《科創(chuàng)板日報》1月7日訊 盡管目前先進(jìn)的光刻機(jī)已經(jīng)可以用于生產(chǎn)2nm芯片，但科學(xué)家仍在持續(xù)探索以進(jìn)一步提升光刻機(jī)的綜合性能，用于產(chǎn)生光源的激光器或成下一個突破口。
近日，據(jù)Tom's Hardware報道，美國實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)一種拍瓦（一種功率單位，表示10^15瓦特）級的大孔徑銩（BAT）激光器。據(jù)悉，這款激光器擁有將極紫外光刻（EUV）光源效率提高約10倍的能力，或有望取代當(dāng)前EUV工具中使用的二氧化碳激光器。
圖源：LLNL
事實(shí)上，這則消息早可以追溯至上個月。當(dāng)時美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）在新聞稿中宣稱，由該機(jī)構(gòu)牽頭的研究組織旨在為極紫外 (EUV) 光刻技術(shù)的下一次發(fā)展奠定基礎(chǔ)，而其中關(guān)鍵即是被稱作BAT激光器的驅(qū)動系統(tǒng)。
公開資料顯示，LLNL是美國著名國家實(shí)驗(yàn)室之一，其初成立于1952年，目前隸屬于美國能源部的國家核安全局（NNSA）。數(shù)十年來，其尖端激光、光學(xué)和等離子體物理學(xué)研究在半導(dǎo)體行業(yè)用于制造先進(jìn)處理器的基礎(chǔ)科學(xué)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
對于這款尚在開發(fā)的新型BAT激光器，LLNL方面表示，其能以更低的能耗制造芯片，并且可能會催生出下一代“超越EUV”的光刻系統(tǒng)，借此系統(tǒng)生產(chǎn)的芯片將會“更小、更強(qiáng)大”。
BAT激光器強(qiáng)大的關(guān)鍵或許在于其使用摻銩元素的氟化釔鋰作為增益介質(zhì)。據(jù)悉，通過該介質(zhì)可以增加激光束的功率和強(qiáng)度。
“我們將在LLNL 建立第一臺高功率、高重復(fù)率、約2微米的激光器，”LLNL等離子體物理學(xué)家杰克遜·威廉姆斯表示：“BAT 激光器所實(shí)現(xiàn)的功能還將對高能量密度物理和慣性聚變能領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。”
自誕生以來，半導(dǎo)體行業(yè)一直競相將盡可能多的集成電路和其他功能集成到一塊芯片中，使每一代微處理器變得更小但更強(qiáng)大。過去幾年，EUV 光刻技術(shù)占據(jù)了領(lǐng)先地位，其由二氧化碳脈沖激光器驅(qū)動EUV光源，從而將小至幾納米的微電路蝕刻到先進(jìn)芯片和處理器上。
但目前LLNL的研究表明，BAT激光器的工作波長可以實(shí)現(xiàn)更高的等離子體到EUV轉(zhuǎn)換效率。此外，與基于氣體的二氧化碳激光裝置相比，BAT系統(tǒng)中使用的二極管泵浦固態(tài)技術(shù)可以提供更好的整體電氣效率和熱管理。這意味著在半導(dǎo)體生產(chǎn)中實(shí)施BAT技術(shù)將有望減少大量能耗。
據(jù)Tom's Hardware援引市場調(diào)研機(jī)構(gòu) TechInsights的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2030年，半導(dǎo)體晶圓廠每年將消耗54000吉瓦（GW）的電力，超過新加坡或希臘的年消耗量。因此，預(yù)期半導(dǎo)體行業(yè)將尋找更節(jié)能的技術(shù)來為未來的光刻系統(tǒng)提供動力。
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