EUV光刻机的发光原理

EUV光刻波长与特点

波长：13.5 nm（极紫外区）

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

EUV光刻机的核心光源机制称为：

激光等离子体光源（Laser Produced Plasma, LPP）

其基本过程如下：

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）。

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⁺）。

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光无法透过任何物质（连空气都会吸收），所以：

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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