KR20170026829A - 극자외선 발생 장치 및 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 발생 장치는, 내부 공간을 포함하는 챔버, 상기 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 플라즈마로부터 생성된 광을 집광하는 집광 유닛, 그리고 상기 내부 공간의 전방향(all-direction) 모니터링이 가능한 모니터링 유닛을 포함한다.

Description

극자외선 발생 장치 및 노광 장치{APPARATUS FOR LITHOGRAPY AND EXTREME ULTRA VIOLET LIGHT SOURCE APPARATUS}
본 발명은 극자외선 발생 장치 및 노광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극자외선 발생 장치 및 극자외선을 이용하는 노광 장치에 관한 것이다.
포토리소그래피(Photolithography) 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 포토레지스트 도포 공정, 포토레지스트 막으로부터 용매를 휘발시켜서 일차 경화시키기 위한 소프트 베이크 공정, 일차 경화된 포토레지스트 막 상에 특정 이미지 패턴을 전사하기 위한 노광 공정, 패턴이 전사된 포토레지스트 막을 현상하는 현상 공정, 그리고 현상에 의해 형성된 포토레지스트 패턴을 경화시키기 위한 포스트 베이크 공정 등을 포함한다. 이 때, 기판 상의 패턴의 크기가 감소됨에 따라 광의 파장도 감소되어, 현재는 극자외선(extreme UV)를 이용하여 공정들을 진행한다. 예를 들어, 극자외선(extreme UV)를 이용하여 노광 공정 또는 검사 공정 등을 수행할 수 있다. 이 때, 극자외선 발생 장치 내에 잔해물(debris)에 의한 이물질들이 생성될 수 있어, 장치 내의 정확한 모니터링이 요구된다.
본 발명은 극자외선 발생 장치 내의 전방향(all direction) 모니터링이 가능한 극자외선 발생 장치 및 이를 포함하는 노광 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 극자외선 발생 장치의 내부 모니터링을 통해, 이물질 산포에 따른 극자외선의 출력 강도를 판단할 수 있는 극자외선 발생 장치 및 이를 포함하는 노광 장치를 제공한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치는, 내부 공간을 포함하는 챔버, 상기 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 플라즈마로부터 생성된 광을 집광하는 집광 유닛, 그리고 상기 내부 공간의 전방향 모니터링이 가능한 모니터링 유닛을 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 모니터링 유닛은 바디 및 상기 바디에 제공된 복수 개의 카메라들을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 모니터링 유닛은, 상기 바디에 제공된 복수 개의 조명들을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 복수 개의 카메라들 중 서로 인접하는 제 1 카메라와 제 2 카메라 사이에는 제 1 조명이 배치되고, 상기 복수 개의 조명들 중 서로 인접하는 상기 제 1 조명과 제 2 조명 사이에는 상기 제 1 카메라가 배치될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 광이 생성되는 원료를 제공하는 소스 유닛 및 상기 소스 유닛 및 상기 모니터링 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 챔버의 일측에 형성된 개구를 통해 상기 소스 유닛 또는 상기 모니터링 유닛 중 어느 하나를 상기 내부 공간으로 제공하도록 상기 소스 유닛 및 상기 모니터링 유닛을 제어할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 바디는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 이격된 제 2 영역을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모니터링 유닛으로 상기 내부 공간을 모니터링할 때, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 어느 하나에 제공된 상기 카메라로 상기 내부 공간을 모니터링하고, 다른 하나에 제공된 상기 조명으로 조명을 제공할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역이 이루는 각은 약 60° 내지 약 120°일 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 바디는 구 형상일 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 카메라들의 위치 정보들 및 상기 카메라들이 측정한 상기 공간의 이미지들을 제공받고, 상기 내부 공간의 이미지를 디스플레이하는 영상 표시부를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 광의 출력 강도를 센싱하는 센서 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 집광 유닛의 표면을 측정하고, 상기 표면의 이물질 산포에 따른 상기 광의 출력 강도를 측정하여 상기 광의 반사율을 산출할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치는, 광을 발생시키는 광원계, 상기 광을 조절하고 패터닝하는 광학계, 상기 패터닝된 상기 광으로 기판에 대해 노광 공정을 수행하는 기판계, 그리고 상기 광원계 및 상기 