Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore (LLNL) razvija lasersko tehnologijo Petawatt, ki temelji na thuliumu, ki naj bi nadomestila laserje ogljikovega dioksida, ki se uporabljajo v trenutnih ekstremnih orodjih za ultravijolično litografijo (EUV) in povečajo učinkovitost vira svetlobe za približno desetkrat. Ta preboj lahko utira pot novi generaciji litografskih sistemov "Beyond EUV" za izdelavo čipov s hitrejšo hitrostjo in z manjšo porabo energije.
Trenutno je poraba energije litografskih sistemov EUV pritegnila veliko pozornosti. Kot primere je ob upoštevanju nizke numerične zaslonke (nizka NO) in visoke številčne zaslonke (visoko-NA) EUV litografske sisteme, njihova poraba energije znaša 1,170 kilovatov oziroma 1.400 kilovatov. Ta visoko poraba energije je predvsem posledica delovnega načela sistemov EUV: visokoenergijski laserski impulzi izhlapijo kositrne kapljice (500, 000 stopinj Celzija) s frekvenco več deset tisoč na sekundo, da tvorijo plazmo in oddajajo svetlobo in oddajajo svetlobo z Valovna dolžina 13,5 nanometrov. Ta postopek ne zahteva le ogromne laserske infrastrukture in hladilnega sistema, ampak ga je treba izvesti tudi v vakuumskem okolju, da se izognete svetlobi EUV, ki jo absorbira zrak. Poleg tega lahko napredna ogledala v orodjih EUV odražajo le del svetlobe EUV, zato so za povečanje proizvodne zmogljivosti potrebni močnejši laserji.
Doma je ugotovil, da je tehnologija "velika zaslonca Thulium Laser" (BAT), ki jo vodi LLNL, zasnovana za reševanje zgornjih težav. Za razliko od ogljikovih laserjev z dioksidom z valovno dolžino približno 10 mikronov, netoristični laser deluje pri valovni dolžini 2 mikronov, kar lahko teoretično izboljša učinkovitost pretvorbe plazme v svetlobo EUV, ko kositrne kapljice delujejo z laserji. Poleg tega sistem BAT uporablja diodno trdno tehnologijo, ki ima večjo skupno električno učinkovitost in boljše zmogljivosti za upravljanje toplotnega upravljanja kot laserji plinskega ogljikovega dioksida.
Sprva je raziskovalna skupina LLNL načrtovala kombiniranje tega kompaktnega in visokega ponovnega hitrosti netopirja s sistemom EUV svetlobnega vira, da bi preizkusila njegov interakcijski učinek s kapljicami kositra na valovni dolžini 2 mikronov. "V zadnjih petih letih smo zaključili teoretične simulacije v plazmi in poskusi dokazovanja koncepta, da bi postavili temelje za ta projekt. Naše delo je že imelo pomemben vpliv na področju litografije EUV in zdaj smo navdušeni nad Naslednji koraki, "je dejal Brendan Reagan, laserski fizik pri LLNL.
Vendar uporaba tehnologije BAT v proizvodnji polprevodnikov še vedno zahteva premagovanje izziva večje infrastrukturne preobrazbe. Trenutni sistemi EUV so trajali desetletja, da bi zreli, zato lahko dejanska uporaba tehnologije BAT traja dolgo.
Po mnenju industrijskega analitičnega podjetja TechInsights do leta 2030 letna poraba energije polprevodniških proizvodnih obratov doseže 54, 000 Gigawatts (GW), kar je več kot letna poraba energije Singapurja ali Grčije. Če na trg vstopi naslednja generacija ultra-številčne odprtine (HYPER-NA) EUV litografska tehnologija, se lahko problem porabe energije še poslabša. Zato bo povpraševanje po panogi po učinkovitejši in energetsko učinkoviti tehnologiji strojev EUV še naprej raslo, LLNL-jeva laserska tehnologija BAT pa nedvomno zagotavlja nove možnosti za ta cilj.
