Hellma氟化钙在半导体微光刻的应用

　　Hellma氟化钙（CaF）是半导体微光刻（尤其是193nm与248nm准分子激光光刻）的核心光学材料，主要用于投影物镜、照明系统与光束传输元件，凭借宽深紫外透射、低色散、高激光耐久性与大口径定制能力，支撑7nm及以下先进制程的高分辨率成像，是ASML等主流光刻机的级光学材料。
　　核心技术壁垒与质量控制
　　单晶生长：布里奇曼法制备低缺陷、高均匀性单晶，氧/金属杂质≤1ppm，减少散射与吸收损耗。
　　精密加工：亚纳米级表面粗糙度、无应力抛光，控制双折射与波前畸变。
　　激光耐久性：193/248nm准分子激光长期辐照（>109脉冲）无损伤，适配光刻机高产能需求。
　　定制能力：按NA、波长、接口定制尺寸/取向/镀膜，匹配高端光刻机设计。
　　供应链与选型要点
　　供应链定位：全球高端光刻级CaF核心供应商，供应ASML等头部设备商，高端市场占比约35%。
　　选型建议：
　　193nmArFi选Lithotec光刻级+增透膜，严控双折射与表面缺陷。
　　248nm选标准光刻级，平衡成本与性能。
　　真空窗口选低放气率+抗辐射级，适配腔体环境。
　　一、核心光学特性
　　高宽带透射率：Hellma氟化钙的透光范围宽，从0.125微米到10微米，具有高宽带透射率，从深紫外（130nm）到红外（8μm）波段均可实现高效透射。这一特性使其能够满足半导体微光刻中不同波长激光的需求，尤其是193nm准分子激光在光刻过程中的应用。
　　低折射率与低色散：其折射率（nd）为1.43384，光谱色散（vd）达95.23，显著减少光学畸变，提升成像精度。在半导体微光刻中，低色散特性对于保证光刻图案的清晰度和分辨率至关重要。
　　激光耐久性：在准分子激光光学器件（如157nm、193nm、248nm）中，Hellma氟化钙表现出出色的激光耐久性，可承受高频次、高强度激光照射而不发生性能衰减。这一特性使其成为半导体制造中光刻物镜系统的理想材料。
　　环境适应性：Hellma氟化钙晶体直径可达420mm，甚至有些资料显示直径可达440mm，满足大型光学系统需求。同时，它具备高能粒子和辐射耐受性，可在复杂环境下稳定工作。
　　二、在半导体微光刻中的应用
　　投影和照明光学：Hellma氟化钙作为投影和照明光学中准分子激光光学器件的行业标准材料，被广泛应用于半导体制造中的光刻机物镜系统。其优异的光学性能确保了光刻过程中激光的高效传输和精准聚焦，从而实现了纳米级芯片图案的曝光。
　　深紫外光刻系统：在193nm光刻机中，Hellma氟化钙用于光刻物镜，配合193nm准分子激光实现纳米级的芯片图案曝光。其低吸收与高均匀性保障了光刻分辨率，是45nm及以下节点制程的关键材料。
　　DUV激光器：Hellma氟化钙还用于准分子激光器（如ArF，波长193nm）的输出窗口，可承受高频次、高强度激光照射，确保激光器的稳定运行和长寿命。