EUV란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

극자외선(EUV) 조명 기술은 반도체 산업 변화를 이끄는 핵심 동력이다. 반도체 재료에 복잡한 패턴을 인쇄하는 데 사용되는 방법인 리소그래피는 반도체 시대가 시작된 이래 더욱 짧은 파장을 사용하여 발전해 왔습니다. EUV 리소그래피는 아직 가장 짧습니다.

수십 년 동안 개발 과정에서 일괄 구매되어 생산 준비가 완료된 최초의 EUV 리소그래피 기계는 다음과 같습니다. ASML, 네덜란드 반도체 회사.

EUV 리소그래피란 무엇입니까?

EUV광은 마이크로칩 웨이퍼에 감광성 물질을 코팅하고 조심스럽게 빛에 노출시키는 마이크로칩 리소그래피에 사용되는 극자외선을 말한다. 이는 마이크로칩 설계 프로세스의 추가 단계에 사용되는 패턴을 웨이퍼에 인쇄합니다.

컴퓨터의 역사는 반도체 산업의 역사이자, 끊임없는 소형화 추구의 역사입니다. 1950년대부터 80년대 중반까지 이 분야의 초기 단계에서는 회로 패턴을 실리콘 웨이퍼에 투사하기 위해 UV 광선과 포토마스크를 통해 포토리소그래피가 수행되었습니다.

이 기간 동안, 무어의 법칙—마이크로칩의 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 늘어날 것이라는 1960년대의 격언 — 이 프로세스의 물리적 한계에 부딪히기 시작했습니다. 이는 컴퓨팅 성능의 엄청난 증가와 소비자의 기술 비용 절감도 한계에 부딪힐 위험이 있음을 의미했습니다. 1980년대부터 2000년대까지 심자외선(DUV) 리소그래피는 차세대 소형화를 주도했습니다. 153~248나노미터 범위의 더 짧은 파장으로 인해 실리콘 웨이퍼에 더 작은 임프린트가 가능합니다. ~의 반도체.

새천년을 앞두고 전 세계의 연구원과 경쟁 기업은 EUV 리소그래피와 더 짧은 파장을 가능하게 하는 획기적인 방법을 모색했습니다. ASML은 2003년에 프로토타입을 완성했지만 생산 준비가 된 시스템을 개발하는 데는 10년이 더 걸렸습니다.

그 이후로 몇 년마다 ASML은 더 많은 생산 용량과 최소 13.5나노미터의 파장을 갖춘 차세대 EUV 리소그래피 시스템을 제공했습니다. 이를 통해 믿을 수 없을 만큼 정밀한 마이크로칩 설계가 가능하고 마이크로칩에 트랜지스터를 가장 조밀하게 배치할 수 있습니다. 즉, 컴퓨터 속도가 더 빨라집니다.

EUV 리소그래피 작동 방식

ASML의 EUV 노광 시스템은 약 13.5나노미터 파장의 빛을 방출하는데, 이는 기존의 노광 시스템보다 훨씬 짧은 파장입니다. 이전 세대의 DUV 리소그래피에 사용된 파장을 사용하여 반도체에 더 미세한 패턴을 인쇄할 수 있습니다. 웨이퍼. 가장 진보된 마이크로칩은 7나노미터, 5나노미터, 3나노미터만큼 작은 노드를 가질 수 있으며, 이는 EUV 리소그래피 시스템을 통해 반도체 웨이퍼를 반복적으로 통과시켜 만들어집니다.

차고 작업장에서 반도체를 만들기 위해 이러한 단계를 따를 수는 없지만 중요합니다. 관련 기술이 어떻게 발전할 수 있는지, 그리고 잠재적인 투자 자금이 어디에 가장 적합한지 이해하기 위해 배치. 먼저, 고강도 레이저를 재료(보통 주석)에 조사하여 플라즈마(움직이는 전하를 띤 전자와 양성자)를 생성합니다. 그러면 플라즈마는 약 13.5나노미터 파장의 EUV 광을 방출합니다.

생성된 빛은 회로로서의 마스크나 레티클을 통해 일련의 거울과 광학 장치를 통해 수집되고 전달됩니다. 패턴은 스텐실을 사용하여 표면에 패턴을 칠하는 것과 대략 유사한 방식으로 EUV 빛의 경로에 배치됩니다. 판자. 웨이퍼 위에 있는 포토레지스트라는 물질은 EUV 빛에 민감하며, 이에 노출된 부분은 화학적 변화를 거쳐 식각됩니다. 그런 다음 새로운 재료가 에칭된 영역에 증착되어 마이크로칩의 다양한 구성 요소를 형성할 수 있습니다. 이 프로세스는 다양한 마스크를 사용하여 최대 100회 반복하여 단일 웨이퍼에 다층의 복잡한 회로를 만들 수 있습니다.

