KR102505497B1 - 극자외 광원 - Google Patents

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로버트 제이 라팍
다니엘 존 윌리암 브라운
카이-청 호우
리차드 린 샌드스트롬
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

타겟 재료가 타겟 위치에 제공되는데, 타겟 재료는 플라즈마로 변환될 경우 극자외 광을 방출하는 재료를 포함하고, 타겟 재료는 제 1 방향을 따라 제 1 치수로 그리고 제 2 방향을 따라 제 2 치수로 연장되며; 증폭된 광 빔은 전파 방향에 따라 타겟 위치를 향해 지향되고; 증폭된 광 빔은 초점면에 집속되는데, 타겟 위치는 초점면 밖에 있고, 증폭된 광 빔과 타겟 재료 사이의 상호작용이 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환한다.

Description

극자외 광원{EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE}
관련 출원들에의 상호-참조
본원은 2014 년 1 월 22 일에 번호 제 61/930,392 호로 출원되고 2014 년 9 월 17 일에 번호 제 14/489,411 호로 출원된 미국 가출원에 대한 우선권을 주장하는데, 이들은 그 전체로서 원용에 의해 본 발명에 포함된다.
개시된 기술 요지는 극자외 광원에 관한 것이다.
예를 들어 약 50 nm 이하(또한 가끔 소프트 x-레이라고도 불림)의 파장을 가지는 전자기 방사선이고, 약 13 nm의 파장을 가진 광을 포함하는 극자외("EUV") 광은 예를 들어 실리콘 웨이퍼에서 극히 작은 피쳐를 생성하기 위한 포토리소그래피 프로세스에서 사용될 수 있다.
EUV 광을 생성하는 방법은, 플라즈마 상태에서 EUV 범위 내의 방출선을 가지는 예를 들어 제논, 리튬, 또는 주석의 원소를 가지는 재료를 변환하는 것을 포함하지만 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 흔히 레이저 생성 플라즈마("LPP")라고 불리는 이러한 하나의 방법에서, 요구되는 플라즈마는, 예를 들어 액적, 플레이트, 테이프, 스트림, 또는 재료의 클러스터의 형상인 타겟 재료를 구동 레이저라고 불릴 수 있는 증폭된 광 빔으로써 조사함으로써 생성될 수 있다. 이러한 프로세스의 경우, 플라즈마는 통상적으로 실링된 용기, 예를 들어 진공 챔버 내에서 생성되고 다양한 타입의 계측 장비를 사용하여 모니터링된다.
하나의 일반적인 양태에서, 극자외(EUV) 광 시스템에서 후방 반사를 감소시키는 방법은, 플라즈마로 변환될 경우 극자외 광을 방출하고 전파 방향에 따라 전파되는 광을 제 1 방향으로 반사하는 재료를 포함하는 타겟 재료를 제공하는 단계; 변경된 타겟을 형성하도록 상기 타겟 재료의 기하학적 분포를 변경하는 단계로서, 상기 변경된 타겟은 상기 전파 방향에 따라 전파되는 광을 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 반사하는 광반사면을 포함하는, 타겟 재료의 기하학적 분포를 변경하는 단계; 및 광원으로부터 상기 전파 방향에 따라 상기 변경된 타겟의 반사면을 향해 증폭된 광 빔을 지향시키되, 상기 증폭된 광 빔은 상기 변경된 타겟의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하며 상기 제 2 방향으로 진행하는 증폭된 광 빔의 반사를 생성하여, 상기 증폭된 광 빔의 반사를 상기 광원으로부터 멀어지도록 지향시키는 단계를 포함한다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 증폭된 광 빔은 초점면에 집속될 수 있고, 변경된 타겟은 초점면 밖에 있을 수 있다. 상기 증폭된 광 빔을 초점면에 집속하는 것은, 상기 증폭된 광 빔의 빔 웨이스트(beam waist)를 영역(region) 내에 형성하는 것을 포함할 수 있고, 상기 변경된 타겟은 상기 영역 밖에 있을 수 있다. 상기 증폭된 광 빔을 초점면에 집속하는 단계는, 상기 증폭된 광 빔의 빔 웨이스트를 영역 내에 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 변경된 타겟은 빔 웨이스트와 중첩될 수 있다.
상기 타겟 재료를 제공하는 단계는, 방사선의 제 1 빔과 상기 타겟 재료의 인스턴스를 상호작용시켜 상기 타겟 재료를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 타겟 재료가 점유하는 볼륨은 제 1 차원에서는 상기 타겟 재료의 인스턴스에 의하여 점유되는 볼륨보다 더 크고 제 2 차원에서는 상기 타겟 재료의 인스턴스에 의하여 점유되는 볼륨보다 더 작을 수 있다. 상기 타겟 재료의 기하학적 분포를 변경하는 단계는, 상기 광 빔을 상기 타겟 재료와 상호작용시킨 이후에 지연 시간이 경과하도록 하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 변경된 타겟은 상기 지연 시간 동안에 상기 타겟 위치로 이동하고 상기 전파 방향에 상대적으로 틸팅된다.
몇 가지 구현형태들에서, 상기 타겟 재료의 기하학적 분포를 변경하는 단계는, 방사선의 제 1 빔을 증폭된 광 빔의 전파 방향과 상이한 제 1 전파 방향을 따라 상기 타겟 재료를 향해 지향시키는 단계를 포함하고, 상호작용에 의해 상기 타겟 재료가 상기 제 1 전파 방향에 직교하는 방향으로 확장되고, 상기 타겟 재료가 증폭된 광 빔의 전파 방향에 상대적으로 틸팅되게 할 수 있다.
상기 변경된 타겟은 실질적으로 평평한 표면을 가지는 용융된 금속의 디스크형 볼륨을 포함할 수 있다. 실질적으로 평평한 표면은 전파 방향과 0 도 내지 90 도의 각도를 형성할 수 있다. 실질적으로 평평한 표면은 전파 방향과 35 도 내지 45 도의 각도를 형성할 수 있다.
상기 타겟 재료의 기하학적 분포를 변경하는 단계는, 상기 타겟 재료를 상기 광 빔과 상호작용시켜 상기 변경된 타겟을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 극자외(EUV) 광을 생성하는 방법은, 타겟 위치에 타겟 재료를 제공하는 단계로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 변환될 경우 극자외 광을 방출하는 재료를 포함하고, 상기 타겟 재료는 제 1 방향을 따라 제 1 치수(extent)로 그리고 제 2 방향을 따라 제 2 치수로 연장되는, 타겟 위치에 타겟 재료를 제공하는 단계; 전파 방향에 따라 상기 타겟 위치를 향해 증폭된 광 빔을 지향시키는 단계; 상기 증폭된 광 빔을 초점면에 집속하는 단계로서, 상기 증폭된 광 빔은 상기 전파 방향을 따라 상기 초점면과 중첩하는 위치에서 초점이 맞고, 상기 전파 방향을 따라 상기 초점면 밖에 있는 위치에서 초점이 맞지 않는, 증폭된 광 빔을 지향시키는 단계; 및 상기 타겟 재료가 상기 초점면 밖에 있고 상기 증폭된 광 빔이 초점이 맞지 않는 위치에 있는 동안 상기 증폭된 광 빔을 상기 타겟 재료와 상호작용시키는 단계로서, 상기 타겟 재료와의 상호작용은 상기 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하는, 상호작용시키는 단계를 포함할 수 있다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 타겟 재료의 제 2 치수는 상기 타겟 재료의 제 1 치수보다 클 수 있고, 상기 제 2 방향과 상기 전파 방향은 비-제로 각도를 형성할 수 있다.
상기 제 2 방향은 상기 전파 방향과 상기 전파 방향에 수직인 방향 사이일 수 있다. 제 2 방향은 전파 방향에 상대적으로 35 도 내지 45 도 사이의 각도를 형성할 수 있다.
상기 타겟 위치에 타겟 재료를 제공하는 단계는, 초기 위치에 초기 타겟 재료를 제공하는 단계; 및 상기 초기 타겟 재료가 상기 초기 위치로부터 상기 타겟 위치로 진행하도록 하는 시간이 경과하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 위치에 타겟 재료를 제공하는 단계는, 초기 위치에 초기 타겟 재료를 제공하는 단계로서, 상기 초기 타겟 재료는 중앙 영역 및 상기 중앙 영역에 대한 적어도 두 개의 측을 포함하는, 단계; 및 방사선의 제 1 빔을 상기 초기 타겟 재료의 부분을 향해 지향시키는 단계로서, 상기 부분은 상기 초기 타겟 재료의 일측에만 존재하는, 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 재료는 방사선의 제 1 빔과 상기 초기 타겟 재료 사이의 상호작용 이후에 시간이 경과하게 하여 생성될 수 있고, 경과된 시간 동안, 상기 초기 타겟 재료의 크기는 적어도 하나의 차원에서 증가하고 적어도 하나의 차원에서 감소하며, 상기 초기 타겟 재료는 방사선의 제 1 빔의 전파 방향에 상대적으로 틸팅된다.
