可實(shí)現(xiàn)更小晶體管的下一代技術(shù)是高數(shù)值孔徑EUV光刻。

眼睛是心靈的窗戶，人腦接收到的信息80%都是來(lái)自于眼睛，同時(shí)，大腦處理來(lái)自眼睛信息所消耗的能量占比也相當(dāng)大。人眼只對(duì)波長(zhǎng)大致在400nm-700nm的光起反應(yīng)，在這個(gè)波段內(nèi)的光我們稱之為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光在自然界中只占一小部分，如圖：

圖1 光譜圖

可見(jiàn)光中波長(zhǎng)長(zhǎng)的光線，人體肉眼感知為紅色，短的感知為紫色，所以在700nm以外的不可見(jiàn)光我們稱為長(zhǎng)波紅外，在400nm以外的不可見(jiàn)光我們稱為短波紫外；紅外光分為近紅外（0.75-3um）、中紅外（3-6um）、遠(yuǎn)紅外（6-15um）、極遠(yuǎn)紅外（15-1000um）；同樣的，紫外波段也分為真空紫外（10-100nm）、短波紫外（100nm-280nm）、中波紫外（280nm-320nm）、長(zhǎng)波紫外（320nm-400nm）。光的波長(zhǎng)不同，往往也有著不同的用途，其中紅外光可以用于促進(jìn)植物生長(zhǎng)，現(xiàn)在很多蔬菜大棚里面就會(huì)使用此類光線照射植物，促進(jìn)生長(zhǎng)，另外他也是熱量傳遞的主力軍，一般的寫(xiě)字樓或者玻璃在做隔熱層的時(shí)候，一般也都是針對(duì)于紅外光做隔離。相比于紅外光紫外光就比較危險(xiǎn)，他的波長(zhǎng)短，能量較高，可以直接殺死一般的細(xì)菌或者病毒，平時(shí)在太陽(yáng)下面曬被子，主要就是利用了太陽(yáng)光中的紫外線；紫外線除了能夠消毒殺菌之外，也會(huì)對(duì)我們?nèi)梭w造成不可逆的損傷，長(zhǎng)時(shí)間接觸紫外線可能會(huì)有致癌風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)我們的眼睛雖然看不見(jiàn)，但并不妨礙他損傷我們的眼睛，紫外線射入眼睛也可能會(huì)讓我們的眼睛失明，所以我們要慎重使用紫外線，以及一些帶紫外線的產(chǎn)品，比如我們常見(jiàn)的紫外殺菌燈，或者做美甲用的紫外燈等。

紫外線雖然對(duì)我們的影響十分的嚴(yán)重，但同時(shí)，他也推動(dòng)著我們社會(huì)的進(jìn)步，在光學(xué)加工領(lǐng)域，加工精度一般和光源波長(zhǎng)成正相關(guān)，其中最頂尖的光刻機(jī)里面用到的極紫外光的波長(zhǎng)只有十幾個(gè)納米，也正是因?yàn)橛辛怂?，才有我們現(xiàn)在的手機(jī)芯片、電腦芯片等；同時(shí)在光學(xué)加工中，加工精度的上限往往是你的檢測(cè)精度，只有在能檢測(cè)出需要的精度的情況下，才能加工出需要的精度，所以檢測(cè)手段往往也非常重要。

在高精度檢測(cè)領(lǐng)域，常用的手段有以下幾種：

1、機(jī)械探針：機(jī)械探針?lè)ㄊ悄壳伴_(kāi)發(fā)較早并且研究最為充分的一種表面形貌檢測(cè)方法，目前仍被廣泛應(yīng)用于物體表面形貌的測(cè)量，是一種基本的表面輪廓測(cè)量方法。這是因?yàn)橛|針式輪廓儀具有直觀、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能夠滿足絕大多數(shù)情況下的檢測(cè)需求。它利用機(jī)械探針和待測(cè)樣品表面接觸，當(dāng)探針沿著待測(cè)樣品表面移動(dòng)時(shí)，樣品表面微小的凹凸不平都會(huì)使得探針跟隨表面上下起伏，和探針組合在一起的位移傳感器能夠獲得探針的移動(dòng)量，所測(cè)得的數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算處理就可以得到待測(cè)樣品表面的三維形貌信息。探針式輪廓儀的縱向測(cè)量精度可達(dá)0.1-0.2nm，縱向分辨率取決于配套的相移傳感器;橫向分辨率與探針針尖半徑和待測(cè)樣品表面形貌有關(guān)，一般可達(dá)0.05-0.25um。這種檢測(cè)方式具有測(cè)量范圍大測(cè)量精度高和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是由于要和待測(cè)樣品表面進(jìn)行直接接觸，所以極易損壞待測(cè)樣品的表面形貌，不適合測(cè)量銅、鋁等軟金屬表面或者表面涂有光刻膠的樣品。同時(shí)因?yàn)闄C(jī)械探針?lè)ㄊ且环N逐點(diǎn)掃描的測(cè)量方式，因此耗時(shí)長(zhǎng)、檢測(cè)效率比較低綜上各種原因，機(jī)械探針?lè)ǖ倪m用范圍受到很大限制。

