Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ontwikkelt een petawatt lasertechnologie op basis van thulium die naar verwachting de koolstofdioxidelasers vervangt die worden gebruikt in het huidige extreme ultraviolet lithografie (EUV) -hulpmiddelen en de efficiëntie van de lichtbron met ongeveer tien keer verhoogt. Deze doorbraak kan de weg vrijmaken voor een nieuwe generatie "Beyond EUV" lithografiesystemen om chips met een snellere snelheid en met een lager energieverbruik te produceren.
Momenteel heeft het energieverbruik van EUV -lithografiesystemen veel aandacht getrokken. Het nemen van lage numerieke opening (laag-NA) en hoge numerieke opening (hoog-NA) EUV-lithografiesystemen als voorbeelden, hun stroomverbruik is respectievelijk zo hoog als 1.170 kilowatt en 1.400 kilowatt. Dit hoge energieverbruik is voornamelijk te wijten aan het werkingsprincipe van EUV-systemen: hoge energie laserpulsen verdampen tindruppeltjes (500, 000 graden Celsius) met een frequentie van tienduizenden per seconde om plasma te vormen en licht te maken met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met lichte licht met licht met lichte lichte en emit licht met licht met licht met licht met licht met lichte licht met lichte en emit licht met licht met licht met licht met licht met licht met lichte licht met licht met lichte licht met lichte en emit licht met licht met licht met licht met licht met licht met licht met lichte licht met lichte en emit licht met licht met licht met licht met lichte licht met licht met uitzending met licht met licht met licht met licht met lichte lichte en emitlicht met licht met licht met licht met licht met lichte licht met lichte licht met Een golflengte van 13,5 nanometer. Dit proces vereist niet alleen een enorme laserinfrastructuur en koelsysteem, maar moet ook worden uitgevoerd in een vacuümomgeving om te voorkomen dat EUV -licht wordt geabsorbeerd door de lucht. Bovendien kunnen de geavanceerde spiegels in EUV -tools slechts een deel van het EUV -licht weerspiegelen, dus krachtigere lasers zijn nodig om de productiecapaciteit te verhogen.
Het thuis merkte op dat de "grote diafragma thulium laser" (BAT) -technologie geleid door LLNL is ontworpen om de bovenstaande problemen op te lossen. In tegenstelling tot koolstofdioxide -lasers met een golflengte van ongeveer 10 micron, werkt de BAT -laser op een golflengte van 2 micron, die theoretisch de conversie -efficiëntie van plasma naar EUV -licht kan verbeteren wanneer tindruppeltjes interageren met lasers. Bovendien maakt het BAT-systeem gebruik van diode-gepompte vaste toestandstechnologie, die een hogere algehele elektrische efficiëntie en betere thermische beheercapaciteiten heeft dan lasers van gaskoolstofdioxide.
Aanvankelijk was het LLNL-onderzoeksteam van plan om deze compacte en hoog-herhalingsbat Laser te combineren met het EUV-lichtbronsysteem om zijn interactie-effect te testen met tindruppels bij een golflengte van 2 micron. "In de afgelopen vijf jaar hebben we theoretische plasmasimulaties en proof-of-concept-experimenten voltooid om de basis te leggen voor dit project. Ons werk heeft al een belangrijke impact gehad op het gebied van EUV-lithografie, en we zijn nu enthousiast over de Volgende stappen, "zei Brendan Reagan, een laserfysicus bij LLNL.
De toepassing van BAT -technologie in de productie van halfgeleiders vereist echter nog steeds de uitdaging van grote infrastructuurtransformatie. De huidige EUV -systemen hebben tientallen jaren geduurd om te rijpen, dus de daadwerkelijke toepassing van BAT -technologie kan lang duren.
Volgens de industrieanalistenbureau Techinsights zal het jaarlijkse stroomverbruik van de fabrieken van halfgeleiders in 2030 54, 000 gigawatt (GW) bereiken, wat meer is dan het jaarlijkse stroomverbruik van Singapore of Griekenland. Als de volgende generatie ultra-numerieke opening (hyper-NA) EUV-lithografie-technologie op de markt komt, kan het probleem van het energieverbruik verder worden verergerd. Daarom zal de vraag van de industrie naar efficiëntere en energie-efficiënte EUV-machinetechnologie blijven groeien, en de BAT-lasertechnologie van LLNL biedt ongetwijfeld nieuwe mogelijkheden voor dit doel.
