晶元產業中的光刻機是怎麼雕刻出遠遠小於自己波長的線寬的？

光刻機（MaskAligner)又名：掩模對準曝光機，曝光系統，光刻系統等。常用的光刻機是掩膜對準光刻，所以叫MaskAlignmentSystem。一般的光刻工藝要經歷矽片表面清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。

想當年整個晶元工業，各家包括intel,GF,台積電，三星都在三星都在22nm,28nm這個節點卡了很久，想必是遇到193nmArF的極限了。然而193nm能做出50nm以下，1/4波長的尺度，已經非常神奇了不是嗎。其實第一個點是一個命名問題。xxnm節點不意味著真正的結構就那麼小。首先這個數字原來是指結構的halfpitch，即一半的周期。

當然這種方法也不是能做出無限小的Feature。畢竟光刻膠的溶解特性哪兒有想要什麼就有什麼的，每一種配方的研製都非常複雜，還要和現有的流程工藝匹配。而且光刻膠塗層畢竟是有厚度的，表面的曝光分布和整體也不盡相同。同時它的機械性質也無法維持很窄的細節的完整性。還有另外一些方法能將光刻膠層被激活的區域集中在比曝光光場小很多的尺度內，包括各種玄乎的化學處理，熱處理等。

另外一個變種是Litho-Freeze-Litho-Etch(LFLE).

這一類多重曝光的特點就是流程簡單粗暴，很早就有人嘗試應用。但一個最大的問題就是，後一次光刻和前一次的對準問題。這幾乎是一個可以讓這類方法徹底無效的巨大難關。想要做出20nm左右的結構，那對準誤差要控制在4-5nm以下，然而可以用於實施觀察的SEM解析度最好也就10nm!

SidewallTransfer有一個難點就是，最開始的結構的Sidewall必須夠直夠平整，不然之後補充材料的支持會有問題，形狀也可能出現很大偏離，導致對其下的材料層的蝕刻出現偏差。而且自由度明顯前一類方法高。生成的結構的寬窄，對稱性等都受到了限制。不過這並其實並不是什麼大問題，都是可以前期設計時考慮好的。主要是沒有了對準這大難題，應用範圍就廣了不少。

Mask上面也可以做文章。首先就是採用Phase-ShiftMask。相鄰的很近的通廣孔，引入不同的相移，那麼相干成像的情況下，雖然兩者各自的電場強度分布有很大重疊，但是電場疊加以後由於有（最好是pi)的相差，變成了一加一減，中心強度為零，正好分開成了兩個獨立的峰。

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