纳米压印光刻机

仪器信息网讯 8月29日，全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会第四届微光刻分委会年会暨第十三届微光刻技术交流会在青岛成功召开。会议期间，仪器信息网特别采访了青岛天仁微纳科技有限公司董事会秘书刘兵。据介绍，天仁微纳主要提供纳米压印光刻设备及整体解决方案，产品主要应用于显示光学、生物芯片等领域。纳米压印光刻产业化应用时间不长，目前还处于产业化初期阶段。刘兵认为，纳米压印光刻技术或设备将来应用范围会非常广泛。以下为现场采访视频：

据麦姆斯咨询报道，近日，青岛天仁微纳科技有限责任公司（以下简称“天仁微纳“）宣布完成由中芯聚源独家战略投资的数千万元A轮融资。本轮融资将用于加快公司用于微纳光学等领域纳米压印设备和解决方案的研发和布局，完善售后服务，进一步扩大市场领先优势。从2015年成立至今，天仁微纳已经成为国际领先的纳米压印设备与解决方案供应商，应用包括3D传感（DOE、Diffuser等）、增强现实与虚拟现实（AR/VR）、生物芯片、集成电路、平板显示、太阳能电池、LED等领域。依靠着全球领先的创新技术和设备性能，完善的售后服务，快速的产品迭代，凭借2018年以来微纳光学晶圆级加工生产的市场契机，天仁微纳厚积薄发，打败诸多国际竞争对手，迅速占领了国内超过90%的市场份额，成为该领域市场的领头羊。晶圆级光学加工（WLO）2017年苹果公司发布的结构光人脸识别技术第一次将微纳光学元器件引入了消费类电子领域，晶圆级光学器件加工的概念也逐渐映入人们的眼帘。随着纳米压印光刻技术被应用在结构光人脸识别的DOE元件生产，业界逐渐认识到，与传统光学透镜加工不同的是，基于纳米压印光刻技术的晶圆级光学加工（WLO工艺）更加适合移动端消费电子设备。特别是在3D视觉发射端结构复杂的情况下，光学器件采用WLO工艺，可以有效缩减体积空间，同时器件的一致性好，光束质量高，采用半导体工艺在大规模量产之后具有成本优势。2019年高端智能手机3D传感iToF（间接飞行时间）模组中的匀光片（diffuser）再次引入了纳米压印作为量产手段，2020年AR衍射光波导光栅加工将纳米压印技术的应用推向面积更大的12英寸，纳米压印终于完成了从科研到大规模量产的华丽转身。纳米压印结果厚积薄发，从跟随到超越晶圆级光学加工量产对纳米压印设备精度、稳定性与一致性要求极高，过去一直被德国、奥地利两家光刻设备公司的进口设备所垄断。天仁微纳创始人冀然博士，从事纳米压印技术研发与推广20年。冀然博士2000年赴德留学，师从欧洲纳米压印之父Kurz教授研究纳米压印设备与材料，先后获得德国亚琛工业大学硕士学位与马普所博士学位。博士毕业后加入德国半导体设备上市公司负责纳米压印设备开发与市场推广。2015年，看到纳米压印在微纳光学晶圆级加工领域的市场前景，冀然博士辞去德国上市公司纳米压印首席科学家职位归国创业，成立天仁微纳，专注于纳米压印设备与全套解决方案的研发与产业化。纳米压印应用领域经过几年的研发与积累，实现了面向微纳光学晶圆级加工的完整设备与工艺材料的解决方案。2019年，在中国高科技企业受到国外技术封锁与制裁的背景下，国产高端智能手机着眼于使用国产设备加工3D传感所需的衍射光学器件。作为国内该领域唯一一家能与欧洲设备公司"掰手腕"的天仁微纳，凭借领先的技术、完善的售后服务和快速的市场应对能力抓住了这个机会，设备打入衍射光学器件量产生产线，经过不断的打磨与迭代，占领了大部分市场份额，打败国际竞争对手，实现了国产替代。2020年初，AR衍射光栅波导市场迅速展开，天仁微纳凭借多年研发，积累了完整的AR衍射光波导生产解决方案，包括步进式压印制造12英寸大面积衍射光栅模具、高精度工作模具复制与大面积高保型性光栅压印的全套设备与工艺解决方案，通过给客户提供AR衍射光栅波导生产“设备+工艺”的一站式解决方案的模式，一举垄断了国内市场，从技术到市场全面超越进口设备。不改初心，剑指纳米压印全球第一对于公司未来的发展，冀然博士充满信心：“无论从技术领先性，还是产业化市场份额，我们在国内微纳光学市场已经具有绝对领先优势，对比国际竞争对手，我们有两大竞争优势：一是贴近市场，二是响应速度快。市场需求是驱动技术创新和发展的源头，而未来纳米压印生产最大的市场一定在中国。我们立足于中国市场，贴近客户需求，以最低的沟通成本得到市场反馈。纳米压印是一个不断发展中的、动态变换的技术和市场，基于对市场需求的理解，我们要发挥我们的快速技术迭代能力，不断推出适应客户需求的设备和工艺，来推动市场的发展。这些优势都是国外竞争对手所不具备的，我们要将这些优势发挥到极致，转换为胜势，在快速发展的同时，发挥精雕细琢的工匠精神，相信我们一定能在纳米压印这个细分领域做到全球第一！“天仁微纳将继续致力于纳米压印光刻在晶圆级光学加工领域的拓展，加快设备与工艺的研发迭代，扩大领先优势，同时还将拓展纳米压印在半导体集成电路、平板显示、生物芯片等其它领域的产业化应用，为客户提供更多、更完善的研发和生产解决方案。中芯聚源创始合伙人暨总裁孙玉望表示：“纳米压印是微纳光学器件量产的理想方式，随着3D传感、AR等应用的持续发展，纳米压印将迎来快速发展的黄金期。中芯聚源看好天仁微纳团队在纳米压印行业的多年积累，天仁微纳已推出多款适用于不同场景的纳米压印设备，形成纳米压印设备和材料的一体化平台，将助力国产纳米压印设备打破进口垄断。”冀然博士表示：”深耕纳米压印这个技术20年了，无论市场对这个技术是冷是热，一直坚持下来，就是因为坚信这个技术会有很好的应用前景。守住这份初心，不贪大而全，先做好小而美，做隐形行业冠军，认真打磨产品，真诚服务每一个客户，在一个技术领域深挖到极致，为中国的微纳加工设备产业发展踏踏实实地做出我们的贡献，未来天仁微纳才能成长为有国际竞争力的公司。”关于天仁微纳青岛天仁微纳科技有限责任公司成立于2015年，是世界领先的纳米压印设备和解决方案提供商，产品与服务涵盖纳米压印相关的设备、模具、材料、工艺以及生产咨询服务。天仁微纳致力于拓展纳米压印技术在创新产品领域的应用，例如3D传感（DOE、Diffuser等）、AR/VR、生物芯片、集成电路、显示、太阳能电池、LED等。天仁微纳的使命是成为世界领先的创新公司，并利用卓越的创新力为客户解决高附加值生产难题，帮助客户实现创新技术到产品的转化。

据致道资本官微消息，近日，致道资本已投项目——苏州光舵微纳科技股份有限公司（简称：光舵微纳）完成由国投创合投资的近亿元B+轮股权融资。 作为国内领先的纳米压印技术完整方案提供商，光舵微纳经过多年的研发及市场应用推广，制造出了多款研发型纳米压印设备及全自动量产型纳米压印设备，实现了设备、耗材及工艺的全方位突破。纳米压印技术是微纳加工领域的一项关键底层技术，在国际半导体蓝图（ITRS）中，该技术被列为下一代半导体加工技术的重要代表之一。光舵微纳在LED图形化衬底产业（LED-PSS）处于绝对的技术及市场领先地位，纳米压印设备及耗材已在客户端实现超过4000万片LED-PSS的大规模稳定量产，在此应用场景上实现了对尼康光刻机的产业化替代，并处于快速扩张阶段。同时，积极拓展纳米压印技术在高端半导体、AR衍射光波导、生物检测器件、消费电子等诸多重大领域的产业化应用，并取得了重要进展。此次融资完成后，光舵微纳将继续提升其核心研发团队的技术实力，积极研发应用于多个重要场景的高端纳米压印设备并进行广泛的市场开拓，进行产线扩充，推进纳米压印技术在更多应用领域的导入，打造从产品、系统到整体解决方案的商业模式，助力我国半导体制造产业的高速发展。

日本佳能正通过光刻机加快抢占高功能半导体市场。佳能时隔7年更新了面向小型基板的半导体光刻机，提高了生产效率。在用于纯电动汽车（EV）的功率半导体和用于物联网的传感器需求有望扩大的背景下，佳能推进支持多种半导体的产品战略。目标是在三大巨头垄断的光刻机市场上确立自主地位。佳能将于2021年3月发售新型光刻机“FPA-3030i5a”，该设备使用波长为365纳米的“i线”光源，支持直径从2英寸（约5厘米）到8英寸（约20厘米）的小型基板。分辨率为0.35微米，更新了测量晶圆位置的构件和软件。与以往机型相比，生产效率提高约17％。佳能的光刻机新机型调整了测量晶圆位置的“校准示波器”的构成，与曝光工序分开设置了测量单元。通过同时进行纵横两个方向的测量而缩短了时间，并通过扩大测量光的波长范围，实现了对难以识别标记的多层基板和透明基板的支持，而且能够识别出晶圆背面的标记。除了目前主流的硅晶圆之外，新机型还可以提高小型晶圆较多的化合物半导体的生产效率。包括功率器件耐压性等出色的碳化硅（SiC），以及作为5G相关半导体材料而受到期待的氮化镓（GaN）等。随着纯电动汽车和物联网的普及，高性能半导体的需求有望增加。在半导体光刻机领域，荷兰ASML和日本的佳能、尼康3家企业占据了全球9成以上的份额。在促进提升半导体性能的精细化领域，可使用短波长的“EUV”光源的ASML目前处于优势地位。佳能光学设备业务本部副业务部长三浦圣也表示，佳能将根据半导体材料和基板尺寸等客户制造的半导体种类来扩大产品线。按照客户的需求，对机身及晶圆台等平台、投影透镜、校准示波器三个主要单元进行开发和组合，建立齐全的产品群。佳能还致力于研发“后期工序”（制作半导体芯片之后的封装加工等）中使用的光刻机。2020年7月推出了用于515毫米×510毫米大型基板的光刻机。以此来获取把制成的多个芯片排列在一起、一次性进行精细布线和封装的需求。佳能还致力于“纳米压印”（将嵌有电路图案的模板压在硅晶圆的树脂上形成电路）光刻设备的研发。据悉还将着力开展新一代生产工艺的研发。

近日，华为旗下深圳哈勃科技投资合伙企业（有限合伙）新增一家对外投资企业青岛天仁微纳科技有限责任公司（以下简称“天仁微纳”），持股比例约为5%。天仁微纳成立于2015年，专注于纳米加工领域，尤其是纳米压印技术。其官方显示，公司是世界领先的微纳加工设备和解决方案提供商，核心竞争力是为客户提供纳米压印整体解决方案。产品与服务涵盖纳米压印相关的设备、模具、材料、工艺以及生产咨询服务。公司致力于拓展纳米压印技术在创新产品领域的应用，例如发光二极管、微纳机电系统、虚拟现实和增强现实光波导、3D传感、生物芯片、显示以及太阳能等。公开资料显示，天仁微纳创始人冀然博士，从事纳米压印技术研发与推广20年。冀然博士2000年赴德留学，师从欧洲纳米压印之父Kurz教授研究纳米压印设备与材料，先后获得德国亚琛工业大学硕士学位与马普所博士学位。博士毕业后加入德国半导体设备上市公司负责纳米压印设备开发与市场推广。2015年，看到纳米压印在微纳光学晶圆级加工领域的市场前景，冀然博士辞去德国上市公司纳米压印首席科学家职位归国创业，成立天仁微纳，专注于纳米压印设备与全套解决方案的研发与产业化。

