Recentment, el professor Tsumoru Shintake de l'Institut de Ciència i Tecnologia d'Okinawa de la Universitat de Postgrau (OIST) va proposar una tecnologia revolucionària de litografia ultraviolada extrema (EUV) que no només va més enllà dels límits de la fabricació de semiconductors existents, sinó que també anuncia un nou capítol en el futur de la indústria.
Aquesta innovació millora significativament l'estabilitat i el manteniment perquè el seu disseny simplificat només requereix dos miralls i una font de llum de només 20 W, reduint així el consum total d'energia del sistema a menys de 100 kW, que és només una desena part del consum d'energia de les tecnologies tradicionals. (que normalment requereixen més d'1 MW (=1000kW) per funcionar). El nou sistema manté un contrast molt alt alhora que redueix l'efecte 3D de la màscara, aconseguint la precisió a nivell nanomètric necessària per a la transferència precisa de patrons lògics de fotomàscares a hòsties de silici.
El nucli d'aquesta innovació és l'ús d'una font de llum EUV més compacta i eficient, que redueix significativament els costos alhora que millora considerablement la fiabilitat i la vida útil de l'equip. És especialment sorprenent que el seu consum d'energia és només una desena part del de les màquines de litografia EUV tradicionals, obrint el camí per al desenvolupament ecològic i sostenible a la indústria dels semiconductors.
La clau d'aquest avenç tecnològic rau en la solució de dos problemes que fa temps que afligeixen la indústria: un és el disseny d'un sistema de projecció òptica minimalista i eficient que consta només de dos miralls curosament configurats; l'altre és el desenvolupament d'un nou mètode que pot guiar amb precisió la llum EUV a l'àrea del patró lògic del mirall pla (fotomàscara) sense obstruccions, aconseguint una optimització del camí òptic sense precedents.
Reptes de la litografia EUV
Processadors que fan possible la intel·ligència artificial (IA), xips de baixa potència per a dispositius mòbils com ara telèfons mòbils i xips per a memòria DRAM d'alta densitat: tots aquests xips avançats de semiconductors es fabriquen mitjançant litografia EUV.
Tanmateix, la producció de semiconductors s'enfronta a problemes d'alt consum d'energia i complexitat de l'equip, la qual cosa augmenta molt el cost d'instal·lació, manteniment i consum d'electricitat. La invenció tecnològica del professor Tsumoru Shintake és una resposta directa a aquest repte, i l'anomena un assoliment innovador que "resol gairebé completament aquests problemes ocults".
Els sistemes òptics tradicionals es basen en la disposició simètrica de les lents i les obertures per aconseguir un rendiment òptim, però les característiques especials de la llum EUV -longitud d'ona extremadament curta i fàcil absorció pels materials- fan que aquest model ja no sigui aplicable. La llum EUV ha de ser reflectida per un mirall creixent i fent ziga-zagues en un espai obert, sacrificant una mica de rendiment òptic. La nova tecnologia d'OIST, mitjançant un sistema de doble mirall axisimètric disposat en línia recta, no només restaura un excel·lent rendiment òptic, sinó que també simplifica enormement l'estructura del sistema.
Reducció important del consum d'energia
Com que l'energia EUV s'atenua un 40% a cada reflex del mirall, en l'estàndard de la indústria, només aproximadament un 1% de l'energia de la font de llum EUV arriba a l'hòstia a través dels 10 miralls utilitzats, la qual cosa significa que es requereix una sortida de llum EUV molt alta. Per satisfer aquesta demanda, el làser de CO2 que impulsa la font de llum EUV requereix molta electricitat, així com molta aigua de refrigeració.
En canvi, limitant el nombre de miralls a un total de només quatre des de la font de llum EUV fins a l'hòstia, es pot transferir més del 10% de l'energia, el que significa que fins i tot una petita font de llum EUV de desenes de watts pot funcionar amb eficàcia. . Això pot reduir significativament el consum d'energia.
Superant dos grans reptes
En comparació amb els estàndards de la indústria existents, el model OIST ha mostrat avantatges significatius amb el seu disseny simplificat (només dos miralls), els requisits de font de llum extremadament baixos (20 W) i el consum total d'energia (menys de 100 kW) que és menys d'una desena part. de les tecnologies tradicionals. Aquesta innovació no només garanteix la transferència de patrons amb precisió a nivell nanomètric, sinó que també redueix l'efecte 3D de la màscara, millorant el rendiment general.
En particular, en reduir el nombre de reflexos del mirall a quatre vegades, el nou sistema aconsegueix una eficiència de transferència d'energia de més del 10%, permetent que fins i tot les petites fonts de llum EUV funcionin de manera eficient, reduint així significativament el consum d'energia. Aquest assoliment no només redueix la càrrega dels làsers de CO2, sinó que també redueix la necessitat d'aigua de refrigeració, incorporant encara més el concepte de protecció del medi ambient.
El professor Tsumoru Shintake també va inventar el mètode òptic d'il·luminació de "camp de doble línia", que resol de manera intel·ligent el problema de la interferència del camí òptic i aconsegueix un mapeig de patrons precís des de la fotomàscara fins a la hòstia de silici. Ho va comparar amb ajustar l'angle d'una llanterna per il·luminar el mirall de la millor manera, evitant col·lisions de llum i maximitzant l'eficiència de la il·luminació, demostrant la seva extraordinària creativitat i saviesa.
