KR101401241B1 - EUV beam generating device to implement the alignment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치에 관한 것으로, 적외선 펨토초 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 반사시키는 가변 레이저 미러(TLM ; Tunable Laser Mirror), 상기 가변 레이저 미러에서 반사된 빔을 정렬시키기 위한 정렬미러, 상기 정렬미러에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 포커싱 미러(FM ; Focusing Mirror), 상기 포커싱 미러에서 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, 상기 가변 레이저 미러, 정렬미러, 포커싱 미러, 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버 및 상기 정렬미러를 제어하여 진행광의 방향을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.[0001] The present invention relates to an extreme ultraviolet ray generating apparatus for realizing beam alignment, which comprises a laser source for outputting an infrared femtosecond laser, a tunable laser mirror (TLM) for reflecting the laser beam outputted from the laser source, A focusing mirror (FM) for focusing a laser beam reflected from the alignment mirror, an optical system for focusing a laser beam focused on the focusing mirror, A variable gas laser, an alignment mirror, a focusing mirror, and a gas cell which are supplied with a reaction gas from a gas supply path to a plasma induction furnace to form a plasma by a laser beam and a reactive gas to generate extreme ultraviolet rays, And controlling the alignment mirror to control the direction of the advancing light It is configured to include the fisherman.

Description

빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치{EUV beam generating device to implement the alignment}[0001] The present invention relates to an EUV beam generating device,

본 발명은 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 극자외선을 발생시키기 위해 공급되는 출력광의 빔 방향을 자동 정렬할 수 있는 극자외선 발생장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an extreme ultraviolet ray generator for realizing beam alignment, and more particularly to an extreme ultraviolet ray generator capable of automatically aligning a beam direction of output light supplied to generate extreme ultraviolet rays.

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 파장 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 a 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 입사 받아 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 present applicant discloses a stabilized extreme ultraviolet ray generating apparatus using plasma in accordance with Korean Patent Application No. 10-2011-0017579, which comprises a laser source 10 for outputting a laser beam, A gas cell (20) for generating an extreme ultraviolet ray by supplying a gas from a gas supply path to a plasma induction furnace corresponding to a section where the output laser is focused and focusing, and forming a plasma by laser and gas; A first vacuum chamber 30 for maintaining a predetermined degree of vacuum, a second vacuum chamber 30 for holding a certain degree of vacuum as a space for receiving the extreme ultraviolet rays generated from the gas cell and emitting the extreme ultraviolet rays to the outside, A gas supply part for supplying a gas for guiding the laser and the plasma to the gas supply path of the gas cell, It is configured to include a first vacuum pump and the second vacuum pump and a plurality of optical system (71-75) for transmitting the light output from the source to form a ball race and a second vacuum chamber, each vacuum chamber portion.

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.

여기서 극자외선 발생장치는 레이저 소스에서 출력되는 광을 기체 플라즈마를 이용하여 EUV 광을 생성하기 위해 가스셀이라는 플라즈마 반응 구성에 포커싱 되어야 하는데, 이때 출력광을 정확하게 가스셀 내부의 플라즈마 유도로에 집광되도록 출력 빔을 정렬하는 것이 장치 동작에 매우 중요하게 작용한다.In this case, the extreme ultraviolet ray generating device must be focused on a plasma reaction structure called a gas cell in order to generate EUV light by using a gas plasma. In this case, the output light must be accurately focused on the plasma induction furnace inside the gas cell Aligning the output beam is very important for device operation.

따라서, 본 발명은 기체 플라즈마 반응을 통해 EUV 광을 생성하는 장치에서는 가스셀 내부에 위치하는 플라즈마 반응로에 정확하게 빔이 위치할 수 있도록 출력 빔의 방향을 자동 정렬하여 신속하게 EUV 광을 출력시킬 수 있는 극자외선 발생장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
Therefore, in the apparatus for generating EUV light through the gas plasma reaction, the direction of the output beam is automatically aligned so that the beam can be accurately positioned in the plasma reactor located inside the gas cell, so that the EUV light can be output quickly The present invention is directed to an extreme ultraviolet ray generating device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적외선(IR) 펨토초 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 반사시키는 가변 레이저 미러(TLM ; Tunable Laser Mirror), 상기 가변 레이저 미러에서 반사된 빔을 정렬시키기 위한 정렬미러, 상기 정렬미러에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 포커싱 미러(FM ; Focusing Mirror), 상기 포커싱 미러에서 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, 상기 가변 레이저 미러, 정렬미러, 포커싱 미러, 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버 및 상기 정렬미러를 제어하여 진행광의 방향을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus including a laser source for outputting an infrared (IR) femtosecond laser, a tunable laser mirror (TLM) for reflecting a laser beam output from the laser source, A focusing mirror (FM) for focusing the laser beam reflected by the alignment mirror, a plasma beam focusing on the laser beam focused on the focusing mirror, A variable gas laser, an alignment mirror, a focusing mirror, and a gas cell, which are supplied with a gas in a vacuum state by supplying a reaction gas from a gas supply path to the induction furnace and forming a plasma by the laser beam and the reaction gas to generate extreme ultraviolet rays; And a control unit for controlling the direction of the proceeding light by controlling the alignment mirror It is configured.

