光刻机使用紫光，特别是极紫外（EUV）光，是因为它具有适合制造微小电子元件的短波长特性。光刻是半导体制造过程中非常关键的步骤，用于将电路图案印刷到硅晶圆上。在光刻过程中，光源的波长直接影响到能够制造的电路的最小尺寸。下面解释一下为什么紫光或极紫外光（EUV）对于光刻机非常重要。

1. 波长决定可分辨的最小尺寸

• 光刻机使用的光源波长越短，它能分辨并刻印在晶圆上的电路图案的尺寸就越小。简而言之，光的波长越短，图案能够做得越精细。
• 紫光，尤其是极紫外光（EUV），拥有大约13.5纳米的波长，这比传统的深紫外光（DUV）光源的波长要短得多（DUV的波长通常为193纳米）。因此，EUV光可以让半导体制造商在晶圆上刻画出更小、更精细的电路结构，从而制造出更先进、更高性能的芯片。

2. 追求更小的制程节点

• 随着半导体技术的进步，芯片制造已经逐渐进入7nm、5nm甚至3nm的制程节点。制程节点是指芯片中晶体管的最小尺寸。为了在这些微米级别的尺度上制造芯片，传统的光刻技术已经达到了物理限制，不能继续缩小制造特征尺寸。
• 为了应对这一挑战，极紫外（EUV）光刻成为了主流技术，因为它的波长足够短，能够制造出极其精细的电路图案。EUV光刻允许芯片制造商在更小的尺度上进行光刻，从而制造出更小、更高效的芯片。

3. 提高制造能力

• 随着半导体芯片的集成度和功能不断提升，光刻机需要具备更高的精度和分辨率。EUV光刻通过其短波长优势，提供了更高的精度和更大的制造能力，使得制造商能够生产出更多的晶体管，从而实现更高性能、更低功耗的芯片。
• 例如，台积电（TSMC）、三星（Samsung）等公司已经开始使用EUV光刻技术来生产先进的制程节点，如5nm、3nm芯片，这有助于提升其芯片的性能和功能。

4. 传统紫外光的局限性

• 在传统的光刻过程中，常用的光源是深紫外光（DUV），这通常是以氟化氩（ArF）激光为光源，波长为193纳米。尽管193纳米的光已经可以制造出相对较小的晶体管，但在进一步微缩制程节点时，光的波长限制了制造工艺的进步。
• 当制程节点降到7nm以下时，传统的DUV光刻已经无法满足极小的电路图案需求，因此EUV成为了新一代的光刻技术。

5. EUV光刻的挑战

• 尽管EUV光刻在理论上能提供更高的分辨率，但它也面临着很多技术上的挑战。比如，EUV光的生成和传输比传统的紫外光要困难许多，需要更复杂的光源和光学系统。
• 例如，EUV光需要通过等离子体光源生成，这要求使用高功率的激光来产生等离子体，并利用特殊的反射镜将光线引导到晶圆上。
• 此外，EUV光在空气中的传播会被强烈吸收，因此需要在真空环境中进行操作，这对设备的设计和成本提出了更高的要求。

6. EUV光刻的前景

• 目前，ASML是全球唯一一家能够提供商用EUV光刻机的公司，其EUV技术在全球半导体行业中占据重要地位。随着EUV技术的不断成熟，它将是未来高端芯片制造的核心工具。
• 目前的EUV技术仍在持续改进中，未来可能会出现更先进的光刻技术，如极端紫外（XUV）光刻，进一步推动半导体制造的微缩。