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Pat Gelsinger, ex CEO di Intel, è entrato nel CdA di xLight, startup che punta su un acceleratore di particelle per rivoluzionare la litografia EUV. L'obiettivo è migliorare efficienza e produttività per permettere agli USA di tornare leader del settore.










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Progetto molto ambizioso visto che ancora gli acceleratori di particelle di quel tipo (linac superconduttivi) sono ben lungi dall'aver l'affidabilità necessaria per un utilizzo industriale di quel tipo. Inoltre il setup di queste machine é ancora fatto in gran parte manualmente e basandosi sull'esperienza di gente che come minimo ha un dottorato e anni di eaperienza sulle spalle. Insomma, non sono (ancora), macchine che schiacci un bottone e funzionano.

Però ho visto chi é dentro xLight e c'é gente che sa il fatto suo. Non sembra la tipica startup scalcagnata :) .

Comunque sarebbe bello che anche l'Europa si muovesse in questo senso. Sia per mantenere il primato di ASML, sia perché siamo ai primi posti come sviluppo di tecnologia per acceleratori di particelle. Sia dal punto di vista accademico che industriale.

Basti pensare che gli unici due produttori commerciali di cavità RF superconduttive (i dispositivi che 'accelerano' le particelle) sono europei.

Uno di questi due é l'italianissima SIMIC (prima Ettore Zanon S.p.a) che produce anche criostati.
Poi, sempre italiane, ci sarebbero KYMA per gli ondulatori (I dispositivi che trasformano l'energia del fascio in raggi X/UV) e CAEN per l'elettronica.

Ma da quando uno che va in pensione entra in una startup? :D

I cinesi ci stanno lavorando da tempo appunto perché non hanno più accesso ai macchinari di asml (perché gli americani hanno brevettato la lunghezza d'onda della luce per questi macchinari) e con questa tecnica sarebbero liberi dai brevetti,almeno che gli americani non trovino il modo di bloccare a chiunque non siano loro l'uso di questa tecnica.

Progetto molto ambizioso visto che ancora gli acceleratori di particelle di quel tipo (linac superconduttivi) sono ben lungi dall'aver l'affidabilità necessaria per un utilizzo industriale di quel tipo. Inoltre il setup di queste machine é ancora fatto in gran parte manualmente e basandosi sull'esperienza di gente che come minimo ha un dottorato e anni di eaperienza sulle spalle. Insomma, non sono (ancora), macchine che schiacci un bottone e funzionano.

Però ho visto chi é dentro xLight e c'é gente che sa il fatto suo. Non sembra la tipica startup scalcagnata :) .

Comunque sarebbe bello che anche l'Europa si muovesse in questo senso. Sia per mantenere il primato di ASML, sia perché siamo ai primi posti come sviluppo di tecnologia per acceleratori di particelle. Sia dal punto di vista accademico che industriale.

Basti pensare che gli unici due produttori commerciali di cavità RF superconduttive (i dispositivi che 'accelerano' le particelle) sono europei.

Uno di questi due é l'italianissima SIMIC (prima Ettore Zanon S.p.a) che produce anche criostati.
Poi, sempre italiane, ci sarebbero KIMA per gli ondulatori (I dispositivi che trasformano l'energia del fascio in raggi X/UV) e CAEN per l'elettronica.

Chiedo a te visto che mi sembri ferrato: perché serve un FEL per fare litografia? Non é meglio usare un sincrotrone? se ricordo bene io avevo sentito che lla coerenza spaziale può anche creare problemi durante il patterning.

FAIL annunciato :asd:

Doppio

Chiedo a te visto che mi sembri ferrato: perché serve un FEL per fare litografia? Non é meglio usare un sincrotrone? se ricordo bene io avevo sentito che lla coerenza spaziale può anche creare problemi durante il patterning.

Non sono particolarmente ferrato sulla parte di "radiazione". Quindi non ti so dire riguardo ai problemi derivanti dall'aver luce coerente.

Quel che so é che per i sincrotroni si dovrebbe sfruttare il fenomeno del "micro-bunching". Però tale fenomeno é ancora, per certi versi, poco compreso e controllabile tanto che almeno un gruppo di ricerca sta cercando di ricorrere al machine-learning per generarlo. Mentre i free-electron-laser sono una tecnologia compravata.

Lato macchina I sincrotroni (o meglio.. gli storage ring per produrre luce) sono decisamente piú economici degli SRF FEL (centinaia di milioni vs miliardi/macchina) oltre ad essere una tecnologia piú affidabile e semplice.

Lato efficienza invece non ho idea di cosa sia meglio.

Quindi non ti si dire alla fine cosa sia meglio. Non so nemmeno se gli esperti concordino su questo.

