Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор (LLNL) в САЩ, работи върху тулиев лазер с голяма апертура от петават клас, за който се твърди, че е 10 пъти по-ефективен от CO2 лазерите, използвани в EUV технологията и може да ги замени в литографските системи след няколко години.
BAT (Big Aperture Thulium laser technology) е нов петават клас лазерен концептуален дизайн, използващ легиран с тулий итриев литиев флуорид (Tm:YLF) като среда за усилване, което теоретично му позволява ефективно да доставя ултракъси лазерни импулси от петават клас при стотици киловати средна мощност, което далеч надминава сегашното състояние на техниката на подобни лазери.
Източник на изображението: LLNL
BAT може да подобри ефективността на EUV източника приблизително десетократно в сравнение с настоящите стандартни CO2 лазери. Този пробив може да проправи пътя за ново поколение литографски системи „отвъд EUV“, които ще произвеждат повече чипове с по-малко енергия. Разбира се, внедряването на BAT технологията в производството на полупроводници ще изисква значителни промени в инфраструктурата, така че остава да се види колко време ще отнеме, за да се реализират – настоящите EUV системи са разработени в продължение на десетилетия.
Една от особеностите на екстремната ултравиолетова литография е екстремната консумация на енергия от текущото поколение Low-NA EUV и следващото поколение High-NA EUV литосистеми. Те консумират съответно 1170 kW и 1400 kW електроенергия. Те консумират толкова огромни количества енергия, защото разчитат на високоенергийни лазерни импулси за изпаряване на малки капчици калай (при 500 000°C), които да образуват плазма, която излъчва светлина с дължина на вълната 13,5 nm. Генерирането на десетки хиляди такива импулси в секунда изисква масивна лазерна инфраструктура и охладителни системи. Генерирането и манипулирането на калаените капчици също изисква мощност. В допълнение към всичко, изискванията за наличието на вакуум за предотвратяване на абсорбцията на EUV светлина от въздуха, добавят още потребление на електроенергия. И накрая, тъй като модерните огледала в EUV инструментите отразяват само част от EUV светлината, лазерите трябва да станат по-мощни, за да увеличат производствения капацитет.
Отляво надясно: Дрю Уилард, Брендън Рейгън и Иса Тамер работят върху лазерната система Tm:YLF. (източник на изображението: LLNL)
Екипът от изследователи на LLNL тества дали технологиите стоящи зад BAT лазера, могат да повишат енергийната ефективност на настоящите EUV инструменти. За разлика от CO2 лазерите, които работят при дължина на вълната от около 10 um (микрона), тази система работи при около 2 um. Това теоретично позволява по-висока ефективност на преобразуване на плазма в EUV при взаимодействие с капчици калай. Също така, твърдотелната технология с диодни помпи, използвана в BAT системите, може да предложи по-добра цялостна електрическа ефективност и управление на топлината в сравнение с базираните на CO2 лазери.
Първоначално изследователите имат за цел да съчетаят компактния BAT лазер с генериране на различни видове импулси с висока скорост на повторение, със системи, които произвеждат EUV светлина, за да тестват как лазер, доставящ импулси на ниво джаул, при дължина на вълната от 2 um, взаимодейства с калаени капки.
„Извършихме теоретични плазмени симулации и доказателство за концептуални лазерни демонстрации през последните пет години, които полагат основите на този проект“, каза лазерният физик на LLNL Брендън Рейгън. „Работата ни вече оказа голямо влияние в EUV литографската общност, така че сега сме развълнувани да предприемем тази следваща стъпка.“
Източник: Tomshardware, LLNL
