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EUV光刻机的发光原理
发布时间：
2025-12-09
来源：内容编译自Tom聊芯片智造。
EUV 光刻以 13.5 nm 极紫外光突破传统光刻极限，是实现先进制程的关键技术。其高能量特性决定了必须依赖锡等离子体发光与多层反射镜完成成像，是半导体制造史上的重大革命。
EUV光刻波长与特点
光子能量：约92 eV，远高于DUV的6.4 eV（ArF，193 nm）
这种高能光已经足以电离几乎所有元素的原子外层电子，因此不能用传统透镜或气体激光方式产生。
EUV光的产生需要极高能量，因此采用了高温等离子体发光机制。
EUV光源的发光原理
激光等离子体光源（Laser Produced Plasma, LPP）
其基本过程如下：
① 生成锡微滴（Tin Droplet）
使用高精度喷射系统，将液态锡（Sn） 喷射成直径约 20~30 μm 的微小液滴；
微滴频率约 50,000 次/秒；
悬浮于真空腔室中（不能有空气，否则13.5 nm光会被完全吸收）。
② 高功率激光轰击锡微滴
来自CO₂激光器（功率约20~40 kW）的脉冲激光精确对准锡微滴；
激光瞬间将锡加热到上百万摄氏度，使其完全电离为高温等离子体；
此时锡原子的外层电子被剥离，只剩下高电荷态的离子（Sn⁸⁺～Sn¹⁴⁺）。
③ 等离子体发射EUV光
这些多价态锡离子在高温高能环境下，会不断从高能态跃迁到低能态；
当电子从外层轨道返回内层轨道时，释放出特定能量光子；
这些光子的能量集中在 13.5 nm 波段（极紫外区）；
这一波段能量恰好适合用于高分辨率光刻（对应<10 nm特征尺寸）。
所以EUV光不是“反射光”或“激光”，而是由锡等离子体自发辐射。
EUV光的收集
1，必须在真空中运行；
2，不能用透镜聚焦，只能用多层反射镜（Mo/Si Bragg Mirror）反射光线。
光线经过：
Collector Mirror（收集镜）：汇聚分散的EUV光；
Intermediate Focus（中间焦点）：形成均匀光束；
投影光学系统（Projection Optics）：通过多层反射镜实现图形缩小与成像。
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