KR20160040628A - 광학 스위치를 사용한 귀환빔 계측 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
레이저 광이 타겟을 타격하면 극자외 광(EUV)이 레이저-생성 플라즈마(LPP) EUV 광원 내에 생성된다. 귀환빔 진단(RBD) 모듈에 의하여 타겟으로부터의 반사광을 측정하면, 타겟 포지션, 타겟 초점, 타겟 형상, 및 타겟 프로파일을 포함하지만 이들로 한정되지 않는, EUV 생성에 대한 데이터가 얻어진다. RBD 모듈에서, 제어기는 광학 스위치를 시퀀싱하여 반사광을 차단 요소와 감지 디바이스 사이에서 디렉팅하여, 서로 다른 양태의 EUV 생성 프로세스 도중에 반사광을 측정하는 데에 있어서 더 큰 유연성, 예컨대 타겟을 타격하는 레이저 광의 상이한 파워 레벨 및 듀티 사이클을 제공한다.
Description
본 발명은 일반적으로 포토리소그래피용 레이저 기술에 관한 것이고, 특히 극자외(EUV) 광 생성을 최적화하는 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 110 나노미터(nm) 사이의 파장을 가지는 전자기 방사선으로 정의된다. 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, 비용효과적 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. 하나의 이러한 방법에서, 흔히 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma; LPP)라고 명명되는 요구되는 플라즈마는, 타겟, 예컨대 원하는 스펙트럼의 선발광 요소를 가지는 액적, 스트림, 클러스터를 조사 사이트에 있는 레이저 빔으로써 조사함으로써 생성될 수 있다.
스펙트럼 선발광 요소는 순수한 형태이거나 합금 형태일 수도 있고(예를 들어, 원하는 온도에서 액체인 합금), 또는 액체와 같은 다른 재료와 혼합되거나 분산될 수도 있다. 이러한 타겟이 원하는 조사 사이트(예를 들어, 일차 초점 스폿)로 전달되고, 플라즈마의 개시와 EUV 광의 생성을 위하여 LPP EUV 소스 플라즈마 챔버 내에서 레이저 소스에 의하여 조명된다. 고 파워 CO2 레이저 소스에서 얻어진 것과 같은 레이저 빔이 타겟이 통과하여 지나가는 포지션에 포커싱되고 타이밍이 조절됨으로써, 양호한 플라즈마를, 또한 결과적으로 양호한 EUV 광을 획득하기 위하여 타겟 재료가 해당 포지션을 통과하여 지나갈 때 이것을 가로질러서(intersect) 타겟을 적합하게 타격하는 것이 필요하다.
귀환빔 계측은 EUV 광을 생성하는 공정을 보여주기 위하여, 예를 들어, 타겟이 레이저 소스에 의하여 조명될 때에 해당 타겟으로부터 반사된 광을 보여주고 측정하는 공정을 보여주기 위하여 EUV 소스와 함께 사용된다. 이러한 측정은 귀환빔 진단법(Return Beam Diagnostics; RBD)이라고 불린다. 이러한 귀환빔 진단법은 타겟 포지션 및 형상, 레이저 소스 조명의 효율성, 레이저 소스 초점, 및 기타 등등을 측정하는 것을 포함할 수도 있다.
이러한 RBD 측정은 레이저 소스의 파장에 응답하여 카메라, 적외선 검출기, 또는 마이크로볼로미터와 같은 감지 디바이스에 의하여 이루어진다. 이러한 감지 디바이스의 동작 원리에 기인하여, 반사광에 대한 그들의 노출은 측정이 이루어질 때에 제어되어야 한다.
반사광으로의 감지 디바이스 노출을 제한시키는 하나의 공지된 방법은 기계적 인터럽터, 예컨대 감지 디바이스로의 광로를 주기적으로 차단하는 불투명한 회전 날개의 세트를 사용하는 것을 통한 것이다. 날개의 기하학적 구조 및 회전 속도는 고정된 온 및 오프 시간을 정의하는데, 날개 사이의 간격 및 회전 속도는 차단되지 않는 광로가 반사광이 감지 디바이스에 도달하게 하도록 제공되는 온타임을 정의하고, 불투명한 날개의 폭 및 회전 속도는 반사광이 감지 디바이스에 도달하는 것을 차폐하는 오프 시간을 정의한다.
인터럽터가 측정이 이루어지는 시간을 정의하기 때문에, 이러한 인터럽터의 고정된 성질은 레이저 소스와 함께 인터럽터가 사용되는 것에 제한을 가한다. 인터럽터 온 및 오프 시간은 측정할 때마다 쉽게 변경될 수 없다. 그러므로, 다른 동작 조건에서 인터럽터와 펄스형 레이저 소스 사이의 동기화를 유지하는 것은 어렵다. 동기화는 반사광이 노출 기간의 거의 중간에 센서에 도달하여 감지 디바이스가 반사광에 의하여 최대한 조명되게 하도록 보장하기 위해서 필요하다. 감지 디바이스가 날개에 의하여 부분적으로 가려질 때에 측정이 행해지면 판독치에 오류가 발생할 것이다.
그러므로, EUV 소스에서 귀환빔 진단 측정을 하기 위하여 감지 디바이스에 도달하는 반사광을 제어하기 위한 개선된 방법이 필요하다.
