เทคโนโลยี การพิมพ์ด้วยแสงอัลตราไวโอเลตแบบเข้มข้น ( EUVLหรือEUV ) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์สำหรับการผลิตวงจรรวม (IC) เป็นเทคนิคการพิมพ์ด้วยแสง ชนิดหนึ่ง ที่ใช้ แสง อัลตราไวโอเลตแบบเข้มข้น (EUV) ความยาวคลื่น 13.5 นาโนเมตร จาก พลาสมาดีบุก(Sn) ที่ถูกกระตุ้นด้วยเลเซอร์ เพื่อสร้างลวดลายที่ซับซ้อนบนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์

ณ ปี 2025 ASML Holdingเป็นบริษัทเดียวที่ผลิตและจำหน่ายระบบ EUV สำหรับการผลิตชิป โดยมุ่งเป้าไปที่ โหนดกระบวนการ 5 นาโนเมตร (nm) และ3 นาโนเมตรแม้ว่ารอยเตอร์จะรายงานในเดือนธันวาคม 2025 ว่าจีนได้พัฒนาต้นแบบระบบ EUV ของตนเองแล้ว^{[ 1 ]}

ความยาวคลื่น EUV ที่ใช้ใน EUVL อยู่ใกล้ 13.5  นาโนเมตร (nm) โดยใช้พลาสมาหยดดีบุกแบบพัลส์เลเซอร์เพื่อสร้างรูปแบบโดยใช้โฟโตมาสก์ สะท้อนแสง เพื่อฉายแสงลงบนพื้นผิวที่เคลือบด้วยโฟโตเรซิสต์ ไอออนดีบุกในสถานะไอออนิกตั้งแต่ Sn IX ถึง Sn XIV จะให้ยอดสเปกตรัมการปล่อยโฟตอนประมาณ 13.5 nm จากการเปลี่ยนสถานะไอออนิก 4p ⁶ 4d ⁿ – 4p ⁵ 4d ^{n +1} + 4d ^{n −1} 4f ^{[ 2 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1960 แสงที่มองเห็นได้ถูกนำมาใช้ในการผลิตวงจรรวม โดยมีความยาวคลื่นสั้นถึง 435  นาโนเมตร ( เส้น G ของปรอท )

ต่อมาได้ มีการใช้แสง อัลตราไวโอเลต (UV) โดยเริ่มแรกใช้ความยาวคลื่น 365 นาโนเมตร (เส้น I ของปรอท) จากนั้นใช้ความยาวคลื่นเอ็กไซเมอร์ โดยเริ่มแรกใช้ 248 นาโนเมตร ( เลเซอร์คริปตอนฟลูออไรด์ ) แล้วจึงใช้ 193 นาโนเมตร ( เลเซอร์อาร์กอนฟลูออไรด์ ) ซึ่งเรียกว่า UV ลึก

ขั้นตอนต่อไป ซึ่งเป็นการลดขนาดลงไปอีก เรียกว่า รังสีอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว หรือ EUV แสง EUV จะถูกดูดซับโดยกระจกและอากาศ ดังนั้นแทนที่จะใช้เลนส์เพื่อโฟกัสลำแสงเหมือนที่เคยทำมาก่อน จะต้องใช้กระจกในสุญญากาศ การผลิต EUV ที่เชื่อถือได้ก็เป็นปัญหาเช่นกัน จากนั้น ผู้ผลิตสเต็ปเปอร์ชั้นนำอย่างCanonและNikonก็หยุดการพัฒนา ในขณะที่ทำงานอยู่ที่บริษัทNippon Telegraph and Telephone (NTT) ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 ในญี่ปุ่น วิศวกรHiroo Kinoshitaได้เสนอแนวคิดของ EUV เป็นครั้งแรก เขาได้ทดสอบแนวคิดนี้และสาธิตภาพ EUV ภาพแรกได้สำเร็จในการ ประชุม Japan Society of Applied Physics (JSAP) ในปี 1986 แม้จะมีข้อสงสัยในตอนแรกในญี่ปุ่น Kinoshita ก็ยังคงทำการวิจัย EUV ต่อไปที่ NTT และจัดตั้งการวิจัยร่วมระหว่างสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นเกี่ยวกับ EUV ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ^{[ 3 ] [ 4 ]}

ในปี พ.ศ. 2534 นักวิทยาศาสตร์ที่Bell Labsได้ตีพิมพ์เอกสารที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้ความยาวคลื่น 13.8 นาโนเมตรสำหรับสิ่งที่เรียกว่าการฉายภาพรังสีเอกซ์แบบอ่อน^{[ 5 ]}

เพื่อแก้ไขความท้าทายของการพิมพ์หินด้วยรังสี EUV นักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์ มอ ร์ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดียได้รับทุนสนับสนุนในช่วงทศวรรษ 1990 เพื่อทำการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับอุปสรรคทางเทคนิค ผลลัพธ์ของความพยายามที่ประสบความสำเร็จนี้ได้รับการเผยแพร่ผ่านข้อตกลงความร่วมมือด้านการวิจัยและพัฒนา ( CRADA ) ระหว่างภาครัฐและเอกชน ^{[ 4 ]} CRADA ประกอบด้วยกลุ่มบริษัทเอกชนและห้องปฏิบัติการ ซึ่งปรากฏในรูปแบบของนิติบุคคลที่เรียกว่า บริษัทจำกัดรังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว (EUV LLC) ^{[ 6 ]}ในขณะเดียวกัน ในประเทศญี่ปุ่น การพัฒนาเทคโนโลยี EUV ได้ดำเนินการในช่วงทศวรรษ 1990 ผ่านโครงการ ASET (สมาคมเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง) และสมาคมพัฒนาการพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว (EUVA) ^{[ 4 ]}

Intel , Canon และ Nikon (ผู้นำในสาขานี้ในขณะนั้น) รวมถึงบริษัทASML ของเนเธอร์แลนด์และ Silicon Valley Group (SVG) ต่างก็แสวงหาใบอนุญาต^{[ 7 ]}ในปี 2544 SVG ถูกซื้อกิจการโดย ASML ซึ่งช่วยให้ ASML กลายเป็นผู้ได้รับประโยชน์หลักจากเทคโนโลยีที่สำคัญ^{[ 8 ]}

ภายในปี 2018 ASML ประสบความสำเร็จในการใช้งานทรัพย์สินทางปัญญาจาก EUV-LLC หลังจากการวิจัยพัฒนามาหลายทศวรรษ โดยได้รวมเอา EUCLIDES (Extreme UV Concept Lithography Development System) ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากยุโรป และZeiss ผู้ผลิตเลนส์จากเยอรมนีซึ่งเป็นพันธมิตรมายาวนาน และOxford Instrumentsผู้จัดจำหน่ายแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอน เข้ามา ด้วย ซึ่งทำให้MIT Technology Reviewเรียกเครื่องนี้ว่า "เครื่องจักรที่ช่วยกอบกู้กฎของมัวร์" ^{[ 9 ]}ต้นแบบเครื่องแรกในปี 2006 สามารถผลิตเวเฟอร์ ได้ 1 แผ่น ใน 23 ชั่วโมง ณ ปี 2022 เครื่องสแกนสามารถผลิตเวเฟอร์ได้มากถึง 200 แผ่นต่อชั่วโมง เครื่องสแกนใช้เลนส์ของ Zeiss ซึ่งบริษัทดังกล่าวเรียกว่า "กระจกที่มีความแม่นยำที่สุดในโลก" ซึ่งผลิตโดยการค้นหาจุดบกพร่องแล้วกำจัดโมเลกุลแต่ละตัวด้วยเทคนิคต่างๆ เช่นการปรับแต่งด้วยลำแสงไอออน^{[ 10 ]}

สิ่งนี้ทำให้บริษัท ASML ซึ่งเดิมเป็นบริษัทขนาดเล็ก กลายเป็นผู้นำระดับโลกในการผลิตเครื่องสแกนและเป็นผู้ผูกขาดเทคโนโลยีล้ำสมัยนี้ ส่งผลให้มีรายได้สูงสุดเป็นประวัติการณ์ถึง 27.4 พันล้านยูโรในปี 2021 ซึ่งมากกว่าคู่แข่งอย่าง Canon และ Nikon ที่ถูกปฏิเสธการเข้าถึงทรัพย์สินทางปัญญาอย่างมาก เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการพัฒนาในหลายสาขา ผู้ให้สิทธิ์ ในสหรัฐอเมริกาจึงกดดันทางการเนเธอร์แลนด์ไม่ให้ขายเครื่องจักรเหล่านี้ให้กับจีน ASML ได้ปฏิบัติตามแนวทางการควบคุมการส่งออกของเนเธอร์แลนด์ และจนกว่าจะมีประกาศเพิ่มเติม จะไม่มีอำนาจในการจัดส่งเครื่องจักรไปยังจีน^{[ 11 ]}ในขณะเดียวกัน จีนก็ลงทุนอย่างหนักในโครงการ EUV ภายในประเทศ และบริษัทชั้นนำของจีน เช่นHuaweiและSMEEก็ได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับข้อเสนอทางเลือกที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี EUV ด้วย^{[ 12 ]}ในเดือนธันวาคม 2025 สำนักข่าวรอยเตอร์รายงานว่า จีนได้สร้างเครื่อง EUV ต้นแบบเสร็จสมบูรณ์อย่างลับๆ ในเมืองเซินเจิ้นซึ่งคาดว่าจะผลิตชิปที่ใช้งานได้ระหว่างปี 2028 ถึง 2030 ^{[ 1 ]}

นอกเหนือจากการสร้างลวดลายหลายชั้นแล้วเทคโนโลยี EUV ยังปูทางไปสู่ความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ที่สูงขึ้น ทำให้สามารถผลิตโปรเซสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นได้ ทรานซิสเตอร์ที่มีขนาดเล็กกว่ายังต้องการพลังงานในการทำงานน้อยลง ส่งผลให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประหยัดพลังงานมากขึ้น

ข้อกำหนดสำหรับเครื่องสเต็ปเปอร์ EUV โดยพิจารณาจากจำนวนชั้นในการออกแบบที่ต้องการ EUV จำนวนเครื่องจักร และปริมาณงานที่ต้องการของโรงงาน โดยสมมติว่ามีการทำงาน 24 ชั่วโมงต่อวัน^{[ 13 ]}

หน้ากากโฟโต EUV ทำงานโดยการสะท้อนแสง^{[ 14 ]}ซึ่งทำได้โดยการใช้ชั้นโมลิบเดนัมและซิลิคอน สลับกันหลายชั้น ซึ่งแตกต่างจากหน้ากากโฟโตแบบดั้งเดิมที่ทำงานโดยการปิดกั้นแสงโดยใช้ชั้นโครเมียมชั้นเดียวบนพื้นผิวควอตซ์ หน้ากาก EUV ประกอบด้วยชั้นซิลิคอนและโมลิบเดนัมสลับกัน 40–50 ชั้น ^{[ 15 ] [ 16 ]}ซึ่งเป็นชั้นหลายชั้นที่ทำหน้าที่สะท้อนแสงอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้วผ่านการเลี้ยวเบนของแบรกก์การสะท้อนแสงขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบและความยาวคลื่นอย่างมาก โดยความยาวคลื่นที่ยาวกว่าจะสะท้อนได้มากกว่าเมื่อตกกระทบใกล้มุมปกติ และความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจะสะท้อนได้มากกว่าเมื่อตกกระทบห่างจากมุมปกติ ชั้นหลายชั้นอาจได้รับการปกป้องด้วย ชั้น รูเทเนียม บางๆ ที่เรียกว่าชั้นปิด^{[ 15 ] [ 17 ] [ 18 ]}รูปแบบถูกกำหนดไว้ใน ชั้นดูดซับที่ใช้ แทนทาลัมเหนือชั้นปิด^{[ 19 ]}

โฟโตมาสก์เปล่าส่วนใหญ่ผลิตโดยสองบริษัท ได้แก่AGC Inc.และHoya Corporation [ ^{20 ] อุปกรณ์}การตกตะกอนด้วยลำแสงไอออนซึ่งส่วนใหญ่ผลิตโดยVeecoมักใช้ในการตกตะกอนแบบหลายชั้น^{[ 15 ]}โฟโตมาสก์เปล่าจะถูกเคลือบด้วยโฟโตเรซิสต์จากนั้นนำไปอบ (ทำให้แข็งตัว) ในเตาอบ และต่อมาจะกำหนดรูปแบบบนโฟโตเรซิสต์โดยใช้ลิโทกราฟีแบบไร้มาสก์ด้วยลำแสงอิเล็กตรอน ขั้นตอนนี้เรียกว่าการเปิดรับแสง^{[ 21 ]}โฟโตเรซิสต์ที่เปิดรับแสงแล้วจะถูกล้าง (กำจัดออก) และบริเวณที่ไม่ได้รับการป้องกันจะถูกกัด โฟโตเรซิสต์ที่เหลือจะถูกกำจัดออก จากนั้นจะตรวจสอบมาสก์และซ่อมแซมในภายหลังโดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอน^{[ 22 ]}การกัดจะต้องทำเฉพาะในชั้นดูดซับ[ ^{15 ] ดังนั้น}จึงจำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่างชั้นปิดและชั้นดูดซับ ซึ่งเรียกว่าการเลือกกัด^{[ 23 ]}และแตกต่างจากการกัดในโฟโตมาสก์แบบดั้งเดิมซึ่งมีเพียงชั้นเดียวที่สำคัญต่อการทำงานของมัน^{[ 24 ]}

เครื่องมือ EUV (เครื่องโฟโตลิโทกราฟี EUV) มีแหล่งกำเนิดแสงพลาสมาดีบุกที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ เลนส์สะท้อนแสงที่ประกอบด้วยกระจกหลายชั้น บรรจุอยู่ในสภาพแวดล้อมก๊าซไฮโดรเจน^{[ 25 ]}ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อรักษากระจกตัวเก็บรวบรวม EUV ซึ่งเป็นกระจกบานแรกที่รวบรวม EUV ที่ปล่อยออกมาในช่วงมุมกว้าง (~2π  sr ) จากพลาสมาดีบุก ให้ปราศจากการสะสมของดีบุก^{[ 26 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก๊าซบัฟเฟอร์ไฮโดรเจนในห้องหรือภาชนะแหล่งกำเนิด EUV จะชะลอหรืออาจผลักไอออนดีบุกและเศษดีบุกที่เคลื่อนที่ไปยังตัวเก็บรวบรวม EUV (การป้องกันตัวเก็บรวบรวม) และทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเพื่อกำจัดการสะสมของดีบุกบนตัวเก็บรวบรวมในรูปของ ก๊าซ หรือสแตนเนน (การฟื้นฟูการสะท้อนแสงของตัวเก็บรวบรวม) ${\displaystyle {\ce {Sn(s) + 4H(g) -> SnH4(g)}}}$${\displaystyle {\ce {SnH4}}}$

