KR20100114920A - 레이저 광원의 에너지를 제어하기 위한 조명 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지가 제어된 협소한 조명라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사하는 조명 장치로서, 상기 조명 라인(70)은 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔으로부터 생성되고 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 배수만큼 초과하는 상기 제 1 방향(x)에서의 크기를 구비하는 조명장치에 있어서, 상기 레이저 빔(12)을 라인 형상(70a)으로 형성하는 빔 형성 광학 시스템(80); 상기 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하는 에너지 측정 디바이스(58); 상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하고 상기 제어 신호(78)에 따라 상기 레이저 광원(10)의 에너지 출력을 제어하는 에너지 제어 시스템(76)을 포함하는 조명장치에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 에너지 측정 디바이스(58)가 상기 빔형성 광학 시스템(80) 다음에 그리고 상기 작업 스테이지(68) 전에 상기 빔 경로(13)에 배치되거나, 상기 제어 신호(78)가 상기 제1 방향에서 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 에너지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 협소한 조명 라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사할 때 레이저 광원(10)의 에너지를 제어하여, 상기 조명 라인(70)이 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔(12)으로부터 생성되고 상기 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 배수만큼 초과하는 상기 제1 방향에서의 크기를 구비하는 방법에 있어서, 상기 레이저 빔(12)을 라인(70a)으로 형성하는 단계; 상기 라인 형상 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하는 단계; 상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하는 단계; 상기 제어 신호(78)에 대한 상기 레이저 광원의 에너지 출력을 제어하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 제어 신호(78)는 상기 제 1 방향에서 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시한다. 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 상기 빔 형성 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지(68) 이전에 상기 빔 경로(13)에서의 상기 레이저 빔(12)의 상기 에너지를 측정한다.
본 발명은 또한, 협소한 조명 라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사할 때 레이저 광원(10)의 에너지를 제어하여, 상기 조명 라인(70)이 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔(12)으로부터 생성되고 상기 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 배수만큼 초과하는 상기 제1 방향에서의 크기를 구비하는 방법에 있어서, 상기 레이저 빔(12)을 라인(70a)으로 형성하는 단계; 상기 라인 형상 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하는 단계; 상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하는 단계; 상기 제어 신호(78)에 대한 상기 레이저 광원의 에너지 출력을 제어하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 제어 신호(78)는 상기 제 1 방향에서 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시한다. 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 상기 빔 형성 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지(68) 이전에 상기 빔 경로(13)에서의 상기 레이저 빔(12)의 상기 에너지를 측정한다.
Description
본 발명은 청구범위 제 1항 및 제 18항의 전제부에 따라 에너지를 제어한 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상의 샘플을 조사(照射)하는 조명 장치, 및 청구 범위 제 9 항 및 25항의 전제부에 따른 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상의 샘플을 조사할 때 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법에 관한 것이다.
전자 및 디스플레이 기술에서의 다수의 기술적 애플리케이션은 유리 상에 박막 다결정 실리콘(Si) 층을 필요로한다. 이러한 패널은 일반적으로 액정 디스플레이(LCD) 및 유기 발광 다이오드(OLED) 및 태양전지 기술에 사용된다. 이러한 패널을 생산하기 위한 표준 공정은 먼저 화학증착(CVD) 또는 스퍼터 공정에 의해 유리상에 비정질 Si 층을 증착하는 것이다. 후속하여, 다결정 필름이 엑시머 레이저 결정화(ELC) 또는 SLS(sequential lateral solidification) 기술과 같은 레이저 어닐링에 의해 형성된다. 이러한 상이한 일반적인 기술의 개관이 참조에 의해 본문에 통합된 미국 특허 7,061,959에 주어진다.
비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 변환하는 매우 신규의 기술을 소위 TDX(thin beam directional x-tallization) 프로세스라고 한다. 이러한 프로세스는 30-100nm 두께를 가진 얇은 Si층을 용융시키기 위해 단축으로 스캐닝되는 약 10㎛의 폭(소위 단축) 크기와 약 500mm의 세로 방향(소위 장축) 크기를 가진 펄싱된 협소하게 포커싱된 레이저 라인을 이용한다.
ELC, SLS, 또는 TDX 프로세스를 적용할 때, 유리상의 얇은 실리콘 층이 고에너지 엑시머 레이저, 바람직하게는 XeCl 엑시머 레이저에 의해 방출되고, 빔 형성 광학기기에 의해 형성되는 조사선에 의해 용융된다. 본 출원에 따르면, 빔 형성 광학기기는 하기의 기능 중 적어도 하나를 수행하는 레이저와 이미징 광학기기 사이의 모듈을 의미한다.
- 빔 전파 방향에 대해 직교하는 하나 또는 2개의 방향에서 형상 및/또는 다이버전스를 변화시킴.
- 하나 및/또는 2개의 방향으로 필드 및/또는 퓨필(pupil) 면에서의 강도를 균일하게 함.
- 공간 및/또는 시간 코히어런스를 변화시킴.
상기 빔 형성 광학기기에 의해 상기 빔을 형성한 후에, 상기 빔은 장축 및/또는 단축 방향에서 크기에서의 추가적인 전파 스케일에 따라 장방형 단면을 가진다.
이러한 빔 형성 광학기기는 장축 방향으로 레이저 빔을 신장시키는 하나 이상의 익스팬더, 장축 및/또는 단축 방향으로 빔을 균질화시키는 하나 이상의 호모지나이저(homogenizer), 및 바람직하게는 단축방향으로 빔의 크기를 한정시키는 하나 이상의 디바이스를 포함한다. WO 2006/066706 A2는 TDX 공정을 적용할 수 있는 협소한 조명 라인을 생성하는 장치에 대한 예를 개시한다.
실리콘 층 상의 레이저 라인의 에너지 밀도는 장축 방향으로 균일해야하며, 특정한 프로세스 창 내에 있어야한다. 이론적인 프로세스 창은 장축의 균일한 변동, 빔 위치 및 포인팅의 변동, Si 필름 두께의 변화 및/또는 패널에 도달하는 전체 에너지의 변화와 같은 효과에 의해 감소된다. 후자는 주로 광학 시스템의 전송에 영향을 주는 레이저의 빔 파라미터 변화에 의해 유도된다. 이러한 이유에 대해, 연관된 프로세스 파라미터가 측정되고 안정화되어야한다.
