编者按：据介绍，北京科益虹源光电技术有限公司作为中国唯一、全球第三家具备全序列光刻准分子激光器研发及制造能力的公司。

序幕

2021年09月25日，2020年度北京市科学技术奖励名单发布。其中提到：

授予“12英寸先进集成电路制程电感耦合等离子刻蚀机研发及产业化”等35项成果北京市科学技术进步奖一等奖

2020年度北京市科学技术奖公布获奖名单

2020年北京经济技术开发区：公布参与北京市科学技术奖评选的提名名单

2020年11月3日北京市经济技术开发区科技创新局发布了《北京经济技术开发区关于2020年度北京市科学技术奖提名公示》。

根据我的理解，北京市科学技术奖评选前，需要各个区级单位提交申报名单。而这份名单是北京市经济技术开发区提交的名单，其中含有项目详细介绍。

北京市科学技术奖提名公示

在此次公布的名单中，我们可以看到第14项的题目是：

4kHz 40W 氟化氪光刻准分子曝光光源研发及产业化项目

而申报单位正是：北京科益虹源光电技术有限公司。

2020年11月3日北京市科学技术奖提名公示

请仔细区分：氟化氪KrF，氟化氩ArF

准分子激光是通过一类特殊的含有惰性气体和其他元素形成的激发态分子作为激励源的激光器。用于光刻机的大家比较熟悉一点的是248nm的氟化氪KrF和193nm的氟化氩ArF。

氟化氪KrF和氟化氩ArF是两代准分子激光器。早期的248nm的KrF激光，属于第三代，是只能做100nm以上光刻工艺的。之后发展了第四代193nm的ArF激光在干法下可以做到65nm。大约20年前，采用林本坚发明的液浸法，采用193nm的ArF激光才可以做到28nm（28nm以下的多次曝光则需要升级更高性能ArF）。

光刻机光源的代差

我此前已经阐述过，这里不再详谈。

而2020年11月，科益虹源申报的是248nm的氟化氪KrF准分子激光光源项目，并非193nm的氟化氩ArF激光光源。

2020年北京经济技术开发区：氟化氪KrF光刻准分子曝光光源的项目内容

据介绍北京科益虹源光电技术有限公司作为中国唯一、全球第三家具备全序列光刻准分子激光器研发及制造能力的公司，系统性的开展了4kHz 40W KrF光刻曝光光源的技术研发工作

我在2020年北京市科学技术奖提名公示内容里看到了这个项目的详细资料。

我第一次看到官方资料里写了这几个字：光刻机被誉为精密制造领域“皇冠上的明珠”和新时代的“两弹一星”工程。

2020年11月3北京市科学技术奖提名公示内容

氟化氪KrF光刻准分子曝光光源产业化项目的成果

我在氟化氪光刻准分子曝光光源产业化项目公示中看到其公布的成果如下：

1.高精度深紫外激光光谱在线测量及调整

采用高精度FP标准具和中阶梯光栅双色散设计，配合高精度环控技术，解决了光强分布和温度变化对光谱测量精度的影响。在深紫外波段实现了0.02pm的光谱测量精度，超过400pm的波长测量范围，其光谱分辨本领达到世界先进水平。采用光学模组微动设计，通过对激光光束波前的修正，实现激光器光谱的在线调整，获得0.02pm的光谱调整精度，消除温度和气体浓度等对激光器光谱的影响。

2.高性能准分子气体放电腔技术

通过高压密闭空间内高速流场设计，在采用涡流室结构和蜗舌回流槽结构等创新性气动结构，采用一体式贯流风机叶轮，在放电区实现了高均匀性的63m/s的风速；通过采用高精度实时温控补偿及不断破坏散热器内壁温度边界层方式，并结合创新型的变形自适应型管翅散热器，实现了极有限的密闭空间内大热量散热。达到世界先进水平。

