◎科技日报采访人员 林莉君
在芯片制造业中 ， 光刻机是必不可少的精密设备——每颗芯片诞生之初 ， 都要经过光刻技术的锻造 。 也正因为此 ， 与之相关的突破性研究成果备受关注 。
2月25日 ， 清华大学的一项科研成果刊登在《自然》上 ， 引起了国内外学术界及产业界的高度关注 。 《自然》评阅人认为其“展示了一种新的方法论” ， “必将引起粒子加速器和同步辐射领域的兴趣” 。
这篇题为《稳态微聚束原理的实验演示》的论文 ， 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 。 由清华大学工程物理系唐传祥教授研究组和亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心、德国联邦物理技术研究院合作完成 。
SSMB原理验证实验示意图（图片来源：《自然》）
《自然》相关评论文章写到“该实验展示了如何结合现有两类主要加速器光源——同步辐射光源及自由电子激光的特性 。 SSMB光源未来有望应用于EUV（极紫外光源）光刻和角分辨光电子能谱学等领域 。 ”
“这也是国际社会关注我们这项研究的重要原因 ， 毕竟SSMB光源的潜在应用之一就是作为未来EUV光刻机的光源 。 ”论文第一作者、清华大学工程物理系2015级博士生邓秀杰接受科技日报采访人员采访时说 。 荷兰阿斯麦（ASML）公司是目前世界上唯一的EUV光刻机供应商 ， 每台EUV光刻机售价超过1亿美元 。
“EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光 ， 在晶圆上雕刻电路 ， 能够让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管 。 阿斯麦光刻机用的就是高能脉冲激光轰击液态锡靶 ， 形成等离子体后产生波长13.5纳米的EUV光源 ， 功率约250瓦 。 ”邓秀杰告诉采访人员 ， 光刻机的曝光分辨率与波长直接相关 。 随着芯片工艺节点的不断缩小 ， 光刻机对EUV光源功率的要求将不断提升 ， 达到千瓦量级 。
早在2010年 ， 斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授赵午与其博士生Daniel Ratner就提出了SSMB概念 。 2017年 ， 唐传祥与赵午发起这项实验 ， 唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计 ， 并开发测试实验的激光系统、与合作单位进行实验、完成了实验数据分析与文章的撰写 。
由于SSMB涉及的物理效应多、实验难度大 ， 清华团队成员曾先后8次前往柏林 ， 参与从实验准备到操作的各个环节 。 实验中 ， 研究团队利用波长1064纳米的激光操控位于柏林的储存环MLS内的电子束 ， 使电子束绕环一整圈（周长48米）后形成精细的微结构 ， 即微聚束 。 验证了SSMB的工作机理 。
文章插图
SSMB原理验证实验结果（图片来源：《自然》）
“每个人都很拼 ， 我们的论文是去年3月提交的 ， 由于这是一项全新的内容 ， 让审稿人‘get’到这个实验的‘点’并不容易 ， 期间经过了9个多月的审稿时间 。 尤其是第二稿 ， 我们花了3个月的时间修改完善 。 和第一稿比起来 ， 除了核心的实验数据没有变化 ， 在表述方法、视觉展示处理等方面都做了调整 ， 可以说是字斟句酌 。 ”回忆起论文发表过程 ， 邓秀杰深感不易 ， “我们希望论文的每一个字都能禁得住时间的考验 。 当然 ， 这个过程对我们自身也是一次难得的锻炼和提高 。 ”
对于外界的关注 ， 唐传祥严谨地表示 ， 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 。 但是 ， EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走 ， 这需要SSMB EUV光源的持续科技攻关 ， 也需要上下游产业链的配合 ， 才能获得真正成功 。
来源：科技日报
编辑：王宇
审核：管晶晶
【光刻机|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】终审：冷文生
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