14nm光刻机是怎么做出7nm和5nm芯片的？ 第1页

其实并没有14nm光刻机，现在分DUV和EUV，发一个删减版的简单说一下吧，完整版看我水印可以知道在哪里。

稍微关注一点这块的人，大概都知道现在的光刻机大体上分为DUV和EUV。DUV是目前比较成熟的方案，现阶段最高采用193nm波长的深紫外光源，被广泛应用在7nm（N7)以及7nm以前的工艺里。伴随着工艺的继续微缩，DUV已经力不从心，所以现在无论是台积电还是三星都引入了极紫外光源的EUV光刻工艺。EUV的波长是13.5nm，相比于193nmDUV提升了不止10倍，为未来很长一段时间的工艺微缩扫清了障碍。

首先我们简单科普一下光刻分辨率和工艺节点的关系，为什么193mm的深紫外光刻机可以制造7nm工艺的芯片？

具体的原因大体上有如下几点：

1、半导体工艺的X-nm工艺并不真的对应晶体管就那么小，通常这只是一个“代际”的命名，用来表示一个相对的代数而已，22nm的最小特征尺寸并不是22nm。甚至因为前两年三星这个搅屎棍的出现，现在连这个X-nm的名称都不能准确衡量各家工艺的代际了，三星的5nm和台积电的7nm以及Intel的10nm是一代，这种事也就三星最爱干。总体来说，最小特征尺寸的Y-nm远大于命名里的X-nm。

2、光刻机实际上也是一个复杂的光学系统，光源的分辨率和最后输出光线的分辨率并不是完全一致的。

3、在光刻机以外，我们有很多& 可以增强、提升实际分辨率的手段，主要是多重曝光。

光刻分辨率

对于一个光刻机，其实际的分辨率计算工艺大体是：

其中CD就是最小特征尺寸，也就是半周期Half-Pitch的尺寸，K1是一个常数，在不同的光刻方案中不太一致，NA上方那个λ就是输入光源的波长了，而最下方的NA是光刻机光学系统的数值孔径。

对于常数K1，目前ASML的DUV光刻机最高K1是做到了0.25附近（具体看参考资料1或3或上图），而EUV大概还是在0.35附近。

对于波长λ来说，现行的技术无非就DUV的193nm，以及EUV的13.5nm两个。显然，输入光源的波长越小，实际可以光刻的工艺也就越小。

对于数值孔径NA来说，对于非浸润式DUV方案这个数值的上限一般是1.0，浸润式DUV方案则是1.35附近。相比于非浸润式，浸式光刻机在光刻时额外使用了液体来进行折射，一般所使用的都是纯水，折射率约为1.33，这也是为什么浸润式的NA要大一些的关系。而在EUV这块，目前最高也就0.33NA。

有了以上的数据，我们来计算一下目前DUV光刻机和EUV机的大体分辨率吧：

DUV=0.25*193/1.35=36nm

EUV=0.33*13.5/0.35=12.7nm

以上各项数值可能有略微偏差，并且要考虑一些容许的误差范围，实际上的分辨率不会那么高。就实际来说，ASML最新的DUV的分辨率是38~40nm，而EUV则是13nm。

上述极限分辨率乘以2，对应到半导体7nm 5nm的MMP（或者反过来）就可以知道一个光刻机能做什么工艺的了。

可以看到其实7nm最难的MMP（finfet那里比较容易）是40nm，DUV最高36*2=72是无法满足的，此时就要用到刚刚说的多重曝光了，理论上没翻倍一次，分辨率增加一倍，所以双重的SADP就可以做7nm了，理论上四重SAQP也可以5nm。LE套娃理论上也是套几次提升多少，但因为误差大，实际做不到那么高，看下图对应就好。

这个图已经换算了直接对应上表就可以，不能对应再上面的ASML的分辨率。

因为删减的关系说的可能比较乱，可以关注等一下全文在知乎公开，或者去同名微博看。