KR101324545B1 - Laser beam through the stabilization and calibration for EUV generation device to improve energy efficiency - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치에 관한 것으로, 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔의 파면을 보정하는 보정부, 상기 보정부에서 레이저 빔의 파면이 보정된 반사되는 레이저 빔을 다시 반사시키는 튜너블 레이저 미러(TLM ; Tunable Laser Mirror), 상기 튜너블 레이저 미러(TLM)에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 포커싱 미러(FM ; Focusing Mirror), 상기 포커싱 미러(FM)에서 포커싱되는 레이저를 입사받아 초점이 맺혀지는 구간에 해당하는 플라즈마 유도로에 대해 가스 공급로로부터 반응 가스를 공급받아 레이저 빔과 반응 가스에 의해 플라즈마를 형성하여 극자외선을 발생시키는 가스셀 및 상기 튜너블 레이저 미러(TLM), 포커싱 미러(FM), 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 보정부를 통해 레이저 소스에 출력되는 레이저 빔의 파면을 보정하여 안정적인 결과적으로 안정적인 광원을 제공할 수 있으며, 더불어 구조가 매우 간단하면서 효율적인 극자외선 빔을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an extreme ultraviolet generator for stabilization and energy efficiency improvement through laser beam correction, comprising: a laser source for outputting a laser, a correction unit for correcting a wavefront of a laser beam output from the laser source, and in the correction unit Tunable Laser Mirror (TLM) for reflecting the reflected laser beam whose wavefront of the laser beam is corrected again, Focusing Mirror (FM) for focusing the laser beam reflected from the tunable Laser Mirror (TLM) ), A plasma is generated by a laser beam and a reactive gas by receiving a reactive gas from a gas supply path with respect to a plasma induction path corresponding to a section in which the laser beam focused by the focusing mirror FM is focused. The gas cell, the tunable laser mirror (TLM), the focusing mirror (FM), and the gas cell to generate a vacuum. It is configured to include a vacuum chamber. The present invention configured as described above can provide a stable light source as a stable result by correcting the wavefront of the laser beam output to the laser source through the correction unit, and also has the effect of generating a very simple and efficient extreme ultraviolet beam have.

Description

레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치{Laser beam through the stabilization and calibration for EUV generation device to improve energy efficiency}Laser beam through the stabilization and calibration for EUV generation device to improve energy efficiency

본 발명은 소스 레이저 빔 보정을 통한 안정화된 극자외선 발생장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 구조를 최대한 간소화시키면서 효율을 향상시킨 극자외선 빔을 발생시킬 수 있는 극자외선 발생장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a stabilized extreme ultraviolet generator through source laser beam correction, and more particularly, to an extreme ultraviolet generator capable of generating an extreme ultraviolet beam with improved efficiency while maximally simplifying a structure.

반도체 집적 회로의 집적도가 증가함에 따라, 회로 패턴이 미세화되어 종래 사용되어 오던 가시광선이나 자외선을 사용한 노광 장치에서는 그 해상도가 부족해지고 있다. 반도체 제조공정에서 노광 장치의 해상도는 전사 광학계의 개구수(NA)에 비례하고, 노광에 사용하는 광의 파장에 반비례한다. 그 때문에 해상도를 높이는 한 시도로서, 가시광선이나 자외선광 대신 파장이 짧은 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원을 노광 전사에 사용하는 시도가 이루어지고 있다. 이러한 노광 전사 장치에 사용되는 EUV 광 발생 장치로서 적용 되고 있는 것이 레이저 플라즈마 EUV 광원과 방전 플라즈마 EUV 광원이 있다.As the degree of integration of a semiconductor integrated circuit increases, the circuit pattern becomes finer and the resolution is reduced in an exposure apparatus using visible light or ultraviolet light which has been conventionally used. In the semiconductor manufacturing process, the resolution of the exposure apparatus is proportional to the numerical aperture (NA) of the transfer optical system, and is inversely proportional to the wavelength of light used for exposure. Therefore, an attempt has been made to use an EUV (Extreme Ultraviolet) light source having a short wavelength in place of visible light or ultraviolet light for exposure transfer as an attempt to increase the resolution. A laser plasma EUV light source and a discharge plasma EUV light source are applied as the EUV light generator used in such an exposure transfer apparatus.

EUV 노광 장치에서 사용되는 파장은 20nm 이하이고, 대표적으로 13.5nm를 적용하고 있는 광원으로서, 레이저 플라즈마 광원의 반응 물질로서 Ne 가스 이용한 Ne 플라즈마를 이용하는 것이 널리 연구 개발되고 있으며, 그 이유는 비교적 높은 변환 효율(입력 에너지에 대하여 얻어지는 EUV 광 강도의 비율)을 가지는 것이다. Ne은 상온에서 기체인 재료이기 때문에 비산 입자(debris)의 문제가 발생하는 어려운 점에 있다. 그러나 고출력의 EUV 광원을 얻기 위해서는 타겟으로서 Ne 가스를 사용하는 것은 한계가 있고, 다른 물질을 이용하는 것도 요망되고 있다.It has been extensively researched and developed to use a Ne plasma using Ne gas as a reactant of a laser plasma light source as a light source employing a wavelength of 20 nm or less, typically 13.5 nm, for use in an EUV exposure apparatus, (The ratio of the EUV light intensity obtained with respect to the input energy). Since Ne is a gas material at room temperature, there arises a problem that a problem of debris occurs. However, in order to obtain a high-output EUV light source, the use of Ne gas as a target is limited, and it is also desired to use other materials.