EUVL แตกต่างอย่างมากจากมาตรฐานการพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตแบบลึก สสารทั้งหมดดูดซับ รังสี EUVดังนั้น การพิมพ์หินด้วยรังสี EUV จึงต้องใช้สุญญากาศ องค์ประกอบทางแสงทั้งหมด รวมถึงโฟโตมาสก์ต้องใช้ ชั้น โมลิบเดนัม / ซิลิคอน (Mo/Si) หลายชั้นที่ปราศจากข้อบกพร่อง (ประกอบด้วยชั้นคู่ Mo/Si จำนวน 50 ชั้น ซึ่งมีขีดจำกัดการสะท้อนแสงตามทฤษฎีที่ 13.5 นาโนเมตรประมาณ 75% ^{[ 27 ]} ) ที่ทำหน้าที่สะท้อนแสงโดยอาศัยการรบกวนของคลื่นระหว่างชั้น กระจกแต่ละบานจะดูดซับแสงตกกระทบประมาณ 30% ดังนั้นการควบคุมอุณหภูมิของกระจกจึงมีความสำคัญ

ระบบ EUVL ในช่วงปี 2002–2009 ประกอบด้วย กระจกมัลติเลเยอร์ คอนเดนเซอร์ อย่างน้อยสอง บาน กระจกมัลติเลเยอร์สำหรับฉายภาพหกบาน และวัตถุมัลติเลเยอร์ (หน้ากาก) เนื่องจากกระจกดูดซับแสง EUV ได้ถึง 96% แหล่งกำเนิด EUV ในอุดมคติจึงต้องสว่างกว่ารุ่นก่อนหน้ามาก การพัฒนาแหล่งกำเนิด EUV มุ่งเน้นไปที่พลาสมาที่สร้างขึ้นโดยพัลส์เลเซอร์หรือพัลส์การปล่อยประจุ กระจกที่ทำหน้าที่รวบรวมแสงจะสัมผัสกับพลาสมาโดยตรงและมีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากไอออน พลังงานสูง ^{[ 28 ] [ 29 ]}และเศษวัสดุอื่นๆ^{[ 30 ]}เช่น หยดดีบุก ซึ่งจำเป็นต้องเปลี่ยนกระจกตัวรวบรวมที่มีราคาแพงทุกปี^{[ 31 ]}

ทรัพยากรสาธารณูปโภคที่จำเป็นสำหรับ EUV มีขนาดใหญ่กว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับการแช่ 193 นาโนเมตรแม้ว่าจะใช้การเปิดรับแสงสองครั้งก็ตาม ในงาน EUV Symposium ปี 2009 Hynixรายงานว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานอยู่ที่ประมาณ 0.02% สำหรับ EUV กล่าวคือ เพื่อให้ได้กำลังไฟ 200 วัตต์ที่จุดโฟกัสระดับกลางสำหรับเวเฟอร์ 100 ชิ้นต่อชั่วโมง จะต้องใช้กำลังไฟขาเข้า 1  เมกะวัตต์เมื่อเทียบกับ 165 กิโลวัตต์สำหรับสแกนเนอร์แบบแช่ ArF และแม้ว่าจะมีอัตราการผลิตเท่ากัน พื้นที่ของสแกนเนอร์ EUV ก็มีขนาดใหญ่กว่าสแกนเนอร์แบบแช่ ArF ประมาณ 3 เท่า ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตลดลง^{[ 32 ]}นอกจากนี้ เพื่อจำกัดเศษไอออนอาจต้องใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด^{[ 33 ]}

เครื่องมือ EUV ทั่วไปมีน้ำหนักเกือบ 200 ตัน^{[ 34 ]}และมีราคาประมาณ 180 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 35 ]}

เครื่องมือ EUV ใช้พลังงานมากกว่าเครื่องมือแบบจุ่มอย่างน้อย 10 เท่า^{[ 36 ]}

ตารางต่อไปนี้สรุปความแตกต่างที่สำคัญระหว่างระบบ EUV ที่อยู่ระหว่างการพัฒนาและ ระบบ ArF แบบจุ่มซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตในปัจจุบัน:

ระดับความละเอียดที่แตกต่างกันระหว่างเครื่องมือ 0.33 NA เกิดจากตัวเลือกการส่องสว่างที่แตกต่างกัน แม้ว่าเลนส์จะมีศักยภาพที่จะให้ความละเอียดต่ำกว่า 20 นาโนเมตร แต่ในทางปฏิบัติอิเล็กตรอนทุติยภูมิในสารต้านทานจะจำกัดความละเอียดไว้ที่ประมาณ 20 นาโนเมตร (รายละเอียดเพิ่มเติมอยู่ด้านล่าง) ^{[ 48 ]}

อะตอมที่เป็นกลางหรือสสารควบแน่นไม่สามารถปล่อยรังสี EUV ได้การแตกตัวเป็นไอออนต้องเกิดขึ้นก่อนการปล่อยรังสี EUV ในสสาร การผลิตไอออนบวกที่มีประจุหลายตัวด้วยความร้อนเป็นไปได้เฉพาะในพลาสมา ที่มีอุณหภูมิสูงและหนาแน่น ซึ่งดูดซับรังสี EUV อย่างมาก^{[ 49 ]}ณ ปี 2025 แหล่งกำเนิดแสง EUV ที่ได้รับการยอมรับคือพลาสมาดีบุกแบบพัลส์เลเซอร์^{[ 50 ]}ไอออนจะดูดซับแสง EUV ที่ปล่อยออกมาและถูกทำให้เป็นกลางได้ง่ายโดยอิเล็กตรอนในพลาสมาไปยังสถานะประจุที่ต่ำกว่า ซึ่งจะสร้างแสงส่วนใหญ่ที่ความยาวคลื่นอื่นที่ไม่สามารถใช้งานได้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการสร้างแสงสำหรับการพิมพ์หินลดลงอย่างมากที่ความหนาแน่นพลังงานพลาสมาที่สูงขึ้น

อัตราการส่งผ่านจะสัมพันธ์กับกำลังของแหล่งกำเนิด หารด้วยปริมาณยา^{[ 51 ]}ปริมาณยาที่สูงขึ้นจะทำให้การเคลื่อนที่ของแท่นช้าลง (อัตราการส่งผ่านต่ำลง) หากไม่สามารถเพิ่มกำลังของพัลส์ได้

การสะท้อนแสงของตัวเก็บรวบรวม EUV ลดลงประมาณ 0.1–0.3% ต่อพัลส์ 50  kHz พันล้านครั้ง (ประมาณ 10% ในเวลาประมาณ 2 สัปดาห์) ส่งผลให้สูญเสียเวลาทำงานและปริมาณงาน ในขณะที่แม้แต่พัลส์ไม่กี่พันล้านครั้งแรก (ภายในหนึ่งวัน) ก็ยังมีความผันผวน 20% (±10%) ^{[ 52 ]}นี่อาจเป็นเพราะสารตกค้างของดีบุกที่สะสมอยู่ดังที่กล่าวมาข้างต้นซึ่งไม่ได้ถูกทำความสะอาดออกไปอย่างสมบูรณ์^{[ 53 ] [ 54 ]}ในทางกลับกัน เครื่องมือลิโทกราฟีแบบจุ่มทั่วไปสำหรับการสร้างลวดลายคู่ให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอได้นานถึงหนึ่งปี^{[ 55 ]}

เมื่อเร็วๆ นี้ เครื่องส่องสว่าง NXE:3400B มีอัตราส่วนการเติมรูม่านตา (PFR) ที่เล็กลงเหลือ 20% โดยไม่สูญเสียการส่งผ่าน^{[ 56 ]} PFR มีค่าสูงสุดและมากกว่า 0.2 รอบๆ ระยะห่างของโลหะที่ 45 นาโนเมตร^{[ 57 ]}

เนื่องจากการใช้กระจก EUV ซึ่งดูดซับแสง EUV ด้วย ทำให้แสงจากแหล่งกำเนิดแสงเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่สามารถใช้งานได้บนเวเฟอร์ มีกระจก 4 บานที่ใช้สำหรับเลนส์ส่องสว่าง และกระจก 6 บานสำหรับเลนส์ฉายภาพ หน้ากากหรือแผ่นสะท้อนแสง EUV เองก็เป็นกระจกอีกบานหนึ่ง ด้วยการสะท้อน 11 ครั้ง ทำให้แสงจากแหล่งกำเนิดแสง EUV เพียงประมาณ 2% เท่านั้นที่สามารถใช้งานได้บนเวเฟอร์^{[ 58 ]}

อัตราการผลิตจะถูกกำหนดโดยปริมาณสารต้านทาน EUV ซึ่งขึ้นอยู่กับความละเอียดที่ต้องการ^{[ 59 ]}คาดว่าจะต้องรักษาปริมาณ 40 mJ/cm² ^{เพื่อ ให้ได้อัตราการผลิตที่เพียงพอ [ 60 ]}

แหล่งกำเนิดแสง EUV จำกัดเวลาการทำงานของเครื่องมือ นอกเหนือจากปริมาณงาน ตัวอย่างเช่น ในช่วงเวลาสองสัปดาห์ อาจมีการกำหนดเวลาหยุดทำงานไว้มากกว่าเจ็ดชั่วโมง ในขณะที่เวลาหยุดทำงานจริงทั้งหมด รวมถึงปัญหาที่ไม่ได้กำหนดไว้ อาจเกินหนึ่งวันได้อย่างง่ายดาย^{[ 58 ]}ข้อผิดพลาดของปริมาณรังสีเกิน 2% จะทำให้ต้องหยุดการทำงานของเครื่องมือ^{[ 58 ]}

ปริมาณงานการฉายแสงเวเฟอร์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึงประมาณ 1,000 เวเฟอร์ต่อวัน (ต่อระบบ) ในช่วงปี 2019–2022 ^{[ 61 ] [ 62 ]}ซึ่งบ่งชี้ว่ามีเวลาว่างจำนวนมาก ในขณะเดียวกันก็ดำเนินการฉายแสงเวเฟอร์มากกว่า 120 เวเฟอร์ต่อวันบนเลเยอร์ EUV หลายรูปแบบ โดยเฉลี่ยสำหรับเวเฟอร์ EUV หนึ่งแผ่น

รังสี EUV (10–121 นาโนเมตร) เป็นแถบคลื่นที่ยาวกว่ารังสีเอ็กซ์ (0.1–10 นาโนเมตร) และสั้นกว่าเส้นไลแมน-อัลฟา ของไฮโดรเจน (121 นาโนเมตร)

ในขณะที่ เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ArF 193 นาโนเมตรที่ทันสมัยที่สุดให้ความเข้มแสง 200 W/cm² ^[ 63 ^{] เลเซอร์ สำหรับสร้าง พลาสมา}ที่สร้าง EUV จำเป็นต้องมีความเข้มแสงสูงกว่ามาก อยู่ในระดับ^10¹¹  W/cm² ^{[ 64} ] ^{แหล่ง}กำเนิดแสง ArF immersion lithography 120 W ที่ทันสมัยที่สุดต้องการพลังงานไฟฟ้าไม่เกิน 40 kW ^{[ 65 ] ในขณะที่แหล่งกำเนิด EUV มีเป้าหมายที่ จะ}เกิน 40 kW ^{[ 66 ]}

เป้าหมายกำลังแสงสำหรับลิโทกราฟี EUV คืออย่างน้อย 250 วัตต์ ในขณะที่แหล่งกำเนิดแสงลิโทกราฟีแบบดั้งเดิมอื่นๆ นั้นน้อยกว่ามาก^{[ 58 ]}ตัวอย่างเช่น แหล่งกำเนิดแสงลิโทกราฟีแบบจุ่มมีเป้าหมายที่ 90 วัตต์ แหล่งกำเนิดแสง ArF แบบแห้ง 45 วัตต์ และแหล่งกำเนิดแสง KrF 40 วัตต์ แหล่งกำเนิดแสง EUV ที่มีค่า NA สูงคาดว่าจะต้องใช้กำลังไฟอย่างน้อย 500 วัตต์^{[ 58 ]}

ลักษณะพื้นฐานของเครื่องมือ EUVL ซึ่งเป็นผลมาจากการใช้เลนส์สะท้อนแสง คือการส่องสว่างนอกแกน (ที่มุม 6° ในทิศทางที่แตกต่างกัน ณ ตำแหน่งต่างๆ ภายในช่องส่องสว่าง) ^{[ 67 ]}บนหน้ากากหลายชั้น (reticle) ซึ่งนำไปสู่เอฟเฟกต์เงา ส่งผลให้เกิดความไม่สมมาตรในรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ลดทอนความแม่นยำของรูปแบบในหลายๆ ด้าน ดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง^{[ 68 ] [ 69 ]}ตัวอย่างเช่น ด้านหนึ่ง (ด้านหลังเงา) จะดูสว่างกว่าอีกด้านหนึ่ง (ภายในเงา) ^{[ 70 ]}

พฤติกรรมของรังสีแสงภายในระนาบการสะท้อน (ซึ่งส่งผลต่อเส้นแนวนอน) แตกต่างจากพฤติกรรมของรังสีแสงที่อยู่นอกระนาบการสะท้อน (ซึ่งส่งผลต่อเส้นแนวตั้ง) ^{[ 71 ]}ที่เห็นได้ชัดที่สุดคือ เส้นแนวนอนและเส้นแนวตั้งที่มีขนาดเท่ากันบนหน้ากาก EUV ถูกพิมพ์ด้วยขนาดที่แตกต่างกันบนเวเฟอร์

การรวมกันของความไม่สมมาตรนอกแกนและเอฟเฟกต์เงาของหน้ากากทำให้คุณสมบัติที่เหมือนกันสองอย่างไม่สามารถโฟกัสพร้อมกันได้แม้จะอยู่ใกล้กันมากก็ตาม^{[ 72 ]}หนึ่งในประเด็นสำคัญของ EUVL คือความไม่สมมาตรระหว่างเส้นบนและเส้นล่างของเส้นแนวนอนคู่หนึ่ง (ที่เรียกว่า "สองแถบ") วิธีการชดเชยบางส่วน ได้แก่ การใช้คุณสมบัติช่วยเหลือ รวมถึงการส่องสว่างแบบไม่สมมาตร^{[ 73 ]}

การขยายกรณีสองแท่งไปยังตะแกรงที่ประกอบด้วยเส้นแนวนอนจำนวนมากแสดงให้เห็นความไวต่อการเบลอที่คล้ายกัน^{[ 74 ]}ซึ่งปรากฏให้เห็นในความแตกต่างของมิติวิกฤต (CD) ระหว่างเส้นขอบบนและล่างของชุดเส้นแนวนอน 11 เส้น

การโพลาไรซ์โดยการสะท้อนยังนำไปสู่การโพลาไรซ์บางส่วนของแสง EUV ซึ่งเอื้อต่อการสร้างภาพของเส้นที่ตั้งฉากกับระนาบของการสะท้อน^{[ 75 ] [ 76 ]}

ตัวดูดซับหน้ากาก EUV เนื่องจากการส่งผ่านบางส่วน ทำให้เกิดความแตกต่างของเฟสระหว่างลำดับการเลี้ยวเบนที่ 0 และ 1 ของรูปแบบเส้น-ช่องว่าง ส่งผลให้เกิดการเลื่อนภาพ (ที่มุมการส่องสว่างที่กำหนด) เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มสูงสุด (นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความกว้างของเส้น) ซึ่งจะเพิ่มขึ้นอีกเนื่องจากการเบลอภาพ^{[ 77 ] [ 78 ]}ในที่สุด สิ่งนี้ส่งผลให้ตำแหน่งโฟกัสที่ดีที่สุดแตกต่างกันสำหรับระยะห่างที่แตกต่างกันและมุมการส่องสว่างที่แตกต่างกัน โดยทั่วไป การเลื่อนภาพจะสมดุลกันเนื่องจากจุดแหล่งกำเนิดแสงถูกจับคู่กัน (แต่ละจุดอยู่ด้านตรงข้ามของแกนแสง) อย่างไรก็ตาม ภาพที่แยกจากกันจะถูกซ้อนทับกัน และความคมชัดของภาพที่ได้จะลดลงเมื่อการเลื่อนภาพของแหล่งกำเนิดแต่ละแหล่งมีขนาดใหญ่พอ ความแตกต่างของเฟสในที่สุดก็เป็นตัวกำหนดตำแหน่งโฟกัสที่ดีที่สุด

