极紫外光刻技术(Extreme Ultraviolet Lithography)是一种利用光源波长在极紫外波段的光刻技术。在空气环境下，光刻最标志性的技术指标分辨率为R=k1*/n*NA，在真空中n=1。可以看出，提高分辨率有三种方法，即降低工艺因子k1、降低波长和增加数值孔径NA。根据焦深公式DOF=k2*/(NA)2，虽然增大数值孔径可以提高分辨率，但也会降低焦深，影响成像效果。因此，发展光刻技术最有效的方法就是缩短光源波长。在0.13um工艺节点之前，波长为248nm的深紫外光刻可以满足需求；到了90nm节点，一些关键层需要193nm波长的光刻技术。可以说，在浸没式光刻用于45nm节点之前，发展光刻技术的主要手段是降低光源的波长。极紫外(EUV)是波长在1到50纳米之间的电磁辐射。作为紫外线和X射线的重叠区域，又称为真空紫外线或软X射线。
产生极紫外光源有两种方法：激光诱导等离子体(LPP)和放电等离子体(DPP)。EUV光刻的主要困难是光输出功率太低，影响成品率。EUV光刻所需的光刻胶、掩膜、掩膜保护膜的技术难度极大。所有的光学调制都需要通过反射镜系统来实现，但通常该材料对极紫外短波的能量吸收率很高，无法制备传统的光学透视透镜来实现调制。为了使掩模有效地反射波长为13.5nm的EUV，需要在应时掩模衬底上覆盖多达50层Mo/Si膜作为反射镜。
此外，光罩缺陷的光学检测极其困难。通常，所有由表面缺陷和相位缺陷引起的转移缺陷都可以通过光学检查获得，但是由于EUV的多层掩模结构，这些缺陷被掩埋在多层膜下。目前，光学EUV掩模检查技术仍处于起步阶段，因此光掩模检查和电子束光刻仅处于EUV光刻技术的开发和实验阶段。
目前，世界上只有荷兰ASML公司能够制造EUV光刻机，相关关键技术已经取得突破。行业领先公司大多采购或订购了数台EUV光刻机用于7nm/5nm等先进工艺节点的研发，均取得了积极成果，产出率接近浸没式光刻机三次曝光的水平，有望首次用于7nm节点的集成电路量产。
如果在7nm/5nm以下的工艺中只使用浸没式光刻，那么大量的图形层必须经过两次甚至多次曝光，这将导致光掩模数量和光刻次数的成倍增加。如果采用EUV光刻技术，只需要一次曝光就可以完成7nm节点几乎所有的图形层，可以减少20道以上的掩膜，从而降低工艺复杂度，降低生产成本，提高良率，缩短产品开发周期。
虽然EUV光刻机具有上述优点，但其单价非常高。截至2017年底，它仍然是集成电路发展史上最昂贵的单一工艺设备。此外，由于光能转换和传输中的能量转换效率较低，需要高能耗的光源来维持其运行。此外，其吞吐量、稳定在线时间、相关配套生态链等方面与浸没式光刻机相比仍有很大提升空间，限制了EUV光刻机在行业中的广泛应用。
黄飞
标签：光刻EUV技术