KR101710433B1 - 액적 가속기를 포함하는 ｅｕｖ 방사선 소스 및 리소그래피 장치 - Google Patents

액적 가속기를 포함하는 ｅｕｖ 방사선 소스 및 리소그래피 장치 Download PDF

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Abstract

EUV 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치에 연료를 공급하도록 구성된 연료 공급기를 포함한다. 연료 공급기는 연료 액적들을 분출하도록 구성된 노즐, 및 연료 액적들을 가속하도록 구성된 액적 가속기를 포함한다. EUV 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치에서 연료 공급기에 의해 공급된 연료를 방사하도록 구성된 레이저 방사선 소스를 포함한다.

Description

액적 가속기를 포함하는 ＥＵＶ 방사선 소스 및 리소그래피 장치{EUV RADIATION SOURCE COMPRISING A DROPLET ACCELARATOR AND LITHOGRAPHY APPARATUS}
본 발명은 EUV 방사선 소스 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
이 출원은 2010년 1월 7일에 출원되었고 원용에 의해 그 전체가 본 출원에 통합된 미국 가출원 제61/293,143호의 이익을 청구한다.
리소그래피 장치는 기판상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다.
리소그래피는 IC 및 다른 디바이스 및/또는 구조체의 제조에 중요한 단계들 중 하나로 널리 인식되어 있다. 그러나, 리소그래피를 사용하여 이루어지는 특징들의 디멘젼이 작아질수록, 리소그래피는 소형 IC 또는 다른 디바이스 및/또는 구조체가 제조될 수 있도록 하기 위한 더 중요한 요인이 되고 있다.
식(1)에서 도시된 바와 같이 해상도를 위한 레일리(Rayleigh) 기준에 의해 패턴 프린팅의 제한들에 대한 이론적인 추정이 제공된다:
Figure 112012054177898-pct00001
(1)
여기에서 λ는 사용된 방사선 파장이고, NA는 패턴을 프린팅하는 데 사용된 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)이며, k1은 프로세스 의존 조정 지수로서, 레일리(Rayleigh) 상수라고 불리며, CD는 프린팅된 형상의 형상 사이즈(또는 임계 디멘젼)이다. 식 (1)로부터, 형상들의 최소 프린팅가능한 사이즈의 감소는 세 가지 방식으로 얻어질 수 있다는 것이 나온다: 노광 파장(λ)을 감소시키는 것, 개구수(NA)를 증가시키는 것, 또는 k1값을 감소시키는 것.
노광 파장을 감소시키고, 그에 따라 최소 프린팅가능한 사이즈를 감소시키기 위해, 극자외(EUV: Extreme ultraviolet)선 소스를 사용하는 것이 제안되어 있다. EUV 방사선은 5-20 nm 범위, 예컨대 13-14 nm의 범위, 예컨대 6.7 nm 또는 6.8 nm 와 같은 5-10 nm의 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선이다. 가능한 소스들은, 예컨대 레이저-생성 플라즈마 소스들, 방전 플라즈마 소스들, 또는 전자 스토리지 링(electron storage ring)에 의해 제공된 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation) 기반 소스를 포함한다.
EUV 방사선은 플라즈마를 사용하여 형성될 수도 있다. EUV 방사선을 생성하기 위한 방사 시스템은 플라즈마를 제공하는 연료 여기를 위한 레이저, 및 플라즈마를 포함하기 위한 소스 콜렉터 모듈을 포함할 수도 있다. 플라즈마는, 예컨대 적절한 물질(예컨대, 주석(tin))의 액적들(droplets), 또는 Xe 기체 또는 Li 증기와 같은 적절한 기체 또는 증기의 스트림과 같은 연료에 레이저 빔을 지향함으로써 생성될 수도 있다. 결과적인 플라즈마는 예컨대 EUV 방사선과 같은 출력 방사선을 방출하고, 이것은 방사선 콜렉터를 사용하여 수집된다. 방사선 콜렉터는, 방사선을 수광하여 방사선을 빔으로 집속시키는 미러 법선 입사 방사선 콜렉터(mirrored normal incidence radiation collector)일 수도 있다. 소스 콜렉터 모듈은 플라즈마를 지원하는 진공 환경을 제공하도록 배열된 인클로징 구조 또는 챔버를 포함할 수도 있다. 그러한 방사 시스템은 통상적으로 레이저 생성 플라즈마(LLP: laser produced plasma) 소스로 지칭된다.
