KR102628236B1 - 센서 시스템 - Google Patents

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시즈몬 도미닉 스몰라렉
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명의 시스템은 작동 사용 시 레이저 빔과 광학적으로 상호 작용하는 광학 컴포넌트, 광학 컴포넌트의 작동 사용시 레이저 빔에 노출되는, 광학 컴포넌트 상에 또는 내부에 배치된 도전성 요소, 및 도전성 요소의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하도록 그리고 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치를 물리량에 근거하여 결정하도록 동작하는 모니터링 시스템을 포함하고 있다.

Description

센서 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 2월 20일에 출원된 유럽특허출원 제18157666.1호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 원용되어 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 레이저 빔의 특성을 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저 빔의 위치를 결정하기 위한 센서 시스템에 대한 특별한, 그러나 배타적이지 않은 적용을 갖는다. 센서 시스템은 리소그래피 장치에서 사용하기 위해 레이저와 관련하여 사용될 수 있다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로 적용시키도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)에서의 패턴을 기판 상에 제공된 방사선-감응성 재료(레지스트)의 층으로 투영할 수 있다.
패턴을 기판 상에 패턴을 투영하기 위해 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 피처의 최소 크기를 결정한다. 4 내지 20㎚ 범위 내, 예를 들어 6.7㎚ 또는 13.5㎚의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 이용하는 리소그래피 장치는 예를 들어 193㎚의 파장의 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 작은 피처를 기판 상에 형성하기 위해 사용될 수 있다.
EUV 방사선 소스에서, EUV 방사선은 연료 타겟을 레이저 빔으로 조명함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 연료를 점화시켜 EUV 방사선 방출 플라즈마를 형성하기 위하여 레이저 빔은 연료의 액적(예를 들어, 주석의 액적)에 입사하도록 지향될 수 있다. 방출된 EUV 방사선은 방사선 컬렉터에 의해 수집될 수 있으며 EUV 리소그래피 장치로 지향될 수 있다.
연료에 입사하도록 지향된 레이저 빔은 방사선 소스의 나머지 부분과 분리된 레이저(예를 들어, CO2 레이저)로부터 방출될 수 있다. 레이저 빔은 (예를 들어 빔 전달 시스템에 의해) 방사선 소스의 나머지 부분으로 전달될 수 있으며, 미러, 렌즈 및 윈도우와 같은 하나 이상의 광학 컴포넌트(즉, 레이저 빔과 광학적으로 상호 작용하는 컴포넌트)를 통해 연료에 입사되도록 지향될 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔은 여러 미러에서 반사될 수 있다. 부가적으로, 레이저 빔은 투과성 윈도우를 통해 방사선 소스의 부분으로 들어갈 수 있다. 요구되는 특성을 갖는 EUV 방사선을 발생시키기 위하여 매우 높은 정밀도를 갖는 레이저 빔을 목표로 해야 한다. 레이저 빔의 존재 및/또는 위치에 관한 정보를 얻기 위해 복잡한 센서가 사용될 수 있다. 이러한 센서는 일반적으로 이미지 센서 또는 광 검출기와 같은 계측 유닛을 향하여 레이저 빔의 일부를 반사함으로써 레이저 빔의 일부가 샘플링되는 것을 필요로 한다. 이러한 계측 유닛은 레이저 시스템에 추가될 포트를 요구한다. 부가적으로, 이러한 방식의 레이저 빔의 샘플링은 방사선 소스에 제공되는 레이저 빔의 부분에서의 파워의 양을 감소시킨다. 또한, 레이저 빔을 연료로 나아가게 하기 사용되는 레이저 및/또는 레이저 빔 전달 시스템의 일부 컴포넌트 내의 공간 제한으로 인하여, 이러한 계측 유닛의 사용은 현재 모든 관심 대상 위치에서 가능하지 않다.
본 명세서에 설명된 제1 예시적인 배열체에 따르면, 레이저 빔의 경로에 위치된 광학 컴포넌트 및 센서 시스템을 포함하는 시스템이 제공된다. 센서 시스템은 광학 컴포넌트에 배치된 도전성 요소를 포함한다. 광학 컴포넌트의 작동 사용 중에, 레이저 빔은 도전성 요소에 입사된다. 시스템은 도전성 요소의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하도록 동작하는 모니터링 시스템을 더 포함한다. 모니터링 시스템은 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치; 및 광학 컴포넌트의 온도를 포함하는 리스트로부터 선택된 적어도 하나를 물리량에 근거하여 결정하도록 동작한다.
제1 예시적인 배열체는 복잡하고 부피가 큰 고가의 계측 시스템의 사용 없이 레이저 빔의 특성의 모니터링을 허용한다. 이렇게 하여, 레이저 빔을 제공하도록 구성된 레이저 시스템의 시드 레이저(seed laser) 및 초점 유닛과 같은, 체적 제한 영역에서의 레이저 빔의 특성의 모니터링이 가능하다. 제1 예시적인 배열체의 도전성 요소는 광학 컴포넌트와 직접 통합되며, 그에 의하여 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치에 관한 인라인 직접 정보(inline, direct information)를 제공한다. 부가적으로, 센서 시스템의 도전성 요소가 레이저 빔의 경로에 직접 통합되기 때문에 위치 센서와 레이저 빔 사이에 정렬이 요구되지 않다. 이 배열체는, 예를 들어 빔 경로 설정, 레이저 빔의 진단 및 인라인 제어(미러 조정(mirror steering)을 위한 피드백 신호)를 포함하는, 많은 목적을 위하여 사용될 수 있다. 부가적으로, 제1 예시적인 양태의 센서 시스템은 레이저 빔의 위치의 측정과 동시에, 빔 직경 및 빔 파워와 같은 레이저 빔의 다른 특성을 측정하는데 사용될 수 있다.
시스템은 물리량을 기반으로 추가 컴포넌트의 동작에 대해 이루어질 조정을 결정하도록 동작하는 위치 제어 시스템을 더 포함한다. 이렇게 하여, 장치는 레이저 빔과 관련된 다른 컴포넌트의 동작의 조정을 보조하기 위해 피드백-기반 조정 정보를 제공할 수 있다. 동작이 조정될 수 있는 추가 컴포넌트의 예는 레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저의 컴포넌트, 및 레이저 빔을 설정 부위로 전달하도록 구성된 빔 전달 시스템의 컴포넌트를 포함한다.
위치 제어 시스템은 컴포넌트를 조정하여 이러한 조정에 따라 컴포넌트를 작동시키도록 동작될 수 있다. 이렇게 하여, 시스템은 조정을 자동적으로 수행하도록 사용될 수 있다. 위치 제어 시스템은 광학 컴포넌트의 공간 속성 및 레이저 빔의 경로 상에 위치한 추가 광학 컴포넌트의 추가 공간 속성 중 적어도 하나를 조정하도록 동작할 수 있다. 시스템은 모니터링되는 물리량에 따라 광학 컴포넌트의 온도를 제어하도록 동작하는 열 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
도전성 요소는 방사선 빔의 파장보다 작은 폭을 갖는 도전성 재료의 라인을 포함할 수 있다. 이 방식으로, 레이저 빔의 경로 내의 도전성 요소의 존재는 레이저 빔의 원시야(far field)에 큰 영향을 미치지 않을 것이다. 부가적으로, 의도되지 않은 레이저 빔의 반사는 감소될 것이다.
도전성 요소는 하나 이상의 귀금속을 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 이렇게 하여, 주위 가스와의 도전성 요소의 화학적 상호 작용이 감소되거나 방지될 수 있다.
도전성 요소는 광학 컴포넌트 상에 또는 그 내부에 배치된 복수의 도전성 요소 중 하나일 수 있다. 모니터링 시스템은 복수의 도전성 요소의 각각의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하도록, 그리고 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치를 물리량에 근거하여 결정하도록 동작한다. 복수의 도전성 요소를 제공함으로써, 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치에 관한 보다 정확한 정보가 획득될 수 있다.
