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导语：最近清华大学SSMB同步辐射EUV光源的热度至极高，好多东说念主齐觉得中国如故惩处了光刻机中最中枢的光源时刻，就不错弯说念超车，打脸ASML。那么事实的确如斯吗？

一、2年前发表的SSMB论文一忽儿火了

2021年2月25日，清华大学工程物理系的唐传祥栽植的扣问组与来自德国亥姆霍兹柏林材料与能源扣问中心(HZB)，以及德国联邦物理时刻扣问院（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”的扣问论文。论说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想法是2010年由斯坦福大学栽植、清华大学隆起拜谒栽植赵午与其博士生Daniel Ratner提议。

2017年唐传祥与赵午牵头集会中、德、好意思等国度的科研东说念主员，成就了国际SSMB扣问组，启动股东包括SSMB旨趣考阐明验在内的各项扣问。唐传祥扣问组主导完成了实验的表面分析和物理筹划，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这个时刻不错用于制备多样大功率窄带宽的相关辐射光，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行为将来EUV光刻机的光源，这是国际社会高度温雅清华大学SSMB扣问的紧迫原因。”唐传祥栽植说

二、 光源是光刻机的基础组件

光刻机演进是跟着光源翻新和工艺创新而束缚发展的，其实并非ASML制造的每个光刻系统齐遴荐EUV开导，纵脱咫尺，DUV（深紫外线）仍然是半导体行业的主力开导之一。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紧迫的时刻办法之一，为了达成更精确的光刻，就必须要提高分辨率，那就唯独两种法子，区别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灵验法子！

DUV（深紫外线）和EUV（极深紫外线）最大的区别在光源决议。EUV的光源波长为13.5nm，但开端进DUV的光源波唯独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险些所有这个词的模拟芯片。但是，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射出辐射，然后通过电磁技能来增强辐射光的横向和纵向相关性，以达到想要的光源恶果。

蓝色的是存储环，含有多半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相关长度，进步相关性。

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迁移，于是就酿成了所谓的微聚束，这么的微聚束结构，就不错用来坐蓐高关联性的辐射光。

笔据论文论说基于SSMB的EUV光源有望达成大的平均功率，这个光源脉冲雄厚光束比拟小，并具备向更短波长推广的后劲，而且波长关联性好。为大功率EUV光源的打破提供全新的惩处念念路。

同步辐射即是应用磁场加快电子酿成环形电流，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，还不错笔据需要来调度或者取舍电磁波的波长，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，中国咫尺区别在北京、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。

如若能用同步辐射来作念光刻机光源，是不是就不错打破光刻机“卡脖子”了？

三、 国产高端光刻机“卡脖子”阻拦并不是光源

笔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，在作念专项扣问。武汉在建的同步辐射线站在筹划之初就如故把极紫外光刻实验站纳入了霸术。

在外洋俄罗斯曾经经尝试过应用同步辐射提供光刻机光源， 2022年莫斯科电子时刻学院与工业跟营业部坚硬了价值6.7亿卢布大约约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，并莫得施行应用于半导体的光刻考证，依然处于这个早期的发展阶段。只可相识比拟有后劲行为EUV光源的一种决议。

光刻机光源责任旨趣默示图

EUV光源分为两种，通过紫外线产生步地的不同，分为LPP EUV光源与DPP EUV光源。

LPP EUV光源是遴荐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领导，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。当洛伦兹力削弱等离子体时,等离子体被加热,产生EUV光。

哈工大的可调谐激光时刻实验室经过10多年在光源鸿沟的扣问，如故研发出大功率的DPP EUV极紫外光源。咫尺DPP EUV是ASML的EUV光刻机所遴荐的光源。

笔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“高速超精密激光插手仪”荣获首届“金燧奖”，况兼该名堂已达成了小批量坐蓐。超精密激光插手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技能。

详细来看我国至少国产高端光刻机卡脖子的处所其实并不在光源。

四、国产光刻机达成打破到底难在哪？

ASML的光刻机靠着千里浸式及双机台等时刻和好意思国的撑握，2006年击败了佳能、尼康成为咫尺世界上惟一的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，每台售价超过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，即是将相等窄的光束照耀到经过“光刻胶”化学品处理的硅晶片上，在色泽与化学品战役的晶片上酿成复杂的图案，这些图案是预先经心筹划好的。这个酿成所有这个词紧迫晶体管的历程被称为光刻。

这个历程提及来很简便，施行上超等复杂，在指甲盖大小的晶圆上装置数以亿计的晶体管，要想将这些晶体管连气儿起来，只可遴荐纳米级的电路。

高端制造业的施行即是限度缝隙，光刻机是纳米级的精度，代表着全东说念主类开端进的工艺。

要构建一台光刻机，难的不是任何一个法子，而是整台机器、所有这个词零件、所有这个词法子，一齐齐要达到纳米级精度。光刻机其实是一整套完竣的纳米工业。精密光学元器件，精密限度齐需要精密机床高精度加工。开端进的EUV光刻机有10万个零部件，区别来自于巨匠5000家供应商，供应链相等长。

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，每同样齐需要纳米精度。而光刻胶是需要缜密化工方面的打破。

结语：纳米级的工业体系短期之内是急不出的。新时刻的打破从设猜度与实验室法子，再到量产齐需要期间，科研存在风险变数也属平常，是以只可粉墨登场，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，敬佩EUV光刻机的天下产化仅仅期间的问题。

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