보통, 레이저 에너지는 레이저의 출구 창(exit window)에 근접한 에너지를 측정하는 피드백루프에 의해 안정화된다. 거의 각각의 상용 레이저가 이러한 피드백 루프가 장치되어 있기 때문에 이는 가장 빈번하게 사용되는 레이저 에너지 안정화 기술이다. 이러한 레이저 에너지 안정화 시스템을 구비하는 레이저 어닐링 시스템은 매우 양호하게 작동하지만, TDX 프로세스 이용시, 열화한 결정 품질을 가져오는 실리콘층 상의 레이저 라인을 따라서 있는 에너지 밀도의 변화를 방지하지 못한다.
미국특허 7,061,959 B2는 안정화 측정 모듈(SMM)에서의 레이저에 대한 에너지 모니터 피드백을 개시한다. SMM은 상술한 빔 형성 광학기기의 일부이다. 이러한 배치의 단점은 실리콘 층 상에서의 레이저 라인의 에너지 밀도의 무시하지 못할 정도의 변형이다.
또한, 미국특허 7,061,959 B2는 작업 스테이지에서의 에너지 모니터 피드백을 개시한다. 작업 스테이지에서의 에너지 모니터링 자체는 광이 흡수되고 레이저로부터의 에너지가 비정질 반도체 필름을 용융하는 열로 변환되는 위치에서 즉각적으로 에너지를 제어하는 이점을 가진다. 그럼에도 불구하고, 그 위치에서, 패널이 그 위치에 없는 시간에만 광 에너지가 측정될 수 있다. 따라서, 에너지 모니터링은 한번의 조정 목적을 위한 제거가능한 서비스 도구를 사용하거나 또는 동작 모드에서 레이저 라인을 스캐닝할 때 패널 사이에 배치된 에너지 미터에 의해서만 측정될 수 있다.
미국 특허 5,721,416 A1은 축소 광학기기(reducing optics)와 빔 프로파일을 모니터링하기 위해 솔리드 바디 이미지 컨버터 상에서 마이크로스코프 렌즈에 의해 이미징되는 일부 빔(소수의 비율)을 분기시키는 최종 창과의 사이의 빔 경로에서의 투명 미러의 배치를 개시한다. 솔리드 바디 이미지 컨버터가 모니터링의 목적으로만 제공된다. 레이저에 대한 모니터링된 신호의 피드백을 의도하지는 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 조사되는 샘플 상의 레이저 라인의 에너지 밀도의 변형을 축소시키는 개선된 레이저 광원의 에너지 제어를 위한 조명 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위 제 1 항 및 제 18 항의 특징적인 부분의 특징을 가진, 에너지를 제어한 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상의 샘플을 조사하는 조명 장치 및 청구범위 제 9항 및 25 항의 특징적인 부분의 특징을 가진, 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상의 샘플을 조사할 때의 레이저 광원의 에너지 제어를 위한 방법에 의해 달성된다.
이점을 가지는 변형과 실시예가 종속항에 기재되어 있다.
포인팅, 다이버전스, 및 편광과 같은 일부 빔 파라미터가 시간에 따라 변하기 때문에, 빔 형성 광학기기를 통한 전송이 변화된다. 이는 주된 프로세스 파라미터 중 하나, 즉 패널 상의 에너지 밀도에 영향을 준다.
에너지를 제어하는 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상의 샘플을 조사하여, 상기 조명 라인이 레이저로부터 방출되고, 상기 조명 라인이 제 1 방향에서의 크기와 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에서의 크기를 구비하여 상기 제 1 방향의 크기가 배수만큼 상기 제 2 방향의 크기를 초과하는 조명장치가 제공된다. 추가로, 상기 조명 장치는 상기 레이저 빔을 라인 형상으로 형성하는 빔 형성 광학 시스템, 상기 레이저 빔의 에너지를 측정하는 에너지 측정 디바이스, 상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호를 생성하고 상기 제어 신호에 기초하여 상기 레이저 광원의 에너지 출력을 제어하는 에너지 제어 시스템을 구비하여, 상기 에너지 측정 디바이스가 상기 빔형성 광학 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지 전에 상기 빔 경로에 배치된다. 상기 에너지 측정 디바이스, 소위 간략화에 이어서, 프로세스 에너지 모니터(PEM)는 패널 상에 입사하는 에너지를 측정하고 신호를 다시 레이저의 제어 루프로 공급한다.
상기 조명 장치는 ELC, SLS 또는 TDX 프로세스와 같은 레이저 어닐링 및/또는 레이저 결정화 목적에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 수백 또는 수천의 고 가로 세로비를 가지는 얇은 조명 라인을 필요로 하는 임의의 레이저 광 노출에 대한 것이다.
외부 에지에서의 에너지가 일반적으로 그렇지 못한 경우의 전체 빔 에너지의 양호한 측정이 된다면, 외부 에지에서의 빔의 일부분에 대해서만 의존하는 에너지 측정치가 유용한 제어 신호를 전달할 수 있다는 것이 알려졌다. 따라서, 바람직한 실시예에 따라, 상기 제어 신호가 생성되어 상기 제 1 방향으로 상기 라인 형상의 빔의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하도록 한다.
빔 성능 및/또는 출력 에너지를 손상시키지 않으면서 본 발명에 따른 조명 장치의 빔 경로에 직접적으로 에너지 미터를 배치하는 것은 매우 어렵다. 하나의 해결안은 상기 에너지 측정 디바이스가 상기 라인 형상 빔의 일부분을 분리하기 위한 빔 스플리터와 상기 빔의 일부분을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것이다.
일반적으로, 상기 검출기는 레이저 광을 검출할 수 있는 임의의 종류의 어레이가 될 수 있다. 특히, 상기 검출기는 2차원의 센서를 가지는 2 차원 어레이 또는 하나의 방향으로만, 즉 바람직하게는 장축 방향으로 방위를 가지는 광 검출 엘리먼트를 구비하는 1 차원 어레이가 될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 상기 검출기는 상기 빔의 일부분 수집하기 위해 상기 제 1 방향으로 나란히 배치된 복수의 광다이오드를 구비한다. 이러한 광 다이오드들이 광다이오드 중 소수의 열이 2차원 센서 어레이를 형성하도록 배치될지라도 가장 바람직한 실시예는 나란히 배치된 광 다이오드의 1차원 어레이를 구성한다.
