2008年10月，奧圖碼發(fā)表全球第一臺掌上型投影機，僅重80公克，卻可連結(jié)iPod、數(shù)位相機及游戲機等。2010年1月，蘋果發(fā)表高效能的平板電腦 iPad，外觀僅有A4紙張的四分之三。2010年6月，Sony推出全世界最輕的NEX-3單眼相機，僅重229公克，比一罐牛奶盒還輕。

追求輕、薄、短、小及高效能，已是所有3C消費性電子產(chǎn)品的趨勢，但隨著其快速演進的過程背后勢必要不斷開發(fā)先進且高效能的晶片制程技術(shù)，因此致力于提升晶片良率與效能，一直是國際半導(dǎo)體大廠不遺余力的目標。

工研院量測技術(shù)發(fā)展中心正研究員顧逸霞，突破傳統(tǒng)奈米量測的方式，研發(fā)出世界領(lǐng)先的In-chip微影制程疊對量測專利，以32奈米制程而言，在2009 年時量測精準度就可達0.57奈米以下，足足領(lǐng)先國際半導(dǎo)體技術(shù)藍圖檢測需求時程4年。過去7年來，她還產(chǎn)出國內(nèi)外55件半導(dǎo)體量測關(guān)鍵技術(shù)專利、56篇原創(chuàng)性國內(nèi)外期刊論文，期間技轉(zhuǎn)給國際大廠的金額更超過新臺幣8,000萬元，如此杰出的成就，讓她一舉拿下經(jīng)濟部科專計畫首屆「科技女杰獎」。

推動制程疊對技術(shù)不斷提升

顧逸霞表示，高效能的晶片，須透過精準的半導(dǎo)體積體電路制程產(chǎn)出，但由于積體電路制程線寬愈做愈小，從65奈米制程演進到45奈米、32奈米、22奈米……，精準度的要求會隨制程線寬的下縮而提高，由于線寬已經(jīng)遠小于傳統(tǒng)影像量測法所能偵測的極限，同時積體電路的圖樣密度及制程復(fù)雜度不斷增加，使得 45奈米以下制程的良率面臨到極大的挑戰(zhàn)。因此，必須「仰賴最先進的奈米疊對量測技術(shù)，來驗證電路曝寫的堆疊間是否精準，線寬尺寸誤差是否在容許的范圍內(nèi)，」她說。

為了克服良率挑戰(zhàn)，必須增加更多制程疊對(Overlay)量測取樣，并且更有效率地運用先進疊對圖樣設(shè)計，同時提升疊對系統(tǒng)的精準度與速度。因此需要開發(fā)創(chuàng)新并且可靠的制程疊對檢測技術(shù)應(yīng)用于先進制程即時檢測及回饋控制，以確保量產(chǎn)制程產(chǎn)品良率能夠提升，國際上相關(guān)研究單位都積極朝向開發(fā)可突破光學(xué)繞射極限的量測技術(shù)，以確保未來前瞻制程參數(shù)的量測準確度能符合國際半導(dǎo)體技術(shù)藍圖(ITRS, International Technology Roadmap of Semiconductor)的要求。

外型溫柔婉約的顧逸霞，領(lǐng)軍工研院量測中心的先進半導(dǎo)體制程量測技術(shù)發(fā)展，在以男性居多的半導(dǎo)體制程量測領(lǐng)域闖出一片天。(攝影／鄒福生)
工研院量測技術(shù)發(fā)展中心指出，目前單就疊對量測檢測機臺的商機就上看十億元，顧逸霞指出，她和團隊所研發(fā)出的In-chip微影制程疊對量測專利，以突破光學(xué)繞射極限的創(chuàng)新光學(xué)式檢測方法，可以檢測出晶片內(nèi)部任何位置的疊對誤差，有別于過去量測技術(shù)僅能在晶片外圍作量測的缺點，且能即時且快速的反應(yīng)，不僅提高了50％的精準度，也對先進制程良率提升有莫大貢獻。研發(fā)出的量測技術(shù)也屢獲得國際半導(dǎo)體大廠如臺積電及AMD(Advanced Micro Device)等所采用，其中光是臺積電也因?qū)氪思夹g(shù)，降低制程成本，年產(chǎn)值超過新臺幣500億元。

