ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）は、現在の極端な紫外線リソグラフィ（EUV）ツールで使用されている二酸化炭素レーザーを置き換え、光源の効率を約10倍増加させると予想される、トゥリウムに基づいたペタワットレーザー技術を開発しています。このブレークスルーは、新世代の「EUVを超えて」リソグラフィシステムが速い速度でより速いエネルギー消費量でチップを製造する道を開く可能性があります。
現在、EUVリソグラフィシステムのエネルギー消費は多くの注目を集めています。例として、低数値開口（低NA）および高数値開口（高NA）EUVリソグラフィシステムを例として摂取すると、その消費電力はそれぞれ1,170キロワットと1,400キロワットです。この高エネルギー消費量は、主にEUVシステムの動作原理によるものです。高エネルギーレーザーパルスは、缶液滴（{8}}摂氏500、{8}}摂氏）を1秒あたり数万周波数で蒸発させ、血漿を形成し、光を放出します。 13.5ナノメートルの波長。このプロセスには、巨大なレーザーインフラストラクチャと冷却システムが必要であるだけでなく、EUV光が空気に吸収されないように真空環境で実行する必要があります。さらに、EUVツールの高度なミラーはEUV光の一部のみを反映することができるため、生産能力を高めるにはより強力なレーザーが必要です。
それは、LLNLが率いる「大型開口トリウムレーザー」（BAT）技術が上記の問題を解決するように設計されていることに注目しました。約10ミクロンの波長の二酸化炭素レーザーとは異なり、バットレーザーは2ミクロンの波長で動作します。これにより、スズ滴がレーザーと相互作用すると、血漿の変換効率がEUV光への変換効率を改善できます。さらに、BATシステムは、ガス二酸化炭素レーザーよりも全体的な電気効率が高く、熱管理能力が高いダイオードポンプ固体技術を使用しています。
当初、LLNLの研究チームは、このコンパクトと高度の高度速度バットレーザーとEUV光源システムを組み合わせて、2ミクロンの波長でスズ滴との相互作用効果をテストすることを計画していました。 「過去5年間、私たちはこのプロジェクトの基盤を築くために理論的プラズマシミュレーションと概念実証実験を完了しました。私たちの仕事はすでにEUVリソグラフィーの分野で重要な影響を及ぼしており、今では興奮しています。次のステップ」と、LLNLのレーザー物理学者であるブレンダンレーガンは言いました。
ただし、半導体生産におけるBATテクノロジーの適用には、主要なインフラストラクチャの変換の課題を克服する必要があります。現在のEUVシステムは成熟に数十年かかったため、BATテクノロジーの実際の適用には長い時間がかかる場合があります。
業界アナリストのTechInsightsによると、2030年までに、半導体製造プラントの年間消費電力は、シンガポールまたはギリシャの年間消費電力を超える54、000 gigawatts（GW）に達します。次世代の超数値開口（Hyper-NA）EUVリソグラフィテクノロジーが市場に参入すると、エネルギー消費の問題がさらに悪化する可能性があります。したがって、より効率的でエネルギー効率の高いEUVマシンテクノロジーに対する業界の需要は増え続け、LLNLのBATレーザー技術は間違いなくこの目標に新しい可能性を提供します。
