替代EUV光刻的新方案公布

替代EUV光刻的新方案公布 但一种非常规替代方案正在酝酿之中。日本筑波高能加速器研究组织（KEK）的一组研究人员认为，如果利用粒子加速器的能量，EUV 光刻技术可能会更便宜、更快速、更高效。甚至在晶圆厂安装首批 EUV 机器之前，研究人员就看到了使用粒子加速器产生的强大光源（ 自由电子激光 (FEL:free-electron laser)）进行 EUV 光刻的可能性。然而，KEK 的科学家表示，并不是任何粒子加速器都可以做到这一点。他们声称，EUV 光刻的最佳候选方案是采用粒子加速器版本的再生制动（原文：They claim the best candidate for EUV lithography incorporates the particle-accelerator version of regenerative braking）。它被称为能量回收线性加速器（energy recovery linear accelerator），可以使自由电子激光经济地产生数十千瓦的 EUV 功率。这足以同时驱动不止一台而是多台下一代光刻机，从而降低先进芯片制造的成本。KEK 先进光源研究员 Norio Nakamura在参观该设施时告诉我：“FEL 光束的极高功率、较窄的光谱宽度以及其他特性使其非常适合用于未来的光刻技术。”直线加速器与激光等离子体当今的 EUV 系统仅由一家制造商制造， 即总部位于荷兰费尔德霍芬的ASML。当 ASML 于 2016 年推出第一代这种价值 1 亿美元以上的精密机器时，业界对它们的需求非常迫切。芯片制造商一直在尝试各种变通方法，以应对当时最先进的系统，即使用 193 纳米光的光刻技术。转向更短的 13.5 纳米波长是一场革命，它将减少芯片制造所需的步骤数量，并使摩尔定律在下一个十年继续有效。持续延迟的主要原因 是光源太暗。最终能够提供足够明亮的 EUV 光源的技术称为激光等离子体 (EUV-LPP)。它使用二氧化碳激光器每秒数千次将熔融的锡滴喷射成等离子体。等离子体发射出光子能量光谱，然后专用光学器件从光谱中捕获必要的 13.5 纳米波长，并将其引导通过一系列镜子。随后，EUV 光从图案化掩模上反射，然后投射到硅晶片上。KEK 的实验性紧凑型能量回收直线加速器利用电子返回过程中的大部分能量来加速一组新电子所有这些加起来就是一个高度复杂的过程。尽管它从耗电量高达千瓦的激光器开始，但反射到晶圆上的 EUV 光量只有几瓦。光线越暗，在硅片上可靠地曝光图案所需的时间就越长。如果没有足够的光子携带图案，EUV 的速度会不经济。而过分追求速度可能会导致代价高昂的错误。在刚机器刚推出时，功率水平足以每小时处理约 100 片晶圆。从那时起，ASML 已成功将当前系列机器的产量稳步提高到每小时约 200 片晶圆。ASML 目前的光源额定功率为 500 瓦。但 Nakamura 表示，未来需要更精细的图案，可能需要 1 千瓦或更高功率。ASML 表示，它有开发 1,000 瓦光源的路线图。但这可能很难实现，Nakamura 表示，他曾领导 KEK 的光束动力学和磁铁小组，退休后重新开始从事 EUV 项目。很难，但并非不可能。印第安纳州普渡大学极端环境下材料研究中心主任艾哈迈德·哈萨尼恩 (Ahmed Hassanein)表示，将光源功率翻倍“非常具有挑战性” 。但他指出，ASML 过去曾通过改进和优化光源和其他组件的综合方法实现了类似的高难度目标，他不排除重复这一做法的可能性。在自由电子激光器中，加速电子受到交变磁场的影响，导致它们波动并发射电磁辐射。辐射将电子聚集在一起，导致它们仅放大特定波长，从而产生激光束。但亮度并不是 ASML 在激光等离子源方面面临的唯一问题。“升级到更高的 EUV 功率时，存在许多挑战性问题，”Hassanein 说。他列举了几个问题，包括“污染、波长纯度和镜面收集系统的性能。”另一个问题是高昂的运营成本。