KR101969609B1 - 얼라인먼트 시스템 및 극단 자외광 생성 시스템 - Google Patents

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Abstract

레이저 장치용 얼라인먼트 시스템은 가이드 레이저 빔을 출력하는 가이드 레이저 장치, 상기 레이저 장치로부터의 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 조절하는 조절 기구, 상기 레이저 빔의 진행 방향과 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 서로 실질적으로 일치하도록 제어하는 빔 경로 결합부, 상기 빔 경로 결합부에 설치되어 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔을 검출하는 제1 광 검출부, 상기 제1 광 검출부의 검출 결과에 의거하여 상기 조절 기구를 제어하는 제1 제어부, 상기 빔 경로 결합부의 하류측에 설치되어 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 조절하는 빔 스티어링 기구, 상기 빔 스티어링 기구의 하류측에 설치되어 상기 가이드 레이저 빔을 검출하는 제2 광 검출부; 및 상기 제2 광 검출부의 검출 결과에 의거하여 상기 빔 스티어링 기구를 제어하는 제2 제어부를 포함한다.

Description

얼라인먼트 시스템 및 극단 자외광 생성 시스템{ALIGNMENT SYSTEM AND EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT GENERATION SYSTEM}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2011년 10월 11일자 출원된 일본 특허 출원 제2011-224213호의 우선권을 주장한다.
본 개시는 얼라인먼트 시스템 및 극단 자외(EUV) 광 생성 시스템에 관한 것이다.
최근, 광 리소그래피에 의해 제조 미세화가 급속하게 진전됨에 따라, 반도체 제조 프로세스가 점차 미세한 크기로 반도체 소자를 제조할 수 있게 되었다. 반도체 제조 프로세스의 차세대에서는, 크기 60nm 내지 45nm의 미세 가공, 나아가 크기 32nm 이하의 미세 가공이 요구될 것이다. 예를 들면, 크기 32nm 이하의 미세 가공의 요구를 충족시키기 위해, 파장이 대략 13nm인 EUV 광을 생성하기 위한 시스템과 축소 투영 반사 광학계를 조합한 노광 장치가 필요하게 된다.
EUV 광 생성 시스템으로서는, 타겟 물질에 레이저 빔을 조사함으로써 플라즈마가 생성되는 LPP(Laser Produced Plasma)식의 시스템, 플라즈마가 방전에 의해 생성되는 DPP(Discharge Produced Plasma)식의 시스템, 및 궤도 방사가 플라즈마를 생성하기 위해 이용되는 싱크로트론 방사광(Synchrotron Radiation, SR)식의 시스템을 포함한 3종류의 시스템이 일반적으로 공지되어 있다.
레이저 장치에 사용될 수 있는, 본 개시의 한 관점에 따른 얼라인먼트 시스템은, 가이드 레이저 빔을 출력하도록 구성된 가이드 레이저 장치, 상기 레이저 장치로부터의 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔 중 적어도 하나의 진행 방향을 조절하도록 구성된 조절 기구, 상기 레이저 빔의 진행 방향과 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 서로 실질적으로 일치하도록 제어하도록 구성된 빔 경로 결합부, 상기 빔 경로 결합부의 하류측에 설치되어 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔을 검출하도록 구성된 제1 광 검출부, 상기 제1 광 검출부의 검출 결과에 의거하여 상기 조절 기구를 제어하도록 구성된 제1 제어부, 상기 빔 경로 결합부의 하류측에 설치되어 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 조절하도록 구성된 빔 스티어링 기구, 상기 빔 스티어링 기구의 하류측에 설치되어 적어도 상기 가이드 레이저 빔을 검출하도록 구성된 제2 광 검출부, 및 상기 제2 광 검출부의 검출 결과에 의거하여 상기 빔 스티어링 기구를 제어하도록 구성된 제2 제어부를 포함할 수 있다.
레이저 장치에 사용될 수 있는, 본 개시의 다른 관점에 따른 얼라인먼트 시스템은, 가이드 레이저 빔을 출력하도록 구성된 가이드 레이저 장치, 상기 레이저 장치로부터의 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔 중 적어도 하나의 진행 방향을 조절하도록 구성된 조절 기구, 상기 레이저 빔의 진행 방향과 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 서로 실질적으로 일치하도록 제어하도록 구성된 빔 경로 결합부, 상기 빔 경로 결합부의 하류측에 설치되어 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 조절하도록 구성된 빔 스티어링 기구, 상기 빔 스티어링 기구의 하류측에 설치되어 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔을 검출하도록 구성된 광 검출부, 및 상기 광 검출부의 검출 결과에 의거하여 상기 조절 기구 및 상기 빔 스티어링 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
본 개시의 선택된 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명한다.
도 1은 예시적인 LPP식의 EUV 광 생성 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도.
도 3은 제1 실시예에서의 제1 제어부의 예시적인 동작을 도시한 플로우차트.
도 4는 제1 실시예에서의 제2 제어부의 예시적인 동작을 도시한 플로우차트.
도 5는 본 개시의 제2 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도.
도 6은 본 개시의 제3 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도.
도 7은 본 개시의 제4 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도.
도 8은 본 개시의 제5 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도.
도 9는 본 개시의 제6 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 레이저 빔 진행 방향 제어부의 일부를 개략적으로 도시한 도면.
도 10a는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제1 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 10b는 도 10a에 도시한 검출기의 제1 예의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 10c는 도 10a에 도시한 검출기의 제1 예의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 11a는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제2 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 11b는 도 11a에 도시한 검출기의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 12a는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제3 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 12b는 도 12a에 도시한 검출기의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 13은 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제4 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제5 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 15는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구의 예시적인 동작을 설명하기 위한 도면.
도 16은 레이저 빔 진행 방향 조절 기구에서의 액추에이터부의 구체예를 도시한 도면.
이하, 본 개시의 선택된 실시예들에 대해서 도면을 참조하면서 자세하게 설명한다. 이하에 설명되는 실시예들은 사실상 단지 본 개시를 예시하는 것으로서, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 각 실시예에서 설명되는 구성(들) 및 동작(들)은 모두 본 개시를 구현하는데 있어서 필수적이라고는 할 수 없다. 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다는 점에 유의한다.
내용
1. 개요
2. EUV 광 생성 시스템의 전체 설명
2.1 구성
2.2 동작
3. 얼라인먼트 시스템을 포함하는 EUV 광 생성 시스템: 제1 실시예
3.1 구성
3.2 동작
4. 프리 펄스 레이저 빔 장치를 포함하는 EUV 광 생성 시스템: 제2 실시예
5. 프리 펄스 레이저 빔 장치를 포함하는 EUV 광 생성 시스템: 제3 실시예
6. 고속 응답 얼라인먼트 시스템을 포함하는 EUV 광 생성 시스템
7. 가이드 레이저 빔 조절 기구를 포함하는 EUV 광 생성 시스템
8. 레이저 증폭기의 배치
9. 검출기
9.1 2개의 위치에서 빔 프로파일을 검출
9.2 빔 프로파일과 포인팅을 검출
9.3 샥-하트만(Shack-Hartmann) 파면 센서를 사용
9.4 광 위치 검출기를 사용
9.5 제1 내지 제4 예의 조합
10. 보충 설명
10.1 조절 기구
10.2 액추에이터부
1. 개요
LPP식의 EUV 광 생성 시스템에서는, 레이저 장치로부터 출력되는 레이저 빔을 챔버 내의 타겟 물질에 조사함으로써, 타겟 물질을 플라즈마화할 수 있다. 그러면, 플라즈마로부터 EUV 광을 포함하는 광이 방사될 수 있다. 방사된 EUV 광은 챔버 내에 설치된 EUV 집광 미러에 의해 집광되어 노광 장치 등의 외부 장치에 공급될 수 있다. 레이저 장치로부터 챔버에 이르는 레이저 빔 경로를 구성하는 광학 소자는 레이저 장치의 진동, 레이저 장치와 챔버 사이에 설치된 빔 스티어링 기구의 진동, 및/또는 광학 소자의 온도 변화로 인해, 그 위치, 자세, 및/또는 형상에 변화가 생길 수 있다. 그 결과, 빔 경로가 변동될 수 있다.
본 개시의 한 관점에 따르면, 레이저 장치로부터 출력되는 레이저 빔과는 별도로 가이드 레이저 빔을 출력하고, 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 빔 경로를 서로 일치하도록 제어할 수 있다. 그러면, 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔을 동일한 빔 경로를 따라 빔 스티어링 기구에 입사시킬 수 있다. 그 다음에, 빔 스티어링 기구의 하류측에서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있고, 검출 결과를 빔 스티어링 기구에 피드백할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다. 또한, 레이저 빔이 출력되지 않을 때에도 가이드 레이저 빔을 빔 스티어링 기구를 제어하기 위해 출력할 수 있다. 그러므로, 레이저 장치가 재개될 때 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다.
