مهندسی بی‌نهایت؛ دستگاه تراشه‌سازی فوق‌پیشرفته EUV

آیا شگفت‌انگیز نیست که در قلب تراشه‌ی گوشی هوشمند درون جیب شما، میلیاردها ترانزیستور بر روی تراشه‌ای به اندازه‌ی ناخن انگشت قرار دارد؟ از این هم شگفت‌انگیزتر، دستگاهی است که این ترانزیستورها را بر روی تراشه می‌سازد: دستگاه لیتوگرافی فرابنفش بسیار شدید (EUV).

این دستگاه خارق‌العاده که قیمت آن‌ به بیش از ۱۵۰ میلیون دلار نیز می‌رسد، از نوری استفاده می‌کند که طول موجی فقط به اندازه‌ی ۱۳٫۵ نانومتر دارد: اندازه‌ای کوچک‌تر از یک ویروس! دستگاه EUV الگوهای پیچیده‌ای را روی ویفرهای سیلیکونی حک می‌کند و پایه و اساس ریزتراشه‌هایی را می‌سازد که همه چیز از ابرکامپیوترها گرفته تا خودروهای خودران را به حرکت درمی‌آورند.

اما آنچه دستگاه‌های EUV را واقعا شگفت‌انگیز می‌کند، دقت فوق‌العاده‌ی آن‌ها نیست، بلکه ابعاد نوآوری در پس این فناوری است. تولید نور از قطرات قلع مذاب، تنظیم اجزا با دقتی کمتر از اندازه‌ی یک اتم و انجام میلیاردها عملیات بدون نقص در هر ثانیه، فرایندی در دنیای واقعی را نشان می‌دهد که شبیه داستان‌های علمی‌تخیلی به نظر می‌رسد. فناوری EUV به عنوان یک دستاورد مهندسی، مرزهای نوآوری را جابه‌جا و راه را برای نسل بعدی محاسبات هموار می‌کند.

در این مقاله می‌خواهیم شما را به سفری هیجان‌انگیز به قلب تپنده‌ی تکنولوژی ببریم. برای آشنایی با دستگاه‌‌های فوق‌پیشرفته‌ی لیتوگرافی فرابنفش بسیار شدید که تنها یک شرکت هلندی قادر به ساخت آن است، با ما همراه شوید.

لیتـوگرافی یکی از فرآیندهای کلیدی در ساخت تراشه‌های الکترونیکی است که امکان تولید مدارهای بسیار کوچک و پیچیده را فراهم می‌کند. این فناوری به زبان ساده به معنای «نوشتن با نور» است.

در لیتـوگرافی، طرح مدارهای الکترونیکی روی سطحی به نام ویفر (معمولاً از جنس سیلیکون) چاپ می‌شود. ابتدا سطح ویفر با لایه‌ای حساس به نور (فتورزیست) پوشانده می‌شود. سپس با استفاده از نور یا پرتوهای خاص مانند پرتوهای فرابنفش (UV)، طرح مدار روی این لایه تابیده می‌شود. بخش‌هایی از فتورزیست که در معرض نور قرار می‌گیرند، تغییر خاصیتی می‌دهند و در مرحله‌ی بعدی شسته می‌شوند تا طرح اصلی روی ویفر باقی بماند.

این فرآیند که با دقت بسیار بالا انجام می‌شود، برای تولید تراشه‌هایی که در گوشی‌های هوشمند، کامپیوترها، خودروها و بسیاری دیگر از دستگاه‌های پیشرفته به کار می‌روند، ضروری است. پیشرفت در فناوری لیتوگرافی به تولید تراشه‌های سریع‌تر، کوچک‌تر و کارآمدتر کمک کرده است.

مفهوم اصلی لیتوگرافی، ریشه‌هایی در یک هنر قدیمی با قدمتی بیش از ۲۰۰ سال دارد. البته در آن زمان ویفر سیلیکونی یا حتی مفهوم لیتوگرافی برای ساخت تراشه وجود نداشت، اما ایده‌ی انتقال الگو شناخته شده بود.

لیتوگرافی که با ایده‌پردازی نمایشنامه‌نویس آلمانی به نام یوهان آلویس زنفِلدر در سال ۱۷۹۶ آغاز شد، در مقایسه با روش‌های سنتی نقاشی و مجسمه‌سازی، تکنیک نسبتاً جدیدی محسوب می‌شود. زنفِلدر که در بدهی فرو رفته بود، شروع به آزمایش روش‌های مختلف کرد تا راهی ارزان‌تر برای چاپ نمایشنامه‌ای که به تازگی نوشته بود، پیدا کند. او ابتدا از تکنیک‌های شناخته‌شده‌ی حکاکی استفاده کرد که در آن از جوهری چرب و مقاوم در برابر اسید روی سنگ آهک صافی بهره می‌برد.