Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) está desarrollando una tecnología láser de Petawatt basada en Thulium que se espera que reemplace los láseres de dióxido de carbono utilizados en las herramientas actuales de litografía ultravioleta (EUV) y aumente la eficiencia de la fuente de luz aproximadamente diez veces. Este avance puede allanar el camino para una nueva generación de sistemas de litografía "más allá de EUV" para fabricar chips a una velocidad más rápida y con un menor consumo de energía.
Actualmente, el consumo de energía de los sistemas de litografía EUV ha atraído mucha atención. Tomando los sistemas de litografía EUV de apertura numérica baja (baja-na) y alta apertura numérica (alta-na) como ejemplos, su consumo de energía es tan alto como 1.170 kilovatios y 1.400 kilovatios respectivamente. Este alto consumo de energía se debe principalmente al principio de funcionamiento de los sistemas EUV: pulsos láser de alta energía evaporan las gotas de estaño (500, 000 grados centígrados) a una frecuencia de decenas de miles por segundo para formar plasma y emitir luz con Una longitud de onda de 13.5 nanómetros. Este proceso no solo requiere una enorme infraestructura láser y un sistema de enfriamiento, sino que también debe llevarse a cabo en un entorno de vacío para evitar que el aire absorba la luz de EUV. Además, los espejos avanzados en las herramientas EUV solo pueden reflejar parte de la luz EUV, por lo que se necesitan láseres más potentes para aumentar la capacidad de producción.
Home Home señaló que la "gran abertura de la tecnología de thulium láser" (BAT) dirigida por LLNL está diseñada para resolver los problemas anteriores. A diferencia de los láseres de dióxido de carbono con una longitud de onda de aproximadamente 10 micras, el láser de murciélago funciona a una longitud de onda de 2 micras, lo que en teoría puede mejorar la eficiencia de conversión del plasma a la luz EUV cuando las gotas de estaño interactúan con los láseres. Además, el sistema BAT utiliza tecnología de estado sólido con bombas de diodos, que tiene una mayor eficiencia eléctrica general y mejores capacidades de manejo térmico que los láseres de dióxido de carbono de gas.
Inicialmente, el equipo de investigación de LLNL planeó combinar este láser de murciélago compacto y de alta repetición con el sistema de fuente de luz EUV para probar su efecto de interacción con gotas de estaño a una longitud de onda de 2 micras. "En los últimos cinco años, hemos completado simulaciones teóricas de plasma y experimentos de prueba de concepto para sentar las bases de este proyecto. Nuestro trabajo ya ha tenido un impacto importante en el campo de la litografía de EUV, y ahora estamos entusiasmados con el En los próximos pasos ", dijo Brendan Reagan, físico láser en LLNL.
Sin embargo, la aplicación de la tecnología BAT en la producción de semiconductores aún requiere superar el desafío de una importante transformación de infraestructura. Los sistemas EUV actuales han tardado décadas en madurar, por lo que la aplicación real de la tecnología BAT puede llevar mucho tiempo.
Según la firma de los analistas de la industria TechinSights, para 2030, el consumo anual de energía de plantas de fabricación de semiconductores alcanzará 54, 000 Gigawatts (GW), que es más que el consumo anual de energía de Singapur o Grecia. Si la próxima generación de tecnología de litografía EUV de apertura ultra numérica (Hyper-NA) ingresa al mercado, el problema del consumo de energía puede exacerbarse aún más. Por lo tanto, la demanda de la industria de tecnología de máquina EUV más eficiente y eficiente en energía continuará creciendo, y la tecnología BAT láser de LLNL indudablemente proporciona nuevas posibilidades para este objetivo.
