光刻最佳光源

光刻机最大噱头是光源为13.5纳米的ASML光刻机，台积电用这型号光刻机，实现了5纳米制程，而英特公司和三星公司没有做到，特别要注意这里不是五纳米线宽，而是制程。线宽是光刻机的性能指标，是长度单位，极限值是衍射极限值，一般接近波长值，大于波长值，所以很容易有这样的错误想法：

注意台积电实现了5纳米制程，而不是ASML光刻机实现的，三星也用了，它至今没有达到5纳米制程，特别要注意不是达到了5纳米线宽。但是，很多人在混淆这个概念，直接就说ASML光刻机是5纳米光刻机，国产只能实现90纳米。如果理解成线宽，都接近或微微超过半宽度，如果这样理解，国内又无法开发出13.5纳米光源，赶上和超越ASML光刻机，只能是水中捞月的空幻。

所以，一定要注意线宽和制程的区别！ASML的光刻机只能接近衍射极限，台积电的制程是台积电的说法，只说明用的比三星英特好，制程不是长度概念。第二，衍射极限接近波长不准确，应该是衍射极限值=波长/Na，Na值在0.05到0.75之间。13.5纳米光源由于只能采用离轴光路，这是致命的，又只能采用反射式光路，球差和平场两个要求难保证，所以一般Na值0.05。而193纳米光源水浸润后相当于132纳米光源，Na值一般0.5。所以两种光源几乎无差异。而193纳米光源特殊设计镜头， 使Na值达0.75，就有可能达到比13.5纳米更好的效果。

第三，那么台积电的制程比三星和英特更好又是什么回事？使用光刻机还有几个因素：一，光刻胶，布胶是有讲究的，它也决定最后刻线宽度。二，电路的掩膜制造，也决定最终线宽。三，五纳米制程的真实的线宽是，每平方毫米5000万只晶体管，每平方微米50只，单个晶体管占20000平方纳米，也就是平均140纳米的见方。比起13.5纳米波长，相差十倍多，所以对193纳米浸润后的光源相当于132纳米，都在衍射极限以内。

我最近关于麦氏方程组的研究，发现这个衍射极限值是否是它，我已经怀疑，这是以后的事。第四，刻线宽度是否可以突破上述这个值，不完全取决于这个值，还和光刻机的使用有关系，这个可以用衍射理论说清楚的，这里我不讲。第五，本来光刻机和它的应用，已经触及衍射极限，本该有一个基础理论的重大突破，它的意义远远大于光刻机的极限线宽。

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