ASML 101 | 光与激光器的无限种可能

在上一期 ASML101 中，我们详细为大家介绍了“瑞利判据”公式。这个被印在各地 ASML 办公室的物理公式，所揭示的光学原理是光刻技术进步路上的紧箍咒，也是指路灯，指引着 ASML 不断突破极限。

本期 ASML101，我们将会为大家讲述 ASML 与“光的波长”之间的故事，也就是瑞利判据公式中的“λ”。

什么是光的波长？像大海中的波浪一样，光以一系列波峰和波谷的形式传播，相邻两个波峰之间的距离被称为波长。光的波长越短，在光刻工艺中可实现的芯片分辨率就越小。

纵观 ASML 的历史，我们不断往更短波长的光刻机的演进，为芯片制造商生产更先进的芯片提供支持。每个阶段的进展都依赖于如何用更创新的方法产生光。

第五讲

光与激光器的无限种可能

汞灯：从蓝光到紫外光

在 ASML 成立之初，用于光刻机的最先进的光源是汞蒸气灯。它的工作原理是将电流通过含有汞的灯泡，电流加热水银，直到它成为等离子体，发出各种波长的光，再通过干涉滤波器来选择所需的波长。

光谱图

ASML 最初的光刻机就使用了这种光源，产生波长为 436nm 的蓝光，即所谓的 g-line，这类光刻机可实现小至1微米（1000nm）的线宽。为了实现更小的特征尺寸，ASML 很快改用波长为 365nm 的不可见紫外（UV）光源。这些被称为 i-line 的系统将线宽缩小到1微米以下，最终达到 220nm。

激光器和深紫外光

在20世纪80年代中期，工业界对更小线宽的需求导致了又一次向更短波长的转变，这次转变采用了一种全新的光源——激光器，特别是深紫外（DUV）准分子激光器。这些激光器采用在通常情况下互不结合的气体混合物，当被施加足够大的能量后，两种气体的原子结合在一起，形成受激发的准分子（excimers），受激准分子以光的形式释放多余的能量，光的波长取决于所使用的气体。

KrF：深紫外光的曙光

最初的 DUV 系统使用的准分子激光器基于氪与氟这两种元素的组合，这些 KrF 激光器能产生波长为 248nm 的光，将线宽从以前 i-line 系统的 280nm 缩小到 150nm，现在的 KrF 系统还可以生产线宽低至 80nm 的芯片

ArF，向紫外光谱更深处探索

下一代 DUV 光刻机使用 ArF 准分子激光器，更进一步地拓展了紫外光谱，产生波长为 193nm 的光，实现 38nm 的线宽。

至此，相信大家已经对光的波长在光刻技术突破中所担任的重要角色有了更进一步的了解，从某种意义上来说，摩尔定律的每一次实现，科技的每一次进步，都与新的光源，更短的波长有着密不可分的联系。

对缩短光源波长的不断钻研，也正是 ASML 在光刻技术上不断进步的关键。

下一讲，我们将带你走近 ASML 光刻机的光学系统，感受光学透镜的极致魅力。

敬请期待！

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