EUV光刻技术新突破，超越半导体制造业的标准界限

据日本冲绳科学技术大学院大学官网最新报告显示，该校设计了一种极紫外（EUV）光刻技术，超越了半导体制造业的标准界限。基于此设计的光刻设备可采用更小的EUV光源，其功耗还不到传统EUV光刻机的十分之一，从而降低成本并大幅提高机器的可靠性和使用寿命。

通常，业界对极紫外光刻（Extreme Ultra-violet）的定义是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。

公开信息显示，在传统光学系统中，例如照相机、望远镜和传统的紫外线光刻技术，光圈和透镜等光学元件以轴对称方式排列在一条直线上。这种方法并不适用于EUV射线，因为它们的波长极短，大多数会被材料吸收。因此，EUV光使用月牙形镜子引导。但这又会导致光线偏离中心轴，从而牺牲重要的光学特性并降低系统的整体性能。

为解决这一问题，新光刻技术通过将两个具有微小中心孔的轴对称镜子排列在一条直线上来实现其光学特性。由于EUV吸收率极高，每次镜子反射，能量就会减弱40%。按照行业标准，只有大约1%的EUV光源能量通过10面反射镜最终到达晶圆，这意味着需要非常高的EUV光输出。相比之下，将EUV光源到晶圆的反射镜数量限制为总共4面，就能有超过10%的能量可以穿透到晶圆，显著降低了功耗。

新EUV光刻技术的核心投影仪能将光掩模图像转移到硅片上，它由两个反射镜组成，就像天文望远镜一样。团队称，这种配置简单得令人难以想象，因为传统投影仪至少需要6个反射镜。但这是通过重新思考光学像差校正理论而实现的，其性能已通过光学模拟软件验证，可保证满足先进半导体的生产。团队为此设计一种名为“双线场”的新型照明光学方法，该方法使用EUV光从正面照射平面镜光掩模，却不会干扰光路。

由于EUV光的高吸收性，每次通过镜子反射时能量会减弱40%。在行业标准中，只有大约1%的EUV光源能量通过使用的10个镜子到达晶圆，这意味着需要非常高的EUV光源输出。相比之下，通过将从EUV源到晶圆的镜子总数限制为四个，超过10%的能量可以传递，这意味着即使是输出几十瓦的小EUV源也可以同样有效工作，这可以显著降低电力使用。

EUV光刻的核心投影仪，将光掩模上的图像转移到硅晶圆上，只由两个反射镜子组成，类似于天文望远镜。这种配置非常简单，因为传统投影仪至少需要六个反射镜子。这是通过仔细重新思考光学的像差校正理论实现的。

新竹俊教授通过设计一种名为“双线场”的新照明光学方法解决了问题，该方法从正面照射EUV光到平面镜光掩模上，而不干扰光路。冲绳科学技术大学院大学已经为这项技术申请了专利，预计将通过演示实验投入实际使用。