Американская лазерная система нового поколения BAT нацелена на 10-кратное повышение эффективности производства чипов EUV

Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL) на сайте разрабатывает лазерной системы петаваттного класса, которая может значительно повысить эффективность оборудования для EUV-литографии, используемого при производстве микросхем. Известная как тулиевый лазер с большой апертурой (BAT), эта технология призвана примерно в десять раз повысить эффективность CO2-лазеров, которые в настоящее время доминируют в этой отрасли.

Эта инициатива входит в новый четырехлетний проект стоимостью 12 миллионов долларов, осуществляемый Центром экстремальной литографии и инноваций в области материалов (ELMIC) при поддержке программы Министерства энергетики "Научные исследовательские центры микроэлектроники". Это командная работа, в которой участвуют Национальная ускорительная лаборатория SLAC, ASML San Diego и Передовой исследовательский центр нанолитографии (ARCNL).

Лазер BAT использует легированный тулием иттрий-литиевый фторид в качестве среды усиления. Он работает на длине волны около 2 микрон, что значительно отличается от современных мощных лазеров, которые обычно работают на длине волны около 1 или 10 микрон. Эта новая длина волны может обеспечить более эффективное преобразование плазмы в ультрафиолет, когда она попадает на капли олова в процессе литографии.

В настоящее время системы EUV-литографии потребляют много энергии - до 1 400 киловатт для EUV-инструментов с высоким коэффициентом азота. Большая часть этой энергии расходуется на нагрев капель олова до молниеносной температуры 500 000°C, чтобы создать плазму, излучающую необходимый 13,5-нанометровый свет. Используя твердотельную технологию с диодной накачкой, лазер BAT может повысить эффективность использования энергии и управления теплом по сравнению с современными CO2-лазерами.

Физик лазеров Брендан Рейган и физик плазмы Джексон Уильямс, которые являются со-главными исследователями, возглавляют этот проект. Их исследования основываются на пятилетнем моделировании плазмы и ранних испытаниях, которые уже привлекли внимание сообщества EUV-литографии.

Все испытания будут проводиться на лазерной установке Юпитер в LLNL, где только что завершилась масштабная четырехлетняя модернизация. Эта установка является частью LaserNetUS, сети мощных лазерных лабораторий по всей Северной Америке, финансируемой Управлением по науке Министерства энергетики.

Хотя лазерная технология BAT может ускорить производство чипов и снизить энергопотребление, ее внедрение в полупроводниковую промышленность будет сопряжено с большими трудностями. Это потребует значительных изменений в существующей инфраструктуре, а такой переход вряд ли произойдет в одночасье. В конце концов, сегодняшним системам EUV потребовались десятилетия, чтобы пройти путь от концепции до полноценного производства.