이러한 단계 후에 웨이퍼는 불순물을 제거하고 칩을 개별 칩으로 절단할 수 있도록 추가 공정을 거칩니다. 그런 다음 전자 장치에 사용하기 위해 포장됩니다.

EUV 대 DUV 리소그래피

EUV 리소그래피 시스템의 대규모 구매가 초전도체 산업의 뉴스를 주도하고 있는 반면, 관련된 극적인 비용과 그것이 가져올 수 있는 기술적 진보로 인해 DUV 리소그래피는 여전히 더 광범위하게 사용되고 있습니다. 사용된. 이미 들어와 있다는 장점이 있습니다 조작 직원이 사용 교육을 받은 시설.

약 13.5나노미터의 매우 짧은 파장을 사용하는 EUV 리소그래피를 사용하면 칩의 더 작은 부분을 더 미세하게 식각할 수 있습니다. DUV 리소그래피는 153나노미터부터 시작하는 파장에서 작동합니다. 칩 제조업체는 이를 5나노미터 이하의 작은 크기 설계에 사용할 수 있지만 물리학의 한계 때문에 DUV 조명은 해상도가 손실된 10나노미터 미만 크기에만 사용할 수 있습니다. 품질.

EUV 리소그래피 시스템은 새로운 기술의 시작 비용을 수반할 뿐만 아니라 본질적으로 DUV 리소그래피의 장비 및 유지 관리 비용보다 더 비쌉니다. 예를 들어 EUV 리소그래피 시스템은 인텔 2023년에는 각각 1억 5천만 달러의 비용이 듭니다. 이러한 비용으로 인해 EUV 리소그래피의 더 작은 크기가 불필요한 용도에는 DUV 리소그래피 시스템이 선호됩니다.

DUV 리소그래피는 수량도 알려져 있습니다. EUV 조명 시스템에 필요한 추가 교육, 새로운 시설 및 기타 주요 자본 투자가 필요하지 않습니다. DUV 조명 기술은 휴대폰, 컴퓨터, 자동차, 로봇의 많은 칩에 여전히 필요하며 강력하고 다양한 용도로 사용되는 것으로 입증되었습니다. 상대적으로 단순한 프로세스는 DUV 리소그래피가 단위당 더 많은 칩을 생산할 수 있음을 의미합니다. EUV 리소그래피보다 시간이 더 걸리는 점은 글로벌 수요를 고려할 때 유리한 점입니다. 반도체.

많은 사람들은 DUV 리소그래피가 앞으로도 오랫동안 인기를 끌 것으로 기대합니다. 이는 부분적으로 EUV 리소그래피의 가격과 신기술에 수반되는 기술적 문제 때문입니다. 또한, DUV 석판화 기술은 제자리에 머물지 않고 일상생활의 다양한 전자 장치에서 발견되는 칩을 만드는 데 어떻게 도움이 되는지 지속적으로 개선하고 있습니다.

업계는 전환기에 있을 가능성이 높으며 EUV 조명은 산업에서 점점 더 중심적인 역할을 하게 될 것입니다. 칩 제조, DUV 리소그래피는 일상 생활에서 사용되는 전자 제품 생산에 여전히 중요합니다. 살고 있다.

EUV 리소그래피의 장점과 단점

EUV 리소그래피는 고려해야 할 많은 장점과 일부 단점을 제공하는 비교적 새로운 기술입니다.

장점

EUV 리소그래피는 마이크로칩 생산의 미래 발전으로 이어질 수 있는 많은 이점을 제공합니다. 인텔과 같은 반도체 회사가 기술에 그렇게 많은 투자를 하는 두 가지 이유는 다음과 같습니다.

• EUV 조명은 실리콘 웨이퍼에 더 복잡하고 미세한 패턴을 생성할 수 있어 마이크로칩에 더 많은 트랜지스터를 배치할 수 있습니다.
• EUV 리소그래피는 회로를 만드는 데 필요한 패턴 레이어 수(마스크 수)를 줄입니다.

단점

EUV 리소그래피는 장점이 많지만, 신기술이므로 단점도 고려하는 것이 중요합니다.

• EUV 리소그래피 시스템은 다른 마이크로칩 리소그래피 시스템보다 가격이 더 비쌉니다.
• ASML은 이러한 시스템을 제조하는 유일한 회사로, EUV 리소그래피를 사용하거나 기계 지원이 필요한 회사에 병목 현상을 일으킬 수 있습니다.

결론

EUV 조명은 마이크로칩 리소그래피에 사용되어 마이크로칩을 만드는 데 필요한 패턴을 생성하지만 이전 리소그래피 기술보다 훨씬 작은 크기입니다. 그러나 그 참신함 때문에 ASML이라는 한 회사만이 이를 사용하는 기계를 만들고 있으며 비용이 많이 듭니다. 기술이 성숙해짐에 따라 마이크로칩 생산의 향후 개발에서 중심 역할을 해야 합니다.