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清华大学工程物理系唐传祥教授团队在极紫外(EUV)光刻机光源研究方面取得重大进展。该光源项目称为SSMB-EUV(稳态微聚焦极紫外光源)。
唐传祥教授于2022年在《中国物理B》杂志上发表了一篇综合综述文章。文章提供了清晰的概述,解决了项目团队已经考虑过的有关EUV光源的所有可能的问题。论文全文长达 16 页。在这里,我将针对您可能感兴趣的几个关键问题进行简要总结和提纲。

SSMB-EUV是PPT吗?
不它不是!清华大学对SSMB-EUV项目的物理理论原理进行了从0到1的实验验证,而且是在有限的实验条件下完成的。因此,物理理论是高度可靠的。不过,如果该项目的最终目标是用于先进芯片制造,物理原理的实验验证成功并不一定意味着它可以商业化运作。这是因为先进芯片的大规模、可靠生产需要额外技术的开发和成本控制,这是独立的维度。
目前,清华大学已组建SSMB-EUV团队,承担了SSMB-EUV光源的三大技术挑战:
1. 激光调制器:从SSMB的概念介绍可以看出,激光调制器对应的是微波射频腔,是SSMB与传统存储环最重要的区别。为了实现SSMB,需要对激光功率进行调制并锁相。为了实现高光束占空比,从而提高 SSMB 辐射的平均功率,需要使用连续波或高占空比调制激光器。为了满足这些要求,SSMB的激光调制系统规划了光学增益腔。
2、长脉冲喷射系统:为了实现高辐射功率,SSMB 具有较高的平均电流密度,约为 1A。实现长脉冲(数百纳秒范围内)注入大量电荷需要专门的设计。为了减少SSMB运行期间的功率波动,需要SSMB工作在具有近乎恒定的束流的top-up模式下。此外,top-up模式还可以降低对单次注入光束强度的要求。
3、直线感应加速器:为了提高SSMB存储环的束流占空比,除了使用连续激光器外,还提出了与传统存储环相比对长脉冲电子束的能量补充的不同要求。以 MHz 重复频率运行的线性感应加速器是实现 SSMB 光束能量补充的一种可行选择。
今年2月,项目在雄安进行了选址调查。
用于 EUV 光刻的 SSMB-EUV 光源的潜在优势
1) 高平均功率:SSMB存储环可以支持安装多条EUV光束线,既可以作为光刻的高功率照明源,也可以作为掩模和光学器件的检测源。它还可以为EUV光刻胶材料的研究提供支持。
2) 窄带宽和高准直:SSMB光源可轻松满足EUV光刻工艺2%以内的窄带宽要求,并实现辐射集中在±0.1 mrad的角度范围内。窄带宽和高准直特性使得基于SSMB技术的EUV光刻光学系统能够进行创新设计,同时降低EUV光学镜面的工艺难度。
3) 高稳定性连续波输出:SSMB输出为连续或准连续波辐射形式,可以避免辐射功率大幅波动而导致芯片损坏。存储环光源具有良好的稳定性,SSMB存储环的充值运行模式进一步提高了光源的长期可用性。
4)清洁辐射:与 LPP-EUV 光源相比,SSMB 中振荡器辐射的高真空环境不会污染光刻中使用的光学系统反射镜。这显着延长了镜子的使用寿命。
5)可扩展性:SSMB 原理可以轻松扩展到更短的波长,从而为使用 6.xnm 波长的下一代 Blue-X 光刻技术提供了可能性。
结语
清华大学开发的EUV光刻解决方案确实是一种替代方法。然而,这一新物理原理的应用需要在工程技术、材料科学、化学、计算光刻、掩模制造、光学透镜和反射镜研究、和超精密检测,用于使用这种方法大规模生产先进芯片。此外,需要大量的研发投资,使得这一过程充满挑战且耗时。
我们希望清华SSMB-EUV解决方案的产业化早日取得实质性进展。




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