चीन के लिए EUV क्षेत्र में निकट अवधि का अवसर पूरी घरेलू EUV लिथोग्राफी मशीन से पहले मेट्रोलॉजी और निरीक्षण उपकरण हो सकते हैं। 13.5 nm प्रकाश का इस्तेमाल मास्क, वेफर, ओवरले और नैनो स्तरीय दोषों की जांच में किया जा सकता... HHG स्रोत डेस्कटॉप आकार, उच्च कोहेरेंस और तरंगदैर्ध्य बदलने की क्षमता के कारण विवर्तन, स्कैटरिंग...
शोध उत्तर

Create a landscape editorial hero image for this Studio Global article: How is China’s domestic EUV metrology ecosystem beginning to take shape as advanced chipmaking shifts from 193 nm to 13.5 nm wavelengths, wh. Article summary: China’s EUV metrology ecosystem is emerging first around inspection and measurement—not a complete domestic EUV lithography scanner. The near-term opportunity is to combine domestic EUV sources, optics, detectors, stages. Topic tags: general, education, general web, government, academic. Style: premium digital editorial illustration, source-backed research mood, clean composition, high detail, modern web publication hero. Use reference image context only for broad subject, composition, and topical grounding; do not copy the exact image. Avoid: logos, brand marks, copyrighted characters, real person likenesses, fake screenshots, UI text, readable text, watermark
उन्नत चिप निर्माण में ट्रांजिस्टर संरचनाएं अधिक त्रि-आयामी और दोषों का आकार अधिक छोटा होता जा रहा है। EUV लिथोग्राफी 13.5 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य का उपयोग करती है, जबकि पारंपरिक DUV मेट्रोलॉजी में 193 और 248 नैनोमीटर जैसी तरंगदैर्ध्य आम हैं। जैसे-जैसे क्रिटिकल डाइमेंशन, मास्क दोष और ट्रांजिस्टर की 3D संरचनाएं सिकुड़ती हैं, निरीक्षण उपकरणों को अधिक स्थानिक रिजॉल्यूशन, पर्याप्त गति और कम-क्षति वाला गैर-संपर्क मापन देना होगा।55
32
यहां एक महत्वपूर्ण अंतर समझना जरूरी है: चीन में उभरता हुआ क्षेत्र ऐसी घरेलू EUV लिथोग्राफी मशीन नहीं है, जिसकी बड़े पैमाने पर उत्पादन में पुष्टि हो चुकी हो। इसके बजाय, एक ऐसा तकनीकी इकोसिस्टम बन रहा है जिसमें EUV प्रकाश स्रोत, परावर्तक दर्पण, वैक्यूम सिस्टम, डिटेक्टर, सटीक मूवमेंट प्लेटफॉर्म, एल्गोरिदम और प्रोसेस-कंट्रोल सॉफ्टवेयर अलग-अलग प्रवेश बिंदु बन सकते हैं। असली औद्योगिकीकरण तभी माना जाएगा, जब इन हिस्सों को लंबे समय तक चलने वाली, कैलिब्रेट की जा सकने वाली और वेफर-फैब के प्रक्रिया डेटा से जुड़ी पूरी प्रणाली में बदला जा सके।
