KR102439233B1 - 레이저 소스 내의 광전자기 센서의 교정 방법 - Google Patents
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Abstract
레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템에서, EUV 광을 생성하기 위하여 레이저 펄스가 사용된다. 개개의 레이저 펄스의 에너지를 결정하기 위하여, 광전자기(PEM) 검출기가 교정 계수를 사용하여 파워미터에 맞게 교정된다. 단일 파장의 펄스를 포함하는 단일 레이저 빔을 측정할 경우, 교정 계수는 펄스의 버스트에 기초하여 계산된다. 결합 레이저 빔은 제 2 파장의 프리-펄스와 교번하는 제 1 파장의 메인 펄스를 가진다. 결합된 레이저 빔 내의 메인 펄스의 에너지를 계산하기 위하여, 메인 펄스의 단일 레이저 빔에 대하여 계산된 교정 계수가 사용된다. 결합 레이저 빔 내의 프리-펄스의 에너지를 계산하기 위하여, 새로운 교정 계수가 계산된다. 계산된 에너지 값이 선정의된 임계치를 넘어 변하면, 교정 계수는 다시 계산된다.
Description
본 출원은 일반적으로 레이저 시스템에 관한 것이고, 특히 레이저 생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템의 레이저 소스 내의 광전자기 센서를 교정하는 것에 관한 것이다.
반도체 산업은 점점 더 작은 집적 회로 치수들을 프린트할 수 있는 리소그래피 기술을 계속하여 발전시켜 왔다. 극자외(EUV) 광(가끔 소프트 x-레이라고도 불림)은 일반적으로 10 내지 102 nm 사이의 파장을 가지는 전자기 방사선으로 규정된다. 일반적으로 EUV 리소그래피는 10 - 14 nm의 범위에 있는 파장의 EUV 광을 포함하는 것으로 간주되고, 극히 작은 피쳐(예를 들어, 32 nm 미만의 피쳐)를 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에서 생성하기 위하여 사용된다. 이러한 시스템은 신뢰성이 매우 높아야 하고, 비용-효과적 쓰루풋 및 적절한 공정 관용도(process latitude)를 제공하여야 한다.
EUV 광을 생성하기 위한 방법은, EUV 범위 내에 하나 이상의 방출 라인(들)이 있으면서 재료를 적어도 하나의 원소(, 예를 들어 제논, 리튬 또는 주석, 인듐, 비소, 텔루륨, 알루미늄 등)를 가지는 플라즈마 상태로 변환하는 단계를 포함하지만 반드시 이것으로 제한되는 것은 아니다. 이러한 하나의 방법에서, 흔히 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma; LPP)라고 명명되는 요구되는 플라즈마는, 타겟 재료, 예컨대 원하는 선발광 요소를 가지는 액적, 스트림, 클러스터를 LPP EUV 소스 플라즈마 챔버 내의 조사 사이트에서 레이저 빔으로써 조사함으로써 생성될 수 있다.
도 1 은 선행 기술의 LPP EUV 시스템(100)의 컴포넌트들 중 일부를 도시한다. 고 파워 CO2 레이저와 같은 레이저 소스(101)는 빔 전달 시스템(103)을 통과하여 그리고 포커싱 광학기(104)(렌즈 및 조향 미러 포함)를 통과하여 지나가는 레이저 빔(102)을 생성한다. 포커싱 광학기(104)는 LPP EUV 소스 플라즈마 챔버(110) 내의 조사 사이트에 일차 초점(105)을 가진다. 액적 발생기(106)는, 일차 초점(105)에서 레이저 빔(102)에 의해 타격되면 EUV 광을 조사하는 플라즈마를 생성하는 적합한 타겟 재료의 액적(107)을 생성한다. 타원형 미러("콜렉터")(108)는, 생성된 EUV 광을 예를 들어 리소그래피 스캐너 시스템(미도시)으로 전달하기 위하여, 플라즈마로부터의 EUV 광을 초점 스폿(109)(중간 초점 위치)에 포커싱한다. 초점 스폿(109)은 통상적으로 EUV 광에 노광될 웨이퍼를 포함하는 스캐너(미도시) 내에 있을 것이다. 몇 가지 실시예들에서, 포커싱 광학기(104)로 모두 수렴하는 빔을 가지는 다수의 레이저 소스(101)가 존재할 수도 있다. LPP EUV 광원의 하나의 타입은 CO2 레이저 및 반사-방지 코팅 및 약 6 내지 8 인치의 개방된 개구부가 있는 셀렌화아연(ZnSe) 렌즈를 사용할 수도 있다.
레이저 소스(101)는, 다수 개의 광 펄스가 하나의 버스트 안에 생성되는 버스트 모드에서 동작될 수 있으며, 버스트들 사이에는 어느 정도의 시간 간격이 있다. 레이저 소스(101)는 파장 및/또는 펄스 길이와 같은 별개의 특성을 가지는 펄스형 레이저를 생성하는 다수 개의 레이저를 포함할 수 있다. 레이저 소스(101), 빔 전달 시스템(103), 및 포커싱 광학기(104) 내에서, 별개의 레이저 빔들이 결합, 분할, 또는 그렇지 않으면 조작될 수 있다.
레이저 빔(102)이 LPP EUV 소스 플라즈마 챔버(110)에 도달하기 전에, 빔(102)이 레이저 소스(101), 빔 전달 시스템(103), 및/또는 포커싱 광학기(104) 내의 다양한 포인트에서 측정된다. 측정은 레이저 빔(102)의 하나 이상의 양태를 측정하는 다양한 기구를 사용해서 이루어진다. 몇 가지 실례들에서, 레이저 빔(102)은 생성된 다른 빔과 결합되기 이전에 또는 결합된 이후에 측정될 수 있다. 그러나, 기구들은 레이저 빔(102)의 특정한 특성을 직접적으로 측정하지 않을 수 있고, 레이저 빔(102)의 특성을 측정하기 위해서 이러한 방식으로 교정되지 않을 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 시스템은, 레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 에너지 모니터로서, 시간 길이만큼 분리되는 프리-펄스와 메인 펄스를 포함하는 레이저 빔을 측정하도록 구성되고: 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워를 감지하도록 구성되는 파워미터; 및 상기 규정된 시간 기간의 일부 동안에, 상기 시간 기간만큼 제 1 메인 펄스로부터 분리되는 제 1 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는 전압 신호를 제공하도록 구성되는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기를 포함하는, 에너지 모니터; 메인 펄스 교정 계수 및 상기 제 1 메인 펄스에 대응하는 전압 신호의 부분의 펄스 적분에 기초하여 상기 제 1 메인 펄스의 파워를 결정하고, 상기 평균 파워 및 상기 제 1 메인 펄스의 파워에 기초하여 상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하며, 상기 제 1 프리-펄스의 파워, 및 상기 제 1 프리-펄스에 대응하는 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 프리-펄스 교정 계수를 결정하도록 구성되는 교정 모듈; 및 상기 프리-펄스 교정 계수, 및 제 2 프리-펄스에 대응하여 상기 PEM 검출기에 의하여 제공된 제 2 전압 신호의 부분의 펄스 적분에 기초하여 상기 제 2 프리-펄스의 에너지를 결정하고, 상기 메인 펄스 교정 계수 및 제 2 메인 펄스에 대응하는 상기 제 2 전압 신호의 부분의 펄스 적분에 기초하여 상기 제 2 메인 펄스의 에너지를 결정하도록 구성되는 단일 펄스 에너지 계산(single pulse energy calculation; SPEC) 모듈을 포함한다.
