הצוות של פרופסור Tang Chuanxiang מהמחלקה לפיזיקה הנדסית באוניברסיטת Tsinghua עשה התקדמות משמעותית במחקר של מקורות אור של מכונות ליטוגרפיה אולטרה סגול קיצוניות (EUV). פרויקט מקור האור הזה נקרא SSMB-EUV (Steady-State Micro-Focused Extreme Ultraviolet Light Source).

פרופסור Tang Chuanxiang פרסם מאמר סקירה מקיף בכתב העת Chinese Physics B בשנת 2022. המאמר מספק סקירה ברורה, המתייחס לכל השאלות האפשריות בנוגע למקורות אור EUV שצוות הפרויקט כבר שקל. הטקסט המלא של העיתון משתרע על פני 16 עמודים. כאן, אספק סיכום קצר ומתאר של מספר שאלות מרכזיות שעשויות להתעניין בהן.

האם SSMB-EUV הוא PPT?

לא זה לא! אוניברסיטת Tsinghua ערכה אימות ניסיוני של העקרונות הפיזיקליים התיאורטיים של פרויקט SSMB-EUV מ-0 עד 1, וזה נעשה בתנאי ניסוי מוגבלים. לכן, התיאוריה הפיזיקלית אמינה ביותר. עם זאת, אם המטרה הסופית של פרויקט זה היא לשמש בייצור שבבים מתקדם, האימות הניסיוני המוצלח של העקרונות הפיזיקליים אינו אומר בהכרח שהוא יכול להיות מבצעי מסחרי. הסיבה לכך היא שייצור בקנה מידה גדול ואמין של שבבים מתקדמים מצריך פיתוח טכנולוגיות נוספות ובקרת עלויות, שהן ממדים נפרדים.

נכון לעכשיו, אוניברסיטת Tsinghua הקימה את צוות SSMB-EUV ולקחה על עצמה שלושה אתגרים טכניים עיקריים עבור מקור האור SSMB-EUV:

1. אפנן לייזר: מהקדמת הרעיון של SSMB, ניתן לראות שמאפנן הלייזר מתאים לחלל RF מיקרוגל והוא ההבדל החשוב ביותר בין SSMB לטבעות אחסון מסורתיות. כדי להשיג SSMB, יש צורך לווסת את כוח הלייזר ולנעול פאזה אותו. כדי להשיג מחזור עבודה של אלומה גבוהה ועל ידי כך לשפר את ההספק הממוצע של קרינת SSMB, יש להשתמש בלייזרים מאופננים בגל רציף או במחזור עבודה גבוה. כדי לעמוד בדרישות אלו, מתוכנן חלל רווח אופטי עבור מערכת אפנון הלייזר של SSMB.

2. מערכת הזרקה בדופק ארוך: כדי להשיג עוצמת קרינה גבוהה, ל-SSMB יש צפיפות זרם ממוצעת גבוהה, בערך 1A. השגת הזרקת כמות מטען גדולה עם פולסים ארוכים (בטווח של מאות ננו-שניות) דורשת תכנון מיוחד. על מנת להפחית את תנודות ההספק במהלך פעולת SSMB, רצוי ש-SSMB יעבוד במצב טעינה עם זרם אלומה כמעט קבוע. יתר על כן, מצב הטעינה יכול גם להפחית את הדרישות לעוצמתה של קרן הזרקה אחת.

3. מאיץ אינדוקציה ליניארי: על מנת לשפר את מחזור הפעלת האלומה של טבעת האחסון SSMB, בנוסף לשימוש בלייזרים רציפים, הוצעו דרישות שונות לחידוש אנרגיה של אלומת האלקטרונים הארוכה בהשוואה לטבעות אחסון מסורתיות. מאיץ אינדוקציה ליניארי הפועל בקצב החזרה של מגה-הרץ היא אחת האפשרויות האפשריות להשגת חידוש אנרגיה של אלומת SSMB.

בפברואר השנה, הפרויקט ערך חקירות בחירת אתר בשיונגאן.

יתרונות פוטנציאליים של מקור אור SSMB-EUV לליטוגרפיה של EUV

1) כוח ממוצע גבוה: טבעת האחסון SSMB יכולה לתמוך בהתקנה של מספר קווי קרן EUV, המשמשת גם כמקור תאורה בעל הספק גבוה לליטוגרפיה וגם כמקור זיהוי עבור מסכות והתקנים אופטיים. זה יכול גם לספק תמיכה למחקר על חומרים עמידים ל-EUV.

2) רוחב פס צר ואיסוף גבוהמקור האור SSMB יכול בקלות לעמוד בדרישת רוחב הפס הצר של פחות מ-2% עבור ליתוגרפיה של EUV ולהשיג קרינה מרוכזת בטווח זווית של ≈0.1 מראד. רוחב הפס הצר ומאפייני הקולימציה הגבוהים מאפשרים עיצובים חדשניים עבור מערכות אופטיות ליתוגרפיה של EUV המבוססות על טכנולוגיית SSMB תוך הפחתת קושי התהליך של מראות אופטיות של EUV.

3) פלט גל רציף יציבות גבוהה: פלט SSMB הוא בצורה של קרינת גלים רציפה או מעין רציפה, שיכולה למנוע תנודות משמעותיות בעוצמת הקרינה שעלולות לגרום נזק לשבבים. למקור האור של טבעת האחסון יש יציבות טובה, ומצב ההפעלה של טבעת האחסון SSMB משפר עוד יותר את הזמינות ארוכת הטווח של מקור האור.

4) קרינה נקייה: בהשוואה למקורות אור LPP-EUV, סביבת הוואקום הגבוה של קרינת המתנד ב-SSMB אינה מזהמת את מראות המערכת האופטיות המשמשות בליתוגרפיה. זה מאריך משמעותית את תוחלת החיים של המראות.

5) מדרגיות: עקרון SSMB מאפשר הרחבה קלה לעבר אורכי גל קצרים יותר, ומשאיר את האפשרות לטכנולוגיית ליטוגרפיה Blue-X מהדור הבא באמצעות אורכי גל של 6.xnm.

סיכום

פתרון הליטוגרפיה EUV שפותח על ידי אוניברסיטת Tsinghua הוא אכן גישה חלופית. עם זאת, היישום של עיקרון פיזיקלי חדש זה מחייב פיתוח טכנולוגי נרחב וארוך טווח וניסוי וטעייה בתחומים טכניים שונים, לרבות טכנולוגיה הנדסית, מדעי החומרים, כימיה, ליטוגרפיה חישובית, ייצור מסכות, מחקר על עדשות אופטיות ומראות, ובדיקה אולטרה-דיוק, לייצור המוני של שבבים מתקדמים בגישה זו. יתרה מכך, נדרשות השקעות משמעותיות במחקר ופיתוח, מה שהופך את המסע למאתגר ולאורך זמן.

אנו מקווים לראות התקדמות משמעותית ביישום התעשייתי של פתרון ה-SSMB-EUV של Tsinghua במועד מוקדם.