11. EUV 개발 역사 (11) - LPP 광원의 원리

 

이전 글에서도 설명 한 것 처럼..

EUV 광원을 사용하는 반도체 제조 영역에서 LPP (레이저 생산 플라즈마) 소스 시스템은 극자외선(EUV) 리소그래피(EUV lithography)에 매우 중요합니다. 사실상 EUV 원리 설명에 가깝죠. 위 시스템을 통해 EUV 출력 스케일링을 크게 개선했습니다. 무엇보다 더 높은 EUV 출력 수준은 반도체 산업에서 대량 생산(HVM)의 요구 사항을 충족하기에, 매우 중요합니다. 이번 포스팅에서는 일반적인 LPP 소스 시스템에서 시스템 구성의 복잡성에 대해 자세히 설명하고자 합니다. 이전 포스팅보다 심화된 내용이니 참고하세요~ 또한 더 높은 EUV 출력 수준을 달성하기 위해 사용되는 다양한 발전 및 출력 스케일링 기술을 알아봅시다! (사실상 EUV 노광장비 원리 중 광원에 관한 내용입니다)

 

LPP 광원은 단순한 발광 플라즈마가 아닙니다. 리소그래피 시스템에서 사용되기 위해서는 EUV 광을 효율적으로 수집하고 반사 컬렉터 옵틱을 사용하여 리소그래피 노출 도구로 향해야 합니다. LPP 소스는 약 5스테라디안(sr)의 입체각에 걸쳐 플라즈마로부터 EUV 광을 포착하는 수직 입사 컬렉터를 사용합니다. 이러한 소스는 EUV 소스 엔지니어링 과정에서 전력, 스펙트럼 콘텐츠, étendue(광원의 공간 분포), 선량 안정성 및 수명과 같은 다양한 매개변수를 고려해야 합니다. 특히 전력 요구 사항은 더 높은 해상도와 생산성에 대한 요구로 인해 중요한 요소로 간주됩니다.

 

EUVL을 위한 EUV 소스로는 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스와 LPP 소스가 개발되었습니다. 그러나 현재 고전력 애플리케이션을 위해 LPP 소스만이 상업적으로 추구되고 있습니다. LPP 소스와 DPP 소스 사이의 가장 큰 차이점은 발광 플라즈마의 크기입니다. LPP 소스의 발광 플라즈마는 DPP 설계에 비해 더 작으며 표면에서 더 멀리 생성됩니다. 이러한 구성은 더 큰 입체각에 대한 EUV 광 수집을 허용하면서도 étendue 요구 사항을 충족할 수 있게 합니다. 따라서 LPP 소스는 더 높은 효율성을 제공하며, 고전력 애플리케이션에 적합한 선택이죠

 

LPP 소스는 여러 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 구성 요소는 다음과 같습니다.

 

 

 

• 고출력 CO2 레이저: EUV 빛을 방출하는 플라즈마를 생성하는 주요 에너지원입니다. CO2 레이저는 액적 생성기에 의해 생성된 주석 액적에 집중됩니다.
• 액적 생성기: CO2 레이저의 대상 역할을 하는 작은 주석 액적을 꾸준히 생성합니다. 액적 생성은 레이저 발사와 정확하게 동기화되어 각 펄스가 액적에 도달하도록 합니다.
• 스캐너: 스캐너는 각 물방울을 추적하고 레이저 펄스의 조준을 조정하여 모든 물방울에 직접 맞도록 합니다.
• 컬렉터: 컬렉터는 플라즈마에서 방출된 EUV 빛을 모아 스캐너의 광학 장치로 향하도록 설계되었습니다. 다층 코팅을 통해 EUV 광을 반사하고 다른 파장을 흡수합니다.
• Debris Mitigation System: 레이저 펄스로 인해 발생하는 파편이 컬렉터 및 기타 구성 요소에 손상을 주지 않도록 보호합니다.

이러한 구성 요소들은 복잡한 제어 시스템과 함께 작동하여 플라즈마 생성 프로세스를 관리하고 광원의 최적 동작을 보장합니다. 현재 LPP 소스는 이미 7 nm 이하 노드에서의 반도체 제조를 가능하게 하고 있습니다. 앞으로의 발전으로 더 넓은 응용 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 전력 출력, 선량 안정성 및 수명의 지속적인 개선은 점점 더 작고 복잡한 칩 설계의 생산을 가능하게 할 것으로 생각됩니다.

 

이제 심화적으로 넘어가 볼까요?