KR102313345B1

KR102313345B1 - 광대역 광원 및 이를 구비하는 광학 검사장치

Info

Publication number: KR102313345B1
Application number: KR1020140133225A
Authority: KR
Inventors: 류성윤; 고우석; 양유신; 이상길; 전충삼; 윤성진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2021-10-15
Also published as: US20160097513A1; US9831626B2; KR20160039917A

Abstract

광대역 광원 및 이를 구비하는 광학 검사장치에 있어서, 광대역 광원을 생성하는 소스 램프와 소스 램프를 반사시켜 집광부로 수렴시키는 타원형 반사경 및/또는 구형 반사경과 외부에서 소스 램프로 레이저를 조사하여 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기를 포함한다. 구형 반사경을 통하여 소스 램프의 전방으로 소실되는 광을 집광부로 집광시키고, 소스 램프를 밴드 대역별로 다수개 배치하여 밴드대역이 상이한 다수의 광대역 광을 생성한다. 광대역 광원의 세기를 높이고 밴드대역을 확장할 수 있다.

Description

광대역 광원 및 이를 구비하는 광학 검사장치{Broadband light source and optical inspector having the same}

본 발명은 광대역 광원 및 이를 구비하는 광학 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)를 이용하여 광대역 광(broadband light)을 생성하는 광대역 광원(broadband light source) 및 이를 구비하는 광학 검사장치에 관한 것이다.

최근 반도체 소자의 집적도가 높아지고 다양한 층간 절연막을 이용하여 수직방향으로 적층되는 경향이 증가함에 따라 검사대상 반도체 소자의 표면뿐만 아니라 막질의 내부에서도 다양한 불량이 분포한다. 이에 따라, 반도체 소자에 대한 광학 검사장치의 검사광은 다양한 불량을 검출할 수 있도록 넓은 범위의 파장과 피검소자의 내부까지 진행할 정도로 충분한 세기를 구비할 것이 요구된다.

최근, 상대적으로 넓은 파장대역(wide band range)을 수득할 수 있고 검사장치로 입사되는 광량을 용이하게 조절할 수 있는 레이저 생성 플라즈마 광원(laser produced plasma light source, LPP light source)이 검사장치의 브로드밴드 광원으로 널리 이용되고 있다.

일반적으로 LPP 광대역 광원은 레이저 생성 플라즈마를 이용하여 광대역 광(broadband light)을 생성하는 플라즈마 소스와 상기 플라즈마 소스에서 발산되는 광대역 광을 로드 렌즈로 집광시키는 타원형상의 집광경(collecting mirror)을 구비한다.

그러나, 상기 타원 집광경은 플라즈마 소스의 후방부에만 배치되어 램프의 전방으로 방사되는 광대역 광은 로드 렌즈로 입사되지 못하고 소실되어 광대역 광의 로드렌즈로의 집광효율을 저하시키고 검사광의 세기를 저하시킨다.

또한, 피검소자의 선폭이 축소되고 적층패턴의 두께가 증가함에 따라 불량의 종류와 위치가 다양해지고 있다. 이에 따라, 단일한 플라즈마 소스를 이용하여 다양한 불량을 검출할 수 있는 넓은 파장영역을 갖는 브로드밴드 광원을 생성하는 것이 점점 어려워지고 있다.

본 발명의 목적은 플라즈마 소스로부터 발산되는 광대역 광의 집광효율을 높일 수 있는 광대역 광원을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 다수의 플라즈마 램프를 구비하여 파장범위를 용이하게 확장할 수 있는 광대역 광원을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 바와 같은 광대역 광원을 구비하는 광학 검사장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 광대역 광원은 플라즈마(plasma)를 이용하여 광대역 광(broadband light)을 발산하는 무전극 광 소스 램프, 상기 소스 램프의 후반부를 둘러싸고, 상기 소스 램프의 위치를 제1 초점으로 갖고 상기 광대역 광을 집광부로 유도하는 타원 반사면을 구비하는 제1 반사경, 상기 소스 램프의 전반부를 둘러싸고, 상기 제1 초점을 구심(spherical center)으로 갖고 상기 광대역 광을 상기 타원 반사면으로 반사시키는 구형 반사면과 상기 타원 반사면으로부터 반사되어 상기 집광부로 진행하는 광대역 광인 수렴광(collective light)의 경로를 제공하는 경로 홀(path hole)을 구비하는 제2 반사경, 및 상기 경로 홀을 통하여 레이저를 조사하여 상기 소스 램프에 상기 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 타원 반사면은 상기 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하고 상기 장축과 경축이 일치하도록 배치되어 상기 소스램프의 후반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제1 발산광을 상기 제2 초점을 향하여 반사시키고, 상기 구형 반사면은 경축이 상기 장축과 일치하는 오목면을 구비하고 상기 타원 반사면과 대면하는 배치되어 상기 소스램프의 전반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제2 발산광의 일부를 상기 타원 반사면으로 반사시킨다.

일실시예로서, 상기 제1 반사경 및 제2 반사경의 단부는 상기 제1 초점을 지나는 초평면(focal plane) 상에 배치되어, 상기 제1 발산광의 최대 발산각(maximal emitting angle,

)은 상기 장축에 대하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 90ㅀ이고, 상기 수렴광의 최대 수렴각(maximal focusing angle,

)은 상기 장축에 대하여 시계방향 또는 반시계 방향으로 식(1)과 같이 주어진다.

------ (1)

(단, a, b 및 c는 직각 좌표계의 원점을 중심으로 상기 타원을 표시하는 경우 상기 타원의 장축, 단축 및 초점의 좌표)

일실시예로서, 상기 구의 반경은

보다 크고

보다 작게 되도록 배치한다.

일실시예로서, 상기 경로 홀은 상기 최대 수렴각을 갖는 상기 수렴광의 선속(beam flux)과 상기 구면이 접촉하는 최대 단면 원을 갖는다.

일실시예로서, 상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저와 상기 수렴광을 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 포함하는 광대역 광원.

일실시예로서, 상기 레이저 소스는 상기 제2 초점에 배치되고 상기 집광부는 상기 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 타원의 단축 방향을 따라 상기 이격거리만큼 이격되어 배치된다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 구비하여 상기 레이저 소스로부터 생성된 상기 레이저는 상기 광 선택기를 투과하여 상기 타원 반사면으로 공급되고, 상기 수렴광은 상기 광 선택기에 의해 상기 단축방향을 향하도록 반사되어 상기 집광부로 수렴된다.

일실시예로서, 상기 집광부는 상기 제2 초점에 배치되고 상기 레이저 소스는 상기 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 타원의 단축 방향을 따라 상기 이격거리만큼 이격되어 배치된다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 구비하여 상기 레이저 소스로부터 생성되어 상기 단축방향을 따라 조사된 상기 레이저는 상기 광 선택기에 의해 반사되어 상기 타원 반사면으로 공급되고, 상기 수렴광은 상기 광 선택기를 투과하여 상기 집광부로 수렴된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 광대역 광원은 제1 플라즈마를 이용하여 제1 광대역 광을 발산하는 제1 소스 램프 및 상기 제1 소스 램프를 둘러싸고 상기 제1 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제1 타원 반사경을 구비하는 제1 발광부, 제2 플라즈마를 이용하여 제2 광대역 광을 발산하는 제2 소스 램프 및 상기 제2 소스 램프를 둘러싸고 상기 제2 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제2 타원 반사경을 구비하는 제2 발광부, 상기 제1 및 제2 광대역 광의 광 경로 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 광대역 광을 집광부로 안내하는 광경로 변경유닛, 및 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 레이저를 조사하여 상기 제1 및 제2 소스 램프에 상기 제1 및 제2 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 제1 타원 반사경은 상기 제1 소스 램프가 위치하는 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 제1 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하는 제1 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제1 장축이 일치하도록 배치되고, 상기 제2 타원 반사경은 상기 제2 소스 램프가 위치하는 제3 초점 및 상기 제3 초점과 연결되어 제2 장축을 구성하는 제4 초점을 구비하는 제2 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제2 장축이 일치하도록 배치된다.

일실시예로서, 상기 광경로 변경유닛은 상기 제1 장축을 따라 상기 제1 초점으로부터 제1 이격거리만큼 이격되고 상기 제2 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 제1 이격거리와 동일한 제2 이격거리만큼 이격되어 배치되는 빔 스플리터(beam splitter)를 포함하고, 상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 광경로 변경 유닛과 광학적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로부터 각각 반사되어 상기 집광부으로 진행하는 광대역 광인 제1 및 제2 수렴광과 상기 레이저를 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 포함한다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 상기 제2 장축을 따라 상기 제4 초점으로부터 제4 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저 소스는 상기 제4 초점에 배치되며, 상기 집광부는 제2 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 제2 타원의 단축 방향을 따라 상기 제4 이격거리와 동일한 제3 이격거리만큼 이격되어 배치된다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 구비하여 상기 레이저는 상기 이색성 빔 스플리터를 투과하여 상기 제2 장축을 따라 상기 광 경로 변경유닛으로 진행하고 상기 광경로 변경유닛에 분할 된 후 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 조사되고, 상기 제1 및 제2 수렴광은 상기 이색성 빔 스플리터에 의해 반사되어 상기 제2 장축과 수직한 방향을 따라 상기 집광부로 수렴된다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 상기 제2 장축을 따라 상기 제4 초점으로부터 제4 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 집광부는 상기 제4 초점에 배치되며, 상기 레이저 소스는 제2 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 제2 타원의 단축 방향을 따라 상기 제4 이격거리와 동일한 제3 이격거리만큼 이격되어 배치된다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 구비하여 상기 제2 타원의 단축방향과 나란하게 진행하는 상기 레이저는 상기 이색성 빔 스플리터에 의해 반사되어 상기 제2 장축을 따라 상기 광경로 변경유닛으로 입사되고 상기 광경로 변경유닛에 의해 분할된 후 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 조사되고, 상기 제1 및 제2 수렴광은 상기 이색성 빔 스플리터를 투과하여 상기 제2 장축을 따라 상기 집광부로 수렴된다.

일실시예로서, 상기 제1 타원의 궤적을 따라 상기 제2 초점을 둘러싸고 상기 제1 장축과 일치하는 경축을 구비하여 상기 제2 장축에 대하여 상기 제1 타원 반사경과 대칭적으로 배치되는 제3 타원 반사경을 더 포함한다.

일실시예로서, 상기 제2 초점과 상기 광경로 변경유닛 사이의 이격거리를 상기 제4 초점과 상기 광경로 변경유닛 사이의 이격거리와 일치하도록 상기 제2 초점을 배치하여, 상기 광경로 변경유닛을 투과하여 상기 제3 타원 반사경으로 조사되는 제1 수렴광을 제1 타원 반사경으로 재입사하고 상기 광경로 변경유닛에 의해 반사되어 상기 제3 타원 반사경으로 조사된 제2 수렴광도 상기 제3 타원 반사경에 의해 상기 제2 타원 반사경으로 재입사된다.

