国产光刻任重而道远

本文为EUV 光刻技术速览与SSMB 光源的辨析 内容非VeilCode原创，本人只是用自己的方式归纳总结

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1 EUV 与 EUV 光刻机

• EUV（Extreme Ultra Violet）：波长 121–10 nm 的极紫外辐射。
• 光刻机：利用光源在晶圆上“刻画”电路图形，是芯片制造的核心设备。
• EUV 光刻机：采用 13.5 nm 波长曝光，目前唯一量产供应商为 ASML（Nikon 曾有原型 EUV1，但未量产）。
• 为何需要 EUV：
  • 传统 DUV（193 nm）配合多重曝光技术，已逼近 10 nm 节点极限；

  • 按瑞利判据：

    resolution＝k₁·λ/NA

    减小 λ（波长）或增大 NA（数值孔径）才能继续缩小特征尺寸；

  • EUV 13.5 nm 约为 193 nm 的 1/14，可显著提升分辨率，使逻辑工艺进入 7 nm、5 nm 及以下。

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2 光学系统

• 反射镜替代透镜：13.5 nm 极紫外光几乎无法透过常见光学材料，因此只能采用反射式系统。
• 关键材料：Mo/Si 多层膜叠加结构，外覆一层 Ru 保护层，实现相长干涉以提高反射率。
• 性能与损耗：
  • 单片反射率 ≈ 70%；
  • 六片反射镜系统整体透过率仅 ≈ 11.8%；
  • 为提高 NA，需要更多反射镜，但会进一步降低透光效率。
• 污染与清洁：真空腔体中残留的水分、碳氢化合物会破坏反射膜，需定期化学清洗（如 SPM、臭氧水）。

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3 光源技术

光源决定了 EUV 光刻机的产能。当前有两种主要方案：

方案	工作物质	转换效率 CE	现状
DPP（放电等离子体）	Xe 等气体	< 1 %	已淘汰
LPP（激光等离子体）	Sn 液滴	≈ 5 %	量产主流
Li 激光蒸发	锂	实验室研究	未商用

说明：

• CE（Conversion Efficiency） 定义为在 13.5 nm ±2% 带宽内的能量占比。
• Xe 转换效率太低，已被淘汰；Sn 液滴成为主流选择。

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4 清华 SSMB 光源

近期热议的 SSMB（Steady-State Micro-Bunching，稳态微聚束）光源 来自清华大学。

• 原理：以激光调制系统替代储存环中的射频腔，对电子束纵向聚束，从而产生高功率的 EUV 光。
• 优势：
  • 连续输出，平均功率可达 kW 级；
  • 转换效率高，杂波少。
• 定位：学术论文明确指出其面向物理、化学、材料、能源等基础研究。
• 与光刻机的区别：
  • SSMB 仅提供光源，缺乏完整的光学系统、双工件台、温控与检测等复杂子系统；
  • 输出波长为 13.5 nm，并不能“一机多用”适配不同制程节点；
  • 当前仍属科研装置，远未到商用阶段。

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5 常见误读澄清

1. “一台 SSMB 可同时产 3 nm 与 28 nm”
   实际上经济性极差：5 nm 芯片报价远高于 28 nm，把高功率光源分摊给低端节点并不划算。

2. “光程延长数千米可提高精度”
   现实中光程越长越易受热漂移和振动影响，反而更难保持纳米级精度。

3. “换道超车”
   高功率 EUV 光源正是 ASML 的下一代发展路线（High-NA、Hyper-NA），这不是“另辟蹊径”，而是同一赛道上的演进。

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6 结语

• EUV 光刻机：凝聚光学、材料、控制、真空工程等多领域数十年积累，是先进制程的关键工具。
• SSMB 光源：作为大科学装置，代表我国在未来光源研究上的探索方向，但短期内无法直接支撑芯片量产。
• 理性认知：半导体产业链极其复杂，任何突破都需要系统协同，而非依赖单点技术。

唯有持续的基础研究投入与长期的系统性研发，才是追赶与超越的正途。

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##特别感谢名单

• 虹猫剑侠（本文内容提供者）
• 想要上天的文轩
• 戴哥
• 光岩

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##参考文献 韦亚一，超大规模集成电路光刻技术与应用

Fomenkov I，Partlo W，Birx D，characterization of a 13.5nm source for EUV lithography based on a dense plasma focus and lithium emission

Kemp K，Wurm S，EUV lithography

K Murakami，T Oshino，development of euv lithography tools at Nikon