光刻机中，“光”部分的猜测

[verdelite]

用我的物理知识猜测一下光刻机中“光”的部分的原理。为了成像锐利，需要波长小的光，例如DUV或者EUV。ASML的EUV发光采用激光打靶锡液滴。

猜测1：发光的是不是“点”光源，不重要。（猜测过程：光学显微镜中，样品背面或者正面的光源不需要是点光源。光源照亮样品，样品中的每个点变成了点光源，显微镜的透镜组需要对这个“样品点”光源进行精确成像；它们不要求照亮的光源是点光源）。
猜测2：照亮样品的光，除了波长要小，它的单色性也不是很重要。这是因为对这种EUV的光路中没有透射镜，和透射镜带来的色差。那么就是球差慧差像场弯曲等等东西要对付。（即使单色性重要，光源的单色性也不重要，因为后面可以控制镜片镀层反射、多个镜片多次反射来滤出单色EUV光）

从猜测1和猜测2得到猜测3，收集光的主镜，精密度不重要。主镜镀层是为了尽量多反射光。镀层精密度也不重要，层数也不重要。如果有的地方有镀层有的地方没有，那么也就是损失一些光强。直到掩膜之前的镜子，精密度都不重要，别听它们吹牛把自己吓到了。

猜测4，重点应该放在光照射掩膜之后的路径上的镜片上，好好设计、研磨。这需要精密。
猜测5，由于猜测1和2，也不一定要用锡光源。我想了一下，电子打钨靶（可能是为了耐热。铁靶也是。不打钠靶锂吧，可能是因为出不来X射线，且容易熔化）出X射线。我猜或许打轻核靶可以出EUV。例如铍，在轻核金属里面算熔点高的，可以试试看。还有碳，也可以试试看。反正是真空EUV需要抽真空。由于猜测1，不需要点光源，所以靶面积大点也可以，方便散热。也因为不需要是点光源，可以弄好几个光源，都反光到掩膜上就行。

这样看起来并没有多难做，我看索男弄些钱自己就能搞起来。

[hhcare]

大道理没有问题。。 可是实际你看了数值就知道很有必要了。

比如镀膜， 如果每个镜子反射不高， 那就很重要了。

关键是工程， 而不是理论。

[verdelite]

13.5纳米波长反射镜难搞，但是13.5纳米不是必须的。从193纳米能搞14纳米制程看，50纳米波长EUV也能搞7纳米制程。那反射镜就好搞多了。我看加速器也可以出EUV光。把那些什么加速器的科学研究时间分一大块出来搞也值得。

[TheMatrix]

用我的物理知识猜测一下光刻机中“光”的部分的原理。为了成像锐利，需要波长小的光，例如DUV或者EUV。ASML的EUV发光采用激光打靶锡液滴。

猜测1：发光的是不是“点”光源，不重要。（猜测过程：光学显微镜中，样品背面或者正面的光源不需要是点光源。光源照亮样品，样品中的每个点变成了点光源，显微镜的透镜组需要对这个“样品点”光源进行精确成像；它们不要求照亮的光源是点光源）。
猜测2：照亮样品的光，除了波长要小，它的单色性也不是很重要。这是因为对这种EUV的光路中没有透射镜，和透射镜带来的色差。那么就是球差慧差像场弯曲等等东西要对付。（即使单色性重要，光源的单色性也不重要，因为后面可以控制镜片镀层反射、多个镜片多次反射来滤出单色EUV光）

从猜测1和猜测2得到猜测3，收集光的主镜，精密度不重要。主镜镀层是为了尽量多反射光。镀层精密度也不重要，层数也不重要。如果有的地方有镀层有的地方没有，那么也就是损失一些光强。直到掩膜之前的镜子，精密度都不重要，别听它们吹牛把自己吓到了。

猜测4，重点应该放在光照射掩膜之后的路径上的镜片上，好好设计、研磨。这需要精密。
猜测5，由于猜测1和2，也不一定要用锡光源。我想了一下，电子打钨靶（可能是为了耐热。铁靶也是。不打钠靶锂吧，可能是因为出不来X射线，且容易熔化）出X射线。我猜或许打轻核靶可以出EUV。例如铍，在轻核金属里面算熔点高的，可以试试看。还有碳，也可以试试看。反正是真空EUV需要抽真空。由于猜测1，不需要点光源，所以靶面积大点也可以，方便散热。也因为不需要是点光源，可以弄好几个光源，都反光到掩膜上就行。

