哈尔滨工业大学突破EUV光源技术，距离打造国产EUV光刻机的项目又近了一步，但是整体的差距依然很大

散英魂寄千万雄鹰翱翔神州，

尽智魄载十亿慧芯呼唤华夏。

——《国务院给予江上舟同志挽联》

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前沿导读

在2024黑龙江省高校和科研院所职工科技创新成果转化大赛当中，“核工业自动化检测维修机器人”和哈工大先进技术研究院申报、航天学院赵永蓬教授研发的“放电等离子体极紫外光刻光源”两个项目获得大赛一等奖。

“放电等离子体极紫外光刻光源”，具有能量转换效率高、造价较低、体积较小、技术难度较低等优势，可提供中心波长为13.5nm的极紫外光，能够满足极紫外光刻市场对光源的需求，为推动我国极紫外光刻领域发展、解决高端制造领域关键问题作出了贡献。

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EUV光源

这次哈工大在EUV光源技术上面有了技术突破，但是只限于是放射光源，并没有涉及EUV光刻机的整机供应链。说突破了光源，就是突破EUV光刻机的这种言论，是非常错误的，而且是非常无厘头的。

ASML是目前全球唯一的EUV光刻机供应商，ASML的EUV光源是美国西盟与德国通快公司合作制造的产品，目前西盟公司已经被ASML收购。

西盟公司属于美国EUV LLC技术联盟的企业，负责极紫外光源的技术研发。

EUV的极紫外光主要是由放电等离子体，或者激光等离子体产生，经过行业的技术测试，激光等离子体光源成为了行业共识。

极紫外光源属于是人眼不可见的光线，想要将这种光线投入到芯片的制造当中，需要用到锡元素的连锁反应。

• 以大约每小时200英里的速度，在真空中射出一个三千万分之一米直径的小锡球，然后用激光照射锡两次。

• 第一次脉冲加热锡，第二次脉冲将锡球轰成温度约为50万摄氏度的等离子体，这个温度比太阳的表面还要高。

• 然后将轰锡的过程每秒钟重复5万次，才可以让极紫外光达到制造芯片的合格水平。

在制造EUV光源发射器的时候，西盟和通快用了四种装置打造而成。

两个种子激光器、四个增加光束功率的谐振器、高精度的光束传输系统、聚焦装置。

在初代EUV光刻机的制造过程中，西盟和通快用了10多年的时间，攻克了EUV光源的激光发射器技术。一个合格的EUV激光器，需要用到45万+的零部件。

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EUV的工艺难点

除了EUV的光源发射器，与之匹配的掩模也是一个相当有技术含量的东西。

以往浸润式DUV光刻机的掩模板，最小周期为320nm。而EUV光刻机的掩模板，最小周期需要保持在160nm以及更小的数值。

想要匹配掩模板，掩模板的写入器必须要将分辨率提升到一定的精度。此外，掩模检查还需要光化光步骤，以往的DUV掩模板根本无法应用在EUV上面，需要重头开发新的匹配工具。

EUV掩模是一个反射式掩模，由一个衬底、一个多层膜堆叠、一个封盖层、一个缓冲层、一个吸收层组成。

对于掩模衬底来说，这种材料的热膨胀系数必须要比石英低，平整程度要做到10nm以内。在进行多层膜堆叠的步骤之前，掩模衬底不能有任何瑕疵以及细小颗粒。

封盖层、缓冲层、吸收层，这三个是需要同步进行的连锁反应步骤，为了让吸收层正常工作，必须要让缓冲层来保护多层膜免受刻蚀和其他相关处理步骤的损坏。封盖层可以保护多层膜免受环境的腐蚀，缓冲层保护多层膜免受刻蚀的损坏，并且缓冲层还可以在修复过程中保护多层膜。

对于EUV的投影光学器件来说，其组件的平滑度对于减少杂散光至关重要。

掩模的反射，使光学元件中纵向表面变化的光程差加倍。反射元件比折射元件要灵敏得多，为了保持相同水平的杂散光，反射表面的粗糙程度和结构必须比折射表面好4倍左右。

在193nm波长的DUV基础上进行EUV数值的转换，13.5nm / 200=0.067nm，这个元件的数值，相当于原子尺寸中的很小一部分。

由于用EUV技术在商业领域制造芯片的巨大成功，因此国内外的许多科研机构，都已经在物理、化学、材料、工艺、计量等科研方面建立起了相关的技术产业链。

如果要继续推动EUV技术在商业领域的发展，需要想办法进一步提高光源功率，但是提高功率之后，还需要考虑热效率导致的损害和缺陷。并且要重新开发与之匹配的光刻胶，光刻胶需要吸收更多的光子，并且不能牺牲CD控制和光刻胶附着力。

EUV技术，最开始是打算在90nm节点进行扩展的，但是由于EUV光刻机的各个环节需要投入大量的资源，一直到7nm节点，EUV技术才正式进行了商用。

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