目前世界上唯一的EUV光刻机供应商是荷兰的ASML公司，其采用的是激光等离子体（laser-produced plasma，LPP）EUV光源。具体来说，通过一台功率大于20 kW的二氧化碳气体激光器轰击液态锡形成等离子体，从而产生13.5 nm的EUV光。通过不断优化驱动激光功率、EUV光转化效率、收集效率以及控制系统，LPP-EUV光源目前能够在中间焦点处实现350 W左右的EUV光功率，该功率水平刚达到工业量产的门槛指标。产业界认为LPP光源未来可以达到的EUV功率最高为500 W左右，想要继续将EUV光刻向3 nm以下工艺节点推进，LPP-EUV光源的功率将遇到瓶颈。
清华大学的唐传祥教授研究组与亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在《自然》（Nature）上发表了一篇题为“稳态微聚束原理的实验演示”（Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching）的研究论文。论文链接如下，有兴趣的小伙伴可以付费下载：
https：//www.nature.com/articles/s41586-021-03203-0这篇论文报告了一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的卡脖子难题。这项研究引起了国内外学术界及产业界的高度关注。SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源，这是国际社会高度关注清华大学SSMB研究的重要原因。
SSMB原理验证实验示意图
以下为该论文的摘要：
粒子加速器作为光子源的使用促进了科学技术的进步。目前，这种源的主力是基于存储环的同步辐射设备和基于线性加速器的自由电子激光器。同步辐射设施输送具有高重复率但相对较低功率的光子，这是由于它们的时间不相干性质。自由电子激光器产生具有高峰值亮度的辐射，但其重复率受到驱动源的限制。稳态微聚束（steady-state micro-bunching，SSMB）机制已被提出用于在从太赫兹到极紫外的波长范围内产生高重复、高功率辐射。这是通过在稳态逐圈基础上使用微聚束实现的电子存储环中辐射的多粒子相干增强来实现的。揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步是在真实机器中演示其机制。在这里，我们报告了SSMB机制的实验演示。我们证明，存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米微聚束和相干辐射，在1064纳米波长的激光引起能量调制后旋转一周。我们的结果验证了电子的光学相位可以以亚激光波长的精度逐圈关联。在这种相位相关性的基础上，我们预计SSMB将通过应用与电子依次相互作用的锁相激光器来实现。该演示代表着实现基于SSMB的高重复、高功率光子源的一个里程碑。
对应的，物理学报上也有一篇题为“稳态微聚束加速器光源”特邀综述，作者同为唐传祥教授，摘要如下：
稳态微聚束（steady-state micro-bunching，SSMB）原理采用激光操控储存环中的电子，可形成具有精微纵向/时间结构的电子束团，即微聚束。通过有机结合微聚束辐射的强相干特性以及储存环内电子束的高回旋频率特性，SSMB光源可提供高平均功率、窄带宽的相干辐射，波段可覆盖从太赫兹到软X射线，具有巨大的科学及产业应用前景。本文在对现有加速器光源—同步辐射光源和自由电子激光简要介绍的基础上，对SSMB的概念及潜力、原理验证实验进展、核心物理及关键技术挑战、清华SSMB-EUV光源方案及其对科学研究和芯片光刻潜在的变革性影响进行总结论述。所综述的工作是在我国自己创新性工作基础上进行的， 对于国内读者了解该领域的工作及发展具有一定的帮助。
清华SSMB-EUV光源示意图
正文学术水平过高，我就看不懂了。总结来说，SSMB-EUV光源用于EUV光刻具有以下特点及潜在优势.
1） 高平均功率：SSMB储存环支持安装多条EUV光束线，可同时作为光刻大功率照明光源及掩模、光学器件的检测光源，还可以为EUV光刻胶的研究提供支撑；
2） 窄带宽与高准直性：SSMB光源容易实现EUV光刻所需的小于2%的窄带宽要求，并且波荡器辐射集中于≲0.1 mrad的角度范围内。窄带宽以及高准直的特性可为基于SSMB的EUV光刻光学系统带来创新性的设计，同时可以降低EUV光学反射镜的工艺难度；
3） 高稳定性的连续波输出：SSMB输出的是连续波或准连续波辐射，可以避免辐射功率大幅涨落而引起的对芯片的损伤。储存环光源的稳定性好，采用top-up运行模式的SSMB储存环，可使光源的长时间可用性得到进一步提升；
4） 辐射清洁：与LPP-EUV光源相比，波荡器辐射的高真空环境对光刻的光学系统反射镜不会产生污染，镜子的使用寿命可以大大延长；
5） 可拓展性：SSMB原理上容易往更短波长拓展，为下一代采用波长6.x nm的Blue-X光刻技术留有可能.
因此，SSMB-EUV光源的实现有望帮助我国EUV光刻实现跨越式发展。同时，SSMB加速器光源可以提供高平均功率、窄线宽的太赫兹到软X射线波段的相干辐射， 且时间结构大范围可调，对物理、化学、能源、环境等学科的前沿基础研究与应用基础研究，可以提供前所未有的工具和手段。
SSMB加速器光源已经引起了科学界及产业界的广泛关注。随着对SSMB储存环物理研究的深入，以及对其关键技术的掌握，SSMB加速器光源作为光刻产业光源及科学研究光源是可以预期的，其性能也必将会不断提高，造价也会逐渐降低，同时SSMB加速器光源的应用也会得到更加广泛的拓展。
清华官网有一篇题为“10年，从理论到实验，清华大学这项和光刻机相关的成果引关注”的新闻，链接如下：
https：//www.tsinghua.edu.cn/info/1182/52006.htm好了，废话不多说，我们一块来欣赏一下唐传祥教授题为《Development of SSMB EUV Light Source at THU》的汇报PPT。
目录。
同步辐射功率。
基于SRF直线加速器和ERL的高重复率FEL。
稳态微聚束。
SSMB的独特之处。
SSMB协会。
SSMB PoP阶段。
高功率EUV辐射方案。
设计的两种SSMB方案：混合和LSF。
混合和LSF方案的EUV辐射。
SSMB-EUV存储环的混合设计。
关键技术-OEC。
总结。
SSMB是一种全新的光源，其存储环关注纵向相空间、纳米束长物理、纵向强聚焦、超低全环和部分动量压缩因子。
SSMB EUV是一种潜在的光源，功率为千瓦，适用于EUV甚至blue-X光刻，价格相对较低。
SSMB原理已通过实验证明，并在THU设计了SSMB-EUV光源，可提供超过4 kW的EUV光功率。SSMB的OEC即将准备就绪。
最后，让我们一起见证国产光刻机的问世吧！
声明：文中观点不代表本站立场。本文传送门：http://eyangzhen.com/314767.html