상기 초기 타겟 재료의 측은 상기 초기 타겟 재료의 외부 에지를 포함할 수 있다. 상기 초기 타겟 재료의 일측은 상기 초기 타겟 재료의 중앙 영역을 포함하는 상기 초기 타겟 재료의 부분일 수 있다. 초기 타겟 재료는 타겟 재료 액적을 포함할 수 있다.
상기 타겟 재료를 생성하는 단계는, 방사선의 제 1 빔 이후에 그리고 상기 타겟 재료가 상기 타겟 위치에 제공되기 이전에 방사선의 제 2 빔을 상기 타겟 재료를 향해 지향시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
타겟 재료는 타겟 재료의 연속 세그먼트를 포함할 수 있다.
전체 타겟 재료는 초점면 밖에 있을 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 극자외(EUV) 광원은, 방사선의 제 1 빔을 수광하는 초기 타겟 위치 및 증폭된 광 빔을 수광하는 타겟 위치를 포함하는 진공 챔버: 플라즈마로 변환될 경우 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는 타겟 재료를 상기 초기 타겟 위치로 제공하도록 구성되는 타겟 재료 전달 시스템; 방사선의 제 1 빔 및 증폭된 광 빔을 생성하도록 구성되는 소스로서, 상기 증폭된 광 빔은 상기 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 포함하는, 소스; 및 상기 증폭된 광 빔을 상기 타겟 위치를 향해 지향시키고 상기 증폭된 광 빔을 초점면에 집속하도록 구성되는 광학적 조향 시스템을 포함하고, 상기 방사선의 제 1 빔은 변경된 타겟을 형성하기에 충분한 에너지를 가지고, 상기 타겟 위치는 상기 변경된 타겟을 수용하며, 상기 타겟 위치는 초점면 밖에 있다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방사선의 제 1 빔은 펄스형 레이저 빔의 적어도 하나의 펄스일 수 있고, 상기 소스는 상기 펄스형 레이저 빔을 생성하는 제 1 레이저 소스, 및 상기 증폭된 광 빔을 생성하는, 제 1 레이저 소스와 별개인 제 2 소스를 포함할 수 있다. 방사선의 제 1 펄스는 빔 경로 상에서 전파될 수 있다.
소스는 시드 레이저를 포함할 수 있다. EUV 광원은 적어도 하나의 광 증폭기; 및 상기 광 증폭기와 상기 시드 레이저 사이의 아이솔레이터(isolator)를 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 광 증폭기 및 아이솔레이터는 상기 증폭된 광 빔이 전파되는 빔 경로 상에 있다.
위에서 설명된 기법들 중 임의의 것의 구현형태들은, 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원용 타겟, EUV 광원, 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원에서 사용되는 구동 레이저 내의 후방 반사를 감소 또는 제거하는 방법, EUV 광의 생성 방법, EUV 광원을 되맞춤(retrofitting) 하는 시스템, 방법, 프로세스, 디바이스, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 실행가능한 명령, 또는 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현형태들의 세부사항들은 첨부 도면들 및 다음의 설명에서 진술된다. 다른 특징들은 상세한 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구항들로부터 명확해질 것이다.
도 1 은 예시적인 레이저 생성 플라즈마 극자외 광(EUV) 소스의 블록도이다.
도 2a 는 예시적인 타겟의 측면 단면도이다.
도 2b 는 도 2a 의 타겟의 정면 단면도이다.
도 2c 는 도 2a 의 타겟의 예시적인 틸트의 예시도이다.
도 2d 는 타겟의 다른 예시적인 틸트의 예시도이다.
도 3a 내지 도 3d 는 증폭된 광 빔과 상호작용하는, 도 2a 의 타겟의 측면 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4d 는 예시적인 EUV 시스템용 광원의 블록도들이다.
도 5 는 타겟 틸트의 함수로서의 파워의 예시적인 그래프이다.
도 6 은 타겟 틸트의 함수로서의 에너지의 예시적인 그래프이다.
도 7 은 EUV 광을 생성하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 8a 는 타겟으로 변환되는 예시적인 초기 타겟을 도시한다.
도 8b 는 도 8a 의 타겟을 생성하기 위한, 예시적인 파형의 에너지 대 시간으로 도시된 그래프이다.
도 8c 는 초기 타겟과 도 8a 의 타겟의 측면도들이다.
도 9a 다른 도 9a 는 타겟으로 변환되는 다른 예시적인 초기 타겟을 도시한다.
도 9b 는 도 9a 의 타겟을 생성하기 위한, 예시적인 파형의 에너지 대 시간으로 도시된 그래프이다.
도 9c 는 초기 타겟과 도 9a 의 타겟의 측면도들이다.
도 10 은 타겟으로 변환되는 다른 예시적인 초기 타겟의 측면도이다.
도 11 은 다른 레이저 생성 플라즈마 극자외(EUV) 광원 및 EUV 광원에 커플링된 리소그래피 툴의 상단면도이다.
도 12 는 예시적인 레이저 생성 플라즈마 극자외 광(EUV) 소스의 블록도이다.
도 13 은 증폭된 광 빔과 상호작용하는 다른 예시적인 타겟의 측면도이다.
극자외(EUV) 광 생성의 변환 효율을 증가시키기 위한 기법이 개시된다. 좀 더 상세하게 이하 후술되는 바와 같이, 타겟 재료, 또는 플라즈마로 변환될 경우 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 포함하는 타겟이, 플라즈마로 변환되는 타겟의 부분을 증가시키고 EUV 광을 방출하며 및/또는 생성된 EUV 광의 전체 양을 증가시키는 방식으로, 도달하는 증폭된 광 빔에 상대적으로 포지셔닝된다.
도 1 을 참조하면, 광 증폭기 시스템(106)은 레이저 생성 플라즈마(LPP) 극자외(EUV) 광원(100)을 구동하도록 사용되는 광원(105)(또한 구동 소스 또는 구동 레이저라고도 불림)의 적어도 일부를 형성한다. 광 증폭기 시스템(106)은, 광원(105)이 타겟 위치(130)로 제공되는 증폭된 광 빔(110)을 생성하도록 적어도 하나의 광 증폭기를 포함한다. 타겟 위치(130)는 주석과 같은 타겟 재료(120)를 타겟 재료 공급 시스템(115)으로부터 수용하고, 증폭된 광 빔(110)과 타겟 재료(120) 사이의 상호작용이 EUV 광 또는 방사선(150)을 방출하는 플라스마를 생성한다. 광 콜렉터(155)는 EUV 광(150)을 수집된 EUV 광(160)으로서 수집하고, 리소그래피 툴과 같은 광학적 장치(165)를 향해 지향시킨다.
증폭된 광 빔(110)은 빔 전달 시스템(140)에 의하여 타겟 위치(130)를 향해 지향된다. 빔 전달 시스템(140)은 광 컴포넌트(135) 및 증폭된 광 빔(110)을 초점 영역(145) 내에 집속하는 초점 어셈블리(142)를 포함할 수 있다. 컴포넌트(135)는 증폭된 광 빔(110)을 굴절 및/또는 반사에 의하여 지향시키는 렌즈 및/또는 미러와 같은 광 요소를 포함할 수 있다. 컴포넌트(135)는 컴포넌트(135)를 제어 및/또는 이동시키는 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트(135)는 빔 전달 시스템(140)의 광 요소가 이동하게 하도록 제어가능한 액츄에이터를 포함할 수 있다.
초점 어셈블리(142)는 빔(110)의 직경이 초점 영역(145) 내에서 최소가 되도록 증폭된 광 빔(110)을 집속한다. 다르게 말하면, 초점 어셈블리(142)는 증폭된 광 빔(110) 내의 방사선이 방향(112)에서 초점 영역(145)을 향해 전파될 때 수렴하게 한다. 타겟이 없는 경우, 증폭된 광 빔(110) 내의 방사선은 빔(110)이 방향(112)으로 초점 영역(145)으로부터 멀어지도록 전파됨에 따라 발산한다.
후술되는 바와 같이, 타겟(120)은 증폭된 광 빔(110) 및 초점 어셈블리(142)에 상대적으로 포지셔닝되어 플라즈마로 변환되는 타겟(120)의 부분을 증가시켜서, 변환 효율 및/또는 생성된 EUV 광의 양을 증가시킨다.
추가적으로 또는 대안적으로는, 타겟 재료(120)의 공간적 분포는 증폭된 광 빔(110)과 교차하는 방향으로 타겟 재료의 크기(120)를 증가시키도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 타겟 재료(120)는 액적으로부터 방향(112)에 상대적으로 수직이거나 틸트되는 페이스를 가지는 평평한 디스크로 확장될 수 있다. 이러한 방식으로 타겟 재료의 크기(120)를 증가시키면 증폭된 광 빔(110)에 노출되는 타겟 재료(120)의 부분을 증가시켜서, 타겟 재료(120)의 주어진 양에 대해 생성되는 EUV 광의 양을 증가시킬 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 타겟의 재료 성질은 증폭된 광 빔(110)의 흡수를 증가시키도록 변경될 수 있다.