LPP 소스에 의해 생성되는 EUV 방사선의 강도는 원치않는 변동들로 어려움을 겪을 수도 있다. 이러한 원치않는 변동들은 리소그래피 장치에 의해 기판상에 패턴이 이미징되는 정확성에 악영향을 미칠 수도 있다.
적어도 몇몇의 종래 기술의 EUV 방사선 소스들 및 리소그래피 장치보다 더 적은 EUV 방사선 강도의 변동들로 어려움을 겪는 EUV 방사선 소스 및 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
제공되는 본 발명의 관점에 따르면, EUV 방사선 소스는 주석(tin)과 같은 연료를 플라즈마 형성 위치에 공급하도록 구성된 연료 공급기를 포함한다. 연료 공급기는 연료의 액적들을 분사하도록 구성된 노즐, 및 연료 액적들을 가속시키도록 구성된 액적 가속기를 포함한다. EUV 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치에 연료 공급기에 의해 공급된 연료를 방사하도록 구성된 레이저 방사선 소스를 포함한다. EUV 방사선 소스는 리소그래피 장치에 포함될 수도 있다. 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지대를 포함할 수도 있으며, 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사 빔을 생성하기 위해 EUV 방사선을 패터닝하도록 구성되며, 투영 시스템은 기판상에 패터닝된 방사 빔을 투영하도록 구성된다.
제공되는 본 발명의 관점에 따르면, 저장소로부터 노즐을 통해 주석과 같은 연료 액적을 분사하고, 연료 액적을 액적 가속기로 가속시키고, 연료 액적을 기화하여 EUV 방사선을 발생하도록 연료 액적에 레이저 빔을 지향시키는 것을 포함한다.
본 발명의 한 관점에 따르면, EUV 방사선을 생성하도록 구성되는 EUV 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. EUV 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치에 연료를 공급하도록 구성된 연료 공급기를 포함한다. 연료 공급기는 연료의 액적들을 분사하도록 구성된 노즐, 및 연료 액적들을 가속화시키도록 구성된 액적 가속기를 포함한다. EUV 방사선 소스는 플라즈마 형성 위치에서 연료 공급기에 의해 공급된 연료를 방사하도록 구성된 레이저 방사선 소스를 포함한다. 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지대를 포함하며, 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사 빔을 생성하기 위해 EUV 방사선을 패터닝하도록 구성되며, 투영 시스템은 기판상에 패터닝된 방사 빔을 투영하도록 구성된다.
이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 LLP 소스 콜렉터 모듈을 포함하는 도 1의 리소그래피 장치의 보다 상세한 도시이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2의 리소그래피 장치의 EUV 방사선 소스의 노즐 및 연료 액적 가속기의 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는 본 발명에 따른 EUV 방사선 소스를 포함한다. 리소그래피 장치는 방사선 빔(B, 예컨대 EUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT); 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을, (예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 반사 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 디바이스가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예컨대 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있도록 할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하도록 방사선 빔에 방사선 빔의 단면의 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 수도 있다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
조명 시스템과 같은 투영 시스템은, 이용되고 있는 노광 방사에 대하여 적합하거나 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 다양한 유형의 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다른 기체들이 너무 많은 방사선을 흡수할 수 있기 때문에 EUV 방사선을 위해 진공이 사용되는 것이 바람직할 수도 있다. 그러므로 진공 환경은 진공 벽 및 진공 펌프들을 이용하여 전체 빔 경로에 제공될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 리소그래피 장치는 반사형(예컨대, 반사형 마스크를 채용함)이다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 패터닝 디바이스 테이블)를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다중 스테이지(multiple stage)" 기계에서는, 추가의 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 소스 콜렉터 모듈(SO)로부터 EUV 방사선 빔을 수광한다. EUV 광을 생성하는 방법들은, EUV 범위에 있는 하나 이상의 방사 라인(emission lines)으로 물질을 예컨대 제논(xenon), 리튬(lithium) 또는 주석(tin)과 같은 적어도 하나의 요소를 포함하는 플라즈마 상태로 전환하는 것을 포함하지만 그것으로 제한되는 것은 아니다. 