KR20240073649A - 극자외선 빔 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

EUV 빔 생성 장치는 구동 빔을 두 갈래로 분리하는 빔 분기 장치, 상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔을 생성하고, 상기 EUV 빔을 상기 구동 빔들과 다른 방향으로 전파시키는 상기 고체 매질을 포함한다.

Description

극자외선 빔 생성 장치 및 방법{APPARATUS ANS METHOD FOR EXTREME ULTRAVIOLET BEAM GENERATION}
본 개시는 고차조화파 생성(High harmonics generation, HHG) 기반 극자외선 빔 생성에 관한 것이다.
극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 광원은 10~120nm 파장 대역의 광원으로서, 짧은 파장에서 기인한 우수한 회절 한계(diffraction limit)로 인해 다양한 분야에서 각광받는 광원이다. EUV는 레이저 유도 플라즈마(Laser produced plasma), 자유 전자 레이저(Free electron laser), 또는 고차조화파 생성(High harmonics generation, HHG)을 통해 생성되고, 높은 시공간 분해능을 요구하는 패터닝 및 리소그래피(patterning and lithography) 분야, 분광(spectroscopy) 분야, 이미징(imaging) 분야 등에 활용되고 있다.
한편, 대부분의 물질이 EUV를 흡수하기 때문에, EUV 전달 및 집광에 투과형 광학계를 사용할 수 없고, 복잡한 반사식 광학 시스템을 사용해야 해서, 이를 EUV의 활발한 응용을 방해하는 원인으로 볼 수 있다. 게다가 EUV 리소그래피 장치 등의 EUV 장치는 충분한 반사 효율을 얻기 위해서 매우 비싸고 복잡한 다층-박막 거울을 사용하고 있으며, 짧은 파장으로 인해 1나노미터 오더 이하의 평탄도가 요구된다. 이러한 EUV 장치는 크고 비싸며 EUV 제어가 쉽지 않은 단점이 있다.
본 개시는 고차조화파 생성 기반의 극자외선 빔 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 개시는 비동축으로 전파하는 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질에 입사시켜 고체 매질에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 극자외선 빔을 집광하고, 구동 빙을 회절시켜 극자외선 빔을 스캐닝하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 개시는 원 대칭 형태의 비동축 고차조화파 생성 기반으로 극자외선 빔을 베셀 빔 형태로 고집광하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
실시예들에 따른 EUV 빔 생성 장치로서, 구동 빔을 두 갈래로 분리하는 빔 분기 장치, 상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔을 생성하고, 상기 EUV 빔을 상기 구동 빔들과 다른 방향으로 전파시키는 상기 고체 매질을 포함한다.
상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들은 동일한 광 경로를 통해 진행한 후, 상기 집광 렌즈에 도달할 수 있다.
상기 고체 매질은 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치할 수 있다.
상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 집광될 수 있다.
상기 빔 분기 장치는 월라스턴 프리즘(Wollaston prism)을 포함할 수 있다.
상기 EUV 빔 생성 장치는 회절 격자 무늬에 따라 구동 빔을 회절시키는 공간-광 변조기를 더 포함하고, 상기 공간-광 변조기에서 회절된 구동 빔이 상기 빔 분기 장치로 전달될 수 있다.
상기 공간-광 변조기는 입력된 구동 빔을 회절시키기 위한 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력받아서, 상기 입력된 구동 빔을 단축 방향으로 회절시키고, 상기 고체 매질은 회절된 한 쌍의 구동 빔들에 의해 전파 방향이 변경된 EUV 빔을 생성할 수 있다.
실시예들에 따른 EUV 빔 생성 장치는 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 스캐닝을 위해 입력된 회절 격자 무늬에 따라 구동 빔을 회절시키는 공간-광 변조기, 회절된 구동 빔을 두 갈래로 분리하는 빔 분기 장치, 상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 EUV 빔을 생성하고, 상기 EUV 빔을 상기 구동 빔들과 다른 방향으로 전파시키는 상기 고체 매질을 포함한다. 상기 고체 매질에서 생성된 EUV 빔은 회절된 구동 빔에 의해 조향(steering)된 방향으로 전파한다.
상기 공간-광 변조기는 각기 다른 주기를 가지는 선형 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력받을 수 있다.
상기 고체 매질은 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치할 수 있다.
상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 집광될 수 있다.
실시예들에 따른 EUV 빔 생성 장치는 구동 빔을 링 형태의 서로 다른 반경의 구동 링 빔들로 분리하는 환형 마스크, 분리된 한 쌍의 구동 링 빔들을 집광 렌즈로 전달하는 악시콘 렌즈, 상기 악시콘 렌즈를 지나온 상기 한 쌍의 구동 링 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고 상기 한 쌍의 구동 링 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 생성된 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 링 빔을 전파시키는 상기 고체 매질을 포함한다.
상기 고체 매질은 상기 한 쌍의 구동 링 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치할 수 있다.
상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 링 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 집광될 수 있다.
상기 EUV 링 빔은 전파하면서 상기 초점 위치 부근에서 베셀 빔 형태의 간섭빔 형태로 재구성되어 집광될 수 있다.
실시예들에 따른 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔 생성 장치의 동작 방법으로서, 비동축으로 전파하는 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계, 그리고 상기 고체 매질에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 빔을 구동 빔과 분리하여 전파시키는 단계를 포함한다.
상기 고체 매질이 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치함으로써, 상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 간섭 혹은 집광될 수 있다.
