Čínski vedci z Akadémie vied (CAS) oznámili významný pokrok vo vývoji tzv. DUV (solid-state deep ultraviolet) laserov. V štúdii publikovanej v žurnále International Society for Optics and Photonics opisujú vývoj DUV laseru s vlnovou dĺžkou 193 nm, ktorý by mohol predstavovať alternatívu k súčasným plynovým excimerovým laserom používaným v polovodičovej fotolitografii.

Táto nová technológia by mohla nahradiť tradičné plynné excimerové lasery, ktoré sa v súčasnosti používajú pri výrobe pokročilých polovodičových čipov. Ak sa laser podarí škálovať na vyšší výkon, mohol by znamenať zásadnú zmenu v priemysle výroby elektroniky, keďže čipy sú základom moderných smartfónov, počítačov a iných zariadení. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Alternatíva k excimerovým laserom

Doteraz sa DUV lasery pre fotolitografiu spoliehali na excimerovú technológiu, ktorá využíva zmes argónu, fluóru a neónu. Keď sa tieto plyny excitujú vysokonapäťovým výbojom, vytvoria nestabilnú molekulu argón fluoridu (ArF), ktorá pri rozpade vyžaruje ultrafialové svetlo s vlnovou dĺžkou 193 nm.

Hoci sú excimerové lasery výkonné a osvedčené, prinášajú so sebou aj viacero nevýhod. Vyžadujú precíznu údržbu, pracujú s toxickými plynmi a ich prevádzka je nákladná. Nový DUV laser vyvinutý CAS funguje úplne iným spôsobom. Nepotrebuje plyny, ale využíva špeciálne kryštály a optické súčiastky.

Vedci dosiahli požadovanú vlnovú dĺžku 193 nm pomocou viacerých optických procesov. Najskôr zosilnili infračervené svetlo s vlnovou dĺžkou 1030 nm pomocou kryštálového zosilňovača. Následne pomocou harmonického generátora získali lúč s dĺžkou 258 nm. Ďalšia časť pôvodného lúča bola upravená optickým parametrovým zosilňovačom na 1553 nm. Výsledné lúče sa nakoniec kombinovali v LBO (lithium triborate) kryštáloch a vytvorili cieľový laser s vlnovou dĺžkou 193 nm.

Technologické výzvy pred masovým využitím

Hoci má nový DUV laser mnoho výhod, jeho výkon zatiaľ neumožňuje priemyselné využitie. V súčasnosti dosahuje len 70 mW, zatiaľ čo komerčné excimerové lasery používané v polovodičovej výrobe bežne pracujú s výkonom 100–120 W.

Inak povedané, čínsky laser je zatiaľ príliš slabý na to, aby mohol nahradiť súčasné prístupy. Zvýšenie výkonu bude vyžadovať ďalšie roky výskumu a technologického vývoja. Aj napriek tomu predstavuje tento objav prvý krok k novej generácii laserových systémov, ktoré by mohli výrazne zjednodušiť výrobu polovodičov a znížiť jej náklady.

Chaoran Huang/Chinese University of Hong Kong

Budúcnosť výroby polovodičov

Ak sa vedcom podarí vyriešiť problém s výkonom, solid-state DUV lasery by mohli zmeniť spôsob výroby polovodičových čipov a eliminovať potrebu toxických plynov v litografických zariadeniach. Pokrok zároveň ukazuje rastúce úsilie Číny o technologickú sebestačnosť v oblasti polovodičov, ktoré sú dnes strategickou surovinou pre moderný priemysel.

TRUMPF

Hoci je nový laser stále vo fáze experimentálneho vývoja, naznačuje smer, ktorým sa môže uberať budúcnosť litografie a výroby pokročilých čipov. Ak sa nový systém podarí zdokonaliť, môže významne ovplyvniť globálny polovodičový priemysel.

Čítajte viac z kategórie: Novinky