该晶圆在原型设备上使用 极紫外光刻技术(EUVL)。查看更多 电脑硬件图片.

　　照片由桑迪亚国家实验室提供近半个世纪以来，硅一直是世界技术繁荣的核心，但 微处理器 制造商几乎已经从中挤出了生命。目前用于制造微处理器的技术将在2005年左右开始达到极限。届时，芯片制造商将不得不寻求其他技术来填充更多。 晶体管 在硅上制造更强大的芯片。许多人已经在关注 极紫外光刻 (EUVL)作为延长硅寿命至少到十年末的一种方式。

　　用于将越来越多的晶体管封装到芯片上的当前过程称为 深紫外光刻，这是一种类似摄影的技术，通过镜头聚焦光线以在硅晶圆上雕刻电路图案。制造商担心，随着物理定律的干预，这种技术可能很快就会出现问题。

　　用 极紫外线 (EUV)光在硅晶圆中雕刻晶体管将导致微处理器比当今最强大的芯片快100倍，以及存储容量具有类似增加的存储芯片。在本文中，您将了解当前用于制造芯片的光刻技术，以及EUVL如何从2007年左右开始将更多的晶体管挤压到芯片上。

　　制造芯片

　　在您了解 EUV 光刻技术将如何彻底改变 微处理器，您应该首先了解当前的制造工艺。微处理器，也称为计算机芯片，是使用称为 光刻.具体说来 深紫外光刻 用于制造当前种类的微芯片，并且很可能用于制造您内部的芯片 计算机.

　　光刻类似于摄影，因为它使用光将图像传输到基板上。在 照相机，基板是 影片.硅是芯片制造中使用的传统基板。为了创建微处理器上的集成电路设计，光线被引导到一个 面具.掩码就像电路图案的模板。光线穿过掩模，然后通过一系列缩小图像的光学透镜照射。然后将该小图像投影到硅或半导体晶圆上。

　　晶圆上覆盖着一种光敏液体塑料，称为 光刻 胶.掩模放置在晶圆上，当光线穿过掩模并照射到硅晶圆上时，它会硬化未被掩模覆盖的光刻胶。不暴露在光线下的光刻胶仍然有些粘稠并被化学冲走，只留下硬化的光刻胶和暴露的硅片。

　　创建更强大的微处理器的关键是 光的波长.波长越短，可以在硅晶圆上蚀刻的晶体管就越多。更多的晶体管等于更强大、更快的微处理器。这就是英特尔 奔腾 4 处理器拥有4200万个晶体管，比 奔腾 3，其中有2800万个晶体管。

　　截至2001年，深紫外光刻使用240纳米的波长。纳米是十亿分之一米。随着芯片制造商降低到100纳米波长，他们将需要一种新的芯片制造技术。使用深紫外光刻带来的问题是，随着光的波长变小，光会被旨在聚焦它的玻璃透镜吸收。结果是光不能到达硅上，因此不会在晶圆上产生电路图案。

　　这就是EUVL将接管的地方。在EUVL中，玻璃镜片将被替换为 镜子 聚焦光线。在下一节中，您将了解如何使用 EUVL 生产比 2001 年制造的最强大的芯片至少五倍的芯片。

　　摩尔定律

　　工程师使用 EUVL 检查从原型机上新打印的晶圆。

　　照片由桑迪亚国家实验室提供每年，制造商都会推出下一个伟大的计算机芯片，以提高计算能力并允许我们的 个人电脑 比我们十年前想象的要多。 英特尔 创始人 戈登·摩尔 35年前就预测了这种技术现象，当时他说微处理器上的晶体管数量每18个月就会翻一番。这被称为 摩尔定律.

　　业内专家认为，深紫外光刻将在2004年和2005年左右达到极限，这意味着如果没有新的芯片制造技术，摩尔定律也将走到尽头。但是，一旦深紫外达到天花板，我们将看到芯片制造商转向新的光刻工艺，使他们能够在2007年之前生产出业界第一个10千兆赫(GHz)微处理器。相比之下，最快的英特尔奔腾 4 处理器(截至 2001 年 5 月)是 2.4 GHz。 EUVL 可能会将摩尔定律再延长 10 年。

　　“EUV光刻技术使我们能够制造出特征尺寸足够小的芯片，以支持10 GHz时钟速度。它不一定能实现它，“EUV光刻项目经理Don Sweeney在 劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL)说。“我们需要做的第一件事是将集成电路缩小到30纳米，而EUV光刻技术显然可以做到这一点。 相比之下，深紫外光刻可以创建的最小电路是100纳米。

　　2001年4月， EUV有限责任公司 (EUV LLC)推出了第一台全尺寸原型EUV光刻机。EUV LLC是一个由一些世界领先的芯片制造商和美国能源部三个研究实验室组成的财团。成员包括英特尔，AMD，IBM，美光，Infeneon和摩托罗拉。这些公司正在与 虚拟国家实验室，由桑迪亚国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室组成。成为该联盟成员的优势是优先使用这项新技术。

　　现在让我们看看 EUVL 是如何工作的。

　　EUVL 流程

　　图片来源：桑迪亚国家实验室以下是 EUVL 的工作原理：

　　一个 激光 是针对喷气式的 氙气.当激光击中氙气时，它会将气体加热并产生 血浆.

　　一旦等离子体被创造出来，电子就开始从它身上脱落，它辐射出13纳米的光，这对于 人眼 看。

　　光线传播到一个 冷凝器，它聚集在光线中，以便将其定向到 面具.

　　计算机芯片的一个级别的表示通过应用一个 吸收 到镜子的某些部分，但对其他部分则不然。这将创建遮罩。

　　面罩上的图案反射到一系列四到六个 曲面镜，减小图像尺寸并将图像聚焦到硅晶圆上。每个镜子稍微弯曲光线以形成将传输到晶圆上的图像。这就像你的镜头一样 照相机 弯曲灯光以形成图像 影片.

　　根据Sweeney的说法，整个过程依赖于波长。如果使波长变短，则可以获得更好的图像。他说要考虑用相机拍摄静态照片。

　　“当你拍摄某物的照片时，图像的质量取决于很多事情，”他说。“它首先取决于你用来制作照片的光的波长。波长越短，图像越好。这只是自然法则。

　　截至2001年，用深紫外光刻制成的微芯片是用248纳米光制成的。截至2001年5月，一些制造商正在过渡到193纳米光。使用EUVL，芯片将用13纳米光制成。基于较小波长产生更好图像的定律，13纳米光将提高投射到硅晶圆上的图案的质量，从而提高微处理器的速度。

　　整个过程必须在 真空 因为这些波长的光太短了，甚至空气也会吸收它们。此外，EUVL使用涂有多层钼和硅的凹面和凸面镜 - 这种涂层可以反射13.4纳米波长下近70%的EUV光。另外30%被镜子吸收。如果没有涂层，光在到达晶圆之前几乎会被完全吸收。镜面必须近乎完美;即使是涂层中的小缺陷也会破坏光学元件的形状并扭曲印刷电路图案，从而导致芯片功能出现问题。