일실시예로서, 상기 제1 타원 반사경의 표면에 코팅되어 상기 제1 광대역 광의 반사효율을 높이는 제1 반사막 및 상기 제2 타원 반사경의 표면에 코팅되어 상기 제2 광대역 광의 반사효율을 높이는 제2 반사막을 더 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 광학 검사장치는 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)를 이용하여 광대역 광을 생성하는 광대역 광원, 검사대상 피검체가 배치되고 상기 광대역 광을 이용하여 상기 피검체에 대한 검사공정이 수행되는 챔버, 상기 광대역 광원과 광학적으로 연결되어 상기 광대역 광을 상기 검사공정을 수행하기 위한 검사광으로 형성하고 상기 검사광을 상기 피검체로 조사하는 조사유닛(illuminating unit), 상기 피검체로부터 검출광을 검출하는 검출유닛, 및 상기 광원, 조사유닛 및 검출유닛과 서로 연결되고 상기 검사광 및 상기 검출광의 광학특성을 이용하여 상기 피검체의 불량여부를 판단하는 제어유닛을 포함한다. 이때, 상기 광대역 광원은, 상기 레이저 생성 플라즈마(plasma)를 이용하여 광대역 광(broadband light)을 발산하는 무전극 소스 램프, 상기 소스 램프의 후반부를 둘러싸고, 상기 소스 램프의 위치를 제1 초점으로 갖고 상기 광대역 광을 집광부로 유도하는 타원 반사면을 구비하는 제1 반사경, 상기 소스 램프의 전반부를 둘러싸고, 상기 제1 초점을 구심(spherical center)으로 갖고 상기 광대역 광을 상기 타원 반사면으로 반사시키는 구형 반사면과 상기 타원 반사면으로부터 반사되어 상기 집광부로 진행하는 광대역 광인 수렴광(collective light)의 경로를 제공하는 경로 홀(path hole)을 구비하는 제2 반사경, 및 상기 경로 홀을 통하여 레이저를 조사하여 상기 소스 램프에 상기 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 타원 반사면은 상기 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하고 상기 장축과 경축이 일치하도록 배치되어 상기 소스램프의 후반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제1 발산광을 상기 제2 초점을 향하여 반사시키고, 상기 구형 반사면은 경축이 상기 장축과 일치하는 오목면을 구비하고 상기 타원 반사면과 대면하는 배치되어 상기 소스램프의 전반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제2 발산광의 일부를 상기 타원 반사면으로 반사시키며, 상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저와 상기 수렴광을 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 구비한다.

일실시예로서, 상기 레이저 소스는 상기 제2 초점에 배치되고 상기 집광부는 상기 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 타원의 단축 방향을 따라 상기 이격거리만큼 이격되어, 상기 레이저는 상기 광 선택기를 투과하여 상기 타원 반사면으로 공급되고 상기 수렴광은 상기 광 선택기에 의해 상기 단축방향을 향하도록 반사되어 상기 집광부로 수렴된다.

일실시예로서, 상기 조사유닛은 상기 집광부와 광학적으로 연결되고 상기 수렴광을 면광원으로 전환하여 상기 검사광을 형성하는 로드 렌즈 및 상기 검사광을 상기 피검체로 집광시키는 집광렌즈를 포함한다.

일실시예로서, 상기 광대역 광은 200nm 내지 500nm의 파장범위를 갖는다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 검사장치는 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)를 이용하여 광대역 광을 생성하는 다수의 광대역 광원, 상기 광대역 광을 이용하여 검사공정이 수행되는 피검체가 배치되는 스테이지, 상기 광대역 광원과 광학적으로 연결되어 상기 광대역 광을 상기 검사공정을 수행하기 위한 검사광으로 형성하고 상기 검사광을 상기 피검체로 조사하는 조사유닛(illuminating unit), 상기 피검체로부터 검출광을 검출하는 검출유닛, 및 상기 검사광 및 상기 검출광의 광학특성을 이용하여 상기 피검체의 불량여부를 판단하는 제어유닛을 포함한다.

이때, 상기 광대역 광원은, 제1 플라즈마를 이용하여 제1 광대역 광을 발산하는 제1 소스 램프 및 상기 제1 소스 램프를 둘러싸고 상기 제1 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제1 타원 반사경을 구비하는 제1 발광부, 제2 플라즈마를 이용하여 제2 광대역 광을 발산하는 제2 소스 램프 및 상기 제2 소스 램프를 둘러싸고 상기 제2 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제2 타원 반사경을 구비하는 제2 발광부, 상기 제1 및 제2 광대역 광의 광 경로 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 광대역 광을 부분적으로 집광부로 유도하는 광경로 변경유닛, 및 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 레이저를 조사하여 상기 제1 및 제2 소스 램프에 상기 제1 및 제2 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 제1 타원 반사경은 상기 제1 소스 램프가 위치하는 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 제1 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하는 제1 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제1 장축이 일치하도록 배치되고, 상기 제2 타원 반사경은 상기 제2 소스 램프가 위치하는 제3 초점 및 상기 제3 초점과 연결되어 제2 장축을 구성하는 제4 초점을 구비하는 제2 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제2 장축이 일치하도록 배치되며, 상기 광경로 변경유닛은 상기 제1 장축을 따라 상기 제1 초점으로부터 제1 이격거리만큼 이격되고 상기 제2 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 제1 이격거리와 동일한 제2 이격거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 광경로 변경 유닛과 광학적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로부터 각각 반사되어 상기 집광부으로 진행하는 광대역 광인 제1 및 제2 수렴광과 상기 레이저를 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 포함한다.

일실시예로서, 상기 광 선택기는 상기 제2 장축을 따라 상기 제4 초점으로부터 제4 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저 소스는 상기 제4 초점에 배치되며, 상기 집광부는 제2 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 제2 타원의 단축 방향을 따라 상기 제4 이격거리와 동일한 제3 이격거리만큼 이격되어 배치되고, 상기 레이저는 상기 광 선택기를 투과하여 상기 제2 장축을 따라 상기 광 경로 변경유닛으로 진행하고 상기 광경로 변경유닛에 의해 분할된 후 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 조사되고, 상기 제1 및 제2 수렴광은 상기 광 선택기에 의해 반사되어 상기 제2 장축과 수직한 방향을 따라 상기 집광부로 수렴된다.

일실시예로서, 상기 제1 광대역 광은 200nm 내지 350nm의 파장범위를 갖고, 상기 제2 광대역 광은 300nm 내지 500nm의 파장범위를 갖는다.

본 발명의 광대역 광원 및 이를 구비하는 광학 검사장치에 의하면, 구형 반사경을 이용하여 소실되는 광대역 광을 집광부로 공급함으로써 광학검사용 검사광의 세기를 높일 수 있고, 다수의 소스 램프에서 개별적인 밴드 대역을 구비하는 다수의 광대역 광을 단일한 검사광으로 이용함으로써 검사광의 밴드대역을 용이하게 확장할 수 있다. 이에 따라, 피검체의 내부에 분포하는 다양한 불량을 정확하게 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 광원을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광대역 광(B)의 발산각과 수렴각 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제2 반사경의 경로 홀의 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 레이저 조사기의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 광원을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 광대역 광의 레이저 공급경로를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 광대역 광원을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 광학 검사장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

광대역 광원(broadband light source)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 광원을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 광원(1001)은 소스 램프(100), 제1 반사경(200), 제2 반사경(300) 및 레이저 조사기(400)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 소스 램프(100)는 플라즈마(plasma)를 이용하여 광대역 광(broadband light, B)을 발산하는 무전극 램프(electrode-less lamp)를 포함한다. 예를 들면, 상기 소스 램프(100)는 내부에 혼합가스가 충진되고 충분히 작은 사이즈를 갖는 구형의 유리 램프로 제공될 수 있다.

수은을 포함하고 다양한 밴드대역을 갖는 광을 생성하기 위한 다양한 조성의 혼합가스가 좁은 영역의 상기 소스 램프(100) 내부에 충진된다. RF 파워나 마이크로웨이브와 같은 외부 전원에 의해 소스 램프(100)의 표면온도를 상승시키면 소스 램프(100)의 내부에 수은가스의 증발에 의해 고압의 이온화 가스가 생성되어 예비 플라즈마 상태가 형성된다.

외부 전원을 제거한 상태에서 예비 플라즈마 상태가 형성된 소스 램프(100)의 내부로 레이저(L)를 조사하여 상기 혼합가스를 플라즈마 상태로 형성한다. 상기 레이저에 의해 혼합가스가 여기상태에서 바닥상태로 떨어지는 과정에서 혼합가스의 조성에 따라 다양한 파장을 갖는 광이 생성된다. 따라서, 상기 소스 램프(100)는 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP) 광원으로 기능한다. 이때, 생성되는 광은 상기 혼합가스의 조성에 따라 다양한 파장을 가지므로 다양한 파장을 갖는 (밴드대역이 넓은) 광대역 광(B)으로 생성된다. 따라서, 상기 혼합가스의 조성을 달리함으로써 생성되는 광대역 광의 밴드대역을 다양하게 조절할 수 있음은 자명하다. 본 실시예의 경우, 상기 광대역 광(B)은 약 200nm 내지 약 500nm의 밴드대역을 구비한다.

특히, 소스 램프(100)의 내부전극을 이용하는 것이 아니라 외부에서 공급되는 레이저(L)에 의해 좁은 영역에 플라즈마를 형성하므로 상기 레이저의 출력을 조절함으로써 생성되는 광대역 광의 세기를 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 소스 램프(100)의 내부에 전극이 배치되지 않으므로 내부전극에 의해 광대역 광의 발산 경로가 방해받지 않으므로, 피검체(UTD)의 표면으로 수직하게 입사되는 검사광(1101)을 용이하게 수득할 수 있다. 수직 검사광은 피검체의 내부로 투과되는 광량을 증가시켜 미세 패턴의 하부에 형성된 브리지나 보이드 불량을 효과적으로 검출할 수 있다.

상기 제1 반사경(200)은 상기 소스 램프(100)의 후반부를 둘러싸고, 상기 소스 램프(100)의 위치를 제1 초점(F1)으로 갖고 상기 광대역 광(B)을 집광부(C)로 유도하는 타원 반사면(201)을 구비한다.

예를 들면, 상기 소스 램프(100)가 배치된 위치를 제1 초점(F1)으로 갖고 상기 제1 초점(F1)을 통과하는 직선상의 한 점을 제2 초점(F2)으로 갖는 타원(E)의 제1 초점(F1) 영역을 덮도록 상기 타원 반사면(210)이 배치된다. 따라서, 상기 타원(E)은 제1 및 제2 초점(F1,F2)을 경유하는 직선을 장축(MA)으로 갖고 상기 장축(MA)에 수직인 직선을 단축(MI)으로 갖는다.

편의상, 상기 장축(MA)은 2a의 길이를 갖고 상기 단축(MI)은 2b의 길이를 가지며 장축과 단축이 직각 좌표계의 원점에서 서로 만나는 것으로 가정한다. 따라서, 상기 직각 좌표계를 이용하면 상기 타원(E)은 (-c,0)와 (c,0)의 좌표로 주어지는 제1 및 제2 초점(F1,F2), (-a,0)와 (a,0)의 좌표로 주어지는 장축의 꼭지점 및 (0,-b)와 (0,b)의 좌표로 주어지는 단축의 꼭지점에 의해 특정된다.

따라서, 제1 초점(F1)에 배치된 소스 램프(100)에서 발산된 광대역 광(B)이 상기 타원(E)으로 입사하는 경우 제2 초점(F2)으로 집광된다. 이에 따라, 광이 진행하는 경로인 제1 초점에서 제2 초점을 향하는 방향을 전방으로 정의하고 이에 반대되는 방향을 후방으로 정의한다.

이때, 상기 제1 반사경(200)은 상기 타원(E)의 궤적을 따라 제1 초점(F1)을 오목하게 둘러싸는 반사면(201)을 갖도록 배치되고 상기 제1 반사경(200)의 경축은 상기 장축(MA)과 일치하도록 구성된다.

특히, 상기 제1 반사경(200)의 단면은 상기 제1 초점(F1)을 관통하고 경축에 수직한 초점면(focal plane)과 동일 평면상에 위치하도록 배치한다. 즉, 제1 초점(F1)을 관통하고 상기 장축에 수직인 절단선에 의해 상기 타원(E)을 절단하여 제1 초점(F1)의 후방부에 잔류하는 타원의 궤적을 따라 상기 제1 반사경(200)을 배치한다.

