KR20160058511A - 극자외선 광원 장치 및 극자외선 광 발생 방법 - Google Patents
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Abstract
극자외선 광원 장치는 극자외선 광을 생성하기 위해 소스 방울을 생성하여 콜렉터 내로 주입하는 소스 방울 생성기, 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하는 광 주사부, 상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 광 검출부, 및 상기 광 검출부 및 상기 소스 방울 생성기에 연결되고, 상기 검출된 광을 분석하여 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 소스 방울을 제어하는 소스 방울 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 극자외선 광원 장치 및 극자외선 광 발생 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레이저 생성 플라즈마(Laser Produced Plasma) 방식을 사용하는 극자외선 광원 장치 및 이를 이용한 극자외선 광 발생 방법에 관한 것이다.
반도체 제조에 있어서, EUV 리소그래피 기술은 EUV 광원을 사용한다. 레이저 생성 플라즈마 방식의 EUV 광원은, EUV 범위 내의 하나 이상의 방출선을 갖는 발광 소스, 예컨대, 주석, 크세논, 리튬 등에 레이저 광을 조사하여, 발광 소스와 레이저의 반응에 의해 EUV 광이 발진되도록 구성될 수 있다. 반사경인 콜렉터(collector) 내부로 소스 방울(droplet)이 주입되고, 상기 소스 방울에 이산화탄소 레이저(CO2 laser) 광이 조사되어 반응하여 플라즈마가 발생되고, 플라즈마로부터 EUV 광이 생성될 수 있다.
하지만, 상기 소스 방울에 위성(satellite)이 발생하면 EUV 광의 균일한 강도를 유지하기가 어렵고 상기 콜렉터의 오염 또한 유발될 수 있다. 이러한 위성을 효과적으로 모니터링하고 이를 제거할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 일 과제는 콜렉터로 공급되는 소스 방울을 모니터링하고 이를 제거할 수 있는 극자외선 광원 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 극자외선 광원 장치를 이용하여 극자외선 광을 생성하는 방법을 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광원 장치는 극자외선 광을 생성하기 위해 소스 방울을 생성하여 콜렉터 내로 주입하는 소스 방울 생성기, 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하는 광 주사부, 상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 광 검출부, 및 상기 광 검출부 및 상기 소스 방울 생성기에 연결되고, 상기 검출된 광을 분석하여 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 소스 방울을 제어하는 소스 방울 제어부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 검출부는 상기 소스 방울에 의해 차단되는 상기 검출광의 차단 신호로부터 광 신호 파형을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 검출부는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울 제어부는, 상기 검출된 광 신호 파형을 분석하여 제어 신호를 생성하는 신호 분석부 및 상기 제어 신호를 상기 소스 방울 생성기로 제공하는 구동 제어부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 설정된 기준 파형과 비교할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 적분하는 적분기 및 상기 적분값과 기준값을 차분하는 차분기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 신호 파형의 선폭은 반치폭(FWHM)일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울 생성기는, 액체 연료를 공급하는 연료 공급부, 연료 공급 라인을 통해 상기 연료 공급부에 연결되며 상기 소스 방울들을 배출하는 노즐, 및 진동 주파수를 인가하여 상기 노즐로부터 배출되는 상기 소스 방울들의 형성을 제어하는 진동기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간에 대한 제어값을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광원 장치는 극자외선 광을 수집 및 반사하는 콜렉터, 소스 방울을 생성하여 상기 콜렉터 내로 주입하는 소스 방울 생성기, 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하는 광 주사부, 상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 광 검출부, 상기 콜렉터 내로 주입된 소스 방울에 레이저 광을 조사하여 극자외선 광을 발생시키는 구동 레이저, 및 상기 광 검출부 및 상기 소스 방울 생성기에 연결되고, 상기 검출된 광로부터 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 분석하여 제어 신호를 발생시키는 신호 분석부 및 상기 제어 신호를 상기 소스 방울 생성기로 제공하여 상기 소스 방울을 제어하는 구동 제어부를 구비하는 소스 방울 제어부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 검출부는 상기 소스 방울에 의해 차단되는 상기 검출광의 차단 신호로부터 광 신호 파형을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 설정된 기준 파형과 비교할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 적분하는 적분기 및 상기 적분값과 기준값을 차분하는 차분기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 신호 파형의 선폭은 반치폭(FWHM)일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울 생성기는, 액체 연료를 공급하는 연료 공급부, 연료 공급 라인을 통해 상기 연료 공급부에 연결되며 상기 소스 방울들을 배출하는 노즐, 및 진동 주파수를 인가하여 상기 노즐로부터 배출되는 상기 소스 방울들의 형성을 제어하는 진동기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간에 대한 제어값을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울은 주석, 리튬 또는 크세논을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콜렉터는 상기 레이저 광이 조사되는 위치에 제1 초점을 갖는 타원 반사면을 가질 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광 생성 방법에 있어서, 극자외선 광의 생성을 위한 타겟 소스로서 공급되는 소스 방울들로부터 산란된 광을 검출하여 광 신호 파형을 획득한다. 