ชั้นหลายชั้นยังรับผิดชอบต่อการเลื่อนภาพเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเฟสจากแสงที่เลี้ยวเบนภายในชั้นหลายชั้นเอง^{[ 79 ]}ซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากแสงผ่านรูปแบบหน้ากากสองครั้ง^{[ 80 ]}

การใช้การสะท้อนทำให้ตำแหน่งการเปิดรับแสงของเวเฟอร์มีความไวต่อความเรียบของแผ่นมาสก์และแคลมป์แผ่นมาสก์อย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องรักษาความสะอาดของแคลมป์แผ่นมาสก์ ความเบี่ยงเบนเล็กน้อย ( ระดับ มิลลิเรเดียน ) ในความเรียบของแผ่นมาสก์ในความลาดชันเฉพาะที่ ร่วมกับการเบลอของเวเฟอร์^{[ 81 ]}ที่สำคัญกว่านั้น พบว่าการเบลอของแผ่นมาสก์ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวางซ้อนขนาดใหญ่^{[ 82 ] [ 83 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับชั้นโลหะ 1 โหนด 10 นาโนเมตร (รวมถึงระยะห่าง 48 นาโนเมตร 64 นาโนเมตร 70 นาโนเมตร เส้นแยก และเส้นพลังงาน) ข้อผิดพลาดในการวางรูปแบบที่ไม่สามารถแก้ไขได้คือ 1 นาโนเมตรสำหรับการเลื่อนตำแหน่ง z ของแผ่นมาสก์ 40 นาโนเมตร^{[ 84 ]}นี่คือการเลื่อนรูปแบบโดยรวมของชั้นเมื่อเทียบกับชั้นที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะที่ตำแหน่งต่างๆ จะเลื่อนแตกต่างกันเนื่องจากความเบี่ยงเบนเฉพาะที่ที่แตกต่างกันจากความเรียบของแผ่นมาสก์ เช่น จากข้อบกพร่องที่ฝังอยู่ใต้ชั้นหลายชั้น สามารถประมาณได้ว่าการมีส่วนร่วมของความไม่เรียบของหน้ากากต่อข้อผิดพลาดในการวางซ้อนนั้นมีค่าประมาณ 1/40 เท่าของความแปรผันของความหนาจากจุดสูงสุดถึงจุดต่ำสุด^{[ 85 ]}ด้วยข้อกำหนดความหนาจากจุดสูงสุดถึงจุดต่ำสุดของแผ่นว่างที่ 50 นาโนเมตร ข้อผิดพลาดในการวางภาพประมาณ 1.25 นาโนเมตรจึงเป็นไปได้ ความแปรผันของความหนาของแผ่นว่างสูงสุดถึง 80 นาโนเมตรก็มีส่วนร่วมด้วย ซึ่งนำไปสู่การเลื่อนภาพได้สูงสุดถึง 2 นาโนเมตร^{[ 85 ]}

การส่องสว่างนอกแกนของเรติเคิลยังเป็นสาเหตุของการไม่โฟกัสแบบเทเลเซนทริกในการเบลอเวเฟอร์ ซึ่งใช้เงินงบประมาณการวางซ้อน 1.4 นาโนเมตรส่วนใหญ่ของสแกนเนอร์ NXE:3400 EUV ^{[ 86 ]}แม้แต่สำหรับกฎการออกแบบที่หลวมเช่นระยะห่าง 100 นาโนเมตร^{[ 87 ]}ข้อผิดพลาดในการวางรูปแบบที่ไม่สามารถแก้ไขได้ที่แย่ที่สุดสำหรับเส้น 24 นาโนเมตรอยู่ที่ประมาณ 1.1 นาโนเมตร เมื่อเทียบกับเส้นพลังงาน 72 นาโนเมตรที่อยู่ติดกัน ต่อการเลื่อนตำแหน่งโฟกัสเวเฟอร์ 80 นาโนเมตรที่ตำแหน่งช่องเดียว เมื่อรวมประสิทธิภาพการข้ามช่องแล้ว ข้อผิดพลาดที่แย่ที่สุดจะเกิน 1.5 นาโนเมตรในหน้าต่างการเบลอของเวเฟอร์^{[ 84 ]}ในปี 2017 กล้องจุลทรรศน์แอคตินิกที่จำลองระบบลิโทกราฟี EUV 0.33 NA ด้วยการส่องสว่าง quasar 45 0.2/0.9 แสดงให้เห็นว่าอาร์เรย์สัมผัสที่มีระยะห่าง 80 นาโนเมตรเลื่อนไป −0.6 ถึง 1.0 นาโนเมตร ในขณะที่อาร์เรย์สัมผัสที่มีระยะห่าง 56 นาโนเมตรเลื่อนไป −1.7 ถึง 1.0 นาโนเมตร เมื่อเทียบกับเส้นอ้างอิงแนวนอน ภายในหน้าต่างการเบลอ ±50 นาโนเมตร^{[ 88 ]}

การเบลอเวเฟอร์ยังนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการวางภาพเนื่องจากการเบี่ยงเบนจากความเรียบของหน้ากากในพื้นที่ หากความลาดชันในพื้นที่ระบุด้วยมุม α ภาพจะถูกฉายให้เลื่อนในเครื่องมือฉายภาพ 4× โดย8α × (DOF/2) = 4α DOFโดยที่ DOF คือความลึกของโฟกัส^{[ 89 ]}สำหรับความลึกของโฟกัส 100 นาโนเมตร การเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความเรียบในพื้นที่ 2.5 มิลลิเรเดียน (0.14°) สามารถนำไปสู่การเลื่อนของลวดลาย 1 นาโนเมตรได้

การจำลองและการทดลองแสดงให้เห็นว่าความไม่สมดุลของรูรับแสงในการพิมพ์หินด้วยแสง EUV อาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งรูปแบบที่ขึ้นอยู่กับระยะห่าง^{[ 90 ] [ 91 ]}เนื่องจากความไม่สมดุลของรูรับแสงเปลี่ยนแปลงไปตามอายุหรือการปนเปื้อนของกระจกสะท้อนแสง EUV ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งดังกล่าวจึงอาจไม่คงที่เมื่อเวลาผ่านไป สถานการณ์นี้เป็นปัญหาอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ลอจิก ซึ่งระยะห่างหลายระยะมีความต้องการที่สำคัญในเวลาเดียวกัน^{[ 92 ]}วิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดคือการเปิดรับแสงหลายครั้งด้วยแสงสว่างที่ปรับแต่ง^{[ 93 ]}

ทิศทางการส่องสว่างยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งของช่องแสงเป็นอย่างมาก โดยพื้นฐานแล้วจะหมุนในแนวราบ^{[ 97 ] [ 98 ] [ 45 ] [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ]} Nanya Technology และ Synopsys พบว่าอคติในแนวนอนเทียบกับแนวตั้งเปลี่ยนแปลงไปตามช่องแสงด้วยการส่องสว่างแบบไดโพล^{[ 102 ]}ระนาบการตกกระทบที่หมุนได้ (ช่วงแนวราบภายใน −25° ถึง 25°) ได้รับการยืนยันในกล้องจุลทรรศน์แอคตินิก SHARP ที่ CXRO ซึ่งจำลองระบบเลนส์สำหรับระบบลิโทกราฟีการฉายภาพ EUV ^{[ 103 ]}เหตุผลก็คือมีการใช้กระจกเพื่อแปลงสนามรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าตรงให้เป็นสนามรูปโค้ง^{[ 104 ] [ 105 ]}เพื่อรักษาระนาบการตกกระทบให้คงที่ การสะท้อนจากกระจกก่อนหน้านี้จะมาจากมุมที่แตกต่างกันกับพื้นผิวสำหรับตำแหน่งช่องแสงที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้การสะท้อนแสงไม่สม่ำเสมอ เพื่อรักษาความสม่ำเสมอ จึงใช้สมมาตรแบบหมุนด้วยระนาบการตกกระทบที่หมุนได้^{[ 106 ]}โดยทั่วไป ระบบที่เรียกว่า "สนามวงแหวน" จะลดความคลาดเคลื่อนโดยอาศัยสมมาตรแบบหมุนของสนามรูปโค้งที่ได้มาจากวงแหวนนอกแกน^{[ 107 ]}วิธีนี้เป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากระบบสะท้อนแสงต้องใช้เส้นทางนอกแกน ซึ่งทำให้ความคลาดเคลื่อนรุนแรงขึ้น ดังนั้น รูปแบบแม่พิมพ์ที่เหมือนกันภายในครึ่งที่แตกต่างกันของช่องรูปโค้งจะต้องใช้OPC ที่แตกต่างกัน ทำให้ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการเปรียบเทียบแม่พิมพ์ต่อแม่พิมพ์ เนื่องจากแม่พิมพ์เหล่านั้นไม่เหมือนกันอย่างแท้จริงอีกต่อไป สำหรับระยะห่างที่ต้องการการส่องสว่างแบบไดโพล ควอดรูโพล หรือเฮกซาโพล การหมุนยังทำให้เกิดความไม่ตรงกันกับเค้าโครงรูปแบบเดียวกันที่ตำแหน่งช่องที่แตกต่างกัน เช่น ขอบเทียบกับตรงกลาง แม้แต่กับการส่องสว่างแบบวงแหวนหรือวงกลม สมมาตรแบบหมุนก็ถูกทำลายโดยการสะท้อนแสงหลายชั้นที่ขึ้นอยู่กับมุมที่อธิบายไว้ข้างต้น แม้ว่าช่วงมุมอะซิมุทจะอยู่ที่ประมาณ ±20° ^{[ 108 ]} (ข้อมูลภาคสนามระบุว่ามากกว่า 18° ^{[ 109 ]} ) บนสแกนเนอร์ 0.33 NA ที่กฎการออกแบบ 7 นาโนเมตร (ระยะห่าง 36–40 นาโนเมตร) ความคลาดเคลื่อนสำหรับการส่องสว่างสามารถเป็น ±15° ^{[ 110 ] [ 111 ]}หรือน้อยกว่านั้น^{[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]}ความไม่สม่ำเสมอและความไม่สมมาตรของการส่องสว่างแบบวงแหวนยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสร้างภาพ^{[ 115 ]}ระบบรุ่นใหม่มีช่วงมุมอะซิมุทที่สูงถึง ±30° ^{[ 116 ]}ในระบบ 0.33 NA ระยะห่าง 30 นาโนเมตรและต่ำกว่านั้นก็ประสบปัญหาการลดลงของการเติมรูม่านตามากพอที่จะส่งผลกระทบต่อปริมาณงานอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 117 ]}

มุมตกกระทบที่ใหญ่ขึ้นสำหรับแนวโน้มการส่องสว่างไดโพลที่ขึ้นอยู่กับระยะห่างข้ามช่องไม่ส่งผลกระทบต่อเงาเส้นแนวนอนมากนัก แต่เงาเส้นแนวตั้งจะเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนจากศูนย์กลางไปยังขอบ^{[ 118 ]}นอกจากนี้ ระบบที่มีค่า NA สูงกว่าอาจช่วยลดเงาได้จำกัด เนื่องจากระบบเหล่านี้มุ่งเป้าไปที่ระยะห่างที่แคบ^{[ 118 ]}

การพึ่งพาตำแหน่งของช่องแคบนั้นยากเป็นพิเศษสำหรับรูปแบบเอียงที่พบใน DRAM ^{[ 100 ]}นอกจากผลกระทบที่ซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากเงาและการหมุนของรูม่านตาแล้ว ขอบเอียงยังถูกแปลงเป็นรูปทรงขั้นบันได ซึ่งอาจบิดเบี้ยวโดย OPC ในความเป็นจริง DRAM ที่มีระยะห่าง 32 นาโนเมตรโดย EUV จะมีความยาวเพิ่มขึ้นอย่างน้อยถึงพื้นที่เซลล์ 9 F 2 โดยที่F ^คือระยะห่างครึ่งหนึ่งของพื้นที่ใช้งาน (ตามธรรมเนียมแล้วคือ 6 F ² ) ^{[ 102 ] ด้วยการตัดพื้นที่ ใช้}งานแบบสองชั้นที่จัดเรียงตัวเองแบบ 2 มิติ พื้นที่เซลล์ยังคงต่ำกว่าที่ 8.9 F ^{2 [} 119 ^]

ความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากความเบี่ยงเบนของพื้นผิวแสงจากข้อกำหนดระดับอะตอมย่อย (<0.1 นาโนเมตร) ^{[ 120 ]}รวมถึงการเสียรูปเนื่องจากความร้อน^{[ 121 ] [ 122 ]}และอาจรวมถึงผลกระทบจากการสะท้อนแสงแบบโพลาไรซ์^{[ 123 ]}ยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งของช่อง^{[ 124 ] [ 122 ]}ดังที่จะกล่าวถึงต่อไปในส่วนที่เกี่ยวกับการปรับแหล่งกำเนิดแสงและหน้ากากให้เหมาะสม (SMO) คาดว่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากความร้อนจะแสดงความแตกต่างระหว่างตำแหน่งต่างๆ ทั่วช่อง ซึ่งสอดคล้องกับตำแหน่งสนามที่แตกต่างกัน เนื่องจากแต่ละตำแหน่งจะพบกับส่วนต่างๆ ของกระจกที่เสียรูป^{[ 125 ]} ใน ทางกลับกัน การใช้วัสดุพื้นผิวที่มีความเสถียรทางความร้อนและทางกลสูงทำให้การชดเชยข้อผิดพลาดของหน้าคลื่นทำได้ยากขึ้น^{[ 126 ]}

เมื่อรวมกับช่วงความยาวคลื่น ระนาบการตกกระทบที่หมุนจะทำให้ผลกระทบแบบสุ่มที่รุนแรงอยู่แล้วต่อการถ่ายภาพ EUV รุนแรงขึ้น^{[ 127 ]}

แตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงลิโทกราฟีอัลตราไวโอเลตลึก (DUV) ที่ใช้เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ แหล่งกำเนิดพลาสมา EUV ผลิตแสงในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง^{[ 128 ]}ครอบคลุมแบนด์วิดท์ FWHM ประมาณ 2% ใกล้ 13.5 นาโนเมตร (13.36 – 13.65 นาโนเมตร ที่กำลังไฟ 50%) EUV (10–121 นาโนเมตร) เป็นช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่ารังสีเอ็กซ์ (0.1–10 นาโนเมตร) และสั้นกว่าเส้นไลแมน-อัลฟาของ ไฮโดรเจน

