في الثاني من أغسطس، اقترح تسومورو شينتاكي، الأستاذ في معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا في جامعة الدراسات العليا (OIST)، تقنية الطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى (EUV). يمكن أن تعمل تقنية الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية المعتمدة على هذا التصميم مع مصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية الأصغر حجمًا، وبالتالي تقليل التكاليف وتحسين موثوقية الماكينة وعمر الخدمة بشكل كبير. ويقل استهلاك الطاقة عن عُشر استهلاك آلات الطباعة الحجرية التقليدية بالأشعة فوق البنفسجية، مما يساعد صناعة أشباه الموصلات على أن تصبح أكثر استدامة من الناحية البيئية.
ومن المفهوم أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تحقق طفرة لأنها تحل مشكلتين كانت تعتبر في السابق غير قابلة للحل في هذا المجال. الأول هو نظام إسقاط بصري جديد يتكون من مرآتين فقط. أما الطريقة الثانية فهي طريقة جديدة لتسليط ضوء الأشعة فوق البنفسجية بكفاءة مباشرة على نمط منطقي على مرآة مسطحة (قناع ضوئي) دون عرقلة المسار البصري.
ويعتمد تصنيع رقائق أشباه الموصلات المتقدمة للذكاء الاصطناعي، والرقائق منخفضة الطاقة للأجهزة المحمولة مثل الهواتف المحمولة، وذاكرة DRAM عالية الكثافة اللازمة للاستخدام اليومي، على الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، تشمل التحديات في إنتاج أشباه الموصلات ارتفاع استهلاك الطاقة وتعقيد المعدات، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة التركيب والصيانة واستهلاك الطاقة. وكما قال البروفيسور هسينشو، "يعد هذا الاختراع بمثابة تقنية متقدمة يمكنها حل هذه المشكلات غير المعروفة بشكل كامل تقريبًا."
تحتوي الأنظمة البصرية التقليدية، مثل الكاميرات والتلسكوبات والطباعة الحجرية التقليدية للأشعة فوق البنفسجية، على عناصر بصرية (مثل الفتحات والعدسات) مرتبة بشكل متماثل محوريًا على طول محور مركزي، مما يضمن أعلى أداء بصري وتقليل الانحرافات البصرية. ومع ذلك، فإن هذا لا ينطبق على الأشعة فوق البنفسجية، حيث أن لها أطوال موجية قصيرة للغاية، وتمتصها معظم المواد، ولا يمكن أن تنتقل عبر العدسات الشفافة. ولذلك، ينعكس ضوء الأشعة فوق البنفسجية بواسطة مرايا على شكل هلال تعكس الضوء بنمط متعرج في الفضاء المفتوح على طول المسار البصري. ومع ذلك، فإن هذا النهج يزيح الضوء بعيدًا عن المحور المركزي، مما يؤدي إلى التضحية بالخصائص البصرية المهمة وتقليل الأداء العام للنظام.
تحقق التقنية الجديدة خصائص بصرية فائقة من خلال محاذاة مرآتين متماثلتين محوريتين مع فتحات مركزية صغيرة.
بسبب الامتصاصية العالية لضوء الأشعة فوق البنفسجية، تنخفض الطاقة بنسبة 40% في كل مرة تنعكس فيها المرآة. وفقًا لمعايير الصناعة، يصل حوالي 1% فقط من طاقة مصدر ضوء EUV إلى الرقاقة من خلال المرايا العشرة المستخدمة، مما يعني أن هناك حاجة إلى خرج مصدر ضوء EUV عالي جدًا. بالمقارنة، من خلال الحد من إجمالي عدد المرايا من مصدر الأشعة فوق البنفسجية إلى الرقاقة إلى أربعة، يمكن نقل أكثر من 10% من الطاقة، مما يعني أنه حتى مصادر الأشعة فوق البنفسجية الصغيرة التي تنتج عشرات الواط يمكن أن تعمل بكفاءة متساوية، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من استخدام الطاقة.
يتكون جهاز العرض الأساسي للطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية، والذي ينقل الصورة الموجودة على القناع الضوئي إلى رقاقة السيليكون، من مرآتين عاكستين فقط، على غرار التلسكوب الفلكي. هذا التكوين بسيط للغاية، حيث تتطلب أجهزة العرض التقليدية ستة مرايا عاكسة على الأقل. ويتم تحقيق ذلك من خلال إعادة التفكير بعناية في نظرية تصحيح الانحراف في البصريات.
قام البروفيسور جون هسينشو بحل المشكلة من خلال تصميم طريقة إضاءة بصرية جديدة تسمى "مجال الخط المزدوج"، والتي تشع ضوء الأشعة فوق البنفسجية من الأمام إلى قناع ضوئي مرآة مستوية دون إزعاج مسار الضوء.
وتقدم معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا بطلب للحصول على براءة اختراع لهذه التكنولوجيا، ومن المتوقع أن يضعها موضع الاستخدام العملي من خلال التجارب التوضيحية. ومن المتوقع أن ينمو سوق الطباعة الحجرية العالمية بالأشعة فوق البنفسجية من 8.9 مليار دولار أمريكي في عام 2024 إلى 17.4 مليار دولار أمريكي في عام 2030، بمتوسط معدل نمو سنوي يبلغ 12%، ومن المتوقع أن تولد براءة الاختراع هذه فوائد اقتصادية ضخمة.