2. EUV 광 생성 시스템의 전체 설명
2.1 구성
도 1은 예시적인 LPP식의 EUV 광 생성 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다. EUV 광 생성 장치(1)는 적어도 하나의 레이저 장치(3)와 함께 이용될 수 있다. 이후에는, EUV 광 생성 장치(1) 및 레이저 장치(3)를 포함하는 시스템을 EUV 광 생성 시스템(11)이라고 칭한다. 도 1에 도시하고, 또한, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, EUV 광 생성 시스템(11)은 챔버(2) 및 타겟 공급 장치(26)를 포함할 수 있다. 챔버(2)는 밀폐되어 있을 수 있다. 타겟 공급 장치(26)는, 예를 들면 챔버(2)의 벽을 관통하도록 챔버(2)에 장착될 수 있다. 타겟 공급 장치(26)에 의해 공급되는 타겟 물질의 재료는 주석, 테르븀, 가돌리늄, 리튬, 크세논, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 이것들에 한정되지 않는다.
챔버(2)의 벽에는 적어도 하나의 관통공(through-hole) 또는 개구가 설치될 수 있고, 펄스 레이저 빔(32)이 그 관통공/개구를 통해 챔버(2) 내로 투과할 수 있다. 다르게는, 챔버(2)는 윈도우(21)를 구비할 수 있고, 이 윈도우를 통해 펄스 레이저 빔(32)이 챔버(2) 내로 투과할 수 있다. 챔버(2)의 내부에는, 예를 들면 회전 타원형 형상의 면을 갖는 EUV 집광 미러(23)가 설치될 수 있다. EUV 집광 미러(23)는 그 타원형 형상의 면에 형성된 다층 반사막을 가질 수 있다. 이 반사막은 교대로 적층된 몰리브덴층 및 실리콘층을 포함한다. EUV 집광 미러(23)는 제1 초점 및 제2 초점을 가질 수 있고, 그 제1 초점이 플라즈마 생성 영역(25)에 위치하고 그 제2 초점이 노광 장치(6) 등의 외부 장치의 규격에 의해 정해지는 중간 집광(IF) 점(292)에 위치하도록 배치될 수 있다. EUV 집광 미러(23)의 중앙부에는 관통공(24)이 설치될 수 있고, 펄스 레이저 빔(33)이 이 관통공(24)을 통해 플라즈마 생성 영역(25)을 향해 진행할 수 있다.
EUV 광 생성 시스템(11)은 EUV 광 생성 제어부(5) 및 타겟 센서(4)를 더 포함할 수 있다. 타겟 센서(4)는 촬상 기능을 갖고 타겟(27)의 존재, 궤도, 및 위치 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
또한, EUV 광 생성 시스템(11)은 챔버(2)의 내부와 노광 장치(6)의 내부를 연통시키는 접속부(29)를 포함할 수 있다. 접속부(29) 내부에는 애퍼쳐(aperture)가 형성된 벽(291)이 설치될 수 있고, 벽(291)은 EUV 집광 미러(23)의 제2 초점이 벽(291)에 설치된 애퍼쳐에 위치하도록 배치될 수 있다.
EUV 광 생성 시스템(11)은 또한 레이저 빔 진행 방향 제어부(34), 레이저 빔집광 미러(22), 및 타겟(27)을 회수하기 위한 타겟 회수부(28)를 포함할 수 있다. 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 펄스 레이저 빔(32)의 진행 방향을 규정하기 위한 광학 소자(별도로 도시 안 됨) 및 이 광학 소자의 위치 및 배향 또는 자세를 조절하기 위한 액추에이터(별도로 도시 안 됨)를 포함할 수 있다.
2.2 동작
도 1을 계속 참조하면, 레이저 장치(3)로부터 출력된 펄스 레이저 빔(31)은 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)를 거쳐서 펄스 레이저 빔(32)으로서 그 방향이 선택적으로 조절된 후에 그로부터 출력될 수 있다. 펄스 레이저 빔(32)은 윈도우(21)를 투과하고 챔버(2)에 입사할 수 있다. 펄스 레이저 빔(32)은 레이저 장치(3)로부터 적어도 하나의 레이저 빔 경로를 따라 챔버(2) 내에 진행하고, 레이저 빔 집광 미러(22)에 의해 반사되어서, 펄스 레이저 빔(33)으로서 적어도 하나의 타겟(27)에 조사될 수 있다.
타겟 공급 장치(26)는 타겟(들)(27)을 챔버(2) 내의 플라즈마 생성 영역(25)을 향해서 출력하도록 구성될 수 있다. 타겟(27)에는 펄스 레이저 빔(33)의 적어도 하나의 펄스가 조사될 수 있다. 펄스 레이저 빔(33)이 조사될 때, 타겟(27)은 플라즈마화할 수 있고, 그 플라즈마로부터 EUV 광을 포함하는 방사 광(251)이 방사될 수 있다. 방사 광(251)에 포함되는 EUV 광(252)은 적어도 EUV 집광 미러(23)에 의해 선택적으로 반사될 수 있다. EUV 집광 미러(23)에 의해 반사된 EUV 광(252)은 중간 집광 점(292)을 통해 진행하여 노광 장치(6)에 출력될 수 있다. 여기서, 타겟(27)에 펄스 레이저 빔(33)에 포함되는 복수의 펄스가 조사될 수 있다.
EUV 광 생성 제어부(5)는 EUV 광 생성 시스템(11)을 통합하여 제어하도록 구성될 수 있다. EUV 광 생성 제어부(5)는 타겟 센서(4)에 의해 촬상된 타겟(27)의 화상 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 또한, EUV 광 생성 제어부(5)는 타겟(27)의 출력 타이밍과 타겟(27)의 출력 방향 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, EUV 광 생성 제어부(5)는 레이저 장치(3)의 발진 타이밍, 펄스 레이저 빔(31)의 진행 방향, 및 펄스 레이저 빔(33)의 집광 위치 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다. 전술한 여러 가지 제어는 단순한 예시에 불과하고, 필요에 따라 다른 제어가 추가될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
3. 얼라인먼트 시스템을 포함하는 EUV 광 생성 시스템: 제1 실시예
3.1 구성
도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도이다. 제1 실시예에서는, 챔버(2)가 클린룸 플로어(clean room floor)에 설치될 수 있고, 레이저 장치(3)가 서브팹 플로어(sub-fab floor)에 설치될 수 있다. 서브팹 플로어는 클린룸 플로어의 아래층에 위치할 수 있다. 레이저 장치(3)로부터 챔버(2)로의 레이저 빔의 진행 방향을 제어하기 위한 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 클린룸 플로어와 서브팹 플로어에 걸쳐서 설치될 수 있다.
서브팹 플로어에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 가이드 레이저 장치(40), 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41), 빔 경로 결합기(44), 광 검출부(45), 및 제1 제어부(48)를 포함할 수 있다.
가이드 레이저 장치(40)는 가이드 레이저 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 가이드 레이저 장치(40)는 연속파(CW) 레이저 빔 또는 펄스 레이저 빔을 소정의 반복 속도로 출력하도록 구성된 레이저 장치일 수 있다. 가이드 레이저 빔의 평균 출력은 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔의 평균 출력보다도 낮을 수 있다. 또한, 가이드 레이저 빔은 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔과는 다른 파장을 포함할 수 있다.
레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)는 고반사 미러(42 및 43)를 포함할 수 있다. 고반사 미러(42)는 미러 홀더(421)에 의해 지지될 수 있고, 미러 홀더(421)는 액추에이터부(422)에 의해 그 위치 및 자세가 조절될 수 있다. 마찬가지로, 고반사 미러(43)는 미러 홀더(431)에 의해 지지될 수 있고, 미러 홀더(431)는 액추에이터부(432)에 의해 그 위치 및 자세가 조절될 수 있다. 미러 홀더(421 및 431)의 위치 및 자세가 조절됨에 따라, 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔의 진행 방향이 조절될 수 있다.
빔 경로 결합기(44)는 다이크로익 미러일 수 있다. 빔 경로 결합기(44)는 그 제1 면에는 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔이 입사하고 그 제2 면에는 가이드 레이저 장치(40)로부터의 가이드 레이저 빔이 입사하도록 배치될 수 있다. 빔 경로 결합기(44)는 제1 면에 입사한 레이저 빔을 투과시키고 제2 면에 입사한 가이드 레이저 빔을 반사하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따라, 빔 경로 결합기(44)는 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔의 빔 경로와 가이드 레이저 장치(40)로부터의 가이드 레이저 빔의 빔 경로를 서로 실질적으로 일치하도록 할 수 있다.
광 검출부(45)는 빔 샘플러(46) 및 검출기(47)를 포함할 수 있다. 빔 샘플러(46)는 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔의 일부를 투과시키고, 그 나머지 부분을 샘플 빔으로서 반사하도록 구성될 수 있다. 빔 샘플러(46)는 또한 가이드 레이저 장치(40)로부터의 가이드 레이저 빔의 일부를 투과시키고 그 나머지 부분을 샘플 빔으로서 반사하도록 구성될 수 있다. 검출기(47)는 샘플 빔이 입사하는 감광 면을 포함할 수 있다. 검출기(47)는 그 감광 면에 각각의 샘플 빔이 입사하는 위치를 검출하고 검출 결과를 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 제어부(48)는 검출기(47)의 검출 결과에 의거하여 빔 경로 결합기(44)를 투과한 레이저 빔의 진행 방향과 빔 경로 결합기(44)에 의해 반사된 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남을 검출하도록 구성될 수 있다. 제1 제어부(48)는 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남을 저감하기 위해 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 제어할 수 있다. 레이저 빔 진행 방향조절 기구(41)에서는, 액추에이터 드라이버(별도로 도시 안 됨)가 제1 제어부(48)로부터 제어 신호를 받아서 액추에이터부(422 및 432) 각각을 구동함으로써, 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔의 진행 방향을 조절할 수 있다. 또한, 제1 제어부(48)는 가이드 레이저 장치(40)에 제어 신호를 송신하여 원하는 타이밍에서 가이드 레이저 빔을 출력 또는 정지시키도록 할 수 있다.