3.高压脉冲功率系统

实现了储能电容高精度精准谐振充电，在高重频高电压下脉冲重复精度可达±0.3‰；开发了超低抖动IGBT驱动系统，在高重频Burst模式下实现开关抖动+/-1ns：解决Burst模式下IGBT驱动上的抖动及漂移问题。通过全密封型水冷磁脉冲压缩设计，突破油循环冷却限制，创新性采用微通道技术实现水冷全密封高效磁脉冲压缩。达到世界先进水平。

4.单脉冲高精度多工作模式下能量剂量控制

根据Burst中激光脉冲位置的特性，对Burst超调部分和非超调部分采用不同的能量控制算法，有效的控制了Burst中能量的超调和波动；同时利用协同控制算法，有效平衡了能量稳定性和剂量稳定性。最终高重频下能量稳定性小于5%，剂量精度小于0.4%。达到世界同领域的准分子商用激光器水平。

该公示资料最后做出如下结论：

通过以上技术突破，2020年4月，公司4kHz 40W KrF光刻准分子曝光光源实现了产品定型，达到光刻机性能需求，一举打破了国外长期垄断，填补了国内准分子激光技术在高端光刻领域的空白。

这4点技术成果，我将会在其后的具体技术细节里逐一讲述。

但是这里我们已经看得非常清楚：2020年4月，定型的产品是用于100nm以上工艺的氟化氪KrF光刻光源。

氟化氪KrF光刻准分子曝光光源产业化项目的成果的经济效益

公示材料中，明确了科益虹源KrF项目的经济效益。我们可以看到全部的收益如下：

2020年11月3公示材料公布科益虹源的收益

该公示材料中，明确了科益虹源的客户以及合同项目，我们可以看到：

这是一份248nm光刻机曝光光源开发采购合同，总价值2921.92万元。

这就是科益虹源2017-2019年3年的248nm氟化氪KrF光源项目收入来源。

科益虹源2017-2019年3年的KrF项目收入来源

科益虹源的248nm氟化氪KrF激光光源供货情况

2020年11月公示材料中详细提到目前的4kHz 40W KrF准分子激光器产品，目标是实现国产光刻机的产线验证，其中2020-2021年共涉及4台光源产品：

2020年11月3公示材料公布科益虹源的KrF项目推广应用情况

第一台RS244S1#KrF产品已交付给整机单位SMEE公司使用，目前运行情况良好。

第二台RS244S2#KrF产品2021年1月份交付，已完成整机测试，通讯接口修改完成。目前安排EMC测试。

第三台RS244S3#KrF产品2021年3月份交付，目前进行整机装配集成。

第四台RS244S4#KrF产品2021年3月份交付，目前进行KrF4#SEMI认证整改。

这里有一些明确的信息：

例如2021年1月份交付的S2激光器仍在安排EMC测试； 2021年3月份交付的S4在进行SEMI认证整改。

因此稍微懂一点技术的科技人员，大概可以了解到目前2020年底248nm氟化氪KrF光源项目的技术成熟度。

而从科益虹源第三代KrF光源的产业化推广近况来看，大抵可以了解到第四代ArF光源的大概技术水平。

请了解行业水平：193nm波长的氟化氩ArF光源

ASML的供应商Cymer自2005年推出第四代的193nm的6K Hz高频的氟化氩ArF激光器，至今也已经更新数代，此后我会详细介绍。

高频、高能193nm激光为液浸式光刻机大幅推进摩尔定律，起了非常重要的作用。据Cymer官网介绍：其在2005年创造了行业记录，出货了第3000台量产型准分子光源。

2005年，Cymer推出XLA300，193nm的6kHz高频光源

而实际上，Cymer早在25年前的上世纪90年代中期，就已经在纳斯达克上市，并且在上市当年销售了145套激光器系统。

1996年Cymer推出的最早期的第四代193nm的氟化氩ArF激光ELX-5000A光源系统，到2000年已经发展了量产型的Nanolith7000光源系统。Nanolith7000已经达到4K Hz重复频率，与其前身ELX-5000A相比，NanoLith 7000的光刻消耗品成本降低了80%。

