除了缩小曝光波长外,增强分辨率的另一条途径是扩大投影/扫描装置的数值孔径(Numerical Aperture,NA)。P115A

   其中,″表示在像空间的折射率,ε表示物镜在像空间的最大半张角,如图7,6所示。如果像空间的介质是空气或者真空,它的折射率接近1,0或者1.0,数值孔径就是si褶。物镜在像空间的张角越大,光学系统的分辨率就越大。当然在镜头和硅片距离保持不变的情况下,数值孔径越大,意味着镜头的直径也就要越大。镜头尺寸越大,制造难度也就越大,结构也就越复杂。通常,最大能够实现的数值孔径由镜头技术的可制造性与制造成本决定。目前,典型的I线扫描式光刻机(阿斯麦的Twi¨can XT:450G)装有最大NA为0.65的镜 头,可以分辨220nm、空间周期为狃0nm的密集线条。氟化氪(KrF)波长最高数值孔径是0.93(阿斯麦的Twinscan XT:1000H),它可以分辨80nm的密集线条(160nm的空间周期)。最先进的氟化氩(ArF)光刻机拥有0.93数值孔径(阿斯麦的Twinscan XT:1450G),它能够印制65nm的密集线条(120nm空间周期)。

   前面曾提到,提高数值孔径,不仅可以通过增大镜头在像空间的张角,还可以通过提高像空间的折射率。如果水而不是空气被用来填充像空间,在193nm波长,像空间折射率将被提升 到1。狃。这等于将空气中0,93NA一下子提升到1.34NA。分 图7.6 数值孔径示意图辨率被提高了30%~40%。所以,一个浸没式光刻的新时代从⒛01年开始了。最先进的商业化的浸没式扫描式光刻机是荷兰阿斯麦公司的Twinscan NXT:1950i和日本尼康公司的NSt“10C,如图7.7(a)和图7.7(b)所示。关于浸没式光刻的情况将在以后详述。