KR100325650B1 - 가시광 가이드 레이저를 구비한 협대역 ｕｖ 레이저 - Google Patents

가시광 가이드 레이저를 구비한 협대역 ｕｖ 레이저 Download PDF

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Abstract

UV 레이저의 선폭감소 모듈위에 장착된 가시광 얼라인먼트 시스템.
상기 시스템은 작은 가시 광 레이저가 장착된 얼라인먼트 플랫폼 및 가시광 빔을 프리즘 빔 익스팬더의 제 1 프리즘의 조명면에서 임의의 각도로 반사되게 하여 가시광 빔이 UV 레이저 출력빔과 동일 선상으로 진행하도록 하는 빔 전향광학장치를 포함한다.

Description

가시광 가이드 레이저를 구비한 협대역 ＵＶ 레이저{NARROW BAND UV LASER WITH VISIBLE LIGHT GUIDE LASER}
본 발명은 협대역 자외선 레이저에 관한 것으로 더 상세하게는 협대역 자외선 레이저용 얼라인먼트 장치 및 기술에 관한 것이다.
집적회로 리소그라피를 위한 종래의 광원은 엑시머 레이저, 주로 KrF 248 nm 엑시머 레이저이다. 상기 레이저는 실리콘 웨이퍼 위에 집적회로를 생산하는데 사용되는 스태퍼 및 스캐너 장치에 조명을 제공한다. 스태퍼 및 스캐너 장치는 수백만 달러에 달한 정도로 비싸고, 일반적으로 일주일 내내 하루 24시간 동안 가동된다. 레이저로부터 스태퍼 및 스캐너로의 빔 전달 시스템의 얼라인먼트는 복잡한 작업이 될 수 있다. 상기 얼라인먼트는 얼라인먼트용 UV 빔을 사용하여 레이저 동작을 처리할 수 있다. 그러한 기술은 UV 빔이 보이지 않고 또한 눈에 심각한 위험을줄수있다는 사실때문에 복잡하게 된다. 또한, 때때로 레이저가 동작되지 않을 때 얼라인먼트 검사가 필요하다. 대체 기술로는 임의의 광 트레인에 약간의 가시광을 삽입하고 이 빔을 사용하여 UV 레이저 빔의 위치를 시뮬레이션 하는 것이 있다.
도 1은 집적회로 리소그라피용 광원으로서 광범위하게 사용되는 종래의 248 nm KrF 협대역 엑시머의 주요 특징을 보여준다. 상기 레이저 시스템은 약 3 기압에서 0.1 % 플루오르, 1 % 크립톤 및 발란스 네온으로 구성된 순환 가스를 통해서 약 1000 Hz의 비율로 방전하는 두개의 가늘고 긴 전극에 인가된 고전압 펄스에 의해 생성된 이득 매개체를 포함하는 레이저 챔버(2)를 포함한다. 상기 공명 챔버는 부분적으로 반사하는 거울(약 0.1R)을 포함하는 출력 커플러(6)와 선폭 감소 모듈(7)에 의해 한정되며, 상기 선폭 감소 모듈(7)은: (1) 출력커플러(6)와 함께 LNM(7)을 세밀하게 정렬하기 위해 모두 프리즘 얼라인먼트 판(22)에 장착되어 측면으로 이동할 수 있는 세개의 프리즘으로 구성된 프리즘 빔 익스팬더 패키지(18), 및 (2) 피벗식으로 회전가능한 회전 거울(14)과, 이득매개체에서 발생된 스펙트럼의 선택된 협대역 파장을 익스팬더를 통해 이득매개체로 다시 반사시키는 리트로우 구성(Littrow configuration)으로 구성된 회절 격자(16)로 구성된다. 종래의 레이저 시스템의 얼라인먼트 장치는 챔버(2)로부터 떨어져서 마주 보며 출력 커플러 모듈(6)에 장착된 이동할 수 있는 거울과 포지션너블(positionable) 가시가능 레이저 다이오드를 포함한다. 상기 거울은 UV 빔을 막기 위해 반복적으로 위치될 수 있으며 가시 광을 같은 광학 경로에 넣을 수 있다. 상기 가시가능 레이저는 가시광을 UV 빔과 동일 선상에 놓이도록 하는 위치 및 각도를 조절하여 제공된다.
필요한 것은 더 좋고, 더 빠른 얼라인먼트 시스템과 협 대역 UV 레이저와 관련 스테퍼 및 스캔 장치의 정렬을 위한 기술이다.
레이저로부터 스태퍼 및 스캐너로의 빔 송출 시스템의 얼라인먼트는 복잡한 작업이 될 수 있다. 상기 얼라인먼트는 얼라인먼트를 위해 UV 빔을 사용하는 레이저 동작으로 수행될 수 있다. 그러한 기술은 UV 빔이 보이지 않고 또한 눈에 심각한 위험을 줄수있다는 사실때문에 복잡하게 된다. 또한, 때때로 레이저가 동작되지 않을 때 얼라인먼트 검사가 필요하다.
필요한 것은 더 좋고, 더 빠른 얼라인먼트 시스템과 협 대역 UV 레이저와 관련 스테퍼 및 스캔 장치의 정렬을 위한 기술이다.
도 1은 종래의 협대역 엑시머 레이저 시스템에 관한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 가이드 레이저 시스템을 구비한 협대역 엑시머 레이저 시스템의 개략도이다.