또한, 상기 레이저 소스에서 출력되는 빔에서 중심파장의 빔만 투과시키기 위한 핀홀이 상기 진공챔버 내부에 구비되어 상기 레이저 소스에 출력되는 빔이 관통하는 것을 특징으로 한다.In addition, a pinhole for transmitting only a beam having a center wavelength in the beam output from the laser source is provided in the vacuum chamber, and a beam output to the laser source passes through the pinhole.

또한, 상기 가스셀에 공급되는 가스는 Ne 가스인 것을 특징으로 한다.Further, the gas supplied to the gas cell is Ne gas.

또한, 상기 레이저 소스는, IR wave length 800nm ~ 1600nm, pulse width 45fs ~ 60fs를 갖는 것을 특징으로 한다.The laser source has an IR wave length of 800 nm to 1600 nm and a pulse width of 45 fs to 60 fs.

또한, 상기 진공챔버는, 제 1진공챔버부와 제 2진공챔버부로 분할 구성되고, 상기 제 2진공챔버부가 제 1진공챔버부보다 고진공도를 유지하며, 상기 제 1진공챔버부는, 가변 레이저 미러, 정렬미러, 포커싱 미러, 가스셀을 수용하고, 상기 제 2진공챔버부는 상기 가스셀에서 발생된 EUV 광을 외부에 출력시키기 위한 진공 공간을 제공하는 것을 특징으로 한다.
Further, the vacuum chamber is divided into a first vacuum chamber portion and a second vacuum chamber portion, and the second vacuum chamber portion maintains a higher degree of vacuum than the first vacuum chamber portion, and the first vacuum chamber portion includes a variable- An alignment mirror, a focusing mirror, and a gas cell, and the second vacuum chamber part provides a vacuum space for outputting EUV light generated from the gas cell to the outside.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 극자외선 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 정렬 미러를 통해 자동 정렬함으로써 고속으로 빔을 정렬시킬 수 있는 이점이 있고, 결과적으로 장치의 신뢰성을 한층 더 높게 제고할 수 있는 효과가 있다.
The present invention constructed and operative as described above has an advantage in that the beam can be aligned at high speed by automatically aligning the laser beam output from the extreme ultraviolet laser source through the alignment mirror and as a result the reliability of the apparatus can be further improved There is an effect that can be.

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마를 이용한 극자외선 발생장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 구조가 간소화된 플라즈마를 이용한 극자외선 발생장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 정렬미러의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 정렬미러의 구동예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 구조가 간소화된 플라즈마를 이용한 극자외선 발생장치의 상세도.1 is a schematic diagram of an extreme ultraviolet ray generating apparatus using plasma according to the related art,
FIG. 2 is a configuration diagram of an extreme ultraviolet ray generating apparatus using a plasma with a simplified structure according to the present invention,
Figure 3 is a schematic diagram of an alignment mirror according to the present invention,
4 is a view showing an example of driving an alignment mirror according to the present invention,
FIG. 5 is a detailed view of an extreme ultraviolet ray generator using a plasma with a simplified structure according to the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an extreme ultraviolet ray generator for implementing beam alignment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치는, 적외선 펨토초 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 반사시키는 가변 레이저 미러(TLM ; Tunable Laser Mirror), 상기 TLM에서 반사된 빔을 정렬시키기 위한 정렬미러, 상기 정렬미러에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 포커싱 미러(FM ; Focusing Mirror), 상기 포커싱 미러에서 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, 상기 가변 레이저 미러(TLM), 정렬미러, 포커싱 미러(FM), 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버 및 상기 정렬미러를 제어하여 진행광의 방향을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.An extreme ultraviolet ray generator for implementing beam alignment according to the present invention includes a laser source for outputting an infrared femtosecond laser, a tunable laser mirror (TLM) for reflecting the laser beam output from the laser source, A focusing mirror (FM) for focusing a laser beam reflected from the alignment mirror, a plasma induction furnace (CF) for receiving a focused laser beam from the focusing mirror, A variable mirror (TLM), an alignment mirror, a focusing mirror (FM), and a gas cell, which supply a reaction gas from a gas supply path to the gas chamber and generate a plasma by a laser beam and a reaction gas to generate extreme ultraviolet rays, A vacuum chamber for holding the vacuum chamber in a vacuum state, and a control unit for controlling the direction of the advancing light by controlling the alignment mirror .

