清華大學歷經10年，光刻機領域《自然》發文

　　在芯片制造業中，光刻機是必不可少的精密設備——每顆芯片誕生之初，都要經過光刻技術的鍛造。也正因為此，與之相關的突破性研究成果備受關注。

　　2月25日，清華大學的一項科研成果刊登在《自然》上，引起了國內外學術界及產業界的高度關注。《自然》評閱人認為其“展示了一種新的方法論”，“必將引起粒子加速器和同步輻射領域的興趣”。

　　這篇題為《穩態微聚束原理的實驗演示》的論文，報告了一種新型粒子加速器光源“穩態微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首個原理驗證實驗。由清華大學工程物理系唐傳祥教授研究組和亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心、德國聯邦物理技術研究院合作完成。

SSMB原理驗證實驗示意圖（圖片來源：《自然》）

　　《自然》相關評論文章寫到“該實驗展示了如何結合現有兩類主要加速器光源——同步輻射光源及自由電子激光的特性。SSMB光源未來有望應用于EUV（極紫外光源）光刻和角分辨光電子能譜學等領域。”

　　“這也是國際社會關注我們這項研究的重要原因，畢竟SSMB光源的潛在應用之一就是作為未來EUV光刻機的光源。”論文第一作者、清華大學工程物理系2015級博士生鄧秀杰接受科技日報記者采訪時說。荷蘭阿斯麥（ASML）公司是目前世界上唯一的EUV光刻機供應商，每臺EUV光刻機售價超過1億美元。

　　“EUV光刻機工作相當于用波長只有頭發直徑一萬分之一的極紫外光，在晶圓上雕刻電路，能夠讓指甲蓋大小的芯片包含上百億個晶體管。阿斯麥光刻機用的就是高能脈沖激光轟擊液態錫靶，形成等離子體后產生波長13.5納米的EUV光源，功率約250瓦。”鄧秀杰告訴記者，光刻機的曝光分辨率與波長直接相關。隨著芯片工藝節點的不斷縮小，光刻機對EUV光源功率的要求將不斷提升，達到千瓦量級。

　　早在2010年，斯坦福大學教授、清華大學杰出訪問教授趙午與其博士生Daniel Ratner就提出了SSMB概念。2017年，唐傳祥與趙午發起這項實驗，唐傳祥研究組主導完成了實驗的理論分析和物理設計，并開發測試實驗的激光系統、與合作單位進行實驗、完成了實驗數據分析與文章的撰寫。

　　由于SSMB涉及的物理效應多、實驗難度大，清華團隊成員曾先后8次前往柏林，參與從實驗準備到操作的各個環節。實驗中，研究團隊利用波長1064納米的激光操控位于柏林的儲存環MLS內的電子束，使電子束繞環一整圈（周長48米）后形成精細的微結構，即微聚束。驗證了SSMB的工作機理。

SSMB原理驗證實驗結果（圖片來源：《自然》）

　　“每個人都很拼，我們的論文是去年3月提交的，由于這是一項全新的內容，讓審稿人‘get’到這個實驗的‘點’并不容易，期間經過了9個多月的審稿時間。尤其是第二稿，我們花了3個月的時間修改完善。和第一稿比起來，除了核心的實驗數據沒有變化，在表述方法、視覺展示處理等方面都做了調整，可以說是字斟句酌。”回憶起論文發表過程，鄧秀杰深感不易，“我們希望論文的每一個字都能禁得住時間的考驗。當然，這個過程對我們自身也是一次難得的鍛煉和提高。”

　　對于外界的關注，唐傳祥嚴謹地表示，基于SSMB的EUV光源有望解決自主研發光刻機中最核心的“卡脖子”難題。但是，EUV光刻機的自主研發還有很長的路要走，這需要SSMB EUV光源的持續科技攻關，也需要上下游產業鏈的配合，才能獲得真正成功。