
水銀燈天然發出的光譜中,除了 g-line(436nm),還存在 i-line(365nm)這條強烈穩定的紫外光譜線。
隨著半導體微縮需求加速,g-line(波長436nm)水銀燈微影技術推動了 1 微米製程的普及。隨著線寬要求持續下降,g-line 的波長逐漸成為解析度瓶頸,加上鏡頭設計複雜度、色差控制難題日益浮現,業界迫切尋求更短波長的光源。波長365nm的 i-line 技術,來自水銀燈另一條紫外譜線,正是在這樣的背景下登場,成為推動半導體邁入500nm時代的關鍵推手。
i-line 技術的關鍵優勢
根據 Rayleigh 公式:波長 λ 愈短,解析度潛力愈高

i-line 較 g-line 減少約 16% 波長,這讓理論解析度明顯提升,成為 800nm到 500nm節點的關鍵推手。透過搭配高數值孔徑(NA)光學系統,i-line 微影在解析度、景深與線寬變異控制上實現了質的飛躍。

Nikon NSR‑2005i10C,象徵 0.5 微米製程時代的量產設備代表。
日本 Nikon 率先推出數值孔徑高達0.57的i-line步進機(Nikon NSR‑2005i),結合 4:1 減縮設計與先進光罩工藝,讓最小線寬順利突破至500nm,甚至部分應用接近400nm水準。這一階段,i-line微影技術結合了傳統工藝的成熟穩定,與解析度優勢,成為邏輯與記憶體製程微縮的主力。
- 解析度提升:i-line 在搭配高數值孔徑(NA)光學系統下,k₁ 值可以壓低至 0.6~0.7
- 材料成熟度:相較於更新穎的 KrF 或 ArF 雷射系統,i-line繼承了g-line時代累積的光阻(PR)與工藝基礎,降低了導入成本與技術障礙
- 系統穩定度:i-line 曝光機仍採用傳統水銀燈,系統相對穩定且成熟,適合大規模量產導入
邁向深紫外新時代
雖然i-line技術成功推動了500nm世代的量產,透過高 NA 鏡頭設計、數值優化、臨界尺寸控制(CDU)與光學鄰近效應修正(OPC)的結合,微影工藝逐步走向成熟。然而,隨著製程需求挑戰 0.35 微米以下,365nm 波長的物理極限終究難以突破。景深不足、解析度受限、工藝公差縮窄,這些問題讓i-line難以再支撐更小線寬的製程需求。此時,業界的目光自然轉向更短波長的深紫外(DUV)微影技術。248nm的KrF雷射與193nm的 ArF雷射相繼問世,正式揭開了DUV時代的序幕。