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光刻 原理之镜片和镜子 ASML

更新时间:作者:小小条

镜片和镜子

我们机器中的复杂光学系统将打印在晶片上的图像缩小到纳米级


光刻 原理之镜片和镜子 ASML

当我们谈论光刻机的镜头时,我们不是在谈论单个简单的镜头。

我们谈论的是由数十个单独镜头组成的复杂光学系统,对于 EUV 光刻,还有镜子。

每一个都必须正确定位到一纳米以内,以确保图像质量。

ASML 在镜头设计方面的创新使芯片制造商能够减小微芯片上的特征尺寸。

自 1980 年代后期以来,我们所有的光刻系统都采用了来自我们战略合作伙伴蔡司的光学元件。


数值孔径

镜头开发以提高分辨率意味着增加数值孔径 (NA),这是衡量镜头系统可以收集和聚焦多少光的指标。

一种方法是将更高精度的镜头和反射镜集成到扩展光学系统中。

当今最高的 NA 光学系统高度超过 1.2 米,重量超过一公吨。

用于 DUV 光刻,它们的 NA 为 1.35。



浸没式光刻

2003年,ASML在数值孔径方面迈出了重要的一步。

我们开发了浸没式光刻技术,它允许芯片制造商通过将光投射到透镜和晶圆之间的水层来打印更小的特征。

水会增加系统光学元件的数值孔径。


复杂性带来控制

当今光刻光学器件的绝对复杂性使得提供高质量的光学系统成为一项巨大的工程挑战。

但它也带来了一个独特的机会,可以极其精确地控制每次曝光。

数以千计的致动器允许对单个透镜和反射镜元件的精确位置和方向进行微调,以确保每次都能在晶片上获得完美的图像。

例如,光刻中使用的重复强光脉冲会导致光学系统升温,从而导致镜头变形。

这些变化可以用毫开尔文和纳米来衡量,但这仍然足以导致有缺陷的微芯片。

光学元件中的致动器可以主动补偿这些透镜加热效应。



EUV 需要镜子

其他光刻机使用透镜来聚焦光线。

但是没有用于极紫外 (EUV) 光刻的镜头。

由于大多数材料吸收 EUV 光,因此透镜会吸收系统中的光。

相反,我们开发了一种全新的光学系统,该系统在真空室内使用超光滑的多层反射镜。

每个镜子都有超过 100 层的材料,这些材料经过精心挑选和精确设计,以最大限度地反射 EUV 光。


平整度至关重要。

镜子被抛光到小于一个原子厚度的光滑度。

换个角度来看,如果镜子有德国那么大,那么最高的“山”只有 1 毫米高。


高NA EUV

ASML 正在开发下一代 EUV 平台,将数值孔径从 0.33 NA 增加到 0.55(“高NA”)。

该平台具有新颖的光学设计和显着更快的阶段。

它将在未来十年实现几何芯片缩放,提供比我们当前的 EUV 平台高 70% 的分辨率能力。

High-NA 平台旨在支持多个未来节点,从 3 nm 逻辑节点开始,然后是密度相似的内存节点。

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