刻、极紫外光刻、限角度散射投影电子束光刻、扫描探针电子束光刻技术、纳米压

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3 光刻技术的技术性和经济性比较

光刻技术作为产业发展的技术手段，那种技术为产业界所普遍接受和采纳，是一个集技术性和经济性综合比较的产物。一方面，就狭义光刻技术(包括光刻机技术、涂胶／现像机技术等)本身而言，有技术和经济的权衡；另一方面，光刻技术的进步还会受到广义上光刻技术(还包括掩模版及其制造技术、光刻胶及其制造技术、蚀刻和粒子注入技术等)的影响。因此，本文就以2005年ITRS对光刻技术的修订内容，对光刻技术在技术性和经济性方面发表点拙见。

3.1 技术性比较

一方面，从目前几种光刻技术本身的发展和开发使用状况来看，深紫外光刻、极紫外光刻、限角度散射投影电子束光刻、扫描探针电子束光刻技术、纳米压印光刻等，在能力上都有可能解决90 nm以下的半导体产业和微电子产品规模化生产问题，但真正产业化都有问题，如本文第一部分论述；另一方面，从技术的标准和如何与已经形成的现有光刻的庞大体系相互融合，顺利过渡，这些技术所处的状态各不相同。就像半导体产业在20世纪80～90年代的发展过程中，工艺技术形成了2～3个大的IP体系，也就是以IBM和TI等为核心的体系、以Siement和Toshiba为核心的体系一样，光刻技术目前逐渐也在形成2～3大体系，特别是光学光刻技术和纳米压印技术，这就意味着那个体系发展快，产业化进程迅速，良好解决了技术的衔接和过渡，谁就是技术标准，谁就是产业标准。因此，技术性的比较也有战略的竞争，就像ASML体系与NIKON和CANON体系的竞争，EV Group体系和MII体系的竞争。专家预测，半导体产业在本世纪初将会有大的并购和重组，我们可以清楚的看到，已经发生和正在发生的并购和重组实际上是体系的并购和重组，新的标准的产生过程。

3.2 经济性比较

相比较于技术性，经济性的比较尽管包含了系统本身的成本、系统的运行成本、掩模版制造成本、光刻胶的制造及消耗成本、配套检测和工艺监控设备的投入成本等，但我们可以量化它，固定制约的因素，就像2005年ITRS修订后对光刻成本的预测一样，如图6所示，只要确定了技术路径和标准，经济性的比较非常清楚。

4 未来光刻技术的发展

随着电子产业的技术进步和发展，光刻技术及其应用已经远远超出了传统意义上的范畴，如上所述，它几乎包括和覆盖了所有微细图形的传递、微细图形的加工和微细图形的形成过程。因此，未来光刻技术的发展也是多元化的，应用领域的不同会有所不同，但就占有率最大的半导体和微电子产品领域而言，实现其纳米水平产业化的光刻技术将分成两个阶段，即90～32 nm阶段将仍然由深紫外和极紫外光刻结合一些新的技术手段去完成，同时纳米压印和扫描探针光刻技术在45 nm技术节点将会介入进行过渡；32 nm以下的规模生产光刻技术将在纳米压印和扫描探针光刻技术之间选择。正如一位专家2005年预测，为实现32 nm节点以下的纳米成像技术的规模化生产，在接下来的5年内，纳米成像技术的发展将会加快，平均每年增长44.6％，其中发展最快的将会是纳米压印光刻和扫描探针光刻技术，到2013年，32 nm的大生产技术节点将得以实现，如图1所示。另外，FPD产业作为光刻技术应用的另外一个分支，在未来的占有率将会上升，除了已经形成的对光刻技术需求的共识外(大面积、低分辨率和1：1折反射投影式等)，一些新的技术也在开发中，如电子束光刻技术和激光直写光刻技术等。总之，未来光刻技术的发展将会更快，技术上将会更加集中，一些没有市场前景和应用的技术将会淘汰。

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