이 기계는 무어의 법칙을 궤도에 맞게 유지할 수 있습니다

더 작은 트랜지스터를 만드는 다음 비결은 높은 조리개 EUV 리소그래피입니다.

ASML의 높은 개구수 극자외선 리소그래피 기계인 EXE:5000의 사진 일러스트레이션은 그 거대한 규모를 보여줍니다.

지난 반세기 동안 , 우리는 무어의 법칙(특정 실리콘 영역에서 트랜지스터 수를 대략 2년마다 두 배로 늘리고 컴퓨팅을 발전시키는 이점)을 마치 자연스럽고 피할 수 없는 과정인 것처럼 그냥 일어나는 일로 생각하게 되었습니다. 진화나 노화와 비슷하다. 물론 현실은 많이 다릅니다. 무어의 법칙을 따르려면 상상할 수 없을 만큼 많은 시간, 에너지, 인간의 독창성이 필요합니다. 즉, 여러 대륙에 있는 수천 명의 사람들과 지구상에서 가장 복잡한 기계의 끝없는 에이커가 필요합니다.

아마도 이러한 기계 중 가장 필수적인 것은 극자외선(EUV) 포토리소그래피를 수행하는 것입니다. 수십 년간의 R&D의 산물인 EUV 리소그래피는 이제 지난 3년 동안 모든 최고급 스마트폰, 태블릿, 노트북 및 서버에 사용된 지난 2세대 최첨단 칩의 원동력이 되었습니다. 그러나 무어의 법칙은 계속해서 발전해야 하며, 칩 제조업체는 계속해서 로드맵을 발전시키고 있습니다. 즉, 장치 기하학적 구조를 더욱 축소해야 한다는 의미입니다.

그래서 ASML에서 동료들과 저는 차세대 리소그래피를 개발하고 있습니다. 높은 수치 조리개 EUV 리소그래피라고 불리는 이 기술에는 시스템 내부 광학 장치의 대대적인 정밀 검사가 포함됩니다. High-NA EUV는 2025년에 상업적으로 사용될 준비가 되어 있어야 하며, 칩 제조업체들은 이번 10년 말까지 약속된 발전을 유지할 수 있는 능력에 의존하고 있습니다.

무어의 법칙은 칩 제조업체가 더 미세한 회로를 배치할 수 있도록 포토리소그래피의 해상도를 향상시키는 데 달려 있습니다. 지난 35년 동안 엔지니어들은 빛의 파장; k 1은 프로세스 관련 요소를 요약하는 계수입니다. 시스템이 빛을 방출할 수 있는 각도 범위를 측정하는 개구수(NA)도 있습니다.

출처: IEEE 스펙트럼

임계 치수, 즉 특정 포토리소그래피 노광 도구로 인쇄할 수 있는 가능한 가장 작은 형상 크기는 빛의 파장을 광학 장치의 개구수로 나눈 값에 비례합니다. 따라서 더 짧은 빛의 파장이나 더 큰 개구수 또는 이 둘의 조합을 사용하여 더 작은 임계 치수를 얻을 수 있습니다. 예를 들어 제조 공정 제어를 개선하면 k 1 값을 물리적 하한인 0.25에 최대한 가깝게 만들 수 있습니다.

일반적으로 분해능을 높이는 가장 경제적인 방법은 개구수를 늘리고 더 작은 k 1을 허용하도록 도구 및 프로세스 제어를 개선하는 것입니다. 칩 제조업체는 NA 및 k1을 더 개선할 수 있는 옵션이 부족해진 후에야 NA 및 k1을 줄이는 방법에 의지합니다. 광원의 파장.

그럼에도 불구하고 업계에서는 그 파장을 여러 번 변경해야 했습니다. 역사적으로 파장의 발전은 수은 램프를 사용하여 생성된 365nm에서 1990년대 후반에 크립톤-불화물 레이저를 통해 248nm로, 그리고 2000년대 초에는 아르곤-불화물 레이저를 통해 193nm로 증가했습니다. 세기. 각 세대의 파장에 대해 산업이 더 짧은 파장으로 점프하기 전에 리소그래피 시스템의 개구수는 점진적으로 증가했습니다.

예를 들어, 193nm 사용이 끝나갈 무렵 NA를 높이는 새로운 접근 방식인 침지 리소그래피가 도입되었습니다. 렌즈 바닥과 웨이퍼 사이에 물을 놓으면 NA가 0.93에서 1.35로 크게 확대될 수 있습니다. 2006년경에 도입된 이후 193nm 침지 리소그래피는 최첨단 리소그래피를 위한 업계의 주력 제품이었습니다.

포토리소그래피의 해상도는 지난 40년 동안 약 10,000배 향상되었습니다. 이는 부분적으로 점점 더 작은 빛의 파장을 사용하기 때문이지만 더 큰 개구수와 향상된 처리 기술도 필요합니다. 출처: ASML