《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》1月7日訊 盡管目前最先進(jìn)的光刻機(jī)已經(jīng)可以用于生產(chǎn)2nm芯片，但科學(xué)家仍在持續(xù)探索以進(jìn)一步提升光刻機(jī)的綜合性能，用于產(chǎn)生光源的激光器或成下一個(gè)突破口。

近日，據(jù)Tom's Hardware報(bào)道，美國(guó)實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)發(fā)一種拍瓦（一種功率單位，表示10^15瓦特）級(jí)的大孔徑銩（BAT）激光器。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。

圖源：LLNL

事實(shí)上，這則消息最早可以追溯至上個(gè)月。當(dāng)時(shí)美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）在新聞稿中宣稱，由該機(jī)構(gòu)牽頭的研究組織旨在為極紫外 (EUV) 光刻技術(shù)的下一次發(fā)展奠定基礎(chǔ)，而其中關(guān)鍵即是被稱作BAT激光器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

公開(kāi)資料顯示，LLNL是美國(guó)著名國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之一，其最初成立于1952年，目前隸屬于美國(guó)能源部的國(guó)家核安全局（NNSA）。數(shù)十年來(lái)，其尖端激光、光學(xué)和等離子體物理學(xué)研究在半導(dǎo)體行業(yè)用于制造先進(jìn)處理器的基礎(chǔ)科學(xué)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

對(duì)于這款尚在開(kāi)發(fā)的新型BAT激光器，LLNL方面表示，其能以更低的能耗制造芯片，并且可能會(huì)催生出下一代“超越EUV”的光刻系統(tǒng)，借此系統(tǒng)生產(chǎn)的芯片將會(huì)“更小、更強(qiáng)大”。

BAT激光器強(qiáng)大的關(guān)鍵或許在于其使用摻銩元素的氟化釔鋰作為增益介質(zhì)。據(jù)悉，通過(guò)該介質(zhì)可以增加激光束的功率和強(qiáng)度。

“我們將在LLNL 建立第一臺(tái)高功率、高重復(fù)率、約2微米的激光器，”LLNL等離子體物理學(xué)家杰克遜·威廉姆斯表示：“BAT 激光器所實(shí)現(xiàn)的功能還將對(duì)高能量密度物理和慣性聚變能領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。”

自誕生以來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)一直競(jìng)相將盡可能多的集成電路和其他功能集成到一塊芯片中，使每一代微處理器變得更小但更強(qiáng)大。過(guò)去幾年，EUV 光刻技術(shù)占據(jù)了領(lǐng)先地位，其由二氧化碳脈沖激光器驅(qū)動(dòng)EUV光源，從而將小至幾納米的微電路蝕刻到先進(jìn)芯片和處理器上。

但目前LLNL的研究表明，BAT激光器的工作波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)更高的等離子體到EUV轉(zhuǎn)換效率。此外，與基于氣體的二氧化碳激光裝置相比，BAT系統(tǒng)中使用的二極管泵浦固態(tài)技術(shù)可以提供更好的整體電氣效率和熱管理。這意味著在半導(dǎo)體生產(chǎn)中實(shí)施BAT技術(shù)將有望減少大量能耗。

據(jù)Tom's Hardware援引市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu) TechInsights的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2030年，半導(dǎo)體晶圓廠每年將消耗54000吉瓦（GW）的電力，超過(guò)新加坡或希臘的年消耗量。因此，預(yù)期半導(dǎo)體行業(yè)將尋找更節(jié)能的技術(shù)來(lái)為未來(lái)的光刻系統(tǒng)提供動(dòng)力。