광 파장이 200㎚ ~ 10㎚에 이르는 진공 자외선 영역에서 장파장 측의 반에 해당하는 200㎚ ~ 100㎚ 영역을 VUV 광, 단파장 측의 반에 해당하는 100㎚ ~ 10㎚ 영역을 EUV 광이라고 일반적으로 구분한다. 플라즈마로부터 발생하는 중심파장이 100nm 이하 정도인 EUV 광은 그 자체가 대기 또는 집광거울(일반적인 반사 코팅을 적용한) 등 광학계에서는 반사되지 못하고 흡수되기 때문에 EUV 광 변환 효율을 높이기에는 아직까지 산업계에서 어려움이 따른다.A region of 200 nm to 100 nm corresponding to half of the long wavelength side in a vacuum ultraviolet region having a light wavelength of 200 nm to 10 nm is referred to as VUV light, and a region of 100 nm to 10 nm corresponding to half of the short wavelength side is referred to as EUV light It is classified. EUV light having a center wavelength of less than 100 nm generated from a plasma is difficult to be absorbed in the optical system such as air or a condensing mirror Follow.

EUV영역에서의 가 EUV 레이저인데, 이러한 단파장 영역에서는 레이저 발진법이나 측정법, 사용 광학 재료 등에 많은 미해결 문제가 따르며, 응용 분야의 개발도 앞으로의 과제이다. 이에 EUV 광이 대기 중이나 광학계 등에서 소멸되는 문제점을 해결하기 위해서는 일정 압력 이하의 진공환경(< 10-3 torr)이 필요하며 특수 물질로 코팅된 집광 미러 및 렌즈 등을 이용해야 한다.In the EUV region, EUV laser is used. In this short wavelength region, there are many unresolved problems such as laser oscillation method, measurement method, optical materials used, and development of application fields is a future problem. In order to solve the problem that the EUV light is lost in the air or the optical system, a vacuum environment (<10 -3 torr) below a certain pressure is required and a condenser mirror and a lens coated with a special material should be used.

따라서, 이러한 조건을 적용하여 보다 효율적으로 레이저 플라즈마를 이용한 EUV 광 발생장치의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop EUV light generating apparatus using laser plasma more efficiently by applying these conditions.

이에 따라 본 출원인은 대한민국 특허출원 제 10-2011-0017579호, 발명의 명칭 : 플라즈마를 이용한 안정화된 극자외선 발생장치를 도 1을 통해 살펴보면, 레이저를 출력하는 레이저 소스(10), 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 입사받아 초점이 맺혀지는 구간에 해당하는 플라즈마 유도로에 대해 가스 공급로로부터 가스를 공급받아 레이저와 가스에 의해 플라즈마를 형성하여 극자외선을 발생시키는 가스셀(20), 상기 가스셀을 수용하는 것으로, 일정 진공도를 유지하는 제 1진공챔버부(30), 상기 가스셀에서 발생된 극자외선을 입사받아 상기 극자외선을 외부로 출사시키기 위한 공간으로써 일정 진공도를 유지하는 제 2진공챔버부(40), 상기 가스셀의 가스 공급로로 상기 레이저와 플라즈마를 유도하기 위한 가스를 공급하는 가스 공급부 및 상기 제 1진공챔버부와 제 2진공챔버부의 진공도를 각각 형성하기 위한 제 1진공펌프와 제 2진공펌프 및 상기 레이스 소스에서 출력되는 광을 전달하는 복수개의 광학계(71 ~ 75)를 포함하여 구성된다.Accordingly, the applicant of the present invention, Korean Patent Application No. 10-2011-0017579, name of the invention: when looking at the stabilized extreme ultraviolet light generating apparatus using a plasma through Figure 1, the laser source 10 for outputting a laser, in the laser source The gas cell 20, which generates extreme ultraviolet rays by generating a plasma by a laser and a gas by receiving a gas from a gas supply path to a plasma induction path corresponding to a section in which the output laser is incident and focused. The first vacuum chamber unit 30 which maintains a constant vacuum degree, the second vacuum chamber which maintains a constant vacuum degree as a space for injecting extreme ultraviolet rays generated from the gas cell and emitting the extreme ultraviolet rays to the outside. The unit 40, a gas supply unit for supplying a gas for inducing the laser and the plasma to the gas supply path of the gas cell and the first dust And a first vacuum pump and a second vacuum pump for forming vacuum degrees of the empty chamber portion and the second vacuum chamber portion, respectively, and a plurality of optical systems 71 to 75 transferring light output from the race source.

상기와 같은 구성으로 극자외선 발생장치는 본 출원인이 출원한 발명으로써 플라즈마 반응을 통해 안정화된 극자외선을 발생시킬 수 있는 매우 우수한 기술에 해당한다.The extreme ultraviolet ray generator according to the present invention is a very superior technology capable of generating a stabilized extreme ultraviolet ray through a plasma reaction as an invention filed by the present applicant.

하지만, 구조가 매우 복잡함에 따라 설계가 어렵고, 그에 따른 레이저 정렬이나 기구 배치 과정이 복잡하다. 또한, 복잡한 구조에 따라 많은 부품을 요구하기 때문에 생산 비용이 높아지는 문제점이 있다.However, as the structure is very complicated, the design is difficult and the laser alignment or instrument placement process is complicated. In addition, there is a problem in that the production cost is high because many parts are required according to the complicated structure.

