26. EUV Contamination에 대하여 (3)

 

오늘은 ML부터 이야기를 해볼까합니다.

시작하겠습니다.

 

13.5 nm의 반사 광학에 기반한 EUVL 기술은 현재 Mo/Si 반사 코팅을 EUV 반사기로 사용하여 개발되고 있습니다. Mo/Si MLM은 다른 분광학 애플리케이션에도 사용되었습니다. Mo/Si MLM은 일반적으로 Mo와 Si 층이 교대로 주기적으로 쌓이는 스택으로 증착됩니다. 개별 층을 통한 반사가 작음에도 불구하고 MLM의 모든 인터페이스에서 371개의 반사가 서로 간섭하여 13.5 ± 0.2 파장에서 70%에 가까운 총 반사율을 생성할 수 있습니다. 이러한 간섭 기반 미러에서 가장 높은 반사율을 얻으려면 이중층 주기를 특정 파장에 맞춰 조정해야 합니다. EUV 범위에서 거의 정상 입사 반사율을 얻으려면 이중층 주기가 약 6.9nm가 되어야 합니다. 가장 높은 반사율은 Mo 층 두께가 이중층 주기의 약 40%일 때 발생합니다. 따라서 브래그의 법칙은 MLM에서 최대 반사 효율을 달성하기 위한 필수 조건입니다

반사율이 높은 다층 거울은 여러 가지 스퍼터링 및 증착 기술을 사용하여 만들어졌습니다. 가장 일반적인 것은 이온 빔 증착과 마그네트론 스퍼터링입니다. 13.5nm MLM의 재료 선택은 반사를 극대화하고 흡수를 최소화하는 것을 목표로 진행되었는데, 질적으로 반사는 재료의 실제 유전율의 차이에 따라 달라지는 반면 흡수는 가상 유전율에 따라 달라집니다. 따라서 최소한의 가상 유전율을 가진 하나의 재료를 선택하는 것이 바람직합니다. 13.5nm의 경우, 최소 imaginary permittivity을 가진 재료는 Si입니다. 따라서 EUV 흡수를 최소화하기 위해 소재(스페이서) 중 하나로 Si를 선택했습니다.

 

사실 13.5nm에서 Si의 낮은 흡수율이 13.5nm를 차세대 리소그래피의 경쟁자로 만든 원동력이었습니다. 그 후 실제 투과율과 Si의 투과율의 차이로 인해 다른 재료(반사판)로 Mo가 선택되었습니다. 정량적으로 두 층 사이의 최적화된 두께 비율을 가정할 때 최대 반사율은 f를 최대화하고 g를 최소화함으로써 달성되며, 따라서 g를 최소화하려면 흡수율(imaginary permittivity)을 최소화해야 하며, 재료의 실제 유전율 차이를 최대화해야 합니다.

 

위 그림에서의 각 실선은 피크 반사율의 다른 값을 나타냅니다. 따라서 g가 낮아지고 f가 높아지면 (f, g) 좌표는 더 높은 반사율의 선에 놓이게 됩니다. 영역 1은 EUV MLM이 있는 간섭 반사 미러의 영역을 나타냅니다. 영역 2는 보르만 효과라고 불리는 현상이 지배하는 영역의 윤곽을 보여줍니다. 이는 매우 낮은 g 값으로 인해 발생합니다(최적이 아닌 반사경을 사용하더라도 스페이서 흡수가 최소로 유지되면 일부 반사율을 얻을 수 있음을 의미함).

 

Mo 및 Si 층의 스택을 통과하는 광경로

MLM의 파장에 대한 반사율 변화

https://www.cxro.lbl.gov//

CXRO - The Center for X-ray Optics

위 링크를 통해 soft x-ray material database를 확인가능할겁니다~

 

주기 수가 많을수록 건설적인 간섭이 더 많기 때문에 반사율이 높아집니다. 그러나 층에도 흡수가 존재하기 때문에 반사율은 주기의 수에 따라 연속적으로 증가하지 않습니다. 더 많은 층을 투과할수록 흡수가 증가하기 때문에 EUV 반사율은 약 50 층에서 포화됩니다. 반사율은 일반적으로 피크 반사율로 표시되며, 13.5nm Mo/Si 미러의 경우 약 73%입니다. 실제 제작 기술로는 이 이론적 최대치를 재현하기 어렵습니다. 열 안정성과 레이어 혼합이 그 원인이며, 최대 반사율이 약 70%인 미러가 현재 대부분이죠. MLM의 수명은 오염 완화 및 세척 효율에 따라 크게 달라집니다. EUV 소스마다 사용할 수 있는 오염 완화 기술이 다릅니다.

DPP 소스에서는 오염 완화 접근 방식에 몇 가지 장점이 있습니다. 빛이 소스와 콜렉터 광학 사이의 공간만 한 방향으로 통과하면 되기 때문에 미러의 수명을 연장할 수 있는 항목이 들어갈 여지가 있습니다. 또한 그레이징 각도 콜렉터를 사용할 수 있습니다. 이 미러는 MLM이 아니며 입사각이 가파를수록 반사율이 낮아집니다.

 

LPP EUV 소스는 빛이 여러 방향으로 동일한 영역을 통과하기 때문에 콜리메이팅 데브리스(방패) 필터를 사용할 수 없습니다. 그러나 LPP 소스용 집광기는 집광 각도가 더 크기 때문에 DPP EUV 소스에 사용되는 그레이징 각도 집광기보다 더 높은 EUV 광의 집광 효율을 가지고 있습니다. 오늘날의 LPP EUV 광원에는 이러한 집광기(Collector)가 사용되기 때문에 이 장에서는 대부분 일반적 입사환경 MLM에 한정해서 포스팅 해보겠습니다.