白話科技｜Canon奈米壓印設備出貨！奈米壓印技術是什麼？有望挑戰ASML EUV？

日本大廠佳能（Canon）於9月26日宣佈，首度出貨奈米壓印微影設備（Nanoimprint Lithography, NIL）給美國「德州電子研究所」。

該設備據稱可生產5奈米製程晶片，並且經過改良後，將可進一步用於生產2奈米製程晶片。

奈米壓印技術是什麼，有哪些優勢及應用？若要普及甚至是取代EUV地位，又有哪些挑戰需克服？

NIL奈米壓印技術和EUV有何不同？

EUV微影技術是透過「光」來曝光及蝕刻，進而在晶圓上產生電路圖案，NIL奈米壓印技術並不需要光源，而是 將奈米級的電路圖模具如同蓋「印章」一般，轉印至晶圓表面上塗覆的樹脂（光阻劑）上，以形成電路。

《日本經濟新聞》報導提到，佳能從2014年起，攜手印刷廠大日本印刷（DNP）、記憶體廠鎧俠（Kioxia）一同研發NIL技術，自2023年10月開始銷售NIL設備，此次是佳能在上市之後，首次宣佈出貨。

佳能執行長御手洗富士夫2023年接受《彭博》採訪時提到， NIL機台售價預計將比艾司摩爾的EUV設備「少一位數（one digit less）」 ，該公司光學設備事業本部副事業本部長岩本和德，於26日並對《日本經濟新聞》表示， 佳能的目標是在3到5年內，每年銷售10到20台NIL設備。

目前，市面上的EUV僅由艾司摩爾（ASML）供應，最新一代的High NA（高數值孔徑極紫外光）EUV，更據傳要價約3.8億美元（約新台幣120億元）。

NIL奈米壓印技術有何優勢？

NIL奈米壓印技術有以下優勢：

• 更高的解析度：可實現小於5奈米的線寬，突破光學微影技術限制。
• 更低的成本：製程更簡單、設備成本更低，且可重複使用壓印模具，降低生產成本。
• 更高的產能：複雜的三維電路圖可一次壓印完成，相較需多重曝光蝕刻的光學微影技術，能大幅提高產能。
• 更高的良率：不同於光學投影，NIL採機械接觸直接轉印的方式，可減少缺陷、提高良率。
• 更低的能耗：不需使用高耗能的EUV光源，耗電量僅為光學微影的約十分之一。

NIL設備的應用領域亦十分廣泛：

• 半導體：大規模且快速生產晶片，有望率先應用於規則性結構的NAND Flash晶片。
• 光學元件：高解析度及較低的成本，適合製造高精度的光學元件。
• 生物醫學： 製造精細的生物感測器和儀器，有助於生醫診斷技術。

NIL若要挑戰EUV，有哪些挑戰？

NIL在廣泛普及之前，尚需面臨不少挑戰。

根據佳能官網介紹，NIL需要非常 高精度的控制技術 ，用於壓印模具及晶圓的精確位置校準；且液態光阻劑必須均勻分佈在基板上，需仰賴複雜的流體力學模型和即時監控系統，來控制光阻劑的流動和分佈。

另一方面， 「微粒污染消除」 也至關重要，因為誤入設備中的微粒異物，不僅會導致生產出的晶圓缺陷，還會破壞模具上的圖案。

《Tom’s Hardware》指出，更重要的是，NIL和DUV（深紫外光）或EUV的製程並不相容，晶片製造商需要圍繞NIL重新設計生產技術，並且將NIL整合到現有的製造流程中，也是需克服的課題。

換言之，佳能需要和其他公司合作，開創出和NIL設備相容的材料，藉以在業界被更廣泛採用，才有機會挑戰ASML EUV的大片江山。

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參考資料：日本經濟新聞、Tom’s Hardware、彭博、佳能、經濟部產業技術司

責任編輯：李先泰

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