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리위양 기자가 상하이에서 취재했습니다.

파장은 193nm(나노미터), 해상도는 65nm이하, 오버레이는 8nm이하… 국내 duv 노광기가 8나노 공정을 돌파했다는 소식도 전해졌다.

9월 9일, 공업정보화부 산하 wechat 공개 계정 'industry wechat news'는 9월 2일 공업정보화부에서 발행한 '홍보 및 신청 안내 카탈로그' 발행에 관한 공지문을 푸시했습니다. 주요 기술 장비의 첫 번째(세트)(2024년 판)". 고시 문서의 "전자 특수 장비"의 첫 번째 항목은 "집적 회로 생산 장비"로, 불화크립톤(krf) 리소그래피의 기술 지표를 명확하게 언급하고 있습니다. 기계 및 불화 아르곤(arf) 리소그래피 기계, 특히 불소 리소그래피 기계의 경우 문서에서는 오버레이 정확도가 8nm 이하임을 나타냅니다.

"china business news"의 한 기자는 문서가 공개된 후 국내 리소그래피 기계의 큰 혁신에 대해 많은 이야기가 있었고 일부 사람들은 "오버레이 ≤ 8nm"를 8nm 리소그래피 기계로 착각했다는 사실을 알아냈습니다. 실제로 오버레이 정확도는 각 포토리소그래피 레이어 간의 정렬 정확도를 의미하며, 오버레이 정확도가 8nm 이하라고 해서 반드시 8nm 공정으로 칩을 제조할 수 있다는 의미는 아닙니다.

"리소그래피 기계의 오버레이는 8나노미터 미만이며 논리적 대응 범위도 성숙 범위 또는 그 이상에 도달할 수 있습니다. 그러나 이것이 휴대폰에 사용되는 프로세서 기술을 포괄할 것이라고 기대하지 마십시오. 주로 다음을 목표로 합니다. 성숙한 범위." 수석 반도체 업계 관찰자 wang ruchen은 산업 정보 기술부의 문서에는 아르곤 불화물 리소그래피 기계뿐만 아니라 지원 장비도 포함되어 있다고 기자들에게 말했습니다. 이는 작은 생태계입니다. "프로세스 노드를 보면 그들은 모두 성숙한 범위, 특히 28나노미터에 초점을 맞췄습니다."

더 작은 선폭으로 칩을 만드는 방법

이미 6월 20일 산업정보기술부가 '주요 기술 장비 1차(세트)의 홍보 및 적용을 위한 지침 카탈로그(2024년판)'를 발표했다는 점에 유의해야 합니다. 집적회로생산장치'에는 불소화 크립톤 노광기와 불화아르곤 노광기가 있습니다.

그러다가 9월 산업정보기술부가 또 다른 고시문을 발행해 외부 세계에 공식적으로 알렸다. 다양한 광원에 따라 리소그래피 기계는 uv(자외선), duv(심자외선), euv(극자외선)의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 공고문에 기재된 크립톤 불화물 노광기와 불화아르곤 노광기는 모두 4세대 duv 노광기이다.

현재 리소그래피 기계는 5세대 개발을 거쳐 파장이 초기 436nm에서 최신 13.5nm로 바뀌면서 칩 제조 공정도 점차 한계에 가까워진 3nm에 이르렀다.

리소그래피 기계의 성능에는 두 가지 핵심이 있습니다. 하나는 리소그래피 기계의 파장이고 다른 하나는 대물 렌즈 시스템의 개구수(na)입니다. 잘 알려진 공식인 레일리 기준(rayleigh criterion)에 따르면, 즉 cd=k1*λ/na입니다. cd는 칩이 달성할 수 있는 최소 형상 크기인 선폭을 나타내며, λ는 리소그래피 기계에서 사용되는 광원의 파장을 나타내고, na는 리소그래피 기계의 대물 렌즈의 개구수를 나타냅니다. 빛을 모으는 렌즈의 각도 범위 k1은 계수이며 칩 제조 공정과 관련된 여러 요인에 따라 달라집니다.

