Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển thành công máy in thạch bản EUV đơn giản và rẻ hơn, có thể đe dọa đến sự độc quyền của ASML.
Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST) cho biết họ đã thiết kế một thiết bị in thạch bản tia cực tím EUV có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất chất bán dẫn dưới 7 nanomet.
Thiết bị do Giáo sư Tsumoru Shintake và các đồng nghiệp phát triển chỉ sử dụng hai gương trong cấu hình chiếu sáng quang học thay vì sáu gương như các hệ thống thông thường ngày nay. Tuy nhiên, thách thức với hệ thống này là căn chỉnh các gương theo một đường thẳng, đảm bảo hiệu suất cao mà không bị biến dạng thường thấy trong hệ thống chiếu sáng EUV.
Ngoài ra, công nghệ quang học mới còn cải thiện hiệu suất so với trước đây, cho phép hơn 10% năng lượng EUV ban đầu truyền tới tấm bán dẫn, so với khoảng 1% ở cài đặt tiêu chuẩn.
Thiết bị in thạch bản EUV này có cấu trúc đơn giản hơn và giá thành rẻ hơn so với thiết bị do ASML phát triển. Nếu được sản xuất hàng loạt, nó được kỳ vọng sẽ định hình lại ngành công nghiệp thiết bị sản xuất chip và thậm chí là toàn bộ ngành bán dẫn.
Thiết bị in thạch bản EUV của ASML. hình ảnh: ASML
Nhóm nghiên cứu của giáo sư Shintake cho biết họ đã giải quyết được hai thách thức lớn của kỹ thuật in thạch bản EUV: ngăn ngừa quang sai và đảm bảo truyền ánh sáng hiệu quả.
Phương pháp tiếp cận “trường đường kép” của OIST chiếu sáng mặt nạ quang mà không làm ảnh hưởng đến đường quang, giảm thiểu biến dạng và cải thiện độ chính xác của hình ảnh trên tấm bán dẫn. Một trong những ưu điểm của máy là tăng độ tin cậy và giảm độ phức tạp khi bảo trì. Ngoài ra, thiết bị còn giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng. Nhờ đường dẫn quang được tối ưu hóa, hệ thống hoạt động chỉ sử dụng nguồn sáng EUV 20 W và tổng mức tiêu thụ điện năng dưới 100 kW. Đồng thời, các hệ thống EUV truyền thống thường yêu cầu công suất lớn hơn 1 MW. Kết quả là thiết bị in thạch bản mới không yêu cầu hệ thống làm mát phức tạp và đắt tiền.
Hiệu suất của hệ thống đã được kiểm tra bằng phần mềm mô phỏng quang học, xác nhận khả năng sản xuất chip bán dẫn tiên tiến của nó. OIST đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ này và cho biết họ sẽ tiếp tục phát triển máy in thạch bản EUV và đưa nó vào ứng dụng thực tế. Viện coi công nghệ mới là một bước quan trọng trong việc giải quyết các thách thức toàn cầu trong ngành bán dẫn, chẳng hạn như chi phí sản xuất chip và mức tiêu thụ điện của nhà máy bán dẫn tác động đến môi trường.
Thị trường máy EUV toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 8,9 tỷ USD vào năm 2024 lên 17,4 tỷ USD vào năm 2030 và tương lai của thiết bị in thạch bản do OIST phát triển được coi là đầy hứa hẹn.
Quang khắc là một quá trình trong đó mẫu mạch được in lên bề mặt cảm quang của tấm bán dẫn silicon bằng cách chiếu ánh sáng lên tấm bán dẫn silicon thông qua một đĩa thủy tinh có mẫu mạch được vẽ sẵn. Mạch càng nhỏ thì càng cần nhiều bước sóng ánh sáng ngắn hơn, trong đó tia cực tím (EUV) là sự phát triển hiện đại nhất hiện nay.
Những năm gần đây, ASML bị coi là “nút cổ chai” trong sản xuất chất bán dẫn vì gần như là nhà cung cấp máy in thạch bản duy nhất, bao gồm cả máy sử dụng công nghệ in thạch bản nhúng DUV và hệ thống tia cực tím dựa trên chùm tia. Sản phẩm này đóng vai trò trung tâm trong cuộc cạnh tranh địa chính trị giữa Mỹ và Trung Quốc, khi Washington tìm mọi cách ngăn cản Bắc Kinh sử dụng máy móc.
