EUV 光刻扫描机

1. 更小的特征需要更短的光。 投影仪无法绘制远比波长更细的线条：分辨率 ≈ k₁·λ/NA。193 nm 的深紫外光通过液浸和多重曝光技术被拉伸了二十年；EUV 则将波长缩短至 λ = 13.5 nm——缩短了超过 14 倍——13 nm 的线条仅需一次曝光即可成像。
2. 没有任何材料能透过 EUV。 在 13.5 nm 波长下，所有材料均会吸收——空气、玻璃、水，一切皆然。因此整个光路必须在真空中运行，没有任何透镜：每个光学元件均为反射镜，表面涂覆 40～50 层交替的钼/硅薄膜，每层厚约 6.9 nm，通过干涉反射特定波长的光，如同只为一种波长设计的彩虹甲虫鞘翅。
3. 光源是瓶中之星。 每秒 50,000 次，一颗直径 27 µm 的熔融锡液滴落入光源腔。预脉冲将其压扁成薄饼；约 3 µs 后，CO₂ 激光的主脉冲将其点燃成等离子体，温度比太阳表面高出数十倍。高度电离的锡离子在 13.5 nm 处辐射；椭球形集光器将闪光聚焦至中间焦点。（此处以紫色和红色绘制——两种光束实际均不可见。）
4. 光子预算。模型包含十二次反射：收集镜、四块照明镜、掩模和六块投影镜。各镜反射率由 Si/Mo 光学常数及按角度调整的膜层周期计算。显示的存留率不包含收集立体角、保护膜及掩模图案损耗。
5. 投影曲面。折叠布局依据已公开的 0.33 NA 投影光学图示。各主光线交点的法线满足反射定律。末级教学中继采用椭球面，使实际边缘光线以 0.33 NA 聚焦。专有光学处方与精确机械 CAD 并未公开，本展项不声称拥有这些数据。
6. 掩模也是一面镜子。 掩模版在同一 Mo/Si 多层膜上方的吸收层中以 4 倍尺寸承载芯片图案，面朝下悬挂，以 6° 角被 EUV 照射，使反射光能够逸出。一层薄薄的防护膜防止颗粒落入焦面。
7. 为何要扫描。 光学系统仅在细弧形曝光场内能良好校正像差，因此机器将该狭缝扫过每个曝光区：掩模版以晶圆速度的恰好 4 倍、反方向扫过固定狭缝，同时约 260 个脉冲在每个点积累剂量。
8. 两片晶圆同时在工作。 一片晶圆正在曝光，另一片则在第二工件台上接受测量——高度图和对准。之后两台互换。工件台必须在以米每秒运动的情况下，将晶圆定位到亚 2 nm 套刻精度：这是有史以来最精密的量产运动系统。
9. 成像与光刻胶。标量傅里叶模型将非相干源点通过圆形瞳孔成像，并计入离焦相位。离轴照明可分辨 26 nm 周期，轴上照明则不能。泊松吸收、1.8 nm 扩散核及正性显影形成固定随机种子的样本，分别测量线宽和 3σ 边缘粗糙度。
10. 尺度与时序。架构对应一台 2021 年的量产光刻机：13.5 nm、0.33 NA、300 mm 晶圆与 26 × 33 mm 曝光场。锡靶采用独立微米视角，膜层和光刻胶采用纳米视角。扫描曲线、脉冲宽度与光源转化为教学参数，不从动画周期推断额定产能。

试一试：重放锡滴周期，再沿完整光路跟随光子。扫描时关闭激光。比较离轴与轴上照明，改变焦点，并扫动波长经过多层膜反射峰。

EUV 与红外不可见，彩色光路为辅助叠加，光线亮度经过压缩以便观察。光刻胶视图预览所选曝光参数下的显影结果，并非扫描机内部的实时相机。

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投影光学系统研讨会报告 · 2019
LBNL · Mo / Si ↗