FinFET से गेट-ऑल-अराउंड (GAA) ट्रांजिस्टर की ओर बढ़ने पर चैनल, गेट और उनके इंटरफेस अधिक स्पष्ट 3D रूप लेते हैं। कुछ महत्वपूर्ण संरचनाएं ऊपर की परतों या सामग्री के इंटरफेस के नीचे भी छिपी रहती हैं। केवल सतह देखने वाली पारंपरिक तकनीक से क्रिटिकल डाइमेंशन, साइडवॉल प्रोफाइल, परतों के बीच विस्थापन और छिपे हुए दोषों का पूरा आकलन कठिन हो सकता है। सार्वजनिक रिपोर्टों में GAA संरचना को उच्च-रिजॉल्यूशन, गैर-संपर्क निरीक्षण की नई मांग का एक प्रमुख कारण बताया गया है।8
13.5 nm EUV का लाभ सिर्फ इतना नहीं है कि इसकी तरंगदैर्ध्य छोटी है। स्कैटरिंग मापन में दोष का आकार और रोशनी की तरंगदैर्ध्य सिग्नल की ताकत को काफी प्रभावित करते हैं। छोटी तरंगदैर्ध्य नैनो-स्तरीय दोषों के प्रति संवेदनशीलता बढ़ा सकती है, लेकिन अंतिम प्रदर्शन प्रकाश स्रोत की शक्ति, ऑप्टिकल सिस्टम, डिटेक्टर शोर, नमूने की सामग्री और पुनर्निर्माण एल्गोरिदम पर भी निर्भर करता है।18
EUV मेट्रोलॉजी में स्कैटरिंग, कोहेरेंट डिफ्रैक्शन इमेजिंग (CDI) और रिफ्लेक्शन-आधारित इमेजिंग जैसी विधियां उपयोगी हैं। इनमें प्रत्यक्ष रूप से वेफर को छूने के बजाय विवर्तन सिग्नल से संरचना के मानदंड निकाले जाते हैं। अमेरिकी National Institute of Standards and Technology (NIST) ने डेस्कटॉप HHG स्रोत के साथ 50 nm से छोटी लाइन-स्पेस संरचनाओं पर EUV डिफ्रैक्शन मापन किया है। एक अन्य अध्ययन में EUV स्कैटरिंग से 2D इंटरकनेक्ट संरचनाओं की ऊर्ध्वाधर विशेषताओं के लिए लगभग एक नैनोमीटर स्तर की संवेदनशीलता दिखाई गई।33
34
EUV मास्क कोई साधारण पारदर्शी टेम्पलेट नहीं होता। इसमें कई परतों वाली परावर्तक फिल्में होती हैं। किसी अन्य तरंगदैर्ध्य पर दिखने वाला फेज़ दोष जरूरी नहीं कि 13.5 nm EUV एक्सपोजर में वेफर पर भी उसी तरह प्रिंट हो। इसलिए एक्टिनिक निरीक्षण का अर्थ आम तौर पर उसी 13.5 nm तरंगदैर्ध्य पर जांच करना है, जिसका इस्तेमाल एक्सपोजर में होता है। इससे यह अधिक सीधे समझने में मदद मिलती है कि कोई दोष वास्तव में प्रिंट होने योग्य है या नहीं। शोध के अनुसार, EUV मल्टीलेयर मास्क के महत्वपूर्ण फेज़ दोषों की पहचान के लिए 13.5 nm निरीक्षण विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।48
यही कारण है कि HHG पर इतना ध्यान दिया जा रहा है। यह स्थानिक और समयीय कोहेरेंस वाला EUV प्रकाश उत्पन्न कर सकता है, जो कोहेरेंट स्कैटरिंग माइक्रोस्कोपी, डिफ्रैक्शन मापन और लेंस-रहित इमेजिंग के लिए उपयोगी है। Samsung की सार्वजनिक सामग्री में स्वतंत्र HHG स्रोत पर आधारित EUV मास्क दोष समीक्षा प्रणाली का उल्लेख मिलता है। इससे इतना कहा जा सकता है कि HHG विशेष मास्क समीक्षा और शोध उपकरणों की तकनीकी चर्चा में प्रवेश कर चुका है।42
