Lawrence Livermore'i riiklik laboratoorium (LLNL) töötab välja PETAWATT -lasertehnoloogia, mis põhineb Thuliumil, mis peaks eeldatavasti asendama süsinikdioksiidi lasereid, mida kasutatakse praegustes äärmuslikes ultraviolettkiirguse litograafia (EUV) tööriistades ja suurendab valgusallika tõhusust umbes kümne korda. See läbimurre võib sillutada teed uue põlvkonna "Beyond EUV" litograafiasüsteemidele, et valmistada kiipe kiiremini ja väiksema energiatarbimisega.
Praegu on EUV -litograafiasüsteemide energiatarbimine pälvinud palju tähelepanu. Võttes näidetena väikese numbrilise ava (madala NA) ja kõrge numbrilise ava (kõrge NA) EUV-litograafiasüsteemid, on nende energiatarve vastavalt 1 170 kilovatti ja 1400 kilovatti. See suur energiatarbimine on peamiselt tingitud EUV-süsteemide tööpõhimõttest: suure energiatarbega laserimpulsid aurustavad tinatilgasid (500, 000 kraadi Celsius) kümnete tuhandete sagedusega sekundis, et moodustada plasma ja eraldada valguse valgust ja eraldada valguse valgust sekundis. lainepikkus 13,5 nanomeetrit. See protsess ei nõua mitte ainult tohutut laserinfrastruktuuri ja jahutussüsteemi, vaid tuleb ka vaakumkeskkonnas läbi viia, et vältida EUV -valgust õhus. Lisaks võivad EUV tööriistade täiustatud peeglid kajastada ainult osa EUV valgust, seega on tootmisvõimsuse suurendamiseks vaja võimsamaid lasereid.
Kodune märkis, et LLNL -i juhitud "suur ava Thulium laser" (BAT) tehnoloogia on loodud ülaltoodud probleemide lahendamiseks. Erinevalt süsinikdioksiidi laseritest, mille lainepikkus on umbes 10 mikronit, töötab nahkhiire laseriga 2 mikroni lainepikkusel, mis võib teoreetiliselt parandada plasma muundamise efektiivsust EUV valguseks, kui tinapiisad interakteeruvad laseritega. Lisaks kasutab BAT-süsteem dioodiga pumbatud tahkis-tehnoloogiat, millel on suurem üldine elektri efektiivsus ja paremad soojusjuhtimisvõimalused kui gaasi süsinikdioksiidi laseritel.
Algselt plaanis LLNL-i uurimisrühm ühendada selle kompaktse ja korduva kiirusega nahkhiirelaseri EUV valgusallika süsteemiga, et testida selle interaktsiooni efekti tinapiisadega 2 mikroni lainepikkusel. "Viimase viie aasta jooksul oleme lõpetanud teoreetilised plasmasimulatsioonid ja kontseptsiooni tõestamise katsed selle projekti aluse koostamiseks. Meie töö on juba olnud olulist mõju EUV-litograafia valdkonnas ja oleme nüüd põnevil selle üle Järgmised sammud, "ütles LLNL -i laserfüüsik Brendan Reagan.
Kuid BAT -tehnoloogia rakendamine pooljuhtide tootmisel nõuab siiski suure peamise infrastruktuuri muutmise väljakutse ületamist. EUV praegused süsteemid on võtnud aastakümneid küpseks, nii et BAT -tehnoloogia tegelik rakendamine võib võtta kaua aega.
Tööstuse analüütikute ettevõtte TechInsights andmetel jõuab 2030. aastaks pooljuhtide tootmisettevõtete iga -aastane energiatarve 54 -ni, 000 Gigawatts (GW), mis on midagi enamat kui Singapuri või Kreeka aastane energiatarve. Kui järgmise põlvkonna ultranumerilise ava (Hyper-Na) EUV-litograafiatehnoloogia siseneb turule, võib energiatarbimise probleemi veelgi süvendada. Seetõttu kasvab tööstuse nõudlus tõhusama ja energiatõhusama EUV-masina tehnoloogia järele ning LLNL-i nahkhiire lasertehnoloogia pakub kahtlemata selle eesmärgi jaoks uusi võimalusi.
