Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı çalışma EUV araçlarında kullanılan CO2 lazerlerden 10 kat daha verimli olduğu ve uzun yıllar sonra litografi sistemlerindeki CO2 lazerlerin yerini alabileceği söylenen petawatt sınıfı bir tülyum lazeri üzerinde.
LLNL liderliğindeki girişim şunları değerlendirecek: Büyük Açıklıklı Thulium (BAT) lazer teknolojisi EUV kaynak verimliliğini mevcut endüstri standardı CO2 lazerlere kıyasla yaklaşık on kat artırmak için. Bu ilerleme, talaşları daha hızlı ve daha az güçle üreten yeni nesil ‘EUV’nin ötesinde’ litografi sistemlerinin önünü açabilir. Elbette BAT teknolojilerinin yarı iletken üretimine uygulanması önemli altyapı değişiklikleri gerektirecektir; mevcut EUV sistemleri onlarca yıl boyunca geliştirildi.
Aşırı ultraviyole litografinin özelliklerinden biri, mevcut nesil Low-NA EUV ve yeni nesil High-NA EUV litografi sistemlerinin aşırı güç tüketimidir: aletler sırasıyla 1.170 ve 1.400 kilowatt tüketir. EUV litografi araçları, 13,5 nanometre ışık yayan bir plazma oluşturmak üzere küçük kalay damlacıklarını (500.000°C’de) buharlaştırmak için yüksek enerjili lazer darbelerine güvendikleri için bu kadar büyük miktarda güç tüketirler. Bu atımların saniyede on binlerce kez üretilmesi, devasa lazer altyapısı ve soğutma sistemleri gerektirir. Kalay damlacıklarının üretilmesi ve işlenmesi de güç gerektirir.
Ayrıca, EUV ışığının hava tarafından emilmesini önlemek için vakum gereklilikleri genel enerji kullanımına katkıda bulunur. Son olarak, EUV araçlarındaki gelişmiş aynalar EUV ışığının yalnızca bir kısmını yansıttığından, üretim kapasitesini artırmak için lazerlerin daha güçlü hale gelmesi gerekiyor.
Lawrence Livermore’un araştırmacı ekibi, tülyum katkılı itriyum lityum florür etrafında inşa edilen ve petawatt sınıfı çıktı kapasitesine sahip BAT lazerinin arkasındaki teknolojilerin mevcut EUV araçlarının enerji verimliliğini artırıp artıramayacağını test ediyor. Yaklaşık 10 mikron dalga boyunda çalışan CO2 lazerlerden farklı olarak bu sistem, LLNL’ye göre yaklaşık 2 mikronda çalışıyor. Bu, teorik olarak kalay damlacıkları ile etkileşime girdiğinde plazmadan EUV’ye dönüşüm verimliliğinin daha yüksek olmasını sağlar. Ayrıca BAT sistemlerinde kullanılan diyot pompalı katı hal teknolojisi, gaz bazlı CO2 kurulumlarına kıyasla daha iyi genel elektrik verimliliği ve ısı yönetimi sunabilir.
Başlangıçta araştırmacılar, 2 mikron dalga boyunda joule düzeyinde atımlar sağlayan bir lazerin kalay damlalarıyla nasıl etkileşime girdiğini test etmek için kompakt, yüksek tekrarlama oranına sahip BAT lazeri (farklı atım türleriyle) EUV ışığı üreten sistemlerle eşleştirmeyi hedefliyor. .
LLNL lazer fizikçisi Brendan Reagan, “Son beş yılda bu projenin temellerini oluşturan teorik plazma simülasyonlarını ve kavram kanıtı lazer gösterilerini gerçekleştirdik” dedi. “Çalışmamız EUV litografi camiasında zaten büyük bir etki yarattı, bu yüzden şimdi bir sonraki adımı atmanın heyecanını yaşıyoruz.”
Modern EUV araçlarının ve fabrikalarının güç tüketimi, sektör analisti TechInsights’ı yarı iletken fabrikaların güç tüketimi konusunda alarm vermeye yöneltti. Bu fabrikaların 2030 yılına kadar yılda 54.000 gigawatt (GW) enerji tüketeceği tahmin ediliyor; bu, Singapur veya Yunanistan’ın yıllık tükettiğinden daha fazla. Yeni nesil Hyper-NA EUV litografi piyasaya çıkarsa güç tüketimi daha da yüksek olabilir. Bu nedenle endüstrinin gelecekteki EUV makinelerine güç sağlamak için daha fazla güç verimliliği sağlayan teknolojiler aramaya devam etmesini bekleyebiliriz.
