KR101994020B1

KR101994020B1 - 레이저 장치 및 극자외광 생성 장치

Info

Publication number: KR101994020B1
Application number: KR1020177027146A
Authority: KR
Inventors: 고우지 후나오카; 마사시 나루세
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2019-06-27
Also published as: DE112016001820T5; KR20170125060A; US10211589B2; WO2016171158A1; JPWO2016171158A1; CN107534262B; DE112016001820B4; CN107534262A; JP6403876B2; US20180034228A1

Abstract

베이스 프레임 상에 키네마틱 마운트를 거쳐서 증폭 장치가 탑재되는 레이저 장치와 이것을 사용한 극자외(EUV) 장치에 있어서, 키네마틱 마운트의 구조에 열팽창·수축이 생겨도, 광축이 변화하지 않고, 레이저의 품질이 악화되는 일이 없도록 한다. 키네마틱 마운트(31~33)가 0 자유도, 1 자유도, 및 2 자유도를 가지는 3점(O, A, B)으로 구성되고, 이들 3점으로 구성되는 평면에 수직인 방향에서 보아, 레이저광(18)의 증폭 장치(28)로의 입사 광축 또는 증폭 장치로부터의 사출 광축의 연장선(SU, CT)이 0 자유도의 점(O)을 향하고 있고, 1 자유도의 점(A)의 병진 방향이 0 자유도의 점(O)을 향하고 있고, 광축의 연장선은 1 자유도의 점(A)측보다 상기 2 자유도의 점(B)측을 지난다.

Description

레이저 장치 및 극자외광 생성 장치

본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 장치를 고정하는 마운트의 구조에 관한 것과 아울러, 이 레이저 장치의 출력 레이저광을 이용한 극자외광(extreme ultraviolet light) 생성 장치에 관한 것이다.

종래의 레이저 장치로서는, 레이저 장치를 복수대 연결하여, 큰 출력의 레이저광을 얻는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이러한 레이저 장치의 마운트 구조로서는, 키네마틱 마운트(kinematic mount)가 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

이 구조는, 과잉 구속이 없기 때문에, 피지지 물체와 지지 베이스의 사이에 열변형차가 발생하여도, 각각을 왜곡시키는 힘이 발생하지 않는다는 것이 알려져 있다.

또한, 홀딩 기구(holding mechanism)를 구비한 키네마틱 마운트에 레이저 장치를 탑재하고, 광축이, 0 자유도와 1 자유도를 잇는 선 상을 통과하도록 배치함으로써, 열팽창에 의한 광축의 변화를 방지하는 구조를 제안한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).

또, 이하 「자유도」는 DOF(Degree Of Freedom)라고도 칭한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-78187호 공보([0004]~[0005], 도 6) 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2011-159901호 공보(도 1) 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2008-60261호 공보

일반적으로, 고출력을 인가하는 레이저 장치는, 대형이고, 온도 변화도 크기 때문에, 레이저 장치를 탑재한 시스템에서는, 레이저 장치의 열팽창·수축에 의해, 광축이 변화하고, 레이저의 품질이 악화된다.

상기한 특허문헌 3의 경우는, 홀딩 기구에 의해, 키네마틱 마운트의 움직임이 저해되고, 열팽창에 의해, 레이저 장치 혹은 지지 베이스가 왜곡되어, 광축이 변화한다고 하는 과제가 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 레이저 장치를 고정하는 키네마틱 마운트의 구조에 열팽창·수축이 생겨도, 광축이 변화하지 않고, 레이저의 품질이 악화되는 일이 없는 레이저 장치 및 그 출력 레이저광을 이용한 극자외광 생성 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레이저 장치는, 베이스 프레임 상에 키네마틱 마운트를 거쳐서 증폭 장치가 탑재되는 레이저 장치에 있어서, 상기 키네마틱 마운트가 0 자유도, 1 자유도, 및 2 자유도를 가지는 3점으로 구성되고, 상기 3점으로 구성되는 평면에 수직인 방향에서 보면, 레이저광의 상기 증폭 장치로의 입사 광축 또는 상기 증폭 장치로부터의 사출 광축의 연장선이 상기 0 자유도의 점을 향하고 있고, 상기 1 자유도의 점의 병진(竝進) 방향이 상기 0 자유도의 점을 향하고 있고, 상기 광축의 연장선은 상기 1 자유도의 점측보다 상기 2 자유도의 점측을 지나는 것이다.

또한, 본 발명에서는, 베이스 프레임 상에 키네마틱 마운트를 거쳐서 증폭 장치가 탑재된 레이저 장치에 있어서, 상기 키네마틱 마운트가, 1 자유도를 가지는 3점으로 구성되고, 상기 3점의 각각의 병진 방향이, 상기 3점으로 구성된 삼각형 평면 내의 1점을 향하고 있고, 상기 평면에 수직인 방향에서 보면, 레이저광의 상기 증폭 장치로의 입사 광축 또는 상기 증폭 장치로부터의 사출 광축의 연장선이 상기 삼각형 평면 내의 1점을 향하고 있는 레이저 장치가 제공된다.