종종 LPP(laser produced plasma)로 지칭되는 그러한 한 방법에서, 필요한 플라즈마는 예컨대 필요한 라인-방사 요소(line-emitting element)를 가지는 물질의 액적(droplet), 스트림(stream), 또는 클러스터(cluster)와 같은 연료에 레이저로 조사(irradate)함으로서 생성될 수 있다. 소스 콜렉터 모듈(SO)은 도 1에서 도시되지는 않았지만, 연료를 여기시키는 레이저 빔을 제공하기 위한 레이저를 포함하는 EUV 방사선 시스템의 부분일 수도 있다. 결과적인 플라즈마는 예컨대 EUV 방사선과 같은 출력 방사선을 방출하며, 이것은 방사선 콜렉터를 사용하여 집속되어 소스 콜렉터 모듈에 놓여 진다. 레이저 및 소스 콜렉터 모듈은, 예컨대 CO2 레이저가 연료 여기를 위해 레이저 빔을 제공하는 데 사용되는 경우, 개별적인 개체들 일 수 있다. 그러한 경우, 예컨대 적절한 지향 미러들 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는, 빔 전달 시스템을 이용하여 방사선 빔이 레이저로부터 소스 콜렉터 모듈로 전달된다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각 강도 분포를 조정하기 위한 조정기를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 적어도 이상에 언급된 조명기의 퓨필 면에서의 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반경 범위(각각 σouter 및 σinner 로 표시)는 조정될 수 있다. 부가적으로, 조명기(IL)는, 면체의 필드 및 퓨필 미러 디바이스들과 같이, 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명기는, 패터닝 디바이스 상에 입사되는 방사선 빔의 단면에 원하는 강도 균일성 및 각 강도 분포를 갖기 위해 방사선 빔을 조정하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(PS2)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(PS1)를 이용하여 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 빔에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 디바이스를 유지한 채로 지지 구조체(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2는 소스 콜렉터 모듈(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함하는, 더 상세한 리소그래피 장치(100)를 도시한다. 소스 콜렉터 모듈(SO)은 소스 콜렉터 모듈의 인클로징 구조(220)에서 진공 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배열된다.
레이저(LA)는 레이저 빔(205)을 통해 레이저 에너지를 연료 공급기(200)로부터 제공된 크세논(Xe), 주석(Sn), 리튬(Li)과 같은 연료로 증착하도록 배열된다. 이는 수십 eV의 전자 온도를 갖는 플라즈마 형성 위치(211)에서 고이온화된 플라즈마(highly ionized plasma)(210)을 생성한다. 이 이온들의 탈여기 및 재결합 동안 생성된 에너지 방사선은 플라즈마로부터 방출되어 인접한 법선 입사 방사선 콜렉터(CO)에 의해 수집되고 집속된다. 레이저(LA) 및 연료 공급기(200)는 EUV 방사선 소스를 포함하도록 함께 고려될 수도 있다.
방사선 콜렉터(CO)에 의해 반사된 방사선은 가상 소스 포인트(IF)에 집속된다. 가상 소스 포인트(IF)는 통상적으로 중간 포커스(intermediate focus)가 인클로징 구조(220)의 개구에 또는 그 근처에 위치되도록 배열된다. 가상 소스 포인트(IF)는 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다.
후속하여, 방사선은 조명 시스템(IL)을 횡단하며, 조명 시스템(IL)은, 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 강도의 원하는 균일도뿐 아니라 패터닝 디바이스(MA)에서 방사 빔(21)의 원하는 각 분포(angular distribution)를 제공하도록 배열된 다면 필드 미러 디바이스(facetted field mirror device)(22) 및 다면 퍼필 미러 디바이스(facetted pupil mirror device)(24)를 포함할 수도 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 빔(21)의 반사시에, 패터닝된 빔(25)이 형성되고, 패터닝된 빔(26)은 반사 요소들(28, 30)을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W)상으로 투영 시스템(PS)에 의해 이미징된다.
