2024-09-18
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
लेखकः लेस्ली वू, पूर्वः tsmc fab निर्माणविशेषज्ञः
सम्पादक सु यांग
उद्योगसूचनाप्रौद्योगिकीमन्त्रालयस्य एकेन दस्तावेजेन पुनः घरेलुशिलालेखनयन्त्राणां अनुसन्धानविकासः जनसमूहस्य दृष्टौ आगतवान्।
९ सितम्बर् दिनाङ्के उद्योगसूचनाप्रौद्योगिकीमन्त्रालयस्य अन्तर्गतं "उद्योगः सूचना च वीचैट् न्यूज" खातेन "प्रचारस्य अनुप्रयोगस्य च मार्गदर्शनसूची" इत्यस्य निर्गमनविषये उद्योगसूचनाप्रौद्योगिक्याः मन्त्रालयेन २ सितम्बरदिनाङ्के जारीकृतस्य सूचनादस्तावेजस्य प्रकटीकरणं कृतम् of the first (set) of major technical equipment (2024 edition)" (यथा अधः दर्शितम्) ).
अधिसूचनादस्तावेजे "इलेक्ट्रॉनिकविशेषउपकरणस्य" प्रथमः द्रव्यः "एकीकृतपरिपथनिर्माणसाधनम्" अस्ति, यस्मिन् विशेषतया क्रिप्टनफ्लोराइड् (krf) लिथोग्राफीयन्त्राणां आर्गनफ्लोराइड् (arf) लिथोग्राफीयन्त्राणां च तकनीकीसूचकानां स्पष्टतया उल्लेखः अस्तिआर्गन फ्लोराइड लिथोग्राफी यन्त्रं, दस्तावेजं सूचयति यत् तस्य तरङ्गदैर्घ्यं 193nm, रिजोल्यूशन ≤65nm, ओवरले च ≤8nm अस्ति, एतत् बहिः जगति अपि घरेलु-duv-लिथोग्राफी-यन्त्राणां कृते प्रमुखं सफलतारूपेण अवगम्यते, अपि च घरेलु-duv-लिथोग्राफी-यन्त्राणि 8nm-प्रक्रियायाः माध्यमेन भग्नाः इति अफवाः अपि सन्ति
अतः उद्योगसूचनाप्रौद्योगिकीमन्त्रालयस्य अस्मिन् सूचनायां उल्लिखिताः घरेलुशिलालेखनयन्त्राणां तकनीकीसूचकाः वस्तुतः किं प्रतिनिधियन्ति?
निर्यातनियन्त्रणादिविशेषकारणात् विगतवर्षद्वये शिलालेखनयन्त्राणां बहुधा उल्लेखः भवति, वैज्ञानिकप्रौद्योगिकजनसमूहस्य शिलालेखनयन्त्राणां विषये निश्चिता अवगतिः अस्ति
एकस्मिन् वाक्ये प्रकाशशिलालेखनयन्त्रं विशेषप्रक्रियायाः उपयोगेन प्रतिमानं संकुचितं करोति, सिलिकॉन् वेफरस्य उपरि प्रक्षेपयति, ट्रांजिस्टरपरिपथं च एच् करोति, तस्मात् चिप् निर्माणं प्राप्नोति
शिलालेखनयन्त्राणि भिन्नप्रकाशस्रोतानां अनुसारं यूवी, डीयूवी, ईयूवी इति त्रयः प्रकाराः विभक्तुं शक्यन्ते ।
प्रत्येकं प्रकाशस्रोतप्रकारं प्रकाशं जनयति तदनुसारं अपि भेद्यते ।
*सारणी 1, विभिन्नप्रकाशस्रोतप्रकारस्य लिथोग्राफीयन्त्राणां अनुरूपाः कोर तकनीकीसूचकाः
