2022 में, सेमीकंडक्टर बाजार लगभग 0.6 ट्रिलियन अमरीकी डालर था, और वाणिज्यिक विश्लेषकों का अनुमान है कि यह 1.0 तक दोगुना होकर 1.3-2030 ट्रिलियन अमरीकी डालर हो जाएगा। सेमीकंडक्टर विनिर्माण उद्योग में महत्वपूर्ण वृद्धि लिथोग्राफी प्रक्रिया में देखी जा सकती है। लिथोग्राफी एक पैटर्निंग प्रक्रिया है जो एक फ्लैट डिज़ाइन को वेफर सब्सट्रेट की सतह पर स्थानांतरित करती है, जिससे ट्रांजिस्टर और इंटरकनेक्ट जैसी जटिल संरचनाएं बनती हैं। यह एक जटिल बहु-चरण प्रक्रिया के माध्यम से विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश में प्रकाश संवेदनशील पॉलिमर या फोटोरेसिस्ट को चुनिंदा रूप से उजागर करके पूरा किया जाता है। लिथोग्राफी प्रौद्योगिकी में हालिया प्रगति ने अत्याधुनिक अर्धचालकों के उत्पादन में प्रतिस्पर्धात्मक लाभ पैदा किया है, जिससे कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई), 5जी दूरसंचार और सुपरकंप्यूटिंग जैसी उन्नत प्रौद्योगिकियों को सक्षम किया जा सका है। इसलिए, उन्नत अर्धचालक प्रौद्योगिकी का राष्ट्रीय सुरक्षा और आर्थिक समृद्धि पर प्रभाव पड़ता है।

वर्तमान में, सबसे उन्नत सेमीकंडक्टर लिथोग्राफी प्रक्रिया ईयूवी (एक्सट्रीम अल्ट्रावॉयलेट) प्रकाश स्रोत का उपयोग करती है, विशेष रूप से 13.5 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर। ईयूवी प्रकाश अर्धचालकों के भीतर छोटी इकाई सुविधाओं के निर्माण की अनुमति देता है। यह बताया गया है कि ईयूवीएल सिस्टम की लागत वर्तमान में लगभग 150 मिलियन अमरीकी डालर है, और इसे पहली बार 2019 में एएसएमएल द्वारा तैनात किया गया था, जो 100% बाजार हिस्सेदारी बनाए रखता है। अब तक, ASML ने EUVL सिस्टम के तीन अलग-अलग मॉडल भेजे हैं, जिनके नाम हैं ट्विन्सकैन NXE: 3400B/C और NXE: 3600D। एनएक्सई सिस्टम की कुल शिपमेंट 31 की पहली तिमाही में 2019 इकाइयों से बढ़कर 181 की आखिरी तिमाही में 2022 इकाइयों तक पहुंच गई है।

इस रिपोर्ट का संगठन इस प्रकार है. परिचय के शेष भाग में ईयूवीएल की तकनीकी पृष्ठभूमि, ईयूवीएल की अंतरराष्ट्रीय और घरेलू स्थिति और एनआईएसटी और चिप्स द्वारा अनुसंधान एवं विकास माप कार्यक्रमों का अवलोकन शामिल है। धारा 2 में कार्य समूह की बैठकों में ईयूवीएल प्रौद्योगिकी की तकनीकी स्थिति और आवश्यकताओं की चर्चा शामिल है। खंड 3 कार्य समूह की बैठकों में चर्चा की गई आगे की राह के लिए सर्वेक्षण परिणामों और सिफारिशों की रूपरेखा तैयार करता है और रिपोर्ट का समापन करता है।

1.1 ईयूवी लिथोग्राफी की तकनीकी पृष्ठभूमि

EUVL अगली पीढ़ी के अर्धचालक चिप्स के निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम है। EUV प्रकाश उच्च शुद्धता वाले टिन से निर्मित उच्च तापमान वाले प्लाज्मा द्वारा उत्पन्न होता है। ठोस टिन को एक ड्रॉपलेट जनरेटर उपकरण में पिघलाया जाता है जो एक निर्वात कक्ष में प्रति मिनट 3 लाख से अधिक 27μm बूंदें लगातार उत्पन्न करता है। एक स्पंदित 25kW औसत शक्ति कार्बन डाइऑक्साइड लेज़र प्रत्येक टिन की बूंद को दो क्रमागत स्पंदों से विकिरणित करता है जिससे बूंद क्रमशः बनती और आयनित होती है। प्रारंभ में, किलोवाट EUV प्रकाश उत्पन्न होता है, लेकिन प्रकाश पथ के साथ अवशोषण और प्रकीर्णन हानियों के कारण इसका केवल एक छोटा सा अंश ही लिथोग्राफिक एक्सपोज़र बन पाता है। 13.5nm प्रकाश की निर्गत शक्ति और किरण गुणवत्ता का अनुमान अप्रत्यक्ष सिंटिलेटर-कैमरा मापों के माध्यम से लगाया जाता है। एक बहुपरत संघनित्र प्रणाली प्रकाश को प्रकाशसंवेदी क्षेत्र की ओर निर्देशित करती है। संघनित्र प्रणाली हाइड्रोजन गैस के निरंतर प्रवाह द्वारा टिन के मलबे से सुरक्षित रहती है। प्रत्येक एक्सपोज़र के बाद, प्रति सेकंड 0.25 निरीक्षण और समायोजन चक्रों के माध्यम से चिप के रिज़ॉल्यूशन की स्वचालित चिप-स्तरीय स्थिति ≤20,000nm के रूप में सत्यापित की जाती है। कुल मिलाकर, इस प्रक्रिया के लिए कई अलग-अलग इंजीनियरिंग प्रणालियों के बीच सटीक समन्वय की आवश्यकता होती है। चित्र 1 में ASML के EUVL घटकों का एक चित्र दिखाया गया है।

