Китайски учени са създали усъвършенстван твърдотелен лазер за полупроводникова DUV литография

Китайски учени са създали компактна твърдотелна лазерна система, която генерира кохерентна светлина с дължина на вълната 193 nm. Това изобретение обещава пробив в полупроводниковата литография и други технологични области.

Лазерите, работещи в дълбоката ултравиолетова област (DUV) с висока енергия на фотоните и къси дължини на вълните се използват в полупроводниковата литография, спектроскопията с висока разделителна способност, прецизната (високоточна) обработка на материали и квантовите технологии. Те се характеризират с висока кохерентност и ниска консумация на енергия в сравнение с ексимерните или газоразрядните лазери, т.е. с възможността за създаване на компактни инсталации.

Китайските учени са постигнали значителен напредък и са създали компактна твърдотелна лазерна система, способна да генерира кохерентен лъч с дължина на вълната 193 nm, според доклад, публикуван в рецензираното научно списание Advanced Photonics Nexus.

Тази дължина на вълната е от решаващо значение за полупроводниковата литография – процесът на гравиране на сложни модели върху силициеви пластини, които са в основата на съвременната електроника.

Лазерната система работи с честота на повторение на импулсите от 6 kHz, използва усилвател на кристал Yb:YAG (итрий-алуминиев гранат, легиран с итербий) и произвежда лазер с дължина на вълната 1030 nm. Лъчът се разделя на две части: едната преминава през нелинеен кристал, където се подлага на генериране на четвърта хармоника, за да се получи лъч с дължина 258 nm и изходна мощност 1,2 W. Втората част действа на оптичен параметричен усилвател, за да се генерира лазер с дължина 1553 nm и изходна мощност 700 mW. След това те се комбинират в каскадни LBO (литиев триборат – LiB₃O₅) кристали и се получава 193 nm лазер, постигащ средна мощност от 70 mW с ширина на линията под 880 MHz. Преди да смесят честотите, изследователите въвеждат спирална фазова пластина в лъча с дължина 1553 nm, благодарение на което започва да се генерира вихров лъч с орбитален ъглов момент – спирален лазерен лъч.

По този начин учените успяха да произведат за първи път на твърдотелна машина вихров лазерен лъч с дължина на вълната 193 nm. Той може да се използва за захранване на аргонфлуоридни (ArF) хибридни ексимерни лазери, използвани в литографията на силициеви пластини, откриването на дефекти, квантовото заплитане и оптичната микроманипулация. Системата предлага по-висока ефективност и прецизност при литографията на полупроводници и открива нови възможности за производствените технологии. Генерирането на вихров лъч с дължина на вълната 193 nm обещава по-нататъшни пробиви в тази област до и включително революция в производството на електроника.