Neseniai profesorius Tsumoru Shintake iš Okinavos mokslo ir technologijų instituto absolventų universiteto (OIST) pasiūlė revoliucinę ekstremalios ultravioletinės (EUV) litografijos technologiją, kuri ne tik peržengia esamos puslaidininkių gamybos ribas, bet ir skelbia naują skyrių ateityje. pramonei.
Ši naujovė žymiai pagerina stabilumą ir techninę priežiūrą, nes supaprastinta konstrukcija reikalauja tik dviejų veidrodžių ir tik 20 W šviesos šaltinio, todėl bendras sistemos energijos suvartojimas sumažėja iki mažiau nei 100 kW, o tai yra tik dešimtoji tradicinių technologijų energijos suvartojimo. (kurioms veikti paprastai reikia daugiau nei 1MW (=1000kW)). Naujoji sistema palaiko labai didelį kontrastą ir sumažina kaukės 3D efektą, todėl pasiekiamas nanometrų tikslumas, reikalingas tiksliam loginių modelių perkėlimui iš fotokaukių į silicio plokšteles.
Šios naujovės esmė – kompaktiškesnio ir efektyvesnio EUV šviesos šaltinio naudojimas, kuris žymiai sumažina sąnaudas, o kartu gerokai pagerina įrangos patikimumą ir tarnavimo laiką. Ypač stebina tai, kad jo energijos suvartojimas yra tik dešimtadalis tradicinių EUV litografijos mašinų energijos, o tai atveria kelią ekologiškam ir tvariam puslaidininkių pramonės vystymuisi.
Raktas į šį technologinį proveržį slypi sprendžiant dvi problemas, kurios jau seniai kamuoja pramonę: viena – minimalistinės ir efektyvios optinės projekcijos sistemos, kurią sudaro tik du kruopščiai sukonfigūruoti veidrodžiai, dizainas; kitas yra naujo metodo, kuris gali tiksliai nukreipti EUV šviesą į plokštumos veidrodžio (fotomasko) loginio modelio sritį be kliūčių, sukūrimas, taip pasiekiant precedento neturintį optinio kelio optimizavimą.
EUV litografijos iššūkiai
Procesoriai, leidžiantys dirbtinį intelektą (DI), mažos galios lustai mobiliesiems įrenginiams, pavyzdžiui, mobiliesiems telefonams, ir didelio tankio DRAM atminties lustai – visi šie pažangūs puslaidininkiniai lustai gaminami naudojant EUV litografiją.
Tačiau puslaidininkių gamyba susiduria su didelio energijos suvartojimo ir įrangos sudėtingumo problemomis, o tai labai padidina įrengimo, priežiūros ir elektros energijos sąnaudas. Profesoriaus Tsumoru Shintake technologijos išradimas yra tiesioginis atsakas į šį iššūkį, ir jis vadina tai proveržio pasiekimu, kuris „beveik visiškai išsprendžia šias paslėptas problemas“.
Tradicinės optinės sistemos remiasi simetrišku objektyvų ir apertūrų išdėstymu, kad būtų pasiektas optimalus veikimas, tačiau dėl specialių EUV šviesos savybių – itin trumpo bangos ilgio ir lengvo medžiagų sugerties – šis modelis nebetinkamas. EUV šviesa turi atsispindėti pusmėnulio veidrodyje ir zigzagais atviroje erdvėje, o tai paaukoti tam tikrą optinį našumą. Naujoji OIST technologija per ašies simetrišką dviejų veidrodžių sistemą, išdėstytą tiesia linija, ne tik atkuria puikias optines charakteristikas, bet ir labai supaprastina sistemos struktūrą.
Žymiai sumažintas energijos suvartojimas
Kadangi EUV energija kiekvienu veidrodžio atspindžiu susilpnėja 40%, pagal pramonės standartą tik apie 1% EUV šviesos šaltinio energijos pasiekia plokštelę per 10 naudojamų veidrodžių, o tai reiškia, kad reikalinga labai didelė EUV šviesos galia. Norint patenkinti šį poreikį, CO2 lazeris, varantis EUV šviesos šaltinį, reikalauja daug elektros energijos, taip pat daug aušinimo vandens.
Priešingai, apribojus veidrodžių skaičių iki keturių iš EUV šviesos šaltinio į plokštelę, galima perduoti daugiau nei 10 % energijos, o tai reiškia, kad net mažas dešimčių vatų EUV šviesos šaltinis gali veikti efektyviai. . Tai gali žymiai sumažinti energijos suvartojimą.
Įveikti du pagrindinius iššūkius
Palyginti su esamais pramonės standartais, OIST modelis parodė didelius pranašumus dėl savo supaprastinto dizaino (tik du veidrodžiai), ypač mažais šviesos šaltinio reikalavimais (20 W) ir bendru energijos suvartojimu (mažiau nei 100 kW), kuris yra mažiau nei viena dešimtoji. tradicinių technologijų. Ši naujovė ne tik užtikrina rašto perkėlimą nanometrų tikslumu, bet ir sumažina kaukės 3D efektą, pagerindama bendrą veikimą.
Visų pirma, sumažinus veidrodžio atspindžių skaičių iki keturių kartų, naujoji sistema pasiekia daugiau nei 10 % energijos perdavimo efektyvumą, leidžiantį efektyviai veikti net mažiems EUV šviesos šaltiniams ir taip žymiai sumažinti energijos sąnaudas. Šis pasiekimas ne tik sumažina CO2 lazerių apkrovą, bet ir sumažina aušinimo vandens poreikį, dar labiau įkūnijant aplinkos apsaugos koncepciją.
Profesorius Tsumoru Shintake taip pat išrado „dviejų linijų lauko“ apšvietimo optinį metodą, kuris sumaniai išsprendžia optinio kelio trukdžių problemą ir pasiekia tikslų modelio atvaizdavimą nuo fotokaukės iki silicio plokštelės. Jis palygino tai su žibintuvėlio kampo reguliavimu, kad veidrodis būtų apšviestas geriausiu būdu, išvengiant šviesos susidūrimų ir maksimaliai padidinant apšvietimo efektyvumą, parodydamas savo nepaprastą kūrybiškumą ir išmintį.
