يقوم Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) بتطوير تقنية ليزر Petawatt تعتمد على الثوليوم الذي من المتوقع أن يحل محل ليزر ثاني أكسيد الكربون المستخدمة في أدوات الطباعة الحجرية (EUV) الحالية (EUV) وزيادة كفاءة مصدر الضوء بحوالي عشر مرات. قد يمهد هذا الاختراق الطريق لجيل جديد من أنظمة الطباعة الحجرية "Beyond EUV" لتصنيع الرقائق بسرعة أسرع ومع انخفاض استهلاك الطاقة.
حاليًا ، اجتذب استهلاك الطاقة لأنظمة الطباعة الحجرية EUV الكثير من الاهتمام. أخذ الفتحة العددية المنخفضة (منخفضة NA) والفتحة العددية العالية (عالية NA) EUV أنظمة الطباعة الحجرية كأمثلة ، فإن استهلاكها للطاقة مرتفع تصل إلى 1،170 كيلووات و 1400 كيلووات على التوالي. يرجع هذا الاستهلاك العالي للطاقة بشكل أساسي إلى مبدأ العمل لأنظمة EUV: نبضات الليزر عالية الطاقة تتبخر قطرات القصدير (500 ، 000 درجات مئوية) على تواتر عشرات الآلاف في الثانية لتشكيل البلازما واتخاذ الضوء مع الضوء مع الضوء طول موجة 13.5 نانومتر. لا تتطلب هذه العملية فقط نظامًا أساسيًا للبنية التحتية والتبريد بالليزر ، ولكن يجب أيضًا القيام به في بيئة فراغ لتجنب إضاءة EUV التي يتم امتصاصها بواسطة الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تعكس المرايا المتقدمة في أدوات EUV جزءًا من ضوء EUV فقط ، لذلك هناك حاجة إلى المزيد من الليزر أقوى لزيادة قدرة الإنتاج.
لاحظت المنزل أن "الفتحة الكبيرة بالليزر الثوليوم" (BAT) بقيادة LLNL مصممة لحل المشكلات المذكورة أعلاه. على عكس الليزر ثاني أكسيد الكربون بطول موجة يبلغ حوالي 10 ميكرون ، يعمل ليزر الخفافيش بطول موجي يبلغ 2 ميكرون ، مما يمكن أن يحسن نظريًا كفاءة تحويل البلازما إلى ضوء EUV عندما تتفاعل قطرات القصدير مع الليزر. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم نظام الخفافيش تقنية الحالة الصلبة المضغوطة بالديود ، والتي تتمتع بكفاءة كهربائية شاملة أعلى وقدرات إدارة حرارية أفضل من الليزر ثاني أكسيد الكربون الغاز.
في البداية ، خطط فريق أبحاث LLNL للدمج بين هذا الليزر المضغوط وعالي التكرار مع نظام مصدر ضوء EUV لاختبار تأثير تفاعله مع قطرات القصدير على طول موجة 2 ميكرون. "على مدار السنوات الخمس الماضية ، أكملنا محاكاة البلازما النظرية وتجارب إثبات المفهوم لوضع الأساس لهذا المشروع. لقد كان لعملنا بالفعل تأثير مهم في مجال الطباعة الحجرية EUV ، ونحن متحمسون الآن بشأن وقال بريندان ريغان ، وهو عالم الفيزياء بالليزر في LLNL "الخطوات التالية".
ومع ذلك ، فإن تطبيق تكنولوجيا الخفافيش في إنتاج أشباه الموصلات لا يزال يتطلب التغلب على التحدي المتمثل في تحول البنية التحتية الرئيسية. لقد استغرقت أنظمة EUV الحالية عقودًا من الزمن ، وبالتالي فإن التطبيق الفعلي لتكنولوجيا الخفافيش قد يستغرق وقتًا طويلاً.
وفقًا لمحلل الصناعة شركة TechinSights ، بحلول عام 2030 ، سيصل استهلاك الطاقة السنوي لمصانع تصنيع أشباه الموصلات إلى 54 ، {2}} Gigawatts (GW) ، وهو أكثر من استهلاك الطاقة السنوي لسنغافورة أو اليونان. إذا دخل الجيل القادم من تقنية الطباعة الحجرية الفائقة الفائقة (Hyper-NA) EUV إلى السوق ، فقد تتفاقم مشكلة استهلاك الطاقة. لذلك ، سيستمر الطلب في الصناعة على تكنولوجيا EUV الأكثر كفاءة وفعالية في الطاقة في النمو ، كما لا شك أن تقنية LLNL LASER LASER توفر إمكانيات جديدة لهذا الهدف.
