極紫外光刻技術（簡稱：EUV光刻或EUVL）是一種下一代光刻技術，可以用波長為13.5?nm的極紫外光進行曝光。

極紫外在不久的將來2020到英特爾，三星為7nm節點，TSMC假定5nm時，中芯用于光刻14納米節點目前在開發中。

ASML生產用于極端紫外線的曝光設備，它使用孔徑比更高的透鏡和先進的多重圖案制作技術，以產生比目前浸入?20 nm節點所用的5 nm極端紫外線節點。我想這是必要的。

盡管自2000年代初以來它就一直被視為下一代光刻的最愛，但截至2017年?4?月，它仍處于測試階段，尚未投入實際使用。

“深紫”在過去的一個名為X射線光刻對于已經從聯邦政府獲得的業界團體的美國的補貼，深紫外線的波長是軟X射線是其中一部分，申請一個新的研究助理當時無法使用“ X射線”這個名字，所以我以“ EUV”這個名字申請了研發資金，所以改名為“ EUV”?。

中性原子和凝聚態物質不會產生EUV輻射。為了使一種材料發光，必須首先發生電離。EUV光只能由被多個帶正電的離子束縛的電子產生。例如，約65至拉一個電子從+ 3碳離子（三個電子被除去已經）eV的要求。這樣的電子比典型的價電子更緊密地結合。多價正離子只能存在于高溫高密度等離子體中，并且自身會強烈吸收EUV?。用于EUV光刻的氙和錫等離子體源是放電產生的或激光產生的。為了獲得足夠的處理能力，需要超過100 W的輸出。最先進的?193 nm?Ar?F?準分子激光器提供200 W / cm?²的強度，但是產生EUV產生等離子體的激光器的功率要大得多，約為10?¹¹?W /厘米強度必須為^2?。從193nm的光（激光功率達到100W），（激光或等效能源的要求輸出超過10千瓦），以產生EUV光^[，巨大這表明施加了能量負荷。EUV光源由20 kW的CO2激光器驅動，其功率轉換效率約為10％，功耗約為200 kW。作為參考，已經在實際使用中的100 W ArF浸入式激光器（UV光源）的功率轉換效率約為1％，消耗的功率約為10 kW。

正在開發的基于等離子體的EUV光源的另一個特性是它們甚至沒有部分相干。這不同于目前在光刻中使用的Kr?F和ArF?準分子激光器。（在波長的所有方向獨立散熱數）（在發射的限制的范圍內的波長的窄帶的方向）上的非相干光源部分相干光以轉換，（不希望實行的）過濾器用于波長和方向，有望進一步減小功率損失（能量損失）。

在2008年開發工具是每小時120瓦與所述的光源晶片具有四個處理能力。因此，對于每小時100個晶圓的需求，需要一個3 kW的光源，但是不能盡可能地使用它。但是，EUV光子計數由光電二極管收集的每個光子產生的電子數確定。由于這實際上是初始光電子的高度可變的二次電子發射比，因此劑量測定可能取決于較大的變化。實際上，Gullikson等表明光電流靈敏度的自然變化約為10％。更多的數據最近的硅光電二極管仍與該評價一致。EUV劑量計的校準是一個重要的未決問題。二次電子的變化雪崩光電二極管是公知的根源噪聲。

高相對論性真空管自由電子激光器和同步加速器輻射源將提供比材料源更好的源質量，但需要進行開發工作才能實現更高的強度。已經建造了幾個專用的工業同步加速器照明設施，它們的用途還包括半導體器件的制造。自由電子激光器提供具有窄發散角的單色相干光。二者還提供無縫進展為X射線波長范圍，從而提供一個連續的區域中可用的波長。

EUV光刻與當今使用的深紫外光刻有很大不同。EUV可以吸收所有材料中的EUV，因為它接近波長為13.5 nm的軟X射線。因此，EUV光刻必須在真空中進行。所有光學元件，包括光掩模，都必須使用無缺陷的Mo?/?Si多層膜，該多層膜會由于層間干擾而反射光。這些反射鏡吸收約30％的入射光。這種約束干涉光刻系統面膜是不是（干涉光刻可避免）。但是，后一種工具僅限于產生周期性圖案。