लेजर-प्रोड्यूस्ड प्लाज़्मा (LPP) में आम तौर पर उच्च-शक्ति लेजर से टिन की बूंदों पर प्रहार करके 13.5 nm EUV उत्पन्न किया जाता है। ASML की EUV प्रणालियां इसी मूल दिशा का इस्तेमाल करती हैं और कंपनी की उत्पाद जानकारी में 13.5 nm स्रोत को व्यावसायिक EUV एक्सपोजर सिस्टम का हिस्सा बताया गया है।55
LPP का बड़ा लाभ यह है कि इसकी आउटपुट शक्ति लिथोग्राफी और उच्च-थ्रूपुट निरीक्षण की जरूरतों के अपेक्षाकृत करीब पहुंचती है। लेकिन इसके लिए उच्च-शक्ति ड्राइव लेजर, टिन बूंदों का सटीक नियंत्रण, मलबा नियंत्रण, कलेक्टर मिरर की सुरक्षा, ताप प्रबंधन और लगातार रखरखाव जरूरी है। निरीक्षण उपकरणों में LPP अधिक थ्रूपुट दे सकता है, पर नई कंपनियों के लिए इसकी पूंजी, इंजीनियरिंग और सर्विसिंग की बाधाएं भी अधिक हैं।
डिस्चार्ज-प्रोड्यूस्ड प्लाज़्मा (DPP) विद्युत डिस्चार्ज के जरिए EUV प्लाज़्मा बनाता है। यह बड़े एक्सेलेरेटर या सिंक्रोट्रॉन परिसर की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट हो सकता है और कुछ मेट्रोलॉजी अनुप्रयोगों की शक्ति जरूरतों के लिए उपयुक्त साबित हो सकता है। चीन से जुड़ी रिपोर्टों में DPP को घरेलू स्तर पर खोजी जा रही दिशाओं में शामिल किया गया है।17
26
फिर भी, DPP को इलेक्ट्रोड क्षरण, मलबे, प्लाज़्मा स्थिरता, स्रोत जीवन और लंबे समय के रखरखाव जैसी समस्याओं का समाधान करना होगा। किसी स्रोत का 13.5 nm प्रकाश उत्पन्न कर लेना पर्याप्त नहीं है; फैब में उपयोग के लिए लगातार संचालन और रखरखाव चक्र भी विश्वसनीय होना चाहिए।
फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर (FEL) और सिंक्रोट्रॉन स्रोत उच्च ब्राइटनेस, कोहेरेंस और तरंगदैर्ध्य को ट्यून करने की क्षमता देते हैं। इसलिए वे संदर्भ मापन, सामग्री शोध, मास्क विश्लेषण और प्रक्रिया विकास के लिए उपयोगी हैं। लेकिन इनके लिए बड़े एक्सेलेरेटर परिसर, अधिक लागत और विशेष परिचालन परिस्थितियां चाहिए होती हैं, जो इन्हें सामान्य वेफर-फैब की उत्पादन लाइन पर लगाना कठिन बनाती हैं।
निकट भविष्य में ऐसे एक्सेलेरेटर स्रोतों की भूमिका “मानक” और शोध मंच की अधिक हो सकती है। वे दूसरे मेट्रोलॉजी सिस्टमों के लिए उच्च-गुणवत्ता वाला संदर्भ डेटा दे सकते हैं, न कि तुरंत कॉम्पैक्ट उत्पादन उपकरणों की जगह ले सकते हैं।
Tsinghua University के नेतृत्व वाली स्टेडी-स्टेट माइक्रोबंचिंग (SSMB) पद्धति स्टोरेज रिंग में मौजूद इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करती है। लेजर मॉड्यूलेशन और अंड्यूलेटर के जरिए इलेक्ट्रॉनों में माइक्रोबंचिंग बनाई जाती है और इलेक्ट्रॉन बीम के चक्कर लगाते रहने के दौरान इसे बनाए रखा जाता है। Tsinghua ने SSMB के मूल सिद्धांत का प्रायोगिक प्रदर्शन किया है। आगे की योजनाओं में 13.5 nm, उच्च औसत शक्ति और संकीर्ण बैंडविड्थ वाले EUV विकिरण का लक्ष्य रखा गया है।1
