5. januarja 2025 Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore (LLNL) razvija lasersko tehnologijo, ki temelji na thuliumu, ki naj bi nadomestila laserje ogljikovega dioksida, ki se uporabljajo v trenutnih ekstremnih ultravijoličnih litografijah (EUV) (EUV) in povečajo učinkovitost s faktorjem približno deset. Ta preboj bi lahko utrl pot nove generacije litografskih sistemov "Beyond EUV", ki lahko hitreje izdelajo čipe in z manj energije.
Trenutno je velika skrb za porabo energije EUV litografskih sistemov. Litografski sistemi z nizko in visoko-NA in visoko-NA na primer porabijo kar 1,170 kW oziroma 1.400 kW. Ta visoka poraba energije izhaja iz načela sistema EUV: visokoenergijski laserski impulzi izhlapijo kositrno kapljico (500, 000 stopinj Celzija) na desetine tisoč krat na sekundo, da tvorijo plazmo in oddajajo svetlobo na valovni dolžini 13,5 nanometrov. Ta postopek ne samo zahteva obsežno lasersko infrastrukturo in hladilni sistem, ampak ga je treba izvesti tudi v vakuumskem okolju, da preprečimo, da bi se svetloba EUV absorbirala z zrakom. Poleg tega napredna ogledala v orodjih EUV odražajo le del svetlobe EUV, zato so za povečanje pretoka potrebni močnejši laserji.
Vodilna LLNL -jeva tehnologija "Velika odprtina Thulium Laser" (BAT) je zasnovana za reševanje teh vprašanj. Za razliko od laserjev ogljikovega dioksida, ki imajo valovno dolžino približno 10 mikronov, netopna laser deluje pri valovni dolžini 2 mikronov, kar teoretično izboljša učinkovitost pretvorbe plazme v EUV kapljic kositra, ko delujejo z laserjem. Poleg tega sistem BAT uporablja diodno trdno tehnologijo, ki zagotavlja večjo celotno električno učinkovitost in boljše toplotno upravljanje kot plinski laserji CO2.
Initially, the LLNL research team planned to combine the compact, high-repetition-rate BAT laser with an EUV light source system to test its interaction with tin droplets at a wavelength of 2 microns," said LLNL laser physicist Brendan Reagan. "Over the past five years, we have completed theoretical plasma simulations and proof-of-concept experiments over the past five years, laying the temelje za ta projekt. Naše delo je že močno vplivalo na področju litografije EUV in zdaj se veselimo naslednjega koraka v naši raziskavi. "
Vendar pa uporaba tehnologije BAT pri proizvodnji polprevodnikov še vedno zahteva premagovanje izzivov večjih infrastrukturnih sprememb. Trenutni sistemi EUV so trajali desetletja, da bi zreli, zato lahko praktična uporaba tehnologije BAT traja dlje.
Industrijsko analitično podjetje TechInsights napoveduje, da bodo do leta 2030 proizvodni obrati polprevodnikov porabili 54, 000 Gigawatts (GW) električne energije letno, kar je več kot letna uporaba električne energije v Singapurju ali Grčiji. Težavo z porabo energije bi lahko še poslabšali, če na trg pride na novo generacijo hiper-številčne odprtine (Hyper-Na) EUV litografija. Posledično bo potreba po učinkovitejših, energetsko varčevalnih tehnologijah EUV strojne tehnologije še naprej rasla, LLNL-jeva laserska tehnologija palice pa zagotovo odpira nove možnosti za ta cilj.
