L'équipe du professeur Tang Chuanxiang du Département d'ingénierie physique de l'Université Tsinghua a réalisé des progrès significatifs dans la recherche sur les sources lumineuses des machines de lithographie à ultraviolets extrêmes (EUV). Ce projet de source de lumière s'appelle SSMB-EUV (Steady-State Micro-Focused Extreme Ultraviolet Light Source).

Le professeur Tang Chuanxiang a publié un article de synthèse complet dans la revue Chinese Physics B en 2022. L'article donne un aperçu clair, abordant toutes les questions possibles concernant les sources de lumière EUV que l'équipe du projet a déjà examinées. Le texte intégral de l'article s'étend sur 16 pages. Ici, je vais fournir un bref résumé et un aperçu de plusieurs questions clés qui pourraient vous intéresser.

Le SSMB-EUV est-il un PPT ?

Non, ce n'est pas le cas ! L'Université Tsinghua a effectué une vérification expérimentale des principes théoriques physiques du projet SSMB-EUV de 0 à 1, et cela a été fait dans des conditions expérimentales limitées. La théorie physique est donc très fiable. Cependant, si l’objectif ultime de ce projet est d’être utilisé dans la fabrication avancée de puces, la vérification expérimentale réussie des principes physiques ne signifie pas nécessairement qu’il peut être commercialement opérationnel. En effet, la production fiable et à grande échelle de puces avancées nécessite le développement de technologies supplémentaires et le contrôle des coûts, qui sont des dimensions distinctes.

Actuellement, l'Université Tsinghua a formé l'équipe SSMB-EUV et a relevé trois défis techniques majeurs pour la source de lumière SSMB-EUV :

1. Modulateur laser: De l'introduction du concept de SSMB, on peut voir que le modulateur laser correspond à la cavité RF micro-ondes et constitue la différence la plus importante entre le SSMB et les anneaux de stockage traditionnels. Pour obtenir le SSMB, il est nécessaire de moduler la puissance du laser et de la verrouiller en phase. Pour obtenir un cycle de service de faisceau élevé et ainsi améliorer la puissance moyenne du rayonnement SSMB, des lasers modulés à onde continue ou à cycle de service élevé doivent être utilisés. Pour répondre à ces exigences, une cavité à gain optique est prévue pour le système de modulation laser du SSMB.

2. Système d'injection à impulsion longue: Pour obtenir une puissance de rayonnement élevée, le SSMB a une densité de courant moyenne élevée, environ 1A. Réaliser l’injection d’une grande quantité de charge avec de longues impulsions (de l’ordre de centaines de nanosecondes) nécessite une conception spécialisée. Afin de réduire les fluctuations de puissance pendant le fonctionnement du SSMB, il est souhaité que le SSMB fonctionne en mode d'appoint avec un courant de faisceau presque constant. De plus, le mode d'appoint peut également réduire les exigences en matière d'intensité d'un seul faisceau d'injection.

3. Accélérateur à induction linéaire: Afin d'améliorer le cycle de service du faisceau de l'anneau de stockage SSMB, en plus d'utiliser des lasers continus, différentes exigences de réapprovisionnement en énergie du faisceau d'électrons à impulsion longue par rapport aux anneaux de stockage traditionnels ont été proposées. Un accélérateur à induction linéaire fonctionnant au taux de répétition MHz est une option réalisable pour réaliser la reconstitution énergétique du faisceau SSMB.

En février de cette année, le projet a mené des enquêtes de sélection de sites à Xiong'an.

Avantages potentiels de la source de lumière SSMB-EUV pour la lithographie EUV

1) Puissance moyenne élevée: L'anneau de stockage SSMB peut prendre en charge l'installation de plusieurs lignes de lumière EUV, servant à la fois de source d'éclairage haute puissance pour la lithographie et de source de détection pour les masques et les dispositifs optiques. Il peut également soutenir la recherche sur les matériaux résistants aux UV.

2) Bande passante étroite et collimation élevéeLa source lumineuse SSMB répond facilement aux exigences de bande passante étroite (moins de 2 %) pour la lithographie EUV et produit un rayonnement concentré dans une plage angulaire de −0.1 mrad. Sa bande passante étroite et sa collimation élevée permettent des conceptions innovantes de systèmes optiques de lithographie EUV basés sur la technologie SSMB, tout en réduisant la complexité du procédé des miroirs optiques EUV.

3) Sortie d'onde continue de haute stabilité: La sortie SSMB se présente sous la forme d'un rayonnement d'onde continue ou quasi continue, ce qui peut éviter des fluctuations importantes de la puissance de rayonnement susceptibles d'endommager les puces. La source lumineuse de l'anneau de stockage présente une bonne stabilité, et le mode de fonctionnement de recharge de l'anneau de stockage SSMB améliore encore la disponibilité à long terme de la source lumineuse.

4) Radiation propre: Comparé aux sources lumineuses LPP-EUV, l'environnement de vide poussé du rayonnement de l'oscillateur dans le SSMB ne contamine pas les miroirs du système optique utilisé en lithographie. Cela prolonge considérablement la durée de vie des miroirs.

5) Évolutivité: Le principe SSMB permet une expansion facile vers des longueurs d'onde plus courtes, laissant la possibilité d'une technologie de lithographie Blue-X de nouvelle génération utilisant des longueurs d'onde de 6,xnm.

Conclusion

La solution de lithographie EUV développée par l’Université Tsinghua constitue en effet une approche alternative. Cependant, l'application de ce nouveau principe physique nécessite un développement technologique approfondi et à long terme ainsi que des essais et des erreurs dans divers domaines techniques, notamment la technologie de l'ingénierie, la science des matériaux, la chimie, la lithographie informatique, la fabrication de masques, la recherche sur les lentilles et miroirs optiques, et une inspection ultra-précise, pour la production en série de puces avancées utilisant cette approche. De plus, des investissements substantiels en recherche et développement sont nécessaires, ce qui rend le voyage difficile et long.

Nous espérons constater prochainement des progrès substantiels dans la mise en œuvre industrielle de la solution SSMB-EUV de Tsinghua.