5 Ocak 2025'te Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL), mevcut aşırı ultraviyole litografi (EUV) araçlarında kullanılan karbondioksit lazerlerinin yerini alması ve kaynak verimliliğini yaklaşık on faktör arttırması beklenen Thulium bazlı bir Petawatt sınıfı lazer teknolojisi geliştiriyor. Bu atılım, cipsleri daha hızlı ve daha az enerji ile üretebilen yeni nesil "EUV Ötesinde" litografi sistemlerinin yolunu açabilir.
Şu anda, EUV litografi sistemlerinin enerji tüketimi büyük bir endişe kaynağıdır. Örneğin, düşük-NA ve yüksek-NA EUV litografi sistemleri sırasıyla 1.170 kW ve 1.400 kW kadar tüketir. Bu yüksek enerji tüketimi, EUV sistemi prensibinden kaynaklanmaktadır: yüksek enerjili lazer darbeleri bir plazma oluşturmak ve 13.5 nanometrelik bir dalga boyunda ışık yaymak için bir teneke damlacık (500, 000 derece santigrat) saniyede on binlerce kez buharlaştırır. Bu işlem sadece kapsamlı bir lazer altyapısı ve soğutma sistemi gerektirmez, aynı zamanda EUV ışığının hava tarafından emilmesini önlemek için bir vakum ortamında da gerçekleştirilmesi gerekir. Ek olarak, EUV araçlarındaki gelişmiş aynalar sadece EUV ışığının bir kısmını yansıtır, bu nedenle verimi arttırmak için daha güçlü lazerler gereklidir.
LLNL'nin önde gelen "büyük diyafram thulium lazeri" (BAT) teknolojisi bu sorunları ele almak için tasarlanmıştır. Yaklaşık 10 mikron dalga boyuna sahip karbondioksit lazerlerin aksine, BAT lazeri 2 mikron dalga boyunda çalışır, bu da teorik olarak lazerle etkileşime girerken teneke damlacıkların plazma-EUV dönüşüm verimliliğini geliştirir. Buna ek olarak, BAT sistemi, gaz CO2 lazerlerinden daha yüksek genel elektrik verimliliği ve daha iyi termal yönetimi sağlayan diyot pompalı katı hal teknolojisini kullanır.
Başlangıçta, LLNL araştırma ekibi, 2 mikron dalga boyunda kalay damlacıkları ile etkileşimini test etmek için kompakt, yüksek tekrarlama oranlı yarasa lazerini bir EUV ışık kaynağı sistemiyle birleştirmeyi planladı. Çalışmalarımız EUV litografisi alanında zaten önemli bir etki yarattı ve şimdi araştırmamızda bir sonraki adımı dört gözle bekliyoruz. "
Bununla birlikte, yarasa teknolojisinin yarı iletken üretimine uygulanması hala büyük altyapı değişikliklerinin zorluklarının üstesinden gelmeyi gerektirir. Mevcut EUV sistemleri onlarca yıl olgunlaştı, bu nedenle BAT teknolojisinin pratik uygulaması daha uzun sürebilir.
Endüstri analisti firması Techinsights, 2030 yılına kadar yarı iletken üretim tesislerinin yılda 54, 000 gigawatts (GW), Singapur veya Yunanistan'ın yıllık elektrik kullanımından daha fazla tüketeceğini tahmin ediyor. Yeni nesil hiper-sayısal diyafram (hiper-NA) EUV litografi teknolojisi piyasaya sürülürse, enerji tüketimi problemi daha da kötüleşebilir. Sonuç olarak, endüstrinin daha verimli, enerji tasarruflu EUV makinesi teknolojisine olan ihtiyacı büyümeye devam edecek ve LLNL'nin BAT lazer teknolojisi kesinlikle bu hedef için yeni olasılıklar açıyor.