일 실시예에서, 레이저 생성 플라즈마 극자외 광원에서 타겟으로부터 반사된 광을 측정하는 방법으로서, (a) 광학 스위치에서 반사광을 수광하는 단계; (b) 수광된 반사광을 상기 광학 스위치에 의하여, 제 1 출력 광로를 따라 상기 광학 스위치로부터 광 차단 요소로 디렉팅하는 단계; (c) 제어기에서 제 1 레이저 소스 점화 신호를 수신하는 단계; (d) 수신된 제 1 레이저 소스 점화 신호에 응답하여, 수광된 반사광을 제 2 출력 광로를 따라 상기 광학 스위치로부터 상기 감지 디바이스로 디렉팅하도록, 상기 제어기로부터 광학 스위치로 신호를 통신하는 단계; (e) 수광된 반사광을 감지 디바이스에 의하여 측정하는 단계; (f) 단계 (d)에 후속하는 제 1 선결정된 시간 기간 이후에, 상기 수광된 반사광을 상기 제 1 출력 광로를 따라 상기 광학 스위치로부터 상기 광 차단 요소로 디렉팅하도록 신호를 상기 제어기로부터 광학 스위치로 통신하는 단계; 및 (g) 제 2 레이저 소스 점화 신호를 상기 제어기에서 수신하고, 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호가 제 1 선결정된 시간 기간 더하기 제 2 선결정된 시간 기간 이후에 상기 제어기에서 수신되면 상기 단계 (d) 내지 단계 (f)를 반복하되 단계 (d)는 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하는 것이고, 그렇지 않다면 상기 제어기에서 수신된 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호를 무시하는 단계를 포함하는, 반사광 측정 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 제 1 선결정된 시간 및 제 2 선결정된 시간은 레이저 소스의 듀티 사이클에 의하여 결정된다.
일 실시예에서, 레이저 생성 플라즈마 극자외 광원에서 타겟으로부터 반사된 광을 측정하는 귀환빔 진단 시스템으로서, 상기 타겟이 레이저 소스에 의하여 조명되는 경우 상기 타겟으로부터 반사된 광을 수광하는 입력 광로에 위치되는 광학 스위치로서, 상기 광학 스위치는 수광된 반사광을 상기 광학 스위치로부터 제 1 출력 광로 상에 디렉팅하는 제 1 상태를 가지도록 구성되고, 상기 광학 스위치는 수광된 반사광을 상기 광학 스위치로부터 상기 제 2 출력 광로 상에 디렉팅하는 제 2 상태를 가지도록 구성되는, 광학 스위치; 상기 제 1 출력 광로에 위치되는 광 차단 요소; 상기 제 2 출력 광로에 위치되고, 상기 수광된 반사광을 측정하도록 구성되는 감지 디바이스; 및 제어기를 포함하고, 상기 제어기는: 상기 제 1 상태로부터 제 2 상태로 변경하여, 수광된 반사광을 상기 광학 스위치로부터 측정을 위하여 상기 제 2 출력 광로를 따라서 상기 감지 디바이스로 디렉팅하는 것, 및 제 1 선결정된 시간 기간 이후에 상기 제 2 상태로부터 제 1 상태로 변경하는 것으로 이루어진 측정 시퀀스를 수행하도록 상기 광학 스위치를 디렉팅함으로써 제 1 레이저 소스 점화 신호에 응답하도록 구성되며, 상기 제어기는, 제 2 레이저 소스 점화 신호가 상기 제 1 선결정된 시간 기간 더하기 제 2 선결정된 시간 기간 이후에 상기 제어기에서 수신되면 상기 측정 시퀀스를 반복하고, 그렇지 않다면 상기 제어기에서 수신된 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호를 무시함으로써, 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하도록 더욱 구성되는, 귀환빔 진단 시스템이 제공된다.
도 1 은 본 발명에 의한 접근법이 사용될 수도 있는 통상적 LPP EUV 시스템의 컴포넌트 중 일부를 도시하는 개략도이다.
도 2 는 일 실시예에 따르는 귀환빔 진단 모듈의 도면이다.
도 3 은 일 실시예에 따르는 귀환빔 진단 모듈의 동작의 흐름도이다.
도 4a 는 일 실시예에 따르는 낮은 듀티 사이클 모드에서의 귀환빔 진단 모듈의 동작의 그래프이다.
도 4b 는 일 실시예에 따르는 높은 듀티 사이클 모드에서의 귀환빔 진단 모듈의 동작의 그래프이다.
도 4c 는 일 실시예에 따르는 연속파 모드에서의 귀환빔 진단 모듈의 동작의 그래프이다.
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도 4a 는 일 실시예에 따르는 낮은 듀티 사이클 모드에서의 귀환빔 진단 모듈의 동작의 그래프이다.
도 4b 는 일 실시예에 따르는 높은 듀티 사이클 모드에서의 귀환빔 진단 모듈의 동작의 그래프이다.
도 4c 는 일 실시예에 따르는 연속파 모드에서의 귀환빔 진단 모듈의 동작의 그래프이다.
극자외(EUV) 광원에서, EUV 광은 타겟을 레이저 소스로부터의 레이저로 조사함으로써 플라즈마로 변환하여 생성된다. 이러한 EUV 소스는 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma; LPP) 소스라고 명명된다. 예를 들어, LPP EUV 소스는 더 큰 포토리소그래피 시스템 내의 컴포넌트로서, 집적 회로를 생성하기 위한 포토리소그래피에서 사용된다.