4月2日消息，据外媒报道，俄罗斯莫斯科电子技术学院（MIET）已经接下了贸工部的6．7亿卢布资金（约合5100万元人民币），准备研发制造芯片的光刻机，并号称该款光刻机工艺可以达到EUV级别，但技术原理完全不同，他们研发的是基于同步加速器和／或等离子体源的无掩模X射线光刻机。文章内容显示：“MIET已经在无掩模EUV光刻领域取得了进展，包括与国内其他科研机构和科学家团体联合开展的研究。该项目还将涉及Zelenograd公司ESTO和Zelenograd同步加速器，现在是国家研究中心库尔恰托夫研究所的技术储存综合体（TNK）Zelenograd。“基于在该国运行和发射的同步加速器，特别是在TNKZelenograd的同步加速器以及国内等离子源的基础上，创造技术和设备，将使处理具有设计标准的半导体晶片成为可能28nm、16nm及以下，”招标文件包含这项研究工作（研发）的要求。“无掩模X射线纳米光刻技术和正在开发的设备在国内和世界上都没有类似物。”据了解，X射线因为波长很短，几乎没有衍射效应，所以很早就进入了光刻技术研发的视野内，并且在八十年代就有了X射线光刻。九十年代，IBM在美国佛蒙特州建了一条采用同步辐射光源的X射线光刻机为主力的高频IC生产线，美国军方为主要客户。而当年X射线光刻技术，是当时的下一代光刻技术的强有力竞争者。后来随着准分子激光和GaF透镜技术的成熟，深紫外光刻技术延续了下去，在分辨率和经济性上都打败了X射线光刻。X射线光刻就退出了主流光刻技术的竞争。现在用X射线光刻的，主要是LIGA技术，用来制造高深宽比结构的一种技术，可以制造出100:1的深宽比，应用于mems技术当中。目前国内有两个地方可以做X射线光刻，一个是合肥同步辐射，一个是北京同步辐射。由于X射线准直性非常好，传统的X射线光刻，是1:1复制的。掩模版使用的是硅梁支撑的低应力氮化硅薄膜，上面有一层图形化的金，作为掩蔽层。曝光方式采用扫描的方式，效率不高。目前最先进的光学光刻是EUV，极紫外光刻。我们也称之为软X射线光刻，既有光学光刻的特征，也有X射线光刻的特征。极紫外波长很短，没有透镜能够放大缩小，所以只能采用凹面镜进行反射式缩放。而掩模版也采用反射式，曝光方式也是扫描，整个系统在真空下运行。公开资料显示，承接了光刻机研发计划的“MIET”是俄罗斯高科技领域领先的技术大学。通过将现代实验室、对教育过程的全新认识以及教育、科学和工业进行独特整合，MIET成为微电子和纳米电子、电信和信息技术领域培训专家的领导者。该大学是俄罗斯大学发明活动排名中最强大的三所大学之一，是莫斯科国立大学排名中排名前五的技术大学之一，也是著名的英国出版物《泰晤士报》排名前20位的俄罗斯大学之一高等教育。实际上俄罗斯早已在芯片制造业上遭到了美国制裁。俄国内唯二半导体企业Ангстрем公司原计划通过AMD购买必要工艺设备，但这笔交易由于2016年Ангстрем公司上了美国商务部制裁名单而中止，其在泽列诺格勒的工厂因为制程工艺落后无法获得足够订单长期处于亏损状态债务超过1000亿卢布，2019年其最大债权方VEB.RF（俄罗斯国家开发集团）对其进行破产重组。当然俄另一家芯片制造商Микрон因祸得福获得了利用Ангстрем生产车间改造28纳米制程新生产线的机会，为其节省了10亿美元。俄国内半导体消费市场不到全球份额2%，如果没有政府推动，针对这样小市场的产业需求去研发制造需要投入几百亿美元成本的DUV\EUV光刻机是经济上极不合理的（全世界产业市场也就那么大）。另一方面俄军用、航天市场对芯片需求的批量不大，但种类多，需要经济上合理的小批量、多品种的产能。适用于大批量生产的投影式光刻机不能满足这种产业需求。俄国内有两条使用8英寸晶圆的生产线，分别属于АО «Микрон»和ООО «НМ-ТЕХ» 。6英寸晶圆的四条生产线，分属АО «Микрон»， АО «Ангстрем»， АО «ВЗПП-Микрон»和НИИСИ РАН，前面三个都属于上世纪90年代至本世纪初技术水平，值得注意的是最后那个用的是新的无掩膜直写。2014年荷兰Mapper公司与俄RUSNANO公司合资在莫斯科组建一家生产无掩膜光刻机核心组件微机电光学元件的工厂。该工厂生产的电子光学元件可以将一束电子束分成13000束电子束，并对每束电子束进行控制，从而极大提高了无掩膜电子束光刻机的生产效率，使这类光刻机用于设计阶段样品制造外，更加适应小批量生产的需求。Mapper公司多束无掩模光刻机，可以用于32纳米制成，其核心部件即由俄罗斯制造。更早时候，RUSNANO投资了瓦迪姆.拉霍夫斯基教授团队研制的纳米级定位器，使用该项技术可用于加工10纳米精度的非球面光学元件（用于紫外和X波段）。而这位瓦迪姆.拉霍夫斯基，是位大牛。1992年他与苏联时期在全联盟计量科学研究所工作的同事创立一家小公司接一些为苏联时期电子产品生产零件的零散订单。在生产过程中，他们被掩膜缺陷反复折腾，随着制成工艺缩小，就会出现新的问题，之前提出的解决方法都不再有效。而所需要的投资也越来越高，单是掩膜成本就从0.5微米时代的400美元增加到如今的70万美元以上。这时候拉霍夫斯基想到如果用全息生成图像的方法就可以避免掩膜缺陷对产品质量造成影响，据估计，即便缺陷占据全息掩膜面积1%，实际创建的图像质量也不会受到影响。掩膜局部缺陷对成像质量的影响降低了9-10个数量级。这同样可以延长掩膜的使用寿命和降低透镜成本（只需要简单的透镜来照射面罩），甚至利用这一技术可以实现3D光刻。但根据全息图像计算全息掩膜时，他们遇到了数学难题，为此他找到了现代渐近衍射理论的创始人弗拉基米尔安德烈耶维奇博罗维科夫教授，教授为他提供了计算方法。然而全息掩膜的计算量仍然需要超级计算机才能完成。之后他的开发团队致力于简化算法，直至能够在微机上实现，同时他们开发了一个软件包，用以生成全息掩膜（在此过程中他们发现如果用平面波再现全息图将使掩膜的拓扑结构变得无法制造，为此他们通过数学方法解决了会聚球面波的难题）。最初他找到RUSNANO，希望获得对其研发的全息投影光刻技术的投资。但RUSNANO的态度令他感到失望。之后这位老哥找到SEMI欧洲分会主席，于是他获得了瑞士Empa资金支持，并在2015年成立了Nanotech SWHL GmbH公司。按照这位大牛的观点，俄政府领导人熟悉大工业，但不熟悉技术密集型产业，缺乏苏联政府那样对有产业潜力的先进技术孵化投资的远见。而此次外媒报道的无掩膜X射线光刻机虽然无法满足大批量生产的需求。不过2020至2021年9月份，俄整个电子工业只得到2660亿卢布拨款，一座28纳米生产线和配套晶圆厂至少也要投资上万亿卢布，投入这么大一笔费用，俄国内市场也难以提供足够订单维持其运转。光刻机、芯片制造从来不是自古华山一条道，解决不同需求有不同的技术路径(例如大批量生产方面压印法也是比较有发展前景的工艺)。

台式R2P纳米压印机Desktop R2P Nanolmprinter我们的台式R2P纳米压印机是原型制作、实验和产品开发的理想工具。台式R2P纳米压印机适用于小规模的纳米压印光刻工作。该设备是快速制作原型、测试和表征结构特性的理想工具，包括光固化树脂和压印材料。典型应用包括压印、芯片实验室、衍射光学元件和其他纳米压印结构。01.纳米压印光刻技术的更好解决方案与目前仍主导行业的传统纳米压印机相比，这款台式R2P纳米压印机是一款小型，性价比高，且具有竞争力的“卷对板”压印机。这种智能技术是同类技术中的首创:同时采用了辊印工艺和光固化方法，获得专利的光学引擎光固化光源位于纳米压印滚筒内。我们的R2P纳米压印机使用专利的压印工艺和可调压印力，最大限度地减少材料的收缩，同时减少气泡问题。这种压印工艺降低了对基底材料一致性的要求，从而降低了成本，提高了产量。设计工程师设计了这台R2P纳米压印机，目的是节约成本，同时打造一台高质量输出的机器；每小时可进行多达60个板/晶片且不会影响质量。加快流程周期02.桌面R2P纳米压印机通过快速测试新设计，加速迭dai 开发周期，因此，它是制作原型的完美设备。这款设备使用户能够试验和测试许多压印技术、光固化树脂和加工参数，如压力、速度和光强度。在大规模生产之前，这些测试是必要的，还可节省时间和资源。台式R2P纳米压印机可以轻松地用我们的耗材制造压印模板(模具)。设备参数桌面R2P纳米压印机技术参数 ▶ 压印尺寸：高达105 x 188毫米（宽x长）； ▶ 基板厚度：高达11毫米； ▶ 压印速度：每小时60次手动复制（速度可达5米/分钟）； ▶ 速度范围：0,1至5米/分钟； ▶ 光学固化引擎：LED 寿命长 395nm； ▶ 最大功率：在5米/分钟时可达120mJ/cm2； ▶ 设备尺寸和重量：670x380x320毫米（长x宽x高），26Kg；如您对 滚筒式纳米压印机 感兴趣，可通过 仪器信息网400-860-5168转3827 和我们取得联系！

日前，中科院光电技术研究所微光刻技术与微光学实验室首次提出基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。该技术利用微纳结构边际作为掩模图形，对表面等离子体进行有效激发，其采用普通I-line、G-line光源获得了特征尺寸小于30纳米的超分辨光刻图形。 　　据相关负责人介绍，传统的微光刻工艺采用尽可能短的曝光波长，期望获得百纳米甚至几十纳米级别的光刻分辨率。然而，随着曝光波长的缩短，整个光刻装备的成本也急剧上升。以目前主流的193光刻机为例，其售价为几千万美元。如此高昂的成本严重限制了短波长光源光刻技术的应用。 　　近年来，表面等离子体光学的提出为微光刻技术的发展提供了新的选择。利用表面等离子体波的短波长，通过合理的设计掩模图形和工艺参数，超分辨的纳米光刻技术有望形成。 　　在此背景下，该所研究员提出了基于微结构边际的LSP超分辨光刻技术。理论研究表明，该技术可获得特征尺寸小于1/10曝光波长的纳米结构，并利用365纳米光源从实验上获得了超越衍射极限的光刻分辨率。这将为我国正在迅猛发展的信息产业技术及纳米科技提供坚实的加工制备基础。

9月21日，美国原子级精密制造工具的纳米技术公司Zyvex Labs发布公告，已推出世界上最高分辨率的光刻系统“ZyvexLitho1“，其使用电子束光刻技术，实现了768皮米(即0.768纳米)的原子级精密图案和亚纳米级分辨率。Zyvex Labs已经开始接受ZvyvexLitho1系统的订单，交货期约为6个月。EUV光刻机是当前先进制程的必备设备。荷兰阿斯麦（ASML）作为全球第一大光刻机设备商，同时也是全球唯一可提供EUV光刻机的设备商。在市调机构CINNO Research发布的2022年上半年全球上市公司半导体设备业务营收排名Top10报告中排名第二。Zyvex Labs此次推出的ZyvexLitho1光刻系统，基于STM扫描隧道显微镜，使用的是EBL电子束光刻方式，可以制造出了0.7纳米线宽的芯片，相当于2个硅原子的宽度，是当前制造精度最高的光刻系统。据悉，ZyvexLitho1光刻系统ZyvexLitho1的高精度光刻可以用于实验室阶段高端制程工艺的产品研发，是传统芯片制造所需光刻机的一个应用补充，主要可用于制造对于精度有较高要求的量子计算机的相关芯片，例如高精度的固态量子器件以及纳米器件及材料，对半导体产业的发展也具有巨大的促进作用。目前，Zyvex Labs已经开始接受订单，6个月内就可出货。对于这个新型光刻系统是否会威胁到EUV光刻的统治地位，赛迪顾问集成电路产业研究中心一级咨询专家池宪念表示：“短期内并不会“，他指出ZyvexLitho1是一种使用电子束曝光作为光刻方式的设备，与传统光刻机工作原理会有明显的差异。它是通过电子束改变光刻胶的溶解度，最后选择性地去除曝光或未曝光区域。它的优势在于可以绘制10纳米以下分辨率的自定义图案，是属于无掩模光刻直接写入的工作方式，精度远高于目前的传统光刻机。但是由于这类型设备的单个产品光刻的工作时间要在几小时到十几小时不等，工作效率方面还需进一步提高，因此不会快速取代EUV光刻机。

近日，有消息称，上海微电子正致力于研发28纳米浸没式光刻机，预计在2023年年底将国产第一台SSA/800-10W光刻机设备交付市场。此前，国家知识产权局公布了一项华为新的专利“反射镜、光刻装置及其控制方法”，在极紫外线光刻机核心技术上取得突破性进展。　　半导体产业是全球主要国家的战略高地。美国、荷兰、日本先后对光刻机等半导体制造设备出口进行限制，我国将于8月1日起对镓、锗相关物项实施出口管制。想要不被“卡脖子”，在关键环节实现自主可控是必经之路。光刻机“卡脖子”问题具体体现在哪儿？我国企业已经取得了哪些进展？国产量子芯片领域能否把握发展先机？记者近日就此调研了部分上市公司，采访了学术界、产业界多位专家。　　业内人士普遍表示，我国企业加快核心领域自主研发，光刻机产业链上下游正不断涌现出新进展、新成果，国产化加速向前。“中国芯”正在崛起。　　光刻机领域突破不断　　光刻机又名掩模对准曝光机，被称为“半导体工业皇冠上的明珠”，是半导体产业链中最精密的设备，是制造芯片的核心装备。光刻机技术有多难？业界有形象的比喻，用光在晶圆上画图，相当于两架客机齐头并进，一架机翼上挂一把刀，另一架飞机上粘一颗米粒，用刀在米粒上刻字。　　目前，全球能生产光刻机的厂商寥寥无几，荷兰阿斯麦、日本尼康和佳能占据了主要市场。其中，阿斯麦技术最为领先，它是唯一能生产极紫外线光刻机的厂家，这种光刻机可实现7纳米甚至5纳米工艺。阿斯麦第一大股东是美国资本国际集团，第二大股东是美国的黑岩集团。　　中国在光刻机技术方面曾站在世界“第一方阵”，1965年研制出了65型接触式光刻机，1985年研制出的分步光刻机样机，当时与国外先进水平差距不超过7年，但此后，我国开始从国外购买光刻机。自20世纪90年代起，阿斯麦等国外企业却迅速崛起。　　眼下，我国光刻机产业处处被“卡脖子”。接受本报记者调研的企业称：“卡脖子”的难点主要在两处：一是光源，光刻机要求体系小、功率高而稳定的光源；二是镜片，为了让光线能够精确地照射到硅片上刻画出微小的图案，需要一系列高精度和高光滑度的镜片来聚焦和校准光线。　　上海微电子副董事长贺荣明在受访时表示：“2002年，我国专家出国考察时，对方工程师说，哪怕把所有图纸都给你们，你们也未必能做出光刻机。”回国后，贺荣明带领团队夜以继日攻关，研发团队经过5年终于在曝光这个关键环节取得重大突破，之后不断闯关。目前，上海微电子已可量产90纳米分辨率的SSX600系列光刻机，28纳米分辨率的光刻机也有望取得突破。　　国产化率日渐提升　　贺荣明带领的上海微电子，仅仅是我国企业在光刻机走向自主可控进程中付出努力的一个缩影。近年来，多家A股上市公司已经进入到光刻机全球产业链各环节之中，包括光刻机光源系统厂商福晶科技，物镜系统厂商奥普光电，涂胶显影厂商芯源微、富创精密，光掩膜版厂商清溢光电、华润微，缺陷检测厂商精测电子，光刻胶厂商南大光电、容大感光，光刻气体厂商雅克科技、华特气体等。　　其中，富创精密是阿斯麦的供应商之一，全球为数不多的能够量产应用于7纳米工艺制程半导体设备的精密零部件制造商。对于国产化问题，富创精密表示：“公司将在现有产品的基础上逐步实现半导体设备精密零部件的国产化。”　　华特气体则表示：“公司产品已批量供应14纳米、7纳米等产线，部分氟碳类产品、氢化物已进入到5纳米的先进制程工艺中使用。”　　中微公司将产业的快速发展归功于资本市场的助力。中微公司董秘刘晓宇表示：“资本市场不仅解决了公司资金需求，并且带来广泛的社会资源和产业链上下游资源，形成产业链协同效应。”　　随着产业链上下游企业的共同努力，光刻机的国产化率日渐提升。　　浙商证券研报表示，当前我国在清洗、热处理、去胶设备的国产化率分别达到34%、40%、90%；在涂胶显影、刻蚀、真空镀膜的国产化率达到10%至30%；在原子层沉积、光刻、量测检测、离子注入的国产化率暂时低于5%。　　正如工银投行研究中心信息技术行业首席分析师许可源所言，全球半导体产业碎片化趋势显现，对于我国半导体产业，国产替代成为未来发展的长期逻辑。随着国内半导体制造和封测产能的持续扩张，将为国内设备厂商提供更多验证与导入的机遇，带动国内产业在技术和市场上的突破。　　有望借量子技术换道超车　　除了上述各领域的创新外，被誉为新一轮科技革命的战略制高点——量子科学领域，中国位列全球“第一方阵”。量子计算机对复杂数据的计算能力大大超过传统计算机的极限，这为“中国芯”换道超车提供了技术支持。　　目前，华为的超导量子芯片专利技术，大幅提升量子芯片的良率，已经超过了英特尔；本源量子已经研发出中国首个自主研发的超导量子计算机本源悟源。　　中天汇富投资控股集团董事长、本源量子创业合伙人黄罡向记者表示：“公司从诞生之日开始，就把实现自主可控作为根本目标。我国有庞大的应用场景，有生机勃发的产业生态，为量子技术发展提供沃土。”　　不管是科技攻关还是换道超车，都离不开国家政策的护航。国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，要加强原创性引领性科技攻关。　　“近年来，在许多科技创新的关键领域，我国取得的成果可圈可点，一些企业脱颖而出进入国际市场参与全球化竞争，这与我国高度重视并出台产业政策进行资源支持密不可分。”中央财经大学数字经济融合创新发展中心主任陈端向记者表示。　　中国半导体行业协会副理事长于燮康也对记者表示：“尽管我国半导体产业面临技术等各种挑战，但高速增长的国内市场规模也为产业升级优化提供了重要机遇。”

