光与激光

从可见蓝光到不可见的极端紫外光,ASML的光刻机在光和激光方面不断创新

什么是光波长?就像海洋中的波浪一样,光以一系列波峰和波谷的形式传播。峰之间的距离称为波长。光的波长越短,可以在光刻工艺中印刷的芯片特征就越小。

纵观ASML的历史,我们一直支持芯片制造商向新的光刻波长过渡,使更先进的微芯片成为可能。每一步的进步都需要在光的产生方式上进行创新,从可见蓝光到ASML独有的极紫外(EUV)技术。万博manbetx官网登录

汞灯:从蓝色到紫外线

ASML成立时,最先进的光刻光源是水银蒸气灯。它通过一个含有水银的灯泡来发电。电流加热水银,直到它变成一个等离子体,发出各种波长的光。用干涉滤光片选择所需波长。


我们的第一个光刻系统使用这种设置来创建波长为436纳米(nm)的蓝光,称为水银g线。他们可以打印小到1微米(1000纳米)的特征。为了实现更小的功能,我们很快切换到波长为365纳米的不可见紫外线(UV)光。这些后来的i-line系统将特征尺寸推到1微米以下,最终达到220纳米。

聚焦于可见光的光谱图。

激光和DUV

在20世纪80年代中期,行业对更小功能的需求导致了另一个向更短波长的转变。这一次,需要一种全新的制造光的方法:激光。特别是深紫外准分子激光器。这些激光器使用通常不结合的气体混合物。然而,当施加足够的能量时,两种气体的原子结合在一起形成激发的临时分子(准分子)。被激发的分子以光的形式释放多余的能量,其波长取决于所使用的气体。


杜夫黎明

第一个DUV系统使用基于氪和氟两种元素组合的准分子激光器。这些氟化氪(KrF)激光器产生波长为248纳米(nm)的光。150纳米KrF系统从以前i-line系统可能的280纳米缩小了特征尺寸。现代KrF系统现在可以产生80纳米以下的特性。


用ArF深入研究

进一步研究紫外光谱,下一代DUV光刻系统使用氟化氩(ArF)准分子激光器,产生波长为193nm的光。这使得可以打印38纳米的尺寸。

创建EUV灯光

EUV光刻这项技术万博manbetx官网登录完全是ASML独有的,它使用波长为13.5纳米的光。这种波长比DUV光短14倍多。

极紫外灯是在外层空间自然产生的。但是为了使EUV光刻成为可能,我们需要设计一种在系统中产生这种光的方法。因此,我们开发了一种全新的方法来产生用于光刻的光。


在我们的激光等离子体(LPP)源中,直径约25微米的熔融锡液滴以每秒70米的速度从发生器中喷出。当水滴落下时,它们首先受到低强度激光脉冲的撞击,激光脉冲将水滴压扁成薄饼状。然后,一个更强大的激光脉冲蒸发扁平的液滴,产生一个等离子体,发射EUV光。为了产生足够的光来制造微芯片,这个过程每秒重复50000次。

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