这样看起来并没有多难做，我看索男弄些钱自己就能搞起来。

能简单科普一下，这几个东西是什么位置关系：晶圆，光刻胶，掩膜，感光材料，光刻机，刻蚀机？

晶圆上面刷一层感光材料，感光材料上面贴着掩膜，然后光刻，再刻蚀？

[octane]

13.5纳米波长反射镜难搞，但是13.5纳米不是必须的。从193纳米能搞14纳米制程看，50纳米波长EUV也能搞7纳米制程。那反射镜就好搞多了。我看加速器也可以出EUV光。把那些什么加速器的科学研究时间分一大块出来搞也值得。

不对。13.5纳米是经过多次材料筛选，才选了锡发出的光谱。因为其他范围的UV，如50纳米左右的，做出的光找不到合适的透镜材料，吸收得比13.5纳米光还厉害

[wildthing]

能简单科普一下，这几个东西是什么位置关系：晶圆，光刻胶，掩膜，感光材料，光刻机，刻蚀机？

晶圆上面刷一层感光材料，感光材料上面贴着掩膜，然后光刻，再刻蚀？

Wafer 就是一块单晶晶片，上面是纯硅下面是氧化硅
光刻胶，photo resist是红色的胶体，对紫外线敏感，曝光后曝光部分可以被溶剂洗掉
mask 就是个黑白相反的电路投影片
曝光机就是和相机一样，把紫外线投到mask显影到光刻胶上面
然后用溶剂洗掉曝光的部分
用氢氟酸雕刻腐蚀，不知道这个机器是怎么做的。
我当初就是拿个器皿自己放氢氟酸洗。
然后再用溶剂去掉剩下的膜

放炉子里烤一下
放另外一个炉子加点金属，加点离子
再重复。简单的很

[octane]

用我的物理知识猜测一下光刻机中“光”的部分的原理。为了成像锐利，需要波长小的光，例如DUV或者EUV。ASML的EUV发光采用激光打靶锡液滴。

猜测1：发光的是不是“点”光源，不重要。（猜测过程：光学显微镜中，样品背面或者正面的光源不需要是点光源。光源照亮样品，样品中的每个点变成了点光源，显微镜的透镜组需要对这个“样品点”光源进行精确成像；它们不要求照亮的光源是点光源）。
猜测2：照亮样品的光，除了波长要小，它的单色性也不是很重要。这是因为对这种EUV的光路中没有透射镜，和透射镜带来的色差。那么就是球差慧差像场弯曲等等东西要对付。（即使单色性重要，光源的单色性也不重要，因为后面可以控制镜片镀层反射、多个镜片多次反射来滤出单色EUV光）

从猜测1和猜测2得到猜测3，收集光的主镜，精密度不重要。主镜镀层是为了尽量多反射光。镀层精密度也不重要，层数也不重要。如果有的地方有镀层有的地方没有，那么也就是损失一些光强。直到掩膜之前的镜子，精密度都不重要，别听它们吹牛把自己吓到了。

猜测4，重点应该放在光照射掩膜之后的路径上的镜片上，好好设计、研磨。这需要精密。
猜测5，由于猜测1和2，也不一定要用锡光源。我想了一下，电子打钨靶（可能是为了耐热。铁靶也是。不打钠靶锂吧，可能是因为出不来X射线，且容易熔化）出X射线。我猜或许打轻核靶可以出EUV。例如铍，在轻核金属里面算熔点高的，可以试试看。还有碳，也可以试试看。反正是真空EUV需要抽真空。由于猜测1，不需要点光源，所以靶面积大点也可以，方便散热。也因为不需要是点光源，可以弄好几个光源，都反光到掩膜上就行。

这样看起来并没有多难做，我看索男弄些钱自己就能搞起来。

你这说的DUV和EUV混在一起，两者处理还是很不一样的

关于猜测1，光源阶段有匀光镜和聚束装置，可以整合成平行光，去除耀斑。有分光装置，可以整合成单色光。到了光刻照射阶段要求单色光，平行，均匀，这些都很重要。DUV和EUV考虑的问题不同，EUV主要是效率方面

