המעבדה הלאומית של לורנס ליברמור (LLNL) מפתחת טכנולוגיית לייזר Petawatt לייזר המבוססת על תוליום שצפוי להחליף את לייזרי הפחמן הדו -חמצני המשמשים בכלי ליטוגרפיה אולטרה סגולה קיצונית (EUV) ולהגדיל את היעילות של מקור האור בכעשר פעמים. פריצת דרך זו עשויה לסלול את הדרך לדור חדש של מערכות ליטוגרפיה "מעבר ל- EUV" לייצר צ'יפס במהירות מהירה יותר ועם צריכת אנרגיה נמוכה יותר.
נכון לעכשיו, צריכת האנרגיה של מערכות ליטוגרפיה של EUV משכה תשומת לב רבה. לקיחת צמצם מספרי נמוך (נמוך-NA) וצמצם מספרי גבוה (High-NA) מערכות ליטוגרפיה של EUV כדוגמאות, צריכת החשמל שלהם גבוהה עד 1,170 קילוואט ו -1,400 קילוואט בהתאמה. צריכת אנרגיה גבוהה זו נובעת בעיקר מהעיקרון העובד של מערכות EUV: פולסי לייזר בעלי אנרגיה גבוהה מאיידים טיפות פח (500, 000 מעלות צלזיוס) בתדירות של עשרות אלפים לשנייה ליצירת פלזמה ופולטת אור עם אור עם אורך גל של 13.5 ננומטר. תהליך זה לא רק דורש תשתית לייזר ענקית ומערכת קירור, אלא גם צריך להתבצע בסביבת ואקום כדי להימנע מאור EUV שנספג באוויר. בנוסף, המראות המתקדמות בכלי EUV יכולות לשקף רק חלק מאור ה- EUV, ולכן דרושים לייזרים חזקים יותר כדי להגדיל את כושר הייצור.
בית הוא ציין כי טכנולוגיית "לייזר הצמצם הגדול של צמצם" (BAT) בהובלת LLNL נועדה לפתור את הבעיות לעיל. בניגוד לייזרי פחמן דו חמצני באורך גל של כ -10 מיקרון, לייזר העטלף פועל באורך גל של 2 מיקרון, שיכול לשפר באופן תיאורטי את יעילות ההמרה של פלזמה לאור EUV כאשר טיפות פח מתקשרות עם לייזרים. בנוסף, מערכת BAT משתמשת בטכנולוגיית מצב מוצק עם שוטף דיודה, שיש לה יעילות חשמלית גבוהה יותר ויכולות ניהול תרמיות טובות יותר מאשר לייזרי דו חמצני פחמן גז.
בתחילה, צוות המחקר של LLNL תכנן לשלב לייזר עטלף קומפקטי וחזר גבוה זה עם מערכת מקור האור של EUV כדי לבדוק את אפקט האינטראקציה שלה עם טיפות פח באורך גל של 2 מיקרון. "בחמש השנים האחרונות סיימנו הדמיות פלזמה תיאורטיות וניסויים הוכחת מושג כדי להניח את הבסיס לפרויקט זה. העבודה שלנו כבר השפיעה חשובה בתחום ליטוגרפיה של EUV, ואנחנו עכשיו נרגשים מה- הצעדים הבאים, "אמר ברנדן רייגן, פיזיקאי לייזר ב- LLNL.
עם זאת, היישום של טכנולוגיית BAT בייצור מוליכים למחצה עדיין מחייב להתגבר על האתגר של טרנספורמציה גדולה של תשתיות. מערכות EUV הנוכחיות לקחו עשרות שנים להתבגרות, כך שהיישום בפועל של טכנולוגיית העטלפים עשוי לארוך זמן רב.
על פי נתוני חברת האנליסטים בתעשייה Techinsights, עד שנת 2030, צריכת החשמל השנתית של מפעלי ייצור מוליכים למחצה תגיע ל 54, 000 Gigawatts (GW), שהיא יותר מצריכת החשמל השנתית של סינגפור או יוון. אם הדור הבא של צמצם אולטרה-נומרי (Hyper-NA) טכנולוגיית ליטוגרפיה של EUV נכנסת לשוק, עלולה להחמיר את בעיית צריכת האנרגיה עוד יותר. לפיכך, הביקוש של התעשייה לטכנולוגיית מכונת EUV יעילה ויעילה יותר באנרגיה תמשיך לצמוח, וטכנולוגיית לייזר BAT של LLNL ללא ספק מספקת אפשרויות חדשות למטרה זו.
