美国新一代 BAT 激光系统旨在将 EUV 芯片生产效率提高 10 倍

劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（LLNL）正在。该系统可显著提高芯片制造中使用的 EUV 光刻设备的效率。该技术被称为大孔径铥（BAT）激光器，其目标是使效率达到目前占行业主导地位的二氧化碳激光器的十倍左右。

在能源部微电子科学研究中心计划的支持下，极限光刻与材料创新中心（ELMIC）开展了一项为期四年、耗资1200万美元的新项目。这是一项团队合作项目，SLAC 国家加速器实验室、ASML 圣地亚哥分公司和纳米光刻高级研究中心（ARCNL）都参与了该项目。

BAT 激光器采用掺铥氟化钇锂作为增益介质。它的波长约为 2 微米--这与当今的大功率激光器大相径庭，后者的工作波长通常在 1 微米或 10 微米左右。这种新颖的波长在光刻过程中击中锡滴时，可以产生更有效的等离子体到紫外线的转换。

目前，EUV 光刻系统耗电量很大，高 NA EUV 工具的耗电量高达 1,400 千瓦。这些能量大部分用于将锡滴加热到 500,000°C 的高温，以产生等离子体，发射出所需的 13.5 纳米光。与当今的二氧化碳激光器相比，BAT 激光器采用二极管泵浦固态技术，可能会提高能效并改善热量管理。

激光物理学家布伦丹-里根（Brendan Reagan）和等离子体物理学家杰克逊-威廉姆斯（Jackson Williams）是该项目的共同首席研究员，他们是该项目的带头人。他们的研究以五年的等离子体模拟和早期概念验证测试为基础，这些测试已经引起了EUV光刻界的关注。

所有测试都将在 LLNL 的木星激光设备上进行，该设备刚刚完成了为期四年的重大升级。该设施是 LaserNetUS 的一部分，LaserNetUS 是由能源部科学办公室资助的遍布北美的高功率激光实验室网络。

虽然 BAT 激光技术可以加快芯片生产速度并降低能耗，但在半导体行业推广将是一个巨大的挑战。这需要对现有基础设施进行重大改造，而这种改造不可能一蹴而就。毕竟，今天的 EUV 系统从概念到全面投产需要几十年的时间。