Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) vyvíja technológiu Petawatt laserovú technológiu založenú na Thulium, od ktorého sa očakáva, že nahradí lasery oxidu uhličitého používané v súčasných extrémnych nástrojoch extrémnej litografie (EUV) a zvýši účinnosť zdroja svetla asi o desaťkrát. Tento prielom môže pripraviť pôdu pre novú generáciu litografických systémov „Beyond EUV“ na výrobu čipov rýchlejšou rýchlosťou as nižšou spotrebou energie.
V súčasnosti spotreba energie litografických systémov EUV pritiahla veľkú pozornosť. Ako príklad, ktorý sa berie na nízku numerickú apertúru (Low-Na) a vysokú numerickú apertúru (High-Na), ich spotreba energie je vysoká ako 1 170 kilowattov a 1 400 kilowattov. This high energy consumption is mainly due to the working principle of EUV systems: high-energy laser pulses evaporate tin droplets (500,000 degrees Celsius) at a frequency of tens of thousands per second to form plasma and emit light with vlnová dĺžka 13,5 nanometrov. Tento proces si vyžaduje nielen obrovskú laserovú infraštruktúru a chladiaci systém, ale je potrebné ho vykonávať aj vo vákuovom prostredí, aby sa zabránilo absorbovaniu EUV svetla absorbovaným vzduchom. Okrem toho pokročilé zrkadlá v nástrojoch EUV môžu odrážať iba časť svetla EUV, takže na zvýšenie výrobnej kapacity sú potrebné výkonnejšie lasery.
Domov poznamenal, že technológia „Veľká clona Thulium Laser“ (BAT) vedená spoločnosťou LLNL je navrhnutá na vyriešenie vyššie uvedených problémov. Na rozdiel od laserov oxidu uhličitého s vlnovou dĺžkou asi 10 mikrónov, laser BAT pracuje pri vlnovej dĺžke 2 mikrónov, ktoré môžu teoreticky zlepšiť konverznú účinnosť plazmy na svetlo EUV, keď kvapky Tin interagujú s lasermi. Systém BAT navyše využíva technológiu v tuhom stave pumpovanej diódou, ktorá má vyššiu celkovú elektrickú účinnosť a lepšie schopnosti tepelného riadenia ako lasery oxidu uhličitého plynu.
Výskumný tím LLNL spočiatku plánoval skombinovať tento kompaktný laser BAT s vysokou opätovnou rýchlosťou so systémom zdroja svetelného zdroja EUV, aby otestoval jeho interakčný efekt s kvapkami CIN pri vlnovej dĺžke 2 mikrónov. „Za posledných päť rokov sme dokončili teoretické plazmové simulácie a experimenty s koncepciou, aby sme položili základ pre tento projekt. Naša práca už mala dôležitý vplyv v oblasti litografie EUV a teraz sme nadšení Ďalšie kroky, “povedal Brendan Reagan, laserový fyzik LLNL.
Aplikácia technológie BAT v polovodičovej výrobe si však stále vyžaduje prekonanie výzvy hlavnej transformácie infraštruktúry. Súčasné systémy EUV trvalo desaťročia, aby sa zrelé desaťročia, takže skutočná aplikácia technológie BAT môže trvať dlho.
Podľa priemyselnej analytikovej firmy TechInsights do roku 2030 dosiahne ročná spotreba energie výrobných závodov polovodičov 54, 000 Gigawatts (GW), čo je viac ako ročná spotreba energie v Singapure alebo Grécku. Ak vstupuje na trh s litografickou technológiou EUV (Hyper-NA), ktorá sa stala ďalšou generáciou ultra-numerickej aperture (Hyper-Na), problém s spotrebou energie sa môže ďalej zhoršiť. Preto bude dopyt priemyslu po efektívnejšej a energeticky efektívnejšej technológii strojov EUV naďalej rásť a technológia LLNL BAT Laser Technology nepochybne poskytuje pre tento cieľ nové možnosti.