시스템은, PEM에 의하여 제공되는 제 2 전압 신호에 기초하여 제 2 규정된 시간 기간 동안 레이저 빔의 에너지를 계산하도록 구성되고, 상기 레이저 빔의 계산된 에너지를 제 2 규정된 시간 기간 동안 상기 파워미터에 의하여 감지된 평균 파워와 비교하며, 상기 비교에 기초하여 상기 프리-펄스 교정 계수를 업데이트하도록 상기 교정 모듈에게 지시하도록 구성되는 재교정 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방법은, 레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 에너지 모니터를 사용하여, 프리-펄스와 메인 펄스를 포함하는 레이저 빔의 측정을 수신하는 단계로서, 상기 레이저 빔의 측정은: 파워미터를 사용하여 측정된, 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워, 및 상기 메인 펄스 중 제 1 메인 펄스로부터 시간 길이만큼 분리되는 프리-펄스 중 제 1 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 포함하고, 상기 제 1 전압 신호는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기에 의하여 제공되는, 레이저 빔의 측정을 수신하는 단계; 메인 펄스 교정 계수 및 상기 제 1 메인 펄스에 대응하는 제 1 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 1 메인 펄스의 파워를 결정하는 단계; 상기 평균 파워 및 상기 제 1 메인 펄스의 파워에 기초하여 상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하는 단계; 상기 제 1 프리-펄스의 파워 및 상기 제 1 프리-펄스에 대응하는 상기 제 1 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 프리-펄스 교정 계수를 결정하는 단계; 상기 프리-펄스 교정 계수, 및 제 2 프리-펄스에 대응하여 상기 PEM 검출기에 의하여 제공된 제 2 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 2 프리-펄스의 에너지를 결정하는 단계; 및 상기 메인 펄스 교정 계수, 및 제 2 메인 펄스에 대응하는 상기 제 2 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 2 메인 펄스의 에너지를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 구현된 명령을 포함하고, 명령들은, 레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 에너지 모니터를 사용하여, 프리-펄스와 메인 펄스를 포함하는 레이저 빔의 측정을 수신하는 동작으로서, 상기 레이저 빔의 측정은: 파워미터를 사용하여 측정된, 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워, 및 상기 메인 펄스 중 제 1 메인 펄스로부터 시간 길이만큼 분리되는 프리-펄스 중 제 1 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 포함하고, 상기 제 1 전압 신호는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기에 의하여 제공되는, 레이저 빔의 측정을 수신하는 동작; 메인 펄스 교정 계수 및 상기 제 1 메인 펄스에 대응하는 제 1 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 1 메인 펄스의 파워를 결정하는 동작; 상기 평균 파워 및 상기 제 1 메인 펄스의 파워에 기초하여 상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하는 동작; 상기 제 1 프리-펄스의 파워 및 상기 제 1 프리-펄스에 대응하는 상기 제 1 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 프리-펄스 교정 계수를 결정하는 동작; 상기 프리-펄스 교정 계수 및 제 2 프리-펄스에 대응하여 상기 PEM 검출기에 의하여 제공된 제 2 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 2 프리-펄스의 에너지를 결정하는 동작; 및 상기 메인 펄스 교정 계수 및 제 2 메인 펄스에 대응하는 상기 제 2 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 2 메인 펄스의 에너지를 결정하는 동작을 수행하도록 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시스템은, 레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 레이저 소스 내의 에너지 모니터로서, 동일한 파장을 가지며 버스트(burst) 내에서 발생하는 레이저 펄스를 측정하도록 구성되고: 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워를 측정하도록 구성되는 파워미터; 및 상기 규정된 시간 기간의 적어도 일부 동안에, 상기 레이저 펄스의 버스트의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 제공하도록 구성되는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기를 포함하는 에너지 모니터; 상기 평균 파워 및 상기 제 1 전압 신호에 기초하여 교정 계수를 결정하도록 구성되는 교정 모듈로서, 상기 교정 계수는 상기 평균 파워로부터 결정된 상기 레이저 펄스의 버스트의 에너지와 상기 제 1 전압 신호의 적분의 비율인, 교정 모듈; 및 상기 교정 계수, 및 상기 PEM 검출기에 의하여 제공되고 후속 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 2 전압 신호의 펄스 적분에 기초하여, 상기 레이저 펄스의 시리즈의 상기 후속 펄스의 에너지를 결정하도록 구성되는 단일 펄스 에너지 계산(SPEC) 모듈을 포함한다.
시스템은, 제 2 버스트의 제 2 시간 프로파일을 나타내는 제 3 전압 신호에 기초하여 제 2 버스트의 에너지를 계산하고, 제 2 버스트의 에너지를 파워미터에 의하여 검출된 제 2 평균 파워와 비교하며, 이러한 비교에 기초하여 교정 계수를 업데이트하도록 교정 모듈에게 지시하도록 구성되는 재교정 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방법은 동일한 파장을 가지며 버스트 내에서 발생하는 레이저 펄스를 레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템의 레이저 소스 내의 에너지 모니터를 사용하여 측정하는 단계로서: 파워미터로부터, 규정된 시간 기간 동안 측정된 상기 레이저 펄스의 평균 파워를 수신하는 단계; 및 광전자기(PEM) 검출기로부터, 상기 규정된 시간 기간의 적어도 일부 동안 감지된 상기 레이저 펄스의 상기 버스트의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 수신하는 단계를 포함하는 단계; 상기 평균 파워 및 상기 제 1 전압 신호에 기초하여 교정 계수를 결정하는 단계로서, 상기 교정 계수는 상기 평균 파워로부터 결정된 상기 레이저 펄스의 상기 버스트의 에너지와 상기 제 1 전압 신호의 적분의 비율인, 단계; 및 상기 교정 계수 및 상기 PEM 검출기에 의하여 제공되며 후속 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 2 전압 신호의 적분에 기초하여, 상기 레이저 펄스의 시리즈의 상기 후속 펄스의 에너지를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 구현된 명령을 포함하고, 명령들은, 동일한 파장을 가지며 버스트 내에서 발생하는 레이저 펄스를 레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템의 레이저 소스 내의 에너지 모니터를 사용하여 측정하는 동작으로서: 파워미터로부터, 규정된 시간 기간 동안 측정된 상기 레이저 펄스의 평균 파워를 수신하는 동작; 및 광전자기(PEM) 검출기로부터, 상기 규정된 시간 기간의 적어도 일부 동안 감지된 상기 레이저 펄스의 상기 버스트의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 수신하는 동작을 포함하는, 동작; 상기 평균 파워 및 상기 제 1 전압 신호에 기초하여 교정 계수를 결정하는 동작으로서, 상기 교정 계수는 상기 평균 파워로부터 결정된 상기 레이저 펄스의 상기 버스트의 에너지와 상기 제 1 전압 신호의 적분의 비율인, 동작; 및 상기 교정 계수 및 상기 PEM 검출기에 의하여 제공되며 후속 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 2 전압 신호의 적분에 기초하여, 상기 레이저 펄스의 시리즈의 상기 후속 펄스의 에너지를 결정하는 동작을 수행하도록 하나의 프로세서에 의하여 실행될 수 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 LPP EUV 시스템의 일부의 도면이다.
도 2 는 예시적인 구현형태에 따르는 에너지 모니터의 도면이다.
도 3 은 예시적인 실시예에 따르는 레이저 소스의 버스트 모드의 도면이다.
도 4 는 메인 펄스를 포함하는 버스트의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 5 는 단일 메인 펄스를 포함하는 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 6 은 프리-펄스를 포함하는 버스트의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 7 은 단일 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 8 은 소정 시간 길이만큼 분리된 프리-펄스 및 메인 펄스의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프의 일 예이다.
도 9 는 예시적인 실시예에 따르는, 펄스의 에너지를 측정하는 시스템의 블록도이다.
도 10 은 예시적인 실시예에 따르는, 펄스의 에너지를 측정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 11 은 단일 레이저 빔용 파워미터를 사용하여 광전자기(PEM) 검출기를 교정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 12 는 결합 레이저 빔용 파워미터를 사용하여 PEM 검출기를 교정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 2 는 예시적인 구현형태에 따르는 에너지 모니터의 도면이다.