1.2 ईयूवी लिथोग्राफी प्रौद्योगिकी की वर्तमान और भविष्य की स्थिति

उन्नत सेमीकंडक्टर विनिर्माण में वृद्धि संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोप और एशिया में नई ईयूवी विनिर्माण सुविधाओं से आती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, वर्तमान में ईयूवीएल स्कैनर घटकों का उत्पादन करने वाली एकमात्र कंपनी एएसएमएल है, जिसका मुख्यालय नीदरलैंड में है। एएसएमएल इंटेल, ताइवान सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग कंपनी (टीएसएमसी) और सैमसंग जैसी कंपनियों को उनकी सेमीकंडक्टर विनिर्माण सुविधाओं में ईयूवी स्कैनर घटक बेचता है। ईयूवीएल प्रणाली सिर्फ नीदरलैंड में नहीं बनाई गई है, बल्कि विश्व स्तर पर विकसित कई मॉड्यूल से बनी है, फिर ग्राहकों को डिलीवरी से पहले अंतिम असेंबली और परीक्षण के लिए नीदरलैंड में एएसएमएल के मुख्यालय में ले जाया जाता है।

अमेरिकी परिप्रेक्ष्य से, एएसएमएल के ईयूवी स्रोत का अनुसंधान, विकास और विनिर्माण सैन डिएगो, कैलिफोर्निया में स्थित है। ईयूवीएल स्कैनर असेंबली का प्रकाश स्रोत घटक चित्र 2 में दिखाया गया है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रकाश स्रोत घटक में ईयूवीएल स्कैनर असेंबली के भीतर स्थित स्रोत कंटेनर, साथ ही लेजर मेट्रोलॉजी, बीम सहित विनिर्माण मंजिल के नीचे कई घटक शामिल हैं। परिवहन प्रणालियाँ, और ड्राइव लेज़र और उनके सहायक उपकरण। सैन डिएगो स्थित स्रोत ऑपरेशन ईयूवी स्रोत प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के लिए 2012 में एएसएमएल द्वारा साइमर के अधिग्रहण का परिणाम है। इसके अलावा, सेमीकंडक्टर निर्माण में ईयूवीएल के फायदों को देखते हुए, निर्यात नियंत्रण ने हाल ही में इस तकनीक की रक्षा की है। विशेष रूप से, अक्टूबर 2022 में, उद्योग और सुरक्षा ब्यूरो (बीआईएस) ने एक नियम, 87FR62186 जारी किया, जिसमें एक्सट्रीम अल्ट्रावॉयलेट लिथोग्राफी (बी.2) सहित प्रौद्योगिकी का निर्यात नियंत्रण शामिल है।

एएसएमएल ने कहा कि ईयूवी लिथोग्राफी तकनीक के भविष्य के विकास में संख्यात्मक एपर्चर (एनए) को 0.33 से 0.55 ("उच्च एनए") तक बढ़ाना शामिल है। उच्च NA का उपयोग वर्तमान 0.33 NA के लिए आवश्यक मल्टीमोड चरणों की संख्या को कम करने और बेहतर ज्यामिति के रिज़ॉल्यूशन में परिणाम के लिए किया जा सकता है। यह सार्वजनिक रूप से जारी 2022 आईईईई इंटरनेशनल रोडमैप फॉर डिवाइसेस एंड सिस्टम्स (आईआरडीएस) के अनुरूप है, जिसके लिए 0.5 तक ट्रांजिस्टर स्केलिंग को 2037 एनएम तक जारी रखने की आवश्यकता है। नए एनए प्लेटफॉर्म का लक्ष्य वेफर और कण स्थिति की गति में सुधार करना है, जिससे सक्षम बनाया जा सके। ज्यामितीय चिप सुविधाओं की स्केलिंग। 2023 में उच्च NA सिस्टम ग्राहकों को भेजे जाने और 2025 तक पूर्ण उत्पादन प्राप्त करने की उम्मीद है। 2023 की शुरुआत में, ASML ने घोषणा की कि उन्होंने दो नए EUV पावर रिकॉर्ड हासिल किए हैं, जो प्रति घंटे 600W EUV उत्सर्जन पर चल रहे हैं, जो उच्च NA EXE: 5200 को पूरा करते हैं। खुराक स्थिरता विनिर्देश और 700W ओपन-लूप ऑपरेशन। 600W का प्रदर्शन उच्च मात्रा वाले EUV विनिर्माण को प्राप्त करने से पहले पांच साल पहले वितरित 250W की तुलना में वृद्धि दर्शाता है।

जारी रहती है...