A equipe do professor Tang Chuanxiang, do Departamento de Engenharia Física da Universidade de Tsinghua, fez progressos significativos na pesquisa de fontes de luz de máquinas de litografia ultravioleta extrema (EUV). Este projeto de fonte de luz é denominado SSMB-EUV (Steady-State Micro-Focused Extreme Ultraviolet Light Source).

O professor Tang Chuanxiang publicou um artigo de revisão abrangente na revista Chinese Physics B em 2022. O artigo fornece uma visão geral clara, abordando todas as questões possíveis sobre as fontes de luz EUV que a equipe do projeto já considerou. O texto completo do artigo abrange 16 páginas. Aqui, fornecerei um breve resumo e um esboço de várias questões-chave nas quais você pode estar interessado.

O SSMB-EUV é um PPT?

Não não é! A Universidade de Tsinghua conduziu a verificação experimental dos princípios teóricos físicos do projeto SSMB-EUV de 0 a 1, e isso foi feito sob condições experimentais limitadas. Portanto, a teoria física é altamente confiável. No entanto, se o objetivo final deste projeto é ser utilizado na fabricação avançada de chips, a verificação experimental bem-sucedida dos princípios físicos não significa necessariamente que ele possa ser comercialmente operacional. Isso ocorre porque a produção confiável e em larga escala de chips avançados requer o desenvolvimento de tecnologias adicionais e controle de custos, que são dimensões distintas.

Atualmente, a Universidade de Tsinghua formou a equipe SSMB-EUV e assumiu três grandes desafios técnicos para a fonte de luz SSMB-EUV:

1. Modulador laser: A partir da introdução do conceito de SSMB, pode-se observar que o modulador de laser corresponde à cavidade de RF de micro-ondas e é a diferença mais importante entre o SSMB e os anéis de armazenamento tradicionais. Para obter SSMB, é necessário modular a potência do laser e bloqueá-la em fase. Para atingir um ciclo de trabalho de feixe alto e, assim, aumentar a potência média da radiação SSMB, é necessário usar lasers modulados de onda contínua ou de ciclo de trabalho alto. Para atender a esses requisitos, uma cavidade de ganho óptico está planejada para o sistema de modulação laser do SSMB.

2. Sistema de injeção de pulso longo: Para atingir alta potência de radiação, o SSMB possui uma alta densidade de corrente média, aproximadamente 1A. Conseguir a injeção de uma grande quantidade de carga com pulsos longos (na faixa de centenas de nanossegundos) requer um projeto especializado. Para reduzir as flutuações de energia durante a operação do SSMB, é desejável que o SSMB funcione em modo de recarga com uma corrente de feixe quase constante. Além disso, o modo de recarga também pode reduzir os requisitos de intensidade de um único feixe de injeção.

3. Acelerador de indução linear: A fim de melhorar o ciclo de trabalho do feixe do anel de armazenamento SSMB, além de usar lasers contínuos, foram propostos diferentes requisitos para reposição de energia do feixe de elétrons de pulso longo em comparação com os anéis de armazenamento tradicionais. Um acelerador de indução linear operando na taxa de repetição de MHz é uma opção viável para conseguir a reposição de energia do feixe SSMB.

Em Fevereiro deste ano, o projecto conduziu investigações de selecção de locais em Xiong'an.

Vantagens potenciais da fonte de luz SSMB-EUV para litografia EUV

1) Alta potência média: O anel de armazenamento SSMB pode suportar a instalação de múltiplas linhas de luz EUV, servindo tanto como fonte de iluminação de alta potência para litografia quanto como fonte de detecção para máscaras e dispositivos ópticos. Também pode fornecer apoio à investigação sobre materiais resistentes ao EUV.

2) Largura de banda estreita e alta colimação: A fonte de luz SSMB pode facilmente atender ao requisito de largura de banda estreita de menos de 2% para litografia EUV e atingir radiação concentrada dentro de uma faixa de ângulo de ≤0.1 mrad. A largura de banda estreita e as características de alta colimação permitem projetos inovadores para sistemas ópticos de litografia EUV baseados na tecnologia SSMB, reduzindo a dificuldade de processamento dos espelhos ópticos EUV.

3) Saída de onda contínua de alta estabilidade: A saída SSMB está na forma de radiação de onda contínua ou quase contínua, o que pode evitar flutuações significativas na potência de radiação que podem causar danos aos chips. A fonte de luz do anel de armazenamento tem boa estabilidade e o modo de operação de recarga do anel de armazenamento SSMB melhora ainda mais a disponibilidade a longo prazo da fonte de luz.

4) Radiação Limpa: Em comparação com as fontes de luz LPP-EUV, o ambiente de alto vácuo da radiação do oscilador em SSMB não contamina os espelhos do sistema óptico usado na litografia. Isto prolonga significativamente a vida útil dos espelhos.

5) Escalabilidade: O princípio SSMB permite fácil expansão para comprimentos de onda mais curtos, deixando a possibilidade para a tecnologia de litografia Blue-X de próxima geração usando comprimentos de onda de 6,xnm.

Conclusão

A solução de litografia EUV desenvolvida pela Universidade de Tsinghua é de fato uma abordagem alternativa. No entanto, a aplicação deste novo princípio físico necessita de desenvolvimento tecnológico extenso e de longo prazo e de tentativa e erro em vários campos técnicos, incluindo tecnologia de engenharia, ciência dos materiais, química, litografia computacional, fabricação de máscaras, pesquisa em lentes ópticas e espelhos, e inspeção de ultraprecisão, para produção em massa de chips avançados usando esta abordagem. Além disso, são necessários investimentos substanciais em investigação e desenvolvimento, tornando a viagem desafiante e demorada.

Esperamos ver um progresso substancial na implementação industrial da solução SSMB-EUV da Tsinghua o mais breve possível.