서브팹 플로어와 클린룸 플로어에 걸치는 영역에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 빔 스티어링 기구(51)를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 기구(51)는 중공의 광로관(510)을 포함할 수 있고, 광로관(510) 내에는 건조 공기 또는 불활성 가스가 도입될 수 있다. 빔 스티어링 기구(51)는 클린룸 플로어에 있어서 빔 샘플러(46)를 투과한 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔을 전파할 수 있다.
빔 스티어링 기구(51)는 고반사 미러(52 및 53)를 더 포함할 수 있다. 고반사 미러(52)는 미러 홀더(521)에 의해 지지될 수 있고, 미러 홀더(521)는 액추에이터부(522)에 의해 그 위치 및 자세가 조절될 수 있다. 마찬가지로, 고반사 미러(53)는 미러 홀더(531)에 의해 지지될 수 있고, 미러 홀더(531)는 액추에이터부(532)에 의해 그 위치 및 자세가 조절될 수 있다. 고반사 미러(52 및 53)의 위치 및 자세가 조절됨에 따라, 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 진행 방향이 조절될 수 있다.
챔버(2)는 클린룸 플로어 상의 기준 부재(10)에 고정될 수 있다. 기준 부재(10)는 설치 기구(9)에 의해 플로어에 고정될 수 있다. 기준 부재(10)는 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)의 일부를 구성하는 광학 소자 군 및 미러 수납 용기(60)가 그 내부에 설치된 공간을 포함할 수 있다. 미러 수납 용기(60) 내에는 레이저 빔 집광 미러(220)가 설치될 수 있다.
클린룸 플로어에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 광 검출부(55), 제2 제어부(58), 및 고반사 미러(59 및 61)를 포함할 수 있다. 광 검출부(55) 및 고반사 미러(59 및 61)는 기준 부재(10) 내에 설치될 수 있다.
고반사 미러(59)는 빔 스티어링 기구(51)에 의해 클린룸 플로어에 전파된 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔을 광 검출부(55)를 향해서 반사하도록 배치될 수 있다.
광 검출부(55)는 빔 스플리터(56) 및 검출기(57)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(56)는 고반사 미러(59)에 의해 반사된 레이저 빔을 높은 투과율로 고반사 미러(61)를 향해서 투과시키도록 구성되고 배치될 수 있다. 빔 스플리터(56)는 또한 고반사 미러(59)에 의해 반사된 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 검출기(57)를 향해서 샘플 빔으로서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다. 검출기(57)는 샘플 빔이 입사하는 감광 면을 포함할 수 있다. 검출기(57)는 감광 면에 샘플 빔이 입사하는 위치를 검출하고 검출 결과를 출력하도록 구성될 수 있다.
제2 제어부(58)는 검출기(57)의 검출 결과에 의거하여 레이저 빔이 플라즈마 생성 영역(25)에 집광되도록 빔 스티어링 기구(51)를 제어하도록 구성될 수 있다. 빔 스티어링 기구(51)에서는, 액추에이터 드라이버(별도로 도시 안 됨)가 제2 제어부(58)로부터 제어 신호를 받아서 액추에이터부(522 및 532) 각각을 구동함으로써, 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 조절할 수 있다.
고반사 미러(61)는 빔 스플리터(56)를 투과한 레이저 빔을 미러 수납 용기(60)를 향해서 반사하도록 구성될 수 있다. 미러 수납 용기(60)에는 윈도우(66)가 설치될 수 있고, 고반사 미러(61)에 의해 반사된 레이저 빔이 윈도우(66)를 높은 투과율로 투과할 수 있다. 윈도우(66)를 투과한 레이저 빔은 평면 미러(62)에 의해 높은 반사율로 반사되어, 레이저 빔 집광 미러(220)에 의해 높은 반사율로 반사되어서, 플라즈마 생성 영역(25)에 공급되는 타겟에 집광될 수 있다.
3.2 동작
도 3은 제1 실시예에서의 제1 제어부의 예시적인 동작을 도시한 플로우차트이다. 제1 제어부(48)는 이하의 동작을 수행하여 레이저 빔과 가이드 레이저 빔을 검출하고 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남을 저감하기 위해 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 제어할 수 있다.
제1 제어부(48)는 우선 가이드 레이저 장치(40)에 제어 신호를 송신하여 가이드 레이저 장치(40)가 가이드 레이저 빔의 출력을 개시하게 할 수 있다(단계 S101). 다음에 제1 제어부(48)는 검출기(47)로부터 가이드 레이저 빔의 검출 신호를 수신할 수 있다(단계 S102). 제1 제어부(48)는 검출 신호에 포함되는 가이드 레이저 빔의 검출 값 Pg1을 기억할 수 있다(단계 S103). 검출 값 Pg1에는 검출기(47)의 감광 면에 가이드 레이저 빔이 입사하는 위치를 나타내는 값이 포함될 수 있다. 검출 값 Pg1은 검출된 가이드 레이저 빔의 빔 강도 분포에서 산출된 무게 중심 위치를 나타내는 좌표 정보일 수 있다.
다음에, 제1 제어부(48)는 EUV 광 생성 제어부(5)로부터 신호를 수신하고 레이저 장치(3)가 레이저 빔을 출력하는 것을 개시했는지 여부를 판정할 수 있다(단계 S104). 레이저 빔이 출력되지 않은 경우(단계 S104; 아니오), 제1 제어부(48)는 단계 S102로 되돌아가서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있다. 한편, 레이저 빔이 출력된 경우(단계 S104; 예), 제1 제어부(48)는 검출기(47)로부터 레이저 빔의 검출 신호를 수신할 수 있다(단계 S105). 제1 제어부(48)는 검출 신호에 포함되는 레이저 빔의 검출 값 Pm1을 기억할 수 있다(단계 S106). 검출 값 Pm1에는 검출기(47)의 감광 면에 레이저 빔이 입사하는 위치를 나타내는 값이 포함될 수 있다. 검출 값 Pm1은 검출된 레이저 빔의 빔 강도 분포에서 산출된 무게 중심 위치를 나타내는 좌표 정보일 수 있다.
다음에, 제1 제어부(48)는 검출 값 Pg1과 검출 값 Pm1 사이의 차 ΔP1를 이하의 식에 의해 산출할 수 있다(단계 S107).
ΔP1 = Pm1 - Pg1
검출 값 Pg1 및 검출 값 Pm1이 둘 다 좌표 정보일 경우, 차 ΔP1는 각각의 대응하는 좌표에서의 차를 포함할 수 있다.
다음에, 제1 제어부(48)는 차 ΔP1의 절댓값 |ΔP1|이 소정의 임계값 ΔPr1이하(|ΔP1|≤ΔPr1) 인지의 여부를 판정할 수 있다(단계 S108). 검출 값 Pg1 및 검출 값 Pm1이 둘 다 좌표 정보일 경우, 임계값 ΔPr1은 각각의 대응하는 좌표에서의 허용 범위를 포함할 수 있다.
절댓값 |ΔP1|이 임계값 ΔPr1 이하일 경우(단계 S108; 예), 제1 제어부(48)는 단계 S109로 진행할 수 있다. 다음에 제1 제어부(48)는 차 ΔP1를 0에 가깝게 하기 위해서 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)에 제어 신호를 송신할 수 있다(단계 S109). 다음에, 제1 제어부(48)는 EUV 광 생성 제어부(5)로부터 신호를 수신하여 본 플로우차트에서의 동작을 중지해야 하는지의 여부를 판정할 수 있다(단계 S110). EUV 광 생성 제어부(5)로부터 제어 중지를 나타내는 신호를 수신한 경우(단계 S110; 예), 동작을 중지할 수 있다. 제어 중지를 나타내는 신호를 수신하지 않은 경우(단계 S110; 아니오), 제1 제어부(48)는 단계 S102로 되돌아가서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있다.
한편, 절댓값 |ΔP1|이 임계값 ΔPr1을 초과하는 경우(단계 S108; 아니오), 제1 제어부(48)는 단계 S111로 진행할 수 있다. 제1 제어부(48)는 EUV 광 생성 제어부(5)에 얼라인먼트 이상을 나타내는 신호를 송신할 수 있다(단계 S111). 다음에 단계 S109와 마찬가지로, 제1 제어부(48)는 차 ΔP1를 0에 가깝게 하기 위해서 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)에 제어 신호를 송신할 수 있다(단계 S112). 그 후에, 제1 제어부(48)는 단계 S102로 되돌아가서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있다.
도 4는 제1 실시예에서의 제2 제어부의 예시적인 동작을 도시한 플로우차트이다. 제2 제어부(58)는 이하의 동작을 수행하여 가이드 레이저 빔을 검출하고 레이저 빔이 플라즈마 생성 영역(25)에 집광되도록 빔 스티어링 기구(51)를 제어하도록 구성될 수 있다.
