반도체 포토공정 DUV, i-ArF 원리 (immersion - ArF, 액침 노광 기법)

이머전(Immersion)이란 액체에 담그다.라는 뜻이다.

즉, I-ArF (Immersion - ArF)는

ArF 노광기술 + 액체를 이용하는 것이다.

이런 기법을 액침 기법이라고 한다.

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광이 지나가는 렌즈(Lens)와 웨이퍼(Wafer) 사이에 물을 채워 광을 굴절시키는 방식으로

물의 굴절률을 이용하여 파장을 줄인다. ( ↔ 렌즈와 웨이퍼 사이에 공기만 있는 방식은 Dry 방식이라고 한다)

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왜? 물을 이용할까요?

 

물과 공기의 굴절률 차이 (물속에서 휘어 보이는 빨대)

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물속에 빨대를 넣으면, 빨대가 휘어 보인다거나

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초등학교 과학 책에서 많이 본 그림

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물에 빠진 동전이 실제 위치보다 떠 보인다.

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그 이유는 굴절률이 달라서이다.

공기의 굴절률은 1, 물의 굴절률을 1.44이기 때문에 빛이 물을 통과하면서 파장이 줄어든다.

(물 자체가 1.44의 굴절률을 가진 렌즈가 되는 것..)

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해상도(Resolution) 공식

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Immersion 기법을 사용하면,

NA의 n 값(굴절률)이 증가하게 되고 (1에서 1.44로 증가)

Resolution(해상도) 공식에서는 분모가 커지는 것이기 때문에 전체 값인 해상도가 작아지게 된다.

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즉, 기존 Dry ArF 광원의 193nm 파장을 134nm로 줄일 수 있게 되는 것. (약 31% 감소)

= 더 미세한 패턴을 구현할 수 있다.

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다만, Immersion 기법은 웨이퍼(Wafer)와 렌즈(Lens) 사이에 물을 사용하기 때문에 웨이퍼 오염이 증가하고 생산성이 떨어질 수 있다. (최대 단점)

 

[참조]

기존 방식을 Dry ArF, Immersion을 Wet ArF라고 한다.

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