가능한 광다이오드의 수를 감소시키기 위해, 본 발명에 따른 조명 장치의 검출기는 상기 빔의 일부분을 상기 복수의 광다이오드로 포커싱하기 위한 복수의 구면 렌즈를 더 구비한다. 또한 원통 렌즈 또는 서로 횡방향으로 횡단하는 원통형 표면을 가진 이중 원통 렌즈 또는 기타 초점 렌즈가 사용될 수 있다는 것을 언급할 필요가 있다. 그럼에도 불구하고, 제조가능성의 이유로 구면 렌즈가 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 상기 조명 장치는 상기 제 2 방향으로의 상기 라인 형상 빔을 축소시키기 위해 상기 빔 형성 광학 시스템 다음에 상기 빔 경로에 축소 광학기기를 더 구비할 수 있다. 상기 에너지 측정 디바이스는 상기 축소 광학기기 이전 또는 다음에 빔 경로 방향으로 배치될 수 있다. 대안으로, 상기 에너지 측정 디바이스는 또한 상기 축소 광학기기 자체에 배치될 수 있다. 상기 빔이 상기 축소 광학기기에 의해 현저하게 협소화될 때, 빔의 가장 연관된 부분의 수집(및 후속하는 검출)이 보다 용이해질 수 있다.
본 발명에 따른 상기 조명 장치의 더 바람직한 실시예는 상기 샘플 상으로 상기 라인 형상 빔을 이미징하기 위한 이미징 광학기기를 구비한다. 상기 이미징 광학기기는 상기 축소 광학기기를 구비할 수 있다. 빔 이미징은 상기 샘플 상, 즉 패널 상에서의 조명 라인 특성을 개선할 수 있다.
또다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 빔 형성 광학 시스템은 상기 제 1 방향으로 적어도 자신의 크기 방향을 따라 상기 레이저 빔을 균질화하는 호모지나이저를 포함한다. 상기 에너지 측정 디바이스는 따라서 상기 호모지나이저 다음에서 빔 경로에 배치된다. 상기 빔 형성 광학 시스템에 사용하는 일반적인 호모지나이저는 US 5,721,416 A1 또는 WO 2006/066706 A2에 개시되어있다.
또다른 바람직한 실시예에서, 상기 빔 형성 광학 시스템은 적어도 상기 제 2 방향으로 상기 레이저 빔의 크기를 한정하는 필드 한정 광학 디바이스를 구비한다. US 5,721,416 A1, US 60/731,539 및 US 60/753,829는 적어도 상기 제 2 방향으로 상기 레이저 빔의 크기를 정의 또는 한정하는 배치를 개시한다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상의 샘플에 조사할 때 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법이 제공되어, 상기 조명 라인은 빔 경로를 따라 진행하고 상기 레이저 광원으로부터 방출되며, 제 1 방향에 대해 직교하는 제 2 방향에서의 크기를 배수만큼 초과하는 제 1 방향에서의 크기를 가지는 레이저 빔으로부터 생성되고, 이는 상기 레이저 빔을 라인 형상으로 형성하는 단계, 상기 빔 형성 광학 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지 전에 상기 빔 경로에서 상기 레이저 빔의 에너지를 측정하는 단계, 상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호를 생성하는 단계, 및 상기 제어 신호에 기초하여 상기 레이저 광원의 에너지 출력을 제어하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 방법은 상기 제어 신호가 상기 제 1 방향에서 상기 라인 형상 빔의 크기 방향을 따라 평균화된 빔 에너지를 지시한다는 점에서 특징이 있다. 대안으로 상기 빔의 외부 에지에서의 빔의 일부분에 의존하는 것은 일반적으로 외부 에지에서의 에너지가 전체 빔의 에너지를 반영하지 못하기 때문에 단점을 가진다.
추가적인 바람직한 실시예에 따라, 본 발명에 따른 방법은 상기 빔 형성 광학 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지 전에 상기 빔 경로에서 상기 레이저 빔을 분할하는 단계 및, 빔의 일부분을 분해하고 상기 빔의 일부분을 검출하는 단계를 구비한다.
상기 방법은 바람직하게는 상기 제 1 방향에서의 상기 빔의 일부분의 크기를 따라 상기 빔의 일부분의 빔 에너지를 평균화하는 단계를 더 구비한다. 또한 상기 제 2 방향으로 빔 에너지를 평균화할 필요가 없거나 일부 경우에는 거의 불가능하다. 상기 제 1 방향에서 크기 방향을 따라 빔 에너지를 평균화하는 것은 제어 신호 생성을 위한 충분한 정보를 가지고 있다. 상기 평균화는 빔 에너지를 장축 방향으로 통합시킴으로써 수행된다. 통합되는 길이에 대한 신호의 가중치는 필요없다.
상기 방법의 추가적인 바람직한 실시예는 상기 빔의 일부분을 복수의 서브 빔으로 분할하는 단계 및 상기 복수의 서브 빔을 예를 들면 복수의 광다이오드를 구비하는 검출기 어레이로 초점을 맞추는 단계에 있어서 특징이 있다. 대안으로, 초전기(pyroelectric) 및 열전기 센서가 사용될 수 있다. 이는 전체적으로 빔 크기를 수집하기 위한 효율적인 방식뿐 아니라 광다이오드와 같은 필요한 검출기 어레이 엘리먼트의 수에 있어서의 감소를 포함한다. 복수의 빔을 포커싱하는 것은 또한 검출될 빔에 대해 검출기의 조정이 초점을 맞추는 수단을 가지지 않는 것 보다 훨씬 더 용이하게 구현된다는 이점을 가진다.
추가적인 변형에 따라, 본 발명에 따른 상기 방법은 상기 제 2 방향으로 상기 라인 형상 빔을 축소시키는 단계를 구비한다. 상기 에너지는 상기 제 2 방향으로 상기 라인 형상 빔을 축소시키기 전, 후 및 축소시키는 동안 상기 빔 경로 방향에서 측정될 수 있다.
선택적으로, 본 발명에 따른 상기 방법은 상기 샘플 또는 패널 상으로 상기 라인 형상 빔을 더 이미징하는 것에 특징이 있다. 빔을 이미징하는 것은 중간의 필드 면에서 그리고 그에 따른 샘플 또는 패널 상에서의 조명 라인 특성 후에 가능한 이점을 가진다.
