来源：ELEKTRONIK PRAXIS

由于当前 EUV 光刻机结构中需要大量的光反射，大约 1% 的 EUV 能量会到达晶圆上 — — 这非常耗费成本。OIST 的设计建议改变投影路径，以此让超过 10% 的能量到达晶圆上。

采用蔡司光学元件的 EUV 照明系统。

（图源：蔡司）

在先进半导体芯片的制造中，EUV 光刻系统几乎已成为不可或缺的一部分，通过光刻在硅晶圆上产生精细的结构，例如用于 AI 处理器或 DRAM 存储器。这些系统最成功的供应商是荷兰公司 ASML，该公司为全球最大的半导体制造商台积电、三星和英特尔提供设备。如果 ASML 出现问题，无法制造任何成本高昂的机器，那么半导体行业可能会面临问题。

然而，就 EUV 光刻而言，情况已经如此。因为 EUV 系统的传统构造会浪费大量能源。EUV 光由镜子引导，镜子会将光线沿光路以之字形反射穿过开放空间。冲绳科学技术研究所负责人解释道：“然而，这种方法会使光线偏离中心轴，因此会牺牲掉重要的光学特性，降低系统的整体性能。”因此，Tsumoru Shintake 教授提出了一种新结构，可以降低 EUV 光刻的复杂性和成本。 

EUV 光和每次反射的功率下降

在EUV光刻技术中，CO₂激光器可用于产生极紫外 (EUV) 光，这是创建微小半导体结构所必需的。在此过程中，液态锡液滴在真空室中形成，并受到二氧化碳 (CO₂)高功率激光器轰击。激光加热锡并产生比太阳温度高40倍的等离子体，并发射波长为13.5 nm的EUV光。特殊涂层的镜子会收集并聚焦这种EUV光，然后引导其穿过掩模，将所需的图案投射到涂有光刻胶的硅晶圆上。 

使用CO₂激光器的优点是它能够提供高效产生等离子体所需的高功率和精确脉冲。然而，系统的集成和控制很复杂，需要精确的协调，导致运行和维护成本很高。除了大量电能外，CO₂激光器驱动器还需要大量水来冷却。 

因此还有改进的空间。这正是 Shintake 的提案发挥作用的地方，该提案已获得 OIST 的专利。Shintake 建议将从 EUV 光源到晶圆的镜子数量减少到四个，因为超过 10% 的消耗能量将以这种方式传输。Shintake 认为：“这意味着，即使功率只有几十瓦的小型 EUV 光源也能同样有效地工作。这可以大大降低功耗。”

一石二鸟

投影仪是 EUV 光刻技术的核心，可将光掩模的图像传输到硅片上。在 Shintake 的设想中，它仅由两面镜子组成，类似于天文望远镜。“考虑到传统投影仪至少需要六面反射镜，这种配置简单得令人难以想象。”这是通过仔细重新考虑光学像差校正理论而实现的。这是传统物理学对量子物理学的胜利，”Shintake教授说。“其性能已通过光学模拟软件（OpTaliX）验证，可保证足以用于生产先进的半导体。” 

Shintake发明了所谓的“双线场”，解决了需要太多镜子的问题，该发明使用 EUV 光从正面照射平面镜光掩模，而不会影响光路。他解释道：“如果你一手拿着一只手电筒，以对角线和相同角度对准面前的镜子，那么一只手电筒发出的光线总会照射到另一只手电筒上，这在光刻中是不可接受的。但是，如果向外移动双手，而不改变手电筒的角度，直到中心从两侧被完美照亮，光线就可以反射，而不会与对面手电筒发出的光线相撞。”

如果 Shintake 的方法能够实现，正如大量模拟测试所表明的那样，那么这将大大降低 EUV 光刻的成本以及先进半导体芯片的生产成本。一方面，能源成本降低，另一方面，系统变得不那么复杂，因此更加可靠。由于优化了光路，该系统仅使用 20 W 的 EUV 光源，总功耗不到 100 kW。传统系统通常需要超过 1MW 的功率。

原文链接：

https://www.all-about-industries.com/new-approach-for-euv-lithography-more-efficient-and-cheaper-than-asmls-standard-a-649b74b720bda2d4ea3bf4f7cbcbcc7f/?cmp=nl-ef75f4a6-0b30-48aa-b47f-281701ce16ce

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