Bei der EUV-Lithografie (EUVL Extreme Ultra Violet Lithography) handelt es sich um ein zukunftsträchtiges Fotolithografieverfahren um immer kleinere Strukturen auf Halbleitermaterialien zu erzeugen. 

Nutzen der EUV-Lithografie
Der Bedarf an Hochleistungsprozessoren und -chipstrukturen für die Chip- und Computerindustrie wächst überproportional, da bei grösserer Packungsdichte der Transistoren auf einem Chip oder Die die Leistung steigt,  bei verringerten Leckströmen. Die Leckströme sinken durch Einsatz eines High-k-Gate Dielektrikums, und damit sinkt auch die Wärmeentwicklung und die Energieeffizienz steigt. Auch die Ausbeute der Wafer auf einem Die (Yield) steigt und somit  verbessert sich die Kostenstruktur für die Fertigungsindustrie. Sowohl der Bereich für Endanwender als auch der Serverbereich und der Supercomputerbereich profitieren davon. Green-IT wird besser möglich und Rechenzentren können ihre  Power-Usage-Effectiveness (PUE) erhöhen (Verhältnis des reinen Leistungsbereiches zu Nebenleistungen wie Kühlung, Wasserverbrauch und Stromverbrauch oder Elektromaterialentsorgung und Recycling).  Supercomputer werden bis 2018 in den ExaFLOPS-Bereich vordringen und würden ohne energieeffizientere Hochleistungsprozessoren Unmengen an Strom- und Kühlungskosten verursachen. 

EUVL-Technologie
EUVL nutzt bei den heutigen Anlagen Ultraviolettstrahlung bei einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern. Ein EUVL-System besteht aus einer Projektions- und Optikanlage mit Maske, einer Anlage die für die UV-Strahlung sorgt inklusive  Kollektor und Debrisschutz, sowie einem Wafer mit Fotolack. Die Transistoren, Kondensatoren und Leiterbahnen werden mit Hilfe einer Maske auf das Substratmaterial eines Chips optisch übertragen. Dafür werden die Beleuchtungs- und Projektionssysteme in  die Lithografienalage eingebunden. Diese Lithografieanlage wird auch 'Waferscanner' genannt. Die Beleuchtungs- und Projektionsanlage setzt sich aus vielen, hintereinander geschalteten Spiegeln, und nicht aus Linsen, zusammen. Man setzt Gase  mit starken elektrischen Entladungen oder LASER ein, um Plasmen zu erzeugen, die bei EUV-Bestrahlung frei werden. Bei der Gasmethode nennt man den Plasmaerzeugungsprozess Gas Discharge Produced Plasma, GDPP,  bei der LASER-Methode Laser Produced Plasma, LPP.  Das ausgesendete Strahlenspektrum soll innerhalb von 2% der Bandbreite der Zentralwellenlänge von 13,5 nm liegen. Dazu verwendet man als Medium etwas mit einer optimierten Konversionseffizienz, wie Xenon oder Zinn.  Mit Hilfe von Puffergas oder Folienfallen oder chemischen oder thermischen Reinigungsverfahren versucht man die Optiken vor den aus dem Plasma emittierten Ionen und Elektronen zu schützen. Dieses Verfahren nennt man Debrisschutz.  Die vom dem Plasma emittierte Strahlung wird in alle Himmelsrichtungen gesendet. Damit diese für die Beleuchtungs- und Projektionsanalge nutzbar wird, verwendet man einen Kollektor. Diese auch Sammeloptik genannte Vorrichtung  wird bei dem Gasprinzip realisiert durch Wolter-Teleskope, bei dem LASER-Prinzip durch Mehrschichtspiegel. Ein Intemediate Focus oder Zwischenfocus dient als Optik-Schnittstelle zur Lithografiemaschine. Die Anzahl der  Spiegel für das optische System beträgt ca. 6 oder mehr. Dort wird die EUV-Strahlung für den eigentlichen Prozess vorbereitet: es werden Mehrschichtspiegel verwendet die aus ungefähr 50 Molybdän-Silicium Schichten bestehen. Diese Multilayer  Spiegel verfügen über extrem dünne (Dicke von wenigen Atomlagen) Zwischenschichten zum Schutz vor Abnutzung sowie einen Surface-Schutz (Oberflächenschutz, Capping Layer). Jeder einzelne Spiegel verfügt über einen  Reflektivitätswert von ca. 65 - 70%, so dass i.d.R. ca. 90% der Strahlungsenergie bei einem 6-Spiegelsystem verloren gehen. Unter Verwendung eines Fotolacks wird die EUV-Strahlung über die Maske auf dem Wafer reflektiert. Für  diesen Prozess wird der Wafer vorher mit dem Fotolack beschichtet. Der Fotolack sollte bestimmte Eigenschaften haben: EUV-Strahlungssensitivität, grosse Auflösung und geringe Kantenrauigkeit. Nach dem  Belichtungsprozess wird der Fotolack entwickelt. Dieser offenbart dann die gewünschten Chipstrukturen.