또한, 기존의 극자외선 발생장치의 경우 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔의 파면이 비교적 왜곡된 경향을 나타나는 경우가 빈번한데, 안정적이면서 최적의 광원을 제공할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.In addition, the conventional extreme ultraviolet generators often have a relatively distorted tendency of the laser beam output from the laser source, there is a need for a system that can provide a stable and optimal light source.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 레이저 빔에서 출력되는 광의 파면 왜곡이나 형상을 원하는데로 보정함으로써 결과적으로 안정되고, 에너지 효율을 높인 극자외선 광을 발생시킬 수 있는 발생장치를 제공함과 동시에 발생장치의 구조를 최대한 간소화시킬 수 있는 극자외선 발생장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is generated by providing a generator capable of generating stable, energy-efficient ultra-ultraviolet light by correcting the wavefront distortion or shape of the light output from the laser beam as desired. It is an object of the present invention to provide an extreme ultraviolet generator that can simplify the structure of the device as much as possible.

더불어, 효율 저하를 최소화 할 수 있고, 플라즈마로부터 발생되는 EUV 광원을 효과적으로 포집할 수 있는 플라즈마를 이용한 안정화된 극자외선 발생장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
In addition, it is an object of the present invention to provide a stabilized extreme ultraviolet light generating apparatus using a plasma that can minimize the decrease in efficiency and effectively collect the EUV light source generated from the plasma.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔의 파면을 보정하는 보정부, 상기 보정부에서 레이저 빔의 파면이 보정된 반사되는 레이저 빔을 다시 반사시키는 TLM(튜너블 레이저 미러 ; Tunable Laser Mirror), 상기 튜너블 레이저 미러(TLM)에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 FM(포커싱 미러 ; Focusing Mirror), 상기 포커싱 미러(FM)에서 포커싱되는 레이저를 입사받아 초점이 맺혀지는 구간에 해당하는 플라즈마 유도로에 대해 가스 공급로로부터 반응 가스를 공급받아 레이저 빔과 반응 가스에 의해 플라즈마를 형성하여 극자외선을 발생시키는 가스셀 및 상기 TLM, FM, 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버를 포함하여 구성된다.The present invention for achieving the above object, a laser source for outputting a laser, a correction unit for correcting the wavefront of the laser beam output from the laser source, the reflected laser beam is corrected wavefront of the laser beam in the correction unit TLM (tunable laser mirror) for reflecting the light, focusing mirror (FM) for focusing the laser beam reflected from the tunable laser mirror (TLM), the focusing mirror (FM) Gas cells for generating extreme ultraviolet rays by receiving a reaction gas from a gas supply path to a plasma induction furnace corresponding to a section in which a laser is incident and focusing, and generating extreme ultraviolet rays, and the TLM, FM, And a vacuum chamber for accommodating the gas cells in a vacuum state.

또한, 상기 보정부는, DM (Deformable mirror ; 형상변형 거울 변형거울 기기)와 상기 DM의 형상 변형을 제어하는 구동부를 포함하여 구성된다.The correction unit includes a DM (Deformable mirror) and a drive unit for controlling the shape deformation of the DM.

또한, 상기 FM에서 포커싱되는 레이저 빔의 정렬을 위해 구비되는 제 1어퍼쳐와, 상기 가스셀에서 발생한 극자외선 빔에서 중심파장만 투과시키기 위한 제 2어퍼쳐를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first aperture is provided for the alignment of the laser beam focused in the FM, and the second aperture for transmitting only the central wavelength in the extreme ultraviolet beam generated in the gas cell.

또한, 상기 진공챔버는, 제 1진공챔버부와 제 2진공챔버부로 분할 구성되고, 상기 제 2진공챔버부가 제 1진공챔버부보다 고진공도를 유지하며, 상기 제 1진공챔버부는, 튜너블 레이저 미러(TLM), 포커싱 미러(FM), 가스셀, 제 1어퍼쳐를 수용하고, 상기 제 2진공챔버부는 상기 제 2어퍼쳐를 수용하도록 구성된다.In addition, the vacuum chamber is divided into a first vacuum chamber portion and a second vacuum chamber portion, the second vacuum chamber portion maintains a higher vacuum than the first vacuum chamber portion, the first vacuum chamber portion, the tunable laser A mirror TLM, a focusing mirror FM, a gas cell, and a first aperture are accommodated, and the second vacuum chamber portion is configured to receive the second aperture.

또한, 상기 튜너블 레이저 미러(TLM)에서 반사되는 광의 일부 반사시키는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터를 통해 반사되는 빔의 웨이브프론터(wavefront)를 검출하는 이미지 센서를 포함한다.
The apparatus may further include a beamsplitter for partially reflecting light reflected from the tunable laser mirror TLM, and an image sensor for detecting a wavefront of the beams reflected through the beamsplitter.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 EUV 광을 발생시키기 위한 조건에서 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔 파면의 왜곡을 보정부로 구성되는 Deformable mirror(DM)를 통해 보정함으로써 보다 효과적인 극자외선 광을 출력할 수 있는 장점이 있다.The present invention constructed and operated as described above outputs more effective extreme ultraviolet light by correcting the distortion of the laser beam wavefront output from the laser source through a deformable mirror (DM) configured by a correction unit under conditions for generating EUV light. There is an advantage to this.

또한, 구조가 매우 간소하여 제조가 용이하고 원가 절감을 실현할 수 있고, 광학계 구조의 간소화를 통해 빔 정렬이 매우 용이한 효과가 있으며, 더불어, 진공도가 다른 챔버부를 각각 구성함에 따라 가스셀에서 발생된 극자외선의 안정적으로 출력시킬 수 있는 이점이 있다.
In addition, since the structure is very simple, it is easy to manufacture and the cost reduction can be realized, and the beam alignment is very easy by simplifying the optical system structure. There is an advantage that can be stably output of extreme ultraviolet rays.