Chiedo a te visto che mi sembri ferrato: perché serve un FEL per fare litografia? Non é meglio usare un sincrotrone? se ricordo bene io avevo sentito che lla coerenza spaziale può anche creare problemi durante il patterning.

ASML e se ricordo anche IBM avevano fatto ricerca sull'utilizzo di sincrotroni prima di optare per l'attuale sistema.

Ricordo che il metodo attualmente utilizzato ai macchina di ASML consiste nel produrre microgocce di stagno fuso che "cadono" ad intervalli regolari da un capillare in vetro con un diametro interno di meno di 50 micron.
Poi mentre la goccia è in caduta, un laser a CO2 prima la colpisce con un impulso che le da una forma lenticolare e poi un secondo impulso la vaporizza producendo un impulso di luce EUV.
Il tutto non avviene una singola volta, ma è un ciclo continuo di "raffiche" di impulsi.

Il fatto che abbiano optato per il secondo (e complicatissimo) metodo dopo aver investito parecchio sui sincrotroni, mi sa che da un idea di quante magagne non risolte abbiano incontrato con il primo approccio.

Ora se non sbaglio uno dei progetti cinesi di ricerca sugli EUV sta investigando nuovamente l'utilizzo di acceleratori di particelle, ma ho il sospetto che uno degli obiettivi per l'università coinvolta fosse procurarsi un sincrotrone utilizzabile anche *per altri* progetti di ricerca.

ASML e se ricordo anche IBM avevano fatto ricerca sull'utilizzo di sincrotroni prima di optare per l'attuale sistema.

Ricordo che il metodo attualmente utilizzato ai macchina di ASML consiste nel produrre microgocce di stagno fuso che "cadono" ad intervalli regolari da un capillare in vetro con un diametro interno di meno di 50 micron.
Poi mentre la goccia è in caduta, un laser a CO2 prima la colpisce con un impulso che le da una forma lenticolare e poi un secondo impulso la vaporizza producendo un impulso di luce EUV.
Il tutto non avviene una singola volta, ma è un ciclo continuo di "raffiche" di impulsi.

Il fatto che abbiano optato per il secondo (e complicatissimo) metodo dopo aver investito parecchio sui sincrotroni, mi sa che da un idea di quante magagne non risolte abbiano incontrato con il primo approccio.

Ora se non sbaglio uno dei progetti cinesi di ricerca sugli EUV sta investigando nuovamente l'utilizzo di acceleratori di particelle, ma ho il sospetto che uno degli obiettivi per l'università coinvolta fosse procurarsi un sincrotrone utilizzabile anche *per altri* progetti di ricerca.

Il problema é appunto creare il micro-bunching negli anelli di accumulazione necessari ad operarli come simil-FEL. Quando ASML ha, diversi anni fa, valutato la possibilità di usare queste macchine per fare litografia, ha probabilmente ritenuto che ci sarebbe voluto troppo tempo per far funzionare la tecnica e renderla affidabile. E non poteva certo stare ad aspettare che la concorrenza la superasse se, seppur con efficienze mediocri, la LPP aveva già dimostrato di funzionare. Però gli anni passano e nuovi risultati vengono prodotti. Quindi, magari, l'uso degli acceleratori per questi utilizzi industriali non é stato scartato ma solo rimandato.

Il problema é appunto creare il micro-bunching negli anelli di accumulazione necessari ad operarli come simil-FEL. Quando ASML ha, diversi anni fa, valutato la possibilità di usare queste macchine per fare litografia, ha probabilmente ritenuto che ci sarebbe voluto troppo tempo per far funzionare la tecnica e renderla affidabile. E non poteva certo stare ad aspettare che la concorrenza la superasse se, seppur con efficienze mediocri, la LPP aveva già dimostrato di funzionare. Però gli anni passano e nuovi risultati vengono prodotti. Quindi, magari, l'uso degli acceleratori per questi utilizzi industriali non é stato scartato ma solo rimandato.

Rimane un mistero cosa se ne facciano del microbunching. Nel senso che il microbunching serve ad modulare localmente la corrente nel bunch. Questo fa sì che la radiazione sia coerente (va beh qui ci sarebbe da discutere per un po' su cosa si intenda per coerente... al momento l'unico FEL al mondo che é coerente come un laser é Fermi a Trieste grazie al laser seeding esterno...). Tutto ciò serve ad avere impulsi di luce corta (femtosecondi) e quindi un alta intensità/potenza di picco. Quello che non capisco é cosa se ne facciano nella litografia visto che li servono più che altro potenza media ma non di picco, a meno di voler fare litografia nonlineare, ma non ne ho mai sentito parlare... E la potenza media si fa con gli anelli non con gli acceleratori lineari.
Per quanto ne so i sincrotroni per la litografia furono abbandonati per una questione di costi. Costano molto e non sono facilmente trasportabili. Poi i sincrotroni sono buoni a fare i raggi X, ma per ora la litografia si accontenta dell'EUV/XUV...

