什么是极紫外光刻 极紫外光刻优势介绍

极紫外光刻 (Extreme Ultraviolet Lithography）技术即采用光源波长在极紫外波段范围的光刻技术。在空气环境中，光刻技术最具标志性的技术指标分辨率 R=k1*λ/n*NA，真空中n=1。由此可见，提高分辨率有三种途径，即减小工艺因子k1、减小波长λ、增大数值孔径 NA。根据焦深公式      DOF=k2*λ/（NA)2可知，增大数值孔径虽然可以提高分辦率，但也会降低焦深，影响成像效果，因此发展光刻技术最有效的手段为缩短光源波长。在0.13um 技术节点之前，波长为 248nm的深紫外光刻即可满足需求；到了90nm 节点，在某些关键层就需要采用波长为193nm 的光刻技术。可以说，在45nm 节点采用浸没式光刻之前，发展光刻技术采用的主要手段是减小光源波长。极紫外线是波长介于 1~50nm 之间的电磁辐射，作为紫外线和X 射线的重叠区域，它又称真空紫外线或软X射线。

产生极紫外光源的方法主要有激光致等离子体技术（LPP）和放电等离子体技术(DPP）两种。采用 EUV 进行光刻的主要难点是光学输出功率太低而影响产出率，EUV 光刻所需的光刻胶、掩模版、掩模版保护膜等技术难度均极大。所有的光学调制都需要通过镜像系统来实现，但是通常材料对极紫外短波的能量吸收率很高，使得无法制备传统的光学透视镜头来实现调制。为了使掩模版有效地反射波长为 13.5nm 的 EUV，需要在作为反射镜的石英掩模衬底上覆盖多达50层的 Mo/Si 薄膜。

此外，掩模版的缺陷的光学检测极为困难。通常，光学检测可以获得表面缺陷和相缺陷引起的所有转印缺陷，但是由于 EUV 的多层掩模结构，使得这些缺陷被埋在多层薄膜的下面。目前，光学方式 EUV 掩模检测技术仍处于萌芽阶段，所以光掩模检测和电子束光刻版检测仅停留在可用于 EUV 光刻技术的开发和实验阶段。

当前，全世界仅有荷兰ASML公司能制造商用的 EUV 光刻机，相关的关键技术已经取得突破。业界领先的公司大都已购买或订购多台 EUV 光刻机用于7nm/ 5nm等先进技术节点的研发工作，均获得了积极的效果，产出率也已接近浸没式光刻机三次曝光的水平，有望在7nm 节点首次应用于集成电路的量产。

如果在7nm/5nm以下技术代仅使用浸没式光刻，大量图形层必须采用双重甚至多重曝光，这将导致光掩模版数量及光刻次数的成倍上升。如果采用 EUV 光刻技术，7nm 节点几乎所有的图形层都仅需单次曝光即可完成，可減少20层以上掩模版，以而减小工艺复杂度，降低生产成本，提高成品率，缩短产品研发周期。

虽然EUV 光刻机具有上述优点，但是其单价很高，截至2017 年年底，它仍是集成电路发展史上单台价格最高的工艺设备，而且因光能转换和传递中能量转换效率较低而需要较高的光源能耗来维持其运行，再加上其产出效率(Troughput） 及稳定在线时间、相关配套生态链等方面相比浸没式光刻机还有较大的提升空间，因此限制了 EUV 光刻机在工业界的广泛应用。

编辑：黄飞