В конце уходящего года произошло событие, которое вне всякого сомнения окажет существенное влияние на весь мировой рынок ультрапередовых микросхем. Немецкая компания Trumpf провела успешное испытание новейшего газового (СО2) лазера.
Именно такие лазеры являются ключевыми компонентами источников излучения экстремального ультрафиолета, применяемых в EUV фотолитографах. Новые высокоэнергетические лазеры предназначены для использования в новейших EUV фотолитографах с высокой числовой апертурой производства нидерландской ASML, мирового монополиста в этой области.
Примечательно, что при том, что выходная мощность нового лазера существенно увеличилась, энергопотребление при этом существенно уменьшилось. И хотя компания пока не афиширует точные характеристики, некторые выводы можно сделать самостоятельно.
Лазерные установки Trumpf, которые используются в текущих EUV фотолитографах ASML, стандартно выдают импульсы мощностью порядка 40 кВт (пиковая мощность может достигать мегаваттного диапазона). Именно они атакуют капли расплавленного олова, подаваемые в вакуумную камеру соответствующим генератором. В результате образуется плазма температурой 220000 градусов Цельсия, что в 30-40 раз выше температуры поверхности Солнца.
Интересно, что всё начинается с высокоточного маломощного (несколько Вт) СО2 лазера, который производится американской компанией Access Laser (принадлежащий Trumpf).
Зачем же нужна ещё более высокая мощность? Дело в том, что EUV свет пререносится на фотошаблон и далее на полупроводниковую пластину посредством системы особых зеркал. При этом отражается только около 70% света. А поскольку всего система имеет обычно 12 зеркал (включая зеркальный фотошаблон), то поверхности пластины достигает всего около 1% сгенерированного светового излучения.
Так что постоянный поиск более оптимальных источников излучения — насущная задача ASML и её поставщиков. Поскольку на современной полупроводниковой фабрике обычно одновременно работает сразу несколько EUV машин, и работают они при этом круглосуточно, то более энергоэффективный источник позволяет сэкономить очень серьёзные средства.
Серийное производство нового лазера планируется развернуть уже в текущем году. Известно, что машина состоит из более чем 450000 компонентов и весит более 20 тонн. Так что не за горами появление фотолитографов, оборудованных этой передовой техникой, а это сможет поддержать производство микросхем по ещё более «тонким» тепроцессам (пока 2 нм техпроцессы — самые передовые), для реализации которых и предназаначаются EUV фотолитографы с высокой числовой апертурой (оптикой гигантских размеров, обеспечивающей высокое разрешение).
Статью про разработку российского EUV фотолитографа на основе ксенона можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: