حال ہی میں، اوکیناوا انسٹی ٹیوٹ آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی گریجویٹ یونیورسٹی (OIST) کے پروفیسر Tsumoru Shintake نے ایک انقلابی انتہائی الٹرا وائلٹ (EUV) لیتھوگرافی ٹیکنالوجی کی تجویز پیش کی جو نہ صرف موجودہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کی حدود سے باہر جاتی ہے بلکہ مستقبل میں ایک نئے باب کا آغاز بھی کرتی ہے۔ صنعت
یہ اختراع استحکام اور برقرار رکھنے کی صلاحیت کو نمایاں طور پر بہتر بناتی ہے کیونکہ اس کے آسان ڈیزائن کے لیے صرف دو آئینے اور صرف 20W کے روشنی کے منبع کی ضرورت ہوتی ہے، اس طرح سسٹم کی کل بجلی کی کھپت 100kW سے کم ہو جاتی ہے، جو روایتی ٹیکنالوجیز کی بجلی کی کھپت کا صرف دسواں حصہ ہے۔ (جس کو چلانے کے لیے عام طور پر 1MW (=1000kW) سے زیادہ کی ضرورت ہوتی ہے)۔ نیا نظام ماسک 3D اثر کو کم کرتے ہوئے بہت زیادہ کنٹراسٹ کو برقرار رکھتا ہے، فوٹو ماسک سے سلیکون ویفرز میں منطقی نمونوں کی درست منتقلی کے لیے ضروری نینو میٹر سطح کی درستگی کو حاصل کرتا ہے۔
اس جدت کا بنیادی مقصد ایک زیادہ کمپیکٹ اور موثر EUV لائٹ سورس کا استعمال ہے، جو لاگت کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے جبکہ سامان کی قابل اعتمادی اور سروس لائف کو بہت بہتر بناتا ہے۔ خاص طور پر حیرت انگیز بات یہ ہے کہ اس کی بجلی کی کھپت روایتی EUV لتھوگرافی مشینوں کا صرف دسواں حصہ ہے، جو سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں سبز اور پائیدار ترقی کی راہ ہموار کرتی ہے۔
اس تکنیکی پیشرفت کی کلید دو مسائل کو حل کرنے میں مضمر ہے جنہوں نے صنعت کو طویل عرصے سے دوچار کر رکھا ہے: ایک کم سے کم اور موثر آپٹیکل پروجیکشن سسٹم کا ڈیزائن جو صرف دو احتیاط سے تشکیل شدہ آئینے پر مشتمل ہے۔ دوسرا ایک نیا طریقہ تیار کرنا ہے جو EUV روشنی کو ہوائی جہاز کے آئینے (فوٹوماسک) پر منطقی پیٹرن کے علاقے میں بغیر کسی رکاوٹ کے درست رہنمائی کر سکتا ہے، بے مثال آپٹیکل راستے کی اصلاح کو حاصل کر سکتا ہے۔
EUV لتھوگرافی کے چیلنجز
مصنوعی ذہانت (AI) کو ممکن بنانے والے پروسیسرز، موبائل آلات جیسے موبائل فونز کے لیے کم طاقت والی چپس، اور ہائی ڈینسٹی DRAM میموری کے لیے چپس - یہ تمام جدید سیمی کنڈکٹر چپس EUV لتھوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے تیار کی گئی ہیں۔
تاہم، سیمی کنڈکٹرز کی پیداوار کو زیادہ بجلی کی کھپت اور آلات کی پیچیدگی کے مسائل کا سامنا ہے، جس سے تنصیب، دیکھ بھال اور بجلی کی کھپت کی لاگت بہت بڑھ جاتی ہے۔ پروفیسر Tsumoru Shintake کی ٹیکنالوجی کی ایجاد اس چیلنج کا براہ راست جواب ہے، اور وہ اسے ایک اہم کامیابی قرار دیتے ہیں جو "ان پوشیدہ مسائل کو تقریباً مکمل طور پر حل کر دیتی ہے۔"