상기 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계는 공간-광 변조기에 EUV 스캐닝을 위한 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력하여 구동 빔을 회절시키는 단계, 그리고 회절된 구동 빔을 두 갈래로 분리한 후, 분리된 상기 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 실극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔 생성 장치의 동작 방법으로서, 구동 빔을 링 형태의 서로 다른 반경의 구동 링 빔들로 분리하는 단계, 악시콘 렌즈와 집광 렌즈를 통해 분리된 한 쌍의 구동 링 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계, 그리고 상기 고체 매질에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 링 빔을 전파시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고체 매질이 상기 한 쌍의 구동 링 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치함으로써, 상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 링 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 베셀 빔 형태로 집광될 수 있다.
본 개시에 따르면, 비초점 위치의 고체 매질에서의 비동축 고차조화파 생성을 통해, EUV 빔을 생성 및 집광, 스캐닝할 수 있고, 또한 베셀 빔 형태로 고집광된 EUV 빔을 생성할 수 있다.
본 개시에 따르면, EUV 빔의 단일 방향 조향 및 집광이 가능하고, EUV 대역 회절 한계 이하인 나노 수준의 중심 로브 크기를 가지는 EUV 베셀 빔을 생성할 수 있다.
본 개시에 따르면, 다층-박막 거울을 사용할 필요 없이, EUV 빔을 공간 상에서 자유롭게 제어할 수 있어서, 반도체 샘플 결함 검사, 두께 측정, 선폭 측정 등의 나노미터급의 초정밀 측정이나, 원자의 초정밀 분광, 고성능 극자외선 현미경, 반도체 리소그래피 등에 활용될 수 있다.
EUV는 높은 집적도를 요구하는 반도체 공정에서 차세대 광원으로 주목 받고 있지만, 높은 흡수율 특성으로 인해 EUV를 전송하고 제어하는 것이 무척 까다로운데, 본 개시에 따르면, 간단한 구성을 통해 EUV 생성 및 공간적 제어할 수 있기 때문에 반도체 산업에서의 EUV 활용성을 높일 수 있다.
본 개시에 따르면, 극자외선 광원의 소형화, 높은 확장성 및 합리적 가격을 제공할 수 있다.
도 1은 가스 매질에서의 고차조파화 생성을 설명하는 도면이다.
도 2는 고체 매질에서의 고차조화파 생성을 설명하는 도면이다.
도 3은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 구성도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 고체 매질에서의 EUV 빔 집광을 설명하는 도면이다.
도 5와 도 6은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 EUV 빔 집광 결과를 설명하는 도면이다.
도 7은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 EUV 빔 스캐닝을 설명하는 도면이다.
도 8은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 EUV 빔 스캐닝 결과를 설명하는 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 구성도이다.
도 10과 도 11은 다른 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치에서 생성되는 빔 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 12와 도 13은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
설명에서, 도면 부호 및 이름은 설명의 편의를 위해 붙인 것으로서, 장치들이 반드시 도면 부호나 이름으로 한정되는 것은 아니다.
설명에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 가스 매질에서의 고차조파화 생성을 설명하는 도면이고, 도 2는 고체 매질에서의 고차조화파 생성을 설명하는 도면이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔은 레이저 유도 플라즈마(Laser produced plasma), 자유 전자 레이저(Free electron laser), 또는 고차조화파 생성(High harmonics generation, HHG)을 통해 생성될 수 있다. 이 중에서 고차조화파 생성 기술은 매질 내에서 주파수가 상향 변환되는 비선형 현상을 이용하여 고차조화파를 생성하는 기술로서, 강한 세기의 구동 빔이 매질에 입사하여 유도된 짧은 파장의 광자가 방출되는 현상이다. 고차조화파 생성에 가스 매질(gas medium) 또는 고체 매질(solid medium)이 사용될 수 있다.
한편, EUV 광원은 구동 레이저와 시공간적인 동기화로 인해 우수한 결맞음성 및 직진성을 가져 광 전달 및 제어가 용이하다는 장점을 지닌다. 이러한 장점을 바탕으로 EUV 고차조화파 빔을 공간적으로 제어하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 하지만, EVU 빔을 구동 빔과 분리하여 선택적으로 획득하기 위해 추가적인 광학 소자 혹은 필터를 어쩔 수 없이 사용해야 하는데, 이러한 광학 소자나 필터가 극자외선의 유효 광량을 크게 감소시키며, 진공에서 전파하는 극자외선의 특성상 광학계 구축의 난이도가 높다는 단점이 있다.
도 1을 참고하면, EUV 빔 생성을 위해 가스 매질을 사용하면, 데미지 이슈로부터 자유롭고 생성된 EUV 빔의 광량이 높다는 장점이 있으나, 위상정합조건(phase matching condition)에 민감하다는 단점이 있다.
위상정합조건이란, 고차조화파 생성에 관여하는 구동 빔(driving beam)과 생성되는 고차조화파(high harmonics) 빔 간의 파수벡터(wave vector)의 크기와 방향이 일치하는 조건을 말한다. 위상정합조건이 일치하여야 높은 효율로 조화파 생성이 가능한데, 광의 세기(intensity) 분포에 굉장히 민감하다. 예를 들면, 렌즈에 의해 고집광(tight focus)된 구동 빔이 가스 매질에 입사되면, 광의 세기 분포 기울기가 굉장히 가파르게 되고, 이러한 광의 세기 분포 기울기에 의해 위상정합조건이 불일치하게 된다. 따라서, 초점 부근에서 위상정합조건이 공간별로 불일치하게 되어서, 원하는 방향이 아닌 왜곡된 방향으로 EUV 고차조화파가 전파/발산한다. 이처럼, 위상정합조건에 민감한 기체 매질의 영향으로 EUV 빔 제어가 쉽지 않기 때문에, 주로 약하게 집광(loose-focusing)된 구동 빔으로 조화파를 생성할 수밖에 없다.
