비디오: ASML in 1 minute (십월 2024)
칩 제조와 관련하여 더 작은 것이 좋습니다. 즉, 트랜지스터가 작을수록 더 많은 기능을 더 작은 영역에 포장하는 칩이 생겨 났으며, 이로 인해 2 년마다 밀도가 두 배로 높아지면서 제품의 지속적인 개선과 컴퓨팅 비용 절감이 가능해졌습니다. 그러나 최근 몇 년 동안이 개선 속도는 느려졌으며, 이는 부분적으로 기존 리소그래피 도구를 사용하여 더 작은 칩에 필요한 더 작은 라인을 생성하는 것이 점점 어려워지고 있기 때문입니다. 혁신적인 자외선에 대한 업계의 큰 희망은 극 자외선 (EUV) 리소그래피입니다.
나는 수년간 EUV에 관해 글을 써 왔으며, 약 10 년 전에 SUNY와 IMEC의 칩 제조 연구 시설에 최초의 테스트 기계가 설치되었습니다. 대기업은 수년간 EUV 기계를 시험해 왔지만 최근에 기계를 업그레이드하고 새로운 모델을 설치하고 있으며 7nm 및 5nm 제조 노드에서 EUV를 어떻게 사용할 지에 대해 공개적으로 논의하고 있습니다.
EUV 시스템의 가장 중요한 구성 요소 중 일부는 실제로 뉴욕에서 45 마일 떨어진 코네티컷 주 윌튼에서 실제로 제조된다는 사실에 최근에 조금 놀랐습니다.
먼저, 일부 배경. 오늘날 사용하는 전자 제품의 모든 칩은 포토 리소그래피로 패터닝하는 것과 관련된 복잡한 일련의 단계로 생산됩니다. 여기서 빛은 마스크를 통해 실리콘 웨이퍼로 통과하고, 웨이퍼에 재료를 증착하고, 불필요한 부품을 연속적으로 에칭하여 제조합니다. 트랜지스터 및 칩의 다른 구성 요소. 일반적으로 단일 칩은 여러 리소그래피 단계를 거쳐 여러 레이어를 만듭니다. 현재의 모든 주요 칩에서 제조업체는 193nm 침지 리소그래피 또는 DUV (심 자외선) 리소그래피라는 프로세스를 사용합니다. 여기서 193nm의 파장을 가진 빛은 액체를 통해 포토 레지스트로 굴절되어 이러한 패턴을 만듭니다.
이러한 종류의 리소그래피는 패스에서 생성 할 수있는 선의 크기에 한계가 있으므로 많은 경우 칩 제조업체는 단일 레이어를 여러 번 패터닝하여 제안 된 디자인을 만듭니다. 실제로, 이중 패터닝은 이제 일반적이며, 인텔 및 다른 업체의 최신 칩은 SAQP (self-aligned quad patterning)라는 기술을 사용합니다. 그러나 패터닝의 각 추가 단계에는 시간이 걸리고 패턴을 올바르게 정렬하는 데 오류가 있으면 각 칩을 완벽하게 만드는 것이 어려워 질 수 있으므로 좋은 칩 수율이 줄어 듭니다.
극 자외선 (EUV) 리소그래피는 13.5nm의 더 작은 파장의 빛을 사용합니다. 이로 인해 훨씬 더 미세한 기능을 패턴화할 수 있지만 많은 기술적 문제가 있습니다. 한 번 나에게 설명했듯이, 당신은 시간당 150 마일로 용융 주석을 뿌려 시작하고, 사전 펄스로 레이저로 쏘아서 그것을 분배하고, 다른 레이저로 블라스팅하여 플라즈마를 생성 한 다음 빛을 반사시키는 것으로 시작합니다. 정확히 오른쪽 지점에서 웨이퍼를 쳐야하는 빔을 생성하기위한 미러. 다시 말해, 1 인치 영역의 야구 공을 하루에 100 억 번이나 같은 지점으로 치는 것과 같습니다. 이 작업을 수행하려면 빛에 전력을 공급하는 고전력 플라즈마 에너지 원이 필요하며, 그 과정이 복잡하기 때문에 시스템의 모든 부품을 정확하게 정렬해야합니다.
