隐藏在德国Jena的小巨人：optiX fab.

2025-12-15 10:41:21 unistar

德国 Jena Tower，象征着耶拿150多年的光学工业历史

背景介绍：

1）什么是极紫外（EUV）

极紫外( Extreme Ultraviolet) 是处于真空紫外与软 X 射线之间，波长在几纳米至几十纳米的一个特殊波段。

由于在极紫外波段存在着大量的原子共振线，因此对于所有的固体，液体及气体都会对极紫外光有较强的吸收。入射光会在很短的距离被吸收，典型的吸收长度为百纳米量级（100nm@水），所以无法制作像针对可见光一样的折射透镜。

2）多层膜反射：一切都是关于干涉相长

1972年，Spiller提出通过两种不同折射率材料交替生长的多层膜结构，利用多界面反射光的相干叠加大幅提高极紫外-真空紫外波段正入射条件下的反射率。在干涉条件约束下，多层膜具有一定的光谱分辨能力。多层膜反射元件极大地推动了极紫外-真空紫外光学的发展及应用。

3）什么是极紫外（EUV）光刻

近 50 年来半导体工业的发展和增长始终遵循摩尔定律，可以说微型芯片中晶体管尺寸的不断缩小是由光刻技术的发展推动的。根据瑞利衍射的分辨率极限，与降低生产工艺参数 k 和提高数值孔径(NA)相比，缩短曝光波长(λ)是获得更小的光刻图特征的最容易的方法。从汞灯的 G 线辐射（436nm）到激光驱动等离子体产生的 13.5nm 波长的 EUV 辐射，曝光波长已经经过了五次迭代。目前荷兰推出的用于大规模生产的第五代EUV 光刻机- NXE3600D，可以支持 5 nm 和 3nm 逻辑节点和前沿 DRAM 节点的极紫外大规模生产。其使用了激光驱动锡基 EUV 等离子体源（IF点，250W），最大可曝光 300 毫米晶圆，最大曝光场尺寸为 26 毫米 x 33毫米。它配备了数值孔径(NA)为 0.33 的反射投影光学器件。每小时曝光晶圆数量在 160 片以上。

图一极紫外(EUV)光刻机结构示意图及光刻机的技术发展图

目前英特尔，台积电和三星都从 ASML 订单数台光刻机，同时三星公司通过对比单次 EUV 曝光和 DUV 浸没式多次曝光发现，前者在成像质量、设计难度、良率和成本各方面均优于后者，这也标志着先进半导体制程正式进入 EUVL 时代。

4）极紫外光刻机中极紫外反射镜的分类

EUV多层膜反射镜是EUV光刻机中的关键技术之一。由于在13.5nm这样的极紫外波长下，几乎所有材料都会强烈吸收光线，传统的透镜无法使用，因此EUV光刻机采用了反射式光学系统。这些多层膜反射镜通常由几十到上百层的交替材料堆叠而成，最常见的组合是钼(Mo)和硅(Si)，这种Mo/Si多层膜能够在13.5nm波长附近达到接近70%的反射率。如图1可了解极紫外光刻机中的所有镜片都是采用的多层膜反射镜，根据功能可分为三类：1. 照明光学镜片（Illumination optics）；2. 收集镜（Collector）；3. 投影光学镜片（Projection optics ）。

其中照明光学镜片是容易制造的部分，需满足如下性能要求：

反射率：R>70%
波长匹配性：: lambda = (13.50 ± 0.05) nm
横向厚度梯度
多层膜保护层:覆盖层(或多层)

收集镜制作相对困难，需满足如下性能要求：

反射率：R>70%
波长匹配性：: lambda = (13.50 ± 0.05) nm
陡峭的横向厚度梯度
恶劣的环境:覆盖层(或多层)

投影光学镜制造难度最大，需满足如下性能要求：

反射率：R>70%
波长匹配性：: lambda = (13.50 ± 0.05) nm
横向厚度梯度
多层膜保护层:覆盖层(或多层)
多层膜应力控制：零应力
不可补偿的附加面型误差（数十pm @RMS）

遇见隐藏在德国Jena的小巨人背后的灵魂

—Torsten Feigl与optiX fab.的十年光华

2023年这一年，不仅见证了德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所（Fraunhofer IOF）在极紫外多层膜光学器件领域深耕的第25个年头，也恰逢optiX fab. 公司，这个从弗劳恩霍夫IOF中诞生的光学新星，迎来了它的十岁生日。作为同样经过十年风雨历程的众星联恒团队，我们踏上了探访optiX fab. 的旅程，认识了这位在行业里闪耀着独特光芒的optiX fab. CEO——Torsten Feigl博士。他的个人魅力与领导力，如同耶拿夏日的阳光，温暖而不刺眼，让人印象深刻。

当众星联恒团队在酒店门口等待这位合作伙伴的出现，心中或许预设了无数种正式而严肃的开场。然而，Torsten以一种意想不到的方式登场：一身简洁的黑T，背着双肩包，骑着自行车停在我们面前，仿佛是一位刚从科研前线归来的探险家。一句轻松的“Hello，TOP-UNISTAR team”，瞬间拉近了彼此的距离。Torsten引领我们徒步前往位于耶拿塔的餐厅，他边走边谈，从耶拿塔的辉煌变迁，到耶拿大学的学术沉淀，再到耶拿百年光学工业的光辉历史，他的言谈之间，流露出对这座城市深沉的爱与自豪。

optiX fab. 是光学领域为数不多的专注于极紫外光学镀膜的公司之一，对于极紫外镀膜工艺有着追求极致的执着。他们为世界上最高精度的镜子镀膜，所追求的皮米级精度，是人类的大脑无法想象的世界，如同想象光年的距离一般困难。而这些镜子正是制造先进芯片所必需的。

探秘 optiX fab.