उद्योग-सूचना-प्रौद्योगिकी-मन्त्रालयस्य सूचनायां उल्लिखितौ उपकरणौ krf तथा arf dry इति द्वयोः प्रकारयोः duv-लिथोग्राफी-यन्त्रयोः अनुरूपौ स्तः, येषु गभीर-पराबैंगनी-प्रकाशस्य उपयोगः भवति तथापि आधिकारिकदस्तावेजेषु चीनीय-अक्षरेषु क्रिप्टोन्-फ्लोराइड्, आर्गन-फ्लोराइड् च चिह्निताः सन्ति
शिलालेखनयन्त्राणां भिन्नप्रकाशस्रोतानां तरङ्गदैर्घ्यं यावत् लघुः भवति तावत् अधिकः संकल्पः प्राप्तुं शक्यते ।उदाहरणार्थं क्रिप्टोन् फ्लोराइड् लिथोग्राफी यन्त्रं 0.11μm-0.8μm रिजोल्यूशन चिप्स् इत्यस्य उत्पादनस्य समर्थनार्थं 248nm प्रकाशस्रोतस्य उपयोगं करोति, यदा तु 193nm आर्गन फ्लोराइड् शुष्क लिथोग्राफी यन्त्रस्य उपयोगेन 65nm-0.11μm दरस्य उच्चतरं रिजोल्यूशनं प्राप्तुं शक्यते
अन्यत् कुञ्जी वस्तुनिष्ठलेन्सप्रणाल्याः संख्यात्मकरन्ध्रम् (na) अस्ति ।
cd रेखाविस्तारः अस्ति, यः न्यूनतमः विशेषता आकारः अस्ति यः प्राप्तुं शक्यते λ लिथोग्राफीयन्त्रेण प्रयुक्तस्य प्रकाशस्रोतस्य तरङ्गदैर्घ्यम् अस्ति na शिलालेखनयन्त्रस्य उद्देश्यचक्षुषः संख्यात्मकं रन्ध्रं प्रतिनिधियति, यत् कोणीयपरिधिः अस्ति प्रकाशं संग्रहयति इति लेन्सस्य k1 एकः गुणांकः अस्ति यः चिप् इत्यस्य उपरि निर्भरं भवति ।
सूत्रानुसारं यदि चिप् निर्माणं लघुतरं रेखाविस्तारं प्राप्तुम् इच्छति अर्थात् सीडी मूल्यं यत्किमपि लघु भवति तत् मुख्यतया माध्यमेन भवतिलघुतरङ्गदैर्घ्यस्य प्रकाशस्रोतस्य उपयोगं कुर्वन्तु、बृहत्तरं संख्यात्मकं रन्ध्रं (na) युक्ताः वस्तुनिष्ठचक्षुः ।, तथा च उपायान् अन्वेष्टुम्निम्न k1。
उदाहरणार्थं वर्तमानस्य euv चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी यन्त्रस्य प्रकाशस्रोततरङ्गदैर्घ्यं केवलं 13.5nm अस्ति तस्मिन् एव काले asml 7nm अथवा उच्चतरप्रक्रियाचिप्सस्य निर्माणार्थं उच्चतरसंख्यात्मकरन्ध्रयुक्तानि euv लिथोग्राफीयन्त्राणि निरन्तरं प्रक्षेपयति परन्तु सावधानाः भवन्तु,3nm चिप् इत्यस्य अधः उपरि यावत् प्रायः शतशः स्तराः सन्ति, तथा च रिजोल्यूशनस्य आवश्यकताः अपि उच्चतः निम्नपर्यन्तं भवन्ति euv लिथोग्राफी यन्त्रं केवलं अधः २० स्तरानाम् उत्तरदायी भवति, शेषं च duv लिथोग्राफी यन्त्रेण समन्वयितं भवति
उद्योगात् वयं यत् जानीमः तदनुसारं उद्योगसूचनाप्रौद्योगिकीमन्त्रालयस्य सूचनायां उल्लिखितं प्रकाशशिलालेखनयन्त्रं ०.२५ इत्यस्य k1 मूल्यं प्राप्तुं शक्नोति रेले-मापदण्डस्य अनुसारं ६५=०.२५ ×१९३/na इति निष्कर्षः निकासितुं शक्यते यत् घरेलुशिलालेखनयन्त्रस्य संख्यात्मकं रन्ध्रं ०.७५ अस्ति ।
