薛偉傑：璞璘科技付運首部納米壓印機 似較28納米國產光刻機順利

【明報專訊】內地企業璞璘科技（杭州）有限公司（PRINANO）日前宣布，公司自主設計研發首部PL-SR系列噴墨步進式納米壓印機，已在8月1日順利通過驗收，並交付內地的特色工藝客戶。這是內地首部半導體級納米壓印機交付客戶。這次設備交付是該公司在業務拓展和市場滲透方面的里程碑，標誌着該公司在高端半導體製造設備領域邁出了堅實的一步，亦是向納米壓印技術發明30周年致敬。

稱「初步實現20納米以下製程」

這個消息可說是重磅兼震撼，尤其是相對於上海微電子（SMEE）的28納米製程國產光刻機「吹風」超過5年，仍然好像霧裡看花，至今也未透露有沒有通過驗收和交付，與璞璘科技的新聞稿用字的「實牙實齒」，形成了強烈的對比。

不過，璞璘科技也未有透露很多重要數據，只是表示PL-SR系列噴墨步進式納米壓印機，配備了自主研發的模板面型控制系統、納米壓印膠噴墨演算法系統、噴墨列印材料匹配，並搭配了自主開發的軟件控制系統，攻克了納米壓印膠的殘餘層控制等關鍵技術難題，可以對應線寬在10納米以下的納米壓印工藝。此外，PL-SR重複步進壓印系統還可以滿足模板拼接的需求，最小可以實現「20毫米 x 20毫米」的壓印模板的均勻拼接，最終可以實現300毫米（12吋）晶圓級大面積的模板。目前，該款設備已初步完成記憶晶片的驗證。

周郁等發明相關技術 非佳能首創

不過，璞璘科技網頁上設備簡介顯示，PL-SR是至今唯一在國內已經初步實現20納米以下製程的高端晶片納米壓印工藝研發設備。這與新聞稿所說的可以對應線寬在10納米以下，看來有些矛盾，不知是否未有更新資料。

納米壓印（Nanoimprint Lithography, NIL）技術，可以應用於半導體製造過程當中最重要的「微影」（電路圖轉移）（Lithography）工序，被認為有潛力和現時最精密和主流的極紫外（EUV）光刻技術競爭。日本佳能集團（Canon）近幾年在這方面大舉投資，並在2023年10月13日宣布，推出已研發和測試多時的納米壓印技術半導體製造設備FPA-1200NZ2C，更加惹人關注。但原來，納米壓印技術並非由佳能發明，而是由美國工程院院士、美國普林斯頓大學約瑟夫‧埃爾金講座教授、中國科學院愛因斯坦講座教授周郁（Stephen Y. Chou）在1995年發明。璞璘科技的共同創辦人、董事長兼首席科學家葛海雄博士，早年在美國留學時，曾是周郁的學生，當時已參與納米壓印技術的早期研究。

到2003年，納米壓印作為一項微納加工技術，被納入國際半導體技術藍圖（ITRS）。2009年，從事納米壓印基礎技術研發的美國公司Molecular Imprints（MII）曾經規劃將這種技術應用來製造32納米製程的邏輯晶片，但進展不及預期。據說是因為生產速度慢兼良率低，資金問題也成為掣肘。2014年，佳能收購了MII。但早在2004年，佳能已開始秘密研發納米壓印技術，只是一直秘而不宣。直至2014年收購MII，將它更名為Canon Nanotechnologies之後，才比較高調談及納米壓印技術。之後，佳能曾經找來日本主要的記憶體生產商東芝（在2019年改名為鎧俠Kioxia）合作，共同開發納米壓印技術。有說SK海力士在2023年已從佳能購買了納米壓印設備，正在進行生產3D NAND型快閃記憶體的測試。另外，三星電子亦有開發包括納米壓印技術在內的3至4種光刻機替代方案。

較適合製造記憶晶片

簡單來說，噴墨式納米壓印技術是先將壓印膠以極小的水滴般噴在晶圓表面，再將刻有晶片電路的掩膜（印章）壓在壓印膠上，來實現圖形轉移。然後，再通過加熱或照射紫外光，令印上晶片電路圖形的壓印膠固化。納米壓印工序只是用來取代光刻工序，之後的蝕刻、離子注入、薄膜沉積等標準晶片製造工藝是完全相容，所以能夠接入現有產業，不用完全推翻重來。不過，納米壓印技術的缺點是接觸式技術，那些掩膜不夠耐用。而且，在掩膜和壓印膠脫離的過程中，壓印膠可能會有殘留，又或會沾上些少微塵。因此，納米壓印技術比較適合於生產每層電路圖相近，以及容錯較高的NAND型快閃記憶體，或DRAM記憶體也可以。由於處理器等邏輯晶片的電路圖每層都有分別，故短期內難以使用納米壓印技術來生產。

對於璞璘科技向客戶交付首部PL-SR系列噴墨步進式納米壓印機，筆者的感覺是審慎樂觀。但亦要明白，它向客戶交付納米壓印機，不等於客戶即時用來生產晶片，可能需要相當時間的測試和試產。筆者認為，若在未來一年內，內地的記憶體生產商能夠以該款納米壓印機生產出14納米製程或以下的NAND型快閃記憶體或DRAM記憶體，已算很成功了。

明報記者 薛偉傑

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