El sistema láser BAT de nueva generación de EE.UU. aspira a multiplicar por 10 la eficiencia de la producción de chips EUV

El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) está desarrollando un sistema láser de clase petavatio que podría aumentar significativamente la eficiencia de los equipos de litografía EUV utilizados en la fabricación de chips. Conocida como láser de tulio de gran apertura (BAT), esta tecnología pretende alcanzar aproximadamente diez veces la eficiencia de los láseres de CO2 que actualmente dominan la industria.

Esta iniciativa se enmarca en un nuevo proyecto de cuatro años y 12 millones de dólares del Centro de Litografía Extrema e Innovación de Materiales (ELMIC), respaldado por el programa de Centros de Investigación Científica en Microelectrónica del Departamento de Energía. Se trata de un trabajo en equipo, con aportaciones del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC, ASML San Diego y el Centro de Investigación Avanzada en Nanolitografía (ARCNL).

El láser BAT emplea fluoruro de itrio-litio dopado con tulio como medio de ganancia. Funciona a una longitud de onda de unas 2 micras, todo un cambio con respecto a los potentes láseres actuales, que suelen funcionar en torno a 1 micra o 10 micras. Esta novedosa longitud de onda podría producir una conversión de plasma a EUV más eficaz cuando choca con las gotas de estaño en el proceso litográfico.

En la actualidad, los sistemas de litografía EUV consumen mucha energía -hasta 1.400 kilovatios en el caso de las herramientas EUV de alta AN-. La mayor parte de esta energía se emplea en calentar las gotitas de estaño a unos abrasadores 500.000°C para crear el plasma que emite la luz de 13,5 nanómetros necesaria. Gracias a la tecnología de estado sólido bombeada por diodos, el láser BAT podría mejorar la eficiencia energética y la gestión del calor en comparación con los láseres de CO2 actuales.

El físico especialista en láser Brendan Reagan y el físico especialista en plasma Jackson Williams, que son co-investigadores principales, encabezan el proyecto. Su investigación se basa en cinco años de simulaciones de plasma y primeras pruebas de concepto que ya han llamado la atención de la comunidad de litografía EUV.

Todas las pruebas se llevarán a cabo en la Instalación Láser Júpiter del LLNL, que acaba de finalizar una importante actualización de cuatro años. Esta instalación forma parte de LaserNetUS, una red de laboratorios de láser de alta potencia de toda Norteamérica financiada por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía.

Aunque la tecnología láser de MTD podría acelerar la producción de chips y reducir el consumo de energía, su implantación en la industria de semiconductores supondrá un gran reto. Requeriría cambios significativos en la infraestructura existente, y no es probable que ese tipo de transición se produzca de la noche a la mañana. Al fin y al cabo, los sistemas EUV actuales tardaron décadas en pasar del concepto a la plena producción.