浙江大學餘杭量子研究院近日成功研發中國首台商業電子束光刻機「羲之」，並正式投入市場應用。這台100kV電子束光刻機精確度達0.6納米、線寬8納米，性能媲美國際主流裝置，標誌量子晶片研發從此擁有「中國刻刀」，有望打破國際出口管制困局。
突破國際技術封鎖
在杭州城西科創大走廊浙江大學成果轉化基地測試現場，外觀酷似大型鋼櫃的「羲之」電子束光刻機正進行應用測試，電子顯示屏不斷閃爍實時參數。
研發團隊負責人表示，這台裝置有如一支能在頭髮絲上雕刻整座城市地圖的「納米神筆」。「羲之」取名自書法家王羲之，團隊解釋：「只不過我們的『毛筆』是電子束，在晶片上刻寫電路」。
此前，此類裝置受國際出口管制，中國科學技術大學、之江實驗室等內地頂尖科研機構長期無法採購相關裝置。「羲之」投入商用後有望打破這一困局，目前已與多家企業及科研機構展開接洽。
專攻量子晶片核心環節
「羲之」專門針對量子晶片、新型半導體研發核心環節，通過高能電子束在硅基上「手寫」電路，精確度達到0.6納米，線寬8納米。這台裝置可靈活修改設計而無需光罩，如同用納米級毛筆在晶片上精准作畫，特別適合晶片研發初期反復調試。
與傳統光刻技術相比，「羲之」採用電子束光刻 (EBL) 技術，具備高精確度、成本較低優勢，但生產效率遠不及極紫外光刻 (EUV) 技術，暫時僅適用於晶片科研、設計階段，無法用於晶片量產。
電子束光刻機與EUV光刻機差異
電子束光刻機採用電子源，利用電子束轟擊電子抗蝕劑，被電子輻照過的抗蝕劑發生分子鏈重組，從而留下相應痕跡。通過電磁場控制電子束運動方向，改變電子束在抗蝕劑上寫入軌跡，進而在基底上得到需要的圖案數據。
不過，電子束光刻機採用逐點掃描方式，掃描速度慢，每幾個小時才能「雕刻」1片晶圓，效率遠低於 EUV 光刻機，但精確度更高。
相比之下，EUV 光刻機利用極紫外光 (13.5納米) 作為能量源，通過光罩投影方式，全片一次性曝光來實現圖案轉移，效率更高。精確度相對較低，ASML 生產的 High NA EUV 光刻機精確度可達 2 納米水平。
因此，電子束光刻機適合小批量高精確度需求，如高階晶片小批量生產、改進迭代，以及光罩製作等應用。而 EUV 光刻機主要用於大規模集成電路製造，如 CPU、DRAM 等商業化半導體生產。
「羲之」定價低於國際均價，研發團隊表示這項技術突破將為內地量子晶片和半導體研發提供重要技術支持。
資料來源：快科技
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