本文介紹了用來提高光刻機分辨率的浸潤式光刻技術。

芯片制造：光刻技術的演進

過去半個多世紀，摩爾定律一直推動著半導體技術的發展，但當光刻機的光源波長卡在193nm，芯片制程縮小至65nm時，摩爾定律開始面臨挑戰。一些光刻機巨頭選擇了保守策略，寄希望于F2準分子光源157nm波長的干式光刻技術。2002年，浸潤式光刻的構想被提出，即利用水作為介質，通過光在液體中的折射特性，進一步縮小影像。

提升數值孔徑NA的方法 提高光刻機的分辨率主要依賴于兩個因素：光源波長（λ）和投影物鏡的數值孔徑（NA）。根據瑞利準則，光刻機的分辨率R可以用公式R=k1?λ/NA來表示，其中k1是工藝因子。因此，在光源波長固定的情況下，提高數值孔徑NA成為提升分辨率的關鍵。提升NA主要有兩種方法：增加物鏡直徑和采用浸沒式技術。

浸潤式光刻

浸潤式光刻的核心在于使用高折射率的液體（通常為去離子水）來替代投影物鏡與晶圓之間的空氣間隙。ArF光刻機的光波長為193nm，折射率n：空氣=1，水=1.44，這意味著從投影物鏡射出的光線進入水介質后，折射角會顯著減小。這一變化使得更多的高階衍射成分參與到成像過程中，從而有效提高了光刻分辨率。具體來說，原本波長為193nm的ArF光在水中等效波長變為134nm，從而有效減少波長，這不僅低于F2準分子光源的157nm，而且更容易與現有的制造工藝兼容。

優勢

分辨率提升：通過浸潤式技術，光刻機的分辨率得到了顯著提升，使得制造更小特征尺寸的芯片成為可能。 成本效益：相比于使用更短波長的光源（如F2準分子光源），浸潤式光刻技術的成本更低，且更容易應用在現有的芯片制造中。 技術成熟度：浸潤式光刻技術已經經過了多年的實踐驗證，技術更加成熟穩定。