Lawrence Livermore Nacionālā laboratorija (LLNL) izstrādā Petavatu lāzera tehnoloģiju, kuras pamatā ir thulium, kas, domājams, aizstās oglekļa dioksīda lāzerus, ko izmanto pašreizējos ekstrēmos ultravioletās litogrāfijas (EUV) rīkus un palielina gaismas avota efektivitāti apmēram desmit reizes. Šis izrāviens var pavērt ceļu jaunai paaudzei "Beyond EUV" litogrāfijas sistēmas, lai ātrāk un ar zemāku enerģijas patēriņu ražotu mikroshēmas.
Pašlaik EUV litogrāfijas sistēmu enerģijas patēriņš ir piesaistījis lielu uzmanību. Ņemot zemu skaitlisko atvērumu (zemu NA) un augstu skaitlisko atveres (augstas NA) EUV litogrāfijas sistēmas kā piemērus, to enerģijas patēriņš ir attiecīgi 1,170 kilovatus un 1400 kilovatus. 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 viļņa garums 13,5 nanometri. Šim procesam ir nepieciešama ne tikai milzīga lāzera infrastruktūras un dzesēšanas sistēma, bet arī tas jāveic vakuuma vidē, lai izvairītos no EUV gaismas, kuru absorbē gaiss. Turklāt uzlabotie spoguļi EUV rīkos var atspoguļot tikai daļu no EUV gaismas, tāpēc, lai palielinātu ražošanas jaudu, nepieciešami jaudīgāki lāzeri.
Tā kā mājas atzīmēja, ka LLNL vadītā “lielā atvēruma thulium lāzera” (BAT) tehnoloģija ir paredzēta iepriekšminēto problēmu risināšanai. Atšķirībā no oglekļa dioksīda lāzeriem ar apmēram 10 mikroniem viļņa garumu, sikspārņa lāzers darbojas ar 2 mikroniem viļņa garumā, kas teorētiski var uzlabot plazmas pārveidošanas efektivitāti uz EUV gaismu, kad skārda pilieni mijiedarbojas ar lāzeriem. Turklāt sikspārņu sistēma izmanto diožu sūknētas cietvielu tehnoloģiju, kurai ir augstāka vispārējā elektriskā efektivitāte un labākas termiskās pārvaldības iespējas nekā gāzes oglekļa dioksīda lāzeri.
Sākotnēji LLNL pētījumu grupa plānoja apvienot šo kompakto un augstā atkārtojuma ātruma sikspārņu lāzeru ar EUV gaismas avota sistēmu, lai pārbaudītu tā mijiedarbības efektu ar alvas pilieniem ar 2 mikronu viļņa garumu. "Pēdējo piecu gadu laikā mēs esam pabeiguši teorētiskās plazmas simulācijas un koncepcijas pierādīšanas eksperimentus, lai izveidotu pamatus šim projektam. Mūsu darbam jau ir bijusi būtiska ietekme EUV litogrāfijas jomā, un mēs tagad esam sajūsmā par Nākamie soļi, "sacīja Brendans Reigans, LLNL lāzera fiziķis.
Tomēr sikspārņu tehnoloģijas pielietošana pusvadītāju ražošanā joprojām prasa pārvarēt galveno infrastruktūras pārveidošanas izaicinājumu. Pašreizējās EUV sistēmas gadu desmitiem ir nobriedušas, tāpēc sikspārņu tehnoloģijas faktiskā pielietošana var aizņemt ilgu laiku.
Saskaņā ar nozares analītiķu firmas tehnoloģiju tuvināšanos līdz 2030. gadam pusvadītāju ražošanas rūpnīcu ikgadējais enerģijas patēriņš sasniegs 54, 000 Gigawatts (GW), kas ir vairāk nekā Singapūras vai Grieķijas ikgadējais enerģijas patēriņš. Ja tirgū nonāk nākamā ārkārtīgi aptuveni paaudze ar ultravumerisko atvērumu (hiper-NA) EUV litogrāfijas tehnoloģiju, enerģijas patēriņa problēmu var vēl saasināt. Tāpēc nozares pieprasījums pēc efektīvākas un energoefektīvākas EUV mašīnu tehnoloģijas turpinās pieaugt, un LLNL BAT lāzera tehnoloģija neapšaubāmi nodrošina jaunas iespējas šim mērķim.