귀환빔 계측은 EUV 광을 생성하는 공정을 측정하는, 예를 들어, 타겟이 레이저 소스에 의하여 조명될 때에 해당 타겟으로부터의 반사광을 측정하는 공정을 측정하기 위하여 EUV 소스에서 사용된다. 이러한 측정은 귀환빔 진단법(Return Beam Diagnostics; RBD)이라고 불린다. 이러한 귀환빔 진단법은 타겟 포지션 및 형상, 레이저 소스 조명의 효율성, 레이저 소스 초점, 및 기타 등등을 측정하는 것을 포함할 수도 있다.
이러한 측정을 수행하기 위하여, 레이저 소스에 의하여 조명되는 타겟으로부터의 반사광은 RBD 모듈로 디렉팅된다.
RBD 모듈의 실시예에서, 반사광은 적외선 카메라, 마이크로볼로미터 어레이, 파이로캠(pyrocam), 쿼드(quad) 센서, 전하 결합 이미저(imager), 또는 레이저 소스의 파장에 응답하에 반사광의 2차원의 표현을 생성하는 다른 적합한 검출기와 같은 감지 디바이스에 의하여 측정된다. 감지 디바이스가 성질상 열적이기 때문에, 감지 디바이스가 제 1 선결정된 시간 기간인 노출 시간 동안 반사광에 노출되는 동안 열이 누적된다. 이러한 노출 시간 이후에, 감지 디바이스에 의하여 측정이 이루어진다. 그러면 감지 디바이스는 적어도 제 2 선결정된 시간 기간인 복구 시간 동안에 노출전 상태를 회복하게 된다. 레이저 소스로부터의 레이저 점화 신호에 응답하는 제어기는, 반사광이 노출 시간 동안에 감지 디바이스에 노출되도록 디렉팅되고, 그 이후에 적어도 복구 시간 동안에 차단 요소로 디렉팅되도록 광학 스위치를 시퀀싱한다.
복구 시간이 지나가면, 이제 레이저 소스로부터의 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하여 다른 측정 시퀀스가 제어기에 의하여 개시된다. 이에 반해, 노출 더하기 복구 시간 내에 수신되는 제 2 레이저 소스 점화 신호는 무시된다.
제어기가 레이저 소스로부터의 점화 신호에 응답하여 광학 스위치를 시퀀싱하게 함으로써, RBD 모듈은, 예를 들어 레이저 소스의 듀티 사이클이 변화함에 따라 반사광으로의 감지 디바이스의 노출을 변동함으로써, 반사광의 측정을 제어 또는 조절하는 데에 있어서 더 큰 유연성을 가진다. 당업계에 공지된 바와 같이, 듀티 사이클은 레이저 소스가 전체 기간에 관련하여 액티브 상태인 시간 기간이고, 낮은 듀티 사이클로부터 높은 듀티 사이클까지, 그리고 레이저 소스가 연속적으로 점화되는 연속파 동작까지의 범위를 가진다.
감지 디바이스가 성질상 열적이기 때문에, 노출 시간이 너무 길어지면 센서 포화가 발생하여 측정이 부정확해진다. 광학 스위치를 시퀀싱하는 제어기는 변화되는 조건, 예를 들어 레이저 소스의 파워 레벨에서의 변화 또는 감지 디바이스의 환경적 상태, 예컨대 이것의 동작 온도에서의 변화에 응답하여 노출 시간 및 복구 시간 모두를 변경할 수 있다.
RBD 모듈의 실시예에서, 반사광은 입력 광로에 위치되는 광학 스위치에 의하여 수광된다. 제 1 상태에서, 광학 스위치는 제 1 출력 광로를 따라 광학 스위치로부터 차단 요소로 반사광을 디렉팅한다. 제 2 상태에서, 광학 스위치는 제 2 출력 광로를 따라 광학 스위치로부터 측정을 위하여 감지 디바이스로 반사광을 디렉팅한다.
렌즈는 반사광을 감지 디바이스에 포커싱하도록 광로에 배치될 수도 있다; 렌즈는 광학 스위치로의 제 2 출력 광로에, 또는 입력 광로에 배치될 수도 있다.
광학 스위치는 제 1 레이저 소스 점화 신호에 응답하여 제어기에 의하여 작동된다. 제 1 레이저 소스 점화 신호에 응답하여, 제어기는 제 1 상태로부터 제 2 상태로 변경함으로써, 반사광을 광학 스위치로부터 제 2 출력 광로를 따라 측정을 위하여 감지 디바이스로 디렉팅하면서 측정 시퀀스를 개시하도록 디렉팅한다. 제 1 선결정된 노출 시간 이후에, 제어기는 광학 스위치가 다시 제 1 상태로 스위칭하여 반사광을 광학 스위치로부터 차단 요소로 디렉팅하도록 명령한다. 제어기는, 제 2 레이저 소스 점화 신호가 제 1 선결정된 노출 시간 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 이후에 제어기에서 수신되면 측정 시퀀스를 반복함으로써 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하고, 그렇지 않으면 제 2 레이저 소스 점화 신호는 무시된다.
