Em 2 de agosto, Tsumoru Shintake, professor da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), propôs uma tecnologia de litografia ultravioleta extrema (EUV). A tecnologia de litografia EUV baseada neste design pode funcionar com fontes de luz EUV menores, reduzindo assim custos e melhorando significativamente a confiabilidade e a vida útil da máquina. O consumo de energia é inferior a um décimo do das máquinas tradicionais de litografia EUV, o que ajuda a indústria de semicondutores a se tornar mais sustentável do ponto de vista ambiental.
Entende-se que esta tecnologia pode ser um avanço porque resolve dois problemas que antes eram considerados intransponíveis neste campo. O primeiro é um novo sistema de projeção óptica composto por apenas dois espelhos. O segundo é um novo método de direcionar com eficiência a luz EUV diretamente sobre um padrão lógico em um espelho plano (fotomáscara) sem bloquear o caminho óptico.
A fabricação de chips semicondutores avançados para inteligência artificial (IA), chips de baixo consumo de energia para dispositivos móveis, como telefones celulares, e memória DRAM de alta densidade necessária para uso diário depende da litografia EUV. No entanto, os desafios na produção de semicondutores incluem o alto consumo de energia e a complexidade dos equipamentos, o que aumenta significativamente o custo de instalação, manutenção e consumo de energia. Como disse o professor Hsinchu: “Esta invenção é uma tecnologia inovadora que pode resolver quase completamente esses problemas pouco conhecidos”.
Os sistemas ópticos tradicionais, como câmeras, telescópios e litografia UV convencional, possuem elementos ópticos (como aberturas e lentes) dispostos axialmente simetricamente ao longo de um eixo central, o que garante o mais alto desempenho óptico e aberrações ópticas minimizadas. No entanto, isto não se aplica aos raios EUV, pois têm comprimentos de onda extremamente curtos, são absorvidos pela maioria dos materiais e não podem ser transmitidos através de lentes transparentes. Portanto, a luz EUV é refletida por espelhos em forma de crescente que refletem a luz em zigue-zague no espaço aberto ao longo do caminho óptico. No entanto, esta abordagem desvia a luz do eixo central, sacrificando importantes propriedades ópticas e reduzindo o desempenho geral do sistema.
A nova tecnologia alcança propriedades ópticas superiores alinhando dois espelhos axissimétricos com pequenos orifícios centrais.
Devido à alta absorção da luz EUV, a energia é reduzida em 40% cada vez que é refletida por um espelho. No padrão da indústria, apenas cerca de 1% da energia da fonte de luz EUV atinge o wafer através dos 10 espelhos usados, o que significa que é necessária uma saída de fonte de luz EUV muito alta. Em comparação, ao limitar o número total de espelhos da fonte EUV para o wafer a quatro, mais de 10% da energia pode ser transferida, o que significa que mesmo pequenas fontes EUV que produzem dezenas de watts podem funcionar com a mesma eficiência, o que pode reduzir significativamente o uso de energia.
O projetor central da litografia EUV, que transfere a imagem da fotomáscara para o wafer de silício, consiste em apenas dois espelhos refletores, semelhantes a um telescópio astronômico. Esta configuração é muito simples, pois os projetores tradicionais necessitam de pelo menos seis espelhos refletores. Isto é conseguido repensando cuidadosamente a teoria óptica de correção de aberrações.
O professor Jun Hsinchu resolveu o problema projetando um novo método óptico de iluminação chamado "campo de linha dupla", que irradia luz EUV da frente para uma fotomáscara de espelho plano sem perturbar o caminho da luz.
O Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa solicitou uma patente para esta tecnologia e espera-se que a coloque em uso prático através de experiências de demonstração. Espera-se que o mercado global de litografia EUV cresça de 8,9 mil milhões de dólares em 2024 para 17,4 mil milhões de dólares em 2030, com uma taxa média de crescimento anual de 12%, e espera-se que esta patente gere enormes benefícios económicos.