도 2를 참고하면, EUV 빔 생성을 위해 고체 매질을 사용하면, 가스 매질에 비해 단위 면적당 방출할 수 있는 고차조화파 광자(photon)의 수는 많지만, EUV의 특성 상 대부분의 물질에서 재흡수(re-absorption)되고, 구동 빔의 전파방향 기준으로 고체 매질의 끝단에서 생성된 EUV 고차조화파만이 방출된다. 따라서 광량이 가스 매질의 경우보다 수백~수천 배 적을 수밖에 없다.
하지만, 고체 매질에서의 EUV 재흡수 문제는 위상정합조건의 측면에서 장점으로 작용할 수 있다. 즉, EUV 고차조화파가 고체 매질 끝단(수십 nm 두께)의 얇은 층에서 생성되기 때문에, 해당 국소 부위에서는 구동 빔의 광량 변화가 크지 않다. 광량이 급격히 변할 만큼 생성 공간이 광범위하지 않기 때문이다. 따라서 생성되는 조화파는 매질 끝단에서의 구동 빔의 파수벡터 분포를 그대로 인계 받을 수 있다. 따라서, 구동 빔의 파수벡터를 제어함에 따라, 고체 매질을 통해 생성되는 EUV 고차조화파의 파수벡터를 자유롭게 제어할 수 있게 된다.
다음에서 이러한 고체 매질을 통해 EUV 고차조화파를 생성하고, 이를 자유롭게 제어하는 장치 및 방법에 대해 설명한다.
도 3은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 구성도이고, 도 4는 한 실시예에 따른 고체 매질에서의 EUV 빔 집광을 설명하는 도면이다.
도 3을 참고하면, EUV 빔 생성 장치(100)는 구동 빔(10)을 고체 매질(110)로 입사하여 고체 매질(110)에서 생성되는 EUV 빔들(20, 21)을 지정된 경로(예를 들면, 스펙트로미터나 이미징 시스템 등)로 출력하고, EUV 빔 생성에 사용된 구동 빔이, EUV 빔들(20, 21)로 측정/가공하고자 하는 샘플에 영향을 주지 않도록 걸러준다. 이때, EUV 빔 생성 장치(100)는 두 갈래로 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질(110)에 입사하고, 고체 매질(110)에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 빔의 전파 방향을 구동 빔과 다르게 만들어서, EUV 빔을 집광할 수 있다. 이를 비동축(non-collinear) 고차조화파 생성이라고 부른다. 종래에는 동일 경로에서 EUV 파장만을 투과하고 구동 빔의 파장을 차단하는 금속 필터를 사용하였는데, 금속 필터에 의해 고차조화파의 광량이 저하되고, 구동 빔이 금속 필터를 손상시키는 문제가 있었다. 하지만, 비동축 고차조화파 생성을 통해 구동 빔과 EUV 빔이 자연스럽게 분리되어 전파하므로, EUV 빔의 광량에 영향을 주는 금속 필터를 사용할 필요가 없다. 즉, EUV 빔 생성 장치(100)는 비동축 고차조화파 생성을 통해, 구동 빔과 분리한 채로 EUV 고차조화파 빔을 생성 및 제어할 수 있다.
비동축 고차조화파 생성은 파동 모델과 광자 모델로 설명될 수 있다. 파동 모델의 경우, 두 구동 빔들이 매질에 입사하면 매질 내에 레이저 유도 격자가 생성되는데 파동 모델에 의해 생성되는 조화파는 레이저 유도 격자에 의해 회절되기 때문에 전파 방향이 구동 빔과는 다르게 결정될 수 있다. 광자 모델의 경우, 두 구동 빔들이 가지고 있는 광자의 개수로 설명할 수 있다. 예를 들어, 7차 조화파가 생성된다면, 두 구동 빔들은 광자 1개와 6개, 광자 2개와 5개, 광자 3개와 4개, 광자 4개와 3개, 광자 5개와 2개, 광자 6개/1개 등 다양한 조합으로 관여할 수 있는데, 관여한 광자 수의 운동량 보존 법칙에 의해 조화파의 전파 방향이 결정될 수 있다. 예를 들어, 구동 빔 k1의 방향과 광자 수 q1 그리고, 구동 빔 k2의 방향과 광자 수 q2에 의해, q차 조화파 kq가 전파하는 발산각이 결정될 수 있다.
구체적으로, EUV 빔 생성 장치(100)는 구동 빔(10)을 공간에서 회절시키는 공간-광 변조기(spatial light modulator, SLM)(120), 비동축 고차조화파 생성을 위해 공간-광 변조된 구동 빔을 두 갈래로 분기하는 빔 분기 장치(130), 두 갈래로 분기된 한 쌍의 구동 빔들의 편광을 일치시키는 편광기(Polarizer)(140), 한 쌍의 구동 빔들(beam 1, beam 2)의 편광을 동시에 회전시킬 수 있는 자유도를 제공하는 반파장판(half-wave plate, HWP)(150), 한 쌍의 구동 빔들의 상대적인 광경로차를 제어하고 일치시키는 지연 라인(delay line)(160), 고체 매질(110)로 한 쌍의 구동 빔들을 시공간적으로 겹치도록 입사시키는 집광 렌즈(focusing lens)(170), 그리고 한 쌍의 구동 빔들이 비동축으로 입사되면 고차조화파 현상을 통해 EUV 빔들(20, 21)을 생성하는 고체 매질(110)을 포함할 수 있다. 이처럼, EUV 빔 생성 장치(100)는 한 쌍의 구동 빔들이 겪는 광 경로를 동일하게 설정함으로써, 매질 표면에서 구동 빔들이 이루는 간섭 패턴을 일정하게 유지하고, 결과적으로 EUV 생성 및 제어의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.
