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Technology Roadmap

技术路线

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)。

Two Machine Lines

两条机型产品线

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。

MODEL A | STATIC IMAGING

静态成像光刻机

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。

  • 一次直投成全场像,无掩模、无掩模更换停机
  • 快门式静态全场曝光,工件台不参与连续飞行扫描
  • 大面积规则阵列的高一致性与高产能
  • 支持大尺寸基板扫描拼接与细线宽套刻对准
  • 面向存储阵列、封装层图形、周期光栅等规则图形
  • 适配平面工件;曲面与异形工件由机型 B 承担
  • 设备状态确定、工艺窗口稳定,便于量产导入
MODEL B | SOFTWARE-DEFINED IMAGING

软件定义成像光刻机

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。

  • 图形由软件直接定义,改版当天即可投片
  • 支持变节距、非周期、任意拓扑图形与局部修正
  • 双轴亚像素交织飞行曝光,无机械快门脉冲时间窗选通
  • 相位可编程,具备灰度与亚像素交织细分能力
  • 兼容工业 DMD 接口,控制链路可复用与快速迭代
  • 飞行曝光同步工件法向姿态随动,可作曲面与异形工件共形曝光
  • 面向超表面、量子器件、科研试制等非规则图形
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)
两条机型共用同一技术底座与供应链体系,可按客户工艺需求分别选型,亦可随产能规划分阶段导入。
Core Modules

五条核心技术线

MODULE 01

曲面活塞式相位调制 MEMS 阵列芯片

  • 机型归属:软件定义成像光刻机的核心调制器件。
  • 技术范式:摒弃传统扭转式 DMD 的角度调光路线,采用法线轴向活塞位移配合凹曲面微镜的一体化结构。
  • 像素排布:六边形蜂窝排布,光场填充率高;芯片整体集成宏观曲面光束预会聚与像素级相位编码调制双重功能。
  • 相位能力:支持原生多级相位调制,具备连续相位调控能力(区别于仅光强调制的传统方案)。
  • 工程兼容:兼容工业 DMD 接口,可无缝适配全息直写扫描成像系统。
  • 数字实现:SubLVDS 视频解码前端与阵列控制逻辑已完成 RTL 正确性审查与回归验证。3 个自检型 Testbench 累计 1641 项断言全部通过,覆盖跨时钟域、状态机、同步协议、接口对接等关键路径,具备进入时序约束与后端布局的条件。
MODULE 02

凹镜光斑直投成像系统

  • 机型归属:两条机型共用的成像底座。
  • 主镜架构:非球面凹面主镜由多片六边形子镜拼接组成,各子镜机械边缘保留装配间隙、互不接触。
  • 姿态整定:各子镜经六自由度精密调姿机构执行角度与平移方向的整体姿态整定,实现各子镜中心有效区域拼接共焦。
  • 盲区互补:通过活塞相位协同调整,使像面相邻投影区形成光场重叠,互补边缘盲区。
  • 无掩模成像:成像由主镜表面像素反射的收敛光斑阵列直投,无需物理掩模;成像精度 1nm 级(设计目标)。
  • 干涉控制:相邻子镜活塞相位差不强制共相锁止,其残余干涉经多路非相干光源平均与降噪反射镜角度过滤后,不降低晶圆面成像信噪比。
  • 面形设计:主镜非球面系数依据斜入射聚焦光路的入射角及各子镜空间位置预先设计。
MODULE 03

角度自适应变周期布拉格多层膜反射镜组

  • 机型归属:两条机型通用的光学膜系方案。
  • 工程问题:曲面镜上不同径向位置的工作入射角不同,固定膜层周期的反射镜无法在全口径范围内同时满足布拉格共振条件, 导致反射率沿径向衰减、像面出现暗带。
  • 解决思路:采用两级调谐——镜间差异化基准周期做粗匹配,镜内径向梯度做精补偿;镜面局部入射角越大的径向位置配置越大的膜层周期。
  • 全光路覆盖:照明整形反射镜、后置成像转向反射镜等光路中全部反射元件,均按自身独立工作入射角配置专属基准周期,纳入差异化膜厚适配体系。
  • 验证手段:基于多层膜反射率仿真工具完成全角度扫描验证,建立「入射角—膜层周期」设计曲线, 弥补解析布拉格公式在极紫外波段的折射修正偏差。
MODULE 04

