KR101352452B1 - Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate - Google Patents
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Abstract
기판상에 증착된 비결정질 실리콘과 같은 필름을 선택적으로 용해시키기 위한 레이저 결정화 장치 및 방법이 개시된다. 본 장치는 필름을 용해시키는데 사용하기 위한 스트레처된 레이저 펄스를 산출하기 위한 광학 시스템을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예의 다른 형태에서, 레이저 펄스를 스트레칭하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 또 다른 형태에서, 빔 경로를 따른 위치에 (스트레칭된, 또는 스트레칭되지 않은) 펄스 레이저 빔의 퍼짐을 소정의 범위 내로 유지하기 위한 시스템이 제공된다. 또 다른 형태에서, 필름과 성형 라인 빔의 인터액션 동안 필름에서의 에너지 밀도를 소정의 범위 내로 유지하기 위한 시스템이 제공된다.
성형 광학부재, 광원, 성형된 라인빔, 필름, 에너지 밀도, 포커싱 렌즈, 자동초점 센서, 광원 파라미터, 컨트롤러.
Disclosed are a laser crystallization apparatus and method for selectively dissolving a film such as amorphous silicon deposited on a substrate. The apparatus may include an optical system for calculating a stretched laser pulse for use in dissolving the film. In another form of embodiment of the present invention, a system and method for stretching a laser pulse are provided. In another form, a system is provided for maintaining the spread of a pulsed laser beam (stretched or not stretched) within a predetermined range at a location along the beam path. In another form, a system is provided for maintaining energy density in a film within a predetermined range during interaction of the film and forming line beams.
Molded optics, light source, molded line beam, film, energy density, focusing lens, autofocus sensor, light source parameters, controller.
Description
본 발명은 2005년 5월 26일에 출원된, 미국특허 출원번호 11/138,100의 우선권을 주장하고, "LASER LITHOGRAPHY LIGHT SOURCE WITH BEAM DELIVERY"란 제목의, 현재 미국특허 제6,693,939호인, 2002년 5월에 출원된 미국 출원번호 10/141,216의 일부 계속 출원인, 2003년 11월 13일에 출원된, "LONG DELAY AND HIGH TIS PULSE STRETCHER"란 제목의 동시 계류중인 미국특허 출원번호 10/712,545의 일부 계속 출원이고, 각각의 개시물은 본 명세서에 참조로 첨부되어 있다.The present invention claims priority of US patent application Ser. No. 11 / 138,100, filed May 26, 2005, and entitled U.S. Patent No. 6,693,939, entitled "LASER LITHOGRAPHY LIGHT SOURCE WITH BEAM DELIVERY," May 2002. Partially filed in US Patent Application No. 10 / 712,545, filed November 13, 2003, filed November 13, 2003, entitled "LONG DELAY AND HIGH TIS PULSE STRETCHER" And each disclosure is incorporated herein by reference.
또한, 본 발명은 2004년 2월 18일에 출원된, "VERY HIGH ENERGY, HIGH STABILITY GAS DISCHARGE LASER SURFACE TREATMENT SYSTEM"이란 제목의 미국 출원번호 10/781,251의 일부 계속 출원이다.The present invention is also part of US Patent Application No. 10 / 781,251 filed on February 18, 2004 entitled "VERY HIGH ENERGY, HIGH STABILITY GAS DISCHARGE LASER SURFACE TREATMENT SYSTEM."
또한, 본 발명은 2003년 4월 29일에 출원된, "LITHOGRAPHY LASER WITH BEAM DELIVERY AND BEAM POINTING CONTROL"이란 제목의 미국 특허 출원 번호. 10/425,361의 일부 계속 출원이다.The present invention is also filed on April 29, 2003, entitled " LITHOGRAPHY LASER WITH BEAM DELIVERY AND BEAM POINTING CONTROL. &Quot; Some ongoing applications of 10 / 425,361.
본 발명은 박막 트랜지스터(TFT's) 제조 목적의 필름 결정화를 위한, 예컨 대, 비결정질 실리콘 필름 용해를 위한, 예컨대, 성형된 라인 빔의 파라미터를 컨트롤하고, 라인 빔과 같이 성형된 레이저와 인터액션하기 위해 필름을 포지셔닝하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to film crystallization for thin film transistor (TFT's) fabrication purposes, e.g., for the purpose of controlling amorphous silicon film dissolution, e. It relates to a method and system for positioning.
기판, 예컨대, 글라스에 증착된 비결정질 실리콘 필름의 레이저 결정화는 비교적 높은 전자 이동도를 가진 재료 필름의 제조를 위한 대표적인 유망한 기술이다. 결정화된 후, 이 재료들은 박막 트랜지스터(TFT's)를 제조하기 위해 사용될 수 있고, 하나의 특정 어플리케이션에서 TFT's는 비교적 큰 액정 디스플레이(LCD')에 사용하기 적합하다. 결정화된 실리콘 필름의 다른 어플리케이션은 유기 LED(OLED) 및 SOP(System on a Panel)를 포함한다. 보다 상세하게 말하자면, 약 90nm의 두께, 약 700mm 이상의 폭을 가진 필름을 빠르게 결정화할 수 있는 높은 볼륨의 생산 시스템이 가까운 미래에 상업적으로 사용가능할 것이다. 이러한 프로세스는, 예컨대, 제1축, 예컨대, 단축으로 포커싱되고, 제2축, 예컨대 장축으로 뻗은 레이저와 같은 라인 빔으로 광학적으로 성형된 펄스 레이저를 사용하여 실행될 수 있다. 전형적으로 제1 및 제2축은 서로 직교하고, 두 축은 필름을 향해 진행하는 중앙 레이와 실질적으로 직교한다. 레이저 결정화를 위한 예시적인 라인 빔은 약 700mm의 빔 길이 및 약 20마이크로미터 이하의 빔 폭을 가질 수 있다. 이러한 배열과 함께, 필름은, 예컨대, 700mm이상의 실질적인 길이를 가진 필름을 순차적으로 용해하고 결정화시키기 위해 빔 폭과 평행한 방향으로 스캐닝되고 스테핑될 수 있다.Laser crystallization of amorphous silicon films deposited on substrates, such as glass, is a representative promising technique for the production of material films with relatively high electron mobility. After crystallization, these materials can be used to make thin film transistors (TFT's), and in one particular application TFT's are suitable for use in relatively large liquid crystal displays (LCD's). Other applications of crystallized silicon films include organic LEDs (OLEDs) and system on a panels (SOPs). More specifically, a high volume production system capable of quickly crystallizing a film having a thickness of about 90 nm and a width of about 700 mm or more will be commercially available in the near future. Such a process can be performed using a pulsed laser, for example focused on a first axis, for example a short axis, and optically shaped into a line beam, such as a laser extending on a second axis, for example a long axis. Typically the first and second axes are orthogonal to each other and the two axes are substantially orthogonal to the central ray running toward the film. Exemplary line beams for laser crystallization may have a beam length of about 700 mm and a beam width of about 20 micrometers or less. With this arrangement, the film can be scanned and stepped in a direction parallel to the beam width, for example, to sequentially dissolve and crystallize a film having a substantial length of at least 700 mm.
몇몇 경우에, 용해 동안 실리콘 필름의 각 부분이 미리 선택된 에너지 밀도 범위 내로 컨트롤된 레이저 에너지 밀도에 노출됨을 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 전형적으로 성형 라인 빔을 따른 위치를 대하여 미리 선택된 범위 내로 에너지 밀도를 컨트롤하는 것이 바람직하고, 라인 빔이 실리콘 필름에 대하여 스캐닝될 때, 어느 정도 일정한 에너지 밀도인 것이 바람직하다. 높은 에너지 밀도 레벨은 필름을 흘러내리게 하여, 바람직하지 않은 "얇은 스팟", 평평하지 못한 표면 프로파일, 및 나쁜 조직 퀄리티를 야기할 수 있다. 이러한 필름 재료의 균일하지 않은 분포는 종종 "애그로머레이션(agglomeration)"이라 하고, 특정 어플리케이션에 대하여 결정화된 필름이 적합하지 않게 할 수 있다. 한편, 낮은 에너지 밀도 레벨은 불완전한 용해를 일으킬 수 있고, 나쁜 조직 퀄리티를 야기한다. 에너지 밀도를 컨트롤함으로써, 실질적으로 균일한 특성을 가진 필름이 달성될 수 있다.In some cases, during dissolution it may be desirable to ensure that each portion of the silicon film is exposed to a controlled laser energy density within a preselected energy density range. In particular, it is typically desirable to control the energy density within a preselected range with respect to the position along the forming line beam, and when the line beam is scanned against the silicon film, it is desirable to have a somewhat constant energy density. High energy density levels can cause the film to run down, resulting in undesirable "thin spots", uneven surface profiles, and poor tissue quality. This non-uniform distribution of film materials is often referred to as "agglomeration" and may render the crystallized film unsuitable for a particular application. Low energy density levels, on the other hand, can cause incomplete dissolution and lead to poor tissue quality. By controlling the energy density, films with substantially uniform properties can be achieved.
노출된 필름 내의 에너지 밀도에 영향을 줄 수 있는 한 요소는 펄스 레이저의 DOF(초점심도)에 관한 박막 필름의 공간적 관계이다. 이러한 DOF는 포커싱 렌즈에 의존하지만, 20마이크로미터의 빔 폭을 가진 라인 빔을 산출하도록 구성된 전형적인 렌즈 시스템에 대하여, 좋은 어림값의 DOF는 약 20마이크로미터일 수 있다.One factor that can affect the energy density in the exposed film is the spatial relationship of the thin film to the DOF (focal depth) of the pulsed laser. This DOF depends on the focusing lens, but for a typical lens system configured to produce a line beam with a beam width of 20 micrometers, a good estimated DOF may be about 20 micrometers.