또, 본 발명에서는, 타겟 물질에 조사되는 적어도 1개의 레이저광을, 상기의 레이저 장치로부터 도입하기 위한 개구부가 마련된 챔버와, 상기 챔버가 탑재된 기준 부재와, 상기 설정된 영역에 공급되는 상기 타겟 물질에 상기 적어도 1개의 레이저광을 집광하여 상기 타겟 물질을 플라즈마화하기 위한 레이저광 집광 광학계와, 상기 기준 부재에 고정되고, 상기 플라즈마화한 상기 타겟 물질로부터 방사되는 극자외광을 집광하기 위한 집광 미러를 구비한 극자외광 생성 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 레이저 장치는, 키네마틱 마운트가 0 자유도, 1 자유도, 및 2 자유도를 가지는 3점으로 구성되고, 이들 3점으로 구성되는 평면에 수직인 방향에서 보면, 레이저광의 증폭 장치로의 입사 광축 또는 증폭 장치로부터의 사출 광축의 연장선이 0 자유도의 점을 향하고 있고, 1 자유도의 점의 병진 방향이 0 자유도의 점을 향하고 있고, 광축의 연장선은 1 자유도의 점측보다 2 자유도의 점측을 지나도록 구성했으므로, 레이저 장치의 균일한 열팽창 성분에 대해서는, 레이저 장치에 입사 혹은 사출하는 광축의 평면 방향의 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 1 자유도의 점측으로 전도하는 것을 방지할 수 있고, 2 자유도의 홀딩 기구가 불필요하게 되기 때문에, 홀딩에 의한 왜곡의 발생을 방지함으로써, 광축 변화를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 레이저 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 레이저 장치의 열팽창시의 변화를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 레이저 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 레이저 장치의 열팽창시의 변화를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 레이저 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 레이저 장치의 선 A-A로 절단했을 때의 정면 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 레이저 장치를 나타내는 사시도이다.
도 8은 종래부터 알려져 있는 레이저 장치의 증폭 장치의 구조예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 특허문헌 3의 레이저 장치를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9에 나타낸 레이저 장치를 화살표 방향 B로부터 보았을 때의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 레이저 장치의 출력 레이저광을 사용한 극자외광 생성 장치와 그 노광 장치를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 EUV광 생성 장치 및 노광 장치의 IIB-IIB면에서의 단면도이다.

레이저 장치

우선, 본 발명에 따른 레이저 장치의 각 실시 형태에 대해, 이하에 도면을 참조하여 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1에 나타내는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 레이저 장치(1)는, 개략적으로 베이스 프레임(17) 상에 키네마틱 마운트(31~33)를 거쳐서 증폭부(26)가 탑재되는 구조를 가진다. 증폭부(26)는 프레임(27) 위에 탑재되어 있다. 베이스 프레임(17)에는, 발진 장치(2) 및 레이저광 전파 장치(3)도 도시한 바와 같이 탑재되어 있다. 또, 증폭부(26) 및 프레임(27)을, 이하 증폭 장치(28)라고 칭한다.

<증폭 장치의 구조예>

상기한 증폭 장치로서는, 종래부터 알려져 있는, 예를 들면 국제 공개 제2014/156538호 공보 및 일본 특허 공개 제2011-159901호 공보에 개시된, 직교 여기형 가스 레이저 장치를 이용할 수 있다.

예를 들면, 전자의 증폭 장치의 경우에는 도 8에 나타내는 구조를 가지고 있다. 이 증폭 장치는 CO₂ 가스 등의 레이저 매개 가스를 봉입한 밀폐 구조의 케이스(11A)를 가지고 있고, 케이스 내에 레이저 매개 가스 방전 여기용의 방전 전극(21A, 21B), 레이저 매개 가스를 냉각하는 열교환기(22A, 22B), 및 레이저 매개 가스를 순환시키는 송풍기(23A)가 마련되어 있다.

또한, 이 예에서는, 방전 전극(21A, 21B), 열교환기(22A, 22B), 송풍기(23A) 및 가스 덕트(24A, 24B)가 각각 2쌍씩 마련되어 있다. 구체적으로는, 본체부(10A)의 X축 방향의 길이의 거의 절반의 길이를 가지는 방전 전극(21A, 21B)이 X축 방향으로 배치되고, 이들 방전 전극(21A, 21B)의 각각에 열교환기, 송풍기 및 가스 덕트가 마련되어 있다. 또, 여기서는, 각각의 송풍기의 송풍 방향이 대향하도록 배치되어 있다.

도 1로 되돌아가서, 발진 장치(2)의 윈도우(6)로부터 출력된 레이저광(18)은 증폭 장치(28)에서의 증폭부(26)의 입사 윈도우(4)로부터 입사되고, 증폭부(26)에서 증폭된 후, 사출 윈도우(5)로부터 사출되고, 레이저광 전파 장치(3)의 입사 윈도우(7)에 입사된다. 그리고, 레이저광 전파 장치(3)를 거쳐서, 다음의 유닛(도시하지 않음)에 고출력인 레이저광이 공급된다.

