5. EUV 개발 역사 (5) - 비구면 거울의 서막

 

 

위 그림은 렌즈이지만, 비구면에 초점을 맞춰서 봐주시기 바랍니다.

 

이전 포스팅에서 이어지는 설명을 담은 포스팅입니다. 바로 미러, 특히 EUV 비구면 미러의 제작 및 개발과정에 관한 포스팅인데요. 자 알아보시죠! EUV은 흡수가 아주 잘되는 빛이기에 렌즈를 사용할 수 없고 반사를 이용해서 광을 웨이퍼에 전달해야합니다. 즉, EUV 미러죠! 하지만 거울 종류에도 여러가지가 있겠죠? 그중에서 비구면 거울을 사용합니다. 비구면 거울이 무엇일까요? 간단히 말해서 비구면 거울은 단순히 구부러진 모양이 아니라 더 복잡한 모양을 가진 특수 설계된 거울입니다. 이 복잡한 모양은 EUVL에 중요한 빛을 더 정확하게 집중시키는 데 도움이 됩니다. 

 

1980년대 후반에 EUV 이미징 시스템용 미러를 만드는 것은 마치 벅찬 산을 오르는 것과 같았습니다. 이러한 에러없는 정교한 표면을 형성하는 데 필요한 정밀도는 단 하나의 오차가 허용되지 않을 수준이었습니다. 당시 이러한 정교한 표면을 생성하고 마무리하는 것은 매우 어려웠습니다. 파동 광학 이론에서 알 수 있듯이 빛은 거울의 표면 불규칙성을 기반으로 작동 매커니즘이 변경될 수 있습니다. 이러한 변화는 수십 나노미터 정도로 작더라도 전체적인 이미징 시스템의 성능을 크게 바꿀 수 있습니다. 특히 nm 단위를 컨트롤하는 포토 리소그래피, 반도체 공정에서는 치명적일 수 있습니다.그렇기 때문에 최적의 성능을 보장할 수 있는 정확도로 거울을 만들고 연마하는 것은 당시 기술적으로 실현 가능한 것의 한계를 뛰어넘는 만만치 않은 작업이었습니다. 그래서 마치 벅찬 산을 오르는 것과 비슷하다고 표현 하겠습니다. ^^,,

 

Principle of operation of the PSPDI developed by G. Sommargren\

 

그래서 나타난 것이 PMI(Phase-Measuring Interferometry) 간섭계 기술이었습니다. 가시광 위상 측정 간섭계(PMI)의 정확도 향상을 위한 회절 기반 기술로 구형의 측정도가 개선되었습니다. 이러한 기술은 현재 미러의 수치 측정 정확도가 약 0.10 nm rms가 될 정도로 향상되었습니다. 미세한 변동은 시스템의 빛 초점 능력에 영향을 미칠 수 있기 때문에 표면 측정은 이러한 비구면 미러에 매우 중요합니다.

 

간섭계란 두 개 이상의 광원을 결합하거나 '간섭'하여 위상의 차이를 감지하는 장치입니다. 이러한 차이는 빛이 상호 작용한 표면에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있습니다. PMI를 통해 당시 과학자들은 광 파장의 1/1000(λ/1000)의 분해능과 파장의 3/100의 반복성(λ/300)으로 광학 표면의 프로파일을 측정할 수 있는 능력을 얻었습니다. 이 획기적인 성과는 미러 제작의 미래 발전을 위한 길을 열었습니다.

 

Advances in aspherical mirror fabrication at Tinsley Laboratories

 

1990년대가 도래하면서 비구면 제작 공정이 크게 개선되기 시작했습니다. 이 기간 동안 중요한 사건은 허블 우주 망원경의 COSTAR(Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) 시스템의 생성이었습니다. 갑자기 EUVL 비구면에 대해서 이야기하다가 허블 우주 망원경을 언급하니 의아하시죠? 허블 망원경 제조 과정에서 발전한 기술이 EUVL 등 각종 최첨단 미러 제조 과정에 적용되었기 때문에, 잠시 짚고 넘어가겠습니다.Tinsley Laboratories는 CCS(Computer-Controlled Surface)라는 기술을 사용하여 이 프로젝트에서 중요한 역할을 했습니다.

 

 

이 방법은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 거울 연마 공정을 지시하여 원하는 모양과 연마를 진행하는 기술입니다. 렌즈 제조에 있어 형상 사출과 연마는 결상 광학계를 설계하고 제조하는 분 이시라면 얼마나 중요한 과정인지 아실 것 이라 믿습니다. 이 기술의 성공은 비구면 제조의 잠재력을 보여주는 중요한 단계였습니다. 점차 이온 밀링(이온 빔을 사용하여 표면을 미세하게 형성) 및 컴퓨터 제어 연마(더 나은 정밀도를 제공하는 고급 CCS 형태)와 같은 고급 기술이 중심 무대를 차지하기 시작했습니다. 이렇게 비구면 제작을 위한 기술이 개발되고 있습니다.