El 5 de gener de 2025, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) està desenvolupant una tecnologia làser de classe Petawatt basada en Thulium que s’espera que substitueixi els làsers de diòxid de carboni utilitzats en les eines actuals de litografia ultraviolada extrema (EUV) i que augmentin l’eficiència de la font d’un factor d’uns deu. Aquest avenç podria obrir el camí cap a una nova generació de sistemes de litografia "més enllà de la UEV" que poden fabricar xips més ràpidament i amb menys energia.
Actualment, el consum energètic dels sistemes de litografia de la UEV és una preocupació important. Els sistemes de litografia EUV de baixa Na i Na, per exemple, consumeixen fins a 1.170 kW i 1.400 kW, respectivament. Aquest alt consum d’energia prové del principi del sistema EUV: els polsos làser d’alta energia evaporen una gota de llauna (500, 000 graus centígrads) de milers de vegades per segon per formar un plasma i emetre llum a una longitud d’ona de 13,5 nanòmetres. Aquest procés no només requereix una àmplia infraestructura i un sistema de refrigeració làser, sinó que també s’ha de realitzar en un entorn de buit per evitar que la llum de la UEV sigui absorbida per l’aire. A més, els miralls avançats de les eines de la UEV només reflecteixen una part de la llum de la UEV, de manera que es necessiten làsers més potents per augmentar el rendiment.
La tecnologia "gran làser de Thulium Laser" (BAT) de LLNL (BAT) està dissenyada per solucionar aquests problemes. A diferència dels làsers de diòxid de carboni, que tenen una longitud d’ona d’uns 10 micres, el làser de ratpenat funciona a una longitud d’ona de 2 micres, que teòricament millora l’eficiència de conversió de plasma a uv de les gotetes d’estany a mesura que interaccionen amb el làser. A més, el sistema BAT utilitza tecnologia d’estat sòlid bombat amb díodes, que proporciona una eficiència elèctrica global més elevada i una millor gestió tèrmica que els làsers de CO2 de gas.
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 Les bases d’aquest projecte. El nostre treball ja ha tingut un impacte significatiu en el camp de la litografia de la UEV, i ara esperem el següent pas de la nostra investigació ".
No obstant això, l’aplicació de la tecnologia de BAT a la producció de semiconductors requereix encara superar els reptes de les principals modificacions d’infraestructures. Els sistemes actuals de la UEV han trigat dècades a madurar, de manera que l’aplicació pràctica de la tecnologia BAT pot trigar més temps.
La firma d’analistes de la indústria TechInsights preveu que el 2030, les plantes de fabricació de semiconductors consumiran 54, 000 gigawatts (GW) d’electricitat anualment, més que l’ús elèctric anual de Singapur o Grècia. El problema del consum d’energia es podria agreujar encara més si la següent generació d’obertura hiper-numèrica (Hyper-Na) Tecnologia de la litografia EUV arriba al mercat. Com a resultat, la necessitat de la indústria de la tecnologia EUV que estalvia energètica continuarà creixent i la tecnologia làser de ratpenat de LLNL obre les noves possibilitats per a aquest objectiu.
