瑞利公式(Rayleigh Equation)是表示微影所能達到之最小解析度與焦深的基本公式。解析度以 R = k₁ × λ / NA、焦深以 DOF = k₂ × λ / NA² 表示,λ為曝光波長,NA為投影鏡頭的數值孔徑,k₁、k₂為製程係數。曝光技術的演進,全都可以理解為改善此公式中各項的結果。
要提高解析度(縮小R),有3個方向:縮短波長λ(i線→KrF→ArF→EUV的13.5nm)、增大數值孔徑NA(浸潤式使NA>1,High-NA EUV為NA=0.55),以及降低製程係數k₁(相位移光罩、OPC、離軸照明等解析度增強技術,以及多重圖案化)。
另一方面,提高NA會使焦深DOF隨NA的平方急遽變淺,存在取捨關係。焦深淺時,即使晶圓有些微凹凸或膜厚差異,圖形也會模糊,因此平坦化(CMP)與製程管理變得越來越重要。
瑞利公式能讓人一覽為何需要EUV、浸潤式、High-NA與多重圖案化,是理解微影的起點。搭配NA、浸潤式微影、High-NA EUV、EUV、多重圖案化等條目一起閱讀,即可系統性理解微縮的技術策略。