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导语：最近清华大学SSMB同步辐射EUV光源的热度极度高，好多东说念主齐觉得中国还是经管了光刻机中最中枢的光源本领，就不错弯说念超车，打脸ASML。那么事实确凿如斯吗？

一、2年前发表的SSMB论文一刹火了

2021年2月25日，清华大学工程物理系的唐传祥讲解的盘考组与来自德国亥姆霍兹柏林材料与能源盘录取心(HZB)，以及德国联邦物理本领盘考院（PTB）的互助团队在《当然》（Nature）上发表了题为“稳态微聚束旨趣的实验演示”的盘考论文。敷陈了一种新式粒子加快器光源“稳态微聚束” （Steady-state microbunching，SSMB）的首个旨趣考阐明验。

SSMB见地是2010年由斯坦福大学讲解、清华大学隆起访谒讲解赵午与其博士生Daniel Ratner提议。

2017年唐传祥与赵午牵头结伴中、德、好意思等国度的科研东说念主员，成就了国际SSMB盘考组，运转股东包括SSMB旨趣考阐明验在内的各项盘考。唐传祥盘考组主导完成了实验的表面分析和物理瞎想，并开发测试实验的激光系统，与互助单元进行实验，并完成了实验数据分析与著述撰写。

SSMB这个本领不错用于制备各式大功率窄带宽的关联辐射光，可用于科研或者工业场景。其中就包括了EUV（极深紫外线）光刻机所需要的13.5nm的波长的极紫外光。

“SSMB光源的潜在应用之一是四肢改日EUV光刻机的光源，这是国际社会高度情切清华大学SSMB盘考的遍及原因。”唐传祥讲解说

二、 光源是光刻机的基础组件

光刻机演进是跟着光源更正和工艺转变而不断发展的，其实并非ASML制造的每个光刻系统齐吸收EUV开发，死心现时，DUV（深紫外线）仍然是半导体行业的主力开发之一。为什么光刻机所用的光源波长越来越短？

1.光刻机到底需要什么样的光？

光刻分辨率是光刻曝光系统最遍及的本领主义之一，为了达成更精确的光刻，就必须要提高分辨率，那就唯有两种程序，辨认是减少光源波长或提高数值孔径。换句话说，短波长光源、大数值孔径透镜是提高光刻机曝光分辨力的最有用程序！

DUV（深紫外线）和EUV（极深紫外线）最大的区别在光源有策画。EUV的光源波长为13.5nm，但滥觞进DUV的光源波唯有193nm，较长的波长使DUV无法达成更高的分辨率，因此DUV只可用于制造7nm及以上制程的芯片。DUV涵盖了大部分数字芯片和确切统共的模拟芯片。然而，跟着先进制程向5nm及以下先进制程进化，EUV成为了刚需。

2.SSMB为什么是EUV光刻机的潜在光源之一？

SSMB全称是稳态微聚束，是一种加快器光源，光刻机就需要这么的高质料的辐射光，而加快器光源就不错产生这种高质料的辐射光。依靠的是电子束在加快时辐照出辐射，然后通过电磁妙技来增强辐射光的横向和纵向关联性，以达到想要的光源成果。

蓝色的是存储环，含有无数的被加快到很快的电子束。会周期性的经过波荡器产生同步辐射，而这个波荡器中，会有一个激光来调制电子束，不错进行纵向的聚焦，从而让电子束的长度小于纵向关联长度，提高关联性。

而经过激光调制后，会经过一个色散结对电子束的能量进行分组，让不同能量的电子沿着不同的旅途出动，于是就变成了所谓的微聚束，这么的微聚束结构，就不错用来出产高有关性的辐射光。

凭据论文敷陈基于SSMB的EUV光源有望达成大的平均功率，这个光源脉冲领路光束比拟小，并具备向更短波长彭胀的后劲，而且波长有关性好。为大功率EUV光源的窒碍提供全新的经管想路。

同步辐射即是运用磁场加快电子变成环形电流，在环形电流的切线标的产生同步辐射的电磁波。电流越大，电磁波强度越大，还不错凭据需要来调养或者采选电磁波的波长，能量准直性。

