清华团队EUV光源新成果：未来有望解决光刻机“卡脖子”！

2021-02-26 16:00

SSMB潜在应用：作为未来EUV光刻机的光源

据唐传祥介绍，SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源，这也是国际社会高度关注清华大学SSMB研究的重要原因。

为什么说SSMB光源有望为EUV光刻光源提供新技术路线？据OFweek电子工程网了解，在EUV光刻机中，“光源”是该设备的核心技术之一。光刻机要求光源必须发出能量稳定且光谱很窄很窄的紫外光，这样才能保证加工精度和精度的稳定性。按照光源的发展轨迹，光刻机从最初的紫外光源（UV）发展到深紫外光（DUV），再到如今的极紫外光（EUV），三者最大的不同在于波长，波长越短，曝光的特征尺寸就越小。

高端光刻机为什么难“买”又难“造”？

（资料源自上海微电子官网、东兴证券研究所，OFweek电子工程网制图）

最早的光刻机采用汞灯产生的紫外光源，从g－line一直发展到i－line，波长从436nm缩短到365nm。随后，业界利用电子束激发惰性气体和卤素气体结合形成的气体分子，向基态跃迁时所产生准分子激光的深紫外光源，将波长进一步缩短至193nm，由于在此过程中遇到了技术障碍，因此采用浸没式（immersion）等技术进行矫正后，光刻机的极限光刻工艺节点可达28nm。

如今，业界最先进的光刻机是EUV光刻机，将准分子激光照射在锡等靶材上，激发出波长13．5nm的光子作为光刻机光源。EUV光刻机大幅度提升了半导体工艺水平，能够实现7nm及以下工艺，为摩尔定律的延续提供了更好地方向。而业界也只有ASML一家能够提供EUV设备，处于产业金字塔顶端。

（EUV光源结构图——资料来源：ASML、OFweek产业研究院）

无疑，波长短、功率大的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。而目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶，形成等离子体然后产生波长13．5nm的EUV光源，功率约250瓦。随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。

据清华大学工物系2015级博士生邓秀杰介绍，“SSMB采用激光来对电子进行聚束，相比同步辐射光源常用的微波，聚束系统的波长缩短了5到6个数量级。因此，要验证SSMB的原理，需要加速器对电子纵向位置（相位）逐圈变化有非常高的控制精度，而德国PTB的MLS储存环在这一方面最接近SSMB的实验需求。经过老师们的前期联系与沟通，德国的HZB及PTB两家机构积极加入研究团队，与我们开展合作研究。”