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마를 이용한 극자외선 발생장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 보정부의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 레이저 빔 보정 전과 후를 나타낸 화면,
도 5는 본 발명에 따른 레이저 빔 보정을 통한 안정화된 극자외선 발생장치의 상세도.1 is a schematic diagram of an extreme ultraviolet ray generating apparatus using plasma according to the related art,
2 is a configuration diagram of an extreme ultraviolet generator for stabilization and energy efficiency improvement through laser beam correction according to the present invention;
3 is a schematic configuration diagram of a correction unit according to the present invention;
4 is a screen showing before and after laser beam correction according to the present invention,
5 is a detailed view of a stabilized extreme ultraviolet light generating apparatus through laser beam correction according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the extreme ultraviolet generating device for stabilization and energy efficiency improvement through laser beam correction according to the present invention.

본 발명에 따른 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치는, 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔의 파면을 보정하는 보정부, 상기 보정부에서 레이저 빔의 파면이 보정된 반사되는 레이저 빔을 다시 반사시키는 TLM(튜너블 레이저 미러 ; Tunable Laser Mirror), 상기 튜너블 레이저 미러(TLM_)에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 FM(포커싱 미러 ; Focusing Mirror), 상기 FM에서 포커싱되는 레이저를 입사받아 초점이 맺혀지는 구간에 해당하는 플라즈마 유도로에 대해 가스 공급로로부터 반응 가스를 공급받아 레이저 빔과 반응 가스에 의해 플라즈마를 형성하여 극자외선을 발생시키는 가스셀 및 상기 TLM, FM, 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버를 포함하여 구성된다.The extreme ultraviolet generator for stabilization and energy efficiency through laser beam correction according to the present invention, a laser source for outputting a laser, a correction unit for correcting the wavefront of the laser beam output from the laser source, the laser in the correction unit Tunable Laser Mirror (TLM) for reflecting the reflected laser beam back to the corrected wavefront of the beam, Focusing Mirror (FM) for focusing the laser beam reflected from the tunable laser mirror (TLM_) And a gas cell generating extreme ultraviolet rays by receiving a reactive gas from a gas supply path to a plasma induction furnace corresponding to a section in which the laser focused by the FM is focused and generating plasma by the laser beam and the reactive gas. And a vacuum chamber accommodating the TLM, FM, and gas cells in a vacuum state.

본 발명에 따른 극자외선 발생장치는, 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔의 파면을 DM(Deforable mirror)으로 구성되는 보정부를 통해 극자외선 광을 발생시키기 위한 소스 레이저 빔의 파면 왜곡을 보정함으로써 결과적으로 안정적이고 효율적인 극자외선 광을 발생시킬 수 있으며, 더불어 구조를 간소화하면서도 극자외선 광의 효율을 만족할 수 있는 극자외선 발생장치를 제공하고자 하는 것이 주요 기술적 요지로 한다.The extreme ultraviolet generator according to the present invention is stable as a result of correcting the wavefront distortion of the source laser beam for generating the extreme ultraviolet light through the correction unit consisting of DM (Deforable mirror) of the wavefront of the laser beam output from the laser source It is a main technical point of the present invention to provide an extreme ultraviolet light generating device capable of generating highly efficient ultraviolet light and satisfying the efficiency of extreme ultraviolet light while simplifying the structure.

도 2는 본 발명에 따른 레이저 빔 보정을 통한 안정화된 극자외선 발생장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a stabilized extreme ultraviolet light generating apparatus through laser beam correction according to the present invention.

본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 극자외선 발생장치는, 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스(100), 레이저 빔을 반사시키는 TLM(튜너블 레이저 미러 ; Tunable Laser Mirror ; 220), 반사된 레이저 빔을 포커싱하는 FM(포커싱 미러 ; Focusing Mirror ; 230), 플라즈마 반응을 통해 극자외선 광을 생성하는 가스셀(240) 및 상기 튜너블 레이저 미러(TLM), 포커싱 미러(FM), 가스셀을 수용하는 진공챔버로 구성된다.The extreme ultraviolet generator using the plasma according to the present invention, the laser source 100 for outputting the laser beam, TLM (tunable laser mirror; 220) for reflecting the laser beam, focusing the reflected laser beam Focusing Mirror (FM), a gas cell 240 for generating extreme ultraviolet light through a plasma reaction, and a tunable laser mirror (TLM), a focusing mirror (FM), and a vacuum chamber for accommodating the gas cell. It is composed.

레이저 소스(100)는 임의의 파장을 가지는 레이저를 출력하는 소스원으로써, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 플라즈마 유도를 통해 50nm 이하의 파장을 가지는 극자외선을 생성하게 된다. 상기 극자외선 광을 생성시키기 위해 외부에서 공급되는 소스 레이저 빔은 800nm급의 IR 레이저이며, 소스 레이저는 800nm 이상의 IR 레이저를 사용 하여도 되며, 이때, IR 레이저를 사용하되 Femto second의 pulse 폭의 레이저, 즉 IR 펨토 세컨드 레이저를 사용하여야 하며 펄스폭은 그 중에서도 50fs ~ 30fs 의 펨토 세컨드 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.The laser source 100 is a source source for outputting a laser having an arbitrary wavelength. The laser source 100 generates extreme ultraviolet rays having a wavelength of 50 nm or less through plasma induction of the laser output from the laser source. The source laser beam to be supplied from the outside to generate extreme ultraviolet light is an 800 nm class IR laser, and the source laser may use an IR laser of 800 nm or more. In this case, an IR laser is used, , That is, an IR femtosecond laser should be used, and a femtosecond laser having a pulse width of 50 fs to 30 fs is preferably used.

