Am 5. Januar 2025 entwickelt das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) eine Lasertechnologie auf der Petawatt-Klasse in Thuliumbasis, die die Kohlendioxidlaser, die in den aktuellen extremen Ultravioletten-Lithografie-Tools (EUV) verwendet und die Quellenwirkungsgrad um etwa zehn erhöht wird, ersetzt. Dieser Durchbruch könnte den Weg für eine neue Generation von "Beyond EUV" -Lithographiesystemen ebnen, die Chips schneller und mit weniger Energie herstellen können.
Derzeit ist der Energieverbrauch von EUV -Lithographiesystemen ein wichtiges Problem. Low-NA- und High-NA-EUV-Lithographiesysteme verbrauchen beispielsweise bis zu 1.170 kW bzw. 1.400 kW. Dieser hohe Energieverbrauch stammt aus dem Prinzip des EUV-Systems: Hochenergie-Laserimpulse verdampfen einen Zinntröpfchen (500, 000 Grad Celsius) Zehntausende von Zeiten pro Sekunde, um ein Plasma zu bilden und Licht in einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern zu emittieren. Dieser Prozess erfordert nicht nur eine umfangreiche Laserinfrastruktur- und Kühlsystem, sondern muss auch in einer Vakuumumgebung durchgeführt werden, um zu verhindern, dass EUV -Licht von der Luft absorbiert wird. Darüber hinaus spiegeln die fortschrittlichen Spiegel in EUV -Werkzeugen nur einen Teil des EUV -Lichts wider, sodass leistungsstärkere Laser benötigt werden, um den Durchsatz zu erhöhen.
LLNLs führende "große Blende Thulium Laser" (BAT) -Technologie (BAT) soll diese Probleme behandeln. Im Gegensatz zu Kohlendioxidlasern, die eine Wellenlänge von etwa 10 Mikrometern aufweisen, arbeitet der Fledermauslaser mit einer Wellenlänge von 2 Mikrometern, was theoretisch die Umwandlungseffizienz der Plasma-zu-EUV-Umwandlung der Zinntröpfchen verbessert, wenn sie mit dem Laser interagieren. Darüber hinaus verwendet das Fledermaussystem die Dioden-gepumpte Festkörpertechnologie, die eine höhere elektrische Effizienz und ein besseres thermisches Management bietet als Gas-CO2-Laser.
Zunächst plante das LLNL-Forschungsteam, den kompakten Fledermauslaser mit hoher Repetitionsrate mit einem EUV-Lichtquellensystem zu kombinieren, um seine Wechselwirkung mit Zinntröpfchen bei einer Wellenlänge von 2 Mikrometern zu testen ", sagte LLNL-Laserphysiker Brendan Reagan. Unsere Arbeit hat bereits einen erheblichen Einfluss auf die EUV -Lithographie, und wir freuen uns nun auf den nächsten Schritt in unserer Forschung. "
Die Anwendung der BAT -Technologie auf die Halbleiterproduktion erfordert jedoch weiterhin die Herausforderungen der wichtigsten Änderungen der Infrastruktur. Aktuelle EUV -Systeme haben Jahrzehnte gedauert, um zu reifen, daher kann die praktische Anwendung der Fledermaus -Technologie länger dauern.
Die Industrieanalystenfirma TechInsights prognostiziert, dass Semiconductor -Produktionsanlagen bis 2030 54, 000 Gigawatts (GW) von Strom jährlich, mehr als die jährliche Stromversorgung von Singapur oder Griechenland verbrauchen werden. Das Problem mit dem Energieverbrauch könnte weiter verschärft werden, wenn die nächste Generation der EUV-Lithographie-Technologie der hyper-numerischen Apertur (Hyper-NA) auf den Markt kommt. Infolgedessen wird das Bedürfnis der Branche nach effizienterer, energiesparender EUV-Maschinentechnologie weiter wachsen, und die BAT-Lasertechnologie von LLNL eröffnet sicherlich neue Möglichkeiten für dieses Ziel.