이에 따라, 상기 소스 램프(100)로부터 발산되어 상기 타원 반사면(201)으로 직접 입사하는 제1 발산광(B1)의 최대 발산각(

)은 90ㅀ로 설정되고 발산각(

)이 90ㅀ가 넘는 경우에는 후술하는 구형 반사면(301)으로 입사된다.

발산각(

)이 90ㅀ를 넘는 광대역 광도 반사할 수 있도록 상기 타원 반사면을 형성하는 경우, 타원 반사면에 의해 반사된 후 상기 제2 초점(F2)을 향하여 진행하는 광대역 광의 수렴각(

)이 증가하여 상기 집광부(C)에 도달하는 광대역 광의 세기가 충분하지 못하게 된다.

또한, 반사시키는 광대역 광의 최대 발산각(

)이 90ㅀ보다 작게 되도록 상기 타원 반사면을 형성하는 경우, 수렴각(

)을 축소하여 반사된 광을 모두 집광부(C)로 수렴할 수는 있지만, 발산된 광중에서 반사경에 의해 반사되지 않고 소실되는 광량이 많아서 광효율이 저하된다. 특히, 후술하는 바와 같은 구형 반사면(301)을 타원 반사면(201)과 대면하도록 배치한다 할지라도 최대 발산각과 90ㅀ 사이에서 발산되는 광대역 광은 구형 반사면에 반사되더라도 타원 반사면으로 입사되지 않고 구심을 통과하여 구형 반사면의 대칭면에 입사됨으로써 광대역 광은 구심을 중심을 무한 반복적인 반사된다. 이에 따라, 구형 반사면(301)을 타원 반사면(201)과 대면하도록 배치한다 할지라도 최대 발산각과 90ㅀ 사이에서 발산되는 광대역 광은 집광부(C)로 수렴되지 않는다.

상술한 바와 같은 이유에 의해 상기 타원 반사면(201)은 상기 타원(E)을 장축을 중심으로 회전시킨 타원 입체를 상기 제1 초점(F1)을 경유하는 초점면에 의해 절단되어 상기 소스 램프(100)를 감싸는 부분 타원 입체(three-dimensional partial ellipsoidal cube)로 제공되고, 상기 타원 반사면(201)에 의해 반사되는 광대역 광의 최대 발산각(

)은 90ㅀ로 설정된다.

이하에서, 상기 소스 램프(100)에서 발산된 광대역 광중에서 상기 소르 램프(100)의 후방으로 발산되어 직접 타원 반사경(201)으로 입사하는 광을 제1 발산광(B1)이라 하고 상기 소르 램프(100)의 전방으로 발산되어 상기 구형 반사면(301)으로 입사된 후 타원 반사경(201)으로 반사되는 광을 제2 발산광(B2)이라 한다. 따라서, 상기 제1 발산광(B1)의 발산각(

)은 90ㅀ이하이며, 제2 발산광(B2)은 90ㅀ를 넘는 발산각(

)을 갖는다. 또한, 발산각(

) 또는 수렴각(

)은 특별한 언급이 없는 한 상기 장축(MA)을 기준으로 시계방향 및 반시계방향으로 측정한 각도를 모두 포함한다. 상기 제1 발산광(B1)이 타원 반사경(201)에 의해 반사되어 제2 초점을 향하여 진행하는 광을 제1 수렴광(CB1)이라 하고 제2 발산광(B2)이 상기 구형 반사면(301) 및 타원형 반사면(201)에 의해 차례대로 반사되어 상기 제2 초점(F2)을 향하여 진행하는 광을 제2 수렴광(CB2)로 명명한다. 제1 수렴광(CB1)과 제2 수렴광(CB2)을 구분할 필요없이 타원 반사면(201)으로부터 반사되어 제2 초점(F2)으로 진행하는 광대역 광은 수렴광(CB)으로 명명한다. 따라서, 상기 수렴광(CB)은 제1 및 제2 수렴광(CB1,CB2)을 포함한다.

발산각(

) 0ㅀ로 상기 소스 램프(100)의 후방으로 발산된 제1 발산광(B1)은 상기 타원 반사면(201)에 의해 반사된 후 상기 경축을 따라 제2 초점(F2)을 향하여 진행한다. 즉, 발산각(

) 0ㅀ인 제1 수렴광(CB1)은 상기 경축을 따라 수렴각(

) 0ㅀ로 제2 초점(F2)을 향하여 진행한다. 제1 발산광(B1)의 발산각(

)이 증가할수록 상기 제1 수렴광(CB1)의 수렴각(

)도 증가하여, 제1 발산광(B1)이 최대 발산각(

) 90ㅀ로 타원 반사면(201)으로 입사하는 경우 상기 제1 수렴광(CB1)은 식(1)과 같이 주어지는 최대 수렴각(

)으로 제2 초점(F2)을 향하여 수렴된다.

-------- (1)

따라서, 임의의 발산각(

)을 갖고 타원 반사면(201)으로 입사된 광대역 광은

를 반경으로 갖는 원을 밑면으로 하고 상기 제2 초점(F2)을 꼭지점으로 하는 집광 원뿔(focusing cone)의 표면을 따라 상기 집광부(C)로 수렴된다. 따라서, 발산각

인 제1 발산광(B1)은 상기 타원 반사면(201)에 의해 반사되어 상기 집광 원뿔의 측면(side surface)을 따라 제2 초점(F2)을 향하여 수렴된다.

상기 제2 반사경(300)은 상기 소스 램프(100)의 전반부를 둘러싸고, 상기 제1 초점(F1)을 구심(spherical center)으로 갖고 상기 광대역 광(B)을 상기 타원 반사면(201)으로 반사시키는 구형 반사면(301)과 상기 타원 반사면(201)으로부터 반사되어 상기 집광부(C)로 진행하는 광대역 광인 수렴광(collective broadband light, CB)의 경로를 제공하는 경로 홀(path hole, 310)을 구비한다.

예를 들면, 상기 제2 반사경(300)의 반사면(301)은 상기 제1 초점(F1)을 구심으로 갖는 구(sphere)를 상기 제1 초점(F1)을 통과하는 초점면을 따라 절단한 반구(hemisphere)의 궤적을 따라 배치된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 반사경(200,300)의 단면은 상기 초점면과 동일 평면상에 배치되고 상기 장축(MA)을 공통의 경축으로 구비한다.

따라서, 상기 소스 램프(100)로부터 90ㅀ이상의 발산각으로 발산된 광대역 광인 제2 발산광(B2)은 상기 구형 반사면(301)으로 입사된다. 구면경의 광학적 특성에 의해 상기 제2 발산광(B2)은 상기 구형 반사면(301)으로부터 반사되어 다시 구심인 제1 초점(F1)으로 입사된다. 제1 초점(F1)을 관통한 제2 발산광(B2)은 상기 타원 반사면(201)으로 입사되어 상기 제2 초점(F2)으로 수렴하는 제2 수렴광(CB2)을 형성한다.

도 2는 도 1에 도시된 광대역 광(B)의 발산각과 수렴각 사이의 관계를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1 발산각(

)을 갖고 상기 구형 반사면(301)으로 입사한 광대역 광은 상기 타원 반사면(201)에 의해 재반사되어 제1 수렴각(

)으로 수렴되고 제1 발산각(

) 보다 더 큰 제2 발산각(

)보다 작은 제2 수렴각(

)으로 제2 초점(F2)으로 수렴된다.

제2 발산광(B2)은 상기 구형 반사면(301)에 의해 반사된 후 발산각의 보각(supplementary angle)으로 상기 타원 반사면(201)에 입사하므로 구형 반사면(301)으로 입사하는 제2 발산광(B2)의 발산각이 클수록 상기 제2 수렴광(CB2)의 수렴각은 작아진다. 이에 따라, 상기 소스 램프(100)의 전방으로 발산되는 제2 발산각(B2)을 좁은 영역에 수렴함으로써 상기 수렴광(C)의 세기를 높일 수 있다.

상기 타원 반사면(201)에 직접 입사되는 제1 발산광(B1)은 발산각이 증가할수록 수렴각도 증가하여 최대 발산각인 90ㅀ로 타원 반사면(201)에 입사하는 경우 최대 수렴각으로 수렴된다. 그러나, 상기 구형 반사면(301)으로 입사되는 제2 발산광(B2)은 구형 반사면(301)에 의해 반사된 후 상기 발산각의 보각으로 타원 반사면(201)으로 입사되므로 발산각이 증가할수록 수렴각은 감소한다. 결국, 상기 소스 램프(100)에서 생성된 광대역 광은 발산각이 90ㅀ인 경우에 형성되는 최대 수렴각보다 작은 수렴각으로 제2 초점(F2)을 향하여 수렴된다.

이에 따라, 구형을 갖는 상기 제2 반사경(200)에 의해 제1 반사경(100)의 전방으로 소실되는 광대역 광을 집광부(C)로 공급함으로써 집광부로 공급되는 광량을 증가시키고, 집광부로 입사되는 수렴광의 입사각을 최대 수렴각 이하로 조절할 수 있다. 따라서, 상기 집광부(C)에서 고출력 광대역 광원을 형성할 수 있다.

한편, 제2 발산광(B2)의 발산각이 극한 발산각(ultimate emitting angle,

)을 넘는 경우, 상기 제2 발산광(B2)은 상기 경로 홀(310)을 통하여 외부로 방출되어 소실된다.

본 실시예의 경우, 상기 경로 홀(301)은 제1 및 제2 초점(F1, F2) 사이에 배치되어 상기 제2 반사경(300)의 외부에 집광부(C)가 배치된다. 이에 따라, 구형을 갖는 상기 제2 반사경(300)의 반경(R)은 최대 발산각인 90ㅀ로 입사하는 제1 발산광(B1)의 이동거리인

와 제1 및 제2 초점(F1, F2) 사이의 이격거리인

사이의 값을 갖는다. 즉, 상기 제2 반사경(300)은

보다 크고

보다 작은 반경(R)을 갖도록 배치한다.

도 3은 도 2에 도시된 제2 반사경의 경로 홀의 위치를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 경로 홀(310)은 최대 수렴각(

)을 꼭지각으로 갖는 집광 원뿔(maximal focusing cone)이 구형의 제2 반사경(300)을 관통하여 제2 초점(F2)으로 안내한다. 따라서, 상기 관통 홀(310)은 집광 원뿔과 상기 구형 반사면(301)이 교차하는 원형 단면을 갖는 실린더 형상으로 제공된다.

예를 들면, 상기 집광 원뿔의 모선(S1)과 상기 구형 반사면(301)을 형성하는 원의 교점과 상기 장축(MA)과의 거리(r)를 반경으로 갖는 원형 단면과 상기 제2 반사경(300)의 두께에 대응하는 높이를 갖는 실린더 형상으로 상기 경로 홀(310)이 제공된다.

본 실시예의 경우, 상기 집광 원뿔의 모선(S1)은 상기 직각 좌표 평면 내에서 점 A(

,

)와 제2 초점(c,0)을 지나는 직선으로서 식(2)와 같은 직선의 방정식으로 표현되고, 상기 구형 반사면(301)은 식 (3)과 같이 제1 초점(-c,0)을 중심으로 하고 반경 R인 원의 방정식으로 표현된다.

----- (2)

------ (3)

식 (2)와 (3)을 동시에 만족하는 교점(P)을 특정함으로써 상기 경로 홀(310)의 위치를 특정할 수 있다.

상기 교점(P)의 좌표를 (e,r)이라 하면,

좌표인 점(e,0)는 상기 장축(MA) 상에서의 결합 홀(310)의 위치를 나타내고

좌표인 (0,r)은 경로 홀(310)의 단면 원의 반경을 나타낸다. 즉, 상기 결합 홀(310)은 점(e,0)에서 반경 r인 원을 단면으로 갖고 상기 제2 반사경(300)의 두께를 높이로 갖는 실린더 형상으로 제공된다.