상기 레이저 소스에서 출력되는 광은 우선적으로 보정부(220)로 입사되어 출력 빔의 파면을 보정한다. 앞서 언급한 바와 같이 상기 보정부는 Deformable mirror(DM)로 이루어진다. DM은 형상변형 미러와 상기 미러를 제어하는 구동부로 구성된다.The light output from the laser source is first incident to the corrector 220 to correct the wavefront of the output beam. As mentioned above, the correction unit is formed of a deformable mirror (DM). The DM is composed of a shape deformation mirror and a drive unit for controlling the mirror.

도 3은 본 발명에 따른 보정부의 개략적인 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 레이저 빔 보정 전과 후를 나타낸 화면이다. 우선, 레이저 파면을 보정하기 위해서 레이저 파면의 왜곡을 측정하기 위해 IR wavefront sensor를 이용하여 왜곡 여부를 검출한다. 또한, 상기 DM은 빔 형상의 왜곡뿐만 아니라 가장 안정적이고 효율적인 EUV빔이 발생 할 수 있도록 소스 레이저 빔의 형상을 프로세싱에 가장 적합 한 빔 형태로 변형할 수 있는 구성에 해당한다.3 is a schematic configuration diagram of a correction unit according to the present invention, Figure 4 is a screen showing before and after the laser beam correction according to the present invention. First, in order to measure the laser wavefront, the IR wavefront sensor is used to detect the distortion of the laser wavefront. In addition, the DM corresponds to a configuration capable of transforming the shape of the source laser beam into a beam shape most suitable for processing so that not only the distortion of the beam shape but also the most stable and efficient EUV beam can be generated.

검출된 빔 형상 정보는 측정된 레이저 파면을 기준으로 보정해야 할 신호를 계산하여 구동부에서 형상변형 거울을 제어한다. 도 3에 도시된 바와 같이 최초 왜곡된 레이저 파면을 보정한다. The detected beam shape information calculates a signal to be corrected based on the measured laser wavefront, and controls the shape deformation mirror in the driver. As shown in FIG. 3, the first distorted laser wavefront is corrected.

도 3에 나타낸 바와 같이 보정부의 예로 미러(211)와 구동부(212)로 크게 구성되며, 입사되는 레이저 빔의 파면을 측정하기 위하여 빔을 반사시키는 빔스플리터(213)와 상기 빔스플리터에 반사되는 빔의 파면을 측정하는 이미지 센서(214)로 구성된다. 여기서, 상기 이미지 센서는 일예로 Shack hartmann sensor 또는 wavefront 측정 이미지 센서가 적용될 수 있다. 상기 이미지 센서에서 레이저 파면을 검출하며, 여기서 검출된 값을 피드백하여 구동부가 DM을 제어하여 원하는 빔형상을 출력하게 된다.As shown in FIG. 3, a mirror 211 and a driver 212 are largely configured as an example of a correction unit, and are reflected by the beam splitter 213 and the beam splitter to reflect the beam to measure the wavefront of the incident laser beam. It consists of an image sensor 214 that measures the wavefront of the beam. The image sensor may be, for example, a shack hartmann sensor or a wavefront measurement image sensor. The laser wavefront is detected by the image sensor, and the driver feeds back the detected value to control the DM to output a desired beam shape.

튜너블 레이저 미러(TLM ; 220)은 진공챔버 외측에 위치한 레이저 소스로부터 출력되는 레이저 빔을 반사하여주는 미러로써, 레이저 소스에서 출력되는 입사 경로에 배치되어 입사 받은 레이저 빔을 후술할 포커싱 미러(230)로 반사시킨다. 이때, 튜너블 레이저 미러(TLM)은 포커싱 미러로 반사되는 각이 대략 2°의 입사각을 갖도록 반사되는데 즉, 포커싱 미러로 입사되는 소스빔의 각도가 대략 2°를 가지도록 반사시킨다.The tunable laser mirror (TLM) 220 is a mirror that reflects a laser beam output from a laser source located outside the vacuum chamber. The tunable laser mirror (TLM) 220 is a focusing mirror 230 which will describe a laser beam that is disposed on an incident path output from the laser source. B). In this case, the tunable laser mirror TLM is reflected such that the angle reflected by the focusing mirror has an angle of incidence of about 2 °, that is, the angle of the source beam incident into the focusing mirror is reflected by about 2 °.

포커싱 미러(FM ; 230)은 극자외선 광 발생을 위해 입사 받은 광을 포커싱한다. 레이저 소스에서 출력된 레이저 빔은 튜너블 레이저 미러(TLM) 미러를 통해 반사되어 포커싱 미러로 반사시키며, 상기 포커싱 미러(FM)는 입사된 레이저 빔을 포커싱하여 플라즈마 유도를 통해 EUV 광을 생성하는 가스셀로 포커싱한다.A focusing mirror (FM) 230 focuses the incident light for extreme ultraviolet light generation. The laser beam output from the laser source is reflected through a tunable laser mirror (TLM) mirror and reflected to the focusing mirror, wherein the focusing mirror (FM) focuses on the incident laser beam to generate EUV light through plasma induction. Focus to the cell.

