El equipo del profesor Tang Chuanxiang del Departamento de Ingeniería Física de la Universidad de Tsinghua ha logrado avances significativos en la investigación de fuentes de luz de máquinas de litografía ultravioleta extrema (EUV). Este proyecto de fuente de luz se llama SSMB-EUV (Fuente de luz ultravioleta extrema microenfocada en estado estable).

El profesor Tang Chuanxiang publicó un artículo de revisión exhaustivo en la revista Chinese Physics B en 2022. El artículo proporciona una descripción general clara y aborda todas las posibles preguntas sobre las fuentes de luz EUV que el equipo del proyecto ya ha considerado. El texto completo del artículo ocupa 16 páginas. Aquí, proporcionaré un breve resumen y un esquema de varias preguntas clave que pueden interesarle.

¿SSMB-EUV es un PPT?

¡No, no es! La Universidad de Tsinghua ha realizado una verificación experimental de los principios teóricos físicos del proyecto SSMB-EUV de 0 a 1, y esto se hizo en condiciones experimentales limitadas. Por tanto, la teoría física es muy fiable. Sin embargo, si el objetivo final de este proyecto es utilizarlo en la fabricación de chips avanzados, la verificación experimental exitosa de los principios físicos no significa necesariamente que pueda ser comercialmente operativo. Esto se debe a que la producción confiable y a gran escala de chips avanzados requiere el desarrollo de tecnologías adicionales y control de costos, que son dimensiones separadas.

Actualmente, la Universidad de Tsinghua ha formado el equipo SSMB-EUV y ha asumido tres desafíos técnicos importantes para la fuente de luz SSMB-EUV:

1. Modulador láser: De la introducción del concepto de SSMB, se puede ver que el modulador láser corresponde a la cavidad de RF de microondas y es la diferencia más importante entre SSMB y los anillos de almacenamiento tradicionales. Para lograr SSMB, es necesario modular la potencia del láser y bloquearlo en fase. Para lograr un ciclo de trabajo de luz alta y mejorar así la potencia promedio de la radiación SSMB, es necesario utilizar láseres modulados de ciclo de trabajo alto o de onda continua. Para cumplir con estos requisitos, se prevé una cavidad de ganancia óptica para el sistema de modulación láser de SSMB.

2. Sistema de inyección de pulso largo: Para lograr una alta potencia de radiación, SSMB tiene una densidad de corriente promedio alta, aproximadamente 1A. Lograr la inyección de una gran cantidad de carga con pulsos largos (en el rango de cientos de nanosegundos) requiere un diseño especializado. Para reducir las fluctuaciones de energía durante el funcionamiento del SSMB, se desea que el SSMB funcione en modo de recarga con una corriente de haz casi constante. Además, el modo de recarga también puede reducir los requisitos de intensidad de un único haz de inyección.

3. Acelerador de inducción lineal: Para mejorar el ciclo de trabajo del haz del anillo de almacenamiento SSMB, además de utilizar láseres continuos, se han propuesto diferentes requisitos para la reposición de energía del haz de electrones de pulso largo en comparación con los anillos de almacenamiento tradicionales. Un acelerador de inducción lineal que funcione a una velocidad de repetición de MHz es una opción factible para lograr la reposición de energía del haz SSMB.

En febrero de este año, el proyecto llevó a cabo investigaciones de selección de sitios en Xiong'an.

Ventajas potenciales de la fuente de luz SSMB-EUV para litografía EUV

1) Potencia media alta: El anillo de almacenamiento SSMB puede admitir la instalación de múltiples líneas de luz EUV, sirviendo como fuente de iluminación de alta potencia para litografía y fuente de detección para máscaras y dispositivos ópticos. También puede proporcionar apoyo a la investigación sobre materiales resistentes a los rayos UV.

2) Ancho de banda estrecho y alta colimaciónLa fuente de luz SSMB cumple fácilmente con el requisito de ancho de banda estrecho inferior al 2 % para la litografía EUV y logra una radiación concentrada en un rango angular de ?0.1 mrad. El ancho de banda estrecho y las características de alta colimación permiten diseños innovadores para sistemas ópticos de litografía EUV basados ​​en la tecnología SSMB, a la vez que reducen la complejidad del proceso de los espejos ópticos EUV.

3) Salida de onda continua de alta estabilidad: La salida SSMB tiene forma de radiación de onda continua o casi continua, lo que puede evitar fluctuaciones significativas en la potencia de radiación que pueden causar daños a los chips. La fuente de luz del anillo de almacenamiento tiene buena estabilidad y el modo de funcionamiento de recarga del anillo de almacenamiento SSMB mejora aún más la disponibilidad a largo plazo de la fuente de luz.

4) Radiación limpia: En comparación con las fuentes de luz LPP-EUV, el entorno de alto vacío de la radiación del oscilador en SSMB no contamina los espejos del sistema óptico utilizados en litografía. Esto prolonga significativamente la vida útil de los espejos.

5) Escalabilidad: El principio SSMB permite una fácil expansión hacia longitudes de onda más cortas, dejando la posibilidad de tecnología de litografía Blue-X de próxima generación que utilice longitudes de onda de 6,xnm.

Conclusión

La solución de litografía EUV desarrollada por la Universidad de Tsinghua es de hecho un enfoque alternativo. Sin embargo, la aplicación de este nuevo principio físico requiere un desarrollo tecnológico extenso y a largo plazo y prueba y error en diversos campos técnicos, incluida la tecnología de ingeniería, la ciencia de los materiales, la química, la litografía computacional, la fabricación de máscaras, la investigación sobre lentes y espejos ópticos, e inspección de ultraprecisión, para la producción en masa de chips avanzados utilizando este enfoque. Además, se requieren inversiones sustanciales en investigación y desarrollo, lo que hace que el viaje sea desafiante y requiera mucho tiempo.

Esperamos ver un progreso sustancial en la implementación industrial de la solución SSMB-EUV de Tsinghua en una fecha próxima.