Generarea radiațiilor EUV cu ajutorul unui sistem laser CO2 de mare putere și al staniului
Indiferent dacă este vorba despre dispozitive mobile, sisteme autonome de conducere sau inteligență artificială - miniaturizarea și autonomizarea soluțiilor digitale duce la creșterea continuă a cerințelor privind performanța calculatoarelor. Consecința: structurile semiconductoare din seturile de cipuri necesită un număr din ce în ce mai mare de tranzistoare. Un fenomen deloc surprinzător, întrucât așa cum afirma unul dintre fondatorii Intel: numărul tranzistoarelor dintr-un circuit integrat se dublează la fiecare aproximativ 18 luni. Această observație cunoscută sub numele de „Legea lui Moore” este valabilă și în prezent. Astfel, au putut fi obținute deja densități de integrare de până la 100 de milioane de tranzistoare pe milimetru pătrat. Dimensiunea structurilor semiconductoare se apropie încetul cu încetul de dimensiunea unui atom. Amplificatoarele laser de înaltă performanță de la TRUMPF joacă un rol esențial în cadrul procesului de fabricare al acestor cipuri, deoarece cu ajutorul acestora este generată o plasmă luminescentă, care asigură radiația extremă cu raze ultraviolete (EUV) în scopul expunerii plachetelor. În strânsă colaborare cu cel mai mare producător de sisteme litografice de la nivel mondial, ASML, precum și cu producătorul de echipamente optice Zeiss, TRUMPF a dezvoltat un sistem laser CO2 unic, cu o capacitate de prelucrare, până în prezent, de peste 100 de plachete pe oră.
De la particule de staniu la expunerea plachetelor: tehnica litografiei extreme cu raze ultraviolete
Cipurile de calculator moderne prezintă, de regulă, dimensiuni de ordinul nanometrilor și pot fi fabricate numai în cadrul unor procese de expunere complexe, cu ajutorul laserelor. În acest sens, abordarea convențională bazată pe radiații laser ultraviolete produse de laserele cu excimeri se dovedește a fi din ce în ce mai limitată. Astfel de procedee utilizate în trecut sunt ineficiente pentru generarea unor structuri de dimensiuni mai mici de zece nanometri. Realizarea acestor elemente minuscule necesită o expunere la lungimi de undă extrem de reduse - radiația extremă cu raze ultraviolete (EUV).
Marea provocare a litografiei EUV este generarea unei radiații la o lungime de undă optimă de 13,5 nanometri. Soluția: o plasmă luminescentă generată prin intermediul radiației laser, care furnizează această radiație la o lungime de undă extrem de redusă. Cum se formează însă această plasmă? Un generator produce particule de staniu într-o cameră cu vid (3), iar ulterior, un laser de mare putere cu impulsuri (1) de la TRUMPF iradiază particulele de staniu turbionare (2) până la 50.000 de particule pe secundă. Atomii de staniu sunt ionizați și se formează o plasmă intensă. Cu ajutorul unei oglinzi colectoare, radiațiile ultraviolete extreme emise de plasmă în toate direcțiile sunt captate, focalizate și în cele din urmă transmise către sistemul litografic (4) pentru expunerea plachetei (5).
Impulsul laser pentru iradierea plasmei este generat de un sistem laser CO2 dezvoltat de TRUMPF, compatibil cu tehnologia pe bază de impulsuri - amplificatorul laser TRUMPF. Sistemul laser de mare performanță se bazează pe tehnologia laserelor CO2 cu radiație continuă într-un domeniu de putere de peste zece kilowați. Acesta amplifică de peste 10.000 de ori un impuls laser CO2 cu o putere medie de câțiva wați până la o putere medie de zeci de kilowați, prin intermediul a cinci trepte de amplificare. Astfel, se ajunge la o putere de vârf a impulsului de ordinul megawaților. Componentele TRUMPF inițiază procesul litografic, atât prin intermediul generării și amplificării luminii laser, cât și prin intermediul ghidării fasciculului la nivelul particulelor de staniu. Ciclurile de producție în serie extrem de rapide și posibilitatea de a răspunde cerințelor specifice ale clienților, în asociere cu noi soluții tehnice complexe unice asigură un cadru deosebit de favorabil pentru dezvoltatori, tehnicieni de service și angajați din sectorul producției.
În colaborare cu parteneri renumiți, TRUMPF a dezvoltat un sistem laser CO2 unic la nivel mondial: cel mai mare producător de sisteme litografice din lume, ASML, a furnizat, în calitate de integrator, componentele necesare pentru generarea particulelor și scanerul, în timp ce sistemele optice EUV au fost oferite de firma Zeiss. Cu ajutorul mașinilor care utilizează acest sistem pot fi prelucrate, până în prezent, peste 100 de plachete pe oră – o cantitate suficientă pentru producția în serie. Astfel, tehnica litografiei EUV se remarcă prin avantajele de natură tehnică pe care le oferă, reprezentând totodată o soluție deosebit de rentabilă pentru producătorii de cipuri din întreaga lume.