도 3 은 예시적인 실시예에 따르는 레이저 소스의 버스트 모드의 도면이다.
도 4 는 메인 펄스를 포함하는 버스트의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 5 는 단일 메인 펄스를 포함하는 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 6 은 프리-펄스를 포함하는 버스트의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 7 은 단일 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프이다.
도 8 은 소정 시간 길이만큼 분리된 프리-펄스 및 메인 펄스의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프의 일 예이다.
도 9 는 예시적인 실시예에 따르는, 펄스의 에너지를 측정하는 시스템의 블록도이다.
도 10 은 예시적인 실시예에 따르는, 펄스의 에너지를 측정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 11 은 단일 레이저 빔용 파워미터를 사용하여 광전자기(PEM) 검출기를 교정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 12 는 결합 레이저 빔용 파워미터를 사용하여 PEM 검출기를 교정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
LPP EUV 시스템 내에서, 레이저 펄스의 에너지는 레이저 소스, 빔 전달 시스템, 및/또는 포커싱 광학기 내의 다양한 위치에서 계산된다. 레이저 빔을 측정하기 위하여 LPP EUV 시스템에서 사용되는 센서는 레이저 빔의 펄스의 에너지를 직접적으로 측정하지 않는다. 센서는, 생성된 규정된 시간 기간 동안의 펄스의 평균 파워의 측정을 제공하는 파워미터를 포함한다. 센서는, 제한된 시간 기간 동안의 검출된 적외선(IR) 광에 기초하여 전압 신호를 출력하는 광전자기(PEM) 검출기를 더 포함한다. 전압 신호는 개개의 레이저 펄스의 시간 프로파일을 제공한다. 센서에 의하여 측정된 데이터를 사용하면, 파워미터에 맞춰 PEM 검출기를 교정하기 위한 교정 계수가 계산된다. 교정이 이루어지면, 펄스의 에너지가 PEM 검출기에 의하여 제공된 전압 신호로부터 계산될 수 있다.
측정되는 레이저 빔은, 일체형(unitary) 레이저 빔이라고 불리는 동일한 파장의 광의 펄스를 포함할 수 있다. 단일 레이저 빔은 제 1 파장의 프리-펄스 또는 제 2 파장의 메인 펄스를 포함할 수 있다. 단일 레이저 빔 내의 광의 펄스의 에너지를 결정하기 위하여, PEM 검출기는 단일 레이저 빔에 대한 교정 계수를 계산함으로써 파워미터에 맞춰 교정된다. 단일 레이저 빔에 대하여, 교정 계수는 하나의 버스트에 걸쳐 파워미터로부터 수신된 측정과 PEM 검출기에 의해 제공된 전압 신호에 기초한 비율이다. 교정이 이루어진 후, 교정 계수와 PEM 검출기에 의하여 제공된 전압 신호가 단일 레이저 빔 내의 펄스들의 에너지를 계산하기 위하여 사용된다.
LPP EUV 시스템에서, 상이한 파장의 두 개의 단일 레이저 빔이 결합되면, 결과적으로 얻어지는 결합 레이저 빔은 시간 도메인에서 분리된 교번하는 파장의 펄스들을 가진다. 본 명세서에서 설명되는 실시예에서, 결합 레이저 빔 내의 펄스들은 제 1 파장의 프리-펄스와 제 2 파장의 메인 펄스 사이에서 교번한다. 결합된 레이저 빔 내의 메인 펄스의 에너지를 계산할 때, 메인 펄스의 단일 레이저 빔으로부터 계산된 교정 계수가 사용된다. 결합 레이저 빔 내의 프리-펄스 및 메인 펄스 사이에서, LPP EUV 시스템 내의 광 컴포넌트의 효과가 상이하기 때문에, 결합된 레이저 빔 내의 프리-펄스의 별개의 교정 계수가 계산된다. 프리-펄스의 교정 계수는 파워미터에 의하여 측정된 파워와 결합된 레이저 빔 내의 메인 펄스에 기인한 파워 사이의 차분에 기초하여 결정된다. 교정이 이루어진 후, 교정 계수와 PEM 검출기에 의하여 제공된 전압 신호가 단일 레이저 빔 내의 프리-펄스 및 메인 펄스의 개별 에너지를 계산하기 위하여 사용된다.
도 2 는 파워미터(202) 및 PEM 검출기(208)를 포함하는, 예시적인 실시예에 따르는 에너지 모니터(200)의 도면이다. 에너지 모니터(200)는, 예를 들어 빔 스플리터를 사용하여 레이저 소스(101) 내의 다른 컴포넌트로부터 레이저 빔(102)을 수광할 수 있다. 당업자에게 명백하게 이해될 수 있는 바와 같이, 에너지 모니터(200)에 도달하기 이전에, 레이저 빔(102)은 하나 이상의 광 컴포넌트를 통해 이동하여 측정하기 위한 레이저 빔(102)의 일부를 픽-오프한다. 이러한 광 컴포넌트들은 다이아몬드 윈도우, 부분 반사체, 또는 셀렌화 아연 윈도우를 포함할 수 있다. 에너지 모니터(200)를 포함할 수 있는 레이저 시드 모듈의 일 예가 함께 양도되고 2013 년 12 월 5 일에 공개된 미국 특허 출원 공개 번호 제 2013/0321926 에서 논의된다.
에너지 모니터(200)는 레이저 소스(101), 빔 전달 시스템(103), 또는 포커싱 광학기(104) 내의 특정 위치에서 레이저 빔(102)을 측정하도록 위치된다. 본 명세서에서 설명되는 몇 가지 실시예들에서, 에너지 모니터(200)를 배치하면, 에너지 모니터(200)는 동일한 파장의 광의 레이저 펄스(예를 들어, 프리-펄스 또는 메인 펄스)를 포함하는 단일 레이저 빔(102)을 측정하게 된다. 광의 레이저 펄스는 단일 소스에 의해 생성되지만, 다른 시스템에서는 두 개 이상의 소스에 의해서 생성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예에서, 에너지 모니터(200)를 배치하면 에너지 모니터가 상이한 파장의 두 개의 레이저 소스에 의해 생성된 결합 레이저 빔(102)을 측정하게 된다. 레이저 소스(101), 빔 전달 시스템(103), 및 포커싱 광학기(104)는 두 개 이상의 에너지 모니터(200)를 포함할 수 있다.
레이저 빔(102)은 에너지 모니터(200)를 통과하여 광로를 따라 진행한다. 레이저 빔(102)은 빔 스플리터(204)에 의해 분할되어, 레이저 빔(102)의 제 1 부분은 광로를 따라 계속 진행하는 반면에 레이저 빔(102)의 나머지는 반사체(206)를 향해 디렉팅된다. 그러면, 반사체(206)는 레이저 빔(102)의 나머지를 파워미터(202)로 디렉팅한다.
파워미터(202)는 규정된 시간 기간 동안의 레이저 빔(102)의 평균 파워를 측정하도록 구성된다. 측정은 레이저 빔(102)의 다수 개의 버스트에 걸쳐 이루어질 수 있다. 몇 가지 실례들에서, 측정은 레이저 빔(102)의 5 개, 10 개, 또는 20 개의 버스트에 걸쳐 이루어질 수 있다. 정의된 시간 기간은 1 초보다 짧거나 수 초일 수 있다. 몇 가지 실례들에서, 규정된 시간 기간은 1 초이다.
파워미터(202)로 디렉팅되지 않은 레이저 빔(102)의 부분은 추가적인 빔 스플리터(204)로 디렉팅된다. 빔 스플리터(204)로부터의 레이저 빔의 제 1 부분은, 예를 들어 더 나아가 센서 또는 다른 광 컴포넌트(미도시)로 디렉팅된다. 레이저 빔(102)의 나머지는 PEM 검출기(208)로 디렉팅된다.