整机系统与三级工件台平台

  • 机型归属:三级工件台平台为两条机型共用的物理架构,但运动与曝光用法不同——静态成像机型(机型 A)以快门式静态全场曝光为主, 工件台承担对位、拼接步进与稳定承载;软件定义成像机型(机型 B)以底层长行程连续飞行 + 中层亚像素交织步进 + 顶层法向姿态随动 构成飞行曝光链路,曲面工件适配为该机型专属配置。
  • 三级分层架构:底层工件台承担全场区连续飞行扫描(大行程);中层实现纳米微定位与亚像素交织步进; 顶层承担工件法向姿态随动,适配平面与曲面工件。三者均为软件定义成像机型(机型 B)飞行曝光链路的组成部分, 静态成像机型不采用飞行曝光。
  • 分层解耦价值:行程与精度分级配置,精密微动机构不再承载大行程扫描; 微动轴系与激光计量轴系严格对齐,规避姿态倾摆引起的轴系偏移与计量失真。
  • 曲面能力归属:曲面与异形工件的共形图形化需在飞行曝光过程中同步完成逐点姿态随动与图形修正,目前仅软件定义成像机型(机型 B)具备该能力;静态成像机型(机型 A)以确定性反射图案一次直投成全场像,面向平面工件。
  • 激光位置校准:全域实时采样扫描轨迹、微定位位移与姿态调节量,实现闭环误差修正,抑制扫描漂移与长期定位偏差。
  • 闭环控制:集成激光位置校准系统与成像采集闭环控制,与曝光时序算法协同。
Exposure Scheme

曝光时序与算法体系

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。

MODULE 05 · 机型 B 专属

双轴亚像素交织飞行曝光

  • 机型归属:仅软件定义成像机型(机型 B)具备。该算法体系以工件台连续飞行扫描为前提,并配套无机械快门脉冲时间窗选通; 静态成像机型(机型 A)为快门式静态全场曝光,一次直投成全场像,不适用本体系。
  • 三级分层解耦:底层工件台承担全场区长行程匀速连续飞行扫描;中层精密平台承担纳米级高频微定位与亚像素交织步进; 顶层承担工件法向姿态随动与形貌拟合。行程与精度分层配置,精密微动机构不再承载大行程扫描,微动轴系与激光计量轴系严格对齐。
  • 无机械快门时序选通:软件定义成像机型不设独立机械快门结构,曝光时序由脉冲辐射时间窗选通并随扫描运动同步; 连续光源工况下以外部脉冲调制形成等效选通时间窗,从架构上回避机械通断带来的图形拖尾、时序卡顿与磨损滞后。
  • 双轴交织与权重调制:飞行方向以时空复用使单行程形成等效多层套刻叠加,垂直方向以亚像素交织步进打破行向栅格限制; 配合逐帧逐像素曝光权重调制,使剂量阈值等值线可在单像素周期内连续移动,在原始像素粒度之上实现 1nm 量级(设计目标)的二维边缘放置精度。
  • 目标精度反向推演:由预设目标精度反向解算双轴叠加配比、扫描倍率与曝光组合策略,并按区域分档配置 (核心高精度区、全域常规区、复检与修形高效档),实现精度与加工节拍的按需平衡。
  • 误差特性:随机误差随叠加次数按统计平均收敛;确定性系统偏差(像素周期误差、光学畸变、曲面拟合残差) 不依赖叠加收敛,由曲面预畸变与邻近效应校正另行补偿。
  • 指标边界:此处所述 1nm 为曝光轮廓的边缘放置精度(由剂量权重调制与光刻胶阈值响应协同确定), 属算法时序积分合成的可控定位精度,不构成对光学系统衍射极限分辨率指标的表述。
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
双轴亚像素交织飞行曝光已作为独立方法权利要求随整机专利提交;与三级分层平台、脉冲时间窗选通构成相互锁定的技术体系,为软件定义成像机型(机型 B)专属配置,静态成像机型不采用。
Signal Chain

技术链路示意

光源 · 多路非相干辐射
↓
照明整形反射镜 · 专属基准周期膜系
↓
MEMS 相位阵列芯片 · 可编程相位调制
↓
非球面凹面主镜 · 子镜拼接 + 变周期膜系
↓
收敛光斑阵列直投 · 全场像
↓
曝光链路分流:机型 A 快门式静态全场曝光 / 机型 B 无机械快门连续飞行曝光
↓
机型 B · 双轴亚像素交织 · 逐帧逐像素权重调制
↓
闭环采集与定位补正
本页所述技术方向的部分内容尚处于专利申请阶段,相关权益以国家知识产权局最终授权及公开信息为准。
Source Band Evolution

光源波段演进计划

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 nmXe XI4d–5p25–35 eV7.5 kA4.0 J0.5%82 W@2π
10.8–11.2 nmXe IX–XVIII4d–4f UTA40–63 eV9.8 kA7.0 J2.0%(上限 4.25%)563 W@2π
7–8 nmXe VIII–XI(高激发态)4d–5f / 4d–6p40–80 eV10.6 kA8.1 J待实测—
约 6 nm4d 壳关闭后的高价态n=4 残余 + 4p–4d约 142 eV(外推)16.3 kA19.2 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 kA24.5 J待实测—
约 3 nmXe XXV–XXVII(Cu-like / Ni-like)3d–4f / 3d–4p约 359 eV(外推)26.0 kA48.6 J待实测—
约 1.5 nmXe XXVII 以上3d/3p–4f/4d约 911 eV(外推)41.4 kA123.1 J约 0.08%(LPP 实测)399 W@2π
本演进路线为光源平台的规划目标与技术适配方向,具体工程实现与参数以实际研发与验证结果为准;相关技术方案依站内保密口径不在本站披露。