상술한 내용을 고려하여, 레이저의 DOF에 완전히 속하는 실리콘 필름 부분은 레이저의 DOF 내에 부분적으로만 속하는 실리콘 필름 부분과 상이한 에너지 밀도를 경험할 것임을 이해해야 한다. 그러므로, 실리콘 필름, 유리 기판, 및 유리 기판을 홀딩하는 진공 정크 표면의 표면 편차는 수 마이크로미터만큼 작은 편차 조차도, 고려하지 않는다면, 한 필름 위치와 다른 필름 위치 사이의 원치않은 에너지 밀도 편차를 일으킬 수 있다. 또한, 컨트롤된 제조 조건하에서도, 전체 표면 편차(즉, 진공 정크 + 유리 기판 + 필름)는 약 35마이크로미터일 수 있다. 이러한 표면 편차는 단지 약 20마이크로미터의 DOF를 가진 포커싱된 가는 빔에 대한 본질적인 문제일 수 있음을 이해해야 한다.In view of the foregoing, it should be understood that a portion of the silicon film that fully belongs to the DOF of the laser will experience a different energy density than the portion of the silicon film that is only partially within the DOF of the laser. Therefore, the surface deviation of the silicon film, the glass substrate, and the vacuum junk surface holding the glass substrate can cause unwanted energy density variations between one film position and the other film position, even if not considered, even deviations as small as a few micrometers. have. In addition, even under controlled manufacturing conditions, the overall surface deviation (ie, vacuum junk + glass substrate + film) can be about 35 micrometers. It should be understood that such surface deviation may be an inherent problem for a focused thin beam with a DOF of only about 20 micrometers.
표면 편차와 더불어, 성형 라인 빔에 대한 필름의 원치않은 이동이 에너지 밀도의 편차를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 작은 이동이 스테이지 진동 동안에 발생할 수 있다. 또한, 성형 빔에 대한 스테이지의 부적합한 배열 및/또는 스캔 평면에 대한 스테이지의 부적합한 배열은 원치않은 에너지 밀도 편차를 야기할 수 있다.In addition to surface deviations, unwanted movement of the film with respect to the forming line beam can cause variations in energy density. For example, small movements can occur during stage vibrations. In addition, an inappropriate arrangement of the stage with respect to the shaping beam and / or an inappropriate arrangement of the stage with respect to the scan plane can cause unwanted energy density variations.
한 필름과 다른 필름 사이의 에너지 밀도 편차를 일으키는 다른 요소는 스캔 동안의 레이저 출력 특성(예컨대, 펄스 에너지, 빔 포인팅, 빔 퍼짐, 파장, 대역폭, 펄스 기간 등)의 변동을 포함할 수 있다. 부가적으로, 스캔 동안의 성형 라인 빔의 위치 및 안정도, 및 빔 초점의 퀄리티는 에너지 밀도 일정도에 영향을 줄 수 있다.Other factors that cause an energy density deviation between one film and another film may include variations in laser output characteristics (eg, pulse energy, beam pointing, beam spread, wavelength, bandwidth, pulse duration, etc.) during the scan. In addition, the position and stability of the shaping line beam during the scan, and the quality of the beam focus can affect the energy density constant.
상기 내용을 고려하여, 본 출원인은 성형 라인 빔과 기판 상에 증착된 필름 사이에 인터액션을 구현하기 위한 몇 가지 시스템 및 방법을 개시한다. In view of the above, Applicant discloses several systems and methods for implementing the interaction between a forming line beam and a film deposited on a substrate.
성형 빔이 단축 및 장축을 형성할 때 필름 증착 기판과 인터액션하기 적합한 펄스 특성을 가진 펄스를 산출하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예의 한 형태에서, 레이저 펄스를 스트레칭하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 시스템은 제1빔 경로를 따라 펄스의 제1부분, 및 제2지연 빔 경로를 따라 펄스의 제2부분을 다이렉팅하기 위한 빔 스플리터; 및 지연 빔 경로를 따라 위치되어 있고, 제2빔부분을 인버팅하도록 배열되어 있고, 제1빔경로를 여행하기 위해 인버팅된 제2빔부분의 적어도 일부분을 놓기 위해 빔 스플리터와 협동하는 복수의 반사 엘리먼트를 포함할 수 있다. A system and method are disclosed for producing pulses having pulse characteristics suitable for interacting with a film deposition substrate when the forming beam forms a short axis and a long axis. In one form of embodiment of the present invention, a system and method for stretching a laser pulse are provided. The system includes a beam splitter for directing a first portion of a pulse along a first beam path and a second portion of a pulse along a second delayed beam path; And a plurality of positions positioned along the delay beam path, arranged to invert the second beam portion, and cooperating with the beam splitter to place at least a portion of the inverted second beam portion to travel the first beam path. It may include a reflective element.
본 발명의 실시예의 다른 형태에서, 빔 경로를 따른 위치에 펄스 레이저 빔의 퍼짐을 소정의 범위 내로 유지하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 시스템은 적응형 빔 확장기; 퍼짐을 측정하고, 그 퍼짐을 나타내는 신호를 생성하기 위한 기기; 및 빔 확장기를 조절하기 위해 신호에 응답하고, 펄스 레이저 빔의 퍼짐을 소정의 범위 내로 유지하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.In another form of embodiment of the present invention, a system and method are provided for maintaining the spread of a pulsed laser beam within a predetermined range at a location along a beam path. The system includes an adaptive beam expander; An apparatus for measuring spread and generating a signal indicative of the spread; And a controller responsive to the signal to adjust the beam expander and maintain the spread of the pulsed laser beam within a predetermined range.
본 발명의 실시예의 또 다른 형태에서, 기판 상에 증착된 필름을 선택적으로 용해시키기 위한 레이저 결정화 장치 또는 방법이 제공된다. 본 장치는 펄스 레이저 출력 빔을 산출하는 레이저 소스; 펄스 스트레처 출력을 산출하기 위해 레이저 출력 빔 내의 펄스를 스트레칭하는 광학 시스템; 및 펄스 스트레처 출력으로부터 라인 빔을 산출하는 광학 배열을 포함할 수 있다.In another form of embodiment of the present invention, a laser crystallization apparatus or method is provided for selectively dissolving a film deposited on a substrate. The apparatus comprises a laser source for producing a pulsed laser output beam; An optical system for stretching a pulse in the laser output beam to produce a pulse stretcher output; And an optical arrangement for calculating the line beam from the pulse stretcher output.
본 발명의 실시예의 또 다른 형태에서, 성형 빔과 필름의 인터액션 동안 필름에서의 에너지 밀도를 소정의 범위 내로 유지하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 시스템은 필름과 포커싱 렌즈 사이의 거리를 측정하기 위한 자동초점 센서; 및 필름에서의 에너지 밀도를 소정의 범위로 유지하도록 광 소스 파라미터를 조절하기 위한 측정에 사용되는 컨트롤러를 포함할 수 있다.In yet another aspect of an embodiment of the present invention, a system and method are provided for maintaining energy density in a film within a predetermined range during interaction of a forming beam and a film. The system includes an autofocus sensor for measuring the distance between the film and the focusing lens; And a controller used for the measurement to adjust the light source parameter to maintain the energy density in the film in a predetermined range.
도 1은 비결정질 실리콘 필름을 결정화하기 위한 예시적인 생산 시스템의 주요 컴포넌트의 개략적인 도면을 도시하고;1 shows a schematic diagram of the main components of an exemplary production system for crystallizing an amorphous silicon film;
도 2는 라인 빔이 기판에 증착된 필름에 포커싱되었는지를 판정하기 위한 장치를 도시하고;2 shows an apparatus for determining whether a line beam is focused on a film deposited on a substrate;
도 3A는 샘플링된 평면에서 최선의 초점을 가진 제1빔, 샘플링된 평면으로부터 10마이크로미터에 최선의 초점을 가진 제2빔, 및 샘플링된 평면으로부터 15마이크로미터에 최선의 초점을 가진 제3빔인 3개의 예시적인 빔에 대한 단축 빔 폭의 함수로써, 강도 편차의 도표를 도시하고; 3A is a first beam having the best focus in the sampled plane, a second beam having the best focus at 10 micrometers from the sampled plane, and a third beam having the best focus at 15 micrometers from the sampled plane. Shows a plot of intensity deviations as a function of uniaxial beam width for three exemplary beams;
도 3B는 측면 성장 길이의 함수로써 에너지 밀도를 도시하는 도면이고, 부분적인 용해 및 애그로머레이션이 발생할 수 있는 영역을 나타내고; FIG. 3B is a diagram showing energy density as a function of lateral growth length, showing areas where partial dissolution and agglomeration can occur;
도 4는 라인 빔과의 인터액션 동안 워크피스를 홀딩하기 위한 진공 정크 어셈블리의 투시도를 도시하고;4 shows a perspective view of a vacuum junk assembly for holding a workpiece during interaction with a line beam;
도 5A-5Q는 시스템을 도시하고, 라인 빔과 인터액션하기 위해 실리콘 필름을 포지셔닝하기 위한 그 사용을 설명하는 개략적인 평면도이고;5A-5Q are schematic plan views illustrating a system and illustrating its use for positioning a silicon film to interact with a line beam;
도 6은 본 발명의 실시예의 형태를 도시하는, 도 1에 도시된 시스템의 일부분의 개략적인 도면을 도시하고;FIG. 6 shows a schematic diagram of a portion of the system shown in FIG. 1, showing the form of an embodiment of the present invention; FIG.
도 7은 6-미러 펄스 스트레처의 상세도를 도시하고;7 shows a detailed view of a six-mirror pulse stretcher;
도 8은 스트레치된 펄스 및 스트레치되지 않은 펄스에 대한 강도 대 시간의 플롯을 도시하고;8 shows a plot of intensity versus time for stretched and unstretched pulses;
도 9는 스트레칭되지 않은 펄스와 비교하여, 스트레칭된 펄스의 수직 일정도의 증가를 보여주는 강도 대 수직 폭의 플롯을 도시하고;9 shows a plot of intensity vs. vertical width showing an increase in the vertical constant of stretched pulses as compared to unstretched pulses;
도 10은 두 축에 독립적으로 조절가능한 액티브 컨트롤가능한 빔 확장기를 도시한다.10 shows an active controllable beam expander that is adjustable independently of two axes.
