LLNL開發次世代紫外線微影平台 效率大增

媒體報導，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 正在領導一項研究合作夥伴關係，目標是開發下一代極紫外 (EUV) 光刻技術。這項名為「極紫外光刻與材料創新中心」(ELMIC) 的合作項目，獲得了美國能源部 1.79 億美元的資助，旨在推動新材料和製程整合到未來微電子系統的基礎科學進展。

LLNL 領導的專案為期四年，耗資 1200 萬美元，旨在擴展 EUV 產生和基於電漿的粒子源的基礎科學。

該專案的核心是 LLNL 開發的「大口徑銩」(BAT) 雷射驅動系統。BAT 是一種新型的拍瓦級雷射概念設計，採用摻銩氟化釔鋰作為雷射增益介質。這種結構預計可以高效地輸出超短雷射脈衝，平均功率達到數百千瓦。與目前的二氧化碳雷射器相比，BAT 雷射系統的效率可提高約 10 倍。

BAT 雷射的獨特之處在於其 2 微米的中心波長，這與其他在 1 微米或以下或 10 微米工作的強雷射不同。這一特性使其成為 EUV 光刻技術的理想光源，並可能催生新一代「超越 EUV」的平台。透過利用 BAT 雷射，可以製造出更小、更強大且製造速度更快的芯片，同時降低能耗。

EUV 光刻技術涉及使用高功率雷射器以每秒數萬滴的速度照射錫滴。雷射將每滴錫滴加熱到 50 萬攝氏度，產生電漿，從而產生波長為 13.5 納米的紫外光。然而，目前的 EUV 光刻系統面臨著能耗極高的挑戰。這是因為產生高能雷射脈衝、冷卻系統、錫滴的產生和操縱，以及真空要求都需耗費大量電力。

LLNL 的研究表明，BAT 雷射技術可以顯著提高 EUV 光源的能量效率。BAT 雷射器能夠以更高的重複率和效率產生 EUV 光，從而降低整體能耗。此外，BAT 雷射器的緊湊設計使其更易於集成到現有的光刻系統中。

除了 EUV 光刻技術之外，BAT 雷射器在其他領域也有廣泛的應用前景，例如高能量密度物理、慣性聚變能源、雷射等離子體加速、質子加速和雷射衝擊噴丸。LLNL 計劃在「木星雷射設施」(JLF) 進行許多實驗，以進一步探索 BAT 雷射的潛力。

LLNL 在 EUV 光刻技術領域擁有豐富的經驗。早在 1997 年，LLNL 就參與開發了第一個原型 EUV 曝光工具。此外，LLNL 還開發了高效的多層光學元件，這些元件在傳輸 EUV 光方面至關重要。多年來，LLNL 在多層塗層科學、光學計量學、光源、雷射器和高性能計算等領域的多學科研究為 EUV 光刻技術的發展做出了重要貢獻。