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美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）正在開展一項具有顛覆性潛力的研究，旨在重塑半導體制造行業。其核心是一種基于銩元素的拍瓦（petawatt）級激光技術（BAT），該技術有望成為極紫外光刻（EUV）技術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。 極紫外光刻技術是目前最先進的芯片制造技術之一，主要用于制造制程小于7nm的芯片。然而，EUV光刻技術的高能耗問題一直備受關注。現有的EUV系統依賴高能激光脈沖，通過蒸發錫滴來產生等離子體，從而發射出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境支持，還伴隨著極高的功耗，低數值孔徑（Low-NA）和高數值孔徑（High-NA）EUV光刻系統的功耗分別高達1170千瓦和1400千瓦。 為了應對這一挑戰，LLNL的研究團隊提出了BAT技術。與當前主流的約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光的轉換效率。此外，BAT技術采用了二極管泵浦固態技術，相較于傳統的氣體激光器，不僅在電效率上表現更佳，還具備優良的熱管理能力。 在過去五年中，LLNL的研究團隊已經在理論模擬和概念驗證方面取得了顯著的進展。科學家們通過理論等離子體模擬和實驗驗證，證明了BAT激光器在實際應用中的潛力。LLNL激光物理學家布倫丹·里根表示，這些研究為EUV光刻領域帶來了新的希望，并將繼續探索這一技術的可能性。 BAT技術的出現，為半導體制造行業帶來了新的曙光。據LLNL稱，該技術有望促成下一代“超越EUV”（BEUV）光刻系統的生產，從而制造出更小、更強大、制造速度更快且耗電量更少的芯片。這不僅將滿足半導體行業對更高分辨率光刻機的需求，還將有助于降低先進芯片制造成本，打破當前EUV光刻機面臨的成本高昂、工藝復雜等瓶頸。 然而，BAT技術的實際應用仍面臨諸多挑戰。現有的EUV系統經過多年的發展，已經達到相對成熟的水平。BAT技術的成功應用需要長時間的流程改進和基礎設施升級。盡管如此，隨著半導體制造行業對更高效、更節能技術的需求不斷增長，BAT技術無疑為這一目標提供了新的可能性。 |
