Generación de radiación UVE mediante dispositivo láser de CO2 de alta potencia y estaño
Tanto si se trata de terminales móviles, conducción autónoma o inteligencia artificial: debido a la miniaturización y automatización de nuestro mundo digital, aumentan continuamente los requisitos de rendimiento de los ordenadores. La consecuencia: cada vez más transistores deben caber en los semiconductores ubicados en el interior de los conjuntos de chips. No es ningún fenómeno nuevo, porque justamente uno de los fundadores de Intel ya afirmaba: la cantidad de transistores en un circuito de conmutación integrado se duplica aproximadamente cada 18 meses. Esta ley, conocida como ley de Moore, aún tiene vigencia hoy en día. Así, se pudieron conseguir densidades de integración de hasta 100 millones de transistores en un milímetro cuadrado. El tamaño de las estructuras de semiconductores se acerca cada vez más a las dimensiones de los átomos. Para fabricar estos chips, los amplificadores láser de alto rendimiento de TRUMPF desempeñan un papel fundamental: porque con su ayuda se genera un plasma luminoso que proporciona la radiación ultravioleta extrema (EUV) para iluminar las obleas. En estrecha colaboración con el mayor fabricante del mundo de sistemas de litografía ASML y el fabricante de sistemas ópticos Zeiss, TRUMPF ha desarrollado un sistema de láser de CO2 único con el cual ya se pueden mecanizar más de 100 obleas por hora.
De las gotitas de estaño a la iluminación de obleas: el procedimiento de la litografía EUV
Por lo general, los chips de los ordenadores modernos están estructurados en una escala nanométrica y solo pueden crearse mediante complejos procesos de iluminación con radiación láser. En este contexto, el enfoque convencional con radiación láser UV de láseres excímeros se ve cada vez más limitado. Ya no se pueden generar tamaños de estructura más pequeños en el rango de menos de diez nanómetros con este procedimiento, que es el que se ha utilizado hasta el momento. Estas estructuras pequeñas requieren una iluminación con longitudes de onda aún más cortas: radiación en el ámbito del espectro ultravioleta extremo (EUV).
El gran reto de la litografía UVE es generar radiación con una longitud de onda óptima de 13,5 nanómetros. La solución es un plasma luminoso generado por la radiación láser que emite esta radiación de onda extremadamente corta. Pero primero, ¿cómo se crea el plasma? Un generador deja caer gotas de estaño en una cámara de vacío (3), luego un láser de alta potencia por impulsos (1) de TRUMPF intercepta las gotas de estaño que pasan (2), 50 000 veces por segundo. Los átomos de estaño se ionizan, lo que crea un plasma intenso. Un espejo colector captura la radiación UVE emitida por el plasma en todas las direcciones, la agrupa y finalmente la transfiere al sistema de litografía (4) para la exposición de la oblea (5).
El impulso del láser para la radiación de plasma es proporcionado por el Laser Amplifier de TRUMPF: un sistema de láser de CO2 pulsado desarrollado por TRUMPF. El sistema de láser de alto rendimiento se basa en la tecnología del láser de onda continua de CO2 en un rango de potencia de más de diez kilovatios. Aumenta un impulso láser de CO2 con menos vatios de potencia media en cinco etapas de amplificador en más de 10.000 veces a varios kilovatios de 10 de potencia media de impulso. En este caso, la potencia máxima de impulso alcanza varios megavatios. Con la generación y ampliación de luz láser, además de la guía de rayo hasta las gotitas de estaño, los componentes de TRUMPF inician el proceso de litografía. Unos ciclos rápidos de introducción en serie y la realización de los deseos específicos de los clientes, además de la complejidad técnica que continuamente genera soluciones nuevas y únicas, crean un terreno muy interesante para desarrolladores, técnicos de mantenimiento y trabajadores de la producción.
En estrecha cooperación con socios de renombre, TRUMPF ha desarrollado un sistema de láser de CO2 único en todo el mundo. El mayor fabricante en todo el mundo de sistemas de litografía ASML actúa como integrador y proporciona los componentes para la generación de gotitas y el escáner; las ópticas de EUV proceden de Zeiss. Con las instalaciones, actualmente se pueden mecanizar más de 100 obleas por hora: una cantidad suficiente para la producción en serie. Por eso, la litografía EUV vale la pena no solamente desde un punto de vista técnico, sino que, desde el punto de vista económico, también constituye un éxito total para los fabricantes de chips de todo el mundo.