본 발명에 따른 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치는, 극자외선 광인 EUV 광을 발생시키는 광학 장치에서 레이저 소스에서 공급되는 레이저 빔의 다수의 광학계를 거쳐 플라즈마 반응 통해 EUV 광을 생성하고자 할 때 레이저 빔 정렬이 매우 중요한 요소로 작용하는데, 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 제어부를 통해 기계적으로 자동 제어하는 정렬미러를 통해 정확하고 신속하게 정렬시켜 극자외선 광을 출력시킬 수 있는 극자외선 발생장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.An extreme ultraviolet ray generating device for realizing beam alignment according to the present invention is a device for generating EUV light through a plasma reaction through a plurality of optical systems of a laser beam supplied from a laser source in an optical device for generating EUV light, Beam alignment is a very important factor. An extreme ultraviolet generator capable of accurately and rapidly aligning the laser beam output from the laser source through an alignment mirror that mechanically and automatically controls the laser beam is provided through the control unit I want to do that.

도 2는 본 발명에 따른 구조가 간소화된 플라즈마를 이용한 극자외선 발생장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of an extreme ultraviolet ray generating apparatus using a plasma with a simplified structure according to the present invention.

본 발명의 극자외선 발생장치는, 적외선 레이저를 출력하는 레이스 소스(100), 상기 레이저 소스에서 출력되는 광의 중심파장만을 통과시키는 핀홀(220), 핀홀을 통과한 광의 반사시키는 TLM(Tunable Laser Mirror ; 230), 상기 TLM에서 반사된 광의 방향을 정렬하기 위한 정렬미러(240), 상기 정렬미러에서 반사되는 광을 포커싱하는 FM(Focusing Mirror ; 250), 플라즈마 반응을 통해 극자외선 광을 생성하는 가스셀(260) 및 상기 TLM, 정렬미러, FM, 가스셀을 수용하는 진공챔버로 구성된다.The extreme ultraviolet ray generating apparatus of the present invention includes a race source 100 for outputting an infrared laser, a pinhole 220 passing only the center wavelength of the light output from the laser source, a TLM (Tunable Laser Mirror) for reflecting light passing through the pinhole, 230, an alignment mirror 240 for aligning the direction of the light reflected by the TLM, a focusing mirror 250 for focusing the light reflected from the alignment mirror, a gas cell 250 for generating extreme ultraviolet light through a plasma reaction, (260), and a vacuum chamber for accommodating the TLM, the alignment mirror, the FM, and the gas cell.

레이저 소스(100)는 임의의 파장을 가지는 적외선 레이저를 출력하는 소스원으로써, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 플라즈마 유도를 통해 20nm 이하의 파장을 가지는 극자외선을 생성하게 된다. 본 발명에서는 일예로 펄스폭이 100fs 이하의 펨토초(femtosencond)급 레이저 소스를 사용하는 것이 바람직하며, 세부 사양으로는 매질로 티타늄 사파이어 증폭 레이저 시스템으로써, 그 특성은 4mJ, 1kHz 시스템에서 IR 펨토초 pulse 레이저의 펄스폭(pulse width)은 25fs ~ 60fs, IR wave 800nm ~ 1600nm 조건을 갖는 것이 바람직하나, 레이저 에너지는 5mj 6mj 등으로 커질수록 EUV 발생 파워도 커진다. 또한, 중심파장은 800nm를 적용하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 중심파장을 길게는 1600nm 까지 변경 할 수 있다.The laser source 100 generates an ultraviolet ray having a wavelength of 20 nm or less through plasma induction by the laser output from the laser source as a source for outputting an infrared laser having an arbitrary wavelength. In the present invention, it is preferable to use a femtosecond class laser source having a pulse width of 100 fs or less. As a detailed specification, it is a titanium sapphire amplification laser system as a medium, and its characteristics are IR femtosecond pulse laser The pulse width of the laser beam is preferably 25 fs to 60 fs and the IR wave is 800 nm to 1600 nm. However, as the laser energy increases to 5 mj 6 mj, the EUV generation power also increases. The center wavelength is preferably 800 nm, but in some cases the center wavelength can be changed to 1600 nm.

