노광 — 빛의 붓으로 회로를 그리는 법

「노광장비」라는 말

「최신 노광장비 첫 반입」, 「반도체 업계, 노광장비 확보 경쟁」. 반도체 기사에서 이런 제목을 보신 적이 있을 것입니다. 기사는 이 기계 한 대가 들어오는 일을 큰 소식으로 다룹니다.

노광장비가 하는 일은 한 문장으로 말할 수 있습니다. 노광은 회로 그림을 빛으로 비춰 실리콘 위에 옮기는 일입니다. 스마트폰 속 칩에 들어 있는 작은 스위치들과 그 스위치를 잇는 전선이 모두 이렇게 그려집니다.

이 글은 붓 하나를 들고 갑니다. 빛이 붓이고, 실리콘이 도화지입니다. 붓으로 그림을 그려 본 사람은 누구나 아는 규칙이 있습니다. 붓이 굵을수록 가는 선을 긋기 어렵습니다. 굵기가 1센티미터인 붓으로 1센티미터보다 가는 선을 긋기는 어렵습니다.

반도체 업계가 수십 년 동안 한 일은 이 규칙과 씨름한 일이었습니다. 붓끝을 더 뾰족하게 모았고, 한 번에 못 그리는 그림은 여러 번 나눠 그렸고, 끝내 훨씬 가는 붓을 만들었습니다. 1센티미터 붓은 이해를 돕기 위해 이 글이 만든 예이고, 붓에 붙는 숫자도 이 글이 정한 것입니다. 이 붓을 글 끝까지 들고 가겠습니다.

회로는 한 줄씩 그리지 않는다

붓이라고 했지만, 실제로는 회로를 한 줄씩 긋지 않습니다. 설계 그림 전체를 빛으로 옮겨 찍습니다. 필름 사진을 인화지에 옮기는 일과 원리가 비슷합니다.

재료는 셋입니다. 먼저 도화지입니다. 웨이퍼는 칩을 만드는 얇고 둥근 실리콘 판입니다. 칩 여러 개가 한 장의 웨이퍼 위에서 함께 만들어집니다.

둘째는 원본 그림입니다. 마스크는 회로의 설계 그림을 담은 판입니다. 광학 노광은 이 마스크를 먼저 만들고, 마스크의 그림을 빛에 반응하는 막(바로 뒤에서 볼 감광막)을 바른 웨이퍼 위에 비추는 방식으로 이루어집니다 (DOI: 10.1109/jproc.2007.911853). 그림은 렌즈를 거치며 작게 줄어듭니다. 그래서 마스크 위의 선은 웨이퍼 위의 선보다 굵게 그려 둡니다.

셋째는 빛에 반응하는 막입니다. 감광막은 빛을 받으면 성질이 바뀌는 얇은 막입니다. 흔히 고분자로 만들고, 뒤에서 볼 가장 짧은 빛을 쓰는 노광에는 금속 산화물 감광막도 개발돼 왔습니다 (DOI: 10.1039/c9ra08977b). 바뀌는 성질은 약품에 녹는 정도입니다 (DOI: 10.2533/chimia.1993.387). 그래서 약품으로 씻으면 빛을 받은 자리만 씻겨 나가거나, 반대로 빛을 받은 자리만 남습니다.

이 세 재료가 만나는 자리에서 노광이 일어납니다. 빛이 마스크의 그림을 감광막에 옮기면, 웨이퍼 위에 감광막으로 된 그림이 남습니다. 이 감광막은 가림막 노릇을 합니다. 막이 덮지 않아 드러난 자리를 깎아 내면, 그림이 아래의 실제 재료로 옮겨집니다. 칩에 그림을 새기는 일은 대부분 이렇게 노광과 깎아 내기 두 걸음으로 이루어집니다 (DOI: 10.1109/jproc.2007.911853).