제2 제어부(58)는 우선 검출기(57)로부터 가이드 레이저 빔의 검출 신호를 수신할 수 있다(단계 S202). 제2 제어부(58)는 검출 신호에 포함되는 가이드 레이저 빔의 검출 값 Pg2를 기억할 수 있다(단계 S203). 검출 값 Pg2에는 검출기(57)의 감광 면에 가이드 레이저 빔이 입사하는 위치를 나타내는 값이 포함될 수 있다. 검출 값 Pg2은 검출된 가이드 레이저 빔의 빔 강도 분포에서 산출된 무게 중심 위치를 나타내는 좌표 정보일 수 있다.
다음에, 제2 제어부(58)는 검출 값 Pg2와 타겟 값 Pt 사이의 차 ΔP2를 이하의 식에 의해 산출할 수 있다(단계 S207).
ΔP2 = Pt - Pg2
타겟 값 Pt는 레이저 빔을 플라즈마 생성 영역(25)에 집광하기 위한 것일 수 있고, 예를 들어, 제2 제어부(58)에 미리 보유될 수 있다. 검출 값 Pg2이 좌표 정보일 경우, 타겟 값 Pt는 각각 대응하는 좌표에서의 타겟 값을 포함할 수 있다. 또한 차 ΔP2는 각각 대응하는 좌표에서의 차를 포함할 수 있다.
다음에, 제2 제어부(58)는 차 ΔP2의 절댓값 |ΔP2|이 소정의 임계값 ΔPr2이하(|ΔP2|≤ΔPr2)인지의 여부를 판정할 수 있다(단계 S208). 검출 값 Pg2 및 타겟 값 Pt가 둘 다 좌표 정보일 경우, 임계값 ΔPr2는 각각 대응하는 좌표에서의 허용 범위를 포함할 수 있다.
절댓값 |ΔP2|가 임계값 ΔPr2 이하일 경우(단계 S208; 예), 제2 제어부(58)는 단계 S209로 진행할 수 있다. 제2 제어부(58)는 차 ΔP2를 0에 가깝게 하기 위해서 빔 스티어링 기구(51)에 제어 신호를 송신할 수 있다(단계 S209). 다음에, 제2 제어부(58)는 EUV 광 생성 제어부(5)로부터 신호를 수신하여 본 플로우차트에서의 동작을 중지해야 하는지의 여부를 판정할 수 있다(단계 S210). EUV 광 생성 제어부(5)로부터 제어 중지를 나타내는 신호를 수신한 경우(단계 S210; 예), 동작을 중지할 수 있다. 제어 중지를 나타내는 신호를 수신하지 않은 경우(단계 S210; 아니오), 제2 제어부(58)는 단계 S202로 되돌아가서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있다.
한편, 절댓값 |ΔP2|가 임계값 ΔPr2를 초과하는 경우(단계 S208; 아니오), 제2 제어부(58)는 단계 S211로 진행할 수 있다. 제2 제어부(58)는 EUV 광 생성 제어부(5)에 얼라인먼트 이상을 나타내는 신호를 송신할 수 있다(단계 S211). 다음에 단계 S209와 마찬가지로, 제2 제어부(58)는 차 ΔP2를 0에 가깝게 하기 위해서 빔 스티어링 기구(51)에 제어 신호를 송신할 수 있다(단계 S212). 그 후에 제2 제어부(58)는 단계 S202로 되돌아가서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 빔 스티어링 기구(51)의 하류측에서 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있고, 검출 결과를 빔 스티어링 기구(51)에 피드백할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다. 또한, 제1 실시예에 따르면, 빔 경로 결합기(44)의 하류측에서 레이저 빔과 가이드 레이저 빔을 검출할 수 있고, 검출 결과를 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)에 피드백한다. 따라서, 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남을 저감할 수 있다. 또한, 레이저 빔이 출력되지 않을 때에도 가이드 레이저 빔을 출력해서 빔 스티어링 기구(51)를 제어할 수 있다. 그러므로, 레이저 장치(3)가 재개될 때 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다.
빔 스플리터(56)는 가이드 레이저 빔을 반사할 뿐만 아니라 레이저 빔의 일부를 샘플 빔으로서 검출기(57)를 향해서 반사하도록 구성될 수 있다. 그리고, 검출기(57)는 빔 스플리터(56)에 의해 반사된 레이저 빔을 또한 수광하고 검출 결과를 출력할 수 있다. 이 경우, 레이저 빔의 파면의 곡률을 제1 및 제2 제어부(48 및 58)에 의해 계측할 수 있고, 파면의 왜곡이 발생한다면, 그 발생 장소를 특정할 수 있다.
4. 프리 펄스 레이저 장치를 포함하는 EUV 광 생성 시스템: 제2 실시예
도 5는 제2 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도이다. 제2 실시예에서는, 타겟에 프리 펄스(pre-pulse) 레이저 빔을 조사함으로써, 확산시킨 다음, 이 확산한 타겟에 메인 펄스 레이저 빔을 조사해서, 플라즈마화할 수 있다. 예를 들면, 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 레이저 장치로부터 출력되는 파장 1.06μm의 레이저 빔을 프리 펄스 레이저 빔으로서 이용할 수 있고, 이산화 탄소(CO2) 레이저 장치로부터 출력되는 파장 10.6μm의 레이저 빔을 메인 펄스 레이저 빔으로서 이용할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 프리 펄스 레이저 빔을 출력하도록 구성된 프리 펄스 레이저 장치(3a)와 메인 펄스 레이저 빔을 출력하도록 구성된 메인 펄스 레이저 장치(3b)가 서브팹 플로어에 설치될 수 있다.
서브팹 플로어에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 제1 가이드 레이저 장치(40a), 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41a), 빔 경로 결합기(44a), 광 검출부(45a), 및 제1 제어부(48a)를 포함할 수 있다. 광 검출부(45a)의 구성 및 동작은 제1 실시예에서의 광 검출부(45)의 구성 및 동작과 마찬가지일 수 있다. 서브팹 플로어와 클린룸 플로어에 걸치는 영역에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 빔 스티어링 기구(51a)를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 기구(51a)는 고반사 미러(50a, 52a, 및 53a)를 포함할 수 있다. 액추에이터부는 고반사 미러(52a 및 53a) 각각에 설치될 수 있다. 빔 스티어링 기구(51a)의 동작은 제1 실시예에서의 빔 스티어링 기구(51)의 동작과 마찬가지일 수 있다. 클린룸 플로어에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 제2 제어부(58a) 및 고반사 미러(59a)를 포함할 수 있다. 전술한 구성 요소를 포함하는 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)의 일부는 프리 펄스 레이저 장치(3a)로부터의 프리 펄스 레이저 빔의 진행 방향을 제어하기 위해서 설치될 수 있다.
서브팹 플로어에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 제2 가이드 레이저 장치(40b), 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41b), 빔 경로 결합기(44b), 광 검출부(45b), 및 제1 제어부(48b)를 포함할 수 있다. 광 검출부(45b)의 구성 및 동작은 제1 실시예에서의 광 검출부(45)의 구성 및 동작과 마찬가지일 수 있다. 서브팹 플로어와 클린룸 플로어에 걸치는 영역에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 빔 스티어링 기구(51b)를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 기구(51b)는 고반사 미러(52b 및 53b)를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 기구(51b)의 동작은 제1 실시예에서의 빔 스티어링 기구(51)의 동작과 마찬가지일 수 있다. 클린룸 플로어에 있어서, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)는 제2 제어부(58b) 및 고반사 미러(59b)를 포함할 수 있다. 전술한 구성 요소를 포함하는 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)의 일부는 메인 펄스 레이저 장치(3b)로부터의 메인 펄스 레이저 빔의 진행 방향을 제어하기 위해서 설치될 수 있다.
예를 들면, 제1 가이드 레이저 빔은 제1 가이드 레이저 장치(40a)로부터 파장 635nm로 출력되고, 제2 가이드 레이저 빔은 제2 가이드 레이저 장치(40b)로부터 파장 532nm로 출력될 수 있다.
고반사 미러(59a)는 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 반사하도록 구성될 수 있다. 고반사 미러(59b)는 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 반사하도록 구성될 수 있다. 고반사 미러(59a)에 의해 반사된 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔은 빔 스플리터(56)의 제1 면에 입사할 수 있다. 고반사 미러(59b)에 의해 반사된 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔은 빔 스플리터(56)의 제2 면에 입사할 수 있다.
빔 스플리터(56)는 그 제1 면에 입사한 프리 펄스 레이저 빔을 높은 반사율로 반사 미러(61)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제1 면에 입사한 제1 가이드 레이저 빔을 높은 투과율로 검출기(57)를 향해서 투과시키도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제2 면에 입사한 메인 펄스 레이저 빔을 높은 투과율로 고반사 미러(61)를 향해서 투과시키도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제2 면에 입사한 제2 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 검출기(57)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다. 검출기(57)는 제1 가이드 레이저 빔과 제2 가이드 레이저 빔 둘 다에 감도를 갖는 감광 면을 가질 수 있다. 빔 스플리터(56)는 프리 펄스 레이저 빔의 진행 방향과 메인 펄스 레이저 빔의 진행 방향을 서로 일치하도록 제어하는 빔 결합기로서 기능할 수 있다. 빔 스플리터(56)는 예를 들어, 다이아몬드를 포함할 수 있다.
