解决光刻机“卡脖子”难题，还要迈过多少道坎？

光刻机最难的地方在于，需要在极小的空间内完成超精细的纳米级雕刻工艺。需要注意的是，尽管SSMB光源有望为EUV光刻光源提供新技术路线，但并不代表彻底解决了光刻机“卡脖子”的难题。

对于我国来说，要想打造先进的光刻机设备，除了上文提到的EUV光源以外，需要掌握的关键技术还包括：

（1）光刻机镜头

这种镜头不是一般的镜头，其尺寸甚至达到高2米、直径1米，甚至更大。光刻机的整个曝光光学系统，可能需要20多块锅底大的镜片串联组成，将光学零件精度控制在纳米级别。每块镜片都由高纯度透光材料制成，还包括高质量抛光处理等过程，一块镜头的成本在数万美元上下；

（2）分辨率

对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受光源衍射的限制，所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面都有关系，总体来说，分辨率和光源波长的关系可以用公式“R（分辨率）＝K1（工艺参数）λ（光源波长）／NA（光学镜头的数值孔径）”；

（3）工艺节点

反映芯片技术工艺水平最直接的参数。工艺节点的尺寸数值基本上和晶体管的长宽成正比关系，每一个节点基本上是前一个节点的0．7倍，0．7X0．7＝0．49，所以每一代工艺节点上晶体管的面积都比上一代小大约一半，因此单位面积上的晶体管数量将翻番，这就是著名的摩尔定律。一般18～24个月，工艺节点就会发展一代。

工艺节点发展以28nm为分水岭，虽然依然按照0．7倍的规律前进，但实际上晶体管的面积以及电性能的提升远落后于节点数值变化。目前，台积电已经大规模量产最先进的5nm工艺芯片，已经开始朝着3nm／2nm工艺进军。

我国在光刻机技术上的探索之路

“以光为媒，刻化微纳于方寸之间”，每颗芯片诞生前，都要经过光刻技术的锻造。谁能掌握光刻机技术，就拥有了集成电路产业发展水平的技术掌控权。因此，多个国家政府一直将光刻机产业视作掌上瑰宝，争取战略竞争优势，在此领域，荷兰、美国、日本已是虎踞龙盘。

早在1996年，我国意识到集成电路的重要性，相继部署了908工程、909工程，但对于光刻机，却一直未敢触碰，就如一张白纸，从何落笔？随着国内集成电路产业的发展，科技部决定将此设立为“十五”科技重大专项。

资料显示，1977年，我国最早的光刻机－GK－3型半自动光刻机诞生，这是一台接触式光刻机，当时光刻机巨头ASML还没有出现，但美国在20世纪50年代就已经拥有了接触式光刻机，日本的尼康和佳能也于60年代末开始进入光刻机领域。然而苦于当时国内生产工艺尚不成熟，所以光刻机也一直没有得到更深入的研究。

八九十年代，“造不如买”的思想席卷了大批制造企业，大批企业纷纷以“贸工技”为指导，落后的思想主导下，中国光刻机产业一直未能有任何亮眼的突破。

2000年后，全球半导体产业开始兴旺，中国也重新开始重新关注并发展EUV技术。最初开展的基础性关键技术研究主要分布在EUV光源、EUV多层膜、超光滑抛光技术等方面；

2001年，科技部和上海市于2002年共同推动成立上海微电子装备公司，承担国家“863计划”项目研发100nm高端光刻机。据悉，中电科四十五所当时将其从事分步投影光刻机团队整体迁至上海参与其中；

2007年，中国科学院上海光学精密机械研究所“极紫外光刻机光源技术研究”项目通过验收；

2008年，科技部召开国家科技重大专项＂极大规模集成电路制造装备及成套工艺＂推进会，将EUV技术列为下一代光刻技术重点攻关的方向。中国企业也将EUV光刻机列为了集成电路制造领域的发展重点对象；

2013年，中国的深紫外时代开启，中科院承担的“深紫外固态激光源前沿装备研制”项目通过验收，在国际上首次实现了1064nm激光的6倍频输出，将全固态激光波长缩短至177．3nm，首次将深紫外激光技术实用化、精密化，并最终发展出实用化的深紫外固态激光源（DUV－DPL）；

2016年，清华大学“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收，标志中国在双工件台系统上取得技术突破，在实现光刻机国产化万里长征上踏出了重要一步；

2017年，长春光机所牵头承担的02专项项目“极紫外光刻关键技术研究”通过验收，项目研究团队历经八年的潜心钻研，突破了制约我国极紫外光刻发展的超高精度非球面加工与检测、极紫外多层膜、投影物镜系统集成测试等核心单元技术，成功研制了波像差优于0．75nm RMS的两镜EUV光刻物镜系统，构建了EUV光刻曝光装置，国内首次获得EUV投影光刻32nm线宽的光刻胶曝光图形；

2018年，中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京科华微电子材料有限公司联合承担的02专项项目“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”通过验收；

同年，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制，在365nm光源波长下单次曝光最高线宽分辨力达到22nm。结合双重曝光技术后，未来还可用于制造10nm级别的芯片……

如今，国内从事光刻机及相关研究生产的除了上海微电子装备、合肥芯硕半导体、江苏影速集成电路装备以外，还有清华大学精密仪器系、中科院光电技术研究所、中电科四十五所等高校／科研单位。

不难发现，在光刻机的自主研发进程上，中国的进步也很明显。但在实现工业应用的光刻机技术层面，我国距离国际先进水平仍存在较大距离。有没有光刻机，已不再是中国的弱点。能否制造高端光刻机，才是接下来国内攻坚克难的关键所在。