แม้ว่าสเปกตรัม EUV จะไม่เป็นโมโนโครมาติกโดยสมบูรณ์ หรือแม้แต่มีความบริสุทธิ์ทางสเปกตรัมเท่ากับแหล่งกำเนิดเลเซอร์ DUV แต่โดยทั่วไปแล้วความยาวคลื่นที่ใช้งานจะอยู่ที่ 13.5 นาโนเมตร ในความเป็นจริง พลังงานที่สะท้อนส่วนใหญ่จะกระจายอยู่ในช่วง 13.3-13.7 นาโนเมตร^{[ 129 ]}แบนด์วิดท์ของแสง EUV ที่สะท้อนโดยกระจกหลายชั้นที่ใช้สำหรับลิโทกราฟี EUV มีค่ามากกว่า +/-2% (>270 pm) ^{[ 130 ]}การเปลี่ยนแปลงเฟสเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นที่มุมการส่องสว่างที่กำหนดสามารถคำนวณได้^{[ 131 ]} และเปรียบเทียบกับงบประมาณความคลาดเคลื่อน^{[ 132 ]}การพึ่งพาความยาวคลื่นของการสะท้อน^{[ 131 ] [ 129 ]}ยังส่งผลต่อการปรับความสว่าง หรือการกระจายแสงทั่วรูรับแสง (สำหรับมุมต่างๆ) ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันจะ 'มองเห็น' การส่องสว่างที่แตกต่างกัน เนื่องจากมีการสะท้อนที่แตกต่างกันโดยชั้นหลายชั้นของหน้ากาก^{[ 133 ] [ 129 ]}การเอียงแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพนี้อาจนำไปสู่การเลื่อนภาพขนาดใหญ่เนื่องจากการเบลอภาพ^{[ 134 ]}ในทางกลับกัน ความยาวคลื่นสะท้อนสูงสุดจะแตกต่างกันไปทั่วรูรับแสงเนื่องจากมุมตกกระทบที่แตกต่างกัน^{[ 129 ] [ 135 ]}ปัญหานี้จะรุนแรงขึ้นเมื่อมุมครอบคลุมรัศมีกว้าง เช่น การส่องสว่างแบบวงแหวน ความยาวคลื่นสะท้อนสูงสุดจะเพิ่มขึ้นสำหรับมุมตกกระทบที่เล็กลง^{[ 136 ]}มีการเสนอโครงสร้างหลายชั้นแบบไม่เป็นคาบเพื่อลดความไวต่อแสงโดยแลกกับการสะท้อนแสงที่ต่ำลง แต่มีความไวต่อความผันผวนแบบสุ่มของความหนาของชั้นมากเกินไป เช่น จากความไม่แม่นยำในการควบคุมความหนาหรือการแพร่กระจายระหว่างชั้น^{[ 137 ]}

แบนด์วิดท์ที่แคบลงจะเพิ่มความไวต่อตัวดูดซับหน้ากากและความหนาของบัฟเฟอร์ในระดับ 1 นาโนเมตร^{[ 138 ]}

แสงแฟลร์ คือแสงพื้นหลังที่เกิดจากการกระเจิงของแสงจากพื้นผิวที่ไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยแสง ในระบบ EUV แสงนี้อาจเป็นแสง EUV หรือแสงนอกย่านความถี่ (OoB) ที่เกิดจากแหล่งกำเนิดแสง EUV เช่นกัน แสง OoB เพิ่มความซับซ้อนโดยส่งผลต่อการเปิดรับแสงของสารเคลือบในลักษณะที่แตกต่างจากที่คำนึงถึงโดยการเปิดรับแสง EUV การเปิดรับแสง OoB อาจลดลงได้โดยการเคลือบชั้นเหนือสารเคลือบ รวมถึงการใช้ "ขอบสีดำ" บนหน้ากาก EUV อย่างไรก็ตาม การเคลือบชั้นดังกล่าวจะดูดซับแสง EUV อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และขอบสีดำจะเพิ่มต้นทุนในการประมวลผลหน้ากาก EUV

ความท้าทายสำคัญสำหรับ EUV คือพฤติกรรมการปรับขนาดย้อนกลับของระยะห่างระหว่างปลายเส้น (T2T) เมื่อระยะครึ่งพิทช์ (hp) ลดลง^{[ 112 ]}ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความคมชัดของภาพที่ต่ำกว่าสำหรับหน้ากากไบนารีที่ใช้ในการพิมพ์หิน EUV ซึ่งไม่พบเมื่อใช้หน้ากากเปลี่ยนเฟสในการพิมพ์หินแบบจุ่ม^{[ 139 ] [ 140 ]}การโค้งมนของมุมที่ปลายเส้นทำให้ปลายเส้นสั้นลง^{[ 141 ]}และปัญหานี้จะรุนแรงขึ้นสำหรับหน้ากากไบนารี^{[ 142 ]}การใช้หน้ากากเปลี่ยนเฟสในการพิมพ์หิน EUV ได้รับการศึกษาแล้ว แต่พบปัญหาจากการควบคุมเฟสในชั้นบางๆ^{[ 143 ]}รวมถึงแบนด์วิดท์ของแสง EUV เองด้วย^{[ 144 ]}โดยทั่วไปแล้ว จะใช้ การแก้ไขความใกล้เคียงทางแสง (OPC) เพื่อแก้ไขปัญหาการโค้งมนของมุมและการสั้นลงของปลายเส้น อย่างไรก็ตาม ได้มีการแสดงให้เห็นแล้วว่าความละเอียดจากปลายถึงปลายและความสามารถในการพิมพ์ปลายเส้นนั้นมีการแลกเปลี่ยนกัน โดยมีประสิทธิภาพคือ CD ที่มีขั้วตรงข้ามกัน^{[ 145 ]}

ในชั้นโลหะแบบทิศทางเดียว ระยะห่างระหว่างปลายทั้งสองข้างเป็นหนึ่งในปัญหาที่รุนแรงที่สุดสำหรับการสร้างลวดลายด้วยการเปิดรับแสงครั้งเดียว สำหรับเส้นแนวตั้งที่มีระยะห่าง 40 นาโนเมตร ช่องว่างที่วาดไว้ระหว่างปลายทั้งสองข้างตามที่กำหนดไว้ 18 นาโนเมตร ส่งผลให้ระยะห่างระหว่างปลายทั้งสองข้างที่แท้จริงอยู่ที่ 29 นาโนเมตรเมื่อใช้ OPC ^{[ 112 ]}ในขณะที่สำหรับเส้นแนวนอนที่มีระยะห่าง 32 นาโนเมตร ระยะห่างระหว่างปลายทั้งสองข้างที่มีช่องว่างตามที่กำหนดไว้ 14 นาโนเมตร จะเพิ่มขึ้นเป็น 31 นาโนเมตรเมื่อใช้ OPC ^{[ 146 ]}ระยะห่างระหว่างปลายทั้งสองข้างที่แท้จริงเหล่านี้กำหนดขีดจำกัดล่างของครึ่งพิตช์ของโลหะที่วิ่งในทิศทางตั้งฉากกับปลาย ในกรณีนี้ ขีดจำกัดล่างจะอยู่ที่ประมาณ 30 นาโนเมตร ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการส่องสว่างเพิ่มเติม (กล่าวถึงในส่วนเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพแหล่งกำเนิดแสงและหน้ากาก) ขีดจำกัดล่างสามารถลดลงได้อีกเหลือประมาณ 25 นาโนเมตร^{[ 147 ]}

สำหรับระยะห่างที่มากขึ้น ซึ่งสามารถใช้การส่องสว่างแบบดั้งเดิมได้ ระยะห่างระหว่างปลายเส้นจะมากขึ้นโดยทั่วไป สำหรับเส้นที่มีระยะห่างครึ่งหนึ่ง 24 นาโนเมตร โดยมีช่องว่างที่วาดไว้โดยประมาณ 20 นาโนเมตร ระยะห่างจริงคือ 45 นาโนเมตร ในขณะที่สำหรับเส้นที่มีระยะห่างครึ่งหนึ่ง 32 นาโนเมตร ช่องว่างที่กำหนดไว้เดียวกันส่งผลให้ระยะห่างระหว่างปลายเส้นเท่ากับ 34 นาโนเมตร^{[ 146 ]}ด้วย OPC ระยะห่างเหล่านี้จะกลายเป็น 39 นาโนเมตรและ 28 นาโนเมตรสำหรับระยะห่างครึ่งหนึ่ง 24 นาโนเมตรและ 32 นาโนเมตรตามลำดับ^{[ 148 ]}

คุณสมบัติช่วยเหลือมักใช้เพื่อช่วยปรับสมดุลความไม่สมมาตรจากความไม่เป็นเทเลเซนทริกที่ตำแหน่งช่องต่างๆ เนื่องจากมุมการส่องสว่างที่แตกต่างกัน เริ่มต้นที่โหนด 7 นาโนเมตร^{[ 149 ] [ 150 ]}ซึ่งระยะห่างประมาณ 41 นาโนเมตรสำหรับความยาวคลื่นประมาณ 13.5 นาโนเมตรและ NA=0.33 ซึ่งสอดคล้องกับ k1 ประมาณ 0.5 ^{[ 151 ]}อย่างไรก็ตาม ความไม่สมมาตรจะลดลงแต่ไม่หมดไป เนื่องจากคุณสมบัติช่วยเหลือส่วนใหญ่จะเพิ่มความถี่เชิงพื้นที่สูงสุด ในขณะที่ความถี่เชิงพื้นที่ระดับกลาง ซึ่งส่งผลต่อการโฟกัสและตำแหน่งของฟีเจอร์ด้วยนั้น ไม่ได้รับผลกระทบมากนัก การเชื่อมต่อระหว่างภาพหลักและภาพตัวเองนั้นแข็งแกร่งเกินกว่าที่ความไม่สมมาตรจะถูกกำจัดได้ด้วยคุณสมบัติช่วยเหลือ มีเพียงการส่องสว่างแบบไม่สมมาตรเท่านั้นที่สามารถทำได้^{[ 73 ]}คุณสมบัติช่วยเหลือยังอาจขัดขวางการเข้าถึงรางพลังงาน/กราวด์ รางพลังงานคาดว่าจะกว้างขึ้น ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพของการใช้คุณสมบัติช่วยเหลือด้วยการจำกัดระยะห่างในพื้นที่ ระยะห่างระหว่างจุดโฟกัสในพื้นที่ระหว่าง 1 เท่าถึง 2 เท่าของระยะห่างขั้นต่ำจะขัดขวางการวางคุณลักษณะช่วยเหลือ เนื่องจากไม่มีพื้นที่เพียงพอที่จะรักษาความสมมาตรของระยะห่างในพื้นที่ ในความเป็นจริง สำหรับการประยุกต์ใช้กับกรณีความไม่สมมาตรของแท่งสองแท่ง การวางคุณลักษณะช่วยเหลือที่เหมาะสมที่สุดอาจน้อยกว่าหรือมากกว่าระยะห่างของแท่งสองแท่ง^{[ 150 ]}ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่จะปรับให้เหมาะสม (พื้นที่หน้าต่างกระบวนการ ความลึกของโฟกัส ช่วงความคลาดเคลื่อนของการเปิดรับแสง) การกำหนดค่าคุณลักษณะช่วยเหลือที่เหมาะสมที่สุดอาจแตกต่างกันมาก เช่น ระยะห่างระหว่างคุณลักษณะช่วยเหลือกับแท่งอาจแตกต่างจากระยะห่างของแท่งสองแท่ง อาจสมมาตรหรือไม่สมมาตร เป็นต้น

ที่ระยะห่างน้อยกว่า 58 นาโนเมตร จะมีการแลกเปลี่ยนระหว่างการเพิ่มความลึกของโฟกัสและการสูญเสียความคมชัดจากการวางตำแหน่งคุณลักษณะช่วยเหลือ^{[ 150 ]}โดยทั่วไป ยังคงมีการแลกเปลี่ยนระหว่างโฟกัสและการเปิดรับแสง เนื่องจากช่วงปริมาณแสงถูกจำกัดโดยความจำเป็นที่จะต้องไม่ให้คุณลักษณะช่วยเหลือถูกพิมพ์โดยไม่ได้ตั้งใจ

ข้อกังวลเพิ่มเติมมาจากสัญญาณรบกวนจากช็อต^{[ 152 ]}คุณสมบัติช่วยเหลือย่อยความละเอียด (SRAFs) ทำให้ปริมาณที่ต้องการลดลง เพื่อไม่ให้พิมพ์คุณสมบัติช่วยเหลือโดยไม่ได้ตั้งใจ^{[ 153 ]}ส่งผลให้มีโฟตอนน้อยลงที่กำหนดคุณสมบัติขนาดเล็ก (ดูการอภิปรายในส่วนเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนจากช็อต)

เนื่องจาก SRAF มีขนาดเล็กกว่าคุณสมบัติหลักและไม่ควรได้รับปริมาณรังสีสูงพอที่จะพิมพ์ได้ จึงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณรังสีแบบสุ่มที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการพิมพ์มากขึ้น ซึ่งเป็นอุปสรรคอย่างยิ่งสำหรับ EUV ที่อาจต้องใช้หน้ากากเฟสชิฟต์^{[ 154 ]}

เนื่องจากผลกระทบของความไม่เป็นเทเลเซนทริก รูปทรงรูรับแสงการส่องสว่างมาตรฐาน เช่น แผ่นดิสก์หรือวงแหวน จึงไม่เพียงพอที่จะใช้กับขนาดคุณลักษณะที่ประมาณ 20 นาโนเมตรหรือต่ำกว่า (โหนด 10 นาโนเมตรขึ้นไป) ^{[ 87 ]}แทนที่จะเป็นเช่นนั้น บางส่วนของรูรับแสง (มักจะมากกว่า 50%) จะต้องถูกยกเว้นแบบไม่สมมาตร ส่วนที่จะต้องยกเว้นขึ้นอยู่กับรูปแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เส้นที่หนาแน่นที่สุดที่อนุญาตจะต้องเรียงตัวไปตามทิศทางเดียวและควรมีรูปร่างเป็นไดโพล สำหรับสถานการณ์นี้ จำเป็นต้องใช้ลิโทกราฟีแบบการเปิดรับแสงสองครั้งสำหรับรูปแบบ 2 มิติ เนื่องจากมีรูปแบบที่วางแนวทั้ง X และ Y ซึ่งแต่ละรูปแบบต้องการหน้ากากรูปแบบ 1 มิติและการวางแนวไดโพลของตัวเอง^{[ 155 ] [ 156 ]}อาจมีจุดส่องสว่าง 200–400 จุด แต่ละจุดมีส่วนช่วยในเรื่องน้ำหนักของปริมาณแสงเพื่อปรับสมดุลภาพโดยรวมผ่านจุดโฟกัส ดังนั้น ผลกระทบของสัญญาณรบกวนช็อต (ที่จะกล่าวถึงในภายหลัง) จึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อตำแหน่งของภาพผ่านจุดโฟกัสในกลุ่มคุณลักษณะจำนวนมาก

หากลวดลายประกอบด้วยลวดลายย่อยซึ่งต้องการการส่องสว่างที่เหมาะสมแตกต่างกันอย่างมาก เนื่องจากระยะห่าง ทิศทาง รูปร่าง และขนาดที่แตกต่างกัน ก็อาจจำเป็นต้องใช้การสร้างลวดลายแบบสองชั้นหรือหลายชั้นด้วยเช่นกัน