关于猜测2，单色性很重要

关于猜测3， 针对EUV，镀层的均匀和精密为了尽量多的反射，最好效率是每次70%。均匀和镀层厚度以及材料都重要

关于猜测4，当然。我憋透镜设计和制作水平很差，数值孔径0.25的都吃力。反射镜有上光做过，但是镀层没听说。透镜设计是要和计算光刻协同的，虽然有几个地方做计算光刻，但是要做到实用化的精确模拟，还是要下大功夫。业余索南不是专稿这些的会做不下去

关于猜测5， 的确可以多试几种材料。选取锡滴的一个重要因素是熔点低可以分离成很多小滴，不间断地打击小滴可以产生大量光。锡滴的回收防止污染很重要。准确跟踪小滴也很重要，因为二氧化碳激光打击点不大。靶点大一点当然没问题，反正有收集镜，但是不如小滴节能效率高

[TheMatrix]

Wafer 就是一块单晶晶片，上面是纯硅下面是氧化硅
光刻胶，photo resist是红色的胶体，对紫外线敏感，曝光后曝光部分可以被溶剂洗掉
mask 就是个黑白相反的电路投影片
曝光机就是和相机一样，把紫外线投到mask显影到光刻胶上面
然后用溶剂洗掉曝光的部分
用氢氟酸雕刻腐蚀，不知道这个机器是怎么做的。
我当初就是拿个器皿自己放氢氟酸洗。
然后再用溶剂去掉剩下的膜

放炉子里烤一下
放另外一个炉子加点金属，加点离子
再重复。简单的很

mask是直接贴在晶元（上面刷的光刻胶）上面，还是有一段距离？

[verdelite]

mask是直接贴在晶元（上面刷的光刻胶）上面，还是有一段距离？

早期，1970年代初，掩膜是直接放在光刻胶上的。后来，1975年左右，就改为成像方法，不接触，用镜头把掩膜的像成在光刻胶上。

[wildthing]

mask是直接贴在晶元（上面刷的光刻胶）上面，还是有一段距离？

Mask 是放在 lithography machine 上面。实验室里面的曝光机有点像超大的显微镜。把 Wafer 固定后需要找十字架来校准，对焦，再曝光(pu guang)

[Bluesky]

你以前自己洗过照片吗？ 你把mask想成底片。以前洗照片是通过底片放大，现在是通过底盘缩小。而最终照片就是在晶圆表面。

mask是直接贴在晶元（上面刷的光刻胶）上面，还是有一段距离？

[TheMatrix]

你以前自己洗过照片吗？ 你把mask想成底片。以前洗照片是通过底片放大，现在是通过底盘缩小。而最终照片就是在晶圆表面。

以前自己没洗过照片。哦。那就是要隔一段距离，最终在晶圆上的图案尺寸比mask上的小，属于缩小曝光。

[verdelite]

至于电子束轰击钨靶， 别想了， 因为固体发射的都是连续谱。
究其原因在于固体导体里的电子能级是连续的。

我说的是铍靶。。。

[verdelite]

x光的问题 吸收很厉害，吸收一厉害 反射镜就会变热。
一受热 如果不均匀的话 就会变形。

对于光学器件来说， 形状的精度要求是在十分之一 波长之下的。
对于euv反射镜来说， 在受热变形的情况下 光学面还要保持纳米级别的精度。 你觉得这是不是很困难?

这里就不说怎么加工纳米精度的宏观t反射镜。
这个反射镜好像挺大的， 米级的尺度。

别的不说， 你加工过程中的位置跟使用过程中位置不一样， 镜子形状可能就在重力作用下产生变形。

也就是加工时候符合精度 使用时候就不符合精度了。

具体好像是离子束轰击表面 移除单层原子的方式进行的。
这种加工速度能有多慢， 可想而知。 离子束的能量控制呢， 只移除单层原子。 而且是米级规模移除单层原子， 也就是长时间能量输出的稳定性。 就是这个离子束的能谱要非常窄。

而且轰击后， 被轰走的原子 如果真空系统没有及时排除到外面， 可能又沉积回反射镜表面。

对了 离子束轰击过程 也会局部加热镜面。

我说，高能电子打钨靶能出X射线，那么打铍靶可以试试能不能出EUV。没说要用X射线呀。

另外我说可能一米那么大的第一个主镜（收集光用的）可能不需要精度高。你用显微镜为例来说明需要，我也不清楚对不对。光圈几个那很正常，调节光强嘛。需要不需要平行光，有时间的话我回去查查。或许透射型显微镜需要（我也不确定）。反射型呢？

[verdelite]

