o limite do AI é a litografia, o limite da litografia é a lente

--- Por que é difícil fazer lentes de litografia?
EUV e óptica DUV de alta precisão, representam o limite de todo o sistema industrial de ultra precisão. Eles dependem simultaneamente de materiais, revestimentos, medição, ajuste, controle térmico, controle de vibração, algoritmos, modelagem de erros e acumulação de experiência a longo prazo. O que realmente limita a expansão da produção, muitas vezes não é uma única peça, mas todo o “fecho de precisão”.
Neste ciclo de retroalimentação, o mais central é: você não consegue fabricar algo mais preciso do que sua capacidade de medição.
A comprimento de onda EUV de 13,5 nm é quase totalmente absorvida por todos os materiais, portanto o EUV não pode usar lentes tradicionais, apenas espelhos multicamadas. O espelho EUV da Zeiss, essencialmente, é um sistema de reflexão de nível atômico. Os erros na superfície do espelho geralmente precisam estar na faixa de dezenas de picômetros.
1 pm=10−12 metros
O diâmetro de um átomo é aproximadamente 100 pm, o que significa que muitos erros permitidos na superfície do espelho EUV já estão próximos de metade de um átomo.
Mais difícil do que fazer esse espelho é como medir esses erros de forma estável. Como realizar medições sob deriva térmica, perturbações do ar, vibração. Como manter a consistência em espelhos de grande tamanho. Como formar uma fabricação industrial de repetição de longo prazo e estável. Porque, neste momento, o que se mede não é mais o comprimento, mas a fase da onda de luz em si.
O sistema de medição EUV em si é uma cadeia de produção de alta tecnologia. Inclui interferômetros a laser, fontes de laser ultra-estáveis, ópticas de referência, materiais de expansão térmica extremamente baixa, sistemas de isolamento ativo, mesas de deslocamento de alta precisão, sensores de frente de onda, sistemas de vácuo e algoritmos de compensação de deriva a longo prazo. Muitos fornecedores principais, no mundo, podem ser apenas 1 a 3.
E esses sistemas de medição também precisam de sistemas de medição de nível superior para serem fabricados. Assim, forma-se um ciclo recursivo: a fabricação de equipamentos de medição avançados requer equipamentos de medição ainda mais avançados.
Vamos usar como exemplo uma das gargalos, as ópticas de referência.
A óptica de referência não é um espelho comum. Ela é, essencialmente, o “elemento primordial” no mundo óptico, o ápice de toda a cadeia de precisão industrial. Porque, para medir a superfície do espelho EUV, primeiro é necessário possuir uma óptica de referência mais precisa do que a própria superfície do espelho EUV. Isso gera uma questão assustadora: quem fabrica o espelho mais preciso do mundo?
A fabricação de ópticas de referência, essencialmente, é um processo de aproximação infinita à perfeição da superfície. Ela depende inicialmente de materiais com expansão térmica extremamente baixa, como SCHOTT Zerodur ou materiais da classe ULE. Esses materiais não só exigem uma expansão térmica muito baixa, mas também uma uniformidade interna, estresse interno extremamente baixo, estabilidade a longo prazo e consistência em grandes tamanhos. Muitos materiais precisam de meses de recozimento.
Depois, entra na fase de acabamento ultra preciso. Aqui, já não se trata de polimento comum, mas de MRF (polimento por fluxo magnético), CCOS (polimento controlado por computador), Ion Beam Figuring (correção por feixe de íons). O polimento por feixe de íons é especialmente crítico. Porque o polimento mecânico já não é suficiente, é necessário remover material ao nível atômico. E o mais difícil é que, ao remover uma pequena quantidade de material, toda a forma da superfície muda novamente. Assim, todo o processo de fabricação torna-se: medição → correção → nova medição → nova correção, possivelmente repetindo centenas de vezes.
Por fim, entra na parte mais difícil: como saber se o erro vem da própria óptica ou do sistema de medição? Assim, a indústria usa métodos como a técnica de três espelhos, medição cruzada com múltiplos espelhos, calibração cruzada, padrões de laboratórios nacionais. Muitas vezes, não existe uma verdade absoluta, apenas uma redução contínua na incerteza.
Quando a precisão atinge dezenas de picômetros, todo o ambiente começa a se tornar um inimigo. Micro tremores na Terra, vibração de edifícios, fluxo de ar, variações de temperatura, passos de pessoas podem afetar os resultados. Portanto, muitos laboratórios de medição de ponta controlam a temperatura a 0,001°C, usam isolamento ativo, fundações profundas, ambientes de vácuo, e às vezes só realizam medições à noite, pois durante o dia a vibração do solo é maior.
Assim, o verdadeiro desafio da EUV e da óptica DUV de alta precisão nunca foi uma única peça, mas a capacidade de toda a civilização de ultra precisão trabalhar em harmonia. O que a Zeiss realmente não consegue replicar não é apenas a lente em si, mas também décadas de experiência em design óptico, compensação de erros, algoritmos de sistema, ópticas de referência, ajuste, medição ultra precisa, banco de dados de processos e sistema de talentos. Essas coisas juntas formam a “infraestrutura de precisão” de toda a indústria moderna de litografia.