光波也属于电磁波的一种，而且同步辐射一般还齐是X射线，比当今光刻机最短波长EUV极紫外光波长还要短，能量更高，准直性也更好，能够更好的聚焦能量。

高能同步辐射光源实验室我国可不缺，中国现时辨认在北京、合肥，上海建成的有3台同步辐射光源实验室，武汉，深圳、还有北京怀柔齐在建第四代同步辐射光源。

要是能用同步辐射来作念光刻机光源，是不是就不错窒碍光刻机“卡脖子”了？

三、 国产高端光刻机“卡脖子”迂回并不是光源

凭据对外的公开报说念，其实很久以来北京和合肥的同步辐射仪器上齐有挑升的光刻实验线站，在作念专项盘考。武汉在建的同步辐射线站在瞎想之初就还是把极紫外光刻实验站纳入了策画。

在海外俄罗斯曾经经尝试过运用同步辐射提供光刻机光源， 2022年莫斯科电子本领学院与工业跟买卖部矍铄了价值6.7亿卢布大略约780万好意思元的条约。用于开发基于同步加快器和等离子体源的无掩膜X射线光刻机。另外英特尔从10年前就一直在作念这方面的基础研发。

SSMB-EUV从光刻机的角度讲，并莫得试验应用于半导体的光刻考证，依然处于这个早期的发展阶段。只可合并比拟有后劲四肢EUV光源的一种有策画。

光刻机光源责任旨趣泄露图

EUV光源分为两种，通过紫外线产生式样的不同，分为LPP EUV光源与DPP EUV光源。

LPP EUV光源是吸收40千瓦的红外激光器轰击液态锡靶，产生高温等离子体然后产生13.5nm波长的EUV光源，然后经过一系列的复杂的光路聚焦和指引，就不错用来给光刻胶曝光。

DPP EUV是通过在高压下产生等离子体。当洛伦兹力减轻等离子体时,等离子体被加热,产生EUV光。

哈工大的可调谐激光本领实验室经过10多年在光源范围的盘考，还是研发出大功率的DPP EUV极紫外光源。现时DPP EUV是ASML的EUV光刻机所吸收的光源。

凭据哈工大新闻网的公开音问，2022年底举办的世界光子大会上，哈工大学研发的“高速超精密激光过问仪”荣获首届“金燧奖”，何况该名堂已达成了小批量出产。超精密激光过问仪是为纳米计量测试提供中枢仪器，不错对晶圆、物镜系统、责任台位置的超精确定位，为我国高端光刻机研发提供镶嵌式在线测量妙技。

详尽来看我国至少国产高端光刻机卡脖子的地点其实并不在光源。

四、国产光刻机达成窒碍到底难在哪？

ASML的光刻机靠着千里浸式及双机台等本领和好意思国的扶助，2006年击败了佳能、尼康成为现时世界上惟一的EUV光刻机供应商，截止至2022年底，ASML一共才出货182台EUV光刻机，每台售价率先1亿好意思元。

EUV光刻机旨趣

而其实EUV光刻机的责任旨趣并不算复杂，即是将相称窄的光束映照到经过“光刻胶”化学品处理的硅晶片上，在色泽与化学品战斗的晶片上变成复杂的图案，这些图案是预先尽心瞎想好的。这个变成统共遍及晶体管的进程被称为光刻。

这个进程提及来很肤浅，试验上超等复杂，在指甲盖大小的晶圆上安设数以亿计的晶体管，要想将这些晶体管联接起来，只可吸收纳米级的电路。

高端制造业的本体即是端正粗放，光刻机是纳米级的精度，代表着全东说念主类滥觞进的工艺。

要构建一台光刻机，难的不是任何一个程序，而是整台机器、统共零件、统共程序，一起齐要达到纳米级精度。光刻机其实是一整套齐备的纳米工业。精密光学元器件，精密端正齐需要精密机床高精度加工。滥觞进的EUV光刻机有10万个零部件，辨认来自于环球5000家供应商，供应链相称长。

光刻机的产出是纳米级的芯片，但在它背后，能源系统、测量系统、避震系统、密封系统、液压光镜材料，每相通齐需要纳米精度。而光刻胶是需要详尽化工方面的窒碍。

结语：纳米级的工业体系短期之内是急不出的。新本领的窒碍从设意象与实验室程序，再到量产齐需要时刻，科研存在风险变数也属泛泛，是以只可不务空名，坚握在高端工业母机、高精度工业机器东说念主、高端轴承，高端化工原料等方面的研发，深信EUV光刻机的寰球产化仅仅时刻的问题。

参考文件：

[1]Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching，Naturevolume590,pages576–579 (2021)[2]稳态微聚束加快器光源，唐传祥,邓秀杰，物理学报, 2022,71(15): 152901.

doi:10.7498/aps.71.20220486