본 발명에 따른 방법은 상기 제 1 방향에서 적어도 자신의 크기 방향을 따라 상기 레이저 빔을 균질화하는 단계를 더 포함한다. 상기 빔 에너지는 상기 레이저 빔을 균질화한 후에 상기 빔 경로에서 측정될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 에너지를 제어한 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지 상에서 샘플을 조사하는 조명 장치가 제공되고, 상기 조명 라인은 빔경로를 따라 진행하고 레이저 광원으로부터 방출되고, 제 1 방향에 대해 직교하는 제 2 방향에서의 크기를 배수만큼 초과하는 제 1 방향에서의 크기를 가지는 레이저 빔으로부터 생성된다. 상기 장치는 상기 레이저 빔을 라인 형상으로 형성하는 빔 형성 광학 시스템, 상기 레이저 빔의 에너지를 측정하는 에너지 측정 디바이스, 및 제어 신호를 생성하는 에너지 제어 시스템을 더 구비하고, 이는 상기 제 1 방향에서의 상기 라인 형상 빔의 크기방향을 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하고, 상기 측정된 레이저 빔에너지를 지시하며, 상기 제어 신호의 결과로서 상기 레이저 광원의 에너지 출력 제어를 지시하기 위한 것이다.
바람직하게는, 본 발명의 제 1 측면에 대해 이미 상술한 바와 같이, 상기 에너지 측정 디바이스는 상기 라인 형상 빔의 일부분을 분리시키기 위한 빔 스플리터와 상기 일부분을 검출하기 위한 검출기를 구비한다.
상기 검출기는 선택적으로 상술한 바와 같이 상기 빔의 일부분을 수집하기 위해 상기 제 1 방향으로 나란히 배치된 복수의 광다이오드를 구비한다.
추가로, 간략화의 이유로, 상기 검출기는 상기 빔의 일부분을 상기 복수의 광다이오드로 초점을 맞추기 위한 복수의 구면 렌즈를 포함한다.
상기 광다이오드 중 적어도 2개가 전기적으로 병렬로 커플링된다. 병렬로 광다이오드를 커플링하는 것은 상기 광다이오드 조사시 생성되는 광전류의 추가를 야기한다. 추가된 광전류로 구성된 전류 신호는 상기 광다이오드 상에 집진하는 빔 에너지의 평균화(정규화가 아님)에 대응한다.
일반적으로, 전압 신호는 레이저의 레이저 빔 출력을 제어하기 위해 사용된다. 전압 제어 신호는 상기 광다이오드(적어도 그 일부에)에 직렬로 전기적으로 커플링되는 션트 레지스터를 따라서 전압 강하를 측정함으로써 생성될 수 있다.
강도 측정에 대한 손실을 소규모로 유지시키기 위해, 또한 원한다면 쇼트 엑시머 레이저 펄스의 시간 분해된 검출을 보조하는 역 바이어싱된 광다이오드를 사용할 수 있다.
광신호 검출에 대한 예로는 본문에 참조에 의해 통합된 Dereniak and Crowe: Optical Radiation Detectors(Wiely)에서 언급되어있다.
이론적으로, 레이저 출력은 전자 피드백 루프에 의해 제어된다. 입력 신호는 다수의 광다이오드에 의해 생성될 수 있다. 각각의 광 다이오드에서 레이저 펄스에 의해 생성된 전하가 전자적으로 부가될 수 있다. 암전류를 낮게 유지시키기 위해, 광다이오드가 바이어스되지 않을 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따라, 협소한 조명 라인으로 작업 스테이지상의 샘플을 조사할때 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법이 제공되어, 상기 조명 라인은 빔 경로를 따라 진행하고 상기 레이저 광원으로부터 방출되며, 제 1 방향에 대해 직교하는 제 2 방향에서의 크기를 배수만큼 초과하는 제 1 방향에서의 크기를 구비하는 레이저 빔으로부터 생성되고, 상기 방법은 상기 레이저 빔을 형성하는 단계, 상기 형성된 레이저 빔의 에너지를 측정하는 단계, 상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호를 생성하는 단계를 구비하여, 상기 제어 신호는 상기 제 1 방향에서 상기 라인 형상 빔의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 레이저 광원의 에너지 출력을 제어한다.
본 발명에 따른 상기 방법의 바람직한 버전에 따라, 상기 라인 형상 빔의 일부분이 분리되어 검출된다. 더 바람직하게는, 상기 빔의 일부분은 복수의 빔릿으로 분할된다. 상기 빔릿의 각각은 개별적으로 나중에 검출된다.
상기 문단에서 기술된 방법에 후속하여 바람직하게는 상기 복수의 빔릿 각각이 검출을 위해 초점이 맞춰진다.
바람직한 실시예에서, 상기 방법은 상기 빔릿 각각을 검출할 때 생성되는 검출 신호를 개별적으로 합 신호(sum signal)로 변환하는 단계를 포함한다. 이러한 합 신호는 검출된 상기 빔의 평균화를 나타낸다. 상기 합 신호는 후속하여 상기 제어 신호로 변환될 수 있다(예를 들면, 상술한 방식으로).
본 발명에 따르면, 조사되는 샘플 상의 레이저 라인의 에너지 밀도의 변형을 개선시켜 축소시키는 레이저 광원의 에너지 제어를 수행하는 조명 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 하기에 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 TDX 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 상기 TDX 장치의 일부분을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1 및 도 2에 따라 상기 TDX 장치에 통합된 에너지 측정 디바이스를 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따라 배치된 에너지 미터를 가지고 레이저 출력 에너지를 제어하는 것에 비해 본 발명에 따라 배치된 에너지 모니터로 레이저 출력 에너지를 제어할 때 패널/샘플에서의 에너지 변동을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 TDX 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 상기 TDX 장치의 일부분을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1 및 도 2에 따라 상기 TDX 장치에 통합된 에너지 측정 디바이스를 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따라 배치된 에너지 미터를 가지고 레이저 출력 에너지를 제어하는 것에 비해 본 발명에 따라 배치된 에너지 모니터로 레이저 출력 에너지를 제어할 때 패널/샘플에서의 에너지 변동을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른, 특히 상술한 TDX 프로세스를 적용하는 조명 장치의 개략도를 도시한다. 이러한 TDX 도구는 광원으로서 펄싱된 레이저 빔(12)을 방출하는 XeCl 엑시머 레이저와 같은, 엑시머 레이저(10)를 구비한다. 일반적인 펄스 폭은 100Hz-10kHz의 일반적인 반복률에서 10-30ns이다. 이러한 레이저 펄스의 에너지는 일반적으로 100mJ-1000mJ의 범위에 있다.
