【上海光机所EUV光刻技术获重大突破，中国芯片生产有望不再被美国“卡脖子”】
中国芯片极紫外（EUV）光刻光源技术获得重大突破，使用固体光源突破被美国“卡脖子”的局面。
4月29日消息，据环球时报旗下账号“哇喔·环球新科技”、观察者网等报道，中国科学院上海光学精密机械研究所（简称中国科学院上海光机所）林楠研究员带领团队，绕过二氧化碳激光，使用固体激光器技术成功开发出LPP-EUV光源，已经达到国际领先水平，对中国自主开展EUV光刻有重要意义。
上述报道称，该技术有望突破中国自主生产芯片的阻碍。
据悉，EUV光刻机中最核心的分系统是激光等离子体（LPP）EUV光源，主要关注能量转换效率（CE）。二氧化碳激光器激发的Sn等离子体 CE大于5%，是ASML光刻机的驱动光源，但此前这类光源由美国Cymer制造，在世界范围内处于垄断地位。
因此，林楠团队考虑使用固体脉冲激光器代替二氧化碳激光作为驱动光源，但能量效率需要进一步提升。目前林楠团队1um固体激光的CE最高可达到3.42%，超过了荷兰和瑞士研究团队的水平，虽然没有超过4%，但已经达到了商用光源5.5%转化效率的一半。
林楠团队研究人员估计，光源实验平台的理论最大转换效率可能接近6%，团队正计划增加进一步的研究，未来有望进一步实现国产EUV光刻技术。据了解，相关研究论文已经在近期成果发表在《中国激光》杂志今年第6期（2025年3月下）封面。
所谓EUV，指的是波长13.5nm 的极紫外光，相比于当前主流光刻机用的193nm光源，EUV的光源只有十五分之一，能够在硅片上刻下更小的沟道。业内人士形容，EUV的细致程度，就好像从地球上发出的手电筒光线，精准地照射到一枚月球上的硬币一样。
荷兰光刻机巨头阿斯麦（ASML）是目前世界上唯一使用EUV的光刻机制造商。
美国国家标准与技术研究院（NIST）发布的一份有关EUV光刻机的报告指出，当今最先进的半导体光刻工艺使用EUV光源，特别是13.5nm分辨率的光。EUV光允许在半导体中构建更小的单位特征，而这种光由上文提及的EUVL系统生成，这项技术由ASML于2019年首次部署并一直保持着100%的市场份额。
市面上主流的EUV光刻机是ASML的NXE：3400C和NXE：3400D。ASML官网的参数显示，两者均支持7纳米和5纳米节点的EUV量产，后者的生产效率相比前者提高了15%至20%。如今，三星、台积电、英特尔等都在争先恐后地将EUV光刻机投入芯片生产中。
不过，由于美国商务部对华实施出口管制和相关规定，ASML等芯片公司自2019年以来被禁止向中国出售其最先进EUV光刻型号。
但仅仅六年后的今天，中国在EUV光源层面取得重大突破。
林楠（来源：中国科学院官网）
本篇论文通讯作者林楠，现任中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、博导，国家海外高层次人才，超强激光科学与技术全国重点实验室副主任，精密光学工程部技术总师，中国仪器仪表学会集成电路分会委员，中国光学工程学会微纳专委会委员，曾任荷兰ASML公司研发科学家、研发部光源技术负责人。
林楠长期从事集成电路制造光刻光源以及芯片量检测光源研发与工程应用研究，拥有十余年大规模集成电路制造与测量设备科研、工程项目研发和管理经验, 截止目前申请/授权美、日、韩等国国际专利110余项，多项专利已完成产品转化搭载在最新型光刻机及量检测设备中。瑞典隆德大学硕士，师从2023诺贝尔物理学奖得主Anne l'Huillier院士，巴黎萨克雷大学与法国原子能署联合培养博士、瑞士苏黎世联邦理工大学博士后。
今年2月，林楠团队在《激光与光电子学进展》第3期杂志发表封面论文，提出了一种基于空间束缚激光锡等离子体的宽带极紫外光高效产生方案，可用于先进节点半导体高通量量测，该方案获得了高达52.5%的转换效率，是迄今为止报道的极紫外波段最高转换效率，与目前商用的高次谐波光源相比转换效率提升约6个数量级。这一研究为国产光刻量测层面提供更多的新技术支持。
如今，林楠团队更进一步，建立了一个基于固态激光器的平台，与ASML的工业光刻设备不同，后者使用来自二氧化碳驱动技术的光将电路图案转移到硅和其他基板上。
“即使转换效率只有3%，固态激光驱动的 LPP-EUV 光源也能提供瓦级功率，使其适用于 EUV 曝光验证和掩模检查。”论文中指出，虽然商用二氧化碳激光器功率很高，但它们体积庞大，电光转换效率低（低于 5%），而且运行和电力成本高昂。而固体脉冲激光器近十年来取得了快速发展，目前已达到千瓦级的功率输出，未来有望达到10倍以上。
需要说明的是，目前固体激光驱动等离子体EUV光源，或者说1 μm固体激光驱动Sn等离子体EUV光源的研究仍处于初期实验阶段，还未完全走向商业化。
