摘要：那台被叫做浸润式光刻的机子，是把光刻这档事从“干做”改成“把水往里一塞”。听起来像耍花招，实际上是把工艺往前推进了一大步。2004年，台积电和荷兰ASML联手，把这个概念在工厂里做出来，验证了55纳米制程，分辨率一口气上去了差不多三成，从那以后高端晶圆厂的竞争

那台被叫做浸润式光刻的机子，是把光刻这档事从“干做”改成“把水往里一塞”。听起来像耍花招，实际上是把工艺往前推进了一大步。2004年，台积电和荷兰ASML联手，把这个概念在工厂里做出来，验证了55纳米制程，分辨率一口气上去了差不多三成，从那以后高端晶圆厂的竞争格局就变了。

要把这事说清楚，还得往前拉回到2000年左右。上世纪九十年代末，光刻技术在波长和数值孔径上碰到瓶颈，很多工程师都觉得前面没路了。林本坚当时刚从IBM回台湾，台积电把他请来，给了人手和预算。他在IBM那边混了三十年，DUV的底子扎得很深。回台后他干的第一件“看似简单”的事，就是把193纳米的光源“放进水里”。想法朴实，实际做起来难得要命。

团队从2001年开始搭原型。先头一件事是水里的气泡，曝光过程中哪怕一个小气泡都能毁掉一片晶圆。于是用超声波把泡吹掉；接着是温度和流速，水一热一冷、流速一变，焦点就跑偏。于是他们把传感器塞满水路，实时盯着温度、流速、压力这些数据。再后来，为了保证水不把晶圆弄脏，反复改纯水循环系统、滤芯、还有镜头的防水涂层，做了上千次试验，记录每一次的像差、焦深、热漂移，最后把操作规程固定下来，才能把实验室的好成绩搬到产线上。

2003年ASML看到台积电这边有戏，跑过来谈合作。林本坚负责的不是小零件，像镜头的防护、扫描速度调校、多层抗反射膜的设计这些关键技术规格都落在他手里。他在专利里写了抗反射层的多重结构，还有一套水温和水路稳定机制。2004年，原型机在台积电车间印出了第一批55纳米芯片，达到了指标。ASML把这些技术并进自家TWINSCAN系统，开始给三星、英特尔之类的客户供货。台积电也凭这项技术拿到了更多高端代工订单。

说点原理上的事儿，别太绕。水的折射率比空气高，放在透镜和晶圆之间等于把光的有效波长给“拉短”了，成像能更细致。把193纳米的准分子激光通过一层薄薄的水，等效波长降到大概134纳米；与此同时，数值孔径从干式的大约1.0能提升到约1.44。听着好懂，真正的难点在于要把光源、镜头、扫描系统和水路这些东西配合成一个稳定的整体。前面那堆传感器、滤芯、涂层、不停的曝光测试，都是为了把这套系统做成“可以产出的东西”。

再往前看，他在IBM那段时间打下来的基础很重要。1970年他从俄亥俄州立大学拿博士，直接进了IBM沃森研究中心，搞DUV和短波长光学研究。那会儿，准分子激光从248纳米往193纳米推进，是一步步把镜面精加工、公差控制、材料化学稳定性这些问题啃下来的。还碰到短波长导致的透镜腐蚀问题，用氟化钙透镜去应对。那些看不见的细节，像表面粗糙度、涂层耐损、温度漂移，都是日复一日的实验积累。后来这些经验又反过来为EUV路线积攒了技术和人才储备。

说起他个人来路，也能看出一部分原因。1942年生在西贡，家里是潮汕一带过去避难的。小时候回到台湾，上过新竹中学，没走侨生捷径，靠成绩考上台大电机系，1963年拿学士，随后出国读博。那一辈很多人走美国读博、留在大型研究机构干活的路子，林本坚也是。1970年进IBM，干了整整三十年，到2000年回台湾加盟台积电。职位上一路往上，2011年当上台积电副总裁，主掌微影研发。退休后并没彻底闲下来，2015年进了台湾清华大学当特聘讲座教授，继续带学生，跟台积电有联合研究。

他的学术和产业认可不少。美国国家工程院、台湾中央研究院院士身份都有，SPIE也在2023年给了重要奖项表彰他的贡献。他写过一本讲DUV、浸润和实验细节的技术书，论文和专利被行业引用，带出来的工程师后来遍布全球各大厂，技术也因此扩散开去。

关于大陆，他比较谨慎。职业生涯里没和大陆厂商签过合作，出席大陆学术会的记录也少。他在采访里多次说，觉得大陆市场大、人才多，但要把整个半导体生态做起来，需要系统性的建设，不是短时间靠几笔投资就能搞定。他也提到，美国当年的出口管制对科学家选择有影响，台湾离客户近、研发环境比较开放，这些现实因素把他留下来。听起来不带情绪，就是一种务实的权衡。

技术上还有两点值得一提。浸润并不一定只用水，团队也试过别的液体，但综合蒸气压、化学稳定性和操作便利性，水是最合适的选项。为保证像质，团队开发了光学模拟算法，能在设计阶段预测光在液体中如何传播、像差会怎样；ASML把这些算法并入机器的调校流程里。另外，在DUV可延展的阶段，他们也推动了多重曝光和多图案化的做法，把制程节点往前推了一阵子。这些方法让摩尔定律继续“多跑几圈”。

实验室里的那些细节，外面的人少有机会看到。像在IBM用准分子激光的阶段，调材料、磨镜面、改公差，全都是费时费力；到了浸润项目，水路里要防微粒、溶氧、微生物，传感器要灵敏到能抓到极小变化。这些东西不是靠一两次成功就能复制的，必须反复测试、记录数据、修流程。把零碎的改进串起来，才有可能把实验室的花招变成工厂里稳定的良率。

行业路线常有人分家：一派在DUV上靠高NA、浸润和多图案化继续挤牙膏；另一派把希望放在EUV上，走更短波长、更复杂的真空光学路线。林本坚的贡献就在于，两条路他都干过，给整个产业留了更多选择空间。实践上，这意味着把从90纳米到7、5纳米这段距离，用一系列技术接力跑了过来。对普通人来说，能直接看见的结果是手机更快、电脑更省电，但背后是一遍又一遍曝光的记录和不少无眠夜班。

现在他在清华带着人，做高NA EUV、多图案化和材料兼容性测试的课题。台积电和学校的联合实验室还在运作，工业需求和学术研究继续对接。一大批年轻人在做模型、跑模拟、改流程，很多方法和工作方式都能追溯到他当年的教学和实验习惯。眼下AI让算力需求更猛，芯片要更密、更省电，这些需求会持续把制程往前推。林本坚从DUV到浸润，再到EUV相关课题，这条线索把一个时代的技术演进串了起来。

来源：分秒必争湖泊K4ltXzl