围绕「光源—调制—成像—整机」四个环节建立自主技术体系,五条技术线互为支撑、同步迭代。同一技术底座衍生两条机型产品线:静态成像光刻机与软件定义成像光刻机,成像精度 1nm 级(设计目标)。
静态成像与软件定义成像各成一型机型。二者共用凹镜光斑直投主镜、变周期布拉格膜系与三级工件台平台, 差异集中在调制链路、曝光方式与成像链路的可编程能力上:机型 A 为快门式静态全场曝光, 机型 B 为无机械快门连续飞行曝光,按客户工艺需求分别配置。
以确定性反射图案固化成像,收敛光斑阵列一次直投成全场像。图形确定、节距规则、面积大—— 以最高效率换取产能,面向量产型图形层。
以曲面活塞式相位调制 MEMS 阵列做逐像素相位编码,图形由软件即时生成与切换—— 以最高自由度换取迭代速度,面向多品种与前沿器件。
| 对比项 | 静态成像光刻机 | 软件定义成像光刻机 |
|---|---|---|
| 成像方式 | 确定性反射图案一次直投成全场像 | MEMS 相位阵列逐像素相位编码,图形软件即时定义 |
| 曝光方式 | 快门式静态全场曝光,工件台不参与连续飞行扫描 | 无机械快门连续飞行曝光,脉冲辐射时间窗选通 |
| 精度细分机制 | —(不涉及飞行交织链路) | 双轴亚像素交织 + 逐帧逐像素曝光权重调制 |
| 图形能力 | 固定图形,适合规则阵列与重复结构 | 变节距、非周期、任意拓扑图形,支持灰度与局部修正 |
| 取向 | 产能与一致性优先 | 灵活度与迭代速度优先 |
| 改版代价 | 需更换图案化元件 | 软件改版,零硬件更换 |
| 典型场景 | 先进制程关键层、存储阵列、封装层图形、周期光栅 | 超表面与微纳光学、量子器件、多品种小批量、科研试制 |
| 工件形态 | 平面工件(含大尺寸基板拼接) | 平面与曲面工件,飞行曝光同步法向姿态随动 |
| 曲面能力 | 不支持(曲面与异形工件共形图形化需飞行曝光逐点随动) | 具备:曲面、台阶、异形基板共形图形化 |
| 共用底座 | 凹镜光斑直投主镜 + 角度自适应变周期布拉格膜系 + 三级工件台平台(飞行曝光、双轴交织与曲面共形为机型 B 专属配置) | |
在四条硬件技术线之外,软件定义成像机型再以一套曝光时序与算法体系把「平台连续飞行」与「像素相位调制」耦合为同一套寻址机制; 静态成像机型不涉及飞行扫描,采用快门式静态全场曝光。
| 对比项 | 传统停走式步进曝光 | 双轴亚像素交织飞行曝光(机型 B) |
|---|---|---|
| 机型归属 | 传统机型 | 仅机型 B(软件定义成像);机型 A 为快门式静态全场曝光 |
| 运动模式 | 走—停交替,静止时曝光 | 匀速连续飞行,不停机曝光 |
| 曝光选通 | 机械快门与机械频闪结构 | 脉冲辐射时间窗选通,无机械快门 |
| 精度提升来源 | 物理像素粒度与固定套刻层数 | 双轴交织细分 + 逐帧逐像素权重调制 |
| 精度与效率 | 工艺参数固定,精度与节拍难以兼顾 | 由目标精度反解参数,按区域分档自适应 |
| 工件适配 | 以平面工件为主 | 配合顶层法向姿态随动,平面与曲面工件全域共形 |
光源平台按多波段演进路线规划:当前以 EUV 13.5nm 与 BeUV 10.8nm 双波段(已受理发明专利 202611609303.2)为工程起点, 沿更高(多气体)电离态向更短波长方向持续拓展,覆盖从约 13.5nm 直至约 1.5nm 的曝光波段谱系。 下表为光源波段演进的规划路线与技术参数(设计目标/技术适配方向);其中「在带 CE」列标注「实测」者为已验证数据、 标注「外推」者为基于物理模型的外推规划值、标注「待实测」者为规划目标尚待实验标定。
| 发射波段 | 发射电离态 | 主要跃迁 | 所需电子温度 | 峰值电流 | 脉冲储能 | 在带 CE(实测) | 单单元输出 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 约 13.5 nm | Xe XI | 4d–5p | 25–35 eV | 7.5 kA | 4.0 J | 0.5% | 82 W@2π |
| 10.8–11.2 nm | Xe IX–XVIII | 4d–4f UTA | 40–63 eV | 9.8 kA | 7.0 J | 2.0%(上限 4.25%) | 563 W@2π |
| 7–8 nm | Xe VIII–XI(高激发态) | 4d–5f / 4d–6p | 40–80 eV | 10.6 kA | 8.1 J | 待实测 | — |
| 约 6 nm | 4d 壳关闭后的高价态 | n=4 残余 + 4p–4d | 约 142 eV(外推) | 16.3 kA | 19.2 J | 约 1%(LPP 实测) | 777 W@2π |
| 约 5 nm | 高价态(4p 内壳层) | 4p–4d / 4d–5f | 约 181 eV(外推) | 18.4 kA | 24.5 J | 待实测 | — |
| 约 3 nm | Xe XXV–XXVII(Cu-like / Ni-like) | 3d–4f / 3d–4p | 约 359 eV(外推) | 26.0 kA | 48.6 J | 待实测 | — |
| 约 1.5 nm | Xe XXVII 以上 | 3d/3p–4f/4d | 约 911 eV(外推) | 41.4 kA | 123.1 J | 约 0.08%(LPP 实测) | 399 W@2π |