Lawrence Livermore Nacionalna laboratorija (LLNL) razvija laserska tehnologija Petavat zasnovana na thulijumu koji se očekuje da će zamijeniti lasere ugljičnog dioksida koji se koriste u trenutnim ekstremnim ultraljubičastom litografijom (EUV) i povećati efikasnost izvora svjetlosti za oko deset puta. Ovaj proboj može otvoriti put za novu generaciju litografije "izvan EUV" za proizvodnju čipsa brže brzine i sa manjom potrošnjom energije.
Trenutno je potrošnja energije iz EUV litografijskih sistema privukla veliku pažnju. Uzimanje niskog numeričkog otvora blende (niske NA) i visoke numeričke litografske sustave EuV (HIGH-NA) EU kao primjere, njihova potrošnja energije je čak 1.170 kilovata i 1.400 kilovata. Ova velika potrošnja energije uglavnom je zbog principa radnog sredstava EUV: visokoenergetski laserski impulsi isparavaju kantine (500, 000 stepeni Celzijusa) na frekvenciji desetina hiljada u sekundi za oblikovanje plazme i emitiraju svjetlost talasna dužina 13,5 nanometara. Ovaj postupak ne samo da zahtijeva ogromnu laseru infrastrukturu i rashladni sistem, već treba izvesti i u vakuumskom okruženju kako bi se izbjeglo EUV svjetlo apsorbiranim zrakom. Pored toga, napredna ogledala u EUV alatima mogu odražavati samo dio EUV svjetlosti, pa je potrebno snažniji laseri za povećanje proizvodnih kapaciteta.
Dom je napomenuo da je "veliki blende Thulium laser" (BAT) tehnologija koju vodi LLNL dizajniran da riješi gornje probleme. Za razliku od ugljičnog dioksida laseri s talasnim dužinama od oko 10 mikrona, bat laser djeluje na talasnoj dužini od 2 mikrona, što teoretski poboljšavaju efikasnost pretvorbe plazme u EUV svjetlo kada limene kapljice komuniciraju s laserima. Pored toga, sistem šišmiša koristi solid-stabl tehnologiju diode pumpu koja ima veću cjelokupnu električnu efikasnost i bolje termičke sposobnosti upravljanja laserima na plinskim ugljikom.
U početku je LLNL istraživački tim planirao kombinirati ovaj kompaktni i visoko ponavljanje palica sa sistemom EuV Source System za testiranje njenog efekta interakcije sa kantu za kosinu na talasnoj dužini od 2 mikrona. "U proteklih pet godina smo završili teorijske simulacije plazme i eksperimente dokaz-koncepta za položivanje temelja za ovaj projekat. Naš rad je već imao važan uticaj na polju litografije EU-a, a mi smo sada uzbuđeni zbog Sljedeći koraci ", rekao je Brendan Reagan, laserski fizičar na llnl.
Međutim, primjena tehnologije BAT-a u proizvodnji poluvodiča još uvijek zahtijeva prevladavanje izazova velike transformacije infrastrukture. Trenutni EUV sustavi poduzeli su decenije da sazrijevaju, tako da stvarnu primjenu tehnologije šišmiša može dugo trajati.
Prema tehničkim mrežama industrije, na 2030. godini, godišnja potrošnja postrojenja za proizvodnju poluvodiča dosegnut će 54, 000 gigavats (GW), što je više od godišnje potrošnje energije u Singapuru ili Grčkoj. Ako sljedeća generacija ultra-numeričke blende (Hyper-NA) litografske tehnologije ulazi na tržište, problem potrošnje energije može se dodatno pogoršati. Stoga će potražnja industrije za efikasnija i energetski efikasnija EUV tehnologija stroja i dalje rasti, a LLNL-ova laserska tehnologija BAT nesumnjivo pruža nove mogućnosti za ovaj cilj.