핀홀(220)은 상기 적외선 레이저 소스에서 출력광에서 중심파장의 광만 통과시키고 나머지 외곽 광들을 공간적으로 제거하여 레이저 빔이 통과할 수 있도록 한다.The pinhole 220 passes only the light of the center wavelength in the output light from the infrared laser source and spatially removes the remaining outer light so that the laser beam can pass through.

상기 핀홀을 통과한 광은 TLM(Tunable Laser Mirror ; 230)에 입사된다. TLM은 진공챔버 외측에 위치한 레이저 소스로부터 출력되는 레이저 빔을 반사하여주는 미러로써, 레이저 소스에서 출력되는 입사 경로에 배치되어 입사받은 레이저 빔을 후술할 포커싱 미러(230)로 반사시킨다.The light having passed through the pinhole is incident on a TLM (Tunable Laser Mirror) 230. The TLM is a mirror that reflects a laser beam output from a laser source located outside the vacuum chamber. The TLM is disposed in an incident path output from the laser source, and reflects the incident laser beam to a focusing mirror 230 described later.

포커싱 미러(250)는 극자외선 광 발생을 위해 입사받은 광을 포커싱하여 반사한다. 레이저 소스에서 출력된 레이저 빔은 TLM을 통해 반사된 후 정렬미러를 통해 정확하게 빔 방향이 정렬된 후 포커싱 미러로 반사시키며, 상기 포커싱 미러(FM)는 입사된 레이저 빔을 포커싱하여 플라즈마 유도를 통해 EUV 광을 생성하는 가스셀로 포커싱한다.The focusing mirror 250 focuses and reflects incident light to generate extreme ultraviolet light. The laser beam output from the laser source is reflected through the TLM and then is accurately aligned through the alignment mirror and then reflected to a focusing mirror. The focusing mirror FM focuses the incident laser beam, Focuses on the gas cell producing the light.

도 3은 본 발명에 따른 정렬미러의 개략적인 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 정렬미러의 구동예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 정렬미러는 수직 회전과 수평 회전이 구현될 수 있는 구조체에 정렬미러가 위치하며, 구동모터(미부호)에 의해 수직 구동과 수평 구동을 제어하며 반사된 빔을 방향을 제어한다. 이때, 상기 구동모터는 이를 제어하는 제어부(241)를 통해 정밀 제어되며, 상기 정렬미러를 통해 반사되는 빔은 광 경로상에 빔의 위치를 확인할 수 있는 측정수단(ex. 이미지 센서 등)을 통해 검출하여 빔 방향을 제어하도록 구성할 수 있다. 도 4에서 보면, (a)은 정렬미러의 수평 회전되는 상태를 도시한 것이며, (b)는 수직 회전되는 상태를 도시한 것이다. 따라서, 상기 정렬미러를 자동 제어함으로써 빔의 위치를 정확하게 정렬할 수 있다.FIG. 3 is a schematic structural view of an alignment mirror according to the present invention, and FIG. 4 is a view showing an example of driving an alignment mirror according to the present invention. As shown, the alignment mirror has an alignment mirror on a structure in which vertical rotation and horizontal rotation can be realized, and controls the vertical and horizontal driving by the driving motor (not shown) and controls the direction of the reflected beam. At this time, the driving motor is precisely controlled through a control unit 241 which controls the driving motor, and the beam reflected through the alignment mirror is transmitted through a measuring means (e.g., an image sensor) capable of confirming the position of the beam on the optical path And to control the beam direction. Referring to FIG. 4, (a) shows a state in which the alignment mirror is horizontally rotated, and (b) shows a state in which the alignment mirror is vertically rotated. Therefore, the position of the beam can be accurately aligned by automatically controlling the alignment mirror.