선 하나를 따라가 보겠습니다. 마스크 위에 회로의 선 하나가 그려져 있습니다. 빛이 그 선의 그림을 싣고 렌즈를 지나며, 그림이 작게 줄어듭니다. 줄어든 그림이 감광막에 닿으면, 빛을 받은 자리와 받지 않은 자리의 녹는 정도가 달라집니다. 약품으로 씻고 나면 감광막으로 된 선 하나가 웨이퍼 위에 남고, 그 둘레를 깎아 내면 선이 실제 재료에 새겨집니다. 마스크에 담긴 다른 선들도 모두 같은 길을 갑니다.

칩의 회로는 손으로 그리지 않습니다. 마스크의 그림을 빛으로 감광막에 옮겨 찍어서 만듭니다.

붓의 굵기는 빛의 파장이다

빛으로 찍은 그림에도 붓과 같은 한계가 있습니다. 마스크의 선이 아무리 날카로워도, 웨이퍼에 닿은 빛은 가장자리가 조금 번집니다. 빛이 물결처럼 퍼지며 나아가기 때문입니다.

그 번짐의 크기를 좌우하는 것이 빛의 붓 굵기입니다. 파장은 빛의 물결에서 한 마루와 다음 마루 사이의 거리입니다. 이 글에 나오는 파장은 나노미터로 잽니다. 1나노미터는 10억 분의 1미터입니다. 파장이 짧은 빛일수록 번짐이 작아서 더 작은 그림을 찍을 수 있습니다. 반도체 양산에 쓰는 노광장비는 해상도, 곧 얼마나 작은 것까지 또렷이 찍을 수 있는지에 대한 요구를 맞추려고 더 짧은 파장의 빛을 쓰는 장비로 거듭 바뀌어 왔습니다 (DOI: 10.1143/jjap.49.030001).

붓 굵기 말고도 선의 굵기를 정하는 것이 하나 더 있습니다. 같은 붓이라도 붓끝을 뾰족하게 모으면 더 가는 선이 나옵니다. 빛에서 붓끝을 모으는 일은 렌즈가 합니다. 개구수는 렌즈가 얼마나 넓은 각도의 빛을 그러모으는지를 나타내는 값입니다. 영어 약자로는 NA라고 씁니다. 거울로 빛을 모으는 장비라면 거울이 이 일을 합니다. 투영 렌즈의 개구수를 키우면 해상 능력이 올라갑니다 (DOI: 10.1116/1.1520577). 짧은 파장의 힘을 다 쓰려면 개구수가 더 큰 광학계 설계가 필요하다는 지적도 같은 원리에서 나옵니다 (DOI: 10.1364/iodc.1998.lwa.3).

두 가지를 합치면 이 글의 규칙이 됩니다. 빛으로 그릴 수 있는 가장 가는 선은 파장이 짧을수록, 개구수가 클수록 가늘어집니다. 물리학에서는 이 관계를 식 하나로 적지만, 말로 하면 이것이 전부입니다. 같은 파장이라도 렌즈와 요령에 따라 파장보다 작은 선까지 그릴 수 있습니다.

붓끝을 모으는 데는 대가가 따릅니다. 붓끝이 뾰족할수록 도화지와의 거리를 더 정확히 맞춰야 합니다. 노광에서는 개구수를 키우면 초점이 맞는 깊이가 얕아집니다. 해상도와 초점 깊이는 서로 맞바꾸는 관계이고, 액체를 채운 노광장비에서 개구수를 바꿔 가며 잰 실험으로도 확인됐습니다 (DOI: 10.3390/mi13111971).

짧은 빛으로, 그리고 젖은 붓으로

업계는 먼저 붓을 바꿨습니다. 노광에 쓰는 빛의 파장은 436나노미터에서 365, 248을 거쳐 193나노미터로 줄었습니다. 이 순서는 더 높은 해상도가 필요해서 밟은 길입니다 (DOI: 10.1364/eul.1994.elpm.10). 붓 굵기가 절반 아래로 가늘어졌습니다.