처음으로 도 1을 참조하면, 비결정질 실리콘 필름(12)을 결정화시키기 위한, 일반적으로 시스템(10)으로 지정된 예시적인 생산 시스템의 주요 컴포넌트의 개략적인 비축척 도면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 펄스 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저 소스(20), 펄스 존속시간을 증가시키기 위한 펄스 스트레처(22), 및 빔 및/또는 빔 확장기를 액티브하게 스티어링(steer)하기 위한 메카니즘을 포함할 수 있는 빔 전달 유닛(24)을 포함할 수 있다. 시스템(10)은 하나 이상의 빔 특성, 예컨대, 파면 및/또는 빔 포인팅을 측정하고, 액티브 스티어링 유닛 및/또는 액티브 빔 확장기에 의해 사용되기 위한 컨트롤 신호를 생성하기 위한 안정도 측정 모듈(26)을 더 포함할 수 있다. 시스템(10)은 또한 빔 균일도(homogenization), 빔 모양, 및/또는 빔 포커싱을 위한 광학 모듈(28), 및 예컨대, 유리일 수 있는 기판(32)상에 증착된 실리콘 필름(12)을 홀딩하고 포지셔닝하기 위한 이동가능한 스테이지 시스템(30)을 포함할 수 있다.Referring first to FIG. 1, there is shown a schematic non-scale view of the major components of an exemplary production system designated generally as
개략적으로, 도 1에 도시된, 그리고 아래에 보다 상세하게 설명된 시스템(10)은 약 20마이크로미터 이하의 필름(12) 두께(단축), 700nm이상의 길이(장축), 및 약 10-20마이크로미터의 초점심도(DOF)를 가진, 포커싱된 가는 빔(34), 예컨 대 라인 빔을 발생시키도록 구성될 수 있다. 포커싱된 가는 빔의 각각의 펄스는 비결정질 실리콘의 스트립을 용해시키기 위해 사용될 수 있다. 그 후, 그 스트립은 결정화된다. 특히, 스트립은 그레인(grain)이 단축과 평행한 방향으로 자라는 측 성장 프로세스에서 결정화된다. 그레인은 에지로부터 내측으로 (단축에 평행하게) 성장하고, 실리콘 필름의 평면 밖으로 뻗은 스트립의 중심을 따라 릿지(소위 그레인 경계 돌출부)를 생성한다. 제1스트립의 일부분을 오버랩하고 제1스트립과 평행한 제2스트립을 노출시키기 위해, 점차적으로 또는 연속적으로 그 스테이지가 이동된다. 노출 동안, 제2스트립은 용해되고, 그 다음 재결정화된다. 릿지를 재용해하기 충분한 오버랩이 사용될 수 있다. 릿지를 재용해함으로써, (예컨대, 피크-투-피크 값이 ~15nm인) 평평한 필름 표면이 유지될 수 있다. 본 명세서에서 tb-SLS(thin-beam, sequential lateral solidification)라 불리는 이러한 프로세스는 전형적으로 전체 필름이 결정화될 때까지 반복된다.Schematically, the
도 2는 가는 빔 펄스 레이저(34)가 기판(32)상에 증착된 실리콘 필름(12)에 적절하게 포커싱되었는지를 판정하기 위한 장치를 도시한다. 광학 모듈(28)의 일부분은 단축 필드 스탑(35), 및 단축 포커싱 광학부재(37)를 포함할 수 있다. 전형적으로, 빔은 필드 스탑(36)에서 처음 포커싱되고, 그 다음 필름(12)에서 도 3A(플롯 62)에 도시된 바와 같은 강도 프로파일을 산출하기 위해 이미징된다. 도 3A는 단축에 작은 치수를 가진 슬릿으로 구성된 필드 스탑(36)에 대한 프로파일(플롯 62)을 도시한다. 이러한 배열은 약 13μm의 빔 폭(FWHM), 프로파일의 플랫 탑을 따라 5%보다 좋은 강도 일정도, 및 풀 강도의 10%와 90% 사이의 약 3um 미만일 수 있는 스팁 에지 슬로프를 가진, 도 3A에 도시된 프로파일을 산출하기 위해 사용된다. 또한, 약 5 내지 10μm의 폭을 가진 빔이 사용될 수 있다. 단일-에지(즉, 칼날)가 리딩 에지는 영향을 받지 않게 남겨둔 채, 가파른 트레일링 에지 슬로프(즉, tb-SLS 프로세스 동안 재용해되지 않는 재료에 대응하는 에지)를 가진 빔 프로파일을 산출하기 위해 필드 스탑에 슬릿을 만들기 위해 사용될 수 있다. 단일 렌즈가 도시되어 있으나, 포커싱 광학부재(37)는 다양한 타입의 렌즈를 포함하지만 이에 제한되지 않는 복수의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있음을 이해해야 한다.2 shows an apparatus for determining whether a thin
도 2는 빔(36)이 조준되지 않고, 필드 스탑(36)에서부터 장축(38)의 필름(12)으로 퍼져나감을 도시한다. 상술한 바와 같이, 장축(38)에서 빔(36)의 길이는 약 700nm 이상일 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 빔(36)은 포커싱 광학부재(38)를 포함할 수 있는 광학 모듈(28)에 의해 단축(40)에 포커싱된다. 이러한 구조의 배열과 함께, 필름(12)으로부터 반사된 광(42)은 광학 축(44)으로부터 계속해서 퍼져나가고, 빔(36)이 단축(40)에 적합하게 포커싱되었는지 판정하기 위한 검출 시스템에 의해 분석될 수 있다(도 1 참조).2 shows that the
도 2를 계속 참조하면, 검출 시스템은 반사된 광(42)을 이미지 평면(48)으로 다이렉팅하는 완전 반사 미러(46)를 포함할 수 있다. 확대 렌즈(50)는 카메라(52)에 이미지 평면(48)의 확대된 이미지를 제공하기 위해 배치된다. 탐지시스템에 대하여, 이미지 평면(48)은 필름(12)에서부터 이미지 평면(48)까지 반사된 광(42)이 여행한 거리가 단축 필드 스탑(36)에서부터 필름까지 동일한 광이 진행한 거리와 대략적으로 동일하도록(예컨대, 관련 업계에서 허용할 수 있는 오차 내에서 동일하 도록) 위치된다. 그 다음, 카메라 출력은 아래에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 필름(12)에서의 초점을 개선하거나, 필름(12)에서의 에너지 밀도를 변경하기 위한 하나 이상의 시스템 변수를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 스테이지(30)는 초점을 조절하기 위해 포커싱 광학부재(37)에 대하여 이동될 수 있다.With continued reference to FIG. 2, the detection system may include a fully
몇몇 경우에, 도 2에 도시된 바와 같이, 미러(54), 확대 렌즈(56), 및 카메라(58)를 가진, 상술한 검출 시스템과 유사한, 제2검출 시스템을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 조합에서, 이 두 개의 검출 시스템은 광이 장축(44) 내 빔의 양끝에서 (단축에서) 포커싱되었는지 동시에 판정하기 위해 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 검출 시스템에 대한 주목할만한 한 기능적 형태는 검출 시스템, 및 특히 미러(46, 54)가 단축 필드 스탑(36)에서부터 기판(12)까지 진행하는 광을 방해하지 않도록 위치된다는 점이다. 또한, 이러한 배열은 가는 빔의 초점이 필름(12)의 노출 동안 분석되고 조절될 수 있게 한다.In some cases, as shown in FIG. 2, it may be desirable to include a second detection system, similar to the detection system described above, with a
도 3A는 포커싱된 빔(플롯 62), 10마이크로미터 초점이 어긋난 빔(플롯 64), 및 15마이크로미터 초점이 어긋난 빔(플롯 66)에 대한 단축 빔 폭의 함수로써 강도 변화를 보여주는 도표를 도시한다. 참고로 도시된 플롯은 대략 0.15의 개구수(NA)를 가진 포커싱 렌즈에 대한 것이다. 이들 플롯의 흥미로운 피처는 모든 플롯(62, 64, 66)이 비교적 가파른 측벽을 가진다는 점이다. 이러한 가파른 측벽은 단축 필드 스탑(36)이 사용된 도 2에 도시된 광학 배열의 결과이다. 이와 같이, 도 3A는 빔의 초점이 어긋났을 때 빔 강도의 변화가 빔 폭 내에서의 대응 변화보다 더 두드러짐을 도시한다. 본 명세서의 배경기술 부분에 이미 서술한 바와 같이, 필름(12) 에서 소정의 범위 내로 에너지 강도를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱 상세하게는, 필름(12)에서의 에너지 밀도 컨트롤은 레이저 펄스의 특성, 예컨대, 펄스 에너지가 빔 폭 내에서 작은 변동으로만 변하게 함으로써 초점 조건의 범위에 걸쳐 달성될 수 있다.3A shows a plot showing intensity variation as a function of shortened beam width for a focused beam (plot 62), a 10 micrometer out of focus beam (plot 64), and a 15 micrometer out of focus beam (plot 66). do. The plot shown for reference is for a focusing lens with a numerical aperture (NA) of approximately 0.15. An interesting feature of these plots is that all
상술한 내용을 고려하여, 출원인은, 예컨대, 초점 조건의 변화를 보상하기 위해 펄스 특성을 바꿈으로써, 필름(12)에서 소정의 범위 내로 에너지 밀도를 유지하는 시스템 및 방법을 개시한다. 이러한 초점 조건의 변화는, 예컨대, 레이저 빔에 대하여 스테이지(30)의 스캔 이동 중에 발생할 수 있다. 더욱 상세하게는, 약간 초점이 어긋난 빔(예컨대, 플롯 66)과 함께 획득된 에너지 밀도는 타겟 에너지 밀도로 선택될 수 있다. 이러한 타겟과 함께, 예컨대, 도 2에 도시된 검출 시스템을 사용하여 초점 조건이 측정된다. 초점 조건을 판정하기 위한 대안의 방법이 자동초점조절 센서, 또는 필름(12) 및 포커싱 광학부재(37) 사이의 거리를 측정할 수 있는 다른 적합한 기술을 포함하기 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다(도 2 참조). 초점 조건이 측정된 후, 펄스 에너지와 같은 펄스 특성이 타겟팅된 에너지 밀도에 도달하기 위해 변경될 수 있다. 그러므로, 그 측정이 초점이 어긋난 조건이 존재하는 것을 나타내면, 그 초점이 어긋난 조건에 대한 타겟 에너지 밀도에 대응하는 제1펄스 에너지(E1)가 사용된다. 한편, 그 측정이 필름(12)이 DOF 내에 있는 것을 나타내면, 초점 조건에 대한 타겟 에너지 밀도에 대응하는 제2펄스 에너지(E2)가 사용되고, E1<E2이다.In view of the foregoing, Applicants disclose systems and methods for maintaining energy density within a predetermined range in
도 3B는 50nm 두께의 Si 필름에 대한 측 성장 길이의 함수로써, 에너지 밀도 를 보여주는 도표를 도시하고, 부분적인 용해 및 애그로머레이션이 발생할 수 있는 영역을 나타낸다. 또한, 도 3은 측 성장을 위한 에너지 범위가 에너지 밀도와 비례적으로 증가하는 측 성장 길이와 함께, 매우 넓을(대략 450mJ/㎠ 및 820mJ/㎠) 수 있음을 도시한다. 그 다음, 더 큰 측 성장 길이는 센터 릿지를 재용해하면서도, 더 큰 스캔 피치가 가능한 장점이 있다.3B shows a plot showing energy density as a function of side growth length for a 50 nm thick Si film and shows the areas where partial dissolution and agglomeration can occur. 3 also shows that the energy range for side growth can be very wide (approximately 450 mJ / cm 2 and 820 mJ / cm 2), with the side growth length increasing in proportion to the energy density. The larger side growth length then has the advantage of allowing a larger scan pitch while re-dissolving the center ridges.
