事关光刻机！这一新型部件或重塑现有系统 光源效率有望提升10倍

《科创板日报》1月7日讯 尽管目前最先进的光刻机已经可以用于生产2nm芯片，但科学家仍在持续探索以进一步提升光刻机的综合性能，用于产生光源的激光器或成下一个突破口。

近日，据Tom's Hardware报道，美国实验室正在开发一种拍瓦（一种功率单位，表示10^15瓦特）级的大孔径铥（BAT）激光器。据悉，这款激光器拥有将极紫外光刻（EUV）光源效率提高约10倍的能力，或有望取代当前EUV工具中使用的二氧化碳激光器。

图源：LLNL

事实上，这则消息最早可以追溯至上个月。当时美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）在新闻稿中宣称，由该机构牵头的研究组织旨在为极紫外 (EUV) 光刻技术的下一次发展奠定基础，而其中关键即是被称作BAT激光器的驱动系统。

公开资料显示，LLNL是美国著名国家实验室之一，其最初成立于1952年，目前隶属于美国能源部的国家核安全局（NNSA）。数十年来，其尖端激光、光学和等离子体物理学研究在半导体行业用于制造先进处理器的基础科学中发挥了关键作用。

对于这款尚在开发的新型BAT激光器，LLNL方面表示，其能以更低的能耗制造芯片，并且可能会催生出下一代“超越EUV”的光刻系统，借此系统生产的芯片将会“更小、更强大”。

BAT激光器强大的关键或许在于其使用掺铥元素的氟化钇锂作为增益介质。据悉，通过该介质可以增加激光束的功率和强度。

“我们将在LLNL 建立第一台高功率、高重复率、约2微米的激光器，”LLNL等离子体物理学家杰克逊·威廉姆斯表示：“BAT 激光器所实现的功能还将对高能量密度物理和惯性聚变能领域产生重大影响。”

自诞生以来，半导体行业一直竞相将尽可能多的集成电路和其他功能集成到一块芯片中，使每一代微处理器变得更小但更强大。过去几年，EUV 光刻技术占据了领先地位，其由二氧化碳脉冲激光器驱动EUV光源，从而将小至几纳米的微电路蚀刻到先进芯片和处理器上。

但目前LLNL的研究表明，BAT激光器的工作波长可以实现更高的等离子体到EUV转换效率。此外，与基于气体的二氧化碳激光装置相比，BAT系统中使用的二极管泵浦固态技术可以提供更好的整体电气效率和热管理。这意味着在半导体生产中实施BAT技术将有望减少大量能耗。

据Tom's Hardware援引市场调研机构 TechInsights的数据显示，预计到2030年，半导体晶圆厂每年将消耗54000吉瓦（GW）的电力，超过新加坡或希腊的年消耗量。因此，预期半导体行业将寻找更节能的技术来为未来的光刻系统提供动力。