ＰＳ：好便宜改進 一旦決定用水 牽連最廣工程是 防水 ８年六世代（台積電領先全球到２０１３年）
張忠謀的愛將林本堅讓台積電在未來八年技術領先
商業周刊 / 撰文 吳錦勳 攝影 楊文財
2004-12-15
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。
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。
用淺顯的比喻來說，「浸潤」就像我們在水裡游泳時，不戴蛙鏡直接把眼睛睜開，因為光波改變，我們所看到的世界完全便不同。林本堅在原本一九三奈米乾式微影鏡頭前上一層一公釐至二公釐的水，讓光波變小。光波越小解析度就越強，刻出的電路越精密，製造出的晶片也就越小，讓半導體產業繼續往摩爾定律前進。 兩年前，全世界半導體界工程師發現一五七奈米波長的光刻技術(Optical lithography)已經走到山窮水盡，當時，半導體設備廠商投下超過十億美元在一五七顯影設備上，在光源、顯影劑、光罩及蝕刻材料花費鉅資大幅翻新，但卻始終困難重重，因為光束無法在晶片上精確定位，不能蝕刻出有效的電路。
走不同的路 善用一九三奈米波光的魔術
面對一五七奈米波長技術「撞牆」的局面，領導世界「光刻」界長達三十年的「Burn Lin」(林本堅的英文名字)認為與其拚命往一五七奈米波長去鑽研，倒不如回頭善用一九三奈米波長的光。只是這裡要玩一點光的魔術，才能追求到他要的光線，就像把筷子插入玻璃杯，水裡的筷子立刻折彎的物理現象，林本堅發現一九三奈米波長的光線，透過水的中介，就能讓它縮短至一三四奈米，遠低於一五七奈米波長。 但當時世界主要半導體大廠錢都砸了，頭都剃了一半，便一股腦兒地往一五七奈米看，想在這塊技術岩盤裡，繼續破鑿出一條血路，於是林本堅的話，沒有多少人聽進去。
但兩年前，一場神奇的轉捩點發生了。當時林本堅受邀遠赴比利時參加一場以一五七奈米為主旨的研討會，原本大會只是找他去講浸潤原理「點綴」一下，沒想到輪到他發表演說時，卻上演了一場木馬屠城記。他對著會場二百多位半導體業者清楚運算出，「一九三奈米光波，透過水的折射率一‧四四，我把它一除發現，唉呀，不得了，我找到了一三四奈米波長的光波，大家聽到一三四，全都睜大眼睛。之後，大家把原本討論的一五七奈米都丟一邊了，全部圍繞在一九三浸潤式的話題上。」
如今隨著一九三奈米浸潤式微影機台的進駐，台積電也首次主導業界規格，原本ＩＢＭ及比利時微電子研究中心(ＩＭＥＣ)等十家已訂購一五七乾式機台的國際半導體廠，全數退單，跟進台積電，改訂一九三浸潤式機台。 這些年來，頻頻奔走於國際研討會，以傳教士精神鼓吹浸潤式技術的林本堅，看到現今的成果，也不覺露出淺淺的、謙遜的微笑，證明他過去幾年的努力沒有白費。 「以前我一直以為水到一九三奈米光波就死了，沒想到它到一九三還沒死，而且透光度很高；不只透光度高，折射率反而變好。就在水將死未死的邊緣，是它最好的菁華。」在林本堅眼中，「水」像被賦予生命一樣，有死有活。
‧ 浸潤式技術 讓台積電先馳得點
「水是一個大神蹟，水在攝氏四度時密度最高，到零度結冰時浮到水面形成保護層，讓冰下的魚不致被凍死，這是個大神蹟。」十四歲就信仰上帝的林本堅更有一種奇特的「半導體神學觀」︰「用在一九三奈米，水的折射率在這波長特高，又非常透光，而且水被半導體工業廣泛使用，沒有阻力。是神救了魚之後，照顧半導體工業的另一神蹟。」 雖然研究的是科學，但林本堅十分感性，他是一位感性和理性揮灑自如的人。
他年少時就學小提琴，熱愛音樂的他在家還會一時興起高歌一曲。他說：「如果將音樂與浸潤式微影類比，好比我擁有一片音質非常好的ＣＤ，也有最好音響，可是只有普通的喇叭，我的耳朵還是聽不到最好的音質。浸潤式所用的水就像音質優美的喇叭，讓聲音表現最佳狀態。」
台積電資深研發副總蔣尚義說：「半導體往下的瓶頸在於微影技術，但全世界懂得微影技術的不超過十個，林本堅是排名很前面的一位。」他一九九七年接任台積電資深研發副總，就一直想找個科學家來領導台積電微製像處，尋覓兩年，才找林本堅。 蔣尚義還未見到他本人時，就聽說他過人的精算能力。七年前有家國際性大廠的微影技術機台一出來，林本堅測試一番後，很快計算出這個機台一年多後將達到產能極限。後來果然如他所料，讓廠商也不得不佩服他的精算能耐。 「原本，張董和我都還不曉得林本堅這麼厲害，但最近，我們發現他真是越來越厲害了。他一九三浸潤式的方法，改寫全世界半導體微影藍圖，產業界為了開發一五七奈米花了幾十億美元，但是因為他，這幾十億的美元全像倒在海裡去了，沒有了。」
林本堅無論到哪裡都隨時開著兩台電腦交互運算著，他的腦海則像第三台電腦，永遠在思索這兩台電腦外的第三種答案，「遇到一個困難，你要有辨別的能力，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。大家都去愚公移山，這條路就轉不了，繞道前進也是一種解決方案。」 當全世界半導體研發團隊都以為只有一五七能做時，林本堅卻逆向操作，回頭將一九三改以浸潤方式來突圍，打開這扇方便法門，台積電果然先馳得點。
林家玄關掛著一張四十年前密西根河水一景的老照片，初看以為是一幅印象派油畫，仔細端詳才知，他刻意將照片上下顛倒，讓畫面上方布滿河水倒影，結果產生意想不到效果。在半導體界，林本堅也是別出心裁，扮演光和水的魔術師，找到光水合奏的最理想狀態。
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