顧逸霞自2004年起主持先進半導(dǎo)體制程量測技術(shù)開發(fā)計畫，期間建立了多項自有的團隊核心技術(shù)，包括亮場顯微影像檢測技術(shù)、雷射散射儀檢測技術(shù)等，并研發(fā)世界領(lǐng)先之原創(chuàng)性In-chip微影制程疊對量測專利設(shè)計，發(fā)展奈米結(jié)構(gòu)繞射成像理論模擬平臺以達最佳化量測設(shè)計，及高解析量測數(shù)值演算法可突破傳統(tǒng)影像量測法所能偵測的極限，提升微影制程參數(shù)量測精確度，可整合應(yīng)用于關(guān)鍵尺寸、疊對誤差、線寬粗糙度、側(cè)壁角度等多參數(shù)In-line即時檢測回饋控制。

透過合作追求技術(shù)突破

她建立以雷射散射術(shù)為機制之下世代快速大面積制程線上檢測新技術(shù)，使用電磁理論建立3D奈米結(jié)構(gòu)散射理論模型，配合創(chuàng)新高靈敏度演算法進行制程參數(shù)即時分析，預(yù)期成為22奈米制程檢測技術(shù)主流。藉由實際制程量測驗證結(jié)果完善修正后的理論模擬平臺，未來將可大量且快速的應(yīng)用于制程參數(shù)量測最佳化設(shè)計及量測。預(yù)期能夠加速制程運作、降低雜訊，進一步提升產(chǎn)能速度(MAM time ?0.6 sec, Move-Acquire-Measure)和精準度。

顧逸霞強調(diào)，量測技術(shù)之所以能夠不斷進步，和國際大廠合作也是技術(shù)突破的關(guān)鍵。研發(fā)團隊長期與國際半導(dǎo)體檢測機臺廠商合作，包括英商Accent Optical Technologies及美商耐諾(Nanometrics Incorporated)等，將自行研發(fā)的最佳化量測設(shè)計及創(chuàng)新數(shù)值演算法導(dǎo)入，以提升線上檢測機臺之效能。

2004至2007年間，顧逸霞帶領(lǐng)團隊與臺積電及Accent Optical共同合作挑戰(zhàn)國際半導(dǎo)體技術(shù)藍圖2010年所需求的45奈米制程檢測技術(shù)。臺積電微影制程研發(fā)處投入最先進的193奈米浸潤式曝光顯影制程 (Immersion Lithography)及光罩制作技術(shù)，Accent Optical投入先進12寸晶圓量測機臺開發(fā)技術(shù)，顧逸霞團隊則投入包括In-chip疊對量測專利設(shè)計及跨焦取像(Through focus)量測方法專利技術(shù)開發(fā)，并將團隊開發(fā)的最佳化奈米圖像量測設(shè)計及新創(chuàng)數(shù)值演算法實際導(dǎo)入Accent Optical的半導(dǎo)體檢測機臺，成功完成了臺積電先進制程逐層量測驗證。

這項合作案有效善用國合策略及技術(shù)資源共享，縮短了技術(shù)研發(fā)時程，并降低計畫所需經(jīng)費，除了有效解決次世代檢測技術(shù)需求，并具備了國際領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)指標性意義。顧逸霞認為，正因為多方互利合作，才能讓量測技術(shù)一路突破。

2009年時，她所率領(lǐng)的研究團隊，研發(fā)出的32奈米疊對精準度就已達到0.57奈米以下，足足領(lǐng)先ITRS所設(shè)定2013年量產(chǎn)檢測需求，深具前瞻性。

但她也不諱言，一開始爭取國際合作時，并不是那么順利，例如光是和臺積電簽約，就足足談了9個月才下來，首先必須以耐心誠意接受對方先期試用驗證，直到我方檢測技術(shù)確實超越國際上現(xiàn)有技術(shù)后，后續(xù)才促成多項的國際技術(shù)授權(quán)，也因此臺積電的研發(fā)人員也私下還昵稱她為「顧老大」。