도 2a 를 참조하면, 예시적인 타겟(220)의 측면 단면도(방향 x를 따라 바라봄)가 도시된다. 타겟(220)은 타겟 재료(120)로서 시스템(100) 내에서 사용될 수 있다. 타겟(220)은 증폭된 광 빔(210)을 수광하는 타겟 영역(230) 내에 있다. 타겟(220)은 플라즈마로 변환될 경우 EUV 광을 방출하는 타겟 재료(예를 들어 주석과 같은 재료)를 포함한다. 증폭된 광 빔(210)은 타겟(220)의 적어도 일부를 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 가진다.
예시적인 타겟(220)은 타원체(3-차원의 타원)이다. 다르게 말하면, 타겟(220)은 타원의 3-차원의 유사체(analog)인 표면의 내부로 근사적으로 정의되는 볼륨을 점유한다. 그러나, 타겟(220)은 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 타겟(220)은 구의 전부 또는 일부의 형상을 가지는 볼륨을 점유할 수 있고, 또는 타겟(220)은 무작위로 성형된 볼륨, 예컨대 잘 정의된 에지를 가지지 않는 클라우드-유사 형상을 점유할 수 있다. 잘 정의된 에지가 부족한 타겟(220)의 경우, 타겟을 구성하는 재료의 예를 들어 90%, 95% 또는 그 이상을 포함하는 볼륨이 타겟(220)이라고 취급될 수 있다. 타겟(220)은 비대칭일 수 있다.
추가적으로, 타겟(220)은 타겟 재료의 임의의 공간적 분포를 가질 수 있고 비-타겟 재료를 포함할 수 있다. 타겟(220)은 입자 및/또는 조각, 본질적으로 연속적이고 균질한 재료인 연장된 오브젝트, 입자들의 콜렉션, 이온 및/또는 전자를 포함하는 사전-플라즈마(pre-plasma), 용융된 금속의 연속 세그먼트를 포함하는 재료의 공간적 분포, 사전-플라즈마, 및 입자, 및/또는 용융된 금속의 세그먼트의 집합계(system)일 수 있다. 타겟(220)의 콘텐츠는 임의의 공간적 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 타겟(220)은 하나 이상의 방향에서 균질할 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 타겟(220)의 콘텐츠는 타겟(220)의 특정 부분에서 농축되고, 타겟은 질량의 불균일한 분포를 가진다.
도 2a 에 도시되는 타겟(220)의 측면 단면은 전체 타원에 걸친 최대 거리와 동일한 길이를 가지는 장축과 장축에 수직인 단축을 가지는 타원이다. 타겟(220)은 방향(221)을 따라 연장하는 제 1 치수(222), 및 방향(221)에 수직인 방향(223)으로 연장하는 제 2 치수(224)를 가진다. 일 예의 경우, 타겟(220), 치수(222) 및 방향(221)은 단축의 길이 및 방향이고, 치수(224) 및 방향(223)은 장축의 길이 및 방향이다.
도 2b 를 다시 참조하면, 방향(221)에서 바라본 타겟(220)의 정면 단면도가 도시된다. 타겟(220)은 방향(223)에서 연장하고 치수(224)를 가지는 타원형 정면 단면을 가진다. 타겟(220)의 정면 단면은 방향(225)에서 제 3 차원으로 치수(226)를 가진다. 방향(225)은 방향(221 및 223)에 수직이다.
도 2a 를 참조하면, 타겟(220)의 치수(224)는 증폭된 광 빔(210)의 전파의 방향(212)에 상대적으로 틸팅된다. 도 2c 를 다시 참조하면, 치수(224)의 방향(223)은 증폭된 광 빔(210)의 전파 방향(212)과 각도(227)를 형성한다. 각도(227)는 증폭된 광 빔(210)이 방향(212)으로 진행하고 타겟(220)에 충돌할 때 이것에 상대적으로 측정된다. 각도(227)는 0-90 도일 수 있다. 도 2a 및 도 2c 에서, 타겟(220)은 증폭된 광 빔(210)을 향해 틸팅된다. 타겟(220)이 증폭된 광 빔(210)으로부터 멀어지도록, 예컨대 도 2d 에 개략적으로 도시되는 바와 같이 틸팅되는 예들에서, 각도(227)는 0 내지 -90 도 사이이다.
위에서 논의된 바와 같이, 타겟(220)은 타원체 이외의 형상을 가질 수 있다. 어떤 볼륨을 점유하는 타겟의 경우, 타겟의 형상은 3-차원의 형상인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 형상은 3 개의 상호적 직교 방향(221, 223, 225) 각각으로 연장하는 3 개의 치수(222, 224, 226)로써 기술될 수 있다. 치수들(222, 224, 226)의 길이는 방향(221, 223, 225) 중 하나에 상응하는 특정 방향에서 해당 형태의 하나의 에지로부터 형상의 다른 측면까지에 걸친 해당 상에 걸친 길이일 수 있다. 치수(222, 224, 226) 및 방향(221, 223, 225)은 타겟(220)의 시각적 검사로부터 결정되거나 추정될 수 있다. 타겟(220)의 시각적 검사는, 예를 들어 타겟(220)이 타겟 재료 전달 시스템(115)을 떠나서 타겟 위치(130)(도 1)로 이동할 때에 해당 타겟을 이미징함으로써 이루어질 수 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 방향들(221, 223, 225)은 타겟(220)의 질량 중심을 통과하여 지나고 타겟(220)에 대한 관성 주축에 대응하는 상호 직교하는 축들인 것으로 간주될 수 있다. 타겟(220)의 질량 중심은 타겟(220)의 질량의 상대적인 포지션이 제로인 공간 내의 포인트이다. 다르게 말하면, 질량 중심은 타겟(220)을 구성하는 재료의 평균 포지션이다. 질량 중심은 반드시 타겟(220)의 기하학적 중심과 일치할 필요는 없지만, 타겟이 균질하고 대칭적인 볼륨인 경우에는 그러할 수 있다.
타겟(220)의 질량 중심은 타겟(220) 내의 질량의 공간적 분포의 불균형의 측정치인 관성 승적(products of inertia)의 함수로서 표현될 수 있다. 관성 승적은 행렬 또는 텐서(tensor)로서 표현될 수 있다. 3-차원의 오브젝트의 경우, 관성 승적이 제로인, 질량 중심을 통과하는 3 개의 상호 직교하는 축들이 존재한다. 즉, 관성 승적은, 어느 방향으로 연장하는 벡터의 양측에 질량이 균등하게 균형 배분되는 해당 방향에 놓인다. 관성 승적의 방향은 3-차원의 오브젝트의 관성 주축(principal axes of inertia)이라고 지칭될 수 있다. 방향(221, 223, 225)은 타겟(220)에 대한 관성 주축일 수 있다. 이러한 구현형태에서, 방향(221, 223, 225)은 타겟(220)에 대한 관성 승적의 관성 텐서 또는 행렬의 고유벡터(eigenvectors)이다. 치수(222, 224, 226)는 관성 승적의 관성 텐서 또는 행렬의 고유치로부터 결정될 수 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 타겟(220)은 근사적으로 2-차원의 오브젝트라고 간주될 수 있다. 타겟(220)이 2-차원인 경우, 타겟(220)은 두 개의 직교하는 주축들 및 주축들의 방향에 따른 두 개의 치수로써 모델링될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 3-차원의 타겟에 대하여, 2-차원의 타겟에 대한 치수 및 방향은 시각적 검사를 통해 결정될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d 를 참조하면, 증폭된 광 빔(210)에 의하여 조사되는 타겟 재료(220)의 측면도(방향 x를 따라 관찰됨)가 도시된다. 증폭된 광 빔(210)은 방향(212)에 따라 전파되고, 방향(212)에 수직인 초점면(246)에 집속된다. 증폭된 광 빔(210)은 초점면(246)에서 빔 직경 "d"를 가진다. 이러한 예에서, 빔 직경 "d" 및 증폭된 광 빔(210)의 단면의 면적은 초점면(246)에서 최소이고, 증폭된 광 빔(110)의 조도(단위 면적당 파워)는 평면(246)에서 최대이다.
증폭된 광 빔(210)은 평면(246)에서 최소인 반경 "w"의 빔 직경을 가지고 빔 웨이스트 "w0"를 형성하는 가우시안 빔으로 근사화될 수 있다. 증폭된 광 빔(210)은 초점 심도 "b"를 가지는 것으로 근사화될 수 있는데, 이것은 수학식 1 에 의해 주어진다:
Figure 112022077624037-pat00001
여기에서 λ는 증폭된 광 빔(210)의 파장이고, 양 ZR은 레일리 범위(Rayleigh range)이다.