193나노미터에서 한동안 붓이 멈췄습니다. 그 뒤로는 같은 붓으로 더 가는 선을 긋는 요령이 이어졌습니다. 첫 요령은 붓을 적시는 일입니다. 마른 붓보다 물에 적신 붓이 끝을 더 뾰족하게 모읍니다.

노광에도 같은 요령이 있습니다. 액침 노광은 렌즈와 웨이퍼 사이를 공기 대신 액체로 채워 개구수를 키우는 방식입니다. 액체를 채우는 목적은 렌즈의 개구수를 높여 해상 능력을 올리는 것입니다 (DOI: 10.1116/1.1520577). 액침 노광은 개구수를 크게 키워 더 작은 패턴을 만듭니다 (DOI: 10.1143/jjap.45.9280). 붓 굵기는 193나노미터 그대로 두고 붓끝만 더 모은 것입니다.

이 요령에도 값이 붙습니다. 개구수가 커지면 빛이 웨이퍼에 더 비스듬히 들어오고, 그만큼 바닥에서 되튀는 빛이 늘어납니다. 그래서 반사를 줄이는 막의 두께를 빛이 떨리는 방향에 맞춰 다시 정해야 합니다 (DOI: 10.1143/jjap.45.9280).

요령을 겹겹이 쌓은 결과, 193나노미터 빛은 파장보다 훨씬 작은 크기를 찍어 냈습니다 (DOI: 10.1145/1862879.1862880, DOI: 10.1109/jproc.2007.911853).

같은 파장의 붓이라도 붓끝을 모으면 더 가는 선이 나오고, 액침은 붓을 적셔 붓끝을 모으는 요령입니다.

한 번에 못 그리면 나눠 그린다

1센티미터 붓으로 줄무늬를 그린다고 해 봅시다. 붓 자국 가장자리로 물감이 번지니, 한 번에 칠할 때는 한 줄에서 다음 줄까지 4센티미터는 떨어져야 줄끼리 번져 붙지 않는다고 하겠습니다. 줄을 이보다 촘촘히 긋고 싶다면 방법이 있습니다. 먼저 4센티미터마다 한 줄씩 칠해 굳힙니다. 그다음 새로 칠할 준비를 하고, 그 줄들 사이 한가운데에 한 줄씩 칠합니다. 한 번 칠할 때마다 줄 간격은 4센티미터를 지키는데, 다 칠하고 나면 줄이 2센티미터마다 하나씩 놓입니다. 같은 붓으로 줄 간격을 절반으로 줄였습니다.

노광이 실제로 이 길을 갔습니다. 다중 패터닝은 한 층의 그림을 두 번 이상으로 나눠 찍는 방식입니다. 2009년의 한 해설은 액침에 온갖 계산 기법까지 더해도, 193나노미터 빛으로 한 번에 찍는 방식이 「22나노」라는 이름이 붙은 세대 근처에서 한계에 다가가고 있다고 봤습니다 (DOI: 10.1145/1862879.1862880). 그다음 세대인 「20나노」 세대에는 193나노미터 액침 노광으로 두 번 나눠 찍는 방식이 해법으로 쓰였습니다 (DOI: 10.1149/06001.0173ecst). 이 「나노」 이름이 실제로 무엇의 길이인지는 「「3나노」는 무엇의 길이인가 — 34평형 집을 줄자로 재면」이 따로 다룹니다.

나눠 그리기는 두 번에서 그치지 않았습니다. 이중 패터닝은 193나노미터 액침 노광의 수명을 늘린 기술이 됐습니다. 나눠 찍지 않고, 한 번 찍은 줄 옆에 막을 입히고 깎아 내 줄 수를 늘리는 방식도 있고, 같은 원리를 되풀이해 줄 수를 세 배, 네 배로 늘리는 방식까지 나왔습니다 (DOI: 10.1149/06001.0273ecst).

