התקדמות בטכנולוגיית לייזר אולטרה סגול עמוק

חוקרים פיתחו לייזר DUV במצב מוצק של 60 מיליוואט ב-193 ננומטר באמצעות גבישי LBO, והציבו אמות מידה חדשות בערכי יעילות.

בתחום המדע והטכנולוגיה, לרתימת מקורות אור קוהרנטיים באזור האולטרה-סגול העמוק (DUV) יש משמעות עצומה על פני יישומים שונים כגון ליתוגרפיה, בדיקת פגמים, מטרולוגיה וספקטרוסקופיה. באופן מסורתי, לייזרים בעלי הספק גבוה של 193 ננומטר (ננומטר) היו מרכזיים בליטוגרפיה, והיוו חלק בלתי נפרד ממערכות המשמשות לדפוס מדויק. עם זאת, מגבלות הקוהרנטיות הקשורות ללייזרי ArF אקצימר קונבנציונליים מעכבות את יעילותם ביישומים הדורשים דפוסים ברזולוציה גבוהה, כמו ליטוגרפיית הפרעות.

טכנולוגיית לייזר ArF Excimer היברידית

כנסו לקונספט של "לייזר אקסימר היברידי ArF." שילוב של זרע לייזר מוצק של 193 ננומטר ברוחב קו צר במקום מתנד ArF משיג קוהרנטיות משופרת לצד רוחב קו צר, ובכך מאפשר ביצועים משופרים בליטוגרפיה של הפרעות בתפוקה גבוהה. חידוש זה לא רק מגביר את דיוק הדפוס אלא גם מאיץ את מהירות הליטוגרפיה.

יתר על כן, הלייזר ההיברידי ArF excimer התגבר פוטון האנרגיה והקוהרנטיות מאפשרות עיבוד ישיר של חומרים שונים, כולל תרכובות פחמן ומוצקים, עם השפעה תרמית מינימלית. הרבגוניות הזו מדגישה את הפוטנציאל שלה בתחומים מגוונים, מליתוגרפיה ועד עיבוד לייזר.

התקדמות בייצור לייזר DUV במצב מוצק

כדי לייעל את הזריעה עבור מגבר ArF, יש לשלוט בקפדנות על רוחב הקו של לייזר הזרע של 193 ננומטר, באופן אידיאלי מתחת ל-4 גיגה-הרץ (GHz). מפרט זה מכתיב את אורך הקוהרנטיות המכריע להפרעות, קריטריון שנפגש בקלות באמצעות טכנולוגיות לייזר במצב מוצק.

פריצת דרך לאחרונה מצד חוקרים באקדמיה הסינית למדעים דוחפת את התחום הזה קדימה. כפי שדווח ב נקסוס פוטוניקה מתקדם, הם השיגו לייזר DUV במצב מוצק מדהים של 60 מיליוואט (mW) ב-193 ננומטר עם רוחב קו צר באמצעות תהליך יצירת תדר סכום דו-שלבי מתוחכם המשתמש בגבישי LBO. התהליך כרוך בלייזרי משאבה ב-258 ו-1553 ננומטר, המופקים מלייזר Yb-hybrid ולייזר סיב מסומם ב-Er, בהתאמה. התקנה זו, שהגיעה לשיאה של גביש Yb:YAG בתפזורת בגודל 2 מ"מ × 2 מ"מ × 30 מ"מ עבור קנה מידה של כוח, מראה תוצאות מרשימות.

לייזר DUV שנוצר, מלווה במקבילו ל-221 ננומטר, מציג הספק ממוצע של 60 mW, משך פולס של 4.6 ננו-שניות (ns), וקצב חזרה של 6 קילו-הרץ (kHz), ברוחב קו של כ-640 מגה-הרץ ( MHz). יש לציין, זה מסמן את תפוקת ההספק הגבוהה ביותר עבור לייזרים של 193 ו-221 ננומטר שנוצרו על ידי גביש LBO, יחד עם רוחב הקו הצר ביותר שדווח עבור לייזר 193 ננומטר.

ראוי לציין במיוחד את יעילות ההמרה יוצאת הדופן שהושגה: 27 אחוזים עבור 221 עד 193 ננומטר ו-3 אחוזים עבור 258 עד 193 ננומטר, ומציבים אמות מידה חדשות בערכי יעילות. מחקר זה מדגיש את הפוטנציאל העצום של גבישי LBO ביצירת לייזרים DUV ברמות הספק הנעות בין מאות מיליוואט לוואט, מה שפותח אפיקים לחקר אורכי גל לייזר DUV אחרים.

לדברי פרופ' Hongwen Xuan, המחבר המקביל לעבודה, המחקר המדווח מדגים את "הכדאיות של שאיבת LBO עם לייזרים במצב מוצק ליצירת לייזר ברוחב קו צר ב-193 ננומטר אמין ויעיל, ופותח דרך חדשה לייצר מערכת לייזר DUV חסכונית, בעלת הספק גבוה באמצעות LBO."

ההתקדמות הללו לא רק דוחפת את הגבולות של טכנולוגיית הלייזר DUV, אלא גם טומנת בחובה מהפכה במגוון יישומים בתחומים מדעיים ותעשייתיים.