當年 canon nikon 曝光機157nm 失敗 反而 ASML 浸潤DUV 成功

157 nm 使用 F₂(Fluorine)雷射,波長比193 nm更短,理論解析度更好,但實際遇到許多難題:

1. CaF₂ 光學材料 : 可製造大型鏡片困難 ,雙折射(Birefringence)問題,成本極高
2.空氣吸收 :157 nm 被氧氣吸收非常嚴重 ,整個曝光路徑必須充氮氣或真空
3. 光罩(Mask): Pellicle 難以製作 石英材料不再適用, 缺陷控制困難 :
4.光阻(Photoresist): 吸收率過高 . 線邊粗糙(LER)增加 , 壽命不足

因此,即使 Canon 與 Nikon 都投入多年,仍無法達到量產需求。

當年 canon nikon 曝光機157nm 失敗 反而 ASML 浸潤DUV 成功

ASML 採用不同思路:不是縮短波長,而是維持 193 nm ArF 雷射,在鏡頭與晶圓之間加入超純水(折射率約 1.44),提高數值孔徑(NA)。增加 NA 就能達到接近157 nm曝光的解析能力,而不用面對157 nm所有材料問題。從產業角度看,Canon 與 Nikon 最初押注的是「更短波長(157 nm)」,而 ASML 押注的是「更高數值孔徑(193 nm 浸潤)」。2003~2004 年左右,主要晶圓廠(如 Intel、TSMC、Samsung)逐漸將研發重心轉向 193 nm 浸潤式,157 nm 路線因此終止,ASML 則藉由浸潤式 DUV 建立了後續在先進光刻設備市場的領先地位。

為什麼沒有 126、100、70 nm?原因不是「不能做」,而是沒有合適的光源與光學材料。
193 nm 以下開始出現材料斷層
目前 DUV 使用的是:
光源:ArF Excimer Laser
鏡片:石英(SiO₂)
折射鏡頭

到了更短波長:石英開始吸收光 CaF₂ 也逐漸不能用 幾乎找不到透明材料

也就是說:沒有鏡片可以做。 因此 126、100、85 nm 這些波長沒有成熟的折射光學系統。

13.5 nm 下:
所有玻璃都不透明
CaF₂ 不透明
石英不透明
空氣也不透明

因此 EUV 改採:
真空
全反射鏡(Mo/Si 多層膜)
Plasma 光源

雷射打到錫液滴後,會放出很多波長:10 nm 11 nm 12 nm 13 nm 13.5 nm 14 nm 15 nm
...其中13.5 nm 附近最強。
另一方面:Mo/Si 多層反射鏡在約 13.5 nm 的反射率最高,可達約 70%。
如果改成:11 nm 10 nm 8 nm 鏡子的反射率會大幅下降。
因此:Plasma 最亮的波長 + Mirror 最容易反射的波長 剛好都在 13.5 nm。
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