KR101606436B1 - 회전하는 포일 트랩 및 구동 어셈블리를 갖는 파편 경감 장치 - Google Patents

회전하는 포일 트랩 및 구동 어셈블리를 갖는 파편 경감 장치 Download PDF

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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 광 방사, 특히 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X선을 발생시키고, 방사 소스(2)의 방사 경로 내의 광학 표면들에 퇴적할 수 있는 원치 않는 물질들 및/또는 입자들을 방출하는 상기 방사 소스(2)와 함께 사용하기 위한 파편 경감 장치, 및 대응하는 구동 어셈블리에 관한 것이다. 상기 파편 경감 장치는 적어도 하나의 회전하는 포일 트랩(5) 및 상기 구동 어셈블리를 포함한다. 상기 구동 어셈블리는 구동 모터(14) 및 상기 회전하는 포일 트랩(5)이 고정되는 구동 축(10)을 포함한다. 상기 구동 모터(14) 및 상기 구동 축(10)을 지지하는 베어링들(13)은 상기 구동 축(10)을 위한 구멍 및 밀봉 가스를 위한 적어도 하나의 출구 개구(21)를 갖는 케이싱(20) 안에 넣어진다. 상기 출구 개구(21)는 상기 밀봉 가스를 펌핑 배출하기 위한 펌프에 연결 가능하다. 상기 구멍은 상기 구동 축(10)과 상기 케이싱(20) 사이에 갭(23)을 정의하도록 설계되고, 상기 갭(23)은 상기 갭(23)을 통하여 상기 케이싱(20) 안으로 상기 밀봉 가스를 공급하기 위한 공급 파이프(19)에 연결된다. 제안된 파편 경감 장치는 그 파편 경감 장치가 이용되는 진공실의 오염의 위험 없이 종래의 구동 모터들 및 기름이 쳐진 베어링들의 사용을 허용한다. 이 결과 구동 어셈블리의 서비스 수명이 향상된다.

Description

회전하는 포일 트랩 및 구동 어셈블리를 갖는 파편 경감 장치{DEBRIS MITIGATION DEVICE WITH ROTATING FOIL TRAP AND DRIVE ASSEMBLY}
본 발명은 광 방사, 특히 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 방사 또는 소프트 x선을 발생시키고, 방사 소스(radiation source)의 방사 경로 내의 광학 표면들에 퇴적할 수 있는 원치 않는 물질들 및/또는 입자들을 방출하는 상기 방사 소스와 함께 사용하기 위한 파편 경감 장치에 관한 것으로, 상기 파편 경감 장치는 적어도 하나의 회전 포일 트랩 및 구동 모터 및 상기 회전 포일 트랩이 고정되는 구동 축을 포함하는 구동 유닛을 포함한다.
본 발명의 파편 경감 장치는 특히 대략 1 nm 내지 20 nm 사이의 파장 범위에서 극자외선 방사 또는 소프트 X선을 방출하는 조사 유닛들(irradiation units)에서 적용 가능하다. 예시적인 적용 분야는 겨우 뷰 나노미터(only view nm)의 치수들을 갖는 구조들을 갖는 집적 회로들의 제조를 위해 요구되는 EUV 리소그래피이다.
EUV 리소그래피를 위한 EUV 조사 유닛들은 EUV 방사를 방출하는 방사 소스 및 마스크의 구조를 웨이퍼 기판 상에 투사하기 위한 조명 옵틱스(illumination optics)를 기본 엘리먼트들로서 포함한다. EUV 리소그래피의 경우에, 이 파장 영역에 대하여 효과적인 투과 광학 컴포넌트들이 알려져 있지 않기 때문에 광학 컴포넌트들은 반사 미러들이다. 요구되는 EUV 방사는 조사 유닛의 방사 소스를 형성하는 플라스마 방전에 의해 발생된다. 그러나, EUV 방사는 별문제로 하고 그러한 플라스마는 또한 조명 옵틱스의 광학 표면들에 퇴적할 수 있는 물질들 및/또는 입자들도 방출한다. EUV 방사 소스의 종류에 따라서 이러한 입자들은 중성 원자들, 이온들, 클러스터들(clusters) 또는 상이한 화학 밀도(chemical consistence)의 액적들(droplets)을 포함할 수 있다. EUV 방사 소스의 그러한 원치 않는 입자 전체는 파편(debris)이라 불린다. EUV 조사 유닛에서, 방사 소스에 가까운 수집 장치(collector)(이것은 하나 또는 몇 개의 미러들로 이루어질 수 있다)는 그러한 파편에 의해 오염되거나 손상될 수 있다. 오염 또는 손상을 최소화하기 위하여, 방사 소스와 그러한 조사 유닛의 광학 컴포넌트들, 특히 수집 장치 사이에 파편 경감 시스템들이 이용된다.
공지된 파편 경감의 방법은 EUV 방사 소스와 수집 장치 사이에 버퍼 가스의 공급이다. 파편 입자들은, 원자들 또는 이온들의 경우에, 가스 원자들과의 충돌에 의해 속도가 떨어지고 그들의 원래의 비행 방향으로부터 편향된다. 충분히 높은 밀도의 버퍼 가스에 의해 파편 입자들은 수집 장치로 가는 도중에 본질적으로 정지될 수 있다. 만약 파편이 또한 응축할 수 있는 물질, 예를 들면 금속 원자들 또는 금속 액적들을 포함한다면, EUV 방사 소스와 수집 장치의 사이에 추가적인 파편 경감 장치가 이용된다. 그러한 파편 경감 장치는 수집 장치로의 방사의 일직선의 통행을 위한 통로를 갖는 구조를 포함하고, 파편 물질은 대부분 이 구조의 벽들에서 응축하고 따라서 수집 장치에 도달하지 않는다.