광학계를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 광원계는 상기 광이 생성되는 내부 공간을 제공하는 챔버, 상기 내부 공간에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 유닛, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 플라즈마로부터 생성된 광을 집광시키는 집광 유닛, 그리고 상기 내부 공간의 전방향 모니터링이 가능한 모니터링 유닛을 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 모니터링 유닛은 바디, 상기 바디에 제공된 복수 개의 카메라들, 그리고 상기 바디에 제공된 복수 개의 조명들을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 바디는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 이격된 제 2 영역을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모니터링 유닛으로 상기 공간을 모니터링할 때, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 어느 하나에 제공된 상기 카메라들로 상기 내부 공간을 모니터링하고, 다른 하나에 제공된 상기 조명들로 조명을 제공하도록 상기 모니터링 유닛을 제어할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 광원계는 상기 광의 출력 강도를 센싱하는 제 1 센서부를 더 포함하고, 상기 광학계는 상기 패터닝된 광의 출력 강도를 센싱하는 제 2 센서부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 공간의 이물질에 대한 이미지 정보 및 상기 제 1 센서부 및 상기 제 2 센서부가 측정한 상기 출력 강도의 차이에 기초하여, 상기 내부 공간의 상기 이물질 위치에 따른 상기 광의 반사율을 산출하도록 제어할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 본 발명은 극자외선이 생성되는 극자외선 발생 장치의 내부에 전방향 측정이 가능한 측정 유닛을 제공하여 내부의 전방향 모니터링이 가능할 수 있다. 따라서, 작업자는 내부 공간을 이미지 왜곡없이 정확히 모니터링할 수 있고, 측정 유닛에 제공된 복수 개의 카메라들 및 조명들 중 일부만을 제어할 수 있다. 이로 인해, 내부 공간의 전방향 뿐 아니라 일부 영역의 제어도 가능할 수 있다. 또한, 내부 공간의 이물질 산포 정보에 따른 극자외선의 출력 강도를 측정하여, 이물질 산포에 따른 반사율 판단이 가능할 수 있다. 나아가, 이미지 정보를 획득하여 원격 조정을 이용한 내부 세척이 가능할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 유닛을 포함하는 극자외선 발생 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 챔버의 측단면도이다.
도 4a는 도 2의 모니터링 유닛의 확대 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 모니터링 유닛을 X-Z 평면에서 바라본 도면이다.
도 4c는 제어부가 모니터링 유닛을 제어하는 것을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 유닛을 포함하는 극자외선 발생 장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 모니터링 유닛의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치를 포함하는 노광 장치를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치를 포함하는 노광 장치를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 챔버(11)의 측단면도이다. 도 4a는 모니터링 유닛(15A)의 확대 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 모니터링 유닛(15A)을 X-Z 평면에서 바라본 도면이다. 도 4c는 제어부(18)가 모니터링 유닛(15A)을 제어하는 것을 보여주는 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치(10)를 설명한다. 도 1을 참조하면, 극자외선 발생 장치(10)는 챔버(11), 소스 유닛(12), 플라즈마 생성 유닛(13), 집광 유닛(14), 모니터링 유닛(15A), 제 1 센서 유닛(16), 그리고 이동 유닛(17)을 포함할 수 있다. 극자외선(Extreme UV: EUV)은 10nm 내지 50nm의 파장을 가질 수 있다. 일 예로, 극자외선은 13.5nm의 파장을 가질 수 있다.
챔버(11)는 극자외선이 생성되는 내부 공간(R)을 제공한다. 챔버(11)는 진공 챔버(11)일 수 있다. 챔버(11)는 중공형으로 제공될 수 있다. 챔버(11)의 일측에는 제 1 개구(11a)가 제공될 수 있다. 제 1 개구(11a)를 통해, 소스 유닛(12)의 입출입이 가능할 수 있다. 챔버(11)의 타측에는 제 2 개구(11b)가 제공될 수 있다. 제 2 개구(11b)를 통해, 모니터링 유닛(15A)의 입출입이 가능할 수 있다. 도시하지 않았으나, 챔버(11)는 진공 펌프 또는 진공 게이지 등을 포함할 수 있다. 진공 챔버(11)로 제공됨으로써, 극자외선 발생시 필요한 광이 대기 중에서 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 챔버(11)의 내부 공간(R)을 진공으로 유지하기 위해, 제 1 및 제 2 개구들(11a,11b)은 매우 작게 형성될 수 있다. 챔버(11)는 내열성이 강한 재질을 포함할 수 있다.
