EUV Lithography คืออะไร...ทำไมจึงควบคุมอนาคตได้
“นี่คือสิ่งที่อยู่เบื้องหลังชิป AI ขนาด 3nm — และมีเพียงบริษัทเดียวในโลกที่ทำได้”
ในใจกลางของเครื่องจักรที่ซับซ้อนที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้าง
มีห้องปฏิบัติการที่เรียกว่า Cleanroom ระดับ Class 1
สะอาดกว่าห้องผ่าตัดพันเท่า — ตามมาตรฐาน ISO 14644-1
หมายความว่า อากาศ 1 ลูกบาศก์ฟุตจะมีอนุภาคฝุ่นไม่เกิน 1 เม็ดที่มีขนาด เกินกว่า 0.5 ไมครอน
ซึ่งระดับนี้จำเป็น เพราะแม้เพียงฝุ่นเล็กกว่าผงแป้งก็สามารถทำให้ชิปขนาด 3 นาโนเมตรเสียหายได้
ในห้องนี้
หยดโลหะดีบุก (tin droplet) ขนาดประมาณ 25 ไมครอน
ถูกปล่อยลงในแนวตั้งด้วยความถี่สูง ราว 50,000 หยดต่อวินาที
ทำไมต้องดีบุก?
เพราะดีบุกมีคุณสมบัติเฉพาะที่เหมาะที่สุดสำหรับปล่อยแสง EUV (Extreme Ultraviolet) เมื่อกลายเป็นพลาสมา
เมื่อโดนพลังงานสูง ดีบุกจะปล่อยโฟตอนในย่าน 13.5 นาโนเมตรได้ “เข้มข้นและเสถียร” กว่าธาตุอื่น
และยังกลายเป็นหยดได้ง่าย ควบคุมการยิงได้แม่นยำกว่าการใช้ก๊าซ
---
เลเซอร์สองชั้น: กระบวนการสร้างแสงที่พิมพ์สมอง
ทันทีที่หยดดีบุกตกลงมาในตำแหน่งเป้าหมาย
จะมีเลเซอร์กำลังสูงสองชุด ยิงเข้าใส่แต่ละหยดตามจังหวะ:
เลเซอร์ชุดแรก ทำหน้าที่ “ปั้นหยด” ให้ได้รูปทรงและขนาดที่เหมาะกับการกระแทก
ถ้าหยดใหญ่ไปหรือรูปทรงเบี้ยว แสง EUV ที่ได้จะเบี่ยงเบนหรืออ่อนกำลัง
เลเซอร์ชุดที่สอง มีความเข้มสูงกว่ามาก
ยิงเข้าไปเพื่อทำให้ดีบุกกลายเป็นพลาสมาร้อนจัด (Laser-Produced Plasma)
พลาสมานี้จะปล่อยแสง EUV ที่เราต้องการ: ความยาวคลื่นเฉพาะที่ 13.5 นาโนเมตร
ทำไมต้อง 13.5 nm?
เพราะความยาวคลื่นนี้ “เล็กพอ” ที่จะพิมพ์ลวดลายวงจรระดับ 3 นาโนเมตรลงบนซิลิคอนได้
ถ้าใช้แสงที่ยาวกว่านี้ ลวดลายจะไม่คม หรือเบลอออกนอกขอบที่ต้องการ
---
แสงที่ต้องเดินทางโดยไม่มีอากาศ
หลังจากเกิดแสง EUV
แสงนี้ ไม่สามารถเดินทางในอากาศได้เลย
เพราะอากาศจะดูดซับหรือกระจายแสงออกหมดทันที
ทั้งระบบจึงต้องอยู่ในสภาวะ สุญญากาศสมบูรณ์ (High Vacuum Chamber)
และทุกองค์ประกอบต้องไม่มีอากาศแม้แต่โมเลกุลเดียวระหว่างทาง
Multilayer Mirror: กระจกที่สะท้อนแสงที่มองไม่เห็น
เนื่องจากแสง EUV ไม่สามารถเดินทางผ่านเลนส์ธรรมดาได้ จึงต้องใช้ ระบบกระจกสะท้อนแบบพิเศษ ที่เรียกว่า Multilayer Mirror
กระจกนี้ทำจากโลหะ โมลิบดีนัม–ซิลิกอน (Mo–Si) ซ้อนกันมากกว่า 100 ชั้น บางชั้นหนาเพียงไม่กี่อะตอม
และเคลือบผิวหน้าด้วย รูทีเนียม (Ruthenium) เพื่อกันการปนเปื้อน
ทำไมต้องซ้อนหลายชั้น?
เพราะแสง EUV มีพลังงานสูง–ความยาวคลื่นต่ำ
การสะท้อนต้องใช้ “การแทรกสอดของคลื่น” ที่ชั้นบางเฉียบเรียงสม่ำเสมอ
คล้ายกับการบังคับให้แสงสะท้อนอย่างแม่นตรงทางเดียวเท่านั้น
กระจกนี้ไม่ได้สะท้อนตรงจากแหล่งกำเนิด
แต่จะอยู่ในช่วงกลางของระบบ optical path
รับแสงที่ปล่อยจากพลาสมาดีบุก
เปลี่ยนทิศ–ควบรวม–พาเข้าสู่ขั้นตอนล่างของการพิมพ์วงจร
---
Reticle Stage: จุดที่แสงกลายเป็นลายวงจร
แสง EUV ที่ถูกควบรวมจะเข้าสู่ส่วนที่เรียกว่า Reticle Stage
ตรงนี้คือที่วาง แผ่น mask หรือที่เปรียบได้กับ แม่พิมพ์ของวงจร
แสงจะทะลุผ่านส่วนโปร่ง และถูกบล็อกในส่วนทึบ
สร้าง pattern ลวดลายวงจรที่ต้องการ
---
Projection Optics: ย่อขนาดลายวงจรให้เล็กลง 4 เท่า
หลังจากผ่าน mask แสงจะเข้าสู่ระบบ Projection Optics ซึ่งเป็นชุดกระจก–เลนส์–ระบบควบคุมที่ย่อภาพที่ได้จาก mask
ให้มีขนาด เล็กลง 4 เท่า ก่อนจะพิมพ์ลงบนเวเฟอร์
การย่อสัดส่วนนี้มีความแม่นระดับ sub-nanometer
ถ้าย่อไม่พอดี หรือโฟกัสคลาดแม้เพียงนิดเดียว
จะเกิด “distortion” ทำให้ลายวงจรเสียทันที
---
Wafer Stage: จุดที่แสงพิมพ์ลงบนแผ่นซิลิคอน
ในที่สุด ลำแสง EUV ที่ถูกปรับขนาดจะพุ่งลงบน เวเฟอร์ซิลิคอน
ที่วางอยู่บนฐานที่เรียกว่า Wafer Stage
Wafer คือ แผ่นซิลิคอนวงกลมบางขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 300 มม.
