Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) razvija lasersku tehnologiju petavata koja se temelji na thuliju za koju se očekuje da će zamijeniti lasere ugljičnog dioksida koji se koriste u trenutnim alatima ekstremne ultraljubičaste litografije (EUV) i povećava učinkovitost izvora svjetlosti za desetak puta. Ovaj proboj može utrti put novoj generaciji litografskih sustava "Beyond EUV" za proizvodnju čipova brže i s manjom potrošnjom energije.
Trenutno je potrošnja energije EUV litografskih sustava privukla veliku pažnju. Uzimajući niski numerički otvor (nisko-NA) i visoki numerički otvor (High-NA) EUV litografski sustavi kao primjere, njihova potrošnja energije je čak 1.170 kilovata i 1.400 kilovata. Ova visoka potrošnja energije uglavnom je posljedica radnog principa EUV sustava: visokoenergetski laserski impulsi isparuju kapljice od kositra (500, 000 stupnjeva Celzijusa) na frekvenciji od desetaka tisuća u sekundi i emitiraju svjetlost sa svjetlom sa Valna duljina od 13,5 nanometara. Ovaj postupak ne samo da zahtijeva ogromnu lasersku infrastrukturu i sustav za hlađenje, već ga je potrebno izvesti u vakuumskom okruženju kako bi se izbjeglo da EUV svjetlost apsorbira zrak. Pored toga, napredna ogledala u EUV alatima mogu odražavati samo dio EUV svjetla, tako da su potrebni snažniji laseri za povećanje proizvodnih kapaciteta.
IT Home je napomenuo da je tehnologija "velikih otvora Thulium Laser" (BAT) koju vodi LLNL dizajnirana za rješavanje gornjih problema. Za razliku od lasera ugljičnog dioksida s valnom duljinom od oko 10 mikrona, BAT laser djeluje na valnoj duljini od 2 mikrona, što teoretski može poboljšati učinkovitost pretvorbe plazme u EUV svjetlost kada kapljice kositra djeluju s laserima. Osim toga, BAT sustav koristi diodu pumpunu tehnologiju čvrstog stanja, koja ima veću ukupnu električnu učinkovitost i bolje mogućnosti termičkog upravljanja od lasera plinskog ugljičnog dioksida.
U početku je istraživački tim LLNL-a planirao kombinirati ovaj kompaktni i visoke brzine BAT lasera s EUV sustavom Svjetlosnog izvora kako bi testirao njegov učinak interakcije s kapljicama kositra na valnoj duljini od 2 mikrona. "U posljednjih pet godina dovršili smo teorijske simulacije plazme i eksperimente s dokazom koncepta kako bismo postavili temelj za ovaj projekt. Naš rad je već imao važan utjecaj na području litografije EUV-a, a sada smo uzbuđeni zbog Sljedeći koraci ", rekao je Brendan Reagan, laserski fizičar na LLNL -u.
Međutim, primjena BAT tehnologije u proizvodnji poluvodiča i dalje zahtijeva prevladavanje izazova velike transformacije infrastrukture. Trenutni EUV sustavi trebali su desetljećima sazrijevati, tako da stvarna primjena tehnologije BAT -a može potrajati dugo.
Prema tvrtki analitičara industrije Techinsights, do 2030. godine, godišnja potrošnja energije postrojenja za proizvodnju poluvodiča doseći će 54, 000 gigavata (GW), što je više od godišnje potrošnje energije Singapura ili Grčke. Ako sljedeća generacija ultra-numeričkog otvora (Hyper-NA) EUV litografska tehnologija ulazi na tržište, problem potrošnje energije može se dodatno pogoršati. Stoga će potražnja za industrijom za učinkovitijom i energetski učinkovitijom tehnologijom EUV strojeva i dalje rasti, a LLNL-ova Bat laserska tehnologija nesumnjivo pruža nove mogućnosti za ovaj cilj.
