Vytváranie extrémne ultrafialového žiarenia (EUV) vysoko výkonnými laserovými systémami CO2 a cínu
Či už mobilné koncové zariadenia, autonómne vozidlá alebo umelá inteligencia – pri miniaturizácii a automatizácii v našom digitálnom svete neustále narastajú požiadavky na výkon počítačov. Výsledok: na polovodičoch musí nájsť vnútri čipov svoje miesto stále viac tranzistorov. Toto nie je žiaden nový fenomén, pretože už zakladateľ firmy Intel vedel: počet tranzistorov v integrovanom spínacom obvode sa zdvojnásobuje približne každých 18 mesiacov. Tento známy zákon, známy ako „Moore's Law“ platí ešte aj dnes. Dnes je možné dosiahnuť hustoty až do 100 miliónov tranzistorov na jednom milimetri štvorcovom. Veľkosť polovodičových štruktúr sa postupne približuje rozmerom atómov. Pri výrobe týchto čipov zohrávajú hlavnú úlohu vysoko výkonné laserové zosilňovače firmy TRUMPF: Pretože sa ich pomocou vytvára svietiaca plazma, ktorá vytvára extrémne ultrafialové žiarenie (EUV) na osvetlenie došičiek. V tesnej spolupráci s firmou ASML, celosvetovo najväčším výrobcom litografických sytémov, ako aj s firmou Zeiss, výrobcom optiky vyvinula firma TRUMPF jedinečný CO2 laserový systém, pomocou ktorého je možné obrávať viac ako 100 doštičiek za hodinu.
Od kvapiek cínu k osvetleniu doštičiek: Proces EUV litografie
Moderné počítačové čipy sú spravidla štruktúrované vo veľkosti nanometrov a teda je možné ich vytvárať iba pomocou zložitých procesov osvetľovania pomocou laserov. Konvenčné použitie UV laserového žiarenia z excimerových laserov tu často naráža na svoje hranice. Menšie veľkosti štruktúr v oblasti menej ako desať nanometrov nie je možné vytvárať pomocou týchto doteraz používaných metód. Tieto miniatúrne štruktúry potrebujú osvetlenie pomocou ešte kratších vlnových dĺžok - žiarenie z oblasti extrémneho ultrafialového žiarenia (EUV).
Veľkou výzvou pre EUV litografiu je vytváranie žiarenia s optimálnou vlnovou dĺžkou 13,5 nanometrov. Riešenie: Svietiaca plazma vytvorená laserovým žiarením, ktorá vytvára extrémne krátkovlnné žiarenie. No ako najprv vzniká plazma? Generátor nechá padať kvapky cínu do vákuovej komory (3), pulzný vysoko výkonný laser (1) TRUMPF zasiahne kvapky cínu (2) – 50.000 krát za sekundu. Atómy cínu sa ionizujú, vzniká intenzívna plazma. Kolektorové zrkadlo zachytáva EUV žiarenie vyžarované plazmou do všetkých smerov, spája ho do zväzku a nakoniec odovzdáva do litografického systému (4) ktorý ožaruje doštičky (5).
Laserový impulz pre ožiarenie plazmy dodáva TRUMPF Laser Amplifier, pulzný CO2 laserový systém vyvinutý firmou TRUMPF. Vysoko výkonný laserový systém je založený na technológii spojitého lasera CO2 v oblasti výkonov viac ako desať kilowattov. Zosilňuje CO2 laserový impulz stredným výkonom niekoľkých wattov v piatich stupňoch zosilnenia o viac ako 10.000-násobok,na niekoľko 10 kilowattov stredného pulzného výkonu. Výkon špičky pulzu je pritom niekoľko megawattov. Komponenty TRUMPF iniciujú litografický proces vytváraním a zosilnením laserového svetla ako aj vedením lúča až ku kvapkám cínu. Veľmi rýchle cykly a presadenie špecifických požiadaviek zákazníkov popri technickej komplexnosti, ktorá prináša stále jedinečné a nové riešenia, prinášajú aj zaujímavý priestor pre vývojárov, servisných technikov a zamestnancov výroby.
V tesnej spolupráci s renomovanými partnermi vyvinula firma TRUMPF medzinárodne jedinečný CO2 laserový systém: Celosvetovo najväčší výrobca litografických systémov, firma ASML funguje ako integrátor a dodáva komponenty pre vytváranie kvapiek a skener, optiky EUV pochádzajú z dielne firmy Zeiss. Pomocou týchto zariadení je možné spracovať viac ako 100 doštičiek za hodinu – čo postačuje pre sériovú výrobu. EUV litografia sa teda oplatí nie len technicky, ale je aj hospodárna a prináša úspech výrobcom čipov po celom svete.