고반사 미러(61)는 프리 펄스 레이저 빔과 메인 펄스 레이저 빔을 높은 반사율로 반사할 수 있다. 고반사 미러(61)에 의해 반사된 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔은 윈도우(66)를 높은 투과율로 투과할 수 있다. 윈도우(66)를 투과한 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔은 다음에 평면 미러(62)에 의해 높은 반사율로 반사될 수 있다. 그 후에, 평면 미러(62)에 의해 반사된 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔은 레이저 빔 집광 미러(220)에 의해 각각 플라즈마 생성 영역(25)에 집광될 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 타겟에 프리 펄스 레이저 빔을 조사한 다음에 확산한 타겟에 메인 펄스 레이저 빔을 조사하는 경우에도, 프리 펄스 레이저 빔의 집광 및 메인 펄스 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다. 또한 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔이 출력되지 않을 때에도 가이드 레이저 빔을 출력해서 빔 스티어링 기구(51a 및 51b)를 제어할 수 있다. 그러므로, 레이저 장치가 재개될 때 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다.
여기서, 빔 스플리터(56)는 그 제1 면에 입사한 프리 펄스 레이저 빔의 일부를 샘플 빔으로서 검출기(57)를 향해서 투과시키도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제2 면에 입사한 메인 펄스 레이저 빔의 일부를 샘플 빔으로서 검출기(57)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다. 그리고, 검출기(57)는 제1 및 제2 가이드 레이저 빔 외에 이들 샘플 빔을 수광하고 검출 결과를 출력할 수 있다. 이 경우, 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔의 파면의 곡률을 각각 제1 제어부(48a, 48b) 및 제2 제어부(58a, 58b)에 의해 계측할 수 있고, 파면의 왜곡이 발생한다면, 그 발생 장소를 특정할 수 있다.
5. 프리 펄스 레이저 장치를 포함하는 EUV 광 생성 시스템: 제3 실시예
도 6은 제3 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도이다. 제3 실시예에서는, 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)가 제2 실시예의 광 검출부(45a 및 45b) 및 제1 제어부(48a 및 48b)를 포함하지 않을 수 있다.
제3 실시예에 있어서, 빔 스플리터(56)는 그 제1 면에 입사한 프리 펄스 레이저 빔을 높은 반사율로 고반사 미러(61)를 향해서 반사하고 그 제1 면에 입사한 프리 펄스 레이저 빔의 일부를 샘플 빔으로서 검출기(57)를 향해서 투과시키도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제1 면에 입사한 제1 가이드 레이저 빔을 높은 투과율로 검출기(57)를 향해서 투과시키도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제2 면에 입사한 메인 펄스 레이저 빔을 높은 투과율로 고반사 미러(61)를 향해서 투과시키고 그 제2 면에 입사한 메인 펄스 레이저 빔의 일부를 샘플 빔으로서 검출기(57)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다. 또한, 빔 스플리터(56)는 그 제2 면에 입사한 제2 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 검출기(57)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다.
검출기(57)는 프리 펄스 레이저 빔, 제1 가이드 레이저 빔, 메인 펄스 레이저 빔, 및 제2 가이드 레이저 빔에 감도를 갖는 감광 면을 가질 수 있다. 검출기(57)는 그 감광 면에 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔 각각이 입사하는 위치와 그 감광 면에 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔 각각이 입사하는 위치를 검출하고, 검출 결과를 출력할 수 있다.
제어부(58c)는 검출기(57)의 검출 결과에 의거하여 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41a 및 41b) 및 빔 스티어링 기구(51a 및 51b)를 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(58c)는 검출기(57)의 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔의 검출 결과에 의거하여 프리 펄스 레이저 빔의 진행 방향과 제1 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남이 저감되도록 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41a)를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(58c)는 검출기(57)의 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔의 검출 결과에 의거하여 메인 펄스 레이저 빔의 진행 방향과 제2 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남이 저감되도록 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41b)를 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(58c)는 검출기(57)의 제1 가이드 레이저 빔 및 프리 펄스 레이저 빔 중 적어도 하나의 검출 결과에 의거하여 프리 펄스 레이저 빔이 플라즈마 생성 영역(25)에 집광되도록 빔 스티어링 기구(51a)를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(58c)는 검출기(57)의 제2 가이드 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔 중 적어도 하나의 검출 결과에 의거하여 메인 펄스 레이저 빔이 플라즈마 생성 영역(25)에 집광되도록 빔 스티어링 기구(51b)를 제어하도록 구성될 수 있다.
제3 실시예에 있어서도, 프리 펄스 레이저 빔의 집광 및 메인 펄스 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다. 또한, 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔이 출력되지 않을 때에도 가이드 레이저 빔을 출력해서 빔 스티어링 기구(51a 및 51b)를 제어할 수 있다. 그러므로, 레이저 장치가 재개될 때 프리 펄스 레이저 빔 및 메인 펄스 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다.
6. 고속 응답 얼라인먼트 시스템을 포함하는 EUV 광 생성 시스템
도 7은 제4 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도이다. 제4 실시예에서는, 미러 수납 용기(60)의 윈도우(661)에 의해 반사된 레이저 빔을 검출해서 레이저 빔의 진행 방향을 제어하도록 구성된 기구가 설치될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 빔 스플리터(56)는 레이저 빔 외에 가이드 레이저 빔의 일부를 투과시키도록 구성될 수 있다. 다음에 빔 스플리터(56)를 투과한 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 빔 경로에는 스티어링 미러(611)가 설치될 수 있다. 스티어링 미러(611)는 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔을 윈도우(661)를 향해서 반사하도록 배치될 수 있다. 윈도우(661)는 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔이 각이 지게 입사하도록 배치될 수 있다. 윈도우(661)는 레이저 빔을 높은 투과율로 투과시키고 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 반사하도록 구성될 수 있다.
윈도우(661)에 의해 반사된 가이드 레이저 빔의 빔 경로에는 검출기(67)가 설치될 수 있다. 검출기(67)는 감광 면에서의 레이저 빔의 무게 중심 위치를 검출하도록 구성된 위치 감지 검출기(PSD) 등의 고속 응답 광 위치 검출기일 수 있다. 검출기(67)에 의해 검출된 레이저 빔의 무게 중심 위치는 제3 제어부(68)에 입력될 수 있다. 제3 제어부(68)는 검출기(67)의 검출 결과에 의거하여 레이저 빔이 플라즈마 생성 영역(25)에 집광되도록 스티어링 미러(611)의 자세를 제어하도록 구성될 수 있다. 스티어링 미러(611)는 피에조 소자를 이용해서 스티어링 미러(611)의 자세를 고속으로 조절할 수 있는 액추에이터를 포함할 수 있다.
제4 실시예에 따르면, 가이드 레이저 빔의 진행 방향의 변동 중, 진폭이 크고 주파수가 낮은 변동은 제2 제어부(58)에 의한 빔 스티어링 기구(51)의 제어에 의해 보상될 수 있다. 한편, 가이드 레이저 빔의 진행 방향의 변동 중, 진폭이 작고 주파수가 높은 변동은 제3 제어부(68)에 의한 스티어링 미러(611)의 제어에 의해 보상될 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 집광을 제어할 수 있다.
7. 가이드 레이저 빔 조절 기구를 포함하는 EUV 광 생성 시스템
도 8은 제5 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템의 예시적인 구성을 도시한 일부 단면도이다. 제5 실시예에서는, 가이드 레이저 장치(40)와 빔 경로 결합기(44) 사이에 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 조절하기 위한 조절 기구(81)가 설치될 수 있다.
조절 기구(81)는 고반사 미러(82 및 83)를 포함할 수 있다. 고반사 미러(82 및 83) 각각은 전술한 고반사 미러(42 및 43)와 마찬가지로, 액추에이터부에 의해 그 위치 및 자세가 조절될 수 있다. 고반사 미러(82 및 83)의 위치 및 자세가 조절됨에 따라, 가이드 레이저 장치(40)로부터의 가이드 레이저 빔의 진행 방향이 조절될 수 있다.
제1 제어부(48)는 검출기(47)의 검출 결과에 의거하여 레이저 장치(3)로부터 의 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 장치(40)로부터의 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남이 저감되도록 조절 기구(81)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔의 진행 방향을 조절하도록 구성된 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41) 대신에 레이저 빔의 진행 방향을 조절하는 기구가 없는 광학 소자가 이용될 수 있다.
8. 레이저 증폭기의 배치
도 9는 제6 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 레이저 빔 진행 방향 제어부의 일부를 개략적으로 도시한다. 제6 실시예에서는, 레이저 장치(3)는 마스터 오실레이터(300) 및 증폭기(301 및 302)를 포함할 수 있다. 레이저 빔 진행 방향 제어부(34)의 일부를 구성하는 가이드 레이저 장치(40), 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41), 및 빔 경로 결합기(44)의 하류측에 증폭기(303 및 304)가 더 설치될 수 있다. 증폭기(303 및 304)는 서브팹 플로어에 설치될 수 있다.
마스터 오실레이터(300)는 타겟을 플라즈마화하기 위한 레이저 빔의 시드(seed) 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 증폭기(301)는 마스터 오실레이터(300)로부터의 시드 빔을 증폭할 수 있고, 증폭기(302)는 증폭기(301)로부터의 증폭된 레이저 빔을 더 증폭할 수 있다.
