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美開發新型雷射技術，可提升EUV設備能效，生產出尺寸更小、效能更強、製程速度更快的晶片。（示意圖/達志影像/shutterstock）
美國勞倫斯利弗摩國家實驗室（LLNL）正在研發拍瓦 （千兆瓦）級的銩雷射，其效率較目前半導體極紫外光（EUV）設備所使用的二氧化碳雷射高出10倍。此技術有望取代二氧化碳雷射，為新世代EUV曝光機的研發開啟全新局面，並對現今生產EUV的半導體設備大廠艾司摩爾（ASML）構成重大挑戰。
科技新聞網站 Tom’s Hardware報導，LLNL認為，銩雷射技術有可能為下一代「超 EUV」設備鋪路，進而生產出尺寸更小、效能更強、製程速度更快的晶片，且能同時降低功耗。
現行EUV最主要的課題之一便是高功耗。不論是低數值孔徑 （Low-NA）或高數值孔徑 （High-NA）EUV 設備，功耗都極為龐大，分別高達1170千瓦與1400千瓦。
此高能耗源自於必須透過高能雷射脈衝以每秒數萬次頻率的汽化錫球 （約攝氏50萬度）以產生等離子體，再發射波長為 13.5 奈米的雷射。這個過程需要龐大且耗能的雷射基礎設施與冷卻系統，同時必須確保真空環境，以避免EUV光被空氣吸收，進一步增加整體功耗。
不僅如此，EUV曝光機中的精密反射鏡只能反射部分的EUV光，因此必須提高雷射的功率才能提升產能。
LLNL目前正進行大口徑銩雷射（BAT）技術的測試。相較於波長約為 10微米的二氧化碳雷射，BAT的波長僅為2微米，理論上與錫球的交互作用下，能提升等離子體轉化為EUV的效率。此外，BAT系統採用二極體泵浦固態技術，能提升整體電能效率與熱管理能力。
LLNL物理學家雷根（Brendan Reagan）表示，過去5年的理論等離子體模擬與概念驗證的雷射實驗，為這項計劃奠定了基礎，並將顯著影響EUV曝光機領域，他們非常期待能踏出下一步。
然而，將BAT技術應用於半導體製造過程中，必須克服大幅改造基礎設施所帶來的挑戰，實際應用所需的時間仍有待觀察。目前的EUV系統歷經數十年的研發才臻於成熟。