도시된 것보다 많은 요소들이 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)에 일반적으로 존재할 수도 있다. 게다가, 예컨대 도 2에서 도시된 투영 시스템(PS) 내에 존재하는 1 - 6 부가 반사 요소들이 존재할 수 있는 것과 같이, 도면들에 도시된 것보다 더 많은 미러들이 존재할 수도 있다.
연료 공급기(200)는 연료액(예컨대, 액체 주석)을 포함하는 저장소, 노즐(202), 및 연료 액적 가속기(203)을 포함한다. 노즐(202)은 플라즈마 형성 위치(211)를 향해 연료액의 액적들을 분사하도록 구성된다. 연료액의 액적들은 압전 엑추에이터(도시되지 않음)에 의해 노즐에 인가되는 진동과 저장소(201) 내의 압력의 결합에 의해 노즐(202)로부터 분사될 수도 있다. 연료 액적 가속기(203)는 플라즈마 형성 위치(211)의 방향으로 이동하는 기체가 공급되어지는 튜브를 포함한다. 이러한 기체는 플라즈마 형성 위치(211)를 향해 연료 액적들을 가속화한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따라 노즐(202) 및 연료 액적 가속기(203a)를 도시한다. 노즐(202)에 의해 분사된 연료의 액적들(206)은 도 3a에 또한 도시된다. 연료 액적 가속기(203a)는 기체가 튜브로 이동하는 복수의 개구들(231a-f)이 제공되는 튜브(230)를 포함한다. 개구들(231a-f)은, 튜브(230) 내의 기체가 노즐(202)로부터 멀리 이동하도록 구성된다. 튜브(230) 내의 기체의 흐름은 도 3a에서 화살표로 표시된다. 기체는 예컨대 수소, 또는 다른 적절한 기체일 수 있다. 튜브(230)를 통한 기체의 흐름 속도는 연료 액적들(206)이 노즐(202)로부터 분사되는 속도보다 더 빠르다. 따라서, 기체는 연료 액적들이 튜브(230)를 통해 이동할 때 연료 액적들(206)을 가속화시킨다. 이는, 연료 액적들이 튜브(230)를 따라 이동할 때 연료 액적들(206) 사이의 증가하는 분리(separation)를 통해 도 3a에서 개략적으로 도시된다.
튜브(230)를 통한 기체의 이동 속도는 실질적으로 튜브의 길이를 따라 실질적으로 일정하게 이루어지거나, 튜브의 길이를 따라 변화될 수 있다.
한 실시예에서, 연료 액적들은 약 50 m/s의 속도로 노즐로부터 분사된다. 튜브(230)를 따른 기체의 이동은 50 m/s보다 상당히 빠르며, 따라서 그 기체는 50 m/s보다 상당히 더 빠른 속도로 연료 액적들(206)을 가속화시킨다.
비록 여섯 개의 개구들(231a-f)이 도 3a에 도시되어 있지만, 임의의 적절한 수의 개구들이 튜브(230)로 기체를 도입하는 데 사용될 수 있다. 하나 이상의 개구들이 튜브를 따라 상이한 위치들에 제공될 수 있다. 개구들의 하나 이상의 세트가 튜브(230)의 둘레를 따라 분포될 수도 있다. 각 개구는 예컨대 기체가 공급되는 노즐을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 개구는 튜브(230)의 둘레 주변으로 연장되거나, 튜브(230)의 둘레 주변으로 부분적으로 연장될 수도 있다.
도 3a에 도시된 개구들(231a-f)은 튜브(230)로 투영되는 노즐들을 포함하며, 그 노즐들은 튜브로 연장되는 선들의 쌍에 의해 개략적으로 표시된다. 대안적인 실시에에서, 노즐들은 튜브로 연장되지 않도록 튜브(230)의 리세스들(recesses)에 제공될 수도 있다.
