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新型组件可能革新光刻系统：光源效能预计提升十倍
发布时间：2025年01月07日 18时51分51秒 精选 人已围观
简介《科创板日报》1月7日报道，尽管目前最先进的光刻机已能制造2nm芯片，科学家们依然在探索进一步提升其综合性能的途径，其中激光器可能成为下一个突破点。...
《科创板日报》1月7日讯 尽管现阶段的光刻设备已能够用于生产2纳米芯片，科学家们仍在不断探索，以期进一步提高光刻机的整体性能，其中激光器的开发可能是下一个技术突破的关键。
最近，Tom's Hardware报道，美国的一个实验室正在研发一种拍瓦级（即10^15瓦特）的大孔径铥（BAT）激光器。该激光器有望将极紫外光刻（EUV）光源的效率提升约10倍，并可能替代当前EUV设备中所使用的二氧化碳激光器。
图源：LLNL
实际上，这一消息早在上个月就已披露。当时，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）在一份新闻稿中声明，该院领导的研究团队致力于推动极紫外（EUV）光刻技术的下一步进展，而关键组成部分即为BAT激光器驱动系统。
根据公开的资料，LLNL是美国的一家著名国家实验室，成立于1952年，目前隶属于美国能源部的国家核安全局（NNSA）。多年来，该实验室在激光技术、光学和等离子体物理学方面的研究为半导体领域的先进处理器制造奠定了基础。
关于仍在开发中的这种BAT激光器，LLNL表示它能以更低的能耗进行芯片制造，并可能催生出下一代超越EUV的光刻系统，从而使得所生产的芯片更加小型化和强大。
BAT激光器的强大性能很可能源于其使用掺铥的氟化钇锂作为增益介质，据说该介质能够提升激光束的功率和强度。
LLNL的等离子体物理学家杰克逊·威廉姆斯表示：“我们将在LLNL建造第一台高功率、高重复率、波长约为2微米的激光器。BAT激光器的功能还有望在高能量密度物理和惯性聚变能领域带来重大影响。”
自半导体行业成立以来，各公司不断追求在单一芯片上集成更多的电路和功能，以使每一代微处理器不仅更小，同时也更强大。在过去几年中，EUV光刻技术凭借二氧化碳脉冲激光器驱动的EUV光源在芯片和处理器上实现了纳米级微电路的蚀刻，已占据市场主导地位。
不过，目前LLNL的研究表明，BAT激光器在工作波长上可以实现更高的等离子体到EUV转换效率。相较于使用气体的二氧化碳激光设备，BAT系统应用的二极管泵浦固态技术能够提供更优的电气效率和热管理。因此，在半导体生产中采用BAT技术有望显著降低能耗。
据Tom's Hardware引用市场调研公司TechInsights的数据显示，预计到2030年，半导体晶圆厂每年将耗电54000吉瓦（GW），这个数字超出了新加坡或希腊的年度用电量。因此，半导体行业亟需寻找更节能的技术以驱动未来的光刻系统。