가스셀(260)은 플라즈마 반응을 통해 극자외선 광을 생성하기 위한 수단으로써, 그 구성은 투명재료로 구비되되, 바람직하게는 석영으로 이루어지는 것으로 레이저가 통과할 수 있는 관통로가 형성되며, 그 중앙으로는 레이저 소스에서 출력되는 레이저가 집광되는 초점 영역인 플라즈마 유도로가 구비되고, 상기 플라즈마 유도로 양측으로는 배기로가 형성되며, 상기 플라즈마 유도로에 가스 공급을 위한 가스 공급로가 플라즈마 유도로와 연결되어 있다.The gas cell 260 is a means for generating extreme ultraviolet light through a plasma reaction. The gas cell 260 is formed of a transparent material, preferably made of quartz, and has a through passage through which the laser can pass. The plasma induction furnace is provided with a plasma induction furnace which is a focal region in which a laser output from a laser source is condensed, an exhaust furnace is formed on both sides of the plasma induction furnace, and a gas supply path for supplying gas to the plasma induction furnace is formed by a plasma induction furnace .

가스셀(260)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 포커싱 되며 플라즈마 유도로에 공급되는 반응가스와 반응하여 EUV 광을 생성한다. 즉, 중앙 부분에 해당하는 플라즈마 유도로에는 레이저 소스에서 출력되는 레이저의 초점이 맞아 집광되며, 외부 가스 공급부(270)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 유지되어 하지만, 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(280 ; 가스를 배기시키기 위한 장치)를 통해 배기한다.The gas cell 260 is formed of a transparent material, a mineral oil passage is formed on both sides, and a plasma induction passage is formed in the center to connect the light guide passage. The light reflected from the focusing mirror is focused to be focused on the center portion of the plasma induction path and reacts with the reactive gas supplied to the plasma induction path to generate EUV light. That is, in the plasma induction furnace corresponding to the central portion, the laser output from the laser source is focused and condensed, and the external gas supply unit 270 supplies Ne gas through a gas supply path penetrating the plasma induction furnace. 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, although a certain degree of vacuum is maintained in the plasma induction furnace, if it can not maintain a certain degree of vacuum due to various problems (vacuum chamber sealing, impurities, etc.) of the vacuum system, And the gas exhaust and the degree of vacuum are maintained through the furnace. The exhaust passage evacuates via an external drain pump 280 (a device for exhausting 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 광 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 가스셀은 일정 진공도를 유지하는 제 1진공챔버부에 위치시키고, 가스셀에서 생성된 EUV 광은 바로 진공도가 더 낮은 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 or the like is supplied to the inside of the gas cell from outside, it is difficult to maintain a constant degree of vacuum, and thus the EUV light efficiency generated in the gas cell in the chamber in which the gas cell is located may be lowered. Accordingly, the gas cell is positioned in the first vacuum chamber portion maintaining a constant degree of vacuum, and the EUV light generated in the gas cell is directly transmitted to the second vacuum chamber portion having a lower degree of vacuum to prevent the efficiency from being lowered.

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, Ion pump등의 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 is composed of a medium vacuum type vacuum pump such as Cryo pump, Diffusion pump, Turbo pump and Ion 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 최종 광이 어플리케이션에 공급되도록 구성한다. 이때, 분할 구성되는 진공챔버는 하나의 챔버에서 격벽을 형성하여 분할 구성하며, 격벽으로는 가스셀에서 생성된 극자외선이 투과할 수 있는 1mm 이하 정도의 홀이 있는 긴 관을 격벽과 격벽을 연결하여 각각의 챔버에서 진공도를 유지 할 수 있도록 구성한다.Thus, ultraviolet light is generated in the first vacuum chamber and efficiency is prevented from lowering in the second vacuum chamber, so that the final light is supplied to the application. In this case, the divided vacuum chamber is divided into a plurality of chambers by a partition wall, and a long pipe having holes of about 1 mm or less through which ultraviolet rays generated from the gas cell can pass is used as a partition, So that the degree of vacuum can be maintained in each of the chambers.