튜브들(230)은 가열될 수도 있다. 예컨대 하나 이상의 히터(heater)(도시되지 않음)가, 튜브(230)를 원하는 온도로 가열하는 데 사용되도록 제공될 수도 있다. 하나 이상의 히터들은 튜브(230)와 일체형으로 형성되거나, 튜브로부터 분리되어 제공될 수도 있다. 히터들은 튜브(230)의 온도가 실질적으로 튜브를 따라 모든 위치에서 일정하도록 구성되거나, 튜브의 온도가, 노즐(202)로부터 멀어지는 거리가 증가할수록, 증가되도록 구성될 수도 있다. 튜브(230)의 온도는 튜브 내의 기체의 이동에 영향을 미치므로, 기체에 의해 제공되는 연료 액적들(206)의 가속을 강화할 수도 있다.
실시예에서, 히터들은 제공되지 않는다. 그럼에도 불구하고 기체 이동이 연료 액적들(206)의 이동 속도의 상당한 증가를 제공한다.
튜브(230)는 단면에서 원통형이거나, 임의의 다른 적절한 단면 형태를 가질 수도 있다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 노즐(202) 및 연료 액적 가속기(203b)를 개략적으로 도시한다. 노즐(202)로부터 분사된 연료 액적들(206)은 도 3b에 또한 도시된다. 연료 액적 가속기(203b)는 노즐(202)로부터 멀리 테이퍼링하는 테이퍼링된 튜브(tapered tube)(330)를 포함한다.
테이퍼링된 튜브(330)는 노즐(202)에 근접한 위치에서 기체를 수신하고, 기체는 테이퍼링된 튜브(330)를 따라 노즐(202)로부터 멀리 이동한다. 기체는 예컨대, 원하는 이동 속도로 테이퍼링된 튜브(330)로 기체를 도입하도록 배열된 하나 이상의 개구들(도시되지 않음)에 의해 제공될 수도 있다. 기체는 예컨대, 수소 또는 다른 적절한 기체일 수 있다.
테이퍼링된 튜브(330)의 테이퍼링(tapering)은, 기체의 이동 속도를 기체가 테이퍼링된 튜브(330)을 따라 이동할수록 증가하도록 한다. 이것은 도 3b에서 기체의 이동을 나타내는 화살표의 길이의 증가로 개략적으로 표시된다. 기체는 그들이 테이퍼링된 튜브(330)를 통해 이동할 때 연료 액적들을 가속화시킨다. 이것은 도 3a에서 연료 액적들이 튜브(330)을 따라 이동할수록 연료 액적들(206) 간에 증가하는 분리를 통해 개략적으로 도시된다. 연료 액적들(206)의 가속화는, 연료 액적들이 노즐(202)로부터 분사되는 속도보다 더 높은 속도로 테이퍼링된 튜브(330)로부터 나가도록 한다.
베르누이의 법칙에 따라서, 기체의 이동 속도가 증가함에 따라서 테이퍼링된 튜브(330)에서의 기체의 압력은 감소한다. 이러한 압력의 감소는 기체가 연료 액적들(206)이 가속화되는 것을 막지 않는다.
한가지 예에서, 연료 액적들은 약 50 m/s의 속도로 노즐로부터 분사된다. 테이퍼링된 튜브(330)를 따라 이동하는 기체는 50 m/s보다 상당히 더 빠른 속도로 가속화되고, 따라서 기체는 연료 액적들(206)을 50 m/s 보다 훨씬 빠른 속도로 가속화시킨다.
하나 이상의 히터들(도시되지 않음)이 테이퍼링된 튜브(330)를 원하는 온도로 가열시키는 데 사용될 수도 있다. 하나 이상의 히터들은 테이퍼링된 튜브(330)와 일체형으로 형성되거나 그 튜브와 분리하여 제공될 수도 있다. 히터들은, 테이퍼링된 튜브(330)의 온도가 실질적으로 튜브를 따라 모든 위치들에서 일정하도록 구성되거나, 노즐(202)로부터 멀리 떨어진 거리가 증가함에 따라 튜브 온도가 증가하도록 구성될 수도 있다. 테이퍼링된 튜브(330)의 온도는 튜브 내의 기체의 흐름에 영향을 미칠 수도 있으며, 따라서 기체에 의해 제공된 연료 액적들(206)의 가속을 강화시킬 수도 있다.
