KR20230158806A - 고밀도 플라즈마 생성을 위한 euv 광원 장치 및 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템 그리고 euv 마스크 검사장치 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 반응을 통해 극자외선(EUV) 광을 생성하는 EUV 광원 장치에 있어서, 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 집광하는 하나의 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저를 플라즈마 반응을 통해 EUV 광으로 생성하기 위하여 진공 환경을 제공하는 진공 챔버; 상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저로 플라즈마 반응 가스를 공급하여 EUV 광을 생성시키기 위한 가스젯 노즐; 및 외부에서 상기 가스젯 노즐로 반응 가스를 공급하는 가스 공급장치;을 포함하여 EUV 광원 장치를 구성하고, 상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 공급장치로부터 플라즈마 반응 가스를 공급받아 주입하기 위해 가스젯 노즐본체 일측에 구성된 가스 주입부와, 상기 가스 주입부로 주입된 가스를 플라즈마 반응 표적으로 분사시키되, 상기 집광 렌즈를 투과한 광의 중심으로 가스가 집중되도록 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되는 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치에 관한것이다.
Description
본 발명은 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치 및 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템 그리고 EUV 마스크 검사장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 EUV 광원 생성을 위한 플라즈마 반응 구조에서 기체 밀도를 국소화하여 우수한 EUV 광원을 생성시키고, 여기에 사용되는 플라즈마 가스의 저비용 개선을 위한 가스 리싸이클링 시스템에 관한 것이다.
반도체 집적 회로의 집적도가 증가함에 따라, 회로 패턴이 미세화되어 종래 사용되어 오던 가시광선이나 자외선을 사용한 노광 장치에서는 그 해상도가 부족해지고 있다. 반도체 제조공정에서 노광 장치의 해상도는 전사 광학계의 개구수(NA)에 비례하고, 노광에 사용하는 광의 파장에 반비례한다. 그 때문에 해상도를 높이는 한 시도로서, 가시광선이나 자외선광 대신 파장이 짧은 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원을 노광 전사에 사용하는 시도가 이루어지고 있다. 이러한 노광 전사 장치에 사용되는 EUV 광 발생 장치로서 적용 되고 있는 것이 레이저 플라즈마 EUV 광원과 방전 플라즈마 EUV 광원이 있다.
EUV 노광 장치에서 사용되는 파장은 파장 13.5㎚인 EUV 광원으로써, 레이저 플라즈마 광원의 타겟 물질로서 Ne가스 이용한 Ne 플라즈마를 이용하는 것이 널리 연구 개발되고 있으며, 그 이유는 비교적 높은 변환 효율(입력 에너지에 대하여 얻어지는 EUV 광 강도의 비율)을 가지는 것이다. Ne은 상온에서 기체인 재료이기 때문에 비산입자(debris)의 문제가 발생하는 어려운 점에 있다. 그러나 고출력의 EUV 광원을 얻기 위해서는 타겟으로서 Ne 가스를 사용하는 것은 한계가 있고, 다른 물질을 이용하는 것도 요망되고 있다.
레이저 플라즈마 EUV 광원 발생 시 여기(勵起) 레이저가 흡수되거나, 플라즈마로부터 발생하는 13.5nm인 EUV 광 그 자체가 대기 또는 보통의 집광거울 등에 모두 흡수되기 때문에 생각하는 것처럼 EUV 광의 변환 효율을 높일 수 없다고 하는 문제점이 있다. 이에 EUV광의 효율을 높이기 위해서는 일정 압력 이하의 진공환경(< 10-3torr)이 필요하며 특수 물질로 코팅된 집광미러 및 렌즈 등을 이용해야 한다.
따라서, 이러한 조건을 적용하여 보다 효율적으로 레이저 플라즈마를 이용한 EUV 광 발생장치의 개발이 필요한 실정이다.