상기 광 신호 파형을 분석하여 상기 소스 방울의 위성 발생 유무 또는 크기를 판단하여 제어 신호를 생성한다. 상기 제어 신호에 따라 제어된 소스 방울을 생성한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울들로부터 산란된 광을 검출하여 광 신호 파형을 획득하는 것은, 상기 소스 방울을 생성하여 콜렉터 내로 주입하고, 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하고, 그리고 상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 것을 포토다이오드에 의해 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 신호 파형을 분석하는 것은 상기 광 신호 파형과 기 설정된 기준 파형과 비교하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 신호 파형을 분석하는 것은 상기 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어된 소스 방울을 생성하는 것은 상기 제어 신호에 따라 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울은 주석, 리튬 또는 크세논을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 공급된 소스 방울에 레이저 광을 조사하여 극자외선 광을 발생시키는 것을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에 따른 극자외선 광원 장치 및 극자외선 광 생성 방법에 따르면, 소스 방울 생성기로부터 생성되어 공급되는 소스 방울들을 실시간으로 모니터링하여 상기 소스 방울에 발생한 위성 발생 유무 및 상기 소스 방울의 크기를 판단하고, 판단 결과에 따라 소스 방울의 생성 조건들을 변경하여 원하는 주파수와 안정된 형태의 소스 방울들을 생성할 수 있다.
따라서, 위성으로 인한 소스 농도의 불균일성으로 인한 콜렉터 내의 오염을 방지하고, 균일한 크기의 소스 방울들을 지속적으로 공급할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 극자외선 광원 장치의 소스 방울 발생부로부터 배출되는 소스 방울들의 스트림을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 극자외선 광원 장치의 신호 분석부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 타겟 소스로서 공급되는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 소스 방울에 발생된 위성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 위성을 갖는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 8은 서로 다른 크기를 갖는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 극자외선 광원 장치의 소스 방울 발생부로부터 배출되는 소스 방울들의 스트림을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 극자외선 광원 장치의 신호 분석부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 타겟 소스로서 공급되는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 소스 방울에 발생된 위성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 위성을 갖는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 8은 서로 다른 크기를 갖는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광원 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1의 극자외선 광원 장치의 소스 방울 발생부로부터 배출되는 소스 방울들의 스트림을 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 극자외선 광원 장치의 신호 분석부를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 극자외선 광원 장치는 극자외선 광을 수집 및 반사하는 콜렉터(210), 소스 방울을 생성하여 콜렉터(210) 내로 주입하는 소스 방울 생성기(100), 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하는 광 주사부(110), 상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 광 검출부(120), 콜렉터(210) 내로 주입된 소스 방울에 레이저 광을 조사하여 극자외선 광을 발생시키는 구동 레이저(200), 및 광 검출부(120) 및 소스 방울 생성기(100)에 연결되어 상기 검출된 광을 분석하여 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 소스 방울을 제어하는 소스 방울 제어부(130)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 극자외선 광원 장치는 상기 발생된 극자외선 광을 리소그래피 장치의 웨이퍼 노광 장치(300)로 제공할 수 있다. 콜렉터(210)에 의해 반사된 극자외선 광은 웨이퍼 노광 장치(300)의 조명 시스템을 통해 마스크(도시되지 않음)로 전달되고, 상기 마스크 상의 패턴 이미지는 웨이퍼 노광 장치(300)의 투영 시스템을 통해 웨이퍼(W) 상에 전사될 수 있다.
