EUV 리소그래피 스캐너

1. 더 작은 패턴에는 더 짧은 빛이 필요하다. 프로젝터는 파장보다 훨씬 가는 선을 그릴 수 없다: 분해능 ≈ k₁·λ/NA. 193 nm 심자외선은 액침과 다중 패터닝으로 20년 동안 연장되었다; EUV는 λ = 13.5 nm로 도약해 — 14배 이상 짧아 — 13 nm 선이 단일 노광으로 인쇄된다.
2. EUV를 투과하는 재료는 없다. 13.5 nm에서는 모든 재료가 흡수한다 — 공기, 유리, 물, 모든 것. 그래서 광 경로 전체가 진공 속에 있으며 렌즈는 어디에도 없다: 모든 광학 소자는 거울이며, 간섭으로 반사하도록 설계된 몰리브덴/실리콘 이중층 40~50쌍(개별 층으로는 약 80~100개, 주기 ~6.9 nm)이 코팅되어 있다.
3. 광원은 병 속의 별이다. 초당 50,000회, 직경 27 µm의 용융 주석 액적이 광원 용기를 통해 떨어진다. 예비 펄스가 이를 팬케이크 모양으로 납작하게 만들고; ~3 µs 후 CO₂ 레이저의 주 펄스가 태양 표면보다 수십 배 뜨거운 플라즈마로 점화시킨다. 고이온화된 주석 이온이 13.5 nm에서 방사하고; 타원형 집광기가 섬광을 중간 초점으로 보낸다. (여기서는 보라색과 빨간색으로 그려졌다 — 두 빔은 실제로 보이지 않는다.)
4. 광자 수지. 집광경, 조명 거울 4개, 마스크, 투영 거울 6개로 총 12회 반사를 모델링합니다. Si/Mo 광학 상수와 각도별 막 주기로 반사율을 계산합니다. 집광 입체각, 펠리클, 마스크 패턴 손실은 제외합니다.
5. 투영면. 접힌 배치는 공개된 NA 0.33 투영 광학계 도면을 따릅니다. 각 주광선 반사는 반사 법칙을 만족합니다. 교육용 타원체 릴레이가 주변 광선을 모읍니다. 비공개 광학 처방이나 정확한 CAD를 재현했다고 주장하지 않습니다.
6. 마스크도 거울이다. 레티클은 동일한 Mo/Si 스택 위의 흡수층에 4× 크기의 칩 패턴을 담아 뒤집어 매달고, 6° 각도로 EUV를 받아 반사광이 빠져나갈 수 있도록 한다. 얇은 펠리클 막이 파티클이 초점 밖에 있도록 유지한다.
7. 왜 스캔하는가. 광학계는 얇은 아크 형태의 노광 영역 내에서만 수차를 잘 보정하므로, 기계는 그 슬릿을 각 다이에 걸쳐 쓸어낸다: 레티클은 고정 슬릿을 웨이퍼 속도의 정확히 4배, 반대 방향으로 스캔하며, 그 사이 ~260개의 펄스가 각 지점에서 도즈를 누적한다.
8. 두 웨이퍼가 동시 작동 중이다. 한 웨이퍼가 노광되는 동안 다른 웨이퍼는 두 번째 스테이지에서 계측된다 — 높이 맵과 정렬. 그런 다음 척이 교환된다. 스테이지는 초당 미터 단위로 이동하는 웨이퍼를 2 nm 이하의 오버레이 정밀도로 배치해야 한다: 세상에서 가장 정밀한 양산 운동 시스템이다.
9. 영상과 레지스트. 스칼라 푸리에 모델이 비간섭 광원점과 원형 동공, 디포커스 위상을 계산합니다. 비축 조명은 26 nm 피치를 분해하지만 축상 조명은 그렇지 못합니다. 포아송 흡수, 1.8 nm 확산, 포지티브 현상으로 재현 가능한 표본을 만들며 CD와 3σ LER를 따로 측정합니다.
10. 축척과 시간. 기준은 2021년 양산 스캐너의 13.5 nm, NA 0.33, 300 mm 웨이퍼, 26 × 33 mm 필드입니다. 액적은 마이크로, 코팅과 레지스트는 나노 화면으로 분리합니다. 주사와 펄스 폭은 교육용 매개변수이며 애니메이션으로 정격 생산량을 추정하지 않습니다.

시도하기: 액적 주기를 재생하고 광자를 따라가며 주사 중 레이저를 꺼 보세요. 조명, 초점, 파장을 비교하세요.

EUV와 적외선은 보이지 않으므로 색상과 밝기는 관찰용 표시입니다. 레지스트 화면은 선택 조건의 현상 미리보기이며 장치 내부 실시간 카메라가 아닙니다.

스캐너 제조사 제품 페이지
투영 광학계 워크숍 발표 · 2019
LBNL · Mo / Si ↗