近日，日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）發(fā)布了一項重大研究報告，宣布該校成功研發(fā)出一種突破性的極紫外（EUV）光刻技術。這一創(chuàng)新技術超越了當前半導體制造業(yè)的標準界限，其設計的光刻設備能夠采用更小巧的EUV光源，并且功耗僅為傳統(tǒng)EUV光刻機的十分之一，從而實現(xiàn)了能源消耗的顯著降低。

極紫外光刻技術（EUV lithography）是制造精密芯片的關鍵技術，它利用極紫外波段的光學特性和材料特性進行工作。然而，在傳統(tǒng)光學系統(tǒng)中，如照相機、望遠鏡以及傳統(tǒng)的紫外線光刻技術中，光學元件如光圈和透鏡等以軸對稱方式排列在一條直線上，這種方法并不適用于EUV射線，因為其波長極短，大部分會被材料吸收。因此，EUV光通常使用月牙形鏡子進行引導，但這又會導致光線偏離中心軸，從而犧牲重要的光學特性并降低系統(tǒng)的整體性能。

為了解決這一難題，OIST采用了全新的光刻技術。該技術通過將兩個具有微小中心孔的軸對稱鏡子排列在一條直線上，實現(xiàn)了卓越的光學特性。由于EUV的吸收率極高，每次鏡子反射都會使能量減弱40%。按照行業(yè)標準，只有大約1%的EUV光源能量能夠通過10面反射鏡最終到達晶圓，這意味著需要非常高的EUV光輸出。然而，OIST的新技術將EUV光源到晶圓的反射鏡數(shù)量限制為總共4面，從而使得超過10%的能量能夠穿透到晶圓，進而實現(xiàn)了功耗的顯著降低。

為了實現(xiàn)這一創(chuàng)新，OIST采用了新的結構設計。其核心投影儀由兩個反射鏡組成，就像天文望遠鏡一樣，將光掩模圖像轉(zhuǎn)移到硅片上。這種新的配置方式更為簡潔，相比傳統(tǒng)投影儀至少需要6個反射鏡來說，具有顯著的優(yōu)勢。

據(jù)悉，這一新的結構設計是通過重新思考光學像差校正理論而實現(xiàn)的，其性能已經(jīng)通過光學模擬軟件得到了驗證，完全能夠滿足先進半導體的生產(chǎn)需求。OIST研究團隊將這一設計命名為“雙線場”的新型照明光學方法，它使用EUV光從正面照射平面鏡光掩模，而不會干擾光路。

總體而言，OIST設計的新型極紫外光刻技術在現(xiàn)有技術的基礎上實現(xiàn)了顯著的改進。這些改進主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是能源效率的大幅提高。基于OIST設計的光刻設備可以采用更小巧的EUV光源，其功耗僅為傳統(tǒng)EUV光刻機的十分之一。這意味著在相同的生產(chǎn)條件下，新型光刻技術能夠顯著減少能源消耗，從而提高整體的能源效率。

二是成本的降低。由于功耗的大幅度降低，新型光刻技術能夠顯著降低成本。這不僅包括直接的電費支出減少，還包括設備維護和運行成本的降低，進一步降低了半導體制造的整體成本。

三是可靠性和使用壽命的提升。新型光刻技術不僅提高了能源效率和降低了成本，還大幅提升了機器的可靠性和使用壽命。這意味著設備在長期運行中能夠保持更高的穩(wěn)定性和更長的使用周期，從而減少了因設備故障導致的停機時間和維修成本。

目前，OIST已經(jīng)為這一創(chuàng)新技術申請了專利，并有望給全球EUV光刻市場帶來巨大的經(jīng)濟效益。根據(jù)高盛研究公司此前的分析，EUV光刻技術有望在未來幾十年內(nèi)顯著提升全球半導體市場的價值，從目前的6000億美元增長到更高的水平。