값은 두 곳에서 치릅니다. 첫째는 정렬입니다. 두 번째 줄이 정확히 한가운데에 떨어지지 않으면 줄 간격이 들쭉날쭉해집니다. 두 번 나눠 찍는 방식에서는 두 그림을 얼마나 정확히 겹치느냐가 성공을 가르는 핵심 지표 가운데 하나입니다 (DOI: 10.1149/06001.0173ecst). 둘째는 일손입니다. 두 번 나눠 찍는 방식은 노광하고 깎고, 다시 노광하고 깎습니다 (DOI: 10.1149/06001.0173ecst). 한 번 찍고 막으로 줄을 늘리는 방식도 막을 입히고 깎아 내는 공정을 여러 번 잇달아 해야 한다는 점이 단점으로 꼽힙니다 (DOI: 10.1116/1.4963194).

한 번에 못 그리는 그림은 나눠 그릴 수 있지만, 나눌수록 공정이 늘고 그림끼리 정확히 겹쳐야 합니다.

더 가는 붓 — 극자외선

요령이 아무리 쌓여도 붓 굵기는 그대로였습니다. 업계는 결국 붓을 바꿨습니다. 극자외선은 파장이 아주 짧은 빛이고, 노광에 쓰는 극자외선은 파장이 13.5나노미터입니다. 영어 약자로는 EUV라고 씁니다. 13.5나노미터는 193나노미터의 약 14분의 1입니다 (DOI: 10.1039/c9ra08977b). 1센티미터 붓이 0.7밀리미터 붓이 된 것과 같습니다.

다만 이것은 붓 굵기, 곧 파장만 견준 것입니다. 선의 굵기는 붓끝을 모으는 정도, 곧 개구수도 함께 정합니다. 액체를 채운 노광장비는 개구수가 1보다 큰 광학계를 쓰는데 (DOI: 10.1364/ao.457833), 극자외선 장비의 개구수는 그보다 작습니다 (DOI: 10.1364/iodc.1998.lwa.3). 그래서 그을 수 있는 선이 14분의 1로 가늘어지지는 않고, 선 굵기의 차이는 붓 굵기의 차이보다 훨씬 작습니다.

극자외선 노광은 가장 미세한 층에서 193나노미터 액침과 다중 패터닝을 잇는 기술로 기대를 받았습니다 (DOI: 10.1515/aot-2017-0029). 한 종설은 극자외선이 일부 경우에 그 조합을 대체할 수 있다고 적었습니다 (DOI: 10.1039/c7cs00080d).

더 가는 붓을 쓰려면 붓을 쥐는 방식부터 바꿔야 했습니다. 파장이 이만큼 짧아지면 그때까지 쓰던 방법을 근본부터 바꿔야 합니다 (DOI: 10.1002/vipr.200390020). 극자외선 노광은 기존 노광과 달리 렌즈 대신 여러 겹의 막을 입힌 거울로 빛을 모으는 반사형 장치입니다 (DOI: 10.1142/s0219607707000219). 이 여러 겹의 반사막은 극자외선 노광을 가능하게 한 핵심 기술로 꼽힙니다 (DOI: 10.1364/eul.1996.rmc162). 1999년에 소개된 극자외선 장비 설계는 마스크도 빛을 반사시키고, 거울로 그림을 4분의 1로 줄여 맺었습니다 (DOI: 10.1109/3.760315).

빛을 만드는 일도 달랐습니다. 양산 장비는 전구 대신 이런 방법을 씁니다. 주석을 레이저로 때려 아주 뜨거운 상태로 만들면 그 주석이 이 빛을 냅니다 (DOI: 10.1063/1.2906901). 이렇게 레이저로 빛을 만드는 광원은 칩 회사의 공장에 설치돼 가동됐습니다 (DOI: 10.1515/aot-2017-0029). 동료 심사를 거치지 않은 한 공개 해설 원고는, 최신 장비의 몸통을 높은 진공 속에 두고, 아주 작은 주석 방울이 1초에 5만 개씩 떨어지면 레이저가 방울 하나를 두 번씩 때린다고 적습니다 (DOI: 10.31224/7350). 1초를 5만 조각으로 나눈 틈마다 방울 하나를 정확히 맞히는 일입니다.