이 공식에 따르면 선폭이 더 작은 칩, 즉 cd 값이 더 작은 칩을 제조하려면 더 짧은 파장의 광원, 더 큰 개구수 대물렌즈를 사용하고 k1 값을 줄일 수 있습니다.

예를 들어 네덜란드 반도체 장비 제조사 asml의 euv 노광기는 광원 파장이 13.5nm에 불과한 동시에 asml은 7nm 이상의 공정 칩 제조를 위해 노광기의 조리개를 지속적으로 개선하고 있습니다.

물을 매개로 노광기의 대물렌즈와 웨이퍼 사이에 초순수를 첨가하면 광원의 파장이 위장적으로 단축될 뿐만 아니라 na 값이 위장적으로 증가하게 됩니다. 이와 같이 초순수를 첨가하는 노광기를 이머젼 노광기라고 부르는데, duv 노광기는 광학적 해상도의 한계에도 도달할 수 있다.

그러나 침지 리소그래피 기계는 이론적으로는 쉽지만 엔지니어링 구현은 상당히 번거롭습니다. "이머젼 리소그래피 기계의 아버지"로 알려진 lin benjian은 tsmc 재임 기간 동안 단 하나의 이머젼 시스템에서 획기적인 발전을 이루기 위해 2년에 걸쳐 7-8번의 수정을 거쳤습니다. 업계 관계자들은 이머젼 노광기 개발이 달에서 총으로 지구에서 목표물을 쏘는 것과 맞먹을 정도로 어렵다고 말한다. ‌

해상도 65nm 이하, 오버레이 8nm 이하 수준은 무엇입니까?

다중노광은 위의 방법 외에도 노광기의 제조공정을 개선하기 위한 기술이기도 하다. 예를 들어 asml 침지 duv 리소그래피 기계 nxt: 1980은 38nm 이하의 해상도를 갖고 있지만 다중 노광 기술을 기반으로 tsmc의 1세대 7nm 공정 생산을 지원할 수 있습니다.

리소그래피 기계의 중요한 기술 지표인 오버레이 정확도는 일반적으로 "다중 노광으로 달성할 수 있는 최고의 정확도"를 의미하며, 각 노광 간 물리적 변위의 최소 오차를 결정하고 다층 노광 공정의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 능률. 프로세스 노드가 14nm, 10nm 및 7nm로 계속 확장됨에 따라 다중 노출이 필요해졌습니다.

그렇다면 공고문에 기재된 arf 노광기(광원파장 193nm, 해상도 65nm, 오버레이 8nm)는 몇 나노미터 공정을 달성할 수 있을까? 어떤 수준에서? 극한의 범위는 몇 나노미터에 도달할 수 있습니까?

종합해 보면, 이 사양의 국내 arf 노광기의 성능은 2015년 2분기 asml이 출시한 arf 노광기 twinscan xt: 1460k(해상도 65nm 이하, 오버레이 정확도 <5nm)와 비교적 비슷합니다. 오버레이 정확도와 대량 생산 공정의 1:3 관계에 따라 이 포토리소그래피 장비는 이론적으로 28nm 공정을 사용하여 칩을 대량 생산할 수 있습니다.

그러나 업계 관계자들은 더 큰 오버레이 정확도 오류 등의 이유로 국내 arf 리소그래피 기계가 '28nm 리소그래피 기계'의 해상도 요구 사항을 충족하지 못할 수도 있다고 생각합니다. 일반적으로 이번에 노출된 국내 duv 리소그래피 기계는 이전의 90nm 해상도 국내 리소그래피 기계의 개선된 버전이어야 하며, 이는 55~65nm의 성숙한 프로세스 칩 제조 요구에 사용할 수 있습니다.

"산업정보기술부의 목록에는 불화아르곤 리소그래피 기계뿐만 아니라 지원 장비도 포함됩니다. 이는 작은 생태계입니다. 프로세스 노드를 살펴보면 모두 성숙한 범위, 특히 28나노미터에 초점을 맞추고 있습니다." ruchen은 fab(웨이퍼 공장)가 대규모로 추진되면 성공할 것이라고 말했습니다. 대량 생산 측면에서 휴대전화 및 기타 시나리오를 제외하면 중국은 대부분의 민간, 산업 및 산업 분야에서 더 크거나 진정한 자율성을 갖고 있습니다. 국방 시나리오."

