Одной из ключевых проблем при разработке сканеров для экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии является создание мощного и надежного источника света. ASML, единственная компания, производящая оборудование для EUV-литографии, использует довольно сложную технологию плазмы, возбуждаемой лазером (LPP), для генерации EUV-излучения. В то же время многие компании предлагают использовать для генерации EUV-излучения лазер на свободных электронах (FEL), который основан на ускорителе частиц. Хотя у FEL есть свои преимущества и он даже поддерживается Илоном Маском, ASML вряд ли примет его, согласно JPMorgan.
“Учитывая достижения в области лазеров, ASML не видит причин пробовать новый источник света ‘FEL’, который предпочитает Маск”, — сообщает Semi Doped, ссылаясь на записку JPMorgan для клиентов. Современные системы EUV-литографии используют источники света на основе плазмы, возбуждаемой лазером, которые направляют мощные импульсы CO₂-лазера на крошечные капли расплавленного олова диаметром около 30 микрон. Это превращает их в ионизированную плазму с температурой электронов в десятки электрон-вольт, которая излучает EUV-излучение с длиной волны 13,5 нм. Затем свет собирается эллиптическим зеркалом-коллектором диаметром около 0,5 метра, покрытым многослойным покрытием из молибдена и кремния, которое избирательно отражает как можно больше излучения с длиной волны 13,5 нм и направляет его к промежуточному фокусу на входе в сканер.
Поскольку практически все материалы поглощают EUV-излучение — даже специализированные многослойные зеркала поглощают его значительную часть — весь оптический путь должен работать в вакууме и использовать отражающую, а не обычную преломляющую оптику, что является одной из причин, по которой генерация достаточной мощности EUV-источника остается сложной задачей.
Несмотря на серьезные трудности, ASML постепенно увеличила мощность своих LPP-источников света с примерно 250 Вт до примерно 500 Вт и планирует увеличить ее до 1000 Вт в ближайшие годы. Кроме того, компания планирует почти удвоить количество генерируемых капель олова до 100 000 в секунду.
Лазер на свободных электронах (FEL) генерирует EUV-излучение, ускоряя электроны почти до скорости света и пропуская пучок электронов через ондулятор — серию чередующихся магнитов, которые заставляют электроны колебаться и излучать. Взаимодействие между электронами и их излучением приводит к образованию микроскопических сгустков и излучению света с длиной волны 13,5 нм. Этот подход исключает использование капель олова и связанного с этим мусора (который требует использования защитных пленок на фотошаблонах), а также потенциально обеспечивает значительно более высокую мощность EUV-излучения, чем LPP-источники. Более того, один FEL может потенциально заменить несколько LPP-источников одним FEL и большой системой распределения EUV-излучения.
Однако существует серьезный компромисс: вместо относительно компактного LPP, FEL требует очень сложного ускорителя частиц, источника электронов, длинного ондулятора, системы управления электронным пучком, радиационной защиты и чрезвычайно сложной системы распределения с зеркалами, способными обрабатывать и распределять очень высокую мощность EUV-излучения без значительных потерь. Вся установка должна соответствовать уровням доступности, эффективности и стоимости, характерным для полупроводниковых производств, чего ASML и остальная индустрия добивались годами.
Таким образом, хотя вокруг FEL существует большой энтузиазм в Китае, США и Японии, вероятно, пройдет десятилетие, если не больше, прежде чем FEL сможет конкурировать с LPP на реальных полупроводниковых производствах. Технология, вероятно, поглотит миллиарды долларов за это время, поэтому не все компании, занимающиеся разработкой FEL, доживут до этого момента.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Anton Shilov