복수의 도전성 요소 중 적어도 하나는 복수의 도전성 요소 중 제2의 하나의 도전성 요소로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 이렇게 하여, 도전성 요소들 중 하나의 (저항과 같은) 전기적 특성의 변화는 도전성 요소들 중 다른 것의 저항의 측정에 영향을 미치지 않을 것이다.
복수의 도전성 요소 중 적어도 하나는 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제1 깊이에 제공될 수 있으며, 복수의 도전성 요소 중 적어도 또 다른 하나는 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제2 깊이에 따라 제공될 수 있다. 이렇게 하여, 서로로부터의 도전성 요소들의 전기적 분리가 더욱 용이하게 달성될 수 있다. 예를 들어, 광학 컴포넌트가 (윈도우 또는 렌즈와 같은) 투과성 광학계를 포함하는 경우, 도전성 요소들은 광학 컴포넌트의 대향 표면들 상에 (예를 들어, 윈도우 또는 렌즈의 다른 측부들 상에) 제공될 수 있다.
복수의 도전성 요소는 광학 컴포넌트에서 레이저 빔의 입사 방향을 따라 볼 때 격자 패턴을 형성하는 것일 수 있다. 격자 패턴은 특히 적합한 도전성 요소의 배열체를 제공하여 센서 시스템의 생산의 용이함 및 레이저 빔의 위치의 정확한 결정을 허용할 수 있다. 격자 패턴은 제1 방향으로 연장되고 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제1 깊이에 배치된 제1 복수의 도전성 요소를 포함할 수 있다. 격자 패턴은 제2 방향으로 연장되고 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제2 깊이에 배치된 제2 복수의 도전성 요소를 더 포함할 수 있다.
광학 컴포넌트는 레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저 시스템, 레이저 시스템으로부터의 레이저를 방사선 소스의 연료 타겟으로 전달하도록 구성된 빔 전달 시스템, 방사선 소스 및/또는 리소그래피 장치 중 어느 하나의 기능적 컴포넌트일 수 있다. 용어 "기능적(functional)"에 의하여, 컴포넌트는 도전성 요소를 위한 플랫폼을 제공하는 것에 추가적인 그리고 이와 별개인 기능을 갖는 것으로 의도된다.
광학 컴포넌트는, 예를 들어, 레이저 빔에 실질적으로 투명한 미러, 렌즈 및 윈도우를 포함할 수 있다.
광학 컴포넌트는 복수의 광학 컴포넌트 중 하나일 수 있다. 센서 시스템은 복수의 광학 컴포넌트의 각각에 각각 배치된 적어도 하나의 도전성 컴포넌트를 포함할 수 있다. 모니터링 시스템은 복수의 광학 컴포넌트의 각각에 대한 레이저 빔의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 복수의 광학 컴포넌트에 대한 빔 위치를 모니터링하는 센서 시스템을 제공함으로써, 시스템은 레이저 빔의 특성의 더욱 정확한 결정을 가능하게 하며 따라서 보다 정확한 조정을 용이하게 한다.
본 명세서에서 설명된 제2 예시적인 배열체에서, 방사선 시스템이 제공된다. 방사선 시스템은 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저, 연료 타겟과의 레이저 빔의 상호 작용을 통해 플라즈마를 생성하기 위한 레이저 생성 플라즈마(LPP) 방사선 소스, 및 제1 예시적 배열체의 시스템을 포함한다.
본 명세서에서 설명된 제3 예시적인 배열체에서, 리소그래피 시스템이 제공된다. 리소그래피 시스템은 리소그래피 장치 및 제2 예시적인 배열체의 방사선 시스템을 포함한다.
본 명세서에서 설명된 제4 예시적인 배열체에서, 제1 예시적인 배열체의 시스템, 제2 예시적 배열체의 방사선 시스템 또는 제3 예시적인 배열체의 리소그래피 시스템에의 사용을 위하여 구성된 광학 컴포넌트가 제공된다. 예를 들어, 광학 컴포넌트는 광학 컴포넌트의 작동 사용시 레이저 빔에 노출되는, 광학 컴포넌트 상에 또는 내부에 배치된 도전성 요소를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 제5 예시적인 배열체에서, 방법이 제공된다. 본 방법은 작동 사용 시 레이저 빔에 노출되는, 광학 컴포넌트에 배치된 도전성 요소의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하는 것; 및 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치, 및 광학 컴포넌트의 온도를 포함하는 리스트로부터 선택된 적어도 하나를 물리량에 근거하여 결정하는 것을 포함한다.
한 양태의 맥락에서 설명된 특징은 다른 양태와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 제5 예시적인 배열체의 방법은 제1 예시적 배열체의 모니터링 시스템 또는 아래에서 설명되는 모니터링 시스템과 관련하여 설명된 임의의 처리를 수행할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
본 발명의 실시예가 이제 첨부된 개략적인 도면을 참고하여, 단지 한 예로서 설명될 것이며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 도면에서,
도 1은 리소그래피 장치와 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시하고 있다.
도 2는 레이저 빔의 하나 이상의 특성을 결정하기 위한 예시적인 센서 시스템을 도시하고 있다.
도 3은 레이저 빔의 하나 이상의 특성을 결정하기 위한 추가의 예시적인 센서 시스템을 도시하고 있다.
도 4 및 도 5는 레이저 빔의 하나 이상의 특성을 결정하기 위한 추가의 예시적인 센서 시스템을 도시하고 있다.
도 6 및 도 7은 레이저 빔의 하나 이상의 특성을 결정하기 위한 추가의 예시적인 센서 시스템을 도시하고 있다.
도 8은 레이저 빔의 하나 이상의 특성을 결정하기 위한 센서 시스템용 도전성 요소들의 배열체를 도시하고 있다.
도 9는 센서 시스템의 모니터링 시스템에 의해 수행될 수 있는 처리의 예를 보여주는 흐름도이다.
도 1은 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치(LA)를 포함하는 리소그래피 시스템을 보여주고 있다. 방사선 소스(SO)는 EUV 방사선 빔(B)을 생성하도록 그리고 EUV 방사선 빔(B)을 리소그래피 장치(LA)에 공급하도록 구성되어 있다. 리소그래피 장치(LA)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성된 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성된 기판 테이블(WT)을 포함하고 있다.
조명 시스템(IL)은 EUV 방사선 빔(B)이 패터닝 디바이스(MA)에 입사되기 전에 EUV 방사선 빔(B)을 조정하도록 구성되어 있다. 그에 따라, 조명 시스템(IL)은 패싯(facetted) 필드 미러 디바이스(10) 및 패싯 필드 퓨필 미러 디바이스(11)를 포함할 수 있다. 패싯 필드 미러 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 미러 디바이스(11)는 함께 EUV 방사선 빔(B)에 원하는 단면 형상 및 원하는 각도 분포를 제공한다. 조명 시스템(IL)은, 패싯 필드 미러 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 미러 디바이스(11)에 더하여 또는 그 대신에, 다른 미러 또는 디바이스를 포함할 수 있다.
따라서 조정된 후에, EUV 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(MA)와 상호 작용한다. 이 상호 작용의 결과로, 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')이 생성된다. 투영 시스템(PS)은 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')을 기판(W) 상으로 투영하도록 구성되어 있다. 이 목적을 위해, 투영 시스템(PS)은 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W) 상으로 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')을 투영하도록 구성된 복수의 미러(13, 14)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(PS)은 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')에 감소 인자(reduction factor)를 적용할 수 있으며, 따라서 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피처보다 작은 피처를 갖는 이미지를 형성한다. 예를 들어, 4 또는 8의 감소 인자가 적용될 수 있다. 투영 시스템(PS)은 도 1에서 2개의 미러(13, 14)만을 갖고 있는 것으로 도시되어 있지만, 투영 시스템(PS)은 상이한 수의 미러(예를 들어, 6개 또는 8개의 미러)를 포함할 수 있다.
기판(W)은 미리 형성된 패턴을 포함할 수 있다. 이 경우, 리소그래피 장치(LA)는 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')에 의해 형성된 이미지를 기판(W) 상에 미리 형성된 패턴과 정렬시킨다.
대기압보다 훨씬 낮은 압력에서의 상대적인 진공, 즉 소량의 가스(예를 들어, 수소)가 방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS)에 제공될 수 있다.
