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%都是來自于眼睛，同時(shí)，大腦處理來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光，可見光在自然界中只占一小部分，如圖：

圖1 光譜圖

可見光中波長長的光線，人體肉眼感知為紅色，短的感知為紫色，所以在700nm以外的不可見光我們稱為長波紅外，在400nm以外的不可見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）、長波紫外（320nm-400nm）。光的波長不同，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，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，另外他也是熱量傳遞的主力軍，一般的寫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)在太陽下面曬被子，主要就是利用了太陽光中的紫外線；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，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精度，只有在能檢測出需要的精度的情況下，才能加工出需要的精度，所以檢測手段往往也非常重要。

在高精度檢測領(lǐng)域，常用的手段有以下幾種：

1、機(jī)械探針：機(jī)械探針法是目前開發(fā)較早并且研究最為充分的一種表面形貌檢測方法，目前仍被廣泛應(yīng)用于物體表面形貌的測量，是一種基本的表面輪廓測量方法。這是因?yàn)橛|針式輪廓儀具有直觀、操作簡單等特點(diǎn)，能夠滿足絕大多數(shù)情況下的檢測需求。它利用機(jī)械探針和待測樣品表面接觸，當(dāng)探針沿著待測樣品表面移動(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，所測得的數(shù)據(jù)再經(jīng)過計(jì)算機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算處理就可以得到待測樣品表面的三維形貌信息。探針式輪廓儀的縱向測量精度可達(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樣品表面形貌有關(guān)，一般可達(dá)0.05-0.25um。這種檢測方式具有測量范圍大測量精度高和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是由于要和待測樣品表面進(jìn)行直接接觸，所以極易損壞待測樣品的表面形貌，不適合測量銅、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)械探針法是一種逐點(diǎn)掃描的測量方式，因此耗時(shí)長、檢測效率比較低綜上各種原因，機(jī)械探針法的適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)的電子束掃描待測樣品表面，在待測樣品表面激發(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)，即與待測樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。次級(jí)電子由探測器接收并轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再經(jīng)過光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來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樣品的制備過程非常復(fù)雜，同時(shí)要求待測樣品具備一定的導(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。

3、掃描隧道顯微鏡(STM)：掃描隧道顯微鏡的工作原理非常簡單，將電荷放在探針上，電流從探針流出通過整個(gè)待測樣品到達(dá)樣品的底層表面。每當(dāng)探針通過單個(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)控制針尖在待測樣品表面進(jìn)行掃描。因?yàn)橐３蛛娏鞑蛔儯蕴结樑c待測樣品表面的相對(duì)高度也要保持不變，由此可以得到待測樣品表面的高度信息即可得到待測樣品的三維形貌圖。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)顯示出來就可以得到三維形貌圖像。這種檢測方式具有原子級(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，它也需要待測樣品具有一定的導(dǎo)電性，同時(shí)掃描隧道顯微鏡的測量范圍非常小，橫向測量長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，使得針尖和待測樣品的表面輕微接觸。因?yàn)獒樇饧舛说脑优c待測樣品表面的原子之間存在排斥力的作用，在整個(gè)掃描過程中控制這種力的大小保持恒定，讓針尖在垂直于待測樣品表面的方向上做起伏運(yùn)動(dòng)。通過計(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)待測樣品進(jìn)行處理因此減少了對(duì)樣品的損害，但它的檢測速度慢、檢測范圍比較小(橫向測量長度只能達(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，常用來測量線條寬度而很少用于測量表面形貌。二十世紀(jì)五十年代，光學(xué)技術(shù)被引入進(jìn)行表面形貌測量，從而實(shí)現(xiàn)非接觸式測量。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)舻龋粡拇郎y樣品表面返回的測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。由于白光干涉顯微術(shù)具有非接觸檢測、大測量范圍、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)化白光檢測儀器，也叫白光干涉儀，它的檢測縱向分辨率能夠達(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 三種常見的白光干涉結(jié)構(gòu)

上圖為三種常見的白光干涉結(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)物鏡來說，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)以及長工作距離應(yīng)用場景下，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)于前兩種來說，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，同時(shí)物鏡的選擇不受限，市面上的物鏡都可以使用，無論是長工作距離，還是浸油的高NA物鏡，都能使用