5 stycznia 2025 r. Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) opracowuje oparte na Thulium technologię laserową klasy PetAwatt, która ma zastąpić lasery dwutlenku węgla stosowane w obecnych narzędziach litografii ekstremalnej ultrafioletowej (EUV) i zwiększy wydajność źródła o czynnik o około dziesięć. Ten przełom może utorować drogę nowej generacji systemów litografii „Beyond EUV”, które mogą wytwarzać układy szybciej i przy mniejszej energii.
Obecnie zużycie energii systemów litograficznych EUV jest głównym problemem. Na przykład systemy litograficzne o niskiej i wysokiej AUV zużywają odpowiednio aż 1170 kW i 1400 kW. To wysokie zużycie energii wynika z zasady układu EUV: wysokoenergetyczne impulsy laserowe odparowują kroplę cyny (500, 000 stopnie celsjusza) dziesiątki tysięcy razy na sekundę, aby utworzyć plazmę i emitują światło fali 13,5 nanometry. Proces ten nie tylko wymaga rozległej infrastruktury laserowej i systemu chłodzenia, ale także należy go wykonać w środowisku próżniowym, aby zapobiec wchłanianiu światła EUV przez powietrze. Ponadto zaawansowane lustra w narzędziach EUV odzwierciedlają tylko część światła EUV, więc potrzebne są mocniejsze lasery do zwiększenia przepustowości.
Wiodąca technologia LLNL „Large Aperture Thulium Laser” (BAT) ma na celu rozwiązanie tych problemów. W przeciwieństwie do laserów dwutlenku węgla, które mają długość fali około 10 mikronów, laser BAT działa przy długości fali 2 mikronów, co teoretycznie poprawia wydajność konwersji plazmy do EUV w kropelach cyny podczas oddziaływania z laserem. Ponadto system BAT wykorzystuje technologię półprzewodnikową pompowaną diodą, która zapewnia wyższą ogólną wydajność elektryczną i lepsze zarządzanie termicznie niż lasery CO2 gazu.
Początkowo zespół badawczy LLNL planował połączyć kompaktowy laser BAT o wysokiej zawartości wskaźnika z systemem źródła światła EUV, aby przetestować jego interakcję z kropelkami cyny przy długości fali 2 mikronów ”, powiedział LLNL Laser Physer Brendan Reagan.„ W ciągu ostatnich pięciu lat. W ciągu ostatnich pięciu lat, ukończyliśmy teoretyczne symulacje plazmowe i dowód na to, że pochodzi z tego pięciu lat, l. projekt. Nasza praca wywarła już znaczący wpływ w dziedzinie litografii EUV, a teraz nie możemy się doczekać kolejnego kroku w naszych badaniach ”.
Jednak zastosowanie technologii BAT do produkcji półprzewodników nadal wymaga przezwyciężenia wyzwań związanych z poważnymi modyfikacjami infrastruktury. Obecne systemy EUV zabrały dziesięciolecia dojrzewania, więc praktyczne zastosowanie technologii BAT może potrwać dłużej.
Firma analityka branżowego Techinsights przewiduje, że do 2030 r. Półprzewodniki produkcyjne zużyją 54, 000 Gigawatts (GW) energii elektrycznej co roku, więcej niż coroczne zużycie energii elektrycznej w Singapurze lub Grecji. Problem zużycia energii mógłby zostać jeszcze bardziej zaostrzony, jeśli na rynku pojawi się kolejna generacja technologii litografii EUV Hyper-Numerical Aperture (Hyper-NA). W rezultacie potrzeba branży bardziej wydajnej, energooszczędnej technologii maszyn EUV będzie nadal rosła, a technologia laserowa LLNL z pewnością otwiera nowe możliwości tego celu.