在optiX fab. 最新的工厂，Torsten自豪地介绍着这座工厂悠久的历史。在这个充满创新与挑战的空间里，我们仿佛能感受到过去二十五年里，无数科研人员夜以继日的努力与坚持。

1998年Fraunhofer IOF配置了第一台EUV多层膜镀膜工具（如下图二）。随之便开展了极紫外多层膜反射镜、高温多层膜反射镜、界面工程多层膜反射镜的研究工作。

图二

1999年4月，Fraunhofer IOF的EUV多层膜反射镜首次在德国联邦物理技术局（PTB）完成了反射率测试，当时在13纳米EUV波长获得56%的反射率。到了2000年底，EUV多层膜反射镜的反射率已经达到67.5%（如下图三），并在2000年申请到了相关专利，同年在SPIE Microlithograph做了第一个报告。2001年，Torsten Feigl及其团队成员将Mo/Si多层膜技术转化到EUV掩膜版领域。要想把膜镀好，镀膜机当然非常关键！随后团队在2002年设计并制造用于Ø 350 mm极紫外光刻光学器件的NESSY I镀膜机。

图三

2003年Fraunhofer IOF建立第一个EUV三人小团队，下图站在中间就是Torsten Feigl，那时的Torsten还是一个拥有一头秀发的翩翩少年。

图四

同年optiX fab. 给Xtreme technologie镀了第一个Ø 234 mm的极紫外收集镜。2004年，为美国Cymer公司开发了高温多层膜技术。于2005年给美国Cymer公司交付了第一块Ø 320 mm高温多层膜收集镜。随后2006-2008年陆续给Intel开发了覆盖保护层的EUV反射膜镜，镜子清洗技术等。于2009年向美国Cymer公司交付第一个Ø 662 mm收集镜，该收集镜搭配Cymer的LPP极紫外光源，是荷兰ASML公司NXE:3100光刻机的前端光源。

下图这张照片非常著名，被多次引用。位于左边的Torsten Feigl和他的同事抱着当时世界上最大的LPP收集镜。与Torsten交谈期间，他分享了一则趣闻：一位油管博主在引用这幅照片时，指出该镜子出自蔡司之手。Torsten随即强调，这面镜子实际上是他在Fraunhofer IOF工作期间，与团队成员共同努力的成果。这一年对于Torsten及其团队意义非常。

图五

在2013年，Torsten Feigl做出了一个极其重大的决定，在已是团队负责人的他看到半导体工业及科研市场潜在需求，而研究所并未清晰看到潜在市场的情况下，Torsten一个人拿下Mo/Si多层膜专利的授权，全资成立了optiX fab. 。配色选择红黑的经典配色。

optiX fab. 的使命是:

“Fabrication of customized EUV optics and optical components for EUV lithography, for EUV, soft and hard X-ray applications, synchrotron and FEL beamlines, metrology, fundamental research, HHG sources, space applications, etc”。

从2013到2023年的十年时间里，大部分时间optiX fab. 的员工只有几名核心员工，虽然人员精简但都全力以赴地将镀膜这件看起来并不小的事做到极致。何为极致？下图五中的收集镜多层膜Mo/Si的d值（镜面中心为6.913nm）在大于660mm的直径范围的误差Δd小于0.01nm/10pm，仅为660mm的25万分之一。更直观地来理解，即在约为160km的距离里路面高度误差不超过2.5µm，而人类头发丝直径约为60-90微米。（Torsten是攀岩爱好者，从optiX fab. 工厂到攀岩地的距离差不多为160km）。

图五

2022年10月开始，optiX fab. 搬进了位于耶拿的新工厂（上图左）。这栋大楼于1934年启用，原为蔡司培训精密光学工程师旧厂房之一，现已成为容纳数台 NESSY 镀膜机，24小时不停运作的高科技工厂。optiX fab. 投资了千万美金扩充厂房，采购设备。随着越来越多的 NESSY 装机，optiX fab. 产能将快速提升。

Torsten不仅仅是这家公司的舵手，更是那些默默耕耘，致力于将梦想变为现实的科学家们的代表。他的年轻活力与对事业的热爱，无疑为optiX fab.注入了无尽的动力与创新精神。此次欧洲之行，不仅让我们见证了optiX fab.在光学领域的卓越成就，更让我们认识了一位以个人魅力凝聚团队，以创新领导力推动行业前行的领袖。

时至今日，摩尔定律没有停止的迹象——每个芯片上的晶体管数量持续增长，而生产世界上最小、最高性能芯片的竞争仍在继续。伟大的事业往往源自那些对梦想有着无尽热爱与执着追求的灵魂。Torsten Feigl和他的optiX fab.，无疑为我们生动诠释了这一理念。在接下来的日子里，我们将持续关注他们的每一步成长，并以此自勉，在各自的征途上，怀抱同样的激情与信念，砥砺前行。众星联恒团队将一如既往的在专业、敬业、拼搏的理念指导下，不断进取学习，时刻关注顶尖科学领域的发展和创新，不留余力为我们用户提供前沿的资讯、高端的EUV/SXR/X射线产品及解决方案。我们相信光的无数次折射与反射中，每一分子都将因其所贡献的光芒，而被深刻铭记。

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截至2023年

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optiX fab. 已经总计给用户交付了23350片极紫外、X射线镜片。

平均每个工作日交付大约9片镜子。

部分图片来源：

https://www.buhlergroup.cn/global/en/stories/inspiration-hub/optix-fab.html

北京众星联恒科技有限公司

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