Hintergrund der EUV-Lithografie
Bei der Fotolithografie hängt die mögliche laterale Auflösung Δ X von der Lichtwellenlänge λ  und und der Numerischen Appertur NA ab. Nach der Abbéschen Formel ist Δ X= k x λ/NA. Also kann man an 3 Faktoren 'schrauben': den k-Faktor verringern, die Lichtwellenlänge verringern oder die Numerische Appertur  erhöhen. Bei Fotolacken gilt die Abbildung als scharf, wenn die Intensität zwischen 2 aufzulösenden Objekten nur um 10% abfällt, bei k= 0,3 - 0,4.

Grenzen der EUV-Lithografie
Die EUV-Lithografie hat mit einigen Grenzen zu kämpfen,  wie jede Technologie: wegen des Absorptionsverhaltens der natürlichen Luft zu den EUV-Strahlen muss das Verfahren im Hochvakuum stattfinden, was es sehr aufwendig macht. Die hohe Absorption macht auch die Verwendung  aufwendiger Mehrschichtspiegel notwendig, so dass weniger kostspielige Linsen oder andere refraktive Optiken nicht zum Einsatz kommen. Eine weiteres Problem kommt auch aus den physikalischen Eigenschaften von Teilchen, die über einen relativ  geringen Durchmesser zur Strahlungsquelle (EUV-Licht) verfügen: bei Streuung von Licht an Gasen z.B. kommt eine elastische Streuung elektromagnetischer Teilchen zu Stande, die man Rayleigh-Streuung (nach dem 3. Baron Rayleigh,  John William Strutt, 1842 - 1919) nennt. Diese Rayleigh-Streuung diente damals (und heute) auch als Erklärungsmodell für die blaue Farbe des Erdenhimmels. Um die Rayleigh-Streuung möglichst gering zu halten, muss die  Oberflächenrauheit der verwendeten Materialien sehr gering sein und die Formtreue der Masken sehr hoch. Für noch kleinere Chipstrukturen wird z.B. Immersionslithografie eingesetzt, bei der zwischen Projektionslinse  und dem Fotolack Reinstwasser oder ähnliches eingesetzt wird um die Brechzahl zu verbessern. Dadurch ist eine bessere Übertragung auf die Siliciumwafer möglich. Weitere Alternativen zur EUV-Lithografie sind die  Nano-Imprint-Lithografie oder die Laserlithografie mit Excimer-Laser.

Wirtschaftlichkeit der EUV-Lithografie
Es wird davon ausgegangen, dass das Verfahren ab einem Durchsatz von über 100 Wafer pro Stunde rentabel arbeitet, wahrscheinlich ab 2010.  Informationen zur EUV-Lithografie können z.B. Bei der ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) bezogen werden.

IC = Integrated Circuit, integrierter Schaltkreis. Es handelt sich um elektronische Halbleiterbausteine. Auf diesen sind sehr viele Bauelemente zu einer funktionalen Einheit integriert. ICs bestehen aus einem Halbleitermaterial  (Silicium, Gallium-Arsenid und andere), in dem durch eine Kombination von vielen Einzelschritten die Bauelemente des IC erzeugt werden. Mit dieser Methode lassen sich Transistoren, resistive  (ohmsche Widerstände) und kapazitive (Kondensatoren) Elemente herstellen. Heutige Herstellungsmethoden und Miniaturisierungsverfahren stossen an ihre physikalischen Grenzen.  Doch das Mooresche Gesetz hat noch Bestand. Um weiterhin Fortschritte zu erzielen wird EUV-Lithographie (Extrem Ultraviolette Strahlung: Fotolithographie-Verfahren, das Licht mit Wellenlängen im Bereich von 13,5 Nanometer nutzt),  High-k-Materialien (High-k-Dielektrikum erhöht die Isolatorschicht der Transistoren um Leckströme einzudämmen) und gestrecktes Silicium eingesetzt. Durch gestrecktes Silicium kann die Elektronenbeweglichkeit etwa bis zum Doppelten verbessert werden.  Um weitere Verbesserungen zu erzielen, kann Silicium mit besseren Halbleiterelementen ergänzt werden: Gallium bzw. Gallium-Arsenid hat sich als teuer erwiesen, Indium bzw. Indiumantimonid gilt als neuer Hoffnungsträger.  Jedoch lassen sich daraus keine Wafer formen. Deshalb müssen die neuen Elemente auf ein Siliciumsubstrat aufgebracht werden.