1993 - 深紫外微影 KrF（從水銀燈到準分子雷射：波長的戰爭）#

案件摘要#

1993–95 年，248 nm KrF 準分子雷射步進機（SVG Micrascan II、Nikon NSR-2205、 ASML PAS 5500/300）進入量產，開啟深紫外（DUV）時代；接著 193 nm ArF（2001–02）接棒 130→90 nm：

\[ \text{g}(436) \to \text{i}(365) \to \text{KrF}(248) \to \text{ArF}(193) \to [\text{157 nm 陣亡}] \to \text{EUV}(13.5) \]

波長的戰爭：每換一次光源，摩爾定律續命一個世代—— Cymer（1986 年成立，聖地牙哥）成為 DUV 雷射的事實壟斷者（>90% 市占）。

i 線（365 nm）的天花板：NA 0.6 × i 線 → 線寬極限 ~0.35 μm—— 256 Mb DRAM 與 0.25 μm 邏輯需要更短波長；
Rayleigh 的算術： \(W_{min} = k_1\lambda/NA\) ——λ 減半，線寬減半—— 最直接的路就是換光源；
水銀燈的極限：水銀燈只有 436/405/365 nm 譜線——沒有更短的了；
準分子雷射的成熟：1980s 醫療/科學用準分子雷射—— Cymer（1986）把它工程化成微影光源。

\[ W_{min} = \frac{k_1 \lambda}{NA} \]

世代	光源	λ (nm)	NA	線寬	年代
g 線	Hg 燈	436	0.28–0.45	1.5–0.8 μm	1978–88
i 線	Hg 燈	365	0.50–0.60	0.8–0.35 μm	1988–95
KrF	準分子	248	0.60–0.80	0.25–0.13 μm	1995–2001
ArF	準分子	193	0.75–0.93	130–65 nm	2001–07
ArF 浸潤	+水 n=1.44	有效 134	1.35	65–7 nm	2007–19
EUV	雷射電漿	13.5	0.33	<16 nm 節距	2019–

激發態雙原子分子（excited dimer）的放電游離：

\[ \text{Kr} + \text{F}_2 \xrightarrow{\text{放電}} \text{KrF}^* \to \text{KrF} + h\nu\ (248\,\text{nm}) \]

波長不能無限換——k₁ 因子（理論下限 0.25）成為第二戰場： - 相移光罩（PSM，Levenson 1982）：相鄰圖形相位差 π → 相消干涉銳化邊緣：

\[ \text{PSM：}\ 0\text{ 與 } \pi \text{ 相位的光相互相抵消於邊緣} \Rightarrow k_1 \downarrow \]

光學鄰近修正（OPC）：把圖形預先「畫歪」補償繞射失真—— 計算微影（computational lithography） 誕生（EDA 的戰場，見 科學史/科技發展史/ 的 EDA 線索）。

DUV 時代（1995–2007）：KrF/ArF 支撐 0.25→65 nm—— 波長 + NA + k₁ 三線作戰成為微影的標準劇本。
Cymer 的壟斷：DUV 雷射 >90% 市占——光源是微影的心臟， 2013 年被 ASML 併購（見 2013-ASML併購Cymer.md）。
計算微影的誕生：PSM/OPC 讓「算術成為設備的一部分」—— 微影從光學工程變成光學 + 數學 + 軟體的合謀。
偵探教訓：每次波長轉換都是「光源 × 光學材料 × 光阻」的三重戰役—— 157 nm 的陣亡證明：缺一即敗。