2
4
SSMB का आकर्षण यह है कि यह स्टोरेज रिंग की उच्च रिपीट रेट को कोहेरेंट विकिरण की उच्च ब्राइटनेस के साथ जोड़ने की कोशिश करता है। कुछ डिजाइन दस्तावेजों में प्रति उपकरण 1 किलोवाट से अधिक शक्ति का लक्ष्य दिया गया है, लेकिन यह एक प्रस्तावित इंजीनियरिंग मानदंड है—इसे पहले से निर्मित और वेफर-फैब द्वारा प्रमाणित उत्पादन स्रोत नहीं माना जा सकता।3
10
इसके सामने इलेक्ट्रॉन बीम स्थिरता, लेजर मॉड्यूलेशन, स्टोरेज रिंग नियंत्रण, बीम गुणवत्ता, सुविधा का आकार और सिस्टम लागत जैसी बड़ी चुनौतियां हैं। इसलिए SSMB को तत्काल उपलब्ध डेस्कटॉप मेट्रोलॉजी समाधान से अधिक, भविष्य में उच्च-शक्ति EUV आपूर्ति को बदल सकने वाली लंबी अवधि की राह समझना उचित होगा।
हाई-हार्मोनिक जनरेशन (HHG) में फेम्टोसेकंड लेजर को गैस या किसी अन्य माध्यम पर केंद्रित किया जाता है। इससे EUV से सॉफ्ट एक्स-रे तक उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं। टिन प्लाज़्मा स्रोतों की तुलना में HHG की प्रमुख विशेषताएं हैं:
HHG उन अनुप्रयोगों में खास तौर पर आकर्षक है, जहां बहुत अधिक शक्ति की बजाय उच्च कोहेरेंस जरूरी है। NIST ने डेस्कटॉप HHG स्रोत से EUV क्रिटिकल-डाइमेंशन डिफ्रैक्शन मापन किया है, जबकि अन्य शोधों ने HHG को EUV मेट्रोलॉजी और इमेजिंग के महत्वपूर्ण स्रोत विकल्प के रूप में देखा है।33
35
लेकिन इसकी सीमाएं भी स्पष्ट हैं। रूपांतरण दक्षता और आउटपुट EUV शक्ति कम है; बीम स्थिरता, लंबे समय तक संचालन, रिपीट रेट, ऑप्टिकल लॉस और बड़े क्षेत्र की स्कैनिंग गति में अभी सुधार चाहिए। EUV मास्क के पूरे आकार के निरीक्षण के एक इंजीनियरिंग विश्लेषण में स्रोत पर लगभग 1 से 100 मिलीवाट शक्ति की जरूरत का अनुमान दिया गया था। वास्तविक जरूरत दोष-संवेदनशीलता, स्कैन क्षेत्र, सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात और थ्रूपुट के अनुसार बदलती है, इसलिए किसी एक शक्ति संख्या को सभी निरीक्षण उपकरणों की समान सीमा नहीं माना जा सकता।51
सार्वजनिक सामग्री के अनुसार ASML, Intel, Samsung और TSMC ने HHG से जुड़ी मापन या निरीक्षण तकनीकों का उपयोग या मूल्यांकन किया है।18
24 इसका अर्थ यह नहीं है कि HHG ने प्लाज़्मा स्रोतों को व्यापक रूप से बदल दिया है या वह सभी उच्च-उत्पादन मेट्रोलॉजी उपकरणों का मानक बन चुका है। उपलब्ध प्रमाण HHG के लिए विकास उपकरणों, एक्टिनिक निरीक्षण शोध और विशेष मापन प्रणालियों में अधिक मजबूत हैं।
