近日，日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）發(fā)布了一項(xiàng)重大研究報(bào)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(shù)。這一創(chuàng)新技術(shù)超越了當(dāng)前半導(dǎo)體制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)界限，其設(shè)計(jì)的光刻設(shè)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(jī)的十分之一，從而實(shí)現(xiàn)了能源消耗的顯著降低。

極紫外光刻技術(shù)（EUV lithography）是制造精密芯片的關(guān)鍵技術(shù)，它利用極紫外波段的光學(xué)特性和材料特性進(jìn)行工作。然而，在傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡以及傳統(tǒng)的紫外線光刻技術(shù)中，光學(xué)元件如光圈和透鏡等以軸對(duì)稱方式排列在一條直線上，這種方法并不適用于EUV射線，因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)極短，大部分會(huì)被材料吸收。因此，EUV光通常使用月牙形鏡子進(jìn)行引導(dǎo)，但這又會(huì)導(dǎo)致光線偏離中心軸，從而犧牲重要的光學(xué)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(shù)。該技術(shù)通過(guò)將兩個(gè)具有微小中心孔的軸對(duì)稱鏡子排列在一條直線上，實(shí)現(xiàn)了卓越的光學(xué)特性。由于EUV的吸收率極高，每次鏡子反射都會(huì)使能量減弱40%。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只有大約1%的EUV光源能量能夠通過(guò)10面反射鏡最終到達(dá)晶圓，這意味著需要非常高的EUV光輸出。然而，OIST的新技術(shù)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(guò)10%的能量能夠穿透到晶圓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了功耗的顯著降低。

為了實(shí)現(xiàn)這一創(chuàng)新，OIST采用了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其核心投影儀由兩個(gè)反射鏡組成，就像天文望遠(yuǎn)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(jiǎn)潔，相比傳統(tǒng)投影儀至少需要6個(gè)反射鏡來(lái)說(shuō)，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

據(jù)悉，這一新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過(guò)重新思考光學(xué)像差校正理論而實(shí)現(xiàn)的，其性能已經(jīng)通過(guò)光學(xué)模擬軟件得到了驗(yàn)證，完全能夠滿足先進(jìn)半導(dǎo)體的生產(chǎn)需求。OIST研究團(tuán)隊(duì)將這一設(shè)計(jì)命名為“雙線場(chǎng)”的新型照明光學(xué)方法，它使用EUV光從正面照射平面鏡光掩模，而不會(huì)干擾光路。

總體而言，OIST設(shè)計(jì)的新型極紫外光刻技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了顯著的改進(jìn)。這些改進(jìn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是能源效率的大幅提高?；贠IST設(shè)計(jì)的光刻設(shè)備可以采用更小巧的EUV光源，其功耗僅為傳統(tǒng)EUV光刻機(jī)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(shù)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(shù)能夠顯著降低成本。這不僅包括直接的電費(fèi)支出減少，還包括設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行成本的降低，進(jìn)一步降低了半導(dǎo)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(shù)不僅提高了能源效率和降低了成本，還大幅提升了機(jī)器的可靠性和使用壽命。這意味著設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中能夠保持更高的穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的使用周期，從而減少了因設(shè)備故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間和維修成本。

目前，OIST已經(jīng)為這一創(chuàng)新技術(shù)申請(qǐng)了專利，并有望給全球EUV光刻市場(chǎng)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)高盛研究公司此前的分析，EUV光刻技術(shù)有望在未來(lái)幾十年內(nèi)顯著提升全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的價(jià)值，從目前的6000億美元增長(zhǎng)到更高的水平。