極紫外光刻技術，成為潛在的摩爾定律的救世主已經很久了。 十幾年前，路線圖要求EUV于2011年到貨。直到去年它才開始運行。

EUV源已達到半導體制造所需的200瓦級。然而，暴露的光致抗蝕劑的缺陷限制了當前7納米節點的產量，并且未來的5和3納米節點將面臨更大的問題。現在，基于最先進激光器的新型實驗室EUV源為開發人員提供了更高的空間和時間分辨率，以便他們理解并解決這些問題。

將光刻技術移至EUV波段意味著材料和光源都發生了巨大變化。新的13．5納米EUV等離子體源取代了193納米的紫外激光器。隨著波長減小，光子能量增加，因此來自新激光驅動的等離子體EUV源的每個光子攜帶的能量是來自舊激光源的光子的14倍。更高能量的光子需要新的光刻膠材料，這是一個目前仍在研究中的具有挑戰性的化學問題。新開發的光刻膠似乎存在隨機缺陷，稱為“隨機打印故障”。這個問題已經成為EUV光刻技術的首要問題，比利時IMEC探索材料首席科學家John Petersen說  。

“我們需要了解正在發生的事情的真實化學性質，”IMEC材料和分析小組主任Paul van der Heide說。為此，該公司與位于科羅拉多州博爾德的KMLabs合作，  在比利時建立了一個高分辨率的EUV成像和超短脈沖實驗室。 彼得森和其他人在 2月25日至28日在圣何塞舉行的SPIE高級光刻會議上描述了該設施。

照片：KMLabsKMLabs用于極紫外顯微鏡的桌面高次諧波源

由KMLabs構建的系統通過將來自紅外激光器的高功率脈沖聚焦到氣體中來產生EUV脈沖，以產生激光的高次諧波。該過程產生的脈沖持續時間為皮秒（10 －12）至阿秒（10 －18），波長可在6．5和47納米之間調節。可調波長和可調脈沖長度使得高次諧波源比用于曝光光致抗蝕劑的更亮等離子體源更好地進行測量。諧波產生還可以產生類似激光的EUV光，它可以提供非常高的分辨率，并且無需鏡頭即可成像 － 這是一個很大的優勢，因為固態鏡頭無法聚焦EUV光。該  結果是一個功能強大的測量工具 這也可以執行其他測量，現在需要像同步加速器這樣的大量來源。

高諧波輸出足夠亮，可在微米級區域進行高分辨率干涉成像，并具有低至8 nm的特性。它還可以觀察材料中極快的分子動力學和電離過程，這對理解化學過程至關重要。許多材料供應商正在測試抗蝕劑下面的薄層沉積以改善其性能，但他們缺乏探測暴露層時發生的情況的方法。“我們可以通過這個實驗室來探討這一點，”彼得森說。

該設施還可以探測麻煩的隨機抗蝕劑故障，提供可以幫助研究人員預防它們的數據。之后的下一步將是識別并試圖修復其他產生噪聲的麻煩效應，這些效應產生的噪聲高于由單個EUV光子的高能量引起的不可避免的光子散射噪聲。這種散粒底噪聲可能會導致縮小到小于3 nm節點的幾何尺寸。

但是，新的EUV系統有其自身的局限性。“我們是測量源，而不是制造光刻技術的來源，”KMLabs首席執行官Kevin Fahey說。對于芯片制造來說，光束太弱了，但它可以聚焦到足夠明亮地照射微米級區域，以便進行亞波長分辨率的高分辨率干涉成像以測試抗蝕劑。

KMLabs聯合創始人亨利卡普滕說：“使用高次諧波產生光刻并不是不可能的，但它需要重大的新發展，可能需要幾十年的時間。”