EUV Lithography

Extreme Ultraviolet lithography는 극자외선인 매우 짧은 파장(13.5nm)의 빛을 사용하는 리소그래피 기술입니다.

EUV 기술은 광원, 광학계, 마스크, 레지스트, 노광장치 등 다양한 요소의 기술 개발이 필요합니다.

1) EUV 발생기술

EUV 광은 고온, 고밀도의 플라즈마에서 발생이 가능합니다. 특정 물질에 강한 레이저광을 집광하여 플라즈마를 만드는 Laser Produced Plasma(LPP)법과 특정한 물질 환경 속에서 전극 간에 대전류 펄스를 흘려 플라즈마를 만드는 Discharge Produced Plasma(DPP)법 2가지가 있습니다. 양산 시에 필요한 광원 강도는 350W 이상을 요구합니다.

싱크트론, 자유전자레이저(free electron laser: FEL), 레이저 유기 플라즈마(laser-induced plasma) 등을 이용해 EUV를 발생시킬 수 있으나 경제적인 측면을 이용해 레이저 유기플라즈마가 많이 이용됩니다. 레이저 유기 플라즈마는 레이저 펄스를 타깃 물질에 입사시켜 플라즈마를 발생시킴으로써 EUV를 발생하는 기술입니다. Laser-to-EUV 전환 효율이 1% 이상 요구되며, 5ns01jule의 레이저 펄스로 2%의 효율을 얻을 수 있습니다. 고에너지의 레이저 펄스의 충돌에 의해서 타깃 물질의 분말 입자가 발생되어 EVU 코팅 거울이 손상되지 않도록 EUVL을 설계해야 합니다.

2) EUV 집광하고 축소시키는 정확한 광학기술

플라즈마로 나온 빛은 집광 미러로 모아져 중간 집광점(IF, Inthermediate Focus)라는 점을 통해 조명 광학계로 정형되어 반사형의 마스크를 조명합니다. 마스크로 반사한 EUV 광은 투영 광학계를 통해서 레지스터 상에 결상되어 패턴을 형성합니다.

마스크는 높은 반사율을 코팅 박막 위에 높은 흡수율을 갖는 IC 패턴구조로 되어 있기 때문에, 마스크로부터 반사된 EUVL은 같은 이미지를 가지고 있습니다. 반사된 EUVL은 다시 평면 거울과 오목 거울을 통해 4배 축소되어 resist 박막 에 투사됩니다. EUV 코팅 박막이 증착된 거울들에 의해서 반사만 되기 때문에 렌즈의 흡수와 응축을 염려할 필요는 없으나 우수한 코팅 표면과 낮은 열팽창 계수가 요구됩니다.

3) EUV 코팅 증착 기술

EUV 코팅은 Mo-Si 혹은 Mo-Be의 다층 구조로 되어있습니다. 최고 반사율을 얻기위해 Bragg 조건을 만족해야 합니다. 파장 = 2X주기Xsin(입사각) 거울 표면에 걸쳐서 균일한 반사율과 균일한 두께를 갖도록 코팅을 증착해야한다. 사용 파장에 대해서 최고의 반사율을 얻을 수 있는 다중 층의 주기와 코팅의 두께를 결정해야하고 코팅은 불순물을 적게하고 열팽창 계수가 적어야 한다.

* 브래그 법칙: 결정과 같이 주기적인 구조를 가진 물질에 대 일정한 파장의 빛을 다양한 각도에서 비춰주면 어느 각도에서는 강한 빛의 반사가 일어나지만 다른 각도에서는 반사가 거의 일어나지 않는 것을 관측할 수 있다. 이것은 물질을 구성하는 원자에 의해 산란된 빛이 결정구조의 반족에 의해 강해지거나 약해지기 때문이다. 브래그의 법칙은 빛의 파장과 결정구조의 폭, 혹은 반사면과 광선이 이루는 각도의 관계를 설명한다.

4) EUVL 마스크 제작 기술

EUVL 마스크는 웨이퍼 위에 EUV 반사 코팅과 resist를 증착하고 EBL에 의해서 패턴을 만들다. EUVL 마스크 역시 불순물 수가 적어야 한다. EUV 코팅은 ion beam sputter 증착기술이 magnetron sputter 증착기술보다 불순물을 적게 만들기 때문에 많이 이용되고 있다. 

5) EUV resist

Resist는 EUV에 매우 높은 흡수율을 갖기 때문에 top surface imaging 방법이 주로 이용되고 10mJ/cm^2 이상의 높은 감도가 요구된다.

 

전자통신동향분석 = Electronics and telecommunications trends v.13 no.5 = no.53, 1998년, pp.38 - 52