소스 유닛(12)은 극자외선 생성을 위한 원료를 공급한다. 소스 유닛(12)은 챔버(11) 내 일측에 제공될 수 있다. 소스 유닛(12)은 소스(12A) 및 지지부(12B)를 포함할 수 있다. 소스(12A)는 광이 생성되는 원료를 제공한다. 일 예로, 소스(12A)는 액적(D)을 생성할 수 있다. 소스(12A)는 내부 공간(R)에서, 연직 하부를 향해 액적(D)을 발생시킬 수 있다. 액적(D)의 표면적이 넓을수록, 레이저 빔(LB)과의 상호 작용에 의해 발생하는 광(L1)의 에너지가 증가할 수 있다. 지지부(12B)는 소스(12A)의 일측에 결합될 수 있다. 지지부(12B)는 소스(12A)가 내부 공간(R)에 제공되면, 제 1 개구(11a)를 막아 챔버(11)를 밀폐시킬 수 있다. 추가적으로, 소스 유닛(12)은 액적(D)의 위치를 나타내는 출력을 제공하는 액적 이미지(미도시) 및 그 출력에 따라 액적(D)에 대한 피드백을 제공하는 피드백 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이와 달리, 소스 유닛(12)은 원료를 포함하는 타겟(미도시)으로 제공될 수 있다. 일 예로, 원료는 크세논(Xe), 리튬(Le), 주석(Sn), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 또는 그 화합물 등을 포함할 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(13)은 원료로부터 플라즈마(P)를 생성한다. 플라즈마 생성 유닛(13)은 챔버(11) 외부에 배치될 수 있다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 생성 유닛(13)은 레이저 빔(LB)으로 플라즈마(P)를 생성하는 레이저 생성 플라즈마(Laser produced plasma: LPP) 유닛일 수 있다. 이 때, 플라즈마 생성 유닛(13)은 원료에 레이저 빔(LB)을 조사하여 형성된 플라즈마(P)로부터 광(L1)을 생성할 수 있다. 레이저 빔(LB)은 집광 유닛(14)의 어퍼쳐(aperture; O)를 통과하여, 소스 유닛(12)이 생성한 액적(D)과 충돌하여 광을 생성할 수 있다. 광(L1)은 다양한 파장의 빛을 포함할 수 있다. 광(L1)은 극자외선(L2)을 포함할 수 있다. 레이저 빔(LB)은 고강도 펄스를 가질 수 있다. 이와 달리, 플라즈마 생성 유닛(13)은 원료에 고전압을 인가하여 플라즈마를 형성하는 방전 생성된 플라즈마(Discharge produced plasma: DPP) 유닛을 포함할 수 있다. 플라즈마 생성 유닛(13)은 CO2 laser, NdYAG laser, FEL(free electron Laser) 등을 포함할 수 있다.
집광 유닛(14)은 내부 공간(R)에 배치될 수 있다. 집광 유닛(14)은 플라즈마(P)로부터 생성된 광(L1)을 집광시킨다. 광(L1)은 집광 유닛(14)에서 반사되고, 포커싱될 수 있다. 집광 유닛(14)은 어퍼쳐(O)를 갖는 안테나 형상으로 제공될 수 있다. 집광 유닛(14)은 투명한 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 집광 유닛(14)은 석영(quartz)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 집광된 광(L1)으로부터 극자외선(L2)을 필터링하는 필터 유닛(미도시)이 제공될 수 있다. 필터 유닛(미도시)은 지르코늄(Zr)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 극자외선 발생 장치(10)는 내부 공간(R)에 별도의 광학 유닛들(optic)을 더 포함할 수 있다.
모니터링 유닛(15A)은 내부 공간(R)에 제공될 수 있다. 모니터링 유닛(15A)은, 내부 공간(R)의 전방향(all direction) 촬영 및 모니터링이 가능할 수 있다. 특히, 모니터링 유닛(15A)는 집광 유닛(14)의 표면을 촬영하고, 모니터링할 수 있다.