Rimane un mistero cosa se ne facciano del microbunching. Nel senso che il microbunching serve ad modulare localmente la corrente nel bunch. Questo fa sì che la radiazione sia coerente (va beh qui ci sarebbe da discutere per un po' su cosa si intenda per coerente... al momento l'unico FEL al mondo che é coerente come un laser é Fermi a Trieste grazie al laser seeding esterno...). Tutto ciò serve ad avere impulsi di luce corta (femtosecondi) e quindi un alta intensità/potenza di picco.

Prendendo comunque con le pinze quello che dico, il problema secondo me non é solo di generare una data lunghezza d'onda, ma anche di farlo in maniera efficiente. Che poi é anche il motivo per cui uno dovrebbe preferire usare un FEL o lo SSMB su acceleratori di particelle rispetto alla comune LPP.

https://www.hsmagnets.com/wp-content/uploads/2020/04/Permanent-magnet-used-in-undulator-free-electron-laser.jpg

In un sincrotrone hai la potenza generata su uno spettro piú largo o su diversi picchi. Di conseguenza devi usare un monocromatore per selezionare la frequenza d'interesse. Il problema é che così "butti" via l'energia di altre bande diminuendo l'efficienza. Se invece hai una sorgente laser-like non dovresti avere questo problema. Poi c'é il problema di massimizzare l'energia estratta per giro di anello. Non sono esperto ma non mi stupirebbe se con un processo "simil-FEL" si riuscisse ad aumentare la potenza media estratta.


Quello che non capisco é cosa se ne facciano nella litografia visto che li servono più che altro potenza media ma non di picco, a meno di voler fare litografia nonlineare, ma non ne ho mai sentito parlare... E la potenza media si fa con gli anelli non con gli acceleratori lineari.


Sni. La bassa potenza media non é un problema intrinseco del processo FEL, ma da limiti di come viene accelerato il fascio di elettroni nei LINAC single-pass. In particolare quanta potenza RF é possibile iniettare nella macchina prima di arrivare a limiti fisici della stessa (banalmente, anche solo la temperatura di esercizio della componentistica RF...). Inoltre i LINAC single-pass, a differenza dei sincrotroni, sono macchine piuttosto inefficienti in quanto il fascio viene "buttato via" dopo essere stato usato una sola volta. Però questi limiti sono superabili con gli Energy Recovery Linac (o ERL) superconduttivi dove l'energia del fascio di particelle "esausto" viene riciclata. In questo modo puoi avere correnti medie e, di conseguenza, potenze medie svariati ordini di grandezza piú elevate rispetto a un "comune" FEL.


Questo é esattamente quello che vogliono fare ad xLight. Negli US hanno già dimostrato che una macchina del genere é possibile con CBETA ERL.

Comunque c'é anche un gruppo giapponese che lavora da tempo sulla possibilità di fare litografie ERL FEL. Quindi immagino che, almeno sulla carta, si possa fare

https://www2.kek.jp/casa/cERL/en/intro/application/index.html

https://www.spiedigitallibrary.org/journalArticle/Download?urlId=10.1117%2F1.JMM.21.2.021210




Per quanto ne so i sincrotroni per la litografia furono abbandonati per una questione di costi. Costano molto e non sono facilmente trasportabili.


Mah. Anche qui non sono esperto, ma una macchina per fare litografia recente mi sembra costi comunque centinaia di milioni. Quindi siamo li rispetto a i costi di un sincrotrone (che verrebbe usato per molteplici linee di produzione).

Es: il sincrotrone spagnolo ALBA é costato 200 milioni. Una litografia ASML di ultima generazione costa 350+ milioni da quel che leggo. E quelle future costeranno anche di piú.

E il sincrotrone lo spedisci a pezzi magnete per magnete. IMHO, vedo piú difficile spedire una grossa e delicata macchina LPP.


Poi i sincrotroni sono buoni a fare i raggi X, ma per ora la litografia si accontenta dell'EUV/XUV...


Questo dovrebbe dipendere dall'energia del fascio e dal tuning dei magneti. Il fatto che luci di sincrotrone vengano operate per generare X invece che UV é dato piú da esigenze sperimentali, dove é importante arrivare a lunghezze d'onda comparabili alla scala atomica, che da limiti della macchina. Una cosa buona di queste macchine é la flessibilità nel produrre diversi tipi di radiazione a seconda dei parametri impostati.