이러한 고출력인 레이저광은 차세대 노광기용 극자외(EUV(Extreme UltraViolet): 이하, EUV라고 약칭함) 광원의 드라이버 광원으로서 이용된다. 이 EUV 장치의 예로서는, 일본 특허 공개 제2008-85292호 외에, 후술하는 바와 같이, 일본 특허 공개 제2013-69655호에 기재된 것이 있다.

고출력인 증폭 장치(28)는 큰 발열체이다. EUV용의 경우, 100㎾의 전력이 투입된다. 그 대부분은 열로 바뀌기 때문에, 대형의 레이저 매질 냉각계가 필요하고, 증폭부(26)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 수백㎏~1t의 중량으로 된다.

또한, 레이저 장치가, 큰 열팽창에 의해 광축이 변화한 경우는, 레이저광이 애퍼쳐(aperture)나 윈도우나 미러의 단부 등에 부딪혀, 빔 프로파일이 악화된다. 그 결과, EUV광의 드라이버 광원으로서 사용하는 경우는, 집광성이 악화됨으로써 EUV광의 출력이 저하해 버린다. 또한, 레이저 가공에서는, 집광성이 저하됨으로써, 가공 품질이 악화된다.

이에 대해서는, 다음에 보다 상세히 설명한다.

<키네마틱 마운트의 설명>

증폭 장치(28)는 베이스 프레임(17) 상에 키네마틱 마운트(31~33)의 3점을 통해 고정되어 있다.

키네마틱 마운트(31~33)는 각각 하기의 제 1 ~ 제 3 지지부를 구성하고, 원추 모양 또는 반구 모양의 오목부 및 V형 홈을 가지는 프레임(27)의 바닥면 또는 하면(16)의 사이에 구체(spherical members)(8~10)가 삽입된 구조로, 3점 모두 회전 성분은 구속되지 않는다.

제 1 지지부는 키네마틱 마운트(31)의 상면에 마련된 원추 모양의 오목부(11)와, 증폭부(26)를 지지하는 프레임(27)의 바닥면(16)에 마련된 원추 모양의 오목부(14)와, 원추형의 오목부(11, 14)에 삽입되는 구체(8)로 구성되고, 병진 방향의 움직임은 구속되고, 자유도는 없다. 이 0 자유도를 여기서는 0DOF라고 부른다.

제 2 지지부는 키네마틱 마운트(32)의 상면에 마련된 V형 홈(12)과, 증폭부(26)의 프레임(27)의 바닥면에 마련된 V형 홈(15)과, V형 홈(12, 15)에 삽입되는 구체(9)로 구성된다. V형 홈(12, 15)은 제 1 지지부를 구성하는 점 O를 향하고 있고, AO축에 수직인 병진 방향의 움직임은 구속되고, AO축 방향의 1 자유도를 가진다. 여기서는, 이것을 1DOF라고 부른다.

제 3 지지부는 키네마틱 마운트(32)의 상면, 즉 평면(13)과, 증폭부(26)의 프레임(27)의 바닥면(16)과, 이 바닥면(16)에 접촉하는 구체(10)로 구성된다. 평면(13, 16)은 키네마틱 마운트(31~33)의 구체(8~10)의 3점을 포함하는 평면과 평행하게 되어 있다. 이 평면(13, 16)과 수직인 방향은 구속되고, 평면 방향의 2 자유도를 가진다. 여기서는, 이것을 2DOF라고 부른다.

이렇게 구성된 키네마틱 마운트는, 과잉 구속이 없기 때문에, 증폭 장치(28)가 열팽창하여도, 증폭 장치(28)나 베이스 프레임을 왜곡시키는 힘이 발생하지 않는 것이 알려져 있다.

<제 1 지지부를 구성하는 0DOF의 점 O를 향하는 입사·사출 광축의 설명>

도 2는 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 평면에 수직인 윗 방향에서 도 1을 보았을 때의 평면도이다. 0DOF, 1DOF, 및 2DOF의 위치를 각각 O, A, 및 B로 하고, 윈도우(4, 5)의 중심 위치를 각각 U 및 C라고 한다. 본 실시 형태에서는, 즉 증폭부(26)로의 입사광축 SU의 연장선이 0DOF의 점 O를 향하도록 하였다. 또한, 증폭부(26)로부터의 사출광축 CT도 연장선이 0DOF의 점 O를 향하도록 하였다.

<0DOF를 향하는 작용의 설명>

본 발명의 작용을, 도 2를 이용하여 설명한다. 증폭 장치(28)의 열팽창 후의 형상을 파선으로 나타낸다. 점 A 및 점 C의 열팽창한 후의 위치를 각각 A' 및 C'라고 한다. 0DOF의 점 O는 병진 방향으로 움직이지 않는다. 균일하게 열팽창하는 성분에 대해 고려한 경우, 팽창 전의 삼각형 AOC와, 팽창 후의 삼각형 A'OC'는 3변의 길이의 비가 동일하기 때문에, 상사형이며, 따라서 각도 AOC와 각도 A'OC'는 동일하다.

또, 1DOF의 병진 방향을 0DOF의쪽으로 향하고 있기 때문에, 점 A'는 직선 AO의 연장 상에 있다. 이 때문에, 점 C'는 점 O를 연결하는 직선 OC의 연장선 상에 있다고 할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 사출 광축을 직선 OC 상으로 하고 있기 때문에, 사출 윈도우의 중심 C'는 사출 광축 OC로부터 어긋나지 않는다.

