实现巨大突破：EUV光刻技术

在曝光波长方面的进展是使用了超（极远）紫外线（extreme ultraviolet，EUV）成像，这不是很小的变化，而是成数量级的改进。为了评价完成这个任务所作的努力，我们应该注意到，从采用光刻工艺以来，曝光波长从456nm减少到157nm，仅降低了3倍。与此相比，采用EUV应该是一项巨大的任务。采用这一技术所涉及的方方面面并不是简单的改进，而是巨大的突破，因为光源、曝光设备、掩膜、掩膜检查、透镜度量和光刻胶都与以前所使用的不同^[53，54]。

EUV成像采用的波长在11～14nm的范围内，之所以选择这一范围波长是因为目前已有的反射镜用于这一波长范围的光。这个波长范围位于紫外线与x射线之间的过渡区，因此有时也称为软x射线光刻。由于这个波长的光子具有巨大的能量，所有材料，包括气体，都对其起到吸收器的作用。因此不存在对其表现为透明的光学单元，光刻胶必须非常薄，并且光源不能使用固态罩。折射率相当小，这意味着单个界面的反射率较小。因此，采用透镜组也是有效的。在11～14nm的波长范围，最具潜力的光源是高温等离子材料，如氙。将高能量脉冲激光（Nd：YAG激光）聚焦在液态或固态靶上就可以获得这些等离子^[57]。在高强度激光照射下，材料汽化并在很短的时间内形成极高的温度（200000K）、相当高的密度（10¹⁷～10²²个电子/cm²）、能发射具有期望波长的软x射线的少量等离子体。除了希望的辐射外，同时发射出的其他波长高强度光则必须滤去。因为采用的靶材料不断挥发，因此需要不断对靶材进行补充和替换。这些材料的最严重的缺点之一是固态靶材料形成的残存物。因为目前尚没有一种合适的透明材料用于保护反射镜，使得收集反射镜得到保护不受残存淀积物的影响就很困难。因此，冷冻的惰性气体如氙气就成为最具前途的靶材料^[58]，即使从光发射的角度来看，固态材料如锡更加有效。另一种形成等离子体的方法是高度局部化的电脉冲放电^[59]。然而，无论那种源，与达到要求的产量所需的目标值相比，源效率还差约一个数量级。

所有的成像必须使用反射镜完成。由于较低的折射率，单层反射率较小，因此反射镜将采用多层系统。多层系统中大量的界面使总的反射率得到提高。这种结构中，尽管单层的反射光很少，许多反射层的叠加作用将产生相当大的反射率。单层的厚度必须控制在一定范围，使得每个界面反射的光束之间发生明显干涉。每层厚度约为几个纳米的级别，并且厚度波动范围需要控制在零点几个纳米之内。因为这些反射镜通过相长干涉实现需要的反射率，反射率与入射角关系非常密切，厚度必须修正。多层反射镜由Si和Mo层交替重叠组成，由于它们的原子质量不同，折射率也不同^[60]。

与该技术相关的其他光学单元类似，需要采用反射掩膜而不是透明掩膜^[61]。EUV掩膜是由位于多层反射镜顶部的印有光刻图形的EUV吸收材料构成。这种掩膜存在的最严重的问题与多层系统中的缺陷有关，而目前对于这类缺陷还没有修补技术。

目前已经可以采用折射率相当低的反射镜，由EUV工具形成光学版图的主要目标是尽量减少光学单元的数目。图3-36是一个使用六个界面的系统^[53]示意图。能对相当大面积成像的反射系统所固有的版图复杂性使得数值孔径被限制到0.3^[62]，由于与现有系统的波长有极大差异，这并不是一个重要的问题。(www.xing528.com)

目前已经开发出了一个EUV工程测试台，可以在数值孔径为0.1情况下实现大范围（26mm×32mm）曝光^[63]。目前ASML和一个包括Nikon与Canon的日本团队正在开发这类系统，估计价格约为五千万美元。

图3-36 EUV光学系统示意图