소스 방울 생성기(100)는 극자외선 광의 생성을 위한 타겟 소스로서 소스 방울들을 생성할 수 있다. 소스 방울 생성기(100)는 노즐(104)을 통해 소스 방울들을 일정한 주기로 콜렉터(210) 내로 주입할 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 방울은 EUV 범위 내의 1 이상의 방출선을 갖는 적어도 1 이상의 원소, 예를 들어 크세논, 리튬 또는 주석을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 소스 방울 생성기(100)는 액체 연료를 공급하는 연료 공급부(106), 연료 공급 라인(105)을 통해 연료 공급부(106)에 연결되며 상기 소스 방울들을 배출하는 노즐(104), 및 진동 주파수를 인가하여 노즐(104)로부터 배출되는 소스 방울들의 형성을 제어하는 진동기(108)를 포함할 수 있다.
연료 공급부(106)의 펌핑 장치에 의해 상기 액체 연료는 연료 공급 라인(105)을 거쳐 노즐(104)로 이동할 수 있다. 노즐(104)로부터 배출되는 액체의 스트림은 레일리(Rayleigh) 분리라는 자연적 분리에 의해 소스 방울들을 형성할 수 있다. 노즐(104)의 액적 생성률에 대응하는 레일리 주파수는 노즐(104)의 직경 및 노즐(104)에서의 상기 연료의 평균 속도와 관련될 수 있다.
진동기(108)는 노즐(104)에서의 액체 연료의 압력을 진동시키거나 변조함으로 레일리 분리를 제어할 수 있다. 진동기(108)는 압전 엑추에이터를 포함할 수 있다. 노즐(104) 내부의 압력을 변조함으로써 노즐(104)로부터의 상기 소스 방울의 출구 속도, 상기 소스 방울들 간의 간격 등을 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 방울들 사이의 간격은 진동 주파수가 감소함에 따라 증가될 수 있다. 이에 반해, 상기 소스 방울들 사이의 간격은 진동 주파수가 증가함에 따라 감소될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 극자외선 광원 장치는 상기 소스 방울 생성기(100)로부터 생성된 상기 소스 방울들을 모니터링하기 위한 소스 방울 검출기를 포함할 수 있다. 상기 소스 방울 검출기는 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광(112)을 주사하는 광 주사부(110) 및 상기 소스 방울에 의해 차단되는 검출광(112)을 수신하는 광 검출부(120)를 포함할 수 있다.
광 검출부(120)는 상기 소스 방울에 의해 차단되는 검출관(112)의 광량 변화에 따른 전기적 신호를 소스 방울 제어부(130)로 출력할 수 있다. 예를 들면, 광 검출부(120)는 상기 소스 방울로부터 산란된 검출광을 수신하여 전기적 신호로 변환시킬 수 있는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 상기 소스 방울들의 스트림에 대한 전기적 신호는 시간에 따른 광 신호 파형으로 나타낼 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소스 방울 제어부(130)는 상기 검출된 광을 분석하여 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 소스 방울을 제어할 수 있다. 소스 방울 제어부(130)는 상기 검출된 광 신호 파형을 분석하여 제어 신호를 생성하는 신호 분석부(140) 및 상기 제어 신호를 소스 방울 생성기(100)로 제공하는 구동 제어부(150)를 포함할 수 있다.
