Dne 5. ledna 2025 vyvíjí Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) laserovou technologii třídy petawatt na thuliu, u které se očekává, že nahradí lasery oxidu uhličitého používané v současných extrémních ultrafialových litografiích (EUV) a zvýší účinnost zdroje o faktor asi deseti. Tento průlom by mohl připravit cestu pro novou generaci litografických systémů „Beyond EUV“, které mohou vyrábět čipy rychleji a s menší energií.
V současné době je spotřebu energie litografických systémů EUV hlavním problémem. Lithografické systémy s nízkou NA a EUV s vysokou NA EUV například konzumují až 1 170 kW, respektive 1 400 kW. This high energy consumption stems from the principle of the EUV system: High-energy laser pulses evaporate a tin droplet (500,000 degrees Celsius) tens of thousands of times per second to form a plasma and emit light at a wavelength of 13.5 nanometers. Tento proces nejenže vyžaduje rozsáhlou laserovou infrastrukturu a chladicí systém, ale také je třeba provést ve vakuovém prostředí, aby se zabránilo absorpci světla EUV vzduchem. Kromě toho pokročilá zrcadla v nástrojích EUV odrážejí pouze část světla EUV, takže ke zvýšení propustnosti jsou zapotřebí silnější lasery.
Přední technologie LLNL „Velká aperture Thulium Laser“ (BAT) je navržena tak, aby tyto problémy řešily. Na rozdíl od laserů oxidu uhličitého, které mají vlnovou délku asi 10 mikronů, netopýr laser pracuje na vlnové délce 2 mikronů, což teoreticky zlepšuje účinnost konverze plazmy k EUV při interakci s laserem. Systém BAT navíc využívá technologii pevného státu s diody, která poskytuje vyšší celkovou elektrickou účinnost a lepší tepelnou správu než plynové lasery CO2.
Zpočátku výzkumný tým LLNL plánoval kombinovat kompaktní laser Bat Laser s vysokou repeticí se systémem zdroje světla EUV, aby testoval jeho interakci s cínovými kapičkami na vlnové délce 2 mikronů, “řekl LLNL laserový fyzik Brendan Reagan.“ Během posledních pěti let jsme dokončili teoretické plazmatické experimenty a prokázkové experimenty za posledních pět let. Naše práce již významně ovlivnila v oblasti litografie EUV a nyní se těšíme na další krok v našem výzkumu. “
Použití technologie BAT na polovodičovou výrobu však stále vyžaduje překonání problémů velkých úprav infrastruktury. Současné systémy EUV trvaly desetiletí, než dozrála, takže praktické použití technologie BAT může trvat déle.
Průmyslová analytická firma TechInsights předpovídá, že do roku 2030 budou výrobní závody polovodiče konzumovat 54, 000 Gigawatts (GW) elektřiny ročně, více než roční využití elektřiny v Singapuru nebo Řecku. Problém spotřeby energie by mohl být dále zhoršen, pokud na trh přijde na trh další generace hyper-numerické litografické technologie EUV (Hyper-NA). V důsledku toho bude potřeba efektivnější technologie EUV pro šetření energetiky EUV nadále růst a laserová technologie LLNL netopýrů určitě otevírá nové možnosti tohoto cíle.