이 빛은 오랫동안 너무 어두웠습니다. 2014년에도 목표 출력은 200와트였는데, 당시 장비가 낸 빛은 40~55와트였습니다 (DOI: 10.1063/1.4863412). 목표의 5분의 1에서 4분의 1 남짓입니다. 빛이 어두우면 웨이퍼 한 장을 찍는 데 오래 걸리고, 한 시간에 찍어 내는 웨이퍼 수는 비용을 가르는 결정적 요인입니다 (DOI: 10.1016/j.crhy.2006.10.002).

극자외선 노광은 1988년에 처음 제안됐고 (DOI: 10.1063/1.4863412), 그 뒤 수십 년에 걸쳐 상업화의 길을 걸었습니다 (DOI: 10.51593/20240003). 양산에 쓰이기 시작한 것은 2019년, 계산을 맡는 로직 칩부터였고, 이듬해에는 한 세대 더 미세한 공정의 로직 칩으로 넓어졌습니다 (DOI: 10.1364/euvxray.2022.ew6a.6).

극자외선은 붓 굵기가 14분의 1인 빛이지만, 그 붓을 쓰려고 렌즈를 거울로, 전구를 레이저로 때린 주석으로 바꿔야 했습니다.

다음 붓끝, 그리고 남은 물음

극자외선 다음의 한 걸음은 붓끝을 모으는 일입니다. 파장은 13.5나노미터로 두고 개구수를 키웁니다. 짧은 파장의 힘을 다 쓰려면 개구수가 더 큰 설계가 필요하다는 지적은 1998년에 이미 나왔습니다 (DOI: 10.1364/iodc.1998.lwa.3). 업계는 개구수를 키운 극자외선 장비를 「하이-NA」라고 부릅니다 (DOI: 10.1364/ao.555171). 개구수, 곧 NA가 높다는 뜻입니다. 앞에서 1센티미터 붓을 적셔 끝을 모았듯, 이번에는 0.7밀리미터 붓의 끝을 더 모읍니다.

붓이 가늘어질수록 새 문제가 드러납니다. 붓끝에 묻은 물감이 아주 적으면 선이 얼룩집니다. 노광에서 물감은 빛입니다. 아주 작은 자리에서는 빛이 닿는 양이 자리마다 우연히 들쭉날쭉하고, 감광막 속 화학 반응도 자리마다 조금씩 다릅니다. 모의실험에서 이 둘은 모두 찍힌 구멍의 크기를 바꿨고, 저자들은 감광막의 화학과 공정을 아주 정밀하게 다스려야 한다고 적습니다 (DOI: 10.1116/1.1629294). 크기가 작으면 이 흔들림이 선이 끊기거나 붙는 인쇄 실패로 이어져, 쓸 수 있는 칩의 비율을 떨어뜨립니다 (DOI: 10.1117/1.jmm.17.4.041011).

개구수를 키운 극자외선 실험 장비로 찍은 연구에서도, 더 작은 선을 찍으려면 감광막을 씻어 내는 과정에서 생기는 우연의 효과를 억누르는 일이 중요하다고 꼽혔습니다 (DOI: 10.7567/jjap.55.096501). 한 모의실험 연구는 결함의 주된 원인이 빛의 들쭉날쭉함이었고, 이런 실패는 감광막 재료를 개선하는 것만으로는 줄지 않는다고 결론짓습니다 (DOI: 10.35848/1347-4065/ac5b22). 붓이 가늘어질수록 물감이 모자라 생기는 얼룩을 어떻게 줄일지는 아직 열려 있는 물음입니다.

