Das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) entwickelt eine Petawatt -Laser -Technologie, die auf Thulium basiert und voraussichtlich die Kohlendioxidlaser ersetzen, die in den aktuellen extremen ultravioletten Lithographiewerkzeugen (EUV) verwendet und die Effizienz der Lichtquelle um etwa zehnmal erhöht werden. Dieser Durchbruch kann den Weg für eine neue Generation von "Beyond EUV" -Lithographiesystemen zur Herstellung von Chips mit schneller und mit geringem Energieverbrauch ebnen.
Derzeit hat der Energieverbrauch von EUV -Lithographiesystemen viel Aufmerksamkeit erregt. Einen Stromverbrauch mit niedriger numerischer Apertur (niedrig-na) und hoher numerischer Apertur (High-NA) EUV-Lithographie-Systeme beträgt bis zu 1.170 Kilowatt bzw. 1.400 Kilowatt. Dieser hohe Energieverbrauch ist hauptsächlich auf das Arbeitsprinzip von EUV-Systemen zurückzuführen: Hochenergie-Laserimpulse verdampfen Zinntröpfchen (500, 000 Grad Celsius) bei einer Frequenz von Zehntausenden pro Sekunde, um Plasma zu bilden und Licht mitzumachen mit Eine Wellenlänge von 13,5 Nanometern. Dieser Prozess erfordert nicht nur eine riesige Laserinfrastruktur- und Kühlsystem, sondern muss auch in einer Vakuumumgebung durchgeführt werden, um zu vermeiden, dass EUV -Licht von der Luft absorbiert wird. Darüber hinaus können die fortschrittlichen Spiegel in EUV -Werkzeugen nur einen Teil des EUV -Lichts widerspiegeln, sodass leistungsfähigere Laser benötigt werden, um die Produktionskapazität zu erhöhen.
Es wurde festgestellt, dass die von LLNL angeführte "große Blende Thulium Laser" (BAT) (BAT) -Technologie entwickelt wurde, um die oben genannten Probleme zu lösen. Im Gegensatz zu Kohlendioxidlasern mit einer Wellenlänge von etwa 10 Mikrometern arbeitet der Fledermauslaser mit einer Wellenlänge von 2 Mikrometern, was theoretisch die Umwandlungseffizienz von Plasma in EUV -Licht verbessern kann, wenn Zinntröpfchen mit Lasern interagieren. Darüber hinaus verwendet das Fledermaussystem die diodengepumpte Festkörpertechnologie, die eine höhere elektrische Effizienz und bessere Wärmemanagementfähigkeiten aufweist als Gas-Kohlendioxid-Laser.
Zunächst plante das LLNL-Forschungsteam, diesen kompakten und hochwertigen Fledermauslaser mit dem EUV-Lichtquellensystem zu kombinieren, um seinen Wechselwirkungseffekt mit Zinntröpfchen bei einer Wellenlänge von 2 Mikrometern zu testen. "In den letzten fünf Jahren haben wir theoretische Plasmasimulationen und Proof-of-Concept-Experimente abgeschlossen, um die Grundlage für dieses Projekt zu legen. Unsere Arbeiten haben bereits einen wichtigen Einfluss auf die EUV-Lithographie, und wir freuen uns nun über die Nächste Schritte ", sagte Brendan Reagan, ein Laserphysiker bei LLNL.
Die Anwendung der BAT -Technologie in der Halbleiterproduktion erfordert jedoch weiterhin die Herausforderung der großen Infrastrukturtransformation. Aktuelle EUV -Systeme haben Jahrzehnte gedauert, sodass die tatsächliche Anwendung der BAT -Technologie lange dauern kann.
Laut der Industrieanalystenunternehmen TechInsights wird der jährliche Stromverbrauch von Halbleiter -Produktionsanlagen bis 2030 54, 000 Gigawatts (GW), erreichen, was mehr als der jährliche Stromverbrauch von Singapur oder Griechenland ist. Wenn die nächste Generation der EUV-Lithographie-Technologie (hyper-numerischer Apertur) in den Markt eintritt, kann das Energieverbrauchsproblem weiter verschärft werden. Daher wird die Nachfrage der Branche nach effizienteren und energieeffizienteren EUV-Maschinentechnologie weiter wachsen, und die BAT-Lasertechnologie von LLNL bietet zweifellos neue Möglichkeiten für dieses Ziel.
