向商业化迈进的极紫外_EUV_光刻技术_本刊编辑部

电子工业专用设备

Equipment for Electronic Products Manufacturing

EPE

向商业化迈进的极紫外（EUV）

光刻技术

本刊编辑部

摘要：在介绍EUV光刻原理和EUV光源基本概念的基础上,讨论了目前研究得最多、技术最成熟的激光产生的等离子体LPP光源,着重对EUV光源的初步应用和EUV光刻设备的开发进展情况进行了详细介绍与讨论。目前的研究进展表明,随着激光产生的等离子体EUV光源（LPP）功率的不断提高和EUV光刻设备的逐步成熟，极紫外（EUV）光刻技术将在2012年步入半导体产业的商业化生产。

关键词：极紫外光刻；激光等离子体光源；光刻设备；22nm技术节点；商业化生产

中图分类号：TN305.7文献标识码：A文章编号：1004-4507(2009)01-0001-07 EUVL Technique Get into its Stride towards

Volume Production

Editorial office of EPE

Abstract:At the base of EUVL principle and essential concept of EUV source,this paper discusses the laser produced plasm source which has been worked over widely with mature technique，and detailed introduces the preliminary application of EUV source and the development progress of EUVL system.

Actual research status indicates,that with the increase of LPP power and the EUVL system progressively sophisticated，the EUVL technique would get into its stride towards volume production in2012.

Keywords:Extreme Ultraviolet Lithography;Laser Produced Plasm;Lithography System;22nm node；Volume Production

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光刻技术在从等倍光刻发展到投影微缩光刻过程中，使用波长越来越短，从可见光436nm到紫外365nm，然后又发展到深紫外248nm，而且IC 集成度越来越高。目前半导体制造工艺中用于光刻的光源为使用ArF准分子激光器产生的深紫外193nm光源。紫外光刻技术已经接近了光学光刻技术的极限。为了制造集成度更高的电路，人们在积极寻找下一代光刻(NGL)光源。13.5nm波长高能等离子体或同步辐射的极紫外(EUV)光源是近年来发展前景被看好的下一代光刻技术，本文将主要讨论与EUV光刻技术有关的进展情况。

多年来，光刻技术的物理限制一直被认为是芯片制造工艺在深亚微米发展的主要障碍，此前业界不断预言芯片的光刻技术将在未来几年内达到其极限，但通过光刻工程师和专家们孜孜的追求，以曝光波长和工艺因子的改变来努力突破分辨率极

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限的限制。起初，最有希望取代193nm ArF 光刻的是以F 2激光为曝光光源的157nm 光刻技术。但是，由于157nm 光刻需要采用氟化钙光学系统，因此已经被证明是不切实际的。极紫外光刻(EUV,13.5nm)尽管在近两年内不会出现适用量产的极紫外光刻设备，但它仍然是22nm 技术节点以下光刻技术的发展方向。

1EUVL 原理

极紫外光刻(EUVL)是用波长为13.5nm 的极

紫外辐射作为曝光光源的光刻技术。由于曝光波长显著缩小，EUV 光刻使得实现更小的特征尺寸，并同时具有中等的数值孔径和显著增加的焦深成为可能。极紫外光刻的曝光方式如图1所示。由等离子体光源产生的极紫外辐射，通过一系列光学收集元件(由多层膜组成)，照明一个多层反射掩模(掩模表面分布着由吸收材料制成的电路图形)。然后由一个非球面光学系统将掩模上的图形按照一定的缩小率(通常是4:1)成像到涂有光刻胶的晶片上。由于极紫外辐射被几乎所有的物质(包括空气)强烈吸收，EUV 光刻系统必将有别于传统的光学光刻系统。极紫外光刻的光路系统必须在真空中；另外，要用反射式光学系统代替传统的折射式光学系统。

EUV 光刻原理如图2所示。利用激光能或电能轰击靶材料产生等离子体，等离子体发出EUV 辐射，EUV 辐射经过由周期性多层薄膜反射镜组成的聚焦系统入射到反射掩模上，反射出的EUV 光波再通过反射镜组成的投影系统，将反射掩模上的集成电路的几何图形投影成像到硅片上的光刻胶中，从而形成集成电路所需要的光刻图形。

对EUVL 的光学系统，几乎所有物质，即使是中低z (z 为原子序数)材料如铝、铁等，在EUV 波段都表现出强烈的吸收特性，因而EUV 的成像必须在真空系统中。

极紫外线光刻技术长久以来都被视为后光学成像时代强而有力的代表，但是就目前而言，将极紫外线光刻技术用于大生产仍然需要在技术和成本方面下工夫，这些问题包括掩模版基版的缺陷控制、光源、光刻胶、光学部件的表现、光学系统的污染问题以及不能使用有机保护薄模而产生的掩模版的保护问题等。

极紫外线光刻技术自1999年被国际半导体技术发展路线图(ITRS)确立为下一代光刻的首选技术以来，美、欧、日等国对此极为重视。目前极紫外线光刻技术的研究热潮已经由前期基础研究、

关键技术攻关，转入到了系统总体集成，并完成了科研型样机研制向生产机型研制的转变。2006年，ASML 研制出的两台极紫外线光刻原型机——

—“Alpha Demo Tool “已经安装在了美国纽约州Albang 大学纳米科学与工程学院(CSNE)和比利时IMEC 微电子中心。根据计划ASML 首台极紫外线光刻系统将于2009年出厂。

光源(激光等离子、同步辐射光等)

EUV 曝光方式晶圆

反射镜

掩模

图1

非球面反射光学系统

EUV 曝光设备原理图

分辨率：50nm (β机)/35nm(量产机)

产额：10～80片/h (300mm)

照明光学系统

掩模合

2.13mm

激光等离子光源

晶圆对准传感器

投影光学系统晶圆工件台

2:1064mm

图2极紫外光刻原理图

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