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X선에 의한 나노 가공기술(Nanofabrication technology using X-rays)

전문가 제언: □ LSI제조 등 나노 가공기술에 응용되는 X선 리소그래피(PXL)와 싱크로트론 방사광을 이용하는 SR 리소그래피와 극자외선 리소그래피(EUVL)의 현황 및 장래전망에 관한 개설, SR 리소그래피의 폭 넓은 요소기술 개발 현황과 100nm급 선폭의 LSI 제작기술이 소개됐다. X선 리소그래피 기술이 가지는 특장점이 가까운 장래에 나노 기술 분야에 유용하게 활용될 것으로 기대한다. 이 기술이 양산기술로 자리 잡기 위해선 경제성의 검증이 중요하다 할 것이다.

□ 나노 단위의 소자 제작에는 기존의 가시광 영역의 광원을 이용할 때 나타나는 분해능의 절대적 한계 즉, 회절한계를 극복하거나 파장이 극히 짧은 X선을 이용해야 한다. 회절한계를 극복하는 방법으로 빛의 근접장(near field)을 이용하는 근접장 리소그래피와 근접장 광기록 등이 있고 빛에 대한 물질의 비선형 효과를 이용하는 다중광자 마이크로스코피(multi photon microscopy) 등이 있다. 한편, X선 광원을 이용하는 예로서는 연X선 마이크로스코피(soft x-ray microscopy)와 극자외선 리소그래피(EUVL) 등이 있다.

□ 연X선 마이크로스코피는 파장영역 2.3~4.4nm, 광자에너지 영역 0.28~ 0.54keV의 연X선에 대한 탄소원자와 산소원자의 흡수도의 차이를 이용하여 대조영상(contrast imaging)을 얻는 기술이다. 현재까지는 싱크로트론에서 방출되는 연X선 광원과 영상을 형성하는 프레넬렌즈를 이용하여 30nm 정도의 분해능을 구현해왔으나, 최근에는 싱크로트론 방사광 대신에 레이저 발생 프라즈마에서 방출되는 연X선 광원을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

□ 현재 가장 많이 사용되는 Mo/Si 다층막 거울에 적합한 연X선 광원은 13.5nm 정도의 중심파장을 가지고 파장 대역폭이 0.3nm이하여야 한다. 50nm급 선폭의 차세대 리소그래피 기술을 목표로 연구개발하고 있는 한국이 세계선두의 지위를 고수하기 위해서는 끊임없는 연구노력과 종합적인 기반조성 및 꾸준한 투자가 이어져야 할 것으로 사료된다.

저자: Kimiyoshi DEGUCHI ; Tsuneyuki HAGA
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