到目前為止構造的原型EUVL系統至少由兩個聚光多層反射鏡，六個投影多層反射鏡和多層膜（掩模）組成。由于光學系統已經吸收了96％的可用EUV光，因此理想的EUV光源需要足夠明亮。EUV光源的開發集中在激光或放電脈沖產生的等離子體上。聚焦鏡被直接暴露于等離子體，從而高能量離子，和其他碎片從脆弱損壞。與產生EUV的高能工藝相關的這種損害阻止了EUV光刻技術成功實施實用的EUV光源。

EUV曝光設備的晶圓處理能力是生產能力的指標之一。如果EUV是要求高真空的技術，則由于晶圓進出工具腔的運動，每小時的產量（除了光源輸出之外）都受到每小時晶圓數量的限制。

原型EUV曝光系統的另一個特征是多層掩模上的傾斜入射照明（角度為6度）。不對稱造成衍射圖像中，導致降低圖案保真度的遮蔽效應。

眾所周知，EUV的短波長會引起鏡頭眩光，從而損害圖像質量完整性并增加線寬粗糙度。

與DUV光子相比，每個EUV?光子的每主要體積（例如20 nm立方）的加熱將更高，這是因為光刻膠的吸收率很高。此外，EUV光刻真空環境，浸沒式光刻的水冷卻被加熱超過環境。

當使用多層鏡時，加熱是特別嚴重的問題。這是因為EUV在距表面很短的距離處被吸收，所以加熱密度增加。結果，期望在高熱負荷下使用水冷卻方法。但是，由此產生的振動是微加工中的一個問題。

NIST和羅格斯大學的最新研究發現，EUV鏡的共振結構會影響光電子的產生和二次電子的產量，而受到多層光學器件的污染的極大影響。

由于EUV在很大程度上是由所有材料，甚至光刻設備內的EUV光學元件，吸收主要是明顯消融顯示為。這種燒蝕是EUV光刻技術所關注的新問題。常規的光學光刻系統主要使用透射部分，并且電子束曝光設備不將部分放置在電子路徑中。然而，這些電子最終將能量注入暴露的樣品基底中。

EUV在真空操作，因為它需要反射光學器件，ASML除了，IMEC而言特殊疊加由EUV光刻設備最近研究了^[30]?。代替傳統的真空吸盤，必須使用靜電吸盤。因此，需要適當地處理靜電吸盤中的晶片夾具的變動。事實證明，200 nm?氮化硅的背面涂層需要稍后去除，以便進行背面冷卻和散熱。除了該附加過程（必須首先保護已經構圖的器件層），還包括區域對齊（整個晶圓上的標準局部線標記）全部使用）也帶來了進一步的改進。EUV所需的真空環境會加熱不會釋放太多熱量的晶圓。發現xxx晶片對于穩定卡盤溫度是必需的。此外，通過曝光加熱的局部覆蓋校正需要第二晶片。因此，每批次額外的晶圓對于EUV光刻覆蓋層穩定是必需的。使用反射的光罩平面度和分劃板固定，很敏感，使晶片曝光位置。因此，有必要保持光罩固定的清潔度。

如果EUV光子被吸收，只是X射線或電子束所引起的，當由對象，吸收光電子（光電子）和二次電子（仲-電子）的電離是由產生^?。盡管產生的量尚不清楚，但估計每個EUV光子平均產生約4個二次電子。這些二次電子的能量為幾到十二電子伏特，在開始所需的化學反應之前，會在光致抗蝕劑內部移動十二納米（見下文）。這與在鹵化銀照相膠片中形成潛像的光電電泳非常相似。該距離較大的原因是該聚合物具有排除的體積相互作用這一事實。最近的實際EUV印刷測試顯示，即使光學分辨率和光刻膠組成不是限制因素，也無法解析30 nm空間。