국내 리소그래피 기계는 작은 발걸음을 내디뎠습니다.

반도체 제조의 핵심 장비인 포토리소그래피 장비의 기술 수준은 칩의 성능과 품질을 직접적으로 결정합니다. 오랫동안 우리나라는 리소그래피 기계 분야에서 남의 지배를 받아 왔으며 고급 장비는 주로 수입에 의존하고 있습니다.

90nm 해상도를 사용했던 이전 국내 리소그래피 기계와 비교하여 새로운 65nm 해상도는 확실한 진전을 이루었습니다. 물론 아직은 국내 노광기와 해외 선진수준의 격차를 분명히 인식할 필요가 있다.

공시 문서에 공개된 arf 리소그래피 기계는 여전히 건식 duv 리소그래피 기계이지 더 진보된 침지형 duv 리소그래피 기계(arfi 리소그래피 기계라고도 함)가 아니라는 점에 유의해야 합니다.

국내 노광기계 제조사 입장에서는 건식 duv에서 침지 duv로 전환하는 과정에서 기술적인 측면뿐만 아니라 아직 해결해야 할 문제가 많다. asml은 2006년 최초로 대량 생산된 이머젼 duv 리소그래피 기계 xt: 1700i를 출시했지만, 당시 리소그래피 기계의 두 거대 기업인 canon과 canon을 물리치기 위해 이머젼 duv 리소그래피 기계에 의존한 것은 2010년대였습니다. 그 지배력을 확립했습니다.

asml의 재무 보고서에 따르면 중국은 2023년에 회사의 두 번째로 큰 시장이 될 것입니다. 2024년 1분기와 2분기에는 asml의 중국 매출이 49%를 차지했다. 2분기 매출 기준으로는 arfi가 50%를 차지해 euv의 31%를 넘어섰다.

실제로 asml의 가장 진보된 euv 리소그래피 기계는 지난해 10월 중국으로의 수출이 완전히 금지되었으며, 미국은 첨단 칩 제조 기술에 대한 수출 통제를 업데이트하고 수출이 제한되는 리소그래피 기계의 범위를 확대했습니다. 즉, 다중 노출을 사용하는 중국에서는 고급 공정 기능을 달성하는 리소그래피 기계입니다.

9월 6일, 네덜란드 정부는 asml이 twinscan nxt: 1970i 및 1980i 모델 침지 수출을 원할 경우 미국의 규제에 맞춰 리소그래피 기계의 수출 통제 범위를 침지 심자외선 리소그래피 장비로 확대하겠다고 발표했습니다. 중국으로 향하는 duv 노광장비, 시스템 각인을 위해서는 먼저 네덜란드 정부에 수출 허가를 신청해야 합니다.

업계 관계자들은 asml이 첨단 duv 수출을 더욱 강화하는 것이 국내 최신 리소그래피 기계에 대한 정보 공개를 촉진하는 요인 중 하나라고 믿고 있습니다. 이에 대해 왕루첸 대표는 “미국이 네덜란드 정부에 수출 허가를 추가하라고 강요하고 asml이 협력해 목소리를 낸 뒤, 이는 측면 반격이었다”고 말했다.

shenwan hongyuan securities는 핵심 장비의 진행 상황에 대한 공식 공개가 시장 신뢰도를 높이고 국내 노광 기계 관련 산업 체인이 이익을 얻었으며 국내 웨이퍼 팹의 확장을 독립적으로 제어할 수 있으며 국내 반도체 장비 전체가 이익을 얻었다고 믿습니다. smic, northern huachuang, china microelectronics corporation, tuojing technology, microconductor nano 및 shanghai microelectronics와 같은 산업 체인 회사는 모두 국내에서 생산된 65nm arf 리소그래피 기계에서 개발 기회를 얻게 됩니다.

(편집자: wu qing 검토: li zhenghao 교정자: yan yuxia)