四谈戳穿ASML光刻机不可超越的神话

ASML光刻机最大噱头是：

Ａ．光源为13.5纳米的ASML光刻机。

Ｂ．台积电用这型号光刻机，实现了5纳米纳米制程。而英特公司和三星公司没有做到。特别要注意这里不是五纳米线宽，而是制程。

线宽是光刻机的性能指标，是长度单位，极限值是衍射极限值，一般接近波长值，大于波长值。所以很容易有这样的错误想法：

Ａ．13.5纳米光源的线宽接近13.5纳米，半宽度6.75纳米。

Ｂ．193纳米光源的光刻机193纳米，半宽度90.15纳米。

第一，注意台积电实现了5纳米制程，而不是ASML光刻机实现的，三星也用了，它至今没有达到5纳米制程，特别要注意不是达到了5纳米线宽！

但是，很多人在混淆这个概念，直接就说ASML光刻机达到了5纳米线宽，国产只能实现90纳米。将制程理解成线宽，甚至接近或微微超过了半宽度，如果这样理解，国内又无法开发出13.5纳米光源，赶上和超越ASML光刻机，只能是水中捞月的空幻！所以，一定要注意线宽和制程的区别！

ASML的光刻机只能接近衍射极限，台积电的制程是台积电的说法，只说明台积电使用光刻机的水平比三星、英特要高，制程不是长度概念。

第二，说衍射极限接近波长不准确，应该是衍射极限值=波长/Na，Na称数值孔径，它的值在0.05到0.75之间。

一，13.5纳米光源的光刻机由于只能采用离轴光路，这是致命的，又只能采用反射式光路，纠球差和平场的两个要求，所以一般Na值0.05。二，而193纳米光源水浸润后相当于132纳米光源，Na值一般可达0.5。所以两种光源几乎无差异。而193纳米光源特殊设计镜头， 使Na值达0.75，就有可能达到比13.5纳米更好的效果。

第三，那么台积电的制程比三星和英特更好又是什么回事？使用光刻机还有几个因素：

一，光刻胶，布胶是有讲究的，它也决定最后刻线宽度。

二，电路的掩膜制造，也决定最终线宽。

三，五纳米制程的真实的线宽是，每平方毫米5000万只晶体管，每平方微米50只，单个晶体管占20000平方纳米，也就是平均140纳米的见方。比起13.5纳米波长，相差十倍多。对193纳米浸润后的光源相当于132纳米，都在衍射极限以内。

我最近关于麦氏方程组的研究，发现这个衍射极限值是否是它，我怀疑，这是以后的事。

第四，刻线宽度是否可以突破上述这个值，不仅和光刻机相关，还和光刻机的使用有关系，这个可以用衍射理论说清楚的，这里我不讲了。

第五，本来光刻机和它的应用，已经触及衍射极限，本该伴随一个基础理论的重大突破，它的意义远远大于光刻机的极限线宽。

第六，小结：

一，ASML光刻机的技术水平是可以达到的，没有什么不可逾越的障碍。光刻机和光刻机的应用两者才决定真正的光刻机能够实现的极限线宽，开发本就应该从这开始，从理论基础开始。总之，光刻机的开发路线越来越清晰，193纳米光源或许比13.5光源达到的线宽还要窄。

二，衍射极限值到底是什么，波动函数如何修正，这和光刻机刻线的极限相关，这两个研究课题或将同时完成。所以，光刻机的开发和研究具有双重意义。确定光刻机线宽极限值，推动基础光学理论的进步。

三，光刻机不仅仅这个档次的应用，还有300纳米线宽的，一微米线宽的，3到5微米的，还有几十微米的线路板等等类型，是一个大市场。

还有光刻机既然刻了线条和图形，就还要有能看的见的显微镜吧，甚至是3D显微镜，这也是一个国内亟待开发的大市场。