광학 스위치의 이러한 시퀀싱을 통하여, 제어기는 반사광의 어느 부분이 감지 디바이스에 의하여 측정되는지를 선택한다. 이러한 제 1 및 제 2 선결정된 시간은 레이저 소스의 듀티 사이클에 따라서 변경될 수도 있다. 일 실시예에서, 수학적 함수가 레이저 소스의 듀티 사이클의 추정을 제 1 및 제 2 선결정된 시간으로 매핑한다. 다른 실시예에서, 선결정된 엔트리를 보유하는 룩업 테이블이 사용될 수도 있는데, 엔트리는 제 1 및 제 2 선결정된 시간을 보유하고 레이저 소스의 추정된 듀티 사이클에 의하여 인덱싱된다.
제 1 노출 시간 동안에 반사광은 광학 스위치로부터 감지 디바이스로 디렉팅된다.
노출 시간에 후속하는 제 2 복구 시간 동안에, 반사광은 광학 스위치로부터 차단 요소로 디렉팅된다. 일 실시예에서, 복구 시간 동안에 데이터는 처리를 위하여 감지 디바이스로부터 판독되고, 감지 디바이스는 다른 측정 시퀀스를 수행하기 위하여 복구된다.
도 1 은 통상적 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)를 통과하여 지나가는 레이저 빔(102)을 생성한다. 포커싱 광학기(104)는 타겟(106)을 조사하는, LPP EUV 소스 플라즈마 챔버(120)내의 조사 사이트에 일차 초점 스폿(105)을 가진다. 액적 발생기(107)는 적합한 타겟 재료의 타겟 액적(108)을 생성하고 토출한다. 조사 사이트에서 레이저 빔(102)에 의하여 조사되면, 타겟(106)은 EUV 광을 방출하는 플라즈마를 생성한다. 타원형 콜렉터(109)는 생성된 EUV 광을, 예를 들어 리소그래피 시스템(미도시)으로 전달하기 위하여 플라즈마로부터의 EUV 광을 포커싱한다. 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 반사방지 코팅 및 약 6 내지 8 인치의 개방된 개구부가 있는 셀렌화아연(ZnSe) 렌즈를 사용할 수도 있다.
EUV 생성 프로세스를 측정하기 위하여, 타겟(106)으로부터의 반사광(110)은 도 2 에 좀 더 상세하게 도시되는 귀환빔 진단(RBD) 모듈(111)로 디렉팅된다. 일 실시예에서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 반사광(110)은 포커싱 광학기(104)를 통과하여 지나간다. 반사광(110)은 RBD 모듈(111)로 디렉팅된다; 반사광(110)은 빔 전달 시스템(103)을 통과하여 지나갈 수도 있고, 또는 미러, 빔 분할기, 또는 당업계에 공지된 다른 기법을 사용하여 빔 전달 시스템(103)과 별개로 디렉팅될 수도 있다.
이제 도 2 로 돌아가면, 일 실시예에 따르는 RBD 모듈(111)이 도시된다. (도 1 의 타겟(106) 으로부터의) 반사광(110)은 LPP EUV 소스 플라즈마 챔버(120) 내의 타겟(106)으로부터 입력 광로(201)를 따라서 광학 스위치(200)에 의하여 수광된다.
제 1 상태에서, 광학 스위치(200)는 제 1 출력 광로(202)의 반사광(110)을 차단 요소(220)로 디렉팅한다.
제 2 상태에서, 광학 스위치(200)는 제 2 출력 광로(204)의 반사광(110)을 감지 디바이스(230)로 디렉팅한다.
일 실시예에서, 브래그 셀과 같은 음향-광학(acousto-optical) 스위치가 광학 스위치(200)에 대하여 사용된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 브래그 셀에 의하여 도입되는 광 편향은 셀에 걸쳐 부과되는 스위칭 신호의 함수이다.
일 실시예에서 브래그 셀과 같은 음향-광학 스위치가 광학 스위치(200)에 대하여 사용되는 반면에, 다른 실시예들에서는 다른 형태의 음향-광학 변조기, 전기-광학 변조기, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 미러, 또는 전기-기계 스위치와 같은 다른 기술들이 사용될 수도 있다.
차단 요소(220)는 광학 스위치(200)가 제 1 상태에 있으면 제 1 출력 광로(202)를 따라 반사광(110)을 수광한다. 일 실시예에서, 차단 요소(220)는 비반사면을 가지는 히트 싱크와 같은 광학 블록이다.
대안적인 실시예에서, 차단 요소(220)는 광 파워 미터(optical power meter) 또는 광전자기(photoelectromagnetic; PEM) 검출기와 같은 광 파워 센서일 수도 있다.
대안적인 실시예에서, 차단 요소(220)는 반사광(110)을 측정하기 위하여 사용되지 않는 감지 디바이스(230)의 부분, 예를 들어 감지 요소의 비사용 부분, 또는 감지 디바이스(230)의 엔클로저의 부분일 수도 있다.
광학 스위치(200)가 제 2 상태에 있는 경우, 반사광(110)은 제 2 출력 광로(204)에서 측정을 위하여 감지 디바이스(230)로 디렉팅된다.
일 실시예에서, 감지 디바이스(230)는 반사광(110)의 2-차원의 표현을 표현하는, 적외선 카메라, 마이크로볼로미터 어레이, 또는 파이로캠과 같은 적외선 검출기이다. 감지 디바이스(230)는 반사광(110)을 측정하고, 측정된 데이터를 전송하고 예를 들어 제어기(240) 또는 측정 또는 제어 컴퓨터(미도시)로부터의 경로(225)에서 제어 커맨드를 수락한다. 경로(225)는 사용되는 감지 디바이스(230)의 타입에 대한 임의의 적합한 데이터 링크일 수도 있다. 예들에는 시리얼 또는 병렬 링크, 범용 시리얼 버스(USB, USB3), IEEE1394/파이어와이어(FireWire)®, 이더넷, 또는 다른 적합한 데이터 링크가 포함된다.