공지된 파편 경감 장치들은 병렬의, 동심의 또는 벌집 구조 형성 방식으로 배열된 고체 재료의 몇 개의 얇은 시트들 또는 포일들로 구성된다(예를 들면, WO 01/01736 A1 참조). 그러한 파편 경감 컴포넌트들은 또한 포일 트랩들(foil traps)이라 불린다.
WO 03/034153 A1은 포일 트랩이 중간 공간에 의해 2개의 부분들로 분리되는, 파편 경감 장치의 실시예를 개시하고 있다. 버퍼 가스는 이 중간 공간에 공급된다. 이러한 구조로 인해, 플라스마 발생을 위한 볼륨 및 수집 장치를 포함하는 볼륨은 낮은 압력에서 유지될 수 있는 한편 중간 공간 내의 버퍼 가스는 파편 입자들의 속도를 효과적으로 떨어뜨리기 위하여 보다 높은 압력으로 공급될 수 있다.
파편 입자들을 효과적으로 억제하기 위하여, 수 센티미터의 상호 작용 거리에 걸쳐서 수십 파스칼(냉압(cold pressure))의 버퍼 가스의 압력이 요구된다. 버퍼 가스 원자들의 원자 중량은 가장 효과적인 운동량 전달(momentum transfer)을 보증하기 위하여 정지될 원자들 및 이온들의 원자 중량과 유사해야 한다.
EP 1 274 287은 포일 트랩이 중심 광학 축의 주위로 회전되는, 파편 경감 장치를 설명하고 있다. 이 회전에 의해, 버퍼 가스 원자들과의 충돌에 의해 거의 편향되지 않고 따라서 포일 트랩을 통과하는 천천히 움직이지만 비교적 크고 무거운 액적들은 포일 트랩의 회전하는 포일들과 충돌할 수 있고 대부분 이러한 포일들의 표면들에 의해 흡수된다.
그러한 파편 경감 장치에서는 포일 트랩을 회전시키기 위해 구동 유닛이 필요하다. 그러한 구동 유닛은 구동 모터 및 상기 회전하는 포일 트랩이 부착되거나 고정되는 구동 축을 포함한다. 구동 축은 구동 축의 안정된 회전을 허용하기 위하여 및 회전 축의 정확한 정렬을 보증하기 위하여 통상적으로 2개의 베어링들, 예를 들면 볼 베어링들에 의해 지지된다. EUV 방사 소스와 함께 파편 경감 장치를 이용할 때, 방사 소스는 파편 경감 장치 및 수집 옵틱스(collecting optics)와 함께 진공 조건 하에서 작동되어야 하고, 추가적인 버퍼 가스의 이용만이 허용된다. 그러한 시스템의 섬세한 광학 표면들의 오염을 회피하기 위하여, 전체 시스템 내의 진공을 위한 청정 요건(purity requirements)은 매우 높다. 이것은 구동 유닛의 이용과 관련해 문제를 일으킨다. 이미 기름 또는 그리스(grease) 증기들의 일부인 예를 들면 탄화수소의 매우 작은 부분들이 회피되어야 한다. 그러므로, 구동 모터의 베어링들은 기름이 쳐질 수 없고 가스 방출(outgassing)을 최소화하기 위하여 특별한 가스가 새지 않는 또는 진공용 구동 모터(gas tight or vacuum-compatible driving motor)가 이용되어야 한다. 그러한 조건 하에서 베이링들의 서비스 수명은 피할 수 없는 마멸로 인해 매우 짧다. 선택된 재료들 및 최고의 정밀도를 이용하는 경우에도 베어링들에 대하여, 몇백 시간의 동작 기간들만이 달성 가능하다. 그러한 짧은 동작 기간들은 반도체 제조를 위한 리소그래피 시스템에서의 응용들에 대해서는 받아들일 수 없다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 구동 모터의 보다 높은 서비스 수명으로 EUV 방사 소스들을 갖는 조명 시스템들에서의 동작을 허용하는, 회전하는 포일 트랩을 갖는 파편 경감 장치 및 대응하는 구동 어셈블리를 제공하는 데 있다.
상기 목적은 청구항 1 및 10에 따른 파편 경감 장치 및 구동 어셈블리에 의해 달성된다. 파편 경감 장치 및 구동 어셈블리의 유리한 실시예들은 종속 청구항들의 내용이고 또는 본 설명의 다음 부분들에서 설명된다.
제안된 파편 경감 장치는 주로 광 방사, 특히 EUV 방사 및/또는 소프트 x선을 발생시키고, 그것의 방사 경로 내의 광학 표면들에 퇴적할 수 있는 원치 않는 물질들 및/또는 입자들을 방출하는 방사 소스와 함께 사용하기 위해 의도되어 있다. 상기 파편 경감 장치는 상기 방사 소스에 의해 발생된 상기 방사의 일직선의 통행을 허용하고 상당한 양의 상기 원치 않는 물질들 및/또는 입자들이 통과하는 것을 막는 적어도 하나의 회전하는 포일 트랩, 및 구동 모터 및 상기 회전하는 포일 트랩이 고정되는 구동 축을 포함하는 구동 유닛 또는 구동 어셈블리를 포함한다.