根据俄罗斯媒体报道指出，俄罗斯正在研发生产芯片的微影光刻机。其工业和贸易部副部长Vasily Shpak 在接受媒体访问时指出，2024 年将开始生产350 纳米微影光刻机，也就是说在明年俄罗斯就能拥有自己的光刻机了。此外，在2026年启动用于生产130 纳米制程芯片的微影光刻机。其生产将在莫斯科、泽列诺格勒、圣彼得堡和新西伯利亚的现有工厂进行。Vasily Shpak 指出，当前全球只有两家公司生产此类设备，包括日本NIKON 和荷兰ASML。然而，其对于半导体的生产相当重要。Vasily Shpak 指出，一个简单的逻辑就是，如果没有半导体主权，那就没有技术主权，那么你在国防安全和政治主权方面就非常脆弱。而现在俄罗斯已经掌握了使用外国制造65 纳米微影光刻机的技术，但因为外国公司被禁止向俄罗斯出口先进的微影光刻机，所以俄罗斯正在匆忙开发自己的生产设备。Vasily Shpak 表示，2024 年就将拨款2,114 亿卢布（约23亿美元）用于国内电子产品的开发。而俄罗斯决定开发350 纳米到65 纳米微影光刻机的原因，在于这一技术范围内的芯片多用于微控制器、电力电子、电信电路、汽车电子等方面上，这些应用大约占市场的60%。所以，这项设备在全世界市场的需求量很大，并且将在至少10 年内有持续的需求。另外，当被问到可能遭遇的阻力时，Vasily Shpak 说，我不想抱怨，所有的问题都不是问题，因为这关系到我们拥有哪些机会，以及所设定的目标。

在10月19日和20日举行的Canon EXPO 2023活动 上，佳能将10月13日刚刚宣布商业化的纳米压印半导体制造设备 FPA-1200NZ2C 放置在展厅入口附近。佳能FPA-1200NZ2C的1/1比例模型，FPA-1200NZ2C是一种纳米压印半导体制造系统，可用于先进工艺， 吸引了现场许多人的目光从宣布的那一刻起，该公司的纳米压印设备就受到广泛关注，尤其是那些半导体从业者。 据悉，该设备最初由美国Molecular Imprints开发，2014年被佳能收购，并持续开发，旨在将其应用于半导体制造。此次商业化的影响是巨大的，该公司董事长兼总裁兼首席执行官Fujio Mitarai也透露，自宣布以来，他收到了许多咨询，获得了高度关注。实现纳米压印的尖端工艺制造的环境控制技术FPA-1200NZ2C最重要的一点是，它是一种已经商业化的技术。该技术可以实现与5nm工艺相当的最小线宽（布线半间距）为14nm的图案生成，并且产量很高（还有望通过提高掩模精度和对准来实现相当于2nm工艺的工艺）。到目前为止，纳米压印在分辨率、对准精度、吞吐量和缺陷方面一直被认为不适合半导体制造。 其中，细微颗粒污染和对准精度尤其成问题。 特别是，在半导体洁净室中，颗粒对清洁度影响最强，但ISO标准是基于每立方米空气中存在多少 0.1 μm 或更多的颗粒。如果不注意小于标准的细颗粒的存在，就会出现缺陷，产量不会提高。2017年，佳能开始向东芝存储器（现铠侠）的四日市工厂供应这些产品，并开始验证其实际使用。在此过程中，他们发现了防止颗粒物进入实际将掩模（模板）压在晶圆上形成图案的工作站的问题并改进了环境控制技术，例如采用高精度过滤器和气幕作为减少颗粒的技术来减少缺陷。因此，似乎已经可以形成与5nm工艺相当的低缺陷图案，并且已经决定可以将其商业化。此外，通过采用对每次镜头进行对齐的逐个芯片方法（一般光刻设备是全局对准方法），以及利用通过改变激光束的热分布产生的晶圆热膨胀来高精度补偿底层电路图案的失真，通过混合和匹配，对准精度为4nm。但是，除了逐个模具的方法外，还需要以皮升顺序涂上喷墨头喷出的固化树脂（光刻胶），将掩模压在其上（控制皮升量级不会导致光刻胶突出），并用紫外线固化。假设吞吐量为一小时（最多可配置4个工作站，在这种情况下每小时80张）。ASML目前型号NXE：3600D的EUV光刻系统的吞吐量约为160张/小时，被认为是3nm工艺中的主要机器“NXE：3800E”的吞吐量约为220张/小时，虽然相差较大，功耗约为1/10，价格未公开，但EUV光刻设备的价格据说平均约为400亿日元。 由于纳米压印设备据说没有那么昂贵，因此在查看小批量、高混合需求的 TCO（总拥有成本）时，可能不会有太大差异。在 3D 封装中水平部署曝光技术除了FPA-1200NZ2C外，展厅还展出了FPA-5520iV LF2选件i射线光刻系统的模型。FPA-5520iV的目标是2.5D/3D封装的制造工艺。 前端工艺的光刻系统侧重于形成具有一定线宽的图案，而该系统则侧重于形成深孔图案的方向，因此线和空间（L/S）较粗，但焦深较深，其特点是能够挖掘3D IC所需的高纵横比沟槽。此外，通过将上一道工序中光刻设备中使用的非球面透镜应用于投影光学系统，畸变已减少到上一代的1/4以下，从而可以将更平滑的镜头拼接在一起。 此外，通过改进均匀照明光的均质器来提高照明光学系统的照度均匀性，该公司× 52 mm 和 68 mm 实现了 0.8 μm 的分辨率，并且通过将镜头以 2×2 的比例拼接在一起，即使在超过 100 mm × 100 mm 的曝光下也能提供 0.8 μm 的分辨率。使用FPA-5520iV LF2选项形成的300mm晶片。曝光尺寸为前工序标准视角的26mm×33mm和4次连续曝光的100mm×100mm此外，虽然没有实物，但FPA-5520iV的说明面板的一部分还描绘了“FPA-8000iW”，它可以处理515mm×510mm的大型方形基板（玻璃），同时是相同的i-line光刻设备。 它是以3D封装技术为中心的半导体器件未来发展所必需的技术。

据市场消息，目前，ASML High NA EUV光刻机仅有两台，如此限量版的EUV关键设备必然无法满足市场对先进制程芯片的需求，为此ASML布局步伐又迈一步。当地时间6月3日，全球最大的半导体设备制造商阿斯麦（ASML）宣布，携手比利时微电子研究中心（IMEC），在荷兰费尔德霍芬（Veldhoven）开设联合High-NA EUV光刻实验室（High NA EUV Lithography Lab），并由双方共同运营。推动摩尔定律关键因素：High NA EUV技术据业界信息，High NA EUV技术是EUV技术的进一步发展。NA代表数值孔径，表示光学系统收集和聚焦光线的能力。数值越高，聚光能力越好。通过升级将掩膜上的电路图形反射到硅晶圆上的光学系统，High NA EUV光刻技术能够大幅提高分辨率，从而有助于晶体管的进一步微缩。ASML的High NA EUV设备是芯片制造商制造2nm工艺节点芯片的必备设备，每台设备的成本超过5000亿韩元。据悉，ASML最先进的高数值孔径EUV设备的数值孔径将从0.33提高到0.55，这意味着设备可以绘制更精细的电路图案。ASML官网消息指出，经过多年的构建和整合，该实验室已准备好为领先的逻辑和存储芯片制造商、以及先进材料和设备供应商，提供第一台原型高数值孔径EUV扫描仪（TWINSCAN EXE：5000）以及周围的处理和计量工具。据介绍，0.55NA EUV扫描仪和基础设施的准备工作始于2018年，在此之前，ASML和ZEISS（蔡司）已经能够开发High NA EUV扫描仪专用解决方案，涉及光源、光学元件、镜头变形、拼接、降低景深、边缘位置误差和叠加精度。与此同时，IMEC与其扩展的供应商网络紧密合作，准备了图案化生态系统，包括开发先进的光刻胶和底层材料、光掩模、计量和检测技术、（变形）成像策略、光学邻近校正 (OPC) 以及集成图案化和蚀刻技术。准备工作最近取得了首次曝光，首次展示了使用0.55NA EUV原型扫描仪在Veldhoven的金属氧化物光刻胶 (MOR) 上印刷的10纳米密集线条（20纳米间距）。此次联合实验室的开放，被视为High-NA EUV技术大批量生产准备过程中的重要里程碑。业界预计，随着该技术的不断成熟和普及，将在2025-2026年期间迎来大规模的量产应用。IMEC总裁兼首席执行官Luc Van den hove表示，High-NA EUV是光学光刻领域的下一个里程碑，有望在一次曝光中对间距为20纳米的金属线/空间进行图案化，并支持下一代DRAM芯片。与现有的多图案化0.33 NA EUV方案相比，这将提高产量并缩短周期时间，甚至减少二氧化碳排放量。因此，它将成为推动摩尔定律进入埃时代的关键推动因素。先进制程竞争开战：光刻机“挺忙的”在芯片制造中，先进制程技术是当前行业研发的重点，掌握研发最新制程技术的大厂主要是台积电、三星、英特尔，从三大厂的动态来看，先进制程研发之争已开启。而光刻设备是芯片制造过程中的核心步骤，目前ASML是全球唯一掌握High-NA EUV技术的设备厂商，随着先进制程芯片竞争日益升温，各大厂瞄准EUV先进设备开始抢购。从订单情况来看，ASML财报显示，今年第一季度公司新增订单金额为36亿欧元，其中6.56亿欧元为EUV光刻机订单。这一局，英特尔率先抢下了ASML大部分的High NA EUV光刻机。据此前外媒消息，ASML截至2025上半年的高数值孔径EUV（High-NA EUV）设备订单由英特尔全部包揽。并在前不久英特尔宣布完成了ASML High-NA EUV光刻机设备组装。这是ASML生产的首台High NA EUV光刻机，价值高达3.5亿欧元，英特尔计划用该款设备生产1.8nm以下的先进制程芯片。据了解，ASML还对外交付了第二台High NA EUV光刻机，但未透露买家信息。值得一提的是，ASML的订单已超过了十几台，但EUV设备的最大客户台积电却表示“不抢ASML新设备”。台积电业务开发资深副总经理张晓强此前表示，台积电A16制程不一定要用阿斯麦（ASML）High-NA EUV。现有EUV能力支持芯片生产到2026年底，届时A16制程将根据目前蓝图推出。三星电子方面，该公司联合ASML共同投资1万亿韩元在韩国建立新研发中心。该中心位于京畿道华城市ASML新园区前，将配备能够实施亚2nm工艺的先进高数值孔径EUV光刻设备，并将成为ASML和三星电子工程师使用EUV设备进行先进半导体研发合作的场所。据此前动态，三星电子已在ASML韩国华城新园区附近新获得了一块场地，将于明年开始建设，计划在竣工时引进[高数值孔径]设备，预计最晚会在2027年完成。三星电子还与ASML EUV光刻机组件供应商蔡司联手，在EUV领域深化合作。公开资料显示，蔡司集团是全球唯一的极紫外（EUV）光系统供应商ASML Holding NV的光学系统唯一供应商。据透露，每台EUV光刻机中包含了三万多个由蔡司提供的组件。三星电子此前指出，其目标是引领3nm以下的微制造工艺技术，今年计划采用EUV光刻技术量产第六代10纳米DRAM芯片。未来，三星电子积极寻求到2025年实现2nm芯片商业化，到2027年实现1.4nm芯片商业化。

激光外差干涉技术在光刻机中的应用 张志平*，杨晓峰 复旦大学工程与应用技术研究院上海市超精密运动控制与检测工程研究中心，上海 201203摘要 超精密位移测量系统是光刻机不可或缺的关键分系统之一，而基于激光外差干涉技术的超精密位移测量系统同时具备亚纳米级分辨率、纳米级精度、米级量程和数米每秒的测量速度等优点，是目前唯一能满足光刻机要求的位移测量系统。目前应用于光刻机的超精密位移测量系统主要有双频激光干涉仪和平面光栅测量系统两种，二者均以激光外差干涉技术为基础。本文将分别对这两种测量系统的原理、优缺点以及在光刻机中的典型应用进行阐述。关键词 光刻机；外差干涉；双频激光干涉仪；平面光栅1 引言集成电路产业是国家经济发展的战略性、基础性产业之一，而光刻机则被誉为集成电路产业皇冠上的明珠［1］。作为光刻机三大指标之一的套刻精度，是指芯片当中上下相邻两层电路图形的位置偏差。套刻精度必须小于特征图形的1/3，比如14 nm节点光刻机的套刻精度要求小于5.7 nm。影响套刻精度的重要因素是工件台的定位精度，而工件台定位精度确定的前提则是超精密位移测量反馈，因此超精密位移测量系统是光刻机不可或缺的关键分系统之一［2-4］。随着集成电路特征尺寸的不断减小，对位置测量精度的需求也不断提高；同时，为了满足光刻机产率不断提升的需要，掩模台扫描速度也在不断提高，甚至达到 3 m/s 以上；此外，为了满足大尺寸平板显示领域的需求，光刻机工件台的尺寸和行程越 来越大，最大已达到 1. 8 m×1. 5 m；最后，为了获得工件台和掩模台良好的同步性能，光刻机还要求位置测量系统具备多轴同步测量的功能，采样同步不确定性优于纳秒级别［5-8］。 综上，光刻机要求位置测量系统同时具备亚纳米级分辨率、纳米级精度、米级量程、数米每秒测量速度、闭环反馈以及多轴同步等特性。目前，在精密测量领域能同时满足上述测量要求的，只有外差干涉测量技术。 本文分别介绍外差干涉测量技术原理及其两 种具体结构——双频激光干涉仪和平面光栅测量系统，以及外差干涉技术在光刻机中的典型应用。 2 外差干涉原理 2. 1 拍频现象 外差干涉又称为双频干涉或者交流干涉，是利用“拍频”现象，在单频干涉的基础上发展而来的一 种干涉测量技术。 假设两列波的方程为 x1 = A cos ω1 t ， （1） x2 = A cos ω2 t 。 （2） 叠加后可表示为（3）拍频定义为单位时间内合振动振幅强弱变化 的次数，即 v =| (ω2 - ω1)/2π |=| v 2 - v 1 | 。 （4） 波 x1、x2 以及合成后的波 x 如图 1 所示，其中包 络线的频率即为拍频，也称为外差频率。如果其中一个正弦波的相位发生变化，拍频信号的相位会发生完全相同的变化，即外差拍频信号将完整保留原始信号的相位信息。 图 1. 拍频示意图Fig. 1. Beat frequency diagram对于激光而言，因为频率很高（通常为 1014 Hz 量级），目前的光电探测器无法响应，但可以探测到两束频率相近的激光产生的拍频（几兆到几十兆赫兹）。因此拍频被应用到激光领域，发展成激光外差干涉技术。2. 2 外差干涉技术 由拍频原理可知 ，所谓外差就是将要接收的信号调制在一个已知频率信号上，在接收端再将该调制信号进行解调。由于高频率的激光信号相位变化难以精确测量，但利用外差干涉技术可以用低频拍频信号把高频信号的 相位变化解调出来，将大大降低后续精确鉴相的难度。因此，外差技术最显著的特点就是信号以交流的方式进行传输和处理。 与单频干涉技术相比，外差干涉技术的突出优点是：1）由于被测对象的相位信息是加载在稳定的差频（通常几兆到几十兆赫兹）上，因此光电探测时避过了低频噪声区，提高了光电信号的信噪比。例如在外界干扰下，测量光束光强衰减 50% 时，单频干涉仪很难正常工作，而外差干涉仪在光强衰减 90% 时仍能正常工作 ，因此更适用于工业现场 。 2）外差干涉可以根据差频信号的增减直接判别运动方向，而单频干涉技术则需要复杂的鉴相系统来 判别运动方向。单频干涉技术与外差干涉技术对比如表 1 所示。表 1. 单频干涉技术与外差干涉技术对比Table 1. Comparison between homodyne interferometry and heterodyne interferometry3双频激光干涉仪 3. 1 双频激光干涉仪原理 双频激光干涉仪是在单频激光干涉仪的基础上结合外差干涉技术发展起来的，其原理如图 2 所 示。双频激光器发出两列偏振态正交的具有不同频率的线偏振光，经过偏振分光器后光束被分离。 图 2. 双频激光干涉仪原理图Fig. 2. Schematic diagram of dual frequency laserinterferometer设两束激光的波动方程为 E1 = E R1 cos ( 2πf1 t ) E2 = E R2 cos ( 2πf2 t ) ， （5） 式中：ER1和 ER2为振幅；f1和 f2为频率。 偏振态平行于纸面的频率为 f1 的光束透过干涉仪后，被目标镜反射回干涉仪。当被测目标镜移动时，产生多普勒效应，返回光束的频率变为 f1 ± Δf， Δf 为多普勒偏移量，它包含被测目标镜的位移信息。经过干涉镜后，与频率为 f2 的参考光束会合，会合后光束发生拍频，其光强 IM函数为 （6） 式（6）包含一个直流量和一个交流量，经光电探测器转换为电信号，再进行放大整形后，去除直流量，将交 流量转换为一组频率为 f1 ± Δf- f2的脉冲信号。从双频激光器中输出频率为 f1 - f2 的脉冲信 号，作为后续电路处理的基准信号。测试板卡采用减法器通过对两列信号的相减，得到由于被测目标 镜的位移引起的多普勒频移 Δf。被测目标镜的位移 L 与 Δf的关系可表示为 （7） 式中：λ 为激光的波长；N 为干涉的条纹数。因此， 只要测得条纹数，就可以计算出被测物体的位移。 3. 2 系统误差分析 双频激光干涉仪的系统误差大致由三部分组成：仪器误差、几何误差以及环境误差，如表 2 所示。 三种误差中，仪器误差可控制在 2 nm 以内；几何误 差可以通过测校进行动态补偿，残差可控制在几纳米以内；环境误差的影响最大，通常可达几十纳米到几微米量级，与测量区域的环境参数（温度、压 力、湿度等）有关，与量程几乎成正比，因此大量程测量时，需要对环境参数进行控制。 表 2. 双频激光干涉仪系统误差分解Table 2. System error of dual frequency laser interferometer4 平面光栅测量系统 双频激光干涉仪在大量程测量时，精度容易受 温度、压力、湿度等环境因素影响，研究者们同样基于外差干涉原理研发了平面光栅测量系统，可克服双频激光干涉仪的这一缺点。 4. 1 基于外差干涉的光栅测量原理 众所周知 ，常规的光栅测量是基于叠栅条纹的，具有信号对比度差、精度不高的缺点。基于外差干涉的光栅测量原理如图 3 所示，双频激光器发出频率 f1 和 f2 的线偏振光，垂直入射到被测光栅表面，分别进行+1 级和−1 级衍射，衍射光经过角锥反射镜后再次入射至被测光栅表面进行二次衍射， 然后会合并沿垂直于光栅表面的方向返回。由于被测光栅与光栅干涉仪发生了相对运动，因此，返回的激光频率变成了 f1 ± Δf和 f2 ∓ Δf，其中 Δf为多 普勒频移量，它包含被测目标镜的位移信息。 图 3. 基于外差干涉的光栅测量原理Fig. 3. Principle of grating measurement based on heterodyne interference会合后的光束 f1 ± Δf 和 f2 ∓ Δf 发生拍频，其频率为 ( f1 ± Δf ) - ( f2 ∓ Δf ) = ( f1 - f2 ) ± 2Δf。（8） 式（8）的信号与双频激光器中输出频率为 f1 - f2 的 参考信号相减，得到多普勒频移 Δf。被测目标镜的位移 L 与 Δf的关系可表示为（9） 式中 ：p 为光栅的栅距 ；N 为干涉的条纹数 。 因此，只要测得条纹数 ，就可以计算出被测物体的位移。 上述原理推导是基于一维光栅刻线的，只能测量一维运动。为了获得二维测量，只需将光栅的刻线由一维变成二维（即平面）即可。 4. 2 两种测量系统优缺点对比 由此可知，基于外差干涉的光栅测量原理与双频激光干涉仪几乎完全相同，主要的差别是被测对象由反射镜换成了衍射光栅。两种测量系统的优缺点如表 3 所示。表 3. 双频激光干涉仪与光栅测量系统对比Table 3. Dual frequency laser interferometer versus gratingmeasurement system5外差干涉测量在光刻机中的应用 发展至今，面向 28 nm 及以下技术节点的步进扫描投影式光刻机已成为集成电路制造的主流光刻机。作为光刻机的核心子系统之一的超精密工件台和掩模台，直接影响着光刻机的关键尺寸、套刻精度、产率等指标。而工件台和掩模台要求具有高速、高加速度、大行程、超精密、六自由度（x、y 大 行程平动，z 微小平动，θx、θy、θz微小转动）等运动特点，而实现这些运动特点的前提是超精密位移测量反馈。因此，基于外差干涉技术的超精密位移测量子系统已经成为光刻机不可或缺的组成部分。 4. 光刻机中的多轴双频激光干涉仪［10］Fig. 4. Multi-axis dual frequency laser interferometer in lithography machine[10]图 4 为典型的基于多轴双频激光干涉仪的光刻机工件台系统测量方案［10］，在掩模台和硅片台的侧面布置多个多轴激光干涉仪，对应地在掩模台和硅 片台上安装长反射镜；通过多个激光干涉仪的读数解算出掩模台和硅片台的六自由度位移。 然而，随着测量精度、测量行程、测量速度等运动指标的不断提高，双频激光干涉仪由于测量精度易受环境影响、长反射镜增加运动台质量致使动态性能差等问题难以满足日益提升的测量需求。因 此，同样基于外差干涉技术的平面光栅测量系统成为了另一种选择［8］。 光刻机工件台平面光栅测量技术首先由世界光刻机制造巨头 ASML 公司取得突破。该公司于 2008 年 推 出 的 Twinscan NXT：1950i 浸 没 式 光 刻机，采用了平面光栅测量技术对 2 个工件台的六自 由度位置进行精密测量。如图 5 所示，该方案在主基板的下方布置 8 块大面积高精度平面光 栅（约 400 mm×400 mm），在两个工件台上分别布置 4 个 平面光栅读数头（光栅干涉仪），当工件台相对于平 面光栅运动时，平面光栅读数头即可测出工件台的 运动位移［2，5，9］。图 5. ASML 光刻机的平面光栅测量方案［2，5，9］Fig. 5. Plane grating measurement scheme of ASML lithography machine[2,5,9]相比多轴双频激光干涉仪测量方案，平面光栅测量方案具有以下优点：1）测量光路短（通常小于 20 mm），因此测量重复精度和稳定性对环境变化不 敏感；2）工件台上无需长反射镜，因此质量更轻、动态性能更好。 然而，平面光栅测量方案也有其缺点：1）大面积高精度光栅制造难度太大；2）由式（9）可知，位移 测量结果以栅距 p 为基准，然而受栅距均匀性限制， 测量绝对精度不高。为了获得较好的精度和线性度，往往需要利用双频激光干涉仪进行标定。 面临极端测量需求的挑战 ，Nikon 公 司 在 NSR620D 光刻机中采用了平面光栅和双频激光干涉仪混合测量的技术方案［9］，如图 6 所示。该方案 将平面光栅安装在工件台上表面，而将光栅读数头安装在主基板下表面，同时增加了双频激光干涉仪，结合了平面光栅测量系统和双频激光干涉仪的 优点。在读头与读头切换时采用双频激光干涉仪进行在线校准。 图 6. Nikon光刻机混合测量方案［9］Fig. 6. Hybrid measurement scheme of Nikon lithography machine [9]6激光外差干涉系统的发展趋势 无论是双频激光干涉仪还是平面光栅测量系统，要想获得纳米级测量精度，既需要提高测量系统本身的精度，更需要从使用的角度努力，即“三分 靠做，七分靠用”。 就激光外差干涉测量系统本身而言，误差源主要来自于光学非线性误差。在外差干涉测量系统 中，由于光源及光路传输过程各光学器件性能不理想或装调有偏差，会带来两个频率的光混叠现象， 即原本作为测量信号频率 f1（或 f2）的光中混杂了频 率 f2（或 f1）的光，或原本作为参考信号频率 f2（或 f1） 的光中混杂了频率 f1（或 f2）的光。在信号处理中该混叠的频率信号会产生周期性的光学非线性误差。尽管目前主流的双频激光干涉仪厂家已经将非线性误差控制在 2 nm 以内［10- 12］，但应用于 28 nm 以下光刻机时仍然需要进一步控制该误差。国内外众多学者从非线性误差来源、检测和补偿等角度出发，进行了大量研究并取得了丰硕成果［13- 17］。这些成果有望对非线性误差的动态补偿提供理论支持。 从应用角度，研究热点主要集中在应用拓展、 安装误差及其测校算法、环境参数控制及其补偿方法研究等方面。在应用拓展方面，激光外差干涉技术除了应用于测长之外，还在小角度测量、直线度、平面度、反馈测量等方面取得了应用［18- 20］。在安装误差和环境误差补偿算法方面，主要聚焦于多自由度解耦算法、大气扰动补偿等研究方向［4，21- 27］。 7 总结 阐述了光刻机对位移测量系统大量程、亚纳米 分辨率、纳米精度、高测速及多轴同步的苛刻要求。 概述了激光外差干涉技术原理，指出目前为止，激光外差干涉技术是唯一能满足光刻机上述要求的超精密位移测量技术。并综述了两种基于激光外差干涉技术的测量系统：双频激光干涉仪和平面光栅测量系统。总结了这两种位移测量系统在光刻机中的典型应用，以及激光外差干涉技术的当前研究热点和发展趋势。全文详见：激光外差干涉技术在光刻机中的应用.pdf

