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所有的DUV光刻機(jī)，用的光源都是193nm波長(zhǎng)的ArF excimer laser，之前的一代DUV，用的光源是248nm波長(zhǎng)的KrF excimer laser。另外，EUV光刻機(jī)的光源，是13.3nm的laser pulsed tin plasma。

DUV是deep ultra violet (深紫外光)的縮寫(xiě)，人的肉眼，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)大約是400-700nm，紅光波長(zhǎng)紫光波短，波長(zhǎng)比紅光波更長(zhǎng)的是紅外光(Infrared)，波長(zhǎng)比紫光更短的是紫外光 (ultra-vilolet)，顯然無(wú)論是248nm波長(zhǎng)的KrF還是193nm的ArF，光波長(zhǎng)度都低于紫光，都在紫外范疇，至于13.3nm的波長(zhǎng)，那是紫外光波長(zhǎng)范圍繼續(xù)細(xì)分，稱(chēng)之為極紫外光 ，英文extreme ultra violet，這也是EUV的由來(lái)。

為什么能用波長(zhǎng)193nm的ArF光源，光刻出遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)本身的物理尺寸，比方40nm，28nm.....甚至14nm，7nm...這個(gè)就說(shuō)來(lái)話(huà)長(zhǎng)了。大阪大學(xué)的 @雨落做了一個(gè)很好的科普，是關(guān)于光的衍射。另外，光波長(zhǎng)和能光刻出的最小尺寸的關(guān)系，我這里還有個(gè)公式：

如果不在光學(xué)器件上做文章，193nm的ArF DUV，最小能達(dá)到的關(guān)鍵尺寸，其實(shí)是60+nm。那么怎么在不換光源的前提下，能把關(guān)鍵尺寸做的更??？

第一個(gè)革新，就是immersion，也就是浸潤(rùn)式光刻：純水的折射率有1.5，在projection system的最后一個(gè)鏡頭和硅晶圓（wafer）之間的空間，通過(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，每次曝光的時(shí)候，充純水進(jìn)去，能利用水的折射，穩(wěn)定的聚光，從而把能達(dá)到的關(guān)鍵尺寸，縮減到40+nm，具體是40nm，還是43或者45nm，看各個(gè)不同的公司自己的工藝水準(zhǔn)。

第二個(gè)革新，就是double/triple patterning：原本一次曝光的圖形，想要做的更小，分多次曝光完成。具體一點(diǎn)，就是多設(shè)計(jì)幾層光刻板（reticle），把關(guān)鍵尺寸，用光刻板不同層之間的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣做的麻煩之處，就在于增加光刻工藝的復(fù)雜程度，拉高了單元芯片的制造成本，以及在技術(shù)上，不同光刻層之間，對(duì)板的誤差要求，會(huì)隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)（technology node）的推進(jìn)，而越來(lái)越高。

臺(tái)積電，三星，Intel，就是用這樣的辦法，DUV+immersion+double/triple patterning，做到了10nm甚至7nm的關(guān)鍵尺寸。我們國(guó)家的中芯國(guó)際，做到了14nm。用的是同樣的光刻機(jī)。

7nm往下，還要繼續(xù)推進(jìn)到5nm，3nm，甚至2nm，ArF 193nm的光源，真的是無(wú)能為力了。所以，需要EUV，用更短的波長(zhǎng)去完成更小關(guān)鍵尺寸的光刻工藝。

中芯國(guó)際現(xiàn)在才做到14nm。即便給中芯國(guó)際三五十臺(tái)EUV光刻機(jī)，也是沒(méi)辦法迅速?gòu)澋莱?chē)到5nm（3nm）。半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)，不是僅僅依賴(lài)于那個(gè)先進(jìn)的設(shè)備，同樣重要的還有光刻工藝。而每一代光刻工藝（例如 14nm），是要迭代應(yīng)用到下一代產(chǎn)品 （例如 10nm）。技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的公司，或許能跳過(guò)一代技術(shù)節(jié)點(diǎn)做研發(fā)（但是難度非常大），可是沒(méi)可能跳過(guò)兩代技術(shù)節(jié)點(diǎn)。

所以中芯國(guó)際只買(mǎi)了一臺(tái)EUV。價(jià)格貴（大概1.08億美元）不是只買(mǎi)一臺(tái)的唯一原因，而是買(mǎi)多了，現(xiàn)在真用不上。就這一臺(tái)，還是著眼于兩三代技術(shù)節(jié)點(diǎn)之后的產(chǎn)品研發(fā)（14nm ->10nm -> 7nm -> 5nm）。必須要用EUV的，是5nm以及以下，直到7nm，DUV都?jí)蛴?。臺(tái)積電已經(jīng)給出很好的示范了。不要提到這種問(wèn)題就愛(ài)國(guó)，就沸騰，就美國(guó)掐脖子，就荷蘭是幫兇....多了解一些技術(shù)背景。三星，英特爾和臺(tái)積電瘋搶EUV，是因?yàn)樗麄兡壳熬鸵?。三星和臺(tái)積電都已經(jīng)開(kāi)始攻堅(jiān)3nm了。而中芯國(guó)際，在logic device領(lǐng)域，確實(shí)還是第二梯隊(duì)的，下一代和下下代研發(fā)，都不是非EUV不可，DUV完全夠用。需要多沉下心來(lái)多琢磨光刻工藝。

可喜的是，經(jīng)過(guò)多年內(nèi)耗，中芯國(guó)際已經(jīng)走在一條正確的道路上了。

一個(gè)海沙幫的小卒，拿把屠龍刀，也無(wú)法稱(chēng)霸武林的。還是要有內(nèi)功心法，有實(shí)戰(zhàn)招式。

來(lái)源：知乎