เนื่องจากรูปร่างของช่อง^{[ 108 ]}และการมีอยู่ของความคลาดเคลื่อนตกค้าง^{[ 157 ]}ประสิทธิภาพของ SMO จึงแตกต่างกันไปตามตำแหน่งของช่อง^{[ 158 ]}ในแต่ละตำแหน่งของช่อง จะมีความคลาดเคลื่อนที่แตกต่างกัน^{[ 124 ]}และมุมตกกระทบเชิงอะซิมุทที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดเงาที่แตกต่างกัน^{[ 45 ]}ด้วยเหตุนี้ จึงอาจมีความแปรผันที่ไม่ได้รับการแก้ไขทั่วทั้งช่องสำหรับคุณลักษณะที่ไวต่อความคลาดเคลื่อน ซึ่งอาจมองไม่เห็นได้อย่างชัดเจนด้วยรูปแบบเส้น-ช่องว่างปกติ^{[ 150 ]}ในแต่ละตำแหน่งของช่อง แม้ว่าการแก้ไขความใกล้เคียงทางแสง (OPC)รวมถึงคุณลักษณะช่วยเหลือที่กล่าวถึงข้างต้น อาจถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อน^{[ 159 ] [ 160 ]}แต่ก็ยังส่งผลย้อนกลับไปยังข้อกำหนดการส่องสว่าง^{[ 161 ] [ 158 ] [ 162 ] [ 163 ]}เนื่องจากประโยชน์จะแตกต่างกันไปตามสภาวะการส่องสว่างที่แตกต่างกัน^{[ 159 ]}ซึ่งจะทำให้จำเป็นต้องใช้ชุดหน้ากากแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกันในแต่ละตำแหน่งช่อง กล่าวคือ การเปิดรับแสงหน้ากากหลายครั้งต่อชั้น^{[ 124 ] [ 164 ]}

ความคลาดเคลื่อนของสีที่กล่าวถึงข้างต้นอันเนื่องมาจากการลดทอนแสงที่เกิดจากหน้ากาก^{[ 133 ]}ยังนำไปสู่การปรับหน้ากากแหล่งกำเนิดที่ไม่สอดคล้องกันสำหรับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอีกด้วย

จุดโฟกัสที่ดีที่สุดสำหรับขนาดคุณลักษณะที่กำหนดจะแตกต่างกันไปตามฟังก์ชันของระยะห่าง ขั้ว และทิศทางภายใต้การส่องสว่างที่กำหนด^{[ 165 ]}ที่ระยะห่าง 36 นาโนเมตร คุณลักษณะดาร์กฟิลด์แนวนอนและแนวตั้งมีความแตกต่างของจุดโฟกัสมากกว่า 30 นาโนเมตร คุณลักษณะที่มีระยะห่าง 34 นาโนเมตรและ 48 นาโนเมตรมีความแตกต่างของจุดโฟกัสที่ดีที่สุดมากที่สุดโดยไม่คำนึงถึงประเภทของคุณลักษณะ ในช่วงระยะห่าง 48–64 นาโนเมตร ตำแหน่งจุดโฟกัสที่ดีที่สุดจะเลื่อนไปในแนวเส้นตรงโดยประมาณตามฟังก์ชันของระยะห่าง มากถึง 10–20 นาโนเมตร^{[ 166 ]}สำหรับช่วงระยะห่าง 34–48 นาโนเมตร ตำแหน่งจุดโฟกัสที่ดีที่สุดจะเลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยประมาณตามฟังก์ชันของระยะห่าง ซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับความแตกต่างของเฟสระหว่างลำดับการเลี้ยวเบนศูนย์และลำดับแรกได้^{[ 167 ]}พบว่าคุณสมบัติช่วยเหลือ หากสามารถพอดีกับระยะห่างได้ จะไม่ช่วยลดแนวโน้มนี้มากนัก สำหรับช่วงระยะห่างระดับกลาง^{[ 168 ]}หรืออาจทำให้แย่ลงไปอีกในกรณีของระยะห่าง 18–27 นาโนเมตร และการส่องสว่างของควาซาร์^{[ 169 ]}รูสัมผัสขนาด 50 นาโนเมตร บนระยะห่าง 100 นาโนเมตร และ 150 นาโนเมตร มีตำแหน่งโฟกัสที่ดีที่สุดแยกกันประมาณ 25 นาโนเมตร คาดว่าคุณสมบัติที่เล็กกว่าจะแย่ลง^{[ 170 ]}รูสัมผัสในช่วงระยะห่าง 48–100 นาโนเมตร แสดงช่วงโฟกัสที่ดีที่สุดที่ 37 นาโนเมตร^{[ 171 ]}ตำแหน่งโฟกัสที่ดีที่สุดเทียบกับระยะห่างยังขึ้นอยู่กับสารต้านทานด้วย^{[ 172 ]}ชั้นวิกฤตมักมีเส้นที่ระยะห่างขั้นต่ำหนึ่งจุดของขั้วหนึ่ง เช่น ร่องดาร์กฟิลด์ ในทิศทางหนึ่ง เช่น แนวตั้ง ผสมกับช่องว่างของขั้วอื่นในทิศทางอื่น สิ่งนี้มักจะขยายความแตกต่างของจุดโฟกัสที่ดีที่สุด และท้าทายการถ่ายภาพแบบปลายต่อปลายและปลายต่อเส้น^{[ 173 ]}

ผลที่ตามมาของ SMO และการเปลี่ยนหน้าต่างโฟกัสคือการลดปริมาณการเติมเต็มรูม่านตา กล่าวอีกนัยหนึ่ง แสงสว่างที่เหมาะสมที่สุดจำเป็นต้องเป็นการทับซ้อนที่เหมาะสมที่สุดของแสงสว่างที่ต้องการสำหรับรูปแบบต่างๆ ที่ต้องพิจารณา ซึ่งนำไปสู่การเติมเต็มรูม่านตาที่น้อยลงแต่ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการส่งผ่านจะได้รับผลกระทบเมื่อการเติมเต็มรูม่านตาต่ำกว่า 20% เนื่องจากการดูดซับ^{[ 174 ] [ 175 ] [ 56 ]}

ข้อดีที่มักถูกกล่าวถึงของ EUV คือความง่ายในการทำลิโทกราฟี ซึ่งระบุได้จากอัตราส่วนของขนาดคุณลักษณะต่อความยาวคลื่นคูณด้วยรูรับแสงเชิงตัวเลข หรือที่เรียกว่าอัตราส่วน k1 ตัวอย่างเช่น เส้นโลหะที่มีความกว้าง 18 นาโนเมตรจะมีค่า k1 เท่ากับ 0.44 สำหรับความยาวคลื่น 13.5 นาโนเมตร หรือ 0.33 NA สำหรับค่า k1 ที่เข้าใกล้ 0.5 การเพิ่มความละเอียดที่อ่อนแอ รวมถึงหน้ากากเฟสชิฟต์ที่ลดทอน ได้ถูกนำมาใช้เป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตด้วยเลเซอร์ ArF ที่ความยาวคลื่น (193 นาโนเมตร) ^{[ 176 ] [ 177 ] [ 178 ] [ 179 ] [ 180 ] [ 181 ]}ในขณะที่การเพิ่มความละเอียดนี้ไม่มีใน EUV ^{[ 182 ] [ 183 ] [ 184 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลกระทบของหน้ากาก 3 มิติ รวมถึงการกระเจิงที่ขอบตัวดูดซับจะทำให้โปรไฟล์เฟสที่ต้องการบิดเบี้ยว^{[ 183 ]}นอกจากนี้ โปรไฟล์เฟสยังได้มาจากสเปกตรัมคลื่นระนาบที่สะท้อนจากชั้นหลายชั้นผ่านตัวดูดซับมากกว่าคลื่นระนาบที่ตกกระทบ^{[ 185 ]}หากไม่มีตัวดูดซับ การบิดเบือนสนามใกล้จะเกิดขึ้นที่ผนังด้านข้างของชั้นหลายชั้นที่ถูกกัดกร่อนเนื่องจากการส่องสว่างแบบตกกระทบเฉียง^{[ 186 ]}แสงบางส่วนจะผ่านชั้นคู่จำนวนจำกัดใกล้กับผนังด้านข้างเท่านั้น^{[ 70 ]}นอกจากนี้ โพลาไรเซชันที่แตกต่างกัน (TE และ TM) มีการเปลี่ยนแปลงเฟสที่แตกต่างกัน^{[ 70 ]}โดยพื้นฐานแล้ว หน้ากากเปลี่ยนเฟสที่ไม่มีโครเมียมช่วยให้สามารถแยกระยะห่างได้โดยการระงับลำดับการเลี้ยวเบนที่ศูนย์บนหน้ากาก แต่การสร้างหน้ากากเปลี่ยนเฟสคุณภาพสูงสำหรับ EUV นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายอย่างแน่นอน วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการบรรลุเป้าหมายนี้คือการกรองเชิงพื้นที่ที่ระนาบฟูริเยร์ของรูปแบบหน้ากาก ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ แสงลำดับที่ศูนย์เป็นระบบที่ถูกบดบังตรงกลาง และลำดับการเลี้ยวเบน +/-1 จะถูกจับโดยช่องเปิดที่ชัดเจน ซึ่งให้ฟังก์ชันเทียบเท่ากับหน้ากากเปลี่ยนเฟสแบบไม่มีโครเมียมในขณะที่ใช้หน้ากากแอมพลิจูดไบนารีแบบดั้งเดิม^{[ 187 ]}

แสง EUV สร้างโฟโตอิเล็กตรอนเมื่อถูกดูดซับโดยสสาร โฟโตอิเล็กตรอนเหล่านี้จะสร้างอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ซึ่งจะชะลอตัวลงก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมี^{[ 188 ]}ที่ปริมาณที่เพียงพอ อิเล็กตรอน 40 eV สามารถทะลุผ่านสารต้านทานที่มีความหนา 180 นาโนเมตร ทำให้เกิดการพัฒนา^{[ 189 ]}ที่ปริมาณ 160 μC/cm² ^ซึ่งสอดคล้องกับปริมาณ EUV 15 mJ/cm² ^โดยสมมติว่ามีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวต่อโฟตอน อิเล็กตรอน 30 eV สามารถกำจัดสารต้านทาน PMMA ได้ 7 นาโนเมตรหลังจากการพัฒนามาตรฐาน^{[ 190 ]}สำหรับปริมาณ 30 eV ที่สูงขึ้น คือ 380 μC/cm² ^ซึ่งเทียบเท่ากับ 36 mJ/cm² ^ที่อิเล็กตรอนหนึ่งตัวต่อโฟตอน สารต้านทาน PMMA จะถูกกำจัดออกไป 10.4 นาโนเมตร^{[ 191 ]}สิ่งเหล่านี้บ่งชี้ถึงระยะทางที่อิเล็กตรอนสามารถเดินทางในสารต้านทานได้ โดยไม่คำนึงถึงทิศทาง^{[ 192 ]}

ระดับการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนจากชั้นใต้โฟโตเรซิสต์ EUV ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าส่งผลต่อความลึกของโฟกัส^{[ 193 ]}น่าเสียดายที่ชั้นฮาร์ดมาสก์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน ทำให้ความลึกของโฟกัสลดลง อิเล็กตรอนจากภาพที่ไม่โฟกัสในเรซิสต์ยังสามารถส่งผลต่อภาพที่โฟกัสดีที่สุดได้อีกด้วย^{[ 194 ]}

ความสุ่มของจำนวนอิเล็กตรอนทุติยภูมิเป็นแหล่งที่มาของพฤติกรรมสุ่มในภาพเรซิสต์ EUV ความยาวสเกลของการเบลออิเล็กตรอนเองก็มีการกระจาย^{[ 195 ]} Intel ได้แสดงให้เห็นด้วยการจำลองอย่างเข้มงวดว่าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจาก EUV กระเจิงเป็นระยะทางมากกว่า 15 นาโนเมตรในเรซิสต์ EUV ^{[ 196 ]}

การเบลอของอิเล็กตรอนยังได้รับผลกระทบจากการสะท้อนภายในทั้งหมดจากพื้นผิวด้านบนของฟิล์มเรซิสต์ด้วย^{[ 197 ] [ 198 ]}

คำอธิบายที่สมจริงยิ่งขึ้นของการเบลอของอิเล็กตรอนใช้ความแตกต่างของฟังก์ชันเลขชี้กำลังสองฟังก์ชัน^{[ 199 ]}

ในสารต้านทานที่ขยายด้วยสารเคมี การเบลอด้วยกรดสามารถช่วยลดความหยาบของขอบได้ แต่ความหยาบที่มีความถี่เชิงพื้นที่ต่ำยังคงอยู่ ในขณะที่ในสารต้านทานโลหะออกไซด์ แม้แต่ความหยาบที่มีความถี่เชิงพื้นที่สูงก็ยังคงอยู่ เนื่องจากไม่มีการเบลอด้วยกรด^{[ 200 ]}การเบลอที่มากขึ้นสามารถลดความหยาบในระดับที่เล็กกว่าได้ แต่ต้องแลกมาด้วยความคมชัดของภาพที่ลดลง^{[ 201 ]}

อิเล็กตรอนทุติยภูมิจากชั้นใต้สารต้านทานสามารถส่งผลกระทบต่อโปรไฟล์ของสารต้านทาน รวมถึงการยุบตัวของลวดลายได้^{[ 202 ]}ดังนั้น การเลือกทั้งชั้นล่างและชั้นใต้ชั้นนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับการพิมพ์หินด้วยแสง EUV นอกจากนี้ อิเล็กตรอนจากภาพที่ไม่โฟกัสยังสามารถทำให้ลักษณะสุ่มของภาพรุนแรงขึ้นได้^{[ 203 ]}

เนื่องจากโฟโตเรซิสต์มีประสิทธิภาพสูงในการดูดซับรังสี EUV ความร้อนและการระเหยกลายเป็นปัญหาหลัก ปัญหาที่รู้จักกันดีประการหนึ่งคือการปนเปื้อนของสารตกค้างบนเรซิสต์จากไฮโดรคาร์บอนในบรรยากาศหรือที่ระเหยออกมา ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนด้วยรังสี EUV หรืออิเล็กตรอน^{[ 204 ]}โฟโตเรซิสต์อินทรีย์จะระเหยไฮโดรคาร์บอนออกมา^{[ 205 ]}ในขณะที่โฟโตเรซิสต์โลหะออกไซด์จะระเหยน้ำและออกซิเจนออกมา^{[ 206 ]}และโลหะ (ในบรรยากาศไฮโดรเจน) ซึ่งโลหะนั้นไม่สามารถทำความสะอาดได้^{[ 54 ]}เป็นที่ทราบกันดีว่าการปนเปื้อนของคาร์บอนส่งผลต่อการสะท้อนแสงของชั้นหลายชั้น^{[ 207 ]}ในขณะที่ออกซิเจนเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อชั้นเคลือบรูเทเนียม (ค่อนข้างเสถียรภายใต้สภาวะ EUV และไฮโดรเจน) บนเลนส์หลายชั้น EUV ^{[ 208 ]}

การเสื่อมสภาพของสารต้านทาน EUV เพิ่มขึ้นตามปริมาณรังสี ดังที่เห็นได้จากการปล่อยก๊าซของส่วนประกอบสำคัญ^{[ 209 ] [ 210 ] [ 211 ] [ 212 ]}

การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าสารต้านทาน EUV จะบางลงเมื่อปริมาณรังสีเพิ่มขึ้น^{[ 213 ] [ 214 ] [ 215 ] [ 209 ]}

สำหรับสารต้านทานโลหะออกไซด์ IMEC ได้แสดงให้เห็นว่าการสูญเสียไอออนตรงข้ามมีความสำคัญในระหว่างการสัมผัส EUV ^{[ 216 ]}

ไฮโดรเจนอะตอมในห้องเครื่องมือใช้สำหรับทำความสะอาดดีบุกและคาร์บอนที่สะสมอยู่บนพื้นผิวออปติก EUV ^{[ 217 ]}ไฮโดรเจนอะตอมผลิตขึ้นโดยแสง EUV ที่ทำให้ H 2 แตกตัวเป็นไอออน_{โดยตรง}^{[ 218 ]}

hν + H ₂ → H ⁺ + H + e ⁻ .

อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาข้างต้นอาจทำให้ H ₂ แตกตัว เป็นไฮโดรเจนอะตอมได้เช่นกัน: ^{[ 218 ]}

e ⁻ + H ₂ → H ⁺ + H + 2e ⁻ .

ปฏิกิริยากับดีบุกในแหล่งกำเนิดแสง (เช่น ดีบุกบนพื้นผิวออปติคอลในแหล่งกำเนิด) เพื่อสร้าง SnH ₄ ( สแตนเนน ) ที่ระเหยได้ซึ่งสามารถสูบออกจากแหล่งกำเนิดได้ ดำเนินไปตามปฏิกิริยา^{[ 217 ]}

Sn(s) + 4 H(g) → SnH ₄ (g)

SnH ₄สามารถเข้าถึงการเคลือบพื้นผิวออปติก EUV อื่นๆ ได้ โดยจะทำการตกตะกอน Sn ใหม่ผ่านปฏิกิริยา^{[ 217 ]}

SnH ₄ → Sn(s) + 2 H ₂ (g)

การตกตะกอนซ้ำอาจเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาขั้นกลางอื่นๆ^{[ 219 ]}

Sn ที่ตกตะกอนใหม่^{[ 53 ] [ 54 ]}อาจถูกกำจัดออกไปในภายหลังโดยการสัมผัสกับไฮโดรเจนอะตอม อย่างไรก็ตาม โดยรวมแล้ว ประสิทธิภาพการทำความสะอาดดีบุก (อัตราส่วนของฟลักซ์ดีบุกที่ถูกกำจัดออกจากตัวอย่างดีบุกต่อฟลักซ์ไฮโดรเจนอะตอมต่อตัวอย่างดีบุก) น้อยกว่า 0.01% เนื่องจากการตกตะกอนใหม่และการดูดซับไฮโดรเจน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลไฮโดรเจนโดยแลกกับไฮโดรเจนอะตอม^{[ 217 ]}พบว่าประสิทธิภาพการทำความสะอาดดีบุกสำหรับดีบุกออกไซด์สูงกว่าดีบุก (ที่มีชั้นออกไซด์ธรรมชาติประมาณ 2 นาโนเมตร) ประมาณสองเท่า^{[ 217 ]}การฉีดออกซิเจนจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในแหล่งกำเนิดแสงอาจช่วยเพิ่มอัตราการทำความสะอาดดีบุกได้

การกำจัดอนุภาคดีบุกเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพของหน้ากาก เนื่องจากดีบุกใช้ในการสร้างแสง EUV และปนเปื้อนหน้ากาก EUV อย่างต่อเนื่องในระหว่างการทำลิโทกราฟี^{[ 220 ]}

ไฮโดรเจนยังทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีโลหะเพื่อลดให้กลายเป็นโลหะ^{[ 221 ]}และแพร่กระจายผ่านซิลิคอน^{[ 222 ]}และโมลิบเดนัม^{[ 223 ]}ในชั้นหลายชั้น ซึ่งในที่สุดจะทำให้เกิดการพองตัว^{[ 224 ] [ 225 ] [ 226 ]}ชั้นปิดที่ช่วยลดความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนมักจะลดการสะท้อนแสงลงต่ำกว่า 70% ^{[ 225 ]}เป็นที่ทราบกันดีว่าชั้นปิดนั้นสามารถซึมผ่านก๊าซในบรรยากาศได้ รวมถึงออกซิเจน^{[ 227 ]}และไฮโดรเจน^{[ 228 ] [ 229 ] [ 230 ] [ 231 ]}เช่นเดียวกับที่ไวต่อข้อบกพร่องจากการพองตัวที่เกิดจากไฮโดรเจน^{[ 232 ] [ 224 ]}ไฮโดรเจนอาจทำปฏิกิริยากับชั้นปิด ส่งผลให้ชั้นปิดนั้นถูกกำจัดออกไป^{[ 233 ]} TSMC เสนอวิธีการบางอย่างเพื่อลดข้อบกพร่องจากการเกิดฟองไฮโดรเจนบนหน้ากาก EUV ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิต^{[ 234 ]}

ไฮโดรเจนสามารถแทรกซึมเข้าไปในดีบุกหลอมเหลว ทำให้เกิดฟองไฮโดรเจนขึ้นภายใน หากฟองเหล่านี้เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวดีบุกหลอมเหลว มันก็จะแตกออกพร้อมกับดีบุก ส่งผลให้ดีบุกกระจายตัวออกไปในมุมกว้าง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกระเด็นของดีบุก และเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของการปนเปื้อนของตัวเก็บประจุ EUV

ไฮโดรเจนยังทำปฏิกิริยากับสารต้านทานเพื่อกัดเซาะ^{[ 235 ] [ 236 ]}หรือสลายตัว^{[ 237 ]}นอกจากสารต้านทานแสงแล้ว พลาสมาไฮโดรเจนยังสามารถกัดเซาะซิลิคอนได้ แม้ว่าจะช้ามากก็ตาม^{[ 238 ]}

เพื่อช่วยบรรเทาผลกระทบข้างต้น เครื่องมือ EUV รุ่นล่าสุดที่เปิดตัวในปี 2017 คือ NXE:3400B มีเมมเบรนที่แยกเวเฟอร์ออกจากเลนส์ฉายภาพของเครื่องมือ เพื่อป้องกันเลนส์ฉายภาพจากการระเหยของสารต้านทานบนเวเฟอร์^{[ 56 ]}เมมเบรนประกอบด้วยชั้นที่ดูดซับรังสี DUV และ IR และส่งผ่านรังสี EUV ที่ตกกระทบได้ 85–90% แน่นอนว่ามีการปนเปื้อนสะสมจากการระเหยของเวเฟอร์รวมถึงอนุภาคโดยทั่วไป (แม้ว่าอนุภาคเหล่านี้จะอยู่นอกโฟกัส แต่ก็อาจขัดขวางแสงได้)

ระบบลิโทกราฟี EUV ที่ใช้แสง EUV ทำงานในก๊าซไฮโดรเจนพื้นหลัง 1–10 Pa ^{[ 239 ]}พลาสมาเป็นแหล่งกำเนิดรังสี VUV ^{[ 240 ]}เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนและไอออนไฮโดรเจน^{[ 241 ]}พลาสมานี้เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถกัดเซาะวัสดุที่สัมผัสได้^{[ 241 ] [ 242 ]}

ในปี 2023 มีการตีพิมพ์งานวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจาก TSMC ซึ่งระบุถึงการประจุสุทธิโดยอิเล็กตรอนจากพลาสมา รวมถึงจากการปล่อยอิเล็กตรอนด้วย^{[ 243 ]}พบว่าการประจุเกิดขึ้นแม้กระทั่งนอกพื้นที่ที่ได้รับรังสี EUV ซึ่งบ่งชี้ว่าบริเวณโดยรอบได้รับรังสีอิเล็กตรอน

เนื่องจากการสปัตเตอร์ทางเคมีของคาร์บอนโดยพลาสมาไฮโดรเจน^{[ 244 ]}อาจทำให้เกิดอนุภาคนาโน^{[ 245 ]}ซึ่งสามารถขัดขวางการฉายแสง EUV ได้^{[ 246 ] [ 247 ]}

การลดข้อบกพร่องบนหน้ากากอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว (EUV) เป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่สุดที่ต้องได้รับการแก้ไขสำหรับการนำเทคโนโลยีลิโทกราฟี EUV ไปใช้ในเชิงพาณิชย์^{[ 248 ]}ข้อบกพร่องอาจซ่อนอยู่ใต้หรือภายในชั้นหลายชั้น^{[ 249 ]}หรืออยู่ด้านบนของชั้นหลายชั้น เมซาหรือส่วนที่ยื่นออกมาจะเกิดขึ้นบนเป้าหมายการสปัตเตอร์ที่ใช้สำหรับการตกตะกอนแบบหลายชั้น ซึ่งอาจหลุดออกมาเป็นอนุภาคในระหว่างการตกตะกอนแบบหลายชั้น^{[ 250 ]}ในความเป็นจริง ข้อบกพร่องที่มีความสูงระดับอะตอม (0.3–0.5 นาโนเมตร) ที่มีFWHM 100 นาโนเมตร ยังคงสามารถพิมพ์ได้โดยมีผลกระทบต่อ CD 10% ^{[ 251 ]} IBM และ Toppan รายงานในงาน Photomask Japan 2015 ว่าข้อบกพร่องขนาดเล็ก เช่น ขนาด 50 นาโนเมตร สามารถมีผลกระทบต่อ CD 10% แม้จะมีความสูง 0.6 นาโนเมตร แต่ก็ยังตรวจไม่พบ^{[ 252 ]}

นอกจากนี้ ขอบของข้อบกพร่องในเฟสจะลดค่าการสะท้อนแสง ลง มากกว่า 10% หากความเบี่ยงเบนจากความเรียบเกิน 3 องศา เนื่องจากการเบี่ยงเบนจากมุมตกกระทบเป้าหมายที่ 84 องศาเมื่อเทียบกับพื้นผิว แม้ว่าความสูงของข้อบกพร่องจะตื้น แต่ขอบก็ยังคงทำให้ชั้นหลายชั้นที่อยู่ด้านบนเสียรูป ทำให้เกิดบริเวณที่ชั้นหลายชั้นเอียงเป็นบริเวณกว้าง ยิ่งการเสียรูปเกิดขึ้นอย่างฉับพลันมากเท่าใด ขอบเขตของขอบข้อบกพร่องก็จะยิ่งแคบลง และการสูญเสียค่าการสะท้อนแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การซ่อมแซมข้อบกพร่องของหน้ากาก EUV ยังมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการส่องสว่างตามช่องที่กล่าวถึงข้างต้น เนื่องจากความไวต่อเงาที่แตกต่างกันไปตามช่อง ความสูงของการตกตะกอนเพื่อซ่อมแซมจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง โดยจะแตกต่างกันในแต่ละตำแหน่งตามช่องส่องสว่างของหน้ากาก EUV ^{[ 253 ]}

GlobalFoundries และ Lawrence Berkeley Labs ได้ทำการศึกษา Monte Carlo เพื่อจำลองผลกระทบของการผสมระหว่างชั้นโมลิบเดนัม (Mo) และซิลิคอน (Si) ในชั้นหลายชั้นที่ใช้สะท้อนแสง EUV จากหน้ากาก EUV ^{[ 254 ]}ผลลัพธ์บ่งชี้ถึงความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงความหนาของชั้นในระดับอะตอม การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยการวัดค่าการสะท้อนแสงในพื้นที่กว้าง แต่จะมีนัยสำคัญในระดับมิติวิกฤต (CD) ^{[ 254 ]}การเปลี่ยนแปลงเฉพาะที่ของการสะท้อนแสงอาจอยู่ในระดับ 10% สำหรับค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานไม่กี่นาโนเมตร^{[ 255 ]}

พัลส์ EUV หลายครั้งที่น้อยกว่า 10 mJ/cm² ^อาจทำให้เกิดความเสียหายสะสมกับองค์ประกอบออปติกกระจกหลายชั้น Mo/Si ที่เคลือบด้วย Ru ^{[ 256 ]}มุมตกกระทบคือ 16° หรือ 0.28 เรเดียน ซึ่งอยู่ในช่วงมุมสำหรับระบบออปติก 0.33 NA

เครื่องมือ EUV สำหรับการผลิตจำเป็นต้องมีแผ่นฟิล์มป้องกัน (pellicle) เพื่อปกป้องหน้ากากจากการปนเปื้อน โดยปกติแล้วแผ่นฟิล์มจะช่วยปกป้องหน้ากากจากอนุภาคในระหว่างการขนส่ง การเข้าหรือออกจากห้องฉายแสง รวมถึงการฉายแสงเองด้วย หากไม่มีแผ่นฟิล์ม อนุภาคที่เพิ่มเข้ามาจะลดผลผลิต ซึ่งไม่ใช่ปัญหาสำหรับการพิมพ์หินด้วยแสงแบบดั้งเดิมโดยใช้แสง 193 นาโนเมตรและแผ่นฟิล์ม อย่างไรก็ตาม สำหรับ EUV ความเป็นไปได้ในการใช้แผ่นฟิล์มนั้นถูกท้าทายอย่างมาก เนื่องจากความบางของฟิล์มป้องกันที่จำเป็นเพื่อป้องกันการดูดซับ EUV มากเกินไป การปนเปื้อนของอนุภาคจะเป็นอุปสรรคหากแผ่นฟิล์มไม่เสถียรที่กำลังไฟเกิน 200 วัตต์ ซึ่งเป็นกำลังไฟเป้าหมายสำหรับการผลิต^{[ 257 ]}

การให้ความร้อนแก่ แผ่นฟิล์มป้องกันรังสี EUV (อุณหภูมิฟิล์มสูงถึง 750 K สำหรับกำลังแสงตกกระทบ 80 W) เป็นปัญหาสำคัญ เนื่องจากส่งผลให้เกิดการเสียรูปและการส่งผ่านลดลง^{[ 258 ]} ASMLได้พัฒนาแผ่นฟิล์มโพลีซิลิคอนหนา 70 นาโนเมตร ซึ่งช่วยให้รังสี EUV ส่องผ่านได้ถึง 82% อย่างไรก็ตาม แผ่นฟิล์มเหล่านี้น้อยกว่าครึ่งหนึ่งสามารถทนต่อระดับกำลังแสง EUV ที่คาดไว้ได้^{[ 259 ]}แผ่นฟิล์ม SiNx ก็ล้มเหลวที่ระดับกำลังแสง EUV เทียบเท่า 82 W เช่นกัน^{[ 260 ]}ที่ระดับเป้าหมาย 250 W คาดว่าแผ่นฟิล์มจะร้อนถึง 686 องศาเซลเซียส^{[ 261 ]}ซึ่งสูงกว่าจุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียมมาก วัสดุทางเลือกอื่นๆ จำเป็นต้องมีการส่งผ่านที่เพียงพอ รวมทั้งรักษาเสถียรภาพทางกลและทางความร้อนด้วย อย่างไรก็ตาม กราไฟต์ กราฟีน หรือวัสดุนาโนคาร์บอนอื่นๆ (แผ่นนาโน ท่อนาโน) จะได้รับความเสียหายจาก EUV เนื่องจากการปล่อยอิเล็กตรอน^{[ 262 ]}และยังถูกกัดกร่อนได้ง่ายเกินไปในพลาสมาไฮโดรเจนที่คาดว่าจะนำมาใช้ในเครื่องสแกน EUV ^{[ 263 ]}พลาสมาไฮโดรเจนยังสามารถกัดกร่อนซิลิคอนได้อีกด้วย^{[ 264 ] [ 265 ]}การเคลือบช่วยปรับปรุงความต้านทานต่อไฮโดรเจน แต่จะลดการส่งผ่านและ/หรือการแผ่รังสี และอาจส่งผลต่อความเสถียรทางกล (เช่น การโป่ง) ^{[ 266 ]}