सार्वजनिक रिपोर्टों में चीन की शुरुआती घरेलू कंपनियों के रूप में Huaxin Aurora (华芯极光), Langdao Technology (朗道科技), Yunqi Jiyao (云栖极耀), Huari Laser (华日激光) और Haoyu Xinguang (皓宇芯光) के नाम आते हैं। रिपोर्टों के अनुसार ये कंपनियां प्रकाश स्रोत, लेजर, उपकरण और सिस्टम इंटीग्रेशन जैसे अलग-अलग हिस्सों में काम कर रही हैं; Haoyu Xinguang का जोर HHG दिशा पर बताया गया है।17
विश्वविद्यालयों और शोध संस्थानों में Tsinghua University का SSMB कार्यक्रम सबसे स्पष्ट रूप से दस्तावेजीकृत एक्सेलेरेटर-स्रोत पहलों में से एक है। इसके मूल सिद्धांत के प्रयोग में Helmholtz-Zentrum Berlin और जर्मनी के राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी संस्थान के शोधकर्ताओं ने सहयोग किया था। इससे यह भी पता चलता है कि इस क्षेत्र में चीन की घरेलू क्षमता को अब भी गहरी अंतरराष्ट्रीय एक्सेलेरेटर और मापन-विज्ञान विशेषज्ञता से लाभ मिलता है।2
14
एक टिकाऊ घरेलू इकोसिस्टम को प्रकाश स्रोत से आगे भी कई कड़ियां जोड़नी होंगी:
इसलिए घरेलूकरण का आकलन केवल इस आधार पर नहीं किया जा सकता कि कितनी कंपनियां EUV स्रोत बना रही हैं। यह भी देखना होगा कि क्या पूरी मशीन, स्थिर कैलिब्रेशन व्यवस्था और वास्तविक उत्पादन डेटा का बंद-लूप तैयार हुआ है।
स्रोत द्वारा उत्पन्न कुल शक्ति और नमूने तक पहुंचने वाली, ऑप्टिक्स द्वारा संग्रहित तथा अंततः उपयोगी सिग्नल में बदलने वाली शक्ति एक ही चीज नहीं हैं। उपकरण को दोष-संवेदनशीलता, स्कैन क्षेत्र, एक्सपोजर समय और शोर के बीच संतुलन बनाना होगा।
वेफर फैब को ऐसी मशीन चाहिए जो कई शिफ्ट और कई महीनों तक स्थिर चले, न कि केवल कुछ मिनटों या घंटों के प्रदर्शन में अच्छा परिणाम दे। तरंगदैर्ध्य, डोज, बीम दिशा, कोहेरेंस और डिटेक्टर प्रतिक्रिया की निगरानी, कैलिब्रेशन और सर्विसिंग संभव होनी चाहिए।
प्लाज़्मा के हिस्से, लेजर, वैक्यूम सिस्टम, परावर्तक दर्पण और डिटेक्टर सभी रखरखाव चक्र को प्रभावित करते हैं। मलबे से होने वाला प्रदूषण, ऑप्टिकल प्रदर्शन में गिरावट और महत्वपूर्ण हिस्सों को बदलने की लागत सीधे उपकरण की कुल स्वामित्व लागत तय करेगी।
उच्च-रिजॉल्यूशन तस्वीर अपने आप में अंतिम लक्ष्य नहीं है। उपकरण को यह साबित करना होगा कि उसके द्वारा मापे गए क्रिटिकल डाइमेंशन, ओवरले त्रुटि या दोष विशेषताएं वास्तविक वेफर प्रिंटिंग, डिवाइस प्रदर्शन और यील्ड का अनुमान लगा सकती हैं। इसके बिना निरीक्षण परिणाम उत्पादन नियंत्रण प्रक्रिया में सीमित उपयोग के रह जाएंगे।
EUV निरीक्षण को मास्क, फोटोरेजिस्ट, पतली फिल्म, वेफर की सतह, स्वचालित हैंडलिंग, डेटा इंटरफेस और फैक्ट्री प्रोसेस-कंट्रोल सिस्टम के साथ काम करना होगा। लंबे ग्राहक प्रमाणन चक्र, तुलनात्मक परीक्षण और साइट पर जमा हुआ संचालन डेटा अक्सर एकल प्रयोगशाला प्रदर्शन से अधिक निर्णायक होते हैं।30
