中国制造镜头技术怎么样(光刻机镜头的制造为什么难？百年老店蔡司构建DUV光刻光学系统)

上一篇文章里，我们讨论了蔡司光学如何构建DUV光刻光学系统的基本概念，以及如何拓展到高数值孔径镜头的设计。

整整120年前的1902年，德国蔡司科学家MoritzvonRohr开发了280纳米和275纳米波长的DUV分光镜。此后蔡司在1930年代和1950年代对DUV分光镜进行了2次大规模的迭代升级。下图便是这3个跨度超过50年时间里，典型的3代DUV分光镜的设计图。

1960年代蔡司科学家发展了新的UV光中继器系统，在二十余年的时间里，做了一系列的迭代，从436纳米系统升级到405纳米、365纳米系统。

正是基于1930年代和1970年代的DUV和UV光学设计基础，蔡司工程师在1990年代发展出DUV光刻光学系统的基本设计理念。

那我们看下，目前的DUV光刻光学系统是基于蔡司2000年前后优化的紧凑型设计。蔡司在1998年发布数值孔径0.7的248纳米KrF光学系统。

下图是蔡司的数值孔径0.9的248纳米KrF光学系统设计，分辨率达到100纳米。

之后，蔡司将KrF光刻光学系统的优化结果应用到下一代193纳米高数值孔径ArF光刻光学系统的设计，分辨率提升到75纳米。

在继续梳理蔡司如何基于一百年的DUV光学开发历史来发展DUV光刻光学系统之前，我们来看看我国的DUV光刻机镜头开发历史--因为众所周知，我国02专项便是从193纳米ArF光刻光学系统开始的：

2009年7月，我国02专项“高NA浸没光学系统关键技术研究”正式启动，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院上海光学精密机械研究所、中国科学院光电研究院等三家国内技术优势单位联合承担。该项目的核心目标是开展高NA浸没式曝光光学系统关键技术研究，并研制一套面向90nm节点的NA0.75ArF光刻曝光光学系统工程样机。

2017年12月23日，长春光机所举行了“高NA浸没光学系统关键技术研究”项目的专项内部任务验收会。我们在彼时的验收新闻里，看到了NA0.75ArF投影物镜物镜系统及照明系统的照片，以及当时的验收指标--“经整机曝光工艺验证测试获得了优于85nm光刻分辨率的优异结果”。

通过以上的简单对比，我们可以看到中外开发DUV光刻镜头的巨大差异：

1，欧美是通过具有丰富产业经验的企业完成，我国是研究所完成；

2，蔡司是以工业化迭代来逐步推进DUV光刻光学系统，我国是组织团队对“指定指标”进行技术攻关；

3，蔡司基于成熟的工业体系的设计、制造能力；我国需要依赖各种外部工具完成设计、制造；

4，蔡司的技术有明确的技术源头，我国是从无到有；

5，蔡司完成的是创新性的工业化项目，我国完成的是“取代”课题。

这就是我国开发DUV光刻镜头之所以困难重重的原因：一个由研究所科研人员、博士生、硕士生组成的攻关队伍，和欧美成熟的工业体系的顶尖工业应用研究团队的PK--它本身就是非对称竞争。

而我们目前要思考的不仅仅是短期内解决一些工业瓶颈，更重要的是思考如何打造基础研究及工业化研究的平台建设能力，否则未来我们会发现越来越多的“卡脖子”。因为解决“卡脖子”依赖的科研体系，和建设领先的工业体系所依赖的科研体系，完全不一样。

下篇我们继续聊蔡司如何从干式DUV光刻镜头发展浸没式DUV光刻镜头技术。

参考资料

新闻中心-国科精密(cnepo.com.cn):http://en.cnepo.com.cn/index.php?id=1892

产品与服务-国科精密-长春国科精密光学技术有限公司(cnepo.com.cn)：http://en.cnepo.com.cn/index.php?id=1852