Geração de raio UVE por meio de sistema laser de alta de CO2 potência e estanho
Seja dispositivos móveis, direção autônoma ou inteligência artificial – por meio da miniaturização e automação em nosso mundo digital, as exigências em relação ao desempenho dos computadores aumenta continuamente. A consequência: cada vez mais transistores precisam se encaixar nos semi-condutores na parte interna dos chips. Nenhum fenômeno novo, um dos fundadores da Intel já sabia: o número de transistores em um circuito de conexão integrado duplica, mais ou menos, a cada 18 meses. Essa lei conhecida como "Lei de Moore" vale até hoje. Assim foi possível atingir densidades de integração de até 100 milhões de transistores em um milímetro quadrado. O tamanho das estruturas de semi-condutores está chegando a dimensões atômicas. Na fabricação desses chips, os amplificadores laser de alto desempenho da TRUMPF têm um papel central: com a ajuda deles, é gerado um plasma luminoso, que fornece o raio ultravioleta extremo (UVE) para exposição do wafer. Em estreita colaboração com o maior fabricante do mundo de sistemas de litografia, a ASML, bem como o fabricante de sistemas ópticos Zeiss, a TRUMPF desenvolveu um sistema de laser de CO2 único com o qual é atualmente possível processar mais de 100 wafers por hora.
De gotas de estanho para a exposição do wafer: o processo da litografia UVE
Os chips de computador modernos são normalmente estruturados em nanômetros e só podem ser produzidos com laser por meio de processos de exposição complexos. Para isso, o uso convencional de raio laser UV de lasers excimer está chegando cada vez mais ao seu limite. Tamanhos de estrutura menores na faixa de menos de dez nanômetros não podem mais ser gerados com este processo usado até agora. Essas estruturas altamente detalhadas precisam de uma exposição com comprimentos de onda ainda mais curtos - raios da faixa ultravioleta extrema (UVE).
O grande desafio da litografia UVE é gerar o raio com o comprimento de onda ideal de 13,5 nanômetros. A solução: um plasma brilhante gerado por raio laser, já que ele fornece um raio com onda extremamente curta. Mas como é gerado o plasma? Um gerador deixa cair gotas de estanho em uma câmara de vácuo (3), depois um laser pulsado de alta potência (1) da TRUMPF atinge as gotas de estanho que estão passando (2) – 50.000 vezes por segundo. Os átomos de estanho são ionizados, é gerado um plasma intenso. Um espelho coletor captura a radição UVE emitida pelo plasma em todas as direções, os reúne e transfere para o sistema de litografia (4) para radiação do wafer (5).
O pulso de laser para a reflexão de plasma é fornecido por um sistema laser de CO2 pulsado fornecido pela TRUMPF, o TRUMPF Laser Amplifier. O sistema laser de alto desempenho se baseia na tecnologia do laser contínuo de CO2 na faixa de desempenho de até dez quilowatts. Ele reforça um pulso de laser de CO2 com poucos watts de potência média em cinco níveis em até 10.000 vezes mais de 10 quilowatts de potência média. A potência máxima do pulso é de vários megawatts. Com a geração, reforço e guia de raio de luz laser até as gotas de estanho, os componentes da TRUMPF iniciam o processo de litografia. Os ciclos muito rápidos para implantação da produção em série e a realização dos desejos específicos dos clientes, além da complexidade técnica que está sempre criando soluções únicas e novas, também são um campo interessante para desenvolvedores, técnicos de assistência e funcionários da produção.
Em estreita cooperação com parceiros renomados, a TRUMPF desenvolveu um sistema único de laser de CO2 internacionalmente: o maior fabricante de sistemas de litografia ASML atua como integrador e fornece componentes para a criação de gotas e o scanner e os sistemas ópticos de UVE são da marca Zeiss. Com os equipamentos, é possível processar atualmente mais de 100 wafers por hora – o suficiente para a produção em série. Dessa maneira, a litografia UVE não vale a pena só do ponto de vista técnico, mas também econômico para fabricantes de chips de todo mundo.