2、掃描電子顯微鏡(SEM)：掃描電子顯微鏡的工作原理是利用一束極細(xì)的電子束掃描待測(cè)樣品表面，在待測(cè)樣品表面激發(fā)出次級(jí)電子，次級(jí)電子的多少與電子束的入射角有關(guān)，即與待測(cè)樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。次級(jí)電子由探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再經(jīng)過(guò)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來(lái)控制熒光屏上的電子束強(qiáng)度，顯示與電子束同步的掃描圖像，此圖像是立體圖像，反映了待測(cè)樣品的表面結(jié)構(gòu)。掃描電子顯微鏡具有較高的橫向分辨率和縱向分辨率，可以分別達(dá)到2nm和10nm的測(cè)量精度。但是這種方法需要在真空的環(huán)境下才能工作，且SEM樣品的制備過(guò)程非常復(fù)雜，同時(shí)要求待測(cè)樣品具備一定的導(dǎo)電性，操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)且不能提供真實(shí)的三維數(shù)據(jù)，測(cè)量范圍也有很大的局限性并且價(jià)格非常昂貴，因此目前僅適用于微觀結(jié)構(gòu)缺陷的掃描檢測(cè)。

3、掃描隧道顯微鏡(STM)：掃描隧道顯微鏡的工作原理非常簡(jiǎn)單，將電荷放在探針上，電流從探針流出通過(guò)整個(gè)待測(cè)樣品到達(dá)樣品的底層表面。每當(dāng)探針通過(guò)單個(gè)原子，流出的電流就會(huì)發(fā)生變化，電流的變化被記錄下來(lái)就可以得到輪廓。掃描隧道顯微鏡有兩種工作模式，恒電流模式和恒高度模式。恒電流模式是利用一套反饋電路使得隧道電流保持不變，計(jì)算機(jī)控制針尖在待測(cè)樣品表面進(jìn)行掃描。因?yàn)橐３蛛娏鞑蛔?，所以探針與待測(cè)樣品表面的相對(duì)高度也要保持不變，由此可以得到待測(cè)樣品表面的高度信息即可得到待測(cè)樣品的三維形貌圖。恒高度模式是保持探針針尖的絕對(duì)高度不變，這樣探針針尖與待測(cè)樣品表面的高度差會(huì)發(fā)生變化，隧道電流的大小會(huì)隨著高度差的變化而變化，通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄下隧道電流的變化并且轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)顯示出來(lái)就可以得到三維形貌圖像。這種檢測(cè)方式具有原子級(jí)別的高分辨率，縱向分辨率可以達(dá)到0.001nm，橫向分辨率可以達(dá)到1nm，也可以實(shí)時(shí)獲取待測(cè)樣品表面的三維形貌信息，可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，但是和掃描電子顯微鏡一樣，它也需要待測(cè)樣品具有一定的導(dǎo)電性，同時(shí)掃描隧道顯微鏡的測(cè)量范圍非常小，橫向測(cè)量長(zhǎng)度一般在幾微米到幾十微米量級(jí)，因而它只適用于超小超光滑表面形貌的測(cè)量。除此之外，掃描隧道顯微鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造技術(shù)難度大等問(wèn)題也限制其使用范圍。