一样 只要是固体导体就是连续谱发射。

他为啥用激光把锡蒸发啊， 就是让锡气体原子发光。 这样才是离散谱。

他为啥要一滴滴蒸发? 我猜是这样方便控制锡气体浓度， 涉及到真空度控制。 也就是蒸发的锡原子 能被真空泵在特定时间内排出去。

“只要打固体导体就是连续谱”，我的书上不是这样说的。我截了图，钨靶结果有连续谱有离散谱。



我觉得，如果采用铍靶，说不定可出EUV, 也是有连续谱有离散谱；如果需要单色光，可以用多级镀膜镜分离出离散谱使用。

[verdelite]

擦 你知道照相机吧。照相机成像要对焦 知道吧
为啥要对焦? 因为物体远近不同， 远近不同，体现在光学就是 物体越远 越接近平行光
你这个照明系统光线里 平行光 非平行光都有， 照射在掩模上肯定也是平行和非平行光都有。 这样的话， 平行光成像清晰了， 非平行光成像就不清晰了。

而且你不能假设掩模是个面， 在纳米分辨率的成像系统上， 景深肯定也是纳米级别的。
假如掩模层厚是微米级， 那么纳米级别的景深上， 非平行光肯定是降低分辨率。

你第一段说的（照相机）我知道。

第二段里说的事，我在首楼里就是问，照射在掩膜后平行性是不是就都破坏掉了。这我不清楚。

你说掩膜厚度问题，这我没考虑到。

[verdelite]

你承认平行光对于提高成像分辨率的作用就好。
至于固体的发射谱， 我知道特征谱线， 你也意识到连续谱就好。
连续谱就是那些金属价电子的， 特征谱线是金属原子内层电子的。
但是你需要单色性好的， 就需要把连续谱过滤掉? 怎么滤?
这里就不说光源效率的问题了。

平行光我不知道好不好。我承认的是单色光可能有必要，原因是可能掩膜设计需要考虑衍射，如果要根据衍射预先改变掩膜，那只有单色光才能做到。

过滤连续谱、留下某单色光，我认为可以通过反射镜镀膜厚度来进行选择。

[verdelite]

而且电子束 和激光束都是激发的能量。
从聚焦上来说 光聚焦容易 还是电子束聚焦容易， 至于电子束里的空间电荷效应导致电子束散开 这里也应该考虑下 。
从电能到激光能量 和电能到电子束能量效率来看， 我虽然没查资料 但肯定是高能电子束效率低。 因为物理学上， 有个概念， 你把能量的质量提高， 肯定是以降低效率为代价的。
电子束的能量 比如10kev,这种能量质量比激光的能量质量高多了。

我假定光源不需要是点光源，来展开推理的。至于是不是需要是点光源，等我有空了去考察一下。

[verdelite]

过滤完连续谱后 你这光源的效率是多少?
气体光源的euv效率已经很低了。
我可以拍脑袋告诉你 你这固体光源效率还要低两个数量级。

今天看了一下知乎上对显微镜照明系统的讨论，

https://zhuanlan.zhihu.com/p/269197717

发现他讨论的重点在于照明的均匀性。他说平行光重要、点光源重要，都是基于这个要求。后面他也说，理想的点光源组成的面光源也是一样的好。

从这儿我得到的印象是，点光源的用处就是光照均匀。推论是，光刻机里面的集光镜，直到照明到mask之前的镜子，其加工精度要求并不高。这也是我首楼里面猜测的。

至于高精度镜面加工，显然在mask之后的成像镜里要求高。

[verdelite]

"而无限远校正物镜，意味着只有平行光从入瞳处，射入光线才会准确聚焦在物方焦点上。反之，为使物方平面成为照明平面的共轭面，需要这两个共轭面皆位于无穷远的位置上，即皆为平行光线。因此在构造远心系统的科赫照明时，需要先用一片透镜提供准直光，再将准直光的入瞳平面与物面构成共轭关系，即照明光光源处的共轭面与物镜的后焦面重合，保持科勒照明模块孔径光阑与照明场的共轭关系，并同时使照明平面与物镜在无限远校正系统下成像的物面重合。"

“物方平面”这个词在他文章前面前面没出现过，不知道指什么。他也没有画图。可能应该对应于这篇文章里最后一个图：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/341257377

这段话谈到的是怎么调较照明系统。和我们的讨论（照明系统是不是需要高精密度）似乎关系不大。