도 3a 에 도시되는 예에서, 타겟(220)은 방향(212)에 수직이고 평면(246)과 일치하는 치수(224)로써 포지셔닝된다. 다르게 말하면, 타겟(220)은 증폭된 광 빔(210)의 초점에 있다. 증폭된 광 빔(210)이 타겟(220)과 상호작용하는 경우, 타겟(220)의 부분이 플라즈마로 변환되고, 반사광(301)이 생성된다. 반사광(301)은 타겟(220)으로부터의 증폭된 광 빔(210)의 반사광이고 및/또는 타겟(220)을 조사함으로써 생성되는 플라즈마로부터의 반사광일 수 있다. 반사광(301)은 방향(212)과 반대인 방향으로 타겟(220)으로부터 멀어지도록 전파된다. 타겟(220)이 방향(212)에 수직인 치수(224)로써 초점면(246)에 있기 때문에, 반사광(301)은 증폭된 광 빔(210)이 타겟(220)에 도달하기 위해서 거쳤던 경로를 따라가고, 따라서 다시 광 증폭기 시스템(106) 내로 지향될 수 있다.
도 3b 에 도시되는 예에서, 타겟(220)은 방향(212)에 상대적으로 틸팅되고, 치수(224)의 방향(223)은 방향(212)과 각도(327)를 형성한다. 타겟(220)은 포지셔닝되거나 이동되거나 이동하게 될 경우 전파 방향(212)에 상대적으로 경사 포지션으로 틸팅된다. 타겟(220)의 부분은 초점면(246)과 일치하게 되고, 타겟(220)은 초점 심도 b 내에 있다. 증폭된 광 빔(210)이 타겟(220)과 상호작용하는 경우, 타겟(220)의 부분이 플라즈마로 변환되고, 반사광(307)이 생성된다. 반사광(307)은 방향(212)에 상대적인 각도(327)로 전파 타겟(220)으로부터 멀어지도록 전파된다. 따라서, 반사광(307)은 반사광(301)의 방향과 상이한 방향으로 전파 타겟(220)으로부터 멀어지도록 전파되고, 따라서 다시 광 증폭기 시스템(106)으로 지향될 가능성이 적다.
반사된 증폭 광 빔(210)의 방향을 변경하는 것에 추가하여, 타겟(220)을 틸팅하면, 타겟(220)을 초점면(246)에 그리고 도달하는 증폭된 광 빔(210)에 직각으로 지향시키는 것에 비하여 타겟(220)이 더 많이 증폭된 광 빔(210)에 노출되게 한다. 예를 들어, 타겟(220)을 틸팅하면 도 3a 에 도시되는 배치에서는 증폭된 광 빔(210) 밖에 있는 타겟 부분(310a 및 310b)이 증폭된 광 빔(210)의 경로에 있게 한다.
더욱이, 몇 가지 구현형태들에서, 타겟(220)을 증폭된 광 빔(210)의 전파 방향에 상대적으로 틸팅하면, 치수(224)가 방향(212)에 수직인 경우보다 더 바람직한 밀도 프로파일을 가지는 타겟(220)의 부분에 증폭된 광 빔(210)을 노출시킬 수 있다. 몇 가지 타겟(도 9a 내지 도 9c 에서 논의된 타겟(920)과 같은 타겟)에서, 밀도 프로파일은 치수(222)에 따라 증가한다. 재료의 밀도가 낮을수록 더 용이하게 플라즈마로 변환된다. 치수(222)를 따라 증가하는 밀도를 가지는 타겟이 방향(212)에 상대적으로 틸팅된다면, 증폭된 광 빔(210)에 노출되는 저밀도 재료의 볼륨이 증가되고, 결과적으로 타겟의 더 큰 부분이 플라즈마로 변환되고 EUV 광을 방출하게 된다.
도 3c 및 도 3d 를 참조하면, 타겟(220)은 또한 초점면(246)으로부터 거리(262)에 배치될 수 있다. 거리(262)는 방향(212)에서 초점면(246)으로부터 그리고 방향(212)과 반대인 방향으로 연장한다. 다르게 말하면, 타겟(220)은 초점면(246)(도 3c 및 도 3d 에 도시된 바와 같이)의 업스트림에 또는 초점면(246)으로부터 다운스트림에 배치될 수 있다. 거리(262)는 타겟(220) 중 어느 것도 초점면(246)과 일치하지 않도록 하는 거리일 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 일부 또는 전체 타겟(220)은 초점 심도 b 밖에 있을 수 있다. 거리(262)는, 예를 들어 가우시안 빔으로 근사화되는 증폭된 광 빔(110)의 레일리 범위(ZR)의 2 배 내지 3 배일 수 있다. 몇 가지 예들에서, 거리(262)는 1 밀리미터(mm) 이상일 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 증폭된 광 빔(210)은 초점 어셈블리(242)로부터 초점면(246)으로 전파되는 동안에 수렴한다. 따라서, 타겟(220)이 초점면(246)으로부터 거리(262)에 배치되는 경우 타겟(220)이 증폭된 광 빔(210)에 더 많이 노출된다. 추가적으로, 타겟(220)이 초점면(246)으로부터 떨어져 배치되는 경우, 반사광이 초점 어셈블리(242)를 통해 다른 방식으로 전파되기 때문에, 타겟(220)으로부터의 증폭된 광 빔(110)의 반사광은 증폭된 광 빔(210)이 전파되는 것과 동일한 경로에서 다시 이미징되지 않는다.
도 3d 는 방향(212)에 상대적으로 각도(328)로 틸팅된 치수(224)를 가지고 초점면(246)으로부터의 거리(262)에 배치된 타겟(220)을 도시한다. 증폭된 광 빔(210)의 전파 방향(212)에 상대적으로 타겟(220)을 틸팅시키면, 증폭된 광 빔(210)의 반사광(314)도 역시 증폭된 광 빔(210)이 전파되는 경로로부터 멀어지도록 지향된다.
따라서, 비록 타겟(220) 상의 최고 조도(단위 면적당 파워)는 타겟이 초점면(246)에 있는 경우 발생하고 이것이 통상적으로 타겟(220)을 플라즈마로 변환하는 것을 최대화할 것으로 기대될 것이지만, 타겟(220)을 초점면(246) 밖에 및/또는 증폭된 광 빔(210)에 상대적으로 소정 각도에 있는 치수(224)로서 포지셔닝하면, 타겟(220)이 증폭된 광 빔(210)에 더 많이 노출되게 함으로써 타겟(220)이 플라즈마로 더 많이 변환되게 할 수 있다. 추가적으로, 및 도 4a 내지 도 4d, 도 5, 및 도 6 에서 논의된 바와 같이, 타겟(220)을 초점면(246)으로부터 멀어지도록 틸팅 및/또는 배치하면, 증폭된 광 빔(210)의 광원(105)과 같은 광원으로부터 멀어지도록 반사광을 역시 지향시키고, 이것이 결과적으로 더 많은 파워를 생성하는 광원이 되게 할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d 는 타겟(220)을 조사하는 증폭된 광 빔(410)을 생성하는 예시적인 시스템(400)의 블록도이다. 시스템은 증폭된 광 빔(410)을 생성하는 광원(또는 구동 레이저 시스템)(405) 및 포커싱 광학기(442)를 포함한다. 증폭된 광 빔(410)은 방향(412)으로 전파되고, 포커싱 광학기(442)에 의해 초점면(446)으로 집속된다.
도 4a 내지 도 4d 는 초점면(446) 및 방향(412)에 상대적인, 타겟(220)의 상이한 배향 및 포지션을 도시한다. 타겟(220)의 배향 및/또는 포지션이 광원(405)에 진입하는 반사광의 양에 영향을 준다. 특히, 타겟(220)을 초점면(446)으로부터 멀어지도록 틸트 및/또는 이동시키면, 시스템(400)에 의하여 생성되는 파워의 양을 증가시킬 수 있고, 따라서 더 많은 파워를 타겟(220)으로 전달한다. 타겟(220) 상에 더 많은 파워가 전달되면, 생성된 EUV 광의 양도 대응하여 증가되게 될 수 있다.
이러한 예에서, 광원(405)은 광 발생기(402) 및 두 개의 광 증폭기(406a, 406b)의 "체인" 을 포함하는 광 증폭기 시스템(406)을 포함한다. 광 발생기(402)는, 예를 들어 레이저, 마스터 발진기와 같은 시드(seed) 레이저, 또는 램프일 수 있다. 광 증폭기(406a, 406b)는 광 빔(408)이 광 발생기(402)로부터 따라서 전파되는 빔 경로(407) 상에 이득 매질(미도시)을 포함한다. 이득 매질이 여기되면, 이득 매질은 광자를 광 빔(408)에 제공하고, 광 빔(408)을 증폭하여 증폭된 광 빔(410)을 생성한다.
