Способность непрерывно генерировать свет экстремального ультрафиолета (EUV) лежит в основе EUV фотолитографов. Создать источник такого излучения чрезвычайно сложно. Попыток было много, разнообразие технологий исполнения тоже впечатляет, но на практике осуществить задуманное удалось только нидерландской ASML. Собственно поэтому голландцы и производят EUV фотолитографы в гордом одиночестве, снимая все сливки с этого премиального рынка.
Столь желанный свет экстремального ультрафиолета (EUV) с длиной волны 13,5 нанометров излучается плазмой олова. Чтобы её получить, в рабочую (вакуумную) камеру соответствующим генератором вбрасываются жидкие оловянные капли с частотой не много ни мало 50 тысяч в секунду. Капли атакуются лазерными импульсами, в результате чего и образуется (в результате ионизации) требуемая плазма. Для этой цели используется чрезвычайно мощный углекислотный лазер производства немецкого Trumpf. Точнее сказать, сам лазер мощностью всего несколько ватт (производства американской Access Laser, принадлежащей Trumpf) усиливается в тысячи раз (до нескольких десятков киловатт) многоступенчатым усилителем немецкого производителя.
Интересно, что каждый оловнный шарик (диаметром около 30 микрон) атакуют два лазерных импульса: предварительный и основной. Поначалу старались обойтись одним импульсом углекислотного лазера. Но возникли проблемы. Ведь задачей является, чтобы шарик поглотил максимальное количество энергии лазера, чтобы произвести больше плазмы. Однако в некоторых случаях шарик просто отскакивал в сторону, или, напротив, лазерный импульс пробивал его насквозь или отражался от шарика.
В результате конверсия (преобразование энергии лазерного импулься в энергию EUV излучения) оказывалась значительно ниже расчётной. К тому же «непереработанные» капли олова и в изобилии образующийся оловянный мусор очень быстро загрязняли коллектор: зеркало, собирающее EUV излучение и направляющее его дальше «по маршруту». В итоге КПД системы, итак невысокий, быстро падал.
Другое дело два импульса. Первый импульс (от менее мощного твердотельного лазера) превращает 30-микронный шарик в диск диаметром около 500 микрон. Это резко повышает уровень поглощения энергии оловом при последующей (через наносекунды) атаке второго импульса мощного углекислотного лазера, а стало быть образуется больше плазмы и генерируется больше EUV света. Уменьшение оловянных отходов к тому же увеличивает интервалы техобслуживания системы. Таким образом использование двух лазеров, предварительного твердотельного и основного углекислотного стало стандартным решением в источниках излучения современных EUV фотолитографов.
Что произошло с застрявшим в Нидерландах оборудованием для российской полупроводниковой фабрики «Ангстрем-Т»? Читайте в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: