激光器|28nm光刻光源还需要多久？

文章图片

文章图片

上周，我写了一篇介绍国产100nm光刻机的DUV光源的帖子，提到248纳米波长氟化氪KrF光源最近的一份公开资料。很多朋友提出这个问题，当然也有很多朋友误解我只提248nm波长的KrF ，是在暗指ArF激光并不成熟。既然已经推出了2kHz40W的KrF激光器，距离28nm的氟化氩ArF激光器还有多长距离？我不是预言家，我只可以从欧美公开的技术资料出发，讲几点我的思考：

从技术代差来看：全球光刻准分子激光份额第一的日本Gigaphoton的公开资料，我们可以看到， 2kHz40W的KrF光刻激光器，是其2000年推出的量产型光源水平。而这一时期， Gigaphoton的KrF和ArF激光器是同步发展的，我们可以看到：ArF光源的波谱宽度、功率、重频、寿命等核心参数，大约比同参数的KrF光源落后1-2年左右。当然，我们需要理解，此时距离Gigaphoton的首代光刻准分子激光器开发成功已经过去10年，是在大量的原创经验和商业化经验基础上取得的成果。

从技术难度看：ArF的光学穿透率，只有 KrF 的一半甚至是 1/3；因此对于相同制程， ArF 激光需要KrF激光约2 倍功率。此外，对 KrF 与 ArF 两种激光输入相同的电力时， ArF 激光的震荡效率仅有 KrF 激光的一半左右。因此，整体上而言， ArF 激光与 KrF 激光相比，存在着约 4 倍的技术门槛。

原则上ArF激光无法通过简单的提升频率来达到高功率输出。这4倍的技术门槛是通过更新迭代新的控制技术来克服的，而中国的ArF激光器能否绕开欧美的既有技术、开辟新的技术方案，实现ArF激光器功率和频率提升呢？我想这也是我们关注的一个焦点。

从商业化趋势来看：除了上述波谱宽度、功率、重频、寿命等，光源的稳定性和寿命对于商业化也是一个重要的考验。例如图三所示348nm准分子激光的光子能量偏差从0.9%降低到0.3%左右，大概用了十年。所以，我一直认为讨论有没有和讨论成与不成的问题并不重要，我们需要探讨的是怎么成、怎么快成、怎么成得好，以及如何在一个我们暂时落后的技术领域获得技术突破--而这需要大量的深入的调查、分析、探讨。

【激光器|28nm光刻光源还需要多久？】
比如，当我们回顾过去，需要思考为何过去二十年，两代光刻机的颠覆性创新，浸没式光刻以及EUV光刻并没有发生在中国。是产业布局的短视？还是研发体系的疏漏？如此出发，方有下个十年胜算的机会。再比如，我们可以从细致的层面去看--因为毕竟日本研发了EUV30多年，积累了大量核心技术，但是依然在EUV光刻机商业化上暂时落败。那么中国能否在核心的下一代EUV光源获胜、从而获得实现超越的机会？然而至少，目前中国大概并没有考虑这样的精细的布局。