替代EUV光刻机光源，日本方案详解
【关 键 词】 EUV光刻、极紫外、ERL技术、光束线设计、High-NA光刻
摩尔定律指出，芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番，而光刻分辨率的提升是实现这一目标的关键。随着光源波长的缩短，EUV（极紫外）光刻技术应运而生，其波长为13.5纳米，适合用于Mo/Si多层反射镜。
本文提出了一种基于ERL的EUV-FEL光源设计，用于未来光刻技术。该设计包括一个电子枪、超导线性加速器、螺旋波管系统等，能够产生超过10千瓦的高功率EUV光，满足3nm和2nm节点的需求。与传统的LPP光源相比，EUV-FEL光源具有多个优势，如无锡污染、可升级至BEUV（更短波长的EUV）光源、偏振控制等。
ERL技术通过能量回收方案，实现了更高的束团重复频率和平均电流，从而提供更高的FEL功率。与传统直线加速器相比，ERL能够大幅减少抛弃的束团功率和活化电子，降低电力消耗和成本。
光束线设计是将EUV光从EUV-FEL光源传输到光刻机的关键环节。本文提出了一种光束线概念设计，通过弯曲掠射镜和多弯曲镜实现EUV光的垂直扩展、水平扩展和分离，确保EUV光能够安全、高效地传输到每个光刻机系统。
此外，本文还探讨了从EUV-FEL光源升级到BEUV-FEL光源的方案，包括单回路布局和双环布局，以及相应的光谱特性。BEUV-FEL光源能够产生更短波长的EUV光，实现更精细的光刻图案。
在High-NA光刻中，FEL光的偏振特性对于优化成像品质至关重要。本文分析了s偏振和p偏振光在High-NA光刻中的性能差异，并强调了对FEL光源偏振控制的重要性。
总之，基于ERL的EUV-FEL光源为未来光刻技术提供了一种高功率、高效率、可升级的解决方案。通过全面仿真和光束线设计，验证了其在High-NA光刻中的应用潜力，有望推动芯片制造技术的发展。
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【原文作者】 半导体行业观察