도 5는 본 발명에 따른 구조가 간소화된 플라즈마를 이용한 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(270)에 연결되어 플라즈마 반응에 요구되는 반응 가스를 공급하며, 가스 배기로는 외부 드레인 펌프(280)와 연결되어 반응 후의 가스를 외부로 배기시키도록 구성한다.FIG. 5 is a detailed view of an extreme ultraviolet ray generating apparatus using a plasma with a simplified structure 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. Accordingly, the gas supply path is connected to the external gas supply unit 270 to supply the reaction gas required for the plasma reaction, and the gas exhaust is connected to the external drain pump 280 to exhaust the gas after the reaction to the outside .

이와 같이 구성되는 본 발명은 정렬미러를 통해 플라즈마 레이저 빔이 포커싱되는 가스셀 내부에 빔을 정확하게 입사시킬 수 있도록 제어함으로써 장치의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, there is an effect that the reliability of the apparatus can be improved by controlling the beam so that the plasma laser beam is accurately incident on the gas cell through which the plasma laser beam is focused.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 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
210 : 제 2진공챔버 220 : 핀홀
230 : TLM 240 : 정렬미러
241 : 제어부 250 : FM
260 : 가스셀 270 : 가스 공급부
280 : 드레인 펌프 300 : 제 1진공펌프
310 : 제 2진공펌프100: laser source 200: first vacuum chamber
210: second vacuum chamber 220: pinhole
230: TLM 240: alignment mirror
241: control unit 250: FM
260: gas cell 270: gas supply unit
280: Drain pump 300: First vacuum pump
310: Second vacuum pump

Claims (5)

적외선 펨토초 레이저를 출력하는 레이저 소스;
상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저 빔을 반사시키는 가변 레이저 미러(TLM ; Tunable Laser Mirror);
상기 가변 레이저 미러(TLM)에서 반사된 빔을 정렬시키기 위한 정렬미러;
상기 정렬미러에서 반사되는 레이저 빔을 포커싱하는 포커싱 미러(FM ; 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;
상기 가변 레이저 미러(TLM), 정렬미러, 포커싱 미러(FM), 가스셀을 진공상태로 수용하는 진공챔버; 및
상기 정렬미러를 제어하여 진행광의 방향을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 진공챔버는,
제 1진공챔버부와 제 2진공챔버부로 분할 구성되고,
상기 제 2진공챔버부가 제 1진공챔버부보다 고진공도를 유지하며,
상기 제 1진공챔버부는, 가변 레이저 미러(TLM), 정렬미러, 포커싱 미러(FM), 가스셀을 수용하고,
상기 제 2진공챔버부는 상기 가스셀에서 발생된 EUV 광을 외부에 출력시키기 위한 진공 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치.A laser source for outputting an infrared femtosecond laser;
A tunable laser mirror (TLM) for reflecting the laser beam output from the laser source;
An alignment mirror for aligning the beam reflected from the variable laser mirror (TLM);
A focusing mirror (FM) for focusing a laser beam reflected from the alignment mirror;
A gas cell for receiving a laser beam focused by the FM and supplying a reaction gas from a gas supply path to a plasma induction furnace corresponding to a focal point and generating a plasma by a laser beam and a reactive gas to generate extreme ultraviolet rays;
A variable mirror (TLM), an alignment mirror, a focusing mirror (FM), a vacuum chamber for accommodating the gas cell in a vacuum state; And
And a control unit controlling the alignment mirror to control the direction of the advancing light,
The vacuum chamber includes:
A first vacuum chamber portion and a second vacuum chamber portion,
The second vacuum chamber portion maintains a higher degree of vacuum than the first vacuum chamber portion,
The first vacuum chamber portion accommodates a variable laser mirror (TLM), an alignment mirror, a focusing mirror (FM), a gas cell,
Wherein the second vacuum chamber part provides a vacuum space for outputting the EUV light generated from the gas cell to the outside. 제 1항에 있어서,
상기 레이저 소스에서 출력되는 빔에서 중심영역의 빔만 투과시키기 위한 핀홀이 상기 진공챔버 내부에 구비되어 상기 레이저 소스에 출력되는 빔이 관통하는 것을 특징으로 하는 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein a pinhole for transmitting only a beam of a central region in a beam output from the laser source is provided in the vacuum chamber so that a beam output to the laser source passes through the pinhole. 제 1항에 있어서,
상기 가스셀에 공급되는 가스는 Ne 가스인 것을 특징으로 하는 빔 정렬을 구현하는 극자외선 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the gas supplied to the gas cell is Ne gas. 삭제delete 삭제delete
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