구동 빔(10)은 공간-광 변조기SLM)(120), 빔 분기 장치(130), 편광기(140), 반파장판(150)을 지나면서 같은 편광을 가지는 한 쌍의 구동 빔들로 전파된다. 한 쌍의 구동 빔들은 지연 라인(160) 및 집광 렌즈(170)에 의해, 고체 매질(110)에서 시공간적으로 겹쳐지게 입사되고, EUV 고차조화파가 각 차수에 해당하는 발산각(divergence angle)을 가지며 각기 다른 방향으로 전파한다. 이때, 고체 매질(110)을 두 구동 빔들이 집광되는 초점보다 앞 쪽(비초점 부근)에 위치시킴으로써, EUV 고차조화파가 구동 빔의 수렴 파면(converging wavefront)을 가지고 고체 매질(110)의 표면에서 생성되도록 한다.
구동 빔(10)은 고체 매질(110)에서 EUV 빔들을 생성하기 위해 입사되는 빔으로서, 예를 들면, 적외선(Infrared, IR) 레이저(미도시)로부터 출력되는 IR 빔일 수 있다. 예를 들면, IR 레이저는 펨토초 레이저일 수 있고, 실험에서는 805nm wavelength, 40fs 펄스 간격(pulse duration), 1kHz 반복률(repetition rate)의 펄스열을 생성하는 펨토초 레이저가 사용되었다.
공간-광 변조기(SLM)(120)는 회절 격자 무늬를 포함할 수 있고, 구동 빔(10)을 공간에서 회절시킨다. 이때, 공간-광 변조기(SLM)(120)에 회절 격자 무늬를 입력하면, 구동 빔(10)은 공간-광 변조기(SLM)(120)에 의해 광학적으로 회절을 겪어 전파 방향이 꺾인 채로 모든 광학계를 통과한 후, 고체 매질(110)에 입사하는데, 회절 각도에 따라 두 빔들이 고체 매질(110) 표면에서 비동축으로 맺히는 위치 및 각도가 달라진다. 이에 따라 생성되는 고차조화파의 파수 제어가 가능하고, 최종적으로 EUV 빔의 단축 방향 스캐닝이 가능하게 된다.
빔 분기 장치(130)는 비동축 고차조화파 생성을 위해 공간-광 변조된 구동 빔을 두 갈래로 분기하는 광학 장치로서, 복굴절성을 가지고 있어서 편광에 따라 두 갈래로 빔을 분기할 수 있는 월라스턴 프리즘(Wollaston prism)일 수 있다.
빔 분기 장치(130)에서 분기된 한 쌍의 구동 빔들은 편광기(140)에 의해 편광이 일치되고, 반파장판(150)에 의해 편광이 동시에 회전될 수 있다.
지연 라인(160)은 한 쌍인 구동 빔들의 상대적인 광경로차를 제어하고 일치시키는 광학 장치로서, 쐐기 형태의 지연 라인(Wedge delay line)일 수 있다.
집광 렌즈(170)는 지연 라인(160)을 통과한 한 쌍의 구동 빔을 고체 매질(110)로 겹치게끔 입사시킨다. 집광 렌즈(170)는 예를 들면, 초점 거리(focal length)가 50mm인 볼록 렌즈일 수 있다.
고체 매질(110)은 비선형 매질로서, 예를 들면, MgO 매질일 수 있다. 여기서, 고체 매질(110)의 위치는 집광 렌즈(170)의 초점(focus)보다 앞 쪽에 위치하는 특징이 있다. 즉, 고체 매질(110)을 한 쌍의 두 구동 빔들이 집광되는 초점보다 앞 쪽에 위치시킴으로써, 구동 빔에 의해 고체 매질(110)에서 생성되는 조화파가 전파하면서 집광되도록 만든다. EUV 빔들의 전파 방향은 광자의 운동량 보존 및 레이저 유도 회절 격자에 의한 조화파의 파장에 따라 결정된다.
고체 매질(110)에 한 쌍의 구동 빔들이 서로 겹쳐지게끔 입사되면, 두 구동 빔들이 이루는 각도에 따른 간섭에 의해 매질 표면에 일시적인 레이저 유도 격자가 생성된다. 매질 표면에서 정의되는 구동 빔의 광량은 고차조화파를 회절시키는 일종의 회절 격자의 역할을 하게 되며, 각 고차조화파는 그 차수에 따라 각기 다른 각도로 회절된다. 고체 매질(110)을 비초점 부근에 위치시킴으로써, 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 한점으로 집광된다. 한편, 비동축 고차조화파 현상을 통해, 고체 매질(110)에서 생성되는 EUV 빔들(20, 21)의 전파 방향이 구동 빔(10-1, 10-2)과 다르게 만들어 진다. 따라서, 구동 빔(10-1, 10-2)의 방향에만 차단 블록을 설치해서 구동 빔이 EUV 빔들의 전파 방향으로 전파하는 것을 손쉽게 차단할 수 있다.
한편, 도 4를 참고하면, 구동 빔이 파수벡터의 분포인 수렴 파면을 가지고 고체 매질(110)에 입사하기 때문에, 생성되는 EUV 고차조화파도 구동 빔의 수렴 파면을 가지고 자연스럽게 집광될 수 있다. 즉, 고차조화파가 고체 매질(110)에서 생성이 되더라도 재흡수 문제로 인해 고체 매질(110)의 끝단의 매우 얇은 층에서만 유효하게 생성되므로, 위상정합조건에 둔감해서 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 전파할수 있다.
