皮膚科 王修含醫生

用來印刷IC版的微影術(lithography)

台大生醫電子與資訊學研究所/ 皮膚科  王修含 醫師

微影術(lithography)的定義
利用物理能量，如紫外線(ultraviolet, UV), X光(X-ray), 電子束(electron beam)，配合其它技巧，如蝕刻(etching)、光罩設計(mask design)、光阻(photoresist)、基質製造(substrate production)等，用於生產積體電路(integrated circuit, IC)的工業技術，稱為lithography

光學顯影術 (光學蝕刻技術，photolithography/ optical lithography)
傳統上，電子業的製程是利用紫外線光源，配合光罩與光阻，進行蝕刻(etching)。製程中若使用溶劑，稱為濕式蝕刻(wet etching)；若使用電漿(plasma)，則稱為乾式蝕刻(dry etching)。

紫外線光源常用「準分子雷射」(excimer laser)激發，例如氟化氪雷射(KrF laser, 波長 248 nm)、氟化氬雷射(ArF laser, 波長193 nm)、氟化鈣雷射(CaF2 laser, 波長157 nm)。
波長愈短，解析度(resolution)愈高，可達0.13 μm (微米)，這類相關技術發展成熟，成本低，且產量高(high throughput)，是現代電子業最常用的製程技術。

此法發展至今，遭遇到光學上的瓶頸，因為透鏡無法使波長過短的紫外線偏折。因此有人發展「浸潤式微影」(immersion lithography)，在水中進行製程，利用水的折射率(n=1.3)比空氣高(空氣折射率n=1)，使紫外線在水中的波長變長，克服這個問題。

次世代微影技術 (next generation lithography)
即使利用「浸潤式微影」的製程，仍無法完全克服透鏡面臨短波長的問題，因此近年來發展出「次世代微影技術」(next generation lithography)，例如：
(1) X-射線微影術 (X-ray lithography)：以同步輻射發出X-射線，波長約7-13 nm，可直接以1:1的比例進行製程，不須設計光罩，也避開光學透鏡的問題。

(2) 電子束微影術(Electron-beam/ E-beam lithography)：使用電子束進行製程，在20-100 KeV的能量下，電子束的波長約為0.02-0.05 nm，可大達提高解析度 (波長愈小，解析度愈高)，其理論解析度可達僅數奈米；而且電子束具有極小的聚焦角度，可達接近微米等級的焦深（depth of focus，DOF），優於光學微影技術。但與光學微影術相比，電子束微影術的成本昂貴，且製程速度慢(low throughput)，不易用於大量生產晶片。