روایتی آپٹیکل سسٹم بہترین کارکردگی کے حصول کے لیے لینز اور یپرچرز کے ہم آہنگی پر انحصار کرتے ہیں، لیکن EUV روشنی کی خاص خصوصیات - انتہائی مختصر طول موج اور مواد کے ذریعے آسانی سے جذب - اس ماڈل کو مزید قابل اطلاق نہیں بناتے ہیں۔ EUV روشنی کو ہلال کے آئینے سے منعکس کرنے کی ضرورت ہوتی ہے اور کھلی جگہ میں زگ زیگ ہوتے ہیں، کچھ نظری کارکردگی کی قربانی دیتے ہیں۔ OIST کی نئی ٹکنالوجی، ایک سیدھی لکیر میں ترتیب دیے گئے ایک محوری دوہری عکس کے نظام کے ذریعے، نہ صرف بہترین آپٹیکل کارکردگی کو بحال کرتی ہے، بلکہ نظام کی ساخت کو بھی بہت آسان بناتی ہے۔
بجلی کی کھپت میں نمایاں کمی
چونکہ ہر آئینے کی عکاسی پر EUV توانائی کو 40% تک کم کیا جاتا ہے، صنعتی معیار میں، EUV لائٹ سورس انرجی کا صرف 1% استعمال شدہ 10 آئینے کے ذریعے ویفر تک پہنچتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ بہت زیادہ EUV لائٹ آؤٹ پٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس طلب کو پورا کرنے کے لیے، CO2 لیزر جو EUV روشنی کے منبع کو چلاتا ہے، بہت زیادہ بجلی کے ساتھ ساتھ بہت سارے ٹھنڈے پانی کی ضرورت ہوتی ہے۔
اس کے برعکس، EUV لائٹ سورس سے لے کر ویفر تک آئینے کی تعداد کو صرف چار تک محدود کر کے، 10% سے زیادہ توانائی منتقل کی جا سکتی ہے، یعنی دسیوں واٹ کا ایک چھوٹا EUV لائٹ سورس بھی مؤثر طریقے سے کام کر سکتا ہے۔ . یہ نمایاں طور پر بجلی کی کھپت کو کم کر سکتا ہے.
دو بڑے چیلنجز پر قابو پانا
موجودہ صنعتی معیارات کے مقابلے میں، OIST ماڈل نے اپنے ہموار ڈیزائن (صرف دو آئینے)، انتہائی کم روشنی کے منبع کی ضروریات (20W) اور کل بجلی کی کھپت (100kW سے کم) کے ساتھ نمایاں فوائد دکھائے ہیں جو کہ اس کے دسویں حصے سے بھی کم ہے۔ روایتی ٹیکنالوجی کے. یہ اختراع نہ صرف نینو میٹر سطح کی درستگی کے ساتھ پیٹرن کی منتقلی کو یقینی بناتی ہے بلکہ مجموعی کارکردگی کو بہتر بناتے ہوئے ماسک کے 3D اثر کو بھی کم کرتی ہے۔
خاص طور پر، آئینے کے انعکاس کی تعداد کو چار گنا تک کم کر کے، نیا نظام 10% سے زیادہ کی توانائی کی منتقلی کی کارکردگی کو حاصل کرتا ہے، یہاں تک کہ چھوٹے EUV روشنی کے ذرائع کو بھی موثر طریقے سے کام کرنے کی اجازت دیتا ہے، اس طرح بجلی کی کھپت میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ یہ کامیابی نہ صرف CO2 لیزرز پر بوجھ کو کم کرتی ہے، بلکہ ٹھنڈے پانی کی ضرورت کو بھی کم کرتی ہے، جس سے ماحولیاتی تحفظ کے تصور کو مزید تقویت ملتی ہے۔
پروفیسر Tsumoru Shintake نے "ڈبل لائن فیلڈ" الیومینیشن آپٹیکل طریقہ بھی ایجاد کیا، جو آپٹیکل راستے میں مداخلت کے مسئلے کو چالاکی سے حل کرتا ہے اور فوٹو ماسک سے سلکان ویفر تک درست پیٹرن میپنگ حاصل کرتا ہے۔ اس نے اپنی غیر معمولی تخلیقی صلاحیتوں اور دانشمندی کا مظاہرہ کرتے ہوئے اسے ٹارچ کے زاویہ کو بہترین طریقے سے روشن کرنے، روشنی کے تصادم سے بچنے اور روشنی کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے سے تشبیہ دی۔