몇 가지 방법이 몇몇 경우에 펄스-투-펄스 기준으로, 원할 때, 펄스 에너지를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 엑시머 레이저 소스에 대하여, 방전 전압은 소정의 펄스 에너지를 달성하기 위해 변경될 수 있다. 대안으로써, 조절가능한 감쇄기가 선택적으로 펄스 에너지를 변경하기 위해 레이저 빔의 빔 경로를 따라 위치될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제한하지 않는 예로서, 필터 및 펄스 트리머를 포함하는, 펄스 에너지를 감소시키기 위한 당업계에 주지된 임의의 디바이스가 사용될 수 있다. 필름(12)의 상이한 위치에서 미리 선택된 범위 내로 에너지 밀도를 유지하도록 초점 조건을 보상하기 위해 변경될 수 있는 다른 펄스 특성은 , 예컨대, 조절가능한 라인 내로우잉 모듈 또는 라인 선택 모듈을 사용하는 펄스 스트림(즉, 파장)을 포함하지만, 이에 필수적으로 제한되지는 않는다. 대안으로써, 고속 초점 컨트롤이 가능한 적응성 광학부재가 컨트롤된 피드백 루프에서 측정된 초점 조건에 응답적인 포커싱 광학부재(37)로서 사용될 수 있다.Several methods can be used to adjust the pulse energy when desired, on a pulse-to-pulse basis in some cases. For example, for an excimer laser source, the discharge voltage can be changed to achieve the desired pulse energy. Alternatively, an adjustable attenuator can be positioned along the beam path of the laser beam to selectively change the pulse energy. For this purpose, any device known in the art for reducing pulse energy can be used, including but not limited to filters and pulse trimmers. Other pulse characteristics that may be altered to compensate for focus conditions to maintain energy density within a preselected range at different locations of the
도 4 및 5A-Q는 레이저 소스로부터 포커싱된 라인 빔과의 인터액션을 위해 필름(12)을 포지셔닝하기 위한 시스템 및 그 대응 사용 방법을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예시적인 포지셔닝 배열은 이동가능한 웨지 어셈블리를 포함할 수 있는, 소위 ZRP 테이블(102)(도 5A 참조)의 통합된 부분으로써 형성되거나 그 위에 위치하는, 실질적으로 평평한, 예컨대, 관련 업계의 제조 오차 내로 평평한 표면(101)(도 5A에도 도시되어 있다)을 가진 진공 정크(100)를 포함할 수 있다.4 and 5A-Q show a system for positioning
도 4 및 5A를 교차 참조하여 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, ZPR 테이블(102)은 진공 정크(100)를 Z방향으로 앞뒤로, 정크(100)가 X축에 대하여 회전되는 피치 방향, 정크(100)가 Y축에 대하여 회전되는 회전 방향으로 독립적으로 이동시킬 수 있는 기능을 가질 수 있다. 도 5A는 또한 이 시스템이 진공 정크(100)를 X방향으로 앞뒤로 이동시키기 위한 X-스테이지(104) 및 진공 정크(100)를 Y방향으로 앞뒤로 이동시키기 위한 Y-스테이지(106)를 포함할 수 있음을 개략적으로 도시한다. 전형적으로 예시적인 셋업에서, X, Y, 및 Z는 3개의 서로 직교하는 축이다. 도시된 바와 같이, 두 스테이지(104, 106)는 실질적으로 평평한(예컨대, 관련 업계의 제조 오차 내로 평평한) 기준 표면(110)을 형성하는 안정적인 기준 블록(108), 예컨대, 화강암 블록에 대하여 이동가능할 수 있다. 전형적으로, 에어 베어링이 스테이지(104, 106) 및 화강암 블록(108) 사이에 채용될 수 있다.As best seen with cross reference to FIGS. 4 and 5A, the ZPR table 102 moves the
도 5B에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 본 시스템은 도시된 실시예에 대하여, 오버헤드 하우징(114)을 통해 화강암 블록(108)에 대하여 고정적으로 설치된 3개의 자동초점 센서(112a-c), 예컨대, 능동형 또는 수동형 자동초점 센서인 복수의 광학 센서를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 3개의 자동초점 센서(112a-c)는 X축을 따라 공간적으로 떨어져 있다. 전형적으로, 이 센서들은 X축 상에 또는 X축과 평행한 라인을 따라 위치될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 각각의 자동 초점 센서(112a-c)는 각각의 자동초점 센서(112a-c)와 표면(101) 사이, Y축과 평행한, 거리(116)와 같은, 거리를 측정하기 위한 방향이다. 그 다음, 이것은 표면(101)과 기준 평면(110) 사이의, Y축과 평행한, 거리를 제공한다. 3개의 광학 센서가 도시되어 있으나, 아래에 상술하게 서술된 모든 또는 일부의 기능적 형태를 수행하기 위해 3개 보다 많은 광학 센서가 사용될 수 있고, 하나의 광학 센서가 채용될 수도 있음을 이해해야 한다.As best seen in FIG. 5B, the system includes, for the illustrated embodiment, three
도 5B-5E는 시스템이 표면(101)과 기준 평면(110) 사이의, 회전각(α)을 어떻게 판정할 수 있는지 도시한다. 더욱 상세하게는, 도 5B에서 시작하면, 제1측정(거리(116))이 X축을 따라 제1위치에 테이블(102)을 가진 표면(101)과 자동초점 센서(112A) 사이에 이루어질 수 있음을 볼 수 있다. 그 다음으로, 도 5C에 도시된 바와 같이, 테이블(102)은 X축을 따라 제2위치에 테이블을 위치시키기 위해 X-스테이지을 움직임으로써 X축을 따라 이동한다. 이 제2위치에서, 제2거리측정이 자동초점 센서(112A)와 표면(101) 사이에서 이루어진다. 두 측정이 충분하지만, 도 4D는 시스템이 X축을 따라 제3위치에서 테이블과 함께 제3측정을 수행할 수 있음을 도시한다. 그 다음 이러한 측정은 도 5E에 도시된 바와 같은, 표면(101)과 기준 평면(110) 사이의 회전각(α)을 판정하기 위한 알고리즘에서 프로세싱될 수 있다. 참고로, (도시되지 않은) 유사한 프로시저가 기준 평면에 대하여 표면(101)의 기울어진 각도를 판정하기 위해 Y-축을 따라 테이블(102)을 이동시킴으로써 수행될 수 있다.5B-5E show how the system can determine the angle of rotation α between the
회전각(α)(및 원한다면, 기울어진 각)이 판정되고 난 후, 도 5F에 도시된 바와 같이, ZRP 테이블(102)은 기준 평면(110)과 실질적으로 평행하게 될 때까지 표면(101)을 이동시키도록 선택적으로 활성화된다. 이러한 포인트에서, 스테이지 좌표 시스템이 수립될 수 있다. 또한, 도 5G에 도시된 바와 같이, 3개의 자동초점 센서(112a-c)는 측정 범위에 걸쳐 표면(101)까지의 거리 및 선형성에 대해 캘리브레이션 될 수 있다. 이러한 캘리브레이션과 함께, 표면(101)은 미래의 측정에 대한 기준(예컨대, 자동초점 기준 평면)으로써 사용될 수 있다. After the rotation angle α (and, if desired, the tilt angle) is determined, as shown in FIG. 5F, the ZRP table 102 is
본 시스템의 한 실시예에서, 레이저의 포커싱된 라인 빔의 공간적 위치 및 방향이 판정될 수 있다. 실질적인 선형 빔 축(118)에 의해 특징화될 수 있는 예시적인 포커싱된 빔은 도 5H에 점선으로 도시되어 있다. 도시된 시스템에 대하여, 펄스 레이저 광은 오버헤드 하우징(114)의 위쪽 및 앞쪽에서부터 빔 축(118)에 도달한다. 또한, ZRP 테이블(102)의 일부는 테이블(102)의 표면(101)의 일부분이 펄스 레이저에 노출될 수 있도록, 오버헤드 하우징(114)으로부터 Y-축을 따라 바깥쪽으로 뻗어 있다.In one embodiment of the system, the spatial position and direction of the focused line beam of the laser can be determined. An exemplary focused beam that can be characterized by the substantially
도 5H에 도시된 바와 같이, 본 시스템은, 도시된 실시예에서, 복수의 가는 빔 초점 위치(예컨대, 최선의 초점 위치)에 대한 위치를 측정하기 위한, 라인 빔 카메라(120)일 수 있는 탐지기를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 도시된 바와 같이, 라인 빔 카메라(120)가 라인 ZRP 테이블(102)에 설치될 수 있고, 따라서, 그 테이블과 같이 이동가능하다. (도시되지 않은) 복수의 라인 빔 카메라를 가진 배열이 X-스테이지의 이동 없이 복수의 라인 빔 초점 위치를 측정하기 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다. As shown in FIG. 5H, the system is, in the illustrated embodiment, a detector, which may be a
도 5I-5L은 카메라(120)를 가진 시스템이 빔 축(118)의 공간적 위치 및 표면(101)과 빔 축(118) 사이의 상대적 각도(φ)를 어떻게 판정할 수 있는지를 도시한다. 보다 상세하게, 도 5I에서 시작하면, 제1측정이 X-축을 따른 제1위치에 테이블(102)와 함께, 빔 축(118)과 기준 평면(110) 사이의, Y-축과 평행한, (거리(122a)를) 나타내는 카메라(120)에 의해 수행됨을 볼 수 있다. 그 다음, 도 5J에 도시된 바와 같이, 테이블(102)은 X-축을 따른 제2위치에 테이블을 위치시키기 위해 X-스테이지(104)의 활성화에 의해 X-축을 따라 이동될 수 있다. 이러한 제2위치에서, Y-축과 평행한, 제2거리 측정(122a)이 카메라(120)에 의해 수행될 수 있다. 몇몇 경우에 두 측정으로 충분하지만, 도 5K는 시스템이, 예컨대, X-축을 따른 제3위치에서 테이블(102)과 함께, 제3측정(거리(122c))을 수행할 수 있음을 보여준다. 그 다음 이러한 측정은 도 5L에 도시된 바와 같은, 표면(101)과 빔 축(118) 사이의 회전각(α)을 판정하기 위한 알고리즘에서 프로세싱될 수 있다.5I-5L show how a system with a
표면(101)과 빔 축(118) 사이의 회전각(α)이 판정된 후, 도 MF에 도시된 바와 같이, ZRP 테이블(102)은 표면(101)이 빔 축(118)과 실질적으로 평행한 배열로, 테이블(102)을 이동시키고, 방향을 조절하도록 선택적으로 활성화될 수 있다. 배열된 후, 도 5N은 자동초점 센서(112a-c)는 표면(101)의 위치를 측정하고, 자동초점 기준 평면 상의 자동초점 센서(112a-c)를 캘리브레이션하기 위해 사용될 수 있음을 도시한다. 그 다음, 이것은 레이저/스테이지 좌표 시스템을 수립한다.After the angle of rotation α between the