도 1에서 보여지는 방사선 소스(SO)는, 예를 들어 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스로 지칭될 수 있는 유형이다. 예를 들어, CO2 구동 레이저(124)를 포함할 수 있는 레이저 시스템(1)은 레이저 빔(2)을 통해, 예를 들어 연료 방출기(3)로부터 제공되는 주석(Sn)과 같은 연료로 에너지를 증착하도록 배열되어 있다. 고체 레이저, 예를 들어 YAG 레이저와 같은 다른 유형의 구동 레이저도 실현 가능하다. 주석이 다음 설명에서 언급되지만, 임의의 적합한 연료가 사용될 수 있다. 연료는, 예를 들어 액체 형태일 수 있으며, 또한 예를 들어 금속 또는 합금일 수 있다. 연료 방출기(3)는 예를 들어 액적 형태의 주석을 궤적을 따라 플라즈마 형성 영역(4) 쪽으로 향하도록 구성된 노즐을 포함할 수 있다. 도면을 모호하게 하지 않기 위하여, 일련의 액적 중에서 단일 액적만이 참조 번호 122로 표시된다. 레이저 빔(2)은 플라즈마 형성 영역(4)에서 주석 액적에 입사된다. 주석 액적 내로 레이저 에너지의 증착은 플라즈마 형성 영역(4)에서 주석 플라즈마(7)를 생성한다. 플라즈마의 이온과의 전자의 탈여기 및 재결합 동안 EUV 방사선을 포함하는 방사선은 플라즈마(7)로부터 방출된다.
플라즈마로부터의 EUV 방사선은 컬렉터(5)에 의해 수집되고 집속된다. 컬렉터(5)는, 예를 들어 근 수직 입사 방사선 컬렉터(5)(때로는 더 일반적으로 수직 입사 방사선 컬렉터로 지칭됨)를 포함하고 있다. 컬렉터(5)는 EUV 방사선(예를 들어, 13.5㎚와 같은 원하는 파장을 갖는 EUV 방사선)을 반사 및 집속하도록 배열된 다층 미러 구조를 가질 수 있다. 컬렉터(5)는 2개의 초점을 갖는 타원체 구성을 가질 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 초점 중 제1 초점은 플라즈마 형성 영역(4)에 있을 수 있으며, 초점 중 제2 초점은 중간 초점(6)에 있을 수 있다.
당업자에 의하여 인식될 바와 같이, 레이저 시스템(1)은 레이저 빔(2)이 플라즈마 형성 위치(4)에 존재하는 액적에 부딪치기 전에 레이저 빔이 상호 작용하는 복수의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 그려진 레이저 시스템(1)은 구동 레이저(124) 외에 빔 전달 시스템(126)을 포함하고 있다. 전형적으로, 구동 레이저(124)는 방사선 소스(SO)에서 공간적으로 분리될 수 있다. 이러한 경우에, 레이저 빔(2)은 빔 전달 시스템(126)의 도움으로 구동 레이저(124)에서 방사선 소스(SO)로 나아갈 수 있다. 빔 전달 시스템(126)은 예를 들어 지향 미러, 빔 익스팬더 및 다른 광학계와 같은 광학 컴포넌트를 포함하고 있다. 빔 전달 시스템(126) 뒤에, 레이저 빔(2)은 플라즈마 형성 영역(4)에서 액적과 부딪치기 전에 광학계 조립체(128), 윈도우(16) 및 최종 유닛(130)을 통과한다. 광학계 조립체(128) 및 최종 유닛(130)은 레이저 빔(2)을 지향 및 조정하기 위한 광학 컴포넌트를 다시 포함한다. 이러한 광학 컴포넌트는 하나 이상의 미러, 하나 이상의 빔 확장기, 하나 이상의 빔 압축기(beam compressors) 등을 포함할 수 있다. 완전성을 위해, 여기서 빔 확장기 또는 빔 압축기는 전형적으로 미러를 사용하여 구현된다는 점이 주목된다. 윈도우(16)는 레이저 빔(2)이 통과하는 것을 허용하면서 외함 구조체(9) 내의 상대적인 진공을 유지시키는 역할을 한다.
컬렉터(5)에 의해 반사되는, 플라즈마로부터의 방사선은 EUV 방사선 빔(B)을 형성한다. EUV 방사선 빔(B)은 플라즈마 형성 영역(4)에 존재하는 플라즈마의 중간 초점(6)에서 이미지를 형성하기 위해 중간 초점(6)에 집속된다. 중간 초점(6)에서의 이미지는 조명 시스템(IL)을 위한 가상 방사선 소스로서의 역할을 한다. 방사선 소스(SO)는 중간 초점(6)이 방사선 소스(SO)의 외함 구조체(9) 내의 개구(8)에 또는 그 근처에 위치되도록 배열되어 있다.
아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 레이저 시스템(1)은 모니터링 시스템(17)을 포함하고 있다. 모니터링 시스템(17)은 레이저 빔(2)의 경로에 위치된 광학 컴포넌트 상의 레이저 빔(2)의 위치를 모니터링하도록 구성되어 있다. 이러한 광학 컴포넌트의 예는 윈도우(16)이며 레이저 빔(2)은 이 윈도우를 통하여 외함 구조체(9)로 들어간다. 이러한 광학 컴포넌트의 다른 예는 구동 레이저(124) 내의 렌즈, 구동 레이저(124) 내의 미러, 구동 레이저(124) 내의 윈도우, 빔 전달 시스템(126) 내의 미러, 광학계 조립체(128) 내의 미러, 광학계 조립체(128) 내의 윈도우, 최종 유닛(130) 내의 미러, 최종 유닛(130) 내의 윈도우 등이다. 레이저 빔(2)의 경로 상의 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔(2)의 적절한 위치는 플라즈마 형성 영역(4)에서의 액적의 최종적인 위치에 대한 레이저 빔(2)의 정렬과 관련이 있다. 연료 방출기(3)에 의해 생성될 때 이러한 액적은 수십 미크론 범위 내의 전형적인 치수를 갖는다. 구동 레이저(124)가 예를 들어 나노초(nanosecond) 범위 내 또는 심지어 피코초(picosecond) 범위 내의 펄스의 레이저 빔(2)을 제공한다는 사실을 고려하면, 레이저 빔(2)의 적절한 정렬 및 레이저 펄스의 적절한 타이밍이 EUV 방사선 소스(SO)의 성능을 결정한다는 것이 분명하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 모니터링 시스템(17)은 레이저 빔(2)의 경로 내에 위치된 이러한 광학 컴포넌트의 온도를 모니터링하도록 구성되어 있다. 레이저 빔(2)은 고-파워 레이저 빔일 수 있으며, 따라서 레이저 빔(2)의 경로 내의 광학 컴포넌트는 높은 열 부하에 노출된다. 따라서 광학 컴포넌트는 전형적으로 냉각되거나 그렇지 않으면 열적으로 조정된다. 예를 들어, 이러한 광학 컴포넌트의 너무 높은 온도는 바람직하지 않은 방식으로 특성, 예를 들어 레이저 빔(2)의 방사선의 파면(wavefront)에 현저하게 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라, 보다 심각하게는 광학 구성 파괴로도 이어질 수 있으며, 따라서 전체 리소그래피 시스템을 무력하게 만든다.
