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EUVリソグラフィ用高出力レーザ装置

モバイル端末機器、自動操縦、AIなど―私たちのデジタル世界は小型化とオートメーションにより、コンピューター性能に対する要求が絶えず厳しくなっています。この結果、チップセット内の半導体で必要とされるトランジスタのスペースは増え続けています。これは新しいことではなく、Intel創設者の一人は「内蔵回路のトランジスタの数は約18か月ごとに倍になる」とすでに予想していました。これは「ムーアの法則」として知られており、今日でも有効とされます。このようにして1平方センチメートルに最大1億ものトランジスタを統合するという集積密度にすでに達しています。半導体構造のサイズは徐々に原子規模に近づいています。このようなチップの製造に、TRUMPFの高出力レーザー増幅器が大きな役割を果たします。この装置では、ウェハーの露光のために極端紫外線リソグラフィ(EUV)を生成する発光プラズマを発生させます。リソグラフィシステムの世界大手であるASMLと光学機器メーカーのツァイスと協力し、TRUMPFは1時間で平均100以上のウェハーを処理できる独自のCO2レーザ装置を開発しました。

13.5

ナノメーター

... は生成した極端紫外線(EUV)の波長です。これにより10ナノメートル以下の細かな構造を作ることできます。

50,000

毎秒の錫滴下

... に TRUMPF Laser Amplifierがレーザを当て、ウェハー照射のためのEUV光線を発生させます。

100,000,000

1平方ミリメートルあたりのトランジスタ

... など、1個のマイクロチップ上のスペースがEUVリソグラフィのおかげで増えます - これは考えられないようなことです。

錫滴からウェハー露光に:EUVリソグラフィの方法

現在のコンピューターチップは通常ナノメートルのサイズで構成され、レーザを使った複雑な照射プロセスでのみ製造することができます。しかし従来のエキシマレーザのUVレーザ光線では限界が見え始めています。それは、これまでの方法では10ナノメートル以下のさらに小さな構造を作ることができないためです。この非常に細かい構造には、より波長の短い光、 つまりは極端紫外線(EUV)が必要になります。

Prozess der EUV Lithografie mit Lasern von TRUMPF

EUVリソグラフィでの大きな課題は、13.5ナノメートルの最適な波長の光線を生成することです。これを解決するには、レーザ光線によって生成された発光プラズマがこの非常に短い波長の光線を出すことです。しかしプラズマはどのようにして生成されるのでしょうか?ジェネレータにより錫滴がバキューム室に落ちると(3)、TRUMPFのパルス調整された高出力レーザ(1)がその前を通り過ぎる錫滴(2)に毎秒 50,000 回レーザを当てます。錫原子は イオン化し、強力なプラズマが発生します。プラズマから全方向に放射されるEUV光線を集光鏡が受け止めて集め、ウェハー(5)に照射するためにこれをリソグラフィシステム(4)へ供給します。

TRUMPF Laser-Amplifier zur EUV-Litographie

プラズマ照射のためのレーザパルスは、TRUMPFが開発したパルス調整可能なCO2レーザシステム – TRUMPF Laser Amplifierが供給します。この高出力レーザシステムは、出力範囲10kW以上のCO2 CWレーザの技術をもとにしています。これは平均出力の少ないCO2レーザパルスを、5段階の増幅レベルで10,000倍以上 平均パルス出力数十キロワットに増幅します。パルスピーク出力は数メガワットにもなります。レーザ光線の発生、増幅、そして錫滴へのビームガイドというリソグラフィプロセスをTRUMPFのコンポーネントが行います。独自の新しいソリューションでもあるこの複雑な技術に加えて、連続生産導入サイクルが非常に早いことや顧客の特定の要望を実現化できることは、ディベロッパーやサービスエンジニア、生産担当者にとっては大きなニュースでしょう。

Gesamtsystem zur EUV-Lithografie ASML

大手企業との共同開発によりTRUMPFは世界でも独自のCO2レーザ装置を生み出しました:リソグラフィシステムの世界大手メーカーASMLは、インテグレータとして滴下用のコンポーネントとスキャナを担当し、EUVレンズはツァイスのものを使用しています。この装置では毎時平均100個以上のウェハーを加工でき、連続生産には十分です。このEUVリソグラフィは技術的に価値があるだけでなく、世界中のチップメーカーにとって非常に経済的です。

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