상기 가스셀은 투명재료로 구비되며, 바람직하게는 석영으로 이루어지는 것으로 레이저가 통과할 수 있는 관통로가 형성되며, 그 중앙으로는 레이저 소스에서 출력되는 레이저가 집광되는 초점 영역인 플라즈마 유도로(330)가 구비되고, 상기 플라즈마 유도로 양측으로는 배기로(320)가 형성되며, 상기 플라즈마 유도로에 가스 공급을 위한 가스 공급로(310)가 플라즈마 유도로와 연결되어 있다.The gas cell is made of a transparent material, preferably made of quartz, a through path through which a laser can pass is formed, and in the center thereof, a plasma induction furnace 330 which is a focal region where a laser output from a laser source is focused. ), An exhaust path 320 is formed at both sides of the plasma induction furnace, and a gas supply path 310 for supplying gas to the plasma induction furnace is connected to the plasma induction furnace.

가스셀(240)은 투명 재질로 형성되며, 양쪽으로 광유도로가 형성되고, 광 유도로를 연결하기 위해 중앙에 플라즈마 유도로가 형성된다. 상기 포커싱 미러에서 반사되는 광은 상기 플라즈마 유도로의 센터 부분에 집광되도록 포커싱되며 플라즈마 유도로에 공급되는 반응가스와 반응하여 EUV 광을 생성한다. 즉, 중앙 부분에 해당하는 플라즈마 유도로에는 레이저 소스에서 출력되는 레이저의 초점이 맞아 집광되며, 외부 가스 공급부(290)에서 플라즈마 유도로와 관통하는 가스공급로를 통해 Ne 가스를 공급한다. 또한, 플라즈마 유도로 양측으로는 공급된 가스를 외부로 배기시킴과 동시에 플라즈마 유도로 내의 진공도를 유지시키기 위한 배기로가 각각 형성되어 있다. 가스 공급로를 통해 공급된 가스가 레이저 초점이 집광되는 영역 외에 확산되면 가스 입자의 비산으로 인해 원활한 플라즈마 유도가 불가능하다. 또한, 플라즈마 유도로 내에는 일정한 진공도가 유지되어야 하는데, 진공 시스템의 다양한 문제점(진공챔버 실링, 불순물 등)으로 인해 일정 진공도를 유지 못할 경우 이 또한 EUV 광 생성에 방해 요소가 될 수 있기 때문에 상기 배기로를 통해 가스 배기 및 진공도를 유지시킨다. 상기 배기로는 외부 드레인(drain) 펌프(291 : 가스를 배기시키기 위한 장치)를 통해 배기한다.The gas cell 240 is formed of a transparent material, and a light induction path is formed at both sides, and a plasma induction path is formed at the center to connect the light induction paths. The light reflected by the focusing mirror is focused to be focused on the center portion of the plasma induction furnace and reacts with the reaction gas supplied to the plasma induction furnace to generate EUV light. That is, the plasma induction furnace corresponding to the central portion is focused by focusing the laser output from the laser source, and the external gas supply unit 290 supplies Ne gas through the plasma induction furnace and through the gas supply passage. Further, on both sides of the plasma induction furnace, there are formed exhaust passages for exhausting the supplied gas to the outside and for maintaining the degree of vacuum in the plasma induction furnace. If the gas supplied through the gas supply path diffuses outside the region where the laser focus is focused, it is impossible to induce smooth plasma due to scattering of the gas particles. In addition, a constant degree of vacuum should be maintained in the plasma induction furnace. If the constant degree of vacuum cannot be maintained due to various problems of the vacuum system (vacuum chamber sealing, impurities, etc.), this exhaust gas may also be an obstacle to EUV light generation. Maintain gas evacuation and vacuum through the furnace. The exhaust passage exhausts through an external drain pump 291 (a device for evacuating gas).

한편, 극자외선 광을 발생시키기 위한 구성요소를 진공상태에서 수용하는 진공챔버가 구성된다. 상기 진공챔버는 제 1진공챔버(200) 영역과 제 2진공챔버(210) 영역으로 분할 구성된다.On the other hand, a vacuum chamber for accommodating constituent elements for generating extreme ultraviolet light in a vacuum state is constituted. The vacuum chamber is divided into a first vacuum chamber 200 region and a second vacuum chamber 210 region.

제 1진공챔버부(200)는 극자외선이 생성되는 영역이며, 제 2진공챔버부(210)는 상기 제 1진공챔버부에서 생성된 극자외선을 안정적으로 공급하기 위한 영역에 해당한다. 본 발명에서는 레이저빔과 외부에서 공급되는 가스에 의해 플라즈마를 유도하여 극자외선을 생성하게 되는데, 후술할 가스셀을 통해 극자외선이 생성된다. 이때, 가스셀 내부로 외부에서 Ne, Xe, He 등과 같은 가스가 공급되기 때문에 일정한 진공도를 유지하기 어렵고, 이에 따라 가스셀이 위치한 챔버에서는 가스셀에서 생성된 EUV 광효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 가스셀은 일정 진공도를 유지하는 제 1진공챔버부에 위치시키고, 가스셀에서 생성된 EUV 광은 바로 진공도가 더 높은 제 2진공챔버부로 전달하여 효율이 떨어지는 것을 방지한다.The first vacuum chamber part 200 corresponds to a region where extreme ultraviolet rays are generated and the second vacuum chamber part 210 corresponds to an area for stably supplying extreme ultraviolet rays generated from the first vacuum chamber part. In the present invention, extreme ultraviolet rays are generated through a gas cell, which will be described later, by inducing plasma by a laser beam and a gas supplied from the outside. At this time, since a gas such as Ne, Xe, He, etc. is supplied into the gas cell from the outside, it is difficult to maintain a constant vacuum degree, and thus, in the chamber where the gas cell is located, EUV light efficiency generated in the gas cell may be reduced. Therefore, the gas cell is positioned in the first vacuum chamber portion maintaining a constant vacuum degree, and EUV light generated in the gas cell is transferred directly to the second vacuum chamber portion having a higher vacuum degree to prevent the efficiency from falling.