*सारणी 2, विभिन्नप्रकाशस्रोतयुक्तानां asml शिलालेखयन्त्राणां मुख्यतकनीकीसूचकाः, आँकडास्रोतः: अर्धचालकसंशोधनम्
संख्यात्मकं रन्ध्रं तुल्यकालिकरूपेण न्यूनं भवति, यत् प्रथमपीढीयाः उत्पादानाम् कृते स्वीकार्यम् अस्ति किन्तु भविष्ये द्वितीयतृतीयपीढीः भविष्यन्ति ।
तथापि इषु अपिविद्यमान arf प्रकाशस्रोतशिलालेखनयन्त्रे संख्यात्मकरन्ध्रस्य पुनरावृत्तिः, 0.75 तः 0.93 स्तरपर्यन्तं केवलं वर्तमान 65nm तः भविष्यस्य 52nm यावत् रिजोल्यूशनं सुदृढं भवति, यत् तथाकथितस्य "28nm शिलालेखनयन्त्रस्य" अपेक्षया दूरं न्यूनम् अस्ति
अतः संख्यात्मकरन्ध्रमार्गे पुनरावृत्तिः कुर्वन्तुलाभाः सन्ति, परन्तु एतत् पर्याप्तं नास्ति ।
विसर्जन arf प्रकाशस्रोतस्य सारः परिवर्तितः नास्ति, अद्यापि 193nm (प्रकाशस्रोतशक्तिः सामूहिकनिर्माणयन्त्रस्य कोरः अस्ति), परन्तु प्रकाशशिलालेखनयन्त्रस्य उद्देश्यचक्षुषः वेफरस्य च मध्ये अतिशुद्धजलं योजितं भवति, तथा च अपवर्तनसूचकाङ्कः १.४४ यावत् वर्धितः भवति, यत् वेषधारितं रूपं भवति १९३nm तरङ्गदैर्घ्यं समतुल्यरूपेण १३४nm यावत् न्यूनीकरोति, तस्मात् शिलालेखनयन्त्रस्य रिजोल्यूशनं सुधरति
किमर्थम् एतत् भवति ?
यथा पूर्वं उक्तं, रेले मानदण्डःतत् cd =k1*λ/na इति ।जलविवर्तनस्य योजनकारणात् वयं तस्मिन् परिवर्तनं कर्तुं शक्नुमः,cd =k1*λ/nsinθ, यत्र n जलस्य अपवर्तनसूचकाङ्कः, sinθ शिलालेखनयन्त्रस्य लेन्सस्य प्रतिबिम्बपृष्ठस्य च कोणस्य साइनः, nsinθ च संख्यात्मकरन्ध्र na इत्यस्य बराबरः भवति
* चित्रम् २ : लेन्सप्रणाल्याः माध्यमेन प्रकाशस्य केन्द्रीकरणस्य प्रतिबिम्बनस्य च योजनाबद्धचित्रम्, n माध्यमस्य अपवर्तनसूचकाङ्कः, θ लेन्सस्य केन्द्रीकरणकोणः
सारणी 2 मध्ये उल्लिखितं asml 2100i एकं विसर्जनशिलालेखनयन्त्रम् अस्ति, अतः n 1.44, उद्देश्यलेन्सस्य sinθ मूल्यं 0.93, अस्य उपकरणस्य k1 मूल्यं 0.28 च अस्ति
विकृतसूत्रानुसारं 2100i शिलालेखनयन्त्रस्य cd = (0.28×193)/(1.44×0.93) = 54.04/1.3392≈40nm इति “28nm शिलालेखनयन्त्रस्य” संकल्पः अयं भवति यत् प्रायः सर्वे वदन्ति
घरेलुशिलालेखनयन्त्राणि प्रत्यक्षतया विसर्जनयन्त्रेषु उन्नयनं कुर्वन्ति संख्यात्मकरन्ध्रस्य सुधारं विना कथं कार्यं करोति?
