▲超紫外线（EUV）微影技术的光源波长原本就只有13.4纳米，所以不需要搭配OPC以及超高解析的技术。（图片来源：ZEISS）

　光罩基底能否达到零缺陷的能力是一项大考验，相较于目前的穿透式光罩，所采用光子透过光罩传送到晶圆的方式，超紫外线（EUV）微影技术所采用的透镜与光罩，是属于反射式的光学组件。由于基底镀膜层表面所出现的凹凸，往往会成为晶粒的致命点，因此光罩基底的缺陷率必须控制得很低。因此SEMI为32奈米制程制订了光罩基底标准，要求50纳米及其以上的超紫外线（EUV）光罩基底必须达到零缺陷的良率水平。相形之下，目前90纳米的穿透式光罩标准则较为宽松，仅要求在150纳米及其以上时才必须达到零缺陷。

　英特尔预计在2009年，正式采用紫外线（EUV）微影这项技术来进行32奈米制程的量产。对于超紫外线（EUV）微影的相关技术，除了半导体晶圆业者相当关心之外，包括日本及美国设备业者也都积极的开发与克服相关的技术、困难。以日本来说，日本的EUV曝光技术的开发，从2002年9月开始，以超紫外线曝光系统技术开发机构（EUVA）为中心，进一步结合产官学共同的研究团队，目前共有4家设备制造业者，2家曝光设备制造业者，以及3家光源制造业者，共计9家业者加入开发。

　因此，EUV微影技术成了半导体业界所积极研究的另一项微影技术，部分的设备业者以及半导体业晶圆者也相信超紫外线（EUV）微影技术，将是未来取代193纳米浸润式微影技术的优先方案。不过，因为应用需求已经迫在眼前，EUV微影技术研发的进度仍尚未达到成熟商用量产的阶段，例如，包括光罩及曝光设备的发展上都尚未成熟，使得在完全导入上还有一定的困难性，此外，也因为波长极短，对于目前的材料会造成吸收过强等诸多问题需要解决。

　所以紫外线（EUV）微影技术尚有相当多的课题需要克服，而业界大多都相信，除非在未来4年之内，超紫外线（EUV）微影技术可以获得革命性的突破，否则仍旧必须转向考虑开发其他的微影技术，但就长期而言，奈米转印微影技术（Nanoimprint Lithography）才是业界所期盼的目标。

　■浸润式ArF曝光技术面对32纳米有其困难

　与干式传统思考所不同的是，浸润式ArF曝光技术是利用液体来会代替空气，让Geometry在晶圆上曝光。使用浸润式ArF曝光技术，在开口数（NA）和照明上，可以达到高解像度和更深的焦点深度（depth of focus：DOF）的效果。所以如果考虑容易程度的话，浸润式ArF曝光设备的NA值必须在1以上，才能够获得足够的分辨率，而另一方面对于45纳米制程的DOF，浸润式ArF曝光技术也可以达到250纳米的要求。如果使用浸润式ArF曝光技术，至今一直持续的0.7倍／代的微细化，相信可以在45纳米的制程中继续应用。

　就目前成熟度方面，浸润式ArF曝光设备有着比较快的发展性，预计在2006年就可以开始应用在32纳米的制程上面。而EUV曝光设备，目前还在持续的发展当中，在实际的应用上，还有一定的困难度。

　

▲对于超紫外线（EUV）微影的相关技术，除了半导体晶圆业者相当关心之外，包括日本及美国设备业者也都积极的开发与克服相关的技术、困难。（图片来源：IXBT）

　但是，再接下来所面对的32纳米，或者更细微制程上，业界就开始对就出现了浸润式ArF曝光技术怀疑的态度。虽然浸润式ArF曝光技术可以沿用现有的ArF曝光设备，藉以减轻成本的负担，但是因为不断细微的制程趋势之下，对于分辨率与焦点深度值的要求也就愈严苛，在应用在 32奈米之后的制程，势必采用高折射率的材料来提高开口数，这不仅在成本上，并且在技术上都是一项挑战。所以，目前支持采用浸润式ArF曝光技术的松下电气、INTEL、瑞萨等等的半导体业者，在32纳米制程的量产规划上，都开始考虑采用EUV曝光技术，而在22纳米制程，包括INTEL、松下电气、富士通等，便考虑放弃浸润式ArF曝光技术，而完全改采EUV曝光技术。

　因为需要采用高折射率的材料来提高开口数，虽然是浸润式ArF曝光技术的一大门坎，但是技术观念完全不同的超紫外线（EUV）微影技术，却没有这样的困扰，因为超紫外线（EUV）微影技术的光源波长原本就只有13.4奈米，所以不需要搭配OPC以及超高解析的技术，并且在面对未来20奈米以后更细微的制程时，还有相当足够的实力来因应。

　

▲目前半导体业界对于导入65纳米以下的制程，已经开始逐渐不考虑传统干式的157纳米微影技术。（图片来源：Ferdinand-Braun-Institut）

　■超紫外线微影技术光源分析

　在超紫外线（EUV）微影技术用光源中，有两种方式可以获得13.5奈米的光源。第一种是在目标上利用雷射光照射，并且与以电浆化的LPP方式。（Laser Produced Plasma：雷射激励式电浆光源）。第二种是用透过电压产生磁场，刺激发光材料而得到13.5纳米的光源，这种方式被称为的DPP（Discharge Produced Plasma；放电激励型电浆光源），以目前来说，这两种方式都有设备相关业者进行开发。