รอยย่นบนเพลลิเคิลอาจทำให้ CD ไม่สม่ำเสมอเนื่องจากการดูดซับที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะแย่ลงสำหรับรอยย่นที่เล็กกว่าและการส่องสว่างที่สอดคล้องกันมากขึ้น เช่น การเติมรูม่านตาที่ต่ำกว่า^{[ 267 ]}

ในกรณีที่ไม่มีเพลลิเคิล ความสะอาดของหน้ากาก EUV จะต้องได้รับการตรวจสอบก่อนที่จะฉายแสงเวเฟอร์ผลิตภัณฑ์จริง โดยใช้เวเฟอร์ที่เตรียมไว้เป็นพิเศษสำหรับการตรวจสอบข้อบกพร่อง^{[ 268 ]}เวเฟอร์เหล่านี้จะถูกตรวจสอบหลังจากการพิมพ์เพื่อหาข้อบกพร่องซ้ำๆ ที่บ่งชี้ว่าหน้ากากสกปรก หากพบข้อบกพร่องใดๆ หน้ากากจะต้องได้รับการทำความสะอาดและฉายแสงเวเฟอร์ตรวจสอบชุดอื่น ทำซ้ำขั้นตอนจนกว่าหน้ากากจะสะอาด เวเฟอร์ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับผลกระทบจะต้องได้รับการแก้ไขใหม่

TSMC รายงานว่าเริ่มใช้เพลลิเคิลของตนเองในวงจำกัดในปี 2019 และขยายการใช้งานต่อไปในภายหลัง^{[ 269 ]}และ Samsung กำลังวางแผนที่จะนำเพลลิเคิลมาใช้ในปี 2022 ^{[ 270 ]}อย่างไรก็ตาม รายงานติดตามระบุว่าไม่มีผู้ใช้เพลลิเคิล EUV เนื่องจากความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้พลังงานที่สูงขึ้น^{[ 271 ] [ 272 ]}

หากไม่มีเพลลิเคิล ผลผลิตอาจลดลงอย่างมากเนื่องจากอนุภาคที่เพิ่มเข้าไปในบริเวณที่แม่พิมพ์สัมผัสกับหน้ากาก^{[ 273 ]}ขนาดของอนุภาคยังเป็นตัวกำหนดว่าอาจเป็นอันตรายต่อผลผลิตหรือไม่^{[ 274 ]}

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ในส่วนของการกำจัดสิ่งปนเปื้อน ไฮโดรเจนที่ใช้ในระบบ EUV รุ่นใหม่สามารถแทรกซึมเข้าไปในชั้นมาสก์ EUV ได้ TSMC ระบุในสิทธิบัตรว่าไฮโดรเจนจะเข้าจากขอบมาสก์^{[ 275 ]}เมื่อติดอยู่ จะเกิดข้อบกพร่องแบบนูนหรือตุ่ม^{[ 232 ]}ซึ่งอาจนำไปสู่การลอกของฟิล์ม^{[ 275 ]}โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้คือข้อบกพร่องแบบตุ่มที่เกิดขึ้นหลังจากมีการฉายแสงมาสก์ EUV ในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนเป็นเวลานานพอสมควร TSMC ได้เสนอวิธีการบางอย่างเพื่อลดข้อบกพร่องแบบตุ่มจากไฮโดรเจนบนมาสก์ EUV ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิต^{[ 234 ]}

การพิมพ์ลิโทกราฟี EUV มีความไวต่อผลกระทบแบบสุ่มเป็นพิเศษ^{[ 276 ] [ 277 ]}ในประชากรขนาดใหญ่ของคุณลักษณะที่พิมพ์ด้วย EUV แม้ว่าส่วนใหญ่จะได้รับการแก้ไข แต่บางส่วนก็ประสบความล้มเหลวในการพิมพ์อย่างสมบูรณ์ เช่น รูที่หายไปหรือเส้นเชื่อมต่อกัน ปัจจัยสำคัญที่ทราบกันดีว่ามีส่วนทำให้เกิดผลกระทบนี้คือปริมาณที่ใช้ในการพิมพ์^{[ 278 ]}ซึ่งเกี่ยวข้องกับสัญญาณรบกวนช็อตซึ่งจะกล่าวถึงเพิ่มเติมในภายหลัง เนื่องจากความผันแปรแบบสุ่มของจำนวนโฟตอนที่มาถึง บางพื้นที่ที่กำหนดให้พิมพ์จึงไม่ถึงเกณฑ์การพิมพ์ ทำให้เกิดบริเวณข้อบกพร่องที่ไม่ได้รับแสง บางพื้นที่อาจได้รับแสงมากเกินไป ทำให้เกิดการสูญเสียสารต้านทานหรือการเชื่อมโยงข้ามมากเกินไป ความน่าจะเป็นของความล้มเหลวแบบสุ่มจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อขนาดของคุณลักษณะลดลง และสำหรับขนาดคุณลักษณะเดียวกัน ระยะห่างระหว่างคุณลักษณะที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความน่าจะเป็นอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน^{[ 278 ]} การตัดเส้นที่ผิดรูปเป็นปัญหาสำคัญเนื่องจากอาจเกิดการอาร์คและการลัดวงจร^{[ 279 ]}ผลผลิตต้องอาศัยการตรวจจับความล้มเหลวแบบสุ่มให้ต่ำกว่า 1e-12 ^{[ 278 ]}

แนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องแบบสุ่มจะแย่ลงเมื่อโฟกัสไม่ชัดเมื่อเติมรูม่านตาขนาดใหญ่^{[ 280 ] [ 281 ]}

อาจมีโหมดความล้มเหลวหลายแบบสำหรับประชากรกลุ่มเดียวกัน ตัวอย่างเช่น นอกจากการเชื่อมต่อของร่องแล้ว เส้นที่แยกร่องอาจขาดได้^{[ 278 ]}สิ่งนี้สามารถเกิดจากการสูญเสียความต้านทานแบบสุ่ม^{[ 276 ]}จากอิเล็กตรอนทุติยภูมิ^{[ 282 ] [ 283 ]}ความสุ่มของจำนวนอิเล็กตรอนทุติยภูมิเองก็เป็นแหล่งที่มาของพฤติกรรมแบบสุ่มในภาพความต้านทาน EUV

การอยู่ร่วมกันของบริเวณข้อบกพร่องที่ได้รับแสงน้อยเกินไปและมากเกินไปแบบสุ่ม ส่งผลให้สูญเสียช่วงปริมาณแสงที่ระดับข้อบกพร่องหลังการกัดเซาะบางระดับ ระหว่างขอบหน้าผาการสร้างลวดลายปริมาณแสงต่ำและปริมาณแสงสูง^{[ 284 ]}ดังนั้น ประโยชน์ด้านความละเอียดจากความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจึงหายไป

ชั้นรองพื้นต้านทานยังมีบทบาทสำคัญอีกด้วย^{[ 278 ]}ซึ่งอาจเกิดจากอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่สร้างขึ้นโดยชั้นรองพื้น^{[ 285 ]}อิเล็กตรอนทุติยภูมิอาจกำจัดสารต้านทานได้มากกว่า 10 นาโนเมตรจากขอบที่สัมผัส^{[ 282 ] [ 286 ]}

สัญญาณรบกวนจากโฟตอนยังนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งขอบแบบสุ่มอีกด้วย^{[ 287 ]}สัญญาณรบกวนจากโฟตอนสามารถชดเชยได้ในระดับหนึ่งด้วยปัจจัยการเบลอ เช่น อิเล็กตรอนทุติยภูมิหรือกรดในสารต้านทานที่ขยายทางเคมี^{[ 288 ]}เมื่อการเบลอมีนัยสำคัญก็จะลดความคมชัดของภาพที่ขอบลงด้วย ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งขอบ (EPE) ที่มีขนาดใหญ่ถึง 8.8 นาโนเมตรถูกวัดสำหรับรูปแบบโลหะที่พิมพ์ด้วย EUV ที่มีระยะห่าง 48 นาโนเมตร^{[ 289 ]}

ด้วยการกระจายแบบปัวซง ตามธรรมชาติ อันเนื่องมาจากเวลาการมาถึงและการดูดซับของโฟตอนแบบสุ่ม^{[ 290 ] [ 291 ]}คาดว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงของปริมาณรังสี (จำนวนโฟตอน) ตามธรรมชาติอย่างน้อยหลายเปอร์เซ็นต์ 3 ซิกมา ทำให้กระบวนการรับแสงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่ม การเปลี่ยนแปลงของปริมาณรังสีนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งขอบคุณลักษณะ ซึ่งกลายเป็นส่วนประกอบของการเบลออย่างมีประสิทธิภาพ แตกต่างจากข้อจำกัดความละเอียดที่เข้มงวดซึ่งกำหนดโดยการเลี้ยวเบน สัญญาณรบกวนแบบช็อตกำหนดข้อจำกัดที่อ่อนกว่า โดยมีแนวทางหลักคือข้อกำหนดความหยาบของความกว้างเส้น (LWR) ของ ITRS ที่ 8% (3s) ของความกว้างเส้น^{[ 292 ]}การเพิ่มปริมาณรังสีจะช่วยลดสัญญาณรบกวนแบบช็อต^{[ 293 ]}แต่ก็ต้องใช้พลังงานแหล่งกำเนิดที่สูงขึ้นด้วย

ปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวนจากการยิงและอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจาก EUV ชี้ให้เห็นถึงปัจจัยจำกัดสองประการ: 1) การรักษาระดับปริมาณรังสีให้สูงพอที่จะลดสัญญาณรบกวนจากการยิงให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ และ 2) การหลีกเลี่ยงปริมาณรังสีที่สูงเกินไปเนื่องจากการมีส่วนร่วมที่เพิ่มขึ้นของโฟโตอิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่ปล่อยออกมาจาก EUV ในกระบวนการฉายแสงของสารต้านทาน ทำให้ขอบเบลอมากขึ้นและจำกัดความละเอียด นอกจากผลกระทบต่อความละเอียดแล้ว ปริมาณรังสีที่สูงขึ้นยังเพิ่มการปล่อยก๊าซ^{[ 294 ]}และจำกัดปริมาณงาน และการเชื่อมโยงข้าม^{[ 295 ]}เกิดขึ้นที่ระดับปริมาณรังสีที่สูงมาก สำหรับสารต้านทานที่ขยายทางเคมี การฉายแสงในปริมาณรังสีที่สูงขึ้นยังเพิ่มความขรุขระของขอบเส้นเนื่องจากการสลายตัวของตัวสร้างกรด^{[ 296 ]}นอกจากนี้ การสูญเสียสารต้านทานยังกำหนดขีดจำกัดสูงสุดว่าสามารถเพิ่มปริมาณรังสีได้มากแค่ไหน^{[ 297 ]}

เนื่องจากความต้านทานจะบางลงเมื่อปริมาณรังสีเพิ่มขึ้น ขีดจำกัดความบกพร่องแบบสุ่มของ EUV จะกำหนดช่วง CD หรือปริมาณรังสีที่แคบ^{[ 298 ] [ 299 ]}ความต้านทานที่บางลงที่ปริมาณรังสีตกกระทบที่สูงขึ้นจะช่วยลดการดูดซับ และด้วยเหตุนี้จึงลดปริมาณรังสีที่ดูดซับ ความต้านทานที่บางลงยังมีแนวโน้มที่จะเกิดช่องว่างระดับนาโนซึ่งนำไปสู่การแตกของความต้านทาน^{[ 300 ] [ 301 ]}

แม้ว่าจะมีการดูดซับที่สูงกว่าที่ปริมาณเดียวกัน EUV ก็ยังมีปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวนแบบช็อตมากกว่าความยาวคลื่น ArF (193 นาโนเมตร) ส่วนใหญ่เป็นเพราะใช้กับสารต้านทานที่บางกว่า^{[ 302 ]}นอกจากนี้ยังมีสัญญาณรบกวนจากส่วนประกอบเพิ่มเติมจากการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ^{[ 303 ] [ 304 ]}

เนื่องจากการพิจารณาแบบสุ่ม แผนงานด้านลิโทกราฟีของ IRDS 2022 จึงยอมรับการเพิ่มปริมาณสำหรับขนาดคุณลักษณะที่เล็กลง^{[ 305 ]}

ความละเอียดของ EUV มีแนวโน้มที่จะลดลงเนื่องจากผลกระทบแบบสุ่ม ความหนาแน่นของข้อบกพร่องแบบสุ่มเกิน 1/cm² ^ที่ระยะห่าง 36 นาโนเมตร^{[ 306 ] [ 307 ]}ซึ่งรุนแรงขึ้นจากการเบลอของอิเล็กตรอน^{[ 308 ]}ในปี 2024 การฉายแสง EUV resist โดย ASML เผยให้เห็นความหนาแน่นของข้อบกพร่องของรูสัมผัสที่ขาดหายและเชื่อมต่อกันที่ระยะห่าง 32 นาโนเมตร >0.25/cm² ⁽ 177 ข้อบกพร่องต่อเวเฟอร์) ซึ่งแย่ลงเมื่อใช้ resist ที่บางกว่า^{[ 309 ]} ASML ระบุว่าระยะห่าง 30 นาโนเมตรจะไม่ใช้การฉายแสงโดยตรง แต่จะใช้การสร้างลวดลายแบบสองชั้น^{[ 310 ]} Intel ไม่ได้ใช้ EUV สำหรับระยะห่าง 30 นาโนเมตร^{[ 311 ]}นอกเหนือจากความหนาแน่นของโฟตอนที่ดูดซับที่ต่ำกว่าแล้ว ผลกระทบของผลกระทบแบบสุ่มต่อความละเอียดของ EUV ยังเชื่อมโยงกับขนาดโมเลกุลที่เล็กกว่าของ EUV resist ด้วย^{[ 312 ] [ 313 ] [ 314 ] [ 315 ]}

การปรับขนาด DRAM จะทำได้ยากขึ้นเช่นกันภายใต้กฎการออกแบบ 10-11 นาโนเมตร เนื่องจากความผันแปรของ EUV ^{[ 316 ] [ 317 ]}รูปแบบโหนดจัดเก็บข้อมูลซึ่งจัดเรียงเป็นอาร์เรย์หกเหลี่ยมมีความไวเป็นพิเศษเนื่องจากอาศัยการส่องสว่าง EUV แบบเฮกซาโพล ซึ่งแบ่งภาพออกเป็นสามภาพย่อยที่แตกต่างกัน โดยแต่ละภาพมีปริมาณรังสีหนึ่งในสาม^{[ 318 ]}

คุณลักษณะขนาดใหญ่อาจได้รับผลกระทบจากความผันผวนแบบสุ่มโดยไม่คาดคิดเช่นกัน เนื่องมาจากจุดสูงสุดและจุดต่ำสุดในพื้นที่ในภาพทางอากาศ^{[ 319 ]}

แบบจำลองผลผลิตของ IMECที่อัปเดตในปี 2024 ระบุว่าการใช้ EUV ที่เพิ่มขึ้นสำหรับโหนด 5 นาโนเมตรและสูงกว่านั้นส่งผลให้ผลผลิตลดลงเนื่องจากข้อบกพร่องแบบสุ่มที่สูงขึ้นในระยะห่างที่แคบลง^{[ 320 ]}