광원(405)은 아이솔레이터(isolator; 409)도 포함한다. 아이솔레이터(409)는 공간 필터 또는 다른 기하학적 타입 필터, 예컨대 빔 경로(407)에 중심이 맞는 개구부를 가지는 핀홀일 수 있다. 핀홀은 개구부 밖에 있는 광을 차단한다. 이러한 타입의 아이솔레이터가 개구부 안에 있는 광만을 통과시키기 때문에, 이것은 광을 통과시키거나 차단하는 자신의 기준으로서 광이 전파되는 각도(예를 들어 역방향 반사광이 전파되는 각도)를 가진다. 결과적으로, 타겟(200)을 역방향 반사광의 각도로 틸팅시키고 및/또는 타겟(220)을 초점면으로부터 멀어지도록 이동시켜서 포커싱 광학기(442)에 의하여 수집된 이후에 역방향 반사 광의 각도를 변경하면, 이러한 타입 아이솔레이터의 장점들을 가지는 기법이 제공될 수 있다.
아이솔레이터(409)는 증폭기(406a) 및 광 발생기(402)를 타겟 위치(430)로부터 방산되는 반사광으로부터 격리시키거나 보호하는 것을 도울 수 있다. 비록 도 4a 내지 도 4d 에 도시되는 예시적인 광원(405)이 두 개의 증폭기(406a, 406b)를 포함하고 아이솔레이터(409)가 두 개의 증폭기(406a, 406b) 사이의 빔 경로(407)에 포지셔닝되지만, 다른 구현형태는 그 외의 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(405)은 더 적거나 더 많은 광 증폭기 및/또는 추가적 아이솔레이터를 포함할 수 있다. 아이솔레이터는 임의의 배치구성에서 증폭기와 광 발생기(402) 사이의 빔 경로(407) 상에 배치될 수 있다.
도 4a 에 도시되는 배치구성에서, 타겟(220)은 초점면(446)과 일치되는 치수(224)를 가지고 배치된다. 타겟(220)이 증폭된 광 빔(410)의 초점에 있기 때문에, 타겟(220) 및/또는 생성된 플라즈마는 증폭된 광 빔(410)으로부터 증폭된 광 빔(410)이 따라갔던 경로를 따라 다시 반사되고, 반사광은 포커싱 광학기(442)에 의하여 시준되되 반사광이 이득 매질에 의하여 증폭될 수 있는 증폭기(406b)에 진입한다. 반사광은 쇄선으로 도시되고, 이것이 광원(405) 내에서 광 빔(408)이 진행하는 방향과 일반적으로 반대인 방향으로 진행하기 때문에 "역방향-진행(backward-going)" 빔이라고 지칭될 수 있다.
반사광은 개구부 또는 추가적 전파를 차단하는 필터에 도달할 때까지 광원(405) 내로 다시 진행한다. 반사광이 빔 경로(407)에 따라 전파되기 때문에, 반사광은 아이솔레이터(409)에 도달하고 통과하는 것이 가능하며, 증폭기(406a) 및 광 발생기(402)에 진입할 수 있다. 증폭된 반사광은 증폭기(405)의 이득 매질 내에 저장된 에너지를 추출하고, 광 증폭기(406a, 406b) 내의 이득 미디어가 후속 순방향-진행 광 빔에 제공할 수 있는 광자의 양을 감소시킨다. 몇 가지 경우에, 역방향으로-전파되는 에너지는 광 증폭기 체인의 제 1 부분(예를 들어, 증폭기(406a) 내에 있거나 근방에 있는 컴포넌트) 내의 광학적 재료의 손상 임계를 초과하고 거기에 있는 컴포넌트에 손상을 입힐 수 있다. 이러한 방식으로, 반사광은 광원(405)의 파워 출력을 감소시킬 수 있다.
도 4b 를 참조하면, 타겟(220)은 증폭된 광 빔(410)의 전파 방향에 치수(224)가 수직으로 배향된 상태로 초점면(446)과 포커싱 광학기(442) 사이에서 초점면(446)으로부터 멀어지도록 포지셔닝된다. 이러한 배치구성에서, 타겟(220)으로부터의 반사광은 증폭된 광 빔(410)이 타겟에 도달하려고 경유했던 경로를 따르지 않는다. 대신, 반사광은 계속 수렴하고, 최소치에 도달한 이후엔 다시 발산한다. 비록 반사광의 일부가 포커싱 광학기(442)에 도달할 수 있지만, 도달하는 양은 도 4a 에 도시되는 시나리오보다 더 적을 수 있다. 더욱이, 포커싱 광학기(442)에 도달하는 반사광의 부분은, 포커싱 광학기(442)가 반사광을 시준하고 반사광을 빔 경로(407) 상으로 지향시키게 하는 각도에서 포커싱 광학기(442)에 진입하지 않는다. 추가적으로, 반사광이 정확하게 빔 경로(407)를 따라 이동하지 않기 때문에, 순방향-진행 빔(408)을 차단하지 않는 개구부 및 필터가 반사광을 차단하여, 광원(405)의 컴포넌트에 도달하는 반사광의 양을 더 감소시킬 수 있다.
도 4c 를 참조하면, 타겟(220)은 부분적으로 초점면(446)과 일치하게 포지셔닝되고, 치수(224)는 증폭된 광 빔(410)의 전파 방향과 소정 각도를 이룬다. 증폭된 광 빔(410)은 타겟(220)을 조사하고, 플라즈마 및 반사광을 생성한다. 반사광은 각도를 이루며 전파 타겟(220)으로부터 멀어지도록 전파된다. 따라서, 반사광은 증폭된 광 빔(410)이 경유했던 경로를 따르지 않는다. 도 4a 에 도시되는 케이스와 비교할 때, 반사된 광은 더 적게 증폭기(406b)에 진입한다. 몇 가지 구현형태들에서, 반사된 광은 아예 증폭기(406b)에 진입하지 않는다.
도 4d 는 타겟(220)이 증폭된 광 빔(410)의 전파 방향에 상대적으로 틸팅되고 포커싱 광학기(442)와 초점면(446) 사이에 포지셔닝된 일 예를 도시한다. 증폭된 광 빔(410)과 타겟(220)의 상호작용으로부터 이루어진 반사광은 방향(412)에 반대인 방향에 상대적으로 각도를 이루어 전파된다. 결과적으로, 반사광이 광원(405)에 더 적게 진입하거나 아예 진입하지 않는다.
도 5 는 증폭된 광 빔의 초점에 포지셔닝되는 타겟에 대한, 파워와 타겟 각도 사이의 예시적인 관련성의 그래프(500)이다. 타겟 각도는 증폭된 광 빔(210)의 전파 방향(212)에 상대적인 치수(224) 사이의 각도이다. 비록 다른 타겟이 그래프(500)와 유사한 그래프에 대한 데이터를 생성하기 위하여 사용될 수 있지만, 도 5 는 도 4a 내지 도 4d 에 도시되는 시스템(400)에 대하여 논의된다.
그래프(500)는 곡선들(501, 502, 503)을 포함한다. 곡선(501)은 증폭된 광 빔(410)이 타겟(220)을 조사할 경우 생성되는 EUV 파워의 양을 나타낸다. 곡선(502)은 증폭된 광 빔이 타겟(220)을 향해 진행하는 동안 측정되는 증폭된 광 빔(410)의 파워를 나타낸다. 곡선(503)은 증폭된 광 빔(410)을 반사하는 타겟(220)으로부터 발생되는 역-진행 빔의 파워의 파워를 나타낸다.
생성된 EUV 파워는 타겟(220)이 증폭된 광 빔(410)의 전파 방향에 상대적으로 약 +/- 35 내지 45 도 틸팅될 경우 최대값을 가진다. 몇 가지 구현형태들에서, 생성된 EUV 파워는 타겟(220)이 증폭된 광 빔(410)의 전파 방향에 상대적으로 약 +/- 25 내지 45 도 틸팅될 경우 최대값을 가진다. 생성된 EUV 파워는 0 도 틸트 각도에서 최소값을 가진다(이러한 포지션의 일 예가 도 4a 에 도시된다). 역-진행 빔의 파워는 타겟(220)이 0 도 틸트 각도로 포지셔닝되는 경우 최대이다. 이것은 광 증폭기 시스템(406)에 진입하는 반사된 증폭 광 빔의 양이, 타겟(220)이 치수(224)가 증폭된 광 빔(210)의 전파 방향에 수직이도록 배치되는 경우에 최대이기 때문이다. 추가적으로, 순방향 빔(증폭된 광 빔(210))의 파워는 타겟 틸트 각도가 0 도인 경우에 최소이다.
위에서 논의된 바와 같이, 역-진행 빔은 증폭된 광 빔(410)을 생성하는 광 증폭기(406a, 406b)가 부족할 수 있으며, 이것은 따라서 증폭된 광 빔(410)의 파워가 감소되게 한다. 따라서, 순방향-진행 빔(증폭된 광 빔(410))의 파워는 역방향-진행 빔의 파워가 최소를 가질 경우에 최대값을 가진다. EUV 파워는 타겟(220)을 EUV를 방출하는 플라즈마로 변환하도록 이용가능한 추가적 파워 때문에, 증폭된 광 빔(410)이 최대값을 가질 경우에 최대값을 가진다.