본 발명은 UV 레이저의 선폭감소 모듈 위에 장착된 가시 광 얼라인먼트 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 작은 가시 광 레이저가 장착된 얼라인먼트 플랫폼 및 가시광 빔을 프리즘 빔 익스팬더의 제 1 프리즘의 조명면에서 임의의 각도로 반사되게 하여 가시광 빔이 UV 레이저 출력빔과 동일 선상으로 진행하도록 하는 빔 전향광학장치를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 도 2를 참조하여 설명될 수 있다. 도 2의 시스템은 도 2에 나타난 바와 같이 도 1의 종래의 레이저 시스템에 레이저 얼라인먼트 시스템(40)이 추가된 것과 동일하다. 상기 시스템은 종래의 선폭감소 모듈(7)에 추가 된다. 상기 시스템은 가시 광을 발생하는 He-Ne 레이저 또는 다이오드 레이저와 같은 콜리메이트 레이저를 포함한다. 이러한 레이저는 아칸사스에 사무실을 가진 Power Technology,Inc(PTI)와 같은 공급업자로부터 입수할 수 있다. 바람직한 표준 규격 레이저는 PTI 모델 No.PM03(635-5)이다. 상기 레이저 다이오드 모듈은 UV 레이저 빔의 그것에 필적할 만한 발산 가시 빔을 콜리메이팅 하는 렌즈를 포함하고 있다.
가시 광 레이저(46)로부터의 빔은 창(50)을 통과하고, 거울(44 및 42)에 의해 빔 확장 프리즘(8)의 표면으로 향해진다. 이 특별한 실시예에 있어서, UV 빔의 입사각은 약 70도이고, 가시 광 레이저 빔의 입사각은 UV 입사각에 매치 되도록 선택됨으로써 가시 광 레이저 빔은 레이저 챔버(3), 출력 커플러(4) 및 함께 일직선으로 연속된 출력 커플러(4)의 하부를 통과하는 UV 빔과 함께 일직선이 된다. 다이오드 레이저(46)는 4-축 틸트 얼라이너(48)에 장착된다. 이 바람직한 실시예에 있어서, 내벽(52)은 종래 선폭감소 구성요소로부터 얼라인먼트 레이저를 분리함으로써 막대한 UV 방사로부터 얼라인먼트 레이저를 보호한다. 또한 창(50)은 가시 광은 통과시키지만 프리즘(8)로부터 빠져나온 UV 방사는 흡수하는 파이렉스(Pyrex)로 구성되어 있다.(또한, 창(50)은 UV 방사를 반사하도록 코팅될 수 있고, 이 경우 그것은 틸트됨으로써 반사된 UV가 챔버(3)에 되돌아 가지 않도록 해야 한다.) 회전 거울(44)는 모듈(7)의 프레임에 고정되는 것이 바람직하지만, 릴레이 거울(42)은, 프리즘(8)과 마주 보는 면에 평행하게 정렬된 릴레이 거울(42)의 반사면을 갖는 프리즘판(24)에 장착됨으로써 프리즘판(22)의 측면 조정은 가시 광의 얼라인먼트에 영향을 미치지 않는다. 두 빔의 편파가 고려 되어야 한다. 바람직한 접근법은 가시광의 편파를 레이저의 편파에 매치시키는 것이다.
통상의 응용에 있어서, 시스템 초기 수정 중에 가시 광을 UV 빔에 매치시키는 것이다. 이것은 기본적 얼라인먼트 기술인 핀홀법(pinholes) 또는 이미징법(imaging) 중 어느 하나에 의해 실현될 수 있다. 첫번째 기술에서는, 핀홀을 가진 두 개의 UV 형광 카드가 UV 레이저 빔의 경로상에 교대로 놓여진다; 하나는 빔 출력 근처에 그리고 하나는 적어도 2m 이상 떨어진 위치에 놓여진다. 상기 핀홀들은 시각적으로는 UV 빔 이미지의 정확한 중심에 위치한다. UV 빔이 꺼질 때 가시 광은 켜진다. 가시 광의 각 및 위치를 적절히 조정함으로써 두 개의 핀홀의 중심을 지나가도록 한다.
이미징법에서는, UV와 가시 광 모두의 이미지가 검출기 또는 검출기들 위에 형성될 수 있도록 광학 시스템이 구성된다. 이 검출기들은 두 빔의 중심의 수평 및 수직 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 상기 시스템은 2 이상의 면에 이미지가 형성될 수 있는 것이다; 예를 들면, 하나의 이미지 면은 출력 커플러(6)에 위치하고, 다른 하나는 무한대에 위치할 수 있다. 이러한 평면상에서 UV 빔의 중심 위치가 결정될 수 있고, 가시 광도 동일한 위치에 맞추어질 수 있다.
본 발명이 비록 특별한 실시예를 참조하여 설명되어졌더라도, 독자는 다양한 응용 및 개선이 가능하다고 생각된다. 예컨대, 가시 광은 도 2에 보인 것과 다르게 프리즘 표면에서 반사될 수 있으나, 이 경우 차동 파장들에 대한 굴절율의 차이는 고려되어야 한다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항과 청구항의 법적 등가물에 의해서만 한정된다.
상기 시스템은 작은 가시 광 레이저가 탑재된 얼라인먼트 플랫폼 및 프리즘 빔 익스팬더의 첫번째 프리즘의 조명면에서 반사되도록 가시 광 빔을 임의의 각에서 방향짓는 빔 전향 광학장치를 포함함으로써 가시 광 빔이 UV 레이저 출력 빔과 평행하게 진행하도록 한다.

