,,

中國有機會征服光源中的光源

（2024年11月23日更新）

目前，芯片問題引起了廣泛關注，半導體工業皇冠上的明珠是極紫外線（EUV）以光刻機為代表的高端光刻機是我國集成電路（IC）工業高質量發展必須走過的如鐵雄關。

芯片采購網專注于整合國內外授權IC代理商現貨資源，芯片庫存實時查詢，行業價格合理，采購方便IC芯片，國內專業芯片采購平臺。

如何加快短期內獨立生產高端光刻機，打破國外技術封鎖和市場壟斷？作者認為，我們應該找到正確的關鍵技術，克服核心設備，進入上游產業。

認清光刻關鍵技術

為什么美國能控制荷蘭阿斯麥公司的光刻機？（ASML）EUV光刻機出海國家？ASML為什么愿意聽美國的擺布？

一方面，美國在ASML大力支持早期研發階段，幫助其獲得最新的研究成果；作為持續支持ASML條件之一，ASML至少有55%的美國供應商在供應鏈中。另一方面，在美國的協助下，ASML成功收購幾家可能阻礙其技術升級的關鍵供應商，如美國，一家全球領先的準分子激光器企業CyFUJI代理mer公司，控制EUV除了鏡片組，產業鏈上最重要的環節-13.5納米極紫外光源。

鑒于此，美國通過下注ASML并推動其在上游產業建立技術壁壘，完成對光刻機產業鏈的控制。

從技術角度看，Cymer公司使用激光等離子體（LPP）泵浦激光器離不開技術路線。德國是泵浦激光器TRUMPF公司專門定制正方形折疊腔軸快流二氧化碳（CO2)激光器的原理是將錫液滴(液相錫靶)、光/熱復合導致錫原子電離、錫等離子體直接輻射波長13.5納米、功率約250瓦的極紫外線輻射到高功率密度、高重頻、波長10.6微米的激光束中。這是國際公認的最有價值的工程技術路線。其他方法，如同步輻射和自由電子激光，離大規模應用還很遠。

攻克EUV核心光源設備

筆者認為，如果我國能夠提供財力、人力、物力，準確定位和征服LPP關鍵技術有望打破高端光刻行業的技術瓶頸。

EUV光刻機是一種極其復雜的光機電系統，其主要核心設備是EUV光源、光學鏡組、高速超精密運動雙工件臺，包括EUV光源是高端光刻機的核心設備CO2激光器又是EUV光源中的光源是光源更基本的核心設備。

因此，我們應該首先征服高端CO2激光器開發了比軸快流更先進的大功率板波導（SLAB）CO2激光器，即萬瓦級SLAB CO2激光器件，打造具有國際競爭力的高精度尖端氣體激光器產品EUV在德國的光源供應鏈中TRUMF公司。

第二步，攻克EUV光源。目前，Cymer公司采用液相錫靶LPP方案研制的EUV光源只能輸出約250瓦的極紫外光ASML的EUV光刻機每天只能處理大約200片晶圓，生產速度和效率低，不能滿足IC制造商每天處理300~500片及以上晶圓的迫切要求。要實現這一目標，EUV光源輸出功率需要提高30%以上，而液相錫靶LPP很難改進技術。

若使用更先進的CO2激光器結合氣相錫靶技術方案的新概念，開發更大功率EUV光源將使我們迅速進入核心部件供應商的行列。

如果我們能夠克服這兩個核心設備，成為一個獨立掌握極紫外制造技術的國家，中國在高端光刻機國際市場的話語權將大大提高。

關鍵成果和技術難點

CO2激光器作為EUV光刻機的核心部件引發了全球對氣體激光技術的重新認識。這充分說明氣體激光器是一種非常重要的激光器件。

CO激光器已經發展了4代，現在是標志性的SLAB氣體激光技術是國際能源光器件制造商追求的技術高地。

德國Rofin該公司是世界上第一家SLAB專利技術體系可生產千瓦級以上SLAB激光器件企業。Coherent公司2016年投資9.34億美元收購Rofin，獲得夢想SLAB技術。

目前，中國是世界上第二個獨立擁有的國家SLAB專利技術體系可生產千瓦級以上SLAB激光器件國家創新開發了板條放電預電離橫向激勵大氣壓激光器，為打造具有國際競爭力的尖端氣體激光器產品，成為全球高端光刻機產業鏈奠定了知識產權和產業化基礎。

憑借相關技術儲備，中國有機會在短時間內攻克萬瓦級SLAB CO2.激光器的核心設備。EUV光源將面臨三個技術困難：一是精密流量控制的氣相錫靶；二是激光束照射；三是極紫外線收集鏡的制造和涂層。

SLAB CO2.激光器的性能優于軸快流激光器，中國有機會繼承創新技術路線，推出更先進CO2激光器，然后攻克更大功率EUV光源，成為EUV全球光刻機供應鏈的關鍵環節。