한 실시예에서 히터들이 제공되지 않는다. 그럼에도 불구하고 기체 이동은 연료 액적들(206)의 이동 속도의 상당한 증가를 제공한다.
튜브는 단면에서 원통형이거나, 임의의 다른 적절한 단면 모양을 가질 수도 있다.
하나 이상의 개구들이 테이퍼링된 튜브(330)에 제공될 수도 있으며, 개구들은 기체가 테이퍼링된 튜브에 도입될 수 있도록 구성된다.
연료 액적 가속기(203)는, 연료 액적들이 노즐(202)로부터 분사될 때의 속도보다 훨씬 빠른 속도로 플라즈마 형성 위치(211)에 도달하도록, 연료 액적들을 가속화시킨다. 이러한 연료 액적들(206)의 증가된 속도는 두 가지 잠재적 이점들을 제공할 수 있다.
첫 번째 잠재적 이점은, 연료 액적이 레이저 빔(205)에 의해 기화될 때 충격파를 생성한다는 사실에 관한 것이다. 이 충격파는 플라즈마 형성 위치(211)를 향해 이동하는 후속 연료 액적 상에 입사할 것이다. 이 충격파는, 연료 액적이 플라즈마 형성 위치(211)에서의 레이저 빔(205)의 광학적으로 집속된 부분을 통과하지 않도록, 연료 액적의 이동 방향을 변경시킬 수도 있으며 (도 2 참조), 따라서 최적의 방식으로 기화되지 않을 수도 있다. 연료 액적 가속기(203)에 의해 제공된 연료 액적들의 증가된 속도는, (소정의 EUV 플라즈마 생성 주파수에 대하여) 연료 액적들 사이의 분리를 증가시킨다. 충격파는 구형이며, 플라즈마 형성 위치로부터의 거리의 함수로서 2차식(quadratically)으로 감소하는 에너지를 갖는다. 따라서, 연료 액적들 사이의 분리를 증가시키면 후속 연료 액적 상에 대한 충격파의 힘을 감소시킨다. 게다가, 후속 연료 액적이 더 빨리 이동하고 있기 때문에, 이것은 더 높은 모멘텀을 가지며 따라서 충격파에 의해 덜 영향을 받는다. 이러한 두 가지 효과 모두, 후속 연료 액적의 이동 방향이 충격파에 의해 변경되는 정도를 감소시키며, 따라서 후속 연료 액적이 플라즈마 형성 위치에서 레이저 빔(205)의 광학적으로 집속된 부분에 더 근접하게 통과한다. 그러므로, 연료 액적은 더 일관적으로 그리고 효율적으로 기화될 수 있다.
두 번째 잠재적 이점은, 레이저 빔(205)이 각 연료 액적 상에 힘을 발휘하며, 이것이 플라즈마 형성 위치(211)로부터 멀리 각 연료 액적을 밀어낸다는 사실에 관한 것이다. 플라즈마 형성 위치(211)로부터 먼 방향으로 연료 액적을 이탈시키는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면 연료 액적이 레이저 빔(205)의 광학적으로집속된 부분을 관통하지 않으며, 따라서 연료 액적이 최적화 방식으로 기화되지 않을 수도 있기 때문이다. 연료 액적들의 속도를 증가시키는 것은, 레이저 빔(205)에 의해 야기된 플라즈마 형성 위치(211)로부터의 연료 액적들의 이탈을 감소시킨다. 결과적으로, 연료 액적은 레이저 빔(205)의 광학적으로 집속된 부분에 더 근접하게 통과할 것이며, 따라서 연료 액적은 더 일관적으로 그리고 효율적으로 기화될 수 있다.