일 실시예에서, 렌즈(210)는 광학 스위치(200)와 감지 디바이스(230) 사이의 제 2 출력 광로(204)에 배치되어, 광학 스위치(200)가 제 2 상태에 있는 경우 반사광(110)을 감지 디바이스(230)에 포커싱한다. 대안적인 실시예에서, 렌즈(210)는 광학 스위치(200)로의 입력 광로(201)에 배치될 수도 있다.
제어기(240)는 레이저 소스 점화 신호(245)를 수신하도록 커플링된다. 일 실시예에서, 레이저 소스 점화 신호(245)는 레이저 소스(101)에 의하여, 또는 LPP EUV 시스템(100)을 사용하는 포토리소그래피 시스템에 의하여 생성될 수도 있다. 제 1 레이저 소스 점화 신호(245)에 응답하여, 제어기(240)는 광학 스위치(200)를, 반사광(110)이 제 1 출력 광로(202)를 따라 차단 요소(220)로 디렉팅되는 제 1 상태로부터, 반사광(110)이 제 2 출력 광로(204)를 따라서 감지 디바이스(230)로 디렉팅되어 측정 시퀀스를 시작하는 제 2 상태로 변경한다. 광학 스위치(200)를 제 2 상태로 변경한 시점으로부터의 제 1 선결정된 시간 기간인 노출 시간 이후에, 제어기(240)는 광학 스위치(230)를, 반사광(110)이 다시 제 1 출력 광로(202)를 따라서 차단 요소(220)로 디렉팅되는 제 1 상태로 변경한다. 광학 스위치(200)를 제 2 상태로부터 제 1 상태로 변경한 이후에, 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)가 제어기(240)에 수신된다. 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)가 제 1 선결정된 노출 시간 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 이후에 제어기(240)에서 수신된다면, 다른 측정 시퀀스가 수행되고, 그렇지 않으면 제 2 레이저 소스 점화 신호는 무시된다.
이러한 측정 방법의 일 예가 도 3 의 흐름도에 도시된다.
단계 310 에서, 반사광이 광학 스위치에서 수신된다. 일 실시예에서, 반사광(110)은 광학 스위치(200)에서 수신된다.
단계 320 에서, 수광된 반사광은 광 차단 요소로 디렉팅된다. 일 실시예에서, 광학 스위치(200)는 반사광(110)을 제 1 출력 광로(202)를 따라서 광 차단 요소(220)로 디렉팅한다. 일 실시예에서, 이러한 단계는 RBD 진단 모듈(111)의 초기화 시퀀스의 일부로서 수행된다. 다른 실시예에서, 광학 스위치(200)의 디자인은 광학 스위치(200)가 디폴트 상태에 있는 경우 반사광(110)을 제 1 출력 광로(202)를 따라서 디렉팅한다.
단계 330 에서, 레이저 소스 점화 신호가 제어기에 의하여 수신된다. 일 실시예에서, 제어기(240)는 레이저 소스 점화 신호(245)를 수신한다.
단계 340 에서, 수광된 반사광은 감지 디바이스로 디렉팅된다. 일 실시예에서, 광학 스위치(200)는 레이저 소스 점화 신호(245)에 응답하여 수광된 광(110)을 제 2 출력 광로(204)를 따라서 감지 디바이스(230)로 디렉팅하는 제어기(240)로부터 신호(242)를 수신한다.
단계 350 에서, 수광된 반사광이 측정된다. 일 실시예에서, 감지 디바이스(230)는 제 2 광로(204)에 수광된 반사광(110)을 측정한다.
단계 360 에서, 단계(340)에 후속하는 제 1 선결정된 시간 기간 이후에, 수광된 반사광이 차단 요소로 디렉팅된다. 일 실시예에서, 노출 시간인 제 1 선결정된 시간 기간 이후에, 제어기(240)는 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 제 1 광로(202)를 따라서 광 차단 요소(220)로 디렉팅하도록 시그널링한다(242). 이러한 단계는 선결정된 제 1 노출 시간 이후에 시작되는 감지 디바이스(230)에 의한 측정인 단계 350 과 중첩할 수도 있다.
단계 370 에서, 단계 360 을 수행한 이후에, 제 2 레이저 소스 점화 신호가 제어기에서 수신된다. 일 실시예에서, 제어기(240)는 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)를 수신한다.
단계 380 에서, 제 2 레이저 소스 점화 신호가 노출 시간인 제 1 선결정된 시간 기간 더하기 복구 시간인 제 2 선결정된 시간 기간 이후에 제어기에서 수신된다면, 프로세스는 단계 340 내지 360 을 반복함으로써 계속되는데, 여기에서 단계 340 은 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하여 수행된다. 일 실시예에서, 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)는, 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)가 노출 시간 더하기 복구 시간 이후에 수신되는 경우에만, 단계 340 에서 제어기(240)에 의하여 다른 측정 시퀀스를 시작한다.