도 2, 도 4a, 그리고 도 4b를 참조하면, 모니터링 유닛(15A)은 바디(150A), 카메라(150B), 그리고 조명(150C)을 포함할 수 있다. 바디(150A)는 구 형상일 수 있다. 바디(150A)는 챔버(11)의 제 2 개구(11b)를 통해 삽입될 수 있으므로, 제 2 개구(11b)를 통과할 수 있는 충분히 작은 크기로 제공될 수 있다. 일 예로, 바디(150A)의 직경은 약 8cm 내지 12cm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바디(150A)의 형상은 이에 제한되지 않고, 다양한 형태를 가질 수 있다. 카메라(150B)는 복수 개로 제공될 수 있다. 카메라(150B)는 내부 공간(R)을 촬영하고, 모니터링할 수 있다. 복수 개의 카메라들(150B)은 바디(150A)에 제공될 수 있다. 일 예로, 복수 개의 카메라들(150B)은 바디(150A) 상에 제공될 수 있다. 조명(150C)은 복수 개로 제공될 수 있다. 조명(150C)은 내부 공간(R) 내의 명암을 조절할 수 있다. 조명(150C)은 빛의 파장, 세기, 편광 등을 조절할 수 있다. 복수 개의 조명들(150C)은 바디(150A)에 제공될 수 있다. 일 예로, 복수 개의 조명들(150C)은 바디(150A) 상에 제공될 수 있다.
복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 바디(150A)의 전 영역에 배치될 수 있다. 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 서로 교차하여 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 카메라들(150B) 중 서로 인접하는 임의의 제 1 카메라(150B) 및 제 2 카메라(150B) 사이에는 제 1 조명(150C)이 배치되고, 복수 개의 카메라들(150B) 중 서로 인접하는 임의의 제 1 조명(150C) 및 제 2 조명(150C) 사이에는 제 1 카메라(150B)가 배치될 수 있다. 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 다양한 배열을 가질 수 있다. 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 바디(150A)의 중심축(I)을 기준으로 서로 대칭되게 제공될 수 있다. 이와 달리, 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 바디(150A)의 중심축(I)을 기준으로 서로 비대칭되게 제공될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 반구의 표면을 따라 5X5의 배열을 갖도록 배치될 수 있다. 이와 달리, 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 다양한 개수, 배열, 밀도를 갖도록 제공될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제어부(18)는 모니터링 유닛(15A)을 제어할 수 있다. 제어부(18)는 카메라들(150B) 및 조명들(150C)의 온/오프를 제어할 수 있다. 제어부(18)는 복수 개의 카메라들(150B) 중 일부를 이용하여 내부 공간(R)을 모니터링하고, 복수 개의 조명들(150C) 중 일부를 이용하여 조명을 제공할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 유닛(15A)은 서로 이격된 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)을 가질 수 있다. 제어부(18)는 내부 공간(R)을 모니터링할 때, 제 1 영역(R1)의 카메라들(150B)을 이용하여 모니터링하고, 제 2 영역(R2)의 조명들(150C)을 이용하여 조명을 비출 수 있다. 이 때, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)이 서로 이루는 중심각(θ)은 약 60° 내지 약 120°일 수 있다. 바람직하게, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)이 서로 이루는 중심각(θ)은 약 90°일 수 있다. 서로 이격된 영역(R1,R2)의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)을 이용하여 내부 공간(R)을 모니터링함으로써, 조명들(150C)에 의한 반사 또는 간섭을 방지할 수 있다. 즉, 조명들(150C)에 의한 조명이 반사 재질을 갖는 집광 유닛(14)의 표면에 반사되어, 카메라들(150B)로 직접 수집되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C) 중 일부를 제어함으로써, 내부 공간(R) 중 일부 선택 영역만을 모니터링할 수 있다. 이로 인해, 모니터링 유닛(15A)을 이용한 다양한 모니터링이 가능하고, 카메라들(150B) 및 조명들(150C)을 제어하여 모니터링함으로써, 보다 정확한 이미지 정보를 획득할 수 있고, 모니터링 유닛(15A)의 신뢰도가 향상될 수 있다.