PEM 검출기(208)는 레이저 빔(102)의 시간 프로파일을 나타내는 전압 신호를 제공한다. 시간 프로파일은 파워미터(202)에 의해 사용되는 규정된 시간 기간의 적어도 일부에 걸쳐 있다. 시간 프로파일은 적어도 빔(102)의 버스트에 걸쳐 있다. 결합 레이저 빔 내의 펄스의 에너지를 계산하기 위하여, 시간 프로파일은 프리-펄스 및 메인 펄스에 걸쳐 있다.
도 2 에는 오직 하나의 PEM 검출기(208)만 도시되는 반면에, 추가적 PEM 검출기(미도시)가 에너지 모니터(200)에 포함될 수 있다. 더 나아가, 레이저 빔(102)은, 예를 들어 렌즈(미도시) 또는 확산기 세트(미도시)를 사용하여, PEM 검출기(208)에 의한 측정 이전에 변경될 수 있다. 에너지 모니터(200)는 케이싱에 의해 밀폐되고 레이저 소스(101)의 포트에 부착되거나, 레이저 소스(101) 내에 밀폐될 수 있다.
도 9 는 예시적인 실시예에 따르는, 펄스의 에너지를 측정하는 시스템(900)의 블록도이다. 시스템(900)은 에너지 모니터(902), 교정 모듈(904), 단일 펄스 에너지 계산(SPEC) 모듈(906), 및 선택적인 재교정 모듈(908)을 포함한다. 시스템(900)은, 실행가능한 명령을 저장할 수 있는 메모리에 액세스하는 프로세서를 포함하는 계산 디바이스를 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아닌, 당업자들에게 공지된 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 계산 디바이스는, 네트워크 또는 다른 형태의 통신을 통해 다른 계산 디바이스와 통신하기 위한 컴포넌트를 포함하는, 하나 이상의 입력 및 출력 컴포넌트를 포함할 수 있다. 시스템(900)은 계산 로직 또는 실행가능한 코드로 구현되는 하나 이상의 모듈을 포함한다.
에너지 모니터(902)는 레이저 빔(102)의 레이저 펄스에 대한 데이터를 수신하도록 구성된다. 에너지 모니터(902)는 파워미터 및 PEM 검출기를 포함하거나, 이들과 전자적으로 통신한다. 몇 가지 실례들에서, 에너지 모니터(902)는 파워미터(202) 및 PEM 검출기(208)를 포함하는 에너지 모니터(200)이다. 파워미터는 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스를 측정하도록 구성된다. 정의된 시간 기간은, 예를 들어 1 초일 수 있다. PEM 검출기는 규정된 시간 기간 중 적어도 일부에 걸쳐 레이저 펄스를 나타내는 전압 신호를 제공하도록 구성된다.
단일 레이저 빔(102)을 수광하도록 에너지 모니터(200 또는 902)가 LPP EUV 시스템(100) 내에 배치되면, 교정 모듈(904)은 파워미터(예를 들어, 파워미터(202)) 및 PEM 검출기(예를 들어, PEM 검출기(208))에 의해 수집된 데이터에 기초하여 교정 계수를 결정하도록 구성된다. 교정 계수는 각각의 단일 레이저 빔에 대해 계산된다. 교정 계수는 추후 수집된 PEM 검출기 데이터에 기초하여 단일 펄스(예를 들어, 단일 메인 펄스(502) 또는 단일 프리-펄스(702)의 에너지를 계산하기 위하여 사용된다. 교정 계수는 평균 파워와 전압 신호의 적분으로부터 결정되는 비율이다.
단일 레이저 빔(102)에서 교정 계수를 결정하기 위하여, 펄스의 버스트가 분석된다. 도 3 은 예시적인 실시예에 따르는 레이저 펄스의 두 개의 버스트(302)의 예시(300)이다. 예시(300)는 시간의 함수(밀리초(ms)로 측정)로서 변동하는 전압으로 묘사되는, PEM 검출기(208)에 의해 제공되는 시간 프로파일의 윤곽이다.
예시(300)에서, 각각의 버스트(302)는 상승 에지(310), 피크값(312)을 가지고, 하강 에지(316) 이전의 시간 길이 동안 피크 레벨 보다 낮은 전압 레벨(314)을 유지하는 곡선으로서 도시된다. 버스트(302) 상승 에지(310)에서 시작해서 하강 에지(316)에서 끝나는 버스트 길이(304)를 가진다. 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같은 교정 계수를 계산하기 위하여 버스트(302)의 에너지를 계산할 때, PEM 검출기(208)는 적어도 버스트 길이(304)를 망라하는 범위 윈도우(306)를 가진다. 범위 윈도우(306)는 버스트들(302) 사이의 시간을 캡쳐하도록 확장되거나 버스트(302) 내의 하나 또는 두 개의 펄스만을 캡쳐하도록 축소될 수 있다.
버스트 주기(308)는 제 1 버스트(302)의 상승 에지(310)로부터 제 2 버스트(302)의 상승 에지(310)까지 측정된다. 버스트 주기(308)는, 규정된 시간 기간 동안의(예를 들어, 1 초) 버스트의 개수를 표시하는 버스트(302)의 반복률 또는 "렙 레이트(rep rate)"로부터 결정될 수 있다. 버스트 렙 레이트는 5 헤르쯔(Hz), 10 Hz, 또는 20 Hz와 같은 주파수로서 표현될 수 있다.
도 4 는 메인 펄스를 포함하는 단일 레이저 빔(102)의 버스트(402)의 PEM 검출기(208)의 출력에 의하여 제공되는 시간 프로파일을 나타내는 그래프(400)이다. 그래프(400)는 도 3 에 도시된 출력의 실제 예이다. 단일 레이저 빔(102)은 단일 소스에 의해 생성된다. 일 실시예에서, 메인 펄스는 10.59 마이크론의 파장을 가진다. 도시된 바와 같이, 버스트(402)는 약 3.5 밀리초 동안 지속되고, 선-결정된 개수의 레이저 펄스를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 버스트(402)는 버스트 길이에 따라 다른 개수의 레이저 펄스를 포함할 수 있다. 레이저 펄스는 폭(시간 길이로서 측정됨) 및 진폭을 가진다. 교정 계수를 계산하는 과정의 일부로서, 그래프(400)에 도시된 시간 길이에 걸쳐, 교정 모듈(904)은 버스트(402)의 펄스를 적분할 수 있다.
도 6 은 프리-펄스를 포함하는 단일 레이저 빔(102)의 버스트(602)의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기(208)에 의해 출력된 그래프(600)이다. 그래프(600)는 도 3 에 도시된 출력의 실제 예이다. 단일 레이저 빔(102)은 단일 소스에 의해 생성되지만, 다른 시스템에서는 다수의 소스에 의해 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 프리-펄스는 10.26 마이크론의 파장을 가진다. 도시된 바와 같이, 버스트(602)는 약 3.5 밀리초의 지속 시간을 가지고, 선-결정된 개수의 레이저 펄스를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 버스트(602)는 버스트 길이에 따라 다른 개수의 레이저 펄스를 포함할 수 있다. 레이저 펄스는 폭(시간 길이로서 측정됨) 및 진폭을 가진다. 교정 계수를 계산하는 과정의 일부로서, 그래프(600)에 도시된 시간 길이에 걸쳐, 교정 모듈(904)은 버스트(602)의 펄스를 적분할 수 있다.
단일 레이저 빔(102)에 대한 교정 계수는, 메인 펄스를 포함하는 일체형 빔과 프리-펄스를 포함하는 일체형 빔 양자 모두에 대해 동일한 방식으로 계산된다. 우선, 교정 모듈(904)은 평균 파워로부터 레이저 펄스의 버스트의 에너지를 결정한다. 파워가 측정된 규정된 시간 기간 동안에 생성된 에너지가 결정된다:
여기에서 
은 규정된 시간 기간 동안의 레이저 빔(102)의 에너지이고, 
는 파워미터(202)에 의해 얻어진 파워 측정이며, 
는 파워미터(202)의 규정된 시간 기간(예를 들어, 1 초)이다. 
