Sviluppato un sistema laser a stato solido compatto che genera luce coerente da 193-nm promettendo progressi significativi nella litografia a semiconduttore e altre applicazioni ad alta tecnologia
Creato un sistema laser ad impulso in nanosecondi allo stato solido compatto in grado di generare luce coerente.
I laser ad ultravioletti profondi (Deep ultraviolet - DUV), noti per la loro alta energia del fotone e lunghezze d'onda corte, sono essenziali in vari campi come la litografia a semiconduttore, la spettroscopia ad alta risoluzione, l'elaborazione dei materiali di precisione e la tecnologia quantistica. Questi laser offrono una maggiore coerenza e una riduzione del consumo di energia rispetto agli eccimeri o ai laser di scarico del gas, consentendo lo sviluppo di sistemi più compatti.
Come riportato nel giornale Advanced Photonics Nexus (1), i ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze hanno recentemente fatto un progresso significativo sviluppando un sistema laser a stato solido compatto in grado di generare luce coerente di 193-nm. Questa lunghezza d'onda è cruciale per la fotolitografia, un processo utilizzato per incidere modelli intricati su wafer di silicio, formando la spina dorsale dei moderni dispositivi elettronici.
Il nuovo sistema laser opera a un tasso di ripetizione di 6 kHz e utilizza un amplificatore YB:YAG Crystal fatti in casa per produrre un laser da 1030 nm. Questo laser è diviso in due parti: una parte subisce una generazione di quarta armonica per creare un laser da 258-nm con una potenza di uscita di 1,2 watt, mentre l'altra parte pompa un amplificatore parametrico ottico, generando un laser da 1553-nm con una potenza di 700 millewat. Questi raggi vengono quindi combinati in cristalli LBO a cascata (lithium triborate, LiB3O5) per produrre il laser desiderato 193-nm, ottenendo una potenza media di 70 milliwatt e una larghezza di linea inferiore a 880 MHz.
I ricercatori hanno anche introdotto una piastra di fase a spirale sul raggio di 1553-nm prima della miscelazione della frequenza, con conseguente generazione di un raggio di vortice che trasportava un momento angolare orbitale. Questo segna la prima volta che un raggio di vortice da 193 nm è stato prodotto da un laser a stato solido. Tale raggio promette di seminare laser a eccimeri ARF ibridi e potrebbe avere applicazioni significative nell'elaborazione dei wafer, nell'ispezione dei difetti, nella comunicazione quantistica e nella micromanipolazione ottica.
Questo innovativo sistema laser non solo migliora l'efficienza e la precisione della litografia a semiconduttore, ma apre anche nuove strade per tecniche di produzione avanzate. La capacità di generare un raggio di vortice di 193-nm potrebbe portare a ulteriori scoperte sul campo, potenzialmente rivoluzionando il modo in cui vengono prodotti i dispositivi elettronici.
Riferimenti:
Descrizione foto: Il laser a stato solido ultravioletto profondo con una configurazione compatta genera un vortice a lunghezza d'onda di 193-nm. - Credit: H. Xuan (GBA branch of Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences).
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Breakthrough in deep ultraviolet laser technology