위에서 특정된 바와 같이, 모니터링 시스템(17)은 레이저 빔(2)의 경로 내에서 하나 이상의 광학 컴포넌트를 모니터링한다. 한편으로 모니터링된 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 상대 위치와, 다른 한편으로 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 원하는 위치 사이의 불일치를 검출하면, 모니터링 시스템(17)은 출력 신호를 제어 시스템(134)에 제공한다. 제어 시스템(134)은, 예를 들어, 모니터링 시스템(17)으로부터의 출력 신호에 따라, 레이저 빔(2)의 경로를 따른 광학 컴포넌트의 위치, 광학 컴포넌트의 배향(요(yaw), 피치, 롤(roll)) 또는 광학 컴포넌트의 곡률과 같은, 레이저 시스템(1) 내의 광학 컴포넌트의 공간 속성을 조정하도록 동작하는 액추에이터 시스템(136)을 포함하고 있다. 이를 위해, 모니터링 시스템(17)으로부터의 출력 신호의 제어 하에서 공간 속성을 조정하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터(보이지 않음)가 제공된다. 완전성을 위해, 액추에이터 시스템(136)은, 각각이 모니터링되는 하나 이상의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있는 구동 레이저(124)에서, 빔 전달 시스템(126)에서, 광학 조립체(128)에서 그리고 최종 유닛(130)에서 공간적으로 분리된 것으로서 도 1에 그려져 있다는 것이 명확함을 위하여 주목된다. 액추에이터 시스템(136)은 광학 컴포넌트에 위치된 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있으며, 이 광학 컴포넌트의 공간적 속성은 모니터링 시스템(17)에 의해 제공되는 신호의 제어 하에서 조절 가능하게 제공된다.
위에서 명시된 바와 같이, 모니터링 시스템(17)은 구동 레이저(124)에 수용되거나 빔 전달 시스템(126)에 수용되는 또는 광학계 조립체(128)에 수용되거나 최종 유닛(130)에 수용되는 광학 컴포넌트의 온도를 모니터링할 수 있다. 한편으로는 모니터링된 것과 같은 온도와 다른 한편으로는 원하는 온도 사이의 불일치를 검출하면, 모니터링 시스템(17)은 출력 신호를 제어 시스템(134)에 제공한다. 제어 시스템은, 예를 들어 모니터링 시스템(17)으로부터의 출력 신호에 따라 광학 부품의 온도를 제어하도록 구성된 열 제어 시스템(138)을 포함하고 있다. 레이저 빔(2)의 경로 내의 광학 컴포넌트는 전형적으로 광학 컴포넌트와 열 접촉하는 냉각수를 통해 냉각된다. 예를 들어, 미러는 레이저 시스템을 통해 흐르는 냉각수를 위한 도관 역할을 하는 채널이 통과하는 벌크 재료와 열 접촉하는 그의 반사 표면을 갖고 있다. 렌즈와 미러는 전형적으로 물을 냉각시키기 위한 채널을 갖는 그의 장착부(mounting)를 통해 냉각된다. 모니터링 시스템(17)으로부터의 출력 신호는 그후 모니터링된 광학 컴포넌트에 국한적인 물 흐름의 제어를 위하여 열 제어 시스템(138)을 통해 이용된다. 열 제어 시스템(138)은 레이저 빔(2)의 파워를 줄이거나 레이저 빔(2)의 생성을 일시 정지시키기 위하여 추가로 작동 가능할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 제1 실시예(200)의 도면이다. 시스템(200)은 레이저 빔(2)을 위한 경로(202)를 포함하고 있으며, 경로는 입구(204)와 출구(206) 사이에서 고려된다. 도 1의 레이저 시스템(1)의 광학 컴포넌트(208)는 경로(202) 상에 위치되어 있다. 광학 컴포넌트(208)는 위에서 논의된 바와 같이, 예를 들어 미러, 렌즈 또는 윈도우를 포함하고 있다.
광학 컴포넌트(208)는 도 1을 참조하여 논의된 리소그래피 시스템에서 실시예(200)의 작동 사용시 레이저 빔(2)에 노출된 도전성 요소(18)를 포함하고 있다. 모니터링 시스템(17)은 도전성 요소(18)의 전기 저항을 나타내는 물리량을 감지하도록 구성된 감지 시스템(212)을 포함하고 있다. 광학 컴포넌트(208)는 레이저 빔(2)에 노출된 하나 이상의 추가 도전성 요소, 예를 들어 추가 도전성 요소(214)를 포함할 수 있다. 감지 시스템(212)은 추가 도전성 요소(214)의 추가 전기 저항을 나타내는 추가 물리량을 감지하도록 구성될 수 있다. 감지 시스템(212)의 실시예는 아래에서 더 논의될 것이다. 따라서 감지된 하나 이상의 물리량에 기초하여, 모니터링 시스템(17)은 액추에이터 시스템(136)에 신호를 공급한다. 액추에이터 시스템(136)은, 예를 들어 하나 이상의 압전 액추에이터 또는 스테퍼 모터 등을 포함하고 있다. 수신된 신호에 응답하여, 액추에이터 시스템(136)은 광학 컴포넌트(208)의 공간 속성을 조정한다. 예를 들어, 공간 속성은 경로(202)를 따른 광학 컴포넌트의 위치, 입사 레이저 빔(2)의 방향에 대한 광학 컴포넌트(208)의 배향, 광학 컴포넌트(208)의 표면의 곡률, 레이저 빔(2)과 상호 작용하는 표면 중 하나 이상이다.
실시예(200)에서, 모니터링 시스템(17)은 추가 신호를 열 시스템(138)에 제공할 수 있으며, 열 시스템은 그에 응답하여 예를 들어 냉각수 흐름의 조정을 통해 광학 컴포넌트(208)의 온도를 제어한다.
도 3은 본 발명의 시스템의 제2 실시예(300)의 도면이다. 제2 실시예(300)는 도전성 요소(18)를 구비한 광학 컴포넌트(208)를 포함하고 있다. 제2 실시예(300)는 감지 시스템(212)을 포함하는 모니터링 시스템(17)을 더 포함하고 있다. 제2 실시예(300)는 또한 액추에이터 시스템(136) 및 열 시스템(138)을 포함하고 있다. 제2 실시예(300)는 경로(202) 상에 위치된 추가 광학 컴포넌트(302)를 갖고 있어 추가 광학 컴포넌트(302)가 레이저 빔(2)의 전파 방향으로 광학 컴포넌트(208)보다 앞서도록 한다. 제2 실시예(300)에서, 감지 시스템(212)은 도전성 요소(18)의 전기 저항(또는 전기 전도도)을 나타내는 물리량을 감지하도록 동작한다. 모니터링 시스템(17)은 그후, 광학 컴포넌트(208)에 대한 레이저 빔(2)의 위치를 조정하기 위하여, 추가 광학 컴포넌트(302)의 공간 속성을 조정하도록 동작하는 액추에이터 시스템(136)에 신호를 공급한다. 공간 속성의 예는 위에 제공되어 있다. 유사하게, 모니터링 시스템(17)은 또 다른 신호를, 광학 컴포넌트(208)(및/또는 추가 광학 컴포넌트(302))의 열 조정을, 예를 들어 냉각수의 유량의 제어에 의하여 조절하도록 동작하는 열 조정 시스템(138)에 제공할 수 있다.
도 4는 도전성 요소(18)와 상호 작용하는 감지 시스템(212)의 예(15)를 보다 상세하게 개략적으로 도시하고 있다. 도 4에서, 도전성 요소(18)는 광학 컴포넌트(208)의 표면(19) 상에 제공되며, 여기서 도전성 요소는 도 1의 도면에서 보여지는 윈도우(16)이다. 도전성 요소(18)는 도전성 재료의 라인(또는 "트레이스(trace)")을 포함하고 있으며, 이 라인은 (지면을 세로 방향으로 볼 때 수직으로 연장되는 것으로 도시된) 길이 방향 축(A)을 한정한다. 표면(19)은 윈도우(16)의 "전방" 또는 외향 표면(즉, 소스(SO)로 향하지 않는 표면)이며, 그러나 이는 단지 예라는 점 그리고 도전성 요소(18)는 대안적으로 (예를 들어, 윈도우(16)의 내향 표면 상 또는 윈도우(16)에 내장된 것과 같은) 광학 컴포넌트(19) 상의 다른 곳에 제공될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
감지 시스템(212)은 도전성 요소(18) 내의 전기 저항의 측정을 가능하게 하도록 구성된 기구(20)를 포함하고 있다. 기구(20)는, 예를 들어 저항계(ohmmeter)를 포함할 수 있다. 모니터링 시스템(17)은 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에서 단일 박스에 의하여 개략적으로 도시되어 있는 반면에, 모니터링 시스템(17)은 복수의 컴포넌트를 포함할 수 있으며 또한, 예를 들어 당업자에게 명백할 바와 같이 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스 또는 신호 처리 디바이스를 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
(예를 들어, 소스(SO)에 의해 방사선 빔(B)을 생성하기 위해 레이저 시스템(1)을 사용하는 동안의) 윈도우(16) 상에서의 레이저 빔(2)의 수광은 도전성 요소(18)의 위치에서 윈도우(16)의 온도를 변화시킬 수 있다. 도전성 요소가 윈도우와 열적으로 접촉함에 따라, 도전성 요소(18)는 또한 변화하는 온도를 경험할 것이며, 이는 도전성 요소(18)의 저항을 변경시킨다. 예를 들어, 도전성 요소(18)는 양 또는 음의 온도 계수의 전기 저항 및/또는 양 또는 음의 광전도성(photoconductivity)을 나타내는 재료를 포함할 수 있다. 이렇게 하여, 도전성 요소(18)의 저항을 검출함으로써, 모니터링 시스템(17)은 레이저 빔(2)이 윈도우(16)에 입사되는지 여부/입사되는 위치를 결정할 수 있다.