로부터, 버스트 내의 에너지 양이 버스트 렙 레이트로부터 계산된다:
여기에서 
는 버스트의 에너지이고, 
은 규정된 시간 기간(예를 들어, 1 초) 동안의 단일 레이저 빔(102)의 에너지이며, 및 
는 버스트 렙 레이트이다.
교정 계수 
를 결정하기 위하여, 다음 수학식이 사용된다:
따라서
여기에서 
는 교정 계수이고, V는 적분 
가 버스트의 시간 길이 동안 PEM 검출기(208)에 의하여 제공된 전압 신호의 곡선 아래의 면적이 되도록 PEM 검출기(208)로부터 수신된 전압 신호이며, 
는 파워미터(202)로부터 수신된 평균 파워 데이터로부터 결정된 버스트의 에너지이다. 교정 계수 
는 볼트당 와트(Watts per Volt)의 단위를 가진다.
SPEC 모듈(906)은 교정 모듈(904)에 의해 계산된 교정 계수를 사용하여 단일 펄스의 에너지를 계산하도록 구성된다. SPEC 모듈(906)은, 단일 레이저 빔 내의 단일 펄스(예를 들어, 단일 메인 펄스(502) 또는 단일 프리-펄스(702))의 시간 프로파일을 포함하는 전압 데이터를 PEM 검출기(208)로부터 수신한다.
도 5 는 단일 레이저 빔(102) 내의 단일 메인 펄스(502)의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기(208)에 의해 출력된 그래프(500)이다. 단일 메인 펄스(502)는 하나의 버스트(402) 내의 펄스일 수도 있고, 후속하는 버스트 내의 펄스일 수도 있다. 단일 메인 펄스(502)는 PEM 검출기(208)의 범위 윈도우(306)를 축소시킴으로써 캡쳐된다. 메인 펄스(502)는 진폭 및 폭(시간 길이로 측정됨)을 가진다. 펄스(502)의 에너지를 계산하는 과정의 일부로서, SPEC 모듈(906)은 메인 펄스(502)를 적분할 수 있다.
도 7 은 단일 레이저 빔(102) 내의 단일 메인 펄스(702)의 시간 프로파일을 나타내는, PEM 검출기에 의해 출력된 그래프(700)이다. 단일 프리-펄스(702)는, PEM 검출기(208)가 레이저 빔(102)을 측정하는 시간 길이를 단축함으로써 캡쳐된다. 프리-펄스(702)는 진폭 및 폭(시간 길이로서 측정됨)을 가진다. 프리-펄스(702)의 에너지를 계산하는 과정의 일부로서, SPEC 모듈(906)은 프리-펄스(702)를 적분할 수 있다.
단일 펄스의 시간 프로파일을 사용하여, 단일 펄스의 에너지는 다음 수학식에 따라 계산된다:
여기에서 
는 펄스의 에너지이고, 
는 측정되는 펄스의 파장의 펄스들에 대한 교정 계수이며, V는, 적분 
가 펄스의 시간 길이 동안 PEM 검출기(208)에 의해 제공된 전압 신호의 곡선 아래의 면적이 되도록, 측정되는 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 전압 신호이며 PEM 검출기(208)로부터 수신된다.
선택적인 재교정 모듈(908)은 PEM 검출기(208)를 재교정할지 여부를 결정하도록 구성된다. 예를 들어 기구 드리프트(instrument drift), 장비 노후화, 또는 레이저 빔이 수광되는 소스인 빔 스플리터의 열화 때문에, 교정 계수는 시간이 지남에 따라 정확도가 떨어질 수 있다. 단일 레이저 빔에서, 레이저 펄스의 후속 버스트(예를 들어, 버스트(402) 또는 버스트(602)) 동안에, 재교정 모듈(908)은 파워미터(202) 측정을 PEM 검출기(208)에 의해 제공된 데이터를 사용하여 계산된 레이저 빔(102)의 파워와 비교하도록 구성된다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 비교는 1 초의 시간 기간을 사용하여 이루어진다. 당업자들에게 명확히 이해될 수 있는 것과 같이, 후속하는 설명에 기초하면, 버스트 길이(304) 또는 버스트 주기(308), 또는 여러 버스트 주기와 같은 다른 시간 기간들이 사용될 수 있다.
1 초의 기간 동안의 레이저 빔(102)의 펄스의 파워를 계산하기 위하여, 버스트(예를 들어, 버스트(402 또는 602)) 동안의 펄스의 에너지가 교정 계수를 사용하여 결정된다:
여기에서 
는 교정 계수이고, V는 적분 
가 버스트의 시간 길이 동안 PEM 검출기(208)에 제공된 전압 신호의 곡선 아래의 면적이 되도록 PEM 검출기(208)로부터 수신된 전압 신호이며, 
는 버스트의 계산된 에너지이다. 레이저 펄스 에너지의 합산이 시간 기간 동안의 레이저 빔(102)의 총에너지를 결정하기 위하여 사용된다:
여기에서 
는 버스트의 에너지이고, 
은 규정된 시간 기간(예를 들어, 1 초) 동안의 레이저 빔(102)의 계산된 에너지이며, 
는 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스 에너지의 합산이다. 펄스의 파워를 결정하기 위하여, 총에너지는 시간 기간(예를 들어, 1 초)에 의해 나누어진다:
여기에서 
은 규정된 시간 기간 동안의 레이저 빔(102)의 계산된 에너지이고, 
는 PEM 검출기(208)로부터 수신된 전압 신호로부터 계산된 파워 값이며, 
는 규정된 시간 기간(예를 들어, 1 초)이다.
교정 모듈(904)에게 교정 계수를 재계산하도록 지시할지 여부를 결정하기 위하여, 재교정 모듈(908)은 계산된 파워와 측정된 파워 사이의 차분을 계산할 수 있다. 차분은 퍼센트로 표현될 수 있다. 재교정할지 여부를 결정하기 위하여, 재교정 모듈(908)은 차분을 임계값과 비교할 수 있다. 몇 가지 실례들에서, 두 개의 파워 값들이 15% 이상 차이가 난다면, 재교정 모듈(908)은 교정 모듈(904)에게 교정 계수를 재계산하도록 지시한다. 비교에 기초하여, 재교정 관리자(908)는 교정 모듈(904)에게, 레이저 빔(102)의 펄스의 후속 버스트 동안에 교정 계수를 재계산하여 교정 계수를 업데이트하도록 지시할 수 있다.
결합 레이저 빔(102)을 수광하기 위하여 에너지 모니터(200 또는 902)가 LPP EUV 시스템(100) 내에 배치되면, 도 9 의 시스템(900)은 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스를 결정하기 위하여 사용되는 교정 계수를 결정하도록 더욱 구성된다. 에너지 모니터(902)는 결합 레이저 빔(102)을 측정하도록 LPP EUV 시스템(100) 내에 위치된다.
결합된 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스의 교정 계수를 계산하기 위하여, 교정 모듈(904)은 단일 레이저 빔을 교정할 때와 다른 계산의 상이한 세트를 사용한다. 이러한 계산은 메인 펄스의 단일 레이저 빔(102)에 대해 계산된 교정 계수를 사용하여 메인 펄스에 기인하며 파워미터(202)에 의해 측정된 파워의 일부를 결정하며, 파워의 나머지를 사용하여 결합된 레이저 빔 내의 프리-펄스에 대한 교정 계수를 결정한다.
