في 5 كانون الثاني (يناير) 2025 ، يقوم Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) بتطوير تقنية ليزر من فئة Petawatt القائمة على ثوليوم والتي من المتوقع أن تحل محل ليزر ثاني أكسيد الكربون المستخدمة في الطباعة الحجرية فوق البنفسجية الحالية (EUV) وزيادة كفاءة المصدر بحوالي عشرة. يمكن أن يمهد هذا الاختراق الطريق لجيل جديد من أنظمة الطباعة الحجرية "Beyond EUV" التي يمكن أن تلفيق الرقائق بشكل أسرع وبأقل طاقة.
حاليًا ، يعد استهلاك الطاقة لأنظمة الطباعة الحجرية EUV مصدر قلق كبير. على سبيل المثال ، تستهلك أنظمة الطباعة الحجرية المنخفضة NA و High-Na EUV ما يصل إلى 1،170 كيلوواط و 1400 كيلو واط ، على التوالي. ينبع هذا الاستهلاك العالي للطاقة من مبدأ نظام EUV: نبضات الليزر عالية الطاقة تتبخر قطرة قصدير (500 ، 000 درجات مئوية) عشرات الآلاف من المرات في الثانية لتشكيل البلازما والضوء عند طول موجة قدره 13.5 نانومتر. لا تتطلب هذه العملية هذه العملية فقط ببنية تحتية واسعة النطاق بالليزر والتبريد ، بل يجب أيضًا إجراءها في بيئة فراغ لمنع امتصاص الضوء EUV بواسطة الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، تعكس المرايا المتقدمة في أدوات EUV جزءًا من ضوء EUV ، لذلك هناك حاجة إلى المزيد من الليزر أقوى لزيادة الإنتاجية.
تم تصميم تقنية LLNL الرائدة "الفتحة الكبيرة ثوليوم ليزر" (BAT) لمعالجة هذه المشكلات. على عكس الليزر ثاني أكسيد الكربون ، الذي يبلغ طوله حوالي 10 ميكرون ، يعمل ليزر الخفافيش بطول موجي يبلغ 2 ميكرون ، مما يحسن نظريًا كفاءة تحويل البلازما إلى EUV لقطرات القصدير أثناء تفاعلها مع الليزر. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم نظام الخفافيش تقنية الحالة الصلبة التي تم إلقاؤها الصمام الثنائي ، والتي توفر كفاءة كهربائية إجمالية أعلى وإدارة حرارية أفضل من الليزر CO2 الغاز.
في البداية ، خطط فريق أبحاث LLNL للدمج بين ليزر الخفافيش المدمجة ذات معدل إعادة التثبيت مع نظام مصدر إضاءة EUV لاختبار تفاعله مع قطرات الصفيح على طول موجة من 2 ميكرون ، "قال LLNL فيزياء الليزر هذا الخمسة. لقد أحدث عملنا تأثيرًا كبيرًا في مجال الطباعة الحجرية EUV ، ونحن نتطلع الآن إلى الخطوة التالية في بحثنا. "
ومع ذلك ، لا يزال تطبيق تقنية BAT على إنتاج أشباه الموصلات يتطلب التغلب على تحديات تعديلات البنية التحتية الرئيسية. لقد استغرقت أنظمة EUV الحالية عقودًا من الزمن لتنضج ، لذلك قد يستغرق التطبيق العملي لتكنولوجيا الخفافيش وقتًا أطول.
تتنبأ محلل الصناعة TechInsights أنه بحلول عام 2030 ، سوف تستهلك مصانع تصنيع أشباه الموصلات 54 ، 000 Gigawatts (GW) من الكهرباء سنويًا ، أكثر من استخدام الكهرباء السنوي لسنغافورة أو اليونان. يمكن تفاقم مشكلة استهلاك الطاقة بشكل أكبر إذا جاءت تقنية الطباعة الحجرية EUV المفرطة في الجيل القادم (Hyper-NA) إلى السوق. ونتيجة لذلك ، ستستمر حاجة الصناعة إلى تكنولوجيا EUV أكثر كفاءة وتوفير الطاقة في النمو ، وبالتأكيد تفتح تقنية LLNL LASER LASER إمكانيات جديدة لهذا الهدف.