이에 따라 대한민국 특허출원 제 10-2011-0017579호, 발명의 명칭 : 플라즈마를 이용한 안정화된 극자외선 발생장치는, 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 입사 받아 초점이 맺혀지는 구간에 해당하는 플라즈마 유도로에 대해 가스 공급로로부터 가스를 공급받아 레이저와 가스에 의해 플라즈마를 형성하여 극자외선을 발생시키는 가스셀, 상기 가스셀을 수용하는 것으로, 일정 진공도를 유지하는 제 1진공챔버부, 상기 가스셀에서 발생된 극자외선을 입사받아 상기 극외선을 외부로 출사시키기 위한 공간으로써 일정 진공도를 유지하는 제 2진공챔버부, 상기 가스셀의 가스공급로로 상기 레이저와 플라즈마를 유도하기 위한 가스를 공급하는 가스 공급부 및 상기 제 1진공챔버부와 제2진공챔버부의 진공도를 각각 형성하기 위한 제 1진공펌프와 제 2진공펌프 및 상기 레이저 소스에서 출력되는 광을 전달하는 복수개의 광학계를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성으로 극자외선 발생장치는 플라즈마 반응을 통해 안정화된 극자외선을 발생시킬 수 있는 매우 우수한 기술에 해당한다. 여기서 극자외선 발생장치는 레이저 소스에서 출력되는 광을 기체 플라즈마를 이용하여 EUV 광을 생성하기 위해 가스셀이라는 플라즈마 반응 구성에 포커싱 되어야 하는데, 이때 출력광을 정확하게 가스셀 내부의 플라즈마 유도로에 집광되도록 출력 빔을 정렬하는 것이 장치 동작에 매우 중요하게 작용한다.
하지만, 가스셀 구조 특성상 전반적인 장치의 구조가 매우 복잡함에 따라 설계가 어렵고, 그에 따른 레이저 정렬이나 기구 배치 과정이 복잡하다. 또한, 복잡한 구조에 따라 많은 부품을 요구하기 때문에 생산 비용이 높은 단점이 있어 산업 응용에 어필하기에 불리한 단점을 가지고 있다.
따라서, 이러한 조건을 적용하여 보다 효율적으로 레이저 플라즈마를 이용한 EUV 광 발생장치의 개발이 필요한 실정이다.
도 1은 EP 1150169호로 종래기술에 따른 EUV 광원의 표적이 되는 gas jet 구조에 관한 것으로써, 기존 gas jet 발생 장치에 주면 2차 gas jet 발생 장치를 추가하여 1차 발생 gas jet의 확산을 저지해서 1차 발생 gas jet의 공간적 국소화를 개선하고, 1차 gas jet 내에 발생된 플라즈마에 의한 nozzle의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있는 2차 gas jet 발생 장치를 포함한 가스젯 구조를 갖는다.
하지만, 마찬가지로 이러한 종래기술의 경우 세컨드 가스젯 구성에 따라 가스젯 장치의 구조가 복잡하고 설계가 까다로우며, 이와 더불어 세컨드 가스젯으로 별도의 가스라인이 추가 구성됨에 따라 결과적으로 시스템이 복잡해지고 비용 상승이 요구되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 우수한 품질의 EUV 광원 생성을 위하여 플라즈마 반응을 적용하기 위한 가스젯의 구조를 개선함으로써 기존의 복잡한 구조 설계와 여기에 적용되는 시스템의 복잡성을 해소하고 간소화된 구조의 EUV 광원 장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마 반응에 적용되는 높은 비용의 가스를 리쌍이클링 시스템을 적용하여 저비용을 구현할 수 있는 리싸이클링 시스템을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플라즈마 반응을 통해 극자외선(EUV) 광을 생성하는 EUV 광원 장치에 있어서, 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 집광하는 하나의 집광 렌즈, 상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저를 플라즈마 반응을 통해 EUV 광으로 생성하기 위하여 진공 환경을 제공하는 진공 챔버, 상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저로 플라즈마 반응 가스를 공급하여 EUV 광을 생성시키기 위한 가스젯 노즐 및 외부에서 상기 가스젯 노즐로 반응 가스를 공급하는 가스 공급장치;을 포함하여 EUV 광원 장치를 구성하고, 상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 공급장치로부터 플라즈마 반응 가스를 공급받아 주입하기 위해 가스젯 노즐본체 일측에 구성된 가스 주입부와, 상기 가스 주입부로 주입된 가스를 플라즈마 반응 표적으로 분사시키되, 상기 집광 렌즈를 투과한 광의 중심으로 가스가 집중되도록 분사하는 분사수단을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 주입부와 연통되며 임의의 길이만큼 확관된 단면 구조를 갖는 제 1이송로와, 상기 제 1이송로로부터 공급되는 플라즈마 반응 가스에 대해 Shock-wave를 생성하기 위한 제 2이송로로 각각 구성된다.
또한, 상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 주입부를 통해 주입되는 가스를 상기 제 1이송로와 제 2이송로를 통해 가스젯 노즐의 분사 방향의 중심부로 분사된다.
