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谈谈“我的中国芯”的那些事儿(5):02专项的DU
发布时间:2024-03-06 | 版权所有:必一体育

  Cymer的DYV光刻固化电源全称是“固态脉冲功率模块”,简写“SSPPM模块”,是上世纪1990年发的。自1995年起,Cymer出厂的几乎所有的DUV光源都带固化电源模块。

  随着半导体光刻对光源输出功率和带宽控制要求 的提高,早期单腔体结构DUV准分子激光在功率和线宽方面不能兼顾。因此,DUV光源固化电源模块在2002年迎来重大的更新,首次推出了MOPA系统的双腔模块XLA 100。很容易就可以看到它的电路图包括了2个控制区。

  这种双腔固化电源几乎是目前高频、高功率DUV光刻光源的标配,也正是02专项期间安徽光机所团队开发的项目。

  正是基于XLA模块的迭代版本XLA 200,Cymer在2004年推出第一个用于45纳米浸没式光刻的光源。之后,Cymer又在2005年基于XLA 300完成业界首款193纳米ArF 6000 Hz光源。可谓一年一个台阶--也就是大家常说的挤牙膏。然而,值得一提的是,这一年Cymer已经出货了第3000个准分子光源。

  这个全固态脉冲电源输出电压调节范围10~14kV,输出脉冲能量0.35~0.68J。该电源驱动自制的 ArF准 分子激光头,工作气压0.6MPa,重复频率10Hz运行时获得的最大单脉冲能量为8.8mJ激光输出。

  当然,此时的电源模块只能实现10Hz的低频激光,所以虽然单脉冲可以达到8.8mJ,但是激光功率整体上很低。

  当直流充电电压800V、工作频率1kHz时,它的放电脉冲上升时间为90ns,脉冲电压为16.9kV,满足 ArF准分子激光器的泵浦要求。

  方晓东研究员的博士生朱能伟在2017年的中国科学技术大学博士学位论文《高重复率ArF准分子激光器的关键技术研究》里,便是采用了这个kHz单腔固态电源进行ArF准分子激光研究的。

  双腔同步振荡放大技术的基本思想是利用MO种子腔获得窄线宽优质种子光,一般输出能量小,将种子光注入到PA放大腔实现光能量放大,获得窄线宽、大功率的优质激光束输出。双腔固态电源的引入大大提高了准分子激光器件的输出功率。

  由于DUV光刻光源是在千赫兹高频下运行,因此它对双腔放电的同步性要求有很高的要求,MO腔和PA腔放电同步误差小于需5ns。

  安徽光机所团队获奖的主要双腔准分子激光电源系统和ArF激光相关专利发表在2013-2015年。

  那么这些技术的思路和创新点在哪里呢?其和美国Cymer的相关技术有什么渊源呢?我们下节继续聊!

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