Claims (5)

  1. UV 출력 빔 방향을 한정하고, (ⅰ) 이득 매개체를 포함하는 레이저 챔버 및 (ⅱ) 상기 챔버 밖에 위치하고, 상기 챔버로부터 UV 조명을 받는 조명 표면을 상기 조명 표면의 법선과의 각도를 한정하는 방향으로 한정하는 제 1 프리즘을 포함한 프리즘 빔 익스펜더를 포함하는 선폭 감소 모듈을 갖는 선폭 감소 UV 레이저용 가시 광 얼라인먼트 시스템에 있어서,
    A) 상기 선폭 감소 모듈위에 탑재된 멀티 축 얼라인먼트 플랫폼;
    B) 상기 멀티 축 얼라인먼트 플랫폼위에 탑재된 가시 광 레이저; 및
    C) 상기 가시 광 레이저로부터의 가시 광 레이저 빔을 상기 제 1 프리즘의 조명되는 표면에서 상기 UV 출력 빔 방향과 평행하게 반사되도록 하는 빔 전향 광학장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 선폭 감소 UV 레이저용 가시 광 얼라인먼트 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가시 광 레이저는 콜리메이트된 다이오드 레이저인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 얼라인먼트 플랫폼은 4 축 틸트 얼라이너인것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 빔 전향 광학장치는 제 1 거울과 제 2 거울을 포함한 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 거울은 상기 모듈 프레임에 고정되어 장착되며 상기 제 2 거울과 상기 제 1 프리즘 모두 상기 모듈 프레임에 대하여 위치가 조절되는 프리즘 판에 고정되어 장착된 것을 특징으로 하는 시스템.
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