Den 5. januar 2025 udvikler Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en thuliumbaseret petawatt-klasse laserteknologi, der forventes at erstatte kuldioxid-lasere, der bruges i aktuelle ekstreme ultraviolette litografi (EUV) værktøjer og øge kildeeffektiviteten med en faktor i ca. ti. Dette gennembrud kunne bane vejen for en ny generation af "Beyond EUV" litografisystemer, der kan fremstille chips hurtigere og med mindre energi.
I øjeblikket er energiforbruget af EUV -litografisystemer et stort problem. Low-Na og High-NA EUV-litografisystemer for eksempel forbruger så meget som henholdsvis 1.170 kW og 1.400 kW. Dette høje energiforbrug stammer fra princippet om EUV-systemet: laserpulser med høj energi fordamper en tindråbe (500, 000 grader celsius) titusinder af gange i sekundet for at danne et plasma og udsende lys ved en bølgelængde på 13,5 nanometere. Ikke kun kræver denne proces en omfattende laserinfrastruktur og kølesystem, den skal også udføres i et vakuummiljø for at forhindre, at EUV -lys bliver absorberet af luften. Derudover afspejler de avancerede spejle i EUV -værktøjer kun en del af EUV -lyset, så der er behov for mere kraftfulde lasere for at øge gennemstrømningen.
LLNLs førende "store Aperture Thulium Laser" (BAT) -teknologi er designet til at tackle disse problemer. I modsætning til kuldioxidlasere, der har en bølgelængde på ca. 10 mikron, fungerer BAT-laseren ved en bølgelængde på 2 mikron, hvilket teoretisk forbedrer plasma-til-EUV-konverteringseffektiviteten af tindråberne, når de interagerer med laseren. Derudover anvender BAT-systemet diode-pumpet faststofteknologi, der giver højere samlet elektrisk effektivitet og bedre termisk styring end gas CO2-lasere.
Oprindeligt planlagde LLNL-forskerteamet at kombinere den kompakte bat-laser med høj gentagelse med et EUV-lyskildesystem for at teste dets interaktion med tindråber i en bølgelængde på 2 mikron, "sagde LLNL-laserfysiker Brendan Reagan." I løbet af de sidste fem år har vi afsluttet teoretiske plasma-simuleringer og bevis-af-concept-eksperimenterne over fortovene i de fem år. til dette projekt. Vores arbejde har allerede haft en betydelig indflydelse inden for EUV -litografi, og vi ser nu frem til det næste trin i vores forskning. "
Imidlertid kræver anvendelse af flagermus -teknologi til halvlederproduktionen stadig at overvinde udfordringerne ved større infrastrukturændringer. Nuværende EUV -systemer har taget årtier til modne, så praktisk anvendelse af BAT -teknologi kan tage længere tid.
Industrianalytikerfirma TechInsights forudsiger, at halvlederproduktionsanlæg i 2030 vil forbruge 54, 000 Gigawatts (GW) af elektricitet årligt, mere end den årlige elektricitetsbrug af Singapore eller Grækenland. Energiforbrugsproblemet kunne forværres yderligere, hvis den næste generation af hyper-numerisk blænde (Hyper-Na) EUV-litografiteknologi kommer på markedet. Som et resultat vil industriens behov for mere effektive, energibesparende EUV-maskinteknologi fortsætte med at vokse, og LLNLs Bat Laser-teknologi åbner bestemt nye muligheder for dette mål.
