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美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）正在開展一項(xiàng)具有顛覆性潛力的研究，旨在重塑半導(dǎo)體制造行業(yè)。其核心是一種基于銩元素的拍瓦（petawatt）級(jí)激光技術(shù)（BAT），該技術(shù)有望成為極紫外光刻（EUV）技術(shù)中二氧化碳激光器的重要替代方案，并將光源效率提升約十倍。 極紫外光刻技術(shù)是目前最先進(jìn)的芯片制造技術(shù)之一，主要用于制造制程小于7nm的芯片。然而，EUV光刻技術(shù)的高能耗問題一直備受關(guān)注�，F(xiàn)有的EUV系統(tǒng)依賴高能激光脈沖，通過蒸發(fā)錫滴來產(chǎn)生等離子體，從而發(fā)射出13.5納米波長的光。這一過程不僅需要大量的冷卻和真空環(huán)境支持，還伴隨著極高的功耗，低數(shù)值孔徑（Low-NA）和高數(shù)值孔徑（High-NA）EUV光刻系統(tǒng)的功耗分別高達(dá)1170千瓦和1400千瓦。 為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，LLNL的研究團(tuán)隊(duì)提出了BAT技術(shù)。與當(dāng)前主流的約10微米的二氧化碳激光器不同，BAT激光器的工作波長為2微米。這一改變理論上能夠顯著提高錫滴與激光的相互作用效率，從而提升等離子體到EUV光的轉(zhuǎn)換效率。此外，BAT技術(shù)采用了二極管泵浦固態(tài)技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的氣體激光器，不僅在電效率上表現(xiàn)更佳，還具備優(yōu)良的熱管理能力。 在過去五年中，LLNL的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在理論模擬和概念驗(yàn)證方面取得了顯著的進(jìn)展�？茖W(xué)家們通過理論等離子體模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了BAT激光器在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。LLNL激光物理學(xué)家布倫丹·里根表示，這些研究為EUV光刻領(lǐng)域帶來了新的希望，并將繼續(xù)探索這一技術(shù)的可能性。 BAT技術(shù)的出現(xiàn)，為半導(dǎo)體制造行業(yè)帶來了新的曙光。據(jù)LLNL稱，該技術(shù)有望促成下一代“超越EUV”（BEUV）光刻系統(tǒng)的生產(chǎn)，從而制造出更小、更強(qiáng)大、制造速度更快且耗電量更少的芯片。這不僅將滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)更高分辨率光刻機(jī)的需求，還將有助于降低先進(jìn)芯片制造成本，打破當(dāng)前EUV光刻機(jī)面臨的成本高昂、工藝復(fù)雜等瓶頸。 然而，BAT技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)�，F(xiàn)有的EUV系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到相對(duì)成熟的水平。BAT技術(shù)的成功應(yīng)用需要長時(shí)間的流程改進(jìn)和基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)。盡管如此，隨著半導(dǎo)體制造行業(yè)對(duì)更高效、更節(jié)能技術(shù)的需求不斷增長，BAT技術(shù)無疑為這一目標(biāo)提供了新的可能性。 |