p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠，研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此，能生产高端光刻机的厂商非常少，到最先进的EUV光刻机就只剩下ASML。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 据ASML之前公布资料显示，ASML 是全世界唯一一家使用极紫外EUV光源的光刻机制造商。EUV光源波长只有13.5 nm（接近X射线水平），远大于DUV光刻机的193nm，目前用于台积电最先进的5 nm生产线。相比之下，国内光刻机厂商则显得非常寒酸，处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的最先进的SSA600/20型号前道光刻机采用了ArF准分子光源，即深紫外DUV光刻机，光刻分辨率只有90 nm。有消息称上海微电子即将于2021年，也就是几个月之后会交付首台国产的分辨率达28 nm的光刻机，目前国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 随着贸易战的愈演愈烈，美国对华为的打压也蔓延到了半导体领域，国内先进光刻机采购遭遇重大阻力。同时由于《瓦森纳协定》的限制，即使突破了技术，能够制造先进光刻机，其核心零部件的进口也可能会受到限制。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 任正非最近也表示，“我们设计的先进芯片，国内的基础工业还造不出来，我们不可能又做产品，又去制造芯片”。面对先进光刻机受制于人的局面国产光刻机的研发牵动着国人的心，启动国产光刻机的研发已刻不容缓。于此同时，国内也不断传来关于光刻机研发的各种消息& #8230 & #8230 /span /p p style=" text-align:center text-indent:29px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong span style=" font-size: 15px line-height: 150% font-family: 宋体 " 网传华为自研光刻机 /span /strong strong /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 今年以来，网上各路自媒体传出华为启动自研光刻机的消息，不过这些消息大都是捕风捉影，真实性存疑。其来源主要基于以下几个消息： /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 1、& nbsp 华为申请光刻机专利。据了解，该专利名称是《一种光刻设备和光刻系统》，申请于2016年。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 2、华为大批挖角上海微电子等企业的员工。不过后续相关消息称，华为只是少量挖掘，人员数量并不足以支撑研发。但这也让上海微电子（SMEE）未离职的前道部门工资奖金翻了一倍。根据相关消息，为激励员工，SMEE薪资大调整，前道各部门计划从今年9月开始实行12(基本工资)+2(个人绩效)+6-12(前道产品绩效)薪资结构了。相比于过去年薪12+2能拿到20多万，如果按时完成任务的话，现在加上奖金能拿到40多万。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 3、华为招聘光刻工艺工程师。但从职位描述看，招聘的是研究2.5d tsv方面封装技术的工艺工程师，该技术会使用到光刻设备。华为芯片的封装测试是外包给封测厂进行的，该岗位可能是进行试验室封装技术的研发和经验积累，协助推动在封测厂的量产。目前我国缺少和亟待突破的是先进制程的前道光刻机。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 业内人士表示，华为虽然技术研发能力，公司氛围都很强大，但光刻机技术门槛高，单打独斗很难成功。目前关于华为自研光刻机的消息虽然大都是捕风捉影，但是华为的研发实力也不容小觑，毕竟华为有强烈的需求，而余承东也表示华为将入局半导体设备。 /span /p p style=" text-align:center text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong 02 /strong strong span style=" font-family: 宋体 " 专项核心零部件研发进展 /span /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 9月16日，中科院院长白春礼在接受媒体采访时明确表示，中科院已成立光刻机攻关小组，争取在短时间内研制出国产高端光刻机。除此之外，中科院也针对“卡脖子”问题，列入了技术清单，并且均已成立研发小组。实际上中科院以及相关科研机构很早就介入了光刻机研发领域。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 最早国产的先进前道光刻机由国企上海微电子（SMEE）开启研制，2007年上海微电子大量采用外国关键元器件集成了90 nm干式投影光刻机。后因《瓦森纳协定》的限制，关键部件被国外“卡脖子”而失败。上海微电子只能另辟蹊径，转入技术含量较低的后道封装光刻机和平板显示光刻机领域，占领了国内封装光刻机80%的市场。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 面对国外封锁，国内科研机构开始发力，针对光刻机的核心零部件进行攻关。在“十二五”期间，著名的“02专项”即《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》要求重点进行45-22纳米关键制造装备攻关，部分光刻机核心零部件也已实现了验收。国家02专项光刻机项目有多个部门参与，分别负责不同的子项。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong span style=" font-family: 宋体 " 双工件台系统完成验收 /span /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 双工件台，即在一台光刻机内有两个承载晶圆的工件台。两个工件台相互独立，但同时运行，一个工件台上的晶圆做曝光时，另一个工件台对晶圆做测量等曝光前的准备工作。当曝光完成之后，两个工件台交换位置和职能，如此循环往复实现光刻机的高产能。该项目由清华大学和北京华卓精科负责 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 2019年4月28日，清华成功研发光刻机双工件台掩模台系统α样机，并召开光刻机双工件台系统样机研发”项目验收会。研究团队历经5年完成了全部研究内容，突破了平面电机、微动台、超精密测量、超精密运动控制、系统动力学分析、先进工程材料制备及应用等若干关键技术，攻克了光刻机工件台系统设计和集成技术，通过多轮样机的迭代研发，最终研制出2套光刻机双工件台掩模台系统α样机，达到了预定的全部技术指标，关键技术指标已达到国际同类光刻机双工件台的技术水平。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 该项目是02专项核心任务光刻机项目群中第一个通过正式验收的项目。项目完成使得我国成为世界少数可以研制光刻机双工件台这一超精密机械与测控技术领域尖端系统的国家之一。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong span style=" font-family: 宋体 " “极紫外光刻关键技术研究”通过验收 /span /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 极紫外光刻是一种以13.5nm的EUV光为工作波长的投影光刻技术，目前最先进的芯片就是使用ASML的EUV光刻机制造。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 2016年11月15日，由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试。在长春光机所、成都光电所、上海光机所、中科院微电子所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等参研单位的共同努力下，历经八年的戮力攻坚，圆满地完成了预定的研究内容与攻关任务，突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术，初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台，为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 2017年6月21日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（现北京国望光学）牵头研发的“极紫外光刻关键技术”通过验收。突破了制约我国极紫外光刻发展的超高精度非球面加工与检测、极紫外多层膜、投影物镜系统集成测试等核心单元技术，成功研制了波像差优于0.75 nm RMS 的两镜EUV 光刻物镜系统，构建了EUV 光刻曝光装置，国内首次获得EUV 投影光刻32 nm 线宽的光刻胶曝光图形。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong span style=" font-family: 宋体 " “超分辨光刻装备研制”通过验收 /span /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”29日通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制，光刻分辨力达到22纳米，结合双重曝光技术后，未来还可用于制造10纳米级别的芯片。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 该光刻机在365纳米光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。项目在原理上突破分辨力衍射极限，建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线，绕过国外相关知识产权壁垒。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 利用研制成功的超分辨光刻装备已制备出一系列纳米功能器件，包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感芯片、超表面成像器件等，验证了该装备纳米功能器件加工能力，已达到实用化水平。不过需要注意的是，该设备为超材料/超表面、第三代光学器件、广义芯片等变革性战略领域的跨越式发展提供了制造工具。简单来说，该设备主要应用于器件进行周期性的光刻，但无法应用于集成电路光刻。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong span style=" font-family: 宋体 " 其他项目紧锣密鼓进行中 /span /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 除了以上已经完成的02专项子项目，其他的项目也在紧锣密鼓进行中： /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室和浙江启尔机电负责沉浸式光刻机的浸液系统，目前水平排名世界第三，前两名分别为阿斯麦、尼康； /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 中科院光电研究院负责准分子激光光源系统，由北京科益虹源负责产业转化，研究成果国产40W 4kHz ArF光源已经交付，是继美国Cymer公司（已于2013年被阿斯麦收购）、日本Gigaphoton 公司之后的全球第三； /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 物镜曝光系统方面，长春光机所应用光学国家重点实验室和国防科技大学光学精密工程创新团队负责；激光光源照明系统方面，中国科学院上海光学精密机械研究所负责。 /span /p p style=" text-align:center line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong span style=" font-family: 宋体 " 其他团队光刻机研究进展 /span /strong /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 据悉，武汉光电院甘棕松团队采用二束激光在自研的光刻胶上突破了光束衍射极限的限制，采用远场光学的办法，光刻出最小9纳米线宽的线段，实现了从超分辨成像到超衍射极限光刻制造的重大创新，研发出了双光束高分辨率激光直写光刻机。目前甘棕松团队正在做双光束超分辨率投影式光刻机大型工程机的研发。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 需要注意的是一般投影式光刻机才可以进行有效率的芯片制造，而甘棕松团队的光刻机是直写式光刻机，无法实现大规模量产。一般来说，直写式光刻设备主要用于掩模版制作，如电子束刻蚀设备，其优点是分辨率高，缺点是速度慢，无法用于大规模量产。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " 据业内媒体消息披露，上海微电子将于2021年-2022年交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这意味着我国的先进光刻机已经实现了技术突破，但可以实现更高制程的EUV光刻机仍然任重而道远。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " “我们从古以来，就有埋头苦干的人，有拼命硬干的人，有为民请命的人，有舍身求法的人，& #8230 & #8230 虽是等于为帝王将相作家谱的所谓& quot 正史& quot ，也往往掩不住他们的光耀，这就是中国的脊梁& #8230 & #8230 ”伴随着国家队入场和科研人员的“负重前行”，相信不久的将来必能不断传出好消息。 /span /p p br/ /p

北京大学量子材料科学中心高鹏研究组基于扫描透射电子显微镜发展了四维电子能量损失谱技术，突破了传统谱学手段难以在纳米尺度表征晶格动力学的局限，首次实现了半导体异质结界面处局域声子模式的测量，近日更是被《半导体学报》列为2021年度中国半导体十大研究进展。这项科技成果的诞生，不仅是我国高端科学仪器领域的一个重要突破，更为实现国产EUV光刻机、掌握芯片核心技术、攻克国产半导体核心技术壁垒增添了动力。四维电子能量损失谱测量界面晶格动力学（a）实验原理示意图；（b）实验测得的声子局域态密度空间分布；（c）界面模式的色散关系。芯片的重要性不用再说，一直被称为“现代工业的粮食”。芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤“光刻”需要光刻机来完成，因此，光刻机又被称为“现代光学工业之花”，是盘活国产半导体行业的“齿轮”。光刻机科技含量高，制造工序复杂，仅荷兰ASML的一款EUV光刻机就需要来自全球35个国家5000多家企业的10万多个元器件，并且其中90%的零部件也都是依赖于进口。目前，全球仅有三个国家的四家公司能够制造，荷兰ASML与日本的佳能、尼康占据了全球光刻机市场99%的份额。其中，ASML市场份额常年高达60%以上，呈现霸主垄断地位，并且完全地垄断了超高端光刻机领域；日本的尼康和佳能曾经非常领先，但后来被ASML超越，现在只能生产中低端光刻机；我国的上海微电子的封测光刻机做得不错，但前道光刻机还有差距。说完市场再论技术EUV光刻机一般指极紫外线光刻机，是生产7nm工艺以下芯片的必要设备。制造EUV光刻机最为关键的三大核心组件包括极紫外光源、双工件台和镜头。攻克这三关，制造EUV光刻机指日可待。极紫外光源是顶级光源，ASML在2012年通过收购美企Cymer掌握了此项技术。我国的上海光机所和长春光机所已经突破了14纳米极紫外光源技术，即将转入到实际成果的投用环节。双工件台属于精密仪器制造技术，之前是ASML独家掌握的技术，目前清华旗下的华卓精科已经实现突破，成为了全球第二家掌握光刻机双工件台技术的企业，已成功供货上海微电子。三大核心组件中，最重要的是高精度镜头，一直被德国蔡司垄断。就算是光刻机巨头ASML的镜头也得依赖德国蔡司，而且30多年来，ASML对蔡司的依赖越来越严重。EUV光学镜头由于技术壁垒高、突破难度大。因为都是欧洲企业，ASML可以依赖蔡司，我们中国却不能，因为《瓦森纳协议》。如今，ASML想要研发更先进的EUV光刻机，就需要更大数值孔径的镜头。但这对蔡司来说也是一个挑战，毕竟数值越大，制作难度就越大。德国蔡司的镜头是人工打磨，属于传统谱学制成的EUV光镜。而EUV光镜决定着EUV光刻机的制程上限，基于传统谱学的EUV光镜很难满足硅基半导体未来发展的需求。即使是非常厉害的蔡司，往更高精度发展，也会越来越难以保证。现下，北京大学掌握的这项新型扫描透射电子显微镜技术，就可以规避传统光谱镜头的局限性，能向更高精度发展。简单来说，光学镜头做不到的，电子镜头能做到。光学镜头能做到的，电子镜头也能做到，而且精确性更高。加上上海光机所、长春光机所的极紫外光源技术和华卓精科双工件台技术，我国围绕EUV光刻机的相关技术正在陆续突破，接下就是提高精度，实现合围了。国内光刻机技术的陆续突破，主要源于我们早就布局，并不是近年来才起步。这跟我们的高端科学仪器产业链一样，各项技术环节都在攻坚，相信不远的未来一定能够实现突破。