도 6 은 실험적으로 측정된 EUV 파워의 그래프(600)를 타겟 각도의 함수로서 표시한다. 그래프(600)에 도시된 데이터를 획득하기 위하여, EUV 광에 반응하는 센서들이 타겟(타겟(220)과 같은 타겟)으로부터 생성된 플라즈마로부터 방출된 EUV 광을 수집하도록 배치되었고, 센서들의 출력은 측정된 EUV 파워 값을 결정하도록 평균화되었다. 센서들은 "서치라이팅(searchlighting)"의 효과를 최소화하기 위하여 타겟 경사의 타겟 경사의 방향으로 배치되었다. 서치라이팅은, 타겟(220)으로부터 생성된 플라즈마가 더 낮은 응답성을 가지는 센서를 향해 EUV 광을 더 적게 방출하거나 아예 방출하지 않는 반면에 더 많은 응답성을 가진 센서를 향해 EUV 광을 더 많이 방출하는 경우에 발생할 수 있다.
타겟 크기는 178 내지 236 마이크론(μm) 사이였다. 타겟들은 광 빔의 전파 방향에 상대적으로 0 도 내지 약 +/- -40 도 사이에서 틸팅되었다. 도시된 예에서, 타겟들은 메인 펄스 이전에 초기 타겟에 충돌하는 사전-펄스 광 빔을 사용하여 틸팅되었다. 틸팅의 각도는 사전-펄스와 증폭된 광 빔 사이의 시간에 의하여 결정되었고, 사전-펄스와 증폭된 광 빔 사이의 시간이 증가됨에 따라 더 큰 틸트 각도가 획득되었다. 증폭된 광 빔은 각각의 틸트 각도 및 타겟 크기에 대하여 동일한 파라미터(전파 방향, 에너지, 파장)를 가졌다. 곡선(601)은 수집된 데이터에 맞춤되었다. 곡선(601)은 20-25% 더 많은 EUV 광이 정상 입사 타겟보다 틸트된 타겟으로부터 생성된다는 것을 보여준다.
도 7 을 참조하면, EUV 광을 생성하기 위한 예시적인 프로세스(700)의 흐름도가 도시된다. 프로세스(700)는 광원(105)으로 진입하는 후방 반사를 감소시키기 위하여 광원(105)에 상대적으로 타겟(120)을 포지셔닝하기 위하여 사용될 수 있다. 타겟(120)이 타겟 위치(130)에 제공된다(710). 타겟은 제 1 방향을 따라 제 1 치수를 가지고 제 2 방향을 따라 제 2 치수를 가진다. 타겟은 플라즈마로 변환될 경우 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 포함한다. 증폭된 광 빔은 전파 방향에 따라 타겟 위치를 향해 지향된다(720).
도 8a 내지 도 8c, 도 9a 내지 도 9c, 및 도 10 은 타겟을 타겟 위치에 제공하고(710), 증폭된 광 빔을 타겟 위치를 향해 지향시키는(720) 예들을 도시한다. 도 11 은 타겟 형성의 일부로서 사전-펄스를 채용하는 구현형태에 대한 예시적인 시스템 구성을 도시한다.
도 8a 내지 도 8c 는 타겟(820)을 타겟 위치(830)로 제공하는 일 예를 도시한다. 도 8a 및 도 8b 를 참조하면, 예시적인 파형(802)은 초기 타겟(818)을 타겟(820)으로 변환한다. 초기 타겟(818) 및 타겟(820)은 증폭된 광 빔(810)에 의한 조사를 통하여 플라즈마로 변환될 경우 EUV 광(860)을 방출하는 타겟 재료를 포함한다(도 8c).
타겟 재료는 타겟 물질 및 비-타겟 입자와 같은 불순물을 포함하는 타겟 혼합물일 수 있다. 타겟 물질은 EUV 범위 내에 방출선을 가지는 플라즈마 상태로 변환되는 물질이다. 타겟 물질은, 예를 들어 액체 또는 용융된 금속의 액적, 액체 스트림, 고체 입자 또는 클러스터의의 일부, 액체 액적 내에 포함된 고체 입자, 타겟 재료의 포말(foam), 또는 액체 스트림의 일부 내에 포함된 고체 입자일 수 있다. 타겟 물질은, 예를 들어 물, 주석, 리튬, 제논, 또는 플라즈마 상태로 변환될 경우 EUV 범위 내에 방출선을 가지는 임의의 재료일 수 있다. 예를 들어, 타겟 물질은, 순수 주석(Sn)으로서; 주석 화합물, 예를 들어 SnBr4, SnBr2, SnH4로서; 주석 합금, 예를 들어 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금으로서, 또는 이들의 합금의 임의의 조합으로서 사용될 수 있는 주석 원소일 수 있다. 더욱이, 불순물이 없는 경우에서는, 타겟 재료는 오직 타겟 물질만을 포함한다. 아래의 논의는 초기 타겟(818)이 용융된 금속으로 이루어진 액적인 일 예를 제공한다. 그러나, 초기 타겟(818)은 다른 형태를 가질 수 있다.
도 8a 및 도 8c 는 초기 타겟(818)이 타겟(820)으로 물리적으로 변환되고 EUV 광(860)을 방출하는 시간 기간(801)을 도시한다. 초기 타겟(818)은 파형(802)에 따라 시간 상 전달되는 방사선과의 상호작용을 통해 변환된다. 도 8b 는 도 8a 의 시간 기간에 걸친, 시간의 함수로서의 파형(802) 내의 에너지의 그래프이다. 초기 타겟(818)과 비교하면, 타겟(820)은 "y" 방향에서 더 크고 "z" 방향에서 더 작은 치수(extent)를 가지는 측면 단면을 가진다. 추가적으로, 타겟(820)은 "z" 방향(타겟(820)의 적어도 일부를 플라즈마로 변환시키는 증폭된 빔(810)의 전파 방향(812))에 상대적으로 틸팅된다.
파형(802)은 방사선(806)의 펄스(사전-펄스(806)의 표현을 포함한다. 사전-펄스(806)는 초기 타겟(818)에 작용하는 충분한 에너지를 가지는 임의의 타입의 펄스형 방사선일 수 있지만, 사전-펄스(806)는 타겟 재료를 플라즈마로 변환시키지 않는다. 제 1 사전-펄스(806)가 충돌하는 힘은 초기 타겟(818)을 약 1-3 마이크로초(μs) 이후에 용융된 금속의 디스크형 조각으로 확장되는 디스크에 가까운 형상으로 변형시킬 수 있다. 증폭된 광 빔(810)은 메인 빔 또는 메인 펄스라고 지칭될 수 있다. 증폭된 광 빔(810)은 타겟(820) 내의 타겟 재료를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 가진다.
사전-펄스(806) 및 증폭된 광 빔(810)은 지연 시간(811)에 의하여 시간 상 변리되고, 증폭된 광 빔(810)은 사전-펄스(806) 이후인 시간 t2에 발생한다. 사전-펄스(806)는 t=t1에서 발생하고 펄스 지속기간(815)을 가진다. 펄스 지속기간은 최대값의 절반인 전체 폭, 즉, 펄스가 펄스의 최대 세기의 적어도 절반인 세기를 가지는 시간량에 의하여 표현될 수 있다. 그러나, 다른 메트릭이 펄스 지속기간을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
타겟(820)을 타겟 위치(830)에 제공하는 기법을 논의하기 이전에, 사전-펄스(806)를 포함하는 방사선의 펄스와 초기 타겟(818)의 상호작용에 대한 논의가 제공된다.
레이저 펄스가 금속성 타겟 재료 액적에 충돌(타격)하면, 펄스의 앞선 에지(leading edge)는 반사성 금속인 액적의 표면을 바라보게 된다(표면과 상호작용한다). 초기 타겟(818)은 펄스의 앞선 에지 내의 대부분의 에너지를 반사하고, 거의 흡수하지 않는다. 흡수되는 작은 양이 액적의 표면을 가열시켜, 표면을 기화시키고 삭마한다. 액적의 표면으로부터 기화되는 타겟 재료는 전자 및 이온의 클라우드를 표면에 가까이 형성한다. 방사선의 펄스가 계속하여 타겟 재료 액적에 충돌하면, 레이저 펄스의 전기장이 클라우드 내의 전자들이 이동하게 할 수 있다. 이동하는 전자들은 인접한 이온과 충돌하여, 클라우드 내의 전자와 이온의 밀도들의 곱에 대략적으로 비례하는 속도로 운동 에너지의 전달을 통해 이온들을 가열한다. 이온에 충돌하는 이동하는 전자와 이온의 가열의 조합을 통하여, 클라우드는 펄스를 흡수한다.
