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極紫外光刻技術
點擊量：1170 日期：2023-09-08 編輯：硅時代
對于光刻機而言，最核心的技術就是光源，光刻機按光源技術進步次序可分為紫外光（UV）、深紫外光（DUV）、極紫外光（EUV）三大類。極紫外光刻 (Extreme Ultraviolet Lithography）技術即采用光源波長在極紫外波段范圍的光刻技術。
EUV系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成：
(1)極端紫外光源(2)反射投影系統(tǒng)(3)光刻模板(mask)(4)能夠用于極端紫外的光刻涂層(photo—resist)
EUV光刻原理如上圖所示：光源采用氣體噴射靶激光等離子體光源或同步輻射光工作氣體為氙 e)氣。利用激光能或電能轟擊靶材料產(chǎn)生等離子體，等離子體發(fā)EUV輻射，EUV輻射經(jīng)過由周期性多層薄膜反射鏡組成的聚焦系統(tǒng)入射到反射掩模上．出的EUV光波再通過反射鏡組成的投影系統(tǒng)，將反射掩模上的集成電路的幾何圖形成像到硅片上的光刻膠中，從而形成集成電路所需要的光刻圖形。
產(chǎn)生極紫外光源的方法主要有激光致等離子體技術（LPP）和放電等離子體技術(DPP）兩種。采用 EUV 進行光刻的主要難點是光學輸出功率太低而影響產(chǎn)出率，EUV 光刻所需的光刻膠、掩模版、掩模版保護膜等技術難度均極大。所有的光學調(diào)制都需要通過鏡像系統(tǒng)來實現(xiàn)，但是通常材料對極紫外短波的能量吸收率很高，使得無法制備傳統(tǒng)的光學透視鏡頭來實現(xiàn)調(diào)制。為了使掩模版有效地反射波長為 13.5nm 的 EUV，需要在作為反射鏡的石英掩模襯底上覆蓋多達50層的 Mo/Si 薄膜。
此外，掩模版的缺陷的光學檢測極為困難。通常，光學檢測可以獲得表面缺陷和相缺陷引起的所有轉(zhuǎn)印缺陷，但是由于 EUV 的多層掩模結(jié)構(gòu)，使得這些缺陷被埋在多層薄膜的下面。目前，光學方式 EUV 掩模檢測技術仍處于萌芽階段，所以光掩模檢測和電子束光刻版檢測僅停留在可用于 EUV 光刻技術的開發(fā)和實驗階段。
當前全球能夠制造EUV光刻機的企業(yè)只有荷蘭ASML一家企業(yè)，日本的佳能、尼康和中國上海微電子僅能制造DUV光刻機。荷蘭ASML公司的EUV光刻機采用的是美國研發(fā)提供的13.5nm極紫外光源為工作波長的投影光刻技術，中國DUV光刻機使用的是波長193nm深紫外光源技術。
如果在7nm/5nm以下技術代僅使用浸沒式光刻，大量圖形層必須采用雙重甚至多重曝光，這將導致光掩模版數(shù)量及光刻次數(shù)的成倍上升。如果采用 EUV 光刻技術，7nm 節(jié)點幾乎所有的圖形層都僅需單次曝光即可完成，可減少20層以上掩模版，以而減小工藝復雜度，降低生產(chǎn)成本，提高成品率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。
由于193nm沉浸式工藝的延伸性非常強．同時EUV技術耗資巨大進展緩慢。EUV(極紫外線光刻技術)是下一代光刻技術(<32nm節(jié)點的光刻技術)。它是采用波長為13．4nm的軟X射線進行光刻的技術。EUV光刻的基本設備方面仍需開展大量開發(fā)工作以達到適于量產(chǎn)的成熟水平。目前存在以下挑戰(zhàn)：
(1)開發(fā)功率足夠高的光源并使系統(tǒng)具有足夠的透射率，以實現(xiàn)并保持高吞吐量。
(2)掩模技術的成熟。包括以足夠的平面度和良率制造反射掩模襯底，反射掩模的光化學檢測，以及因缺少掩模表面的保護膜而難以滿足無缺陷操作要求。
(3)開發(fā)高靈敏度且具有低線邊緣粗糙度(Line Edge Roughness，LER1的光刻膠。