光刻是将掩模版上的图形转移到涂有光致抗蚀剂（或称光刻胶）的硅片上，通过一系列生产步骤将硅片表面薄膜的特定部分除去的一种图形转移技术。光刻技术是借用照相技术、平板印刷技术的基础上发展起来的半导体关键工艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级（从毫米级到亚微米级），已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。随着技术的发展，光刻技术不断推陈出新，出现了很多针对某几种用途的专门技术，在此特为大家盘点介绍一些光刻技术。掩模光刻掩膜光刻由光源发出的光束，经掩膜版在感光材料上成像，具体可分为接近、接触式光刻以及投影光刻。相较于接触式光刻和接近式光刻技术，投影式光刻技术更加先进，通过投影的原理能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下获得更小比例的图像，从而实现更精细的成像。目前，投影式光刻在最小线宽、对位精度、产能等核心指标方面能够满足各种不同制程泛半导体产品大规模制造的需要，成为当前 IC 前道制造、IC 后道封装以及 FPD 制造等泛半导体领域的主流光刻技术。根据光源不同，掩模光刻机还可以分为紫外光源（UV）、深紫外光源(DUV)、极紫外光源（EUV）。为了提供波长更短的光源，极紫外光源（EUV）为业界采用。目前主要采用的办法是将二氧化碳激光照射在锡等靶材上，激发出13.5 nm的光子，作为光刻机光源。目前仅有由荷兰飞利浦公司发展而来的ASML（阿斯麦）一家可提供可供量产用的EUV光刻机。这是目前最先进的光刻技术。X射线光刻X射线因为波长很短，所以几乎没有衍射效应，所以很早就进入了光刻技术研发的视野内，并且在八十年代就有了X射线光刻。九十年代，IBM在美国佛蒙特州建了一条采用同步辐射光源的X射线光刻机为主力的高频IC生产线，美国军方为主要客户。而当年X射线光刻技术，是当时的下一代光刻技术的强有力竞争者。后来随着准分子激光和GaF透镜技术的成熟，深紫外光刻技术延续了下去，在分辨率和经济性上都打败了X射线光刻。X射线光刻就退出了主流光刻技术的竞争。现在用X射线光刻的，主要是LIGA技术，用来制造高深宽比结构的一种技术，可以制造出100:1的深宽比，应用于MEMS技术当中。由于X射线准直性非常好，传统的X射线光刻，是1:1复制的。掩模版使用的是硅梁支撑的低应力氮化硅薄膜，上面有一层图形化的金，作为掩蔽层。曝光方式采用扫描的方式，效率不高。X射线光源最大的优势在于他可以做出高深宽比的图形，但是最大的问题也是由于他的穿透性太强导致了无法用透镜进行放大和缩小，因此图形尺寸和掩模版的尺寸相同，所以X射线光刻过分依赖电子束光刻掩模版的精度，故目前没有大量普及。离子束光刻离子束投影曝光系统的结构和工作原理与光学投影曝光的结构与原理类似，所不同的是曝光粒子是离子、光学系统采用离子光学系统，而掩模版则由可通过和吸收离子的材料制备。离子束曝光掩模版通常采用Si材料制成投射/散射式的二相掩模版技术。离子束投射光学系统一般也采用4：1缩小的投射方式，透镜实际上是一个可对离子进行聚焦作用的多电极静电系统。常见的离子束光刻技术包括聚焦离子束光刻（FIB）和离子投影光刻（IPL）。FIB系统采用液态金属离子源，加热同时伴随着一定的拔出电压获得金属离子束，通过质量选择器来选择离子，通过电子透镜精细聚焦的金属离子，在偏转线圈的作用下，形成扫描光栅。离子束可通过溅射对样品进行表面成像。聚焦式离子束技术是利用静电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸(与电子束直写光刻技术类似。不需要掩膜板，应用高能粒子朿直写。离子投影曝光( lPL)是将平行的离子束穿过掩膜，将缩小的招膜图形投射到基底上，使用PMMA光刻胶。当具有一定能量的离子撞击靶材表面时两者之间会发生一系列的交互作用,其中包括膨胀、刻蚀、沉积、铣削、注入、背散射和形核反应等。主要用于制作修复掩膜版和对晶直接光刻。但离子束光刻存在离子源制备，掩膜板畸变，衬底工艺损伤，效率低等问题，很难在生产中作为曝光工具应用，目前主要用作VISI中的掩模修补工具和特殊器件的修整。电子束曝光电子束曝光（EBL）始于上世纪60年代，是在电子显微镜的基础上发展起来的用于微电路研究和制造的曝光技术，是半导体微电子制造及纳米科技的关键设备、基础设备。电子束曝光是由高能量电子束和光刻胶相互作用，使胶由长（短）链变成断（长）链，实现曝光，相比于光刻机具有更高的分辨率，主要用于制作光刻掩模版、硅片直写和纳米科学技术研究。电子束曝光主要有可变矩形电子束曝光系统、电子束投影光刻技术、大规模平行电子束成像三种技术。电子束曝光是电子光学、机械、电子技术、计算机及半导体工艺集成，包含了检测与定位、环境控制、超高真空、计算机控制、系统控制软件、多功能图形发生器、激光定位工件台和电子光学柱8个子系统，其中电子光柱体、图形发生器和激光工件台是关键部件。纳米压印技术纳米压印技术是一种新型的微纳加工技术。该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，有望在未来取代传统光刻技术，成为微电子、材料领域的重要加工手段。纳米压印技术，是通过光刻胶辅助，将模板上的微纳结构转移到待加工材料上的技术。报道的加工精度已经达到2纳米，超过了传统光刻技术达到的分辨率。这项技术最初由美国普林斯顿大学的Stephen. Y. Chou（周郁）教授在20世纪90年代中期发明。由于纳米压印技术的加工过程不使用可见光或紫外光加工图案，而是使用机械手段进行图案转移，这种方法能达到很高的分辨率。报道的最高分辨率可达2纳米。此外，模板可以反复使用，无疑大大降低了加工成本，也有效缩短了加工时间。因此，纳米压印技术具有超高分辨率、易量产、低成本、一致性高的技术优点，被认为是一种有望代替现有光刻技术的加工手段。热探针扫描技术热扫描探针光刻（t-SPL）是近年来新开发出的一种光刻技术，其与当今的电子束光刻（EBL）相比具有更多的优势：首先，热光刻显改善了二维晶体管的质量，抵消了肖特基势垒，阻碍了金属与二维衬底交界处的电子流动；与电子束光刻（EBL）不同，热光刻技术使芯片设计人员能够轻松地对二维半导体进行成像，之后在需要的地方对电极进行图案化； 此外，热扫描探针光刻（t-SPL）制造系统有望在初期节省成本；最后，通过使用平行热探针，能够轻松地将该热制造方法推广到批量的工业生产当中。成本更低，有望成为当今电子束光刻的替代品。激光直写技术激光直写技术是一种近年来应用广泛的超精密加工技术。激光直写是利用强度可变的激光束对基片表面的抗蚀材料实施变剂量曝光，显影后在抗蚀层表面形成所要求的浮雕轮廓。激光直写系统的基本工作原理是由计算机控制高精度激光束扫描，在光刻胶上直接曝光写出所设计的任意图形，从而把设计图形直接转移到掩模上。激光直写技术主要用于制作平面计算全图、掩模、微透镜、微透镜阵列、Fresnel微透镜、Fresnel波带板、连续位相浮雕的闪耀光学元件等，制作工艺己经逐渐成熟。激光直写技术的发展趋势是从直角坐标写入系统到极坐标写入系统，直至多功能写入系统；从基片小尺寸到大尺寸，从平面写入到球面、柱面以及曲面；从利用光刻胶材料到聚合物以及其他特殊工艺材料；写入元件的特征尺寸从几百微米到亚微米；元件制作时间从几天到几小时甚至几分钟；从制作二值图样到写入连续浮雕轮廓 从光学元件到微电子、集成电路、集成光学器件等；从发达的国家到发展中国家，并己经应用到空间光学、光通讯、光学显示等领域，为DOE和微电子、微光学、微机械器件的制作提供了一种新的制作设备。多光子聚合光刻技术双光子聚合是物质在发生双光子吸收后所引发的光聚合过程。双光子吸收是指物质的一个分子同时吸收两个光子的过程，只能在强激光作用下发生，是一种强激光下光与物质相互作用的现象，属于三阶非线性效应的一种。双光子吸收的发生主要在脉冲激光所产生的超强激光的焦点处，光路上其他地方的激光强度不足以产生双光子吸收，而由于所用光波长较长，能量较低，相应的单光子过程不能发生，因此，双光子过程具有良好的空间选择性。一般利用双光子聚合制造3D打印机，可以实现突破传统光学衍射极限的增材制造。不过，华中科技大学的甘棕松教授发明的超分辨纳米光刻技术利用光刻胶双光子吸收特性，采用双束光进行光刻，一束为飞秒脉冲激光，经过扩束整形进入到物镜，聚焦成一个很小的光斑，光刻胶通过双光子过程吸收该飞秒光的能量，发生光物理化学反应引发光刻胶发生固化；另外一束为连续激光，同样经过扩束整形后，进入到同一个物镜里，聚焦形成一个中心为零的空心状光斑，与飞秒激光光斑的中心空间重合，光刻胶吸收该连续光的能量，发生光物理化学反应，阻止光刻胶发生固化。两束光同时作用，最终只有连续光空心光斑中心部位的地方被固化。甘棕松教授目前已经把空心光斑中心部位最小做到9nm，至此突破光学衍射极限的超分辨光刻技术在常规光刻胶上得以完美实现。光刻机国产化现状虽然各种光刻技术不断涌现，但相比于传统的紫外掩模光刻技术而言，大都在工业量产中都无法完全克服生产效率低、对准精度低、分辨率低等缺点。目前，应用较多的光刻技术主要为EUV、DUV等掩模光刻技术，用于工业量产，也是最受关注的光刻技术。公开资料显示，中国最强的光刻机生产商是上海微电子装备公司（SMEE），主要研发DUV光刻机，目前其最先进的SSA600/20光刻机分辨率可达90nm。上海微电子是国内唯一从事研发、生产以及销售高端光刻机的公司，也是全球第四家生产IC前道光刻机的公司。在2020年，金融局走访调研上海微电子时，上海微电子预计将于2022年交付首台28nm工艺国产沉浸式光刻机，国产光刻机将从此前的90nm制程一举突破到28nm制程。上海微电子在中端先进封装光刻机和LED光刻机领域技术领先，先进封装光刻机国内市场占有率高达80%、全球市场占有率达40%，LED光刻机市场占有率第一。实际上，02专项要求实现半导体设备28nm制程的国产化，目前国望光学的物镜、科益虹源的光源、华卓精科的双工件台、启尔机电的浸液系统等零部件都已实现突破，只差上海微电子光刻机集成。位于北京亦庄的国产验证28nm产线也预计明年投产，届时上海微电子的28nm光刻机有望导入产线，实现28nm光刻设备的国产化替代。此外，国产EUV量产型光刻机目前仍在开发中，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在2016年验收了原理技术样机，合工大已开发出DPP-EUV光源，但功率较低。电子束光刻目前国内主要由电工所在开发，但相比于国际厂商还存在差距。而纳米压印技术国内的主要厂商为青岛天仁微纳，现已成为纳米压印领域市场占有额超过95%的头部企业，建立了自主知识产权的核心技术与专利壁垒，设备销售遍布国内知名大学科研院所和企业。激光直写光刻设备主要国产厂商包括江苏速影、合肥芯碁等，与国际巨头Heidelberg、矽万等相比，技术差距正逐渐缩小。光刻设备的国产化不仅推动了半导体产业的进步，同时也推动了国产仪器市场的发展。笔者从其他渠道了解到，上海微电子也采购了某国产双频激光干涉仪。由于最早国产的先进前道光刻机由国企上海微电子（SMEE）开启研制，2007年上海微电子大量采用外国关键零部件集成了90 nm干式投影光刻机。后因《瓦森纳协定》的限制，关键部件被国外“卡脖子”而失败。随着国内仪器设备的技术进步，上海微电子通过采购国产零部件集成先进的光刻机，促进了国产仪器市场发展。目前，主流光刻设备厂商包括，ASML、Nikon、Canon、上海微电子、合肥芯碁、Heidelberg、江苏速影、矽万、SUSS、苏大维格、Veeco、光机所、EVG、ABM、苏州源卓、合肥芯硕、长春长光中天、中国电科、大族激光、中山新诺等。更多仪器请查看以下专场【光刻机】【电子束刻蚀】。

2月25日，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在《自然》（Nature）上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》（Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching）的研究论文，报告了一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。基于SSMB原理，能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可覆盖从太赫兹到极紫外（EUV）波段，有望为光子科学研究提供广阔的新机遇。在芯片制造的产业链中，光刻机是必不可少的精密设备，是集成电路芯片制造中最复杂和关键的工艺步骤。“我国EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的‘卡脖子’难题。”唐传祥说。SSMB原理验证实验示意图。 图源《自然》SSMB原理验证实验结果。 图源《自然》光刻机是芯片制造中必不可少的精密设备SSMB概念由斯坦福大学教授、清华杰出访问教授赵午与其博士生Daniel Ratner于2010年提出。赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。2017年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统，与合作单位进行实验，并完成了实验数据分析与文章撰写。唐传祥教授和HZB的Jörg Feikes博士为论文通讯作者，清华工物系2015级博士生邓秀杰为论文第一作者。“SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源，这是国际社会高度关注清华大学SSMB研究的重要原因。”唐传祥介绍。在芯片制造的产业链中，光刻机是必不可少的精密设备，是集成电路芯片制造中最复杂和关键的工艺步骤。光刻机的曝光分辨率与波长直接相关，半个多世纪以来，光刻机光源的波长不断缩小，芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV（极紫外光源）光刻。EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光，在晶圆上“雕刻”电路，最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管，这种设备工艺展现了人类科技发展的顶级水平。荷兰ASML公司是目前世界上唯一的EUV光刻机供应商，每台EUV光刻机售价超过1亿美元。新成果有望解决自主研发光刻机的“卡脖子”难题唐传祥介绍，大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶，形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。“简而言之，光刻机需要的EUV光，要求是波长短，功率大。”唐传祥说，“大功率EUV光源的突破对于EUV光刻进一步的应用和发展至关重要。基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。”唐传祥指出，EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的“卡脖子”难题。这需要SSMB EUV光源的持续科技攻关，也需要上下游产业链的配合，才能获得真正成功。《自然》评阅人对该研究高度评价，认为 “展示了一种新的方法论”，“必将引起粒子加速器和同步辐射领域的兴趣”。《自然》相关评论文章写到“该实验展示了如何结合现有两类主要加速器光源——同步辐射光源及自由电子激光——的特性。SSMB光源未来有望应用于EUV光刻和角分辨光电子能谱学等领域。”目前，清华正积极支持和推动SSMB EUV光源在国家层面的立项工作。清华SSMB研究组已向国家发改委提交“稳态微聚束极紫外光源研究装置”的项目建议书，申报“十四五”国家重大科技基础设施。

最新数据显示，ASML在12月中完成了第100台EUV光刻机的出货。业内预估ASML今年（2021年）的EUV光刻机产能将达到45~50台的规模。7纳米及更先进制程，必须借助光刻设备转印半导体电路图案。追逐先进制程的芯片制造厂商中，台积电和三星均已引入光刻机。目前，台积电和三星已进入5nm工艺的量产阶段，台积电代工的产品包括苹果A14、M1、华为麒麟9000等，后者则包括Exynos 1080、骁龙888等。据日经中文网报道，在半导体制造领域将电路转印到基板的设备市场上，尼康、佳能和荷兰ASML这三家企业形成垄断，但支持EUV技术的设备目前只有ASML成功实现商用化。ASML表示，迭代到5nm后，EUV的层数达到了10~14层，包括但不限于触点、过孔以及关键金属层等过程。未来的3nm、2nm，对EUV的依赖将更甚。另外，ASML定于明年中旬交付最新一代EUV光刻机TWINSCAN NXE:3600D，生产效率提升18%、机器匹配套准精度改进为1.1nm，单台价格或高于老款的1.2亿欧元（约合9.5亿元人民币）。