상기 구동 모터 및 상기 구동 축을 지지하는 베어링들은, 상기 구동 축을 위한 구멍(aperture) 및 밀봉 가스(sealing gas)를 위한 적어도 하나의 출구 개구(outlet opening)를 갖는, 케이싱 안에 넣어진다. 상기 케이싱의 상기 구멍은 상기 구동 축과 상기 케이싱 사이에 갭(gap)을 제공하도록 설계되고, 그 갭은 상기 갭을 통하여 상기 케이싱 안으로 상기 밀봉 가스를 공급하기 위한 공급 파이프에 연결된다. 상기 공급 파이프에의 상기 갭의 연결은 흐름 연결(flow connection)이고 이것은 상기 공급 파이프가 반드시 하우징에 기계적으로 연결되어야 하는 것은 아니고 상기 공급 파이프의 개구는 적어도 부분적으로 상기 갭에 들어가도록 상기 공급 파이프를 통하여 공급되는 밀봉 가스의 흐름을 달성하기에 족할 만큼 상기 갭에 가까워야 한다. 상기 케이싱은 상기 구멍 및 상기 출구 개구를 제외하고는 가스가 새지 않게(gas tight) 설계된다. 상기 갭을 통하여 상기 케이싱의 내부로 공급되는 상기 밀봉 가스는 상기 출구 개구를 통하여 상기 케이싱을 떠날 수 있다. 상기 출구 개구는 바람직하게는 적절한 배기 파이프에 가스가 새지 않게 연결된다. 상기 배기 파이프는 펌프에 연결될 수 있고 또는 대기에 개방될 수 있다. 상기 갭을 통하여 상기 케이싱 안으로 상기 밀봉 가스의 충분히 높은 가스 흐름 속도를 달성하기 위하여, 상기 갭 폭은 바람직하게는 200 ㎛보다 작도록 선택된다. 흐름 방향으로의 상기 갭의 길이는 바람직하게는 5 mm와 40 mm 사이에서 선택된다. 상기 케이싱의 상기 갭에 연결된 상기 공급 파이프는 부분적으로 상기 파편 경감 장치와 일체로 형성될 수 있고 또는 상기 구동 유닛의 일체 부분으로서 형성될 수도 있다.
상기 파편 경감 장치 또는 구동 어셈블리의 이 구조는 상기 구동 축과 상기 케이싱 사이의 좁은 갭을 통한 상기 케이싱의 내부로의 밀봉 가스의 공급을 허용한다. 상기 밀봉 가스는 이 좁은 갭을 통하여 충분히 높은 속도로 흐르고, 그 속도는 상기 밀봉 가스 내의 상기 케이스의 내부의 오염 가스들 또는 증기들의 전형적인 확산 속도보다 더 높고, 따라서 상기 갭을 통한 상기 밀봉 가스의 흐름의 반대 방향으로의 오염들의 확산이 방지된다. 그러므로, 제안된 구조에 의하면 최소한의 가스 방출을 갖는 특별한 가스가 새지 않는 구동 모터들을 사용하거나 또는 케이싱의 내부에 또한 배열되는 베어링들의 임의의 기름 치기를 회피할 필요가 없다. 밀봉 가스의 흐름에 의해 케이싱의 외부의 진공 또는 버퍼 가스의 오염이 방지된다. 제안된 구조는 긴 수명의 종래의 모터들의 이용을 허용하고 베이링들이 기름이 쳐질 수 있기 때문에, 구동 어셈블리의 서비스 수명은 현저히 향상된다.
바람직하게는, 상기 회전하는 포일 트랩과 상기 케이싱의 사이에 상기 구동 축을 위한 리드 스루(lead-through)가 배열된다. 이 리드 스루는 상기 구동 축과 주위의 벽 사이에 추가의 갭을 형성하도록 설계되고, 그 추가의 갭은 상기 구동 축과 상기 케이싱 사이의 갭과 함께 상기 공급 파이프에 연결된다. 이 추가적인 조치는 상기 구동 축과 상기 케이싱 사이의 상기 갭으로부터 떠나는 상기 밀봉 가스의 흐름에 대하여 높은 흐름 저항을 제공한다. 그러므로, 이 갭의 입구에서 상기 밀봉 가스의 높은 압력이 유지될 수 있다.
