光刻工藝與摩爾定律的持續---簡述第六代光刻機EUV

續言： 大規模集成電路工業進步幾十年來，形成了比較完善的光刻工藝，一般得，得要經歷矽片表面清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的晶元可以繼續塗膠、曝光。越複雜的晶元，線路圖的層數越多，也需要更精密的曝光控制過程。然後目前的摩爾定律已接近極限，需要第六代光刻機(EUV)的投入使用才能生產更先進的集成電路。有了EUV光刻機，則有可能使工藝製程繼續延伸到5nm。晶元製造商預計會在2018年使用EUV工藝生產晶元，屆時ASML的EUV光刻機有助於降低7nm工藝的成本。 EUV,全稱Extreme ultraviolet lithography，使用反射鏡取代了投射鏡，還使用了極紫外光源(使用1微秒脈衝的二氧化碳激光器衝擊60m/s墜落的微小錫塊產生50萬攝氏度的等離子體，同時輻射出極紫外光)，EU這倆字母就是極紫外的縮寫，EUV光源波長13.5nm。因為用波長極短，很容易被任何東西吸收，包括空氣，所以腔體內是真空系統,同時collector，illuminator和projection optics都需要使用多層Mo/Si鏡。ASML研發EUV花了十來年時間，數十億美元，可知其技術難度。EUV光刻機的售價曾為五千萬美元一台。EUV結構與相關圖片:

圖1：位於荷蘭ASML公司的EUV光源

圖2：EUV光源結構： 激光碟機動系統，轉向鏡，真空腔。

圖3：EUV用到的多層紫外光收集鏡（collect mirror）. 多層Mo/Si 襯底，利用多層Bragg干涉收集需要的光源。

圖4：正在調試的EUV光刻機

圖5：調試的EUV的極紫外光源

圖6：光源系統，分為多級二氧化碳激光器, 光束與聚焦系統(BTS), EUV光源真空腔

圖7：光源外形實拍照片.

圖8：光源系統，分為多級二氧化碳激光器, 光束與聚焦系統(BTS), EUV光源真空腔

圖9：利用高能脈衝二氧化碳激光器轟擊Sn塊產生極紫外光的原理.

圖10. EUV光刻機的幾大系統：光源（二氧化碳激光器加光源收集器），照明器，投影光學系統，外加Reticle&Wafer工作台。
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