이와 같이, 균일한 열팽창 성분에 대해서는, 입사 혹은 사출하는 광축의 상기 평면 방향의 어긋남을 방지할 수 있기 때문에, 레이저광이 윈도우 단부에 의해 부딪히는 일없이, 고품질인 레이저광을 전파할 수 있다.

이 결과, 레이저 가공에서는, 양호하게 집광된 레이저광으로, 높은 가공 품질이 얻어지고, 또한, EUV 광원의 드라이버 광원으로서 사용하는 경우는 집광성이 높기 때문에 고출력의 EUV광이 얻어진다.

<1DOF의 점보다 2DOF의 점측을 입사·사출 광축이 통과하는 작용의 설명>

또한, 본 실시 형태에서는, 증폭부(26)로부터의 사출 광축 CT의 연장선, 또는 증폭부(26)로의 입사 광축 SU의 연장선이, 1DOF의 점 A보다 2DOF의 점 B측을 통과하도록 하였다. 즉, 점 A는 점 C보다 점 B측에 위치시키지 않는다는 것이다.

이 작용에 대해 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다.

도 9는 특허문헌 3의 구성을 나타내고, 사출 광축 CT의 연장선이 1DOF의 점 A 위를 지나고 있고, 도 10은 도 9의 화살표 방향 B에서 본 도면이다. 광축 상에 있는 증폭부(26) 등의 광학 부품은 OA 상에 배치된다. 증폭부(26)의 중심을 W라고 하면, 중력은 1DOF의 A점 및 0DOF의 B점에만 작용하고, B점에는 중력이 작용하지 않는다.

이 상태에서, 수평 방향의 진동 등에 의해 f의 힘이 작용하여 AO축 회전의 회전 모멘트 Mao가 발생하면, 2DOF의 B점이 부상(lift up)하여 장치가 전도(顚倒; fall down)된다. 이것을 방지하기 위해서는, B점이 부상되지 않도록, 홀딩 기구(예컨대 특허문헌 3의 구조)가 필요하지만, 마운트를 홀딩하면, 마운트의 움직임이 저해되어, 레이저 장치 혹은 베이스 프레임을 변형시키는 힘이 발생해서, 변형에 의해 광축이 변화하는 문제가 있다. 특히 장치 중량이 큰 경우는 강한 홀딩 기구가 필요하여, 문제는 현저해진다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 사출 광축 CT의 연장선이 1DOF의 점 A보다 2DOF의 점 B측을 통과하도록 했기 때문에, 광축 상에 배치되는 증폭부(26) 등의 중량물을 점 B측에 더 가까워지도록 배치할 수 있다. 이 때문에, 수평 방향의 진동 등이 발생하여도, AO축에 대해 회전하여 전도되는 것을 방지할 수 있어, 2DOF의 홀딩 기구가 불필요하게 된다. 이 결과, 홀딩에 의한 왜곡의 발생을 방지함으로써, 광축 변화를 방지할 수 있다.

이것은, 말할 필요도 없이, 입사측의 광축 SU에 대해서도 마찬가지로 설명할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 레이저 장치로 했지만, 상기 윈도우 대신에, 전반사 미러와 부분 반사 미러를 마련하여 광공진기를 구성하고, 레이저 발진기로서 기능시켜도 좋다. 또한, 그 외 레이저광을 취급하는 것이라면 뭐든지 좋다.

또, 증폭부(26)로부터의 사출 광축 CT의 연장선, 또는 증폭부(26)로의 입사 광축 SU의 연장선이, 2DOF의 점 B보다 1DOF의 점 A측을 통과하도록 해도 좋다. 이 경우, OB축에 대해 전도되는 것도 방지할 수 있어, 1DOF의 홀딩 기구가 불필요하게 되기 때문에, 홀딩에 의한 왜곡의 발생을 방지함으로써, 광축 변화를 방지할 수 있다.

상기한 것을 간결하게 설명하면, 광축이 점 A와 점 B의 사이를 지나면 좋은 것을 나타내고 있지만, 적어도 점 A가 점 C보다 B점측에 가까이 되지 않는 것이 필요하고, 그리고 또 점 B가 점 C보다 점 A측에 가까이 되지 않는 것이 바람직한 것을 나타내고 있다.

실시 형태 2

도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 레이저 장치를 나타내고 있고, 도 4는 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 구성된 평면에 수직인 위 방향에서 본 평면도이다.

본 실시 형태는, 증폭부(26)의 프레임(27)의 평면 상에 미러 H, I, J, K를 배치하고, 광로를 수평면 상에서 절곡한 것이다. 레이저 장치에 입사한 레이저광은 미러 H, I, 증폭부(26), 및 미러 J, K를 경유하여 사출된다. 이 때문에, 증폭부(26)는, 도시한 바와 같이, 위쪽으로 어긋나게 배치된다.

본 실시 형태에서는, 입사 광축 SH와 사출 광축 KT의 연장선은 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 평면에 수직인 방향에서 보면, 점 O를 통과하도록 배치되어 있다. 그 외의 구성은 실시 형태 1과 동일하다.

상기의 실시 형태 1의 레이저 장치에서는, 점 C의 열팽창 후의 움직임을 설명했지만, 이것은 증폭 장치(28) 상의 임의의 점에서 성립되고, 열팽창 후의 임의의 점은 O점과 C점을 연결하는 선 OC의 연장선 상에 있고, O점으로부터의 거리의 신장율은 균일하게 된다. 즉, 증폭 장치(28) 상의 임의의 도형과 팽창 후의 도형의 관계는 점 O를 중심으로 한 회전하지 않는 상사(相似)로 된다. 따라서, 미러로 접혀꺾인 광로도, 팽창 후는 점 O를 중심으로 한 회전하지 않는 상사형 모양으로 되기 때문에, 도면 중의 2점 쇄선 경로를 지나게 된다.

본 실시 형태에서는, 입사·사출 광축의 연장선이 점 O를 통과하도록 하고 있기 때문에, 열팽창하여도, 입사·사출 광축은 열팽창 전과 동일한 선 상에 있고, 상기 평면 방향으로 광축 변화는 발생하지 않는다.

또한, 특허문헌 3에서는, 0DOF의 점과 1DOF의 점 사이의 선 상에만 광학 부품을 배치할 수 있었지만, 본 구성에서는, 광축을 절곡하는 미러를 구비함으로써, 2DOF쪽으로도 넓게, 광학 부품을 배치할 수 있기 때문에, 전도 방지 효과가 있어, 키네마틱 마운트의 홀딩이 불필요해진다. 또한, 홀딩에 의한 왜곡의 발생을 방지할 수 있으므로, 광축의 변화를 방지할 수 있다.

실시 형태 3

도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 레이저 장치를 나타내는 도면이다. 증폭부(26)에 입사된 레이저광은 미러 L, M, N, P를 거쳐서 사출된다.

도 6은 도 5의 선 A-A로 절단했 때의 단면도이다. 이 A-A 단면은 입사 광축 SL 및 사출 광축 PT를 포함하고, 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 평면에 대해 수직인 면이다.

본 실시 형태에서는, 실시 형태 2에 부가하여, 입사·사출 광축의 연장선이, 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 평면에 대해 수직 방향 성분도 0DOF의 점 O의 방향을 향하도록 한 것이다.

작용에 대해서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 1DOF의 점과 2DOF의 점을 연결하는 직선과 평면 AA의 교점을 Q라고 하면, 본 실시 형태에서는, 1DOF와 2DOF의 병진 방향을 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 평면 상으로 하고 있기 때문에, 점 Q의 증폭 장치(28)의 열팽창 후의 위치 Q'는 도 6에 나타내는 바와 같이, 점 O를 연결하는 직선 OQ의 연장선 상으로 된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 증폭부(26) 내의 레이저광의 광로 중의 임의의 점, 예를 들면 점 P를 생각했을 경우, 증폭부(26)의 열팽창 후의 점 P'는 실시 형태 1 및 2에서의 점 A를 점 Q로, 점 C를 점 P로 각각 치환하면, A-A 단면에서도, 열팽창 전후는 회전하지 않는 상사형의 관계가 존재한다. 따라서, 미러로 접혀꺾인 광로도, 열팽창 후는 점 O를 중심으로 한 회전하지 않는 상사형 모양으로 되기 때문에, 도면 중의 파선으로 된다.

본 실시 형태에서는, 입사 광축 SL 및 사출 광축 PT의 연장선이 점 O를 통과하도록 하고 있기 때문에, 열팽창하여도, 광축은 열팽창 전과 동일한 선 상에 있고, A-A 정면 단면에서도 광축 변화의 발생을 방지할 수 있다.

실시 형태 4

도 7은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 레이저 장치를 나타내는 도면이다.

상기의 실시 형태 1~3에서는, 0DOF, 1DOF, 및 2DOF의 키네마틱 마운트(31~33)를 마련하고 있었지만, 본 실시 형태 4에서는 1DOF를 3개 이용하고 있다. 각 1DOF의 점의 열팽창 시의 병진 방향은, 키네마틱 마운트(31~33)점으로 이루어지는 삼각형 평면 내의 점 R을 향하도록 배치하였다. 또, 점 R은 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 삼각형의 내측에 배치된다.

점 R은 병진의 자유도가 없는 점(0DOF)이 되기 때문에, 이 점 R이 실시 형태 1~3의 점 O에 상당하는 점으로 되고, 증폭 장치(28)가 균일한 열팽창을 한 경우, 팽창 후의 증폭 장치(28)는 점 R을 중심으로 한 상사형 모양으로 된다. 이 때문에, 증폭부(26)로의 입사 광축 및 증폭부(26)로부터의 사출 광축을 점 R을 향하게 하면, 실시 형태 1~3과 동일한 작용 효과가 얻어진다.

또한, 점 R을, 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 삼각형의 내측에 배치하고 있기 때문에, 상기의 특허문헌 3보다, 키네마틱 마운트(31~33)의 3점으로 이루어지는 삼각형의 내측에 광학 부품을 배치하는 것이 가능해져, 전도(顚倒) 방지 효과가 얻어진다.

