電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）光刻系統(tǒng)利用光線在晶圓上創(chuàng)建數(shù)十億個微小的結(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)集成在單個芯片上，實現(xiàn)更強更快的性能，就必須要用到EUV***。然而在龐大的***中，由于包含了生成光、投射光的過程，同時又要精細控制光線，自然也就需要一套復(fù)雜無比的光學(xué)系統(tǒng)。

EUV光學(xué)系統(tǒng)唯一指定供應(yīng)商——蔡司

提到蔡司這個名號大家都不陌生了，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，來自光源的極紫外光通過分面反射鏡，從而在光罩上提供合適的照明度。即便是這樣一個簡單的反射結(jié)構(gòu)，也有15000個重達1.5噸的零部件構(gòu)成。在投影光學(xué)系統(tǒng)中，則用到了六個超精密的反射鏡，用于實現(xiàn)nm級別的成像，單個系統(tǒng)就需要約20000個重達2噸的零部件。

其實這類EUV所用鏡頭的制造流程并不復(fù)雜，主要分為銑磨、拋光、成型和鍍膜四個步驟。但由于對鏡面精度和反射率的要求極高，所以制造難度要遠遠超過常規(guī)的鏡片，所以市面上也只有蔡司能有這樣的實力。如果將單個EUV反射鏡的鏡面大小與德國國土面積等效的話，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)的需求開始出現(xiàn)，EUV光學(xué)系統(tǒng)又迎來了新一輪的挑戰(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)動的分面反射鏡，從而與NXE3400及之后的系統(tǒng)一樣，在無傳輸損耗的情況下，做到20%的光瞳填充比例。而未來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，在高NA EUV系統(tǒng)中的光罩反射角要盡可能做得更小。在過去的0.33NA系統(tǒng)中，主要采用的是4x4倍放大的同型鏡片設(shè)計，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，就會使得入射光與反射光出現(xiàn)重疊，難免會產(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，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。當然了，由于全新的變形結(jié)構(gòu)，光罩本身的設(shè)計也要修改，在掃描方向上需要拉長兩倍，這樣在晶圓上才能實現(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)了專門的產(chǎn)線，數(shù)個廠房分別負責高NA集成、鍍膜、光學(xué)和計量。

寫在最后

單從EUV的光學(xué)系統(tǒng)就可以看出，要想打造這樣一臺復(fù)雜精密的制造設(shè)備，自然離不開高水平的光源、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床等等。

ASML正是因為看重了蔡司在***光學(xué)系統(tǒng)上的實力，才選擇了2016年投資10億美元，買入其半導(dǎo)體制造技術(shù)部門25%的股份。這也表明了半導(dǎo)體制造仍是一個準入門檻較高的產(chǎn)業(yè)，諸如EUV***這樣的設(shè)備沒有數(shù)十年的技術(shù)積累，還是很難有所突破的。