Pada tanggal 5 Januari 2025, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sedang mengembangkan teknologi laser kelas petawatt berbasis thulium yang diperkirakan akan menggantikan laser karbon dioksida yang digunakan dalam alat litografi ultraviolet ekstrem (EUV) saat ini dan meningkatkan efisiensi sumber dengan faktor sekitar sepuluh. Terobosan ini dapat membuka jalan bagi generasi baru sistem litografi "Beyond EUV" yang dapat membuat keripik lebih cepat dan dengan lebih sedikit energi.
Saat ini, konsumsi energi sistem litografi EUV adalah perhatian utama. Sistem litografi EUV rendah-NA dan tinggi, misalnya, mengkonsumsi sebanyak 1.170 kW dan 1.400 kW, masing-masing. Konsumsi energi tinggi ini berasal dari prinsip sistem EUV: pulsa laser berenergi tinggi menguapkan tetesan timah (500, 000 derajat Celcius) puluhan ribu kali per detik untuk membentuk plasma dan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 13,5 nanometers. Tidak hanya proses ini membutuhkan infrastruktur laser yang luas dan sistem pendingin, tetapi juga perlu dilakukan di lingkungan vakum untuk mencegah cahaya EUV diserap oleh udara. Selain itu, cermin canggih dalam alat EUV hanya mencerminkan sebagian dari cahaya EUV, sehingga laser yang lebih kuat diperlukan untuk meningkatkan throughput.
Teknologi "laser thulium laser bukaan besar" (BAT) terkemuka di LLNL dirancang untuk mengatasi masalah ini. Tidak seperti laser karbon dioksida, yang memiliki panjang gelombang sekitar 10 mikron, laser kelelawar beroperasi pada panjang gelombang 2 mikron, yang secara teoritis meningkatkan efisiensi konversi plasma-ke-EUV dari tetesan timah saat mereka berinteraksi dengan laser. Selain itu, sistem BAT menggunakan teknologi solid-state yang dipompa dioda, yang memberikan efisiensi listrik keseluruhan yang lebih tinggi dan manajemen termal yang lebih baik daripada laser CO2 gas.
Awalnya, tim peneliti LLNL berencana untuk menggabungkan laser kelelawar yang ringkas dan pengulangan tinggi dengan sistem sumber cahaya EUV untuk menguji interaksinya dengan tetesan timah pada panjang gelombang 2 mikron, "kata LLNL Laser Fissicis, For-complay-compleims. Pekerjaan kami telah membuat dampak yang signifikan di bidang litografi EUV, dan kami sekarang menantikan langkah selanjutnya dalam penelitian kami. "
Namun, menerapkan teknologi BAT untuk produksi semikonduktor masih membutuhkan mengatasi tantangan modifikasi infrastruktur utama. Sistem EUV saat ini telah memakan waktu beberapa dekade untuk matang, sehingga aplikasi teknologi kelelawar yang praktis mungkin memakan waktu lebih lama.
Perusahaan analis industri TechInsights memperkirakan bahwa pada tahun 2030, pabrik semikonduktor akan mengkonsumsi 54, 000 Gigawatts (GW) listrik setiap tahun, lebih dari penggunaan listrik tahunan Singapura atau Yunani. Masalah konsumsi energi dapat diperburuk lebih lanjut jika generasi hyper-numerical aperture (hiper-NA) generasi berikutnya teknologi litografi EUV datang ke pasar. Akibatnya, kebutuhan industri akan teknologi mesin EUV yang lebih efisien dan hemat energi akan terus tumbuh, dan teknologi laser kelelawar LLNL tentu saja membuka kemungkinan baru untuk tujuan ini.
