由于I线步进机的光学分辨率只能达到0・25um,对更高分辨率的要求推动了P/N65X2942曝光波长往更加短波长发展,如深紫外(Deep UltraViolct,DUV)光谱段150~300nm。不过,高压汞灯在深紫外的延伸并不理想,不仅由于强度不够,而且由于在长波段的辐射会产生热和变形。常见的紫外激光也不理想,如氩离子激光,因为过多的空间相干性会造成散斑,影响照明的均匀性。相比之下,准分子激光由于其拥有以下的优点而被选为深紫外的理想光源。

   (1)它们的高功率输出最大限度地实现了光刻机的产能;

   (2)它们的空间非相干性,不同于其他激光器,去除了散斑;

   (3)大功率输出使得开发合适的光刻胶变得容易;

   (4)光学上讲,能够产生频率狭窄(窄到几个pm)的深紫外输出,使得设计出高质量的全石英光刻机镜头成为可能。

   因此,准分子激光成为0.5um及以下集成电路生产线上的主流照明光源,最早的报告由简(J缸n et al)发表[丬。特别是248nm波长的氟化氪(KrF)和193nm的氟化氩(ArF)这两种准分子激光在曝光能量、带宽、波束形状、寿命和可靠性方面表现出了优良性能。因此,它们被广泛应用于先进的步进-扫描光刻机中,如荷兰阿斯麦(ASML)公司的双平台Twinscan XT:1000H(KrF),Twinscan XT:1450G(ArF)和日本尼康(Nikon)公司的NS艮S210D(KrF),NSR310F(ArF)。当然,人们仍然在寻找更短波长的光源,比如由氟分子F2产生的157nm的激光。不过,由于开发合适的光刻胶、掩膜版保护膜(pcllicle)以及镜头材料氟化钙(CaF2)的生产量的困难,157nm光刻技术只能够将半导体工艺延伸一个节点,郎从65nm延伸到45nm;而先前开发193nm的光刻技术将制造节点从130nm延伸了两个节点:90nm和65nm,造成商业化量产157nm光刻技术的努力被最终放弃。曝光波长随工艺节点的发展如图7.5所示。