신호 분석부(140)는 상기 검출된 광 신호 파형을 설정된 신호 파형과 비교하여 상기 소스 방울의 위성 발생 유무를 판단할 수 있다. 예를 들면, 신호 분석부(140)는 상기 검출된 광 신호 파형을 적분하는 적분기(142), 사용자에 의해 설정된 기준 파형을 출력하는 기준 파형 출력부(144), 및 상기 광 신호 파형과 상기 기준 파형을 비교하는 차분기(146)를 포함할 수 있다. 적분기(142)는 검출된 소스 방울의 전기 신호(S1)를 적분하여 적분값(S2)을 출력할 수 있다. 차분기(146)는 적분값(S2)과 상기 기준 파형의 적분값(S3)을 비교하여 제어 신호(S4)를 출력하는 차분기(146)를 포함할 수 있다.
신호 분석부(140)는 상기 검출된 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 신호 파형의 반치폭(FWHM)을 측정하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다.
소스 방울 제어부(130)와 소스 방울 생성기(100)는 연결될 수 있다. 소스 방울 제어부(130)의 구동 제어부(140)는 상기 생성된 소스 방울들을 모니터링하여 생성된 제어 신호를 소스 방울 생성기(100)에 공급하여 상기 소스 방울을 제어할 수 있다.
예를 들면, 구동 제어부(140)는 소스 방울 생성기(100)의 연료 공급부(106)의 펌핑 장치 및 진동기(108)에 연결되어 상기 제어 신호를 각각 공급할 수 있다. 상기 제어 신호는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간(uptime)에 대한 제어값을 포함할 수 있다. 따라서, 소스 방울 생성기(100)는 상기 제어 신호에 따라 원하는 주파수, 속도, 크기 등을 갖는 소스 방울들을 생성하여 콜렉터(210) 내로 공급할 수 있다.
구동 레이저(200)는 챔버(202) 내의 조사 사이트(212)로 레이저 광을 조사할 수 있다. 구동 레이저(200)는 콜렉터(210) 내에 주입된 소스 방울(D)에 레이저 광을 조사하여 극자외선 광을 발생시킬 수 있다. 구동 레이저(200)는 이산화탄소(CO2) 레이저 광을 발생시키고 발생된 레이저 광은 조향계를 거쳐 조사 사이트에 포커스될 수 있다. 상기 레이저 광은 상기 소스 방울과 반응 및 기화하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이와 같이 생성된 플라즈마로부터 극자외선 광이 발생될 수 있다.
콜렉터(210)는 상기 레이저 광이 조사되는 위치(212)에 제1 초점을 갖는 타원 반사면을 구비할 수 있다. 콜렉터(210)는 상기 극자외선 광을 수집 반사하여 제2 초점 위치(214)로 집중시킨 후, 웨이퍼 노광 장치(300)의 조명 시스템으로 전달될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소스 방울을 예열하기 위한 예비 레이저(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 상기 예비 레이저는 구동 레이저(200)로부터의 상기 레이저 광이 조사되지 전에 상기 소스 방울을 예열할 수 있다. 구동 레이저(200) 및 상기 예비 레이저를 갖는 광원을 듀얼 레이저 펄싱(dual laser pulsing, DLP) 소스라고 한다.
상술한 바와 같이, 소스 방울 생성기(100)로부터 생성되어 공급되는 소스 방울들(D)을 실시간으로 모니터링하여 상기 소스 방울에 발생한 위성 발생 유무 및 상기 소스 방울의 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 소스 방울의 생성 조건들을 변경하여 원하는 주파수와 안정된 형태의 소스 방울들을 생성할 수 있다.
따라서, 위성으로 인한 소스 농도의 불균일성으로 인한 콜렉터(210) 내의 오염을 방지하고, 균일한 크기의 소스 방울들을 지속적으로 공급할 수 있다.
