美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)正致力于研制一种革命性的激光器拍瓦级(petawatt-class)铥激光器(thulium laser)，其功率远超传统的CO2 EUV激光器，高达10倍之多，为下一代EUV光刻技能的打破奠定了坚实基础。

  据相关报导，LLNL研制的这款激光器选用了大孔径铥(BAT：Big Aperture Thulium)激光技能。与当时职业标准的二氧化碳(CO2)激光器比较，这一技能有望将EUV光源的功率进步约10倍，未来十分有或许成为EUV激光器的新标杆。

  值得一提的是，拍瓦(PW)是一个极端巨大的功率单位，相当于10^15瓦特，一般用于描绘高能激光器的惊人输出功率。

  LLNL以为，这一技能打破将为新一代“逾越EUV”的光刻体系拓荒路途，助力出产出更小、功能更强、制作速度更快且耗电量更少的芯片。

  当时，EUV光刻体系的高能耗问题十分重视。无论是低数值孔径(Low-NA)仍是高数值孔径(High-NA)EUV光刻体系，其功耗都别离高达1,170千瓦和1,400千瓦。

  这一昂扬能耗首要源于EUV光刻体系的作业原理：高能激光脉冲以每秒数万次的频率蒸腾细小的锡液滴(温度高达500,000C)，然后构成宣布13.5纳米波长光的等离子体。这一进程需求巨大的激光基础设施和冷却体系支撑，一起还得保证真空环境以避免EUV光被空气吸收，这无疑进一步增加了全体能耗。

  此外，EUV东西中的先进反射镜只能反射部分EUV光，因而有必要进步激光器的功率以进步出产功率。

  为了处理这一问题，LLNL正在测验新式BAT(大孔径铥)激光器技能。该技能选用掺铥氟化钇锂(Tm：YLF)作为激光增益介质，理论上可以高效地输出拍瓦级、超短激光脉冲，远超现有同类激光器的功能。

  据LLNL介绍，与在约10微米波长下作业的CO2激光器不同，BAT体系在大约2微米的波长下运转。理论上，当与锡液滴相互作用时，这一波长能大大的进步等离子体到EUV的转化功率。一起，与根据气体的CO2激光器比较，BAT体系中运用的二极管泵浦固态技能具有更加好的全体电气功率和热管理能力。

  LLNL物理学家Issa Tamer表明：“据咱们所知，这些脉冲能量是世界上任何波长挨近2微米的激光架构所陈述的最高脉冲能量的25倍以上。”

  LLNL激光物理学家Brendan Reagan也弥补道：“在曩昔的五年里，咱们进行了理论等离子体模仿和概念验证激光演示，为这一项目奠定了坚实基础。咱们的作业现已对EUV光刻范畴产生了明显影响，现在咱们很快乐能迈出下一步。”

  但是，将BAT技能应用于半导体出产仍需战胜严重基础设施改造的应战。因而，这一技能何时能获得实践效果仍有待调查。究竟，当时的EUV极紫外光刻体系也经过了几十年的开发才得以老练。

  职业剖析公司TechInsights曾宣布预警：估计到2030年，半导体晶圆厂每年耗费的电力将到达54,000吉瓦(GW)，这一数字将超越新加坡或希腊的年用电量。

  假如下一代超数值孔径(Hyper-NA EUV)光刻技能上市，其功耗或许会更高。因而，半导体职业将持续寻觅更节能的技能来为未来的EUV光刻机供给动力。而LLNL的BAT激光技能无疑为这一方针供给了新的期望和或许性。