Il sistema laser statunitense BAT di nuova generazione punta a un aumento dell'efficienza di 10 volte per la produzione di chip EUV

Il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sta sviluppando un sistema laser di classe petawatt un sistema laser di classe petawatt che potrebbe aumentare significativamente l'efficienza delle apparecchiature di litografia EUV utilizzate nella produzione di chip. Conosciuta come laser Big Aperture Thulium (BAT), questa tecnologia mira a raggiungere un'efficienza circa dieci volte superiore a quella dei laser CO2 che attualmente dominano il settore.

Questa iniziativa rientra in un nuovo progetto quadriennale da 12 milioni di dollari presso l'Extreme Lithography & Materials Innovation Center (ELMIC), sostenuto dal programma Microelectronics Science Research Centers del Dipartimento dell'Energia. Si tratta di un lavoro di squadra, con il contributo dello SLAC National Accelerator Laboratory, di ASML San Diego e dell'Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL).

Il laser BAT impiega il fluoruro di ittrio-litio drogato di tulio come mezzo di guadagno. Funziona a una lunghezza d'onda di circa 2 micron - una bella differenza rispetto ai potenti laser di oggi, che in genere funzionano intorno a 1 micron o 10 micron. Questa nuova lunghezza d'onda potrebbe produrre una conversione plasma-EUV più efficiente quando colpisce le gocce di stagno nel processo di litografia.

Attualmente, i sistemi di litografia EUV consumano molta energia, fino a 1.400 kilowatt per gli strumenti EUV high-NA. La maggior parte di questa energia viene utilizzata per riscaldare le gocce di stagno a 500.000°C per creare il plasma che emette la luce necessaria di 13,5 nanometri. Utilizzando la tecnologia a stato solido pompata a diodi, il laser BAT potrebbe migliorare l'efficienza energetica e la gestione del calore rispetto agli attuali laser CO2.

Il fisico del laser Brendan Reagan e il fisico del plasma Jackson Williams, che sono co-primari, stanno guidando il progetto. La loro ricerca si basa su cinque anni di simulazioni del plasma e sui primi test di prova che hanno già attirato l'attenzione della comunità della litografia EUV.

Tutti i test si svolgeranno presso la Jupiter Laser Facility dell'LLNL, che ha appena terminato un importante aggiornamento di quattro anni. Questa struttura fa parte di LaserNetUS, una rete di laboratori laser ad alta potenza in tutto il Nord America, finanziata dall'Office of Science del Dipartimento dell'Energia.

Anche se la tecnologia laser BAT potrebbe accelerare la produzione di chip e ridurre il consumo di energia, la sua diffusione nell'industria dei semiconduttori sarà una grande sfida. Richiederebbe cambiamenti significativi all'infrastruttura esistente e questo tipo di transizione non avverrà da un giorno all'altro. Dopo tutto, i sistemi EUV di oggi hanno richiesto decenni per passare dal concetto alla produzione completa.