제 1 센서 유닛(16)은 내부 공간(R)의 일측에 제공될 수 있다. 제 1 센서 유닛(16)은 내부 공간(R)에서 생성된 극자외선(L2)의 출력 강도를 센싱할 수 있다. 제 1 센서 유닛(16)은 복수 개로 제공될 수 있다. 이동 유닛(17)은 모니터링 유닛(15A)과 결합되어, 모니터링 유닛(15A)을 이동시킬 수 있다. 이동 유닛(17)은 이동부(17B) 및 연결부(17A)를 포함할 수 있다. 이동부(17B)는 모니터링 유닛(15A)을 이동시키고, 연결부(17A)는 이동부(17B) 및 모니터링 유닛(15A)을 연결할 수 있다.
제어부(18)는 소스 유닛(12), 플라즈마 생성 유닛(13), 집광 유닛(14), 모니터링 유닛(15A), 제 1 센서 유닛(16), 그리고 이동 유닛(17)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(18)는 제 1 개구(11a)를 통한 소스 유닛(12)의 입출입 및 제 2 개구(11b)를 통한 모니터링 유닛(15A)의 입출입을 제어할 수 있다. 도 1 내지 도 4c의 극자외선 발생 장치(10)는 소스 유닛(12) 및 모니터링 유닛(15A)이 각각 입출입되는 별도의 개구들(11a,11b)을 갖는 것으로 도시하였으나, 이와 달리, 극자외선 발생 장치(10)는 단일 개구를 갖고, 단일 개구를 통해 소스 유닛(12) 또는 모니터링 유닛(15A)을 내부 공간(R)에 선택적으로 제공할 수 있다. 이 때, 제어부(18)는 단일 개구를 통해, 소스 유닛(12) 또는 모니터링 유닛(15A) 중 어느 하나를 내부 공간(R)으로 제공할 수 있다.
제어부(18)는 영상 표시부(미도시)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 제어부(18)는 모니터링 유닛(15A)이 획득한 이미지 정보를 영상 표시부(미도시)에 디스플레이할 수 있다. 또한, 제어부(18)는 내부 공간(R)의 이미지 정보를 통해, 이물질 산포에 따른 극자외선(L2)의 출력 강도를 비교할 수 있다. 즉, 제어부(18)는 이물질 산포 및 극자외선(L2)의 출력 강도의 트렌드를 분석하고, 이물질 산포에 따른 근적외선(L2)의 반사율을 산출할 수 있다. 나아가, 제어부(18)는 영상 표시부(미도시)에 디스플레이된 영상을 통해, 원격 조정하여 내부 공간(R)을 세정할 수 있다.
극자외선 발생 과정은, 고온 환경과 잔해물(debris)로 인해, 설비 내 광학 요소들이 급격하게 열화될 수 있다. 설비 내 광학 요소들이 열화될 경우, 극자외선의 출력에 영향을 받을 수 있다. 또한, 집광 유닛(14) 및 광학 유닛(미도시)들의 표면에는 잔해물이 흡착될 수 있다. 이러한 경우, 집광 유닛(14)의 집광 효율 및 반사 효율이 떨어질 수 있고, 결과적으로 극자외선의 공정 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 챔버(11) 내 내부 공간(R)의 모니터링이 요구된다. 그러나, 내부 공간(R)이 진공으로 제어되기 용이하기 위해 작게 형성된 개구들(11a,11b)로 인해, 이에 따라 원활한 내부 공간(R)의 촬영 및 모니터링이 어렵다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치(10)는, 작은 크기의 모니터링 유닛(15A)이 내부 공간(R)의 전방향을 측정함에 따라, 누락되는 영역없이 전 공간을 모니터링할 수 있다. 또한, 이미지의 왜곡이 없는 정확한 이미지 정보를 얻을 수 있으므로, 내부 공간(R)의 이물질의 산포를 정확하게 파악할 수 있다. 특히, 모니터링 유닛(15A)은 집광 유닛(14)의 표면에 흡착된 잔해물들에 대한 정확한 이미지 정보를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 유닛(15B)을 포함하는 극자외선 발생 장치(10)를 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5의 모니터링 유닛(15B)의 확대도이다. 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 유닛(15B)은, 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 모니터링 유닛(15A)와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위하여 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 모니터링 유닛(15B)은 바디(150A), 카메라(150B), 그리고 조명(150C)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 4c의 모니터링 유닛(15A)과 달리, 모니터링 유닛(15B)은 바디(150A)는 바(bar) 형상으로 제공될 수 있다. 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 바디(150A)에 제공될 수 있다. 도 6과 같이, 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C)은 바디(150A)의 일측면에 배치될 수 있다. 카메라(150B)는 복수 개로 제공될 수 있다. 카메라(150B)는 내부 공간(R)을 측정하고, 모니터링할 수 있다. 조명(150C)은 복수 개로 제공될 수 있다. 조명(150C)은 내부 공간(R) 내의 명암을 조절할 수 있다. 복수 개의 조명들(150C)은 바디(150A)에 제공될 수 있다. 제어부(18)는 바디(150A)의 길이 방향을 따라 배치된 복수 개의 카메라들(150B) 및 조명들(150C) 중 일부를 이용하여 내부 공간(R)을 모니터링하고, 이 때 복수 개의 조명들(150C) 중 일부를 이용하여 조명을 제공할 수 있다. 이 때, 이동 유닛(17)은 모니터링 유닛(15B)을 회전시키면서, 내부 공간(R)을 모니터링할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치(10)를 포함하는 노광 장치(1A)를 보여주는 도면이다. 극자외선 발생 장치(10)는 본 발명의 일 실시예들에 따른 모니터링 유닛들(15A,15B) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 노광 장치(1A)는 챔버(2), 광원계(10), 광학계(20), 기판계(60), 그리고 제어부(미도시)를 포함한다. 챔버(2)는 광원계(10), 광학계(20), 그리고 기판계(60)를 포함할 수 있다. 챔버(2)는 진공 챔버(2)일 수 있다. 챔버(2)는 진공 펌프(3)를 포함할 수 있다. 도 7의 노광 장치(1A)는, 도 1 내지 도 4c와 같이, 소스 유닛(12) 및 모니터링 유닛(15A)을 포함할 수 있다.
광원계(10, light source system)는 광을 발생시킬 수 있다. 기판(W)에 대해 노광 공정을 수행하는 노광광을 발생시킬 수 있다. 노광광은 극자외선(Extreme UV: EUV)일 수 있다. 극자외선은 10nm 내지 50nm의 파장을 가질 수 있다. 일 예로, 극자외선은 13.5nm의 파장을 가질 수 있다. 광원계(10)는 상술한 극자외선 발생 장치(10)일 수 있다. 다만, 챔버(11)는 제 1 챔버(11A) 및 제 2 챔버(11B)를 포함할 수 있다. 제 1 챔버(11A)는 제 1 내부 공간(R1)을 포함하고, 제 2 챔버(11B)는 제 2 내부 공간(R2)을 포함할 수 있다. 제 1 챔버(11A) 및 제 2 챔버(11B)가 결합되어, 제 1 내부 공간(R1) 및 제 2 내부 공간(R2)은 서로 연통될 수 있다. 이로 인해, 극자외선 발생 과정이 진공 하에서 이루어질 수 있다. 이와 달리, 챔버(11)의 형상은 변형 가능하다. 이하, 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략한다.
광학계(20)는 조명 광학계(30, illuminating optical system), 마스크계(40), 그리고 투영 광학계(50, projecting optical system)을 포함할 수 있다. 조명 광학계(30)는 광원계(10)로부터 전달받은 광을 마스크계(40)로 전달할 수 있다. 마스크계(40)는 조명 광학계(30)로부터 전달받은 광을 패터닝할 수 있다. 투영 광학계(50)는 마스크계(40)로부터 패터닝된 광을 기판계(60) 상으로 전달할 수 있다.
조명 광학계(30)는 제 1 반사 부재(34)를 포함할 수 있다. 제 1 반사 부재(34)는 미러(mirror)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제 1 반사 부재(34)는 다층 박막 미러일 수 있다. 제 1 반사 부재(34)는 복수 개의 제 1 서브 반사 부재들(34a,34b,34c,34d)을 포함할 수 있다. 도 6에서는, 4개의 제 1 서브 반사 부재들(34a,34b,34c,34d)을 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 제 1 반사 부재들의 개수 및 위치는 이에 한정되지 않는다. 제 1 서브 반사 부재들(34a,34b,34c,34d)은 광원계(10)로부터 전달받은 극자외선(L2)을 마스크계(40)로 전달할 수 있다. 제 1 서브 반사 부재들(34a,34b,34c,34d)로 인해, 극자외선(L2)은 최적의 균일성과 세기 분포를 갖도록 조절될 수 있다. 조명 광학계(30)는 가스 공급 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 가스 공급 부재(미도시)는 아르곤(Ar), 수소(H2), 또는 질소(N2) 등의 세정 가스를 공급할 수 있다. 선택적으로, 조명 광학계(30)는 독립적인 진공 챔버 또는 진공 펌프(미도시)를 포함할 수 있다. 이외에도, 조명 광학계(30)는 다양한 렌즈 및 광학 요소들을 포함할 수 있다.
마스크계(40)는 회로 패턴이 형성된 레티클(42) 및 레티클(42)을 지지하는 레티클 스테이지(44)를 포함할 수 있다. 마스크계(40)는 조명 광학계(30)로부터 입사된 광을 패터닝할 수 있다. 일 예로, 마스크계(40)는 조명 광학계(30)로부터 입사된 광을 선택적으로 투영 및 반사시켜 패터닝할 수 있다. 마스크계(40)는 패터닝된 광을 투영 광학계(50)로 입사시킬 수 있다.
투영 광학계(50)는 제 2 반사 부재(54)를 포함할 수 있다. 투영 광학계(50)는 레티클의 패턴을 축소 투영시킬 수 있다. 조명 광학계(30)와 투영 광학계(50)는 서로 연통 구조일 수 있다. 선택적으로, 조명 광학계(30)와 투영 광학계(50)는 서로 독립되어 제공될 수 있다. 제 2 반사 부재(54)는 미러(mirror)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제 2 반사 부재(54)는 다층 박막 미러일 수 있다. 제 2 반사 부재(54)는 복수 개의 제 2 서브 반사 부재들(54a,54b,54c,54d,54e,54f)을 포함할 수 있다. 도 6에서는, 6개의 제 2 서브 반사 부재들(54a,54b,54c,54d,54e,54f)을 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 제 2 반사 부재들의 개수 및 위치는 이에 한정되지 않는다. 제 2 서브 반사 부재들(54a,54b,54c,54d,54e,54f)은 마스크계(40)로부터 전달받은 패터닝된 광을 투영시켜, 기판계(60)로 전달할 수 있다. 투영 광학계(50)는 가스 공급 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 가스 공급 부재(미도시)는 아르곤(Ar), 수소(H2), 또는 질소(N2) 등의 세정 가스를 공급할 수 있다. 선택적으로, 투영 광학계(50)는 독립적인 진공 챔버 또는 진공 펌프(미도시)를 포함할 수 있다. 이외에도, 투영 광학계(50)는 다양한 렌즈 및 광학 요소들을 포함할 수 있다.
투영 광학계(50)의 일측에는 제 2 센서 유닛(56)이 제공될 수 있다. 제 2 센서 유닛(56)은 투영 광학계(50) 내의 패터닝된 광(PL)의 출력 강도를 센싱하고, 이에 대한 정보를 제어부(미도시)로 전송할 수 있다. 제 2 센서 유닛(56)은 복수 개 제공될 수 있다. 또한, 제 2 센서 유닛(56)의 위치는 제한되지 않고, 마스크계(40)의 일측에 제공될 수 있다.
기판계(60)는 지지 부재(62)를 포함할 수 있다. 지지 부재(62)의 상면에는 기판(W)이 안착될 수 있다. 지지 부재(62)는 기판(W)을 고정시키는 클램프(미도시)를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 지지 부재(62)는 기판(W)을 진공 흡입 또는 정전기력으로 지지 및 고정시킬 수 있다. 광학계(20)로부터 입사된 광으로 인해, 기판(W)이 노광되어 기판(W) 상에 패턴이 전사될 수 있다.
