近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，硅一直是世界科技繁榮的焦點(diǎn)，芯片制造商幾乎都在壓榨它的性能。傳統(tǒng)上用于制造芯片的技術(shù)在2005年左右達(dá)到極限，芯片制造商不得不尋求其他技術(shù)，將更多的晶體管塞到硅上，從而制造出更強(qiáng)大的芯片。
光刻機(jī)必須把工程師繪制的電路板精確無(wú)誤地投到硅晶圓上，不允許有絲毫誤差，可見難度之高！
將晶體管封裝到芯片上的傳統(tǒng)工藝被稱為“深紫外光刻"（DUV），這是一種類似攝影的技術(shù)，通過(guò)透鏡聚焦光線，在硅晶片上刻出電路圖案。受到物理定律的影響，這種技術(shù)可能很快就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。利用極紫外光（EUV）在硅晶片上雕刻，將使芯片的速度快100倍，并使存儲(chǔ)器芯片具有類似倍數(shù)的存儲(chǔ)容量增長(zhǎng)。
1. 芯片制造
光刻與攝影相似，它利用光將圖像轉(zhuǎn)移到基板上。就照相機(jī)而言，它的基板是膠卷，而硅是用于芯片制造的傳統(tǒng)基板。掩模就像電路圖案的模板，為在芯片上創(chuàng)建集成電路而設(shè)計(jì)。光被定向到一個(gè)掩模上，光線穿過(guò)掩模，然后通過(guò)一系列光學(xué)透鏡將圖像縮小，這個(gè)小圖像被投射到硅或半導(dǎo)體晶片上。
晶圓上覆蓋著一種叫做光刻膠的感光液體材料，分為負(fù)性光刻膠和正性光刻膠兩大類。掩模被放置在晶圓上，當(dāng)光線穿過(guò)掩模照射到硅片上時(shí)，它會(huì)使沒有被掩模覆蓋的光刻膠變硬。而不暴露在光下的光刻膠仍然有點(diǎn)粘糊糊，并且會(huì)被化學(xué)清洗掉，只剩下硬化的光刻膠和暴露在外的硅片。正性光刻膠則正好相反，曝光過(guò)的光刻膠會(huì)被化學(xué)清洗掉。
制造更強(qiáng)大的芯片的關(guān)鍵是光的波長(zhǎng)大小。波長(zhǎng)越短，可以蝕刻到硅片上的晶體管就越多。更多的晶體管等于一個(gè)更強(qiáng)大、更快的微處理器。2001年，深紫外光刻使用的波長(zhǎng)為240納米。隨著芯片制造商將波長(zhǎng)減少到100納米，他們將需要一種新的芯片制造技術(shù)。使用深紫外光蝕刻技術(shù)的問(wèn)題是，當(dāng)光的波長(zhǎng)變小時(shí)，光會(huì)被用于聚焦的玻璃透鏡吸收，結(jié)果是光線無(wú)法到達(dá)硅片上，晶圓上沒有產(chǎn)生電路圖案。這個(gè)時(shí)候，極紫外光刻技術(shù)就登場(chǎng)了。
2. 極紫外光刻原理
從2001年起，用深紫外光刻技術(shù)制造的芯片使用的是248納米的光，也有一些制造商使用193納米光。有了極紫外光刻技術(shù)，芯片將用13納米的光制造。基于波長(zhǎng)越小成像效果越好的定律，13納米光將提高投射到硅片上的圖案質(zhì)量，從而提高芯片的運(yùn)行速度。
但整個(gè)過(guò)程必須在真空中進(jìn)行，因?yàn)檫@些光的波長(zhǎng)很短，連空氣都會(huì)吸收它們。此外，EUV光刻機(jī)使用了涂有多層鉬和硅的凹面和凸面鏡，這種涂層可以在13.4納米的波長(zhǎng)下反射近70%的EUV光。如果沒有涂層，光線在到達(dá)晶圓片之前就會(huì)被完quan吸收。鏡子的表面必須近乎完mei，即使是涂層上的微小缺陷也會(huì)破壞光學(xué)器件的形狀，扭曲印刷電路的圖形，從而導(dǎo)致芯片功能上的問(wèn)題。
目前，先進(jìn)的光刻機(jī)是極紫外光刻機(jī)，它已經(jīng)制造數(shù)十億顆7nm芯片了。甚至有芯片制造商聲稱，用極紫外光刻技術(shù)生產(chǎn)的5nm芯片的不良率比7nm芯片更低。
