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发表于 2024-12-31 08:22:50
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在预脉冲技术的推动下，ASML的EUV光源功率在过去十年保持了线性增长。第一代EUV验证机型NXE3100光刻机曝光功率仅有10W左右，其产能仅为8-10片晶圆/小时。2018年Cymer将功率提升到250W，NXE3400B光刻机的产能是155片/小时，而NXE3400C的产能提高到170片/小时。通过采用新的1微米激光预脉冲，ASML已经实现闭环600W，开环700W的创纪录的EUV功率！LPP EUV光源在未来3-5年很可能突破千瓦级大关，直指1nm芯片节点。8 p/ j: i. k7 W
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中国的EUV光源一方面可以跳过没有头绪的漫长理论摸索，另一方面可以基于最新的技术进展来直接开展实用工程化研究，大幅度缩短了进程。
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公开信息显示，哈尔滨工业大学负责的DPP-EUV光源已经达到实用化的120W的水平，这相当不容易。虽然DPP整体方案看似比LPP简单得多，但当年Cymer无法提升功率只好放弃DPP转向LPP。2023年4月13日下午，中国科学院院士、中国科学院前院长白春礼到长春光机所调研了EUV光源，相信这是结合哈工大DPP EUV光源和长春光机所的高精度弧形反射镜系统的EUV光源工程样机。DPP方案可以避开当前LLP-EUV的专利壁垒，同时与未来的加速器光源方案有一定的继承性。
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关于EUV反射收集镜，中国出乎意料的有技术底蕴。早在2015年，中国长春光机所就已经研发出了EUV高精度弧形反射镜系统，多层镀膜面形误差小于0.1nm，只是镀膜设备采购自海外，被禁售制裁导致镀膜装置无法生产。2021年7月，中科院旗下中科科美成功研发出镀膜精度控制在0.1nm以内的直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置，已经可以满足了EUV反射收集镜的要求，未来将镀膜精度继续提升到0.05纳米也完全有可能。: x6 s8 f2 o# m2 l
* l- t: Q' P2 x! v+ ^中科院上海光机所则负责LPP方案的攻关，据当前公开的研究进展情况，LPP EUV光源IF功率达到了188W，转换效率为3.7%，同样也能够进入实用化，而且专门设置的磁镜装置可以产生非均匀磁场对等离子体进行约束，从而抑制锡碎屑对光学元件造成的污染。但LPP EUV所需的脉冲大功率二氧化碳激光器，我国长期处于落后局面。20KW以上二氧化碳激光器只有美国和日本的几家企业能够生产，且依据瓦森纳协定对中国禁售。所以LPP方案虽然ASML已经充分验证，看似路径明确，但对中国来说待攻关的技术点多，专利壁垒深厚，挑战反而更大。即使成功，也不过是亦步亦趋跟随ASML，很难做到超越。
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广东智能机器研究院与华中科技大学，在尝试采用分时高功率光纤激光器射击液态锡靶，绕开超高功率、超高重频二氧化碳激光器这个路线，400路光纤激光器和分时束照射装置理论上可以实现数倍于ASML LPP的光源转换效率。0 V9 W3 u3 V9 h) |( e; l+ G& v
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最后一个方案则是路线最为创新、最为颠覆性的加速器光源SSMB-EUV，即稳态微聚束极紫外光源路线，由清华大学主导。
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& H8 ], Q. L7 B' t只是加速器光源最大的弱点是非常昂贵，而SSMB贵上加贵，另外体积也太大，适合建设为国家级的EUV光源研究和生产的基础设施。1 j" W1 ]+ } E7 r
$ y. ]0 M1 a5 _& p! r我国的加速器光源的基础建设完全是国际水平。同步辐射上海光源于2004年2月立项，于2009年4月完成调试并向用户开放。自由电子激光大连相干光源于2012年初正式启动，2016年9月24日首次出光。而世界上亮度最高的第四代同步辐射光源，怀柔科学城的国家重大科技基础设施，高能同步辐射光源HEPS于2019年6月启动建设，中科院高能所承担，建设周期6.5年，与我国现有的光源形成能区互补。由清华大学主导的SSMB，已经在雄安选址开工建设1千瓦级SSMB-EUV光源，投资在10亿量级。* W0 @# B8 x7 B% E( f
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当然，SSMB技术进展不可能赶上首台国产EUV光刻机，尽快达成实用工程化还得指望上海光机所的LPP-EUV或者哈工大的DPP-EUV。% N4 E' m+ D2 o. ^
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