具體來說，在使用化學放大以獲得更高產量的光刻膠（化學放大抗蝕劑）中：

??^-?+酸產生劑（酸發生劑） - >陰離子- >生成的解離的陰離子

該反應，也稱為“電子附著”或“離解電子附著”，在那時最容易捕獲，因此它基本上減慢了速度，直到電子停止。最有可能發生在之后。電子附著的截面積與高能電子能量成反比，但在零能量處接近xxx極限。在另一方面，最低能量（或這么幾個電子伏特，或離解性附著是占主導地位的區域）的平均自由路徑，多超過10個納米是已知的，它這限制了在此規模下可靠地實現分辨率的能力。此外，能量小于20 eV的電子可以從抗蝕劑中解吸氫和氟陰離子，從而可能損壞EUV光學器件^。

EUV光刻膠圖像通常需要厚度約等于節距的抗蝕劑。這不僅是由于EUV吸收導致較少的光到達抗蝕劑底部這一事實，還歸因于來自二次電子的正向散射（類似于低能電子束光刻）。相反，薄的抗蝕劑會透射大部分入射光，這會損壞下面的膜，但仍然需要更多的照射才能達到相同的吸收水平。

由于光子吸收深度超過電子逸出深度，因此電子發射最終會變慢，并且它們的能量最終會以熱量的形式消散。

1 mJ / cm?^2的?EUV輻射產生的等效光電子劑量為10.9μC/ cm?²。當前演示超過10 mJ / cm?²輻射。相當于109μC/ cm?^2的光電子劑量。

采用較高的劑量和/或使抗蝕劑變薄以產生較小的特征只會導致光刻膠底層的曝光增加。這增加了另一個重要的光電子和二次電子來源，xxx降低了圖像對比度。此外，它增加了電離輻射損壞下層的可能性。

使分辨率模糊的二次電子和光電子的范圍取決于諸如劑量，表面污染，溫度等因素。

EUVL面臨著獨特的缺陷問題，類似于浸沒式光刻所面臨的問題。特定于浸入的缺陷歸因于水與光致抗蝕劑之間的非最佳接觸，而與EUV相關的缺陷主要歸因于EUV輻射的電離能。xxx個問題是正充電。這是由于通過EUV輻射從抗蝕劑表面釋放的光電子發射。這可能導致靜電放電或顆粒污染以及上述設備損壞。第二個問題是由于周圍或逸出的碳氫化合物導致的抗蝕劑上的污染物沉積。這是由于EUV或電子誘導的反應。第三個問題是被EUV輻射或EUV產生的電子分解的氧氣，氬氣或其他大氣氣體所腐蝕。光刻室中的大氣用于凈化氣體和減少污染。這些氣體被EUV輻射電離，導致在暴露表面附近產生等離子體，從而導致多層光學元件損壞和樣品無意暴露。

當然，掩模缺陷也是EUVL缺陷的已知原因。在極端的缺陷減少目前紫外光掩膜尋址用于EUV光刻的商業化是最嚴重的問題一個。缺陷芯（即空位或顆粒）可能會出現在基板上，多層沉積物中或多層堆棧上。最終缺陷的可印刷性將取決于預定位置的光的相位和幅度變化。凈相變和/或振幅變化具有核心缺陷的固有作用，并且對缺陷之間的多層堆疊的生長產生影響。埋入的缺陷并不是特別令人震驚，甚至10 nm的缺陷也被認為是危險的。由未檢測到的3 nm掩模基板平面度變化引起的相移足以產生可印刷的缺陷。其背后的原理是與平面的1/4波長偏差導致反射后的1/2波長光程長度差。從平面反射的光將導致圖像強度大幅降低（約20％），即使與平面平面的偏差為1nm（與四分之一波長偏斜的光相差180度）它已被證明。實際上，在原子尺度（0.3-0.5 nm）高度，半峰全寬為?100 nm的缺陷仍然可以在10％的CD沖擊下進行打印。鏡頭這樣，基本上引起相移的任何缺陷都會將光散射到缺陷區域之外。可以計算散射光的量。此外，如果由于相對于表面相對于目標角度為84度的偏離而導致平坦度的偏離超過3度，則相位缺陷的邊緣將使反射率進一步降低超過10％。另外，如果與平面的偏差超過3度，則由于相對于表面的84度的目標入射角的偏差，相位缺陷的邊緣將使反射率降低10％以上。成為。即使缺陷高度淺，端部仍會使層疊的多層膜變形，并且產生其中多層膜傾斜的細長區域。變形越尖銳，缺陷末端的延伸區域越窄，反射率的損失越大。