또한, 상기 제 1이송로는, 횡단면상 원형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 공급장치로부터 플라즈마 반응 가스를 공급받는 가스 주입부에서 임의의 길이만큼 확관된 종단면 구조를 갖는 제 1이송로와, 상기 제 1이송로의 끝단에서 연장되며 Shock-wave를 생성하기 위해 임의의 길이만큼 수평한 종단면 구조를 갖는 제 2이송로로 각각 구성된다.
또한, 상기 제 1이송로는 제 2이송로보다 길이가 더 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원 장치는, 상기 EUV 광원 장치에서 출력된 광을 확대하기 위한 제 1광학계, 상기 제 1광학계에서 반사된 광을 입사받아 EUV 마스크 측정을 위한 집속광으로 변환하는 제 2광학계, 상기 제 2광학계로부터 입사된 측정광을 측정 대상 EUV 마스크에 조사하여 마스크 패턴의 측정하기 위해 상기 EUV 마스크를 X축 혹은 y축의 방향으로 이동시키는 이동부 및 상기 EUV 마스크에 조사된 측정광이 반사된 반사광을 입사받아 광 에너지 측정세기를 검출하는 광검출부;를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 광원 장치는, 상기 가스 공급장치는, 상기 진공 챔버에서 회수된 플라즈마 반응 가스를 정화장치를 통해 정화시킨 후 다시 상기 가스젯 노즐로 회수된 가스를 공급하는 리싸이클링 시스템;을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 리싸이클링 시스템은, 상기 EUV 광원 장치의 진공 환경을 제공하는 상기 진공 챔버의 진공 형성을 위한 진공 펌프, 상기 진공 펌프를 통해 배기된 플라즈마 반응 가스를 정화시키는 정화장치, 상기 정화장치로부터 정화된 반응 가스를 압축시키는 부스터펌프, 상기 부스터펌프를 통해 압축된 반응 가스를 저장하는 저장장치 및 상기 저장장치에 저장된 반응 가스를 가스젯 노즐로 제공하기 위하여 압력을 제어하는 레귤레이트를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, EUV 광을 생성하는 광원 장치에서 플라즈마 반응을 위한 반응 가스를 고밀도로 반응 표적에 제공할 수 있어 우수한 EUV 광을 생성할 수 있으며, 가스젯의 구조만을 변경을 간소화된 시스템으로 EUV 광원 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마 반응에 사용되는 고가의 반응 가스를 리싸이클링 시스템을 통해 회수 및 공급함으로써 경제적인 EUV 시스템을 운영할 수 있다.
또한, 본 발명은 우수한 품질의 EUV 광 생성을 통해 결과적으로 EUV 마스크, 블랭크 마스크, 펠리클 결함 검사장치에 적용함으로써 검사 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 EUV 광원 발생 장치의 플라즈마 반응을 위한 가스젯 구조의 상세도,
도 2는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치에 구성된 노즐의 상세 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치의 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템의 전체 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치를 통한 가스 밀도 분포도,
도 6은 본 발명에 따른 EUV 광원 장치에서 가스젯 노즐에 따른 가스 밀도 분포도.
도 2는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치에 구성된 노즐의 상세 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치의 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템의 전체 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치를 통한 가스 밀도 분포도,
도 6은 본 발명에 따른 EUV 광원 장치에서 가스젯 노즐에 따른 가스 밀도 분포도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치 및 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템 그리고 EUV 마스크 검사장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치 및 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템 그리고 EUV 마스크 검사장치는, 플라즈마 반응을 통해 극자외선(EUV) 광을 생성하는 EUV 광원 장치에 있어서, 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 집광하는 하나의 집광 렌즈, 상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저를 플라즈마 반응을 통해 EUV 광으로 생성하기 위하여 진공 환경을 제공하는 진공 챔버, 상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저로 플라즈마 반응 가스를 공급하여 EUV 광을 생성시키기 위한 가스젯 노즐 및 외부에서 상기 가스젯 노즐로 반응 가스를 공급하는 가스 공급장치;을 포함하여 EUV 광원 장치를 구성하고, 상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 공급장치로부터 플라즈마 반응 가스를 공급받아 주입하기 위해 가스젯 노즐본체 일측에 구성된 가스 주입부와, 상기 가스 주입부로 주입된 가스를 플라즈마 반응 표적으로 분사시키되, 상기 집광 렌즈를 투과한 광의 중심으로 가스가 집중되도록 분사하는 분사수단을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치 및 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템 그리고 EUV 마스크 검사장치는, EUV 블랭크 마스크, EUV 마스크, EUV 펠리클 결함 검사 공정이나 노광 공정 등 다양한 반도체 산업에서 우수한 품질의 EUV 광원을 적용하여 공정의 향상을 통해 고품질 EUV 광원을 생성하는 EUV 광원 장치와, 상기 EUV 광원 장치를 저비용으로 운영하기 위한 플라즈마 반응 가스 리싸이클링 시스템 그리고 상기 EUV 광원 장치가 적용된 EUV 블랭크 마스크, EUV 마스크, EUV 펠리클의 결함을 검사하는 검사장치에 적용하여 검사 성능을 향상시킬 수 EUV 광원용 검사장치를 제공하고자 하는데 기술적 목적을 가지고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치는, 플라즈마 반응 가스를 통한 고밀도 플라즈마 반응을 유도하기 위하여 가스젯 노즐의 분사 수단을 구비하여 결과적으로 우수한 품질의 EUV 광을 생성할 수 있는 EUV 광원 장치를 구성한다.