기사 제목을 붓으로 읽기

처음의 기사 제목으로 돌아가 보겠습니다. 아래 두 제목은 이 글이 만든 가상의 예입니다.

첫째 제목은 「하이-NA 극자외선 노광장비 첫 도입」입니다. 붓이 가늘어졌을까요? 파장은 13.5나노미터 그대로입니다. 바뀐 것은 붓끝, 곧 개구수입니다. 그리고 개구수를 키운 장비의 실험에서도, 감광막을 씻어 내는 과정의 우연한 들쭉날쭉함은 따로 풀어야 할 과제로 꼽혔습니다.

둘째 제목은 「극자외선 없이 다중 패터닝으로 미세 공정」입니다. 붓은 193나노미터 그대로입니다. 붓끝을 적셔 모으고, 한 층을 여러 번 나눠 칠합니다. 이 제목을 읽을 때는 나눈 만큼 공정이 늘고, 나눈 그림끼리 정확히 겹쳐야 한다는 값을 함께 떠올리면 됩니다.

노광장비가 나오는 기사라면 세 가지를 물어볼 수 있습니다. 붓이 가늘어졌나, 붓끝을 모았나, 여러 번 나눠 칠했나. 이 글에서 자세히 본 요령은 모두 이 셋 가운데 하나이거나 그 조합입니다.

어디를 더 볼까

이 글은 붓 하나로 노광의 큰 줄기만 따라갔습니다. 마스크 그림을 일부러 비틀어 그리는 보정, 초점 깊이의 맞바꿈, 극자외선 마스크와 광원의 어려움, 선 가장자리의 거칠기와 우연의 결함은 「빛으로 그린다 — 리소그래피는 어떻게 파장보다 작게 그리는가」가 이어서 다룹니다.

세대 이름에 붙는 「나노미터」가 언제부터 실제 길이와 멀어졌는지는 「무어의 법칙 그 이후 — '나노미터'는 무엇을 뜻하게 됐나」가 봅니다.

「반도체 첫걸음」의 다른 글은 칩 속 스위치가 무엇인지를 다루는 「트랜지스터는 스위치다 — 전기로 여닫는 아주 작은 수도꼭지」, 「3나노」라는 이름을 푸는 「「3나노」는 무엇의 길이인가 — 34평형 집을 줄자로 재면」, 계산보다 데이터를 옮기는 일이 느린 까닭을 다루는 「계산보다 나르기가 느리다 — 메모리 병목과 HBM」입니다.

