Le domaine de la microélectronique est à un tournant avec les limites actuelles de la technologie de la lithographie. Pour répondre aux besoins d’une industrie en constante évolution, une nouvelle collaboration de recherche, dirigée par le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), a été établie. L’objectif est d’explorer les futures étapes de la lithographie ultraviolette extrême (EUV), une technologie qui pourrait redéfinir la manière dont les semi-conducteurs sont fabriqués.
Le Laboratoire national Lawrence Livermore (LLNL) a dirigé une collaboration de recherche pour faire progresser la compréhension de la lithographie ultraviolette extrême (EUV). Ce partenariat, qui fait partie de l’Extreme Lithography & Materials Innovation Center (ELMIC), est soutenu par un financement fédéral de 179 millions de dollars du ministère américain de l’Énergie. ELMIC, l’un des principaux centres de recherche en sciences microélectroniques, se consacre à l’avancement des connaissances fondamentales nécessaires à l’intégration de nouveaux matériaux et processus dans les futurs systèmes microélectroniques.
Le projet spécifique au LLNL, d’une durée de quatre ans et d’une valeur de 12 millions de dollars, se concentre sur l’expansion de la science fondamentale liée à la génération EUV et aux sources de particules à base de plasma. D’autres recherches au sein d’ELMIC exploreront des domaines clés tels que la nanofabrication à base de plasma, les systèmes de matériaux 2D et les mémoires à grande échelle.
Le laser BAT : une technologie pionnière
Les recherches du LLNL s’appuient sur leur système d’entraînement, le laser Big Aperture Thulium (BAT), une conception laser innovante de classe pétawatt utilisant du fluorure de lithium yttrié dopé au thulium comme milieu amplificateur. Ce laser est conçu pour délivrer des impulsions ultra-courtes d’une puissance moyenne de plusieurs centaines de kilowatts.
Lors des premières publications sur les résultats du BAT en 2023, le LLNL annonçait que son système avait livré «plus de 25 fois les énergies d’impulsion les plus élevées signalées par n’importe quelle architecture laser fonctionnant à proximité de la longueur d’onde de 2 microns dans le monde».
Vers des puces plus petites et plus efficaces
La longueur d’onde centrale particulière du fluorure de lithium et d’yttria dopé au thulium, qui fonctionne autour de 2 microns, présente des avantages potentiels par rapport aux lasers intenses fonctionnant à moins de 1 micron ou 10 microns. Cette capacité a attiré l’attention de développeurs commerciaux comme Trumpf pour des applications allant du traitement des calculs rénaux au soudage du plastique.
« Dans le contexte de la lithographie, cette technologie pourrait conduire à des plateformes au-delà de l’EUV capables de produire des puces plus petites, plus puissantes et plus rapides à fabriquer tout en consommant moins d’électricité, » a commenté le LLNL.
«Nous avons réalisé des simulations théoriques de plasma et des démonstrations de faisabilité laser au cours des cinq dernières années qui ont jeté les bases de ce projet,» a ajouté Brendan Reagan, physicien laser au LLNL. “Nos recherches ont déjà eu un impact significatif sur la communauté de la lithographie EUV, nous sommes donc ravis de franchir cette prochaine étape..»
Les chercheurs prévoient de combiner leur laser BAT à grande vitesse avec des technologies qui génèrent des sources de lumière EUV utilisant des impulsions ultracourtes inférieures à la picoseconde, des impulsions nanosecondes modulées et des rayons X à haute énergie.
«Ce projet permettra d’établir le premier laser haute puissance et haut débit d’environ 2 microns au LLNL,» a conclu Jackson Williams de LLNL. ” Les capacités permises par le laser BAT auront également un impact significatif sur les domaines de la physique à haute densité énergétique et de l’énergie de fusion inertielle.. »
Légende de l’illustration : De gauche à droite : Drew Willard, Brendan Reagan et Issa Tamer travaillent sur le système laser BAT (Big Aperture Thulium). Crédit : Jason Laurea/LLNL.
Source : LLNL
