حقق فريق البروفيسور تانغ تشوانشيانغ من قسم الفيزياء الهندسية بجامعة تسينغهوا تقدمًا كبيرًا في البحث عن مصادر ضوء آلة الطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى (EUV). يُطلق على مشروع مصدر الضوء هذا اسم SSMB-EUV (مصدر الضوء فوق البنفسجي الفائق التركيز الدقيق للحالة الثابتة).

نشر البروفيسور تانغ تشوانشيانغ مقالة مراجعة شاملة في مجلة الفيزياء الصينية B في عام 2022. وتقدم المقالة نظرة عامة واضحة، وتتناول جميع الأسئلة المحتملة المتعلقة بمصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية التي نظر فيها فريق المشروع بالفعل. يمتد النص الكامل للورقة إلى 16 صفحة. سأقدم هنا ملخصًا موجزًا ​​ومخططًا للعديد من الأسئلة الرئيسية التي قد تكون مهتمًا بها.

هل SSMB-EUV عبارة عن PPT؟

لا ليست كذلك! أجرت جامعة تسينغهوا التحقق التجريبي من المبادئ النظرية الفيزيائية لمشروع SSMB-EUV من 0 إلى 1، وقد تم ذلك في ظل ظروف تجريبية محدودة. ولذلك، فإن النظرية الفيزيائية موثوقة للغاية. ومع ذلك، إذا كان الهدف النهائي لهذا المشروع هو استخدامه في تصنيع الرقائق المتقدمة، فإن التحقق التجريبي الناجح للمبادئ الفيزيائية لا يعني بالضرورة أنه يمكن تشغيله تجاريًا. وذلك لأن إنتاج الرقائق المتقدمة على نطاق واسع وموثوق به يتطلب تطوير تقنيات إضافية ومراقبة التكاليف، وهي أبعاد منفصلة.

حاليًا، شكلت جامعة تسينغهوا فريق SSMB-EUV وقامت بثلاثة تحديات تقنية رئيسية لمصدر الضوء SSMB-EUV:

1. المغير الليزر: من مقدمة مفهوم SSMB، يمكن ملاحظة أن مُعدِّل الليزر يتوافق مع تجويف RF للميكروويف وهو الفرق الأكثر أهمية بين SSMB وحلقات التخزين التقليدية. لتحقيق SSMB، من الضروري تعديل قوة الليزر وقفل الطور. لتحقيق دورة عمل عالية الشعاع وبالتالي تعزيز متوسط ​​قدرة إشعاع SSMB، يجب استخدام أشعة الليزر ذات الموجة المستمرة أو دورة التشغيل العالية. لتلبية هذه المتطلبات، تم التخطيط لتجويف الكسب البصري لنظام تعديل الليزر في SSMB.

2. نظام الحقن طويل النبض: لتحقيق طاقة إشعاعية عالية، يتمتع SSMB بمتوسط ​​كثافة تيار عالية، حوالي 1A. يتطلب تحقيق حقن كمية كبيرة من الشحنة بنبضات طويلة (في نطاق مئات النانو ثانية) تصميمًا متخصصًا. من أجل تقليل تقلبات الطاقة أثناء تشغيل SSMB، من المرغوب فيه أن يعمل SSMB في وضع أعلى مع تيار شعاع ثابت تقريبًا. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي وضع الشحن العلوي أيضًا إلى تقليل متطلبات شدة شعاع الحقن الواحد.

3. المسرع الحث الخطي: من أجل تحسين دورة عمل الشعاع لحلقة تخزين SSMB، بالإضافة إلى استخدام الليزر المستمر، تم اقتراح متطلبات مختلفة لتجديد الطاقة لشعاع الإلكترون طويل النبض مقارنة بحلقات التخزين التقليدية. يعد المسرع التعريفي الخطي الذي يعمل بمعدل تكرار ميغاهيرتز أحد الخيارات الممكنة لتحقيق تجديد الطاقة لحزمة SSMB.

وفي فبراير من هذا العام، أجرى المشروع تحقيقات في اختيار الموقع في شيونغآن.

المزايا المحتملة لمصدر الضوء SSMB-EUV للطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية

1) قوة متوسطة عالية: يمكن أن تدعم حلقة التخزين SSMB تركيب خطوط شعاع EUV متعددة، حيث تعمل كمصدر إضاءة عالي الطاقة للطباعة الحجرية ومصدر كشف للأقنعة والأجهزة البصرية. ويمكنه أيضًا تقديم الدعم للأبحاث المتعلقة بالمواد المقاومة للأشعة فوق البنفسجية.

2) عرض النطاق الترددي الضيق والموازاة العاليةيستطيع مصدر ضوء SSMB تلبية متطلبات النطاق الترددي الضيق الذي يقل عن 2% للطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV)، وتحقيق تركيز إشعاعي ضمن نطاق زاوية −0.1 ملي راد. يتيح النطاق الترددي الضيق وخصائص التوازي العالية تصميمات مبتكرة لأنظمة بصرية للطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV) تعتمد على تقنية SSMB، مع تقليل صعوبة معالجة المرايا البصرية للأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV).

3) ارتفاع الناتج موجة مستمرة الاستقرار: يكون مخرج SSMB على شكل إشعاع موجي مستمر أو شبه مستمر، والذي يمكن أن يتجنب التقلبات الكبيرة في طاقة الإشعاع التي قد تسبب تلف الرقائق. يتمتع مصدر الضوء الدائري للتخزين باستقرار جيد، كما يعمل وضع التشغيل العلوي لحلقة التخزين SSMB على تحسين التوفر طويل المدى لمصدر الضوء.

4) الإشعاع النظيف: بالمقارنة مع مصادر الضوء LPP-EUV، فإن بيئة الفراغ العالية لإشعاع المذبذب في SSMB لا تلوث مرايا النظام البصري المستخدمة في الطباعة الحجرية. وهذا يزيد بشكل كبير من عمر المرايا.

5) قابلية التوسع: يسمح مبدأ SSMB بالتوسع السهل نحو أطوال موجية أقصر، مما يترك إمكانية الجيل التالي من تقنية الطباعة الحجرية Blue-X باستخدام أطوال موجية تبلغ 6.xnm.

خاتمة

إن حل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية الذي طورته جامعة تسينغهوا هو بالفعل نهج بديل. ومع ذلك، فإن تطبيق هذا المبدأ الفيزيائي الجديد يتطلب تطويرًا تكنولوجيًا واسع النطاق وطويل المدى والتجربة والخطأ في مختلف المجالات التقنية، بما في ذلك التكنولوجيا الهندسية، وعلوم المواد، والكيمياء، والطباعة الحجرية الحاسوبية، وتصنيع الأقنعة، والبحث في العدسات البصرية والمرايا، والفحص فائق الدقة لإنتاج كميات كبيرة من الرقائق المتقدمة باستخدام هذا النهج. علاوة على ذلك، هناك حاجة إلى استثمارات كبيرة في مجال البحث والتطوير، مما يجعل الرحلة صعبة وتستغرق وقتًا طويلاً.

نأمل أن نرى تقدمًا كبيرًا في التنفيذ الصناعي لحل SSMB-EUV الخاص بشركة Tsinghua في وقت مبكر.