상기 EUV 광원 장치를 구성하기 위해서는 하나의 레이저 소스(100)와 상기 레이저 소스에서 출력되는 광을 집광시키기 위한 하나의 집광 렌즈(110) 그리고 기체 집속 방식의 플라즈마 반응을 통해 EUV 광을 얻기 위하여 플라즈마 반응 가스를 제공하는 가스젯 노즐(200)을 포함하여 구성된다.
상기 레이저 소스(100)에서 출력되는 광은 단색광이어야 하며 공간적 간섭성이 우수한 코히런트 EUV 광을 사용하는 것이 바람직하다. 실험적 경험과 문헌에 의하면 상기 각 장치에서 발생된 광들은 모두 적용 가능하나 산업계에 적합한 광원은 고차조화파 방식의 EUV 광원이다.
상기 고차조화파 방식의 광은 수십에서 수백 펨토초(femto-second) 펄스폭을 가지는 레이저(ex. Nd:YAG laser)를 진공장치 내 국소 영역에 형성된 불활성 기체(플라즈마 반응 가스)에 조사함으로써 발생시킬 수 있으며, 적용 기체는 Ne(Neon)과 He(Helium)이 EUV 광을 생성시키기에 적합한 것으로 알려져 있다.
이때, 본 발명에서는 플라즈마 반응 가스를 분사하는 분사수단을 통해 가스젯 노즐(200)의 구조를 개선하여 고밀도 국소화된 표적으로 집속 레이저를 조사함으로써 EUV 광을 생성하게 되는데, 바람직하게 본 발명에 따른 상기 가스젯 노즐(200)은 shock-wave를 생성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 shock-wave를 생성하는 가스젯 노즐을 이용하여 EUV 광을 생성하기 위하여 것으로, 기존의 복잡한 가스젯 구조에서 벗어나 매우 간소화된 구조를 통해 품질 높은 EUV 광을 생성할 수 있고 이를 통해 결함 검사나 노광 장치에서 고해상도 처리가 가능하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 EUV 광원 장치는 레이저광을 출력하는 레이저 소스(100)와 여기서 출력되는 광을 집속하는 집속 렌즈(110) 그리고 플라즈마 반응으로 EUV 광을 생성하는 가스젯 노즐(200)로 구성되며 아래 도 3을 통해 상기 가스젯 노즐(200)을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치에 구성된 노즐의 상세 단면도이다. 본 발명에 따른 상기 EUV 광원 장치는 플라즈마 반응 가스를 공급하여 기체 반응을 통해 EUV 광을 생성하는 종래의 다양한 기체 공급 방식 중에서 가스젯 공급 방식을 채택한 것이며, 가스젯 노즐의 구조를 도 2에 도시된 바와 같이 제안한다.
구체적으로, 상기 가스젯 노즐(200)은 하나의 가스젯 노즐 본체(210)와 여기서 외부 가스 공급 장치로부터 가스를 공급받기 위한 가스 주입부(220)와, 상기 가스 주입부와 연통하며 주입된 가스를 분사시키기 위한 분사수단(이송로)을 구비하고 있으며, 이때, 상기 이송로는 shock-wave 생성을 위하여 가스를 중앙으로 집중시키기 위한 분사수단에 해당하는 제 1이송로(230)와 제 2이송로(240)로 각각 구성된다.
