Výroba EUV záření pomocí vysoce výkonných CO2 laserových systémů a cín
Ať již se jedná o koncová zařízení, autonomní vozidla nebo umělou inteligenci – miniaturizací a automatizováním v našem digitálním světě rostou neustále požadavky na výkon počítačů. Následek: na polovodiče uvnitř čipových sad se musí vejít stále více tranzistorů. To není nic nového, jelikož již jeden ze zakladatelů společnosti Intel věděl: počet tranzistorů v inteligentním spínacím obvodu se přibližně každých 18 měsíců zdvojnásobí. Tento zákon, známý také jako „Moorův zákon“, platí až dodnes. Díky němu tak dosáhla hustota integrace až 100 milionů tranzistorů na jeden milimetr čtvereční. Velikost polovodičových struktur se neustále blíží rozměrům atomu. Při výrobě těchto čipů hrají ústřední roli vysoce výkonné laserové zesilovače TRUMPF: protože s jejich pomocí se vytváří svítivé plazma, které dodává extrémně ultrafialové záření (EUV) pro osvěcování waferu. V úzké spolupráci s celosvětově největším výrobcem litografických systémů ASML a také výrobcem optických zařízení Zeiss vyvinul TRUMPF unikátní CO2 laserový systém, pomocí kterého lze mezitím zpracovávat přes 100 waferů za hodinu.
Od kapání cínu po osvěcování waferu: to je metoda EUV litografie
Moderní počítačové čipy jsou zpravidla strukturovány v řádu velikosti nanometrů a lze je vyrábět již jen pomocí komplexních procesů osvěcování pomocí laserů. Zde naráží konvenční přístup zpracování pomocí UV laserového záření z excimerových laserů neustále na své hranice. Struktury menšího rozsahu o velikosti méně než deset nanometrů již nelze pomocí doposud používané metody generovat. Tyto drobné struktury vyžadují osvěcování pomocí ještě kratších vlnových délek – záření z rozsahu extrémního ultrafialového světla (EUV).
Velkou výzvou EUV litografie je vytvořit záření s optimální vlnovou délkou 13,5 nm. Řešení: svíticí plazma vyrobená laserovým zářením, která dodává toto extrémně krátkovlnné záření. Ale jak vlastně vzniká plazma? Generátor umožňuje stékání kapek cínu do vakuové komory (3), následně naráží pulzní vysoce výkonný laser (1) společnosti TRUMPF na rychle padající kapky cínu (2) – 50 000 krát za sekundu. Atomy cínu ionizují, vzniká intenzivní plazma. Kolektorové zrcadlo zachycuje plazmatem EUV záření vyzařované do všech směrů, spojuje ho do svazků a nakonec ho předává litografickému systému (4) pro osvětlení waferu (5).
Laserový impulz pro plazmové ozařování dodává CO2 laserový systém – laserový zesilovač TRUMPF, vyvinutý společností TRUMPF. Vysoce výkonný laserový systém je založen na technologii CO2 trvalého čárového laseru ve výkonnostním rozsahu více než deset kilowattů. Ten zesiluje CO2 laserový impulz s několika málo watty středního výkonu v pěti stupních zesílení o více než 10 000násobek na několik 10 kilowattů středního výkonu impulzu. Špičkový impulzní výkon přitom činí několik megawattů. S generováním laserových světel, zesílením a vedením paprsku spouští komponenty TRUMPF litografický proces. Velmi rychlé cykly zavádění sérií a realizace specifických přání zákazníků vytváří vedle technické komplexnosti, která neustále přináší unikátní a nová řešení, napínavé oblasti pro vývojáře, servisní techniky a zaměstnance ve výrobě.
V úzké spolupráci s renomovanými partnery vyvinul TRUMPF mezinárodně unikátní CO2 laserový systém: celosvětový výrobce litografických systémů ASML funguje jako integrátor komponent pro kapkovou výrobu a skener, optiky EUV pochází z domu Zeiss. Pomocí těchto zařízení můžete mezitím zpracovávat přes 100 waferů za sekundu – dost pro sériovou výrobu. Takto se vyplatí EUV litografie nejen technicky, ale je taktéž ekonomicky naprostým úspěchem pro výrobce čipů po celém světě.