这些系统每分钟消耗约 600 升氢气，其中大部分用于防止锡和其他污染物进入光学元件和晶圆。（不过，回收可以降低这一数字。）但最终，运营成本还是取决于电力消耗。弗吉尼亚州托马斯·杰斐逊国家加速器设施最近退休的高级研究员斯蒂芬·本森(Stephen Benson) 估计，整个 EUV-LPP 系统的电光转换效率可能不到 0.1%。他说，像 KEK 正在开发的这种自由电子激光器，其效率可能是前者的 10 到 100 倍。能量回收直线加速器KEK 正在开发的系统通过将电子加速到相对论速度，然后以特定方式偏离其运动来产生光。中村解释说，这个过程始于电子枪将电子束注入一根数米长的低温冷却管。在这个管子里，超导体发出射频 (RF) 信号，驱动电子越来越快地移动。然后电子旋转 180 度，进入一个叫做波荡器的结构，这是一系列方向相反的磁铁。（KEK 系统目前有两个。）波荡器迫使高速电子沿正弦路径运动，这种运动导致电子发光。在线性加速器中，注入的电子从射频场获得能量。通常，电子随后会进入自由电子激光器，并立即被处理到束流收集器中。但在能量恢复线性加速器 (ERL) 中，电子会回到射频场，并将其能量借给新注入的电子，然后再进入束流收集器。（文后附详细说明）接下来发生的现象称为自放大自发辐射（SASE：self-amplified spontaneous emissions）。光与电子相互作用，减慢一些电子的速度，加快另一些电子的速度，因此它们聚集成“微束”（microbunches），即沿波荡器路径周期性出现的密度峰值。现在结构化的电子束只放大与这些微束周期同相的光，从而产生相干的激光束。正是在这一点上，KEK 的紧凑型能量回收直线加速器 (cERL：compact energy recovery linac) 与传统直线加速器驱动的激光器有所不同。通常，耗尽的电子束是通过将粒子转移到所谓的束流 收集器中来处理的。但在 cERL 中，电子首先循环回到 RF 加速器。这束电子现在与刚开始旅程的新注入电子处于相反的相位。结果是耗尽的电子将大部分能量转移到新束流中，从而增强其能量。一旦原始电子的部分能量以这种方式耗尽，它们就会被转移到束流收集器中。“直线加速器中的加速能量被回收，与普通直线加速器相比，被丢弃的光束功率大幅降低，”中村向我解释道，而另一间屋子的科学家正在操作激光器。他说，重复使用电子的能量意味着，在同样的电量下，系统可以通过加速器发送更多的电流，并且可以更频繁地发射激光器。其他专家也同意这一观点。能量回收直线加速器的效率提高可以降低成本，“这是使用 EUV 激光产生等离子体的主要考虑因素”，Hassanein 说道。EUV 能量回收直线加速器KEK 紧凑型能量回收直线加速器最初于 2011 年至 2013 年间建造，旨在向该机构物理和材料科学部门的研究人员展示其作为同步辐射源的潜力。但研究人员对计划中的系统并不满意，因为它的性能目标低于一些基于存储环的同步加速器（巨大的圆形加速器，可保持电子束以恒定的动能移动）所能达到的水平。因此，KEK 研究人员开始寻找更合适的应用。在与当时拥有闪存芯片部门的东芝等日本科技公司交谈后，研究人员进行了初步研究，证实使用紧凑型能量回收直线加速器可以实现千瓦级光源。因此，EUV 自由电子激光器项目诞生了。2019 年和 2020 年，研究人员修改了现有的实验加速器，开始了 EUV 光之旅。该系统被安置在一个全混凝土房间内，以保护研究人员免受运行时产生的强烈电磁辐射。房间长约 60 米，宽约 20 米，大部分空间被复杂的设备、管道和电缆所占据，这些设备、管道和电缆沿着房间两侧蜿蜒而行，形成一条细长的赛道。该加速器目前还无法产生 EUV 波长。借助 17 兆电子伏特的电子束能量，研究人员能够以 20 微米红外光爆发的形式产生 SASE 辐射。早期测试结果于 2023 年 4 月发表在《日本应用物理学杂志》上。下一步工作正在进... PC版： 手机版：

