O professor Tsumoru Shintake, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), propôs uma tecnologia de litografia ultravioleta extrema (EUV) que ele afirma ser superior ao método atualmente usado na fabricação de semicondutores.
O método descrito por Shintake e sua equipe usa fontes de luz EUV menores, o que, por sua vez, reduz custos e torna a tecnologia mais sustentável, pois consome menos de um décimo da energia das máquinas convencionais de litografia EUV.
Shintake delineou dois desafios principais com a tecnologia tradicional de litografia EUV que precisam ser abordados para torná-la mais acessível: garantir uma transferência de luz eficiente e evitar aberrações ópticas.
Na tecnologia tradicional de litografia EUV, são necessários seis espelhos, o que significa que a quantidade de energia da fonte de luz EUV original que atinge o wafer é de cerca de 1%. O método simplificado de Shintake requer apenas dois espelhos, o que significa que a porcentagem de energia que atinge o wafer é de cerca de 10%.
Ao otimizar o caminho óptico, o sistema pode operar com uma fonte de luz EUV de apenas 20 W, levando a um consumo total de energia inferior a 100 kW. Em contraste, os sistemas tradicionais de litografia EUV geralmente requerem mais de 1 MW de potência.
Shintake disse que, para reduzir o número de espelhos de seis para dois, ele teve que criar um novo método de óptica de iluminação. Apelidado de 'campo de linha dupla', ele irradia uma fotomáscara de espelho plano usada em processos tradicionais de litografia EUV sem interferir no caminho óptico.
“O OIST está comprometido em criar ciência de ponta que impactará a humanidade”, disse Gil Granot-Mayer, vice-presidente executivo do OIST e líder da OIST Innovation. “Essa inovação captura o espírito do OIST de explorar o impossível e oferecer soluções originais”.
Ele acrescentou: “Embora ainda tenhamos um longo caminho a percorrer no desenvolvimento dessa tecnologia, estamos comprometidos em fazê-lo. Esperamos que essa tecnologia de Okinawa tenha um impacto transformador na indústria de semicondutores e ajude a resolver problemas globais, como consumo de energia e descarbonização”.
O OIST disse que entrou com um pedido de patente para a tecnologia e espera que ela seja colocada em uso prático por meio de experimentos de demonstração.
“Esperamos que o mercado global de litografia EUV cresça de 8,9 bilhões de dólares (50,6 bilhões de reais) em 2024 para 17,4 bilhões (99 bilhões de reais) em 2030, com uma taxa média de crescimento anual de aproximadamente 12%”, disse Shintake. “Essa patente tem o potencial de gerar enormes benefícios econômicos”.
Atualmente, a ASML é o único fornecedor global de máquinas de fotolitografia de litografia ultravioleta extrema que são necessárias para fabricar os chips de 3 nm e 5 nm mais avançados, no entanto, a empresa não permaneceu completamente sem concorrência.
Em outubro de 2023, a Canon anunciou que lançaria uma máquina de litografia de nano-impressão que, ao contrário do equipamento de fotolitografia convencional que transfere um padrão de circuito projetando-o no wafer revestido com resistência, pressionará uma máscara impressa com o padrão de circuito na resistência no wafer como um carimbo.
A Canon afirma que as máquinas serão capazes de produzir peças até um nodo de 5 nm e, eventualmente, produzir nodos de 2 nm assim que a tecnologia for refinada ainda mais. Além disso, ao remover a necessidade de um mecanismo óptico, a Canon disse que será capaz de reduzir o custo de propriedade das máquinas.