如果與當前的光刻光波長相比，EUV可以顯著減小波長，則可以期望它是一個更好的解決方案。但是，分辨率最終取決于圖像記錄介質（即光致抗蝕劑）中的相互作用量。如上所述，EUV發出的低能電子可能會使原始EUV圖像模糊。此外，還有統計效果，尤其是在1,500平方納米以下的某些區域。

眾所周知，抗蝕劑（例如聚合物）的聚集尺寸為80 nm。即使是高分辨率抗蝕劑HSQ（氫倍半硅氧烷）也只能將聚集體尺寸減小到15-20 nm。大于集料尺寸的線的粗糙度受到集料尺寸的中等影響，而集料尺寸明顯低于線寬的事實受到嚴重影響。

小寺除了進行EUV光的電子軌跡仿真，它們的范圍被指示為30nm的^[96]?[97]?。這些電子施加的能量的分布可以通過觀察到的線端粗糙度來解釋。由于從表面發射的電子不會返回，因此頂層照射實際上很低。

Ritucci等人報道了改進的熱分層，對于EUV波長比對DUV波長更有效。EUV?比更長的波長更容易吸收，因為它超過了所有材料的帶隙，因此在相同劑量的入射能量下會被加熱。為100mJ?/厘米²，甚至將熱足以導致在釋放。光放大光刻膠的分辨率由熱驅動的酸擴散來確定。甚至剝離劑量為100mJ / cm?²，甚至，散粒噪聲術語1nm的像素是靜止顯著（3σ/平均值= 36％） ，至少5％的像素，或者使得低于20nm的臨界尺寸（臨界尺寸的：CD）可能會產生嚴重的影響。

古澤其它的是抗蝕劑使用堿性酸生成預測仿真配合化學放大的EUV?點擴散函數來確定（點擴散函數）。從吸收點開始擴展至約20nm的產酸范圍伴隨著?40nm的分辨率極限。

如果光致抗蝕劑易于擴散酸分子，那么由EUV和其他電離輻射產生的小型電子和輕電子會迅速而廣泛地擴散，這將使預期的光學分辨率失效，這也就不足為奇了。

根據2008年底的印刷結果，光刻膠涂片的范圍為10-16 nm?^[100]。半節距分辨率仍在30nm以下掙扎，尖端粗糙度仍然是主要問題。

2011年針對22nm和24nm半節距的研究表明，輻照后加熱過程中與溫度無關的模糊范圍從80度的?5nm到110度的?10nm。據報道在該范圍內沒有觀察到二次電子拖尾^[101]。校正了航空圖像以估計耀斑（包括所有遠程二次電子拖影）。

雖然二次電子的產生伴隨著動量傳遞的非彈性散射，但存在相關的位置不確定性。隨著低能電子的動量減小，二次電子生成過程的離域化趨向于更高^，并且對LER的影響更大。

保羅舍勒干涉光刻實驗室被用于證明形狀10納米之間的下列線。由于投影機對比度限制，使用此光源測試的抗蝕劑性能未反映EUV投影機的預期性能。

1996年，他們與桑迪亞國家實驗室，加利福尼亞大學伯克利分校和朗訊技術公司合作，生產了柵極長度為75nm至180nm的nMOS晶體管。柵極長度是通過EUV光刻技術確定的。柵極長度為130 nm時，器件的飽和電流約為0.2 mA / u。100 nm柵極器件的亞閾值擺幅為90 mV /十倍，飽和跨導為250 mS / mm。當時采用最先進的DUV光刻技術構圖的具有相同設計規則的商用NMOS?顯示0.94mA / um的飽和電流和860mS / mm的飽和跨導。在這種情況下，亞閾值跳動小于90mV /十年。

與IBM和AMD合作，于2008年2月成立于奧爾巴尼州立大學納米科學與工程學院（CNSE），在45nm節點測試芯片的xxx金屬層中形成了90nm層EUV光刻用于圖案化溝槽。沒有提供有關設備性能的具體細節。但是，光刻性能的詳細信息仍然顯示出很多期望的結果。