이하에서는, 상기 극자외선 광원 장치를 이용하여 극자외선 광을 생성시키는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광 생성 방법을 나타내는 순서도이다. 도 5는 타겟 소스로서 공급되는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다. 도 6은 소스 방울에 발생된 위성을 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6의 위성을 갖는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다. 도 8은 서로 다른 크기를 갖는 소스 방울들로부터 검출된 광 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 극자외선 광의 생성을 위한 타겟 소스로서 소스 방울들을 생성하여 공급하고(S100), 상기 소스 방울들로부터 산란된 광을 검출하여 광 신호 파형을 획득한다(S110).
예시적인 실시예들에 있어서, 소스 방울 생성기(100)를 이용하여 극자외선 광의 생성을 위한 타겟 소스로서 소스 방울들(D)을 생성할 수 있다. 소스 방울 생성기(100)의 노즐(104)을 통해 생성된 소스 방울들은 일정한 주기로 콜렉터(210) 내로 주입될 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 방울은 EUV 범위 내의 1 이상의 방출선을 갖는 적어도 1 이상의 원소, 예를 들어 크세논, 리튬 또는 주석을 포함할 수 있다.
소스 방울 생성기(100)의 노즐(104)을 통해 배출되는 상기 소스 방울의 출구 속도, 상기 소스 방울들 간의 간격 등은 노즐(104) 내부의 압력을 변조함으로써 조절할 수 있다. 노즐(104)의 내부의 압력은 연료 공급부(106)의 펌핑 장치 또는 진동 주파수를 인가하는 진동기(108)에 의해 변조될 수 있다.
이어서, 상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광(112)을 주사하고, 상기 소스 방울들의 스트림에 의해 차단되는 검출광(112)을 수신할 수 있다.
광 검출부(120)를 이용하여 상기 소스 방울에 의해 차단되는 검출관(112)의 광량 변화에 따른 전기적 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 광 검출부(120)는 상기 소스 방울로부터 산란된 검출광을 수신하여 전기적 신호로 변환시킬 수 있는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 소스 방울들의 스트림에 대한 전기적 신호는 시간에 따른 광 신호 파형(Pd)으로 나타낼 수 있다. 광 신호 파형(Pd)은 상기 소스 방울들 간의 간격을 나타내는 일정한 주기를 가질 수 있다. 또한, 광 신호 파형(Pd)은 상기 소스 방울의 크기를 나타내는 진폭을 가질 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 일정 사용 시간 경과 후에 소스 방울에 또는 소스 방울과 인접하게 위성이 발생할 수 있다. 이러한 위성이 발생함에 따라, 상기 소스의 함량(dose)이 불균일해지고 콜렉터(210)의 오염을 유발할 수 있다. 이 때, 상기 위성이 발생한 소스 방울들에 대한 광 신호 파형(Pd)을 나타낸다.
이어서, 상기 광 신호 파형과 기준 파형을 비교하여 제어 신호를 생성한다(S120). 상기 광 신호 파형을 분석하여 상기 소스 방울의 위성 발생 유무 또는 크기를 판단하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 검출된 광 신호 파형(Pd)을 설정된 기준 신호 파형(Pr)과 비교하여 상기 소스 방울의 위성 발생 유무를 판단할 수 있다.
먼저, 사용자는 원하는 형태의 소스 방울들을 생성하도록 소스 방울 생성기(100)를 설정하고, 이때 생성된 소스 방울들에 대한 광 신호 파형을 기준 신호 파형(Pr)으로 선택할 수 있다.
일정 사용 시간 경과 후에 소스 방울이 위성을 갖게 될 때, 광 신호 파형(Pd)은 사이드밴드부(Ps)를 가질 수 있다. 신호 분석부(140)는 광 신호 파형(Pd)과 기준 신호 파형(Pr)을 비교하고 사이드밴드부(Ps)에 의해 발생한 차이값에 따른 제어 신호를 생성할 수 있다. 상기 제어 신호는 소스 방울이 위성을 갖지 않도록 하는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간에 대한 제어값을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 검출된 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 신호 파형의 반치폭(FWHM)을 측정하여 상기 소스 방울의 크기를 측정할 수 있다. 제1 소스 방울에 대한 광 신호 파형이 제1 반치폭(W1)을 갖고 제2 소스 방울에 대한 광 신호 파형이 제1 반치폭(W1)보다 큰 제2 반치폭(W2)을 가질 때, 상기 제2 소스 방울이 상기 제1 소스 방울보다 더 큰 크기를 갖는 것으로 판단될 수 있다.
