EUV光刻技术面临挑战：电子模糊、随机波动与偏振效应的完美风暴

摘要：随着EUV（极紫外）光刻技术的不断发展，目标越来越小的线宽尺寸使得新的物理限制不断显现，成为了巨大的障碍。尽管长期以来，随机效应（stochastic effects）已被视为关键挑战，而电子模糊（electron blur）也逐渐得到了深入研究，偏振效应（p

随着EUV（极紫外）光刻技术的不断发展，目标越来越小的线宽尺寸使得新的物理限制不断显现，成为了巨大的障碍。尽管长期以来，随机效应（stochastic effects）已被视为关键挑战，而电子模糊（electron blur）也逐渐得到了深入研究，偏振效应（polarization effects）如今正成为图像退化的日益关注点。随着工艺逐步向2nm节点迈进，这些影响因素形成了对EUV光刻质量的完美风暴，威胁着EUV打印特征的质量。

EUV光刻中，电子模糊和偏振效应会导致图像对比度的损失，进一步加剧了随机波动的影响。图像的对比度损失约为50%，这显著影响了随机波动的发生，增加了图像出现缺陷的几率。随着节点尺寸的逐步减小，电子模糊和偏振效应的影响也变得愈发严重，导致了光刻图像质量的逐渐下降。

图1

在图1中，展示了在0.55 NA 13.5nm波长的EUV光刻系统下，9nm半线宽的图像。通过模拟，考虑了电子模糊对图像的影响，并显示了随机电子密度图。假设光源为未偏振光（50% TE，50% TM），可以看到，电子模糊对对比度的损失影响较大，约为50%的对比度损失，而偏振效应则导致14%的对比度损失。

随着光刻节点尺寸的进一步减小，图像中的边缘粗糙度（roughness）将变得更加严重，甚至达到了缺陷的标准。随机波动的概率越来越高，这对EUV光刻的实际应用构成了挑战。

图2

从图2可以看出，随着节点尺寸逐渐减小，图像的对比度损失会变得更为严重，随机波动也会变得更加明显。即使是在14nm节点的情况下，由于电子模糊的影响，对比度损失已经达到约60%。随着节点尺寸的减小，偏振效应对对比度的贡献也会变得越来越重要，而电子模糊仍然是影响图像质量的主因。因此，针对EUV图像可打印性和随机图像波动的分析必须考虑到电子模糊的影响。

这一系列问题表明，随着光刻节点的不断缩小，EUV光刻技术面临着越来越大的挑战。电子模糊、随机效应和偏振效应将成为决定光刻技术能否在更小节点上稳定应用的关键因素。对于半导体制造商和设备厂商来说，解决这些问题不仅需要在光刻技术本身上做出突破，还需在整个光刻系统的设计上进行创新。尤其是随着2nm以下节点的逐步普及，如何有效控制这些物理现象将成为未来光刻技术发展的重要方向。