中国发布推动消费品以旧换新方案

中国发布推动消费品以旧换新方案 中国商务部等14部门星期五（4月12日）印发《推动消费品以旧换新行动方案》。 据新华社，方案提出，对报废高排放乘用车或符合条件的新能源乘用车，并购买符合节能要求或新能源汽车的消费者给予定额补贴，金融机构可自主确定自用汽车贷款首付比例。 方案也提出，推广上门收车服务模式。 此外，中央财政安排现代商贸流通体系建设、县域商业体系建设等资金支持废旧家电等再生资源回收体系建设；鼓励有条件的地方对消费者购买绿色智能家电给予补贴。 方案也支持家电企业对以旧家电换购节能家电的消费者给予优惠。鼓励各地支持开展旧房装修、厨卫等局部升级改造和居家适老化改造，促进智能家居消费。 以旧换新被认为是今年中国面对复杂的外贸环境，提振国内市场需求、促进消费的主要做法。 2024年4月12日 5:27 PM

科学家提出应对气候变化的大胆新方案

科学家提出应对气候变化的大胆新方案 俄勒冈州立大学的威廉-里普尔（William Ripple）、前俄勒冈州立大学博士后研究员克里斯托弗-沃尔夫（Christopher Wolf）以及合作者认为，他们的方案应该与联合国政府间气候变化专门委员会使用的五种"共享社会经济路径"（SSPs）一起被纳入气候模型。"我们知道，鉴于目前的排放趋势、政治意愿的缺乏以及社会的普遍否认，我们提出的方案在实施过程中可能会面临巨大的挑战，但如果不将其纳入一系列方案中，就根本无法对其优点进行诚实的辩论，"OSU 林学院生态学杰出教授里普说道。"我们主张激进的渐进主义：通过短期的小步骤实现巨大的改变。与许多其他气候方案相比，我们提供了一种亟需的对比，这些方案可能更符合现状，而现状是行不通的。"里普和来自美国、荷兰和澳大利亚的合著者在《环境研究通讯》上发表的一篇论文中介绍了他们的恢复途径。他们说，这条途径的灵感来自于对地球系统变量的独特汇编，这些变量生动地说明了自1850年以来人类对资源的需求是如何爆炸性增长的，这表明生态已经过剩。沃尔夫现在是总部位于科瓦利斯的陆地生态系统研究协会（Terrestrial Ecosystems Research Associates）的科学家。他表示："主要依赖化石燃料的人类人口、国内生产总值和能源消耗的增长导致温室气体排放量激增，极大地改变了土地利用，引发了生物多样性的大规模衰退。"作者指出，目前的气候变化模型依赖于与政策选择和社会发展相关的多种假设和因素。一个由气候科学家、经济学家和能源系统建模人员组成的国际团队开发了"SSPs"，用于推导不同政策下的温室气体排放情景，这些政策假定 GDP 在 2100 年前持续大幅增长。沃尔夫说："SSPs描述了未来可能出现的事态发展，这些发展将给减缓和适应气候变化带来不同的挑战。它们基于五种叙述，描述了不同的社会经济发展，其中一些比另一些更具可持续性。设想侧重于减少初级资源的消耗，使环境压力保持在地球极限之内，人均国内生产总值随着时间的推移趋于稳定。"沃尔夫、里普尔和合作者对一系列变量进行了长期回顾：化石燃料排放、人口、GDP、土地利用、温室气体浓度、全球温度、脊椎动物物种丰度、收入不平等和肉类产量。作者包括陆地生态系统研究协会的 Jillian Gregg、荷兰环境评估局的 Detlef P. van Vuuren 和悉尼大学的 Manfred Lenzen。"收入份额变量可追溯到 1820 年，它显示了收入最高的 10%的人如何持续获得至少 50%的收入，说明了长期以来全球经济的不平等，"里普说。"恢复性途径将代表一个更公平、更有韧性的世界，其重点是自然保护，将其作为自然气候解决方案；社会福祉和生活质量；女孩和妇女的平等和高水平教育，从而实现低生育率和更高的生活水平；以及向可再生能源的快速过渡。"与目前的一些共享社会经济路径不同，恢复性路径并不依赖于碳捕集技术的发展，也不像可持续发展战略文件那样假设经济持续增长。里普说："通过优先考虑大规模的社会变革，我们提出的路径可以比那些支持富裕国家增加资源消耗的路径更有效地限制气候变暖。我们的目标是通过解决气候变化、生物多样性丧失和社会经济不公正问题的整体愿景，使各种地球生命迹象的曲线弯曲。我们的工作为人类如何从这些环境和社会危机中拯救世界提供了一个案例。"编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：