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校友情與事

微影技術巨人-2009 IEEE Cledo Brunetti得主林本堅博士

文/王柔雅(臺大soc中心特約記者)

 

臺大系統晶片中心陳良基主任與林本堅博士(右)攝於台積電第十二場前。

談到未來半導體產業的發展,「微影技術」絕對是不容忽視的關鍵。而提到全球微影技術界,則林本堅博士絕對是不可或缺的靈魂人物!

畢業於臺大電機系,長年致力於半導體製程科技的發展,2002年發明「浸潤式微影技術」(Im-mersion Lithography),帶動摩爾定律之下的晶片生產技術,被譽為全球半導體產業的重要里程碑,更讓全球科技專業組織IEEE將2009年Cledo Brunetti大獎的殊榮頒給他。

這當然不是他第一次獲獎,其卓越創新的研發技術早已享譽國內外電子工程界,包括2002年獲選為國際電機電子工程學會IEEE Fellow、當選國內「十大傑出工程師」;2003年獲選為國際光學工程學會SPIE Fellow;2004年獲頒首屆Frits Zernike終身成就獎、台積電創新獎;2006年被數位雜誌評選為亞洲25大傑出經理人;以及2008年獲得「美國國家工程學院」(National Academy of Engineering, NAE)新科院士。得獎無數,被封為「微影技術巨人」,當之無愧!

 

半導體的巨擘 張忠謀的愛將

林本堅博士目前擔任台積電微製像技術處資深處長,他利用(光)波長的變化,不斷改寫半導體的歷史。其中最具代表性的發現,當屬2002年提出的193「浸潤式微影技術」(Im-mersion Lithography)。這項技術改寫了全世界半導體的微影藍圖,對半導體與台積電在65奈米以下先進製程,極具突破性貢獻。

隨著IC元件日益縮小,微影技術也必須更為精細,以利於在先進製程中準確地將電路顯影在晶圓上。林本堅博士發現,在193奈米機台加入水為媒介,可得出更短的波長。這項技術被全世界半導體產業列為今後65、45及32奈米線寬製程的主流,當然也讓台積電在一夕之間跨越了三個技術世代。

2004年11月台積電啟用全世界第一台193奈米「浸潤式微影技術」機台後,象徵半導體產業正式跨入65奈米線寬世代的生產。直到2012年以前,台積電都能保有此技術的龍頭地位。2003年,張忠謀董事長頒發第一名「創新獎」給林博士,以示器重。

 

老式六X九相機 開啟「光學」新視界

林本堅博士出生於越南,成長於西貢附近的堤岸市。自幼家境富裕,在越南接受完整的華僑教育。從少年時代開始,就對光學有著濃厚的興趣。13歲那年,母親送給他一台老式的六X九相機,自此開啟他在光學世界的第一扇門。

憶起當時收到禮物的情景,他笑得合不攏嘴,說當時像是得到了什麼稀世珍寶一樣的快樂!得到相機之後,每天都要玩上好一陣子,才肯罷手。特別的是,他不像一般小孩拿到相機就忙著拍照,他反而開始思考相機的成像原理,並將相機改裝成放大機。

「我把父親的照片放上去,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。」一面說著自己的「創意」,一面笑得靦腆,眉宇間流露出赤子情懷。誰也沒料到,那個調皮稚嫩的少年,日後竟成為次微米光刻技術世界級的權威。

 

興趣加努力 奠定巨人的成功基礎

因為一台六X九老式相機,觸發了他對科學研究的熱忱。高三那年,他隻身飄洋過海來臺,就讀新竹中學,隔年以高分考上臺大電機系。在大學時代,他最喜歡的科目就是結合物理和數學的電磁波學。1963年畢業後,旋即遠赴美國俄亥俄州立大學深造,並投入當時十分熱門的雷射研究。從小的興趣和後天的努力,讓林本堅博士在各項研究都有傑出的表現。取得碩士後,他決定再往博士之路前進。

當時適逢全像學(Holography,雷射光立體攝影術;光儲存技術之一,可加大單位面積的儲存容量)全盛時期,林本堅也為之著迷。於是,便全心全意地投入於全像學的研究之中。最後,以全像學完成了博士論文。

學成後,開始在業界嶄露頭角。曾在IBM紐約華生實驗室(Watson Lab)工作,也擔任過IBM研發部經理。表現優異的他,相當受到主管賞識,在IBM一待就是22年。之後,曾自行創業8年,而於2000年被台積電資深研發副總蔣尚義網羅。

在IBM工作期間,林本堅博士帶領團隊研發出1微米、0.75微米、0.5微米的光刻技術。光刻技術講求精密,團隊研究成果的每一小步,都代表世界光刻技術躍進一大步。他強調,在IBM做研究,不只要追求突破、精確,最重要的是,還要搶時間。「我們的『壞習慣』就是,一定要比世界早幾步!」風趣的言談中,不難想見林博士做研究時的積極態度。

就算到現在,他的實驗室總是開著兩部電腦,方便隨時交互運算。有人說,林博士的頭腦就是第三台電腦,在跟機器相互競賽,看看誰能想出更多突破的可能。他也常常為了研究苦戰至天明,忘了時間。回想起為了實驗賣力工作的情景,眼神裡仍充滿鬥志。雖然已過花甲之年,他對科學研究的熱忱,仍不輸年輕科學家。

 

逆向操作 闖出不同的路

當全世界半導體一窩蜂地走向157奈米波長技術時,林本堅博士逆向操作。他認為,157技術已面臨「撞牆期」,應將眼光放得更遠,找尋其他技術的利基(niche)。「遇到一個困難,不要像愚公移山一直移下去,你要思考這個困難是你的機會,還是你的累贅。繞道前進也是一種解決方案」。

或許就是這種彈性,讓林博士永遠能拔得頭籌,闖出和別人不同的路來。在他決定好好運用193奈米波長,發展更極致的「光刻」技術之後,果真有了重大發現。經過縝密計算後發現,193奈米波長的光線,透過水為媒介,可以縮短至134奈米,遠低於157奈米波長。

「以前我一直以為水到193奈米光波就死了,沒想到還沒死,而且透光度很高;不只透光度高,折射率反而變好。」一般人大概很難想像,原來日常生活中隨處可見的「水」,可以發揮這麼高的效用。在專業的科學家眼中,「科學元素」俯拾即是。

 

身兼科學家、藝術家與運動家

雖然大半輩子都貢獻給科學研究,但不減其對人文藝術的喜愛。從小就學小提琴,閒暇時喜歡和親友共賞音樂。林博士認為,藝術和科學彼此相輔相成。藝術可以沉澱人的心靈,讓精神、腦袋更為靈敏。思路變得清晰後,做研究自然更加游刃有餘。此外,林本堅博士還是一位網球好手。40歲開始接觸網球,從此養成愛運動的好習慣。不論輸贏,也都保持一貫的紳士風度,帶著笑容離開球場。

他經常鼓勵年輕後進,要勇於突破自我,朝理想前進。就像他一樣,永遠堅持領先、積極面對挑戰。

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