이것에 의해, 키네마틱 마운트의 홀딩이 불필요해져, 홀딩에 의한 왜곡의 발생을 방지함으로써, 광축의 변화를 방지할 수 있다.

EUV광 생성 장치와 노광 장치

여기서, 상기의 본 발명에 따른 레이저 장치가 이용되는 EUV광 생성 장치 및 그 노광 장치에 대해 도 11 및 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

<구성>

도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, EUV광 생성 장치(100)는 이동 기구(107)와, 위치 결정 기구(108)와, 챔버 기준 부재(109)와, 레이저광 도입 광학계(135)와, 레이저광 집광 광학계(136)와, 레이저광 계측기(137)와, 챔버(102)를 포함하고 있다. 도 12에 나타내는 플로어(floor)의 표면은 EUV광 생성 장치(100) 및 노광 장치(106) 등이 설치되는 기준면으로 되어 있다. 기준면인 플로어의 표면 상에 설치된 이동 기구(107)에 의해 챔버 기준 부재(109)가 지지되고, EUV광 생성 장치(100)의 주요부가, 이동 기구(107)와 함께, 노광 장치(106)에 대해 이동 가능하게 되어 있다. 위치 결정 기구(108)에 의해 챔버 기준 부재(109)가 위치 결정되고, EUV광 생성 장치(100)가 노광 장치(106)에 접속되어 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 챔버(102)에는 타겟 물질에 조사되는, 상기의 본 발명의 각 실시 형태에 따른 레이저광을 도입하기 위한 개구부(102a)가 마련되고, 챔버(102)는 개구부(102a)가 챔버 기준 부재(109)에 의해 덮이도록, 챔버 기준 부재(109) 상에 탑재되어 있다. 예를 들면, 챔버 기준 부재(109)에 경사면이 형성되고, 챔버(102)가 챔버 기준 부재(109)의 경사면에 고정되어 있다.

챔버(102)에는, 타겟 공급 장치(도시하지 않음)가 장착되어 있고, 챔버(102) 내에는, EUV 집광 미러(123)가 배치되어 있다. 타겟 공급 장치는 챔버(102)에 고정되어 있고, 플라즈마 생성 영역(125)에 타겟을 공급하도록 구성되어 있다.

EUV 집광 미러(123)는, 바람직하게는 EUV 집광 미러 홀더(123a)를 거쳐서 챔버 기준 부재(9)에 고정되어 있다. EUV 집광 미러(123)를 챔버 기준 부재(109)에 고정하는 것에 의해, 챔버 기준 부재(109)를 기준으로 하여 EUV 집광 미러(123)의 위치, 자세 등의 정밀도를 높일 수 있음과 아울러, 위치, 자세 등의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 노광 장치(106)에 대한 챔버 기준 부재(109)의 위치를 정확하게 조정하는 것에 의해, 노광 장치(106)에 대한 EUV 집광 미러(123)의 위치도 정확하게 조정되어 있다.

또한, 레이저광 도입 광학계(135), 레이저광 집광 광학계(136), 및, 레이저광 계측기(137) 등의 광학 소자도 챔버 기준 부재(109)에 고정되는 것이 바람직하다. EUV 집광 미러(123)와 마찬가지로, 레이저광 집광 광학계(136)를 챔버 기준 부재(109)에 고정하는 것에 의해, EUV 집광 미러(123)에 대한 레이저광 집광 광학계(136)의 상대적인 위치, 자세 등의 정밀도를 높일 수 있음과 아울러, 위치, 자세 등의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 레이저광 집광 광학계(136)에 의해 레이저광이 집광 되는 위치가 EUV 집광 미러(123)에 대해 정확하게 설정될 수 있다.

또, 레이저광 도입 광학계(135)를 챔버 기준 부재(109)에 고정하는 것에 의해, 레이저광 집광 광학계(136)에 대한 레이저광 도입 광학계(135)의 상대적인 위치, 자세 등의 정밀도를 높일 수 있음과 아울러, 위치, 자세 등의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 레이저광이 레이저광 집광 광학계(136)에 입사하는 위치가 정확하게 설정될 수 있다. 게다가, 레이저광 계측기(137)를 챔버 기준 부재(109)에 고정하는 것에 의해, 레이저광 도입 광학계(135)에 대한 레이저광 계측기(137)의 상대적인 위치, 자세 등의 정밀도를 높일 수 있음과 아울러, 위치, 자세 등의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 레이저광 도입 광학계(135)를 거쳐서 공급되는 레이저광의 단면 강도 프로파일, 포인팅, 확대 각도 등을 정확하게 계측하는 것이 가능해진다.

레이저광 도입 광학계(135), 레이저광 집광 광학계(136), 및, 레이저광 계측기(137) 등의 광학 소자를 수납하기 위해서, 챔버 기준 부재(109)는 관통 구멍을 거쳐서 챔버(102)의 개구부(102a)에 연통하는 수납실(109a)과, 수납실(109a)에 인접하는 수납실(109b)을 포함하고 있다. 수납실(109a)과 수납실(109b)의 사이에는, 윈도우(138)이 설치되어 있다. 이것에 의해, 챔버(102) 내의 압력이 유지됨과 아울러, 챔버(102) 내의 가스가 밀폐되어 있다. 예를 들면, 수납실(109a) 내에 레이저광 집광 광학계(136)가 배치되고, 수납실(109b) 내에 레이저광 도입 광학계(135) 및 레이저광 계측기(137)가 배치되어 있다.

