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从左至右：德鲁·威拉德、布兰登·里根和伊萨·塔默正在大口径铥（BAT）激光系统上责任。（像片：杰森·劳雷亚/LLNL）
数十年来，好意思国劳伦斯利弗莫尔国度践诺室（LLNL）在激光、光学和等离子体物理学鸿沟的顶端计议，在半导体行业用于制造先进微处理器的基础科学中进展了要津作用。这些考虑机芯片股东了现在东说念主工智能、高性能超等考虑机和智高东说念主机鸿沟的惊东说念主改进。
如今，由LLNL率领的一个新的计议妥洽伙伴接洽旨在为下一代极紫外（EUV）光刻本领奠定基础，该本领围绕践诺室斥地的运转系统——大口径铥（BAT）激光系统张开。这一禁绝可能为新一代“卓越 EUV”的光刻系统铺平说念路，从而以更快的速率和更低的能耗制造芯片。
该团队将参与极紫外光刻与材料改进中心（ELMIC），这是好意思国动力部（DOE）科学办公室采用的微电子科学计议中心（MSRC）之一。动力部通知为这三个MSRC提供1.79亿好意思元的资金，这些中心是凭证2022年两党通过的《芯片和科学法案》授权确立的。
ELMIC旨在股东将新材料和新工艺集成到畴昔微电子系统中的基础科学跨越。LLNL率领的该神气是ELMIC中心内一项为期四年、耗资1200万好意思元的计议，稀薄旨在膨大围绕EUV产生和基于等离子体的粒子源的基础科学。ELMIC的其他神气将侧重于要津计议鸿沟，如基于等离子体的纳米制造、二维材料系统和极大范围存储。
LLNL率领的神气将测试BAT激光系统在升迁EUV光源遵循方面的才气，与现时的行业尺度——二氧化碳（CO2）激光器比拟，遵循可升迁约10倍。这可能会引颈下一代“卓越EUV”的光刻系统，坐褥出更小、更深广、制造速率更快且耗电量更少的芯片。
“在已往的五年里，咱们也曾完成了表面等离子体模拟和办法考证激光演示，为这个神气奠定了基础，”LLNL激光物理学家布兰登·里根说。“咱们的责任也曾在EUV光刻界产生了非常大的影响，是以咱们现在很雅瞻念迈出这一步。”
里根和LLNL等离子体物理学家杰克逊·威廉姆斯是该项缠绵采集首席计议员。该神气包括来自SLAC国度加快器践诺室、ASML圣地亚哥分公司以及荷兰的先进纳米光刻计议中心（ARCNL）的科学家。
EUV光刻波及高功率激光器以每秒数万滴的速率照耀锡滴。激光将每滴约30微米（百万分之一米）的锡滴加热到50万摄氏度迪士尼乐园彩app1下载，产生等离子体，从而生成波长为13.5纳米的紫外光。
特殊的多层镜子劝诱后光穿过称为掩模的板，这些板上刻有半导体晶片的集成电路复杂图案。后光将图案投射到光刻胶层上，该层被蚀刻掉，从而在芯片上留住集成电路。
LLNL率领的神气将计议一个主要假定，即不错通过为新式拍瓦（petawatt）BAT激光系统斥地的本领来升迁用于半导体坐褥的现存EUV光刻光源的能量遵循。BAT激光系统使用掺铥钇锂氟化物看成增益介质，通过该介质加多激光束的功率和强度。
掺铥钇锂氟化物的独到中心波长约为2微米，不同于通盘其他在1微米或以下或10微米操作的强激光。该神气将是对2微米处焦耳级激光-靶耦合的初度探索。
这项责任建立在LLNL践诺室定向计议和斥地规划的里面投资，以及动力部科学办公室高能物理加快器处置规划和外部国防高档计议规划局的支撑所得回的遵循之上。
计议东说念主员规划展示将紧凑型高疏浚率BAT激光系统与使用整形纳秒脉冲产生EUV光源的本领，以及使用超短亚皮秒脉冲产生高能X射线和粒子的本领相勾通。
“这个神气将在LLNL建立第一个高功率、高疏浚率、约2微米的激光器，”威廉姆斯说。“BAT激光器所具备的才气也将对高能量密度物理和惯性聚变动力鸿沟产生紧要影响。”
好多践诺将在LLNL的“木星激光设施”（Jupiter Laser Facility (JLF) ）进行。JLF是一个中型用户设施，刚刚完成了为期四年的翻修，迪士尼乐园彩app1下载何况是LaserNetUS的成员，后者是动力部科学办公室聚变动力科学在北好意思的高功率激光设施收集。
该图表现了高疏浚率激光脉冲投入LLNL JLF激光设施的泰坦靶区（中心），在那儿，大口径铥激光束击中两种靶建设：短脉冲照耀液流片以产生高能粒子（左），长脉冲照耀液滴以产生极紫外光并进行其他践诺（右）。
自确立以来，半导体行业就一直在不断竞赛，通过尽可能多地将集成电路和其他特点集成到一个芯片上，使每一代微处理器变得更小但更深广。在已往几年里，EUV光刻本领一直占据前沿地位，因为它使用EUV光在先进芯片和处理器上蚀刻出仅有几纳米大小的微不雅电路。
里根指出，践诺室恒久以来一直在创举EUV光刻本领的发展，包括早期的光谱计议，这些计议为基于等离子体的EUV光源奠定了基础。
1997年，一项波及LLNL、桑迪亚国度践诺室和劳伦斯伯克利国度践诺室的妥洽计议神气导致了工程测试台的斥地，这是第一个原型EUV曝光器具。
此外，践诺室还斥地了高效的多层光学元件，这些元件在传输和运输用于光刻的EUV光方面进展了要津作用。此前，LLNL曾与ASML妥洽，诈骗践诺室平庸的等离子体模拟才气来优化光源遵循。
多年来，LLNL的多学科计议为多层涂层科学和本领、光学计量学、光源、激光器、高性能考虑，以及值得防止的是，2022年12月在国度点燃设施（NIF）杀青的历史性聚变点燃成就，作念出了迫切孝敬。
ASML是最大生意芯片坐褥商所使用的EUV光刻机的制造商，该公司使用CO2脉冲激光器来运转EUV光源。但LLNL已往十年的计议标明，较新的二极管运转的固态激光本领为杀青EUV光刻系统更高的功率和举座遵循提供了一条有但愿的路线。
除了里根和威廉姆斯外，LLNL多学科团队的要津成员还包括费利西·阿尔伯特、莱莉·基亚尼、艾米丽·林克、托马斯·斯平卡、伊萨·塔默和斯科特·威尔克斯。
该神气还包括SLAC高能量密度分部主任、前LLNL等离子体物理组组长西格弗里德·格伦泽，ASML首席EUV光源计议本领群众迈克尔·珀维斯迪士尼乐园彩app1下载，以及ARCNL光源部门肃肃东说念主奥斯卡·韦尔索拉托。