Per pastaruosius penkerius metus pasaulinė puslaidininkių gamyba buvo beveik sinonimas litografijos mašinų geopolitikai. ASML EUV litografijos sistemos tapo vieninteliu pažangių procesų pasu: bet kuri įmonė, norinti patekti į mazgus, mažesnius nei 5 nm, turi praeiti per šį mechaninį behemotą{2}}įrenginį, kainuojantį daugiau nei 300 mln. USD ir sudarytą iš 450 000 dalių.
Nuo „Apple“ iki TSMC, „Samsung“ iki „Intel“ – visos pramonės inovacijų tempą netiesiogiai ribojo jos gamybos pajėgumai ir tiekimo ritmas...
Neseniai profesoriaus Kuang Cuifang komanda Nacionalinėje pagrindinėje ekstremalių optinių technologijų ir instrumentų laboratorijoje (Extreme Optical Technology and Instrumentation Research Institute) pristatė savo pasiekimą: „10 000{4}} kanalų 3D nanolazerinės tiesioginės rašymo litografijos sistemą“. Šis laimėjimas suteikia naują palaikymą, kad būtų patenkinti pramoniniai didelio-tikslumo, didelio ploto gamybos mikro/nano apdorojimo reikalavimai.
Kinijos optikos draugijos mokslinių ir technologinių laimėjimų ekspertų komitetas vienbalsiai patvirtino: šis projektas demonstruoja reikšmingas sistemos architektūros, šviesos lauko valdymo algoritmų ir didelio{0}}našumo apdorojimo strategijų naujoves, o bendra našumo metrika pasiekia tarptautiniu mastu pirmaujančius lygius.
1. Naujovės · Peržengti ribas nuo „vieno-eigos tikslumo“ iki „dešimties-tūkstančio-eigos sinchronizavimo“
Dviejų-fotonų lazerinio tiesioginio rašymo technologija, pasižyminti didele skyra, mažu šiluminiu poveikiu, galimybe be kaukės-ir 3D apdorojimo potencialu, jau seniai yra mikro/nano gamybos priešakyje. Jis randa platų pritaikymą lustų gamyboje, biomedicinoje, optinėje saugykloje, mikroskysčiuose ir tiksliuose jutikliuose.
Tačiau tradicinis vieno-kanalo lazerinis tiesioginis rašymas susiduria su apdorojimo greičio apribojimais, todėl sunku patenkinti pramoninius didelio-tikslumo, didelio ploto{2}}gamybos poreikius.
„Šiuo metu komercinėje įrangoje visame pasaulyje vis dar daugiausia naudojami vieno{0}}spindulio lazeriai, skirti taškiniam-po-2D raštų arba 3D struktūrų spausdinimui ant substrato medžiagų. Mes siekiame paskatinti transformuojančią pažangą visoje srityje ir susijusiose pramonės šakose pasitelkdami mokslines naujoves“, – aiškino Wen Jisenas, nuolatinis{6}}žhjiango technologijų tyrimų ir instrumentų tyrimų instituto tyrėjas. Universiteto Optoelektronikos mokykla ir Hangdžou tarptautinis mokslo ir technologijų inovacijų centras (STIC).
Kuang Cuifang komanda naujoviškai pasiūlė šviesos lauko valdymo schemą, jungiančią skaitmeninius mikroveidrodžius su mikrolęšių matricomis, leidžiančią sukurti daugiau nei 10 000 (137 × 77) nepriklausomai valdomų lazerinių židinio taškų sistemoje. Kiekvieno židinio taško energiją galima tiksliai sureguliuoti iki daugiau nei 169 lygių ir taip pasiekti tikrą nepriklausomą kelių-kanalų valdymą. Įrenginys veikia 2,39 × 10⁸ vokselių/s spausdinimo greičiu, o apdorojimo greitis ir tikslumas pasiekia pirmaujančius tarptautinius lygius.
Tuo pačiu metu, siekdama išspręsti techninius iššūkius, tokius kaip netolygus šviesos intensyvumas ir aberacijos tarp kelių židinio taškų, komanda sukūrė intelektualų visuotinį optimizavimo algoritmą. Tai padidino židinio matricos šviesos intensyvumo vienodumą iki daugiau nei 95%, tuo pačiu efektyviai ištaisydami taško iškraipymą, žymiai pagerindami nuoseklumą ir apdorojimo tikslumą keliuose kanaluose.
Be to, tyrimo grupė pasiūlė keletą naujoviškų apdorojimo strategijų. Šis laimėjimas yra ne tik „tarptautiniu mastu pirmaujantis“ apdovanojimas, bet ir žlugdantis technologinis proveržis. Tai reiškia, kad mikroskopinėje tikslios struktūros kūrimo srityje mes pagaliau perėjome nuo vienos „siuvinėjimo adatos“ valdymo į „dešimties tūkstančių vienbalsiai siuvinėjančių adatų“ erą.
2. Lyderystė · Visa{0}}grandinės inovacijos nuo mokslo paribių iki komercializavimo
Technologijos didybė slypi ne tik didinant mokslines aukštumas, bet ir mažinant atotrūkį tarp laboratorijos ir industrializacijos. Daugiakanalės 3D nano-tiesioginės lazerinės-rašymo litografijos sistemos gimimas parodo tokią „nuo galo- iki- naujovių“, suteikiančių gamybos įrankius, kurie kadaise buvo neįsivaizduojami daugeliui pažangiausių{7}}pramonių.
12-colių plokštelė, apdorota kelių-kanalų 3D nano-lazerine tiesioginio rašymo sistema
Dėl naujoviško komandos požiūrio ir tyrinėjimo įrenginys pasiekia apdorojimo tikslumą, artėjantį prie -30 nm, apdorojimo greitį 42,7 mm²/min., o maksimalų rašymo dydį apima 12- colių silicio plokšteles. Mokslo ir technologijų inovacijų centro vyriausiasis šios srities mokslininkas akademikas Wu Hanmingas pažymėjo: „Tikimasi, kad ši technologija pirmą kartą bus pritaikyta individualiems, didelės paklausos, mažų partijų produktų sektoriams ir vadovaus būsimai susijusių pramonės šakų plėtros krypčiai.
Sci{0}}Tech inovacijų centre mokslinių tyrimų institutas įkūrė bendrą laboratoriją su Hangzhou Yuzhiquan Precision Instruments Co., Ltd. Bendradarbiaujant siekiama spręsti pažangiausius mokslinius iššūkius nacionalinėje lazerinio tiesioginio rašymo litografijos technologijoje, tuo pat metu skatinant aukšto lygio pramoninių naujovių komercializavimą tarp mokslinių ir giluminių optinių instrumentų mokslinių tyrimų ir plėtros.
Šiuo metu institutas yra sudaręs preliminarius susitarimus dėl technologijų perdavimo su keliomis įmonėmis tokiose srityse kaip kaukių gamyba, optinė apsauga nuo padirbinėjimo{0}} ir AR/VR. Projekto vadovas Kuangas Cuifangas teigė, kad ši įranga...