근거 논문

• "Lithography and Other Patterning Techniques for Future Electronics" (2008) — DOI: 10.1109/jproc.2007.911853 — 광학 노광은 마스크를 만들고 그 그림을 감광막 바른 웨이퍼에 투영하며, 패터닝은 노광과 식각 두 단계로 이루어진다.
• "Extreme ultraviolet lithography" (1999) — DOI: 10.1109/3.760315 — 극자외선 노광은 레이저 플라즈마 광원, 반사 마스크, 4배 축소 전반사 결상계를 쓴다.
• "Photolithography at the Limits of Optical Resolution" (1993) — DOI: 10.2533/chimia.1993.387 — 광리소그래피는 빛을 받으면 현상액 용해도가 바뀌는 감광막을 패턴대로 노광하는 공정이다.
• "Radiation Chemistry in Chemically Amplified Resists" (2010) — DOI: 10.1143/jjap.49.030001 — 양산 노광장비는 해상도 요구를 맞추려 더 짧은 파장 장비로 거듭 교체돼 왔다.
• "Effect of high numerical aperture lens on lithographic performance in 157 nm lithography" (2002) — DOI: 10.1116/1.1520577 — 투영 렌즈 개구수를 높여 해상 능력을 올리려고 액침이 연구됐고, 고개구수 광학계는 해상도와 공정 여유를 개선한다.
• "High numerical aperture designs for EUV projection lithography" (1998) — DOI: 10.1364/iodc.1998.lwa.3 — 당시 극자외선 광학계는 개구수 0.1이라 짧은 파장의 해상 잠재력을 다 쓰지 못했고, 더 높은 개구수 설계가 필요하다.
• "A Study on the Resolution and Depth of Focus of ArF Immersion Photolithography" (2022) — DOI: 10.3390/mi13111971 — ArF 액침 장비에서 개구수에 따라 해상도와 초점심도를 측정해 둘의 맞바꿈 관계를 확인했다.
• "193 nm—Moderately EUV" (1994) — DOI: 10.1364/eul.1994.elpm.10 — 436→365→248 nm에 이은 193 nm는 더 높은 해상도 요구가 이끈 자연스러운 연장이다.
• "Single Anti-Reflection Coating Optimization with Different Polarizations for Hyper Numerical Aperture Immersion Lithography" (2006) — DOI: 10.1143/jjap.45.9280 — 액침은 하이퍼 개구수로 더 작은 패턴을 만들며, 개구수가 커지면 입사각이 커져 기판 반사율이 높아진다.
• "What is double patterning lithography and its impact on nanometer design?" (2009) — DOI: 10.1145/1862879.1862880 — 193 nm로 파장보다 훨씬 작은 것을 찍는 일이 근본 과제이며, 액침·계산 기법을 더해도 단일 노광 193 nm는 22 nm 노드 근처에서 궁극적 한계에 다다른다.
• "Double Patterning Lithography Alignment and OVL-Control Strategy for 20nm Technology" (2014) — DOI: 10.1149/06001.0173ecst — 193 nm 액침 이중 패터닝이 20 nm 노드의 해법으로 채택됐고, 정합 제어가 성공의 핵심 지표 가운데 하나다.
• "(Invited) Optical Lithography Extension Technique with Multiple-Patterning Process" (2014) — DOI: 10.1149/06001.0273ecst — 이중 패터닝은 193 nm 액침 노광의 수명을 늘리는 기술이 됐고, 자기정렬 2·3·4중 패터닝이 있다.
• "Electron beam lithography patterned hydrogen silsesquioxane resist as a mandrel for self-aligned double patterning application" (2016) — DOI: 10.1116/1.4963194 — 자기정렬 이중 패터닝은 노광이 한 번이지만 증착과 식각을 여러 번 잇달아 해야 한다.
• "Review of recent advances in inorganic photoresists" (2020) — DOI: 10.1039/c9ra08977b — 차세대 노광의 유력한 광원은 13.5 nm(92 eV) 극자외선이며, 극자외선용으로 금속 산화물 감광막이 제안·개발돼 왔다.
• "Light sources for high-volume manufacturing EUV lithography: technology, performance, and power scaling" (2017) — DOI: 10.1515/aot-2017-0029 — 극자외선 노광은 10 nm 이하 핵심 층에서 193 nm 액침 다중 패터닝을 이을 것으로 기대되며, 2세대 레이저 플라즈마 광원이 칩 회사에 설치·가동됐다.
• "Extreme ultraviolet resist materials for sub-7 nm patterning" (2017) — DOI: 10.1039/c7cs00080d — 극자외선은 일부 경우 ArF 액침과 다중 패터닝의 조합을 대체할 잠재적 대안으로 여겨진다.
