戳穿ASML13.5纳米光刻机无法逾越的神话

      之所以有ASML 1.5纳米光刻机无法逾越的神话，就是13.5纳米光源只有美国制造，国内只能获得194纳米光源和光刻胶。国产光刻机的理论分辨率是90纳米。而台积电用13.5纳米光源实现了5纳米制程，又在开发3纳米制程！这样的数据差对于外行人，就是一个不可逾越的技术门槛，日然光刻机就成国人心中的忧郁症。这种忧郁本可通过科学院和高校的专家们化解，但是大量甚至来自科学院网站的不实关于光刻机的报道，什么超衍射极限光刻机，新半导体材料光刻机，可编程量子光刻机等等，更加深了混乱，ASML 13.5纳米光源光刻机就被推上了不可逾越的神坛。

      但是，首先光刻机不过就是一台精度最高的投影式成像光学系统，没有超越传统几何光学的成像原理；其次，光刻机的技术指标是理论极限分辨率，是ASML公司提供。7纳米制程是台积电用了ASML光刻机后，对自己的工艺水平的定义，它不是分辨率，也不是线宽。所以，没有13.5纳米的国产光刻机也能达到ASML光刻机实现的7纳米制程，没有不可逾越的技术难度，只要我们坚持从基础物理出发即可。下面进行分析：

第一，13.5纳米光源只能用离轴反射光路，数值孔径一般用到0.12不会超过0.2。而194纳米通过水浸润波长变成140左右，数值孔径可达到0.7，相对孔径达到2：1，这时候194纳米光刻机和13.5纳米光刻机相差无几。注意，光刻机是光刻机，纳米制程是用户实现的，以后讨论。既然光刻机的光源已经不是实现7纳米制程的困难，下面就谈谈光刻机的制造和如何用光刻机，两个问题。

第二，这节讲光刻机设计，制造，材料问题（光刻胶材料单独讲）：

一，0.7数值孔径的平场镜设计有难度，但是还是能设计出来的，也仅仅是时间问题，当然计算软件我是自己编的，因为我用商业软件，不知道它在哪里做了近似，在其它应用中没关系，但是这种超高精度还是小心，我是用自己编程的软件设计的。

二，设计不难，光学材料也能国产化，国内有一流光学玻璃制造厂，只是时间问题，退后时间必须足够。还需改善它现有测量精度，重新制造更加抗污染的某些容器。

三，磨玻璃，可以在材料没有出来前开始，只能采用传统工艺，积累经验，至少在正式加工前，把样板磨好，有的可能还要磨对版，同样也是测量问题。

四，最难是镜头和总装配，需要一个测量分辨率的平台，一个总装装校测量平台。这中间就是编写一本光学仪器装校和误差分析的经典教科书！这本来是一门大学专业，今天这门课程在国内几乎失传了。

我这样一说，光刻机不就不难。国家光刻机的开发，是从电子学角度出发的，没有从光学角度考虑，而且光学在光刻机中也仅仅是一个配角，他们没有掌握这台仪器的关键。关键部件能买的就买，没有从基础光学原理出发开展研究，最后的装配就成瞎子摸象。

一台光刻机有几十万零件，有各种各样的技术困难，没有光学基础理论，就不知道重点在哪里，开发能不难吗？如果他们从光源原理出发，比如昨天有位问我地基如何处理。那很简单从光学原理出发根据精度需要保持时间计算出振荡频率和振幅，交给从事专业减震专家一起完成。

第三，什么是制程？昨天的头条，我捅破了它的窗户纸，这里就不多谈了。有人告诉我中芯国际正在和我说的一样在实现7纳米制程。其实捅破制程这层纸不需要专业知识，台积电实现了5纳米制程，而美国英特14纳米之后，就没有进展，他们用同样的光刻机都是13.5纳米光源。结论就是，光刻机的技术指标是理论极限值或分辨率指标，台积电在这个理论指标下实现了5纳米制程，和ASMAL光刻机无关！

好了，194纳米和13.5纳米光刻机的极限分辨率，尽管波长相差很大，就因相对孔径的同样差异也大，它们的极限分辨率差异可以忽略。国产光刻机只要做到浸润，浸润难吗？不难，传统显微镜就有浸润硅油目镜。再提高镜头的数值孔径，和ASML的差距几乎很容易就拉平了。剩下的就是制程了，也就是台积电使用光刻机的工艺了！我不看好中芯国际，因为它们带有台湾老蒋买办血统，它们缺少独立自主自力更生的勇气和精神，中芯国际的人也不过多了一些台积电的经验。我要谈的制程，我不知道台积电是如何做的，它的标准是什么。我要做，很简单，就是用基本光学原理，这里不谈，保密。

最后谈谈光刻胶，因为如何用也是关键技术。日本制裁韩国，三星没有夸下来下跪，那他从哪里拿到光刻胶？当然是过去不达标准的中国光刻胶。说明光刻胶国产也能用在7纳米制程。也就是说，国内攻克国产化7纳米制程的光刻机，没有不能逾越的困难！