부가적으로, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 레이저 빔(2)의 세기 프로파일이 레이저 빔(2)의 횡단면에 걸쳐 상이한 경우, 도전성 요소(18)의 저항을 검출함으로써, 모니터링 시스템(17)은 윈도우(16)에 대한 레이저 빔(2)의 위치에 관한 정보를 결정할 수 있다. 보다 상세하게는, 윈도우(16)에 대한 도전성 요소(18)의 위치는 알려질 수 있다. 단지 예로서, 도전성 요소(18)는 윈도우(16)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 도전성 요소(18)의 검출된 저항이 레이저 빔(2)의 횡단면의 특정 영역에 의한 윈도우(16)의 노출로 인한 것으로 예상되는 경우, 모니터링 시스템(17)은 이 특정 영역이 현재 윈도우(16)의 알려진 위치에 입사되고 있다는 것을 결정할 수 있다.
일반적으로, 도전성 요소(18)는 온도 변화에 응답하여 전기 저항의 변화를 제공하는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있는 반면에, 도전성 요소(18)를 위한 재료의 특정 선택은 특정적이고 변화하는 적용 요구 조건에 좌우될 수 있다. 부가적으로, 도전성 요소(18)가 윈도우(16) 상에 위치되는 반면에, 위에서 설명된 바와 같이, 감지 시스템(212)은 추가적으로 또는 대안적으로 플라즈마 형성 위치(4)에서의 연료 액적을 향한 레이저 빔(2)의 경로 상의 다른 광학 컴포넌트 상에 위치된 도전성 요소를 포함할 수 있다. 도전성 요소를 위한 재료의 선택은 도전성 요소가 위치된 광학 컴포넌트에 좌우될 수 있다.
일부 예시적인 배열체에서, 산화에 저항성인 도전성 요소(18)를 위한 재료를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 배열체에서, 도전성 요소(18)는 백금, 금 또는 은과 같은 귀금속을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 배열체에서, 도전성 요소(18)는 산화 방지층을 포함할 수 있다. 일부 응용에 대하여, 도전성 요소(18)를 위한 재료를 선택하는 데 있어서의 추가적인 고려는 도전성 요소(18)를 수용하는 광학 컴포넌트에서의 레이저 빔(2)의 존재에 의하여 야기되는 도전성 요소의 온도 변화에 응답하는 저항 변화의 크기일 수 있다. 예를 들어, 높은 전기 저항 온도 계수를 갖는 재료를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 은, 금 및 백금과 같은 적합한 재료는 약 ℃당 0.0038, ℃당 대략 0.0039 및 ℃ 당 0.0034의 전기 저항 온도 계수를 각각 갖는다.
도전성 요소가 광학 컴포넌트의 표면 상에 위치되는 (즉, 광학 컴포넌트 내에 내장되지 않은) 경우, 도전성 요소는 그것이 위치되어 있는 표면에 걸친 확산을 방지하기 위해 충분히 낮은 표면 확산 계수를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 도전성 요소의 표면 확산은 도전성 요소의 재료와 광학 컴포넌트의 재료 모두는 물론 국부 온도에 의존할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
도 4의 예시적인 배열체에서 도전성 요소(18)는 윈도우(16)의 표면(19) 상에 존재하고 있는 것으로 보여지고 있지만, 도전성 요소(18)는 윈도우(16) 상에 또는 그 내부에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다른 예시적인 배열체에서, 도전성 요소는 광학 컴포넌트 내에 내장될 수 있다. 이렇게 하여, 예를 들어, 도전성 요소의 산화 및 표면 확산은 감소될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 도전성 요소(18)는 임의의 적절한 기술을 사용하여 윈도우(16)의 표면(19)에 도포될 수 있다. 단지 예로서, 도전성 요소(18)는 리소그래피, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 레이저 프린팅, 적층 가공(additive manufacturing) 등 중 어느 하나 이상을 포함하는 기술을 사용하는 선택적 증착에 의해 광학 컴포넌트에 도포될 수 있다. 실시예에서, 도전성 요소(18)는 탄화 공정을 통해 광학 컴포넌트에 도포될 수 있다. 예를 들어, 광학 컴포넌트의 표면 일부의 표면 탄화를 야기하기 위하여 레이저는 광학 컴포넌트의 표면을 향할 수 있다. 표면의 탄화된 부분은 도전성 요소(18)를 제공할 수 있다.
광학 컴포넌트(16)가 투과성 광학계(특히, 윈도우 또는 렌즈)의 형태를 취하지만, 본 명세서에 설명된 기술은 반사 광학계(특히, 미러)에 동일하게 적용 가능하다는 것이 인식될 것이다.
도전성 요소가 도포되는 광학 컴포넌트의 표면으로부터 도전성 요소(18)의 전기 저항에 미치는 임의의 영향을 감소시키기 위해, 도전성 요소(18)는 광학 컴포넌트(16)로부터 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전성 요소(18)가 광학 컴포넌트의 표면에 직접 도포되는 경우, 광학 컴포넌트의 표면이 도전성이 아닌 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 광학 컴포넌트의 표면이 도전성인 경우, 도전성 요소(18)와 광학 컴포넌트의 표면 사이에 전기 절연 베리어(barrier)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 비도전성 코팅부가 도전성 요소(18) 또는 도전성 요소(18)가 도포되는 광학 컴포넌트의 표면의 적어도 일부분에 도포되어 광학 컴포넌트의 표면과 도전성 요소(18) 사이에 전기적 절연 베리어를 생성할 수 있다. 이와 같이, 도전성 요소가 광학 컴포넌트 상에 또는 광학 컴포넌트 내에 제공된다는 점이 설명되는 경우, 이는 도전성 요소가 이러한 절연 베리어에 의하여 광학 컴포넌트로부터 분리된다는 것을 배제하지 않는다는 점이 인식될 것이다.
도 5를 참조하면, 도전성 요소(18)의 폭은 표면(19)(일부 광학 컴포넌트에 대해, 이 표면(19)은 만곡질 수 있다는 점이 이해됨)에 의해 전반적으로 한정된 평면에서 도전성 요소(18)의 길이 방향 축(A)에 직교하는 방향(22)으로의 도전성 요소(18)의 범위로 간주된다. 도전성 요소(18)는 임의의 적합한 폭을 가질 수 있으며, 실제 폭은 특정 적용에 좌우될 수 있다.