4、原子力顯微鏡(AFM)：原子力顯微鏡工作時(shí)，把一個(gè)對(duì)微弱力極其敏感的微懸臂的一端固定住，在另一端固定一個(gè)微小的針尖，使得針尖和待測(cè)樣品的表面輕微接觸。因?yàn)獒樇饧舛说脑优c待測(cè)樣品表面的原子之間存在排斥力的作用，在整個(gè)掃描過(guò)程中控制這種力的大小保持恒定，讓針尖在垂直于待測(cè)樣品表面的方向上做起伏運(yùn)動(dòng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)后期處理原子力大小與高度信息的關(guān)系，從而獲得待測(cè)樣品表面三維形貌的重建。原子力顯微鏡的縱向分辨率可以達(dá)到0.01nm。這種方法不需要對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行處理因此減少了對(duì)樣品的損害，但它的檢測(cè)速度慢、檢測(cè)范圍比較小(橫向測(cè)量長(zhǎng)度只能達(dá)到10mm量級(jí))并且受探頭影響較大，因而適用范圍受到限制，常用來(lái)測(cè)量線條寬度而很少用于測(cè)量表面形貌。二十世紀(jì)五十年代，光學(xué)技術(shù)被引入進(jìn)行表面形貌測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量。其中就包括了白光干涉顯微術(shù)。

5、白光干涉顯微術(shù)：白光干涉顯微術(shù)的工作原理如圖所示。采用低相干光源，一般為白光LED、鹵素?zé)舻?；從待測(cè)樣品表面返回的測(cè)試光束與參考鏡返回的參考光束相互干涉產(chǎn)生干涉條紋，在兩者的零光程差位置處，出現(xiàn)干涉極值，此時(shí)條紋的對(duì)比度最好。和單色光干涉情況不同，白光干涉信號(hào)是由多種不同的單色光干涉信號(hào)組合而成，可以看成是由多個(gè)不同周期的余弦函數(shù)疊加而成的，因此在不同掃描位置處，兩束光的干涉強(qiáng)度不同。當(dāng)測(cè)試光與參考光的光程差為零時(shí)，干涉信號(hào)最強(qiáng)，因此可以通過(guò)在光強(qiáng)極值處尋找對(duì)應(yīng)的縱向高度信息。和單色光干涉檢測(cè)法相比，白光干涉利用了白光寬光譜的低相干性，避免了相位模糊的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微納元器件表面三維形貌的高精度檢測(cè)。由于白光干涉顯微術(shù)具有非接觸檢測(cè)、大測(cè)量范圍、高分辨率等特點(diǎn)，使得它被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的微納結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)，因而受到廣泛關(guān)注。

目前成熟的商業(yè)化白光檢測(cè)儀器，也叫白光干涉儀，它的檢測(cè)縱向分辨率能夠達(dá)到0.1nm，常用的白光干涉儀可以大致分為下面三種：Michelson、Mirau、Linnik。

圖2 三種常見(jiàn)的白光干涉結(jié)構(gòu)

上圖為三種常見(jiàn)的白光干涉結(jié)構(gòu)，從左到右依次為：Michelson、Mirau：此類結(jié)構(gòu)的白光干涉儀與傳統(tǒng)顯微鏡結(jié)構(gòu)一致，在傳統(tǒng)反射式照明顯微鏡的基礎(chǔ)上將物鏡改為干涉物鏡即可，干涉物鏡相對(duì)于傳統(tǒng)物鏡來(lái)說(shuō)，需要在物鏡最前方放置分光棱鏡，并在側(cè)邊放置參考反射鏡（Michelson），或者放置分光片和正上方放置小尺寸反射鏡（Mirau）；兩種結(jié)構(gòu)都需要占用物鏡前方空間，從而在物鏡設(shè)計(jì)以及長(zhǎng)工作距離應(yīng)用場(chǎng)景下，不能得到很好的利用；同時(shí)，Michelson的物鏡體積比較大，且穩(wěn)定性欠佳；Mirau結(jié)構(gòu)的物鏡由于是同光路設(shè)計(jì)，所以抗干擾能力會(huì)比較強(qiáng)，但同時(shí)光路中心有小尺寸反射鏡會(huì)擋住一部分光線。

Linnik：此結(jié)構(gòu)利用分光棱鏡和兩個(gè)一樣的物鏡同時(shí)對(duì)兩個(gè)樣本成像，一個(gè)是反射鏡（我們稱為參考臂）,一個(gè)則是我們的樣品。這種結(jié)構(gòu)相對(duì)于前兩種來(lái)說(shuō)，使用兩只普通物鏡，不需要在物鏡前方放置分光裝置，在物鏡的設(shè)計(jì)和成本上都有著非比尋常的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)物鏡的選擇不受限，市面上的物鏡都可以使用，無(wú)論是長(zhǎng)工作距離，還是浸油的高NA物鏡，都能使用