따라서, EUV 빔 생성 장치(100)는 매우 비싸고 복잡한 다층-박막 거울을 사용하지 않고도, 고체 매질에서의 비동축 고차조화파 생성을 통해 집광된 EUV 빔을 생성할 수 있다.
도 5와 도 6은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 EUV 빔 집광 결과를 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하면, EUV 빔 생성 장치(100)에서, 한 쌍의 구동 빔들이 고체 매질(110)에 비동축으로 입사하면, 고체 매질(110)에서 생성되는 고차조화파들은 구동 빔과 다른 방향으로 전파하고, 이를 초점으로부터 멀리 떨어진 평면(Far-field)에서 측정해 보면 발산각(divergence angle)에 따른 EUV 빔 프로파일(10)을 얻을 수 있다.
발산각에 대한 세기 분포(20)에서, 빔 프로파일(10)에서 해당하는 두 구동 빔들의 관여 광자 수를 확인할 수 있다. 세기 분포(20)에서, 점선은 7차 조화파(7H)에 관여한 광자 수와 운동량 보존 법칙에 따른 발산각을 나타내고, 실선은 9차 조화파(9H)에 관여한 광자 수와 운동량 보존 법칙에 따른 발산각을 나타낸다.
EUV 빔 생성 장치(100)에서 생성된 EUV 고차조화파의 차수별(파장별) 발산각 프로파일(30)을 보면, 두 구동 빔들의 광자 운동량 보존 혹은 구동 빔에 의한 레이저 유도 격자 효과로 인해, EUV 고차조화파들(H7, H9, H11, H15, H17)의 발산각이 파장별로 다름을 알 수 있다. q번째 고조파의 발산이 tan*?* = tan*/을 충족함을 알 수 있다. 또한 조화파의 전파 방향들은 구동 빔의 전파 방향과 다르기 때문에, 금속 빔 블록을 간단히 설치함으로써 구동 빔을 물리적으로 막을 수 있다.
이처럼, EUV 빔 생성 장치(100)에서 생성된 고차조화파가 정의된 파동 벡터 방향으로 전파하는 특성을 확인할 수 있다. 또한, 고체 매질(110)의 뒤에서 특정 발산각으로 전파하는 차수별 광량을 측정해 보면, 7차에서 17차에 해당하는 조화파 성분이 계산식에 따라 정의된 각도로 잘 전파하는 것을 확인할 수 있었다.
도 6을 참고하면, EUV 빔 생성 장치(100)에서 생성된 7차 고차조화파(7H, 115nm)를 측정한 결과, 초점에서의 빔 폭은 12um이고, 시뮬레이션과 비교하더라도 우수한 전파 및 집광 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이처럼, EUV 빔 생성 장치(100)는 매우 비싸고 복잡한 다층-박막 거울을 사용하지 않고도, 고체 매질에서의 비동축 고차조화파 생성을 통해 EUV 빔을 손쉽게 집광할 수 있다.
도 7은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 EUV 빔 스캐닝을 설명하는 도면이고, 도 8은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 EUV 빔 스캐닝 결과를 설명하는 도면이다.
도 7을 참고하면, EUV 빔 생성 장치(100)의 공간-광 변조기(SLM)(120)를 통해, 구동 빔을 회절시켜, 고체 매질(110)에서 생성되는 EUV 빔의 전파 방향을 조향(steering)함으로써, EUV 빔을 스캐닝할 수 있다. EUV 빔 생성 장치(100)는 공간-광 변조기(SLM)(120)를 통해 회절된 구동 빔을 1방향, 2방향, 또는 3방향과 같이 서로 다른 방향으로 전파시킴으로써, 고체 매질(110) 표면에 두 빔이 비동축으로 맺히는 위치 및 각도가 달라지게 만들고, 결과적으로 고체 매질(110)에서 생성되는 EUV 빔들의 전파 방향을 가변시킬 수 있다.
공간-광 변조기(SLM)(120)에 위상 맵을 가진 회절 격자 무늬(예를 들면, 각 픽셀이 한 위상(0~2pi)으로 이루어 진 위상 맵)를 입력하면, 구동 빔은 회절 격자 방정식(Grating equation)에 의해 광학적으로 회절을 겪고 전파 방향이 꺾인 채로 모든 광학계를 통과한 후, 고체 매질(110) 표면에 두 빔이 비동축으로 맺히는 위치 및 각도가 달라진다. 이처럼, EUV 빔 생성 장치(100)는 공간-광 변조기(SLM)(120)에 각기 다른 주기를 가지는 선형 회절 격자 무늬를 시간에 따라 연속적으로 입력함으로써, 구동 빔을 단축 방향으로 회절시키고, 회절된 한 쌍의 구동 빔들에 의해 고체 매질(110)에서 생성되는 고차조화파의 파수 제어가 가능하고, 최종적으로 EUV 빔을 단축 방향에서 조향하도록 제어할 수 있다.
도 8의 (a)를 참고하면, 실험을 통해, 구동 빔의 회절 각도와 EUV 빔의 이동(shift) 각도가 선형 관계인 것을 확인할 수 있다. 따라서, EUV 빔 생성 장치(100)는 구동 빔의 회절을 통해 EUV 빔을 자유롭게 스캐닝할 수 있다. 공간-광 변조기(SLM)(120)에 적용된 위상 맵의 주기 간격을 조절하면, 구동 빔의 회절각은 단축 방향으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 공간-광 변조기(SLM)(120)에 블레이즈드 격자(blazed gratings) 모양의 위상 맵이 적용될 수 있다.
