Lawrence'o Livermore'o nacionalinė laboratorija (LLNL) kuria „Petawatt“ lazerio technologiją, pagrįstą Thulium, kuri, tikimasi, pakeis anglies dioksido lazerius, naudojamus dabartiniuose ekstremalių ultravioletinių litografijos (EUV) įrankiuose ir padidins šviesos šaltinio efektyvumą maždaug dešimt kartų. Šis proveržis gali paruošti kelią naujos kartos „Beyond EUV“ litografijos sistemoms, kad būtų galima gaminti lustus spartesniu greičiu ir mažesnėmis energijos suvartojimais.
Šiuo metu EUV litografijos sistemų energijos suvartojimas sulaukė daug dėmesio. Kaip pavyzdžius, atsižvelgiant į mažą skaitinę diafragmą (žemos NA) ir didelę skaitmeninę diafragmą (aukštą EUV) EUV litografijos sistemas, jų energijos suvartojimas yra atitinkamai 1,170 kilovatų ir 1400 kilovatų. This high energy consumption is mainly due to the working principle of EUV systems: high-energy laser pulses evaporate tin droplets (500,000 degrees Celsius) at a frequency of tens of thousands per second to form plasma and emit light with Bangos ilgis yra 13,5 nanometrų. Šis procesas ne tik reikalauja didžiulės lazerinės infrastruktūros ir aušinimo sistemos, bet ir reikia atlikti vakuume, kad EUV šviesa būtų absorbuojama ore. Be to, pažangūs EUV įrankių veidrodžiai gali atspindėti tik dalį EUV šviesos, todėl norint padidinti gamybos pajėgumą, reikia galingesnių lazerių.
„IT Home“ pažymėjo, kad LLNL vadovaujama „didelės diafragmos thulium lazerio“ (BAT) technologija yra skirta išspręsti aukščiau pateiktas problemas. Skirtingai nuo anglies dioksido lazerių, kurių bangos ilgis yra apie 10 mikronų, BAT lazeris veikia 2 mikronų bangos ilgį, kuris teoriškai gali pagerinti plazmos konversijos efektyvumą į EUV šviesą, kai alavo lašeliai sąveikauja su lazeriais. Be to, šikšnosparnių sistema naudoja diodų pumpuro kietojo kūno technologiją, kuri turi didesnį bendrą elektros efektyvumą ir geresnes šiluminio valdymo galimybes nei dujų anglies dioksido lazeriai.
Iš pradžių LLNL tyrimų komanda planavo sujungti šį kompaktišką ir aukštos pakartotinio greičio BAT lazerį su EUV šviesos šaltinių sistema, kad patikrintų jo sąveikos efektą su alavo lašeliais, kurių bangos ilgis yra 2 mikronai. "Per pastaruosius penkerius metus mes baigėme teorinius plazmos modeliavimus ir koncepcijos įrodymų eksperimentus, kad padėtume šio projekto pagrindą. Mūsų darbas jau turėjo didelę įtaką EUV litografijos sričiai, ir mes dabar džiaugiamės. Kiti žingsniai “, - sakė Brendanas Reaganas, lazerio fizikas LLNL.
Tačiau norint pritaikyti šikšnosparnių technologiją puslaidininkių gamyboje, vis dar reikia įveikti pagrindinės infrastruktūros transformacijos iššūkį. Dabartinės EUV sistemos prireikė dešimtmečių subręsti, todėl tikrasis šikšnosparnių technologijos pritaikymas gali užtrukti ilgai.
Pasak pramonės analitiko firmos „TechInsights“, iki 2030 m. Metinis puslaidininkių gamybos įmonių energijos suvartojimas pasieks 54, 000 gigawatts (GW), tai yra daugiau nei kasmetinė Singapūro ar Graikijos energijos suvartojimas. Jei į rinką patenka naujos kartos ultra-numerical diafragma (Hyper-NA) EUV litografijos technologija, energijos suvartojimo problema gali būti dar labiau sustiprinta. Todėl pramonės poreikis efektyviau ir energiją taupančiai EUV mašinų technologijai ir toliau augs, o LLNL „Bat Laser“ technologija neabejotinai suteikia naujų galimybių šiam tikslui.
