5 जनवरी, 2025 को, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (LLNL) एक थ्यूलियम-आधारित पेटावैट-क्लास लेजर तकनीक विकसित कर रहा है, जो वर्तमान चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी (EUV) उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले कार्बन डाइऑक्साइड लेज़रों को बदलने और लगभग दस के कारक द्वारा स्रोत दक्षता बढ़ाने की उम्मीद है। यह सफलता "बियॉन्ड ईयूवी" लिथोग्राफी सिस्टम की एक नई पीढ़ी के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकती है जो चिप्स को तेजी से और कम ऊर्जा के साथ बना सकती है।
वर्तमान में, ईयूवी लिथोग्राफी प्रणालियों की ऊर्जा खपत एक प्रमुख चिंता का विषय है। उदाहरण के लिए, कम-एनए और उच्च-एनए ईयूवी लिथोग्राफी सिस्टम, क्रमशः 1,170 किलोवाट और 1,400 किलोवाट के रूप में उपभोग करते हैं। यह उच्च ऊर्जा की खपत ईयूवी प्रणाली के सिद्धांत से उपजी है: उच्च-ऊर्जा लेजर दालें एक टिन की बूंद (500, 000 डिग्री सेल्सियस) प्रति सेकंड में हजारों बार प्लाज्मा बनाने और 13.5 नैनोमेटर्स के तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश का उत्सर्जन करने के लिए वाष्पित होती हैं। न केवल इस प्रक्रिया के लिए एक व्यापक लेजर बुनियादी ढांचा और शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है, इसे हवा द्वारा अवशोषित होने से ईयूवी प्रकाश को रोकने के लिए एक वैक्यूम वातावरण में भी प्रदर्शन करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, ईयूवी उपकरणों में उन्नत दर्पण केवल ईयूवी प्रकाश के एक हिस्से को दर्शाते हैं, इसलिए थ्रूपुट को बढ़ाने के लिए अधिक शक्तिशाली लेज़रों की आवश्यकता होती है।
LLNL की प्रमुख "बड़े एपर्चर थुलियम लेजर" (BAT) तकनीक को इन मुद्दों को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के विपरीत, जिनमें लगभग 10 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य है, बैट लेजर 2 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य पर संचालित होता है, जो सैद्धांतिक रूप से टिन की बूंदों की प्लाज्मा-टू-ईयूवी रूपांतरण दक्षता में सुधार करता है क्योंकि वे लेजर के साथ बातचीत करते हैं। इसके अलावा, BAT सिस्टम डायोड-पंपेड सॉलिड-स्टेट तकनीक का उपयोग करता है, जो गैस CO2 लेज़रों की तुलना में उच्च समग्र विद्युत दक्षता और बेहतर थर्मल प्रबंधन प्रदान करता है।
प्रारंभ में, LLNL अनुसंधान टीम ने 2 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य पर टिन की बूंदों के साथ अपनी बातचीत का परीक्षण करने के लिए एक EUV प्रकाश स्रोत प्रणाली के साथ कॉम्पैक्ट, उच्च-पुनरावृत्ति-दर बैट लेजर को संयोजित करने की योजना बनाई, "LLNL लेजर भौतिक विज्ञानी ब्रेंडन रीगन ने कहा।" परियोजना। हमारे काम ने पहले ही ईयूवी लिथोग्राफी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रभाव डाला है, और अब हम अपने शोध में अगले कदम का इंतजार कर रहे हैं। "
हालांकि, सेमीकंडक्टर उत्पादन के लिए बैट तकनीक को लागू करने के लिए अभी भी प्रमुख बुनियादी ढांचा संशोधनों की चुनौतियों पर काबू पाने की आवश्यकता है। वर्तमान ईयूवी सिस्टम ने परिपक्व होने में दशकों लग गए हैं, इसलिए बैट तकनीक के व्यावहारिक अनुप्रयोग में अधिक समय लग सकता है।
उद्योग विश्लेषक फर्म Techinsights ने भविष्यवाणी की है कि 2030 तक, सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग प्लांट सालाना 54, 000 gigawatts (GW) का उपभोग करेंगे, सालाना सिंगापुर या ग्रीस के वार्षिक बिजली के उपयोग से अधिक। यदि हाइपर-न्युमेरिकल एपर्चर (हाइपर-एनए) ईयूवी लिथोग्राफी तकनीक की अगली पीढ़ी बाजार में आती है, तो अगली पीढ़ी की अगली पीढ़ी की ऊर्जा खपत समस्या को और बढ़ा दिया जा सकता है। नतीजतन, उद्योग की अधिक कुशल, ऊर्जा-बचत करने वाली ईयूवी मशीन तकनीक की आवश्यकता बढ़ती रहेगी, और एलएलएनएल की बैट लेजर तकनीक निश्चित रूप से इस लक्ष्य के लिए नई संभावनाएं खोलती है।