이러한 복잡성으로 인해 네덜란드의 대형 리소그래피 도구 제조업체 인 ASML은 EUV 기계를 제조하는 유일한 회사이며이 장치에는 여러 시설의 부품과 모듈이 필요합니다. ASML Fellow Chip Mason에 따르면 Wilton의 공장은 오늘날 광학 및 정밀 기계 분야에서 DUV 및 EUV 기계에 중요한 모듈을 제작하고 있습니다.
특히, Wilton 공장은 현재 Twinscan NXE: 3350B 기계의 3 분의 1을 차지하는 모듈을 만들어 레티클 스테이지를 처리하고 정확하게 정렬하며, 패턴을 만들기 위해 빛을 비추는 마스크를 유지합니다. 웨이퍼 정렬 및 레벨링 센서뿐만 아니라 상단 모듈 자체는 공장에서 생산 된 다른 모듈로 구성됩니다.
ASML Wilton의 총괄 책임자 인 Bill Amalfitano는 EUV 시스템에서 상단 모듈이 레티클을 처리하고 하단이 웨이퍼를 처리하며 중간이 Zeiss에서 제조 한 고정밀 광학을 처리하는 방법을 설명했습니다.
Mason이 설명했듯이, 레티클과 광학의 정확한 위치 및 정렬은 칩을 만드는 데 중요합니다. 이를 위해 Wilton의 팀은 네덜란드의 팀, 산호세의 컴퓨터 리소그래피 그룹 및 계측 그룹과 협력합니다. 이 기계는 물건의 위치를 지속적으로 측정하고 "전체적 리소그래피"라고 알려진 프로세스에서 보정을 피드백합니다. 모든 부품은 네덜란드의 Veldhoven에있는 ASML로 반송되어 전체 시스템에 통합됩니다.
최종 기계는 상당히 크며 방 크기가 상당히 큽니다. Mason은 새로운 세대의 모든 리소그래피 도구가 더 작은 기능을 생성하는 더 큰 기계로 더 어려운 프로세스를 가져 왔다고 지적합니다. 이 시점에서 어느 누구도 전체 프로세스에서 전문가가 될 수 없으므로 공장 내 및 다른 회사 위치에서 많은 팀워크가 필요합니다.
메이슨은 "이전에는 불가능했던 것 같았다"며 "10 년 전 쉽지 않은 것은 아니었다"고 말했다.
현재의 EUV 머신은 그다지 복잡하지 않습니다. 메이슨은이 회사가 전체적인 리소그래피 개선과 추가적인 광학적 근접 보정 기능과 함께 High NA (numerical aperture) EUV를 개발하고 있으며, 더 미세한 특징을 인쇄 할 수 있다고 말했다. Mason은 트랜지스터 밀도를 개선하는 것이 "중요한 작업"이라고 말했다. 시설의 직원들은 새로운 기술을 제공 할 책임이 있다고 지적했다.
나는 ASML Wilton GM Bill Amalfitano와 함께 공장을 걸어 갈 수있는 기회를 가졌습니다.
클린 룸은 약 2 층에 해당하는 것으로 보이며 심지어 Twinscan EUV 기계와 같은 최신 장비의 경우에는 타이트한 것처럼 보입니다. 최종 모듈에 들어가는 수십 개의 서로 다른 하위 시스템을 만들고 각 기능별로 색상 코드가 지정된 여러 스테이션을 사용하여 모든 것이 잘 구성된 것처럼 보입니다.
나는 코네티컷에서 이런 종류의 일이 어떻게 끝났는지 궁금했다. 수년 동안 시설에서 일해온 Mason과 Amalfitano는 수년 전에 Perkins-Elmer가 Norwalk에서 허블 망원경 거울과 같은 고급 광학 장치를 만들면서 시작되었다고 설명했습니다. 이 회사는 1960 년대 후반에 리소그래피 도구 작업을 시작했으며 Micralign 도구를 사용하여 주요 공급 업체 중 하나가되었습니다. Perkins-Elmer는 1990 년 Silicon Valley Group에이 사업부를 판매했으며, 이를 실리콘 밸리 그룹 리소그래피 (SVGL)로 이름을 바꾸고 2001 년 ASML에 의해 인수되었습니다.
그 과정에서 Amalfitano는 시설이 계속 확장되고 있다고 설명했다. 현재 ASML의 총 직원 16, 000 명 중 1, 200 명 이상이 증가하고 있습니다.
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