Nesen profesors Tsumoru Shintake no Okinavas Zinātnes un tehnoloģiju institūta absolventu universitātes (OIST) ierosināja revolucionāru ekstremālās ultravioletās (EUV) litogrāfijas tehnoloģiju, kas ne tikai pārsniedz esošās pusvadītāju ražošanas robežas, bet arī vēsta par jaunu nodaļu nākotnē. nozare.
Šis jauninājums ievērojami uzlabo stabilitāti un apkopi, jo tās vienkāršotajam dizainam ir nepieciešami tikai divi spoguļi un tikai 20 W gaismas avots, tādējādi samazinot sistēmas kopējo enerģijas patēriņu līdz mazāk nekā 100 kW, kas ir tikai viena desmitā daļa no tradicionālo tehnoloģiju jaudas patēriņa. (kuru darbībai parasti ir nepieciešams vairāk nekā 1 MW (=1000 kW)). Jaunā sistēma saglabā ļoti augstu kontrastu, vienlaikus samazinot maskas 3D efektu, panākot nanometru līmeņa precizitāti, kas nepieciešama precīzai loģisko modeļu pārnešanai no fotomaskām uz silīcija plāksnēm.
Šīs inovācijas kodols ir kompaktāka un efektīvāka EUV gaismas avota izmantošana, kas ievērojami samazina izmaksas, vienlaikus ievērojami uzlabojot aprīkojuma uzticamību un kalpošanas laiku. Īpaši pārsteidzoši ir tas, ka tā enerģijas patēriņš ir tikai viena desmitā daļa no tradicionālajām EUV litogrāfijas mašīnām, paverot ceļu zaļai un ilgtspējīgai attīstībai pusvadītāju nozarē.
Šī tehnoloģiskā izrāviena atslēga slēpjas divu problēmu risināšanā, kas jau sen ir nomocījušas nozari: viena ir minimālistiskas un efektīvas optiskās projekcijas sistēmas dizains, kas sastāv tikai no diviem rūpīgi konfigurētiem spoguļiem; otrs ir jaunas metodes izstrāde, kas var precīzi virzīt EUV gaismu uz plaknes spoguļa (fotomaskas) loģiskā raksta apgabalu bez šķēršļiem, panākot vēl nebijušu optiskā ceļa optimizāciju.
EUV litogrāfijas izaicinājumi
Procesori, kas padara iespējamu mākslīgo intelektu (AI), mazjaudas mikroshēmas mobilajām ierīcēm, piemēram, mobilajiem tālruņiem, un mikroshēmas augsta blīvuma DRAM atmiņai — visas šīs uzlabotās pusvadītāju mikroshēmas tiek ražotas, izmantojot EUV litogrāfiju.
Tomēr pusvadītāju ražošana saskaras ar liela enerģijas patēriņa un iekārtu sarežģītības problēmām, kas ievērojami palielina uzstādīšanas, apkopes un elektroenerģijas patēriņu. Profesora Tsumoru Shintake tehnoloģiju izgudrojums ir tieša atbilde uz šo izaicinājumu, un viņš to sauc par izrāvienu, kas "gandrīz pilnībā atrisina šīs slēptās problēmas".
Tradicionālās optiskās sistēmas balstās uz objektīvu un apertūru simetrisko izvietojumu, lai panāktu optimālu veiktspēju, taču EUV gaismas īpašās īpašības – ārkārtīgi īss viļņa garums un viegla materiālu absorbcija – padara šo modeli vairs nepiemērojamu. EUV gaisma ir jāatstaro ar pusmēness spoguli un zigzagiem atklātā telpā, upurējot zināmu optisko veiktspēju. Jaunā OIST tehnoloģija, izmantojot asimetrisku divu spoguļu sistēmu, kas sakārtota taisnā līnijā, ne tikai atjauno izcilu optisko veiktspēju, bet arī ievērojami vienkāršo sistēmas struktūru.
Ievērojams enerģijas patēriņa samazinājums
Tā kā EUV enerģija tiek vājināta par 40% pie katra spoguļa atstarošanas, nozares standartā tikai aptuveni 1% no EUV gaismas avota enerģijas sasniedz plāksni caur 10 izmantotajiem spoguļiem, kas nozīmē, ka ir nepieciešama ļoti liela EUV gaismas atdeve. Lai apmierinātu šo pieprasījumu, CO2 lāzeram, kas darbina EUV gaismas avotu, ir nepieciešams daudz elektroenerģijas, kā arī daudz dzesēšanas ūdens.
Turpretim, ierobežojot spoguļu skaitu līdz četriem no EUV gaismas avota uz plāksni, var pārsūtīt vairāk nekā 10% enerģijas, kas nozīmē, ka pat neliels EUV gaismas avots ar desmitiem vatu var darboties efektīvi. . Tas var ievērojami samazināt enerģijas patēriņu.
Divu galveno izaicinājumu pārvarēšana
Salīdzinot ar esošajiem nozares standartiem, OIST modelis ir uzrādījis ievērojamas priekšrocības ar tā racionālo dizainu (tikai divi spoguļi), īpaši zemām gaismas avota prasībām (20 W) un kopējo enerģijas patēriņu (mazāk nekā 100 kW), kas ir mazāks par vienu desmito daļu no tā. tradicionālajām tehnoloģijām. Šis jauninājums ne tikai nodrošina raksta pārnešanu ar nanometru līmeņa precizitāti, bet arī samazina maskas 3D efektu, uzlabojot kopējo veiktspēju.
Konkrēti, samazinot spoguļu atspīdumu skaitu līdz četrām reizēm, jaunā sistēma sasniedz vairāk nekā 10% enerģijas pārneses efektivitāti, ļaujot efektīvi darboties pat maziem EUV gaismas avotiem, tādējādi ievērojami samazinot enerģijas patēriņu. Šis sasniegums ne tikai samazina CO2 lāzeru slodzi, bet arī samazina nepieciešamību pēc dzesēšanas ūdens, vēl vairāk iemiesojot vides aizsardzības koncepciju.
Profesors Tsumoru Shintake arī izgudroja "divlīniju lauka" apgaismojuma optisko metodi, kas gudri atrisina optiskā ceļa traucējumu problēmu un nodrošina precīzu modeļu kartēšanu no fotomaskas līdz silīcija plāksnītei. Viņš to salīdzināja ar lukturīša leņķa regulēšanu, lai vislabāk apgaismotu spoguli, izvairoties no gaismas sadursmēm un maksimāli palielinot apgaismojuma efektivitāti, demonstrējot savu neparasto radošumu un gudrību.