我提到这几个型号，以及特别强调193nm氟化氩ArF光源的重复频率，因为很多朋友会忽视这些产品的迭代数据。

2000年Cymer发布量产型的第四代Nanolith7000光源系统

请了解行业水平：248nm波长的氟化氪KrF光源

关于第三代的248nm氟化氪KrF激光器，Cymer的最早期产品要上溯到上世纪80年代。在跟随半导体行业的同步进展过程，Cymer不断提升各个型号光源的性能，其量产型氟化氪KrF光源ELS5010在上世纪90年代末已经达到2kHz，功率20W。

Cymer的248nm量产型KrF光源发展情况

此后，Cymer不断升级248nm的KrF光源：

2000年推出ELS-6000；

2001年推出ELS-6010；

2002年推出ELS-7000；

2004年推出ELS-7010；

2010年推出ELS-7010x；

2013年，Cymer被ASML收购。

我想，很多人以为有了一点研究，就能弯道超车--难道看不见欧美在技术上也在不断地更新迭代吗？

当你以10倍精力和投入完成欧美20年前的技术的时候，欧美已经赚够了钱，并且拿着赚到的钱开始研究小型核聚变了。国人能否看到下个十年呢？

2020年12月：2020年度北京市科学技术奖专业评审会答辩

2020年12月9日，4kHz 40W氟化氪KrF光刻准分子曝光光源产业化项目参加了北京市科学技术奖专业评审会答辩。

2020年12月9日，4kHz 40W氟化氪光刻准分子曝光光源产业化项目参加了北京市科学技术奖专业评审会答辩

2021年9月：2020年度北京市科学技术奖励名单发布

2021年09月25日，2020年度北京市科学技术奖励名单发布。

2020年度北京市科学技术奖公布获奖名单

我在这份长长的名单上，翻看了三遍，确认没有看见：

4kHz 40W 氟化氪光刻准分子曝光光源研发及产业化项目

结语

转眼间，从我第一次写《解读中国光刻机困局》一文，已然过去4个月。

对于中国科技发展的思考，是非常严肃的事情，也是一件非常困难的事情。

作为普通科技人员，我也经历了求学博取博士学位、撰写SCI论文博取科研职位、创业开发产品实现技术价值变现的各个迷茫阶段。我花了很多时间，去撰写这些帖子，去表达我对中国科技的思考--这不是去做科普，而是去回答我内心对中国科技转化效率底下的疑问和困惑。

虽然，阐述中国28nm光刻机一事，是非常艰难的一件事情，但是我认为这值得我继续去探索--这是我决定写这个系列帖子的初衷。

重要提示

以上全部资料，均为科益虹源参加2020年北京市科学技术进步奖期间的政府公开、公示材料，不存在任何泄露国家、企业机密的情况。

任何人，只需要把科益虹源参加2020年北京市科学技术进步奖的项目名称“4kHz 40W 氟化氪光刻准分子曝光光源研发及产业化项目”输入浏览器的搜索引擎，均可公开的、免费的、合法的获得本文所引用的全部资料及原始文档。

Jim博士关于本文资料来源“公开的、免费的、合法的”公开、免费、合法称述

参考资料

2020年度北京市科学技术奖提名公示：http://kfqgw.beijing.gov.cn/zwgk/tzgg/202011/t20201103_2128042.html

2020年氟化氪光刻准分子曝光光源研发及产业化项目公示内容：http://kfqgw.beijing.gov.cn/zwgk/tzgg/202011/P020201103604430118543.doc

2020年北京市科学技术奖专业评审会答辩顺序表：http://hd.kw.beijing.gov.cn/vipchat/kw/gs2020/2020/jlb_order/1202.doc

4kHz 40W 氟化氪光刻准分子曝光光源研发及产业化项目：http://hd.kw.beijing.gov.cn/vipchat/kw/gs2020/src1/K41-2020-J024.html