极紫外光刻(Extreme Ultra-violet),常称作EUV光刻,它以波长为10-14纳米的极紫外光作为光源的光刻技术。具体为采用波长为13.4nm 的紫外线。极紫外线就是指需要通过通电激发紫外线管的K极然后放射出
紫外线。
极紫外光刻(英语:Extreme ultra-violet,也称EUV或
EUVL)是一种使用
极紫外(EUV)波长的下一代光刻技术,其波长为13.5纳米,预计将于2020年得到广泛应用。几乎所有的
光学材料对13.5nm波长的极紫外光都有很强的吸收,因此,EUV光刻机的
光学系统只有使用
反光镜。
EUV光刻采用波长为10-14纳米的
极紫外光作为光源,可使曝光波长一下子降到13.5nm,它能够把光刻技术扩展到32nm以下的
特征尺寸。
根据
瑞利公式(分辨率=k1·λ/NA),这么短的波长可以提供极高的
光刻分辨率。换个角度讲,使用193i与EUV光刻机曝同一个图形,EUV的工艺的k1因子要比193i大。k1越大对应的
光刻工艺就越容易;k1的极限是0.25,小于0.25的光刻工艺是不可能的。从32nm半周期节点开始(对应20nm
逻辑节点),即使使用1.35NA的193nm
浸没式光刻机,k1因子也小于0.25。
一次曝光无法分辨32nm半周期的图形,必须使用双重光刻技术。使用0.32NA的EUV光刻,即使是11nm半周期的图形,k1仍然可以大于0.25。
值得指出的是,EUV光刻技术的研发始于20世纪80年代。最早希望在半周期为70nm的节点(对应逻辑器件130nm节点)就能用上EUV光刻机。可是,这一技术一直达不到
晶圆厂量产光刻所需要的
技术指标和产能要求。一拖再拖,直到2016年,EUV光刻机仍然没能投入量产。晶圆厂不得不使用193nm浸没式光刻机,依靠
双重光刻的办法来实现32nm
存储器件、20nm和14nm逻辑器件的生产。不断延误,对EUV技术来说,有利也有弊。一方面,它可以获得更多的时间来解决技术问题,提高性能参数;另一方面,下一个技术节点会对EUV提出更高的要求。EUV光刻技术的发展能否赶得上集成电路制造技术的要求?这仍然是一个问题。当然,EUV光刻技术的进步也是巨大的。截止2016年,用于研发和小批量试产的EUV光刻机,已经被安装在晶圆厂,并投入使用。
EUV光刻所能提供的高分辨率已经被实验所证实。
光刻机供应商已经分别实现了20nm和14nm节点的
SRAM的曝光,并与193i曝光的结果做了对比。显然,即使是使用研发机台,EUV曝光的分辨率也远好于193i。14nm节点图形的曝光
聚焦深度能到达250nm以上。
光刻技术是现代
集成电路设计上一个最大的瓶颈。现cpu使用的
45nm、32nm工艺都是由193nm液浸式
光刻系统来实现的,但是因受到波长的影响还在这个技术上有所突破是十分困难的,但是如采用EUV光刻技术就会很好的解决此问题,很可能会使该领域带来一次飞跃。
但是涉及到
生产成本问题,由于193纳米光刻是当前能力最强且最成熟的技术,能够满足精确度和成本要求,所以其工艺的延伸性非常强,很难被取代。因而在2011年国际固态电路会议(
ISSCC2011)上也提到,在光刻技术方面,22/20nm节点主要几家芯片厂商也将继续使用基于193nm液浸式光刻系统的双重成像(doublepatterning)技术。
英特尔高级研究员兼技术和制造部先进
光刻技术总监YanBorodovsky在去年说过“针对未来的IC设计,我认为正确的方向是具有
互补性的光刻技术。193纳米光刻是当前能力最强且最成熟的技术,能够满足
精确度和成本要求,但缺点是分辨率低。利用一种新技术作为193纳米光刻的补充,可能是在成本、性能以及精确度方面的最佳解决方案。补充技术可以是EUV或
电子束光刻。”
EUV(极
紫外线光刻技术)是下一代光刻技术(<32nm节点的光刻技术)。它是采用波长为13.4nm的软x射线进行光刻的技术。