레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)는 증폭기(302)로부터의 레이저 빔의 진행 방향을 조절하도록 구성되고 배치될 수 있다. 가이드 레이저 장치(40)는 가이드 레이저 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 빔 경로 결합기(44)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 통과한 레이저 빔의 빔 경로와 가이드 레이저 장치(40)로부터의 가이드 레이저 빔의 빔 경로를 서로 실질적으로 일치하도록 할 수 있다.
증폭기(303)는 빔 경로 결합기(44)로부터의 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔 의 결합된 레이저 빔을 적어도 증폭할 수 있다. 증폭기(304)는 증폭기(303)로부터 의 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 결합된 레이저 빔을 적어도 더 증폭할 수 있다. 증폭기(304)로부터 출력된 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔은 제1 또는 제2 실시예에서 설명한 광 검출부(45, 45a, 또는 45b)에 입사할 수 있다. 다르게는, 증폭기(304)로부터의 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔은 제3 실시예에서 설명한 빔 스티어링 기구(51, 51a, 또는 51b)에 입사할 수 있다. 또한, 제5 실시예에서 설명한 바와 같이, 가이드 레이저 장치(40)와 빔 경로 결합기(44) 사이에 조절 기구(81)가 설치될 수 있다.
EUV 광 생성 시스템에서는, 원하는 에너지를 갖는 EUV 광을 출력하기 위해서 높은 에너지의 레이저 빔을 타겟에 조사할 필요가 있다. 레이저 빔의 에너지가 높아지면, 레이저 빔의 빔 경로에 설치되는 광학 소자가 열 부하로 인해 변형될 우려가 더 있다. 따라서, 레이저 빔의 진행 방향이 변화할 수 있다. 특히, 복수의 증폭기가 이용될 경우, 레이저 빔의 에너지가 하류측의 증폭기에서는 높아질 수 있다. 이 때문에, 하류측의 증폭기의 출력부에서 레이저 빔의 진행 방향의 변화가 더 커질 수 있고, 레이저 빔의 빔 경로와 가이드 레이저 빔의 빔 경로를 서로 일치시키기 위한 제어량이 커질 수 있다.
제6 실시예에 따르면, 복수의 증폭기 사이에 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41) 및 빔 경로 결합기(44)를 설치할 수 있고, 레이저 빔의 진행 방향의 변동이 작은 동안에 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 서로 일치시킬 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남을 저감하기 위해 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)에 의한 제어량을 작게 할 수 있다. 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)에 의한 제어량이 작게 유지될 경우, 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 보다 고속으로 그리고 보다 고정밀도로 가동시킬 수 있다.
9. 검출기
9.1 2개의 위치에서 빔 프로파일을 검출
도 10a는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제1 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제1 예에서는, 샘플 빔의 2개의 다른 위치에서의 빔 프로파일을 검출하기 위해서, 먼저 빔 스플리터(73)에 의해 샘플 빔을 분기시킬 수 있고, 분기된 샘플 빔에 각기 다른 빔 경로 길이를 부여할 수 있다. 다음에, 이들 분기된 샘플 빔의 빔 프로파일을 검출할 수 있다. 여기서, 샘플 빔은 레이저 장치(3)로부터 챔버(2)에 이르는 빔 경로로부터 분기되어서 검출기(57 또는 47)에 입사하는 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 일부일 수 있다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 검출기는 밴드패스 필터(70), 빔 스플리터(73), 고반사 미러(77), 전사 광학계(75 및 79), 및 빔 프로파일러(570 및 590)를 포함할 수 있다.
밴드패스 필터(70)는 검출하려고 하는 샘플 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 빔 스플리터(73)는 밴드패스 필터(70)를 투과한 샘플 빔의 일부를 전사 광학계(75)를 향해서 투과시키고 나머지 부분을 고반사 미러(77)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다. 고반사 미러(77)는 빔 스플리터(73)에 의해 반사된 샘플 빔을 높은 반사율로 전사 광학계(79)를 향해서 반사하도록 배치될 수 있다.
전사 광학계(75)는 샘플 빔의 빔 경로 상의 위치 A1에서의 빔 단면을 빔 프로파일러(570)의 감광 면에 전사하도록 배치될 수 있다. 전사 광학계(79)는 샘플 빔의 빔 경로 상의 위치 A2에서의 빔 단면을 빔 프로파일러(590)의 감광 면에 전사하도록 배치될 수 있다. 빔 프로파일러(570 및 590) 각각은 그 감광 면에 전사된 샘플 빔의 빔 강도 분포를 출력하도록 구성될 수 있다.
제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)는 빔 프로파일러(570 및 590) 각각으로부터의 출력에 의거하여 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 다이버전스(파면의 곡률)를 산출할 수 있다. 예를 들면, 각각의 빔 프로파일러(570 및 590)에서 검출된 빔 강도 분포의 각각의 무게 중심 위치가 산출될 수 있고, 이 무게 중심 위치가 레이저 빔 및/또는 가이드 레이저 빔의 위치를 나타내는 값으로서 이용될 수 있다. 또한, 빔 프로파일러(570 및 590)에서 검출된 각각의 빔 강도 분포에서의 무게 중심 위치의 차와 위치 A1과 A2 사이의 간격으로부터 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 진행 방향이 산출될 수 있고, 이 정보는 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 나타내는 값으로서 이용될 수 있다. 또한, 빔 프로파일러(570 및 590)에 의해 검출된 샘플 빔의 각각의 빔 폭, 예를 들면 반치 전폭(full width at half maximum)의 차로부터 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
이상의 산출 결과에 의거하여, 제2 제어부(58)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41) 및 빔 스티어링 기구(51) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 다르게는, 이상의 산출 결과에 의거하여, 제1 제어부(48)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 제어할 수 있다.
도 10b 및 도 10c는 도 10a에 도시한 검출기의 제1 예의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제1 예의 변형예는 복수의 밴드패스 필터(71 및 72)를 전환해서 사용할 수 있게 구성한 점에서 도 10a에 도시한 제1 예와 다를 수 있다. 도 10b 및 도 10c에 도시한 바와 같이, 밴드패스 필터(71 및 72)는 구동부(78)에 의해 이동가능하다. 구동부(78)는 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 제어될 수 있다. 밴드패스 필터(71)는 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔을 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 밴드패스 필터(72)는 가이드 레이저 빔을 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다.
도 10b에 도시한 바와 같이, 구동부(78)가 샘플 빔의 빔 경로 내로 밴드패스 필터(71)를 이동시킬 때, 빔 스플리터(73)에는 레이저 빔이 도달할 수 있다. 따라서, 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
도 10c에 도시한 바와 같이, 구동부(78)가 샘플 빔의 빔 경로 내로 밴드패스 필터(72)를 이동시킬 때, 빔 스플리터(73)에는 가이드 레이저 빔이 도달할 수 있다. 따라서, 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
여기서, 전사 광학계(75 및 79) 각각은 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 파장에 대하여 색수차를 보정하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들면, 전사 광학계(75 및 79) 각각은 무색 렌즈 또는 그 조합일 수 있다. 또한, 전사 광학계(75 및 79) 각각은 원리적으로 색수차가 적도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 전사 광학계(75 및 79) 각각은 반사 광학 소자일 수 있다.
제1 예의 변형예에 따르면, 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔을 검출하기 위해서 동일한 빔 프로파일러(570 및 590)가 이용될 수 있으므로, 고정밀도로 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남이 검출될 수 있다.
9.2 빔 프로파일과 포인팅을 검출
도 11a는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제2 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제2 예에서는, 주어진 위치에서의 샘플 빔의 프로파일과 샘플 빔의 초점 위치에서의 빔 프로파일 또는 포인팅을 검출하기 위해서 빔 스플리터(73)에 의해 샘플 빔을 분기시킬 수 있다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 검출기는 밴드패스 필터(70), 빔 스플리터(73), 집광 광학계(74), 전사 광학계(75), 및 빔 프로파일러(540 및 570)를 포함할 수 있다.
밴드패스 필터(70)는 검출하려고 하는 샘플 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 빔 스플리터(73)는 밴드패스 필터(70)를 투과한 샘플 빔의 일부를 전사 광학계(75)를 향해서 투과시키고 나머지 부분을 집광 광학계(74)를 향해서 반사하도록 구성되고 배치될 수 있다.
전사 광학계(75)는 빔 스플리터(73)를 투과한 샘플 빔의 빔 단면을 빔 프로파일러(570)의 감광 면에 전사하도록 구성될 수 있다. 집광 광학계(74)는 빔 스플리터(73)에 의해 반사된 샘플 빔을 집광 광학계(74)로부터 초점 거리 F 떨어진 위치에 설치된 빔 프로파일러(540)의 감광 면에 결상시키도록 구성될 수 있다. 초점 거리 F는 집광 광학계(74)에서의 초점 거리일 수 있다. 빔 프로파일러(540 및 570) 각각은 그 감광 면에 결상 또는 전사된 샘플 빔의 빔 강도 분포를 출력하도록 구성될 수 있다.