10 x 30mm의 전형적인 장방형 단면을 가진 이러한 레이저 빔(12)은 빔 경로(13)를 따라 지향되어 하기에 상세히 기술되는 광학 시스템을 통해 협소한 조명 라인(70)으로 변환된다. 상기 샘플/패널(66) 상의 조명 라인(70)은 적어도 200mm의 스캐닝 방향에 횡단인 장축 방향에서의 크기 및 3-7㎛의 스캔 방향의 단축 방향에서의 크기를 가진다. 고 가로세로비를 가진 이러한 조명 라인(70)은 작업 스테이지(68) 상에 배치되는 패널(66)과 같은 샘플을 조사한다. 작업 스테이지(68)는 예를 들면 2㎛/pulse의 일반적인 스캔 증가를 가져오는 약 10mm/s의 스테이지 스캐닝 속도로 이동된다.
레이저(10)에서 발사된 후, 상기 레이저 빔(12)은 소위 빔 전달 유닛(BDU)(14)으로 지향된다. 상기 BDU(14)는 입사 창(16), 2-/6의 인수로 펄스폭을 신장시키는 펄스 스트레처(18)를 구비한다. 신장된 레이저 펄스(12)는 출구 창(20)을 통해 BDU(14)를 벗어난다.
후속하여, 상기 레이저 빔(12)의 단면은 장방형에서 라인 형상으로 변환된다. 이러한 목적을 위해, 레이저 빔(12)은 먼저 빔 프리컨디셔닝 유닛(BPU)(22)으로 지향된다. BPU(22)는 복수의 광학 엘리먼트(24)를 구비한다. 이러한 배치의 광학 엘리먼트(24)는 상기 레이저 빔(12)의 강도 프로파일을 평활하게 하도록 기능한다.
상기 BPU(22) 다음에 빔 경로(13)에 배치된 빔 확장 유닛(BEU)(26)은 레이저 빔(12)을 세로 방향으로 신장시키도록 기능한다. 이하 세로 방향은 항상 참조 번호(x)로 지시되고, 레이저 빔의 폭 방향은 참조 번호(y)로 라벨링된다. 본 경우에, 레이저 빔(12)의 크기는 상기 빔 경로(13) 상의 다른 것들 보다 다음에 배치된 4개의 렌즈(28)에 의해 처리된다. 이러한 렌즈를 사용하는 대신에 또한 만곡 미러들이 종래 기술에 따라 사용할 수 있다는 것이 공지되어있다.
본 발명에 따른 상기 조명 장치의 전체 크기를 감소시키기 위해, 복수의 평면 미러가 사용될 수 있다. 예시적으로, 3개의 미러(30, 32, 34)가 상기 레이저 빔(12)이 빔 안정성 측정 유닛(BSMU)(36)으로 들어가기 전에 빔 경로(13)를 폴딩하고 있다. 빔 안정성 측정 유닛(36)은 예를 들면 레이저 빔(12)의 포인팅 및/또는 위치를 조정 및/또는 교정하기 위해 상이한 방향으로 이동가능한 광학 엘리먼트(38)의 배치를 포함한다. 각각의 레이저 빔 모니터링 디바이스(도시되지 않음)는 상기 BSMU(36)의 출구에 배치된다. 상세한 것은 예를 들면 US 7,061,959 B2에 개시되어 있다.
빔 경로(13)에서 BSMU(36) 다음에, 상기 신장된 라인 형상 레이저 빔(12)을 균질화하기 위한 호모지나이징 디바이스(40)가 배치된다. 도 1에 따른 예에서의 상기 호모지나이저(40)는 원통형 렌즈 어레이(42), 그에 후속하는 렌즈(44), 추가적인 원통형 렌즈 어레이(46), 로드(48) 및 콘덴서(50)를 포함한다. US 5,721,416 A1 또는 WO 2006/066706 A2는 상기 호모지나이저(40)가 배치된 빔 경로(13)로 추가하여 또는 대안으로 삽입될 수 있는 복수의 상이한 호모지나이저를 개시한다.
그런 다음, 레이저 빔(12)은 폴딩 미러(52)로 지향되고 후속하여 필드 한정 유닛(FDU)(54)으로 지향된다. FDU(54)는 필드 평면 특히 단축 방향(y)에서의 패널 평면(66)에서의 레이저 빔(12)의 크기를 한정한다. FDU(54)는 US 5,721,416 A1에 기술된 배치 또는 대안으로 US 60/731,539 또는 US 60/753,829에 개시된 바와 같은 배치 중 하나를 포함한다.
광학 엘리먼트들이 광학 빔 경로(13)에서 BDU(14) 다음에 배치되기 때문에, FDU(54)를 벗어나는 것은 장방형 단면을 가진 로 레이저 빔에서 장축 방향을 따라 타겟의 균질한 강도 분포를 가지는 라인 빔으로 레이저 빔(12)을 형성시킬 때까지, 뒤에 배치된 광학 엘리먼트의 상기 각각의 배치를 빔 형성 유닛(BSU)라고 한다. 도 1에서의 참조 번호(80)로 식별되는 점선은 BSU에서의 상술한 광학 엘리먼트를 둘러싼다.
상기 BSU(80)를 벗어날때, 장방형 단면 형상 레이저 빔(12)은 각각 복수의 평면 또는 원통형 미러(56, 60, 62)를 구비하는 조합된 이미징, 축소 및 폴딩 광학기기(82)로 지향된다. 미러(56, 60, 62)의 배치 대신에, 또한 복수의 원통형 렌즈 또는 렌즈 및 미러의 조합이 사용될 수 있다. 일반적인 설정은 예를 들면 WO 2006/066706 A2 또는 US 5,721,461 A1에 개시된다. 레이저 빔(12)은 상기 이미징, 축소 및 폴딩 광학기기(82)를 출구 창(64)을 통해 벗어나는데, 이는 후속하여 간략화의 이유로 빔 프로젝션 유닛 BPU(82)이라고 한다. BSU(80)를 벗어날 때 자신의 크기에 비해 신장된 장축 크기와 축소된 단축 크기를 구비한 레이저 빔(12)은 예를 들면 상기 작업 스테이지(68) 상에 비정질 실리콘 층으로 덮여진 패널(66) 상의 상기 협소한 조명 라인(70)과 같이 초점이 맞춰진다.
