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|28nm光刻光源還需要多久？

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【|28nm光刻光源還需要多久？】

上周 ， 我寫了一篇介紹國產100nm光刻機的DUV光源的帖子 ， 提到248納米波長氟化氪KrF光源最近的一份公開資料 。 很多朋友提出這個問題 ， 當然也有很多朋友誤解我只提248nm波長的KrF ， 是在暗指ArF激光并不成熟 。 既然已經推出了2kHz40W的KrF激光器 ， 距離28nm的氟化氬ArF激光器還有多長距離？我不是預言家 ， 我只可以從歐美公開的技術資料出發 ， 講幾點我的思考：


從技術代差來看：全球光刻準分子激光份額第一的日本Gigaphoton的公開資料 ， 我們可以看到 ， 2kHz40W的KrF光刻激光器 ， 是其2000年推出的量產型光源水平 。 而這一時期 ， Gigaphoton的KrF和ArF激光器是同步發展的 ， 我們可以看到：ArF光源的波譜寬度、功率、重頻、壽命等核心參數 ， 大約比同參數的KrF光源落后1-2年左右 。 當然 ， 我們需要理解 ， 此時距離Gigaphoton的首代光刻準分子激光器開發成功已經過去10年 ， 是在大量的原創經驗和商業化經驗基礎上取得的成果 。



從技術難度看：ArF的光學穿透率 ， 只有 KrF 的一半甚至是 1/3；因此對于相同制程 ，  ArF 激光需要KrF激光約2 倍功率 。 此外 ， 對 KrF 與 ArF 兩種激光輸入相同的電力時 ， ArF 激光的震蕩效率僅有 KrF 激光的一半左右 。 因此 ， 整體上而言 ， ArF 激光與 KrF 激光相比 ， 存在著約 4 倍的技術門檻 。


原則上ArF激光無法通過簡單的提升頻率來達到高功率輸出 。 這4倍的技術門檻是通過更新迭代新的控制技術來克服的 ， 而中國的ArF激光器能否繞開歐美的既有技術、開辟新的技術方案 ， 實現ArF激光器功率和頻率提升呢？我想這也是我們關注的一個焦點 。



從商業化趨勢來看：除了上述波譜寬度、功率、重頻、壽命等 ， 光源的穩定性和壽命對于商業化也是一個重要的考驗 。 例如圖三所示348nm準分子激光的光子能量偏差從0.9%降低到0.3%左右 ， 大概用了十年 。 所以 ， 我一直認為討論有沒有和討論成與不成的問題并不重要 ， 我們需要探討的是怎么成、怎么快成、怎么成得好 ， 以及如何在一個我們暫時落后的技術領域獲得技術突破--而這需要大量的深入的調查、分析、探討 。


比如 ， 當我們回顧過去 ， 需要思考為何過去二十年 ， 兩代光刻機的顛覆性創新 ， 浸沒式光刻以及EUV光刻并沒有發生在中國 。 是產業布局的短視？還是研發體系的疏漏？如此出發 ， 方有下個十年勝算的機會 。 再比如 ， 我們可以從細致的層面去看--因為畢竟日本研發了EUV30多年 ， 積累了大量核心技術 ， 但是依然在EUV光刻機商業化上暫時落敗 。 那么中國能否在核心的下一代EUV光源獲勝、從而獲得實現超越的機會？然而至少 ， 目前中國大概并沒有考慮這樣的精細的布局 。

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