일부 예시적인 배열체에서, 도전성 요소(18)의 폭은 바람직하게는 작다. 일부 예시적인 배열체에서, 도전성 요소(18)의 폭은 레이저 빔(2)의 파장보다 작다. 이렇게 하여, 레이저 빔(2)의 경로에서의 도전성 요소(18)의 존재는 레이저 빔(2)의 원시야에 큰 영향을 미치지 않을 것이며, 도전성 요소(18)에 의한 레이저 빔(2)의 의도하지 않은 반사는 감소될 것이다. 예를 들어, 레이저 시스템(1)이 CO2 레이저를 포함하는 경우, 도전성 요소는 약 9 내지 10 마이크로미터 미만의 폭을 가질 수 있다. 또한, 도전성 요소의 폭이 증가함에 따라, 이는 레이저 빔(1)의 사용 동안 결과적으로 도전성 요소(18)의 온도를 증가시키는 적절한 레이저 방사선으로의 도전성 요소(18)의 더 큰 노출을 초래할 수 있다. 도전성 요소(18)의 폭을 감소시킴으로써, 레이저 광의 흡수 결과로서 광학 컴포넌트(18)의 바람직하지 않은 가열은 감소될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, (고-파워) 레이저의 빔의 방사선 경로로 들어가기 위하여 도전성 요소(18)는 광학 컴포넌트(16)에 수용되어 도전성 요소(18)가 열 부하를 받게 한다. 도전성 요소(18)와 주변 환경, 이 경우 광학 컴포넌트(16) 사이에는 2개의 주요 열 전달 메커니즘이 있다.
제1 메커니즘은 광학 컴포넌트(16)와 도전성 요소(18) 사이의 열전도에 관한 것이다. 광학 컴포넌트(16)와 도전성 요소(18)의 열용량 간의 큰 차이 때문에, 도전성 요소(18)의 온도는 광학 컴포넌트(16)의 온도를 가정한다. 이 공정의 속도는 주로 두 가지 요인에 좌우된다.
제1 요인은 광학 컴포넌트(16)의 열 전도도이다. 도전성 요소(18)와 접촉하는 광학 컴포넌트(16)의 재료의 열 전도도가 높을수록, 도전성 요소(18)의 온도는 광학 컴포넌트(16)의 온도에 더 빨리 도달할 것이다.
제2 요인은 도전성 요소(18)의 치수와 관련이 있다. 이러한 맥락에서, 간행물 "Insensitivity of the catastrophic damage threshold of laser optics to dust and other surface defects", H.E. Bennet, STP759-EB/1981년 10월, 256 내지 264쪽에 대하여 참조가 이루어진다. 위 간행물의 저자는 무엇보다도 레이저 광학계 컴포넌트에서의 먼지 또는 다른 표면 결함이 작은 고립된 손상 부위를 일으킬 수 있지만 결함이 임계 치수를 초과하지 않는 한 이 부위가 파국적인 손상을 생성시키지 않을 것이라는 점을 설명하고 있다. 미러 표면 상의 결함 부위가 도달한 온도의 분석은 임계 크기 미만의 결함에 대해 정상 상태 조건이 존재할 것이라는 점을 보여주고 있다. 이러한 정상 상태에서, 미러 표면으로의 확산에 의한 열 손실은 조사에 의해 야기된 열 취득과 동일하다.
선분의 형상을 갖는 도전성 요소(18)의 예를 고려하면, 즉 그의 길이 "L"이 그의 폭 "W"보다 훨씬 큰 반면에, 이 예를 사실상 2차원으로 취급할 수 있도록 그 두께 "TH"는 무시해도 될 정도로 작다. 베넷의 분석은 길이(L)에 대한 도전성 요소(18)의 폭(W)의 비가 작을수록 도전성 요소(18)는 광학 컴포넌트(16)의 온도에 더 빨리 도달할 것이라는 것을 나타낸다.
제2 메커니즘은 도전성 요소(18)에 의한 레이저 빔의 전자기 방사선의 흡수에 관한 것이다. 관련된 관련 매개변수의 범위 내에서, 흡수는 전자기 방사선에 노출된 도전성 요소(18)의 표면적에 비례한다.
따라서, 레이저 빔의 전자기 방사선의 흡수의 결과로서 도전성 요소(18)에서 열이 발생된다. 결과적으로, 도전성 요소(18)는 예열된다. 이 효과는 표면적 "A"에 의존한다. 한편, 도전성 요소(18)는 광학 컴포넌트(16)의 인접한 재료로의 열 전달의 결과로 냉각된다. 도전성 요소(18)로부터 광학 컴포넌트(16)의 인접 재료로의 열 전달은 이 인접 재료의 열전도도뿐만 아니라 도전성 요소(18)의 폭 대 길이의 두께 비에 좌우된다. 따라서, 광학 컴포넌트(16)의 재료의 열전도도의 적절한 선택에 의하여 그리고 도전성 요소(18)의 치수의 적절한 선택에 의하여, 냉각은 도전성 요소가 레이저에 의해 연소되는 것을 방지할 것이다.
도전성 요소(18)가 형성되는 재료(들) 및 광학 컴포넌트와 관련하여 도전성 요소(18)의 배치(예를 들어, 표면 상에 배치되거나 표면 내에 내장됨)에 따라, 도전성 요소의 치수는 도전성 요소(18)의 표면 확산 계수에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 배열체에서, 도전성 요소(18)의 유해한 표면 확산을 방지하기에 충분한 큰 폭을 갖는 도전성 요소(18)를 제공하는 것이 필요할 수 있다.
도 4 및 도 5에서 보여지는 예시적인 배열체는 단일의 도전성 요소(18)를 도시하는 반면에, 다른 예시적인 배열체에서는, 복수의 도전성 요소가 제공될 수 있다. 복수의 도전성 요소를 제공함으로써, 모니터링 시스템(17)은 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔(2)의 위치에 관한 보다 정확한 정보를 제공할 수 있다. 복수의 도전성 요소가 광학 컴포넌트에 제공되는 경우, 복수의 도전성 요소 중 하나 이상은 복수의 도전성 요소 중 하나 이상의 다른 것에 대한 상이한 폭을 가질 수 있다. 이렇게 하여, 위에서 논의된 바와 같이, 복수의 도전성 요소 중 상이한 것의 폭은 상이한 정보(예를 들어, 레이저 빔(2)의 위치, 광학 컴포넌트의 온도 등에 관련된 정보 등)를 모니터링 시스템(17)에 제공하도록 조정될 수 있다.
도 6 및 도 7은 윈도우(16)에 수용된 도전성 요소(18) 및 제2 도전성 요소(24)와 상호 작용하는 감지 시스템(212)의 또 다른 예(15')를 개략적으로 도시하고 있다. 제2 도전성 요소(24)는 도 1의 도면에서 보여지는 외함체(enclosure)(9)의 내부를 향하는 광학 컴포넌트(윈도우)(16)의 표면(25) 상에 제공된다. 도전성 요소(24)는 모니터링 시스템(17)의 감지 시스템(212)의 일부인 저항계(26)에 전기적으로 연결되어 있다. 도 7에서 가장 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 요소(24)는 (지면을 세로로 볼 때 수평으로 연장되는 것으로 도시된) 도전성 요소(18)의 길이 방향 축(A)에 수직인 길이 방향 축(B)을 갖고 있다. 이렇게 하여, 레이저 빔(2)의 상대적 위치에 관한 정보가 2차원으로 그리고 레이저 빔(2)의 횡단면 영역의 더 큰 부분에 걸쳐 수집될 수 있어, 요소(16, 24)에 대한 그리고 따라서 광학 컴포넌트(16)에 대한 레이저 빔의 위치를 결정하는 데 있어 더 큰 정확도를 허용한다.
도 6 및 도 7에서, 도전성 요소(18, 24)들 간의 전기적 간섭을 방지하기 위하여, 도전성 요소(18, 24)들은 광학 컴포넌트(16)의 대향 표면들 상에 배치된다(이 대향 표면은 각각 전방 표면과 후방 표면, 또는 각각 내향(inner-facing) 표면과 외향(outer-facing) 표면으로 지칭될 수 있다). 그러나, 요소(18, 24)들은 다른 수단에 의하여 그리고 임의의 적절한 방식으로 서로 전기적으로 분리될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 도전성 요소(18, 24) 중 하나는 광학 컴포넌트(16) 내에 내장될 수 있으면서, 다른 도전성 요소(18, 24)는 표면(예를 들어 표면(19)) 상에 제공되거나 다른 깊이에 내장될 수 있고, 따라서 도전성 요소(18, 24)들은 광학 컴포넌트(16)의 재료에 의해 분리된다. 다른 예시적인 배열체에서, 도전성 요소(18, 24)는 전반적으로 광학 컴포넌트(16)의 동일 표면(예를 들어, 표면(19)) 상에 또는 인접하여 배치될 수 있으며, 전기 절연층은 도전성 요소(18, 24)들 사이에 제공될 수 있다. 또 다른 예시적인 배열체에서, 요소(18, 24)들 각각은 투명(또는 반투명)한 그러나 전기적으로 절연된 코팅부 또는 시스(sheath)를 구비하고 있어 도전성 요소(18, 24)들을 서로 전기적으로 분리시킬 수 있다.