따라서, 상기 제1 초점(F1)에서 발산된 상기 광대역 광(B)은 발산각의 범위가 0ㅀ와 극한각(

) 사이로만 주어진다면 상기 경로 홀(310)을 통과하여 제2 초점(F2)을 향하여 집광될 수 있다.

한편, 상기 광대역 광(B)이 상기 극한각(

)보다 큰 발산각으로 제1 초점(F1)에서 발산하는 경우, 상기 광대역 광(B)은 경로 홀(310)을 통하여 외부로 소실된다. 따라서, 상기 경로 홀(310)의 단면 원을 밑면으로 하고 점 P(e,r)와 제1 초점(F1)을 모선으로 하는 원뿔은 외부로 소실되는 광대역 광의 광선속(beam flux)을 형성한다. 즉, 중심각이 극한각(

) 의 여각이고 밑면이 경로 홀(310)의 단면 원으로 구성되는 원뿔은 광대역 광이 외부로 소실되는 소실 원뿔(dissipating cone, DC)을 형성하게 된다.

따라서, 상기 제2 반사경(300)의 반경(R)이 증가하면, 상기 경로 홀(310)의 사이즈도 축소되고 이에 따라 소실되는 광대역 광의 광량도 줄일 수 있다.

상기 제2 반사경(300)의 반경이 증가하여 제2 초점(F2) 방향으로 사이즈가 커지는 경우, 제2 반사경(300)의 반경은 증가반경(increased radius, Ri)으로 증가하고 집광 원뿔 모선과의 교점(P)도 변경 교점(changed intersection point, Pc)으로 변경된다. 이에 따라 상기 광대역 광(B)이 소실되지 않고 타원 반사면으로 입사되는 극한 발산각도 증가된 극한각(

)증가한다. 즉, 상기 제2 반사경의 반경이 증가함에 따라 상기 소실 원뿔(DC)의 사이즈가 축소되어 소실되는 광대역 광(B)의 광량을 줄일 수 있다.

이때, 상기 경로 홀(310)은 제2 초점(F2)의 전방에 배치되어야 하므로 언급한 바와 같이 상기 제2 반사경(300)은

보다 작은 반경(R)을 갖도록 구성한다.

일실시예로서, 상기 레이저 조사기(400)는 상기 경로 홀(310)을 통하여 레이저(L)를 조사하여 상기 소스 램프(100)에 플라즈마를 형성한다. 본 실시예의 경우, 상기 레이저 조사기(400)는 상기 레이저(L)를 생성하는 레이저 소스(410) 및 상기 장축(MA)을 따라 상기 제2 초점(F2)으로부터 이격거리(d)만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저(L)와 상기 수렴광(CB)을 선택적으로 투과시키는 광 선택기(420)를 구비한다.

상기 레이저 소스(410)는 상기 제1 및 제2 반사경(200,300)의 외부에 배치되어 상기 경로 홀(310)을 통하여 소스 램프(100)로 공급되어 소스 램프의 내부에 구비된 이온화 가스를 플라즈마 상태로 형성한다. 본 실시예의 경우, 구형을 갖는 상기 소스 램프(100)의 중심에 약 400㎛ 내지 500㎛의 사이즈를 갖는 플라즈마 영역을 유지하도록 상기 레이저(L)를 공급한다.

도시되지는 않았지만, 상기 소스 램프(100)의 내부에 상기 이온화 가스를 형성하기 위한 예비 에너지 공급부(미도시)를 더 구비할 수도 있다. 예를 들면, RF 파워나 마이크로웨이브와 같은 외부 전원을 상기 예비 에너지 공급부로 이용하여 상기 레이저(L)가 공급되기 전에 소스 램프의 내부에 고압의 이온화 가스로 구성된 예비 플라즈마 상태를 형성할 수 있다.

이때, 상기 레이저(L)는 상기 제1 반사경(200)의 타원 반사면(201)을 통하여 소스 램프(100)로 공급함으로써 플라즈마를 형성하기 위한 파워가 소스 램프(100)의 중심에 집광되도록 한다.

본 실시예의 경우, 상기 레이저 소스(410)로부터 생성된 레이저(L)는 경로 홀(310)을 통하여 상기 수렴광(CB)과 반대의 경로를 따라 상기 제1 반사경(200)으로 공급된다. 즉, 상기 집광 원뿔(FC)은 또한 상기 레이저의 광선속을 형성하는 레이저 원뿔(LC)로 기능한다.

상기 레이저(L)가 타원 반사면(201)에 의해 반사되어 소스 램프(100)로 공급되기 위해서는 상기 제2 초점(F2)으로부터 레이저(L)가 조사되어야 한다. 따라서, 상기 레이저 소스(410)는 제2 초점(F2)에 배치되거나 제2 초점(F2)과 광학적으로 동등한 위치에 배치되어야 한다.

본 실시예에서는 제2 초점(F2)에 집광부(C)가 배치되고 레이저 소스(410)는 장축(MA)으로부터 수직방향으로 이격되도록 배치된다. 이에 따라, 레이저(L)는 단축(MI) 방향과 나란하게 조사된 후 장축방향(MA)으로 경로를 변경하여 상기 레이저 원뿔(LC)로 공급되어야 한다.

이에 따라, 상기 레이저(L) 경로와 상기 장축(MA)이 교차하는 영역에 레이저(L)를 경로 홀(310)로 반사하고 상기 수렴광(CB)을 집광부(C)로 투과하기 위한 광 선택기(optical selector,420)가 배치된다.

도 4는 도 1에 도시된 레이저 조사기의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 광 선택기(420)는 상기 제2 초점(F2)과 제1 이격거리(d1)만큼 이격되도록 상기 장축(MA)과 제1 위치(x1)에서 서로 교차하고 일정한 경사각(

)만큼 기울어지게 배치된다. 이때, 상기 레이저 소스(410)는 상기 제1 위치(x1)로부터 단축(MI) 방향을 따라 제2 이격거리(d2)만큼 이격되어 배치된다.

상기 레이저 소스(410)로부터 제1 위치(x1)로 조사된 레이저(L)는 상기 광 선택기(420)에 의해 제1 위치(x1)에서 반사되어 장축(MA)을 따라 경로 홀(310)로 공급된다. 이때, 상기 제1 및 제2 이격거리(d1,d2)가 서로 동일한 경우, 제1 위치(x1)에서 반사된 레이저(L)는 제2 초점(F2)에서 조사되는 것과 광학적으로 동일하게 취급된다. 마찬가지로 상기 제1 위치(x1)를 기준으로 상기 광 선택기(420)의 상부로 공급되는 제1 레이저(L1) 및 하부로 공급되는 제2 레이저(L2)도 광 선택기(420)에 의해 반사되어 마치 제2 초점(F2)으로부터 조사되는 것처럼 상기 경로 홀(310)로 공급된다.

이에 따라, 상기 집광 원뿔(FC)과 상기 광 선택기(420)가 교차하고 상기 제1 위치(x1)를 중심으로 대칭적으로 형성되는 광 선택기(420)의 교차영역(IA)으로 공급되는 상기 레이저(L)의 광선속(beam flux)은 제2 초점(F2)에서 조사되는 광선속과 광학적으로 동일하게 취급된다.

따라서, 상기 광 선택기(420)의 교차영역에서 반사된 상기 레이저(L)는 타원 반사면(201)으로 입사되고 제1 초점(F1)에 위치하는 소스 램프(100)에 집광될 수 있다. 상기 교차영역(IA)은 광 선택기(420)와 집광 원뿔(FC)이 교차하는 영역이므로 상기 경사각(

)의 크기에 따라 조절할 수 있다.

한편, 상기 광 선택기(420)는 제2 초점(F2)과 경로 홀(310) 사이에 배치되므로 광 선택기(420)는 상기 수렴광(CB)의 집광부(C)로의 진행을 방해하지 않을 것이 요구된다. 이에 따라, 상기 광 선택기(420)는 레이저(L)는 반사시키고 브로드 밴드 광인 상기 수렴광(CB)은 통과시키는 빔 스플리터로 구성된다. 예를 들면, 상기 광 선택기(420)는 입사되는 광의 파장에 따라 선택적으로 반사 및 투과시킬 수 있는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 포함한다.

따라서, 레이저 소스(410)로부터 생성되어 단축방향(MI)을 따라 조사된 레이저(L)는 광 선택기(420)의 교차영역(IA)에서 반사되어 타원 반사면(201)으로 공급되고, 레이저(L)와 상이한 파장범위를 갖는 수렴광(CB)은 광 선택기(420)의 교차영역(IA)을 투과하여 집광부(C)로 수렴된다.

본 실시예에서는 집광부(C)가 제2 초점(F2)에 배치되고 레이저 소스(410)가 장축으로부터 이격되어 배치되는 구성을 개시하고 있지만, 제1 및 제2 이격거리(d1, d2)가 동일하다면 레이저 소스(410)가 제2 초점에 배치되고 집광부(C)가 장축으로부터 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 레이저 소스(410)가 제2 초점(F2)에 배치되고 집광부(C)는 상기 장축(MA)과 상기 광 선택기(420)의 교점인 제1 위치(x1)로부터 단축(MI) 방향을 따라 동일한 이격거리만큼 이격되어 배치되는 경우, 상기 레이저(L)는 광 선택기(420)의 교차영역(IA)을 투과하여 상기 타원 반사면(201)으로 공급되고, 상기 수렴광(CB)은 상기 광 선택기(420)의 교차영역(IA)에서 단축(MI)방향을 향하도록 반사되어 상기 집광부(C)로 수렴된다.

상기 레이저(L)는 브로드 밴드 광원(1001)을 이용하는 광학 공정이 수행되는 동안 지속적으로 공급되어 소스 램프(100)의 내부에 플라즈마를 유지한다. 특히, 소스 램프(100)의 내부에 구비되는 혼합가스를 여기상태로 형성하기 위해 충분한 파장과 세기를 갖도록 제어되어 상기 구형 반사경(301)에 의해 제1 초점(F1)으로 반사되는 제2 발산광(B2)이 상기 혼합가스를 여기상태로 형성하기 위한 에너지로 흡수되는 것을 방지한다. 이에 따라, 구형 반사면(301)으로부터 반사된 제2 발산광(B2)은 제1 초점(F1)에서 소실되지 않고 상기 타원 반사면(201)에 입사될 수 있다.

상술한 바와 같은 광대역 광원(1001)에 의하면, 소스 램프(100)의 전방으로 발산되는 제2 발산광(B2)의 상당부분을 타원 반사면(201)으로 반사시켜 집광부(C)로 집광시킴으로써 집광부(C)로 공급되는 광대역 광의 광량을 증가시킬 수 있다. 특히, 제1 및 제2 반사경(200,300)의 외부에 배치된 레이저 소스로부터 타원 반사면(201)으로 플라즈마를 형성하기 위한 레이저(L)를 연속적으로 공급함으로써 구형 반사면(301)에 의해 반사된 제2 발산광(B2)이 소스 램프(100)의 플라즈마 형성에 흡수됨으로써 소실되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 집광부(C)로 집광되어 광학공정을 위해 공급되는 공정 광(process light)의 세기를 현저하게 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 광원을 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 광원(1002)은 제1 광대역 광(BL1)을 생성하는 제1 발광부(500), 제2 광대역 광(BL2)을 생성하는 제2 발광부(600), 제1 및 제2 광대역 광(BL1,BL2)의 경로를 변경하는 광경로 변경유닛(700) 및 레이저 조사기(800)를 포함한다.