여기서, 상기 분사수단인 제 1이송로(230)와 제 2이송로(240)를 통하여 본 발명의 기술적 구현을 위한 플라즈마 반응 가스의 shock-wave를 생성시킨다. 구체적으로, 상기 가스 주입부에서 임의의 길이만큼 확관된 종단면 구조를 갖는 상기 제 1이송로(230)와, 상기 제 1이송로(230)의 끝단에서 연장되며 임의의 길이만큼 수평한 종단면 구조를 갖는 제 2이송로(240)로 구성되는 것으로, 상기 제 1이송로는 주입된 기체를 1차적으로 확산시켜주고, 다시 상기 제 2이송로(240)를 통해 이송 면적을 줄여주어 압력을 증가시킴으로써 기체의 방향과 압력을 제어하여 shock-wave를 생성하는 것이다.
또한, 상기 제 1이송로와 제 2이송로는 횡단면상 원형 구조를 갖는 것이 바람직하며, 상기 제 1이송로는 제 2이송로보다 길이가 더 길도록 구성하여 결과적으로 이송 기체의 압력을 결정할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 가스젯 노즐을 통해 집속된 레이저의 반응 타겟으로 고밀도 가스를 분사함으로써 간소화된 가스젯 구조를 적용하여 우수한 EUV 광원을 생성시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치의 플라즈마 가스 리싸이클링 시스템의 전체 구성도이다.
한편, 본 발명에서는 플라즈마 반응 가스를 이용한 고차조화파 EUV 광을 생성할 때 반응 가스의 효율적인 사용을 위하여 가스 회수 및 공급 시스템을 동시에 적용하기 위한 리싸이클링 시스템을 구성한다.
가스젯 노즐을 적용한 EUV 광 생성에서는 상당히 많은 반응 가스가 소모되기 때문에 이를 단순히 배출시키게 되면 EUV 광을 생성하는 과정에서 상당한 비용이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 가스젯 노즐 적용에 따른 반응 가스 회수 및 재공급을 통해 비용 절감을 실현하고자 한다.
상기 리싸이클링 시스템은 하나의 가스 공급장치와 리싸이클링 시스템(300)을 동시에 구현하는 시스템으로써, 도시된 바와 같이 플라즈마 반응을 위해 진공 환경을 제공하는 진공챔버(130)의 진공을 제어하는 진공펌프(310)와 상기 진공펌프로부터 배출된 반응 가스의 이물질을 제거시키기 위한 정화장치(320), 정화된 반응 가스를 압축시키는 부스터 펌프(330) 및 가스젯 노즐로 가스를 제공하기 위한 가스를 저장하는 저장장치(340)로 각각 구성된다.
상기 리싸이클링 시스템(300)은 상기 진공챔버(130) 내에서 플라즈마 반응으로 EUV 광을 생성시킨 후 잔존하는 반응 가스를 회수 후 다시 가스젯 노즐로 공급될 수 있도록 가스 공급과 가스 리싸이클링 기능을 동시에 제공하며 이를 통해 고가의 반응 가스를 연속적으로 재사용함으로써 비용 절감을 실현할 수 있게 된다.
한편, 상기 진공 챔버(130) 내에는 레이저 소스(100)에 출력되는 레이저를 진공 챔버 내로 입사시키기 위한 하나의 원도우(120)가 구성되고 입사된 레이저를 집광시키는 집속 렌즈(110)와 반응 가스를 공급하는 가스젯 노즐(200)이 상기 진공 챔버(130) 내에 구성되어 EUV 광을 생성하는 구조를 갖는다.
도 5는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치를 통한 가스 밀도 분포도, 도 6은 본 발명에 따른 EUV 광원 장치에서 가스젯 노즐에 따른 가스 밀도 분포도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 기존의 가스젯 노즐을 적용한 가스 밀도 분포를 도시하고 있으며, shock-wave 생성을 통한 가스 국소화를 통해 EUV 발생 효율을 개선시키고 이를 통해 EUV 광의 brightness를 개선시킬 수 있다.
도 6에서는 가스 밀도 분포를 계산된 결과로써, 노즐 중심으로부터 계산된 기체 밀도(청색)가 기존 방식의 노즐(적색) 적용에 따른 노즐 중심의 기체 밀도가 각각 2.4kg/m3, 0.3kg/m3로 약 2.1kg/m3의 밀도 차이를 나타남을 알 수 있었다. 이에 따라 본 발명에서 제시되는 가스젯 노즐을 통해 매우 우수한 EUV 광을 생성시킬 수 있는 것이다.
