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　　)，但重点还是在解释E-beam为什么能比DUV做的更精细。回头继续看文献，发现DUV也分很多种，同样是DUV做出来的工艺差距也是特别大，尤其是193nm工艺，通过不同技术改进，可以实现从180nm~22nm等不同节点工艺。原谅我这个半导体小白（too young too naive），对光刻机不了解，只好刨根问底，索性整理学习一下光刻机的发展历史，以及不同光刻机之间区别。

　　简单来说，光刻机的发展方向，就是优化以下公式，尽量减小R。其中R表示分辨率极限，K1表示工艺常数，λ表示激光光源波长，NA表示透镜系统的数值孔径。

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　　接触接近式光刻机技术(Contact and proximity photolithography) 属于早期的光刻技术方法，其中接触式光刻为最早，该方法中图形光罩板(mask)与晶圆(Wafer)尺寸一样大（1：1比例），并且紧密贴在接触在一起，这种方式很容易造成wafer表面损坏，并且mask很难重复利用。为了解决wafer损坏问题，以及提高mask重复利用性，随后出现了接近式光刻技术，接近式光刻就是把mask的位置提升，脱离芯片表面一定距离，避免与芯片接触，此时的mask仍然要与wafer保持一样大的尺寸。根据光源的波长不同，早期的光刻机分为两种：

　　早期光源：436nm（G线nm（H线nm（I线. 接触式、接近式、投影式光刻机原理图

　　第三代扫描投影式光刻机(DUV Scan)，光源采用DUV深紫外波长248nm KrF激光，曝光方式改为扫描投影式，工艺节点为180nm ~ 130nm范围。

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　　第三代步进投影式光刻机(DUV step-and-repeat)，曝光方式变为步进式，工艺节点110nm左右。

　　第四代步进扫描式光刻机(DUV Step-and-Scan)，DUV光源进一步缩短波长，采用193nm ArF激光，出现步进扫描光刻机，，曝光方式改为步进扫描，此时工艺节点达到65nm级别。

　　第四代浸没扫描式光刻机(DUV Immersion Scan)，将曝光镜头浸没在水中，增加数值孔径，进一步提高分辨率，工艺节点22nm。

　　投影式光刻技术(projection lithography)是采用透镜成像的原理，将mask上的图案曝光转移到wafer，这种技术方案可以进一步提高mask与wafer的间距，避免物理接触。投影式的方案使得mask不用保持1：1比例，制作工艺鲁棒性更好，精确更高，可重复实用性强。但是早期的投影式光刻机，mask与wafer仍然是采用1：1的尺寸比例，这种光刻称为

　　(Scanning projection)，如上图，曝光区域宽度与wafer宽度一样，光源不动，mask向左移动，同时wafer向右移动，这样从左到右，就完成整个wafer的光刻过程。图3. 步进式光刻技术

　　随着wafer尺寸不断增大，如果仍然采用1：1比例的mask，就需要更大尺寸的透镜，同时对透镜折射率均匀性，表面均匀性，以及光学像差等提出了更高的要求。为了解决这一问题，步进式光刻技术(Steppers: Step and repeat systems )随之出现。步进式光刻的基本思想是：透镜尺寸不变，曝光区域由原来的整个wafer变为单个Die，采用小区域曝光。首先把wafer分成无数个小方块Die，通常尺寸为22mmX22mm（关于Die的概念可以参考以前的文章Y1D17—硅光相关概念wafer,die,chip以及bonding），然后通过4：1或者5：1的比例制作一个Die的mask(传统mask与wafer是1：1)。曝光时，首先从第一个Die开始曝光，完成后一个Die的曝光后，光源和mask都不需要移动，只需要通过步进器(Stepper)调整wafer位置，使得下一个Die对准曝光区域，然后进行曝光。反复进行以上过程，直到整个wafer都被曝光完毕（实际这个过程就像盖章一样，印一下就是一个图案，挪一下位置又印，反复下去，最后印满整个纸面）。

　　步进扫描式光刻技术(Scanners: Step and scansystems )，步进扫描式光刻技术是在步进式的基础上，采用扫描曝光的方式，进一步缩小曝光区域，降低光学复杂度，提高刻蚀精度和均匀性。步进扫描中所说的扫描，是指对每个Die小区域进行扫描，扫描完了再通过步进器调整下一个Die进入曝光区域进行扫描，反复这样，最后完成整个wafer曝光。

　　浸没式光刻技术（Immersion）是在193nm光刻技术无法达到65nm节点时，有两种路线nm光源，另一种是台积电与

　　合作研发的193nm浸没式光刻。采用浸没式可以让原本193nm光波，在水中波长变为134nm。浸没式的成功开发是台积电与ASML这两家企业的重要转折点，随后几年，浸没式占据了先进节点工艺的主导地位，一直持续优化，把工艺节点突破到22nm。当然，浸没式与前面步进扫描并不冲突，两种技术可以同时使用。六、EUV光刻

　　在22nm节点之后，DUV已经没法再优化了，只能重新开发新的极紫外光源（13.5nm EUV）。现阶段EUV基本是ASML垄断状态，可以实现的工艺节点14nm，7nm，5nm。EUV技术的关键难点在于材料吸收，因为波长太短光子能量很高，基本上大部分材料都会很容易的吸收EUV光源，导致光源到达工作面时光强很弱，所以设计时，材料的选取是非常关键，光刻环境也要要求严格的真空环境。一种新光源光刻机的出现，必定是影响一整条产业链的格局，因为不同光源对mask材料，光刻胶材料，光学镜头等都独特的要求。这篇文章的主要目的就是讲DUV，硅光加工还没到EUV这个技术需求呢，所以就不细说了。