劳伦斯·利弗莫尔国家实验室正在研发一种新型的铥激光器，其功率达到拍瓦级别，效率是现有EUV光刻工具中使用的二氧化碳激光器的10倍。未来，这种激光器有望取代二氧化碳激光器，应用于光刻系统中。
该项目的目标是通过大口径铥（BAT）激光技术，将EUV光源的效率提高约10倍，从而推动新一代“超越EUV”光刻系统的发展。这些系统能够更快地制造芯片，并且能耗更低。然而，将BAT技术应用于半导体生产需要进行大规模的基础设施改造，因此其实际应用还需时日。当前的EUV系统是经过数十年的发展才达到现在的水平。
极紫外光刻技术的一个显著特点是其极高的功耗。目前的低NA EUV和下一代高NA EUV光刻系统分别消耗1,170千瓦和1,400千瓦的电力。这是因为EUV光刻工具需要高能激光脉冲来蒸发微小的锡滴（温度高达500,000ºC），以形成等离子体并发射出13.5纳米的光。每秒产生数万次这样的脉冲需要庞大的激光基础设施和冷却系统。此外，生成和操控锡滴也需要消耗大量电力。为了防止EUV光被空气吸收，还需要维持真空环境，这也增加了总体的能源消耗。由于EUV工具中的先进反射镜只能反射一小部分EUV光，因此激光器必须变得更强大，以提高生产效率。
劳伦斯·利弗莫尔的研究团队正在测试BAT激光技术，该技术基于掺铥的氟化锂钇，能够实现拍瓦级输出。与二氧化碳激光器不同，BAT激光器在约2微米波长下工作，这在理论上可以提高与锡滴相互作用时的等离子体到EUV的转换效率。此外，BAT系统中使用的二极管泵浦固态技术在电气效率和热管理方面也优于传统的二氧化碳激光器。
研究人员计划将这种紧凑型、高重复率的BAT激光器与产生EUV光的系统结合，以测试其在2微米波长下以焦耳级脉冲输送时与锡滴的相互作用效果。“过去五年中，我们已经进行了理论等离子体模拟和概念验证激光演示，为这个项目奠定了基础，”LLNL的激光物理学家布伦丹·里根表示。“我们的工作已经在EUV光刻领域产生了重要影响，现在我们期待能够迈出下一步。”
现代EUV工具和晶圆厂的高功耗引起了行业分析公司TechInsights的关注。预计到2030年，这些晶圆厂每年将消耗54,000吉瓦的电力，超过新加坡或希腊的年度消耗量。如果下一代高NA EUV光刻技术投入市场，功耗可能会更高。因此，行业将继续寻找更高效的能源技术来为未来的EUV机器提供动力。
