สตาร์ทอัพรัสเซียพัฒนาเทคโนโลยีมัลติแคโธด ลดเวลาฉายซิลิกอนแวฟเฟอร์เหลือห้านาที

การสตาร์ทอัพของรัสเซียเปิดเผยเทคโนโลยีลิเธอร์กราฟีแบบหลายเส้นทางที่อ้างว่าสามารถทำให้ขั้นตอนการฉายแสงบน ซิลิคอนแวฟเฟอร์ ลดลงจากสองสัปดาห์เป็นเพียงห้านาที ซึ่งอาจเปลี่ยนโฉมวิธีผลิตชิประดับโลกได้ หากผ่านการทดสอบและพัฒนาไปสู่เชิงพาณิชย์อย่างเต็มรูปแบบ

Overview

เทคโนโลยีนี้มีแกนหลักคือ multicathode ที่สามารถสร้างลำแสงอิเล็กตรอนหลายเส้นพร้อมกัน โดยทีมวิศวกรได้ประกอบและทดสอบส่วนหัวของระบบแล้ว ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าการฉายแสงบนแวฟเฟอร์อาจใช้เวลาเพียง 5‑7 นาที เทียบกับเครื่องลิเธอร์กราฟีแบบเดี่ยวซึ่งต้องใช้เวลาถึงสองสัปดาห์

แม้ว่าขณะนี้ยังไม่มีเครื่องลิเธอร์กราฟีเต็มรูปแบบ แต่การพัฒนาองค์ประกอบสำคัญอย่าง multicathode ถือเป็นก้าวแรกที่สำคัญ เนื่องจากอัตราการผลิตที่เร็วขึ้นจะช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความสามารถในการตอบสนองต่อความต้องการของตลาดชิปในระดับนานาชาติ

Technology Details

ส่วนหัว multicathode ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดลำแสงอิเล็กตรอนหลายจุดที่ทำบนซับสเตรตเดียวกัน แทนที่จะใช้ระบบกระจกและเซอร์โบเชิงซ้อนตามแบบของเทคโนโลยีต่างประเทศ ทำให้โครงสร้างโดยรวมง่ายขึ้น ลดการสูญเสียพลังงาน และอาจลดค่าเครื่องจักรได้

• ความกว้างปลายแหล่งกำเนิดลำแสงอยู่ที่ 1.5‑2 nm ซึ่งเป็นหนึ่งในขนาดเล็กที่สุดของหัวแบบนี้ที่เคยผลิต
• ระยะเวลาการฉายแสงบนแวฟเฟอร์คาดว่าจะลดลงจาก 1‑2 สัปดาห์ เป็น 5‑7 นาที
• การพัฒนาต้นแบบเต็มรูปแบบอาจใช้เวลา ประมาณ 3 ปี เพื่อให้ครอบคลุมมาตรฐานชิปตั้งแต่ 350 nm ถึงระดับหลายนาโนเมตร

อย่างไรก็ตาม ความละเอียดสูงสุดที่สามารถทำได้ในปัจจุบันยังขึ้นอยู่กับวัสดุฟอโตรเรซิสต์มากกว่าขนาดของลำแสงอิเล็กตรอนเอง ซึ่งบ่งชี้ว่าการพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุก็เป็นส่วนสำคัญต่อการบรรลุความละเอียดระดับนานาชาติ

Development Status

โครงการนี้ได้เปิดเผยครั้งแรกในฟอรั่ม “Strong Ideas for Modern Times” โดยทีมงานระบุว่า ขั้นตอนการวิจัย ได้เสร็จสิ้นและส่วนหัว multicathode ทำงานได้ตามที่คาดหวังแล้ว อย่างไรก็ตาม เครื่องลิเธอร์กราฟีเต็มรูปแบบยังไม่ได้สร้าง เนื่องจากเพียงแค่ส่วนของแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนเท่านั้นที่พร้อมใช้งาน

ทีมพัฒนาวางแผนที่จะดำเนินการต่อในขั้นตอน การออกแบบและประกอบเครื่องลิเธอร์กราฟีเต็มรูปแบบ รอบ ๆ multicathode ที่ได้ทดสอบแล้ว การทำงานร่วมกับระบบควบคุมลำแสงอิเล็กตรอนหลายเส้นทางจะเป็นความท้าทายต่อไป

Expert Opinions

ผู้เชี่ยวชาญด้านไมโครอิเล็กทรอนิกส์ของโครงการริเริ่มเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Technology Initiative) อย่าง Sergey Sazonov ให้ความเห็นว่า “แนวคิดนี้มีศักยภาพ หากการควบคุม multicathode สามารถทำได้อย่างเสถียรในระดับอุตสาหกรรม” แต่เขาก็เตือนว่าต้องผ่านขั้นตอนทดสอบและปรับแต่งหลายขั้นก่อนจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

อีกด้านหนึ่ง Sergey Varnavsky นักวิศวกรผู้เชี่ยวชาญด้านอุปกรณ์ลิเธอร์กราฟี แสดงความระมัดระวังว่า “ขณะนี้มีเพียงส่วนหัว multicathode เท่านั้นที่ทำงานได้จริง การขาดแคลนเงินทุนต่อเนื่องอาจทำให้เทคโนโลยีต่างประเทศก้าวหน้าเร็วกว่า” อย่างไรก็ตาม เขากล่าวว่าตลาดภายในรัสเซียยังอาจต้องการเครื่องจักรแบบนี้เพื่อใช้ในกระบวนการผลิตชิปและแผ่นวงจรพิมพ์

Challenges & Outlook

แม้เทคโนโลยีจะให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจในห้องทดลอง แต่ความท้าทายหลักยังคงอยู่หลายประเด็น ได้แก่ การสร้างระบบควบคุมลำแสงอิเล็กตรอนหลายเส้นทางอย่างแม่นยำ การพัฒนาวัสดุฟอโตรเรซิสต์ที่รองรับความละเอียดระดับนาโนเมตร และการจัดหาเงินทุนให้ต่อเนื่องตลอดระยะเวลาการพัฒนา

หากโครงการประสบความสำเร็จ จะทำให้ รัสเซีย มีเครื่องลิเธอร์กราฟีในประเทศเอง ลดการพึ่งพาผู้นำตลาดเช่น IMEC ของเบลเยียมที่มีฐานเงินทุนหลายแสนล้านดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม ณ ปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานชัดเจนว่าโครงการจะสามารถแข่งขันระดับโลกได้ภายในระยะเวลาอันใกล้

Summary

สตาร์ทอัพรัสเซียได้พัฒนา multicathode ที่อาจทำให้การฉายแสงบนซิลิคอนแวฟเฟอร์เร็วขึ้นจากสองสัปดาห์เป็นห้านาที แม้ว่ายังอยู่ในขั้นตอนวิจัยและต้องเผชิญความท้าทายด้านเทคโนโลยีและเงินทุน แต่ถ้าประสบความสำเร็จอาจเปลี่ยนโฉมตลาดลิเธอร์กราฟีภายในประเทศได้.