차세대반도체연구회

현재 반도체 양산 공정에 사용중인 ArF 광원을 이용한 리소그래피 공정은 향후 반도체 소자의 최소 선폭이 22nm에 이르게 될 것으로 예상되는 2012년경에는 실질적인 한계에 도달할 것으로 예상되고 있다. 물론 최근 급속도로 발전하고 있는 액침 노광 기술과의 병용을 통해 22nm 공정 초반까지 기술 사용이 연장될 가능성은 있으나, 궁극적으로는 후속 공정 세대를 위한 차세대 노광 기술의 개발이 필수적이다. EUV 노광 기술은 22nm 이후의 공정 세대에서 리소그래피 공정을 담당할 가장 유력한 기술로서 기대를 모으고 있다. 이번에 일본의 기술진이 EUV 노광 시작기와 그동안 개발한 관련 기술을 도입하여 세계 수준의 해상 결과를 발표한 것을 계기로 일본의 관련 기술 동향에 대해 살펴보기로 한다. 일본의 신에너지/산업기술종합개발기구(NEDO)는 캐논의 small field EUV(extreme ultraviolet) 노광장치 [SFET(small field exposure tool)]를 사용하여 선폭 26nm의 패턴을 해상하는 데 성공했다고 발표하였다. 난이도가 높은 밀집선과 고립선의 혼재 패턴에서 26nm의 해상에 성공한 것이며, NEDO에서는 이를 세계 최고 수준의 성과로 평가하고 있다. 캐논에서 발표한 SFET의 자세한 내용은 작년 10월 개최된 2006 International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2006)에서 발표된 바 있는 데, 이 장치는 주로 마스크와 레지스트의 개발 및 평가를 목적으로 한 것으로, 반사 광학계의 개구수(NA)는 0.3이며 축소율은 1/5이다. 비구면의 큰 오목면 거울과 작은 볼록면 거울을 조합하여 사용하는 방식이다. 노광 영역이 작은 small field EUV 노광장치로는 영국 Exitech의 MET(micro exposure tool)와 일본 니콘의 HiNA (high numerical aperture)가 있으며, 이미 이들 장치를 이용한 28nm급 해상 결과를 발표하고 있으나, 이번 결과와 같이 밀집선과 고립선이 혼재된 패턴에서 해상 결과를 보여준 예는 거의 없다고 한다. SFET는 광원과 광학계에 일본의 EUV 노광기술 개발프로젝트인 극단자외선 노광시스템 기술개발기구(EUVA)의 기술 성과를 채용하고 있어, 광학 미러의 연마 정밀도와 스테이지의 위치정합 정밀도를 개선하여 높은 노광 성능을 달성한 것이라고 한다. 앞으로는 small field 노광 장치와 함께 노광 영역이 26mmx33mm로 비교적 큰 field에서의 EUV 노광장치를 사용한 평가 결과가 더욱 중요해질 전망이다. 이미 네델란드 ASML은 full field 방식의 ADT(alpha demo tool)를 출하하여 32nm의 해상 결과를 발표한 바 있다. 일본에서도 EUVA의 기술을 사용한 니콘의 full field 기종인 EUV1이 2007년 상반기에 반도체 선단 테크놀로지(selete)에 도입되어, 하반기부터 평가 결과를 발표할 예정이다. 이번에 SFET에서 양호한 결과가 확인되었기 때문에 EUV1에도 기대가 모아지고 있다. EUV1의 NA값은 0.25m 축소율은 1/4이고, 6장의 비구면 거울을 사용하는 방식이다 한편, EUV 노광 기술의 실용화를 위해서는 전용 레지스트 재료의 개발도 매우 중요하다. NEDO에서는 EUV 리소그래피용 레지스트 개발을 위한 위탁사업도 함께 추진하고 있으며, 도쿄오카공업(東京應化工業)과 히타치제작소가 최첨단전자기술개발기구(ASET)의 협력을 얻어 half pitch (hp) 32nm 세대 이후의 공정을 위한 포지티브형과 네거티브형 저분자 레지스트 재료의 기본 기술을 확립하여 발표한 바 있다. EUV 리소그래피용 레지스트 재료는 고해상도, 고감도 및 낮은 LER (line edge roughness) 특성을 모두 만족해야 하는 것으로 알려져 있다. * 출처: 1. 독립행정법인 신에너지/산업기술종합개발기구 (NEDO) 2. 니케이 테크온 3. 과학기술정보포털서비스