상기 파편 경감 장치 또는 구동 어셈블리의 실시예에서, 어떤 이유로 밀봉 가스의 흐름이 저지된다면, 상기 갭을 통하여 상기 케이싱의 내부의 가스들 또는 증기들의 역류를 회피하기 위해 상기 케이싱의 내부에 체크 밸브가 배열된다. 그러한 체크 밸브는 숙련자에게 공지된 상이한 구조들을 가질 수 있다. 체크 밸브는 일반적으로 움직이는 부분 및 밸브 시트(valve seat)를 포함한다. 체크 밸브는 통상의 동작 조건에서는, 즉, 상기 갭을 통한 상기 밀봉 가스의 가스 흐름이 유지되는 경우에는 열리고, 이 가스 흐름이 멈추면 닫힌다. 상기 밀봉 가스의 흐름을 통하여 상기 갭의 부근의 압력은 항상 케이싱의 내부의 압력보다 더 높기 때문에, 상기 체크 밸브는 이 가스 흐름을 통하여 자동으로 열릴 수 있다. 그러한 가스 흐름이 없을 때 상기 체크 밸브의 닫힘은 그러한 경우에 상기 체크 밸브에서의 상이한 압력 분포에 의해 자동으로 강제될 수 있다. 만약 가스 흐름이 멈추면, 상기 케이싱의 내부의 압력은 상기 갭에서의 압력보다 더 높을 것이고, 그 결과 상기 체크 밸브의 상기 움직일 수 있는 부분이 상기 밸브를 닫게 하는 압력이 생긴다. 그럼에도 불구하고, 그러한 경우에 상기 밸브를 닫기 위해 임의의 추가적인 컴포넌트, 예를 들면 적절한 스프링 엘리먼트들이 또한 이용될 수 있다. 이 조치에 의해 상기 밀봉 가스의 공급이 어떤 이유로 실패하는 경우에도, 상기 케이싱의 외부의 진공실(vacuum chamber)의 오염이 방지된다.
제안된 파편 경감 장치는 하나의 단일의 회전하는 포일 트랩 또는 회전하는 포일 트랩들의 임의의 조합 또는 정적인 포일 트랩들과 함께 회전하는 포일 트랩들을 가질 수 있다. 실시예들 중 하나에서, 상기 파편 경감 장치는 중간 공간에 의해 분리되는 정적인 포일 트랩 및 회전하는 포일 트랩으로 구성된다. 상기 구동 축은 상기 정적인 포일 트랩의 중심에서 리드 스루를 통하여 상기 회전하는 포일 트랩까지 연장하고, 상기 구동 축과 주위의 벽 사이에 작은 갭이 형성된다. 상기 밀봉 가스를 위한 상기 공급 파이프는 이 경우에 상기 공급된 밀봉 가스의 한 부분이 상기 케이싱의 내부로 이 갭을 통과하는, 상기 구동 축과 상기 케이싱 사이의 상기 갭과, 상기 공급된 밀봉 가스의 다른 부분이 상기 정적인 포일 트랩과 상기 회전하는 포일 트랩 사이의 상기 중간 공간으로 통과하는, 예를 들면, 상기 정적인 포일 트랩의 코어에 의해 형성될 수 있는, 상기 구동 축과 상기 주위의 벽 사이의 상기 갭 사이의 실(room)에 연결된다. 파편 경감을 위해 적용되는 버퍼 가스를 어쨌든 밀봉 가스로서 이용함으로써, 상기 2개의 포일 트랩들 사이의 공간 안으로의 상기 버퍼 가스의 이 흐름은 또한 상기 포일 트랩들을 통한 파편 입자들의 통행을 억제하기 위해 유용하다.
바람직하게는 상기 구동 축과 상기 주위의 벽 사이의 상기 갭은 100 ㎛보다 작다. 상기 밀봉 가스의 흐름 방향으로의 상기 갭 길이는 바람직하게는 5 mm와 40 mm 사이이다. 일반적으로 상기 포일 트랩들 사이의 공간 안으로의 밀봉 가스의 흐름은 상기 밀봉 가스가 상기 진공실의 내부의 통상적으로 이용되는 버퍼 가스와 함께 파편의 통행의 최대 억제를 달성하기 위해 상기 포일 트랩의 내부에 최적의 가스 압력 분포를 갖도록 디멘전(dimension)될 수 있다.
상기 실시예의 구조에 더하여, 상기 축에서의 상기 밀봉 가스 공급과 상기 2개의 포일 트랩들 사이의 상기 중간 공간 사이에 상기 밀봉 가스의 일부에 대한 역류가 제공될 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 상기 정적인 트랩 포일의 코어를 통하여 상기 구동 축과 그의 주위의 벽 사이의 상기 갭으로부터 추가적인 채널이 형성될 수 있다. 만약 상기 포일 트랩 시스템에서의 최적의 가스 압력 분포를 위하여 필요하다면, 이 추가적인 채널 부분을 통하여 상기 밀봉 가스의 일부가 펌핑 배출되어(pumped out) 상기 2개의 포일 트랩들 사이의 공간으로의 상기 밀봉 가스 흐름이 감소될 수 있다.
상기 구동 축과 상기 케이싱 사이의 및 상기 구동 축과 그의 주위의 벽 사이의 상기 갭들은 실질적으로 작기 때문에, 예를 들면 4 mm와 12 mm 사이의, 상기 공급 파이프와 상기 옵션의 역류 파이프의 작은 단면들만이 요구되고 따라서 작은 펌핑 동력들(pumping powers)이 요구된다.
그러한 파편 경감 장치에서 이용될 수 있는 대응하는 구동 어셈블리 또는 구동 유닛은 따라서 적절한 베어링들뿐만 아니라 컴포넌트를 구동하기 위한 구동 모터 및 구동 축을 포함한다. 상기 구동 모터는 상기 베어링들과 함께 사기 구동 축을 위한 구멍 및 밀봉 가스를 위한 적어도 하나의 출구 개구를 갖는 케이싱에 넣어진다. 상기 구멍은 상기 구동 축과 상기 케이싱 사이에 갭을 정의하도록 설계되고, 그 갭은 상기 갭을 통하여 상기 케이싱 안으로 밀봉 가스를 공급하기 위한 공급 파이프에 연결된다.
