칭화대학교 공학물리학과 Tang Chuanxiang 교수 팀은 극자외선(EUV) 리소그래피 기계 광원 연구에서 상당한 진전을 이루었습니다. 이 광원 프로젝트를 SSMB-EUV(Steady-State Micro-Focused Extreme Ultraviolet Light Source)라고 합니다.

Tang Chuanxiang 교수는 2022년 중국 물리학 B 저널에 포괄적인 리뷰 기사를 게재했습니다. 이 기사는 프로젝트 팀이 이미 고려한 EUV 광원과 관련하여 가능한 모든 질문을 다루는 명확한 개요를 제공합니다. 논문의 전체 내용은 16페이지에 달합니다. 여기에서는 귀하가 관심을 가질 수 있는 몇 가지 주요 질문에 대한 간략한 요약과 개요를 제공하겠습니다.

SSMB-EUV는 PPT인가요?

전혀 그렇지 않다! 칭화대학교는 SSMB-EUV 프로젝트의 물리적 이론적 원리를 0에서 1까지 실험적으로 검증했으며 이는 제한된 실험 조건에서 수행되었습니다. 그러므로 물리이론의 신뢰성은 매우 높다. 그러나 이 프로젝트의 궁극적인 목표가 첨단 칩 제조에 사용되는 것이라면, 물리적 원리에 대한 성공적인 실험적 검증이 반드시 상업적으로 운영될 수 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 첨단 칩을 대규모로 안정적으로 생산하려면 별도의 차원인 추가적인 기술 개발과 비용 관리가 필요하기 때문이다.

현재 칭화대학교는 SSMB-EUV 팀을 구성하고 SSMB-EUV 광원에 대한 세 가지 주요 기술 과제를 수행했습니다.

1. 레이저 변조기: SSMB의 개념 도입에서 레이저 변조기는 마이크로파 RF 캐비티에 해당하며 SSMB와 기존 저장 링의 가장 중요한 차이점임을 알 수 있습니다. SSMB를 달성하려면 레이저 출력을 변조하고 위상을 고정해야 합니다. 높은 빔 듀티 사이클을 달성하여 SSMB 방사선의 평균 출력을 향상시키려면 연속파 또는 높은 듀티 사이클 변조 레이저를 사용해야 합니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 SSMB의 레이저 변조 시스템을 위한 광 이득 캐비티가 계획되었습니다.

2. 장 펄스 주입 시스템: 높은 방사 전력을 달성하기 위해 SSMB는 약 1A의 높은 평균 전류 밀도를 갖습니다. 긴 펄스(수백 나노초 범위)로 많은 전하량을 주입하려면 특수한 설계가 필요합니다. SSMB 작동 중 전력 변동을 줄이기 위해 SSMB는 거의 일정한 빔 전류를 사용하여 탑업 모드에서 작동하는 것이 바람직합니다. 또한, 탑업 모드는 단일 주입 빔의 강도에 대한 요구 사항도 줄일 수 있습니다.

3. 선형 유도 가속기: SSMB 저장 링의 빔 듀티 사이클을 개선하기 위해 연속 레이저를 사용하는 것 외에도 기존 저장 링과 비교하여 장 펄스 전자 빔의 에너지 보충에 대한 다른 요구 사항이 제안되었습니다. MHz 반복 속도로 작동하는 선형 유도 가속기는 SSMB 빔의 에너지 보충을 달성하기 위한 실현 가능한 옵션 중 하나입니다.

올해 2월, 이 프로젝트는 Xiong'an에서 부지 선정 조사를 실시했습니다.

EUV 리소그래피용 SSMB-EUV 광원의 잠재적 이점

1) 높은 평균 전력: SSMB 저장 링은 다중 EUV 빔라인 설치를 지원하여 리소그래피용 고출력 조명 소스와 마스크 및 광학 장치용 감지 소스 역할을 모두 수행할 수 있습니다. 또한 EUV 레지스트 재료 연구에 대한 지원도 제공할 수 있습니다.

2) 좁은 대역폭과 높은 시준: SSMB 광원은 EUV 리소그래피에 필요한 2% 미만의 좁은 대역폭 요건을 쉽게 충족하고, ~0.1mrad의 각도 범위 내에서 집중된 방사선을 얻을 수 있습니다. 좁은 대역폭과 높은 콜리메이션 특성은 SSMB 기술 기반 EUV 리소그래피 광학 시스템의 혁신적인 설계를 가능하게 하는 동시에 EUV 광학 거울의 공정 난이도를 낮춥니다.

3) 높은 안정성의 연속파 출력: SSMB 출력은 연속 또는 준연속파 방사 형태이므로 칩에 손상을 줄 수 있는 방사 전력의 심각한 변동을 방지할 수 있습니다. 저장 링 광원은 안정성이 우수하며 SSMB 저장 링의 보충 작동 모드는 광원의 장기적인 가용성을 더욱 향상시킵니다.

4) 청정 방사선: LPP-EUV 광원과 비교하여 SSMB의 발진기 방사선의 고진공 환경은 리소그래피에 사용되는 광학 시스템 미러를 오염시키지 않습니다. 이는 미러의 수명을 크게 연장시킵니다.

5) 확장성: SSMB 원리는 더 짧은 파장으로 쉽게 확장할 수 있게 하여 6.xnm의 파장을 사용하는 차세대 Blue-X 리소그래피 기술의 가능성을 남겨줍니다.

맺음말

칭화대학교에서 개발한 EUV 리소그래피 솔루션은 실제로 대안적인 접근 방식입니다. 그러나 이 새로운 물리적 원리를 적용하려면 공학 기술, 재료과학, 화학, 전산 리소그래피, 마스크 제조, 광학 렌즈 및 거울 연구, 이 접근 방식을 사용하여 첨단 칩을 대량 생산하기 위한 초정밀 검사가 가능합니다. 더욱이, 상당한 연구 개발 투자가 필요하므로 그 여정은 어렵고 시간이 많이 걸립니다.

우리는 Tsinghua의 SSMB-EUV 솔루션이 조기에 산업적으로 구현되는 데 상당한 진전이 있기를 바랍니다.