2 月 25 日消息 據(jù)清華大學(xué)官網(wǎng)消息，2 月 25 日，清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與來(lái)自亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心(HZB)以及德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)的合作團(tuán)隊(duì)在《自然》(Nature)上發(fā)表了題為 “穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示”(Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching)的研究論文，報(bào)告了一種新型粒子加速器光源 “穩(wěn)態(tài)微聚束”(Steady-state microbunching，SSMB)的首個(gè)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
基于 SSMB 原理，能獲得高功率、高重頻、窄帶寬的相干輻射，波長(zhǎng)可覆蓋從太赫茲到極紫外(EUV)波段，有望為光子科學(xué)研究提供廣闊的新機(jī)遇。《自然》評(píng)閱人對(duì)該研究高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為 “展示了一種新的方法論”，“必將引起粒子加速器和同步輻射領(lǐng)域的興趣”。《自然》相關(guān)評(píng)論文章寫道：“該實(shí)驗(yàn)展示了如何結(jié)合現(xiàn)有兩類主要加速器光源——同步輻射光源及自由電子激光——的特性。SSMB 光源未來(lái)有望應(yīng)用于 EUV 光刻和角分辨光電子能譜學(xué)等領(lǐng)域。”
“SSMB 光源的潛在應(yīng)用之一是作為未來(lái) EUV 光刻機(jī)的光源，這是國(guó)際社會(huì)高度關(guān)注清華大學(xué) SSMB 研究的重要原因。”唐傳祥告訴記者。
在芯片制造的產(chǎn)業(yè)鏈中，光刻機(jī)是必不可少的精密設(shè)備，是集成電路芯片制造中最復(fù)雜和關(guān)鍵的工藝步驟。光刻機(jī)的曝光分辨率與波長(zhǎng)直接相關(guān)，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，光刻機(jī)光源的波長(zhǎng)不斷縮小，芯片工業(yè)界公認(rèn)的新一代主流光刻技術(shù)是采用波長(zhǎng)為 13.5 納米光源的 EUV(極紫外光源)光刻。EUV 光刻機(jī)工作相當(dāng)于用波長(zhǎng)只有頭發(fā)直徑一萬(wàn)分之一的極紫外光，在晶圓上 “雕刻”電路，最后將讓指甲蓋大小的芯片包含上百億個(gè)晶體管，這種設(shè)備工藝展現(xiàn)了人類科技發(fā)展的頂級(jí)水平。荷蘭 ASML 公司是目前世界上唯一的 EUV 光刻機(jī)供應(yīng)商，每臺(tái) EUV 光刻機(jī)售價(jià)超過(guò) 1 億美元。
IT之家了解到，大功率的 EUV 光源是 EUV 光刻機(jī)的核心基礎(chǔ)。目前 ASML 公司采用的是高能脈沖激光轟擊液態(tài)錫靶，形成等離子體然后產(chǎn)生波長(zhǎng) 13.5 納米的 EUV 光源，功率約 250 瓦。而隨著芯片工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小，預(yù)計(jì)對(duì) EUV 光源功率的要求將不斷提升，達(dá)到千瓦量級(jí)。
“簡(jiǎn)而言之，光刻機(jī)需要的 EUV 光，要求是波長(zhǎng)短，功率大。”唐傳祥說(shuō)。大功率 EUV 光源的突破對(duì)于 EUV 光刻進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展至關(guān)重要。唐傳祥說(shuō)：“基于 SSMB 的 EUV 光源有望實(shí)現(xiàn)大的平均功率，并具備向更短波長(zhǎng)擴(kuò)展的潛力，為大功率 EUV 光源的突破提供全新的解決思路。”
唐傳祥指出，EUV 光刻機(jī)的自主研發(fā)還有很長(zhǎng)的路要走，基于 SSMB 的 EUV 光源有望解決自主研發(fā)光刻機(jī)中最核心的 “卡脖子”難題。這需要 SSMB EUV 光源的持續(xù)科技攻關(guān)，也需要上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配合，才能獲得真正成功。
目前，清華大學(xué)正積極支持和推動(dòng) SSMB EUV 光源在國(guó)家層面的立項(xiàng)工作。清華 SSMB 研究組已向國(guó)家發(fā)改委提交 “穩(wěn)態(tài)微聚束極紫外光源研究裝置”的項(xiàng)目建議書，申報(bào) “十四五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。
