Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) utvecklar en Petawatt -laserteknologi baserad på thulium som förväntas ersätta koldioxidlasrar som används i aktuell extrem ultraviolett litografi (EUV) -verktyg och öka effektiviteten hos ljuskällan med cirka tio gånger. Detta genombrott kan bana väg för en ny generation av "Beyond EUV" litografisystem för att tillverka chips med en snabbare hastighet och med lägre energiförbrukning.
För närvarande har energiförbrukningen för EUV -litografisystem väckt mycket uppmärksamhet. Med låg numerisk öppning (låg-NA) och hög numerisk öppning (hög-NA) EUV-litografisystem Som exempel är deras kraftförbrukning så hög som 1 170 kilowatt respektive 1 400 kilowatt. Denna höga energiförbrukning beror främst på arbetsprincipen för EUV-system: laserpulser med hög energi förångar tenndroppar (500, 000 grader Celsius) med en frekvens av tiotusentals per sekund för att bilda plasma och avge ljus med ljus med ljus med En våglängd på 13,5 nanometer. Denna process kräver inte bara en enorm laserinfrastruktur och kylsystem, utan måste också genomföras i en vakuummiljö för att undvika att EUV -ljus absorberas av luften. Dessutom kan de avancerade speglarna i EUV -verktyg bara återspegla en del av EUV -ljuset, så mer kraftfulla lasrar behövs för att öka produktionskapaciteten.
Det hem noterade att den "stora bländaren Thulium Laser" (BAT) -tekniken som leds av LLNL är utformad för att lösa ovanstående problem. Till skillnad från koldioxidlasrar med en våglängd på cirka 10 mikron, arbetar BAT -lasern med en våglängd av 2 mikron, vilket teoretiskt kan förbättra omvandlingseffektiviteten för plasma till EUV -ljus när tenndroppar interagerar med lasrar. Dessutom använder BAT-systemet diodpumpad fast tillståndsteknologi, som har högre total elektrisk effektivitet och bättre termisk hanteringskapacitet än gaskoldioxidlasrar.
Ursprungligen planerade LLNL-forskarteamet att kombinera denna kompakta och höga repetitions BAT-laser med EUV-ljuskällsystemet för att testa dess interaktionseffekt med tenndroppar med en våglängd av 2 mikron. "Under de senaste fem åren har vi slutfört teoretiska plasmasimuleringar och proof-of-concept-experiment för att lägga grunden för detta projekt. Vårt arbete har redan haft en viktig inverkan inom EUV-litografi, och vi är nu glada över Nästa steg, "sa Brendan Reagan, en laserfysiker på LLNL.
Tillämpningen av BAT -teknik i halvledarproduktion kräver emellertid fortfarande att övervinna utmaningen med större infrastrukturomvandling. Nuvarande EUV -system har tagit decennier för att mogna, så den faktiska tillämpningen av BAT -teknik kan ta lång tid.
Enligt branschanalytikerföretaget TechIntsights, år 2030, kommer den årliga kraftförbrukningen av halvledarstillverkningsanläggningar att nå 54, 000 Gigawatts (GW), som är mer än den årliga kraftförbrukningen av Singapore eller Grekland. Om nästa generation av ultra-numerisk bländare (hyper-NA) EUV litografiteknologi kommer in på marknaden kan energiförbrukningsproblemet förvärras ytterligare. Därför kommer branschens efterfrågan på effektivare och energieffektiv EUV-maskinteknik att fortsätta växa, och LLNL: s BAT-laserteknologi ger utan tvekan nya möjligheter för detta mål.
