10月12日到16日,第二十六届中国国际工业博览会在上海举行。朗道燧岩的展台不大,一台像大号工业冰箱的EUV光源系统样机占了大半。现场工作人员说,这套系统国产化率90%,绝大多数核心零部件自主研发,可用于芯片曝光测试,离量产还要3到5年。集微网
消息传开后,“国产光刻机突破”的说法铺天盖地。但得先把两件事分开:这是一台光源,不是光刻机。90%说的是光源系统里零部件的国产比例,不是整台机器的性能。
先算一笔光的账。EUV光从锡滴里产生,要经过收集镜、照明系统、掩模,再穿过六面投影物镜,最后落到晶圆上。EUV没法用透镜,只能反射;每面钼/硅多层膜反射镜的反射率约70%,六面镜子乘下来只剩12%,算上照明和掩模,到晶圆上只有百分之二三。 按这个损耗粗算,15瓦到晶圆上只剩零点几瓦;商用机两三百瓦的中间焦点功率,落到光刻胶上才有几瓦。这笔账决定了后面每一步:光源要更大,镜子要更亮,整机要更稳,否则晶圆上什么都没有。知乎
所以第一件事是把光做大、做久。企业公布的低功率样机,EUV输出大于15瓦,转换效率大于2%,连续工作超过100小时,等离子体稳定性3% RMS,能量稳定性5%。 商用EUV光源要几百瓦,15瓦只是它的零头。从15瓦到两三百瓦,中间隔着十几倍的功率,还有收集镜寿命、锡渣污染、长期漂移。而且这15瓦还没说是在哪儿量的——工业界比光源性能,看的是中间焦点功率,如果是在等离子体处测的,经过收集镜后会更低。 100小时连续运行,离产线要求的全年无休,也还是两回事。知乎知乎
光做大之后,镜子会先受不了。每面镜子要吸收约三成入射功率,几瓦到几十瓦的热烤着,面形会漂。EUV投影物镜要用六面离轴非球面镜,单面面形误差压到0.1纳米以内,整套波像差不超过1纳米RMS,畸变控制在1纳米量级。 蔡司磨的镜子,整面高低起伏平均只有五十皮米,不到一个硅原子直径的四分之一。 镜子还要镀上百层钼/硅膜,膜层应力会把镜面拉弯,得先反着抛、再镀、再测、再修。这不是“做出一片镜子”,是把设计、抛光、镀膜、检测、装调串成一条闭环。国内DUV物镜已经拿到量产订单,EUV物镜还停在实验室。知乎哔哩哔哩
光走到晶圆上,还要对准。ASML的晶圆台每秒测量定位两万次,精度到60皮米;NXE:3800E的套刻指标是0.6纳米(同一卡盘)、0.9纳米(机台匹配)。 EUV还要在真空里做这些动作,工件台、掩模台、对准、测量、热变形,任何一环抖一下,套刻就超差。国产双工件台已经适配上海微电子的28nm浸没式光刻机,但EUV真空环境下的长时间验证,公开信息里还没有。知乎知乎
最后是把这些装成一台能天天开的机器。十万多个零件、五千多家供应商,真空、热管理、污染控制、控制软件、量测、良率,最后都落在“每小时多少片、一年停几次”上。光源的3到5年,是企业对光源产品本身的估计;整机的时间表,公开信息里还没有人给过。
但90%仍然有意义。它说明这条供应链可以在国内重新搭起来;15瓦的光源也足够做光刻胶、掩模、反射镜的曝光验证——这些正是整机之外最缺的生态。 只是“能造”和“能用”之间,隔着功率、光学、工件台和整机集成。灯亮了,光还要走过十几面镜子才到晶圆上;国产光刻机真正差的,不是那10%的零件,而是把90%的零件装成一台每天都能稳定出片的机器。知乎