도 5O는 유리 기판(32) 및 증착 필름(12)이 진공 정크(즉, 표면(101))상에 위치될 수 있음을 도시한다. 도시된 바와 같이, X-스테이지(104)는 표면(101) 상 의 필름(12)의 포지셔닝을 용이하게 하기 위해 적합한 위치로 테이블(12)을 이동시키도록 활성화될 수 있다. 테이블(102)상에 위치된 필름과 함께, 테이블(102)은 도 5P에 도시된 바와 같은 자동초점 센서(112a-c)와 인터액션하기 위해 이동될 수 있다. 자동초점 센서(112a-c)는 필름(12)의 높이를 판정하기 위해 사용될 수 있다. 알게된 필름(12)의 높이와 함께, ZRP 테이블(102)은 도 5Q에 도시된 바와 같은 포커싱된 라인 빔의 초점심도(DOF) 내로 필름(12)을 이동시키도록 활성화될 수 있다. 레이저의 DOF 내의 필름(12)과 함께, 레이저는, 예컨대, 상술한 tb-SLS 프로세스의 일부로써, 필름(12)의 스트립을 노출시키고 용해하도록 활성화될 수 있다.5O shows that the
본 발명의 실시예의 다른 형태에서, 도 5A-5Q에 도시된 시스템은 불완전한, 비평면 표면을 가진 필름(12)을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 표면 프로파일에 이러한 편차는 필름(12), 유리 기판(32), 및/또는 진공 정크 표면(101)의 치수적 불완전성으로부터 야기된 것일 수 있다. 표면 프로파일의 편차를 보상함으로써, 필름(12)의 상이한 위치에서 실질적으로 일정한 에너지 밀도가 유지될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 도 5P에 도시된 바와 같이, 본 방법은 센서와 필름(12) 사이의, Y-축과 평행한, 3개의 거리를 각각 판정하기 위해 3개의 자동초점 센서(112a-c)를 사용하는 제2단계를 포함할 수 있다. 라인 빔 카메라(120)를 사용하여, ZRP 테이블(102)은 최선의 초점의 라인(예컨대, 빔 축(118))을 따라 표면(101)을 위치시키기 위해 (Z, 피치, 및 롤을 변경함으로써) 수동적으로 조절될 수 있다. 그 다음, 각각의 센서(112a-c)와 필름(12) 사이의 각각의 거리는 필름(12)상의 3개의 좌표점을 야기하는 기준 거리로써 저장될 수 있다. 이 3개의 좌표점을 통한 선형 핏 이 계산된 최선의 초점 라인(축(118))을 판정하기 위해 사용될 수 있다. 노출 동안, 필름(12)이 Y-축을 따라 스캐닝될 때, 필름(12)으로의 거리가 3개의 새로운 좌표점을 야기하는, 예컨대, 3개의 자동초점 센서(112a-c)에 의해 측정될 수 있다. 그 다음, 새로운 좌표점을 통과하는 최선의 핏 라인이 계산될 수 있고, ZRP 테이블(102)은 이 최선의 피트 라인과 계산된 최선의 초점 라인(축(118))이 실질적으로 동일하도록(예컨대, 관련 업계에서 받아들일 수 있는 오차 내로 일치하도록), 테이블(102)을 배열하기 위해 컴퓨터 컨트롤을 통해 조절될 수 있다. In another form of embodiment of the present invention, the system shown in FIGS. 5A-5Q may be used to compensate for a
도 6은 도 1에 도시된 시스템(10)의 일부분을 더욱 상세하게 도시한다. 더욱 상세하게는, 도 6은 두 개의 챔버, 엑시머 레이저(20)를 가진 예시적인 실시예를 도시한다. 솔리드 스테이트 레이저, 하나의 챔버를 가진 엑시머 레이저, 둘 이상의 챔버, 예컨대, 오실레이터 챔버 및 (병렬 및 직렬인 증폭 챔버를 가진) 두 개의 증폭 챔버를 가진 엑시머 레이저, 또는 하나 이상의 엑시머 증폭 챔버를 시딩(seed)하는 솔리드 스테이트 레이저를 포함하는 다른 타입의 레이저 소스가 시스템(10)에 사용될 수 있음 이해해야 한다. 다른 설계도 가능하다. 도 6에 도시된 두 개의 챔버 레이저 소스(20)에 대한 보다 상세한 설명은 2003년 7월 30일에 출원된 "CONTROL SYSTEM FOR A TWO CHAMBER GAS DISCHARGE LASER"란 제목의 미국 출원번호 10/631,349, 2003년 1월 31일에 출원된 "AUTOMATIC GAS CONTROL SYSTEM FOR A GAS DISCHARGE LASER"란 제목의 미국 출원번호 10/356,168, 2003년 12월 18일에 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE OUTPUT OF A GAS DISCHARGE MOPA LASER SYSTEM"이란 제목의 미국 출원번호 10/740,659, 2003년 9월 30일에 출원된 " GAS DISCHARGE MOPA LASER SPECTRAL ANALYSIS MODULE"이란 제목의 미국 출원번호 10/676,907, 2003년 9월 30일에 출원된 "OPTICAL MOUNTINGS FOR GAS DISCHARGE MOPA LASER SPECTRAL ANALYSIS MODULE"이란 제목의 미국 출원번호 10/676,224, 2003년 9월 30일에 출원된 "GAS DISCHARGE MOPA LASER SPECTRAL ANALYSIS MODULE"이란 제목의 미국 출원번호 10/676,175, 2003년 6월 30일에 출원된 "CONTROL SYSTEM FOR A TWO CHAMBER GAS DISCHARGE LASER"란 제목의 미국 출원번호 10/631,349, 2003년 6월 24일에 출원된 "VERY NARROW BAND, TWO CHAMBER, HIGH REP-RATE GAS DISCHARGE LASER"란 제목의 미국 출원번호 10/631,349, 2003년 6월 25일에 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR COOLING MAGNETIC CIRCUIT ELEMENTS"란 제목의 미국 출원번호 10/607,407, 2004년 8월 20일에 출원된 "TIMING CONTROL FOR TWO-CHAMBER GAS DISCHARGE LASER SYSTEM"이란 제목의 미국 출원번호 10/922,692, "HIGH REP RATE MOPA LASER SYSTEM"이란 제목의 미국 특허번호 제6,625,191호, 및 "BASIC MODULAR MOPA LASER SYSTEM"이란 제목의 미국 특허번호 제6,567,450호에서 찾을 수 있고, 이 모든 개시물은 본 명세서에 참조로써 합치되었다.FIG. 6 shows a portion of the
개략적으로, 도 6은 두 개의 챔버 레이저 소스(20)가 마스터 오실레이터(208) 및 파워 증폭기(210)를 포함할 수 있음을 도시하고, 따라서, 이는 종종 소위 MOPA 레이저 소스라 불린다. 상술한 tb-SLS 프로세스의 구현에 있어서, 6Khz(초당 6000펄스) MOPA 레이저가 대략 150mJ의 펄스 에너지와 함께 사용될 수 있다. 이러한 배열과 함께, 730mm×920mm 필름이 약 75초 내에 (60퍼센트 오버랩을 가지고) 프로세싱될 수 있다.6 schematically shows that two
마스터 오실레이터(208) 및 파워 증폭기(210)는 각각 두 개의 길쭉한 전극, 레이저 가스, 예컨대, XeCl, XeF, ArF, KF, 전극 사이의 가스를 순환시키기 위한 수직 팬, 및 (도시되지 않은) 하나 이상의 수냉식 핀 열 교환기를 포함할 수 있는 방전 챔버를 포함한다. 마스터 오실레이터(208)는 레이저 빔(214B)을 산출하기 위해 파워 증폭기(210)를 통한, 예컨대, 두 번의 패싱에 의해, 증폭될 수 있는 제1레이저 빔(214A)을 산출한다. 마스터 오실레이터(208)는 출력 커플러(208A)에 의해 형성된 공진 캐비티, 및 라인 내로우잉 모듈(208B)을 포함할 수 있고, 이는 모두 상술한 참조 특허 및 출원에 상세하게 서술되어 있다. 마스터 오실레이터(208)에 대한 이득 매체는 각각 대략 30 내지 50cm 길이이고, 마스터 오실레이터 방전 챔버 내에 수용된 두 전극 사이에서 산출될 수 있다.The
파워 증폭기(210)는 두 개의 길쭉한 전극 사이에 이득 매체를 제공하기 위해 마스터 오실레이터(208)의 방전 챔버와 유사한 방전 챔버를 포함할 수 있다. 그러나, 마스터 오실레이터(208)와 달리, 파워 증폭기(210)는 공진 캐비티를 포함하지 않는 것이 전형적이고, 일반적으로 가스 압력이 마스터 오실레이터(208)의 압력보다 더 높게 유지된다. 도 6에 도시된 MOPA 구조는 마스터 오실레이터(208)가 파장 안정도와 같은 빔 퀄리티 파라미터를 최대화하고, 매우 좁은 대역폭을 제공하도록 설계되고 동작할 수 있게 하고, 한편 파워 증폭기(210)는 파워 출력을 최대화하도록 설계되고 동작할 수 있다.The
마스터 오실레이터(208)의 출력 빔(214A)은, 예컨대, 출력 빔(214B)을 산출하기 위해 파워 증폭기(210)를 두 번 통과함으로써 증폭될 수 있다. 이것을 달성 하기 위한 광학 컴포넌트는 출원인이 마스터 오실레이터 파면 엔지니어링 박스(MO WEB(224)), 파워 증폭기 파면 엔지니어링 박스(PA WEB(226)), 및 빔 반전기(BR(228))라 명명한 3개의 모듈에 수용될 수 있다. 라인 내로우잉 모듈(208B) 및 출력 커플러(208A)와 함께 이 세 모듈은 방전 챔버(208C) 및 파워 증폭기(210)의 방전 챔버에 독립된 단일 수직 광학 테이블 상에 설치될 수 있다. 이러한 배열과 함께, 음향 쇼크 및 팬 회전에 의해 발생하는 챔버 진동은 광학 컴포넌트로부터 실질적으로 격리될 수 있다. The
라인 내로우잉 모듈(208B) 및 출력 커플러(208A) 내의 광학 컴포넌트는 상술된 참조 출원 및 특허에 더욱 상세하게 서술되어 있다. 개략적으로, 라인 내로우잉 모듈(LNM)(208B)은 3 또는 4개의 프리즘 빔 확장기, 초고속 응답 튜닝 미러, 및 리트로(Litrow) 구조 내에 배치된 격자를 포함할 수 있다. 출력 커플러(208A)는 전형적으로 KrF 시스템에 대하여 출력 빔의 약 20퍼센트를, 그리고 ArF 시스템에 대하여 약 30퍼센트를 반사하는 부분 반사 미러를 포함할 수 있다. 나머지 반사되지 않은 광은 출력 커플러(208)를 지나, 라인 센터 분석 모듈(LAM)(207)로 패싱한다. LAM(207)으로부터, 광은 MO WEB(24)으로 패싱할 수 있다. MO WEB은 내부 전반사(TIR) 프리즘(또는, 높은 반사 코팅을 가진 제1표면 미러), 및 출력 빔(214A)을 PA WEB(226)으로 정밀하게 다이렉팅하기 위한 배열 컴포넌트를 포함할 수 있다.The optical components in
PA WEB(226)은 TIR 프리즘(또는, 높은 반사 코팅을 가진 제1표면 미러) 및 레이저 빔(214A)을 파워 증폭기 이득 매체를 통해 제1패스로 다이렉팅하기 위한 배열 컴포넌트를 포함할 수 있다. 빔 반전 모듈(228)은 내부 전반사에만 의존하고, 그로 인해 광학 코팅이 필요하지 않은 두 번-반사 빔 반전 프리즘을 포함할 수 있다. 대안으로써, 빔 반전기(228)는 완전 반사 미러일 수 있다. 이러한 경우에, 빔 반전기(228)는 파워 증폭기 이득 매체를 통한 미리 선택된 빔 경로 상으로 부분적으로 증폭된 빔을 다이렉팅 하기 위해, 측정 디바이스, 예컨대, SMM(26)로부터의 컨트롤 신호에 응답하여 조절가능할 수 있다. 특히, 빔 반전기는 빔 포인팅 에러를 보정하기 위해, 그리고 아래에 서술된 바와 같이, 펄스 스트레처(22)를 빠져나간 빔의 빔 퍼짐을 줄이기 위해, 조절될 수 있다.