상기 조명 라인을 생성하기 위한 주된 특징을 요약하면, 도 1 및 도 2에 따른 광학 시스템은 블록도로서 광 트레인을 도시한다. 특히, 상기 레이저 광원과 상기 BSU는 각각 참조 번호(10 및 80)로 지시된 장방형 블록으로 도시되지만, 상기 BPU(82)는 오직 상술한 원통형 미러(62)에 의해서만 표시된다. 예시의 목적으로, 상기 BSU(80)로 입사하는 레이저 빔(12)은 포인트 단면을 가지는 단일한 직선으로 지시되지만, 상기 BSU(80)를 벗어날 때 장축 방향으로 더 신장하는 자신의 단면을 가지는 레이저 빔은 2 개의 분기하는 라인(12a, 12b)과 이러한 라인(12a, 12b)을 연결하는 직선(70a)에 의해 각각 지시된다. 상기 작업 스테이지(68) 상에 배치되는 상기 패널(66)에 초점이 맞춰진 조명 라인(70)은 직선에 의해 지시되고, 상기 장축 및 단축 방향은 각각 참조 번호(x, y)로 지시된다.
출원인은 패널 상의 에너지 밀도가 가장 연관성 있는 프로세스 파라미터이기 때문에, 상기 펄스 에너지는 패널(66)에 근접하여 또는 대응하는 에너지 밀도를 가진 위치에서 측정되어야 한다는 것을 인지하였다. 이러한 신호는 레이저(10)의 안정화 회로로 다시 되돌아 간다.
패널(66)에서의 에너지 밀도는 대개 레이저 에너지와 광학 시스템을 통한 광전송에 의해 주어진다. 시스템 전송에서의 변화는 대개 포인팅, 빔 다이버전스, 또는 편광과 같은 파라미터들이 변할 때 빔 형성 모듈(80)에서 생성된다. 프로젝션 광학기기(82)로부터의 시스템 전송에 대한 영향은 상대적으로 작다. 따라서, 에너지 측정을 위한 적합한 위치는 프로젝션 모듈(82)에서 또는 패널로부터의 반사 빔으로부터 빔 경로(13)를 따라 배치된다.
따라서, US 7,061,959 B2에 개시된 종래 기술에 따르면 에너지 미터가 BSMU(94)와 도 1에서 점선으로 광학 엘리먼트(94)에 의해 지시된 호모지나이저(40) 사이의 빔 경로(13)에 배치되지만, 본 발명에 따르면, 에너지 미터는 BSU(80)의 출구와 패널(66) 사이의 빔경로(13)에 배치된다.
패널 레벨에서 직접적인 측정 동안 프로젝션 광학기기에 센서를 배치시키는 데에 일부 이점이 있다. 보다 공간을 가용할 수 있고, 레이저 라인의 이미지 품질에 더 작은 영향을 준다. 패널로부터의 일부 거리에, 라인은 아직 그 전체 길이에 도달하지 않고, 따라서 빔 스플리터로 광을 수집하는 것이 보다 용이하다.
따라서, 도 1에 도시된 특정한 실시예에서, 소위 프로세스 에너지 모니터(PEM)(58) 다음에 있는, 상기 에너지 미터가 미러(56, 60) 사이에 배치된다. 상기 PEM(58)은 빔 스플리터(84)를 포함하는데, 도 2에 도시된 바와 같은 반투명 창, 또는 투명창, 및 검출기(86)가 될 수 있다. 빔 스플리터(84)의 전면을 두드리는 라인 형상 레이저 빔(12)의 주된 부분이 빔 스플리터(84)를 통과하여, 더 이미징되고 축소되어 패널(66) 상에 최종 조명 라인(70)을 형성한다. 예를 들면 바람직하게는 0.05-0.5%의 빔의 일부분이 예를 들면 빔 스플리터(84)의 후면 상에서 반사되어 검출기(86)로 지향된다.
검출기(86)는 상기 빔의 일부분(70b)(또는 그의 적어도 일부)을 검출하여 그것을 예를 들면 전류 또는 전압과 같은 측정된 신호(74)로 변환한다. 측정된 신호(74)는 피드백 루프(72)를 통해 상기 레이저 빔 광원(10)의 출력 에너지를 제어하기 위한 제어 신호(78)를 생성하는 마스터 컨트롤러와 같은, 제어 디바이스(76)로 피드백된다.
공간 분해능된 에너지 밀도를 검출하기 위해, 커다란 2차원 센서가 필요할 것이다. 레이저를 위한 피드백 신호는 레이저 에너지를 판정하는 아날로그 값으로 시작한다. 이러한 신호를 얻기 위해, 수치해석(기록된 값을 합산), 전기(광 감응 엘리먼트의 전류를 더하여) 또는 광 적분(렌즈 엘리먼트로 광을 더하여)이 수행되어야한다. 협소한 조명 라인으로 현 문제에 대해, 출원인은 광학 및 전기 평균화 방법을 이용하는 해결안을 선택할 것을 결정하였다.
도 3은 도 1 및 2에 따른 상기 TDX 장치의 일부인 상기 에너지 측정 디바이스를 도시한다. 빔 에너지 중 약 0.2%가 2개의 면을 가진 무반사(AR) 코팅된 유리판으로 구현된 상술한 빔 스플리터로 분리된다. 빔의 일부분(70b) 중 대부분이 빔의 일부분(70b)을 4개의 개별 빔릿(92a, 92b, 92c, 92d)으로 분할하는 4개의 커다란 구면 렌즈(88a, 88b, 88c, 88d)에 의해 4개의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)로 초점이 맞춰진다. 4개의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)는 전기적으로 병렬로 연결되고, 조합하여 션트 레지스터(Rs)에 전기적으로 직렬로 연결된다. 상기 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)를 구비하는 전기 회로와 상기 션트 레지스터(Rs)는 리버스 바이어스 전압(V0)에 의해 역 바이어스된다.
광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d) 조사시, 광전류(Ipha, Iphb, Iphc, Iphd)가 생성된다. 4개의 개별 광전류(Ipha, Iphb, Iphc, Iphd)(일반적으로 동일하지 않음)가 상기 단일한 공유되는 션트 레지스터(Rs)에 부가된다. 피드백 루프(72)에 필요한 제어 신호(78)는 출력 전압(Vout)으로서 이러한 회로의 출력시 가용하다.
4개의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)는 전기적으로 병렬로 연결된다. 상기 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)와 개별 전하를 합산하는 전자 회로를 구비하는 전기 회로는 합 신호를 분석하고 출력 전압(Vout)을 생성한다. 광다이오드(90a, 90b, 90c, 90d) 조사시, 전하((Qpha, Qphb, Qphc, Qphd)가 생성된다. 4개의 개별 전하(Qpha, Qphb, Qphc, Qphd)(일반적으로 동일하지 않음)가 상기 전자 회로에 부가된다. 피드백 루프(72)에 필요한 제어 신호(78)는 출력 전압(Vout)으로서 상기 회로의 출력시 가용하다.
