2022년 반도체 시장 규모는 약 0.6조 달러였으며, 상업 분석가들은 1.0년까지 그 규모가 1.3조 2030~5조 XNUMX천억 달러로 두 배로 늘어날 것으로 예측합니다. 반도체 제조 산업의 눈에 띄는 성장은 리소그래피 공정에서 확인할 수 있습니다. 리소그래피는 플랫 디자인을 웨이퍼 기판 표면에 전사하여 트랜지스터 및 인터커넥트와 같은 복잡한 구조를 만드는 패터닝 프로세스입니다. 이는 복잡한 다단계 공정을 통해 감광성 ​​폴리머 또는 포토레지스트를 특정 파장의 빛에 선택적으로 노출시킴으로써 달성됩니다. 최근 리소그래피 기술의 발전으로 최첨단 반도체 생산에서 경쟁 우위가 확보되어 인공지능(AI), XNUMXG 통신, 슈퍼컴퓨팅 등 첨단 기술이 가능해졌습니다. 따라서 첨단 반도체 기술은 국가 안보와 경제 번영에 영향을 미친다.

현재 가장 진보된 반도체 리소그래피 공정에서는 특히 13.5nm 파장의 EUV(극자외선) 광원을 사용합니다. EUV 조명을 사용하면 반도체 내에서 더 작은 단위 기능을 구성할 수 있습니다. 현재 EUVL 시스템의 비용은 약 150억 2019천만 달러인 것으로 알려졌으며, 100년 ASML이 처음 배치해 3400% 시장 점유율을 유지하고 있다. 지금까지 ASML은 EUVL 시스템의 세 가지 모델, 즉 Twinscan NXE: 3600B/C 및 NXE: 31D를 출시했습니다. NXE 시스템의 총 출하량은 2019년 181분기 2022대에서 XNUMX년 XNUMX분기 XNUMX대로 증가했습니다.

본 보고서의 구성은 다음과 같습니다. 소개의 나머지 부분에는 EUVL의 기술적 배경, EUVL의 국내외 현황, NIST와 CHIPS의 R&D 측정 프로그램 개요가 포함됩니다. 섹션 2에는 실무 그룹 회의에서 EUVL 기술의 기술 상태 및 요구 사항에 대한 논의가 포함되어 있습니다. 섹션 3에서는 설문 조사 결과와 실무 그룹 회의에서 논의된 앞으로의 방향에 대한 권장 사항을 간략하게 설명하고 보고서를 마무리합니다.

1.1 EUV 리소그래피의 기술적 배경

EUVL은 차세대 반도체 칩 제조에 중요한 단계입니다. EUV 광은 고순도 주석에서 생성된 고온 플라즈마에 의해 생성됩니다. 고체 주석은 진공 챔버 내에서 분당 3만 개 이상의 27μm 크기의 액적을 연속적으로 생성하는 액적 생성기에서 용융됩니다. 평균 출력 25kW의 펄스 이산화탄소 레이저는 각 주석 액적에 두 개의 연속 펄스를 조사하여 액적을 형성하고 이온화합니다. 초기에는 킬로와트의 EUV 광이 생성되지만, 광 경로를 따라 흡수 및 산란 손실로 인해 극히 일부만 리소그래피 노광에 사용됩니다. 13.5nm 광의 출력과 빔 품질은 간접 신틸레이터 카메라 측정을 통해 추정됩니다. 다층 콘덴서 시스템은 광을 감광 영역으로 유도합니다. 콘덴서 시스템은 수소 가스의 연속적인 흐름에 의해 주석 파편으로부터 보호됩니다. 각 노광 후, 칩 해상도의 자동 칩 레벨 위치 조정은 초당 0.25회의 검사 및 조정을 통해 ≤20,000nm로 검증됩니다. 전반적으로 이 프로세스는 다양한 엔지니어링 시스템 간의 정밀한 조정을 필요로 합니다. 그림 1은 ASML의 EUVL 구성 요소 사진을 보여줍니다.

1.2 EUV 노광 기술의 현재와 미래

첨단 반도체 제조의 성장은 미국, 유럽 및 아시아의 새로운 EUV 제조 시설에서 비롯됩니다. 앞서 언급했듯이 현재 EUVL 스캐너 부품을 생산하는 유일한 회사는 네덜란드에 본사를 둔 ASML입니다. ASML은 반도체 제조 시설에서 Intel, TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) 및 Samsung과 같은 회사에 EUV 스캐너 부품을 판매합니다. EUVL 시스템은 네덜란드에서 만들어지는 것이 아니라 전 세계적으로 개발된 많은 모듈로 구성되어 고객에게 전달되기 전 최종 조립 및 테스트를 위해 네덜란드에 있는 ASML 본사로 운송됩니다.

미국의 관점에서 볼 때 ASML의 EUV 소스에 대한 연구, 개발 및 제조는 캘리포니아주 샌디에이고에 기반을 두고 있습니다. EUVL 스캐너 어셈블리의 광원 구성 요소는 그림 2에 나와 있습니다. 광원 구성 요소에는 EUVL 스캐너 어셈블리 내에 위치한 소스 컨테이너와 레이저 계측, 빔을 포함하여 제조 바닥 아래에 있는 많은 구성 요소가 포함된다는 점에 유의해야 합니다. 운송 시스템, 드라이브 레이저 및 보조 장비. 샌디에이고 기반 소스 작업은 ASML이 EUV 소스 기술을 발전시키기 위해 2012년 Cymer를 인수한 결과입니다. 또한, 반도체 제조에서 EUVL의 장점을 고려하여 최근 수출 통제를 통해 이 기술이 보호되었습니다. 특히 2022년 87월 BIS(산업안전국)는 극자외선 리소그래피(b.62186)를 포함한 기술 수출 통제를 포함하는 규칙 2FRXNUMX을 발표했습니다.

ASML은 EUV 리소그래피 기술의 향후 개발에는 NA(개구수)를 0.33에서 0.55("높은 NA")로 증가시키는 것이 포함된다고 밝혔습니다. 높은 NA를 사용하면 현재 0.33 NA에 필요한 다중 모드 단계 수를 줄이고 더 미세한 형상의 분해능을 얻을 수 있습니다. 이는 공개적으로 발표된 2022년 IEEE IRDS(International Roadmap for Devices and Systems)와 일치하며, 이는 트랜지스터 스케일링을 0.5년까지 2037nm로 계속 요구합니다. 새로운 NA 플랫폼의 목표는 웨이퍼 및 입자 상태의 속도를 향상시켜 기하학적 칩 기능의 스케일링. 높은 NA 시스템은 2023년에 고객에게 배송되고 2025년까지 전체 생산을 달성할 것으로 예상됩니다. 2023년 초 ASML은 시간당 600W EUV 방출로 실행되어 높은 NA EXE: 5200을 충족하는 두 가지 새로운 EUV 전력 기록을 달성했다고 발표했습니다. 용량 안정성 사양 및 700W 개방 루프 작동. 600W 시연은 대량 EUV 제조를 달성하기 전인 250년 전 공급된 XNUMXW보다 증가한 것입니다.

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