1.1 微电子

微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，是信息社会的基石。实现信息化的网络及其关键部件无论是对各种计算机还是通信电子装备，基础都是集成电路。微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路发展起来的一门新的技术，微电子产业是基础性产业，之所以发展得如此之快，除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外，还与它极强的渗透性有关。可以毫不夸张地说，当前日益发展的信息社会是由微电子芯片驱动的，从航天事业到日常生活，微电子芯片对于现代文明的影响可以说无处不在。

1965年，Intel公司创始人之一Moore预测：今后微电子技术和产业将以“每个芯片上集成的元件数平均每18个月将翻一番”的规律发展，这就是微电子技术领域中著名的摩尔定律[1]。此后，四十多年的发展证实了摩尔定律的正确性，集成电路芯片的集成度平均每三年增加4倍，半导体器件的特征尺寸以每三年缩小倍的趋势发展。目前，半导体集成电路的主流技术已进入45nm，并正在向32nm的时代过渡，采用32nm工艺的六核CPU已经商业化，如Intel公司的Core i7 980X。

所有的微芯片都是光刻工艺的产物，光刻是微电子工艺流程中最重要的和最关键的一环。国际微电子发展的趋势是：集成电路的特征尺寸将继续缩小，集成电路（Integrated Circuit，IC）将发展为系统芯片（System on a Chip，SOC）。而要实现这个目标就必须不断地改进光刻技术，对光刻技术不断提出新的要求和挑战。

从微电子的发展历史可以看出，光学曝光工具的成本呈指数增长。在光学光刻中，通过减少特征尺寸得到高的产量，其最小特征尺寸（Feature Size）可以表达为：

式中，λ是曝光波长，NA（Numerical Aperture）是光学光刻工具中透镜系统的数值孔径，k1是与工艺相关的项。通过不断减小曝光波长，F值被减小。光学光刻现在采用深紫外光，但随着波长的减小，出现了许多新的技术难题，如分辨率及材料的选择等[2]。现行的沉浸式光学光刻技术[3～6]，成本和技术的复杂程度不断提高，现在大规模集成电路代工厂中用到的光刻机成本都在数千万美元以上。

传统微电子工业中所使用的紫外曝光光刻技术面临昂贵的光刻设备和避免光学衍射和透镜材料选择等技术难题，因此迫切需要研发出可行的下一代光刻（Next Generation Lithograhpy，NGL）技术，已有多种候选技术，如极紫外光刻技术（Extreme Ultraviolet Lithography，EUV），电子束光刻技术（Electron Beam Li-thography，EBL），离子束光刻技术（Ion Beam Lithography，IBL）和X射线光刻技术（X-ray Lithography，XRL）等。