빔 반전 모듈(228)에서의 반전 후에, 부분적으로 증폭된 빔(214A)은 파워 증폭기(210) 내의 이득 매체를 통한 다른 패스를 만들 수 있고, 스펙트럼 분석 모듈(209) 및 PA WEB(226)을 통해 파워 증폭기 출력 빔(214B)으로서 빠져나간다. PA WEB(226)으로부터, 빔은, 아래에 서술된 바와 같은, 펄스 기간을 증가시키고, 빔 섹션에 걸쳐 빔 강도 변동을 줄이고(즉, 강도 프로파일을 매끄럽게 하거나 평균화하고), 빔 가간섭성(coherence)을 줄이는, 예컨대, 6-미러 펄스 스트레처(22)로 들어간다. 펄스 기간을 증가시킴으로써, 펄스 에너지를 유지하면서 각각의 레이저 펄스의 피크 강도를 줄인다. 도 1에 도시된 시스템(10)에 대하여, 광학 모듈(28) 내의 광학 컴포넌트는 제조하기 힘들고 비싼 비교적 큰 렌즈를 포함한다. 이러한 값 비싼 컴포넌트는 종종 수십억의 높은 강도 자외선 펄스로 인해 열화되기 쉽다. 또한, 광학적 손상은 레이저 펄스의 강도(즉, cm.sup.2 또는 mJ/ns-cm.sup.2 당 광 파워(에너지/시간))를 증가시키는 것으로 주지되어 있다. 그러므로, 펄스 기간을 증가시킴으로써 펄스 강도를 줄이는 것은 이러한 광학 컴포넌트의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 펄스 기간을 증가시키는 것은 결정화 프로세스에도 이점이 있을 수 있다. 6-미러 펄스 스트레처(22)와 함께, 또는 이를 대신하여, 2003년 11월 13일에 출원된 "LONG DELAY AND HIGH TIS PULSE STRECHER"란 제목의 동시 계류 중인 미국 출원번호 10/712,545에 개시된 하나 이상의 펄스 스트레처가 본 명세서에 서술된 tb-SLS 프로세스에서 사용하기 위한 스트레처된 펄스를 생성하기 위해 사용될 수 있고, 특히 200ns TIS의 출력 펄스를 가진 펄스 스트레처가 사용될 수 있다. 미국 출원번호 10/712,545는 참조로써 본 명세서에 합치되었다.After inversion in the
도 7은 펄스 스트레처(22)를 통한 빔 경로를 보여주는 6-미러 펄스 스트레처(22)의 보다 상세한 도면을 도시한다. 빔 스플리터(216)는 6개의 포커싱 미러(320A, 320B, 320C, 320D, 320E, 320F)에 의해 생성된 지연 경로로 소정 퍼센트의 파워 증폭기 출력 빔(214B)을 반사하도록 선택될 수 있다. 나머지 광은 빔 스플리터(216)를 통해 전송된다. 빔 스플리터의 반사/통과 특성은 출력 펄스 기간 및/또는 출력 펄스 형상에 영향을 줄 수 있음을 이해해야 한다. 스트레처(22)에 대하여, 각각의 미러(320A-F)는 포커싱 미러, 예컨대, 볼록한 구형 미러일 수 있다. 전형적으로, 펄스 스트레처(22)의 배열을 용이하게 하기 위해, 6개의 미러 중 하나 이상의 미러는, 예컨대, 팁/틸트 조절이 가능할 수 있다.FIG. 7 shows a more detailed view of the six-
도 7에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(216)로부터 반사된 광은 미러(320A)로 경로(301A)를 따라 언포커싱으로(즉, 실질적으로 평행하게) 여행하고, 그 다음 미러(320A)와 미러(320B) 사이 중간에 위치한 지점(302)으로 경로(301B)를 따라 반사된 일부를 포커싱하여 진행할 수 있다. 그 다음, 이 빔은 퍼져나가고 미 러(302B)로부터 반사되고, 퍼지는 빔은 평행한(즉, 실질적으로 평행한) 빔으로 변환되고 미러(320C)로 경로(301C)를 따라 다이렉팅된다. 그 다음, 미러(320C)는 미러(320C)와 미러(320D) 사이 중간에 위치한 지점(304)으로 경로(301D)를 따라 반사된 일부분을 포커싱할 수 있다. 그 다음, 이 빔은 퍼져나가고 미러(320D)로부터 반사될 수 있고, 퍼지는 빔은 평행한(즉, 실질적으로 평행한) 빔으로 변환되고, 미러(320E)로 경로(301E)를 따라 다이렉팅된다. 그 다음, 미러(320E)는 미러(320E)와 미러(320F) 사이 중간에 위치한 지점(306)으로 경로(301F)를 따라 반사된 일부분을 포커싱할 수 있다. 그 다음, 이 빔은 퍼져나가고 미러(320F)로부터 반사될 수 있고, 퍼지는 빔은 평행한(즉, 실질적으로 평행한) 빔으로 변환되고, 빔 스플리터(216)로 경로(301G)를 따라 다이렉팅된다. 빔 스플리터(216)에서, 미러(320F)로부터의 빔은 빔 스플리터(216)를 통해 전달되는 펄스의 일부분과 그것을 합치는 경로(301H)로 반사될 수 있다. 함께, 전송된 그리고 지연된 펄스의 일부는 도시된 바와 같이, 펄스 스트레처 빔 출력(214C)을 구성한다. 스트레처된 펄스(400)는 도 8에 강도 vs 시간으로써 도시되어 있고, 또한 도 8에 도시된 (스트레처되지 않은) 파워 증폭기 출력 펄스(402)의 형상과 비교될 수 있다. 도시된 스트레처된 펄스에 대하여, 이 펄스는 처음 두 피크 후 시간에 후속하는 피크가 더 작게 감소한 피크를 가진, 두 개의 크고, 대략적으로 동일한 피크를 가진 형상일 수 있다. 스트레처된 펄스의 형상은 상이한 반사율을 가진 빔 스플리터를 사용함으로써 변경될 수 있음을 이해해야 한다.As shown in FIG. 7, the light reflected from the
도 7은 지연된 빔이 3번 포커싱되고 퍼질 수 있음을 도시한다. 이러한 포커 싱 단계의 횟수가 홀수(즉, 짝수가 아닌)인 이유는, 지연된 빔이 빔 스플리터(216)를 통해 전송된 펄스의 부분에 대하여 (수직 및 수평 모두) 인버팅되기 때문이다. 그러므로, 6-미러 펄스 스트레처(22)로부터의 출력 빔(214C)은 조합된 또는 믹싱된 빔을 포함할 수 있다. 이러한 믹싱은 강도 변화를 줄인다. 펄스 스트레처(22)는 또한 빔의 상의한 부분으로부터의 상이한 가간섭성 셀이 믹싱될 수 있기 때문에, 빔 가간섭성을 줄일 수 있다. 예시적인 빔의 수직 일정도 상의 임팩트가 도 9에 도시되어 있다. 더욱 상세하게, 스트레처된 펄스(404)는 도 9에 강도 vs. 수직 폭으로써 도시되어 있고, 또한 도 9에 도시된 파워 증폭기 출력 펄스(406)의 형상과 비교할 수 있다. 빔이 수평축에서 엑시머 레이저 소스를 사용할 때 종종 전형적인 가우시안에 가까운 경우에, 수평 강도 변화 상의 펄스 스트레처(22)의 임팩트는 무시될 수 있다.7 shows that the delayed beam can be focused and spread three times. The number of such focusing steps is odd (i.e. not even) because the delayed beam is inverted (both vertically and horizontally) for the portion of the pulse transmitted through the
상술된 바와 같이, 레이저 결정화 프로세스의 성능은 에너지 밀도의 일정도에 달려있다. 멀티-샷 프로세스이고 노출 동안 평균적인 샷-투-샷을 필요로 하는 리소그라피와 달리, 레이저 결정화는, 대부분의 부분에 대하여, 단일 샷 프로세스이고, 그러므로 평균은 단일 펄스 내의 강도 평균으로 제한될 수 있다. 에너지 밀도 일정도를 판정하는 몇 가지 요소는 레이저 빔 일정도 및 빔 공간적 가간섭성이다. 전형적으로, 광학 부재는 빔을 균일화하기 위해 광학 모듈(28)(도 1)에 포함될 수 있다. 이러한 광학 부재는 빔을 빔렛으로 나누기 위해 마이크로 렌즈의 어레이의 사용을 포함할 수 있다. 그들이 구형 렌즈의 초점 평면에서 서로 정밀하게 오버래핑하도록, 큰 조리개 렌즈가 빔렛을 다시 다이렉팅하기 위해 사용될 수 있 다. 이러한 빔렛의 인티그레이션은 플랫-탑 빔 프로파일을 산출하는, 임의의 강도 변동을 효과적으로 매끄럽게 할 수 있다. 빔이 보다 많은 빔렛으로 나누어질수록, 평균은 더 좋아진다. 그러나, 마이크로 렌즈 조리개가 너무 작으면, 예컨대, 레이저 빔의 하나의 가간섭 영역보다 작으면, 가간선 영역은 반복된 패턴의 마이크로렌즈를 경험하고, 이는 바람직하지 못한 결과를 야기할 수 있다. 짧게 말하자면, 마이크로 렌즈의 어레이를 사용하여 달성되는 균일함의 정도는 제한될 수 있다. 이를 고려하여, 펄스 스트레처(22) 내의 공간적 가간섭성 셀의 평균화는 마이크로 렌즈 어레이로 더 적은 가간섭성 빔이 전달되게 하고, 그 다음 간섭으로 인한 강도 변화를 최소화하고, 그리고/또는 더 작은 마이크로렌즈 어레이의 사용을 허용한다.As mentioned above, the performance of the laser crystallization process depends on a certain degree of energy density. Unlike lithography, which is a multi-shot process and requires an average shot-to-shot during exposure, laser crystallization is, for the most part, a single shot process, and therefore the average can be limited to the intensity average in a single pulse. . Several factors that determine the energy density constant are laser beam constant and beam spatial coherence. Typically, optical members may be included in optical module 28 (FIG. 1) to homogenize the beam. Such optical members can include the use of an array of micro lenses to split the beam into beamlets. Large aperture lenses can be used to direct the beamlets so that they precisely overlap each other in the focal plane of the spherical lens. The integration of such beamlets can effectively smooth out any intensity fluctuations that yield a flat-top beam profile. The more beams are divided into more beamlets, the better the mean. However, if the micro lens aperture is too small, for example smaller than one interference region of the laser beam, the intersecting region experiences a repeated pattern of microlenses, which can cause undesirable results. In short, the degree of uniformity achieved using an array of micro lenses can be limited. With this in mind, the averaging of the spatially coherent cells in the
