根据美国半导体产业协会的数据显示，每隔三年半导体IC的生产技术便要往前推一个世代，在Roadmap中，0.18微米世代的半导体产品必须在1999年量产，而0.13微米的产品是在2002年量产。要达到SIA Roadmap所规定的生产技术是一项相当困难的技术整合，举凡从组件设计、薄膜、微影、蚀刻到平坦化等技术都必须环环相扣紧密的连接在一起，才能勉强的达到进入量产的水平。而值得注意的是在上述的半导体模块技术中，微影技术本来并非一项瓶颈技术，尤其是在以前的微米或是次微米的半导体世代中，将光罩上的电路图形经由曝光、显影而转移到芯片上，并非一项相当困难的技术。

微影技术与制程之关系

而以往微影技术并非是一个瓶颈技术的主要原因，应该是曝光机设备的发展速度远超过半导体制程的需求。我们可以用两个参数来代表这个微妙的关系，第一个参数是曝光机光源的波长λ，它可以代表曝光机的发展程度，通常越小波长的光源代表的是越尖端的曝光机；第二个参数是光罩上线路图形的最小尺寸CD(Critical Dimension)，CD越小当然代表制程的要求越严格。在以往的半导体微米或次微米世代中，一直都是线路图形的CD比曝光机光源的波长λ还要大，也就是说，晶圆厂可以使用符合制程规格要求的曝光机来生产，在此情形下微影制程事实上可能类似印刷厂的印刷工作，在制程中只需要注意缺陷或迭对的控制，还不可能会遇到图案曝不出来的窘态。

但是随着线路的CD越来越小，我们就必须需要更短波长光源的曝光机，因此曝光机的波长从汞灯的G-line(0.436微米)、I-line(0.365微米)到准分子雷射的KrF(0.248微米)以及现在最尖端的ArF雷射(0.193微米)，每一类型的曝光机可能正代表着一个到两个半导体产品的世代。但是无论如何，光源波长的缩短并非永无止境，对于微影制程来说，每一次的缩短光源波长可能都类似代表一次产业革命，举凡曝光机、光罩、光阻或者是制程本身都可能和以往所使用的大不相同，这可能是意味着新厂或是新的制程技术。

因此在面临半导体产品的世代交替时，我们可能必须考虑三个重要的因素：1.因为产品CD变小的获利状况；2.新一代的机台或制程技术能否取得；3.制造成本。在以往的微米或次微米的时代中上述三个因素都可以得到相当好的平衡状况，但是在现今深次微米的世代中却不是这么一回事，目前产品的规格是0.18微米，但是我们所能正常取得的曝光机波长是0.248微米，变成λ远大于CD，这显示着我们目前确实迫切的需要下一代的曝光机，但是遗憾的是ArF曝光机的取得并不容易，而且贸然使用新的曝光机所付出的其他成本可能更大。因此目前便有人思考能否利用现在的曝光机，再加以提升制程技术而达到下一世代产品的规格，这个问题的答案应该是肯定的，而且这个想法应该也是台湾甚至世界上半导体业者目前所要追求的共同目标。

半导体微影分辨率之增加技术

在前面我们提到，当曝光机的波长λ小于线路的CD时，微影制程的技术并不困难，但是当λ大于CD时又如何呢？这种情形可能造成光罩上的图形根本曝不出来，或是即使可以曝的出来，但是制程的稳定度也可能欠佳。因此，既然由于曝光机的取得及成本问题使我们无法让波长λ变小，我们能否藉由其它的技术来相同的达到增加分辨率的效果？通常在半导体微影技术中我们将这一类可以增加分辨率的技术称之为RET(Resolution Enhancement Technology)，在RET中较常用的有三种技术，分别为光学近接效应修正(Optical Proximity effect Correction；OPC)、相位移光罩(Phase Shifting Mask；PSM)和变型照明技术(Off Axis Illumination；OAI)。在这三种技术中，前两者是和光罩有密切关系，而最后一个是和曝光机有关系，也就是本文所要谈论到的主题。

(图一)为一台曝光机的简单示意图，光源(Source)在经过第一组透镜(Condenser Lens)之后会均匀地入射到光罩(Mask)上，接着入射光会遭到光罩的阻挡而产生绕射作用(Diffraction)，使本来均匀入射的光线变成分开的多道绕射光，而射入第二组透镜(Projection lens)内，这一组透镜的目的为收集这些绕射光使它们在芯片(Wafer)上聚焦成像，经过这些程序便可以使光罩上的图案转移到芯片上。所以曝光的行为我们可以将它简化成绕射和成像两大阶段。根据基本的光学理论，一束垂直入射的光线经过光罩时，此时我们可以将光罩想象成一道绕射光栅，这时出来的光线会变成无穷多道的绕射光，依照这些绕射光和入射光之间的相关位置，我们可以将这些绕射光定为0、±1、±2、±3...阶绕射光，而这些光之中有部份的光会被透镜所收集而在芯片上成像，如(图二)。

《图二 绕射成像示意图》