Разработка новых технологий в области лазеров продолжает оказывать влияние на производство полупроводников. Ученые из Китайской академии наук представили твердотельный лазер глубокого ультрафиолета, который может стать альтернативой традиционным газовым эксимерным лазерам. Этот лазер генерирует когерентный луч длиной 193 нм, что является ключевым параметром для фотолитографии, используемой в производстве чипов.
Текущие литографические процессы в производстве полупроводников в значительной степени зависят от газовых эксимерных лазеров. Эти лазеры работают на основе смеси газов, таких как аргон, фтор и неон, которые возбуждаются для создания короткоживущих молекул фторида аргона. При возвращении этих молекул в стабильное состояние выделяется ультрафиолетовый фотон с длиной волны 193 нм. Хотя такие лазеры надежны, они требуют сложного обращения с токсичными газами и имеют высокую стоимость.
Новый лазер, разработанный китайскими учеными, использует кристаллы и оптику, что делает его более безопасным и простым в эксплуатации. Он основан на усилителе кристалла Yb:YAG, который генерирует инфракрасный лазерный свет с длиной волны 1030 нм. Затем этот луч разделяется на два с помощью нелинейной оптики, что позволяет создать луч длиной 258 нм. Оставшаяся часть света также преобразуется в другую длину волны, после чего обе длины объединяются для получения целевого значения в 193 нм.
Преимущества такого подхода очевидны: отсутствие токсичных газов, меньшая сложность и более компактные размеры устройства. Однако новый лазер имеет и свои ограничения. Его выходная мощность составляет всего 70 мВт, что значительно ниже, чем у эксимерных лазеров, которые обеспечивают мощность в диапазоне 100-120 Вт. Это делает новый лазер непригодным для массового производства полупроводников в текущем состоянии.
Исследование нового лазера находится на ранней стадии, и его масштабирование до уровня, необходимого для коммерческого использования, представляет собой серьезную инженерную задачу. Ученые осознают, что потребуется время и усилия для достижения необходимой мощности и надежности. Однако успешное преодоление этих препятствий может привести к значительным изменениям в производственных процессах полупроводниковой отрасли.