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一．概述 隨著光刻分辨率的不斷提高，光學(xué)光刻機(jī)中采用的投影物鏡結(jié)構(gòu)型式經(jīng)歷了演變和篩選過程。在早期的低分辨率光刻機(jī)中，全反射型、全折射型、折反射型多種結(jié)構(gòu)型式并存：在目前的高分辨率光刻機(jī)中，全折射式結(jié)構(gòu)型式是主流。 與全折射式結(jié)構(gòu)型式相比，折反射式結(jié)構(gòu)的投影物鏡具有許多優(yōu)越的光學(xué)性能，但其在光刻機(jī)中的真正使用尚需克服許多技術(shù)問題。

但光刻機(jī)最主要的四大件才是重中之重的關(guān)鍵，包括雙工件臺(tái)、光學(xué)系統(tǒng)、控制軟件、物鏡系統(tǒng)。這四大件當(dāng)中國(guó)內(nèi)都有各自的供應(yīng)商巨頭傳來好消息，雙工件臺(tái)可以由華卓精科負(fù)責(zé)，科益虹源負(fù)責(zé)光源系統(tǒng)，國(guó)望光學(xué)參與物鏡系統(tǒng)的打造，至于控制軟件還有待完善產(chǎn)業(yè)鏈。 雖然距離國(guó)外EUV光刻機(jī)的水準(zhǔn)還有路要走，可經(jīng)過日積月累的進(jìn)步后，一定能迎來轉(zhuǎn)機(jī)。

物鏡：物鏡由20多塊鏡片組成，主要作用是把掩膜版上的電路圖按比例縮小，再被激光映射的硅片上，并且物鏡還要補(bǔ)償各種光學(xué)誤差。技術(shù)難度就在于物鏡的設(shè)計(jì)難度大，精度的要求高。硅片：用硅晶制成的圓片。硅片有多種尺寸，尺寸越大，產(chǎn)率越高。題外話，由于硅片是圓的，所以需要在硅片上剪一個(gè)缺口來確認(rèn)硅片的坐標(biāo)系，根據(jù)缺口的形狀不同分為兩種，分別叫flat、notch。

所以很多國(guó)家和地區(qū)的企業(yè)紛紛自研新技術(shù)，或者自研先進(jìn)的光刻機(jī)等設(shè)備，這意味著ASML的EUV光刻機(jī)也正在被拋棄。

業(yè)界資料顯示，當(dāng)下全球僅有阿斯麥（ASML）能制造出 EUV光刻機(jī)。過去的十年時(shí)間里，阿斯麥總共售出大約140套EUV光刻機(jī)，現(xiàn)在每一套系統(tǒng)的成本高達(dá)2億美元。

為什么選擇極紫光 光刻機(jī)的分辨率是光刻機(jī)能夠清晰投影最小圖像的能力，這一關(guān)鍵指標(biāo)決定了這臺(tái)光刻機(jī)可以用于何種工藝節(jié)點(diǎn)。R=k1*λ/NA代表了與其相關(guān)的多個(gè)參數(shù)，其中R為分辨率，k1為光刻工藝系數(shù)，λ為波長(zhǎng)，NA為數(shù)值孔徑。 很明顯，要想壓縮分辨率有三種方法，減小光刻工藝系數(shù)，減小波長(zhǎng)或是增加數(shù)值孔徑。

為了維持光線在光刻機(jī)內(nèi)的留存率，光刻機(jī)內(nèi)需要保持真空狀態(tài)，來避免本就“脆弱”的極紫外光線被空氣吸收。據(jù)悉，目前臺(tái)積電擁有80 臺(tái)EUV 設(shè)備，且正在安裝更新下一代。照此估算，臺(tái)積電一年僅這80臺(tái)EUV光刻機(jī)的耗電量將高達(dá)8億千瓦時(shí)。而這也僅僅只是臺(tái)積電晶圓制造的上百個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中最為耗電的其中一個(gè)部分。

ASML在45nm以下制程的高端光刻機(jī)市場(chǎng)中占有85%的份額。從ASML在2022年第一季度的出貨情況來看，其一共出售了62臺(tái)光刻機(jī)，包括59臺(tái)新光刻機(jī)和3臺(tái)二手光刻機(jī)。但是，目前ASML生產(chǎn)光刻機(jī)的速度仍然難以趕上訂單規(guī)模。ASML預(yù)計(jì)，公司在2024年才能將積壓訂單消化完畢。溫寧克稱，市場(chǎng)對(duì)其生產(chǎn)的光刻機(jī)系統(tǒng)需求超過了當(dāng)前產(chǎn)能。

ASML在這一季度共售出59臺(tái)全新光刻機(jī)和3臺(tái)二手光刻機(jī)，相比之下，上一季度的相應(yīng)數(shù)據(jù)分別為72臺(tái)和10臺(tái)。 從終端應(yīng)用上看，該季度ASML來自邏輯和存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的貢獻(xiàn)均為50%，與上一季度相比，來自存儲(chǔ)客戶的銷售大增。

ASML在2020年出貨其第100臺(tái)EUV光刻機(jī)2019 年，第一款支持 EUV 的商業(yè)產(chǎn)品發(fā)布（三星的 Galaxy Note10 和 Galaxy Note10+ 智能手機(jī)）。2020 年 12 月，ASML 慶祝了第 100 臺(tái) EUV 系統(tǒng)出貨，截至 2021 年底，127 臺(tái)最新一代 EUV 機(jī)器在全球客戶所在地使用。