4개의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)와 임의의 수의 센서 유형을 판독하는 전자회로를 구비하는 상기 검지 디바이스 대신에 그의 지지 회로가 사용될 수 있다(광 다이오드, 광 배율기, 초전기, 광 저항, 광자 드래그 등이 사용될 수 있다)는 것에 유의할 만 하다.
PEM 디바이스(58)로 TDX 장치를 업그레이드할 때, 패널(66) 및 확장된 프로세스 창 상의 에너지 밀도의 안정성의 현저한 개선이 관찰된다. 도 4는 에너지 미터(예를 들면, US 7,061,959 B2에 개시된 바와 같은)로 기록된 패널 면(66)에서의 정규화된 라인 빔 에너지를 도시한다. 얇은 라인형 곡선은, PEM(58)은 없지만, +/- 3.5%인 BSMU(36)와 호모지나이저(40) 사이의 빔 경로(13)에 배치된 에너지 미터(94)가 있는 변동을 도시한다. 레이저 광원(10)의 피드백 제어를 위해 미러(56 및 60) 사이의 빔 경로(13)에서 PEM(58)을 이용하여, 변동(볼드체 곡선)이 +/-0.7%까지 감소된다. 결과로서, 유용한 프로세스 창이 5.5%까지 확장될 수 있다.
10; 엑시머 레이저 12; 레이저 빔
12a, 12b; 라인 13; 빔 경로
14; 빔 전달 유닛(BDU) 16; 입사 창
18; 펄스 스트레처 20, 64; 출구 창
22; 빔 프리컨디셔닝 유닛(BPU) 24, 38; 광학 엘리먼트의 배치
26; 빔 확장 유닛(BEU) 28; 렌즈 배치
30, 32, 34, 52, 56, 60, 62; 미러 36; 빔 안정성 측정 유닛(BSMU)
40; 호모지나이저 42, 46; 원통형 렌즈 어레이
44, 88a, 88b, 88c, 88d; 렌즈 48; 로드
50; 콘덴서 54; 필드 한정 유닛(FDU)
58; 프로세스 에너지 모니터(PEM) 66; 패널
68; 작업 스테이지 70; 조명 라인
70a; 라인 형상 빔 70b; 라인 형상 빔의 일부분
72; 피드백 루프 74; 측정된 신호
76; 마스터 컨트롤러 78; 제어 신호
80; 조명 시스템/빔형성 유닛(BSU)
82; 이미징 광학기기/축소 광학기기/빔 프로젝션 유닛(BPU)
84; 빔 스플리터/투명 미러 86; 검출기
90a, 90b, 90c, 90d; 광다이오드
92a, 92b, 92c, 92d; 포커싱된 빔 릿 94; 에너지 미터(종래 기술)
x; 제 1 방향 y; 제2 방향
V0; 바이어스 전압 Vout; 출력 전압
Rs; 션트 레지스터 Ipha, Iphb, Iphc, Iphd; 광전류
12a, 12b; 라인 13; 빔 경로
14; 빔 전달 유닛(BDU) 16; 입사 창
18; 펄스 스트레처 20, 64; 출구 창
22; 빔 프리컨디셔닝 유닛(BPU) 24, 38; 광학 엘리먼트의 배치
26; 빔 확장 유닛(BEU) 28; 렌즈 배치
30, 32, 34, 52, 56, 60, 62; 미러 36; 빔 안정성 측정 유닛(BSMU)
40; 호모지나이저 42, 46; 원통형 렌즈 어레이
44, 88a, 88b, 88c, 88d; 렌즈 48; 로드
50; 콘덴서 54; 필드 한정 유닛(FDU)
58; 프로세스 에너지 모니터(PEM) 66; 패널
68; 작업 스테이지 70; 조명 라인
70a; 라인 형상 빔 70b; 라인 형상 빔의 일부분
72; 피드백 루프 74; 측정된 신호
76; 마스터 컨트롤러 78; 제어 신호
80; 조명 시스템/빔형성 유닛(BSU)
82; 이미징 광학기기/축소 광학기기/빔 프로젝션 유닛(BPU)
84; 빔 스플리터/투명 미러 86; 검출기
90a, 90b, 90c, 90d; 광다이오드
92a, 92b, 92c, 92d; 포커싱된 빔 릿 94; 에너지 미터(종래 기술)
x; 제 1 방향 y; 제2 방향
V0; 바이어스 전압 Vout; 출력 전압
Rs; 션트 레지스터 Ipha, Iphb, Iphc, Iphd; 광전류
Claims (31)
- 제어된 에너지의 협소한 조명라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사(照射)하는 조명 장치로서, 상기 조명 라인(70)은 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔(12)으로부터 생성되고 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 초과하는, 상기 제 1 방향(x)에서의 크기를 가지는 조명장치에 있어서,
-상기 레이저 빔(12)을 라인 형상(70a)으로 형성하는 빔 형성 광학 시스템(80);
-상기 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하기 위한 에너지 측정 디바이스(58);
-상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하고 상기 제어 신호(78)에 따라 상기 레이저 광원(10)의 에너지 출력 및/또는 상기 빔형성 광학 시스템(80)의 하나 이상의 컴포넌트의 전송을 제어하기 위한 에너지 제어 시스템(76)을 포함하고,
-상기 에너지 측정 디바이스(58)는 상기 빔형성 광학 시스템(80) 다음에 그리고 상기 작업 스테이지(68) 전에 상기 빔 경로(13)에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제어 신호(78)는 상기 제 1 방향(x)에서의 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 1 항 또는 2항에 있어서, 상기 에너지 측정 디바이스(58)는 상기 라인 형상 빔(70a)의 일부분(70b)을 분리하는 빔 스플리터(84) 및 상기 빔의 일부분(70b)을 검출하는 검출기(86)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 검출기(86)는 상기 빔의 일부분(70b)을 수집하기 위해 상기 제 1 방향(x)에서 나란히 배치되는 복수의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 검출기(86)는 상기 복수의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)로 상기 빔의 일부분(70b)을 초점 맞추기 위한 복수의 렌즈(88a, 88b, 88c, 88d)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 방향(y)으로 상기 라인 형상 빔(70a)을 축소시키기 위한 축소 광학기기(82)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(66) 상으로 상기 라인 형상 빔(70a)을 이미징하는 이미징 광학기기(82)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 형성 광학 시스템(80)은 적어도 상기 제 1 방향(x)에서의 크기를 따라 상기 레이저 빔(12)을 균일화하는 호모지나이저(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 형성 광학 시스템(80)은 적어도 상기 제 2 방향(y)에서의 상기 레이저 빔(12)의 크기를 한정하는 필드 한정 광학 디바이스(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 협소한 조명 라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사할 때 레이저 광원(10)의 에너지를 제어하는 방법으로서, 상기 조명 라인(70)이 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔(12)으로부터 생성되고 상기 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 배수만큼 초과하는 상기 제1 방향(x)에서의 크기를 구비하게 하는 방법에 있어서,
-빔 형성 광학 시스템(80)으로 상기 레이저 빔을 라인 형상(70a)으로 형성하는 단계;
-상기 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하는 단계;
-상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하는 단계; 및
-상기 제어 신호(78)에 따라 상기 레이저 광원(10)의 에너지 출력 및/또는 상기 빔 형성 광학 시스템(80)의 하나 이상의 컴포넌트의 전송을 제어하는 단계; 및
