Des chercheurs au Japon explorent une nouvelle méthode révolutionnaire pour imprimer des puces à 13,5nm

Les géants de la technologie Intel, Samsung Foundry et TSMC utilisent les machines de lithographie EUV d’ASML, capables d’imprimer des semi-conducteurs avec une résolution de 13 nm, pour construire des puces sur leurs derniers nœuds de fabrication. Cependant, l’utilisation d’une source de lumière EUV par plasma produit par laser (LPP) (qui est un laser CO2 appliqué à de petites gouttes d’étain) n’est pas la seule façon de générer un rayonnement EUV de 13,5 nm pour imprimer des puces. Des chercheurs japonais explorent l’utilisation de lasers à électrons libres (FEL) provenant d’accélérateurs de particules pour fabriquer des puces avec des tailles de caractéristiques de pointe, selon Spectrum.IEEE.org. L’Organisation de recherche sur l’accélérateur de haute énergie (KEK) à Tsukuba, au Japon, explore l’utilisation de lasers à électrons libres (FEL) générés par un accélérateur linéaire de récupération d’énergie (ERL) pour la fabrication de puces.

Les avantages de l’ERL par rapport aux outils de lithographie EUV classiques

Le fonctionnement de l’ERL diffère totalement d’un outil de lithographie EUV. Tout d’abord, un canon à électrons injecte des électrons dans un tube refroidi cryogéniquement, où des cavités RF supraconductrices les accélèrent. Les électrons passent par un onduleur, émettant de la lumière qui est amplifiée via un processus appelé émission spontanée auto-amplifiée (SASE). Après avoir émis de la lumière, les électrons usés reviennent dans l’accélérateur RF en phase opposée, transférant leur énergie restante à de nouveaux électrons injectés avant d’être éliminés dans un rejet de faisceau. Cette récupération d’énergie permet à l’ERL d’utiliser la même quantité d’électricité pour accélérer plus d’électrons, en faisant une méthode hautement efficace et rentable pour générer une lumière EUV extrême.

“La puissance extrême du faisceau FEL, sa largeur spectrale étroite et d’autres caractéristiques le rendent approprié comme application pour la lithographie future”, a déclaré Norio Nakamura, chercheur en sources lumineuses avancées au KEK, dans une interview à Spectrum.IEEE.org.

Les coûts et défis de l’utilisation des FEL et ERL pour la fabrication de puces

En 2021, avant le début de l’inflation mondiale sévère, l’équipe du KEK estimait que le coût de construction d’un nouveau système ERL était de 260 millions de dollars, soit 50 à 60 millions de dollars de plus que le prix d’un Twinscan NXE: 3800E, bien que ce dernier soit un outil entièrement intégré, tandis que le premier est essentiellement seulement une source de lumière. Ce système fournirait 10 kW de puissance EUV, alimenterait plusieurs machines de lithographie (le KEK ne précise pas combien) et ses coûts d’exploitation annuels étaient estimés à environ 25,675 millions de dollars.

Nakamura a reconnu que de nombreux défis techniques doivent être résolus avant qu’un outil de lithographie basé sur l’ERL puisse atteindre les niveaux de performance et de stabilité opérationnelle élevés nécessaires à la fabrication de puces commerciales.

Source : www.tomshardware.com