대안적으로는, 단계 380 에서, 제 2 레이저 소스 점화 신호가 제 1 선결정된 시간 기간인 노출 시간 더하기 제 2 선결정된 시간 기간인 복구 시간 이후에 수신된다면, 제 2 레이저 소스 점화 신호는 무시된다. 일 실시예에서, 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)는, 제 2 레이저 소스 점화 신호(245)가 노출 시간 더하기 복구 시간 내에 수신된다면 제어기(240)에 의하여 무시된다.
알려진 바와 같이, EUV 광원(100)의 동작시에, EUV 광의 출력 파워는 레이저 소스(101)의 듀티 사이클, 즉, 레이저 소스(101)가 점화되어 결과적으로 EUV 광이 생성되게 하는 주어진 간격 내의 시간량을 변경함으로써 변동될 수 있다. 이러한 듀티 사이클은, 레이저 소스(101)가 빈번하지 않게 점화되는 도 4a 의 레이저 소스 점화 신호(245)에 의하여 도시되는 바와 같이 낮은 값으로부터, 레이저 소스(101)가 빠르게 점화되는 도 4b 의 레이저 소스 점화 신호(245)에 의하여 도시된 바와 같이 높은 듀티 사이클로, 그리고 레이저 소스(101)가 연속적으로 점화되는 도 4c 의 레이저 소스 점화 신호(245)에 의하여 도시된 바와 같이 연속 모드 동작으로까지 변동할 수 있다.
이제 도 4a 를 참조하면, 일 실시예에 따르는 낮은 듀티-사이클 레이저 소스 점화 모드에서의 RBD 모듈(111)의 동작이 도시된다. 레이저 소스 점화 신호(245)는 도 1 의 레이저 소스(101)의 점화를 시그널링하는 시점 402 에서 낮은 레벨로부터 높은 레벨로 천이한다. 레이저 소스 점화 신호(245)는 시점 404 에 낮은 값으로 천이하여, 시그널링 레이저 펄스가 종료됨을 시그널링한다.
일 실시예에서, 제 1 레이저 소스 점화 신호(402)에 응답하여, 제어기(240)는 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 감지 디바이스(230)로 디렉팅하여 측정 시퀀스를 시작하도록 시그널링한다(242).
제어기(240)가 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 측정을 위하여 감지 디바이스(230)로 디렉팅하도록 시그널링(242)한 이후에, 제어기(240)는 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 제 1 선결정된 노출 시간 이후에 광 차단 요소(220)로 디렉팅하도록 시그널링(242)한다. 일 실시예에서, 광학 스위치(200)는 시간 T1(430)으로 표시되는 시점 402 로부터 시점 404 까지의 제 1 선결정된 노출 시간동안에 제 2 상태에 있다.
일 실시예에서, 제 1 선결정된 노출 시간 T1(430)의 완료시에, 제어기(240)는 광학 스위치(200)를 제 2 상태로부터 제 1 상태로 변경시켜, 반사광(110)을 감지 디바이스(230)로부터 벗어나게 제 1 출력 광로(202)를 따라서 차단 요소(220)로 디렉팅한다.
제 2 레이저 소스 점화 신호가 제 1 선결정된 노출 시간 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 이후에 제어기(240)에서 수신된다면, 다른 측정 시퀀스가 시작되고, 그렇지 않으면 제 2 레이저 소스 점화 신호는 무시된다. 도시된 바와 같이, 제 2 레이저 소스 점화 신호(410)는 제 1 선결정된 노출 시간 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 이후에 수신되고, 제어기(240)는 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 감지 디바이스(230)로 디렉팅하도록 시그널링(412)한다.
반사광을 측정할 때의 감지 디바이스(230)의 응답이 선 420 으로 도시된다. 일 실시예에서, 감지 디바이스(230)의 응답은 전자 기술 분야에 공지된 지수적 충전/방전 특성을 사용하여 모델링될 수도 있다. 노출 시간 T1(430) 동안에 반사광(110)에 노출되면, 감지 디바이스(230)는 기하급수적으로 가열된다. 노출 시간 T1(430)이 시점 404 에서 끝나면, 감지 디바이스(230)는 측정 시간 T2(440) 동안에 판독된다. 이러한 측정 시간 T2(440) 동안에, 감지 디바이스(230)는 냉각된다. 이러한 냉각 프로세스는 지수적 프로세로서 모델링되는데, 이것은 시간 T3(450)에 걸쳐서 계속된다. 이러한 복구 시간인 T2(440) 더하기 시간 T3(450)은, 감지 디바이스(230)를 다른 측정 시퀀스가 이루어질 수도 있는 상태로 복귀시킨다. 복구 시간이 감지 디바이스(230)에 의하여 이루어진 측정을 크게 변경하지 않으면서 더 길 수도 있다는 것에 주의한다.
일 실시예에서, 노출 시간 T1(430)은 감지 디바이스(230)를 포화되지 않게 하도록 사전에 결정된다. 포화 레벨은 도 4a 의 선 460 으로 표시된다. 노출 시간 T1 이 너무 길면 감지 디바이스(230)가 포화되게 되고, 그러면 측정 정확도에 손실이 발생한다. 극단적인 포화는 감지 디바이스(230)에 손상을 일으킬 수 있다. 반대로, 노출 시간 T1 이 너무 짧으면 감지 디바이스(230)의 동적 범위 중 사용되지 않는 것이 생긴다. 그러므로, 일 실시예에서, 노출 시간은 바람직하지 않는 포화가 생기지 않게 감지 디바이스(230)를 최대한 사용하도록 선택된다.