한편, 위에서 설명한 EUV 광원 장치와 리싸이클링 시스템을 적용한 EUV 검사장치를 구현할 수 있으며, 상기 EUV 검사장치를 구현하기 위하여 적어도 2개 이상의 집속광학계로 구성된 EUV 광학계와, 검사 대상이 되는 EUV 마스크나 EUV 펠리클의 위치를 결정하는 스테이지(이동부) 및 검사 대상에서 반사되는 EUV 광량을 검출하는 광검출부를 포함하여 검사장치를 구현할 수 있으며, 본 발명에 따른 EUV 광원 장치를 적용함에 따라 결과적으로 우수한 검사 성능을 확보할 수 있는 것이다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 EUV 광을 생성하는 광원 장치에서 플라즈마 반응을 위한 반응 가스를 고밀도로 반응 표적에 제공할 수 있어 우수한 EUV 광을 생성할 수 있으며, 가스젯의 구조만을 변경을 간소화된 시스템으로 EUV 광원 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마 반응에 사용되는 고가의 반응 가스를 리싸이클링 시스템을 통해 회수 및 공급함으로써 경제적인 EUV 시스템을 운영할 수 있다. 또한, 본 발명은 우수한 품질의 EUV 광 생성을 통해 결과적으로 EUV 마스크, 블랭크 마스크, 펠리클 결함 검사장치에 적용함으로써 검사 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 레이저 소스
110 : 집속 렌즈
120 : 원도우
130 : 진공챔버
200 : 가스젯 노즐
210 : 가스젯 노즐본체
220 : 가스 주입부
230 : 제 1이송로
240 : 제 2이송로
300 : 가스 공급장치(리싸이클링 시스템)
310 : 진공펌프
320 : 정화장치
330 : 부스터펌프
340 : 저장장치
110 : 집속 렌즈
120 : 원도우
130 : 진공챔버
200 : 가스젯 노즐
210 : 가스젯 노즐본체
220 : 가스 주입부
230 : 제 1이송로
240 : 제 2이송로
300 : 가스 공급장치(리싸이클링 시스템)
310 : 진공펌프
320 : 정화장치
330 : 부스터펌프
340 : 저장장치
Claims (5)
- 플라즈마 반응을 통해 극자외선(EUV) 광을 생성하는 EUV 광원 장치에 있어서,
레이저 소스에서 출력되는 레이저를 집광하는 하나의 집광 렌즈;
상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저를 플라즈마 반응을 통해 EUV 광으로 생성하기 위하여 진공 환경을 제공하는 진공 챔버;
상기 집광 렌즈에서 집광된 레이저로 플라즈마 반응 가스를 공급하여 EUV 광을 생성시키기 위한 가스젯 노즐; 및
외부에서 상기 가스젯 노즐로 반응 가스를 공급하는 가스 공급장치;을 포함하여 EUV 광원 장치를 구성하고,
상기 가스젯 노즐은, 상기 가스 공급장치로부터 플라즈마 반응 가스를 공급받아 주입하기 위해 가스젯 노즐본체 일측에 구성된 가스 주입부와, 상기 가스 주입부로 주입된 가스를 플라즈마 반응 표적으로 분사시키되, 상기 집광 렌즈를 투과한 광의 중심으로 가스가 집중되도록 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되는 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 가스젯 노즐은,
상기 가스 주입부와 연통되며 임의의 길이만큼 확관된 단면 구조를 갖는 제 1이송로와, 상기 제 1이송로로부터 공급되는 플라즈마 반응 가스에 대해 Shock-wave를 생성하기 위한 제 2이송로로 각각 구성되는 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 가스젯 노즐은,
상기 가스 주입부를 통해 주입되는 가스를 상기 제 1이송로와 제 2이송로를 통해 가스젯 노즐의 분사 방향의 중심부로 분사되는 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제 1이송로는,
횡단면상 원형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치. - 제 4항에 있어서, 상기 가스젯 노즐은,
상기 가스 공급장치로부터 플라즈마 반응 가스를 공급받는 가스 주입부에서 임의의 길이만큼 확관된 종단면 구조를 갖는 제 1이송로와,
상기 제 1이송로의 끝단에서 연장되며 Shock-wave를 생성하기 위해 임의의 길이만큼 수평한 종단면 구조를 갖는 제 2이송로로 각각 구성되는 고밀도 플라즈마 생성을 위한 EUV 광원 장치.
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