상기 제 1진공챔버부와 제 2진공챔버부는 서로 다른 진공도를 유지하기 위해 각각 제 1진공펌프(300)와 제 2진공펌프(310)가 구성되고, 제 2진공챔버에는 보다 낮은 진공도 형성을 위하여 그에 적합한 복수개의 진공펌프를 설치할 수 있다. 예를 들면, Cryo pump, Diffusion Pump, Turbo Pump, 등의 Medium Vacuum 급 진공펌프로 구성한다. 각 챔버부의 진공도는 제 1진공챔버부에서 10-3torr 이하, 제 2진공챔버부에서는 10-6torr 이하의 진공도를 유지하는 것이 바람직하다.The first vacuum chamber part and the second vacuum chamber part constitute a first vacuum pump 300 and a second vacuum pump 310, respectively, in order to maintain different degrees of vacuum. In order to form a lower vacuum degree in the second vacuum chamber, A plurality of vacuum pumps suitable for the above can be provided. For example, it consists of Medium Vacuum class vacuum pumps, such as a Cryo pump, a Diffusion Pump, and a Turbo Pump. Vacuum chambers each portion is preferably first the 10 -3 torr or less, a second vacuum chamber maintained in a vacuum chamber to a vacuum degree of less than 10 -6 torr.

따라서, 제 1진공챔버에서는 극자외선 광을 발생시키고, 제 2진공챔버에서는 효율 저하를 방지하여 최종적으로 생성된 EUV 광이 어플리케이션에 공급되도록 구성한다. 이때, 분할 구성되는 진공챔버는 하나의 챔버에서 격벽을 형성하여 분할 구성하며, 격벽으로는 가스셀에서 생성된 극자외선이 투과할 수 있도록 1mm 정도의 작은 관이 구성되고 여기를 통해 제 1진공챔버에서 제 2진공챔버로 빔이 통과한다.Therefore, the first vacuum chamber is configured to generate extreme ultraviolet light, and the second vacuum chamber is configured to prevent deterioration of efficiency so that the finally generated EUV light is supplied to the application. At this time, the vacuum chamber is divided into a partition formed by forming a partition in one chamber, the partition is composed of a small tube of about 1mm so that the extreme ultraviolet rays generated in the gas cell can be transmitted through the first vacuum chamber through The beam passes through to the second vacuum chamber.

한편, 레이저 소스를 통해 출력되는 광의 웨이브 프론트 검출을 위하여 TLM에서 반사되는 광 경로에 설치되어 입사 광을 소정량[웨이브프론트 이미지 센서 (Shack hartmann sensor를 말함)가 반응을 할 수 있을 정도의 광량] 반사시키는 빔 스플리터(270)를 더 포함하여 상기 빔스플리터에서 반사된 광은 진공챔버 외부에 설치되는 이미지 센서(280 ; wavefront 이미지 센서 또는 SHS(Shack hartmann sensor)에서 입사광의 파면을 검출하도록 구성한다.On the other hand, it is installed in the optical path reflected from the TLM for wave front detection of the light output through the laser source, and the amount of incident light can react to a predetermined amount (a wavefront image sensor (Shack hartmann sensor) can react). The light reflected by the beam splitter further includes a beam splitter 270 for reflecting, and is configured to detect a wavefront of incident light in an image sensor 280 (Shack hartmann sensor) installed outside the vacuum chamber.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 빔 보정을 통한 안정화된 극자외선 발생장치의 상세도이다. 플라즈마 유도를 통해 극자외선 광이 생성되는 가스셀에는 플라즈마 유도로로 가스를 공급하기 위해 외부에 연통되는 가스 공급로가 형성되고, 가스 공급로 양측으로는 광 유도로와 연통되는 가스 배기로가 각각 형성되어 있다. 따라서, 가스 공급로는 외부 가스 공급부(290)에 연결되어 플라즈마 반응에 요구되는 반응 가스를 공급하며, 가스 배기로는 외부 드레인(drain) 펌프(291 ; 가스를 배기시키기 위한 장치)와 연결되어 반응 후의 가스를 외부로 배기시키도록 구성한다.3 is a detailed view of a stabilized extreme ultraviolet light generating apparatus through laser beam correction according to the present invention. A gas supply path communicating with the outside is formed in the gas cell in which extreme ultraviolet light is generated through the plasma induction to supply gas to the plasma induction furnace, and a gas exhaust path communicating with the light induction path is formed at both sides of the gas supply path Respectively. Therefore, the gas supply passage is connected to the external gas supply unit 290 to supply the reaction gas required for the plasma reaction, and the gas exhaust passage is connected to the external drain pump 291 (a device for exhausting the gas) to react. It is configured to exhaust the gas afterwards.