4月上旬，全球光刻机龙头企业ASML发布了其最新一代极紫外线(EUV)光刻设备Twinscan NXE:3800E，该工具投影透镜拥有0.33的数值孔径，旨在满足未来几年对于尖端技术芯片的制造需求，包括3nm、2nm等小尺寸节点。ASML还计划进一步推出另一代低数值孔径(EUV)扫描仪Twinscan NXE:4000F，预计将于2026年左右发布。近日，据外媒消息，ASML截至2025上半年的高数值孔径EUV（High-NA EUV）设备订单由英特尔全部包揽，据悉，英特尔在宣布重新进入芯片代工业务时抢先购买了这些设备。由于ASML的高数值孔径EUV设备产能每年约为五至六台，三星等其他大厂或需要2025下半年后才能获得设备。ASML方面则计划未来几年要改善产能，年产能增加至20台。据悉，ASML的高数值孔径EUV设备是芯片制造商制造2nm工艺节点芯片的必备设备，每台设备的成本超过5000亿韩元（当前约26.47亿元人民币）。NA代表数值孔径，表示光学系统收集和聚焦光线的能力。数值越高，聚光能力越好，行业消息显示，ASML最先进的高数值孔径EUV设备的数值孔径将从0.33提高到0.55，这意味着设备可以绘制更精细的电路图案。自2017年ASML的第一台量产的EUV光刻机正式推出以来，三星的7nm、5nm、3nm工艺，台积电的第二代7nm、5nm、3nm工艺的量产都是依赖于0.33数值孔径的EUV光刻机来进行生产。随着三星、台积电、英特尔3nm制程芯片的相继量产，目前这三大先进制程制造厂商都在积极投资2nm制程的研发，以满足未来高性能计算（HPC）等先进芯片需求，并在晶圆代工市场的竞争当中取得优势。英特尔方面，自2021年起就提出了IDM2.0战略。目前其还处于高资本支出投入期，各地投资扩产计划相继开出，并且先进制程研发投入加速推进。目前晶圆代工部门还处于亏损阶段。财报显示，英特尔晶圆代工业务去年的营业亏损较2022年扩大34.6%至70亿美元，营收同比下降31.2%至189亿美元。当时英特尔预计，代工业务的营业亏损会在今年达到峰值，2027年左右实现盈亏平衡。今年一季度英特尔代工业务实现营收44亿美元，同比下滑10%，营业亏损25亿美元。扩产方面，2023年以来，英特尔相继公布了在美国、欧洲和以色列兴建半导体制造工厂的计划，在各地政府的纷纷补助下，总投资金额高达千亿美元。制程推进方面，英特尔即将完成“四年五个制程节点”计划，其中Intel 7，Intel 4和Intel 3已实现大规模量产。这样来看，英特尔或许能在未来斩获更多订单。三星在光刻机获得方面亦早有计划。今年一月，ASML韩国公司总裁Lee Woo-kyung透露，期待2027年带来三星电子和ASML的合资企业新研发中心的高数值孔径 (NA) 极紫外 (EUV) 设备。据悉，这个新的半导体研究中心是韩国总统尹锡悦去年对荷兰进行国事访问期间组建的半导体联盟的成果，三星电子和荷兰设备公司ASML共同投资1万亿韩元在韩国建立该中心。该设施将成为 ASML 和三星电子工程师使用 EUV 设备进行先进半导体研发合作的场所。该中心建于京畿道华城市ASML新园区前，将配备能够实施亚2纳米工艺的先进高数值孔径EUV光刻设备。Lee Woo-kyung表示，已在ASML韩国华城新园区附近新获得了一块场地，将于明年开始建设。计划在竣工时引进[高数值孔径]设备，预计最晚会在2027年完成。另外，据三星官方消息，近期，三星执行董事长李在镕(Jay Y. Lee) 访问位于奥伯科亨 (Oberkochen) 的全球光学和光电子技术集团总部当时，会见了蔡司公司总裁兼总裁Karl Lamprecht以及其他公司高管，以深化与蔡司集团在下一代EUV和芯片技术方面的合作。会上，双方同意扩大EUV技术和尖端半导体设备研发方面的合作伙伴关系，以增强双方的合作关系在代工和存储芯片领域的业务竞争。公开资料显示，蔡司集团是全球唯一的极紫外（EUV）光系统供应商ASML Holding NV的光学系统唯一供应商。据悉，三星电子的目标是引领3纳米以下的微制造工艺技术，今年计划采用EUV光刻技术量产第六代10纳米DRAM芯片。未来，三星电子积极寻求到2025年实现2nm芯片商业化，到2027年实现1.4nm芯片商业化。

原定于7月10日上映的中国芯片科技题材网剧《我的中国芯》，官方微博当日宣布“将暂缓播出”。据介绍，《我的中国芯》由李克执导，顾佑明、何泽远、姚凯辰、周蓉倩、张蓝艺、郭祥、民浩、张傲主演，主要讲述一家民营科技公司承接了国家的重大科研项目，研发用于光刻机的193纳米DUV镭射器。使用这种镭射器的光刻机可以解决绝大多数先进积体电路芯片的生产问题，如果研发成功，对国家具有重大意义。但在研发关键时刻，老板在外国被扣留，公司也陷入资金危机。最终在研发总监的带领下，全司齐心排除万难，成功攻克众多技术难关。据公开资料显示，中国唯一“理论上”制造出的193nm ARF光刻机是上海微电子600系列之中的SSA600。该系列根据光源分成了三个产品，即ARF光源的SSA，KRF光源的SSC，以及i-line光源的SSB。按照新闻所说，此系列的“巅峰”之作是号称可以达到分辨率是90nm的SSA600，按照业界普遍推测的，干式ArF光源的最高可制造工艺节点，应该是65nm，也就是说如果上微给出的一切数据都是准确的没有任何注水成分，那么这一款光刻机可以让中国自主生产65nm以上的所有芯片。上海微电子600系列光刻机官网截图但此前有知情人士也透露，上微ArF193nm光刻机基本上处于黄了的状态，仅售出一台，没有厂家购买，稳定性也不达标。也有消息称，02专项的28nm光刻机项目最终未通过验收。对于该剧，网友也纷纷发表自己的看法：网友1：拍这个我觉得是在自己打自己的脸，估计又是一大笑柄，而且硬件工程是个很硬核的学科，电视剧连个金融工作拍起来都费劲，让这些高考都没有500分的人演工程类的角色，我觉得太为难他们了。网友2：好歹在这行业混过两年，鉴定为魔幻现实主义。网友3：正是因为有了你们这帮文艺界的瞎编人才，才有了乌烟瘴气的圈子，美国把芯片掌握在手心里，为所欲为，随便卡别人的脖子，而中国导演把芯片掌握在荧屏里，拍成剧赚钱！芯片造着就变成造孩了，梦想实现实现这就成了恋爱脑，简直是脱离现实。以前有抗日神剧，现在好了，造芯神剧！我们正在被美帝卡脖子，艰难求存，这帮人以此为题材拍了一部《铁脖子是怎么炼成的》，相当于前线正拿命抗战，后台在上演一部风花雪月抗战神剧，这不是故意恶心人吗？网友4：DUV光刻机还没造出来，电视剧先造出来了，建议上海微电子公司把电视剧里的导演和演员抓去研发光刻机网友5：坏了。说明研发过程不如剧更新的快了网友6：蚌埠住了，芯片没整出来剧先整出来了，科幻片是吧网友7：哪壶不开提哪壶......

近日，荷兰光刻机巨头ASML公司宣布，优先向Intel公司交付其新型高数值孔径（High NA EUV）的极紫外光刻机（可能是Twinscan EXE:5200）。根据目前公开可查到的信息，这台光刻机为新型高数值孔径极紫外光刻机，成本要超过3亿美元。体积有一整个卡车车箱大小，是目前最先进的光刻机。而这台光刻机的研发过程，整整持续了10年。英特尔是全球首家获得ASML 该最新型号的高数值孔径的极紫外光刻机的芯片巨头。目前，这台光刻机已从ASML荷兰总部发出，预计很快就可以交到英特尔手中。但这台光刻机要到2026年或2027年，才能真正用到商业芯片制造中。据了解，ASML新交付的高数值孔径光刻机，是NA 0.55的EUV光刻机，是初代EUV NA 0.33的进化版，其核心优点是: half pitch 从13nm—8nm，可以认为是分辨率有大幅提升，主要应用为中段MOL的金属互联，可能会用于GAA的前道。但缺点在于，景深DOF大幅下降，对wafer平整度和翘曲要求更高；field size也有下降，大的芯片要做图案缝合stitching或者改成chiplet小芯片。有消息称，ASML阿斯麦将在2024年生产最多10台新一代高NA(数值孔径) EUV极紫外光刻机，其中Intel就定了多达6台。

仪器信息网讯 9月22日，全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会第三届年会暨第十二届微光刻技术交流会在合肥成功召开。本届会议由全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会主办，合肥芯碁微电子装备股份有限公司（以下简称“芯碁微装”）承办。会议吸引了业界两百余位资深专家及企业代表参会。 会议现场会议伊始，由合肥市政府副市长赵明，全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会秘书长陈宝钦，中科院标准化管理委员会专家组麻云凤，合肥芯碁微电子装备股份有限公司董事长程卓以及市人大常委会副主任、合肥高新区党工委书记、管委会主任宋道军分别致辞。合肥市政府副市长 赵明 致辞全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会秘书长 陈宝钦 致辞中科院标准化管理委员会专家组 麻云凤 致辞合肥芯碁微电子装备股份有限公司董事长 程卓 致辞市人大常委会副主任、合肥高新区党工委书记、管委会主任 宋道军 致辞致辞结束后，大会进入2022年度微光刻技术交流会环节。大会首日交流会环节邀请了12位业界专家依次分享报告，对微光刻技术、微光刻设备和材料技术的发展趋势、最新研究成果及进展等展开深入的交流与探讨。上午的报告由中科院理论物理研究所研究员冯稷主持。中科院理论物理研究所研究员 冯稷 主持报告人 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 陈东博士报告题目 《激光直写光刻技术及应用》芯碁微装的陈东博士从激光直写技术及其在泛半导体领域的应用两方面介绍了芯碁微装的技术与应用。据介绍，激光直写技术分为激光束直写式光刻、基于2D数字空间光调制器的直写式光刻等种类，其关键技术性能指标包括产能、解析、精度和稳定性等。当前直写激光已被应用于集成电路（掩模版、晶圆、晶圆级封装、功率半导体、第三代半导体等）、平板显示（LCD、OLED等高端显示）、纳米器件（MEMS、生物芯片、3D器件等）和高端PCB等领域。报告人 北京超弦存储器研究院 师江柳博士报告题目 《应用于前沿存储器工艺的先进光刻工艺研发介绍》师江柳在报告中详细介绍了北京超弦存储器研究院的情况，DRAM对先进光刻的需求以及研究院先进光刻工作三方面内容。据介绍，DRAM存储芯片市场份额巨大，发展前景广阔，是半导体产业的核心支柱之一。中国的DRAM市场接近全球的60%，但自给能力严重不足，且核心技术受制于人，亟需关键技术的突破。当前，北京超弦存储器研究院积极搭平台、引人才、建队伍、出成果，为国产存储器产业发展提供技术来源、协调资源调配、培养专业人才、实施知识产权保护，致力于成为国内存储器技术发展的“探路人”。报告人 上海交通大学教授 周林杰报告题目 《光电子芯片封装测试技术》当前硅基光电子正朝大规模集成应用发展，同时硅光技术促进了片上光互联、量子计算、激光雷达、光子计算新应用的蓬勃发展，但光芯片的封装和测试成本却高居不下。据周林杰介绍，硅光芯片封测面临硅间接带隙材料不能发光、硅波导与光纤模式失配大使得耦合效率低、电学控制端口数多和失效检测等问题，而光电子芯片封装测试平台可提供光电子芯片封装、光电子芯片及器件测试、失效分析等服务。报告中，周林杰详细介绍了平台的电学封装、光学封装和失效分析的技术，并举了大规模光开关和激光雷达芯片两个实例。报告人 中国科学院微电子研究所研究员 齐月静报告题目 《光刻精密测量技术》光刻机是半导体产业的重要装备，其中前道光刻机的生产厂家主要有ASML、Nikon、Canon和上海微电子。光刻机的核心指标包括分辨率、套刻精度和产率，核心分系统包括对准、步进扫描曝光和成像质量控制系统。报告中，齐月静详细介绍了光刻精密测量技术中的投影物镜波像差检测、对准和套刻的关系、对准原理、对准装置等内容。以上为上午的报告内容，下午的会议交流由清华大学刘泽文教授和中科院重庆研究院王德强研究员依次主持。清华大学教授 刘泽文 主持中科院重庆研究院研究员 王德强 主持报告人 合肥芯碁微电子装备股份有限公司总经理 方林报告题目 《芯碁光刻机发展历程》芯碁微装成立于2015年，总部位于中国合肥，于2021年4月1日在科创板正式挂牌上市，成为中国首家光刻设备上市企业。据介绍，芯碁微装致力于以微纳直写光刻为技术核心的直接成像设备及直写光刻设备的研发和生产，主要产品为PCB直接成像设备及自动线系统、泛半导体直写光刻设备及自动线系统、其他镭射直接成像系统。目前产品已广泛应用于IC芯片、掩模版、MEMS、生物芯片、PCB、Touch Panel、FPD、LED等影像转移领域。从2015年成立至今，通过自主研发，不断技术创新，芯碁微装的设备装机量已累计超过700台。报告人 长沙韶光芯材科技有限公司副总经理 彭博报告题目 《长沙韶光芯材科技有限公司》彭博在报告中介绍了长沙韶光芯材料科技有限公司的情况。据介绍，长沙韶光芯材科技有限公司1980年全套引进德国生产线作为分厂存在；2003年成为独立法人的国有公司；2011年改制为民营企业，经营层控股/员工持股；2022年引入股权投资。报告最后，彭博这样形容韶光芯材，“老牛亦解韶光贵，不待扬鞭自奋蹄”。报告人 青岛天仁微纳科技有限责任公司北区销售总监 李心报告题目 《天仁微纳 纳米压印光刻领导者》纳米压印光刻是光刻技术的一种，可以低成本加工微纳结构，在某些领域比投影光刻更具优势。李心表示，随着技术继续发展，在某些工艺节点，纳米压印技术有可能替代投影式光刻。目前，纳米压印已应用到消费类电子产品、车载光学、AR眼镜、生物芯片、显示等领域，随着纳米压印光刻技术日趋成熟，应用领域也会越来越多。报告中，李心还介绍了天仁微纳的发展历程、产品及生产线、解决方案等内容。报告人 锐时科技（北京）有限公司副总经理 朱国报告题目 《2022 Raith公司及最新应用简介》Raith于1980年创立，是一家先进的纳米加工、电子束光刻、聚焦离子束加工、纳米工程和逆向工程应用领域的精密技术解决方案提供商，总部位于德国多特蒙德，通过在荷兰，美国和亚洲（香港和北京）的子公司以及代理商和服务网络。朱国表示，Raith是纳米制造设备的全球市场和技术领导者，在全球安装了1100余套系统，开发了用于纳米结构打印和扫描的最高精度系统，经营着专门的产品平台战略，拥有最广泛的纳米制造系统产品组合。报告人 清华大学教授 刘泽文报告题目 《智能传感器与光刻技术创新-集成氮化镓MEMS传感器》刘泽文教授表示，智能传感时代已经到来，More-than-moore的系统集成值得引起光刻界的重视，基于新材料和新型加工技术的高性能传感器具有巨大的应用前景。光刻和微纳加工技术具有巨大的创新空间，创新永远在路上。创新成就的取得，需要加强企业和研究机构之间的学科和工程交叉合作，需要政府的综合协调和支持。报告人 北京汇德信科技有限公司销售技术工程师 王涛报告题目 《PHABLE紫外/深紫外光刻机特点及应用》王涛在报告中介绍了北京汇德信科技有限公司独家代理的产品-PHABLE紫外/深紫外光刻机。据介绍，该设备是泰伯效应（Talbot）光刻机（DTL技术），采用了非接触曝光的方式，具有纳米-微米级曝光分辨率，分为手动、自动机型，且可以实现大面积纳米周期图案。其中纳米级分辨率可达＜50nm（DUV）、＜100nm（UV），能实现4‘‘、6’‘、8’‘大面积图案化。此外，PHABLE曝光技术可以在曲面上进行曝光，最大高低差2-3mm表面上曝光纳米图形。报告人 南京南智先进光电集成技术研究院 王前进老师报告题目 《EBL在LNOI光电芯片制备的应用及问题》光电集成是后摩尔时代的可行路径之一。当前光电技术进入集成化发展阶段，产业即将迎来爆发。王前进表示，如果电子学革命的地理中心是以衬底材料来命名，即“硅材料”，那么光子学革命的诞生地应该以“泥酸锂”命名。而南智光电专注于薄膜铌酸锂特色工艺。据介绍，南智光电集成公共技术平台一期由南京市江北新区研创园投资兴建，系南京市首个光电集成领域开放式平台。平台一期占地5000平米，建有超净实验室2000平米，各类设备6000余万元，涵盖光刻、镀膜、刻蚀、封装等各工艺环节，有工艺及研发队伍40人。报告人 中国科学技术大学工程师 周典法报告题目 《光刻工艺装备的运行保障》周典法老师在报告中介绍了装备运行中的常见问题、装备的故障诊断和修复以及装备的运行保障措施。周典法表示，设备的运行保障以预防为主，需加强日常巡检，定期对易损件耗材进行更换和备件储备，确保电力供应正常，还要培养一位自家的硬件维修工程师。合影留念9月22日的微光刻技术交流会到此结束。23日，大会将召开2022年度先进光刻技术交流会、2022年度第三届微光刻分技术委员会年会和2022-2023年两届承办方交接牌仪式，并邀请专家参观合肥芯碁微电子装备股份有限公司产业链上/下游企业。