सूत्रं निरन्तरं प्रयोजयन् तस्य cd=(0.25×193)/(1.44×0.75)=48.25/1.08=44nm, यत् अद्यापि "28nm शिलालेखयन्त्रस्य" रिजोल्यूशन-आवश्यकताम् पूरयितुं न शक्नोति
अतः, पूर्वं यत् उक्तं तत् पुनः गत्वा, वयं...न केवलं विसर्जन-लिथोग्राफी-यन्त्राणां अनुसन्धान-विकासयोः निवेशः करणीयः, अपितु उद्देश्य-लेन्सस्य sinθ मूल्यं वर्धयितुं संख्यात्मक-रन्ध्रं वर्धयितुं च लेन्स-मध्ये सफलतां कर्तुं अपि आवश्यकम् अस्ति
सुसमाचारः अस्ति यत्पूर्वमेव ०.८५ इति संख्यात्मकरन्ध्रयुक्तेषु विसर्जन-उद्देश्य-लेन्स-प्रणालीषु कार्यं कुर्वन्तः कम्पनयः सन्ति ।. यदि शोधं सफलं भवति तर्हि अस्माकं शिलालेखयन्त्रस्य रिजोल्यूशनं 39.41nm यावत् भविष्यति इति अपेक्षा अस्ति, यत् "28nm प्रक्रिया" इत्यनेन आवश्यकं 40nm रिजोल्यूशनं यथार्थतया भङ्गयति।
अस्मिन् उद्योग-सूचना-प्रौद्योगिकी-मन्त्रालयस्य दस्तावेजे उद्देश्य-लेन्स-सम्बद्धं संख्यात्मकं रन्ध्रं न प्रकटितम्, यत् अनुवर्तन-अवधानं अर्हति
भवन्तः अवश्यं ज्ञातव्यं यत् प्रथमपीढीयाः विसर्जनशिलालेखनयन्त्राणां शुष्कप्रकारस्य विकासस्य आवश्यकता वर्तते यदि शुष्कशिलालेखनयन्त्रस्य उद्देश्यचक्षुषः संख्यात्मकः रन्ध्रः प्रथमश्रेणीस्तरं न प्राप्नोति तर्हि विसर्जनशिलालेखनयन्त्रमपि कर्तुं असमर्थः भविष्यति किमपि।
यथा पूर्वं उक्तं, विसर्जनशिलालेखनयन्त्रस्य सिद्धान्तः अस्ति यत् लेन्सस्य तलस्य वेफरस्य च मध्ये अतिशुद्धजलं स्थापयितव्यम् सिद्धान्ततः एतत् सुलभं किन्तु कार्यान्वयनम् अतीव कष्टप्रदम्
प्रथमं अतिशुद्धजलस्य वायुबुद्बुदानां पूर्णतया निराकरणम् । द्वितीयं प्रकाशसञ्चारक्षेत्रस्य कवचक्षेत्रस्य च तापमानान्तरस्य कारणेन विषमद्रवपृष्ठस्य समस्यां निवारयितुं आवश्यकम् अस्याः समस्यायाः समाधानस्य उपायः अस्ति यत् अतिशुद्धजलस्य शीघ्रं प्रवाहः करणीयः, परन्तु एतेन भंवराः अपि उत्पद्यन्ते भंवरं न जनयित्वा शीघ्रं अतिशुद्धजलप्रवाहः करणीयः इति कठिना अभियांत्रिकीसमस्या अस्ति ।
चित्रम् ३ : लिन् बेन्जियान् इत्यनेन विकसितस्य विसर्जन-लिथोग्राफी-यन्त्रस्य लेन्स-प्रणाल्याः प्रदर्शनम्
केवलं विसर्जनप्रणाल्याः कृते tsmc nanke इत्यस्मिन् asml इत्यस्मै समर्पिते कारखानाक्षेत्रे सफलतां प्राप्तुं लिन् बेन्जियान् तस्य दलेन सह २ वर्षाणि ७-८ संशोधनानि च अभवन्