제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)는 빔 프로파일러(540 및 570) 각각으로부터의 출력에 의거하여 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 다이버전스 즉 파면의 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 빔 프로파일러(540 및 570) 각각에서 검출된 빔 강도 분포의 무게 중심 위치가 산출될 수 있고, 이 무게 중심 위치가 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 위치를 나타내기 위해 이용될 수 있다. 또한, 각각의 빔 프로파일러(540 및 570)에서 검출된 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 빔 강도 분포에서의 각각의 무게 중심 위치의 차로부터 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 진행 방향이 산출될 수 있다. 또한, 빔 프로파일러(570)에서 검출된 샘플 빔의 빔 폭, 예를 들면 반치 전폭과 빔 프로파일러(540)에서 검출된 초점 크기(spot size)로부터 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
이상의 산출 결과에 의거하여, 제2 제어부(58)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41) 및 빔 스티어링 기구(51) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 다르게는, 이상의 산출 결과에 의거하여, 제1 제어부(48)가 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 제어할 수 있다.
도 11b는 도 11a에 도시한 검출기의 제2 예의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제2 예의 변형예는 복수의 밴드패스 필터(71 및 72)를 전환하여 사용할 수 있게 한 점에서 도 11a에 도시한 제2 예와 다를 수 있다. 도 11b에 도시한 바와 같이, 밴드패스 필터(71 및 72)는 구동부(78)에 의해 이동가능하다. 구동부(78)는 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 제어될 수 있다. 밴드패스 필터(71)는 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 밴드패스 필터(72)는 가이드 레이저 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다.
도 11b에 도시한 바와 같이, 구동부(78)가 샘플 빔의 빔 경로 내로 밴드패스 필터(71)를 이동시킬 때, 빔 스플리터(73)에는 레이저 빔이 도달할 수 있다. 따라서, 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
구동부(78)가 샘플 빔의 빔 경로 내로 밴드패스 필터(72)를 이동시킬 때, 빔 스플리터(73)에는 가이드 레이저 빔이 도달할 수 있다. 따라서, 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
여기서, 집광 광학계(74) 및 전사 광학계(75) 각각은 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 파장에 대하여 색수차를 보정할 수 있다. 예를 들면, 집광 광학계(74) 및 전사 광학계(75) 각각은 무색 렌즈 또는 그 조합일 수 있다. 또한, 집광 광학계(74) 및 전사 광학계(75) 각각은 원리적으로 색수차가 적도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 집광 광학계(74) 및 전사 광학계(75) 각각은 반사 광학 소자일 수 있다.
제2 예의 변형예에 따르면, 레이저 빔과 가이드 레이저 빔을 검출하기 위해서 동일한 빔 프로파일러(540 및 570)가 이용될 수 있으므로, 고정밀도로 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남이 검출될 수 있다.
9.3 샥-하트만 파면 센서를 사용
도 12a는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제3 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제3 예에서는, 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 진행 방향과 파면의 곡률을 계측하기 위해서 샥-하트만 파면 센서가 사용될 수 있다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 검출기는 밴드패스 필터(70), 및 샥-하트만 파면 센서(90)를 포함할 수 있다. 샥-하트만 파면 센서(90)는 마이크로렌즈 어레이(91) 및 전하 결합 소자(CCD) 카메라(93)를 포함할 수 있다.
밴드패스 필터(70)는 검출하려고 하는 샘플 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 마이크로렌즈 어레이(91)는 복수의 미소한 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈가 2차원으로 배치된 광학 소자일 수 있다. CCD 카메라(93)는 마이크로렌즈 어레이(91)에 의해 형성되는 투영 상을 촬상하기 위한 소자일 수 있다.
제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)는 CCD 카메라(93)로부터의 출력에 의거하여 레이저 빔 또는 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 다이버전스 즉 파면의 곡률을 산출할 수 있다. 그리고, 이상의 산출 결과에 의거하여, 제2 제어부(58)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41) 및 빔 스티어링 기구(51) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 다르게는, 이상의 산출 결과에 의거하여, 제1 제어부(48)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41)를 제어할 수 있다.
도 12b는 도 12a에 도시한 검출기의 제3 예의 변형예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제3 예의 변형예는 복수의 밴드패스 필터(71 및 72)를 전환하여 사용할 수 있게 구성한 점에서 도 12a에 도시한 제3 예와 다를 수 있다. 도 12b에 도시한 바와 같이, 밴드패스 필터(71 및 72)는 구동부(78)에 의해 이동가능하다. 구동부(78)는 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 제어될 수 있다. 샥-하트만 파면 센서(90)에 있어서, 마이크로렌즈 어레이(91) 대신에 다수의 핀홀을 갖는 스크린(92)이 이용될 수 있다. 밴드패스 필터(71)는 레이저 장치(3)로부터의 레이저 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 밴드패스 필터(72)는 가이드 레이저 빔을 높은 투과율로 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다.
도 12b에 도시한 바와 같이, 구동부(78)가 샘플 빔의 빔 경로 내로 밴드패스 필터(71)를 이동시킬 때, 샥-하트만 파면 센서(90)에는 레이저 빔이 도달할 수 있다. 따라서, 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
구동부(78)가 샘플 빔의 빔 경로 내로 밴드패스 필터(72)를 이동시킬 때, 샥-하트만 파면 센서(90)에는 가이드 레이저 빔이 도달할 수 있다. 따라서, 제2 제어부(58) 또는 제1 제어부(48)에 의해 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률이 산출될 수 있다.
제3 예의 변형예에 따르면, 레이저 빔과 가이드 레이저 빔을 검출하기 위해서 단 하나의 샥-하트만 파면 센서(90)가 이용될 수 있으므로, 고정밀도로 레이저 빔의 진행 방향과 가이드 레이저 빔의 진행 방향 사이의 어긋남이 검출될 수 있다.
9.4 광 위치 검출기를 사용
도 13은 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제4 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제4 예에서는, 가이드 레이저 빔의 위치를 검출하기 위해서 PSD 등의 고속 응답 광 위치 검출기가 이용될 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 검출기는 밴드패스 필터(720), 집광 광학계(740), 및 광 위치 검출기(571)를 포함할 수 있다. 밴드패스 필터(720)는 가이드 레이저 빔을 투과시키고 다른 파장의 광을 감쇠 또는 차단하도록 구성된 광학 필터일 수 있다. 집광 광학계(740)는 밴드패스 필터(720)를 투과한 가이드 레이저 빔을 집광 광학계(740)로부터 초점 거리 F0 떨어진 위치에 설치된 광 위치 검출기(571)의 감광 면에 집광하도록 배치될 수 있다. 초점 거리 F0는 집광 광학계(740)에서의 초점 거리일 수 있다. 광 위치 검출기(571)는 그 감광 면에서 집광된 가이드 레이저 빔의 무게 중심의 위치를 출력할 수 있다.
광 위치 검출기(571)의 출력에 의거하여, 제2 제어부(58)는 빔 스티어링 기구(51)를 제어할 수 있다. 광 위치 검출기(571)는 빔 강도 분포 대신에 무게 중심 위치를 출력하므로, 고속으로 처리를 실행할 수 있다. 따라서, 빔 스티어링 기구(51)의 진동에 적응할 수 있고, 레이저 빔 및 가이드 레이저 빔의 진행 방향의 변화가 억제될 수 있다. 여기서, 광 위치 검출기(571) 대신에 4 분할 센서가 이용될 수 있다.
9.5 제1 내지 제4 예의 조합
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 EUV 광 생성 시스템에서의 검출기의 제5 예의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 제5 예에서는, 전술한 제1 내지 제4 예가 조합될 수 있다.
제3 실시예(도 6 참조)에서 설명한 바와 같이, 빔 스플리터(56)의 제1 면에는 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔이 입사할 수 있고, 빔 스플리터(56)의 제2 면에는 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔이 입사할 수 있다. 빔 스플리터(56)의 제1 면으로부터는 적어도 프리 펄스 레이저 빔과 메인 펄스 레이저 빔이 출력되어, 챔버(2) 내에 도입될 수 있다. 빔 스플리터(56)의 제2 면으로부터는 샘플 빔으로서 총괄하여 프리 펄스 레이저 빔의 일부, 제1 가이드 레이저 빔, 메인 펄스 레이저 빔의 일부, 및 제2 가이드 레이저 빔이 출력될 수 있다.
샘플 빔의 빔 경로에는 빔 스플리터(561, 562 및 56a) 및 고반사 미러(56b)가 이 순서로 배치될 수 있다. 빔 스플리터(561)는 제1 가이드 레이저 빔의 일부를 반사하고 샘플 빔의 나머지 부분을 투과시키도록 구성될 수 있다. 빔 스플리터(562)는 제2 가이드 레이저 빔의 일부를 반사하고 샘플 빔의 나머지 부분을 투과시키도록 구성될 수 있다. 빔 스플리터(56a)는 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 반사하고 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔을 높은 투과율로 투과시키도록 구성될 수 있다. 고반사 미러(56b)는 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔을 높은 반사율로 반사하도록 구성될 수 있다.
빔 스플리터(561)에 의해 반사된 제1 가이드 레이저 빔의 빔 경로에는 밴드패스 필터(721), 집광 광학계(741), 및 광 위치 검출기(571)를 포함하는 검출기의 제4 예와 마찬가지로 구성된 검출기가 설치될 수 있다. 이에 따라, 제2 제어부(58)는 제1 가이드 레이저 빔의 위치를 검출하고 빔 스티어링 기구(51a)를 고속으로 제어할 수 있다.