• "EUV‐Lithographie für zukünftige IC‐Chips" (2003) — DOI: 10.1002/vipr.200390020 — 광학 노광은 주로 더 짧은 파장으로 옮겨 가며 미세화를 이뤘고, 극자외선으로의 큰 파장 축소는 기존 방법론의 근본적 변경을 요구한다.
• "EUV lithography for semiconductor manufacturing and nanofabrication" (2007) — DOI: 10.1142/s0219607707000219 — 극자외선 노광은 기존 광학 노광과 달리 다층막 거울을 쓰는 반사형 광학계다.
• "High-NA EUV Lithography" (2026, 심사 전 원고) — DOI: 10.31224/7350 — 개구수 0.55 극자외선 장비의 구조 해설: 고진공 본체, 초당 5만 개 주석 방울을 레이저가 두 번씩 때려 빛을 만든다.
• "Reducing dose sensitivity in high-numerical-aperture extreme ultraviolet lithography using an innovative source optimization method" (2025) — DOI: 10.1364/ao.555171 — 높은 개구수 극자외선 노광(high-NA EUVL) 장비의 광원 최적화 방법을 제안하고 모의실험으로 성능 안정성 개선을 보였다.
• "Reflecting Multilayer Coatings for EUV Projection Lithography" (1996) — DOI: 10.1364/eul.1996.rmc162 — 다층 반사막이 극자외선 투영 노광을 가능하게 한 핵심 기술이며, 물리·증착·계측에 과제가 있다.
• "Design of an objective for a hyper-numerical-aperture immersion lithography tool with a multi-step alternative grouping design method" (2022) — DOI: 10.1364/ao.457833 — 액침 노광 장비용으로 개구수 1.35의 반사굴절 대물 광학계를 설계했다.
• "EUV lithography" (2006) — DOI: 10.1016/j.crhy.2006.10.002 — 웨이퍼 처리량이 결정적 비용 요인이라 광원 출력·감광막 감도·시스템 설계를 함께 따져야 하며, 광원 출력의 신뢰성 있는 운전은 아직 입증되지 않았다.
• "Tin laser-produced plasma source modeling at 13.5nm for extreme ultraviolet lithography" (2008) — DOI: 10.1063/1.2906901 — 극자외선 노광의 13.5 nm 광원으로 레이저로 만든 주석 플라즈마가 제안된 해법이다.
• "Extreme ultraviolet lithography and three dimensional integrated circuit—A review" (2014) — DOI: 10.1063/1.4863412 — 1988년 제안된 극자외선 노광의 종설. 중간 초점 광원 출력 목표 200 W에 비해 당시 장비는 약 40~55 W만 냈다.
• "Tracing the Emergence of Extreme Ultraviolet Lithography" (2024) — DOI: 10.51593/20240003 — 1980년대부터 이어진 극자외선 노광의 수십 년에 걸친 상업화 경로.
• "R&D Activities of EUV Lithography at NewSUBARU, and Possibility of Beyond EUV" (2022) — DOI: 10.1364/euvxray.2022.ew6a.6 — 극자외선 노광은 2019년 7 nm 노드, 2020년 5 nm 노드 로직 소자 양산에 쓰이기 시작했다.
• "Statistical limitations of printing 50 and 80 nm contact holes by EUV lithography" (2003) — DOI: 10.1116/1.1629294 — 빛의 세기·공간 분포의 요동과 국소 화학 변동이 모두 구멍 크기를 바꾸며, 감광막 화학과 공정에 비상한 제어가 필요하다.
• "Stochastic printing failures in extreme ultraviolet lithography" (2018) — DOI: 10.1117/1.jmm.17.4.041011 — 확률적 효과는 크기가 작을 때 인쇄 실패로 이어져 수율에 큰 영향을 준다.
• "Analysis of line-and-space resist patterns with sub-20 nm half-pitch fabricated using high-numerical-aperture exposure tool of extreme ultraviolet lithography" (2016) — DOI: 10.7567/jjap.55.096501 — 고개구수 극자외선 장비로 20 nm 이하 하프피치를 찍었고, 11 nm 하프피치를 위해서는 현상 과정의 확률적 효과 억제가 중요하다.
• "Applying stochastic simulation to study defect formation in EUV photoresists" (2022) — DOI: 10.35848/1347-4065/ac5b22 — 모의실험에서 광자 샷 노이즈가 결함을 지배했고, 이런 실패는 재료 개선만으로는 완화되지 않는다.