2개 이상의 도전성 요소가 단일 광학 컴포넌트에 제공될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 예를 들어, 복수의 도전성 요소는 패턴을 형성하도록 제공될 수 있다. 격자 패턴(26)을 형성하기 위해 복수의 도전성 요소를 포함하고 있는 추가 예(15")가 도 8에 개략적으로 도시되어있다. 격자 패턴(26)은 제1 복수의 도전성 요소(27)(각각은 지면을 세로로 볼 때 수직으로 연장되는 것으로 보여진다) 및 제1 도전성 요소 세트(27)의 각각에 대해 전체적으로 수직으로 각각 연장되는 제2 복수의 도전성 요소(28)(각각은 지면을 세로로 볼 때 수평으로 연장되는 것으로 보여진다)로 형성되어 있다. 제1 복수의 도전성 요소(27)는 도 7의 도전성 요소(18, 24)를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 제2 도전성 요소 세트(28)로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 단지 예로서, 제1 복수의 도전성 요소(27)는 광학 컴포넌트의 제1 표면(예를 들어, 광학 컴포넌트(16)의 표면(19)) 상에 제공될 수 있는 반면, 제2 복수의 도전성 요소(28)는 광학 컴포넌트의 제2 표면(예를 들어, 광학 컴포넌트(16)의 표면(25)) 상에 제공될 수 있다.
도전성 요소들의 다른 가능한 배열체 및 패턴은 본 명세서의 교시에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 일반적으로, 더 많은 수의 도전성 요소는 더 많은 횡단면 세기 프로파일의 샘플이 획득되는 것을 허용하며 따라서 레이저 빔(2)의 위치의 더욱 정확한 결정을 가능하게 한다는 것이 인식될 것이다.
레이저 빔(2)의 위치를 나타내는 정보는 다수의 방식 중 임의의 방식으로 생성될 수 있다. 단지 예로서, 모니터링 시스템(17)은 다양한 세기의 방사선에 의한 노출에 응답하여 도전성 요소의 예상되는 전기 저항(또는 예상되는 전기 저항의 변화)의 모델을 저장할 수 있다. 모니터링 시스템(17)은 저장된 모델을 광학 요소(16)에 대해 알려진 위치를 갖는 특정 도전성 요소의 저항(또는 저항의 변화)을 나타내는 수신된 값과 비교할 수 있다. 이렇게 하여, 알려진 위치들에서의 도전성 요소들의 각각의 저항(또는 저항의 변화)을 결정하는 것을 통하여, 모니터링 시스템(17)은 방사선 빔의 위치를 나타내는 정보를 생성할 수 있다. 추가 예로서, 모니터링 시스템은 레이저 빔(2)의 횡단면 영역의 특정 사전 한정된 부분에 의한 노출에 응답하여 도전성 요소의 예상되는 전기 저항(또는 예상되는 전기 저항의 변화)의 모델을 저장할 수 있다. 이렇게 하여, 모니터링 시스템(17)은 도전성 요소의 측정된 저항을 레이저 빔(2)의 횡단면 영역의 부분과 일치시켜 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔(2)의 위치를 결정할 수 있다.
레이저 빔(2)의 위치를 결정하는데 사용되는 특정 방법 및 알고리즘은 도전성 요소의 구성에 의존할 것이며 적합한 방법은 본 발명으로부터 당업자에게 손쉽게 명백할 것이라는 점이 인식될 것이다.
위치 정보 이외에, 본 명세서에서 설명된 유형의 센서 시스템은 레이저 빔의 횡단면 세기 프로파일, 빔 직경 및 빔 파워와 같은 레이저 빔에 대한 추가적인 또는 대안적인 정보를 결정하도록 구성될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 실제로, 본 명세서에서 설명된 센서 시스템은 위에서 설명된 기술을 사용하여 레이저 빔(2)의 횡단면 세기 프로파일의 샘플을 취함으로써 결정될 수 있는 레이저 빔(2)의 임의의 특성을 결정할 수 있다는 점이 인식될 것이다. 또한, 본 명세서에서 설명된 센서 시스템은 복수의 특성을 동시에 결정하기 위해 사용될 수 있다는 점이 인식될 것이다.
도 9는 모니터링 시스템(17)에 의해 수행될 수 있는 처리의 예를 보여주는 흐름도이다. 단계 S1에서, 모니터링 시스템(17)은 하나 이상의 도전성 요소의 전기 저항을 나타내는 하나 이상의 값을 감지 시스템(212)을 통해 획득하거나 수신한다. 단계 S2에서, 모니터링 시스템(17)은 수신된 값을 처리하여 레이저 빔(2)의 하나 이상의 특성을 결정한다. 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 모니터링 시스템은 레이저 빔(2)의 존재를 결정하도록 구성될 수 있다. 특히, 전기 저항을 나타내는 값이 사전 설정된 임계치를 만족시키거나 사전 설정된 양만큼 변화될 때 레이저 빔(2)이 존재한다는(즉, 광학 컴포넌트와 상호 작용한다는) 결정이 이루어질 수 있다. 실제 임계치는 (도전성 요소의 재료 및 폭, 광학 컴포넌트의 재료, 광학 컴포넌트에 대한 도전성 요소의 위치 결정, 레이저 빔의 파워 등을 포함하는) 특정 응용에 따라 변할 수 있다는 점이 인식될 것이다. 모니터링 시스템(17)은 부가적으로 도 4 내지 도 8을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 레이저 빔(2)의 위치를 결정할 수 있다. 모니터링 시스템(17)은 부가적으로 또는 대안적으로 감지 시스템(212)과 관련된 광학 컴포넌트의 온도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 도전성 요소가 (도전성 요소의 재료 및 광학 컴포넌트의 재료와 관련하여) 적절하게 좁은 폭을 갖고 있는 경우, 도전성 요소의 온도는 도전성 요소가 위에 배치된 (또는 도전성 요소가 내에 배치된) 광학 컴포넌트의 온도와 실질적으로 동일할 것이다.
단계 S3 내지 S6은 파선으로 도시되어 있어 이 단계들이 도 9의 예시적인 처리에 선택적임을 나타내고 있다. 예를 들어, 모니터링 시스템(17)이 레이저 시스템(1)을 직접적으로 제어하도록 구성되는 경우, 모니터링 시스템은 모니터링된 특성의 표시를 사용자에게 자동적으로 출력하도록 구성되지 않을 수 있다(예를 들어, 대신에 이러한 출력은 요구에 따라 제공되거나 전혀 제공되지 않을 수 있다)것이 인식될 것이다.
단계 S3에서, 모니터링 시스템(17)은 결정된 특성을 선택적으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 시스템은 특성의 표시를 디스플레이 디바이스(보이지 않음) 또는 당업자에게 용이하게 명백할 임의의 다른 출력 디바이스에 출력할 수 있다. 결정된 특성을 출력함으로써, 모니터링 시스템(17)은 센서 시스템의 사용자에게 피드백이 제공되는 것을 허용하여 사용자가 레이저 시스템(1), 빔 전달 시스템 및/또는 리소그래피 장치의 문제점을 진단하거나 이들에 대해 이루어질 수 있는 개선을 결정할 수 있게 한다.