도 8 은 시간 길이만큼 분리된 프리-펄스 및 메인 펄스를 포함하는, 결합된 펄스의 PEM 검출기(208)에 의해 출력된 전압 신호의 예시적인 시간 프로파일(800)이다. 결합된 레이저 빔(102)은 단일 레이저 빔(102)을 단일 레이저 빔으로 통합하여, 결합 레이저 빔(102)의 버스트 내에서, 버스트(602)의 프리-펄스가 버스트(402)의 메인 펄스와 교번하게 함으로써 생성된다. 도 8 에서 묘사되는 바와 같이, 프리-펄스(802)는 15 마이크로초만큼 메인 펄스(804)보다 앞선다. 레이저 펄스는 폭(시간 길이로서 측정됨) 및 진폭을 가진다. 그래프(800)에 도시된 시간 길이에 걸쳐, 교정 모듈(904) 및 SPEC 모듈(906)은 메인 펄스(804)와 별개로 프리-펄스(802)를 적분할 수 있다. 적분은 프리-펄스의 에너지를 계산하기 위한 교정 계수를 결정하기 위하여, 또한 결합 레이저 빔 내의 후속 프리-펄스의 에너지를 계산하기 위하여 사용된다.
교정 모듈(904)은 결합형 빔의 메인 펄스의 파워를, 결합된 펄스 내의 메인 펄스의 시간 프로파일을 표시하며 PEM 검출기(208)에 의해 제공된 전압 신호의 일부에 기초하여 계산한다. 시간 프로파일을 사용하면, 메인 펄스의 에너지가 수학식에 따라 계산된다:
여기에서 
는 메인 펄스의 에너지이고, 
는 단일 레이저 빔(102)에 대하여 계산된 메인 펄스에 대한 교정 계수이며, V는 PEM 검출기(208)로부터 수신되며, 메인 펄스의 시간 길이 동안 적분 
가 PEM 검출기(208)에 의하여 제공된 전압 신호의 곡선 아래의 면적이 되도록, 측정되는 메인 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 전압 신호이다.
결합된 펄스의 평균 파워는 규정된 시간 기간(예를 들어, 1 초) 동안에 파워미터(202)에 의해 측정된다. 메인 펄스의 에너지에 기초하여, 규정된 시간 기간 동안의 메인 펄스에 기인한 파워가 다음과 같이 계산된다:
여기에서 
는 메인 펄스의 에너지이고, 
는 메인 펄스의 계산된 파워이며, 
는 파워미터(202)에 의하여 사용되는 규정된 시간 기간이고, 
는 파워미터(202)에 의하여 사용되는, 규정된 시간 기간 동안에 발생하는 메인 펄스의 에너지의 합산이다. 프리-펄스에 기인하는, 파워미터(202)에 의해서 측정되는 파워의 일부를 결정하기 위하여, 교정 모듈(904)은 다음 차분을 결정한다:
여기에서 
는 파워미터에 의하여 측정되는 규정된 시간 기간 동안의 결합된 펄스에 기인한 파워의 부분이고, 
는 파워미터(202)에 의하여 측정되는 결합된 펄스의 파워이며, 
는 메인 펄스의 계산된 파워이다.
프리-펄스에 기인한 파워를 사용하면, 프리-펄스에 기인한 에너지는 다음에 의하여 결정된다:
여기에서 
는 파워미터(202)에 의해 사용되는 규정된 시간 기간 동안의 프리-펄스의 총에너지이고, 
는 규정된 시간 기간 동안의 결합된 펄스의 프리-펄스에 기인하고 파워미터에 의하여 측정되는 파워의 부분이며, 
는 파워미터(202)의 규정된 시간 기간(예를 들어, 1 초)이다.
결합 레이저 빔 내의 프리-펄스의 교정 계수를 결정하기 위하여, 다음 수학식이 사용된다:
여기에서 
는 결합 레이저 빔 내의 프리-펄스의 교정 계수이고, V는 적분 
가 규정된 시간 기간 중 적어도 일부 동안에 PEM 검출기(208)에 의해 제공된 전압 신호의 곡선 아래의 면적이 되도록, PEM 검출기(208)로부터 수신된 전압 신호이며, 
는 파워미터(202)에 의하여 사용되는, 규정된 시간 기간 동안의 프리-펄스의 총에너지이다. 교정 계수 
는 볼트당 와트의 단위를 가진다.
결합 레이저 빔 내의 프리-펄스의 교정 계수가 결정되면, SPEC 모듈(906)은, 결합 레이저 빔 내의 프리-펄스 및 메인 펄스의 쌍의 시간 프로파일을 포함하는 전압 데이터를 PEM 검출기(208)로부터 수신한다. 그러면, SPEC 모듈(906)은 다음 공식을 사용하여 후속 프리-펄스의 에너지를 결정할 수 있다:
여기에서 
는 단일 프리-펄스의 에너지이고, 
는 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스의 펄스들에 대한 교정 계수이며, V는 PEM 검출기(208)에 의하여 수신되고, 적분 
가 프리-펄스의 시간 길이 동안 PEM 검출기(208)에 의해 제공된 전압 신호의 곡선 아래의 면적이 되도록, 측정되는 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는 전압 신호이다.
선택적인 재교정 모듈(908)은 위에서 설명된 바와 같이, 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스들에 대하여 PEM 검출기(208)를 파워미터(202)를 사용해서 재교정할지 여부를 더 결정할 수 있다. 결합된 레이저 빔에 대하여, 재교정 모듈(908)은 결합 레이저 빔 내의 펄스들의 에너지를 파워미터(202)에 대응하는 규정된 시간 기간 동안의에 합산함으로써 펄스들에 대한 파워를 결합한다. 그러면, 위에서 설명된 바와 같이, 재교정 모듈(908)은 합산으로부터 계산된 파워를 파워미터(202)에 의해 측정된 파워와 비교한다.
도 10 은 예시적인 실시예에 따르는, 펄스의 에너지를 계산하는 예시적인 방법(1000)의 흐름도이다. 방법(1000)은 시스템(900)에 의하여 수행될 수 있다.
동작 1002 에서, PEM 검출기는 제 1 레이저의 빔에 대한 파워미터를 사용하여 교정된다. 제 1 레이저는 위에서 설명된 바와 같이, 단일 레이저 빔 내의 메인 펄스 또는 프리-펄스를 생성할 수 있다. 도 11 은 결합 레이저 빔 내의 펄스의 에너지를 결정하기 위해 파워미터를 사용하여 PEM 검출기를 교정하는 예시적인 방법(1100)의 흐름도이다. 방법 1100 은, 예를 들어 시스템(900)dml 에너지 모니터(200 또는 902) 및 교정 모듈(904)에 의하여 동작 1002 의 일부로서 수행될 수 있다.
동작 1102 에서, 파워 측정이 파워미터(예를 들어, 파워미터(202))로부터 수신된다. 파워 측정은 시간 기간에 걸친 단일 레이저 빔(102)의 펄스의 평균 파워를 표시한다.
동작 1104 에서, 시간 길이 동안의 전압 신호가 PEM 검출기(예를 들어, PEM 검출기(208))로부터 수신된다. 전압 신호는 단일 레이저 빔(102)의 펄스의 버스트의 시간 프로파일이다. 데이터가 PEM 검출기(208)에 의해 수집되는 시간 길이는 파워미터(202)의 시간 기간 내의 적어도 하나의 버스트이다.
동작 1106 에서, 레이저 빔(102)의 교정 계수가 계산된다. 교정 계수는 교정 모듈(904)과 관련하여 설명된 것처럼 계산된다. 교정 계수는 교정 모듈(904)에 의해 계산될 수 있다.
에너지 모니터(200)가 단일 레이저 빔을 측정하고 있다면, 방법(1000)은 동작 1004 를 건너뛰고 동작 1006 으로 진행한다. 동작 1006 에서, 펄스의 에너지가 계산된다. 펄스의 에너지는, 예를 들어 본 명세서에서 SPEC 모듈(906)과 관련하여 설명되는 바와 같이 계산된다. 몇 가지 실례들에서, SPEC 모듈(906)은 동작 1006 을 수행한다.
