EUV光刻机是半导体制程工艺曝光环节所需的最关键设备，是5纳米及更先进制程工艺必不可少的关键设备。由于超高的技术难度，目前世界上没有任何一个国家能够依靠自己的技术单独造出这种设备，而荷兰ASML生产的EUV设备所需的关键零部件大多也是从美国、德国等发达国家进口的。正是因为缺少先进光刻机，我国的制程工艺发展才会举步维艰，不含美国技术的“非A”IC生产线制程工艺只能做到14纳米水平，纯国产IC生产线制程工艺只能做到45纳米水平。
极紫外光刻机关键技术主要集中在三方面。
极紫外光刻机简称EUV，技术难点主要集中在三方面：如何产生极紫外光线，如何聚焦极紫外光线，如何高效率利用聚焦后的极紫外光线来曝光硅晶圆。
很早就有人提出这种设备的研制构想，然而却因光源迟迟难以实用，导致整机一直无法商用，直到2010年荷兰ASML才造出IF点功率达到100瓦的EUV光刻机NXT3100，初步达到商用门槛。由于这种设备产生的极紫外光线波长太短，仅13.5nm，难以在大多数介质中低损耗传播，这就导致这种设备只能在真空状态下工作，并且无法通过透射原理聚焦光线。相比之下，DUV光刻机采用的是波长为193纳米的深紫外光线，在空气和透镜中传播损耗较小，无需放置在真空舱室内。
EUV光刻机透视图
为产生极紫外光，需要把极紫外光线产生设备放在真空舱室内。为解决极紫外光聚焦难题，科研人员另辟蹊径，采用“弧形镜面反射原理”聚焦极紫外光刻机，解决了聚焦难题。而真空双工件台则是为了解决硅晶圆超高精度定位难题，以便尽可能提高曝光效率。
简而言之，想要造出EUV光刻机，首先要造出真空度很高的真空舱室，但更为关键的是要造出EUV光源、高精度弧形反射镜系统、超高精度真空双工件台等三大关键零部件。
除了荷兰之外，日本是最接近研制出整机EUV光刻机的国家，却也因为技术难度太大，目前卡在超高精度真空双工件台上面，而我国则卡在EUV光源上面。
出乎多数人的意料，我国竟然早早就突破了高精度弧形反射镜和超高精度真空双工件台。
1、高精度弧形反射镜系统
我国用于EUV的高精度弧形反射镜系统相关专利也不少，有兴趣可自行搜索，这说明研究已经很深入了。设计很关键，但更关键的是如何制造？据了解，决定反射镜精度的最关键因素是反射镜的镀膜精度，要求达到0.1纳米以内。
实际上，早在2015年，我国长春光机所就已经研制出用于EUV的高精度弧形反射镜系统，其中，多层镀膜面形误差小于0.1nmRMS。据了解，当时用于镀膜的设备并非国产，但如今连镀膜设备我国也自行解决了！
中科院长春光机所官方网站报道截图
2021年7月，中科科仪控股公司中科科美成功研制出直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置，其镀膜精度可以控制在0.1纳米以内的水准，距离ASML现有EUV的反射镜镀膜精度0.05纳米以内的水准已经十分接近。如今1年多的时间过去了，将镀膜精度继续提升到0.05纳米也是有可能的。
2021年9月结题的《六镜极紫外光刻投影物镜研发与验证》证实我国突破了高精度弧形反射镜系统。
2、超高精度真空双工件台
据了解，双工件台的移动精度由激光干涉仪或者平面光栅决定。
2023年3月7日，哈工大光刻机技术又传出新的喜讯：真空用超高精度激光干涉仪在某用户单位成功初试，位移分辨力5pm，位移测量标准差达到30pm。关键指标与ASML最高水平接近，足以满足EUV真空双工件台对高速超精密激光干涉仪的精度要求。
哈工官方网站于2023年3月7日发布的消息