그러한 구동 어셈블리는 또한 주위의 실(chamber) 또는 공간의 오염이 상기 구동 어셈블리의 동작에 의해 생성된 가스들 또는 증기들을 통하여 회피되어야 하는 다른 응용들에서 이용될 수 있다는 것은 숙련자에게 명백하다. 바람직한 응용은 상기와 같은 파편 경감 장치에서의 사용이다. 그러한 파편 경감 장치에서 상기 포일 트랩들은 공지된 방식으로 설계될 수 있다. 그러한 포일 트랩의 개개의 구조는 본 발명의 해법에 영향을 미치지 않는다는 것은 명백하다. 적절한 포일 트랩들의 예들은 이 설명의 서론 부분에서 인용된 문서들에서 또는 EUV 조명 시스템들에서의 파편 경감을 다루는 임의의 다른 문서들에서 발견될 수 있다.
다음의 예시적인 실시예들은 청구항들에 의해 정의된 보호의 범위를 제한함이 없이 첨부 도면들을 참조하여 본 파편 경감 장치 및 구동 어셈블리의 예들을 제시한다.
도 1은 공지된 파편 경감 장치의 개략도이다.
도 2는 이 기술에 공지된 그러한 장치의 구동 유닛의 개략도이다.
도 3은 제안된 파편 경감 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 4는 제안된 파편 경감 장치의 제2 실시예의 개략도이다.
도 5는 열린 및 닫힌 상태들에서의 체크 밸브들의 2개의 상이한 구조들을 나타내는 제안된 구동 어셈블리의 부분들의 4개의 개략적인 컷아웃 도들(cutout views)이다.
도 1은 이 기술에 공지된 EUV 조사 유닛에서 포일 트랩을 갖는 파편 저감 장치의 개략도를 나타낸다. 방사 소스로서의 EUV 플라스마 소스(2)는 수집 장치(collector; 3)에 의해 수집되고 포커싱되는 EUV 방사를 방출한다. EUV 플라스마 소스(2)는 원하는 EUV 방사를 방출할 뿐만 아니라 원치 않는 파편 입자들도 방출한다. 광학 축은 참조 부호 1로 묘사되고, EUV 방사의 예시적인 방사 경로는 참조 부호 8로 묘사되고, 파편 입자의 예시적인 경로는 참조 부호 9로 묘사되어 있다.
파편 경감 장치는 수집 장치(3)로의 파편 입자들의 통행을 억제하기 위하여 EUV 소스(2)와 수집 장치(3)의 사이에 배열된다. 이 예에서 파편 경감 장치는 정적인 포일 트랩(4) 및 회전하는 포일 트랩(5)을 포함한다. 이 예에서 정적인 포일 트랩(4)은 광학 축(1)으로부터 방사상의 방향으로 연장하는 복수의 단일 포일 시트들(11)로 구성된다. 이 포일의 구조는, 광학 축(1)의 방향으로의 뷰(view)를 나타내는, 도 1의 오른쪽에서 확인될 수 있다. 전체 배열은 이 광학 축(1)의 주위에 회전 대칭을 갖는다.
파편 경감 장치는 또한 2개의 포일 트랩들(4, 5) 사이의 중간 공간 안으로 버퍼 가스의 공급을 위한 공급 파이프들(feed pipes)(6)을 포함한다. 이 버퍼 가스의 흐름(7)을 통하여, 회전하는 포일 트랩(5)을 여전히 통과하는 파편 입자들은 정적인 포일 트랩(4) 및 회전하는 포일 트랩(5)의 포일 시트들 상에 응축하기 위하여 버퍼 가스들과의 충돌에 의해 감속되거나 편향된다. 포일 트랩들을 떠나는 버퍼 가스는 진공 펌프들에 의해 파편 경감 장치와 수집 장치(3) 사이의 및 파편 경감 장치와 EUV 플라스마 소스(2) 사이의 영역들에서 수집 장치(3)를 통하여 펌핑 배출된다.
클러스터들 또는 액적들과 같은 거시적인 파편 입자들은 정적인 포일 트랩(4)의 앞에 배열되는 회전하는 포일 트랩(5)에 의해 효과적으로 정지될 수 있다. 정적인 포일 트랩(4)의 경우와 같이, 회전하는 포일 트랩(5)도 코어(16) 상에 설치되는 복수의 포일 시트들(11)에 의해 구성된다. 코어(16)는 정적인 포일 트랩(4)의 코어(15) 내의 리드 스루(lead-through)를 통하여 도 1에 도시되지 않은 구동 모터까지 연장하는 구동 축(10) 상에 설치된다.
도 2는 이 기술에 공지된 회전하는 포일 트랩(4)을 구동하기 위한 구동 유닛의 개략도를 나타낸다. 구동 모터(14)의 구동 축(10)은 광학 축(1)의 주위로 이 축(10)의 안정된 회전 운동을 허용하기 위하여 2개의 베어링들(13)에 의해 지지된다. 회전하는 포일 트랩(5)의 코어(16)는 이 구동 축(10)의 한쪽 단부에 고정된다.
이미 설명된 바와 같이, 그러한 구동 어셈블리의 베어링들(13)은, 도 1에 도시된 EUV 조명 장치에서 사용될 때, 오염 기름 또는 그리스 증기들의 발생을 회피하기 위하여 기름이 쳐지지 않을 수 있다. 더욱이, 구동 모터(14)는 동작 중에 가스 방출을 최소화하기 위하여 진공 밀폐(vacuum tight)이도록 특별히 구성되어야 한다. 베어링들(13)의 적절한 윤활(lubrication)의 결여는 구동 어셈블리의 매우 낮은 서비스 수명을 초래한다. 이 결점은 본 발명에 따른 파편 경감 장치 및 구동 어셈블리에 의해 회피된다.
