Le système américain de laser BAT de nouvelle génération vise à décupler l'efficacité de la production de puces EUV

Le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) est en train de développer https://www.llnl.gov/article/52226/llnl-selected-lead-next-gen-extreme-ultraviolet-lithography-research un système laser de classe pétawatt qui pourrait considérablement améliorer l'efficacité des équipements de lithographie EUV utilisés dans la fabrication des puces. Connue sous le nom de laser BAT (Big Aperture Thulium), cette technologie vise à atteindre une efficacité environ dix fois supérieure à celle des lasers CO2 qui dominent actuellement le secteur.

Cette initiative s'inscrit dans le cadre d'un nouveau projet de 12 millions de dollars sur quatre ans au sein de l'Extreme Lithography & Materials Innovation Center (ELMIC), soutenu par le programme Microelectronics Science Research Centers du ministère de l'énergie. Il s'agit d'un travail d'équipe auquel participent le SLAC National Accelerator Laboratory, ASML San Diego et l'Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL).

Le laser BAT utilise du fluorure d'yttrium-lithium dopé au thulium comme support de gain. Il fonctionne à une longueur d'onde d'environ 2 microns, ce qui est assez différent des puissants lasers actuels, qui fonctionnent généralement autour de 1 micron ou 10 microns. Cette nouvelle longueur d'onde pourrait permettre une conversion plus efficace du plasma en UV lorsqu'il touche des gouttelettes d'étain dans le processus de lithographie.

Actuellement, les systèmes de lithographie EUV consomment beaucoup d'énergie - jusqu'à 1 400 kilowatts pour les outils EUV à haute intensité lumineuse. La majeure partie de cette énergie est utilisée pour chauffer les gouttelettes d'étain à une température de 500 000 °C afin de créer un plasma qui émet la lumière nécessaire de 13,5 nanomètres. Grâce à la technologie des semi-conducteurs pompés par diode, le laser BAT pourrait améliorer l'efficacité énergétique et la gestion de la chaleur par rapport aux lasers à CO2 actuels.

Brendan Reagan, physicien spécialiste des lasers, et Jackson Williams, physicien spécialiste des plasmas, cochercheurs principaux, sont à la tête du projet. Leurs recherches s'appuient sur cinq années de simulations du plasma et sur les premiers essais de validation du concept qui ont déjà attiré l'attention de la communauté de la lithographie EUV.

Tous les essais auront lieu dans l'installation laser Jupiter du LLNL, qui vient d'achever une importante mise à niveau de quatre ans. Cette installation fait partie de LaserNetUS, un réseau de laboratoires de laser de haute puissance en Amérique du Nord financé par l'Office of Science du ministère de l'énergie.

Bien que la technologie laser BAT puisse accélérer la production de puces et réduire la consommation d'énergie, son déploiement dans l'industrie des semi-conducteurs constituera un défi de taille. Elle nécessiterait des modifications importantes de l'infrastructure existante, et ce type de transition ne se fera probablement pas du jour au lendemain. Après tout, il a fallu des décennies pour que les systèmes EUV actuels passent du stade de la conception à celui de la production à grande échelle.