일 실시예에서, 노출 시간 T1 은 감지 디바이스(230)의 포화가 계획된 동작 하에 발생하지 않도록 고정될 수도 있다. 다른 실시예에서, 노출 시간 T1 은 감지 요소(230)에 의하여 감지된 최대 픽셀 값이 포화 레벨의 선결정된 값 범위 내에 있도록 조절된다. 다른 실시예에서, 노출 시간 T1 은 감지 디바이스(230) 내의 픽셀 중 선결정된 개수 또는 퍼센티지 이하가 포화되도록 조절된다.
이와 유사하게, 복구 시간 T2 + T3 는, 예를 들어 RBD 모듈(111)의 제조 도중에 고정될 수도 있다. 다른 실시예에서, 복구 시간 T2 + T3 는 측정 시간 T2(440)를 고정 상태로 유지하고 T3를 변경함으로써 조절된다. 일 예로서, 복구 시간 T2 + T3 는 RBD 모듈(111) 및 감지 디바이스(230)의 동작 온도와 같은 환경적 인자를 고려하여 조절될 수도 있다. 복구 시간 T2 + T3 는, 예를 들어 감지 디바이스(230)가 피크 값으로부터 후속 측정 사이클이 수행되게 하는 값으로 복구되기 위하여 요구되는 복구 시간을 결정함으로써, 감지 디바이스(230)에 의하여 측정되는 피크 값에 기초하여 조절될 수도 있다. 일 예로서, 특정 감지 디바이스에 대하여, 노출 시간 T1 은 약 10 밀리초이고, 복구 시간 T2+T3 는 약 10 밀리초이다; 다른 감지 디바이스를 사용하면, 노출 시간 T1 은 약 1 밀리초이고, 복구 시간 T2+T3 는 약 5 밀리초이다.
이제 도 4b 를 참조하면, 일 실시예에 따르는 높은 듀티-사이클 레이저 소스 점화 모드에서의 RBD 모듈(111)의 동작이 도시된다. 레이저 소스 점화 신호(402)가 일련의 펄스(405)에 걸쳐 로우-하이-로우-하이로 천이하는 동안, 제어기(240)로부터의 제어 신호(242)는 광학 스위치(200)를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 디렉팅하여 측정 시퀀스를 시작한다. 측정 시퀀스를 시작한 이후 제 1 선결정된 노출 시간 T1(430)이 지난 이후에, 제어기(200)는 제어 신호(242) 및 광학 스위치(200)를 복구 시간인 시간 T2(440) 더하기 시간 T3(450) 동안에 제 1 상태가 되도록 디렉팅한다.
제 2 레이저 소스 점화 신호가 제 1 선결정된 노출 시간(T1; 430) 더하기 제 2 선결정된 복구 시간(T2; 440) 더하기 시간 T3(450) 이후에 제어기(240)에서 수신된다면, 다른 측정 시퀀스가 시작되고, 그렇지 않으면 제 2 레이저 소스 점화 신호는 무시된다.
제 1 선결정된 노출 시간 T1(430) 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 T2(440) 더하기 시간 T3(450) 동안에 발생하는 추가적 레이저 소스 점화 신호(245)는 무시된다. 이에 반해, 레이저 소스 점화 신호(410)는 시점 408 의 제 1 선결정된 노출 시간 T1(430) 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 T2(440) 더하기 시간 T3(450)에 후속하고, 다른 측정 시퀀스가 시작되는데, 이것은 제어기(240)가 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 감지 디바이스(230)로 디렉팅하게 시그널링(412)하는 것에 의하여 표시된다.
이제 도 4c 를 참조하면, 연속파 레이저 소스 점화 모드 내의 RBD 모듈(111)의 동작이 도시된다. 도 1 의 레이저 소스(101)가 302 에서 하이로 천이하고 하이를 유지하는 레이저 소스 점화 신호(300)에 의하여 표시되는 바와 같이 연속파 모드에서 점화된다면, 제어기(240)는 도 4b 를 참조하여 높은 듀티 사이클 모드에서 설명된 것과 유사하게 광학 스위치 제어 신호(245)를 시퀀싱한다. 제 1 선결정된 노출 시간 T1(430) 더하기 제 2 선결정된 복구 시간 T2(440) 더하기 시간 T3(450)가 시점 408 에서 완료되면, 레이저 소스 점화 신호(245)가 여전히 하이이고, 광학 스위치(200)가 반사광(110)을 감지 디바이스(230)로 디렉팅하도록 시그널링(412) 하는 제어기(240)에 의하여 표시되는 바와 같이 다른 측정 시퀀스가 시작된다.
개시된 방법 및 장치가 적외선 레이저 소스에 기초한 귀환빔 진단에 대하여 설명되었지만, 1 마이크로미터 파장 이하와 같은 다른 레이저 소스가, 사용되는 소스 레이저의 파장에 응답하는 감지 디바이스와 공동으로 사용될 수도 있다는 것에 주목해야 한다.
개시된 방법 및 장치는 여러 실시예를 참조하여 위에서 설명되어 왔다. 본 명세서에 비추어 다른 실시예들이 당업자들에게는 명백해질 것이다. 설명된 방법 및 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 소스, 광로, 및/또는 초점 렌즈가 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 제어기(240)와 같은 프로세서가, 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, 등, 또는 프로그램 명령이 광학적이거나 전자적 통신 링크를 거쳐 전송되는 컴퓨터 네트워크에 기록된 이러한 방법, 및 이러한 명령을 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 열린 의미로 특히 파악
되어야 한다는 것이 인식될 것이다.
