台积电的林本坚用一滩水取代新激光，让芯片继续微缩

芯片靠光来印制，到2002年，193nm氟化氩激光已经达到干式光学所能分辨的极限。路线图给出的答案是下一个波长：157nm氟激光，配以全新的光学系统。正如林本坚2004年的综述所阐述的，这条路径一接触现实便告失败——薄膜防护膜（pellicle）经受不住大约十次以上的曝光，不存在达到量产水准的157nm光刻胶，而氟化钙镜片材料在质量和数量上仍不达标。

林本坚几十年前在IBM就提出过浸没式方案，并于2000年加入台积电。他2002年的那封信——即“k3系数”分析——表明，扫描仪末级镜片与晶圆之间的间隙是分辨率方程中一个未被利用的变量：用水填充它（折射率1.44，在193nm下几乎透明），193nm实际上就变成了135nm，且焦深更好，而所用的镜片、激光器和光刻胶都保持不变。

他2004年的综述随后对65、45和32nm节点在干式与浸没式系统下进行了模拟，从头到尾论证了这一方案。麻省理工学院的Switkes和Rothschild此前已用全氟聚醚在157nm下展示了浸没式约40%的分辨率提升；而193nm下的水用每家晶圆厂楼里都有的液体实现了同样的效果。

业界迅速转向。2004年1月，IBM的硅技术总监宣布将把通过水进行的光刻商业化，ASML和尼康把浸没式做成了产品线；157nm项目在从未交付量产设备的情况下悄然终止。浸没式扫描仪成为最前沿的主力设备——ASML的TWINSCAN NXT平台到2015年达到每小时275片晶圆——而当1.35数值孔径的设备在36nm处触底时，多重曝光把同一技术延伸到10nm级芯片，例如三星2016年的三重曝光SoC。

在镜片与晶圆之间放入水：193nm表现得像135nm

水能很好地透射193nm光，并提高有效波长转换，因此分辨率和焦深都能在相同镜片和激光器下得到改善。

157nm路线需要达到量产质量的防护膜、光刻胶和氟化钙光学元件，而这些当时并不存在；浸没式则只需要每家晶圆厂都已拥有的液体。

这一收益与所有已安装的设备叠加：代工厂使其ArF机群的价值成倍增加，而不必等待一条全新的供应链。

先有分析，后有硬件——林本坚的缩放方程让设备制造商和化学家在大举投入资本之前就确切知道该造什么。

当路线图说要重建一切时，去找你已掌握的物理中那个未被利用的变量。林本坚在分辨率方程中找到了一个，使业界免于新的激光器、镜片和光刻胶。

浸没式DUV承载了从65nm向下经45、32直至通过多重曝光进入10nm级的每一个最前沿节点，如今它仍印制着先进芯片中的大多数层。林本坚于2013年获IEEE西泽润一奖章，于2023年获SPIE墨子奖，并被广泛誉为浸没式光刻之父。这一事件成为用一杯水战胜波长竞赛的标准范例：当路线图看起来像悬崖时，方程中最便宜的变量原来就已足够。