新技术将摩尔定律延至5nm 亦有望替代蓝光

    加州大学伯克利分校的几位研究者日前宣布，他们已经开发出了一种新的光刻技术，有望将摩尔定律一直延续到5nm制程，同时还可能替代目前的Blu-Ray技术成为未来的光学存储方案。该研究由加大伯克利机械工程系的两位教授张翔（音译）和David Bogy主持，其原理看起来非常简单，在光刻设备的聚光透镜和晶圆之间增加了一个机械臂进行二次聚焦。从外观上来看，添加该机械臂后的光刻设备整体结构类似于目前的硬盘。

    当前的光刻技术的主要受限于激光波长，193nm波长的DUV深紫外激光技术已经接近极限，下一步可能需要采用13.5nm波长的EUV极紫外光刻技术，才能满足32nm、22nm以及后续制程工艺的需要。但使用这样极短波长的激光技术，将不可避免的导致光刻设备内部光路复杂，成本及其高昂。

    加大伯克利的这项名为“等离子体光刻”的新技术则另辟蹊径，利用了金属电子在接受光照时的一种震荡效应。该效应被称作渐逝波，波长比入射光线短得多。因此，研究者在光刻设备中极接近晶圆表面的地方，增加了一个活动金属臂，其顶端就是利用渐逝波效应的金属等离子体“镜片”，在传统的光刻紫外激光下进行二次聚焦提高精度。目前在实验室中，100nm的理论验证性试验已经成功，而在理论上，这种工艺可以将制程提高到5nm到10nm。

    研究者称，金属臂的“飞行高度”非常低，相当于一架波音747飞行在距地面1毫米的地方。而且，金属臂还可快速移动完成大面积光刻，每条金属臂上可安装最高10万个微小的镜头，试验中的设备每秒可移动4到12米，高速同步完成光刻工艺。

    更重要的是，使用这种技术的成本相当低。由于有了二次聚焦，因此不需要使用超短波长激光设备，过时多年的长波长光刻设备在增加金属臂机构后就能够重新投入使用，唯一的高成本只有制造等离子体透镜一环。因此一旦新技术投入商用，成本会快速下降。

    研究者表示，该技术有望在3到5年内进入工业化应用。除了半导体光刻设备领域外，同样的技术原理还可以使用在光学存储上，制造出存储容量比蓝光BD高10到20倍的新一代光盘技术。

    这项新技术论文将被刊登在12月号的《自然纳米技术》杂志上，作者除两位教授外，还包括他们的几位研究生，其中也不乏华裔学生如“Yuan Wang”、“Cheng Sun”等。

    试验设备刻出的100nm图案