據(jù)外媒報導(dǎo)，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）正在研發(fā)銩元素的拍瓦（petawatt）級激光。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，以更快速度和更低能耗制造芯片。

EUV極紫外光刻系統(tǒng)的能耗問題備受關(guān)注。以一般數(shù)值孔徑（Low-NA）和高數(shù)值孔徑（High-NA）EUV極紫外光刻系統(tǒng)為例，二者功耗分別高達(dá)1,170千瓦和1,400千瓦，高能耗來自EUV原理，也就是藉由高能激光脈沖，以每秒數(shù)萬次頻率蒸發(fā)錫球（約50萬°C）以形成等離子體，然后發(fā)射13.5納米波長光。這不僅需龐大雷射基礎(chǔ)設(shè)施和冷卻系統(tǒng)，還需要真空環(huán)境，以避免EUV光被空氣吸收。EUV先進(jìn)反射鏡只能反射部分EUV光，因此需要更強(qiáng)大激光提高產(chǎn)能。

LLNL主導(dǎo)的“大口徑銩激光（BAT）”目標(biāo)為解決以上問題。與波長約為10微米的二氧化碳激光不同，BAT波長為2微米，理論上能提高錫球與激光相互作用時等離子體到EUV光的轉(zhuǎn)換效率。此外，BAT系統(tǒng)采用二極管泵浦固態(tài)，相較氣體二氧化碳激光器，有更高整體電能效率和更佳熱管理。

最初，LLNL團(tuán)隊計劃將這種緊湊且高重復(fù)率的BAT與EUV光源系統(tǒng)結(jié)合，測試2微米波長下與錫球的相互作用。LLNL激光物理學(xué)家Brendan Reagan表示，過去五年完成理論等離子體模擬和概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，為計劃奠定基礎(chǔ)，對EUV產(chǎn)生重要影響，對下步研究充滿期待。

即便如此，要將BAT用于半導(dǎo)體生產(chǎn)仍需克服重大基礎(chǔ)設(shè)施改造的挑戰(zhàn)。因?yàn)镋UV也經(jīng)數(shù)十年發(fā)展才成熟，BAT實(shí)際應(yīng)用可能需較長時間。

有數(shù)據(jù)顯示，到2030年，半導(dǎo)體制造廠的年耗電量將達(dá)到54,000 GW，超過新加坡或希臘年用電量。如果下代超數(shù)值孔徑（Hyper-NA）EUV投入市場，能耗問題可能加劇。產(chǎn)業(yè)對更高效、更節(jié)能的EUV需求持續(xù)成長，而LLNL BAT無疑提供了新的可行性。

封面圖片來源：拍信網(wǎng)