除了縮小曝光波長(zhǎng)外,增強(qiáng)分辨率的另一條途徑是擴(kuò)大投影/掃描裝置的數(shù)值孔徑(Numerical Aperture,NA)。P115A

   其中,″表示在像空間的折射率,ε表示物鏡在像空間的最大半張角,如圖7,6所示。如果像空間的介質(zhì)是空氣或者真空,它的折射率接近1,0或者1.0,數(shù)值孔徑就是si褶。物鏡在像空間的張角越大,光學(xué)系統(tǒng)的分辨率就越大。當(dāng)然在鏡頭和硅片距離保持不變的情況下,數(shù)值孔徑越大,意味著鏡頭的直徑也就要越大。鏡頭尺寸越大,制造難度也就越大,結(jié)構(gòu)也就越復(fù)雜。通常,最大能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)值孔徑由鏡頭技術(shù)的可制造性與制造成本決定。目前,典型的I線掃描式光刻機(jī)(阿斯麥的Twi¨can XT:450G)裝有最大NA為0.65的鏡 頭,可以分辨220nm、空間周期為狃0nm的密集線條。氟化氪(KrF)波長(zhǎng)最高數(shù)值孔徑是0.93(阿斯麥的Twinscan XT:1000H),它可以分辨80nm的密集線條(160nm的空間周期)。最先進(jìn)的氟化氬(ArF)光刻機(jī)擁有0.93數(shù)值孔徑(阿斯麥的Twinscan XT:1450G),它能夠印制65nm的密集線條(120nm空間周期)。

   前面曾提到,提高數(shù)值孔徑,不僅可以通過(guò)增大鏡頭在像空間的張角,還可以通過(guò)提高像空間的折射率。如果水而不是空氣被用來(lái)填充像空間,在193nm波長(zhǎng),像空間折射率將被提升 到1。狃。這等于將空氣中0,93NA一下子提升到1.34NA。分 圖7.6 數(shù)值孔徑示意圖辨率被提高了30%~40%。所以,一個(gè)浸沒(méi)式光刻的新時(shí)代從⒛01年開(kāi)始了。最先進(jìn)的商業(yè)化的浸沒(méi)式掃描式光刻機(jī)是荷蘭阿斯麥公司的Twinscan NXT:1950i和日本尼康公司的NSt“10C,如圖7.7(a)和圖7.7(b)所示。關(guān)于浸沒(méi)式光刻的情況將在以后詳述。