이상의 잠재적 이점들 모두 연료 액적들(206)이 개선된 정확성을 가지고 플라즈마 형성 위치(211)로 전달될 수 있도록 할 수 있다. 이것은 다시 연료 액적들의 기화가 더 일관적으로 그리고 효율적으로 달성될 수 있도록 할 수 있다. 따라서, EUV 방사선은 더 높고 일관된 강도로 제공될 수 있다.
이상의 설명은 연료 액적들을 언급한다. 이것은 예컨대 연료 물질의 클러스터들, 또는 다른 개별 조각들로 제공되는 연료 물질을 포함한다.
본 명세서에서 집적회로들(IC)의 제조에 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해 구체적인 참조가 이루어질 수도 있지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리들을 위한 유도 및 검출 패턴들, 평판 디스플레이(flat-panel displays), 액정 디스플레이(liguid-crystal displays: LCDs), 박막 자기 헤드, 등과 같이 다른 애플리케이션들을 가질 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 본 기술분야의 당업자는, 그러한 대안적인 애플리케이션의 맥락에서, 본 명세서에서의 "웨이퍼" 또는 "다이" 라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어들인 "기판" 또는 "타겟 영역"과 각각 유사한 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서에서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에 예컨대 트랙(통상적으로 기판에 레지스트 층을 가하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구), 도량학 도구 및/또는 검사 도구에서 처리될 수도 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전기형 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. EUV(extreme ultraviolet) 방사선 소스로서,
    플라즈마 형성 위치에 연료를 공급하도록 구성된 연료 공급기, 및
    상기 플라즈마 형성 위치에서 상기 연료 공급기에 의해 공급된 연료를 방사하도록 구성된 레이저 방사선 소스
    를 포함하되,
    상기 연료 공급기는,
    연료 액적들을 분출하도록 구성된 노즐, 및
    상기 연료 액적들을 가속시키도록 구성된 액적 가속기
    를 포함하며,
    상기 액적 가속기는 튜브를 포함하되, 상기 튜브는 상기 튜브를 통해 흐르면서 상기 연료 액적들을 가속화시키는 기체를 수신하도록 구성되고,
    상기 튜브에는 하나 이상의 개구들이 제공되고, 상기 개구는 상기 튜브를 통해 흐르면서 상기 연료 액적들을 가속화시키는 상기 기체를 도입하도록 구성되는,
    EUV 방사선 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는 실질적으로 일정한 단면을 갖는, EUV 방사선 소스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는, 상기 노즐의 반대 방향으로 폭이 가늘어지도록 테이퍼링된 튜브인, EUV 방사선 소스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 튜브는 상기 노즐에 인접한 상기 튜브의 단부에서 상기 기체를 수신하도록 구성되는, EUV 방사선 소스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브는 상기 튜브를 가열시키도록 구성된 하나 이상의 히터를 구비하는, EUV 방사선 소스.
  6. 노즐을 통해 저장소로부터 연료 액적을 분출하는 단계;
    액적 가속기로 상기 연료 액적을 가속화시키는 단계; 및
    상기 연료 액적이 기화하여 EUV 방사선을 생성하도록 상기 연료 액적에 레이저 빔을 지향시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 액적 가속기가 기체가 흐르면서 상기 연료 액적을 가속화시키는 튜브를 포함하고,
    상기 튜브 안으로 상기 기체를 도입하기 위해 상기 튜브 내의 하나 이상의 개구가 사용되는,
    EUV 방사선을 생성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 튜브는 실질적으로 일정한 단면을 갖는, EUV 방사선을 생성하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 튜브는 상기 노즐의 반대 방향으로 그 폭이 점점 가늘어지도록 테이퍼링된 튜브(tapered tube)인, EUV 방사선을 생성하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테이퍼링된 튜브는 상기 노즐에 인접한 상기 테이퍼링된 튜브의 단부에서 상기 기체를 수신하는, EUV 방사선을 생성하는 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브는 하나 이상의 히터에 의해 가열되는, EUV 방사선을 생성하는 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 EUV 방사선 소스;
    패터닝된 방사 빔을 생성하기 위해 EUV 방사선을 패터닝하도록 구성된 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지대; 및
    기판상에 상기 패터닝된 방사선을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는, 리소그래피 장치.
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