आल्फा-यन्त्रस्य समाप्तेः अनन्तरं बीटा-पदे मूलसहस्राणि दोषाणि शतशः, दर्जनशः, अन्ते च शून्यं यावत् न्यूनीकर्तुं वेफर-कारखाने असंख्य-वेफर-अपव्ययार्थं विशाल-जनशक्तिः संगठिता भवितुमर्हति
यदि रिजोल्यूशन केवलं 65nm अस्ति तर्हि तस्य अधिकं सुधारस्य अन्ये उपायाः सन्ति वा? अस्ति।
रुइली मानदण्डः पूर्वं उक्तः आसीत्,cd =k1*λ/na तरङ्गदैर्घ्यस्य na संख्यात्मकस्य रन्ध्रस्य च द्वयोः सूचकयोः अतिरिक्तं k1 इत्यस्य निरन्तरं संकोचनं कृत्वा अपि रिजोल्यूशनं सुदृढं कर्तुं शक्यते ।
k1 इत्यस्य न्यूनीकरणं वेफर-फैब-मध्ये लिथोग्राफी-प्रक्रिया-इञ्जिनीयरानाम् सर्वोच्च-प्राथमिकता अस्ति
"optical microcosm ic one million times" इति व्याख्याने lin benjian इत्यस्य परिचयस्य अनुसारं, k1 इत्यस्य न्यूनीकरणाय अस्माभिः प्रथमं "anti-wibration" इति, यथा मोबाईल-फोने चित्रं गृह्णाति समये anti-shake, तथैव, मध्ये सापेक्षिकं स्पन्दनं न्यूनीकर्तुं प्रयतितव्यम् वेफरं तथा मास्कं च संसर्गस्य समये, येन संसर्गस्य प्रतिमानं अधिकं सटीकं भवति, स्पन्दनस्य कारणेन नष्टं संकल्पं पुनः स्थापयति। अग्रिमः सोपानः अस्ति यत् संसर्गकाले द्रवपृष्ठे "निष्प्रयोजनप्रतिबिम्बं" न्यूनीकर्तुं शक्यते ।
उपर्युक्तयोः द्रव्ययोः सुधारणेन के१ मूलतः ०.६५ स्तरं यावत् न्यूनीकर्तुं शक्यते ।
k1 न्यूनीकर्तुं रिजोल्यूशनं च सुधारयितुम्, भवान् द्वय-बीम-प्रतिबिम्बन-विधिनाम् अपि उपयोगं कर्तुं शक्नोति, यत्र अक्ष-विहीन-एक्सपोजरः, फेज-शिफ्टिंग्-मास्कः च सन्ति ।
अक्षतः बहिः प्रकाशनं प्रकाशस्रोतस्य आघातकोणं समायोजयितुं भवति येन प्रकाशः तिर्यक्रूपेण मुखौटे प्रविशति । कोणस्य समायोजनेन द्वौ प्रकाशौ परस्परं बाधित्वा बिम्बं निर्माय रिजोल्यूशनं वर्धयति, क्षेत्रगहनतां च वर्धयति चरण-स्थापन-मास्कः मास्क-उपरि केचन युक्तीनां उपयोगेन समीपस्थ-प्रकाश-सञ्चार-क्षेत्रेभ्यः गच्छन्त्याः प्रकाशस्य १८०-अङ्क-चरण-अन्तरं निर्माति
उभयविधौ k1 इत्यस्य अर्धं न्यूनीकरणं कर्तुं शक्नुवन्ति, संयोजनेन च उपयोक्तुं न शक्यन्ते ।
k1 0.28 यावत् न्यूनीकरणं प्रायः उपर्युक्तानि सर्वाणि प्रौद्योगिकीनि किं प्राप्तुं शक्नुवन्ति तस्य सीमा एव । यदि भवान् तत् अधिकं न्यूनीकर्तुं इच्छति तर्हि एक्सपोजरस्य समये द्वयोः अधिकयोः मास्कयोः उपयोगः करणीयः, यत् परिचितं बहुविधं एक्सपोजरं (यथा अधः दर्शितम्) अस्ति ।
चित्र 4: श्वेतच्छिद्रस्य माध्यमेन प्रकाशः प्रकाशते, वेफरस्य प्रकाशप्रतिरोधके च दृश्यते, यत्र पीताः बिन्दवः दृश्यन्ते, रिजोल्यूशनसुधारं प्राप्तुं द्विवारं प्रकाशमास्कद्वयस्य उपयोगः भवति