이와 같이 구성되는 본 발명은 Deformable mirror로 구성되는 보정부를 통해 소스빔의 wavefront를 좋게 하거나, 목적하는 EUV 빔이 최대한 발생되도록 빔의 형상을 변경하고, EUV 빔이 최대한 발생 되도록 소스 빔의 형상을 변형하여 효율을 최대한 높일 수 있으며, 전반적으로 광학계를 구조를 매우 간소화시켜 광 정렬이 용이하고 원가 절감을 실현할 수 있는 이점이 있다.The present invention configured as described above improves the wavefront of the source beam through a compensator composed of a deformable mirror, changes the shape of the beam so that the desired EUV beam is generated as much as possible, and changes the shape of the source beam so that the EUV beam is generated as much as possible. By increasing the efficiency as possible, the overall structure of the optical system is very simplified, there is an advantage that easy light alignment and cost reduction can be realized.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

100 : 레이저 소스 200 : 제 1진공챔버
201 : 제 2진공챔버 210 : 보정부
211 : DM(Deformable Mirror) 212 : 구동부
213 : 빔스플리터 214 : 이미지 센서
220 : TLM 230 : FM
240 : 가스셀 250 : 제 1어퍼쳐 렌즈
260 : 제 2어퍼쳐 렌즈 270 : 빔스플리터
280 : 이미지 센서 290 : 가스 공급부
291 : 드레인 펌프 300 : 제 1진공펌프
310 : 제 2진공펌프100: laser source 200: first vacuum chamber
201: second vacuum chamber 210: correction unit
211: DM (Deformable Mirror) 212: driving unit
213: beam splitter 214: image sensor
220: TLM 230: FM
240 gas cell 250 first aperture lens
260: second aperture lens 270: beam splitter
280: image sensor 290: gas supply unit
291: drain pump 300: first vacuum pump
310: Second vacuum pump

Claims (5)

레이저를 출력하는 레이저 소스;
상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔의 파면을 보정하는 보정부;
상기 보정부에서 레이저 빔의 파면이 보정된 반사되는 레이저 빔을 다시 반사시키는 튜너블 레이저 미러(TLM ; Tunable Laser Mirror);
상기 튜너블 레이저 미러에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 포커싱 미러(FM ; focusing Mirror);
상기 포커싱 미러(FM)에서 포커싱되는 레이저를 입사받아 초점이 맺혀지는 구간에 해당하는 플라즈마 유도로에 대해 가스 공급로로부터 반응 가스를 공급받아 레이저 빔과 반응 가스에 의해 플라즈마를 형성하여 극자외선을 발생시키는 가스셀; 및
상기 튜너블 레이저 미러(TLM), 포커싱 미러(FM), 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버;를 포함하며,
상기 포커싱 미러(FM)에서 포커싱되는 레이저 빔을 투과시키는 제 1어퍼쳐 렌즈와, 상기 가스셀에서 발생한 극자외선 빔을 상기 진공챔버 외부로 투과시키는 제 2어퍼쳐 렌즈를 포함하여 구성되고,
상기 진공챔버는,
제 1진공챔버부와 제 2진공챔버부로 분할 구성되고, 상기 제 2진공챔버부가 제 1진공챔버부보다 고진공도를 유지하며, 상기 제 1진공챔버부는, 튜너블 레이저 미러(TLM), 포커싱 미러(FM), 가스셀, 제 1어퍼쳐 렌즈를 수용하고,
상기 제 2진공챔버부는 상기 제 2어퍼쳐를 수용하도록 구성되는 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치.A laser source for outputting a laser;
A correction unit for correcting a wavefront of the laser beam output from the laser source;
A tunable laser mirror (TLM) for reflecting the reflected laser beam whose wavefront of the laser beam is corrected in the corrector;
A focusing mirror (FM) for focusing a laser beam reflected from the tunable laser mirror;
Extreme ultraviolet rays are generated by receiving a reactive gas from a gas supply path to a plasma induction furnace corresponding to a section in which the laser focused by the focusing mirror FM is focused and generating plasma by the laser beam and the reactive gas. Gas cells to be made; And
And a vacuum chamber configured to receive the tunable laser mirror (TLM), a focusing mirror (FM), and a gas cell in a vacuum state.
And a first aperture lens for transmitting the laser beam focused by the focusing mirror FM, and a second aperture lens for transmitting the extreme ultraviolet beam generated in the gas cell to the outside of the vacuum chamber.
The vacuum chamber includes:
The first vacuum chamber portion is divided into a second vacuum chamber portion, wherein the second vacuum chamber portion maintains a higher vacuum than the first vacuum chamber portion, the first vacuum chamber portion, a tunable laser mirror (TLM), focusing mirror (FM), the gas cell, the first aperture lens,
The second vacuum chamber unit is configured to receive the second aperture is extreme ultraviolet ray generating device for stabilization and energy efficiency through the laser beam correction. 제 1항에 있어서, 상기 보정부는,
DM(Deformable mirror ; 형상변형 거울)와 상기 DM의 형상 변형을 제어하는 구동부를 포함하여 구성되는 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치.The method of claim 1, wherein the correction unit,
An apparatus for generating extreme ultraviolet rays for stabilization and energy efficiency through laser beam correction, comprising a DM (Deformable mirror) and a driving unit for controlling the shape deformation of the DM. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 튜너블 레이저 미러(TLM)에서 반사되는 광의 일부 반사시키는 빔스플리터;와,
상기 빔스플리터를 통해 반사되는 빔의 웨이브프론터(wavefront)를 검출하는 이미지 센서;를 포함하는 레이저 빔 보정을 통한 안정화와 에너지 효율 향상을 위한 극자외선 발생장치.The method of claim 1,
A beam splitter for partially reflecting the light reflected from the tunable laser mirror (TLM);
And an image sensor detecting a wavefront of a beam reflected through the beam splitter. The extreme ultraviolet generator for stabilization and energy efficiency improvement through laser beam correction.
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