도 3은 제안된 파편 경감 장치 및 구동 어셈블리의 하나의 예시적인 실시예의 개략도를 나타낸다. 이 도면 및 모든 이전의 및 다음의 도면들에서는 그러한 장치의 동일한 컴포넌트들에 대하여 동일한 참조 부호들이 사용된다. 따라서 도 1 및 2에서 이미 설명된 컴포넌트들은 하기에서 다시 설명되지 않는다.
도 3의 예시적인 실시예에서, 구동 모터(14) 및 베어링들(13)은 구동 축(10)을 위한 구멍 및 밀봉 가스를 위한 출구 개구(21)만을 포함하는 가스가 새지 않는 케이싱(20)의 내부에 배열된다. 구동 축(10)을 위한 구멍은 구동 축(10)과 케이싱(20)의 사이에 작은 갭(23)을 정의하도록 설계된다. 구동 축(10)과 주위의 벽 사이에 유사한 작은 갭(33)이 형성되고, 도 3에서 확인될 수 있는 바와 같이, 상기 주위의 벽은 이 실시예에서 정적인 포일 트랩(4)의 코어(15)와 동일하다. 그 갭들은 밀봉 가스의 공급(18)을 위한 공급 파이프(19)에 연결된다. 이 밀봉 가스는 양쪽 갭들을 통하여, 즉 구동 축(10)과 케이싱(20) 사이의 갭(23)을 통하여 케이싱(20)의 내부로 및 구동 축(10)과 정적인 포일 트랩(4)의 코어(15) 사이의 갭(33)을 통하여 흐른다. 가스 흐름(24)은 도 3에 개략적으로 나타내어져 있다. 비록 이 도면 및 다음의 도면에서는 2개의 공급 파이프들(19)이 도시되지만, 공급 파이프들의 수는 본 발명의 기능에 본질적인 것이 아니다. 이 장치는 또한 예를 들면 케이싱(20)의 한쪽 면에 작은 갭(23)에서 링 같은 공간(ring like space)에 연결된 하나의 공급 파이프(19)만을, 또는 케이싱(20)을 완전히 둘러싸도록 형성된 공급 파이프(19)를, 또는 심지어 2개보다 많은 공급 파이프들(19)을 포함할 수 있다.
구동 축(10)과 포일 트랩(4)의 코어(15) 사이의 갭(33)을 통한 밀봉 가스 흐름의 부분은 2개의 포일 트랩들 사이의 중간 공간에 이른다. 이 공간에서 밀봉 가스는 경감 장치를 통한 파편의 통행을 억제하는 데 도움이 된다. 구동 축(10)과 케이싱(20) 사이의 갭(23)을 통과하는 밀봉 가스 흐름의 다른 부분은 반대 방향으로의 임의의 오염 가스들 또는 증기들의 통행을 막는다. 구동 축(10)과 케이싱(20) 사이의 작은 갭(23)으로 인해, 밀봉 가스의 흐름 속도는 케이싱(20)의 내부의 오염 가스들의 임의의 확산 속도보다 현저히 높다. 이러한 오염 가스들의 예시적인 흐름(25)이 도면에 나타내어져 있다. 따라서, 케이싱(20)의 내부의 베어링(13)으로부터 또는 모터(14)로부터, 파편 경감 장치가 배열되어 있는, 진공실로의 오염 가스들 또는 증기들의 통행은 최적으로 방지된다. 따라서, 그러한 구조에 의하면, 베어링들(13)은 이러한 컴포넌트들의 긴 서비스 수명을 달성하기 위하여 필요할 때 기름이 쳐질 수 있다. 더욱이, 더 이상 특별한 가스가 새지 않는 모터(14)를 사용할 필요가 없다. 특별한 가스가 새지 않는 또는 진공용 모터들보다 실질적으로 더 값이 싼 표준 모터들이 사용될 수 있다. 케이싱(20)을 떠나는 밀봉 가스는 출구 개구(21)를 통하여 이 케이싱을 떠날 수 있다. 출구 개구(21)는 바람직하게는 적절한 배기 파이프에 가스가 새지 않게 연결된다. 배기 파이프는 펌프에 연결될 수 있고 또는 대기에 개방될 수 있다.
도 4는 제안된 파편 경감 장치의 추가의 예시적인 실시예를 개략도로 나타낸다. 이 실시예에서는, 도 3의 실시예에 더하여 정적인 포일 트랩(4)의 코어(15)의 내부에 펌핑 공간(26)에서 밀봉 가스의 추가적인 역류가 제공된다. 이 추가적인 펌핑 공간(26)은 진공 시스템의 외부에 이르는 펌핑 파이프(27)에 연결된다. 구동 축(10)과 정적인 포일 트랩(4)의 코어(15) 사이의 갭(33)에 연결된 이 추가적인 펌핑 공간(26)에 의하면, 만약 2개의 포일 트랩들 사이의 중간 공간에 들어가는 밀봉 가스 부분이 너무 높다면, 밀봉 가스의 일부를 펌핑 배출하는 것이 가능하다. 펌핑 파이프(27)에서의 대응하는 가스 흐름(28)이 도면에 나타내어져 있다. 이 조치에 의하면 2개의 포일 트랩들(4, 5) 사이의 중간 공간에 들어가는 밀봉 가스 또는 버퍼 가스의 양의 제어가 가능하다. 비록 이 도면에서는 2개의 펌핑 파이프들(27)이 도시되지만, 펌핑 파이프(27)의 수는 이 조치의 기능에 본질적인 것이 아니다. 이 장치는 또한 예를 들면 한쪽 면에 하나의 펌핑 파이프(27)만을, 또는 케이싱(20)을 완전히 둘러싸도록 형성된 펌핑 파이프(27)를, 또는 심지어 2개보다 많은 펌핑 파이프들(27)을 포함할 수 있다.