도 8의 (b)를 참고하면, 실험을 통해, 시퀀스(sequence)에 따라 다양한 발산각으로 EUV 빔을 실시간으로 스캐닝할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 실시간으로 공간-광 변조기(SLM)(120)에 위상 맵을 다르게 입력함으로써, EUV 빔을 실시간으로 스캐닝할 수 있다.
이와 같이, EUV 빔 생성 장치(100)는 EUV 빔 스캐닝을 위한 별도의 광학계나 기계적인 움직임을 갖는 소자 없이도, EUV 빔을 생성함과 동시에 공간 상에서 스캐닝할 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 구성도이고, 도 10과 도 11은 다른 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치에서 생성되는 빔 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 9 참고하면, EUV 빔 생성 장치(200)는 비동축 고차조화파 생성을 기반으로, 링 형태로 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질(210)로 입사하여 EUV 빔을 EUV 베셀 빔(Bessel beam) 형태로 집광할 수 있다. 이를 위해, EUV 빔 생성 장치(200)는 구동 빔을 두 링 빔들로 분리하는 환형 마스크(annular mask)(220), 환형 마스크(220)에서 분리된 원형 내부 빔과 원형 외부 빔을 전파시켜 집광시키는 원뿔형 광학 장치인 악시콘 렌즈(Axicon lens)(230), 악시콘 렌즈(230)를 통과한 한 쌍의 구동 링 빔들을 서로 다른 각도로 고체 매질(210)로 집광시키는 집광 렌즈(240), 한 쌍의 구동 링 빔들이 입사되면 고차조화파 생성 현상을 통해 EUV 링 빔들을 생성하는 고체 매질(210)을 포함할 수 있다. 이때, EUV 빔 생성 장치(200)는 구동 빔 차단 블록(250)을 통해 EUV 링 빔들과 다른 방향으로 전파하는 구동 빔을 차단할 수 있다.
좀 더 작은 spot size를 가지는 EUV 집광을 위해, EUV 베셀 빔이 사용되는데, EUV 베셀 빔 생성을 위해 링 형태로 수렴하는 파면을 생성해야 한다. 이를 위해, EUV 빔 생성 장치(200)는 환형 마스크(220)를 통해 구동 빔을 공간 상에서 원형 내부 구동 빔과 원형 외부 구동 빔으로 분리하고, 생성된 한 쌍의 구동 링 빔들은 악시콘 렌즈(230)와 렌즈(240)를 투과하면서 원 대칭 형태를 이루며 고체 매질(210)에 입사한다. 고체 매질(210)에서 한 쌍의 구동 링 빔들에 의해 생성된 EUV 빔들은 링 형태로 한 점을 향해 수렴해 나간다. EUV 빔들의 전파 방향은 광자의 운동량 보존 및 레이저 유도 회절 격자에 의한 조화파의 파장에 따라 결정된다.
구동 빔은 EUV 빔들을 생성하는데 사용되는 빔으로서, 예를 들면, 적외선레이저(미도시)로부터 출력되는 IR 빔일 수 있다.
환형 마스크(220)는 구동 빔을 원형 내부 구동 빔과 원형 외부 구동 빔의 두 링 빔들로 분리한다.
악시콘 렌즈(230)는 한 점을 향해 수렴 파면을 가지도록 집광시키는 일반적인 렌즈와는 다르게, 빔이 같은 파수벡터를 가지도록 전파시키는 렌즈이다. 악시콘 렌즈(230)에 의해 한 쌍의 구동 링 빔들은 전파되다가 집광된 후 다시 직경이 커지는 데, 두 구동 링 빔들의 직경이 커지는 적절한 위치에 집광 렌즈(240)가 위치한다.
악시콘 렌즈(230)에 의해 전파되며 서로 다른 직경의 두 구동 링 빔들이 집광 렌즈(240)로 입사되고, 집광 렌즈(240)에 의해 서로 다른 각도를 가지고 수렴 파면의 형태로 집광되며 적절한 위치에서 교차된다.
고체 매질(210)은 비선형 매질로서, 예를 들면, MgO 매질일 수 있다. 여기서, 고체 매질(210)의 위치는 렌즈(240)의 초점보다 앞 쪽에 위치하는 특징이 있다. 즉, 고체 매질(210)을 두 구동 링 빔들이 집광되는 초점보다 앞 쪽에 위치시킴으로써, 구동 링 빔에 의해 고체 매질(210)에서 생성되는 조화파가 전파하면서 집광되도록 만든다. 고체 매질(210)이 구동 링 빔들의 초점이 아니므로, 고체 매질(210)에서 생성된 고차조화파는 구동 링 빔들의 수렴 파면 특성을 그대로 인계받아, EUV 링 빔으로 생성될 수 있다. EUV 링 빔은 전파하면서 초점 부근에서 베셀 빔 형태의 간섭빔 형태로 재구성되어 집광된다.
구동 빔 차단 블록(250)은 고체 매질(210)에서 전파하는 구동 링 빔과 EUV 링 빔들 중에서 구동 링 빔을 차단하고, EUV 링 빔들을 통과시킨다. 비동축 고차조화파 생성을 통해, 고체 매질(210)에서 생성되는 EUV 링 빔들의 전파 방향이 구동 링 빔들과 다르게 만들어 진다. 따라서, 구동 빔 차단 블록(250)을 통해 구동 링 빔만을 손쉽게 차단할 수 있다. 구동 빔 차단 블록(250)은 예를 들면 EUV 링 빔들만을 통과시키는 환형 개구부(annular aperture) 형태로 제작될 수 있다.
도 10을 참고하면, 빔 프로파일 이미지(40)은 EUV 빔 생성 장치(200)에서 생성된 EVU 빔을 XY 평면에서 측정한 결과이다. 빔 프로파일(40)에서 확인한 바와 같이, EUV 빔 생성 장치(200)은 EUV 빔들만 전파시킬 수 있다.
