美国实验室开发拍瓦级BAT激光器，或将提升EUV光刻效率10倍

近日，Tom's Hardware报道称，美国一家实验室正在研发拍瓦（功率单位，表示10^15瓦）级大口径铥（BAT）激光器。据悉，这种激光器有能力将极紫外光刻（EUV）光源的效率提高约10倍，并有望取代当前EUV工具中使用的二氧化碳激光器。

其实这个消息可以追溯到上个月。当时，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）在新闻稿中宣布，该机构领导的研究组织旨在为下一步发展极紫外（EUV）光刻技术奠定基础，而关键被称为BAT激光器的驱动系统。

公开资料显示，LLNL是美国著名的国家实验室之一。它最初成立于1952年，目前隶属于美国能源部国家核安全局（NNSA）。几十年来，其尖端激光、光学和等离子体物理研究在半导体行业用于制造先进处理器的基础科学中发挥了关键作用。

对于这款仍在开发中的新型BAT激光器，LLNL表示，它可以制造能耗更低的芯片，并可能催生下一代“超越EUV”的光刻系统。该系统生产的芯片将“更小，功能更强大”。

也许BAT激光器功率的关键在于它使用掺铥氟化钇锂作为增益介质。据悉，通过这种介质可以提高激光束的功率和强度。

LLNL 等离子体物理学家 Jackson Williams 表示：“我们将在 LLNL 建造第一台高功率、高重复率、~2 微米激光器。”并对惯性聚变能源领域产生重大影响。”

自诞生以来，半导体行业一直在竞相将尽可能多的集成电路和其他功能集成到单个芯片中，从而使每一代微处理器变得更小但更强大。 EUV 光刻在过去几年中占据了领先地位，CO2 脉冲激光器驱动 EUV 光源，将小至几纳米的微电路蚀刻到先进的芯片和处理器上。

但目前LLNL的研究表明，BAT激光器的工作波长可以实现更高的等离子体到EUV的转换效率。此外，与气体 CO2 激光设备相比，BAT 系统中使用的二极管泵浦固态技术可提供更好的整体电效率和热管理。这意味着在半导体生产中实施 BAT 技术预计将显着减少能源消耗。

Tom's Hardware 援引市场研究公司 TechInsights 的数据称，到 2030 年，半导体工厂预计每年消耗 54,000 吉瓦 (GW) 的电力，超过新加坡或希腊的年消耗量。因此，半导体行业预计将寻找更节能的技术来为未来的光刻系统提供动力。