Tsinghua Üniversitesi Mühendislik Fiziği Bölümü'nden Profesör Tang Chuanxiang'ın ekibi, aşırı ultraviyole (EUV) litografi makinesi ışık kaynaklarının araştırılmasında önemli ilerleme kaydetti. Bu ışık kaynağı projesine SSMB-EUV (Steady-State Micro-Focused Extreme Ultraviyole Işık Kaynağı) adı veriliyor.

Profesör Tang Chuanxiang, 2022'de Chinese Physics B dergisinde kapsamlı bir inceleme makalesi yayınladı. Makale, proje ekibinin halihazırda değerlendirdiği EUV ışık kaynaklarıyla ilgili tüm olası soruları ele alan net bir genel bakış sunuyor. Bildirinin tam metni 16 sayfadan oluşmaktadır. Burada ilginizi çekebilecek birkaç önemli sorunun kısa bir özetini ve taslağını sunacağım.

SSMB-EUV bir PPT midir?

Hayır öyle değil! Tsinghua Üniversitesi, SSMB-EUV projesinin fiziksel teorik ilkelerinin 0'dan 1'e kadar deneysel doğrulamasını gerçekleştirdi ve bu, sınırlı deneysel koşullar altında yapıldı. Bu nedenle fiziksel teori oldukça güvenilirdir. Bununla birlikte, eğer bu projenin nihai hedefi gelişmiş çip üretiminde kullanılacaksa, fiziksel prensiplerin deneysel olarak başarılı bir şekilde doğrulanması, projenin mutlaka ticari olarak işlevsel olabileceği anlamına gelmez. Çünkü gelişmiş çiplerin büyük ölçekli ve güvenilir üretimi, ayrı boyutlar olan ek teknolojilerin geliştirilmesini ve maliyet kontrolünü gerektiriyor.

Şu anda Tsinghua Üniversitesi, SSMB-EUV ekibini oluşturdu ve SSMB-EUV ışık kaynağı için üç önemli teknik zorluğu üstlendi:

1. Lazer modülatör: SSMB'nin konsept tanıtımından, lazer modülatörünün mikrodalga RF boşluğuna karşılık geldiği ve SSMB ile geleneksel depolama halkaları arasındaki en önemli fark olduğu görülebilir. SSMB'yi elde etmek için lazer gücünü modüle etmek ve onu faz kilitlemek gerekir. Yüksek ışın görev döngüsü elde etmek ve dolayısıyla SSMB radyasyonunun ortalama gücünü arttırmak için sürekli dalga veya yüksek görev döngülü modüle edilmiş lazerlerin kullanılması gerekir. Bu gereksinimleri karşılamak amacıyla SSMB'nin lazer modülasyon sistemi için bir optik kazanç boşluğu planlanmıştır.

2. Uzun darbeli enjeksiyon sistemi: Yüksek radyasyon gücüne ulaşmak için SSMB, yaklaşık 1A gibi yüksek bir ortalama akım yoğunluğuna sahiptir. Uzun darbelerle (yüzlerce nanosaniye aralığında) büyük miktarda şarj enjeksiyonunun sağlanması özel tasarım gerektirir. SSMB çalışması sırasında güç dalgalanmalarını azaltmak için SSMB'nin sabite yakın ışın akımıyla doldurma modunda çalışması istenir. Ayrıca doldurma modu, tek bir enjeksiyon ışınının yoğunluğuna ilişkin gereksinimleri de azaltabilir.

3. Doğrusal indüksiyon hızlandırıcı: SSMB depolama halkasının ışın görev döngüsünü iyileştirmek amacıyla, sürekli lazerlerin kullanılmasına ek olarak, uzun darbeli elektron ışınının enerji takviyesi için geleneksel depolama halkalarına kıyasla farklı gereksinimler önerilmiştir. MHz tekrarlama hızında çalışan doğrusal bir indüksiyon hızlandırıcı, SSMB ışınının enerji takviyesini sağlamak için uygun bir seçenektir.

Bu yılın Şubat ayında proje Xiong'an'da yer seçimi araştırmaları gerçekleştirdi.

EUV Litografi için SSMB-EUV Işık Kaynağının Potansiyel Avantajları

1) Yüksek Ortalama Güç: SSMB depolama halkası, hem litografi için yüksek güçlü bir aydınlatma kaynağı hem de maskeler ve optik cihazlar için bir algılama kaynağı olarak hizmet vererek birden fazla EUV ışın hattının kurulumunu destekleyebilir. Aynı zamanda EUV'ye dayanıklı malzemelerle ilgili araştırmalara da destek sağlayabilir.

2) Dar Bant Genişliği ve Yüksek KolimasyonSSMB ışık kaynağı, EUV litografisi için %2'den daha az olan dar bant genişliği gereksinimini kolayca karşılayabilir ve ?0.1 mrad açı aralığında yoğunlaştırılmış radyasyon elde edebilir. Dar bant genişliği ve yüksek kolimasyon özellikleri, SSMB teknolojisine dayalı EUV litografi optik sistemleri için yenilikçi tasarımlara olanak tanırken, EUV optik aynalarının işlem zorluğunu da azaltır.

3) Yüksek Kararlılık Sürekli Dalga Çıkışı: SSMB çıkışı sürekli veya yarı sürekli dalga radyasyonu biçimindedir; bu, radyasyon gücünde çiplere zarar verebilecek önemli dalgalanmaları önleyebilir. Depolama halkası ışık kaynağı iyi bir stabiliteye sahiptir ve SSMB depolama halkasının doldurma çalışma modu, ışık kaynağının uzun vadeli kullanılabilirliğini daha da artırır.

4) Temiz Radyasyon: LPP-EUV ışık kaynaklarıyla karşılaştırıldığında SSMB'deki osilatör radyasyonunun yüksek vakum ortamı, litografide kullanılan optik sistem aynalarını kirletmez. Bu, aynaların ömrünü önemli ölçüde uzatır.

5)Ölçeklenebilirlik: SSMB prensibi, daha kısa dalga boylarına doğru kolay genişlemeye izin vererek, 6,xnm dalga boylarını kullanan yeni nesil Blue-X litografi teknolojisine olanak tanır.

Sonuç

Tsinghua Üniversitesi tarafından geliştirilen EUV litografi çözümü gerçekten de alternatif bir yaklaşımdır. Bununla birlikte, bu yeni fiziksel prensibin uygulanması, mühendislik teknolojisi, malzeme bilimi, kimya, hesaplamalı litografi, maske imalatı, optik lensler ve aynalar üzerine araştırmalar dahil olmak üzere çeşitli teknik alanlarda kapsamlı ve uzun vadeli teknolojik gelişmeyi ve deneme-yanılmayı gerektirir. ve bu yaklaşımı kullanarak gelişmiş çiplerin seri üretimi için ultra hassas denetim. Üstelik önemli araştırma ve geliştirme yatırımlarının gerekli olması yolculuğu zorlu ve zaman alıcı hale getiriyor.

Tsinghua'nın SSMB-EUV çözümünün endüstriyel uygulamasında erken bir tarihte önemli ilerleme görmeyi umuyoruz.