50
आगे सबसे महत्वपूर्ण संकेत यह नहीं होगा कि किसी टीम ने 13.5 nm प्रकाश उत्पन्न करने की घोषणा की है। अधिक उपयोगी और सत्यापन योग्य संकेत होंगे: क्या लगातार संचालन का डेटा उपलब्ध है, क्या नमूने पर पहुंचने वाली उपयोगी शक्ति और स्कैन थ्रूपुट बताए गए हैं, क्या दोष पहचान परिणामों का मेट्रोलॉजिकल कैलिब्रेशन किया जा सकता है, क्या इलेक्ट्रॉन बीम, सिंक्रोट्रॉन या वेफर विद्युत मापन से उनका संबंध स्थापित है, और क्या किसी फैब ने लंबे समय तक परीक्षण या प्रमाणन पूरा किया है।
मौजूदा सार्वजनिक जानकारी के आधार पर चीन की संभावित राह चरणबद्ध दिखती है: HHG पहले शोध, मास्क समीक्षा और विशेष मेट्रोलॉजी में प्रवेश कर सकता है; DPP जैसी कॉम्पैक्ट प्लाज़्मा दिशाएं कुछ इन-लाइन अनुप्रयोगों को लक्ष्य कर सकती हैं; सिंक्रोट्रॉन और SSMB उच्च स्तरीय प्रकाश स्रोत तथा मापन-विज्ञान शोध को आगे बढ़ा सकते हैं; जबकि LPP सबसे अधिक शक्ति और उच्च थ्रूपुट वाले उपयोगों में महत्वपूर्ण बना रहेगा।
निष्कर्ष यह है कि चीन में EUV मेट्रोलॉजी इकोसिस्टम के शुरुआती संकेत जरूर दिखाई दे रहे हैं, लेकिन इकोसिस्टम का उभरना और बड़े पैमाने पर उत्पादन हासिल करना दो अलग चरण हैं। निर्णायक चुनौती केवल 13.5 nm प्रकाश पैदा करना नहीं, बल्कि प्रकाश स्रोत, ऑप्टिक्स, डिटेक्टर, एल्गोरिदम, प्रक्रिया सामग्री और वेफर-फैब सत्यापन को एक ऐसे उत्पादन उपकरण में बदलना है जो लंबे समय तक विश्वसनीय रूप से चल सके।
Studio Global AI
इस पृष्ठ में एक स्रोत-समर्थित उत्तर शामिल है जिसे आप Studio Global के अंदर जारी रख सकते हैं।
चीन के लिए EUV क्षेत्र में निकट अवधि का अवसर पूरी घरेलू EUV लिथोग्राफी मशीन से पहले मेट्रोलॉजी और निरीक्षण उपकरण हो सकते हैं। 13.5 nm प्रकाश का इस्तेमाल मास्क, वेफर, ओवरले और नैनो स्तरीय दोषों की जांच में किया जा सकता...
चीन के लिए EUV क्षेत्र में निकट अवधि का अवसर पूरी घरेलू EUV लिथोग्राफी मशीन से पहले मेट्रोलॉजी और निरीक्षण उपकरण हो सकते हैं। 13.5 nm प्रकाश का इस्तेमाल मास्क, वेफर, ओवरले और नैनो स्तरीय दोषों की जांच में किया जा सकता... HHG स्रोत डेस्कटॉप आकार, उच्च कोहेरेंस और तरंगदैर्ध्य बदलने की क्षमता के कारण विवर्तन, स्कैटरिंग और मास्क समीक्षा के लिए आकर्षक हैं। लेकिन स्रोत शक्ति, थ्रूपुट, स्थिरता और सेवा जीवन की सीमाएं उन्हें अभी हर उच्च वॉल्यू...
Tsinghua University के SSMB कार्यक्रम ने मूल माइक्रोबंचिंग सिद्धांत का प्रायोगिक प्रदर्शन किया है और 13.5 nm उच्च औसत शक्ति EUV स्रोत की योजना प्रस्तुत की है। यह दीर्घकालिक तकनीकी विकल्प है, फैब प्रमाणित उत्पादन स्रोत...