빔 프로파일(50)은 EUV 빔 생성 장치(200)에서 생성된 EVU 빔을 XZ 평면에서 측정한 결과이다. 빔 프로파일(50)에서 확인한 바와 같이, EUV 빔 생성 장치(200)에서 생성된 두 EUV 링 빔들은 발산각 θb,1, θb,2으로 전파되며 집광될 수 있다.
도 11을 참고하면, 첫 번째 초점에서의 세기 분포(60)를 살펴보면, EUV 빔은 초점 부근에서 390nm의 반치폭(Full width half maximum)을 가지는 베셀 빔 형태로 집광되는 것을 확인할 수 있다. 빔 프로파일(70)은 첫 번째 초점에서의 EUV 빔의 2차원 세기 프로파일을 나타낸다.
이와 같이, 기존의 반사식 EUV 광학계로는 고집광을 구현하기가 까다롭지만, EUV 빔 생성 장치(200)는 간단하게 고차조화파를 베셀 빔 형태로 고집광시킬 수 있다.
도 12와 도 13은 한 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참고하면, EUV 빔 생성 장치(100)는 구동 빔을 두 갈래로 분리한다(S110). 구동 빔은 월라스턴 프리즘과 같은 빔 분기 장치에 의해 분기될 수 있다.
EUV 빔 생성 장치(100)는 집광 렌즈를 통해, 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 시공간적으로 겹치도록 고체 매질(110)로 입사한다(S120). 한 쌍의 구동 빔들은 동일한 광 경로를 통해 진행한 후, 고체 매질(110)로 입사하는데, 광 경로는 편광기(140), 반파장판(150), 지연 라인(160), 집광 렌즈(170)로 구성될 수 있다.
EUV 빔 생성 장치(100)는 고체 매질(110)에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 빔을 구동 빔과 분리하여 전파시킨다(S130). 이때, 고체 매질(110)을 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치시킴으로써, 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 한점으로 집광된다.
도 13을 참고하면, EUV 빔 생성 장치(100)는 공간-광 변조기에 EUV 스캐닝을 위한 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력하여 구동 빔을 회절시킨다(S210). EUV 빔 생성 장치(100)는 공간-광 변조기에 각기 다른 주기를 가지는 선형 회절 격자 무늬를 시간에 따라 연속적으로 입력함으로써, 구동 빔을 단축 방향으로 회절시킬 수 있다.
EUV 빔 생성 장치(100)는 회절된 구동 빔을 두 갈래로 분리한다(S220). 구동 빔은 월라스턴 프리즘과 같은 빔 분기 장치에 의해 분기될 수 있다.
EUV 빔 생성 장치(100)는 집광 렌즈를 통해 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 시공간적으로 겹치도록 고체 매질(110)로 입사한다(S230). 한 쌍의 구동 빔들은 동일한 광 경로를 통해 진행한 후, 고체 매질(110)로 입사하는데, 광 경로는 편광기(140), 반파장판(150), 지연 라인(160), 집광 렌즈(170)로 구성될 수 있다.
EUV 빔 생성 장치(100)는 한 쌍의 구동 빔들이 비동축으로 입사된 고체 매질(110)에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 빔을 구동 빔과 분리하여 전파시킨다(S240). 이때, 고체 매질(110)을 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치시킴으로써, 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 한점으로 집광된다. 구동 빔의 회절 각도와 EUV 빔의 조향 각도가 선형 관계이므로, 회절된 구동 빔을 따라 EUV 빔이 조향된다.
EUV 빔 생성 장치(100)는 공간-광 변조기(SLM)(120)에 각기 다른 주기를 가지는 선형 회절 격자 무늬를 시간에 따라 연속적으로 입력함으로써, 구동 빔을 단축 방향으로 회절시키고, 회절된 한 쌍의 구동 빔들에 의해 고체 매질(110)에서 생성되는 고차조화파의 파수 제어가 가능하고, 최종적으로 EUV 빔을 단축 방향에서 조향시킬 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 EUV 빔 생성 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14를 참고하면, EUV 빔 생성 장치(200)는 구동 빔을 링 형태의 서로 다른 반경의 구동 링 빔들로 분리한다(S310). 구동 빔은 환형 마스크와 같은 장치에 의해 원형 내부 빔과 원형 외부 빔으로 분리될 수 있다.
EUV 빔 생성 장치(200)는 악시콘 렌즈와 집광 렌즈를 통해 한 쌍의 구동 링 빔들을 시공간적으로 겹치도록 고체 매질(210)로 입사한다(S320).
EUV 빔 생성 장치(200)는 한 쌍의 구동 링 빔들이 입사된 고체 매질(210)에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 링 빔을 구동 빔과 분리하여 전파시킨다(S330). 이때, 고체 매질(210)을 한 쌍의 구동 링 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치시킴으로써, 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 한점으로 집광된다. EUV 링 빔은 전파하면서 초점 부근에서 베셀 빔 형태의 간섭빔 형태로 재구성되어 집광된다.
이와 같이, 본 개시에 따르면, 비초점 위치의 고체 매질에서의 비동축 고차조화파 생성을 통해, EUV 빔을 생성 및 집광, 스캐닝할 수 있고, 또한 베셀 빔 형태로 고집광된 EUV 빔을 생성할 수 있다.
본 개시에 따르면, EUV 빔의 단일 방향 조향 및 집광이 가능하고, EUV 대역 회절 한계 이하인 나노 수준의 중심 로브 크기를 가지는 EUV 베셀 빔을 생성할 수 있다.
