تیم پروفسور Tang Chuanxiang از گروه فیزیک مهندسی در دانشگاه Tsinghua پیشرفت قابل توجهی در تحقیق در مورد منابع نوری دستگاه لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) داشته است. این پروژه منبع نور SSMB-EUV (Steady-State Micro-Focused Extreme Light Ultraviolet Source) نامیده می شود.

پروفسور Tang Chuanxiang مقاله مروری جامعی را در مجله چینی Physics B در سال 2022 منتشر کرد. این مقاله یک نمای کلی روشن ارائه می دهد و به تمام سوالات احتمالی در مورد منابع نور EUV که تیم پروژه قبلاً در نظر گرفته است می پردازد. متن کامل مقاله 16 صفحه است. در اینجا، من یک خلاصه کوتاه و طرح کلی از چندین سؤال کلیدی که ممکن است به آنها علاقه مند باشید ارائه خواهم کرد.

آیا SSMB-EUV یک PPT است؟

خیر، این نیست! دانشگاه Tsinghua تأیید تجربی اصول نظری فیزیکی پروژه SSMB-EUV را از 0 تا 1 انجام داده است و این در شرایط آزمایشی محدود انجام شد. بنابراین، نظریه فیزیکی بسیار قابل اعتماد است. با این حال، اگر هدف نهایی این پروژه استفاده در ساخت تراشه های پیشرفته باشد، تأیید آزمایشی موفقیت آمیز اصول فیزیکی لزوماً به این معنی نیست که می تواند از نظر تجاری عملیاتی شود. زیرا تولید در مقیاس بزرگ و قابل اعتماد تراشه های پیشرفته مستلزم توسعه فناوری های اضافی و کنترل هزینه است که ابعاد جداگانه ای دارند.

در حال حاضر، دانشگاه Tsinghua تیم SSMB-EUV را تشکیل داده و سه چالش فنی اصلی را برای منبع نور SSMB-EUV انجام داده است:

1. مدولاتور لیزر: از معرفی مفهومی SSMB می توان دریافت که مدولاتور لیزر با حفره RF مایکروویو مطابقت دارد و مهمترین تفاوت بین حلقه های ذخیره سازی SSMB و سنتی است. برای دستیابی به SSMB، باید توان لیزر را مدوله کرد و آن را قفل فاز کرد. برای دستیابی به یک چرخه کاری پرتو بالا و در نتیجه افزایش توان متوسط ​​تابش SSMB، باید از لیزرهای مدوله شده با موج پیوسته یا چرخه کاری بالا استفاده شود. برای برآوردن این الزامات، یک حفره بهره نوری برای سیستم مدولاسیون لیزری SSMB برنامه ریزی شده است.

2. سیستم تزریق پالس بلند: برای دستیابی به قدرت تابش بالا، SSMB دارای چگالی جریان متوسط ​​بالایی است، تقریباً 1A. دستیابی به تزریق مقدار زیادی شارژ با پالس های طولانی (در محدوده صدها نانوثانیه) نیاز به طراحی تخصصی دارد. به منظور کاهش نوسانات برق در طول عملیات SSMB، مطلوب است که SSMB در حالت شارژ با جریان پرتو تقریباً ثابت کار کند. علاوه بر این، حالت شارژ می تواند الزامات شدت یک پرتو تزریق را کاهش دهد.

3. شتاب دهنده القایی خطی: به منظور بهبود چرخه وظیفه پرتو حلقه ذخیره سازی SSMB، علاوه بر استفاده از لیزرهای پیوسته، الزامات متفاوتی برای تجدید انرژی پرتو الکترونی پالس بلند در مقایسه با حلقه های ذخیره سازی سنتی پیشنهاد شده است. یک شتاب‌دهنده القایی خطی که با نرخ تکرار مگاهرتز کار می‌کند، یکی از گزینه‌های امکان‌پذیر برای دستیابی به پر کردن انرژی پرتو SSMB است.

در فوریه سال جاری، این پروژه تحقیقات انتخاب مکان را در Xiong'an انجام داد.

مزایای بالقوه منبع نور SSMB-EUV برای لیتوگرافی EUV

1) توان متوسط ​​بالا: حلقه ذخیره سازی SSMB می تواند از نصب چندین خط پرتو EUV پشتیبانی کند که هم به عنوان منبع روشنایی با قدرت بالا برای لیتوگرافی و هم به عنوان منبع تشخیص برای ماسک ها و دستگاه های نوری عمل می کند. همچنین می تواند از تحقیقات در مورد مواد مقاوم در برابر EUV پشتیبانی کند.

2) پهنای باند باریک و کولیماسیون بالامنبع نور SSMB می‌تواند به راحتی نیاز به پهنای باند باریک کمتر از 2٪ برای لیتوگرافی EUV را برآورده کند و به تابش متمرکز در محدوده زاویه‌ای ≥0.1 میلی‌رادیان دست یابد. پهنای باند باریک و ویژگی‌های کولیماسیون بالا، امکان طراحی‌های نوآورانه برای سیستم‌های نوری لیتوگرافی EUV مبتنی بر فناوری SSMB را فراهم می‌کند و در عین حال دشواری فرآیند آینه‌های نوری EUV را کاهش می‌دهد.

3) خروجی موج پیوسته با ثبات بالا: خروجی SSMB به صورت تابش موج پیوسته یا شبه پیوسته است که می تواند از نوسانات قابل توجه در توان تابش که ممکن است باعث آسیب به تراشه ها شود جلوگیری کند. منبع نور حلقه ذخیره‌سازی پایداری خوبی دارد و حالت عملیات شارژ حلقه ذخیره‌سازی SSMB دسترسی طولانی مدت منبع نور را بیشتر بهبود می‌بخشد.

4) تشعشع پاک: در مقایسه با منابع نوری LPP-EUV، محیط خلاء زیاد تابش نوسانگر در SSMB، آینه های سیستم نوری مورد استفاده در لیتوگرافی را آلوده نمی کند. این به طور قابل توجهی طول عمر آینه ها را افزایش می دهد.

5) مقیاس پذیری: اصل SSMB امکان گسترش آسان به سمت طول موج های کوتاه تر را فراهم می کند و امکان فناوری لیتوگرافی Blue-X نسل بعدی را با استفاده از طول موج های 6.xnm فراهم می کند.

نتیجه

راه حل لیتوگرافی EUV توسعه یافته توسط دانشگاه Tsinghua در واقع یک رویکرد جایگزین است. با این حال، به کارگیری این اصل فیزیکی جدید مستلزم توسعه گسترده و طولانی مدت فناوری و آزمون و خطا در زمینه های فنی مختلف از جمله فناوری مهندسی، علم مواد، شیمی، لیتوگرافی محاسباتی، ساخت ماسک، تحقیق بر روی عدسی ها و آینه های نوری است. و بازرسی فوق العاده دقیق، برای تولید انبوه تراشه های پیشرفته با استفاده از این رویکرد. علاوه بر این، سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه قابل توجهی مورد نیاز است که این سفر را چالش برانگیز و وقت گیر می کند.

ما امیدواریم که در زمان اولیه شاهد پیشرفت قابل توجهی در اجرای صنعتی راه حل SSMB-EUV Tsinghua باشیم.