[转帖]关于量子光刻

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在微芯片的制造中，用光刻技术在硅晶片上刻蚀图案，由于衍射，这些图案的尺寸受光波长
所限制。作者提供了一种应用光量子性质的新型光刻规程，原理上这种新技术可以突破衍射
极限不断实现小型化直至达到原子尺度，计算机的性能继续以指数速率增加。根据摩尔定律
，每18 个月微芯片上的晶体管数目就翻一番，计算机工业取得这些明显的进步部分应归功
于芯片上元件的小型化。但是半导体晶体管的大小最终必然有一个极限，这个极限就是由制
造工艺过程和原子尺度最后决定在微芯片工业中用光刻技术在硅晶片上刻蚀图案。但是投影
图案有一个精度极限，当图案的特征尺寸可与光波波长相比拟时，图形的边缘就变得模糊不
清，这种效应阻碍了大的亚波长分辨率。在此过程中获得既然亚波长比光刻胶的分子尺寸大
很多光波长就限制了微型化工艺的发展光刻中的边缘模糊效应是光波的一种基本性质19 世
纪伟大的物理学家瑞利指出用某种特殊光波可以分辨的最小尺寸由干涉图样中相邻波峰和波
谷间的距离决定在理想条件下瑞利极限等于1/4 波长目前光刻就工作在瑞利极限
Yablonovich和Vrijen 在1999年作了开创性工作[1] 他们指出用双光子吸收可以把光刻的分
辨率提高一倍不同频率的光相干叠加采用仅对双光子激发敏感的光刻胶就可以实现双光子基
底的使用表示了它和经典物理的差别经典物理中的光是纯粹的波动现象与光子相关的光的量
子表述是顾及瑞利极限起因的一种全新方法为了在光刻中获得任意的精度2000年1 月我们提
出了打破瑞利极限的方法[2] 称其为量子光刻。
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当缝宽度a小于波长λ时，衍射条纹就只剩下中间一条亮带了，
由衍射的“光栅公式”：
sinφ= ±Kλ/（a+b）

其中：K=0,1,2,3... 对应第1、2、3、...条亮带，
a是缝宽度，b是缝间距，
（如果300槽/mm，那么a+b=3.33微米）

可以看出：当λ=（a+b）时，
sinφ= ±K，
K=1时，次亮带衍射角φ=90度，
所以衍射条纹就只剩下K=0时的一条亮带了，
（以上内容一般的光学教材中都有）
这条剩下的唯一的亮带就没有衍射条纹的问题了，
只是光强度就很有限了，如果光刻胶的感光灵敏度足够，
或者激光的强度（光子密度）足够，
理论上就的确可以把集成电路的线宽做到原子量级？
（这种特殊的衍射其实也是形成“偏振”效应的机理，
比如全息衍射光栅的偏振机理，具体论述从略）

所以可能并不需要“双光子”的种种假想也可以达到同样的效果？