अत्यन्तं लोकप्रियपदेषु, सघनप्रतिमानं शिथिलप्रतिमानयुक्तेषु द्वयोः वा अधिकयोः मुखौटयोः विभजति, ये क्रमेण वेफरस्य उपरि उजागरिताः भवन्ति, येन संकल्पसुधारः भवति
परन्तु यतः संसर्गस्य संख्या दुगुणा भवति, तस्मात् वेफर-थ्रूपुट-दक्षता अर्धं न्यूनीभवति यदा तु wph (वेफर-थ्रूपुट् प्रतिघण्टा) अपरिवर्तिता भवति, अपि च एकः अधिकः एक्सपोजरः उपजस्य न्यूनतां अपि जनयिष्यति
द्विगुणसंपर्कद्वारा k1 0.28 तः 0.14 पर्यन्तं न्यूनीकर्तुं शक्यते, अथवा चतुर्गुणसंपर्केन 0.07 अपि न्यूनीकर्तुं शक्यते ।
2100i लिथोग्राफी यन्त्रं उदाहरणरूपेण गृह्णामः सर्वेषां buffs इत्यस्य स्तम्भनस्य अनन्तरं तस्य सैद्धान्तिकं cd=(0.07×193)/(1.44×0.93)=13.51/1.3392≈10nm इति ध्यानं कुर्वन्तु corresponding इदं 2nm प्रक्रिया अस्ति जनानां शब्देषु “28nm photolithography machine makes 2nm” इति ।
यतो हि बहुसंपर्कस्य उपयोगः एतावत् सुलभः अस्ति, तस्मात् बहुसंपर्कद्वारा घरेलु 65nm arf लिथोग्राफीयन्त्रस्य रिजोल्यूशनं सुदृढं कर्तुं शक्यते वा? अत्र न।
बहुविधं प्रकाशनं एकं तान्त्रिकं साधनं यस्य अनेकाः अभियांत्रिकीस्थितयः पूर्तयितुं आवश्यकाः सन्ति, यथा आच्छादनसटीकता सरलबोधः चिपस्य विभिन्नस्तरयोः मध्ये संसर्गजनितदोषः अस्ति
वर्तमान समये एकल-एक्सपोजर-ओवरले-सटीकतायाः कृते नियन्त्रण-विण्डो रिजोल्यूशनस्य प्रायः २०%-२५% भवति, अतः ६५nm रिजोल्यूशनयुक्तानां उत्पादानाम् आच्छादन-सटीकता न्यूनातिन्यूनं १३nm आवश्यकी भवति घरेलु-उपकरणानाम् आच्छादन-सटीकता ८nm भवति, यत् एतत् मानकं पूरयति .
परन्तु ज्ञातव्यं यत् 8nm कारखानामानकम् अस्ति तथा च वेफरप्रक्रियाकरणकाले विविधप्रक्रियाभिः उत्पद्यमानदोषाणां कारणात् उत्पादनपङ्क्तिः कारखानामानकात् बहु न्यूना भविष्यति एतत् । अन्येषु शब्देषु, घरेलुसाधनानाम् ८nm मानकसूचकाङ्कः वास्तविकउत्पादानाम् उपरि प्रायः ११-१२nm यावत् पतति ।
द्विगुणित-एक्सपोजरस्य कृते २०%-२५% रिजोल्यूशनस्य आधारेण १३nm तः ६.५nm पर्यन्तं आच्छादनसटीकता आर्धेन न्यूनीकर्तव्या अस्ति
अतः अस्मिन् घरेलु-उपकरणे बहुविध-एक्सपोजर-माध्यमेन रिजोल्यूशनं सुधारयितुम् आवश्यकम् अस्ति भविष्ये पुनरावृत्तौ आच्छादन-सटीकतायां अधिकं सुधारः करणीयः ।
नवीनतमवार्तासूचनाः संग्रह्य व्यवस्थित्य सर्वेषां कृते निःशुल्कं पश्यन्तु।
