光刻机各个发展阶段的尺寸

光刻机各个发展阶段的尺寸？

90年代前半期，光刻开始使用波长365nm i－line，后半期开始使用248nm的KrF激光。激光的可用波长就那么几个，00年代光刻开始使用193nm波长的DUV激光，这就是著名的ArF准分子激光，包括近视眼手术在内的多种应用都应用这种激光，相关激光发生器和光学镜片等都比较成熟。

但谁也没想到，光刻光源被卡在193nm无法进步长达20年。直到今天，我们用的所有手机电脑主芯片仍旧是193nm光源光刻出来的。

90年代末，科学家和产业界提出了各种超越193nm的方案，其中包括157nm F2激光，电子束投射（EPL），离子投射（IPL）、EUV（13.5nm）和X光，并形成了以下几大阵营：

157nmF2：每家都研究，但SVG和尼康离产品化最近。

157nm光会被现有193nm机器用的镜片吸收，光刻胶也要重新研制，所以改造难度极大，而对193nm的波长进步只有不到25％，研发投入产出比太低。ASML收购SVG后获取了反射技术，2003年终于出品了157nm机器，但错过时间窗口完败于低成本的浸入式193nm。

13.5nmEUV LLC：英特尔，AMD，摩托罗拉和美国能源部。ASML、英飞凌和Micron后来加入。

关于EUV，我放到后面在说吧。

1nm接近式X光：日本阵营（ASET， Mitsubishi， NEC， Toshiba， NTT）和 IBM

这算是个浪漫阵营吧，大家就没想过产业化的事

0.004nmEBDW或EPL： 朗讯Bell实验室，IBM，尼康。ASML和应用材料被邀请加入后又率先退出。

这是尼康和ASML对决的选择，尼康试图直接跨越到未来技术击败ASML，但可惜这个决战应该发生在2020年而不是2005年，尼康没有选错技术但是选错了时间。尼康最重要的技术盟友IBM在2001年也分心加入了EUV联盟。

0.00005nmIPL： 英飞凌、欧盟。ASML和莱卡等公司也有参与。

离子光刻从波长来看是最浪漫的，然而光刻分辨率不光由波长决定，还要看NA。人类现有科技可用离子光刻的光学系统NA是0.00001，比193nm的NA＝0.5～1.5刚好差10万倍，优势被抵消了。

以上所有努力，几乎全部失败了。

它们败给了一个工程上最简单的解决办法，在晶圆光刻胶上方加1mm厚的水。水可以把193nm的光波长折射成134nm。

浸入式光刻成功翻越了157nm大关，直接做到半周期65nm。加上后来不断改进的高NA镜头、多光罩、FinFET、Pitch－split、波段灵敏的光刻胶等技术，浸入式193nm光刻机一直做到今天的7nm（苹果A12和华为麒麟980）。

2002年台积电的林本坚博士在一次研讨会上提出了浸入式193nm的方案，随后ASML在一年的时间内就开发出样机，充分证明了该方案的工程友好性。

随后，台积电也是第一家实现浸入式量产的公司，随后终于追上之前制程技术遥遥领先的英特尔，林博士因此获得了崇高的荣誉和各种奖项。

MIT的林肯实验室似乎不服气，他们认为自己在2001年就提出了这个浸入式方案。ASML似乎也没有在任何书面说明自己开发是受林博士启发。

其实油浸镜头改变折射率的方式由来已久，产业界争论是谁的想法在先从来不重要，行胜于言。林博士的贡献是台积电和ASML通力合作把想法变成了现实。