電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）光刻系統(tǒng)利用光線(xiàn)在晶圓上創(chuàng)建數(shù)十億個(gè)微小的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)組成在一起就成了集成電路。但芯片制造商為了讓更多結(jié)構(gòu)集成在單個(gè)芯片上，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)更快的性能，就必須要用到EUV***。然而在龐大的***中，由于包含了生成光、投射光的過(guò)程，同時(shí)又要精細(xì)控制光線(xiàn)，自然也就需要一套復(fù)雜無(wú)比的光學(xué)系統(tǒng)。

EUV光學(xué)系統(tǒng)唯一指定供應(yīng)商——蔡司

提到蔡司這個(gè)名號(hào)大家都不陌生了，小到眼鏡鏡片，大到醫(yī)學(xué)顯微系統(tǒng)，蔡司都有涉獵。就連市面上最為精密的EUV***鏡片，也都是非蔡司莫屬。蔡司提供的EUV光學(xué)系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分用于照明系統(tǒng)，一部分為投影光學(xué)系統(tǒng)。

在照明系統(tǒng)中，來(lái)自光源的極紫外光通過(guò)分面反射鏡，從而在光罩上提供合適的照明度。即便是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的反射結(jié)構(gòu)，也有15000個(gè)重達(dá)1.5噸的零部件構(gòu)成。在投影光學(xué)系統(tǒng)中，則用到了六個(gè)超精密的反射鏡，用于實(shí)現(xiàn)nm級(jí)別的成像，單個(gè)系統(tǒng)就需要約20000個(gè)重達(dá)2噸的零部件。

其實(shí)這類(lèi)EUV所用鏡頭的制造流程并不復(fù)雜，主要分為銑磨、拋光、成型和鍍膜四個(gè)步驟。但由于對(duì)鏡面精度和反射率的要求極高，所以制造難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)的鏡片，所以市面上也只有蔡司能有這樣的實(shí)力。如果將單個(gè)EUV反射鏡的鏡面大小與德國(guó)國(guó)土面積等效的話(huà)，那么其中最大的偏差也只有0.1毫米大小。

高NA EUV所需的光學(xué)系統(tǒng)

然而隨著高NA（NA=0.55）系統(tǒng)的需求開(kāi)始出現(xiàn)，EUV光學(xué)系統(tǒng)又迎來(lái)了新一輪的挑戰(zhàn)。首先是在照明系統(tǒng)端，蔡司在0.33NA系統(tǒng)上使用了可驅(qū)動(dòng)的分面反射鏡，從而與NXE3400及之后的系統(tǒng)一樣，在無(wú)傳輸損耗的情況下，做到20%的光瞳填充比例。而未來(lái)更低的光瞳填充比例也就意味著除了提高數(shù)值孔徑外，還有降低k1這種提高分辨率的方法。

高NA EUV光學(xué)系統(tǒng) / 蔡司

與此同時(shí)，在高NA EUV系統(tǒng)中的光罩反射角要盡可能做得更小。在過(guò)去的0.33NA系統(tǒng)中，主要采用的是4x4倍放大的同型鏡片設(shè)計(jì)，可以將反射角做到10度以下，約在6度左右?？稍诟蟮臄?shù)值孔徑下，如果仍然沿用這一套方案，就會(huì)使得入射光與反射光出現(xiàn)重疊，難免會(huì)產(chǎn)生更大的重影效應(yīng)以及更低的反射率。

所以蔡司采用了變形鏡片的設(shè)計(jì)，X軸方向4倍放大，而Y軸方向8倍放大，這樣就可以將0.55NA下的反射角同樣做到6度左右。當(dāng)然了，由于全新的變形結(jié)構(gòu)，光罩本身的設(shè)計(jì)也要修改，在掃描方向上需要拉長(zhǎng)兩倍，這樣在晶圓上才能實(shí)現(xiàn)X軸與Y軸相同的分辨率。為了打造這樣的高NA光學(xué)系統(tǒng)，蔡司還建設(shè)了專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)線(xiàn)，數(shù)個(gè)廠(chǎng)房分別負(fù)責(zé)高NA集成、鍍膜、光學(xué)和計(jì)量。

寫(xiě)在最后

單從EUV的光學(xué)系統(tǒng)就可以看出，要想打造這樣一臺(tái)復(fù)雜精密的制造設(shè)備，自然離不開(kāi)高水平的光源、鏡頭加工等。這背后涉及的供應(yīng)商多如牛毛，比如蔡司加工這些***鏡頭也需要用到奧美特的精密機(jī)床等等。

ASML正是因?yàn)榭粗亓瞬趟驹?**光學(xué)系統(tǒng)上的實(shí)力，才選擇了2016年投資10億美元，買(mǎi)入其半導(dǎo)體制造技術(shù)部門(mén)25%的股份。這也表明了半導(dǎo)體制造仍是一個(gè)準(zhǔn)入門(mén)檻較高的產(chǎn)業(yè)，諸如EUV***這樣的設(shè)備沒(méi)有數(shù)十年的技術(shù)積累，還是很難有所突破的。