台积电浸润式显影功臣 林本坚

台積電浸潤式顯影功臣林本堅：22奈米製程從天空找靈感

台積電（2330）將於2007年9月正式投入45奈米製程量產！這是台積電首次以自行創發、與設備商共同開發的浸潤式微顯影設備投產的製程技術，也距離創發人、台積電資深處長

林本堅提出這構想足足將近5年之久。從夢想初生到美夢成真，除了印證半導體界的共同

努力之外，林本堅的執著及他對科技有如宗教般堅定不移的信仰支撐，絕對是一大功臣。

台積電採用193波長曝光設備，量產45奈米製程，這套設備之所以引人矚目，在於不同

以往的「乾式」製程，而是「濕式」機台。過去乾式曝光顯影是在無塵室中，以空氣為媒

介進行，透過光罩在晶圓上顯影；而浸潤式微影則是以水為透鏡，在晶圓與光源間注入純水，波長光束透過「水」為中介，會縮短成更短波長，得以刻出更精密晶片。就是這項發明，讓半導體的摩爾定律得以朝45奈米製程之後沿續。

時間回溯到2002年，林本堅受邀參加一場國際光電學會技術研討會，會中他發表這項發現，語驚四座，因為當時的半導體設備商多研發焦點放在如何延續乾式機台的生命，並已

耗費數十億美元進行開發。林本堅的理論無疑是在業界投出一顆炸彈，但經過他無數研討

會努力奔走、尋找與設備商合作，最後，台積電在2004年與ASML共同完成開發全球第

一台浸潤式微影機台，讓業界在震驚之餘也刮目相看。

如今，浸潤式顯影不但是英特爾（Intel）等半導體龍頭、設備商所認定的跨入45奈米製

程之後的解決方案，也已正式納入國際半導體藍圖架構成為主流。回顧過去林本堅提出的「一滴水」理論，過了5年，台積電終於將在2007年下半正式用來量產。林本堅的「微物」論改變的半導體技術的進展，也改變由晶片所驅動的世界，現在的他，則投入22奈

米製程之後設備研究，不同的是，這次靈感來自「天空」。

林本堅說，22奈米製程之後多重直接式電子束（E-Beam Direct Write）將是最佳解決方案，他說，航太工程的演進給了他許多靈感，他巧妙地比喻，現在許多設備商投入的EUV設

備就像是太空梭一樣成本太昂貴，又不適合載客，E-Beam就是向不需要飛行跑道的直昇機，可以直接空降在晶圓上，靈巧又符合成本效益。看來「一沙一世界、一奈米一宇宙」

這句話用在他身上再洽當也不過了。

張忠謀的愛將林本堅讓台積電在未來八年技術領先

未來半導體發展關卡在微影技術，全球專精此技術的不超過十人，林本堅是其中排名很前面的一位，他的一九三奈米浸潤式微影，改寫了全世界半導體的微影藍圖。

「就是這個光！」台積電微製像技術發展處資深處長林本堅，一生都在追求心目中最理想

的光，他利用(光)波長的變化，不斷改寫半導體的歷史。

十一月初，台積電正式啟用全世界第一台一九三奈米「浸潤式微影技術」(Immersion Lithography)機台，正式跨入六十五奈米線寬世代的生產。這項技術的突破讓將台積電

足以一口氣跳躍成長三個技術世代，也讓全世界半導體產業把這項技術列為今後六十五、

四十五及三十二奈米線寬製程的主流。也就是說，台積電在二○一二年前都將保有這項技

術領先的位置。

十月初，美國《新聞週刊》才以「浸潤在水裡的晶片」為題，指出台積電利用浸潤式技術，晉升至一線晶片製造商行列，令台積電設計能力足夠和ＩＢＭ及英特爾等半導體廠商並駕

齊驅。美林證券亞太區半導體首席分析師何浩銘(Daniel Heyler)更表示，台積電走在晶

片產業的最前線。

去年七月，台積電董事長張忠謀為鼓勵創新，頒發「創新獎」給研發有功人員，排名第一

的林本堅，因為這項讓台積電奈米技術三級跳的成就「拿了一大筆獎金」。獎金有多高？

林本堅神秘地笑說無法透露，但已足以說明張忠謀對他的器重。

林本堅很小就展現對光學的興趣，十三歲母親將一台老式六Ｘ九相機送給他，他利用相機

的成像原理，把它改成一台放大機，「我把父親的照片放上去，又弄一個玻璃片，畫了鬍子，兩張疊在一起，就合成出爸爸長鬍子的照片。」他呵呵笑出來，眼神閃出年少神采，

口音裡流露出一股綿軟柔細的越南尾韻。

六Ｘ九相機開啟光學少年的探索興趣

他出生於越南，在西貢附近的堤岸市長大，家境優渥。父親是當地英文中學校長，外祖父

是船商，他在越南受過完整的華僑教育。高三那年，他獨立一人遠渡來台就讀新竹中學，

隔年考上台大電機系。台大電機時代，林本堅特別著迷結合物理和數學的電磁波學，後來

他到美國俄亥俄州立大學投入於當時新興雷射研究。到他攻讀博士，全像學(Holography，雷射光立體攝影術)當紅，他站在這股浪潮上，一頭栽入。全像學可以將三度空間裡每一

點的資料錄下來，包括能完整保存光的繞射(diffraction)所有資訊，他以全像學完成博士

論文。

林本堅很能掌握到這些繞到背後的光線，這些精確掌握的能力令他在ＩＢＭ從事微影技術

研究時，如魚得水。他那時常想，自己窮一生之力，都買不下這些昂貴的超級電腦，於是

他像得到寶物似的每天實驗、運算，使他得以自發開發很多電腦模擬程式。

他太太回憶著，那時他們大女兒才剛出生不久，林本堅卻常下班回家吃完飯，又匆匆回研

究室，他整個心思被光的追求填滿，內心燃燒的欲念不斷驅動他前進。他自己都說：「有

一次我做實驗，一直做，忽然發覺外頭怎麼車聲人聲很吵，原來不知不覺天就亮了。」

ＩＢＭ期間養成凡事領先的個性習慣

一九七○到一九九二年林本堅在ＩＢＭ工作期間，他帶領團隊研發出一微米、○‧七五微米、○‧五微米的光刻技術，每一步躍進在當時都是世界第一。林本堅說：「我們在ＩＢＭ做研究，我們一定要比世界早幾步。ＩＢＭ就是有這種『壞習慣』，凡事要領先，我自己也是

這種個性，才會在ＩＢＭ待這麼久。」總計至今，他發表論文六十三篇，獲美國三十五項

專利。

今年六十二歲的林本堅，他的人生彷彿是由很多「超前」的紀錄所累積而成。一九七五年，他做出當時光刻技術最短波長的光線，「那時沒有人知道怎麼叫它，我把它叫『深紫外

線』(Deep UV)的光線，」這種由林本堅命名的光線，直到三十年後的今天仍被廣泛應用，變成光刻顯影技術的主流。一九八六年，林本堅就認為微影技術要再發展下去，就必須從

乾式轉向浸潤式(Immersion)微影技術。