EUV光刻機的發光原理
發布時間:
2025-12-09
來源:內容編譯自Tom聊芯片智造。
EUV 光刻以 13.5 nm 極紫外光突破傳統光刻極限,是實現先進制程的關鍵技術。其高能量特性決定了必須依賴錫等離子體發光與多層反射鏡完成成像,是半導體制造史上的重大革命。
EUV光刻波長與特點
光子能量:約92 eV,遠高于DUV的6.4 eV(ArF,193 nm)
這種高能光已經足以電離幾乎所有元素的原子外層電子,因此不能用傳統透鏡或氣體激光方式產生。
EUV光的產生需要極高能量,因此采用了高溫等離子體發光機制。
EUV光源的發光原理
激光等離子體光源(Laser Produced Plasma, LPP)
其基本過程如下:
① 生成錫微滴(Tin Droplet)

使用高精度噴射系統,將液態錫(Sn) 噴射成直徑約 20~30 μm 的微小液滴;
微滴頻率約 50,000 次/秒;
懸浮于真空腔室中(不能有空氣,否則13.5 nm光會被完全吸收)。
② 高功率激光轟擊錫微滴

來自CO?激光器(功率約20~40 kW)的脈沖激光精確對準錫微滴;
激光瞬間將錫加熱到上百萬攝氏度,使其完全電離為高溫等離子體;
此時錫原子的外層電子被剝離,只剩下高電荷態的離子(Sn??~Sn¹??)。
③ 等離子體發射EUV光

這些多價態錫離子在高溫高能環境下,會不斷從高能態躍遷到低能態;
當電子從外層軌道返回內層軌道時,釋放出特定能量光子;
這些光子的能量集中在 13.5 nm 波段(極紫外區);
這一波段能量恰好適合用于高分辨率光刻(對應<10 nm特征尺寸)。
所以EUV光不是“反射光”或“激光”,而是由錫等離子體自發輻射。
EUV光的收集
1,必須在真空中運行;
2,不能用透鏡聚焦,只能用多層反射鏡(Mo/Si Bragg Mirror)反射光線。
光線經過:

Collector Mirror(收集鏡):匯聚分散的EUV光;
Intermediate Focus(中間焦點):形成均勻光束;
投影光學系統(Projection Optics):通過多層反射鏡實現圖形縮小與成像。
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