Современная технология позволяет промышленно производить большие интегральные схемы (БИС) с размерами элементов схемы (толщиной соединительных проводов) около 180 нм. Для получения схем с более тонкими проводами и повышения степени интеграции БИСнеобходимо применять литографическую технику, при которой изображение на кремниевой пластине формируется за счёт экспозиции (т. е. облучения интенсивным источником света) с использованием так называемых масок, обеспечивающих освещение требуемых участков.
Размеры создаваемых таким образом элементов схемы определяются при этом длиной волны источника света, вследствие чего для повышения степени интеграции (плотности компоновки) необходимо применять источники света с предельно короткими длинами волн. В настоящее время для этих целей чаще всего пользуются излучением в коротковолновой области от 436 нм (g-линия ртутной лампы) до 385 нм (i-линия эксимерного лазера на кристалле KrF). Изучаются возможности перехода к ещё более коротким длинам волн за счёт использования излучения эксимерного лазера на кристалле АrF, имеющего длину всего в 103 нм. К сожалению, пока не созданы лазеры, позволяющие реально генерировать излучения во всей нанометровой области (1-100 нм), что позволило бы совершить решительный прорыв в повышении степени интеграции электронных схем.
Эксимерный лазер – своё название он получил от комбинации двух слов: excited – возбужденный, dimer – двойной. Активное тело таких лазеров состоит из смеси двух газов – инертного и галогенового. При подаче высокого напряжения в смесь газов, атом инертного газа и атом галогена формируют молекулу двухатомного газа. Эта молекула находится в возбужденном и крайне нестабильном состоянии. Через мгновение, порядка тысячных долей секунды, молекула распадается. Распад молекулы приводит к излучению световой волны в ультрафиолетовом диапазоне (чаще 193 нм.).
Лазер KrF- лазер фторида криптона использует химические свойства криптон-газа и сильную окисляющую способность фтор-газа.
В последнее время в этой области исследований возник большой интерес к возможностям разработки новой технологии, названной вакуумной литографией или литографией сверхдальнего ультрафиолета (EUV-lithography), позволяющей работать именно в очень коротковолновом, нанометровом диапазоне длин волн (от нескольких нм до нескольких десятков нм) и дающей надежду добиться к 2011 году производства БИС со стандартной шириной соединительных линий около 50 нм. Конечно, практическое внедрение такой методики является очень сложной задачей, поскольку излучение в указанной области легко поглощается различными материалами, вследствие чего её можно применять лишь с использованием так называемых «многослойных зеркал», т. е. оптических элементов, в которых коэффициент преломления (рефракция) регулируется чередованием тонких слоев двух материалов с разными коэффициентами.Такое чередование позволяет получить очень большой коэффициент преломления в целом и резко снизить уровень поглощения излучения материалами. Этот подход сейчас представляется весьма перспективным, хотя следует отметить, что в описываемой методике остаются нерешёнными и некоторые другие проблемы.
Технология с использованием вакуумного ультрафиолета связана с созданием микропаттернов (микроизображений) при помощи электронных пучков или рентгеновских лучей. Однако оборудование для получения микросхем электронными пучками обычно является очень сложным, а обработка рентгеновскими лучами — дорогой и недостаточно надёжной в эксплуатации. Поиски новых возможностей для создания микроматриц продолжаются, наиболее перспективной и интересной на сегодняшний день выглядит техника «нановпечатывания» (nanoinprint) матриц в кристаллическую пластинку.
Электро́нная литогра́фия или электро́нно-лучева́я литогра́фия — метод литографии с использованием электронного пучка. Электронный пучок сканирует поверхность электронного резиста (материала), повторяя шаблон, заложенный в управляющий компьютер, и позволяя достигать разрешения 1 нм благодаря более короткой длине волны электронов по сравнению со светом. Электронная литография используется для создания масок для фотолитографии, производстве штучных компонентов, где требуется нанометровое разрешение, в промышленности и научной деятельности.
Системы электронной литографии для коммерческого применения очень дорогостоящие (> $4 млн. ). Для научных исследований обычно используют электронный микроскоп, переделанный в систему электронной литографии, используя относительно дешёвые аксессуары (< $100 тыс.). Такие переделанные системы создают ширину линии ~20 нм с 1990-х годов, в то время как специализированное оборудование позволят получать разрешение меньше 10 нм вплоть до 1 нм.
Системы электронно-лучевой литографии можно классифицировать по форме луча и согласно стратегии отклонения луча. Старые системы использовали гауссовские пучки и сканирование производилось растровым методом. Более новые системы используют как гауссовские пучки, так и сформированную форму луча, которые могут быть отклонены в различные положения в поле записи (это также называется векторным сканированием).
