散英魂寄千萬雄鷹翱翔神州，

盡智魄載十億慧芯呼喚華夏。

——《國務院給予江上舟同志挽聯》

01

前沿導讀

在2024黑龍江省高校和科研院所職工科技創新成果轉化大賽當中，“核工業自動化檢測維修機器人”和哈工大先進技術研究院申報、航天學院趙永蓬教授研發的“放電等離子體極紫外光刻光源”兩個項目獲得大賽一等獎。

“放電等離子體極紫外光刻光源”，具有能量轉換效率高、造價較低、體積較小、技術難度較低等優勢，可提供中心波長為13.5nm的極紫外光，能夠滿足極紫外光刻市場對光源的需求，為推動我國極紫外光刻領域發展、解決高端制造領域關鍵問題作出了貢獻。

02

EUV光源

這次哈工大在EUV光源技術上面有了技術突破，但是只限于是放射光源，并沒有涉及EUV光刻機的整機供應鏈。說突破了光源，就是突破EUV光刻機的這種言論，是非常錯誤的，而且是非常無厘頭的。

ASML是目前全球唯一的EUV光刻機供應商，ASML的EUV光源是美國西盟與德國通快公司合作制造的產品，目前西盟公司已經被ASML收購。

西盟公司屬于美國EUV LLC技術聯盟的企業，負責極紫外光源的技術研發。

EUV的極紫外光主要是由放電等離子體，或者激光等離子體產生，經過行業的技術測試，激光等離子體光源成為了行業共識。

極紫外光源屬于是人眼不可見的光線，想要將這種光線投入到芯片的制造當中，需要用到錫元素的連鎖反應。

• 以大約每小時200英里的速度，在真空中射出一個三千萬分之一米直徑的小錫球，然后用激光照射錫兩次。

• 第一次脈沖加熱錫，第二次脈沖將錫球轟成溫度約為50萬攝氏度的等離子體，這個溫度比太陽的表面還要高。

• 然后將轟錫的過程每秒鐘重復5萬次，才可以讓極紫外光達到制造芯片的合格水平。

在制造EUV光源發射器的時候，西盟和通快用了四種裝置打造而成。

兩個種子激光器、四個增加光束功率的諧振器、高精度的光束傳輸系統、聚焦裝置。

在初代EUV光刻機的制造過程中，西盟和通快用了10多年的時間，攻克了EUV光源的激光發射器技術。一個合格的EUV激光器，需要用到45萬+的零部件。

03

EUV的工藝難點

除了EUV的光源發射器，與之匹配的掩模也是一個相當有技術含量的東西。

以往浸潤式DUV光刻機的掩模板，最小周期為320nm。而EUV光刻機的掩模板，最小周期需要保持在160nm以及更小的數值。

想要匹配掩模板，掩模板的寫入器必須要將分辨率提升到一定的精度。此外，掩模檢查還需要光化光步驟，以往的DUV掩模板根本無法應用在EUV上面，需要重頭開發新的匹配工具。

EUV掩模是一個反射式掩模，由一個襯底、一個多層膜堆疊、一個封蓋層、一個緩沖層、一個吸收層組成。

對于掩模襯底來說，這種材料的熱膨脹系數必須要比石英低，平整程度要做到10nm以內。在進行多層膜堆疊的步驟之前，掩模襯底不能有任何瑕疵以及細小顆粒。

封蓋層、緩沖層、吸收層，這三個是需要同步進行的連鎖反應步驟，為了讓吸收層正常工作，必須要讓緩沖層來保護多層膜免受刻蝕和其他相關處理步驟的損壞。封蓋層可以保護多層膜免受環境的腐蝕，緩沖層保護多層膜免受刻蝕的損壞，并且緩沖層還可以在修復過程中保護多層膜。

對于EUV的投影光學器件來說，其組件的平滑度對于減少雜散光至關重要。

掩模的反射，使光學元件中縱向表面變化的光程差加倍。反射元件比折射元件要靈敏得多，為了保持相同水平的雜散光，反射表面的粗糙程度和結構必須比折射表面好4倍左右。

在193nm波長的DUV基礎上進行EUV數值的轉換，13.5nm / 200=0.067nm，這個元件的數值，相當于原子尺寸中的很小一部分。

由于用EUV技術在商業領域制造芯片的巨大成功，因此國內外的許多科研機構，都已經在物理、化學、材料、工藝、計量等科研方面建立起了相關的技術產業鏈。

如果要繼續推動EUV技術在商業領域的發展，需要想辦法進一步提高光源功率，但是提高功率之后，還需要考慮熱效率導致的損害和缺陷。并且要重新開發與之匹配的光刻膠，光刻膠需要吸收更多的光子，并且不能犧牲CD控制和光刻膠附著力。

EUV技術，最開始是打算在90nm節點進行擴展的，但是由于EUV光刻機的各個環節需要投入大量的資源，一直到7nm節點，EUV技術才正式進行了商用。

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