Claims (18)
- 레이저 생성 플라즈마 극자외 광원에서 타겟으로부터 반사된 광을 측정하는 귀환빔 진단 시스템으로서,
상기 타겟이 레이저 소스에 의하여 조명되는 경우 상기 타겟으로부터 반사된 광을 수광하는 입력 광로에 위치되는 광학 스위치로서,
상기 광학 스위치는 수광된 반사광을 상기 광학 스위치로부터 제 1 출력 광로 상에 디렉팅하는 제 1 상태를 가지도록 구성되고,
상기 광학 스위치는 수광된 반사광을 상기 광학 스위치로부터 상기 제 2 출력 광로 상에 디렉팅하는 제 2 상태를 가지도록 구성되는, 광학 스위치;
상기 제 1 출력 광로에 위치되는 광 차단 요소;
상기 제 2 출력 광로에 위치되고, 상기 수광된 반사광을 측정하도록 구성되는 감지 디바이스; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
상기 제 1 상태로부터 제 2 상태로 변경하여, 수광된 반사광을 상기 광학 스위치로부터 측정을 위하여 상기 제 2 출력 광로를 따라서 상기 감지 디바이스로 디렉팅하는 것, 및
제 1 선결정된 시간 기간 이후에 상기 제 2 상태로부터 제 1 상태로 변경하는 것으로 이루어진 측정 시퀀스를 수행하도록, 상기 광학 스위치를 디렉팅함으로써 제 1 레이저 소스 점화 신호에 응답하도록 구성되고,
상기 제어기는, 제 2 레이저 소스 점화 신호가 상기 제 1 선결정된 시간 기간 더하기 제 2 선결정된 시간 기간 이후에 상기 제어기에서 수신되면 상기 측정 시퀀스를 반복하고, 그렇지 않다면 상기 제어기에서 수신된 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호를 무시함으로써, 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하도록 더욱 구성되는, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광학 스위치는 브래그 셀인, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지 디바이스는 마이크로볼로미터(microbolometer)인, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 레이저 소스의 듀티 사이클에 기초하여 상기 제 1 선결정된 시간 및 제 2 선결정된 시간을 결정하는, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 차단 요소는 광 블록(light block)인, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 차단 요소는 수신광을 측정하기 위하여 사용되지 않는 상기 감지 디바이스의 영역인, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 차단 요소는 광 파워 센서(optical power sensor)인, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 입력 광로에 위치되는 포커싱 렌즈를 더 포함하는, 귀환빔 진단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 출력 광로에 위치되는 포커싱 렌즈를 더 포함하는, 귀환빔 진단 시스템. - 레이저 생성 플라즈마 극자외 광원에서 타겟으로부터 반사된 광을 측정하는 방법으로서,
(a) 광학 스위치에서 반사광을 수광하는 단계;
(b) 상기 광학 스위치에 의하여, 수광된 반사광을 제 1 출력 광로를 따라 상기 광학 스위치로부터 광 차단 요소로 디렉팅하는 단계;
(c) 제어기에서 제 1 레이저 소스 점화 신호를 수신하는 단계;
(d) 수신된 제 1 레이저 소스 점화 신호에 응답하여, 수광된 반사광을 제 2 출력 광로를 따라 상기 광학 스위치로부터 상기 감지 디바이스로 디렉팅하도록, 상기 제어기로부터 광학 스위치로 신호를 통신하는 단계;
(e) 수광된 반사광을 상기 감지 디바이스에 의하여 측정하는 단계;
(f) 단계 (d)에 후속하는 제 1 선결정된 시간 기간 이후에, 상기 수광된 반사광을 상기 제 1 출력 광로를 따라 상기 광학 스위치로부터 상기 광 차단 요소로 디렉팅하도록, 신호를 상기 제어기로부터 광학 스위치로 통신하는 단계; 및
(g) 제 2 레이저 소스 점화 신호를 상기 제어기에서 수신하고, 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호가 제 1 선결정된 시간 기간 더하기 제 2 선결정된 시간 기간 이후에 상기 제어기에서 수신되면 상기 단계 (d) 내지 단계 (f)를 반복하되 단계 (d)는 제 2 레이저 소스 점화 신호에 응답하는 것이며, 그렇지 않다면 상기 제어기에서 수신된 상기 제 2 레이저 소스 점화 신호를 무시하는 단계를 포함하는, 반사광 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 광학 스위치는 브래그 셀인, 반사광 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 감지 디바이스는 마이크로볼로미터인, 반사광 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제어기는 레이저의 듀티 사이클에 기초하여 상기 제 1 선결정된 시간 및 제 2 선결정된 시간을 결정하는, 반사광 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 광 차단 요소는 광 블록(optical block)인, 반사광 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 광 차단 요소는 광 파워 센서인, 반사광 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
수광된 반사광을 렌즈를 사용하여 상기 감지 디바이스에 포커싱하는 단계를 더 포함하는, 반사광 측정 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 렌즈는 제 2 출력 광로에 위치되는, 반사광 측정 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 타겟으로부터 상기 광학 스위치까지의 입력 광로에 위치되는, 반사광 측정 방법.
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