Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) vyvíjí laserovou technologii Petawatt založenou na thuliu, u které se očekává, že nahradí lasery oxidu uhličitého používané v současných extrémních ultrafialových litografiích (EUV) a zvyšují účinnost zdroje světla asi desetkrát. Tento průlom může připravit cestu pro novou generaci litografických systémů „Beyond EUV“ pro výrobu čipů rychlejší rychlostí a s nižší spotřebou energie.
V současné době přitahovala spotřeba energie v litografických systémech EUV velká pozornost. Jako příklady, jejich spotřeba energie, je jejich spotřeba energie, která má nízkou numerickou clonu (nízkou NA) a vysoký numerický aperture (High-NA) litografické systémy EUV, je až 1 170 kilowattů a 1 400 kilowattů. Tato vysoká spotřeba energie je způsobena hlavně pracovním principem systémů EUV: vysokoenergetické laserové impulsy se odpařují kapičky plechovky (500, 000}} stupňů Celsia) při frekvenci desítek tisíc za sekundu, aby vytvořily plazmu a emitovaly světlo s vlnová délka 13,5 nanometrů. Tento proces vyžaduje nejen obrovskou laserovou infrastrukturu a chladicí systém, ale musí být také prováděn ve vakuovém prostředí, aby nedošlo k absorpci světla EUV vzduchem. Kromě toho mohou pokročilá zrcadla v nástrojích EUV odrážet pouze část světla EUV, takže ke zvýšení výrobní kapacity jsou zapotřebí výkonnější lasery.
Domov poznamenal, že technologie „Velká aperture Thulium Laser“ (BAT) vedená LLNL je navržena k vyřešení výše uvedených problémů. Na rozdíl od laserů oxidu uhličitého s vlnovou délkou asi 10 mikronů pracuje laser Bat na vlnové délce 2 mikronů, což může teoreticky zlepšit účinnost přeměny plazmy na světlo EUV, když cínové kapičky interagují s lasery. Systém BAT navíc používá technologii pevného státu s diodou, která má vyšší celkovou elektrickou účinnost a lepší schopnosti tepelného řízení než lasery oxidu uhličitého plynu.
Zpočátku výzkumný tým LLNL plánoval kombinovat tento kompaktní a vysoce repetiční netopýr laseru se systémem zdroje světla EUV, aby otestoval jeho interakční účinek s kapičkami cínu na vlnové délce 2 mikronů. „Během posledních pěti let jsme dokončili teoretické simulace v plazmě a experimenty s důkazem konceptu, abychom položili základ pro tento projekt. Naše práce již měla důležitý dopad v oblasti litografie EUV a nyní jsme nadšeni z Další kroky, “řekl Brendan Reagan, laserový fyzik v LLNL.
Aplikace technologie BAT v polovodičové výrobě však stále vyžaduje překonání výzvy hlavní transformace infrastruktury. Současné systémy EUV trvaly desetiletí, než dozrála, takže skutečné použití technologie BAT může trvat dlouho.
Podle průmyslové analytické firmy TechInsights do roku 2030 dosáhne roční spotřeba energie výrobních závodů v polovodiči 54, 000 Gigawatts (GW), což je více než roční spotřeba energie v Singapuru nebo Řecku. Pokud se na trh vstoupí příští generace ultra-nemerické aperture (Hyper-NA) litografické technologie EUV, může být problém spotřeby energie dále zhoršen. Proto bude poptávka v oboru po efektivnější a energeticky úspornější technologii strojů EUV nadále růst a technologie laserové laserové technologie LLNL nepochybně poskytuje pro tento cíl nové možnosti.
