Il team del professor Tang Chuanxiang del Dipartimento di Ingegneria Fisica dell'Università di Tsinghua ha compiuto progressi significativi nella ricerca sulle sorgenti luminose delle macchine litografiche a raggi ultravioletti estremi (EUV). Questo progetto di sorgente luminosa si chiama SSMB-EUV (Steady-State Micro-Focused Extreme Ultraviolet Light Source).

Il professor Tang Chuanxiang ha pubblicato un articolo di revisione completo sulla rivista Chinese Physics B nel 2022. L'articolo fornisce una panoramica chiara, affrontando tutte le possibili domande relative alle sorgenti luminose EUV che il team del progetto ha già preso in considerazione. Il testo completo del documento si estende su 16 pagine. Qui fornirò un breve riepilogo e una descrizione di diverse domande chiave che potrebbero interessarti.

SSMB-EUV è un PPT?

No non lo è! L'Università di Tsinghua ha condotto una verifica sperimentale dei principi teorici fisici del progetto SSMB-EUV da 0 a 1, e ciò è stato fatto in condizioni sperimentali limitate. Pertanto, la teoria fisica è altamente affidabile. Tuttavia, se l’obiettivo finale di questo progetto è quello di essere utilizzato nella produzione avanzata di chip, il successo della verifica sperimentale dei principi fisici non significa necessariamente che possa essere commercialmente operativo. Questo perché la produzione affidabile e su larga scala di chip avanzati richiede lo sviluppo di tecnologie aggiuntive e il controllo dei costi, che sono dimensioni separate.

Attualmente, l'Università di Tsinghua ha formato il team SSMB-EUV e ha intrapreso tre importanti sfide tecniche per la sorgente luminosa SSMB-EUV:

1. Modulatore laser: Dall'introduzione del concetto di SSMB, si può vedere che il modulatore laser corrisponde alla cavità RF a microonde ed è la differenza più importante tra SSMB e gli anelli di accumulazione tradizionali. Per ottenere SSMB è necessario modulare la potenza del laser e bloccarla in fase. Per ottenere un ciclo di lavoro del fascio abbagliante e quindi aumentare la potenza media della radiazione SSMB, è necessario utilizzare laser modulati a onda continua o con ciclo di lavoro elevato. Per soddisfare questi requisiti, è prevista una cavità di guadagno ottico per il sistema di modulazione laser della SSMB.

2. Sistema di iniezione a impulso lungo: Per ottenere un'elevata potenza di radiazione, SSMB ha un'elevata densità di corrente media, circa 1 A. Ottenere l'iniezione di una grande quantità di carica con impulsi lunghi (nell'ordine di centinaia di nanosecondi) richiede una progettazione specializzata. Per ridurre le fluttuazioni di potenza durante il funzionamento dell'SSMB, è auspicabile che l'SSMB funzioni in modalità di rabbocco con una corrente del fascio quasi costante. Inoltre, la modalità di rabbocco può anche ridurre i requisiti per l'intensità di un singolo raggio di iniezione.

3. Acceleratore ad induzione lineare: Al fine di migliorare il ciclo di lavoro del fascio dell'anello di accumulazione SSMB, oltre all'utilizzo di laser continui, sono stati proposti diversi requisiti per il rifornimento di energia del fascio di elettroni a impulsi lunghi rispetto ai tradizionali anelli di accumulazione. Un acceleratore a induzione lineare che opera alla frequenza di ripetizione MHz è un'opzione fattibile per ottenere il rifornimento di energia del fascio SSMB.

Nel febbraio di quest'anno, il progetto ha condotto indagini sulla selezione del sito a Xiong'an.

Potenziali vantaggi della sorgente luminosa SSMB-EUV per la litografia EUV

1) Potenza media elevata: L'anello di stoccaggio SSMB può supportare l'installazione di più linee di luce EUV, fungendo sia da fonte di illuminazione ad alta potenza per la litografia che da fonte di rilevamento per maschere e dispositivi ottici. Può anche fornire sostegno alla ricerca sui materiali resistenti all'EUV.

2) Larghezza di banda stretta e alta collimazione: La sorgente luminosa SSMB può soddisfare facilmente il requisito di larghezza di banda ridotta, inferiore al 2%, per la litografia EUV e ottenere una radiazione concentrata entro un intervallo angolare di ±0.1 mrad. La larghezza di banda ridotta e le elevate caratteristiche di collimazione consentono progetti innovativi per sistemi ottici per litografia EUV basati sulla tecnologia SSMB, riducendo al contempo la difficoltà di processo degli specchi ottici EUV.

3) Uscita ad onda continua ad alta stabilità: L'uscita SSMB è sotto forma di radiazione a onda continua o quasi continua, che può evitare fluttuazioni significative nella potenza della radiazione che potrebbero causare danni ai chip. La sorgente luminosa dell'anello di accumulo ha una buona stabilità e la modalità operativa di rabbocco dell'anello di accumulo SSMB migliora ulteriormente la disponibilità a lungo termine della sorgente luminosa.

4) Radiazioni pulite: Rispetto alle sorgenti luminose LPP-EUV, l'ambiente di alto vuoto della radiazione dell'oscillatore in SSMB non contamina gli specchi del sistema ottico utilizzati nella litografia. Ciò prolunga notevolmente la durata degli specchi.

5) Scalabilità: Il principio SSMB consente una facile espansione verso lunghezze d'onda più corte, lasciando la possibilità alla tecnologia litografica Blue-X di prossima generazione che utilizza lunghezze d'onda di 6,x nm.

Conclusione

La soluzione di litografia EUV sviluppata dall’Università di Tsinghua è infatti un approccio alternativo. Tuttavia, l'applicazione di questo nuovo principio fisico richiede uno sviluppo tecnologico ampio e a lungo termine e tentativi ed errori in vari campi tecnici, tra cui tecnologia ingegneristica, scienza dei materiali, chimica, litografia computazionale, fabbricazione di maschere, ricerca su lenti e specchi ottici, e ispezione ultraprecisa, per la produzione in serie di chip avanzati utilizzando questo approccio. Inoltre, sono necessari ingenti investimenti in ricerca e sviluppo, il che rende il viaggio impegnativo e dispendioso in termini di tempo.

Ci auguriamo di vedere quanto prima progressi sostanziali nell'implementazione industriale della soluzione SSMB-EUV di Tsinghua.