Stage คือ แท่นควบคุมการเคลื่อนที่ใน 6 แกน (x, y, z, pitch, yaw, roll)
การพิมพ์ต้องแม่นยำสูงสุด → ทุกพิกัดของการวางต้องเคลื่อนไหวแบบ nanopositioning
ความแม่นระดับ Sub-Nanometer: ขยับผิด เท่ากับพังทั้งชิป
ระบบทั้งหมดต้อง ควบคุมตำแหน่ง ความร้อน และการสั่นไหวในระดับ sub-nanometer
ซึ่งหมายถึงความคลาดเคลื่อนไม่เกิน หนึ่งในสิบของพันล้านเมตร
เพื่อให้แม่นขนาดนั้น ต้องใช้ระบบ:
Thermo-mechanical feedback ที่ใช้ ตรวจจับความร้อน–แรงดึง–การขยายตัว
Interferometer sensor สำหรับ ตรวจจับการเปลี่ยนตำแหน่งด้วยเลเซอร์รบกวน
Active vibration isolation เพื่อ กันการสั่นสะเทือนจากพื้น–อากาศ–แม้กระทั่งเสียง
และถ้าเกิดการคลาดเคลื่อนแม้เพียง 0.1 nm
ลายวงจรจะผิดตำแหน่งทันที ทำให้ชิปทั้งแผ่น “เสียทั้ง wafer”
---
ผลิตได้เร็วแค่ไหน?
EUV Lithography สามารถพิมพ์ได้ 100–160 wafer ต่อชั่วโมง แม้ต้อง
เปลี่ยนลวดลายหลายระดับ (multi-pattern)
ทำซ้ำหลายรอบในแต่ละเวเฟอร์ (multi-pass)
ปรับโฟกัสใหม่ทุกครั้งที่ mask เปลี่ยน
ความเร็วระดับนี้ทำให้ “ผลิตชิประดับ 3nm ได้ในสเกลอุตสาหกรรม”
ไม่ใช่แค่ในห้องแล็บ
---
ระบบที่ไม่มีใครทำคนเดียวได้
เครื่อง EUV ไม่ใช่แค่ซับซ้อน
แต่มันคือระบบนิเวศข้ามชาติ:
Zeiss (เยอรมนี) ผลิตระบบเลนส์และกระจกที่แม่นระดับอะตอม
Trumpf (เยอรมนี) ผลิตเลเซอร์ยิงพลาสมาดีบุก
Edwards (UK) ทำระบบสูญญากาศ–ควบคุมก๊าซ
ASML (เนเธอร์แลนด์) เป็นผู้นำทุกระบบมาประกอบ–calibrate–ซิงค์ให้ทำงานร่วมกันได้
ไม่มีประเทศใดในโลกสร้างมันได้โดยลำพัง
แม้แต่ ASML เอง ก็ “ไม่ได้สร้าง” ทุกอย่าง แต่ “ประกอบและควบคุมระบบ”
สุดท้ายแล้ว…เจ้าเครื่องนี้มันผลิตอะไร?
เครื่อง EUV Lithography
ไม่ได้แค่พิมพ์ลาย
มันพิมพ์ “สมองกล” ที่ทำให้ AI คิดได้
ที่ทำให้รถขับเองได้
ที่ทำให้ข้อมูลนับล้านล้านหน่วย… ถูกประมวลผลในชิ้นส่วนที่เล็กกว่าเมล็ดทราย
มันคือหัวใจของยุคปัญญาประดิษฐ์
ของทุกอุปกรณ์ที่ฉลาดขึ้นเรื่อย ๆ
และของทุกระบบควบคุมที่ไม่ต้องรอมนุษย์อีกต่อไป
---
นี่ไม่ใช่เครื่องพิมพ์
ไม่ใช่แค่เลเซอร์
ไม่ใช่แค่พลาสมา
แต่มันคือการรวมกันของ:
ออปติกส์ขั้นสูง + กลศาสตร์สุญญากาศ + ฟิสิกส์ของแสง + วิศวกรรมควบคุมระดับอะตอม
ที่มนุษย์ใช้สร้าง… สมองกลที่ไม่ใช่ของมนุษย์
และทั้งหมดนี้เริ่มจาก… หยดดีบุกหนึ่งหยด
ที่ถูกยิงแสงเข้าไปในห้องที่ไม่มีอากาศ
เพื่อสร้างแสงที่ไม่มีใครมองเห็น
…แต่กำลังสร้างโลกทั้งใบขึ้นมาใหม่
#EUVLithography
#Semiconductor
#AIChip
#AdvancedManufacturing
#TechGeopolitics
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