예를 들면, 상기 제1 발광부(500)는 제1 플라즈마를 이용하여 상기 제1 광대역 광(BL1)을 발산하는 제1 소스 램프(510) 및 상기 제1 소스 램프(510)를 둘러싸고 상기 제1 소스 램프(510)의 위치를 초점으로 갖는 제1 타원 반사경(520)을 구비하고, 상기 제2 발광부(600)는 제2 플라즈마를 이용하여 제2 광대역 광(BL2)을 발산하는 제2 소스 램프(610) 및 상기 제2 소스 램프(610)를 둘러싸고 상기 제2 소스 램프(610)의 위치를 초점으로 갖는 제2 타원 반사경(620)을 구비한다.

상기 제1 타원 반사경(520)은 상기 제1 소스 램프(510)가 위치하는 제1 초점(F1) 및 상기 제1 초점(F1)과 연결되어 제1 장축(MA1)을 구성하는 제2 초점(F2)을 구비하는 제1 타원(E1)의 궤적을 따라 경축과 상기 제1 장축(MA1)이 일치하도록 배치하고, 상기 제2 타원 반사경(620)은 상기 제2 소스 램프(610)가 위치하는 제3 초점(F3) 및 상기 제3 초점(F3)과 연결되어 제2 장축(MA2)을 구성하는 제4 초점(F4)을 구비하는 제2 타원(E2)의 궤적을 따라 경축과 상기 제2 장축(MA2)이 일치하도록 배치한다.

상기 제1 및 제2 소스 램프(510,610)에는 서로 다른 혼합가스로 충진된다. 이에 따라, 각 혼합가스의 플라즈마 상태로부터 발산되는 제1 및 제2 광대역 광(BL1, BL2)은 서로 다른 파장범위를 갖는다. 예를 들면, 상기 제1 광대역 광(BL1)은 200nm 내지 350nm의 파장범위를 갖고 상기 제2 광대역 광(BL2)은 300nm 내지 500nm의 파장범위를 갖도록 상기 각 소스 램프의 혼합가스를 충진할 수 있다.

상기 제1 소스 램프(510)에서 발산된 제1 광대역 광(BL1)은 제1 및 제2 초점(F1,F2)과 제1 장축(MA1)을 구비하는 제1 타원(E1)의 궤적을 따라 배치되는 제1 타원 반사면(521)에서 반사되어 제2 초점(F2)을 향하여 집광된다. 이때, 상기 제1 타원 반사면(521)은 경축이 제1 장축(MA1)과 일치하고 제1 초점(F1)을 오목하게 둘러싸도록 배치된다. 이에 따라, 상기 제1 소스 램프(510)에서 발산된 제1 광대역 광(BL1)은 상기 제1 타원 반사면(521)에 의해 반사되어 제2 초점(F2)을 향하여 수렴하는 제1 수렴광(CBL1)이 된다.

마찬가지로, 상기 제2 소스 램프(610)에서 발산된 제2 광대역 광(BL2)은 제3 및 제4 초점(F3,F4)과 제2 장축(MA2)을 구비하는 제2 타원(E2)의 궤적을 따라 배치되는 제2 타원 반사면(621)에서 반사되어 제4 초점(F4)을 향하여 집광된다. 이때, 상기 제2 타원 반사면(621)은 경축이 제2 장축(MA2)과 일치하고 제3 초점(F3)을 오목하게 둘러싸도록 배치된다. 이에 따라, 상기 제2 소스 램프(610)에서 발산된 제2 광대역 광(BL2)은 상기 제2 타원 반사면(621)에 의해 반사되어 제4 초점(F4)을 향하여 수렴하는 제2 수렴광(CBL2)이 된다.

선택적으로, 상기 제1 및 제2 타원 반사면(521,621)에는 상기 제1 광대역 광(BL1) 및 제2 광대역 광(BL2)의 반사효율을 높이기 위한 제1 및 제2 코팅막(530,630)이 더 배치된다.

상기 제1 및 제2 반사막(630,630) 반사효율은 입사광을 흡수하거나 굴절시키는 막질의 물성에 따라 고유하게 결정되며 상기 물성에 따라 입사광의 특정 파장이 반사되지 않고 흡수되거나 굴절되면 반사효율이 떨어지게 된다.

따라서, 제1 반사막(530)은 제1 광대역 광(BL1)에 구비된 제1 밴드 대역의 광을 흡수하거나 굴절시키지 않고 반사할 수 있도록 반사막의 물성이 제어되고, 제2 반사막(630)은 제2 광대역 광(BL2)에 구비된 제2 밴드 대역의 광을 흡수하거나 굴절시키지 않고 반사할 수 있도록 반사막의 물성이 제어된다.

제1 밴드 대역 및 제2 밴드 대역을 구비하는 단일한 광대역 광을 단일한 소스 램프를 통하여 생성하는 경우, 제1 및 제2 밴드 대역의 모든 광에 대하여 흡수하거나 굴절시키지 않고 반사할 수 있도록 반사막의 물성을 제어하는 것은 용이하지 않으며, 이에 따라 광대역 광원의 밴드대역이 증가할수록 타원 반사경의 표면에 코팅된 반사막에 의해 부분적으로 흡수되거나 굴절되어 광학공정의 공정 광으로 이용되지 못한다. 따라서, 단일한 발광부를 이용하여 밴드대역이 넓은 광대역 광원을 생성하는 경우 타원 반사경의 반사막에 의해 광이 부분적으로 소실되어 광의 세기를 저하시키고 특정 파장을 공정광으로 이용할 수 없게 된다.

그러나, 넓은 대역범위를 갖는 단일한 광대역 광원을 대역범위를 축소시켜 서로 다른 밴드 대역을 갖는 다수의 광대역 광원으로 분리하면, 좁은 범위의 밴드 대역에 대응하는 광만 반사하면 충분하므로 광의 소실없이 타원 반사경에서의 반사효율을 높일 수 있다.

즉, 제1 및 제2 광대역 광(BL1,BL2)의 밴드 대역이 서로 상이하므로 제1 및 제2 반사막(530,630)은 각각의 파장범위에 대응하는 광에 대해서만 반사효율을 높일 수 있도록 물성이 제어되면 충분한다.

따라서, 다수의 램프 소스에서 개별적인 대역 범위를 갖는 다수의 광대역 광을 생성함으로써 타원 반사경의 표면에 형성된 반사막에 의해 광이 부분적으로 소실되는 것을 방지하고 광의 세기를 증가시킬 수 있다.

상기 제1 수렴광(CBL1)은 제2 초점(F2)을 향하여 진행하고 제2 수렴광(CBL2)은 제4 초점(F4)을 향하여 진행하므로 광학 공정의 단일한 검사광으로 집광되기 위해서는 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)의 경로가 조절되어야 한다.

이에 따라, 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)의 광 경로 상에 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)을 집광부(C)로 안내하는 광경로 변경유닛(700)이 배치된다.

상기 광 경로 변경유닛(700)은 상기 제1 및 제2 발광부(500,600)의 배치와 상기 레이저 조사기(800) 및 집광부(C)의 위치에 따라 다양하게 배치될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 제1 및 제2 장축(MA1,MA2)은 서로 직교하고 상기 집광부(C)는 제4 초점(F4)에 배치된다. 따라서, 상기 제1 수렴광(CBL1)은 광 경로가 수직하게 변경되어야 하며 제2 수렴광(CBL2)은 광경로의 변경 없이 진행되어야 한다.

이에 따라, 상기 광경로 변경유닛(700)으로서 입사되는 광을 선택적으로 반사 및 투과할 수 있는 빔 스플리터가 제공된다. 예를 들면, 상기 광경로 변경유닛(700)은 입사되는 광을 50:50으로 분리하는 5:5 빔 스플리터를 포함한다.

따라서, 상기 제1 수렴광(CBL1)은 광경로 변경유닛(700)으로 입사되어 50%는 반사되어 상기 제2 장축(MA2)을 따라 진행하도록 변경되고 나머지 50%의 광은 광경로 변경유닛(700)을 투과하여 제1 장축(MA1)을 따라 진행하게 된다. 따라서, 상기 제1 수렴광(CBL1)의 투과광은 상기 집광부(C)로 집광되지 않고 소실된다.

마찬가지로, 제2 수렴광(CBL2)도 상기 광경로 변경유닛(700)으로 입사되어 50%는 투과되어 상기 제2 장축(MA2)으로 진행하여 상기 집광부(C)로 집광되고 나머지 50%는 광경로 변경유닛(700)에 의해 반사되어 제1 장축(MA1)을 따라 진행하게 된다.

이때, 상기 제1 수렴광(CBL1)이 상기 제24 초점을 향하여 수렴하는 것을 보장하도록 제1 초점(F1)과 광경로 변경유닛(700) 사이의 이격거리인 제1 거리(da)와 제3 초점(F3)과 광경로 변경유닛(700) 사이의 이격거리인 제3 거리(dc)가 일치하도록 상기 광경로 변경유닛(700)을 배치한다.

상기 제1 및 제2 장축(MA1,MA2)의 교점(I1)과 상기 광경로 변경유닛(700)의 중심이 교차하도록 배치되고 상기 교점(I1)과 제1 및 제3 초점(F1,F3) 사이의 거리가 서로 일치하면, 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 반사된 제1 수렴광(CBL1)은 마치 제3 초점(F3)에서 조사된 것처럼 제4 초점(F4)을 향하여 진행하게 된다. 마찬가지로, 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 반사된 제2 수렴광(CBL2)은 마치 제1 초점(F1)에서 조사된 것처럼 상기 제2 초점(F2)을 향하여 진행하게 된다.

이때, 상기 광경로 변경유닛(700)의 경로 변경영역(path changing area, CA)은 제1 수렴광(CBL1)에 대해서는 교차영역으로 기능하고 제2 수렴광(CBL2)에 대해서는 투과영역으로 기능한다. 따라서, 상기 경로 변경영역(CA)을 밑면으로 하고 상기 교점(I1)과 제4 초점(F4) 사이의 거리를 높이로 갖는 경사 원뿔(slanted cone)은 상기 광경로 변경유닛(700)을 경유하여 제4 초점(F4)을 향하여 수렴되는 광대역 광의 광선속(beam flux)을 형성하게 된다. 따라서, 상기 경사원뿔은 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)을 제4 초점(F4)을 향하여 집광하는 집광 원뿔(focusing cone, FC)로 기능한다.

즉, 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)은 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 경사원뿔로 입사되어 집광부(C)로 집광된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 소스 램프(510,610)는 서로 다른 위치에 배치된다 할지라도 광학적으로는 동일한 초점에서 광대역 광을 생성하는 단일한 소스 램프로 기능할 수 있다.

일실시예로서, 상기 레이저 조사기(800)는 상기 제1 및 제2 소스 램프(510,610)로 공통으로 레이저(L)를 집광시켜 제1 및 제2 플라즈마를 형성한다. 본 실시예의 경우, 상기 레이저 조사기(800)는 상기 레이저(L)를 생성하는 레이저 소스(810) 및 상기 제2 장축(MA2)을 따라 상기 제4 초점(F4)으로부터 제4 이격거리(dd)만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저(L)와 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)을 선택적으로 투과시키는 광 선택기(820)를 구비한다.

상기 레이저 소스(810)는 상기 제1 및 제2 발광부(500,600)의 외부에 배치되어 동시에 제1 및 제2 소스 램프(510,610)로 레이저(L)를 공급하여 각 소스 램프의 내부에 충진된 혼합가스를 제1 및 제2 플라즈마 상태로 형성한다. 본 실시예의 경우, 구형을 갖는 제1 및 제2 소스 램프(510,610)의 중심에 약 400㎛ 내지 500㎛의 사이즈를 갖는 플라즈마 영역을 유지하도록 상기 레이저(L)를 공급한다.