챔버 기준 부재(109)에는, 플렉서블(flexible)관(44)을 거쳐서 광학 유닛(42)이 장착되어 있다. 광학 유닛(42)에는, 광로관(41)이 접속됨과 아울러, 적어도 1개의 고반사 미러(43)가 배치되어 있다. 광로관(41) 내를, 예를 들면, 상기의 각 실시 형태에 따른 레이저 장치로부터 출력되는 레이저광이 광학 유닛(42)을 향해 통과한다.

광학 유닛(42)에서, 고반사 미러(43)에 의해, 광로관(41)을 통과한 레이저광이 챔버 기준 부재(109)의 수납실(109b)을 향해 반사되는 것에 의해, 레이저광이 레이저광 도입 광학계(135)에 공급되어 있다.

레이저광 도입 광학계(135)는, 광학 유닛(42)을 경유하여 공급되는 레이저광을, 윈도우(138)를 거쳐서 챔버 기준 부재(109)의 수납실(109a) 내에 도입하도록 구성되어 있다. 레이저광 도입 광학계(135)는 고반사 미러(51)와, 빔 스플리터(52)와, 고반사 미러(53)와, 이들 미러 및 빔 스플리터를 유지하는 홀더를 포함하고 있다.

고반사 미러(51)는 광학 유닛(42)을 경유하여 공급되는 레이저광을 빔 스플리터(52)를 향해 반사한다. 빔 스플리터(52)는 입사한 레이저광을 높은 투과율로 고반사 미러(53)를 향해 투과시킴과 아울러, 입사한 레이저광의 일부를 레이저광 계측기(137)를 향해 반사한다. 고반사 미러(53)는 입사한 레이저광을, 윈도우(138) 및 레이저광 집광 광학계(136)를 향해 반사한다.

레이저광 집광 광학계(136)는, 레이저광 도입 광학계(135)에 의해 수납실(109a) 내에 도입된 레이저광이, 상기 타겟 공급 장치로부터 플라즈마 생성 영역(125)으로 공급되는 타겟에 집광되도록 구성되어 있다. 레이저광 집광 광학계(136)는 고반사 미러(61)와, 레이저광 집광 미러(62)와, 그들 미러를 유지하는 홀더를 포함하고 있다.

고반사 미러(61)는 레이저광 도입 광학계(135)로부터 공급되는 레이저광을 레이저광 집광 미러(62)를 향해 반사한다. 레이저광 집광 미러(62)는, 예를 들면 축외 포물면 미러(off-axis parabolic mirror)이라도 좋고, 입사한 레이저광을 플라즈마 생성 영역(125)에 집광한다. 플라즈마 생성 영역(125)에서, 레이저광이 타겟 물질에 조사되는 것에 의해, 타겟 물질이 플라즈마화되어, EUV광이 생성될 수 있다.

EUV 집광 미러(123)는, 챔버(102) 내에서, EUV 집광 미러 홀더(123a)를 거쳐서, 챔버 기준 부재(109)의 경사면에 고정되어 있다. EUV 집광 미러(123)는, 예를 들면 회전 타원면 형상의 반사면을 가지는 미러라도 좋고, 제 1 초점이 플라즈마 생성 영역(125)에 위치하고, 제 2 초점이 중간 집광점(IF)(292)에 위치하도록 배치되어 있다.

노광 장치(106)는 마스크 조사부(106a)와, 워크피스 조사부(106b)를 포함하고 있다. 마스크 조사부(106a)는 마스크 테이블 MT 상의 마스크에 EUV광을 조사하기 위한 광학계이고, 복수의 고반사 미러를 포함하는 반사 광학계로서 구성되어 있다. 워크피스 조사부(106b)는 마스크의 상(像)을 워크피스 테이블 WT 상의 워크피스(반도체 웨이퍼 등)에 투영하기 위한 광학계이고, 복수의 고반사 미러를 포함하는 반사 광학계로서 구성되어 있다.

<동작>

상기의 각 실시 형태에 의한 레이저 장치로부터 출력되는 레이저광은, 광학 유닛(42)의 고반사 미러(43)에 의해 반사되고, 레이저광 도입 광학계(135)의 고반사 미러(51)에 입사된다. 고반사 미러(51)에 의해 반사된 레이저광은 빔 스플리터(52)에 입사된다. 빔 스플리터(52)에 입사한 레이저광의 대부분은, 빔 스플리터(52)를 투과하여, 고반사 미러(53)에 입사된다. 빔 스플리터(52)에 입사한 레이저광의 일부는 빔 스플리터(52)에 의해 반사되고, 레이저광 계측기(137)에 입사된다. 레이저광 계측기(137)는 레이저광의 단면 강도 프로파일, 포인팅, 확대 각도 등을 계측한다.

