近日，英特爾前CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）宣布加入xLight，擔(dān)任董事會(huì)執(zhí)行董事長，xLight官網(wǎng)上個(gè)月也公布了這一消息。xLight是一家面向極紫外（EUV）光刻機(jī)開發(fā)基于直線電子加速器的自由電子激光（FEL）技術(shù)的EUV光源系統(tǒng)的初創(chuàng)公司。

xLight雖然規(guī)模很小，但其團(tuán)隊(duì)在光刻和加速器技術(shù)領(lǐng)域擁有多年的經(jīng)驗(yàn)，不僅擁有來自斯坦福直線加速器和其他地方的粒子加速器資深研究人士，其首席科學(xué)家Gennady Stupakov博士還是2024年IEEE核能和等離子體科學(xué)學(xué)會(huì)粒子加速器科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng) （PAST）的兩名獲獎(jiǎng)?wù)咧弧?/p>

xLight聲稱目前擁有一種功率超過1000瓦的LPP光源，并且將在2028年準(zhǔn)備好用于商業(yè)應(yīng)用?；粮癖硎?，xLight的技術(shù)將每片晶圓的成本降低了大約50%，并將資本和運(yùn)營成本降低了3倍，這是制造效率的重大飛躍。這可能意味著與ASML今天的機(jī)器相比，基于FEL的光刻工具成本將大幅降低。

此外，xLight并不打算取代ASML的EUV光刻工具，而是生產(chǎn)一種“將在2028年連接到ASML掃描儀并運(yùn)行晶圓”的LPP光源。這可能意味著xLight的LPP光源將與現(xiàn)有的ASML工具兼容，不過與下一代High-NA EUV工具的兼容性尚不確定。

目前光刻機(jī)巨頭ASML的EUV光刻機(jī)所采用的是EUV光源系統(tǒng)，正是基于被稱為激光等離子體EUV光源（LPP），其原理是通過30kW功率的二氧化碳激光器轟擊以每秒50000滴的速度從噴嘴內(nèi)噴出的錫金屬液滴，每滴兩次轟擊（即每秒需要10萬個(gè)激光脈沖），將它們蒸發(fā)成等離子體，通過高價(jià)錫離子能級(jí)間的躍遷獲得13.5nm波長的EUV光線。

由于EUV-LPP系統(tǒng)需要依靠功率強(qiáng)大高能激光脈沖來蒸發(fā)微小的錫滴，使得其整個(gè)光源系統(tǒng)不僅龐大復(fù)雜，且功耗巨大，所產(chǎn)生的EUV光源的功率也有限。ASML的Twinscan NXE:3600D配備了250瓦的LPP光源，而NXE:3800E則配備了約300瓦的光源。盡管ASML在研究環(huán)境中已經(jīng)展示了超過500瓦的EUV光源功率，但這些更高的功率水平尚未在商業(yè)部署的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

光刻技術(shù)是所有先進(jìn)半導(dǎo)體制造的核心。這個(gè)概念看似簡單 —— 在硅片上“打印”圖像 —— 但它卻是業(yè)內(nèi)技術(shù)最復(fù)雜、成本最高的工藝之一，占據(jù)了資本支出的主導(dǎo)地位。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的不斷創(chuàng)新，有兩種關(guān)鍵手段可以提高性能、生產(chǎn)率和芯片的整體良率：功率和偏振。

LPP是目前用于尖端半導(dǎo)體制造的唯一EUV光產(chǎn)生方法，然而極其耗電（約1.5MW 的電力僅能產(chǎn)生500W的光）。有關(guān)研究顯示，10kW功率的FEL EUV光源的建設(shè)成本約為4億美元，每年運(yùn)營成本4000萬美元。相比之下，250W功率的LPP EUV光源的建設(shè)成本約為2000萬美元，每年運(yùn)營成本1500萬美元。

FEL則是一種利用相對(duì)論電子束產(chǎn)生相干高強(qiáng)度輻射的激光器，與依靠原子或分子躍遷產(chǎn)生光的傳統(tǒng)激光器不同，F(xiàn)EL利用自由電子的加速來產(chǎn)生從紅外到X射線波長范圍廣泛的電磁輻射。FEL是xLight系統(tǒng)的核心，因?yàn)樗軌蛟诤軐挼牟ㄩL范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈、可調(diào)的光束。

值得注意的是，ASML在十年前曾考慮轉(zhuǎn)向EUV-FEL光源，近年也在將EUV-FEL光源的技術(shù)進(jìn)展與EUV-LPP光源技路線圖進(jìn)行比較時(shí)，再次考慮轉(zhuǎn)EUV-FEL光源。但最終，ASML公司高管認(rèn)為EUV-LPP光源帶來的風(fēng)險(xiǎn)較小。

雖然EUV-FEL光源相比EUV-LPP光源擁有著很多的優(yōu)勢(shì)，但是其也面臨著體積龐大，難以融入現(xiàn)有的晶圓制造潔凈室的問題，比如在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)低EUV光刻機(jī)當(dāng)中，光源位于機(jī)器本身的下方，而對(duì)于High NA EUV設(shè)備，其EUV-LPP光源位于同一水平面上，因此任何“第三方”光源系統(tǒng)都必須考慮到這些事實(shí)，如果EUV-FEL光源被證實(shí)具有商業(yè)化價(jià)值的話，或許EUV-FEL光源將會(huì)融入下一代晶圓廠的設(shè)計(jì)考慮當(dāng)中。