Çin Bilimler Akademisi’nden (CAS) araştırmacılar, bir laboratuvarda yarı iletken fotolitografi için kullanılan 193 nm’lik tutarlı 193-nm ışık yayan bir “atılım” katı hal derin ultraviyole (DUV) lazer yarattılar, Uluslararası Optik ve Fotonik Derneği (Cüret).
Işık kaynağı teknolojisi ölçeklendirilebilirse, bu cihaz gelişmiş proses teknolojileri kullanarak yonga yapan litografi araçları oluşturmak için kullanılabilir. Bununla birlikte, katı hal lazerleri ölçeklendirme perspektifleri bilinmemektedir.
CAS yönteminin nasıl çalıştığını tartışmadan önce, DUV litho makineleri için ASML, Canon ve Nikon tarafından kullanılan 193 nm dalga boyu ile ışık oluşturma sektör standart yöntemini özetleyelim. Ayrıca, CAS sisteminin gelişimin ilk aşamalarında olduğunu ve en iyi ihtimalle bir test aracından bahsediyoruz.
Geleneksel yaklaşım
ASML, Canon ve Nikon tarafından DUV litografi makineleri, bir argon florür (ARF) excimer lazeri kullanarak 193-nm ışık üretir. Lazer odası, bir gaz argon ve flor karışımı ve neon gibi bir tampon gaz içerir. Yüksek voltajlı elektrik darbeleri uygulandığında, argon ve flor atomları heyecanlanır ve kısaca, 193 nm dalga boyuna sahip bir foton serbest bırakarak hızla zemin durumuna geri dönen ARF (veya excimer) adı verilen kararsız bir molekül oluşturur.
Lazer, bu fotonları 100W-1220W’ye kadar ve modern daldırma düv araçları için 8 kHz ile 9 kHz arasındaki frekanslarda kısa, yüksek enerjili darbeler olarak yayar. 193 nm ışın daha sonra ışığı şekillendiren, yönlendiren ve stabilize eden optik bir sistemle yönlendirilir. Çip desenini içeren bir fotomasktan parladığı litografi tarayıcısına geçer.
CAS yaklaşımı
Çin Bilimler Akademisi tarafından geliştirilen test cihazı, tamamen katı hal yaklaşımı kullanarak 193 nm ışık üreterek gaz bazlı eksimer lazerlerinden tamamen kaçınıyor. 1030 nm lazer ışını üreten ev yapımı bir YB: YAG kristal amplifikatör ile başlar. Bu ışın daha sonra iki optik yola ayrılır, her biri 193 nm nesil için gereken bileşenleri oluşturmak için farklı bir optik işlem geçirir.
İlk yolda, 1030-nm ışın, dördüncü harmonik üretim yoluyla 258 nm’lik bir ışına dönüştürülür (bir lazer ışını orijinal dalga boyunun dörtte birine, bu durumda 258 nm bir ışına dönüştüren doğrusal olmayan bir optik işlem). Bu kısım 1.2 W’lik bir çıkış gücü sağlar. İkinci yolda, 1030 nm ışınının diğer yarısı, bir optik parametrik amplifikatör pompalamak için kullanılır, bu da 700 mW’lık bir güce sahip 1553 nm’lik bir ışın ile sonuçlanır.
Bu iki kiriş – 258 nm ve 1553 nm -, 6 kHz frekansta ortalama 70 MW’lık bir güce sahip 193 nm dalga boyuna sahip tutarlı bir ışık üretmek için basamaklı lityum triborat (LBO) kristallerinde birleştirilir. CAS, test sisteminin 880 MHz’den daha dar bir hat genişliğine sahip olduğunu, spektral saflıkta bugün kullanılan ticari sistemlerinkiyle karşılaştırılabilir bir performans olduğunu söylüyor.
Bir karşılaştırma?
CAS sistemi, 70 MW ortalama güce ve 6 kHz frekansına sahip katı hal lazer kullanarak 193 nm ışık üretir ve 880 MHz’in altında dar bir çizgi genişliği elde eder. Test sisteminin çıkışı, 9 kHz frekansında 100-120W sağlayan ASML’nin ARF eksimer tabanlı üretim sistemlerinden daha düşük büyüklük sıralarıdır.
İlk CAS sistemi yetenekleri gösterirken, düşük güç çıkışı, yüksek verim ve işlem istikrarının gerekli olduğu ticari yarı iletken üretimi için uygun değildir. Muhtemelen bunu uygulanabilir bir yonga yapımı ışık kaynağı haline getirmek için birçok nesil geliştirme gerekebilir.
