로렌스 리버 모어 국립 실험실 (LLNL)은 현재 극한의 자외선 리소그래피 (EUV) 도구에 사용되는 이산화탄소 레이저를 대체하고 광원의 효율을 약 10 회 증가시킬 것으로 예상되는 툴륨을 기반으로 페타 와트 레이저 기술을 개발하고 있습니다. 이 돌파구는 새로운 세대의 "Beyond EUV"리소그래피 시스템이 더 빠른 속도로 에너지 소비로 칩을 제조 할 수있는 길을 열어 줄 수 있습니다.
현재 EUV 리소그래피 시스템의 에너지 소비는 많은 관심을 끌었습니다. 낮은 수치 조리개 (저 -NA)와 높은 수치 조리개 (High-NA) EUV 리소그래피 시스템을 예로 들어 보면 전력 소비는 각각 1,170 킬로와트 및 1,400 킬로와트만큼 높습니다. 이 고 에너지 소비는 주로 EUV 시스템의 작동 원리에 기인합니다. 고 에너지 레이저 펄스는 초당 수만의 주파수로 주석 액 적을 증발시켜 혈장을 형성하고 빛을 발산합니다. 13.5 나노 미터의 파장. 이 과정에는 거대한 레이저 인프라 및 냉각 시스템이 필요할뿐만 아니라 공기에 흡수되는 것을 피하기 위해 진공 환경에서 수행해야합니다. 또한, EUV 도구의 고급 미러는 EUV 조명의 일부만 반영 할 수 있으므로 생산 능력을 높이려면 더 강력한 레이저가 필요합니다.
LLNL이 이끄는 "대형 조리개 툴륨 레이저"(BAT) 기술은 위의 문제를 해결하도록 설계되었습니다. 약 10 미크론의 파장을 갖는 이산화탄소 레이저와 달리, 박쥐 레이저는 2 미크론의 파장에서 작동하며, 이는 주석 액 적이 레이저와 상호 작용할 때 혈장의 전환 효율을 EUV 광으로 전환 효율을 향상시킬 수 있습니다. 또한 BAT 시스템은 다이오드 펌핑 솔리드 스테이트 기술을 사용합니다.이 기술은 가스 이산화탄소 레이저보다 전반적인 전기 효율이 높고 열 관리 기능이 향상됩니다.
처음에, LLNL 연구팀은이 소형 및 고도로 비율 BAT 레이저와 EUV 광원 시스템을 결합하여 2 미크론의 파장에서 주석 액 적과의 상호 작용 효과를 테스트 할 계획이었습니다. "지난 5 년 동안, 우리는이 프로젝트의 토대를 마련하기 위해 이론적 혈장 시뮬레이션과 개념 증명 실험을 완료했습니다. 우리의 작업은 이미 EUV 리소그래피 분야에 중요한 영향을 미쳤으며 이제는 흥분하고 있습니다. LLNL의 레이저 물리학자인 브렌든 레이건 (Brendan Reagan)은 말했다.
그러나 반도체 생산에 BAT 기술을 적용하려면 여전히 주요 인프라 혁신의 과제를 극복해야합니다. 현재의 EUV 시스템은 성숙하는 데 수십 년이 걸렸으므로 BAT 기술의 실제 적용은 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.
2030 년까지 업계 분석가 회사 인 Techinsights에 따르면, 반도체 제조 공장의 연간 전력 소비는 54, 000 Gigawatts (GW)에 도달 할 것이며, 이는 싱가포르 또는 그리스의 연간 전력 소비 이상입니다. 차세대 초 고수성 조리개 (Hyper-NA) EUV 리소그래피 기술이 시장에 들어가면 에너지 소비 문제가 더욱 악화 될 수 있습니다. 따라서보다 효율적이고 에너지 효율적인 EUV 기계 기술에 대한 업계의 수요는 계속 성장할 것이며 LLNL의 Bat Laser 기술은 의심 할 여지 없이이 목표에 대한 새로운 가능성을 제공합니다.