선택적인 동작 1008 에서, 예를 들어 재교정 모듈(908)로 PEM 검출기를 재교정할지 여부가 결정된다. 결정은 PEM 검출기로부터 계산된 전압 신호를 파워미터에 의해 측정된 파워와 비교함으로써 수행된다. 재교정한다고 결정되면, 방법 1000 은 동작 1002 로, 또는 몇 가지 실례들에서는 동작 1004 로 복귀한다. 재교정하지 않는다고 결정되면, 방법 1000 은 동작 1006 으로 복귀한다.
에너지 모니터(200)에 의해 측정된 레이저 빔이 결합 레이저 빔이라면, 방법 1000 은 동작 1002 로부터 동작 1004 로 진행한다. PEM 검출기는 결합된 빔에 의해 교정되어 결합형 빔 내의 프리-펄스의 에너지를 결정한다. 제 2 레이저는 위에서 설명된 바와 같이, 결합 레이저 빔(102) 내의 메인 펄스와 결합되는, 버스트 내의 프리-펄스를 생성할 수 있다. 동작 1004 에서, 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스에 대한 교정 계수가 결정된다. 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스에 대한 교정 계수는, 단일 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스와 별개로 결정되는데, 그 이유는 LPP EUV 시스템(100)의 광 컴포넌트가 프리-펄스의 시간 프로파일과 단일 레이저 빔(102)이 결합된 이후에 파워미터(202)에 의해 측정되는 파워 사이의 관련성에 영향을 주기 때문이다. 프리-펄스의 교정 계수는 파워미터에 의하여 측정된 파워와 결합된 레이저 빔 내의 메인 펄스에 기인한 파워 사이의 차분에 기초하여 결정된다.
도 12 는 프리-펄스 및 메인 펄스를 포함하는 결합 레이저 빔에 대해 파워미터(예를 들어, 파워미터(202))를 사용하여 PEM 검출기(예를 들어, PEM 검출기(208))를 교정하는 예시적인 방법(1200)의 흐름도이다. 방법 1200 은 에너지 모니터(200)에 의해 측정된 레이저 빔이 결합 레이저 빔인 경우 방법 1000 의 동작 1004 을 수행하는 예시적인 방법이다. 방법 1200 은, 예를 들어 시스템(900)의 교정 모듈(904)에 의하여 수행될 수 있다.
동작 1202 에서, 전압 데이터는 에너지 모니터(200 또는 902) 내의 PEM 검출기(208)로부터 수신된다. 전압 데이터는 도 8 에서 묘사되는 바와 같이 결합 레이저 빔(102)의 시간 프로파일이다. 데이터가 PEM 검출기(208)에 의해 수집되는 시간 길이는 파워미터(202)의 시간 기간 내의 적어도 일부이다.
동작 1204 에서, 메인 펄스에 기인한 파워가 결정된다. 메인 펄스의 파워는 교정 모듈(904) 및 SPEC 모듈(906)과 관련하여 설명된 것처럼 결정된다.
동작 1206 에서, 파워 데이터가 파워미터(202)로부터 수신된다. 파워 데이터는 시간 기간에 걸친 결합 레이저 빔(102)의 펄스의 평균 파워를 표시한다.
동작 1208 에서, 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스에 기인한 파워가 결정한다. 프리-펄스의 파워는 교정 모듈(904) 및 SPEC 모듈(906)과 관련하여 설명된 것처럼 결정된다.
동작 1210 에서, 결합 레이저 빔(102) 내의 프리-펄스의 교정 계수가 계산된다. 교정 계수는 교정 모듈(904)과 관련하여 설명된 것처럼 계산된다.
에너지 모니터(200)에 의해 측정된 레이저 빔이 결합 레이저 빔인 경우 동작 1006 으로 진행하면, 결합 레이저 빔 내의 각각의 메인 펄스 및 프리-펄스의 에너지가 동작 1006 에 대해서 전술된 것처럼 계산된다. 메인 펄스의 일체형 빔에 대해 계산된 동작 1002 의 교정 계수는 결합 레이저 빔 내의 메인 펄스의 에너지를 계산하기 위하여 사용된다. 결합 레이저 빔 내의 프리-펄스의 에너지를 계산하기 위하여, 동작 1004 의 교정 계수가 사용된다. 에너지 모니터(200)에 의해 측정된 레이저 빔이 결합 레이저 빔인 경우, 방법 1000 은 이제 위에서 설명된 바와 같이 선택적인 동작 1008 로 진행할 수 있다.
개시된 방법 및 장치는 여러 실시예를 참조하여 위에서 설명되었다. 본 명세서에 비추어 다른 실시예들도 당업자들에게는 명백하게 이해될 것이다. 설명된 방법과 장치의 어떤 양태들은 위의 실시예에서 설명되는 것과는 다른 구성을 사용하여 용이하게 구현되거나 위에서 설명된 것들과는 다른 요소들과 함께 구현될 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 것들보다 더 복잡할 수 있는 다른 알고리즘 및/또는 로직 회로가 사용될 수도 있고, 다른 타입의 레이저 빔 생성 시스템이 사용될 수도 있다.
더 나아가, 설명된 방법 및 장치가 프로세스, 장치, 또는 시스템을 포함하는 여러 방식으로 구현될 수 있다는 것이 또한 인정되어야 한다. 본 명세서에서 설명되는 방법은, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD)와 같은 광학적 디스크, 플래시 메모리, 등에 기록되거나, 프로그램 명령이 광학적이거나 전자적 통신 링크를 거쳐 전송되는 컴퓨터 네트워크를 통해 통신되는 이러한 방법, 및 이러한 명령을 프로세서가 수행하도록 지시하기 위한 프로그램 명령에 의하여 구현될 수도 있다. 본 명세서에서 설명되는 방법의 단계들의 순서가 변경되고 여전히 본 발명의 범위 내에 있을 수 있다는 것에 주목해야 한다.
주어진 예들은 오직 예시적인 목적만을 위한 것이고, 다른 관례 및 기법을 가지는 다른 구현형태 및 실시예로 확장될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 여러 실시예들이 설명되지만, 본 발명을 본 명세서에서 개시되는 실시예(들)로 한정하려는 의도가 없다. 반면에, 의도는 모든 대체예, 수정, 및 당업자에게 명백한 균등물을 포함하는 것이다.
앞선 명세서에서, 본 발명은 그것의 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자들은 본 발명이 그러한 실시예로 한정되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 위에서 설명된 발명의 다양한 특징 및 양태는 개별적으로 또는 공동으로 사용될 수도 있다. 더 나아가, 본 발명은 본 발명의 더욱 넓은 사상 및 범위에서 벗어나지 않으면서 본 명세서에서 설명되는 것을 넘어서는 다수의 환경 및 애플리케이션 범위에서 이용될 수 있다. 이에 상응하여, 명세서 및 도면은 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주돼야 한다. 본 명세서에서 사용될 때 "구비하는(comprising)", "포함하는(including)", 및 "가지는(having)"과 같은 용어들이 당업계에서 특히 열린 의미로 파악되어야 한다는 것이 인식될 것이다.
