1.1.1 光学光刻和极紫外光刻技术

光学光刻技术是IC工业中的主流光刻技术。人们通过不断开发各种分辨率增强技术，如短波长化、大数值孔径镜头、移相掩模、浸没式光刻、偶极照明双重曝光等，不断突破其理论极限，获得的IC器件的线宽已经进入纳米尺寸。

193nm浸没式光刻技术（Immersion Lithography）在传统光刻机的光学镜头与晶圆之间的介质用水来替代空气，可以提高光刻系统的数值孔径，从而提高分辨率，延伸了193nm光刻技术[7～9]。193nm浸入式光刻技术应解决的技术问题是：①研发高折射率的光刻胶；②研发高折射率的浸入液体，水折射率为1.44，研发折射率为1.6 ～1.7的浸入液体；折射指数大于1.65的流体满足黏度、吸收和流体循环要求；③研发高折射率的光学材料。折射指数大于1.65的透镜材料满足透镜设计的吸收和双折射要求；④控制由于浸入环境引起的缺陷，包括气泡和污染。

157nm光刻其光源采用氟气准分子激光，发出波长157nm附近的真空紫外光。面临主要困难是光学成像系统中的透镜材料：当波长短到157nm时，大多数光学镜头材料都是高吸收态，易将激光的能量吸收，受热膨胀后造成球面像差。目前只有氟化钙为低吸收材料，可供157nm使用。

随着曝光波长的缩短，将对光学光刻技术提出更多具有挑战性的难题，如高质量光源的获得，优质光学材料（高质量CaF2单晶）的制备将更难，光刻机等生产设备昂贵，无缺陷优质掩模、抗蚀剂等的获得将更加困难等[10～11]。

作为下一代光学刻蚀技术的可能候选者之一——极紫外光刻是将光刻光源的波长缩短至13.5nm的微电子光刻技术。1999年，极紫外光刻被负责NGL的美国半导体制造技术战略联盟（Sematech）选定为实现50nm及小于50nm光刻的技术途径。EUVL被认为是最有前途的方法之一，不过其实现难度也相当高，从20世纪80年代开始探寻至今已经将近三十年，仍然未能投入使用。极紫外光刻面临的挑战之一就是寻找合适的光刻胶（Photoresist），即用来在芯片层表面光刻出特定图案的材料。它必须对极紫外辐射非常敏感，这样才能刻出图案，同时又能够抵御随后的蚀刻和其他处理步骤。

在半导体产业盛会Semicon West 2010上，GlobalFoundries公布了该公司推动极紫外光刻技术投入量产的一些规划细节。按照这份计划书，GF将在2014—2015年将极紫外光刻技术推向商用，届时半导体制造工艺也会进化到22 nm和20 nm。Intel公司一直在寻找一种能够同时满足高敏感度、高分辨率的光刻胶材料，最近终于取得了重大突破。在国际光学工程学会（SPIE）举行的光刻大会上，Intel就进行了这方面的展示，使用一种正型化学放大光刻胶结合极紫外底层，以及一种相应的漂洗剂，最终达到了22 nm半节距（Half Pitch）分辨率，并满足敏感度要求。