Ученые Китайской академии наук (КАН) добились значительного прорыва в разработке твердотельного глубокого ультрафиолетового (ДУФ) лазера, который последовательно когерентный луч длиной 193 нм — именно ту длину волны, которая необходима для передового производства полупроводников.
Этот экспериментальный твердотельный лазер, описанный в публикации Международного общества оптики и фотоники (SPIE), представляет собой потенциальную альтернативу газовым эксимерным лазерам, которые в настоящее время используются в фотолитографическом оборудовании таких компаний, как ASML, Canon и Nikon.
Современные литографические системы используют эту конкретную форму волновой волны 193 нм для создания сверхдетальных рисунков на кремниевых пластинах для производства чипов. До сих пор это обычно делалось с помощью экслимерных лазеров на фториде аргона (ArF), которые используют токсичную смесь аргона, фтора и неона. Из-за применения материалов эти системы сложны, дороги и требуют осторожного обращения.
Однако CAS выбирает полностью твёрдый путь, полностью исбегая газ, полагаясь только на кристаллы и оптику. Их система начинается с усилителя кристалла Yb:YAG, генерирующего инфракрасный луч с длиной волны 1030 нм. Затем он разделяет луч на два отдельных пути:
Один путь преобразует луч 1030 нм в луч 258 нм, создавая четвертую гармонику (FHG), получая выходную мощность около 1,2 Вт.
Во-вторых, используется оптический параметрический усилитель для создания сигнала длиной волны 1553 нм мощностью около 700 мВт.
Затем эти два луча объединяются через ряд кристаллов трибората лития (LBO) для достижения длины волны 193 нм.
Такие твердотельные конструкции имеют ряд преимуществ, включая повышенную безопасность за счет применения вредных химикатов, меньший класс эксплуатации и меньшие требования к техническому обслуживанию по сравнению с газовыми технологиями.
Тем не менее, необходимо решить дополнительные проблемы, прежде чем это станет коммерчески практичным. В этом прототипе источника мощностью всего 70 мВт на частоте 6 кГц, что ниже 100-120 Вт на частоте 8-9 кГц, производятся промышленные эксимерные лазеры. Лазер CAS имеет беспроводную линию уже на частоте 880 МГц, что, по словам команды, соответствует спектральной чистоте коммерческих лазеров.
Масштабирование этой технологии для соответствия промышленным требованиям стало бы прорывом для оборудования для производства полупроводников. Но, несмотря на экспериментальный характер этих исследований, мы, вероятно, столкнулись с пандемией некоторое время, прежде чем мы увидим практическое внедрение этой технологии.