본 개시에 따르면, 다층-박막 거울을 사용할 필요 없이, EUV 빔을 공간 상에서 자유롭게 제어할 수 있어서, 반도체 샘플 결함 검사, 두께 측정, 선폭 측정 등의 나노미터급의 초정밀 측정이나, 원자의 초정밀 분광, 고성능 극자외선 현미경, 반도체 리소그래피 등에 활용될 수 있다.
EUV는 높은 집적도를 요구하는 반도체 공정에서 차세대 광원으로 주목 받고 있지만, 높은 흡수율 특성으로 인해 EUV를 전송하고 제어하는 것이 무척 까다로운데, 본 개시에 따르면, 간단한 구성을 통해 EUV 생성 및 공간적 제어할 수 있기 때문에 반도체 산업에서의 EUV 활용성을 높일 수 있다.
본 개시에 따르면, 극자외선 광원의 소형화, 높은 확장성 및 합리적 가격을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 개시의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 구동 빔을 두 갈래로 분리하는 빔 분기 장치,
    상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고
    비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔을 생성하고, 상기 EUV 빔을 상기 구동 빔들과 다른 방향으로 전파시키는 상기 고체 매질
    을 포함하는, EUV 빔 생성 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들은 동일한 광 경로를 통해 진행한 후, 상기 집광 렌즈에 도달하는, EUV 빔 생성 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 고체 매질은
    비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치하는, EUV 빔 생성 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 집광되는, EUV 빔 생성 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 빔 분기 장치는 월라스턴 프리즘(Wollaston prism)을 포함하는, EUV 빔 생성 장치.
  6. 제1항에서,
    회절 격자 무늬에 따라 구동 빔을 회절시키는 공간-광 변조기를 더 포함하고,
    상기 공간-광 변조기에서 회절된 구동 빔이 상기 빔 분기 장치로 전달되는, EUV 빔 생성 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 공간-광 변조기는
    입력된 구동 빔을 회절시키기 위한 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력받아서, 상기 입력된 구동 빔을 단축 방향으로 회절시키고,
    상기 고체 매질은
    회절된 한 쌍의 구동 빔들에 의해 전파 방향이 변경된 EUV 빔을 생성하는, EUV 빔 생성 장치.
  8. 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 스캐닝을 위해 입력된 회절 격자 무늬에 따라 구동 빔을 회절시키는 공간-광 변조기,
    회절된 구동 빔을 두 갈래로 분리하는 빔 분기 장치,
    상기 빔 분기 장치에서 분리된 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고
    비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 EUV 빔을 생성하고, 상기 EUV 빔을 상기 구동 빔들과 다른 방향으로 전파시키는 상기 고체 매질을 포함하며,
    상기 고체 매질에서 생성된 EUV 빔은 회절된 구동 빔에 의해 조향(steering)된 방향으로 전파하는, EUV 빔 생성 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 공간-광 변조기는
    각기 다른 주기를 가지는 선형 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력받는, EUV 빔 생성 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 고체 매질은
    비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치하는, EUV 빔 생성 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 집광되는, EUV 빔 생성 장치.
  12. 구동 빔을 링 형태의 서로 다른 반경의 구동 링 빔들로 분리하는 환형 마스크,
    분리된 한 쌍의 구동 링 빔들을 집광 렌즈로 전달하는 악시콘 렌즈,
    상기 악시콘 렌즈를 지나온 상기 한 쌍의 구동 링 빔들을 고체 매질에 입사시키는 집광 렌즈, 그리고
    상기 한 쌍의 구동 링 빔들에 의한 고차조화파 현상으로 생성된 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 링 빔을 전파시키는 상기 고체 매질
    을 포함하는, EUV 빔 생성 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 고체 매질은
    상기 한 쌍의 구동 링 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치하는, EUV 빔 생성 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 링 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 집광되는, EUV 빔 생성 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 EUV 링 빔은 전파하면서 상기 초점 위치 부근에서 베셀 빔 형태의 간섭빔 형태로 재구성되어 집광되는, EUV 빔 생성 장치.
  16. 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔 생성 장치의 동작 방법으로서,
    비동축으로 전파하는 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계, 그리고
    상기 고체 매질에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 빔을 구동 빔과 분리하여 전파시키는 단계
    를 포함하는 동작 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 고체 매질이 비동축으로 입사된 상기 한 쌍의 구동 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치함으로써, 상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 간섭 혹은 집광되는, 동작 방법.
  18. 제16항에서,
    상기 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계는
    공간-광 변조기에 EUV 스캐닝을 위한 회절 격자 무늬를 시간에 따라 입력하여 구동 빔을 회절시키는 단계, 그리고
    회절된 구동 빔을 두 갈래로 분리한 후, 분리된 상기 한 쌍의 구동 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계
    를 포함하는, 동작 방법.
  19. 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV) 빔 생성 장치의 동작 방법으로서,
    구동 빔을 링 형태의 서로 다른 반경의 구동 링 빔들로 분리하는 단계,
    악시콘 렌즈와 집광 렌즈를 통해 분리된 한 쌍의 구동 링 빔들을 고체 매질로 입사하는 단계, 그리고
    상기 고체 매질에서 고차조화파 현상에 의해 생성되는 EUV 링 빔을 전파시키는 단계
    를 포함하는 동작 방법.
  20. 제16항에서,
    상기 고체 매질이 상기 한 쌍의 구동 링 빔들의 초점 위치가 아닌 비초점 부근에 위치함으로써, 상기 고체 매질의 표면에서 생성된 EUV 고차조화파는 구동 링 빔의 수렴 파면 특성을 인계받아 상기 초점 위치의 부근에서 베셀 빔 형태로 집광되는, 동작 방법.

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