视点·观察|从未存在的“7nm”光刻机( 二 )
光刻机只是个开始
相信大家都注意到了，市面上主流的DUV光刻机光源的波长只有193nm，而现在主流的芯片制造工艺都已经到了14nm 。如果要用193nm的光源刻出更细的线条，这还需要更多的技术支持 。
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我们可以通过这个公式来大致看一下193nm的光源能刻出的工艺分辨率，其中：
R，分辨率，比如90nm、65nm、45nm之类 。
λ，激光的波长，现在业界已经从248nm过渡到了现在最常用的193nm，还有更为先进的13.5nm 。
n，为介质折射率，空气约1，水约1.44 。
NA，为数值孔径，和镜子大小，以及距离有关 。
k1，系统常数，代指掩膜等相关技术 。
所以通过这个公式我们可以大致计算出，在一般情况下193nm波长的光源分辨率也就能做到60nm左右（相关系数取一般值，此结果仅供参考） 。那么接下来的问题就是如何突破这个所谓的“一般情况”了 。
对此业界大体有两种解决办法,浸润式光刻和多重曝光 。
浸入式光刻技术是在2000年初首先由麻省理工学院林肯实验室亚微米技术小组提出，他们认为在传统光刻机的光学镜头与晶圆之间的介质可用水替代空气，以缩短曝光光源波长和增大镜头的数值孔径，从而提高分辨率 。水与空气的折射率之比为1.44:1如果用水替代空气，相当于193nm波长缩短到134nm,如果采用比水介质反射率更高的其液体，可获得比134nm更短的波长 。
简单来说就是运用了惠更斯原理，让光从一种介质折射进入另一种介质，那么在分界点相当于一个波源，向外发散子波 。也就是说在这个过程中光的波长发生了改变，通过这种方式我们获得了一个波长更小的光源 。
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一种多重曝光的流程示意图
另外一种技术就是多重曝光了，在图中最上面是已经经过一次Patterning的保护层（绿色，如SiN）再加上一层光刻胶（蓝色） 。光刻胶在新的Mask下被刻出另一组凹槽（中间） 。最后光刻胶层被去掉，留下可以进一步蚀刻的结构 。
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简单来说就是将本应一次曝光的图形分成两次甚至更多次曝光来制作 。比如要刻几条等间距的线，单次曝光可能只能刻出间距100nm的线，那么这时候稍微再移动大概50nm再刻一次，这时候线与线的间距就变成50nm了 。
当然除了浸润式光刻和多重曝光，还有很多技术可以帮助进一步减小半导体制造工艺中的关键尺寸 。但是比起用各种技术优化，直接更换光源会有较大的提升，即从波长为193nm的DUV光刻机换成波长大致为13.5nm的EUV光刻机 。
（来自：TechWeb，作者：薛定谔的咸鱼）
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