　利用LPP（雷射激励式电浆光源）的方式，可以得到相当高质量的超紫外线，但是由于是使用YAG雷射，所以在成本上会有一些的负担，因此，也有另外的研究单位正在研究开发利用CO2雷射作为照射光源，因为CO2雷射的成本只有YAG雷射的1/10，所以在设备结构上也能够大幅度的降低成本压力。而DPP方式的曝光设备，本身结构较LPP为简单，因此在成本上也比LPP来得较低，虽说在成本上获得了一些的优势性，但是DPP的光源只能向前方放射，这样的现象，可能会导致高效率的聚光效应，在电极附近出现近摄氏10万度的雷射，而使得电极出现熔化的现象而产生灰尘，虽然知道会有这样的情况发生，但是到目前为止，还没有解决这问题的方法出现。

　■超紫外线微影目标材料的选择

　截至目前的研究结果，在材料上可以采用氙、锡和锂作为EUV光源的目标材料。利用氙作为材料的情况下，所产生亮度最高的光落在11.5纳米，而对于13.5纳米需求来说，最大的效率最也只有1％而已。在效率这方面，最受人注目的材料应该是锡，锡的最高亮度为13.5奈米，而可以获得3％的效率。虽然1％和3％看上去差不了多少，但是考虑输入功率的话，1/3的差距就变得非常大。例如，在使用DPP方式的时候，如果输入电力不足30kW的话，聚光点的功率就可能不到50W，这样一来会产生热负荷的问题，而造成因为过热出现熔化的现象。

　虽然锡可以达到高效率的特色，但是，以锡作为材料还是有一些基本上问题。因为锡是金属元素，当有部分锡没有被电浆化时，会因为受到高温的影响而附着在镜片上，而造成镜片的反射效率变差。因为反射效率是超紫外线（EUV）微影技术的一个关键，对于反射效率非常敏感，因此防止黏着和除去就成了采用锡作为材料最重要的问题了。

　■超紫外线微影光学反射系统的开发

　13.5纳米超紫外线（EUV）微影的光会在空气中被吸收，所以只能在真空的环境中才能透射，另外，过去的曝光设备中，所使用的光学透镜也无法达到透射13.5奈米超紫外线的能力，所以在新一代超紫外线（EUV）微影设备的光学系统中，反射光学系统的开发就变得非常重要。

　紫外线（EUV）微影设备必须使用10多枚照明光学的反射镜片，和6枚左右的投影光学的镜片组合而成。多层薄膜镜片的，是由大约50∼60层的几奈米锡／钼多膜层薄膜所形成，采用锡／钼的原因是，因为锡／钼最有效率的反射光波长为13.5纳米。

　　

▲随着半导体芯片的电路集积度愈高，所使用光源波长需求也随之缩短。（图片来源：日本分子科学研究所）

　理论上每一镜片的反射率为70％，在实际使用中，一般反射率只能达到68∼69％，如果是利用双镜片进行反射的话，那么反射率更会低于50％，而整个系统所使用的反射镜片多达10几片，那么整体而言，紫外线（EUV）的光量只有入射光的1％以下。所以，在中间的聚光点上，能否提供115W的电力就变成相当重要的一个关键点。根据日本相关业者的研究发现，如果能够充分的提供115W电力的话，那么应用在12吋以下晶圆的量产，就能够达到每小时100片。

　■4∼5年是紫外线微影技术的关键

　所以在紫外线（EUV）微影设备早期的开发阶段，最受关切的问题就在于，能不能提供足够的115W功率力。但是就今天的技术能力而言，在电力供应方面，已由初期的10W进展到目前可以达到70W左右。

　除了电力供应的问题之外，投影系统本身也是有改善的需要，因为目前开发中的紫外线（EUV）微影设备中投影光学系统一共使用16枚镜片，有些开发业者提出了增加反射镜片数量的可能性，因为使用数量较多的反射镜片，可以达到修补光线差错和歪斜的现象，在整体效能方面也可以获得相当程度的提升。

　虽然，想法是如此，但是对于紫外线（EUV）微影设备中所使用的反射镜片，在生产的部分却不是一件容易的事情，因为投影光学系统所使用的镜片必须有超高精度的加工要求，以及高再现性镜片干涉测量技术等等的问题。而且在投影光学系中，紫外线（EUV）会产生散乱的有机物，这些有机物会粘着在镜片上，使得镜子的反射率发生变化，而造成一些问题。

　虽然所有次世代的微影光源开发中，紫外线（EUV）微影设备是最受到业者的期待，但是以目前的技术能力来说，除了光源以外，还有很多方面需要发展，包括设备、光罩基底零缺陷的能力、涂布、量测与修补等都是问题点，而这些问题就考验着相关业者能否在短短的4∼5年之中加以克服。

　　

▲面对奈米制程的环境时，也就是0.1微米以下的制程，寻找出适当可用的雷射光源难度也就愈来愈高。（图片来源：CMI）