近期，俄罗斯国际新闻通讯社报道，俄罗斯在开发可以替代光刻机的芯片制造工具。据悉，圣彼得堡理工大学的研究人员开发出了一种“光刻复合体”，可用于蚀刻生产无掩模芯片，这将有助于俄罗斯在微电子领域技术领域获得主动权。该设备综合体包括用于无掩模纳米光刻和等离子体化学蚀刻的设备，其中一种工具的成本为500万卢布（约36.7万元人民币），另一种工具的成本未知。开发人员介绍，传统光刻技术需要使用专门的掩膜板来获取图像。该装置由专业软件控制，可实现完全自动化，随后的另外一台设备可直接用于形成纳米结构，但也可以制作硅膜，例如用于舰载超压传感器。这不是俄罗斯首次对外公布有关光刻机的消息， 2022年10月，俄罗斯科学院下诺夫哥罗德应用物理研究所就宣布朝光刻机领域展开工作，该研究所希望能开发俄罗斯首台本土光刻机，用以生产7纳米拓扑芯片。对此，业界认为，这需要数年时间才能实现。

ASML称，公司首席执行官 Peter Wennink 正在访问该国，宣布参与当地芯片集群项目，并与当地员工会面，因为该公司正在扩大其在韩国的业务，因为芯片持续短缺。ASML 是世界上唯一的极紫外 (EUV) 光刻机生产商，这对于制造先进芯片至关重要。韩国是该公司最大的市场之一，行业领导者三星电子公司和 SK 海力士公司都位于韩国。该公司发言人表示，这次没有安排与主要客户的正式会面，并拒绝透露此次行程的更多细节。Wennink 上一次访问该国是在 11 月，他会见了三星和 SK hynix 的官员，讨论芯片开发和供应问题。三星电子副会长李在镕于 2020 年 10 月访问荷兰 ASML 总部，就生产 7 纳米以下工艺芯片所必需的 EUV 设备的供应计划、先进半导体制造技术的合作以及行业前景进行了讨论。在最近接受英国《金融时报》采访时，文宁克表示，该公司无法足够快地跟上全球需求，业界担心关键芯片制造机器将面临两年的短缺。该市表示，周一，Wennink 访问了首尔以南约 40 公里的华城，与市政府官员讨论目前正在建设的半导体集群以及培养当地人才的方法。“在市政府的大力支持下，ASML 华城半导体集群进展顺利，”该市援引文宁克的话说，并补充说，首席执行官表示要继续与市政府密切合作。11 月，ASML 与华城签署了一份谅解备忘录，将投资 2400 亿韩元（2.12 亿美元），到 2024 年在那里建设一个 16000 平方米的芯片集群。这些设施将包括一个可容纳多达 1500 名员工的办公室、培训和 EUV 机器的维修中心。据该公司称，韩国是 ASML 的主要市场，占其 2021 年总净销售额的 33.4%。上一年为29.7%。这家总部位于 Veldhoven 的公司于 1996 年在韩国开始运营，其全球分销、支持和培训中心位于四个城市——清州、忠清南道、华城、平泽和利川，均位于京畿道。该公司表示，它拥有 1,400 多名当地员工，其中 70% 是年轻的千禧一代。今年早些时候，Wennink 表示，该公司将积极扩大韩国业务，到 2029 年再雇佣 1,000 名当地员工。ASML将2025年韩国的销售额目标扩至147.5亿欧元据韩国科技媒体ETnews报道，ASML 将其2025 年在韩国的极紫外 (EUV) 光刻机销售目标提高到 20 万亿韩元(约合147.5亿欧元)。这个数字是去年的两倍多。这主要得益于三星电子和SK海力士的投资大幅增加。报道称，ASML 去年的总销售额为 186 亿欧元(约合 25.22 万亿韩元)。其中，韩国地区的销售额为62.23亿欧元(约合8.43万亿韩元)，中国台湾地区销售额为72.23亿欧元(约合9.93万亿韩元)，分别比上年增长50%和55%。与 2021 年相比，ASML 预计 2025 年韩国销售额的比例将增加一倍以上。考虑到每年两位数的增长率，很有可能达到20万亿韩元。截至去年，ASML 已售出 42 台 EUV 光刻机设备，其中三星电子和台积电采购的 EUV 设备最多。报道称，预计三星电子今年将引进10 余台 EUV 光刻机，以加强其先进的代工工艺。此外，SK海力士计划截至2025年签署价值4.75万亿韩元(约合35亿欧元)的EUV光刻机引进合同。

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 众所周知，在9月15日之后，华为已被全面断供。浓浓的情绪之下，中科院作为中国研发硬实力宣布牵头研发光刻机。 span style=" text-indent: 2em " 中科院布局光刻机和卡脖子相关技术的消息，一经发出便引发了业界的欢呼。 /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 9月16日，根据媒体报道，中科院院长白春礼接受采访时表示：“未来中科院将集结全院之力攻克光刻机、关键材料等重点技术，帮助国内科技企业摆脱被西方国家卡脖子的命运。” br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img.21ic.com/weixin/2020/9/Z3Uvy2.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 虽然，光刻机技术落后，特别是EUV极紫光刻机落后是事实。但事实上，光刻机产业并不是从零开始的。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2019年，上海集成电路峰会上，国家集成电路创新中心总经理张卫向透露的“中国集成电路技术路线图”中的六大内容中，就包括了先进光刻工艺发展趋势的这一项。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 另外，国内光刻技术早已达到65nm水平，甚至更高水平的工艺的消息频繁流出。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 今年7月，中科院方面公布了一种5纳米工艺的激光光刻技术，2019年12月份，中科院还公布了一项新型垂直纳米环栅晶体管技术。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 可以说，在先进技术，特别是光刻机上，中科院一直是在努力之中的，只不过是背后默默的英雄。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 21ic家认为，国内最大的研究所加入到光刻机的研发，不仅拥有最好的人才和研发资源，还具有最好的牵头作用。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 众所周知，虽然光刻机一直在卡脖子，但要知道光刻机也拥有自己的产业链，包括镜头、激光、光刻胶材料、测试测量都是必备的环节。当然，中科院也明确表示将会将卡脖子的技术都列入可研清单之内，因此中科院的未来研究成果非常值得期待。 /p

p 上周在国际进口博览会现场，半导体设备巨头ASML展出了可用于7纳米以上先进制程的深紫外曝光机DUV。 /p p 有报道指出，虽然目前极紫外曝光机，俗称EUV光刻机仍受到美国的技术封锁而无法出口，但ASML保证DUV就完全没有问题，尤其是浸润式DUV，并不需要向美国申请出口许可。而在经过多重曝光后，浸润式DUV也能达到7纳米制程的门槛，甚至更进一步。 /p p 这令中芯等业者似乎有了解套，且ASML在会场上更提供了完整的解决方案，拥有先进控制能力的机台将能通过建模、仿真、分析等技术，让边缘定位精度不断提高，深受市场瞩目。ASML全球副总裁暨中国区总裁沈波在受访时表示，公司对向中国出口光刻机持相当开放的态度，在法律法规的框架下，都会全力支持。 /p p ASML目前已在中国建立了培训中心，培养相关人才,在深圳和北京也有两家技术开发中心，专门做技术开发，已提供近700多台各式产品。此次若真能提供适用于7纳米制程以上的DUV可谓是相当大的突破。因为理论上，DUV通常只能用到25纳米。 /p p 英特尔虽然透过特别的技术使其用在10纳米制程，但这几乎已是极限。DUV的深紫外光波长近193纳米，虽然透过液体浸润多重曝光后，的确能够缩小线距，但要与EUV的13.5纳米波长等效，成本及良率恐怕都会很难看，这也是当初为何台积电毅然选择投入设备非常昂贵的EUV技术。 /p

据路透社报道，全球第二大内存芯片制造商SK Hynix周三表示，已与ASML控股公司（ASML Holding N.V.）达成一份为期5年的采购合同，价值4.8万亿韩元（$43.4亿美元），以确保用于制造芯片的极紫外（EUV）扫描光刻机的供应安全。SK Hynix在一份监管文件中称，这笔交易是为应对芯片制造商通过下一代工艺大规模生产芯片的。据了解，SK Hynix（海力士），源于韩国品牌英文缩写"HY"。海力士即原现代内存，2001年更名为海力士。海力士即原现代内存，2001年更名为海力士。海力士半导体是世界第三大DRAM制造商，也在整个半导体公司中占第九位。其以超卓的技术和持续不断的研究投资为基础，每年都在开辟已步入纳米级超微细技术领域的半导体技术的崭新领域。另外，海力士半导体不仅标榜行业最高水平的投资效率，2006年更创下半导体行业世界第七位，步入纯利润2万亿韩元的集团等，正在展现意义非凡的增长势力。ASML是一家总部设在荷兰艾恩德霍芬（Veldhoven）的全球最大的半导体设备制造商之一，向全球复杂集成电路生产企业提供领先的综合性关键设备。2020年10月，阿斯麦光刻机在中国大陆地区大大小小装机有700台，2020年第二、第三季度，公司发往中国大陆地区的光刻机台数超过了全球总台数的20%。

光刻胶是半导体产业重要的耗材，而有这样一家企业从事光刻胶研发多年，近日却因采购光刻机投入了人们的视野，登上了风口浪尖。苏州晶瑞是一家微电子化学品及其它精细化工品生产商，公司的产品主要包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料以及锂电池粘结剂等，可应用于半导体、光伏太阳能电池、LED等相关行业，具体应用到下游电子信息产品的清洗、光刻、制备等工艺环节。苏州晶瑞曾先后承担国家“863”、“02”等重大专项，为微电子材料国产化做出了重要贡献。近日，苏州晶瑞发布公告称购得ASML XT 1900 Gi型光刻机一台，声称取得突破性进展，意义重大。目前设备于已运抵苏州并成功搬入公司高端光刻胶研发实验室。而此次购买旨在研发出更高端的ArF光刻胶，并最终实现应用于12英寸芯片制造的战略布局。甚至，相关媒体称这台光刻机将用于28nm光刻胶研发。据了解，这是一台13年前的ASML的DUV光刻机，总价款为 1102.5 万美元（折合 7508 万人民币）。然而，小编在网上和ASML官网并未查找到该型号光刻机的信息。最近，有网友透露了这款光刻机的相关信息，让读者可以一窥这款光刻机的的前世今生。据悉，这台光刻机是中国大陆最早一台浸没式光刻机，由当年无锡海力士采购。几年后，海力士发生大火，火扑灭之后，海力士无奈之下花了大价钱，去原厂维修之后就运回韩国，做其他产品去了。13年后，SK hynix淘汰旧设备，这台机器进入中国大陆公司视野。光刻机一直是国内半导体产业采购的难点，特别是ASML的光刻机更是供不应求。面对这次来自不易的机会，去年9月底，晶瑞就发布公告说，准备向韩国芯片厂商SK海力士购买ASML光刻机。未来在对设备进行翻修后，这台光刻机将协助晶瑞进行光刻胶的研发。不仅晶瑞股份在采购光刻机，南大光电、上海新阳等光刻胶研发企业都对ASML的光刻机情有独钟，也都各自采购了相应的光刻机。该网友进一步透露，2月份后，西安三星就有一批机况非常好的光刻机要拿出来卖，大约有3-4台，价格更便宜，性能更好，维修费更低。届时这些设备花落谁家，我们将持续关注。

比利时微电子研究中心 imec 当地时间昨日宣布，在其与 ASML 合作的 High NA EUV 光刻实验室首次成功利用 High NA EUV 光刻机曝光了逻辑和 DRAM 的图案结构。在逻辑图案方面，imec 成功图案化了单次曝光随机逻辑机构，实现了 9.5nm 密集金属线（注：对应 19nm Pitch），将端到端间距尺寸降低至 20nm 以下。不仅如此，imec 实现了中心间距 30nm 的随机通孔，展现了出色的图案保真度和临界尺寸一致性。此外，imec 通过 High NA EUV 光刻机构建了 P22nm 间距的二维特征，显示了新一代光刻技术在二维布线方面的潜力。而在 DRAM 领域，imec 成功利用单次曝光图案化了集成 SNLP（Storage Node Landing Pad）和位线外围的 DRAM 设计，展现了 High NA EUV 减少曝光次数的能力。imec 总裁兼首席执行官 Luc Van den hove 表示，这些结果证实了 High NA EUV 光刻技术长期以来所预测的分辨率能力，一次曝光即可实现 20nm 以下间距的金属层。因此 High NA EUV 将对逻辑和存储器技术的尺寸扩展起到重要作用，而这正是将路线图推向 "埃米时代" 的关键支柱之一。