분해능(해상도, Resolation)
인접해 있는 두 점을 구분하는 능력을 의미한다. 반도체 공정에서는 웨이퍼 표면에 전사할 수 있는 최소 크기를 의미한다. 분해능이 작을수록 더 작은 선폭에 대한 표현이 가능하다.
분해능을 개선하기 위해서는 K1이나 파장을 작게 하거나, NA를 높이는 방법이 있다.
- K1 낮추기 : 광학적인 한계로 보통 0.61을 사용한다.
- NA 높이기 : NA를 높이기 위해 집광도와 관련이 있는 굴절률을 높이는 물질을 사용해야 한다. 하지만 집광도를 높이는 것은 렌즈 사이즈를 지나치게 키워 구면수차 에너지 손실과 같은 문제가 발생한다. 따라서 굴절률이 높은 물이나 오일을 매질로 사용한다.
- 파장 낮추기 : EUV와 같은 짧은 파장을 사용하여 분해능을 높인다.
초점심도 (DOF, Depth of focus)
상이 맺히는 초점으로부터 선명하다고 볼 수 있는 깊이를 의미한다. 초점심도는 클수록 패턴 형성에 용이하다.
분해능과 초점심도의 관계
렌즈의 크기는 노광 설비 내에서의 공간적인 제한과 정밀제작의 한계로 인해 NA값을 지속적으로 증가하는 것이 불가능하다. 또한 분해능 관점에서 NA가 큰 광학계를 사용하는 것이 좋지만, DOF 관점에서 보면 NA 제곱에 반비례하는 특성으로 인해 NA를 높이는 데에는 한계가 있다.
따라서 필드에서는 DOF 개선을 채택했다. 대신 분해능 개선은 점차 단파장의 광원을 사용하는 방향으로 성능개선을 이루고 있다.
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