Nhóm nghiên cứu đạt được kết quả đẳng cấp thế giới trong nghiên cứu quang khắc với phương pháp điều khiển bằng laser trạng thái rắn, bài báo cho thấy
Các nhà nghiên cứu Trung Quốcđã phá vỡ rào cản đối với sản xuất trong nước
chip tiên tiếnbằng cách xây dựng một nền tảng nguồn sáng cực tím (EUV) hoạt động ở các thông số có khả năng cạnh tranh quốc tế, theo một bài báo nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu đến từ Viện Quang học và Cơ học chính xác Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc do Lin Nan, cựu giám đốc công nghệ nguồn sáng tại ASML ở Hà Lan, dẫn đầu.
ASML, nhà sản xuất máy EUV duy nhất trên thế giới - thiết bị quan trọng để sản xuất chip có các nút dưới bảy nanomet - đã bị cấm bán các mẫu máy tiên tiến nhất của mình cho Trung Quốc kể từ năm 2019 do áp lực từ Hoa Kỳ.
Trong cuộc gọi tới các nhà đầu tư vào ngày 16 tháng 4, giám đốc điều hành ASML Christophe Fouquet cho biết rằng "luôn có thể tạo ra một số ánh sáng EUV, nhưng Trung Quốc sẽ mất rất nhiều năm để chế tạo được máy EUV".
Lin trở về Trung Quốc vào năm 2021 trong khuôn khổ chiến dịch tuyển dụng nhân sự cấp cao ở nước ngoài của đất nước và thành lập nhóm nghiên cứu công nghệ quang khắc tiên tiến chịu trách nhiệm thực hiện bài báo này.
Trước khi gia nhập ASML, Lin được Anne L'Huillier, người đoạt giải Nobel Vật lý năm 2023 và là thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, hướng dẫn thông qua học bổng do chương trình Marie Sklodowska-Curie Actions của Liên minh châu Âu trao tặng.
Bài báo đăng trên Tạp chí Laser Trung Quốc số tháng 3 cho biết nhóm nghiên cứu đã phát triển nguồn sáng EUV plasma (LPP) do laser tạo ra, thành phần chính của máy quang khắc, có thể là bước đột phá cho ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc.
“Nền tảng thử nghiệm sẽ hỗ trợ việc định vị các nguồn sáng EUV plasma trạng thái rắn điều khiển bằng laser và các hệ thống đo lường, đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực phát triển công nghệ quang khắc EUV và các thành phần chính của công nghệ này tại Trung Quốc”, báo cáo cho biết.
Theo bài báo, Lin và nhóm của ông đã xây dựng một nền tảng dựa trên tia laser trạng thái rắn, trái ngược với các thiết bị quang khắc công nghiệp của ASML, sử dụng ánh sáng có nguồn gốc từ công nghệ CO2 để truyền các mẫu mạch điện lên silicon và các chất nền khác.
Tia laser CO2 cung cấp công suất hơn 10 kilowatt và tần số lặp lại cao, so với hiệu suất thấp hơn của nền tảng trạng thái rắn.
Lin Nan là nhà nghiên cứu, giám sát tiến sĩ và là nhân tài hàng đầu quốc gia tại Viện Quang học và Cơ học chính xác Thượng Hải. Ảnh: Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
Lin và các đồng nghiệp của ông đã viết: "Mặc dù tia laser CO2 thương mại cung cấp công suất cao nhưng chúng có kích thước lớn, hiệu suất kém (dưới 5%) và tốn kém về mặt vận hành và điện năng".
“Laser xung trạng thái rắn, đã có những tiến bộ nhanh chóng trong thập kỷ qua, hiện đạt công suất đầu ra ở mức kilowatt và dự kiến sẽ đạt mức cao hơn gấp 10 lần trong tương lai.
“Chúng có kích thước nhỏ gọn, với hiệu suất cắm tường khoảng 20 phần trăm và có thể là sự thay thế đầy hứa hẹn cho tia laser CO2 như nguồn động lực thế hệ tiếp theo cho quang khắc LPP-EUV.”
Bài báo cho biết nền tảng thử nghiệm đã đạt được kết quả ngang bằng với các nghiên cứu quốc tế tương tự về LLP EUV trạng thái rắn, đồng thời đạt hơn một nửa tỷ lệ hiệu suất chuyển đổi của các nguồn sáng laser CO2 có sẵn trên thị trường.
Khi sử dụng tia laser thể rắn 1 micron, nhóm nghiên cứu đã đạt được hiệu suất chuyển đổi tối đa là 3,42 phần trăm - vượt qua mức 3,2 phần trăm được ghi nhận vào năm 2019 bởi Trung tâm nghiên cứu tiên tiến về quang khắc nano của Hà Lan và mức 1,8 phần trăm của ETH Zurich vào năm 2021.
So sánh dữ liệu cho thấy nền tảng của Trung Quốc tụt hậu so với Đại học Trung Florida với 4,9 phần trăm đạt được năm 2007, và Đại học Utsunomiya của Nhật Bản với hiệu suất chuyển đổi là 4,7 phần trăm vào năm ngoái.
Theo bài báo, hiệu suất chuyển đổi của các nguồn sáng quang khắc EUV sử dụng tia laser CO2 có bán trên thị trường là khoảng 5,5 phần trăm.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng laser trạng thái rắn 1 micron cấp kilowatt, có khả năng mang lại tỷ lệ hiệu suất chuyển đổi đủ cao, đã được phát triển tốt và có sẵn trên thị trường.
“Ngay cả với hiệu suất chuyển đổi là 3 phần trăm, nguồn sáng LPP-EUV điều khiển bằng laser trạng thái rắn vẫn có thể cung cấp công suất trong phạm vi watt, phù hợp để xác nhận phơi sáng EUV và kiểm tra mặt nạ”, họ viết.
Các nhà nghiên cứu ước tính rằng hiệu suất chuyển đổi lý thuyết tối đa của nền tảng có thể đạt tới 6 phần trăm. Họ có kế hoạch bổ sung thêm các phép đo để tối ưu hóa cả kết quả lý thuyết và thực nghiệm, bài báo cho biết.
Research team achieves world-class results in photolithography research with solid-state laser-driven approach, paper shows.
www.scmp.com