클라우드가 레이저 펄스의 나중 부분들에 노출됨에 따라, 클라우드 내의 전자들은 계속하여 이동하고 이온들과 충돌하며, 클라우드 내의 이온들은 계속하여 가열된다. 전자들은 타겟 재료 액적(또는 클라우드 아래에 있는 벌크 재료)의 표면에 열을 확산시키고 표면에 열을 전달하여, 타겟 재료 액적의 표면을 더욱 기화시킨다. 클라우드 내의 전자 밀도는 타겟 재료 액적의 표면에 최근접한 클라우드의 부분에서 증가한다. 클라우드는 전자의 밀도가 증가하여 클라우드의 부분이 레이저 펄스를 흡수하는 대신에 반사하는 정도까지 증가하는 포인트에 도달할 수 있다.
도 8c 를 다시 참조하면, 초기 타겟(818)이 초기 타겟 위치(831)에 제공된다. 초기 타겟(818)은, 예를 들어 타겟 재료 전달 시스템(115)(도 1)으로부터 타겟 재료를 방출함으로써 초기 타겟 위치(831)에 제공될 수 있다. 도시된 예에서, 사전-펄스(806)는 초기 타겟(818)에 충돌하고, 초기 타겟(818)을 변환시키며, 변환된 초기 타겟이 시간이 지남에 따라서 타겟 위치(830)로 흘러 들어간다.
초기 타겟(818)에 가해진 사전-펄스(806)의 힘이 초기 타겟(818)을 타겟 재료의 기하학적 분포(852)로 물리적으로 변환되도록 한다. 기하학적 분포(852)는 이온화되지 않는 재료(플라즈마가 아닌 재료)일 수 있다. 기하학적 분포(852)는, 예를 들어 액체 또는 용융된 금속의 디스크, 보이드 또는 큰 갭을 가지지 않는 타겟 재료의 연속 세그먼트, 마이크로- 또는 나노입자의 미스트, 또는 원자 증기의 클라우드일 수 있다. 기하학적 분포(852)는 지연 시간(811) 동안에 더욱 확장되고, 타겟(820)에 맞게 된다. 초기 타겟(818)을 확산시키는 것은 3 개의 효과를 가진다.
첫째로, 초기 타겟(818)과 비교할 때, 사전-펄스(806)와의 상호작용에 의하여 생성된 타겟(820)은, 방사선(증폭된 광 빔(810)과 같은)의 도달하는 펄스에 더 넓은 면적을 제공하는 형상을 가진다. 타겟(820)은 초기 타겟(818)의 "y" 방향에서의 단면 직경보다 더 큰 "y" 방향에서의 단면 직경을 가진다. 추가적으로, 타겟(820)은 초기 타겟(818)보다 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향(812 또는 "z")에서 더 얇은 두께를 가질 수 있다. 타겟(820)이 상대적으로 얇기 때문에 증폭된 광 빔(810)이 타겟(818)인 타겟 재료를 더 많이 조사하게 한다.
둘째로, 초기 타겟(818)을 공간적으로 확산시킴으로써 증폭된 광 빔(810)에 의하여 플라즈마를 가열하는 동안에 과도하게 높은 재료 밀도의 영역이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 과도하게 높은 재료 밀도를 가지는 이러한 영역은 생성된 EUV 광을 차단할 수 있다. 플라즈마 밀도가 레이저 펄스로 조사되는 영역의 전체에 걸쳐 높다면, 레이저 펄스의 흡수는 레이저 펄스를 가장 먼저 수광하는 영역의 일부에서만 이루어진다. 이러한 흡수에 의하여 생성되는 열은, 증폭된 광 빔(810)의 유한한 지속기간 동안에 벌크 타겟 재료의 의미있는 양을 이용(증발)하기에 충분히 긴 타겟 재료 표면을 증발 및 가열하는 프로세스를 유지하기에는 벌크 타겟 재료로부터 너무 멀 수도 있다.
영역이 높은 전자 밀도를 가지는 실례에서, 광 펄스는, 전자 밀도가 너무 높아서 광 펄스가 반사되는 "임계 표면"에 도달하기 이전에, 해당 영역 내로의 경로의 일부만을 통과한다. 광 펄스는 영역의 그러한 부분 내로 진행할 수 없고, EUV 광은 그러한 영역 내의 타겟 재료로부터는 거의 생성되지 않는다. 높은 플라즈마 밀도의 면적은 또한, EUV 광을 방출하는 영역의 부분들로부터 방출되는 EUV 광을 차단할 수 있다. 결과적으로, 영역으로부터 방출된 EUV 광의 총량은 해당 영역에 높은 플라즈마 밀도의 부분들이 없었다면 방출되었을 양보다 더 적다. 이를 고려하여, 초기 타겟(818)을 타겟(820)의 더 큰 볼륨으로 확장시킨다는 것은, 입사 광 빔이 반사되기 이전에 타겟(820)의 더 많은 부분들에 도달한다는 것을 의미한다. 이것은 생성된 EUV 광의 양을 증가시킬 수 있다.
셋째로, 사전-펄스(806)와 초기 타겟(818)의) 상호작용은 타겟(820)이 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향에 대하여 각도(827)로 틸팅된 타겟 위치(830)에 도달하게 한다. 사전-펄스(806)는 초기 타겟(818)과 교차할 때 빔 폭(807)을 가진다. 초기 타겟(818)은 질량 중심(819)을 가지고, 사전-펄스(806)는 초기 타겟(818)에 충돌하여 사전-펄스(806)의 대부분의 에너지가 질량 중심(819)의 일측에 속하게 한다. 사전-펄스(806)는 초기 타겟(818)에 힘을 인가하고, 이러한 힘이 질량 중심(819)의 일측에 가해지기 때문에, 초기 타겟(818)은 사전-펄스(806)가 질량 중심(819)에서 초기 타겟(818)에 충돌했다면 타겟이 확장되었을 축들과 상이한 축들의 세트를 따라 확장된다. 초기 타겟(818)은 사전-펄스(806)에 의하여 충돌된 방향을 따라 평평해진다. 따라서, 초기 타겟(818)과 중심을 벗어나 또는 질량 중심(819)으로부터 벗어나 충돌하면 틸트가 생긴다. 예를 들어, 사전-펄스(806)가 질량 중심(819)으로부터 벗어나 초기 타겟(818)과 상호작용하는 경우, 초기 타겟(818)은 y 축을 따라 확장하지 않고 대신에 축 y'을 따라 확장하는데, 이것은 타겟 위치(830)를 향해 이동하는 동안 y 축에 상대적으로 각도(841)만큼 틸팅된다. 따라서, 해당 시간 기간이 경과된 이후에, 초기 타겟(818)은 타겟(820)으로 변환되는데, 이것은 확장된 볼륨을 점유하고, 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향에 대하여 각도(827)만큼 틸팅된다.
도 8c 는 타겟(820)의 측면 단면도를 도시한다. 타겟(820)은 방향(821)을 따라 치수(822) 및 방향(821)에 직교하는 방향(823)을 따라 치수(824)를 가진다. 치수(824)는 치수(822)보다 더 크고, 치수(824)는 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향(812)과 각도(827)를 이룬다. 타겟(820)은 타겟(820)의 부분이 증폭된 광 빔(810)의 초점면에 있도록 배치될 수 있고, 또는 타겟(820)은 초점면으로부터 떨어져 배치될 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 증폭된 광 빔(810)은 가우시안 빔으로서 근사화될 수 있고, 타겟(820)은 증폭된 광 빔(810)의 초점 심도 밖에 배치될 수 있다.
도 8c 에 도시되는 예에서, 사전-펄스(806) 대부분의 세기가 질량 중심(819) 상의 초기 타겟(818)에 충돌하여, 초기 타겟(818) 내의 질량이 사전-펄스(806)로부터 멀어지도록 틸팅되게 한다. 그러나, 다른 예들에서, 사전-펄스(806)는 질량 중심(819) 아래에 인가되어, 타겟(820)이 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향(812)을 향해 틸팅되게 할 수 있다. 도 8c 에 도시되는 예에서, 초기 타겟(818)은 초기 타겟 위치(831)를 통과해서 "-y" 방향으로 흘러간다. 따라서, 사전-펄스(806)가 입사하는 초기 타겟(818)의 부분은 사전-펄스(806)의 타이밍으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 사전-펄스(806)를 도 8c 에 도시되는 예보다 더 일찍 방출하면(즉, 도 8b 의 지연 시간(811)을 증가시키면), 사전-펄스(806)가 초기 타겟(818)의 더 아랫 부분을 충돌하게 한다.