-상기 빔형성 광학 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지(68) 전에 상기 빔 경로(13)에서 상기 레이저 빔(12)의 상기 에너지를 측정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 제어 신호(78)가 상기 제 1 방향(x)에서의 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 10 항 또는 11 항에 있어서, 상기 빔 형성 광학 시스템 다음에 그리고 상기 작업 스테이지(68) 전에 상기 빔 경로(13)에서 상기 레이저 빔(12)을 분할하고 상기 분할로 빔의 일부분(70b)을 분리하고 상기 빔의 일부분(70b)을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 방향(x)에서의 상기 빔의 일부분(70b)의 크기를 따라 상기 빔의 일부분(70b)의 빔 에너지를 평균화하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 빔의 일부분(70b)을 복수의 서브 빔(92a, 92b, 92c, 92d)으로 분할하고 상기 복수의 서브 빔(92a, 92b, 92c, 92d)을 복수의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)로 초점 맞추는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 10항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 방향(y)에서 상기 라인 형상 빔(70a)을 더 축소시키는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 10항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라인 형상 빔(70a)을 상기 샘플(66)로 더 이미징하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 10항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔형성은 적어도 상기 제 1 방향(x)에서의 크기를 따라 상기 레이저 빔(12)을 균질화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 10항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔형성은 적어도 상기 제 2 방향(y)에서의 상기 레이저 빔(12)의 크기를 한정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제어된 에너지의 협소한 조명라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사하는 조명 장치로서, 상기 조명 라인(70)은 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔(12)으로부터 생성되고 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 배수만큼 초과하는 상기 제 1 방향에서의 크기를 가지는 조명장치에 있어서,
-상기 레이저 빔(12)을 라인 형상(70a)으로 형성하는 빔 형성 광학 시스템(80);
-상기 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하기 위한 에너지 측정 디바이스(58);
-상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하고 상기 제어 신호(78)에 따라 상기 레이저 광원(10)의 에너지 출력을 제어하기 위한 에너지 제어 시스템(76)을 포함하고,
-상기 제어 신호(78)는 상기 제 1 방향(x)에서의 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하는 것을 특징으로 하는 조명 장치. - 제 19항에 있어서, 상기 에너지 측정 디바이스(58)는 상기 라인 형상 빔(70a)의 일부분(70b)을 분리하는 빔 스플리터(84) 및 상기 빔의 일부분(70b)을 검출하는 검출기(86)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 20 항에 있어서, 상기 검출기(86)는 상기 빔의 일부분(70b)을 수집하기 위해 상기 제 1 방향(x)에서 나란히 배치되는 복수의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 검출기(86)는 상기 복수의 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d)로 상기 빔의 일부분(70b)을 초점을 맞추기 위한 복수의 구면 렌즈(88a, 88b, 88c, 88d)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 22 항에 있어서, 상기 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d) 중 적어도 2개는 전기적으로 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 22 항 또는 23 항에 있어서, 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d) 중 적어도 하나는 션트 레지스터(Rs)에 전기적으로 직렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 제 22 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 다이오드(90a, 90b, 90c, 90d) 중 적어도 하나는 전기적으로 역 바이어스된(V0) 것을 특징으로 하는 조명 장치.
- 협소한 조명 라인(70)으로 작업 스테이지(68) 상의 샘플(66)을 조사할 때 레이저 광원(10)의 에너지를 제어하는 방법으로서, 상기 조명 라인(70)이 빔 경로(13)를 따라 진행하는 레이저 빔(12)으로부터 생성되고 상기 레이저 광원(10)으로부터 방출되며, 제 1 방향(x)에 직교하는 제 2 방향(y)에서의 크기를 배수만큼 초과하는 상기 제1 방향(x)에서의 크기를 구비하게 하는 방법에 있어서,
-상기 레이저 빔(12)을 라인 형상(70a)으로 형성하는 단계;
-상기 라인 형상 레이저 빔(12)의 에너지를 측정하는 단계;
-상기 측정된 레이저 빔 에너지에 대한 제어 신호(78)를 생성하는 단계; 및
-상기 제어 신호(78)에 대한 상기 레이저 광원(10)의 에너지 출력을 제어하는 단계;를 포함하고,
-상기 제어 신호(78)는 상기 제 1 방향(x)에서의 상기 라인 형상 빔(70a)의 크기를 따라 평균화된 빔 에너지를 지시하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법. - 제 26 항에 있어서, 상기 라인 형상 빔(70a)의 일부분(70b)을 분리하고 상기 빔의 일부분(70b)을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 27 항에 있어서, 상기 빔의 일부분(70b)을 복수의 빔릿(92a, 92b, 92c, 92d)으로 분리하고 상기 각각의 빔릿(92a, 92b, 92c, 92d)을 개별적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 28 항에 있어서, 상기 복수의 빔릿(92a, 92b, 92c, 92d) 각각을 개별적으로 초점 맞추는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 28 항 또는 29 항에 있어서, 상기 빔릿(92a, 92b, 92c, 92d) 각각을 개별적으로 검출시 생성된 검출 신호(Ipha, Iphb, Iphc, Iphd)를 합 신호(74)로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
- 제 30 항에 있어서, 상기 합 신호(74)를 상기 제어 신호(78, Vout)로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원의 에너지를 제어하는 방법.
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