去年9月,网上忽然热传我国将建“光刻厂”,以应对美国联手荷兰对中国禁售EUV光刻机。当时,我连写了三篇文章来给大家浇冷水。
(《又被文科生骗了,清华EUV光刻厂是假消息!》)
(《为什么说清华EUV光刻厂是假消息?》)
(《高能同步辐射光源将发第一束光,却再也没人提光刻厂了!》)
如今,大家心念念的“光刻厂”真的进入联调准备放出第一束光,却没有人关心这事了!
7月1日新华社消息,国家重大科技基础设施高能同步辐射光源(HEPS)的储存环完成全环真空闭环,标志着储存环全环贯通,进入联调阶段。
高能同步辐射光源储存环束流轨道周长约1360.4米,用于储存高能高品质电子束,同时产生同步辐射光,是世界上第三大光源加速器、国内第一大加速器。
我此前说这个SSMB不是光刻厂,那是因为它是一个产生光源的巨型设备,目前我们还仅处于对电子进行加速是可以产生高能光源的验证阶段。
从原理上来看,产生极紫外光有3种方式,分别是同步辐射、电子放电产生等离子体、激光驱动产生等离子体。根据这三种原理,目前EUV光源有四种可能的实现模式——激光等离子体、同步辐射、超导加速-高功率自由电子激光器以及稳态微聚束(SSMB)。
清光SSMB光源示意图
作为EUV的一种潜在光源,我国对SSMB进行研究是一种有益的尝试。
目前ASML的极紫外光光刻机,所用光源是德国通快(TRUMPF)的产品,全世界仅它一家可以制造这这种光源。
通快的光源产生原理正是激光驱动产生等离子体,通快的方案叫做“锡滴轰击法”,简单来说是:
1.先熔化纯锡,然后将它们用特制的喷嘴喷出,形成每个锡滴直径严格控制为27微米的锡雾。
2.接着用二氧化碳激光照射锡雾,像打靶一样把每一个锡滴都压成饼状,此时立马用另一束激光照射这个锡饼,锡饼就会开始发出波长10~100nm的光。
3.接着用反射镜将锡饼发射的光反射出去,使用光学手段筛选出其中13.5nm的极紫外光,并投射到晶圆上,开始光刻。
通快在在EUV 光刻激光发生系统上投入超过 15 年,2005年与美国 Cymer 公司开始合作,并在 2013 年 ASML 收购 Cymer 公司后继续合作。此后,通快成立了一个子公司,通快半导体制造激光系统公司,专门负责开发和生产 EUV 激光器。
CO2激光器中的受激混合气体发出独特的红光
令人遗憾的是,我国到目前为止还没有可行的极紫外光发生器。前些年国内报道《我国成功研制世界上最亮的极紫外光源》,但这个光源却无法用于光刻机上。
最后,我国虽然在EUV光刻机领域输在起跑线上,但我们目前采取多路并进的研发模式,各种技术路线都在进行尝试,反正成熟工艺已经可以满足大部分需求,时间在我们这一边,总有一天我们会取得突破,打破欧美的垄断。