最近几天先进半导体制造的热度一度上了热搜，前脚ASML刚在社交平台发布了一则消息，称将向英特尔交付2nm制程的极紫外光刻机，后脚中国唯一一家掌握光刻机技术的企业也官宣将研发
最近几天先进半导体制造的热度一度上了热搜，前脚ASML刚在社交平台发布了一则消息，称将向英特尔交付2nm制程的极紫外光刻机，后脚中国唯一一家掌握光刻机技术的企业也官宣将研发先进制程光刻机，美国媒体也称后者有希望与全球光刻霸主-ASML抗衡。要是再往前倒退三十年，彼时光刻机界还有两位大佬佳能和尼康，而今天要聊的技术就是佳能最近向媒体透露的纳米压印光刻（NIL）技术。
格局已定但押注纳米压印技术
ASML、尼康和佳能三家公司本来三足鼎立，形成了高度的产业集中，其中ASML可以生成制造全球最先进的EUV和DUV，尼康和佳能只能做到DUV，其中尼康定位于中高端，可以做i-line KrF和ArF等光刻机，佳能则主打低端，但是现在佳能宣布要押注全新的光刻技术--“纳米压印”，意图实现高端制程技术的弯道超车。
纳米压印光刻是指将带有半导体电路图案的掩模通过超高精度的印模板压印在晶圆上，就可以在晶圆的既定位置形成复杂的 2D 或 3D 电路图案，其具有超高的分辨率，因为没有光学曝光过程中的衍射和电子束散射现象，印模几乎可以无差别的完美复刻到晶圆上。
图源：百度百科
佳能呢也早在2004年就开始秘密研发这一技术，直到2014年才向业界公布。据统计，纳米压印技术的专利佳能可谓是遥遥领先，像是ASML台积电，三星和蔡司等厂商加起来都不如佳能一家多，虽然全球美国、德国和奥地利都有用于半导体产业的纳米压印设备生产商，但是佳能是唯一一家推出5nm制程的纳米压印设备厂商。并且厂商还宣称，经过不断改进的掩模版甚至可以做出2nm的制程芯片。
（FPA-1200NZ2C实拍图，图源：网络）
技术提出已经近30年，但在最近才展露头角
纳米压印其实不是什么新鲜的技术，早在1995年华裔科学家美国普林斯顿大学周郁教授就提出，在硅片上用高精度的加工工艺加工出精密模具，然后在晶圆上盖印章一样一个一个印上图案，也就是说，印模板越精细压出的图案就越精密。这项技术最难的就在套印精度上，因为任何的物理接触挤压都有可能造成形变，在高精度的围观尺度，多层的复杂图形结构电路受力和对准的形变将难以把控，所以目前看来规律图形，例如点阵和等距栅格图形都比较适合这项技术。
目前主流的纳米压印主要有三种技术：热纳米压印、极紫外纳米压印和微接触压印。
热纳米压印技术就是先在硅片上涂抹压印胶，然后在加热的条件下使压印胶变软并把模板压印上去，等压印胶定型后再脱模，就得到了图案。这种方法因为压印胶会热胀冷缩，所以精度上有些误差，并且加热冷却都需要时间，所以工艺制程时间也比较长。
（热纳米压印，图源：网络）
极紫外纳米压印则很好的规避了温度的问题，先在基板上涂敷具有流动性的压印胶，然后模板压印，利用紫外光固化成型后脱模，最后进行刻蚀就能得到想要的电路图形了。
（极紫外纳米压印，图源：网络）
上面这两种也被称为硬压印，模板和晶圆都是平行贴合并且两者都是硬的，在高精度压印上，平行度就难以保证，所以为了解决这个问题，还有一种技术叫“微接触压印”。
微接触压印采用软模版，用一种叫做聚二甲基氧烷的材料制作而成，俗称PDMS，其工艺流程也较为复杂，先把PDMS软模板泡在硫醇溶液里，是为了在模板表面形成一层硫醇膜，然后再把模板压在预先沉积了金的硅片上，在20秒内硫醇就与金发生反应，形成金-硫共价键，这种共价键会在接触面形成一种自组装的单分子层。脱模后这种自组装的分子层存留在压印胶上，然后再进行刻蚀就可以得到电路图形了。
（微接触纳米压印，图源：网络）
回到佳能最近提到的NIL纳米压印技术上来，这款FPA-1200NZ2C设备就采用的是极紫外纳米压印，佳能就对媒体表示，单个压印工艺的估计成本最低可以达到传统光刻设备工艺的一半，NIL 产品的价格比 ASML 的 EUV 少 1 位数。但是纳米压印同样也存在多层堆叠的精度对位问题，实际生成过程中的良率提升将是一个很难的课题，但是业界也十分看好这项“虽老但是新”的技术，打破ASML的垄断，降低对单一供应商的依赖，一直是三星台积电等大厂所期盼的。所以先进制程新的弯道超车技术--纳米压印究竟能不能掀起新的潮流呢，让我们拭目以待。
责编：我的果果超可爱
参考：
《佳能押注“纳米压印”技术：降低先进工艺生产成本，加速追赶 ASML》-IT之家
《2nm！佳能推出纳米压印光刻机，直接弯道超车ASML？深度解读！》-网络
《Nanoimprint system development and status for high-volume semiconductor manufacturing》--Google 学术
您可能感兴趣