EUV 조사 유닛의 동작 중에, 통상의 동작 조건에 더하여 또한, 예를 들면 비상시 경우에 또는 기술적 결함의 경우에 다른 동작 조건들이 발생할 수 있다. 케이싱(20)의 내부로부터의 오염 가스들 또는 증기들을 통한 진공 시스템의 오염을 회피하기 위하여, 도 5a 내지 5d에 도시된 추가적인 조치들이 취해질 수 있다. 이러한 실시예들에서는 케이싱(20)의 내부에 케이싱(20)과 구동 축(10) 사이의 갭(23)에 추가적인 체크 밸브(29)가 배열된다. 4개의 도면들은 구동 유닛의 대응하는 부분의 컷 아웃 도들(cut out views)을 나타낸다.
체크 밸브(29)는 상이한 방법들로 실현될 수 있다. 도 5는 2개의 가능한 구조들을 나타낸다. 도 5a 및 5b에서는 하나의 예시적인 실시예에 대하여, 도 5c 및 5d에서는 다른 예시적인 실시예에 대하여 체킹 밸브(29)의 열린 및 닫힌 상태가 도시되어 있다.
체크 밸브(29)는 움직일 수 있는 컴포넌트(30) 및 밸브 시트(31)로 구성된다. 양쪽 컴포넌트들은 통상의 동작 조건에서는 체크 밸브가 열리도록 배열된다. 이 열린 상태는 케이싱(20)의 내부의 가스 압력과 비교하여 갭(23)의 내부에 보다 높은 국소의 가스 압력을 발생시키는 밀봉 가스의 가스 흐름을 통하여 달성된다.
시스템의 비상한 상태에서, 어떤 이유로 갭(23)을 통한 통상의 밀봉 가스 흐름이 중단될 때, 체킹 밸브(29)의 주위의 압력 분포는 지금 체크 밸브의 케이싱(20)을 향한 면에 대한 압력이 갭(23)을 향한 면에 대한 것보다 실질적으로 더 높도록 변화한다. 이 경우 체크 밸브(29)의 움직일 수 있는 컴포넌트(30)에 압력(32)이 작용하여, 밸브를 닫는다. 이 닫힌 상태에서는 케이싱(20)의 내부로부터 진공 시스템으로의 어떤 가스 흐름도 금지되고 케이싱(20)의 내부로부터 진공 시스템의 어떤 오염도 회피된다. 체킹 밸브(29)의 움직일 수 있는 컴포넌트(30)는 도 5c 및 5d에서와 같이 탄성 재료로 만들어질 수 있고 또는 도 5a 및 5b에서와 같이 스프링 같은 엘리먼트에 연결될 수 있다. 체크 밸브의 탄성 엘리먼트는 또한 케이싱(20)을 향한 면과 갭(23)을 향한 면 사이의 압력 차이가 없을 때 밸브가 그의 닫힌 상태에 있도록 설계될 수 있다. 통상의 동작에서 그것은 이 경우에 밀봉 가스 흐름에 의해 열린다.
본 발명은 도면들 및 상기 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 도시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 설명적인 또는 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 본 발명은 그 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 위에 설명된 및 청구항들에서의 서로 다른 실시예들은 또한 조합될 수 있다. 도면들, 명세서 및 첨부된 청구항들의 연구로부터, 청구된 발명을 실시할 때 이 기술의 숙련자들에 의해 개시된 실시예들에 대한 다른 변형들이 이해되고 달성될 수 있다. 예를 들면, 이 파편 경감 장치는 하나의 회전하는 포일 트랩만으로 또는 또한 상이한 구동 유닛들에 의해 구동될 수 있는 몇 개의 회전 포일 트랩들로 구성될 수 있다. 그러한 경우에 모든 구동 유닛들은 본 발명에 따라 구성된다. 더욱이, 포일 트랩의 디자인은 도면들에 도시된 디자인에 제한되지 않는다. 발생된 방사의 일직선의 통행을 허용하고 포일 트랩을 통과할 수 있는 파편의 양을 감소시키는 구조를 갖는 임의의 적절한 디자인이 본 발명에서 실현될 수 있다. 특히 포일 트랩들의 구조들은 반드시 포일들로 만들어져야 하는 것은 아니라는 점을 강조한다. 더 두꺼운 구조들도 가능하다. 밀봉 가스를 공급하기 위한 파이프들은 포일 트랩의 또는 구동 유닛의 케이싱의 일체 부분들로서 배열될 수 있지만, 개별적인 컴포넌트들로서 실현될 수도 있다. 또한 몇 개의 공급 파이프들을 제공하는 것도 가능하다.
