美国国家实验室 LLNL 开发下一代紫外光刻平台，围绕大口径铥激光器展开合作

劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）牵头组建了一项研究合作，旨在探索极紫外（EUV）光刻的下一步发展。

该团队将参与极端光刻与材料创新中心（ELMIC），这是由美国能源部创建的一个微电子科学研究中心，总资助金额高达1.79亿美元。

ELMIC旨在推动将新材料和工艺集成到未来微电子系统中的基础科学研究，其中LLNL牵头的项目是该中心的一项为期四年、资助金额为1200万美元的研究，旨在拓展EUV产生和基于等离子体的粒子源的基础科学。

ELMIC的其他项目将聚焦于等离子体纳米制造、二维材料系统和极端规模存储器等关键研究领域。

LLNL 工作将建立在实验室开发的称为大孔径铥 （BAT） 激光器的驱动系统之上，这是一种使用掺铥钇氟化锂作为激光增益介质的新型拍瓦级激光器概念设计。这种架构应以数百千瓦的平均功率提供超短激光脉冲。

当 BAT 设备的初步结果于 2023 年公布时，LLNL 表示，它提供的脉冲能量是“世界上任何在 2 微米波长附近运行的激光架构报告的最高脉冲能量的 25 倍以上”。

▲左起：Drew Willard、Brendan Reagan 和 Issa Tamer 在大孔径铥 （BAT） 激光系统上工作。图片来源：Jason Laurea/LLNL。

更小、更强大的芯片

掺铥钇氟化锂的特定中心波长约为2微米，与在小于1微米或10微米波长下运行的强激光相比具有潜在优势。类似的掺铥源的应用，包括肾结石治疗和塑料焊接，已经吸引了特朗普夫（Trumpf）等商业开发商的关注。

LLNL表示，在光刻应用中，这种能力可能引领“超越EUV”的下一代平台，生产出更小、更强大、制造速度更快且耗电量更少的芯片。

“在过去五年里，我们已经进行了理论等离子体模拟和概念验证激光演示，为该项目奠定了基础，”LLNL激光物理学家布兰登·里根（Brendan Reagan）说。“我们的工作已经在EUV光刻领域产生了相当大的影响，所以现在我们很兴奋能够迈出这一步。”

研究人员计划将其紧凑的高重复频率BAT激光器与利用超短亚皮秒和整形纳秒脉冲以及高能X射线产生EUV光源的技术相结合。

“该项目将在LLNL建立第一台高功率、高重复频率、约2微米波长的激光器，”LLNL的杰克逊·威廉姆斯（Jackson Williams）指出。“BAT激光器所具备的能力也将对高能量密度物理和惯性聚变能源领域产生重大影响。”