제어부(미도시)는 광원계(10)의 챔버(11) 내에 소스 유닛(12) 및 모니터링 유닛(15A)을 선택적으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 극자외선(L2)을 이용한 노광 공정 및 내부 공간(R)의 모니터링을 선택하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 내부 공간(R)의 모니터링 주기를 설정하여, 정기적으로 모니터링을 수행할 수 있다. 나아가, 모니터링으로 획득한 이미지 정보들을 이용하여, 원격 조정을 이용하여 챔버(11) 내 세정이 가능할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 발생 장치(10)를 포함하는 노광 장치(1B)를 보여주는 도면이다. 극자외선 발생 장치(10)는 본 발명의 일 실시예들에 따른 모니터링 유닛들(15A,15B) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 노광 장치(1B)는 챔버(2), 광원계(10), 광학계(20), 기판계(60), 그리고 제어부(미도시)를 포함한다. 도 8의 노광 장치(1B)는, 도 7의 노광 장치(1A)와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위하여 중복되는 설명은 생략한다. 다만, 도 8의 노광 장치(1B)는, 극자외선 발생 장치(10)가 단일 개구를 통해 소스 유닛(12) 또는 모니터링 유닛(15A) 중 어느 하나를 내부 공간(R)으로 제공할 수 있다. 즉, 노광 장치(1B)는 소스 유닛(12)을 이용해 노광 공정을 진행한 후에, 소스 유닛(12)과 모니터링 유닛(15A)을 교체하여 모니터링 작업을 수행할 수 있다.
이상에서, 극자외선 발생 장치(10)를 포함하는 노광 장치(1)을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 극자외선 발생 장치(10)는 이에 한정되지 않고, 극자외선을 생성시켜 수행하는 다른 다양한 공정들에 적용 가능하다. 일 예로, 극자외선 발생 장치(10)는 극자외선을 이용한 검사 장비에 적용 가능하다. 일 예로, 검사 장비는 레티클을 검사하는 장비일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 노광 장치들(1A,1B)은 챔버(2) 내 광원계(10), 광학계(20), 그리고 기판계(60)를 포함하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이들 각각은 독립된 진공 챔버를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에서는 극자외선 발생 장치가 전방향 모니터링이 가능한 모니터링을 갖는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 국한되지 않고, 전방향 모니터링 유닛은 다양한 구성에 적용될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. 내부 공간을 포함하는 챔버;
    상기 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛;
    상기 내부 공간에 배치되고, 상기 플라즈마로부터 생성된 광을 집광하는 집광 유닛; 그리고
    상기 내부 공간의 전방향(all direction) 모니터링이 가능한 모니터링 유닛을 포함하는, 극자외선 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛은:
    바디; 및
    상기 바디에 제공된 복수 개의 카메라들을 포함하는, 극자외선 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛은, 상기 바디에 제공된 복수 개의 조명들을 더 포함하는, 극자외선 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수 개의 카메라들 중 서로 인접하는 제 1 카메라와 제 2 카메라 사이에는 제 1 조명이 배치되고, 상기 복수 개의 조명들 중 서로 인접하는 상기 제 1 조명과 제 2 조명 사이에는 상기 제 1 카메라가 배치되는, 극자외선 발생 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하는, 극자외선 발생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바디는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 이격된 제 2 영역을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 모니터링 유닛으로 상기 내부 공간을 모니터링할 때, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 어느 하나에 제공된 상기 카메라로 상기 내부 공간을 모니터링하고, 다른 하나에 제공된 상기 조명으로 조명을 제공하는, 극자외선 발생 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역이 이루는 각은 약 60° 내지 약 120°인, 극자외선 발생 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 카메라들의 위치 정보들 및 상기 카메라들이 측정한 상기 공간의 이미지들을 제공받고, 상기 내부 공간의 이미지를 디스플레이하는 영상 표시부를 포함하는, 극자외선 발생 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 내부 공간에 배치되고, 상기 광의 출력 강도를 센싱하는 센서 유닛을 더 포함하는, 극자외선 발생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 집광 유닛의 표면을 측정하고, 상기 표면의 이물질 산포에 따른 상기 광의 출력 강도를 측정하여 상기 광의 반사율을 산출하는, 극자외선 발생 장치.
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