Claims (22)
- 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템에 있어서,
레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 에너지 모니터 - 상기 에너지 모니터는 시간 길이만큼 분리되는 프리-펄스와 메인 펄스를 포함하는 레이저 빔을 측정하도록 구성되고:
규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워를 감지하도록 구성되는 파워미터; 및
상기 규정된 시간 기간의 일부 동안에, 상기 시간 기간만큼 제 1 메인 펄스로부터 분리되는 제 1 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는 전압 신호를 제공하도록 구성되는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기를 포함함 -;
메인 펄스 교정 계수 및 상기 제 1 메인 펄스에 대응하는 전압 신호의 부분의 펄스 적분에 기초하여 상기 제 1 메인 펄스의 파워를 결정하고, 상기 평균 파워 및 상기 제 1 메인 펄스의 파워에 기초하여 상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하며, 상기 제 1 프리-펄스의 파워 및 상기 제 1 프리-펄스에 대응하는 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 프리-펄스 교정 계수를 결정하도록 구성되는 교정 모듈; 및
상기 프리-펄스 교정 계수, 및 제 2 프리-펄스에 대응하여 상기 PEM 검출기에 의하여 제공된 제 2 전압 신호의 부분의 펄스 적분에 기초하여 상기 제 2 프리-펄스의 에너지를 결정하고, 상기 메인 펄스 교정 계수 및 제 2 메인 펄스에 대응하는 상기 제 2 전압 신호의 부분의 펄스 적분에 기초하여 상기 제 2 메인 펄스의 에너지를 결정하도록 구성되는 단일 펄스 에너지 계산(single pulse energy calculation; SPEC) 모듈을 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 시스템은,
제 2 규정된 시간 기간 동안의 레이저 빔의 에너지를, PEM에 의하여 제공되는 상기 제 2 전압 신호에 기초하여 계산하도록 구성되는 재교정 모듈을 더 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 재교정 모듈은, 상기 레이저 빔의 계산된 에너지를 제 2 규정된 시간 기간 동안 상기 파워미터에 의하여 감지된 평균 파워와 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 프리-펄스 교정 계수를 업데이트하도록 상기 교정 모듈에게 지시하도록 더 구성되는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 재교정 모듈은, 비교 결과가 임계치를 초과하는 경우, 상기 프리-펄스 교정 계수를 업데이트 하도록 상기 교정 모듈에게 지시하도록 구성되는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 교정 모듈은, 상기 규정된 시간 기간 동안의 상기 메인 펄스에 기인한 파워를 상기 규정된 시간 기간 동안의 평균 파워로부터 감산함으로써, 상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하도록 구성되는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법에 있어서,
레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 에너지 모니터를 사용하여, 프리-펄스와 메인 펄스를 포함하는 레이저 빔의 측정을 수신하는 단계로서, 상기 레이저 빔의 측정은, 파워미터를 사용하여 측정된, 규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워, 및 상기 메인 펄스 중 제 1 메인 펄스로부터 시간 길이만큼 분리되는 상기 프리-펄스 중 제 1 프리-펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 포함하고, 상기 제 1 전압 신호는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기에 의하여 제공되는, 레이저 빔의 측정을 수신하는 단계;
메인 펄스 교정 계수 및 상기 제 1 메인 펄스에 대응하는 상기 제 1 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 1 메인 펄스의 파워를 결정하는 단계;
상기 평균 파워 및 상기 제 1 메인 펄스의 파워에 기초하여 상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하는 단계;
상기 제 1 프리-펄스의 파워 및 상기 제 1 프리-펄스에 대응하는 상기 제 1 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 프리-펄스 교정 계수를 결정하는 단계;
상기 프리-펄스 교정 계수, 및 제 2 프리-펄스에 대응하여 상기 PEM 검출기에 의하여 제공된 제 2 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 2 프리-펄스의 에너지를 결정하는 단계; 및
상기 메인 펄스 교정 계수, 및 제 2 메인 펄스에 대응하는 상기 제 2 전압 신호의 부분의 적분에 기초하여 상기 제 2 메인 펄스의 에너지를 결정하는 단계를 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 방법은,
제 2 규정된 시간 기간 동안의 상기 레이저 빔의 에너지를, 상기 PEM에 의하여 제공되는 상기 제 2 전압 신호에 기초하여 계산하는 단계를 더 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 레이저 빔의 계산된 에너지를 상기 제 2 규정된 시간 기간 동안의 평균 파워와 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 프리-펄스 교정 계수를 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 프리-펄스 교정 계수를 업데이트하는 단계는, 상기 비교가 임계치를 초과하는 것에 기초하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 프리-펄스의 파워를 결정하는 단계는, 상기 규정된 시간 기간 동안의 상기 메인 펄스에 기인한 파워를 상기 규정된 시간 기간 동안의 평균 파워로부터 감산함으로써 수행되는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템에 있어서,
레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템 내의 레이저 소스 내의 에너지 모니터 - 상기 에너지 모니터는, 동일한 파장을 가지고 버스트(burst)로 발생하는 레이저 펄스를 측정하도록 구성되고:
규정된 시간 기간 동안의 레이저 펄스의 시리즈의 평균 파워를 측정하도록 구성되는 파워미터; 및
상기 규정된 시간 기간의 적어도 일부 동안에, 상기 레이저 펄스의 버스트의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 제공하도록 구성되는 광전자기(photoelectomagentic; PEM) 검출기를 포함함 - ;
상기 평균 파워 및 상기 제 1 전압 신호에 기초하여 교정 계수를 결정하도록 구성되는 교정 모듈로서, 상기 교정 계수는 상기 평균 파워로부터 결정된 상기 레이저 펄스의 버스트의 에너지와 상기 제 1 전압 신호의 적분의 비율인, 교정 모듈; 및
상기 교정 계수, 및 상기 PEM 검출기에 의하여 제공되고 후속 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 2 전압 신호의 펄스 적분에 기초하여, 상기 레이저 펄스의 시리즈의 상기 후속 펄스의 에너지를 결정하도록 구성되는 단일 펄스 에너지 계산(SPEC) 모듈을 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 11 항에 있어서,
제 2 버스트의 제 2 시간 프로파일을 나타내는 제 3 전압 신호에 기초하여, 제 2 버스트의 에너지를 계산하도록 구성되는 재교정 모듈을 더 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 재교정 모듈은, 상기 제 2 버스트의 에너지를 상기 파워미터에 의하여 감지된 제 2 평균 파워와 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 교정 계수를 업데이트하도록 상기 교정 모듈에게 지시하도록 더 구성되는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 재교정 모듈은, 비교 결과가 임계치를 초과하는 경우, 상기 교정 계수를 업데이트하도록 상기 교정 모듈에게 지시하도록 구성되는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 레이저 펄스는 메인 펄스인, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 레이저 펄스는 프리-펄스인, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 시스템. - 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법에 있어서,
레이저-생성 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 시스템의 레이저 소스 내의 에너지 모니터를 사용하여 동일한 파장을 가지고 버스트로 발생하는 레이저 펄스를 측정하는 단계 - 측정은;
파워미터로부터, 규정된 시간 기간 동안 측정된 상기 레이저 펄스의 평균 파워를 수신하는 것; 및
광전자기(PEM) 검출기로부터, 상기 규정된 시간 기간의 적어도 일부 동안 감지된 상기 레이저 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 1 전압 신호를 수신하는 것을 포함함 - ;
상기 평균 파워 및 상기 제 1 전압 신호에 기초하여 교정 계수를 결정하는 단계로서, 상기 교정 계수는 상기 평균 파워로부터 결정된 상기 레이저 펄스의 에너지와 상기 제 1 전압 신호의 적분의 비율인, 교정 계수를 결정하는 단계; 및
상기 교정 계수, 및 상기 PEM 검출기에 의하여 제공되며 후속 펄스의 시간 프로파일을 나타내는 제 2 전압 신호의 적분에 기초하여, 상기 레이저 펄스의 시리즈의 상기 후속 펄스의 에너지를 결정하는 단계를 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 방법은, 제 2 버스트의 시간 프로파일을 나타내는 제 3 전압 신호에 기초하여, 상기 제 2 버스트의 에너지를 계산하는 단계를 더 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 제 2 버스트의 에너지를 상기 파워미터에 의하여 감지된 제 2 평균 파워와 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 교정 계수를 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 교정 계수를 업데이트하는 단계는, 상기 비교가 임계치를 초과하는 것에 기초하는, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 레이저 펄스는 메인 펄스인, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 레이저 펄스는 프리-펄스인, 레이저 소스 내에서 광전자기(PEM) 센서를 교정하기 위한 방법.
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