이때, 상기 레이저(L)는 제1 및 제2 타원 반사경(500,600)의 각 반사면(501,601)을 통하여 제1 및 제2 소스 램프(510,610)로 공급함으로써 플라즈마를 형성하기 위한 파워가 각 소스 램프(510,610)의 중심에 집광되도록 한다.

레이저 소스(810)로부터 생성된 상기 레이저(L)는 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)과 반대의 경로를 따라 상기 제1 및 제2 타원 반사경(520,620)으로 공급된다. 이에 따라, 상기 제4 초점(F4)을 향하여 집광되는 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)의 광선속을 형성하는 상기 집광 원뿔(FC)은 상기 제4 초점(F4)으로부터 기원하여 상기 제1 및 제2 타원 반사경(520,620)을 향하여 조사되는 레이저(L)의 광선속을 형성하는 레이저 원뿔(LC)로 기능한다.

이때, 단일한 레이저 소스(810)로부터 생성된 레이저(L)가 서로 다른 제1 및 제2 타원 반사경(520,620)으로 공급되도록 상기 레이저(L)는 광경로 변경유닛(700)에 의해 분할된다.

상기 광경로 변경유닛(700)은 상기 제1 및 제2 광대역 광(BL1,BL2)을 분할한 것과 마찬가지로 상기 레이저(L)를 5:5로 분할하여 제1 및 제2 타원 반사경(520,620)으로 공급한다. 본 실시예의 경우, 상기 레이저(L)는 제2 장축(MA2)을 따라 원뿔 형상으로 공급되므로 제1 타원 반사경(520)으로 50%가 반사되어 공급되고 제2 타원 반사경(620)으로 나머지 50%가 투과되어 공급된다.

상기 레이저(L)가 제1 및 제2 타원 반사면 (521,621)에 의해 반사되어 제1 및 제2 소스 램프(510,610)로 각각 집광되기 위해서는 상기 레이저(L)는 제2 초점(F2) 또는 제4 초점(F4)으로부터 조사되어야 한다. 따라서, 상기 레이저 소스(810)는 제2 초점(F2) 또는 제4 초점(F4)에 배치되거나 제2 초점(F2) 또는 제4 초점(F4)과 광학적으로 등가인 위치에 배치되어야 한다.

본 실시예에서는 제4 초점(F4)에 집광부(C)가 배치되고 레이저 소스(810)는 제2 장축(MA2)으로부터 수직방향을 따라 일정 거리만큼 이격되도록 배치된다. 따라서, 상기 레이저(L)는 상기 제2 타원(E2)의 단축 방향과 나란하게 조사된 후 제2 장축방향(MA2)으로 경로를 변경하여 상기 레이저 원뿔(LC)로 공급된다.

이에 따라, 상기 레이저(L) 경로와 상기 제2 장축(MA2)이 교차하는 영역에 상기 레이저(L)를 광경로 변경유닛(700)으로 반사하고 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)을 집광부(C)로 투과하기 위한 광 선택기(optical selector,820)가 배치된다.

도 6은 도 5에 도시된 광대역 광의 레이저 공급경로를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 광 선택기(820)는 상기 제4 초점(F4)과 제4 거리(dd)만큼 이격되도록 상기 제2 장축(MA2)과 제2 위치(x2)에서 서로 교차하고 일정한 경사각(

)만큼 기울어지게 배치된다. 상기 레이저 소스(810)는 상기 제2 위치(x2)로부터 제2 타원(E2)의 단축 방향을 따라 제2 거리(db)만큼 이격되어 배치된다.

상기 레이저 소스(810)로부터 제2 위치(x2)로 조사된 레이저(L)는 상기 광 선택기(820)에 의해 반사되어 제2 장축(MA2)을 따라 광경로 변경유닛(700)으로 공급된다. 이때, 상기 제2 및 제4 거리(db,dd)가 서로 동일한 경우, 상기 제2 위치(x2)에서 반사된 레이저(L)는 제4 초점(F4)에서 조사되는 것과 광학적으로 동일하게 취급된다.

마찬가지 이유에 의해, 상기 집광 원뿔(FC)과 상기 광 선택기(820)가 교차하고 상기 제2 위치(x2)를 중심으로 대칭적으로 형성되는 광 선택기(820)의 교차영역(IA)으로 공급되는 상기 레이저(L)의 광선속(beam flux)은 제4 초점(F4)에서 조사되는 광선속과 광학적으로 동일하게 취급된다.

따라서, 상기 광 선택기(820)의 교차영역에서 반사된 상기 레이저(L)는 광경로 변경유닛(700)의 경로변경 영역(CA)으로 공급되고 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 분할되어 제1 및 제2 타원 반사경(520,620)으로 입사된다. 이때, 상기 교차영역(IA)은 광 선택기(820)와 집광 원뿔(FC)이 교차하는 영역이므로 상기 경사각(

)의 크기에 따라 조절할 수 있다.

상기 광 선택기(820)는 제4 초점(F2)과 광경로 변경유닛(700) 사이에 배치되므로 광 선택기(820)는 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)의 집광부(C)로의 진행을 방해하지 않을 것이 요구된다. 이에 따라, 제1 실시예와 마찬가지로 상기 광 선택기(820)는 레이저(L)는 반사시키고 브로드 밴드 광은 통과시키는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)로 구성된다.

따라서, 레이저 소스(810)로부터 생성되어 제2 타원(E2)의 단축방향을 따라 조사된 레이저(L)는 광 선택기(820)에 의해 반사되어 광경로 변경유닛(700)의 경로변경 영역(CA)으로 공급되고, 레이저(L)와 상이한 파장범위를 갖는 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)은 광 선택기(820)를 투과하여 집광부(C)로 수렴된다.

제1 실시예에서와 마찬가지로, 상기 집광부(C)와 레이저 소스(810)는 제2 및 제4 거리(db, dd)가 동일하다면 레이저 소스(810)가 제4 초점에 배치되고 집광부(C)가 제2 장축(MA2)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 되어도 레이저(L)와 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)의 광학적 특성은 손상되지 않는다.

상기 레이저 소스(810)가 제4 초점(F4)에 배치되고 집광부(C)는 상기 제2 장축(MA2)과 상기 광 선택기(820)의 교점인 제2 위치(x2)로부터 제2 타원(E)의 단축방향을 따라 동일한 이격거리만큼 이격되어 배치되는 경우, 상기 레이저(L)는 광 선택기(820)를 투과하여 상기 광경로 변경유닛(700)으로 공급되고, 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1,CBL2)은 상기 광 선택기(820)에 의해 반사되어 상기 집광부(C)로 수렴된다.

본 실시예에서는 상기 집광부(C)는 제4 초점(F4)에 배치되고 상기 광 선택기(820)는 제2 장축(MA2) 상에 배치되는 것을 개시하고 있지만, 상기 집광부(C)를 제2 초점(F2)에 배치하고 상기 광 선택기(820)를 제1 장축(MA1) 상에 배치되어도 레이저(L)의 공급과 광대역 광의 수렴에 관한 광학적 특성은 동일하게 유지할 수 있다.

선택적으로, 상기 제2 초점(F2)에 추가적인 타원 반사경을 더 배치하여 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 투과되거나 반사되어 소실되는 광대역 광을 집광부(C)로 공급할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 광대역 광원을 나타내는 단면도이다. 도 7에 도시된 광대역 광원은 도 5에 도시된 광대역 광원과 비교하여 제3 타원 반사경을 더 구비하는 것을 제외하고는 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 제2 실시예에 의한 광대역 광원(1002)과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 광대역 광원(1003)은 상기 제1 장축(MA1)을 따라 제1 타원 반사경(520)과 서로 대칭을 이루고 상기 제2 초점(F2)을 감싸도록 제1 타원(E1)의 궤적을 따라 배치되는 제3 타원 반사경(530)이 더 구비된다.

상기 제3 타원 반사경(540)은 상기 제1 타원(E1)의 궤적을 따라 상기 제2 초점(F2)을 둘러싸고 상기 제1 장축(MA1)과 일치하는 경축을 구비하여 상기 제2 장축(MA2)에 대하여 상기 제1 타원 반사경(520)과 대칭적으로 배치된다.

특히, 상기 교점(I1)으로부터 제4 초점(F4) 사이의 이격거리와 상기 교점(I1)으로부터 제2 초점(F2)까지의 이격거리가 서로 동일하도록 상기 제2 초점(F2)의 위치를 결정한다.

이에 따라, 상기 제1 수렴광(CBL1)이

의 광량으로 5:5 빔 스플릿을 구비하는 상기 광경로 변경유닛(700)으로 입사하는 경우, 50%의 제1 수렴광(CBL1)은 반사되어

의 광량을 갖고 상기 집광부(C)로 수렴되고 나머지 50%의 제1 수렴광(CBL1)은

광량을 갖고 광경로 변경유닛(700)을 투과하여 상기 제2 초점(F2)으로 집광된다.

상기 제2 초점(F2)으로 집광된 광은 제2 초점(F2)을 관통하여 제3 타원 반사경(540)으로 입사된다. 따라서, 제3 타원 반사경(540)으로 입사되는 제1 수렴광(CBL1)은 제2 초점(F2)으로부터 발산되는 광과 광학적으로 동등한 것으로 취급되므로 제3 타원 반사경(540)에서 반사된 광은 다시 제1 초점(F1)을 향하여 진행하여 광경로 변경유닛(700)으로 입사하게 된다.

따라서, 상기 제1 수렴광(CBL1)은 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해

의 광량으로 상기 제2 타원 반사경(620)으로 반사되고

의 광량으로 상기 제2 타원 반사경(620)을 투과하여 다시 제1 타원 반사경(520)으로 입사된다.

제2 타원 반사경(620)에 코팅된 제2 반사막(630)은 제2 대역밴드를 갖는 제2 광대역 광(BL2)은 잘 반사하지만, 제1 밴드 대역을 갖는 상기 제1 수렴광(CBL1)은 제2 반사막(630)에 의해 흡수되거나 굴절되어 버린다. 제1 타원 반사경(520)에 의해 재반사되고

의 광량을 갖는 제1 수렴광(CBL1)은 다시 광경로 변경유닛(700)에 의해 분할되어

의 광량을 갖고 상기 집광부(C)로 수렴되고 나머지

의 광량은 다시 제3 타원 반사경(540)으로 투과된다.

따라서, 제1 타원 반사경(520)과 제3 타원 반사경(540) 사이에서 제1 수렴광(CBL1)은 무한히 반복하면서

의 광량으로 상기 집광부(C)로 공급된다.

따라서, 상기 제1 및 제3 타원 반사경(520,540)에 의해 상기 집광부로 수렴하는 제1 수렴광(CBL1)의 총 광량(

)은 다음과 같이 주어진다.

마찬가지로, 상기 광경로 변경유닛(700)을 투과하여 상기 제3 타원 반사경(540)으로 조사되는 제1 수렴광(CBL1)뿐만 아니라 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 반사되어 상기 제3 타원 반사경(540)으로 조사된 제2 수렴광(CBL2))도 상기 제3 타원 반사경(540)에 의해 제2 타원 반사경(620))으로 재입사시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 및 제3 타원 반사경(620,540)에 의해 상기 집광부로 수렴하는 제2 수렴광(CBL2)의 총 광량(

)은 다음과 같이 주어진다.

따라서, 상기 제3 타원 반사경(540)에 의해 상기 집광부(C)에 수렴되는 상기 제1 및 제2 수렴광(CBL1, CBL2)의 광세기를 현저하게 높일 수 있다.