“真空用”三个字说明它面向的是比DUVi更先进的EUV设备所需的真空双工件台。事实上，此前荣获“金燧奖”，用于28纳米节点DUVi的超高精度激光干涉仪的位移分辨率也只能达到77pm。如今这款真空用超高精度激光干涉仪分辨率直接提升15.4倍，已经大幅度超过EUV设备双工件台对于干涉仪的分辨率要求了！
随着长春光机所突破EUV光源技术，标志着我国已经突破EUV光刻机“核心中的核心”技术。
EUV光源被称为“核心中的核心”，其工作原理是，一束输出功率达20千瓦以上、波长为10.6μm的高功率激光束以10万次/秒的频率轰击以5万次/秒落下、速度误差达到微米级别、直径为30 μm的锡滴，产生极紫外光，再通过收集镜聚焦得到IF点功率达250瓦以上的极紫外光。其中激光还要保证精准轰击每滴锡滴2次。此外还需要采取措施实时收集锡滴碎片，避免污染收集镜。
可以想象这种零部件对精度、稳定性的要求有多么苛刻。而如果要商用，就必须保证光源具有很长寿命，能够保证24小时持续工作而不会损坏。也难怪我国研制的EUV光刻机会被卡在EUV光源这个关键零部件上。
如今，国产EUV光源的好消息终于传来！
据“中国科学院长春光学精密机械与物理研究所”官方网站报道，2023年4月13日下午，中国科学院院士、中国科学院前院长白春礼到长春光机所调研。在金宏书记的陪同下，白春礼先后参观了高通量基因测序仪、EUV光源、02专项等科技创新成果及研究进展，并就相关技术问题与科技人员进行了深入交流。白春礼对长春光机所光电关键核心技术攻关所取得的成绩给予了高度肯定，希望长春光机所继续发挥优良传统，为加快解决光电领域“卡脖子”问题努力作出新的更大贡献。
那么这则新闻中提到的EUV光源到底是原理样机还是工程样机呢？
这里给大家一个肯定的答案：工程样机！
所谓工程样机是指面向商用研制的1:1样机，在通过验收后就可以直接量产，交付客户使用。
2017年7月4日，中国科学院光电技术研究所在其官方网站上发布一篇名为《光电所承担的国家02专项项目“极紫外光刻关键技术研究”课题顺利通过验收》的报道，文中提到，专家组充分肯定了课题取得的一系列成果，一致同意“极紫外光刻原理实验装置机械与真空系统研制”课题通过验收。
长春光机所官方网站关于EUV光刻机的报道截图
这则新闻无疑证实，早在2017年我国自主研制的EUV原理样机就已经通过验收！那么上文提到的“EUV光源”显然不可能是原理样机，而是工程样机！
2020年7月10日，一篇名为《基于等离子体约束的LPP-EUV光源系统》的论文证实我国早已在研制最容易实用的LPP-EUV光源，预计白春礼院士参观的EUV光源样机就是这种光源！
最近，全世界唯一的高端光刻机生产商荷兰ASML总裁Peter Wennink称，中国自主研发光刻机，是对全球芯片产业链的“破坏性行为”。俗话说，春江未暖鸭先知，有人猜测ASML总裁很可能是获悉我国的高端光刻机取得重大技术突破的消息才会这么说。回想几年前，ASML总裁曾公开嘲讽我国，即使提供图纸，中国也造不出光刻机。然而事实正好相反，即使没有图纸，没有技术指导，我国也照样能造出光刻机。
综上所述，我国已经突破EUV所需的三大关键技术，造出能够商用的EUV光刻机只是时间问题。原计划2030年前造出，如今看来这个节点可大大提前。如果顺利的话，或许年底前我国就能造出EUV光刻机工程样机，并在2年内通过验收。IC制程工艺逼近极限的今天，一旦造出EUV光刻机，A国堪称暴利的IC行业又将何去何从呢？会不会重蹈当年“盾构机”覆辙呢？让我们拭目以待！