도 7에 도시된 펄스 스트레처(22)의 한 피처는 입력 빔(즉, 빔(214B))의 빔 포인팅 에러가 증가할 때, 출력 빔(즉, 빔(214C))의 빔 퍼짐이 증가할 수 있음을 나타낸다. 이러한 빔 퍼짐의 증가는 종종 레이저 결정화에 바람직하지 못하고, 따라서, 펄스 스트레처로 들어가는 빔(예컨대, 빔(214B))의 빔 포인팅 에러를 최소화하는 것이 바람직하다. 도 6은 펄스 스트레처로 들어오는 빔(214B)의 빔 포인팅 에러를 최소화하기 위해 펄스 스트레처(22)의 업스트림에 위치될 수 있는 액티브 빔 스티어링 유닛(500)을 도시한다. 이러한 액티브 빔 스티어링 유닛은 펄스 스트레처(22)의 업스트림에서 이루어진 빔 포인팅 측정, 및/또는 펄스 스트레처(22)의 다운스트림에서 이루어진 퍼짐 측정에 대해 반응할 수 있고, 예컨대, 퍼짐 측정은 SMM(26)에서 이루어질 수 있고, 액티브 빔 스티어링 유닛(500)을 컨트롤하기 위해 사용될 수 있다. 구조적으로, 액티브 빔 스티어링 유닛(500)은 빔 전달 유닛(238) 에서 빔 스티어링을 액티브하게 컨트롤하기 위해, 앞서 참조로써 합치된 몇몇 출원에서, 그리고 아래에 더욱 상세하게 서술된 미러(240A, 240B)와 유사한 하나 이상의 조절가능한 미러를 포함할 수 있다. 액티브 빔 스티어링 유닛(500)에 부가적으로, 또는 대안으로써, 빔 반전기(228)의 방향이 펄스 스트레처(22)의 업스트림의 빔 포인팅을 컨트롤하기 위해 액티브하게 조절될 수 있다. 더욱 상세하게, 조절가능한 빔 반전기(228)는 펄스 스트레처(22)의 업스트림에서 수행되는 빔 포인팅 측정, 및/또는 펄스 스트레처(22)의 다운스트림에서 수행되는 퍼짐 측정에 대해 반응할 수 있다.One feature of the
도 6은 시스템(10)이 빔 전달 시스템(24) 및 안정도 측정 모듈(SSM(26))을 포함할 수 있음을 도시한다. 기능적으로, 이러한 엘리먼트는 어플리케이션에 대하여 일 세트의 빔 스펙(specification)을 충족하는 SMM(26) 출력에 펄스 빔을 공급하기 위해 레이저 소스(20) 및 펄스 스트레처(22)와 협력할 수 있다. 실제로, 광학 모듈(28)(도 1 참조)의 입력에서 빔 스펙은 광학 모듈(28)(즉, 조명기)의 설계에 의존할 수 있다. 특정 빔 파라미터는 강도, 파장, 대역폭, 파면(예컨대, 빔 퍼짐이고도 불리는 파면 굴곡), 편광, 강도 프로파일, 빔 크기, 빔 포인팅, 도즈 안정도, 및 파장 안정도를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, 700mm에 의한 20마이크로미터의 레이저 결정화를 위한, 상술된 라인 빔을 산출할 수 있는 광학 모듈에 대하여, 포인팅 안정도를 20μrad 이내로, 파면 굴곡 변화를 10% 미만으로, 그리고 에너지 안정도를 +/-2% 이내로 유지하는 것이 요구될 수 있다. 또한, 샷을 낭비하는 것을 피하기 위해, 레이저가 "안정화"될 때까지 비교적 긴 기간 동안 레이저가 연속적으로 오퍼레이팅할 것을 요구하지 않고 이러한 특성을 획득하는 것이 바람직할 수 있다. 6 shows that the
SMM(26)은 광이 빔 포인팅, 빔 포지션, 빔 크기, 파면, 및 펄스 에너지를 포함한 원하는 파라미터로, 광학 모듈(28)에 제공되었음을 보장하기 위해 들어오는 빔을 모니터링하고 컨트롤 시스템에 피드백 신호를 제공하기 위해 광학 모듈(28)의 입력 포트의 업스트림에 위치될 수 있다. 예를 들어, 펄스 에너지, 빔 포인팅, 및 빔 포지션은 앞서 본 명세서에 참조로 합치된 미국특허 출원번호 10/425,361('361 출원)에 서술된 기술을 사용하여 펄스-투-펄스 기준으로 SMM(26) 내의 측정 장치에 의해 모니터링될 수 있다. 더욱 상세하게, '361출원의 도 10B는 펄스-투-펄스 기준으로 펄스 에너지, 빔 포인팅, 및 빔 포지션을 측정하기 위한 구조적 배열을 도시한다. 아래에 보다 상세하게 서술된 바와 같이, SMM(26)은 또한 파면 굴곡 및 빔 크기를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 고속 CMOS 선형 포토-다이오드 어레이와 결합된, DSP 기반 프로세서의 사용은 8kHz까지 빔 특성의 신속한 계산은 물론 빔 특성을 안정화시키기 위한 신속한 피드백을 가능하게 한다.The
수직 및 수평 빔 포인팅 및 포지션 에러는 레이저에 의해 생성된 모든 펄스의 광에 대하여 SMM(26)에서 평가될 수 있다. 전체적으로, 4개의 독립적인 센서 측정: 수직 포인팅 에러, 수평 포인팅 에러, 수직 포지션 에러, 및 수평 포지션 에러가 있다. 예시적인 구현에서, 수직 및 수평 포인팅은 N.J 브릿지워터에 사무소가 있는 'Hamamatsu Corporation'에 의해 제공되는 'S903 NMOS Linear Image Sensor'와 같은 선형 포토다이오드 어레이(PDA)에 파-필드(far-field) 이미지를 놓음으로써 측정될 수 있다. 전형적으로, 포인팅 에러는 SMM(26)의 출구에 형성된 타겟 위치로부터 형성될 수 있다. 수직 및 수평 포지션은 선형 PDA 엘리먼트 상의 BDU 출구 부근에 빔의 감소된 이미지를 놓음으로써 측정될 수 있다. 빔의 펄스 에너지는 캘리브레이팅된 포토-셀 커넥터로 SMM(26)에서 측정될 수 있다. SMM(26) 내의 센서로부터의 신호는 전기 커넥터를 통해 SMM(26)의 일부분을 형성하는 안정화 컨트롤러로 전송될 수 있다.Vertical and horizontal beam pointing and position errors can be evaluated at
빔 포인팅 컨트롤은 (상술된 바와 같은) 빔 반전기(228)의 방향을 선택적으로 조절함으로써, (또한 상술된) 펄스 스트레처(22)의 업스트림에, 그리고/또는 BDU(24) 내에 있는 액티브 빔 스티어링 유닛(500)을 사용함으로서 달성될 수 있다. 더욱 상세하게는, BDU(24)는 그 중 하나 또는 둘 모두 빔 포인팅을 변경하기 위한 팁 또는 틸트 보정을 제공하기 위해 컨트롤될 수 있는 두 개의 빔 포인팅 미러(240A 및 240B)를 포함할 수 있다. 빔 포인팅은 포인팅 미러(240A, 240B) 중 하나 또는 모두에 피드백 컨트롤을 제공하는 SMM(26)에서 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 에러 신호는 미가공(raw) 센서 데이터를 프로세싱하고, 고속 스티어링 터닝 미러(40A 및 40B)를 구동하기 위한 커맨드를 생성하는 SMM(26) 내의 안정화 컨트롤러로 전송될 수 있다. 각각 컨트롤의 두 축을 가진, 이 두 개의 고속 스티어링 터닝 미러는 도시된 바와 같이, SMM(26)의 업스트림에 설치될 수 있다. 터닝 미러는 각각 고속 스티어링 모터에 설치될 수 있다. 특정 실시예에서, 고속(200Hz) 빔 포인팅 및 포지션 보정을 허용하기 위해 압전식 미러 드라이버가 제공될 수 있다.The beam pointing control selectively adjusts the direction of the beam inverter 228 (as described above), thereby upstream of the pulse stretcher 22 (also described above) and / or within the
이 모터는 미러 각을 두 축에서 활성화시키고, 그로 인해 레이저 빔의 경로 를 다시 다이렉팅한다. 2개의 컨트롤 축을 가진 두 모터는 BDU 안정화 컨트롤러가 수직 및 수평 빔 포인팅 및 포지션 에러를 독립적으로 통제할 수 있게 한다. 이러한 컨트롤 시스템은 펄스-투-펄스 빔 에러에 대해 보정할 수 있다. 즉, 각각의 레이저 펄스로부터의 빔 에러는 스티어링 모터에 대한 커맨드를 발생시키기 위해 피드백 컨트롤 시스템에 공급될 수 있다. 피드백 컨트롤 시스템을 구동하기 위해 사용되는 전자기기는 안정화 컨트롤러 내에 위치할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 미러를 배치함으로써, 레이저, (제공된다면) 감쇄기, 및 다른 광학 부재로 인한 드리프트가 보정될 수 있다. 그러므로, (포지션 및 포인팅에서) 안정한 빔은, 몇몇 경우에, 10μrad 이내의 안정도를 가지고, 광학 모듈(28)의 입구에 투영될 수 있다.This motor activates the mirror angle in both axes, thereby directing the path of the laser beam again. Two motors with two control axes allow the BDU stabilization controller to independently control vertical and horizontal beam pointing and position errors. Such a control system can correct for pulse-to-pulse beam errors. That is, the beam error from each laser pulse can be supplied to the feedback control system to generate a command for the steering motor. The electronics used to drive the feedback control system can be located in the stabilization controller. By placing the mirror as shown in FIG. 6, drift due to the laser, attenuator (if provided), and other optical members can be corrected. Therefore, a stable beam (in position and pointing) can, in some cases, be projected at the entrance of the
SMM(26)에서 모니터링된 펄스 에너지는 피드백 신호, 및 레이저의 에너지 컨트롤 알고리즘으로의 입력으로서 사용될 수 있다. 가스 방전 레이저에 대하여, 레이저의 방전 전압은 펄스 에너지를 변경하기 위해 조절될 수 있다. 에너지 컨트롤 알고리즘이 SMM(26)에서의 에너지를 안정화시킬 수 있기 때문에, 광학적 흡수 또는 다른 원인으로 인한 펄스 에너지 내의 임의의 단기간 또는 장기간 드리프트는 보상될 수 있다.The pulse energy monitored at the
상술된 바와 같이, SMM(26)은 또한 빔 크기 및 빔 퍼짐(즉, 파면 굴곡)을 측정할 수 있다. 전형적으로, 레이저 출구에 있는 조리개는 레이저로부터 빔 크기를 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 레이저로부터의 빔 퍼짐은 광학 부재의 가열, 레이저 에너지, 레이저 전압, 및 플루오라이드 엑시머 레이저를 사용할 때 방전 가스 내의 F2 농도로 인해 변할 수 있다. As discussed above, the
