国产|国产“28nm光刻机”重大进展！交付0号样机、1号机( 二 ) 光刻机|28nm|国产“28nm光刻机”

在2000年之前，光刻设备中一直采用的是干式光刻技术，虽然镜头和光源等一直在改进，但始终难以将光刻光源的193nm（DUV ，深紫外光）波长缩短到157nm ，从而进一步提升光刻机的分辨率。直到2002年，时任台积电研发副总的林本坚博士提出了一个简单解决办法：放弃突破157nm ，退回到技术成熟的193nm ，把透镜和硅片之间的介质从空气换成超纯水，由于水对193nm光的折射率高达1.44（空气为1），那么波长可缩短为193/1.44=134nm ，从而可以大幅提升光刻分辨率。
从以下公式可以看到，光刻分辨率（R）主要由三个因数决定，分别是光的波长（λ）、光可穿过透鏡的最大角度（镜头孔径角半角θ）的正弦值（sinθ）、折射率（n）以及系数k1有关。

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在光源波长及k1不变的情况下，要想提升分辨率，则需要提升n或者sinθ值。由于sinθ与镜头有关，提升需要很大的成本，目前sinθ已经提升到0.93 ，已很难再提升，而且其不可能大于1 。所以提升n就显得更为现实。
因此，在193nm浸没式光刻机中，需要增加浸润单元，即利用超纯水替换透镜和晶圆表面之间的空气间隙，使得193nm光源进入后波长缩短为134nm ，从而提升分辨率。
除了光刻分辨率之外，焦距深度（ Depth of Focus ， DOF）也至关重要，大的焦深可以增大刻蚀的清晰范围，提高光刻的质量。而焦距深度也可以通过提高系统的折射率（n）来改进。
通过下面公式推导可以看到，浸没式光刻的焦距深度约为传统干式光刻的1.44倍。

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十多年前，光机巨头ASML也正是凭借率先推出193nm的浸没式光刻系统，彻底打败了当时的干式光刻机巨头尼康。
所以，对于国产193nm ArF浸没式光刻机来说，浸液系统自然也是需要攻克的关键的部分，而该系统的国产化主要由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。
在2018年底，浙江启尔机电在杭州青山湖投资5亿元建设的“光刻机浸液系统产品研制与中试基地”正式封顶，该项目主要研究光刻机浸液系统。
随着启尔机电承担的“光刻机浸液系统项目”成功交付0号样机、1号机，并进入产品制造阶段，也意味着国产193nm ArF浸没式光刻机又一个受制约的关键零部件被攻克。
其他核心部件进展
对于193nm浸没式光刻机来说，由于增加了浸润单元，同时要保持光源经过浸润单元到晶圆的能量不变，所以需要加大光源的功率，需要使用60W 6kHz ArF光源；另外，光学系统数值孔径需要变大，由原来90nm光刻机的NA 0.75提升到NA 1.35 ，这其中需要加入具有特别构造的镜片；运动平台速度也要更快。
至于其他关键部件的国产化进展，根据此前芯智讯整理的消息显示：
在曝光光源系统方面， 2018年3月3日，由国科精密承担的国家科技重大专项“高NA浸没光学系统关键技术研究”项目在上海通过了任务正式验收，会议要求全力做好28nm节点ArFi光刻机曝光光学系统研制。