一.光刻技術(shù)簡(jiǎn)介光刻是在集成電路制造過程中非常重要的步驟，是制造芯片的核心設(shè)備。芯片的復(fù)雜細(xì)微三維結(jié)構(gòu)就是通過光刻機(jī)把掩膜的圖形轉(zhuǎn)印到光刻膠上，再通過刻蝕工藝轉(zhuǎn)移到硅片上。二.光刻鏡頭的概述 整個(gè)集成電路制造過程中，光刻的步驟需要重復(fù)幾十次。 光刻技術(shù)水平限制了集成電路性能提升和關(guān)鍵尺寸的進(jìn)一步減小。

02/三維矢量成像模型在含相差物鏡中的應(yīng)用含像差物鏡下的模型差異仿真條件與結(jié)果對(duì)比：考慮投影物鏡F1視場(chǎng)點(diǎn)的波像差和偏振像差，對(duì)比二維與三維矢量成像模型的空間像相對(duì)強(qiáng)度分布差異，結(jié)果均為10-2量級(jí)。

01/簡(jiǎn)介光刻成像理論的演進(jìn)與物鏡NA發(fā)展緊密耦合。半導(dǎo)體工藝早期，光刻系統(tǒng)以低數(shù)值孔徑（NA<1）為特征，光的傳播與成像可通過標(biāo)量光刻成像理論精準(zhǔn)描述，其核心是將光場(chǎng)視為標(biāo)量、忽略偏振特性，該簡(jiǎn)化在低NA場(chǎng)景下誤差極小且能降低模型復(fù)雜度，為早期光刻技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定理論基礎(chǔ)。

另外，針對(duì)網(wǎng)上流傳的的碳基芯片可避開EUV光刻機(jī)的謠言，可信度也非常低。原因之一就在于，碳基芯片只是在同等性能的前提下，制程難度低于硅芯片，如同為10nm制程，碳基芯片的性能大概是硅芯片性能的5到10倍，但不管是哪種材料，要想生產(chǎn)7nm及以下的芯片，如今有且只有一條路，那就是通過EUV光刻機(jī)。寫在最后不可否認(rèn)的是，與硅基芯片相比，碳基芯片的優(yōu)勢(shì)的確很大。

先進(jìn)制程與新光源適配升級(jí)面向3nm及以下節(jié)點(diǎn)，開發(fā)EUV光刻雙遠(yuǎn)心物鏡適配的三維矢量模型，深化極紫外光與遠(yuǎn)心偏振光路的耦合作用機(jī)制研究。針對(duì)高NA雙遠(yuǎn)心物鏡（NA>1.5），構(gòu)建“遠(yuǎn)心度-偏振態(tài)-深度衍射”多物理量耦合模型，解決超高清三維圖形的成像畸變問題。探索X射線雙遠(yuǎn)心光刻場(chǎng)景的模型拓展，突破傳統(tǒng)光刻的材料加工極限。2.

數(shù)字光刻技術(shù)作為微米級(jí)芯片制造的核心支撐，其中投影物鏡的成像質(zhì)量直接決定了芯片的加工精度與性能。相較于傳統(tǒng)光刻，基于數(shù)字微鏡器件（DMD）的數(shù)字光刻技術(shù)具備低成本、高效率、靈活性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)，已成為微米級(jí)芯片制造的主流方案。華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院張學(xué)明團(tuán)隊(duì)基于ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，成功設(shè)計(jì)出一款高性能微米級(jí)數(shù)字光刻微縮投影物鏡[1]。

而掩模的衍射遠(yuǎn)場(chǎng)（也就是投影物鏡入瞳處的電場(chǎng)分布），是多核心參數(shù)協(xié)同作用的結(jié)果：它關(guān)聯(lián)了平面波的傳播距離、方向余弦，也和三維厚掩模的衍射遠(yuǎn)場(chǎng)（由掩模照明角度、自身結(jié)構(gòu)與材料等參數(shù)決定）、投影物鏡的透射率函數(shù)，以及入射到掩模的平面波函數(shù)緊密相關(guān)——這一電場(chǎng)分布，正是厚掩模光刻成像的核心基礎(chǔ)輸入。

——分辨率R=K1*/NA，光刻工藝分辨率的提升可以通過減小光源波長(zhǎng)、增加光刻物鏡數(shù)值孔徑NA、減小工藝因子K1三方面實(shí)現(xiàn)，而后兩者的變動(dòng)范圍相對(duì)有限，因此波長(zhǎng)的減小是提高光刻分辨率最有效的途徑。

相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，OAS 的高精度虛擬仿真能力大幅縮短了投影物鏡的研發(fā)迭代周期，降低了物理原型制作成本，驗(yàn)證了方案的可靠性與實(shí)用性。該方案為光刻、投影顯示等領(lǐng)域的投影物鏡高精度設(shè)計(jì)提供了高效的技術(shù)支撐，助力高端光學(xué)成像系統(tǒng)的研發(fā)升級(jí)。

在此種背景下，我國(guó)也在不斷加大高新技術(shù)的研發(fā)力度，并在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了彎道超車，一舉扭轉(zhuǎn)了科技落后的不利局面，在我國(guó)一項(xiàng)尖端技術(shù)高調(diào)問世之后，局勢(shì)就已經(jīng)徹底被改變了，就連歐美國(guó)家都眼紅不已，重要性更是堪比光刻機(jī)。