Amerykański system laserowy BAT nowej generacji ma na celu 10-krotne zwiększenie wydajności produkcji chipów EUV

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) opracowuje pod adresem https://www.llnl.gov/article/52226/llnl-selected-lead-next-gen-extreme-ultraviolet-lithography-research system laserowy klasy petawatowej, który może znacznie zwiększyć wydajność sprzętu do litografii EUV wykorzystywanego do produkcji chipów. Technologia ta, znana jako laser tulowy o dużej aperturze (BAT), ma na celu osiągnięcie około dziesięciokrotnie większej wydajności niż lasery CO2 dominujące obecnie w branży.

Inicjatywa ta objęta jest nowym czteroletnim projektem o wartości 12 milionów dolarów w Extreme Lithography & Materials Innovation Center (ELMIC), wspieranym przez program Microelectronics Science Research Centers Departamentu Energii. Jest to wysiłek zespołowy, przy udziale SLAC National Accelerator Laboratory, ASML San Diego i Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL).

Laser BAT wykorzystuje fluorek litu itru domieszkowany tiulem jako medium wzmacniające. Działa on na długości fali około 2 mikronów - co jest sporym odstępstwem od dzisiejszych potężnych laserów, które zazwyczaj działają w okolicach 1 mikrona lub 10 mikronów. Ta nowa długość fali może zapewnić bardziej wydajną konwersję plazmy na promieniowanie EUV, gdy uderza ona w kropelki cyny w procesie litografii.

Obecnie systemy litografii EUV zużywają dużo energii - do 1400 kilowatów w przypadku narzędzi EUV o wysokim NA. Większość tej energii jest wykorzystywana do podgrzewania kropelek cyny do temperatury 500 000°C w celu wytworzenia plazmy, która emituje wymagane 13,5-nanometrowe światło. Wykorzystując technologię półprzewodnikową z pompą diodową, laser BAT może poprawić efektywność energetyczną i zarządzanie ciepłem w porównaniu do dzisiejszych laserów CO2.

Fizyk laserowy Brendan Reagan i fizyk plazmowy Jackson Williams, którzy są głównymi badaczami, stoją na czele projektu. Ich badania opierają się na pięcioletnich symulacjach plazmy i wczesnych testach weryfikacyjnych, które już przyciągnęły uwagę społeczności litografii EUV.

Wszystkie testy odbędą się w ośrodku laserowym Jupiter LLNL, który właśnie zakończył poważną czteroletnią modernizację. Obiekt ten jest częścią LaserNetUS, sieci laboratoriów laserowych dużej mocy w Ameryce Północnej, finansowanej przez Biuro Nauki Departamentu Energii.

Chociaż technologia laserowa BAT może przyspieszyć produkcję chipów i obniżyć zużycie energii, wdrożenie jej w przemyśle półprzewodników będzie dużym wyzwaniem. Wymagałoby to znaczących zmian w istniejącej infrastrukturze, a tego rodzaju transformacja raczej nie nastąpi z dnia na dzień. W końcu dzisiejsze systemy EUV potrzebowały dziesięcioleci, aby przejść od koncepcji do pełnej produkcji.