ณ ปี 2025 ความน่าจะเป็นของข้อบกพร่องแบบสุ่มอยู่ในระดับ ppm และอาจแตกต่างกันได้ถึงระดับหนึ่ง ทำให้ผลผลิตไม่แน่นอน^{[ 321 ] [ 322 ] [ 323 ] [ 324 ]}

สำหรับระยะห่างที่น้อยกว่าครึ่งความยาวคลื่นหารด้วยรูรับแสงเชิงตัวเลข จำเป็นต้องใช้การส่องสว่างแบบไดโพล การส่องสว่างนี้จะเติมเต็มพื้นที่รูปใบไม้ที่ขอบของรูรับแสงได้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเอฟเฟกต์ 3 มิติในหน้ากาก EUV ^{[ 325 ]}ระยะห่างที่เล็กกว่านั้นต้องการส่วนของรูปใบไม้ที่เล็กกว่ามาก ต่ำกว่า 20% ของรูรับแสง ประสิทธิภาพและเสถียรภาพของปริมาณรังสีจะเริ่มลดลง^{[ 56 ]}รูรับแสงเชิงตัวเลขที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถใช้การเติมเต็มรูรับแสงได้มากขึ้นสำหรับระยะห่างเดียวกัน แต่ความลึกของโฟกัสจะลดลงอย่างมาก^{[ 326 ]}

การเติมรูม่านตาที่ใหญ่ขึ้นจะมีความอ่อนไหวต่อความผันผวนแบบสุ่มจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในรูม่านตามากขึ้น^{[ 327 ] [ 328 ]}

คาดว่า EUV จะใช้การสร้างลวดลายสองชั้นที่ระยะห่างประมาณ 34 นาโนเมตร โดยมีค่า NA 0.33 ^{[ 329 ] [ 330 ]}ความละเอียดนี้เทียบเท่ากับ '1Y' สำหรับ DRAM ^{[ 331 ] [ 332 ]}ในปี 2020 ASML รายงานว่าชั้น M0 ขนาด 5 นาโนเมตร (ระยะห่างขั้นต่ำ 30 นาโนเมตร) ต้องใช้การสร้างลวดลายสองชั้น^{[ 310 ]} ในช่วงครึ่งหลังของปี 2018 TSMC ยืนยันว่าแผน EUV ขนาด 5 นาโนเมตรของพวกเขายังคงใช้^การสร้างลวดลายหลายชั้น [ ^{333 ]}ซึ่งบ่งชี้ว่าจำนวนหน้ากากไม่ได้ลดลงจากโหนด 7 นาโนเมตร ซึ่งใช้การสร้างลวดลายหลายชั้นแบบ DUV อย่างกว้างขวาง ไปยังโหนด 5 นาโนเมตร ซึ่งใช้ EUV อย่างกว้างขวาง^{[ 334 ]}ผู้จำหน่าย EDA ยังระบุถึงการใช้กระบวนการสร้างลวดลายหลายชั้นอย่างต่อเนื่อง^{[ 335 ] [ 336 ]}ในขณะที่ Samsung ได้นำกระบวนการ 7 นาโนเมตรของตนเองมาใช้ด้วย EUV single-patterning ^{[ 337 ]}แต่กลับพบปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวนจากโฟตอนอย่างรุนแรง ทำให้เกิดความหยาบของเส้นมากเกินไป ซึ่งต้องใช้ปริมาณรังสีที่สูงขึ้น ส่งผลให้ผลผลิตลดลง^{[ 290 ]}โหนด 5 นาโนเมตรของ TSMC ใช้กฎการออกแบบที่เข้มงวดกว่าเดิม^{[ 338 ]} Samsung ระบุว่าขนาดที่เล็กลงจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนจากโฟตอนที่รุนแรงมากขึ้น^{[ 290 ]}

ในแผนการลิโทกราฟีเสริมของ Intel ที่ระยะพิทช์ครึ่งหนึ่ง 20 นาโนเมตร EUV จะถูกใช้เฉพาะในการเปิดรับแสงตัดเส้นครั้งที่สองหลังจากเปิดรับแสงพิมพ์เส้น 193 นาโนเมตรครั้งแรก^{[ 339 ]}

คาดว่าจะมีการเปิดรับแสงหลายครั้งในกรณีที่รูปแบบสองแบบขึ้นไปในชั้นเดียวกัน เช่น ระยะห่างหรือความกว้างที่แตกต่างกัน จะต้องใช้รูปทรงรูรับแสงของแหล่งกำเนิดแสงที่ปรับให้เหมาะสมแตกต่างกัน^{[ 340 ] [ 341 ] [ 342 ] [ 343 ]}ตัวอย่างเช่น เมื่อพิจารณาอาร์เรย์แท่งแบบสลับที่มีระยะห่างแนวตั้ง 64 นาโนเมตร การเปลี่ยนระยะห่างแนวนอนจาก 64 นาโนเมตรเป็น 90 นาโนเมตร จะทำให้การส่องสว่างที่ปรับให้เหมาะสมเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก^{[ 57 ]}การปรับหน้ากากแหล่งกำเนิดแสงให้เหมาะสมโดยอาศัยตะแกรงเส้น-ช่องว่างและตะแกรงปลาย-ปลายเท่านั้น ไม่ได้หมายความว่าจะมีการปรับปรุงสำหรับทุกส่วนของรูปแบบตรรกะ เช่น ร่องลึกที่มีช่องว่างด้านหนึ่ง^{[ 340 ] [ 344 ]}

ในปี 2020 ASMLรายงานว่าสำหรับโหนด 3 นาโนเมตร ระยะห่างระหว่างจุดสัมผัส/รูเชื่อมต่อแบบศูนย์กลางต่อศูนย์กลางที่ 40 นาโนเมตรหรือน้อยกว่านั้น จะต้องใช้การสร้างลวดลายแบบสองหรือสามชั้นสำหรับรูปแบบจุดสัมผัส/รูเชื่อมต่อบางแบบ^{[ 345 ]}

สำหรับระยะห่างของโลหะ 24–36 นาโนเมตร พบว่าการใช้ EUV เป็นการฉายแสงตัด (ครั้งที่สอง) มีช่วงกระบวนการที่กว้างกว่าการฉายแสงเพียงครั้งเดียวสำหรับชั้นโลหะอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 346 ] [ 340 ]}อย่างไรก็ตาม การใช้การฉายแสงครั้งที่สองในแนวทาง LELE สำหรับการสร้างลวดลายสองชั้นไม่ได้ช่วยแก้ปัญหาความเสี่ยงต่อข้อบกพร่องแบบสุ่ม^{[ 347 ] [ 348 ]}

คาดว่าจะมีการเปิดรับแสงหลายครั้งของหน้ากากเดียวกันเพื่อการจัดการข้อบกพร่องโดยไม่มีเพลลิเคิล ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพการผลิตในลักษณะเดียวกับการสร้างลวดลายหลายแบบ^{[ 268 ]}

เทคนิค Self-aligned litho-etch-litho-etch (SALELE) เป็นเทคนิคไฮบริด SADP/LELE ซึ่งเริ่มใช้งานตั้งแต่ 7 นาโนเมตร^{[ 349 ]} Self-aligned litho-etch-litho-etch (SALELE) ได้กลายเป็นรูปแบบการสร้างลวดลายสองชั้นที่ได้รับการยอมรับสำหรับการใช้งานร่วมกับ EUV ^{[ 350 ]}

เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ปริมาณรังสีที่สูงขึ้นเพื่อบรรเทาผลกระทบแบบสุ่ม (แม้แต่สำหรับ vias ขนาด 36 นาโนเมตร^{[ 351 ]} ) การแบ่งรูปแบบซึ่งนำไปสู่การสร้างรูปแบบคู่หรือการสร้างรูปแบบหลายชั้นจะทำให้ได้คุณภาพของภาพที่ดีขึ้น^{[ 352 ] [ 353 ]}ในความเป็นจริง สิ่งนี้เกิดขึ้นที่กฎการออกแบบที่มีขนาดใหญ่พอ (เช่น 36 นาโนเมตร) ซึ่งทับซ้อนกับการสร้างรูปแบบคู่ DUV ^{[ 352 ]}

การกลับไปสู่การสร้างลวดลายเดี่ยวแบบขยายรุ่นอาจเป็นไปได้ด้วย เครื่องมือ ที่มีค่ารูรับแสงเชิงตัวเลข (NA) สูงขึ้น ค่า NA ที่ 0.45 อาจต้องมีการปรับจูนใหม่เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์^{[ 354 ]}การเพิ่มการลดขนาดอาจช่วยหลีกเลี่ยงการปรับจูนใหม่นี้ได้ แต่ขนาดสนามที่ลดลงจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อลวดลายขนาดใหญ่ (หนึ่งชิ้นต่อสนามขนาด 26 มม. × 33 มม.) เช่น ชิป Xeon 14 นาโนเมตรที่มีแกนประมวลผลหลายแกนและทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัว^{[ 355 ]}โดยต้องใช้การต่อสนามของการเปิดรับแสงหน้ากากสองครั้ง

ในปี 2558 ASMLได้เปิดเผยรายละเอียดของเครื่องสแกน EUV รุ่นใหม่แบบอนามอร์ฟิกที่มีค่า NA เท่ากับ 0.55 เครื่องจักรเหล่านี้มีราคาประมาณ 360 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 35 ]}การลดขนาดเพิ่มขึ้นจาก 4 เท่าเป็น 8 เท่าในทิศทางเดียวเท่านั้น (ในระนาบของการตกกระทบ) ^{[ 356 ]}อย่างไรก็ตาม ค่า NA 0.55 มีความลึกของโฟกัสที่น้อยกว่ามาก^{[ 357 ]}เมื่อเทียบกับลิโทกราฟีแบบจุ่ม^{[ 358 ]}นอกจากนี้ ยังพบว่าเครื่องมืออนามอร์ฟิกที่มีค่า NA 0.52 แสดงให้เห็นถึงความแปรปรวนของ CD และตำแหน่งที่มากเกินไปสำหรับการเปิดรับแสงครั้งเดียวและการตัดแบบหลายรูปแบบที่โหนด 5 นาโนเมตร^{[ 359 ]}

ความลึกของโฟกัส^{[ 360 ]}ที่ลดลงเมื่อเพิ่ม NA ก็เป็นข้อกังวลเช่นกัน^{[ 361 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการเปิดรับแสงหลายรูปแบบโดยใช้ลิโทกราฟีแบบจุ่ม 193 นาโนเมตร:

เครื่องมือ EUV ที่มีค่า NA สูงจะโฟกัสเส้นแนวนอนและแนวตั้งแตกต่างจากระบบที่มีค่า NA ต่ำ เนื่องจากการลดขนาดที่แตกต่างกันสำหรับเส้นแนวนอน^{[ 362 ] [ 363 ]}

เครื่องมือ EUV ที่มีค่า NA สูงก็ประสบปัญหาการบดบังเช่นกัน ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการสร้างภาพของรูปแบบบางอย่าง^{[ 364 ]}

Intel ประกอบเครื่องมือ high-NA เชิงพาณิชย์เครื่องแรก TWINSCAN EXE:5000 เสร็จสมบูรณ์ในโรงงานวิจัยและพัฒนา D1X ในรัฐโอเรกอนในเดือนเมษายน 2024 ^{[ 365 ]}โดยมีการติดตั้งเครื่องที่สองในเดือนตุลาคม 2024 ^{[ 366 ]}ในช่วงปลายปี 2025 Intel ได้ติดตั้ง TWINSCAN EXE:5200B ใหม่สำหรับโหนด 14A ที่กำลังจะมาถึง โดยคาดว่าจะเริ่มผลิตในปริมาณมากในปี 2027 ^{[ 367 ]}

สำหรับโหนดที่มีขนาดต่ำกว่า 2 นาโนเมตร ระบบ EUV ที่มีค่า NA สูงจะได้รับผลกระทบจากปัญหาต่างๆ มากมาย ได้แก่ อัตราการผลิต หน้ากากแบบใหม่ โพลาไรเซชัน รีซิสต์ที่บางลง และการเบลอและความไม่แน่นอนของอิเล็กตรอนทุติยภูมิ^{[ 368 ]}ความลึกของโฟกัสที่ลดลงทำให้ต้องใช้ความหนาของรีซิสต์น้อยกว่า 30 นาโนเมตร ซึ่งจะเพิ่มผลกระทบแบบสุ่มเนื่องจากการดูดซับโฟตอนลดลง

คาดว่าการเบลอของอิเล็กตรอนจะมีค่าอย่างน้อย ~2 นาโนเมตร ซึ่งเพียงพอที่จะขัดขวางประโยชน์ของการพิมพ์หินด้วยแสง EUV ที่มีค่า NA สูง^{[ 369 ] [ 370 ]}

นอกเหนือจากค่า NA สูงแล้ว ในปี 2024 ASML ได้ประกาศแผนการพัฒนาเครื่องมือ EUV ที่มีค่า NA สูงกว่า 0.55 เช่น ค่า NA 0.75 หรือ 0.85 ^{[ 371 ] [ 372 ]}เครื่องจักรเหล่านี้อาจมีราคาสูงถึง 720 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อเครื่อง และคาดว่าจะพร้อมใช้งานในปี 2030 ^{[ 35 ]}ปัญหาหนึ่งของ Hyper-NA คือการโพลาไรซ์ของแสง EUV ทำให้ความคมชัดของภาพลดลง^{[ 371 ] [ 373 ]}

ความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามาก (~6.7 นาโนเมตร) จะอยู่นอกเหนือ EUV และมักเรียกว่า BEUV (เกินรังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว) ^{[ 374 ]}ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ความยาวคลื่น BEUV จะมีผลกระทบจากสัญญาณรบกวนแบบช็อตที่แย่กว่าหากไม่รับประกันปริมาณรังสีที่เพียงพอ^{[ 375 ]} (ขอบเขตที่ยอมรับกันโดยทั่วไปของ UV คือ 10 นาโนเมตร ซึ่งต่ำกว่านั้นเป็นจุดเริ่มต้นของบริเวณรังสีเอกซ์ (อ่อน))

• Banqiu Wu และ Ajay Kumar (พฤษภาคม 2009). การพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตขั้นสูง . McGraw-Hill Professional , Inc. ISBN 978-0-07-154918-9.
• Banqiu Wu และ Ajay Kumar (2009). "การพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว: มุ่งสู่วงจรรวมรุ่นต่อไป" Optics & Photonics Focus . 7 (4).
• Michael Purvis, บทนำเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสง EUV สำหรับการพิมพ์หิน , ASML, STROBE, 25 กันยายน 2020
• Igor Fomenkov, แหล่งกำเนิดแสง EUV สำหรับการพิมพ์หินในกระบวนการผลิตจำนวนมาก - ประสิทธิภาพและแนวโน้ม , ASML Fellow, การประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสง, อัมสเตอร์ดัม, 5 พฤศจิกายน 2019

• EUV ก่อให้เกิดความท้าทายทางเศรษฐกิจ
• ภาคอุตสาหกรรมกำลังพิจารณาเทคโนโลยี EUV ที่มีความยาวคลื่น 6.7 นาโนเมตร