빔 스플리터(562)에 의해 반사된 제2 가이드 레이저 빔의 빔 경로에는 밴드패스 필터(722), 집광 광학계(742), 및 광 위치 검출기(572)를 포함하는 검출기의 제4 예와 마찬가지로 구성된 검출기가 설치될 수 있다. 이에 따라, 제2 제어부(58)는 제2 가이드 레이저 빔의 위치를 검출하고 빔 스티어링 기구(51b)를 고속으로 제어할 수 있다.
빔 스플리터(56a)에 의해 반사된 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔의 빔 경로에는 검출기의 제2 예의 변형예와 마찬가지로 구성된 검출기가 설치될 수 있다. 이에 따라, 제2 제어부(58)는 프리 펄스 레이저 빔 및 제1 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률을 산출하고 빔 스티어링 기구(51a) 또는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41a)를 제어할 수 있다. 검출기의 제2 예의 변형예와 마찬가지인 검출기 대신에, 검출기의 제1 또는 제3 예와 마찬가지로 구성된 검출기가 이용될 수 있다.
고반사 미러(56b)에 의해 반사된 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔의 빔 경로에는 검출기의 제2 예의 변형예와 마찬가지로 구성된 검출기가 설치될 수 있다. 이에 따라, 제2 제어부(58)는 메인 펄스 레이저 빔 및 제2 가이드 레이저 빔의 위치, 진행 방향, 및/또는 파면의 곡률을 산출하고 빔 스티어링 기구(51b) 또는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구(41b)를 제어할 수 있다. 검출기의 제2 예의 변형예와 마찬가지인 검출기 대신에, 검출기의 제1 또는 제3 예와 마찬가지로 구성된 검출기가 이용될 수 있다.
10. 보충 설명
10.1 조절 기구
도 15는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구의 예시적인 동작을 설명하기 위한 도면이다. 고반사 미러(42 및 43)의 각각의 자세 각도(θx, θy)를 제어함으로써, 입사하는 레이저 빔의 진행 방향이 원하는 방향으로 조절될 수 있다. 각도 θx의 방향과 각도 θy의 방향은 서로 직교할 수 있다. 예를 들면, 고반사 미러(42 및 43)가 각각 장착되는 미러 홀더(421 및 431)(도 2 참조)는 짐벌 기구에 의한 조절 기능을 가질 수 있다. 짐벌 기구는 서로 직교하는 2축을 중심으로 해서 물체를 회전시키는 회전대의 일종이다.
10.2 액추에이터부
도 16은 레이저 빔 진행 방향 조절 기구에서의 액추에이터부의 구체예를 도시한다. 고반사 미러(42)는 미러 홀더(421)에 의해 지지될 수 있고, 미러 홀더(421)는 접속부(422)를 통해서 베이스부(423)에 대하여 변위 가능하게 부착될 수 있다. 예를 들면, 접속부(422)는 스프링 및 가이드로 구성될 수 있다. 스프링은 미러 홀더(421)와 베이스부(423)가 서로 끌어당길 수 있도록 미러 홀더(421)와 베이스부(423)에 힘을 작용시킬 수 있다. 가이드는 미러 홀더(421)가 베이스부(423)에 대하여 소정의 방향으로 변위 가능하도록 변위 방향을 규제할 수 있다. 피에조 소자가 이용되는 3개의 접속부(422) 각각의 제1 단부는 베이스부(423)에 고정될 수 있다. 3개의 접속부(422) 각각의 제2 단부는 미러 홀더(421)에 접촉할 수 있다. 3개의 접속부(422)의 각각은 제1 제어부(48)에 의해 제어되는 드라이버로부터의 구동 신호에 따라 베이스부(423)와 미러 홀더(421) 사이의 거리를 접속부(422)마다 독립적으로 변화시키는 이송 기구를 포함할 수 있다. 베이스부(423)는 레이저 빔 진행 방향 조절 기구의 하우징에 고정될 수 있다.
이렇게, 베이스부(423)와 미러 홀더(421) 사이의 거리를 3개의 점에서 독립적으로 변경함으로써, 고반사 미러(42)의 자세를 θx의 방향과 θy의 방향에서 조절할 수 있다. 고반사 미러(43, 52, 및 53) 각각의 자세를 조절하기 위한 액추에이터부도 마찬가지로 구성될 수 있다.
전술한 실시예들 및 그 변형예들은 단지 본 개시를 구현하기 위한 예들이고, 본 개시는 이것으로 제한되지 않는다. 규격 등에 따른 다양한 변형은 본 개시의 범위 내에 있고, 다른 다양한 실시예들이 본 개시의 범위 내에서 가능하다. 예를 들면, 실시예들 중 특정한 것들을 위해 예시된 변형예들이 (여기에 설명된 다른 실시예들을 포함하여) 다른 실시예들에도 적용될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 용어는, "비한정적인" 것으로 해석되어야 한다. 예를 들면, "포함한다" 및 "포함된다"라고 하는 용어는 "기재된 구성 요소를 포함하는 것이고 기재된 구성 요소에 한정되지 않는다"라고 해석되어야 한다. "갖는다"라고 하는 용어는 "기재된 구성 요소를 갖는 것이고 기재된 구성 요소에 한정되지 않는다"라고 해석되어야 한다. 또한 수식구 "하나의"는 "적어도 하나" 또는 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 레이저 장치와 함께 사용하기 위한 얼라인먼트 시스템(alignment system)으로서,
    가이드 레이저 빔을 출력하도록 구성된 가이드 레이저 디바이스;
    상기 레이저 장치로부터의 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔 중 적어도 하나의 빔의 진행 방향을 조절하도록 구성된 조절 기구(adjusting mechanism);
    상기 레이저 빔의 진행 방향과 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향이 서로 실질적으로 일치하게 제어하도록 구성된 빔 경로 결합부(beam path combiner) - 상기 조절 기구가, 상기 빔 경로 결합부보다, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔 중 적어도 하나의 빔 경로의 상류측에 배치됨 -;
    상기 빔 경로 결합부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔을 검출하도록 구성된 제1 광 검출부(optical detection unit);
    상기 제1 광 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 조절 기구를 제어하도록 구성된 제1 제어부;
    상기 빔 경로 결합부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 제어하도록 구성된 빔 스티어링부(beam steering unit);
    상기 빔 스티어링부의 하류측에 제공되며, 적어도 상기 가이드 레이저 빔을 검출하도록 구성된 제2 광 검출부; 및
    상기 제2 광 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 빔 스티어링부를 제어하도록 구성된 제2 제어부
    를 포함하는 얼라인먼트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔 스티어링부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 제어하도록 구성된 빔 경로 조절부(beam path adjuster);
    상기 빔 경로 조절부의 하류측에 제공되며, 적어도 상기 가이드 레이저 빔의 위치를 검출하도록 구성된 제3 광 검출부; 및
    상기 제3 광 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 빔 경로 조절부를 제어하도록 구성된 제3 제어부
    를 더 포함하는 얼라인먼트 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 빔 경로 결합부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔을 증폭하도록 구성된 증폭기를 더 포함하는 얼라인먼트 시스템.
  4. 레이저 장치와 함께 사용하기 위한 얼라인먼트 시스템으로서,
    가이드 레이저 빔을 출력하도록 구성된 가이드 레이저 디바이스;
    상기 레이저 장치로부터의 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔 중 적어도 하나의 빔의 진행 방향을 조절하도록 구성된 조절 기구;
    상기 레이저 빔의 진행 방향과 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향이 서로 실질적으로 일치하게 제어하도록 구성된 빔 경로 결합부 - 상기 조절 기구가, 상기 빔 경로 결합부보다, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔 중 적어도 하나의 빔 경로의 상류측에 배치됨 -;
    상기 빔 경로 결합부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔의 진행 방향을 제어하도록 구성된 빔 스티어링부;
    상기 빔 스티어링부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔 및 상기 가이드 레이저 빔을 검출하도록 구성된 광 검출부; 및
    상기 광 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 조절 기구 및 상기 빔 스티어링부를 제어하도록 구성된 제어부
    를 포함하는 얼라인먼트 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 빔 경로 결합부의 하류측에 제공되며, 상기 레이저 빔을 증폭하도록 구성된 증폭기를 더 포함하는 얼라인먼트 시스템.
  6. 극단 자외광(extreme ultraviolet light) 생성 시스템으로서,
    제1항의 얼라인먼트 시스템;
    챔버 - 상기 챔버는, 레이저 빔을 상기 챔버로 도입하는 입사구(inlet)를 가짐 -;
    상기 챔버에 제공되며, 상기 챔버 내의 미리 정해진 영역에 타겟 물질을 공급하도록 구성된 타겟 공급부; 및
    상기 레이저 빔을 상기 챔버 내의 상기 미리 정해진 영역에서 집광하도록 구성된 레이저 빔 집광 광학계(laser beam focusing optical system)
    를 포함하는 극단 자외광 생성 시스템.
  7. 극단 자외광 생성 시스템으로서,
    제4항의 얼라인먼트 시스템;
    챔버 - 상기 챔버는, 레이저 빔을 상기 챔버로 도입하는 입사구를 가짐 -;
    상기 챔버에 제공되며, 상기 챔버 내의 미리 정해진 영역에 타겟 물질을 공급하도록 구성된 타겟 공급부; 및
    상기 레이저 빔을 상기 챔버 내의 상기 미리 정해진 영역에서 집광하도록 구성된 레이저 빔 집광 광학계
    를 포함하는 극단 자외광 생성 시스템.
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