9. EUV 개발 역사 (9) - 싱크로트론 방사광

 

여러번 더 강조해도 모자르지만... EUV 광원 개발 여정의 핵심은 기술력 향상입니다. 스마트폰에서 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 실리콘 칩은 현대 디지털 장치의 기반입니다. 더 작고 더 정밀한 회로를 만드는 능력은 더 강력하고 효율적인 장치로 직접 변환됩니다. 따라서 EUV 광원 기술은 곧 더 작은 트랜지스터 생산과 직결되어있으며 디지털 미래의 최전선에 있으며 성공적인 개발은 기술 발전에 매우 중요합니다.

 

 

EUV 광원 개발을 위한 초기 노력은 주로 싱크로트론 방사를 활용하는 데 중점을 두었습니다. 낮은 변환 효율과 광범위한 잔해 완화의 필요성에도 불구하고, 이러한 소스는 EUVL의 중요한 부분이었습니다. 고려된 주요 요인은 필요한 출, 평균 전력 요구량 및 이러한 소스를 다른 EUV 애플리케이션에서 사용할 수 있는 방법이었습니다. 싱크로트론 방사광이 뭐냐고요? 쉽게 생각하면 포항에 있는, 그리고 오창에 지어질 방사광 가속기 생각하시면 됩니다. 싱크로트론은 전하 입자가 전기장과 자기장을 모두 사용하여 원형 경로에서 고속으로 가속되는 일종의 순환 입자 가속기입니다.

 

 

이러한 하전 입자가 자기장에 의해 편향될 때 방출하는 전자기 복사인 싱크로트론 복사는 EUV 빛을 생성하는 효과적인 방법으로 간주되었었죠. 싱크로트론 방사선은 높은 휘도와 넓은 스펙트럼 범위로 인해 X선 분광법 및 의료 영상을 포함한 다양한 과학 응용 분야에서 광범위하게 사용되었습니다. 또한 EUV 스펙트럼을 포함하여 특정 파장에서 빛을 생성할 수 있도록 상당한 조정 가능성을 제공하죠. 그러나 모든 장점에도 불구하고 EUV 광원 생산에 싱크로트론 방사를 사용하는 데는 어려움이 많았습니다. 우선, 싱크로트론 방사의 생산에는 엄청 엄청*100 (강조 많이 해도 모자름, 포항 가속기 생각해보세요!) 크고 값비싼 시설이 필요하기 때문에 널리 상업적으로 사용하기에는 비현실적인 선택입니다. 또한 싱크로트론에 의해 생성된 방사선은 고도로 시준됩니다. 즉, 매우 좁은 빔으로 방출됩니다. 이 특성은 일부 응용 분야에는 유리하지만 넓고 고르게 분산된 광원이 선호되는 리소그래피에는 어려움이 있습니다.

 

Schematic plan view of a 600-MeV storage ring designed at BNL together with six EUVL cameras

 

Brookhaven National Laboratory에서는 잠재적인 EUV 광원으로서 소형 전자 저장 링에 대한 설계를 진행했습니다. 600 MeV 저장 링은 2% 대역폭 내에서 1W 이상의 13nm 빛을 전달하여 EUV 광원 개발을 위한 초석이라고 생각되었는데요. 제안된 설계는 EUVL 노출 도구가 3개의 미러 이미징 시스템을 활용하고 감도가 5mJ/cm^2인 레지스트를 사용하여 시간당 15개의 6인치 직경 웨이퍼만 인쇄하면 된다는 가정을 기반으로 합니다.  그러나 이러한 가정은 EUV 리소그래피 요구 사항에 대한 초기에만 맞았지.. 기술이 발전함에 따라 싱크로트론 광원이 현대 상용 EUVL 노출 도구에 필요한 평균 전력을 제공할 수 없다는 것이 분명해졌습니다. 이러한 한계에도 불구하고 싱크로트론 광원은 여러 관련 분야에서 계속해서 중요한 역할을 합니다. 여기에는 주로 EUV 레티클 블랭크의 화학선 결함 검사, EUV 이미징 시스템의 화학선 파면 계측, 고급 EUV 레지스트 스크리닝, EUV 광학용 내산화 코팅의 가속 수명 테스트가 포함될 수 도 있죠.