谈谈“我的中国芯”的那些事儿(2):ArF光刻光源如何进阶20W?

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电视剧《我的中国芯》未播就火,在全网引起热烈的讨论–预告片里的女主壮志满腔的发出誓言:

我们要做就做50瓦的领先国际水平的激光器。

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一些自媒体在解读“50瓦也叫做国际领先”的时候,还把一些虚假的信息贴出来做比较,比如说“哈工大研制了150瓦的DPP-EUV光源,你研发50瓦算什么国际领先”–这实际上是误读。首先,哈工大并没有研制150W的EUV光源,其次,《我的中国芯》的女主要做的是“50W的193纳米波长DUV光源”。

那么,50瓦的193纳米ArF激光光源到底是什么水平呢?我们接着聊。

大家对DUV光刻机已经很熟悉了,目前的主流DUV光刻主要包括248纳米的KrF,193纳米的ArF两种光源。

我们来看一下ASML的供应商,美国光刻光源厂商Cymer的这两种光源的发展历史:

1,1992年,Cymer开始推低端的KrF光源,其KrF光源在其后的9年左右,性能几乎呈线性增加。

2,1998年,Cymer开始推出研发型号的ArF光源,仅用了3年,性能几乎达到KrF光源的水平!

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这这张图,我们可以很容易理解“工业迭代”的概念:

Cymer的KrF光源几乎是每1.5年更新一代,而到了ArF光源,迭代速度更快,几乎是每1年更新一代,且产品指标迭代幅度更高!

这很容易理解,虽然ArF光源技术难度更高,但是其原理和技术基础与KrF光源类似,因此其迭代速度更快。

当然,这个迭代,不单单是实验产品的优化,而是伴随着DUV光刻机的整体迭代推进的,这一点和我们之前讨论的2010-2023年这十几年时间,Cymer的EUV光源迭代是非常类似的!

Cymer在2000年实现了10W的ArF光源,同时在研发20W光源。在Cymer的这篇2000年的论文中,指出其已经开发成功“超高重复频率”的ArF光源,也就是重复频率达到4000Hz,同时95%能量带宽小于1pm。

这就意味着彼时Cymer的ArF光源在实验室水平已经达到20W。

下图是Cymer论文里2000年的20W的ArF激光的重要参数,包括激光功率、光谱精度、稳定性、寿命等,这些参数接下来我们的讨论里会经常遇到。比如,我们可以看到,其全模组寿命需要大于50亿脉冲。

2000年-2002年,是20W的ArF激光成熟的节点,继Cymer发表了20W的ArF光刻光源论文之后,日本光刻光源厂商千兆光子在2001年发布了同样的4000Hz、20W的ArF光刻光源。

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所以,如果《我的中国芯》里的科研团队设定的“50瓦的领先国际水平的激光器”,是发生在2000年前后,那么“国际领先”的说法的确所言非虚!

你猜对了吗?我们下节继续聊!

参考资料

Sci-Hub | SPIE Proceedings [SPIE Microlithography 2000 – Santa Clara, CA (Sunday 27 February 2000)] Optical Microlithography XIII – | 10.1117/12.388979 (hkvisa.net):https://sci-hub.hkvisa.net/10.1117/12.388979

Sci-Hub | SPIE Proceedings [SPIE 26th Annual International Symposium on Microlithography – Santa Clara, CA (Sunday 25 February 2001)] Optical Microlithography XIV – | 10.1117/12.435658 (hkvisa.net):https://sci-hub.hkvisa.net/10.1117/12.435658

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