半导体制造是人类精密工程的巅峰之作，而光刻工艺则是芯片制造的核心环节。在硅片上雕刻纳米级电路的关键，在于使用特定波长的光源将电路图案投影到光刻胶上。光源波长的每一次缩短，都推动着芯片制程向更小、更快、更高效的方向跃进。从早期的汞灯光源到如今的等离子激光，光刻技术经历了从g线、i线、DUV到EUV的演进历程，每一次跨越都标志着半导体工业的重大突破。
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g线
波长：436 纳米（nm）
光源：高压汞灯（Hg lamp）的其中一条谱线（g-line）。
特点：
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最早期的光刻技术之一。
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分辨率较低（微米级），适用于早期集成电路（如0.8μm以上制程）。
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成本低，技术成熟。
应用：早期IC、MEMS、封装等对精度要求不高的领域。
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i线
波长：365 纳米（nm）
光源：高压汞灯的最强谱线（i-line）。
特点：
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分辨率优于g线（可达0.35μm左右）。
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仍是汞灯光源，光学系统相对简单。
应用：90年代主流技术（如0.35μm~0.5μm制程），至今仍用于中低端芯片、液晶面板制造。
2. 深紫外线（DUV）
波长范围：通常指 248nm（KrF激光） 和 193nm（ArF激光）
光源：准分子激光器（KrF：氟化氪激光；ArF：氟化氩激光）。
技术演进：
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干法（Dry）：直接曝光，支持45nm~90nm制程。
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浸没式（Immersion）：在镜头与硅片间填充水（折射率=1.44），等效波长缩短至 134nm，结合多重曝光（Multiple Patterning），可支持 7nm~40nm制程（如台积电7nm/10nm）。
248nm（KrF）：支持130nm~180nm制程（如Pentium 4处理器）。
193nm（ArF）：
特点：
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分辨率高，但需复杂光学系统和工艺（如相移掩模、OPC光学邻近校正）。
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浸没式+多重曝光 是DUV的极限延伸方案。
应用：从90nm到7nm的主流技术（EUV普及前）。
3. 极紫外光（EUV）
波长：13.5 纳米（nm）（约为DUV的1/15）
光源：激光激发锡（Sn）等离子体产生极紫外光。
特点：
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颠覆性技术：传统透射光学无法使用（EUV会被所有物质吸收），改用 多层反射镜（Mo/Si膜） 和真空环境。
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单次曝光即可实现高分辨率（无需多重曝光），大幅简化工艺。
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设备极其昂贵（ASML EUV光刻机单价超1.5亿美元）。
应用：7nm以下先进制程（如台积电5nm/3nm、三星3nm、英特尔18A）。
未来演进方向：
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High-NA EUV：0.55数值孔径系统支撑2nm以下制程
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超颖表面光刻：纳米结构阵列替代传统光学
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纳米压印技术：分子级图案转印（佳能NIL）
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自由电子激光：可调谐相干光源（正在研发）
影响光源选择的其他因素
- 光刻机系统复杂度
波长越短，往往需要更高质量的光学元件和更加复杂的曝光系统；对于 EUV 而言，更是要求在真空环境下工作，整体光源功率、耐用度等都是挑战。 - 材料与光刻胶
不同波长下，光刻胶需要满足特定的吸收/透过特性，工艺窗口差异显著。 - 工艺成本
更先进的光刻机价格和维护成本都会显著提升，需要评估量产规模和芯片利润空间。 - 多重曝光与工艺迭代
对于同一种光源，通过多次曝光（双重、三重等），可以在一定程度上突破单次曝光的物理极限。例如 ArF 浸没式光刻在多次曝光的辅助下也可支撑到 7 nm，甚至部分 5 nm。
从g线到EUV，光刻技术的每次跃迁都伴随着物理极限的突破。当EUV光刻机用40,000个精密零件在真空中操控13.5nm光子时，人类正在以纳米级的精度重塑信息时代的基石。而随着高数值孔径EUV、纳米压印等新一代技术的成熟，这场追逐微观极限的竞赛仍将持续推动半导体产业向前跃进。