Buzz
Giáo sư Tsumoru Shintake từ Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa, Nhật Bản đã đưa ra một giải pháp đột phá để sản xuất máy quang khắc bán dẫn tia cực tím EUV với thiết kế đơn giản hơn và chi phí vận hành thấp hơn so với các thiết bị ASML của Hà Lan. Nếu giải pháp này được thương mại hóa, nó có khả năng làm thay đổi toàn bộ ngành sản xuất thiết bị gia công bán dẫn hoặc thậm chí ngành bán dẫn nói chung.Hiện tại, các máy quang khắc EUV sử dụng 6 gương phản chiếu tia EUV để định hướng vào từng góc của tấm wafer silicon trong quá trình quang khắc. Trong khi đó, hệ thống mới của giáo sư Shintake và nhóm nghiên cứu chỉ cần 2 gương để thực hiện nhiệm vụ này.
Máy quang khắc EUV hiện tại, do ASML là nhà sản xuất duy nhất, có giá rất cao. Ví dụ, máy quang khắc EUV với khẩu độ thấp có giá khoảng 183 triệu USD mỗi máy, trong khi phiên bản High-NA Twinscan EXE:5000 mới nhất có giá lên tới 380 triệu USD. Chi phí cao là do hệ thống 6 gương cần vận hành chính xác và đồng bộ để quang khắc các transistor siêu nhỏ kích thước nanomet. Các thiết bị phức tạp còn phải loại bỏ tình trạng lệch sóng tia sáng thường gặp ở dải cực tím.
Hệ thống mới với 2 gương của Nhật Bản không chỉ đơn giản hơn mà còn tăng gấp 10 lần năng lượng tia EUV tiếp cận tấm wafer silicon, từ 1% so với các máy quang khắc EUV hiện tại. Đây là những cải tiến đột phá mà các nhà khoa học Nhật Bản vừa công bố.
Nhóm nghiên cứu dưới sự dẫn dắt của giáo sư Shintake đã khắc phục được hai vấn đề lớn trong quang khắc bán dẫn tia EUV hiện tại: ngăn chặn lệch sóng ánh sáng và đảm bảo năng lượng tia UV tiếp cận chính xác tấm wafer silicon trong quá trình gia công chip. Họ đã đặt tên cho giải pháp mới là dual-line-field.
Giải pháp này chiếu sáng photomask, lớp dùng để quang khắc transistor và các lớp kết cấu chip bán dẫn lên wafer silicon mà không làm ảnh hưởng đến đường đi quang học của tia EUV, từ đó giảm thiểu sự biến dạng ánh sáng và đảm bảo độ chính xác của hình ảnh trên photomask khi quang khắc vào tấm wafer bán dẫn.
Kỹ thuật quang khắc dual-line-field mới của Nhật Bản còn có ưu điểm là tăng cường độ tin cậy của thiết bị gia công bán dẫn, giảm nhu cầu bảo trì và bảo dưỡng. Đồng thời, chi phí vận hành và điện năng tiêu thụ của hệ thống cũng giảm đáng kể. Hệ thống này chỉ tiêu tốn 20W điện cho nguồn tia EUV, và toàn bộ hệ thống chỉ cần dưới 100 kW điện để hoạt động. Trong khi đó, các máy của ASML hiện tại tiêu thụ hơn 1MW điện. Việc tiết kiệm điện cũng làm cho hệ thống làm mát trở nên đơn giản hơn.
Nghiên cứu mới đã được kiểm tra qua phần mềm mô phỏng quang học, xác nhận khả năng ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật gia công bán dẫn này. Viện OIST đã đăng ký bản quyền sở hữu trí tuệ cho phát minh này, cho thấy họ sẵn sàng thương mại hóa công nghệ.
Hệ thống đơn giản, tiết kiệm điện và ít bảo trì mà vẫn đảm bảo chất lượng wafer bán dẫn sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể chi phí sản xuất chip.
Phát minh này rõ ràng có tiềm năng lớn. Dự báo thị trường thiết bị quang khắc EUV toàn cầu sẽ tăng doanh thu từ 8.9 tỷ USD năm nay lên 17.4 tỷ USD vào năm 2030. Với thiết bị giá rẻ, vận hành đơn giản và ít bảo trì, ngành bán dẫn toàn cầu sẽ được tiếp cận với công nghệ quang khắc EUV mới trong những năm tới.
