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光刻机当然也会有衍射问题。实际上，衍射极限已经是当前硅刻蚀工艺的重要瓶颈之一。但是同样是光学系统，光刻蚀达成的分辨率已经是普通光学显微镜的10倍以上（14nm vs. 200nm）。这其中会涉及到多个因素，我们且从衍射极限的公式入手，来看这些因素和与之对应的技术。 衍射极限的瑞利公式： R = k λ / NA 其中，R是分辨率（nm），k是工艺因子，λ是光的波长，NA是物镜数值孔径。 1，波长 光学显微镜对应的波长是确定的，人能看多大范围的波长，基本上就会用多大范围的波长，也就是400~700nm这样一个范围。这也就注定了，其分辨率不会太高。但是对于光刻来说，就完全不一样了。因为不需要照顾到人眼，这样一个低质量CCD，光刻中用到的光的波长可以达到紫外甚至深紫外。在光刻工艺进入40nm时，已经开始采用193nm的深紫外光进行刻蚀。下一代极紫外光刻蚀，所用到的极紫外光，波长甚至只有10nm左右，这身就是一个巨大的优势。 2，工艺因子 对于显微镜，这一项其实是确定的（1.22）。但是对于光刻蚀来说，各项技术，包括离轴照明，移相掩膜，光学邻近效应校正，以及最近发展的双重显影技术，使得光刻的工艺因子可以低至理论极限的0.25. 在此基础上，近年来，多重显影技术快速发展，在最新的Intel 14nm工艺制程上，Intel已经开始使用自对准双重曝光工艺，而在即将到来的10nm制程中，甚至会采用恐怖的三重显影。愈发复杂的曝光显影技术，越来越高的模板精度，使得光刻可以大幅度突破衍射极限。 双重图形的基本原理，就是将一套高密度的电路图形分解成两套分立的、密度低一些的图形，然后将它们印制到目标晶圆上。双重图形有多种不同的实现方法， 不过多数人关注的是直接了当的方法， 即采用软件来逐行读取 CAD 版图，然后将其分解。虽然双重图形的实现方法略有不同，不过它们的基本步骤都是先印制一半的图形，显影，然后重新旋涂一层光刻胶，再印制另一半的图形，最后利用硬掩膜或选择性刻蚀来完成整个光刻过程。 3，物镜数值孔径 （这个其实，光刻和普通光学显微镜差不多.....） 最新的实验室探索中，Intel采用13.5nm极紫外光+双重显影工艺，甚至实现了9nm的半节距！可以说，在可以预见的将来，工艺将不再是限制硅晶片发展的瓶颈，而是硅本身的物理极限：电子都要隧穿了啊！ |
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