Недавно је професор Тсумору Схинтаке са Института за науку и технологију Окинаве (ОИСТ) предложио револуционарну технологију екстремне ултраљубичасте (ЕУВ) литографије која не само да превазилази границе постојеће производње полупроводника, већ и најављује ново поглавље у будућности индустрија.
Ова иновација значајно побољшава стабилност и могућност одржавања јер њен поједностављени дизајн захтева само два огледала и извор светлости од само 20В, чиме се укупна потрошња енергије система смањује на мање од 100кВ, што је само једна десетина потрошње енергије традиционалних технологија. (који обично захтевају више од 1МВ (=1000кВ) за рад). Нови систем одржава веома висок контраст док смањује 3Д ефекат маске, постижући нанометарску прецизност потребну за тачан пренос логичких образаца са фотомаски на силиконске плочице.
Срж ове иновације је употреба компактнијег и ефикаснијег ЕУВ извора светлости, који значајно смањује трошкове уз значајно побољшање поузданости и века трајања опреме. Посебно је упечатљиво да је његова потрошња енергије само једна десетина потрошње традиционалних ЕУВ литографских машина, што утире пут зеленом и одрживом развоју у индустрији полупроводника.
Кључ овог технолошког открића лежи у решавању два проблема која дуго муче индустрију: један је дизајн минималистичког и ефикасног оптичког пројекционог система који се састоји од само два пажљиво конфигурисана огледала; други је развој нове методе која може прецизно водити ЕУВ светлост до области логичног узорка на равном огледалу (фотомаска) без препрека, постижући оптимизацију оптичке путање без преседана.
Изазови ЕУВ литографије
Процесори који омогућавају вештачку интелигенцију (АИ), чипови мале снаге за мобилне уређаје као што су мобилни телефони и чипови за ДРАМ меморију високе густине – сви ови напредни полупроводнички чипови се производе коришћењем ЕУВ литографије.
Међутим, производња полупроводника сусреће се са проблемима велике потрошње енергије и сложености опреме, што значајно повећава трошкове инсталације, одржавања и потрошње електричне енергије. Технолошки проналазак професора Цуморуа Схинтакеа је директан одговор на овај изазов и он га назива револуционарним достигнућем које „скоро у потпуности решава ове скривене проблеме“.
Традиционални оптички системи се ослањају на симетричан распоред сочива и отвора бленде да би постигли оптималне перформансе, али посебне карактеристике ЕУВ светлости – изузетно кратка таласна дужина и лака апсорпција материјала – чине да овај модел више није применљив. ЕУВ светлост треба да се рефлектује огледалом у облику полумесеца и цик-цак на отвореном простору, жртвујући неке оптичке перформансе. Нова технологија ОИСТ-а, кроз осносиметрични систем двоструких огледала распоређених у праву линију, не само да враћа одличне оптичке перформансе, већ и у великој мери поједностављује структуру система.
Значајно смањење потрошње енергије
Пошто је ЕУВ енергија ослабљена за 40% при сваком одразу огледала, у индустријском стандарду, само око 1% енергије ЕУВ извора светлости доспева до плочице кроз 10 коришћених огледала, што значи да је потребан веома висок излаз ЕУВ светлости. Да би задовољио ову потражњу, ЦО2 ласер који покреће ЕУВ извор светлости захтева много електричне енергије, као и много воде за хлађење.
Насупрот томе, ограничавањем броја огледала на само четири од ЕУВ извора светлости до плочице, више од 10% енергије се може пренети, што значи да чак и мали ЕУВ извор светлости од десетина вати може ефикасно да ради . Ово може значајно смањити потрошњу енергије.
Превазилажење два велика изазова
У поређењу са постојећим индустријским стандардима, ОИСТ модел је показао значајне предности својим аеродинамичним дизајном (само два огледала), изузетно малим захтевима за извор светлости (20В) и укупном потрошњом енергије (мање од 100кВ) која је мања од једне десетине те традиционалних технологија. Ова иновација не само да обезбеђује пренос шаблона са прецизношћу до нанометарског нивоа, већ и смањује 3Д ефекат маске, побољшавајући укупне перформансе.
Конкретно, смањењем броја рефлексија огледала на четири пута, нови систем постиже ефикасност преноса енергије већу од 10%, омогућавајући чак и малим ЕУВ изворима светлости да раде ефикасно, чиме се значајно смањује потрошња енергије. Ово достигнуће не само да смањује оптерећење ЦО2 ласера, већ и смањује потребу за расхладном водом, додатно отелотворујући концепт заштите животне средине.
Професор Тсумору Схинтаке је такође изумео оптичку методу осветљења „дволинијског поља“, која паметно решава проблем интерференције оптичког пута и постиже тачно мапирање шаблона од фотомаске до силицијумске плочице. Он је то упоредио са подешавањем угла батеријске лампе да осветли огледало на најбољи начин, избегавајући сударе светлости и максимизирајући ефикасност осветљења, демонстрирајући своју изузетну креативност и мудрост.