또한, 상기 제1 수렴광(CBL1) 중에서 상기 광경로 변경유닛(700)에 의해 1차로 반사되어 집광부(C)로 공급되는 제1차 반사광(

의 광량)과 비교하여 상기 광경로 변경유닛(700)을 투과하여 제3 타원 반사경(540) 및 제1 타원 반사경(520)에 의해 재반사된 후 다시 광경로 변경유닛(700)에 의해 2차로 반사된 제2차 반사광(

의 광량)은 타원 반사의 기하학적 특성에 의해 축소된 수렴각(

)으로 집광부(C)로 수렴된다.

상기 제3 타원 반사경(540)에 의한 재반사가 진행될수록 상기 제1 수렴광(CBL1)의 수렴각은 작아지고 집광부(C)의 중심에 집광되는 광의 세기를 높일 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 광세기 증가효과는 레이저(L)를 공급하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.

레이저 소스(810)로부터 광경로 변경유닛(700)으로

의 세기를 갖는 레이저(L)가 입사되면 제1 및 제2 램프 소스(510,610)로 각각

의 세기를 갖는 레이저가 공급된다.

이때, 상기 각 램프 소스(510,610)에서 상기 레이저는 플라즈마 변환효율(conversion efficiency,

)만큼 플라즈마 생성에 활용되고, 변환에 참여하지 않은 잔류 레이저

는 각각 제1 및 제2 타원 반사경(520,620)에 의해 재반사되어 상기 광경로 변경유닛(700)으로 공급된다. 이때, 상기 광경로 변경유닛(700)을 투과하여 상기 제3 타원 반사경(540)으로 공급되는 레이저는 광경로 변경유닛(700)으로 재공급되어 제1 및 제2 소스 램프(510,610)로 재공급된다.

따라서, 각 램프 소스(510,610)로 재공급되는 레이저(L)의 세기만큼 상기 레이저 소스(810)로부터 제공되는 레이저의 세기를 줄일 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저 소스(810)의 구동파워를 줄일 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같은 광대역 광원(1002, 1003)에 의하면, 다수의 소스 램프에서 서로 상이한 밴드대역을 갖는 광대역 광을 생성하고 광경로 변경유닛을 이용하여 동일한 집광부로 집광시킬 수 있다. 이에 따라, 광학공정의 공정광으로 이용할 수 있는 광대역 광원의 밴드대역을 용이하게 확장할 수 있다.

특히, 각 밴드 대역에 최적화 된 반사막을 형성함으로써 공정광으로 이용되는 광대역 광원의 밴드대역은 확장하면서도 반사막에 의해 특정 파장의 광이 흡수되어 부분적으로 소실되는 광원불량을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 광경로 변경유닛에 의해 투과되는 수렴광을 집광부로 재반사시킬 수 있는 추가적인 타원 반사경을 배치하여 집광부로 집광되는 수렴광의 세기를 증가시키고 레이저 구동효율을 높일 수 있다.

광학 검사장치 및 방법

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 광학 검사장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 본 발명에 의한 광대역 광원을 이용하는 광학장치로서 광학 검사장치를 예시적으로 개시한다. 그러나, 상기 광대역 광원을 이용하는 광학장치라면 검사장치뿐만 아니라 사진식각장치나 이미징 장치와 같은 다양한 광학장치에 이용될 수 있음은 자명하다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 광학 검사장치(2000)는 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)를 이용하여 광대역 광을 생성하는 광대역 광원(1000), 검사대상 피검체(UDT)가 배치되고 상기 광대역 광을 이용하여 상기 피검체에 대한 검사공정이 수행되는 챔버(1100), 상기 광대역 광원과 광학적으로 연결되어 상기 광대역 광을 상기 검사공정을 수행하기 위한 검사광으로 형성하고 상기 검사광을 상기 피검체로 조사하는 조사유닛(illuminating unit, 1200), 상기 피검체로부터 검출광을 검출하는 검출유닛(1300) 및 상기 검사광 및 상기 검출광의 광학특성을 이용하여 상기 피검체의 불량여부를 판단하는 제어유닛(1400)을 포함한다.

예를 들면, 상기 광대역 광원(1000)은 내부에 혼합가스로 채워진 무전극 램프를 포함한다. 무전극 램프의 외부에서 파워를 공급하여 상기 혼합가스를 바닥상태에서 여기상태로 변환하면 여기상태의 혼합가스가 다시 바닥상태로 떨어지면서 혼합가스의 종류에 따라 다양한 파장의 광을 생성한다. 본 실시예의 경우, 상기 광대역 광원은 상기 램프의 외부에 배치된 레이저 소스로부터 상기 램프로 레이저를 공급하여 플라즈마를 형성하는 레이저 생성 플라즈마 (laser produced plasma, LPP)광원을 포함한다.

예들 들면, 상기 광대역 광원(1000)은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 개시된 광대역 광원(1001,1002,1003) 중의 어느 하나를 이용할 수 있다. 따라서, 상기 광대역 광원에 관한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

상기 챔버(1100)는 검사대상 피검체(under testing device, UTD)가 로딩되는 내부공간을 구비하고 피검체의 상부에서 검사광(1101)을 조사하고 피검체로부터 검출된 검출광(1102)을 분석하여 피검체(UTD)의 표면 및 내부에 분포하는 불량의 종류와 위치를 확인한다.

예를 들면, 상기 챔버(1100)의 바닥면에는 피검체(UTD)가 고정되는 스테이지(1110)가 제공되고 상기 스테이지(1110)의 상부에는 피검체(UTD)로 검사광(1101)을 조사하는 조사유닛(1200)이 배치된다.

상기 스테이지(1110)는 로봇 암(미도시)과 같은 구동유닛에 의해 3차원 방향으로 위치를 조절할 수 있으며 상기 조사유닛(1200)의 광학계에 대하여 최적한 광학특성을 갖도록 상기 피검체의 위치를 조절할 수 있다. 상기 스테이지(1110)의 구동유닛은 상기 제어부(1400)에 의해 조사유닛(1200)과 동시에 제어된다.

상기 조사유닛(1200)은 상기 광대역 광원(1000)에 의해 생성된 광대역 광을 상기 피검체에 대한 검사공정에 적절한 면광원으로 생성하고 피검체의 특성에 따라 적절한 광학 특성을 설정한다.

예를 들면, 상기 조사유닛(1200)은 구면광의 형태로 집광된 상기 광대역 광을 면광원 형태의 검사광으로 생성하기 위한 로드렌즈 및 상기 검사광을 피검체로 집광시키는 대물렌즈를 구비하는 광학계를 포함한다.

이에 따라, 상기 조사유닛(1200)은 다양한 광학특성 조절용 구조물들을 포함한다. 예를 들면, 상기 로드 렌즈 및 대물렌즈는 제1 내지 제3 실시예에 의한 광대역 광원(1001 내지 1003)에 구비된 집광부(C)와 일체로 연결된다. 따라서, 집광부(C)로 집광된 수렴광(CB)은 상기 로드렌즈로 입사되어 평면광으로 전환되고 상기 대물렌즈 및 다수의 광학 처리유닛을 경유하여 상기 피검체를 검사하기 위한 검사광으로 조사된다.

예를 들면, 상기 조사유닛(1200)은 상기 피검체로 조사되는 광의 광량을 조절하기 위한 조리개(aperture)와 엔디 필터(neutral density filter, ND filter), 검사공정의 특성에 최적화된 검사광의 파장을 선택하기 위한 밴드 필터(band filter) 및 편광기 등을 상기 광학 처리유닛으로 구비할 수 있다.

따라서, 상기 조사유닛(1200)은 검사공정에 최적화된 광학특성으로 상기 검사광을 피검체로 조사한다. 상기 피검체(UTD)는 미세 패턴 구조물을 구비하는 다양한 구조물을 포함한다. 예를 들면, 반도체 공정에 의해 제조된 집적회로 소자를 포함한다.

상기 검출유닛(1300)은 상기 피검체(UTD)로부터 방출되는 검출광(1102)을 검출하고 이를 광학적으로 처리하여 이미지로 형성한다.

예를 들면, 상기 검출유닛(1300)은 상기 검출광(1102)을 수득하는 광학 구조물, 스캐너 및 상기 검출광(1102)으로부터 피검체의 이미지를 수득하기 위한 이미지 처리수단을 포함한다. 예를 들면, 검출광(1102)은 상기 검사광(1101)이 상기 피검체(UTD)에 의해 반사되거나, 굴절되거나 회절된 반사광, 굴절광 및 회절광을 포함할 수 있다.

이때, 상기 검출유닛(1300)은 상기 검출광(1102)을 충분히 수득할 수 있고 상기 제어기(1400)와 연결될 수 있다면 다양하게 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 챔버(1100)의 내부에 배치될 수도 있고 다수의 렌즈 시스템을 이용하여 챔버의 벽체를 통하여 외부에서 검출할 수도 있다.

상기 제어기(1400)는 상기 광대역 광원(1000), 스테이지(1110), 조사유닛(1200) 및 검출유닛(1300)과 전기적으로 연결되어 각 구성요소들을 제어한다. 특히, 상기 검출광(1102)으로부터 수득된 피검체(UTD)에 대한 영상 이미지를 이용하여 상기 피검체에 분포하는 불량을 검사하고 상기 불량의 종류와 위치를 확인하고 이를 시각적으로 표시한다.

따라서, 상기 피검체(UTD)로 검사공정에 적합한 파장을 갖는 검사광(1101)을 조사하고 피검체로부터 검출되는 검출광(1102)을 분석하여 불량의형태와 위치를 확인할 수 있다. 예를 들면, 반도체 기판 상에 다층으로 형성된 미세 패턴 구조물에 형성된 보이드(void)나 브리지 불량의 위치와 불량 형태를 정확하게 검출할 수 있다.

서로 다른 불량은 서로 다른 파장을 갖는 검사광에 의해 검출되고, 피검체(UTD)의 내부에 깊이 위치하는 불량은 검사광의 세기가 충분한 경우에 검출할 수 있다.

본 실시예에 의한 검사장치(2000)는 확장된 밴드 대역과 높은 세기를 갖는 광대역 광원을 이용하여 피검체에 대한 광학 검사공정을 수행함으로써 다양한 형상과 위치에 분포하는 불량을 정확하게 검사할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 광대역 광원 및 이를 구비하는 광학 검사장치에 의하면, 구형 반사경을 이용하여 소실되는 광대역 광을 집광부로 공급함으로써 광학검사용 검사광의 세기를 높일 수 있고, 다수의 소스 램프에서 개별적인 밴드 대역을 구비하는 다수의 광대역 광을 단일한 검사광으로 이용함으로써 검사광의 밴드대역을 용이하게 확장할 수 있다. 이에 따라, 피검체의 내부에 분포하는 다양한 불량을 정확하게 검출할 수 있다.

본 발명은 광학 검사장치뿐만 아니라 LPP를 광원으로 갖는 다양한 광학설비에 응용될 수 있다. 예를 들면, LPP 광원을 이용하는 사진식각장치나 미세패턴 분석장치 등에도 응용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

플라즈마(plasma)를 이용하여 광대역 광(broadband light)을 발산하는 무전극 광 소스 램프;
상기 소스 램프의 후반부를 둘러싸고, 상기 소스 램프의 위치를 제1 초점으로 갖고 상기 광대역 광을 집광부로 유도하는 타원 반사면을 구비하는 제1 반사경;
상기 소스 램프의 전반부를 둘러싸고, 상기 제1 초점을 구심(spherical center)으로 갖고 상기 광대역 광을 상기 타원 반사면으로 반사시키는 구형 반사면과 상기 타원 반사면으로부터 반사되어 상기 집광부로 진행하는 광대역 광인 수렴광(collective light)의 경로를 제공하는 경로 홀(path hole)을 구비하는 제2 반사경; 및
상기 경로 홀을 통하여 레이저를 조사하여 상기 소스 램프에 상기 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함하는 광대역 광원(broadband light source).
제1항에 있어서, 상기 타원 반사면은 상기 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하고 상기 장축과 경축이 일치하도록 배치되어 상기 소스램프의 후반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제1 발산광을 상기 제2 초점을 향하여 반사시키고,
상기 구형 반사면은 경축이 상기 장축과 일치하는 오목면을 구비하고 상기 타원 반사면과 대면하는 배치되어 상기 소스램프의 전반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제2 발산광의 일부를 상기 타원 반사면으로 반사시키는 광대역 광원.
제2항에 있어서, 상기 제1 반사경 및 제2 반사경의 단부는 상기 제1 초점을 지나는 초평면(focal plane) 상에 배치되어,
상기 제1 발산광의 최대 발산각(maximal emitting angle,
)은 상기 장축에 대하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 90도이고,
상기 수렴광의 최대 수렴각(maximal focusing angle,
)은 상기 장축에 대하여 시계방향 또는 반시계 방향으로 식(1)과 같이 주어지는 광대역 광원.

