В Китае создали суверенный твердотельный источник света для EUV-литографов, превосходящий ASML
EUV-литографы компании ASML в качестве основы для источника света используют газовые лазеры CO₂. Они достаточно мощные, но при этом громоздкие и малоэффективные по сравнению с твердотельными лазерами. Твердотельные лазеры, в свою очередь, не отличаются высокой мощностью и непригодны для установки в литографы, хотя имеют колоссальные перспективы в этой области. У Китая также появились свои разработки в этой сфере, и они не хуже, чем у других.
Недавно команда из Шанхайского института оптики и точной механики (Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics) Китайской академии наук под руководством Линя Наня (Lin Nan), ранее возглавлявшего отдел технологии источников света в ASML в Нидерландах, опубликовала в китайском научном журнале Lasers работу, посвящённую разработке в Китае твердотельного лазера для источника света EUV-литографа. Тем самым Китай приближается к созданию собственных EUV-литографов для производства самых передовых полупроводников, поскольку США запрещают продавать такое оборудование китайским компаниям.
Конверсионная эффективность газовых лазеров CO₂ составляет около 5 % (в свет превращается лишь 5 % затраченной на его производство электрической энергии). Твердотельные лазеры обещают превзойти этот показатель, а если говорить о габаритах, то сравнение и вовсе не в пользу газовых лазеров: одно дело — работа с газом, другое — компактный «светодиод». Сегодня полупроводниковые твердотельные лазеры широко применяются для сварки и других операций с металлом.
Пока что мощность распространённых твердотельных лазеров сравнительно невелика для целей литографического производства — около 1 Вт, реже до 10 Вт. Газовый лазер способен развивать мощность до 250 Вт. Тем не менее твердотельные лазеры уже сегодня можно использовать в рамках EUV-литографии — например, для проверки EUV-масок на наличие дефектов или для оценки воздействия EUV-излучения на материалы.
В своих экспериментах китайская группа добилась конверсионной эффективности твердотельного лазера с длиной волны 1 мкм на уровне 3,42 %. Это выше, чем у группы учёных Нидерландского центра передовых исследований в области нанолитографии, добившейся в 2019 году 3,2 %, и чем у исследователей из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich), достигших 1,8 % в 2021 году.
Впереди остались только американские и японские исследователи: группа из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida) в 2007 году показала лазерную установку с эффективностью 4,9 %, а учёные из японского Университета Уцуномия (Utsunomiya University) — с результатом 4,7 %.
Для сравнения, эффективность преобразования коммерчески доступных источников света для EUV-фотолитографии на основе CO₂-лазера составляет около 5,5 %.