极紫外（EUV）光刻机的核心难点在于构建强大且可靠的光源。作为全球唯一量产EUV光刻设备的厂商，ASML采用复杂的激光等离子体（LPP）技术产生EUV光。尽管自由电子激光（FEL）方案拥有特定优势并获埃隆·马斯克支持，但据摩根大通分析，ASML采纳该技术的可能性极低。
摩根大通在报告中指出：“鉴于激光技术的进步，ASML认为没有理由尝试马斯克青睐的新型‘FEL’光源。”
LPP技术路线持续演进
现代EUV光刻系统利用LPP光源，通过向直径约30微米的锡液滴发射强二氧化碳激光脉冲，将其转化为电离等离子体，从而发出13.5纳米的EUV辐射。随后，光线经涂有多层钼和硅的椭圆形收集镜反射，导向扫描仪入口处的中间焦点。
由于几乎所有材料都会吸收EUV辐射，整个光学路径必须在真空中运行，并使用反射式而非传统折射式光学元件，这使得提升光源功率极具挑战。尽管如此，ASML已逐步将LPP光源功率从约250瓦提升至约500瓦，并计划在未来几年内进一步提升至1000瓦。此外，该公司还计划将每秒产生的锡滴数量几乎翻倍至10万个。
FEL方案的潜力与困境
自由电子激光（FEL）通过将电子加速至接近光速，使其穿过交替排列的磁铁（波荡器）产生振荡辐射，进而形成微观束团并发出13.5纳米波长的光。该方法消除了锡滴及相关碎屑问题，可能提供比LPP更高的EUV功率，且单个FEL结合大型光束分配系统有望替代多个LPP光源。
然而，FEL面临重大权衡：相较于紧凑的LPP，FEL需要高度复杂的粒子加速器、电子源、长波荡器、控制系统及辐射屏蔽设施。其分配系统需配备能处理极高EUV功率且低损耗的镜子，整台机器必须达到半导体晶圆厂级别的可用性、效率和成本要求，而这正是行业多年攻坚才实现的目标。
因此，尽管中国、美国和日本对FEL充满热情，但在该技术能在实际半导体生产中与LPP抗衡之前，可能仍需十年甚至更长时间。在此期间，研发可能消耗数十亿美元，这意味着目前所有追求FEL的企业未必都能存活至技术成熟之日。