Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sedang membangunkan teknologi laser Petawatt berdasarkan thulium yang dijangka menggantikan laser karbon dioksida yang digunakan dalam alat litografi ultraviolet (EUV) yang melampau dan meningkatkan kecekapan sumber cahaya sebanyak kira -kira sepuluh kali. Kejayaan ini boleh membuka jalan bagi generasi baru sistem litografi "Beyond EUV" untuk mengeluarkan cip pada kelajuan yang lebih cepat dan dengan penggunaan tenaga yang lebih rendah.
Pada masa ini, penggunaan tenaga sistem litografi EUV telah menarik banyak perhatian. Mengambil aperture berangka rendah (rendah-na) dan sistem litografi EUV yang tinggi (tinggi-NA) sebagai contoh, penggunaan kuasa mereka setinggi 1,170 kilowatts dan 1,400 kilowatt masing-masing. Penggunaan tenaga yang tinggi ini disebabkan terutamanya oleh prinsip kerja sistem EUV: denyutan laser tenaga tinggi menguap titisan timah (500, 000 darjah Celsius) pada kekerapan puluhan ribu sesaat untuk membentuk plasma dan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 13.5 nanometer. Proses ini bukan sahaja memerlukan infrastruktur laser dan sistem penyejukan yang besar, tetapi juga perlu dijalankan dalam persekitaran vakum untuk mengelakkan cahaya EUV diserap oleh udara. Di samping itu, cermin canggih dalam alat EUV hanya boleh mencerminkan sebahagian daripada cahaya EUV, jadi laser yang lebih berkuasa diperlukan untuk meningkatkan kapasiti pengeluaran.
Rumah itu menyatakan bahawa teknologi "laser thulium laser" (BAT) yang diketuai oleh LLNL direka untuk menyelesaikan masalah di atas. Tidak seperti laser karbon dioksida dengan panjang gelombang kira -kira 10 mikron, laser BAT beroperasi pada panjang gelombang 2 mikron, yang secara teorinya dapat meningkatkan kecekapan penukaran plasma ke cahaya EUV apabila titisan timah berinteraksi dengan laser. Di samping itu, sistem BAT menggunakan teknologi keadaan pepejal diode, yang mempunyai kecekapan elektrik keseluruhan yang lebih tinggi dan keupayaan pengurusan haba yang lebih baik daripada laser karbon dioksida gas.
Pada mulanya, pasukan penyelidikan LLNL merancang untuk menggabungkan laser kelawar kadar kompak dan tinggi ini dengan sistem sumber cahaya EUV untuk menguji kesan interaksi dengan titisan timah pada panjang gelombang 2 mikron. "Sepanjang lima tahun yang lalu, kami telah menyelesaikan simulasi plasma teori dan eksperimen bukti-konsep untuk meletakkan asas untuk projek ini. Kerja kami telah memberi impak penting dalam bidang litografi EUV, dan kami kini teruja dengan Langkah seterusnya, "kata Brendan Reagan, seorang ahli fizik laser di LLNL.
Walau bagaimanapun, penerapan teknologi BAT dalam pengeluaran semikonduktor masih memerlukan mengatasi cabaran transformasi infrastruktur utama. Sistem EUV semasa telah mengambil masa beberapa dekad untuk matang, jadi aplikasi sebenar teknologi BAT mungkin mengambil masa yang lama.
Menurut firma penganalisis industri TechInsights, menjelang 2030, penggunaan kuasa tahunan loji pembuatan semikonduktor akan mencapai 54, 000 gigawatts (GW), yang lebih daripada penggunaan kuasa tahunan Singapura atau Greece. Sekiranya generasi akan datang teknologi litografi EUV ultra-numerical (hyper-na) memasuki pasaran, masalah penggunaan tenaga mungkin diperburukkan lagi. Oleh itu, permintaan industri untuk teknologi mesin EUV yang lebih cekap dan cekap tenaga akan terus berkembang, dan teknologi laser BAT LLNL sudah pasti menyediakan kemungkinan baru untuk matlamat ini.
