Генериране на EUV лъчение с помощта на CO2 лазерни системи с висока мощност и калай
Мобилни устройства, автономно шофиране или изкуствен интелект – чрез смаляването и автоматизирането в нашия цифров свят постоянно се покачват изискванията към компютърната мощност. Резултатът: все повече транзистори трябва да се намират върху полупроводниците във вътрешността на чипсетовете. Не е нов феномен, понеже вече един от основателите на Intel знаеше: броят на транзисторите в интегрирана електрическа схема се удвоява приблизително на всеки 18 месеца. Този закон, познат като „Moore's Law“, важи и до днес. Така вече бяха достигнати интеграционните плътности от до 100 милиона транзистори на един квадратен милиметър. Размерът на полупроводниковите структури се доближава все повече до атомните размери. При производството на тези чипове високомощностните лазерни усилватели на TRUMPF играят централна роля: понеже с тяхна помощ се създава светеща плазма, която осигурява екстремно ултравиолетово лъчение (EUV) за облъчване на пластините. В тясно сътрудничество с най-големия на света производител на литографски системи ASML и с производителя на оптика Zeiss TRUMPF разработи уникална CO2 лазерна система, с която към момента могат да се обработват над 100 пластини на час.
От капки калай до облъчване на пластини: методът на EUV литографията
Обикновено модерните компютърни чипове са структурирани в порядъка на нанометри и все още могат да се произвеждат само чрез комплексни процеси на облъчване с помощта на лазери. При това конвенционалният подход с UV лазерно лъчение от ексимерни лазери все повече достига лимитите си. С този използван досега подход вече не могат да се генерират по-малки структурни размери в диапазона на по-малко от десет нанометра. Тези крехки структури изискват облъчване с още по-кратки дължини на вълните – лъчение от диапазона на екстремната ултравиолетова светлина (EUV).
Голямото предизвикателство на EUV литографията е генерирането на лъчение с оптималната дължина на вълната от 13,5 нанометра. Решението: генерирана чрез лазерно лъчение светеща плазма, която осигурява екстремно късовълново лъчение. Но първо как се получава плазмата? Генератор пуска капки калай да падат във вакуумна камера (3), след което импулсен лазер с висока мощност (1) от TRUMPF среща преминаващите капки калай (2) – 50 000 пъти в секунда. Калаените атоми се йонизират, образува се интензивна плазма. Колекторно огледало улавя излъчваното във всички посоки от плазмата EUV лъчение, събира го на сноп и след това го подава към системата за литография (4) за осветяване на пакета (5).
Лазерният импулс за плазменото лъчение се осигурява от разработена от TRUMPF импулсна CO2 лазерна система – TRUMPF Laser Amplifier. Системата с лазери с висока мощност е базирана на технологията на CO2 лазер с непрекъснато излъчване в диапазона на мощност от над десет киловата. Той усилва един CO2 лазерен импулс с малко ватове от средна лазерна мощност в пет степени на усилване с повече от 10 000 пъти по-високите 10 киловата средна импулсна мощност. Със създаването и усилването на лазерно лъчение, както и с водача на лъча до капките калай, компонентите TRUMPF инициират литографския процес. Много бързи цикли на серийно въвеждане и реализирането на специфични желания на клиентите създават не само техническата сложност, която създава отново и отново уникални и нови решения, но и вълнуващо поле за разработчици, сервизни техници и производствени служители.
В тясно сътрудничество с реномирани партньори TRUMPF разработи уникална в световен мащаб CO2 лазерна система: най-големяит в света производител на литографски системи ASML служи като интегратор и осигурява компонентите за създаването на капки и скенера, EUV оптиките произлизат от Zeiss. До момента със съоръженията могат да се обработват над 100 пластини на час – достатъчно за серийното производство. Така EUV литографията печели не само технически, но и икономически пълен успех за производителите на чипове по целия свят.