------ (1)
(단, a, b 및 c는 직각 좌표계의 원점을 중심으로 상기 타원을 표시하는 경우 상기 타원의 장축, 단축 및 초점의 좌표)
제2항에 있어서, 상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저와 상기 수렴광을 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 포함하는 광대역 광원.
제4항에 있어서, 상기 레이저 소스는 상기 제2 초점에 배치되고 상기 집광부는 상기 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 타원의 단축 방향을 따라 상기 이격거리만큼 이격되어 배치되는 광대역 광원.
제5항에 있어서, 상기 광 선택기는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 구비하여 상기 레이저 소스로부터 생성된 상기 레이저는 상기 광 선택기를 투과하여 상기 타원 반사면으로 공급되고, 상기 수렴광은 상기 광 선택기에 의해 상기 단축방향을 향하도록 반사되어 상기 집광부로 수렴되는 광대역 광원.
제1 플라즈마를 이용하여 제1 광대역 광을 발산하는 제1 소스 램프 및 상기 제1 소스 램프를 둘러싸고 상기 제1 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제1 타원 반사경을 구비하는 제1 발광부;
제2 플라즈마를 이용하여 제2 광대역 광을 발산하는 제2 소스 램프 및 상기 제2 소스 램프를 둘러싸고 상기 제2 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제2 타원 반사경을 구비하는 제2 발광부;
상기 제1 및 제2 광대역 광의 광 경로 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 광대역 광을 집광부로 안내하는 광경로 변경유닛; 및
상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 레이저를 조사하여 상기 제1 및 제2 소스 램프에 상기 제1 및 제2 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함하는 광대역 광원.
제7항에 있어서, 상기 제1 타원 반사경은 상기 제1 소스 램프가 위치하는 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 제1 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하는 제1 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제1 장축이 일치하도록 배치되고,
상기 제2 타원 반사경은 상기 제2 소스 램프가 위치하는 제3 초점 및 상기 제3 초점과 연결되어 제2 장축을 구성하는 제4 초점을 구비하는 제2 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제2 장축이 일치하도록 배치되는 광대역 광원.
제8항에 있어서, 상기 광경로 변경유닛은 상기 제1 장축을 따라 상기 제1 초점으로부터 제1 이격거리만큼 이격되고 상기 제2 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 제1 이격거리와 동일한 제2 이격거리만큼 이격되어 배치되는 빔 스플리터(beam splitter)를 포함하고,
상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 광경로 변경 유닛과 광학적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로부터 각각 반사되어 상기 집광부으로 진행하는 광대역 광인 제1 및 제2 수렴광과 상기 레이저를 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 포함하는 광대역 광원.
제9항에 있어서, 상기 광 선택기는 상기 제2 장축을 따라 상기 제4 초점으로부터 제4 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저 소스는 상기 제4 초점에 배치되며,
상기 집광부는 제2 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 제2 타원의 단축 방향을 따라 상기 제4 이격거리와 동일한 제3 이격거리만큼 이격되어 배치되는 광대역 광원.
제10항에 있어서, 상기 광 선택기는 이색성 빔 스플리터(dichromatic beam splitter)를 구비하여 상기 레이저는 상기 이색성 빔 스플리터를 투과하여 상기 제2 장축을 따라 상기 광 경로 변경유닛으로 진행하고 상기 광경로 변경유닛에 분할 된 후 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 조사되고, 상기 제1 및 제2 수렴광은 상기 이색성 빔 스플리터에 의해 반사되어 상기 제2 장축과 수직한 방향을 따라 상기 집광부로 수렴되는 광대역 광원.
제9항에 있어서, 상기 제1 타원의 궤적을 따라 상기 제2 초점을 둘러싸고 상기 제1 장축과 일치하는 경축을 구비하여 상기 제2 장축에 대하여 상기 제1 타원 반사경과 대칭적으로 배치되는 제3 타원 반사경을 더 포함하는 광대역 광원.
제12항에 있어서, 상기 제2 초점과 상기 광경로 변경유닛 사이의 이격거리를 상기 제4 초점과 상기 광경로 변경유닛 사이의 이격거리와 일치하도록 상기 제2 초점을 배치하여, 상기 광경로 변경유닛을 투과하여 상기 제3 타원 반사경으로 조사되는 제1 수렴광을 제1 타원 반사경으로 재입사하고 상기 광경로 변경유닛에 의해 반사되어 상기 제3 타원 반사경으로 조사된 제2 수렴광도 상기 제3 타원 반사경에 의해 상기 제2 타원 반사경으로 재입사하는 광대역 광원.
제7항에 있어서, 상기 제1 타원 반사경의 표면에 코팅되어 상기 제1 광대역 광의 반사효율을 높이는 제1 반사막 및 상기 제2 타원 반사경의 표면에 코팅되어 상기 제2 광대역 광의 반사효율을 높이는 제2 반사막을 더 포함하는 광대역 광원.
레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)를 이용하여 광대역 광을 생성하는 광대역 광원;
검사대상 피검체가 배치되고 상기 광대역 광을 이용하여 상기 피검체에 대한 검사공정이 수행되는 챔버;
상기 광대역 광원과 광학적으로 연결되어 상기 광대역 광을 상기 검사공정을 수행하기 위한 검사광으로 형성하고 상기 검사광을 상기 피검체로 조사하는 조사유닛(illuminating unit);
상기 피검체로부터 검출광을 검출하는 검출유닛; 및
상기 광원, 조사유닛 및 검출유닛과 서로 연결되고 상기 검사광 및 상기 검출광의 광학특성을 이용하여 상기 피검체의 불량여부를 판단하는 제어유닛을 포함하고,
상기 광대역 광원은
상기 레이저 생성 플라즈마(plasma)를 이용하여 광대역 광(broadband light)을 발산하는 무전극 소스 램프;
상기 소스 램프의 후반부를 둘러싸고, 상기 소스 램프의 위치를 제1 초점으로 갖고 상기 광대역 광을 집광부로 유도하는 타원 반사면을 구비하는 제1 반사경;
상기 소스 램프의 전반부를 둘러싸고, 상기 제1 초점을 구심(spherical center)으로 갖고 상기 광대역 광을 상기 타원 반사면으로 반사시키는 구형 반사면과 상기 타원 반사면으로부터 반사되어 상기 집광부로 진행하는 광대역 광인 수렴광(collective light)의 경로를 제공하는 경로 홀(path hole)을 구비하는 제2 반사경; 및
상기 경로 홀을 통하여 레이저를 조사하여 상기 소스 램프에 상기 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함하는 광학 검사장치.
제15항에 있어서, 상기 타원 반사면은 상기 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하고 상기 장축과 경축이 일치하도록 배치되어 상기 소스램프의 후반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제1 발산광을 상기 제2 초점을 향하여 반사시키고, 상기 구형 반사면은 경축이 상기 장축과 일치하는 오목면을 구비하고 상기 타원 반사면과 대면하는 배치되어 상기 소스램프의 전반부로 발산되는 상기 광대역 광인 제2 발산광의 일부를 상기 타원 반사면으로 반사시키며,
상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 이격거리만큼 이격되어 배치되고 상기 레이저와 상기 수렴광을 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 구비하고,
상기 레이저 소스는 상기 제2 초점에 배치되고 상기 집광부는 상기 장축과 상기 광 선택기의 교점으로부터 상기 타원의 단축 방향을 따라 상기 이격거리만큼 이격되어, 상기 레이저는 상기 광 선택기를 투과하여 상기 타원 반사면으로 공급되고 상기 수렴광은 상기 광 선택기에 의해 상기 단축방향을 향하도록 반사되어 상기 집광부로 수렴되는 광학 검사장치.
제16항에 있어서, 상기 조사유닛은 상기 집광부와 광학적으로 연결되고 상기 수렴광을 면광원으로 전환하여 상기 검사광을 형성하는 로드 렌즈 및 상기 검사광을 상기 피검체로 집광시키는 집광렌즈를 포함하는 광학 검사장치.
레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)를 이용하여 광대역 광을 생성하는 다수의 광대역 광원;
상기 광대역 광을 이용하여 검사공정이 수행되는 피검체가 배치되는 스테이지;
상기 광대역 광원과 광학적으로 연결되어 상기 광대역 광을 상기 검사공정을 수행하기 위한 검사광으로 형성하고 상기 검사광을 상기 피검체로 조사하는 조사유닛(illuminating unit);
상기 피검체로부터 검출광을 검출하는 검출유닛; 및
상기 검사광 및 상기 검출광의 광학특성을 이용하여 상기 피검체의 불량여부를 판단하는 제어유닛을 포함하고,
상기 광대역 광원은,
제1 플라즈마를 이용하여 제1 광대역 광을 발산하는 제1 소스 램프 및 상기 제1 소스 램프를 둘러싸고 상기 제1 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제1 타원 반사경을 구비하는 제1 발광부;
제2 플라즈마를 이용하여 제2 광대역 광을 발산하는 제2 소스 램프 및 상기 제2 소스 램프를 둘러싸고 상기 제2 소스 램프의 위치를 초점으로 갖는 제2 타원 반사경을 구비하는 제2 발광부;
상기 제1 및 제2 광대역 광의 광 경로 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 광대역 광을 부분적으로 집광부로 유도하는 광경로 변경유닛; 및
상기 제1 및 제2 타원 반사경으로 레이저를 조사하여 상기 제1 및 제2 소스 램프에 상기 제1 및 제2 플라즈마를 형성하는 레이저 조사기(laser irradiator)를 포함하는 광학 검사장치.
삭제
제18항에 있어서, 상기 제1 타원 반사경은 상기 제1 소스 램프가 위치하는 제1 초점 및 상기 제1 초점과 연결되어 제1 장축을 구성하는 제2 초점을 구비하는 제1 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제1 장축이 일치하도록 배치되고, 상기 제2 타원 반사경은 상기 제2 소스 램프가 위치하는 제3 초점 및 상기 제3 초점과 연결되어 제2 장축을 구성하는 제4 초점을 구비하는 제2 타원의 궤적을 따라 경축과 상기 제2 장축이 일치하도록 배치되며,
상기 광경로 변경유닛은 상기 제1 장축을 따라 상기 제1 초점으로부터 제1 이격거리만큼 이격되고 상기 제2 장축을 따라 상기 제2 초점으로부터 제1 이격거리와 동일한 제2 이격거리만큼 이격되어 배치되며,
상기 레이저 조사기는 상기 레이저를 생성하는 레이저 소스 및 상기 광경로 변경 유닛과 광학적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 타원 반사경으로부터 각각 반사되어 상기 집광부으로 진행하는 광대역 광인 제1 및 제2 수렴광과 상기 레이저를 선택적으로 투과시키는 광 선택기를 포함하는 광학 검사장치.