Huawei מפעיל גלי הלם בתעשייה, ייצור לייזר כדי לסייע בפיתוח שבבים

ב-29 באוגוסט, Huawei זרקה פצצה כבדה - Huawei MATE 60 pro, פחות משעה לאחר אזלה המכירה. הסיבה לכך שהדגם החדש הזה למכירה עורר גלי הלם בתעשייה, בעיקר בגלל שכאשר שבב התהליך הגבוה של סין בצוואר המערב, נתן ישירות לביצועים של Huawei "להלם", ופעולה זו עשויה לומר ש-Huawei פתרה את הבעיה. מדברים על שבבים בעלי תהליכים גבוהים, שכן הגיבור של הליטוגרפיה EUV היה צריך להופיע. הליטוגרפיה EUV של Asmay ההולנדית היא כיום המתקדמת ביותר, שיכולה לייצר שבבים מתקדמים של 5 ננומטר, בעוד שהליטוגרפיה העצמאית לחלוטין של סין נאנחת רק תהליך של 90 ננומטר, ההבדל יכול להיות יותר מחצי כוכב. אחד מציוד הליבה של ליטוגרפיית EUV הוא הלייזר, ו-Trafigura הגרמנית היא הספקית היחידה של רכיב מפתח זה לאסמאק. למה הלייזר כל כך חשוב? מכיוון שליטוגרפיית EUV משתמשת באור אולטרה סגול קיצוני עם אורך גל של 10-14nm כמקור האור שלו. כאן עלינו להבין איזה תפקיד ממלא הלייזר בכל מכונת הליטוגרפיה של EUV.
בשלב הראשוני של תפקיד הליטוגרפיה של EUV, המחולל הראשון יעשה את טיפות הפח לתוך תא הוואקום, בשלב זה מהלייזר בעל הספק גבוה פועם מהיר יפיק יותר מ-30kW הספק דופק ממוצע של קרן הלייזר, השיא הספק הדופק יכול להגיע אפילו למספר מגה וואט, כך שיפגע מהצד של טיפת הפח, עד 50,000 פעמים בשנייה. אטומי הפח מיונים, ויוצרים פלזמה בעוצמה גבוהה הפולטת קרינת EUV באורך גל של 13.5 ננומטר לכל הכיוונים. זוהי עצם המהות של הליטוגרפיה EUV, ה"מקור" שלה. התהליך בו מקור האור המתחיל פוגע בנוזל הפח מתחלק למעשה לשני שלבים, הכוללים שני פולסים מפתח, אותם אנו מכנים הקדם-פולס והפולס הראשי. מה שנקרא פרה-פולס, כפי שהשם מרמז, הוא הראשון שפועל על הפח הנוזלי, בעיקר כדי לעצב אותו לצורה הרצויה לשלב הבא. ואז הדופק הראשי פועל ישירות עליו, מה שממיר אותו לפלזמה. זה תובעני ביותר מהקרן שמשחררת הלייזר, שחייבת להיות בעלת המאפיינים האופטיים הנכונים כדי להבטיח שניתן לטפל בצורה נכונה בנוזל הפח כדי לייצר את הפלזמה ומכאן את קרינת ה-EUV. אז האם ללייזרים בעלי הספק גבוה יותר יהיו שיפורים להפקת קרינת EUV, או האם לייזרים בעלי הספק גבוה יותר יכולים להשמיט טכנולוגיות אחרות ולהפוך את הדרישות הטכניות הכוללות של ליתוגרפיה עתידית לתמציתית יותר? למעשה, מדענים סינים מוקדמים היו קשורים למחקר.
בשנת 2021, קבוצת המחקר של פרופסור טאנג צ'ואנג'יאנג וצוות המחקר הגרמני השלימו מקור אור חדש של דוושת גז חלקיקים בשם "מיקרו-קרן במצב יציב" (SSMB) כדי לאמת את עקרון הניסוי. דווח כי השימוש העיקרי באורך גל לייזר של 1064 ננומטר כדי לתפעל את קרן האלקטרונים בטבעת האחסון של ברלין MLS, כך שהיא מסביב לטבעת מעגל שלם (היקף של 48 מטר), כדי ליצור מיקרו-פולימר עדין קֶרֶן. קרני המיקרו-צביר מקרינות אור קוהרנטי ברוחב פס צר באורך גל הלייזר וההרמוניה הגבוהה יותר שלו, והניסויים אימתו את היווצרותן של קרני המיקרו-צביר על ידי בדיקה בקרינה, ובכך הדגימו שניתן לתאם את השלבים האופטיים של האלקטרונים. מעגל ביניים בדיוק הקצר מאורך הגל של הלייזר, מה שמאפשר לכידת האלקטרונים ביציבות בבורות הפוטנציאל האופטיים שנוצרו על ידי הלייזר, ובכך מאמת את מנגנון הפעולה של ה-SSMB. זה גם מרמז שמקורות אור עתידיים מבוססי SSMB צפויים להשיג הספק ממוצע גדול יותר ואורכי גל פוטנציאליים קצרים יותר, אשר ישפיעו רבות על השדרוג והרחבת היישום של ליטוגרפיית EUV בעתיד.
יש לחקור ולצבור את הפיתוח של ליטוגרפיית EUV, וזה צריך להיות רק עניין של זמן עד שטכנולוגיות חדשות יוכלו לשפר את תהליך השבבים של ליטוגרפיית EUV, להפחית את צריכת האנרגיה שלה ולפרוץ את גבולותיה. אולי העתיד אינו איטרציה של ליטוגרפיה EUV, אלא לידת טכנולוגיות חדשות שיחליפו אותה. כוחם של הלייזרים הוא אינסופי, ואני מאמין שיש עוד הרבה אפשרויות שמחכות להתגלות.