이후, 상기 제어 신호에 따라 소스 방울의 생성 조건을 변경한다(S130).
상기 제어 신호에 따라 소스 방울 생성기(100)를 제어하여 위성이 제거되고 원하는 크기의 소스 방울을 생성할 수 있다. 상기 제어 신호는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간(uptime)에 대한 제어값을 포함할 수 있다. 따라서, 소스 방울 생성기(100)는 상기 제어 신호에 따라 원하는 주파수, 속도, 크기 등을 갖는 소스 방울들을 생성하여 콜렉터(210) 내로 공급할 수 있다.
이어서, 콜렉터(210) 내에 주입된 소스 방울(D)에 레이저 광을 조사하여 극자외선 광을 발생시킬 수 있다.
구동 레이저(200)는 이산화탄소(CO2) 레이저 광을 발생시키고 발생된 레이저 광은 조향계를 거쳐 조사 사이트에 포커스될 수 있다. 상기 레이저 광은 상기 소스 방울과 반응 및 기화하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이와 같이 생성된 플라즈마로부터 극자외선 광이 발생될 수 있다.
콜렉터(210)는 상기 레이저 광이 조사되는 위치(212)에 제1 초점을 갖는 타원 반사면을 구비할 수 있다. 콜렉터(210)는 상기 극자외선 광을 수집 반사하여 제2 초점 위치(214)로 집중시킨 후, 웨이퍼 노광 장치(300)의 조명 시스템으로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 소스 방울 생성기(100)로부터 생성되어 공급되는 소스 방울들(D)을 실시간으로 모니터링하여 상기 소스 방울에 발생한 위성 발생 유무 및 상기 소스 방울의 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 소스 방울의 생성 조건들을 변경하여 원하는 주파수와 안정된 형태의 소스 방울들을 생성할 수 있다.
따라서, 위성으로 인한 소스 농도의 불균일성으로 인한 콜렉터(210) 내의 오염을 방지하고, 균일한 크기의 소스 방울들을 지속적으로 공급할 수 있다.
전술한 극자외선 광원 장치 및 극자외선 광 발생 방법은 반도체 제조를 위한 리소그래피 장치에 사용되는 경우에 대하여 설명되었지만, 예시적인 실시예들에 따른 극자외선 광원 장치 및 극자외선 광 발생 방법은 평판 디스플레이, 유기발광 디스플레이 등과 같은 다른 디바이스의 제조를 위한 광학 리소그래피에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 소스 방울 생성기
104: 노즐
105: 연료 공급 라인 106: 연료 공급부
108: 진동기 110: 광 주사부
112: 검출광 120: 광 검출부
130: 소스 방울 제어부 140: 신호 분석부
142: 적분기 144: 기준 파형 출력부
146: 차분기 150: 구동 제어부
200: 구동 레이저 202: 챔버
210: 콜렉터 212: 제1 초점 위치
214: 제2 초점 위치 300: 웨이퍼 노광 장치
310: 웨이퍼 스테이지
105: 연료 공급 라인 106: 연료 공급부
108: 진동기 110: 광 주사부
112: 검출광 120: 광 검출부
130: 소스 방울 제어부 140: 신호 분석부
142: 적분기 144: 기준 파형 출력부
146: 차분기 150: 구동 제어부
200: 구동 레이저 202: 챔버
210: 콜렉터 212: 제1 초점 위치
214: 제2 초점 위치 300: 웨이퍼 노광 장치
310: 웨이퍼 스테이지
Claims (20)
- 극자외선 광을 생성하기 위해 소스 방울을 생성하여 콜렉터 내로 주입하는 소스 방울 생성기;
상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하는 광 주사부;
상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 광 검출부; 및
상기 광 검출부 및 상기 소스 방울 생성기에 연결되고, 상기 검출된 광을 분석하여 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 소스 방울을 제어하는 소스 방울 제어부를 포함하는 극자외선 광원 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 광 검출부는 상기 소스 방울에 의해 차단되는 상기 검출광의 차단 신호로부터 광 신호 파형을 생성하는 극자외선 광원 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 검출부는 포토다이오드를 포함하는 극자외선 광원 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소스 방울 제어부는
