
选择13.5纳米波长的原因在于推动晶片线宽进一步变小。现阶段大规模集成电路以193纳米曝光为主,已经接近极限。要提升集成度,必须采用更短波长的曝光源,并采用反射式光学来处理这一波段。13.5纳米附近的多层膜反射镜(Mo/Si)在该波段的反射率最高,能达到接近70%的水平,因此成为商用EUV光刻的核心波段VSport。该波段的带宽大约为0.27纳米,即中心波长13.5纳米的约2%带宽。
由于在光学系统的多次反射会带来显著损耗,所需的光源功率必须相当高。当前常见的EUV光源主要有激光辅助放电等离子体(LDP)和激光等离子体放电(LPP)等方案,也有种子源为放电等离子体的变体。锡离子因具有较高的能量转换效率而成为主流材料,但锡在常温下是固态,需要先通过预脉冲激光将锡加热气化,再在主脉冲电流或激光作用下形成放电等离子体,因此系统结构较复杂、成本较高。相比之下,某些研究也在探讨Xe等离子体产生近似13.5纳米辐射的可能性,但效率与整体装置成本通常不及锡方案。
为了达到工业化产能,如实现每小时稳定产出多片晶圆的目标,光源在中焦点处的输出通常需要达到数百瓦级。阿斯麦公司已经推出两代极紫外光刻机原型:第一代以LDP光源为主,初始点功率仅为数瓦;第二代改用LPP光源,I点功率提升至数百瓦级,已接近满足工业生产的需求。
此外,前沿研究也在探索更高功率的光源方案。最近有研究提出一种将同步辐射光源与自由电子激光结合的新型光源整合理念,形成稳态微束输出的概念,若未来成熟,可能为实现高功率EUV光源提供新的路径。
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