도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 빔 퍼짐 및 빔 크기는 BDU(24)를 따라 배치될 수 있는 조절가능한 빔 확장기(502)를 사용하여 액티브하게 컨트롤될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 빔 확장기(502)는 4개의 렌즈, 2개의 수평 렌즈(504A, 504B), 및 2개의 수직 렌즈(504C, 504D)를 포함할 수 있다. 한 설정에서, 빔 확장기(502)는 약 0.30m의 길이 L를 가질 수 있고, 수평축으로 12mm 및 수직축으로 9mm의 명목적 입력, 및 수직축으로 5mm 및 수직축으로 18mm의 명목적 출력을 가지도록 사이징된다. 예시적인 배열에서, 렌즈(504A)는 f=507.0mm인 실린더형 평볼록 렌즈(plano-convex)이고, 렌즈(504B)는 f=202.8mm인 실린더형 평볼록 렌즈이고, 렌즈(504C)는 f=202.8mm인 실린더형 평볼록 렌즈이고, 렌즈(504D)는 f=405.6mm인 실린더형 평볼록 렌즈일 수 있다. 대안의 배열에서, 렌즈(504A 및 504C)는 단일 렌즈에 의해 대체될 수 있다. 빔 퍼짐 및 빔 크기에서의 변화는 빔 확장기 렌즈의 공간을 조절함으로써 달성될 수 있다. 보다 상세하게는, 렌즈(504A 및 504B) 사이의 공간은 빔을 수평축으로 변경하기 위해 변할 수 있고, 렌즈(504C 및 504D) 사이의 공간은 빔을 수직축으로 변경하기 위해 변할 수 있다. 일 실시예에서, 이동가능한 렌즈는 선형 모터 구동기 상에 설치될 수 있다. 그 다음, 확장기(504)는 수평 및 수직 빔 파면의 독립적인 컨트롤을 가능하게 할 수 있다. As shown in FIGS. 6 and 7, beam spread and beam size may be actively controlled using an
당업자들은 상술된 본 발명의 실시예의 형태들은 바람직한 실시예일 뿐이며, 임의의 방법으로 본 발명의 내용을 특정의 바람직한 실시예로 한정하는 것이 아님을 이해할 것이다. 당업자들은 개시된 본 발명의 실시예의 형태에 많은 변형과 수 정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 첨부된 청구항은 개시된 본 발명의 실시예의 형태는 물론, 당업자들에게 명백한 동등물, 다른 변형, 및 수정을 커버하기 위한 범위이고 의미이다. 35 U.S.C. §112를 충족하기 위해 요구된 상세하게 본 명세서에 서술되고 설명된 라인 빔과 같이 성형된 레이저와 기판 상에 증착된 필름 사이에 인터액션을 구현하기 위한 시스템 및 방법의 실시예의 특정 형태가 서술된 실시예의 형태의 목적, 또는 임의의 다른 이유, 또는 해결되어야 할 문제점에 대한 임의의 상술된 목적을 완전히 달성할 수 있으나, 당업자들은 본 발명의 서술된 실시예의 본 명세서에 서술된 형태가 본 발명에 의해 광범위하게 고려된 예시적이고, 설명적이고, 대표적인 문제임을 이해해야 한다. 본 명세서에 서술된, 그리고 청구된 실시예의 형태의 범위는 본 명세서를 읽음으로써 당업자들에게 명백해질 수 있는 다른 실시예를 모두 포함한다. 라인 빔과 같이 성형된 레이저와 기판 상에 증착된 필름 사이에 인터액션을 구현하기 위한 시스템 및 방법의 범위는 첨부된 청구항에 서술되지 않은 것을 제외하고, 첨부된 청구항에 의해서만 단독적으로, 그리고 완전하게 제한된다. 이러한 청구항 내의 엘리먼트를 단독적으로 참조하는 것은 그 청구항 엘리먼트를 "하나, 그리고 하나만"을 의미하고자 한 것이 아니고, 명시된 것이 없다면, "하나 이상"을 의미한다. 당업자들이 알 수 있는, 또는 이 후 알게 될 실시예의 상술된 형태의 임의의 엘리먼트와 구조적인 그리고 기능적인 모든 동등물은 참조로서 본 명세서에 명백하게 통합되었고, 본 청구항에 포함된다. 본 명세서에서 그리고/또는 청구항 내에서 사용된 임의의 용어, 및 명세서 및/또는 청구항에서 명백하게 주어진 의미는 그 용어의 사전적 의미 또는 일반적으로 사용되는 의미와 관계없이, 그러한 의미를 가져야 한다. 본 명세서에 서술된 실시예의 형태에 의해 해결을 모색했던 각각의 모든 문제를 다루기 위해 실시예의 임의의 형태로서 본 명세서에 서술된 디바이스 또는 방법에 대한 필수조건이 아니며, 본 청구항에 포함된다. 본 명세서 내의 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계는 그 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계가 청구항에 명백하게 언급되어 있는지와는 무관하게 대중에게 알리기 위한 것은 아니다. 첨부된 청구항 내의 청구 엘리먼트는 그 엘리먼트가 "~을 수단으로"라는 문구를 사용하여 분명하게 언급되어 있지 않거나, 방법 청구항인 경우에 그 엘리먼트가 "동작"을 대신하여 "단계"로 언급되어 있지 않다면, 35 U.S.C. §112, 6번째 단락의 조항에 따라 해석되지 않아야 한다.Those skilled in the art will understand that the forms of the embodiments of the invention described above are merely preferred embodiments, and do not in any way limit the scope of the invention to any particular preferred embodiment. Those skilled in the art will appreciate that many variations and modifications may be made to the forms of the disclosed embodiments. The appended claims are intended to cover the forms of embodiments of the present invention as well as to cover equivalents, other variations, and modifications apparent to those skilled in the art. 35 U.S.C. Embodiments in which particular forms of embodiments of systems and methods for implementing interactions between lasers shaped on a substrate and films formed on substrates, such as the line beams described and described in detail herein, required to meet § 112 are described. Although the purpose of the examples forms, or any other reason, or any of the foregoing objects for the problem to be solved may be fully achieved, those skilled in the art will recognize that the forms described herein of the described embodiments of the invention are It should be understood that this is an exemplary, explanatory and representative problem that is widely considered. The scope of the forms of the embodiments described and claimed herein includes all other embodiments that may be apparent to those skilled in the art upon reading this specification. The scope of systems and methods for implementing interactions between lasers shaped like line beams and films deposited on substrates is limited solely and completely by the appended claims, except as not set forth in the appended claims. do. Reference to an element in this claim alone is not intended to mean "one and only one" of the claim element, and "one or more" if nothing is specified. All equivalents, structural and functional, to any element of the above-described form of the embodiment which will be appreciated by those skilled in the art, or which will be appreciated later, are expressly incorporated herein by reference and are incorporated herein by reference. Any term used herein and / or within a claim, and the meanings explicitly given in the specification and / or claims, should have such meaning, regardless of the dictionary meaning of the term or the meaning generally used. Any form of embodiment is not a prerequisite for the device or method described herein to cover each and every problem that has been sought to be solved by the form of the embodiments described herein, but is included in the claims. The elements, components, or method steps in this specification are not intended to inform the public regardless of whether the elements, components, or method steps are expressly mentioned in the claims. Claim elements in the appended claims are not explicitly mentioned using the phrase "by means of" or if the element is not referred to as "step" in place of "action" in the case of a method claim. , 35 USC It should not be interpreted in accordance with the provisions of § 112,
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