ASML 拒绝马斯克背书的粒子加速器光刻技术，坚持加码 1000W 激光等离子体 EUV 光源

开发极紫外（EUV）光刻扫描设备面临的关键难题之一，是构建强大且可靠的光源。作为全球唯一一家制造 EUV 光刻工具的公司，ASML 采用了一种相对复杂的激光诱导等离子体（LPP）技术来产生 EUV 光。相比之下，许多公司提出使用依赖粒子加速器的自由电子激光（FEL）来生成 EUV 光。尽管 FEL 具有优势，甚至获得了 Elon Musk 的背书，但根据摩根大通（JPMorgan）的观点，ASML 不太可能采用该方案。

'鉴于激光技术的进步，ASML 认为没有必要尝试马斯克青睐的新型"FEL"光源，'引用摩根大通客户纪要的Semi Doped报道称。

现代 EUV 光刻系统使用激光诱导等离子体光源，通过向直径约 30 微米的熔融锡微滴发射高功率 CO₂ 激光脉冲，将其转化为电子温度高达数十电子伏特的电离等离子体，从而发射 13.5 nm 波长的 EUV 辐射。随后，光线被一个约 0.5 米长的椭圆形收集镜捕获，该镜面涂有多层钼和硅，能尽可能多地反射 13.5 nm 辐射，并将其引导至扫描器入口处的中间焦点。

由于几乎所有材料都会吸收 EUV 辐射——即使是专用的多层镜面也会吸收其中很大一部分——整个光路必须在真空中运行，并使用反射光学元件而非传统的折射光学元件，这也是为何生成足够的 EUV 光源功率仍然充满挑战的原因之一。

尽管挑战巨大，ASML 已逐步将其 LPP 光源的功率从约 250 瓦提升至约 500 瓦，并计划在未来几年内进一步增至 1000 瓦。此外，该公司还计划将每秒生成的锡微滴数量几乎翻倍，达到 100,000 个。

自由电子激光器（FEL）通过加速电子至接近光速，并让电子束穿过一种称为Undulator的装置来产生EUV光。Undulator由一系列交替排列的磁体组成，强迫电子振荡并发射辐射。电子与其辐射之间的相互作用会使电子形成微小的束团，并发射波长为13.5纳米的光。这种方法摒弃了锡滴及其相关碎片（以往需在光掩模上保护性薄膜覆盖），同时相较于LPP光源，FEL有望提供更高的EUV功率。此外，一台FEL配合大型EUV光束分配系统，便可能替代多台LPP光源。

然而，这里存在巨大的权衡：与相对紧凑的LPP不同，FEL需要一套极其复杂的粒子加速器、电子源、长Undulator、电子束控制、辐射屏蔽，以及一套能处理并分配极高EUV功率、且沿途损耗极低的复杂分配系统和镜面。整台机器必须达到半导体晶圆厂在可用性、效率与成本上的标准，而ASML及整个行业花了数年才实现这一目标。

因此，尽管中国、美国和日本的业界对FEL充满热情，但在实际半导体生产基地中，FEL要真正比肩LPP可能还需要十年甚至更长时间。在此期间，这项技术将吞噬数十亿美元的资金，眼下许多追逐FEL的机构未必能撑到那一天。

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