단계 S4 내지 단계 S6은 레이저 시스템(1)의 컴포넌트, 소스(SO) 또는 리소그래피 장치(LA)의 제어와 관련이 있다. 단계 S4에서, 모니터링 시스템(17)은 단계 S2에서 결정된 특성을 기반으로 하여 조정이 필요한지 여부를 결정한다. 예를 들어, 특성이 레이저 빔(2)의 위치인 경우, 모니터링 시스템(17)은 레이저 빔(2)의 위치가 부정확하고 조정되어야 한다는 것을 결정할 수 있다. 추가 예로서, 특성이 광학 컴포넌트의 온도인 경우, 모니터링 시스템(17)은 온도가 너무 높다는 것 및 레이저 빔(2)의 파워가 감소되어야 한다는 것 또는 레이저(1)가 일시 정지되어야 한다는 것 또는 냉각수 유량이 증가되어야 한다는 것을 결정할 수 있다. 또 다른 예에서, 모니터링 시스템(17)은 광학 컴포넌트의 온도가 실질적으로 사전 설정된 임계치 아래에 있다는 것을 결정할 수 있으며, 그에 의하여 예를 들어 레이저 빔(2)의 파워가 안전하게 증가될 수 있다는 것을 표시한다.
조정이 필요하지 않다는 것이 단계 S4에서 판단되면, 처리는 단계 S1로 되돌아간다. 한편, 단계 S4에서 조정이 필요하다고 결정되면, 처리는 단계 S5로 진행하며, 여기서 모니터링 시스템(17)은 하나 이상의 컴포넌트(예를 들어, 레이저(1), 빔 전달 시스템 및/또는 리소그래피 장치(LA)의 하나 이상의 컴포넌트)를 제어하기에 적합한 제어 명령을 생성한다. 단계 S6에서, 하나 이상의 제어 명령이 출력되어 컴포넌트의 제어를 실행한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 단계 S4에서 모니터링 시스템(17)은 조작자가 조정하라는 프롬프트(prompt)로서 컴포넌트에 대해 이루어질 조정의 지시를 출력할 수 있다.
위에서 설명된 센서 시스템은 EUV 방사선 소스와 조합하여 사용되는 레이저 시스템을 참조하여 설명되었지만, 본 명세서에서 설명된 센서 시스템은 임의의 레이저 시스템과 함께 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 이와 같이, 위에서는 EUV 리소그래피 장치와 조합하여 설명되었지만, 본 명세서에 설명된 기술은 심자외(deep ultra-violet) 리소그래피 장치와 같은, 다른 형태의 리소그래피 장치에서 또는 이와 함께 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대해 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 다른 응용을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 가능한 다른 응용은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 플랫-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등을 포함한다.
본 명세서에서 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적인 참조가 이루어질 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이 장치는 일반적으로 리소그래피 툴로 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주위 (비-진공) 조건을 사용할 수 있다.
문맥이 허용하는 경우, 본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 기계-판독 가능한 매체에 저장된 명령으로서 구현될 수 있으며, 이 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독 가능한 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어는 특정 작동을 수행하는 것으로 본 명세서에서 설명될 수 있다. 그러나 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것이라는 점 그리고 이러한 작동은 실제로 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 컨트롤러 또는 다른 디바이스에 기인하며 그렇게 하면 액추에이터 또는 다른 디바이스를 물질계(physical world)와 상호 작용할 수 있게 한다는 점이 인식되어야 한다.
본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 위의 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 따라서, 후술되는 청구 범위의 범주를 벗어나지 않고 설명된 바와 같이 본 발명에 대한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (23)

  1. 레이저 빔의 경로에 위치된 광학 컴포넌트; 및
    센서 시스템을 포함하며,
    상기 센서 시스템은,
    상기 광학 컴포넌트에 배치되며, 상기 시스템의 사용 중에 상기 레이저 빔이 입사되는 도전성 요소; 및
    상기 도전성 요소의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하도록, 그리고 상기 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치 및 상기 광학 컴포넌트의 온도를 상기 물리량에 근거하여 결정하도록 동작하는 모니터링 시스템을 포함하고,
    상기 도전성 요소는 상기 레이저 빔의 파장보다 작은 폭을 갖는 도전성 재료의 라인을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물리량을 기반으로 추가 컴포넌트의 동작에 대해 이루어질 조정을 결정하도록 동작하는 위치 제어 시스템을 더 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 추가 컴포넌트는 레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저 시스템과 상기 레이저 빔을 사전 설정된 부위로 전달하도록 구성된 빔 전달 시스템 중 적어도 하나의 컴포넌트인 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 위치 제어 시스템은 상기 물리량을 기반으로 상기 광학 컴포넌트에 대한 상기 레이저 빔의 위치를 조정하기 위하여 상기 추가 컴포넌트를 제어하도록 동작하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위치 제어 시스템은 상기 광학 컴포넌트의 공간 속성 및 상기 레이저 빔의 경로 상에 위치된 추가 광학 컴포넌트의 추가 공간 속성 중 적어도 하나를 조정하도록 동작하는 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리량에 따라 상기 광학 컴포넌트의 온도를 제어하도록 동작하는 열 제어 시스템을 포함하는 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 요소는 상기 광학 컴포넌트 상에 배치되는 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 요소는 상기 광학 컴포넌트 내에 배치되는 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 리소그래피 장치의 방사선 소스 내에서 레이저 빔의 특성을 결정하기 위한 것인 시스템.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 요소는 적어도 하나의 귀금속을 포함하는 재료로 형성된 시스템.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 요소는 상기 광학 컴포넌트 상에 또는 광학 컴포넌트 안에 배치된 복수의 도전성 요소 중 하나이며; 상기 모니터링 시스템은 상기 복수의 도전성 요소의 각각의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하도록, 그리고 상기 광학 컴포넌트에 대한 상기 레이저 빔의 위치를 상기 물리량에 근거하여 결정하도록 동작하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 요소 중 적어도 하나는 상기 복수의 도전성 요소 중 제2 요소로부터 전기적으로 분리되어 있는 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 요소 중 적어도 하나는 상기 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제1 깊이에 제공되며, 상기 복수의 도전성 요소 중 적어도 또 다른 하나는 상기 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제2 깊이에 제공된 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 요소는 상기 광학 컴포넌트에서 상기 레이저 빔의 입사 방향을 따라 볼 때 격자 패턴을 형성하는 것인 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 격자 패턴은 제1 방향으로 연장되며 상기 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제1 깊이에 배치된 제1 복수의 도전성 요소, 및 제2 방향으로 연장되며 상기 레이저 빔의 입사 경로를 따라 제2 깊이에 배치된 제2 복수의 도전성 요소를 포함하는 시스템.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트는 상기 레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저, 상기 레이저 빔을 방사선 소스로 전달하도록 구성된 빔 전달 시스템, 방사선 소스 또는 리소그래피 장치 중 어느 하나의 기능적 컴포넌트인 시스템.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트는 미러; 렌즈; 및 윈도우를 포함하는 리스트로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 시스템.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 컴포넌트는 복수의 광학 컴포넌트 중 하나이며;
    상기 센서 시스템은 상기 복수의 광학 컴포넌트의 각 광학 컴포넌트 상에 각각 배치된 적어도 하나의 도전성 컴포넌트
    를 포함하고; 및
    상기 모니터링 시스템은 상기 복수의 광학 컴포넌트의 각각에 대한 상기 레이저 빔의 위치를 결정하도록 구성된 시스템.
  20. 방사선 시스템에 있어서,
    레이저;
    상기 레이저에 의하여 생성된 레이저 빔의 연료 타겟과의 상호 작용을 통하여 플라즈마를 생성하기 위한 레이저 생성 플라즈마(LPP) 방사선 소스; 및
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 시스템을 포함하는 방사선 시스템.
  21. 리소그래피 시스템에 있어서,
    리소그래피 장치; 및
    제20항의 방사선 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 시스템에서 사용되도록 구성된 광학 컴포넌트.
  23. 작동 사용 시 레이저 빔에 노출되는 광학 컴포넌트에 배치된 도전성 요소의 전기 저항을 나타내는 물리량을 모니터링하는 것; 및
    상기 광학 컴포넌트에 대한 레이저 빔의 위치 및 상기 광학 컴포넌트의 온도를 상기 물리량에 근거하여 결정하는 것을 포함하고,
    상기 도전성 요소는 상기 레이저 빔의 파장보다 작은 폭을 갖는 도전성 재료의 라인을 포함하는 방법.
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