청구항들에서, 단어 "comprising"은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 특정한 수단들이 서로 다른 종속 청구항들에 기재되어 있다는 단순한 사실은 이러한 수단들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구항들 내의 임의의 참조 부호들은 이 청구항들의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
1 - 광학 축
2 - EUV 플라스마 소스
3 - 수집 장치
4 - 정적인 포일 트랩
5 - 회전하는 포일 트랩
6 - 공급 파이프들
7 - 버퍼 가스의 흐름
8 - EUV 방사의 경로
9 - 파편 입자들의 경로
10 - 구동 축
11 - 포일 시트
13 - 베어링들
14 - 구동 모터
15 - 정적인 포일 트랩의 코어
16 - 회전하는 포일 트랩의 코어
18 - 밀봉 가스 공급
19 - 공급 파이프
20 - 구동 유닛의 케이싱
21 - 밀봉 가스를 위한 출구
23 - 갭
24 - 밀봉 가스의 흐름(상징적)
25 - 오염 가스들의 흐름(상징적)
26 - 펌핑 공간
27 - 펌프 파이프
28 - 가스 흐름(상징적)
29 - 체크 밸브
30 - 체크 밸브의 움직일 수 있는 컴포넌트
31 - 체크 밸브의 밸브 시트
32 - 압력(상징적)
33 - 추가의 갭

Claims (16)

  1. 광 방사를 발생시키는 방사 소스(radiation source)(2) - 상기 방사 소스(2)는 상기 방사 소스(2)의 방사 경로 내의 광학 표면들에 퇴적할 수 있는 원치 않는 물질들 및/또는 입자들을 방출함 - 와 함께 사용하기 위한 파편 경감 장치(debris mitigation device)로서,
    상기 파편 경감 장치는 회전하는 포일 트랩(foil trap)(5), 및 케이싱(20), 적어도 구동 모터(14) 및 상기 케이싱(20)의 외부에 상기 회전하는 포일 트랩(5)이 고정되는 구동 축(10)을 갖는 구동 유닛을 적어도 포함하고, 상기 구동 축(10)은 기름이 쳐진 또는 오일링된(lubricated or oiled) 베어링들(13)에 의해 지지되고, 상기 구동 모터(14) 및 상기 베어링들(13)은 상기 구동 축(10)을 위한 구멍(aperture) 및 밀봉 가스(sealing gas)를 위한 적어도 하나의 출구 개구(outlet opening)(21)를 갖는 상기 케이싱(20) 안에 넣어지고, 상기 출구 개구(21)는 상기 밀봉 가스를 펌핑 배출(pumping out)하기 위한 펌프에 연결 가능하고, 상기 구멍은 상기 구동 축(10)과 상기 케이싱(20) 사이에 갭(gap)(23)을 정의하도록 설계되고, 상기 갭(23)은 상기 갭(23)을 통하여 상기 케이싱(20) 안으로 상기 밀봉 가스를 공급하기 위한 공급 파이프(19)에 연결되는 파편 경감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 방사는 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X선인 파편 경감 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전하는 포일 트랩(5)과 상기 케이싱(20)의 사이에 상기 구동 축(10)을 위한 리드 스루(lead-through)가 배열되고, 상기 리드 스루는 상기 구동 축(10)과 주위의 벽 사이에 추가의 갭(33)을 형성하도록 설계되고, 상기 추가의 갭(33)은 상기 구동 축(10)과 상기 케이싱(20) 사이의 상기 갭(23)과 함께 상기 공급 파이프(19)에 연결되는 파편 경감 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파편 경감 장치는 상기 회전하는 포일 트랩(5)과 상기 구동 유닛의 사이에 배열되는 정적인 포일 트랩(4)을 더 포함하는 파편 경감 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리드 스루는 상기 정적인 포일 트랩(4)에 형성되는 파편 경감 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리드 스루는 상기 회전하는 포일 트랩(5)과 상기 정적인 포일 트랩(4)의 사이에 형성된 중간 공간 내로 연장하는 파편 경감 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주위의 벽은 상기 추가의 갭(33)으로의 펌핑 공간(26)을 포함하고, 상기 펌핑 공간(26)은, 상기 밀봉 가스를 펌핑 배출하기 위한 펌프에 연결 가능한, 펌핑 파이프(27)에 연결되는 파편 경감 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 축(10)과 상기 케이싱(20) 사이의 상기 갭(23)은 200 ㎛보다 작은 갭 폭을 갖는 파편 경감 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 구동 축(10)과 상기 주위의 벽 사이의 상기 추가의 갭(33)은 100 ㎛보다 작은 갭 폭을 갖는 파편 경감 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 상기 케이싱(20) 내의 체크 밸브(check valve)(29)를 포함하고, 상기 체크 밸브(29)는 상기 갭(23)을 통한 상기 밀봉 가스의 흐름이 중단되면 상기 구동 축(10)과 상기 케이싱(20) 사이의 상기 갭(23)을 닫도록 설계되고 배열되는 파편 경감 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 체크 밸브(29)는 상기 갭(23)을 통한 상기 밀봉 가스의 흐름이 중단되면 발생하는 압력 차이들로 인해 또는 상기 체크 밸브(29)의 움직일 수 있는 컴포넌트(30)에 부착된 탄성 엘리먼트의 작용으로 인해 상기 갭(23)을 자동으로 닫도록 설계되고 배열되는 파편 경감 장치.
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