고반사 미러(53)에 의해 반사된 레이저광은, 윈도우(138)를 거쳐서, 레이저광 집광 광학계(136)에 입사된다. 윈도우(138)를 투과한 레이저광은, 레이저광 집광 광학계(136)의 고반사 미러(61) 및 레이저광 집광 미러(62)에 의해 반사되고, 챔버 기준 부재(109)에 형성된 관통 구멍을 통과하여 챔버(102)의 개구부(102a)에 입사된다. 또, 개구부(102a)에 입사한 레이저광은 EUV 집광 미러(123)에 형성된 관통 구멍을 통과하여 플라즈마 생성 영역(125)에 집광된다.

플라즈마 생성 영역(125)에 집광된 레이저광은 타겟 공급 장치로부터 출력되어 플라즈마 생성 영역(125)에 공급되는 타겟 물질에 조사된다. 그 결과, 타겟 물질이 플라즈마화되어, EUV광이 생성될 수 있다. 생성된 EUV광은 EUV 집광 미러(123)에 의해 중간 집광점(292)에 집광되고, 노광 장치(106)에 입사된다.

노광 장치(106)에서, 마스크 조사부(106a)에 의해, 중간 집광점(292)에 집광된 EUV광이, 반사 광학계를 거쳐서 마스크 테이블 MT 상의 마스크에 조사된다. 또한, 워크피스 조사부(106b)에 의해서, 마스크에 의해 반사된 EUV광이 반사 광학계를 거쳐서 워크피스 테이블 WT 상의 워크피스(반도체 웨이퍼 등) 상에 결상된다. 여기서, 마스크 테이블 MT와 워크피스 테이블 WT를 동시에 평행 이동시키는 것에 의해, 마스크의 패턴이 워크피스 상에 전사될 수 있다.

1: 레이저 장치
2: 발진 장치
3: 레이저광 전파 장치
4: 레이저 장치의 입사 윈도우
5: 레이저 장치의 사출 윈도우
6: 발진 장치의 입사 윈도우
7: 레이저광 전파 장치의 입사 윈도우
8~10: DOF용 구체
11: 원추형의 오목부
12: V형 홈
13: 평면
14: 원추형의 오목부
15: V형 홈
16: 평면
17: 베이스 프레임
18: 레이저광
19: 미러
20~25: V형 홈
26: 증폭부
27: 프레임
28: 증폭 장치
31~33: 키네마틱 마운트
42: 광학 유닛
51: 고반사 미러
62: 레이저광 집광 미러
100: 극자외(EUV)광 생성 장치
102: 챔버
106: 노광 장치
107: 이동 기구
108: 위치 결정 기구
109: 챔버 기준 부재
123: EUV 집광 미러
125: 플라즈마 생성 영역
125, 136: 레이저광 집광 광학계

Claims

베이스 프레임 상에 키네마틱 마운트(kinematic mount)를 거쳐서 증폭 장치가 탑재되는 레이저 장치에 있어서,
상기 키네마틱 마운트가 0 자유도, 1 자유도, 및 2 자유도를 가지는 3점으로 구성되고,
상기 3점으로 구성되는 평면에 수직인 방향에서 보아, 레이저광의 상기 증폭 장치로의 입사 광축 및 상기 증폭 장치로부터의 사출 광축의 연장선이 상기 0 자유도의 점을 향하고 있고,
상기 1 자유도의 점의 병진(竝進) 방향이 상기 0 자유도의 점을 향하고 있고,
상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽은 상기 1 자유도의 점측보다 상기 2 자유도의 점측을 지나는
레이저 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽은 상기 2 자유도측보다 상기 1 자유도측을 더 통과하는
레이저 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽 상 이외로 광로를 굽히는 미러를, 상기 증폭 장치를 구성하는 프레임의 수평면 상에 마련한
레이저 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽 상 이외로 광로를 굽히는 미러를, 상기 증폭 장치를 구성하는 프레임의 수평면 상에 마련한
레이저 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽 상 이외로 광로를 굽히는 미러를, 상기 증폭 장치를 구성하는 프레임의 수직면 상에 마련한
레이저 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽 상 이외로 광로를 굽히는 미러를, 상기 증폭 장치를 구성하는 프레임의 수직면 상에 마련한
레이저 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 평면에 수직인 방향에서 보아, 상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽이 상기 0 자유도의 점 위를 향하고 있는
레이저 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 평면에 수직인 방향에서 보아, 상기 입사 광축의 연장선 및 상기 사출 광축의 연장선 중 적어도 한쪽이 상기 0 자유도의 점 위를 향하고 있는
레이저 장치.
삭제
타겟 물질에 조사되는 적어도 1개의 레이저광을, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 장치로부터 도입하기 위한 개구부가 마련된 챔버와,
상기 챔버가 탑재된 기준 부재와,
설정된 영역에 공급되는 상기 타겟 물질에 상기 적어도 1개의 레이저광을 집광하여 상기 타겟 물질을 플라즈마화하기 위한 레이저광 집광 광학계와,
상기 기준 부재에 고정되고, 상기 플라즈마화한 상기 타겟 물질로부터 방사되는 극자외광을 집광하기 위한 집광 미러를 구비한
극자외광 생성 장치.