상기 검출된 광 신호 파형을 분석하여 제어 신호를 생성하는 신호 분석부; 및
상기 제어 신호를 상기 소스 방울 생성기로 제공하는 구동 제어부를 포함하는 극자외선 광원 장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 설정된 기준 파형과 비교하는 극자외선 광원 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 적분하는 적분기 및 상기 적분값과 기준값을 차분하는 차분기를 포함하는 극자외선 광원 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정하는 극자외선 광원 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 광 신호 파형의 선폭은 반치폭(FWHM)인 극자외선 광원 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소스 방울 생성기는
액체 연료를 공급하는 연료 공급부;
연료 공급 라인을 통해 상기 연료 공급부에 연결되며, 상기 소스 방울들을 배출하는 노즐; 및
진동 주파수를 인가하여 상기 노즐로부터 배출되는 상기 소스 방울들의 형성을 제어하는 진동기를 포함하는 극자외선 광원 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간에 대한 제어값을 포함하는 극자외선 광원 장치.
- 극자외선 광을 수집 및 반사하는 콜렉터;
소스 방울을 생성하여 상기 콜렉터 내로 주입하는 소스 방울 생성기;
상기 소스 방울의 주입 경로에 검출광을 주사하는 광 주사부;
상기 소스 방울에 의해 차단되는 광을 검출하는 광 검출부;
상기 콜렉터 내로 주입된 소스 방울에 레이저 광을 조사하여 극자외선 광을 발생시키는 구동 레이저; 및
상기 광 검출부 및 상기 소스 방울 생성기에 연결되고, 상기 검출된 광로부터 상기 소스 방울의 위성(satellite) 발생 유무 또는 크기를 분석하여 제어 신호를 발생시키는 신호 분석부 및 상기 제어 신호를 상기 소스 방울 생성기로 제공하여 상기 소스 방울을 제어하는 구동 제어부를 구비하는 소스 방울 제어부를 포함하는 극자외선 광원 장치. - 제 11 항에 있어서, 상기 광 검출부는 상기 소스 방울에 의해 차단되는 상기 검출광의 차단 신호로부터 광 신호 파형을 생성하는 극자외선 광원 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 설정된 기준 파형과 비교하는 극자외선 광원 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형을 적분하는 적분기 및 상기 적분값과 기준값을 차분하는 차분기를 포함하는 극자외선 광원 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 신호 분석부는 상기 검출된 광 신호 파형의 선폭을 분석하여 상기 소스 방울의 크기를 측정하는 극자외선 광원 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 광 신호 파형의 선폭은 반치폭(FWHM)인 극자외선 광원 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 소스 방울 생성기는
액체 연료를 공급하는 연료 공급부;
연료 공급 라인을 통해 상기 연료 공급부에 연결되며, 상기 소스 방울들을 배출하는 노즐; 및
진동 주파수를 인가하여 상기 노즐로부터 배출되는 상기 소스 방울들의 형성을 제어하는 진동기를 포함하는 극자외선 광원 장치. - 제 11 항에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 소스 방울의 주파수, 이득값 또는 가동시간에 대한 제어값을 포함하는 극자외선 광원 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 소스 방울은 주석, 리튬 또는 크세논을 포함하는 극자외선 광원 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 콜렉터는 상기 레이저 광이 조사되는 위치에 제1 초점을 갖는 타원 반사면을 갖는 극자외선 광원 장치.
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