사전-펄스(806)는 타겟(820)을 형성하도록 초기 타겟(818) 상에 작용할 수 있는 임의의 타입의 방사선일 수 있다. 예를 들어, 사전-펄스(806)는 레이저에 의하여 생성된 펄스형 광 빔일 수 있다. 사전-펄스(806)는 1-10 μm의 파장을 가질 수 있다. 사전-펄스(806)의 지속기간(812)은, 예를 들어 20 내지 70 나노초(ns), 1 ns 미만, 300 피코초(ps), 100 내지 300 ps 사이, 10 내지 50ps 사이, 또는 10 내지 100 ps 사이일 수 있다. 사전-펄스(806)의 에너지는, 예를 들어 15 내지 60 밀리줄(mJ)일 수 있다. 사전-펄스(806)가 1 ns 이하의 지속기간을 가지는 경우, 사전-펄스(806)의 에너지는 2 mJ일 수 있다. 지연 시간(811)은, 예를 들어 1 내지 3 마이크로초(μs)일 수 있다.
비록 파형(802)이 시간의 함수인 단일 파형으로서 도시되지만, 파형(802)의 다양한 부분들이 그 외의 소스에 의하여 생성될 수 있다. 더욱이, 비록 사전-펄스(806)가 방향(812)으로 전파되는 것으로 도시되지만, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 사전-펄스(806)는 다른 방향으로 전파되고, 여전히 초기 타겟(818)을 틸팅되게 할 수 있다. 예를 들어, 사전-펄스(806)는 z 방향에 상대적인 각도(827)에 있는 방향으로 전파될 수 있다. 사전-펄스(806)가 이러한 방향으로 진행하고 질량 중심(819)에서 초기 타겟(818)에 충돌하면, 초기 타겟(818)은 y' 축을 따라 확장되고 틸팅된다. 따라서, 몇 가지 구현형태들에서, 초기 타겟(818)은, 초기 타겟(818)을 질량 중심에서 또는 질량 중심(819)에서 충격함으로써 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향에 상대적으로 틸팅될 수 있다. 초기 타겟(818)을 이러한 방식으로 충격하면, 사전-펄스(806) 전파가 전파되는 방향에 수직인 방향을 따라 초기 타겟(818)을 평평해지거나 확장되게 하여, 초기 타겟(818)을 z 축에 상대적으로 각지게 하거나 틸팅되게 한다. 추가적으로, 다른 예들에서, 사전-펄스(806)는 다른 방향으로(예를 들어, 도 8c 의 지면으로 들어가도록 그리고 x 축과 나란하도록) 전파되고 초기 타겟(818)이 z 축에 상대적으로 평평해지고 틸팅되게 할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 초기 타겟(818)에 사전-펄스(806)가 충돌하면 초기 타겟(818)이 변형된다. 초기 타겟(818)이 용융된 금속의 액적인 구현형태에서, 충돌이 일어나면 초기 타겟(818)이 디스크와 유사한 형상으로 변환되고, 디스크는 지연 시간(811) 동안에 타겟(820) 내로 확장된다. 타겟(820)은 타겟 위치(830)에 도달한다.
비록 도 8c 는 초기 타겟(818)이 지연(811) 동안에 타겟 내로 확장되는 구현형태를 예시하지만, 다른 구현형태들에서, 타겟(820)은 사전-펄스(806) 및 초기 타겟(818)의 공간적 포지션을 서로에 상대적으로 조절하여, 사전-펄스(806)의 전파 방향에 직교하는 방향을 따라 반드시 지연(811)을 사용할 필요가 없이 틸트되고 확장된다. 이러한 구현형태에서, 사전-펄스(806) 및 초기 타겟(818)의 공간적 포지션은 서로에 상대적으로 조절된다. 이러한 공간적 오프셋 때문에, 사전-펄스(806)와 초기 타겟(818) 사이의 상호작용이, 초기 타겟(818)을 사전-펄스(806)의 전파 방향에 직교하는 방향으로 틸팅하게 한다. 예를 들어, 사전-펄스(806)는 도 8c 의 지면을 향해 전파되고 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향에 상대적으로 초기 타겟(818)을 확장시키고 틸팅시킬 수 있다.
따라서, 도 7 의 프로세스(700)를 다시 참조하면, 도 8a 내지 도 8c 는 타겟을 타겟 위치로 제공하는 일 예를 개시한다. 타겟을 타겟 위치로 제공하는 다른 예가 도 9a 내지 도 9c 에 도시된다. 도 8a 내지 도 8c 의 예와 비교할 때, 도 9a 내지 도 9c 의 예는 초기 타겟(918)을 타겟(920)으로 변환하기 위하여 복수 개의 사전-펄스를 사용한다. 타겟 재료를 복수 개의 사전-펄스로 조사하는 기법의 일 예가 미국 출원 번호 제 13/830,461 호에 도시되고, 그 내용은 본 명세서에서 원용에 의해 통합된다.
도 9a 및 도 9b 를 참조하면, 예시적인 파형(902)은 초기 타겟(918)을 타겟(920)으로 변환한다. 아래의 논의는 초기 타겟(918)이 용융된 금속으로 이루어진 타겟 재료 액적인 일 예를 제공한다. 그러나, 초기 타겟(918)은 다른 형태를 가질 수 있다.
도 9a 및 도 9c 는 초기 타겟(918)이 시간 기간(901)에 걸쳐 중간 타겟(917)으로 변환되고 다시 타겟(920)으로 변환되는 것을 도시한다. 초기 타겟(918)은 파형(902)에 따라 시간 상 전달되는 방사선과의 상호작용을 통해 변환된다. 도 9b 는 도 9a 의 시간 기간에 걸친, 시간의 함수로서의 파형(902) 내의 에너지의 그래프이다. 초기 타겟(918) 및 중간 타겟(917)과 비교할 때, 타겟(920)은 증폭된 광 빔(910)을 더 많이 흡수하고(도 9c) 증폭된 광 빔(910)의 에너지의 더 큰 부분을 EUV 광(960)으로 변환한다.
파형(902)은 초기 타겟(918)과 상호작용하는 에너지 및 시간이 지남에 따른 이것의 변경된 형태의 표현이다. 비록 파형(902)이 시간의 함수인 단일 파형으로서 도시되지만, 파형(902)의 다양한 부분들이 그 외의 소스에 의하여 생성될 수 있다. 파형(902)은 방사선(906)의 제 1 펄스(제 1 사전-펄스(906))의 표현과 방사선(907)의 제 2 펄스(제 2 사전-펄스(907))의 표현을 포함한다. 제 1 사전-펄스(906) 및 제 2 사전-펄스(907)는 초기 타겟(918) 및 중간 타겟(917), 각각에 작용할 충분한 에너지를 가지는 임의의 타입의 펄스형 방사선일 수 있다. 제 1 및 제 2 사전-펄스(906, 907)는 타겟 재료를 플라즈마로 변환시키지 않는다.
제 1 사전-펄스(906)는 t=t1 에서 발생하고 펄스 지속기간(915)을 가지고, 제 2 사전-펄스(907)는 t=t2 에서 발생하고 펄스 지속기간(914)을 가진다. 펄스 지속기간(915)은 최대값의 절반인 전체 폭, 즉, 펄스가 펄스의 최대 세기의 적어도 절반인 세기를 가지는 시간량에 의하여 표현될 수 있다. 그러나, 다른 메트릭이 펄스 지속기간(915)을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 시간 t1 및 t2는 제 1 지연 시간(911)에 의하여 분리되고, 제 2 사전-펄스(907)가 제 1 사전-펄스(906) 이후에 발생한다.
파형(902)은 증폭된 광 빔(910)의 표현을 더 보여준다. 증폭된 광 빔(910)은 메인 빔 또는 메인 펄스라고 지칭될 수 있다. 증폭된 광 빔(910)은 타겟(920) 내의 타겟 재료를 EUV 광(960)을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 가진다. 제 2 사전-펄스(907) 및 증폭된 광 빔(910)은 제 2 지연 시간(913)에 의하여 시간 상 분리되고, 증폭된 광 빔(910)이 제 2 사전-펄스(907) 이후에 발생하며 제 2 사전-펄스(907)는 제 1 사전-펄스(906) 이후에 발생한다.
도 9a 내지 도 9c 의 예는 두 개의 사전-펄스를 타겟 재료 액적에 인가하여 타겟(920)을 형성한다. 도 8a 및 도 8b 의 예와 유사하게, 제 1 사전-펄스(906)는 초기 타겟 위치(931)를 향해 지향되고 중간 타겟(917)이 되는 타겟 재료의 기하학적 분포를 형성한다. 제 1 사전-펄스(906) 및 초기 타겟(918)의 상호작용이 초기 타겟(918)을 중간 타겟(917) 내로 확장시키는데, 이것은 초기 타겟(918)보다 더 큰 볼륨을 점유한다. 제 1 사전-펄스(906)는 또한 초기 타겟(918)의 질량 중심(919)에서 초기 타겟(918)을 조사하고, 초기 타겟(918)이 틸팅되기 시작하게 한다. 제 2 사전-펄스(907)는 중간 타겟(917)을 타겟(920)으로 변환시킨다.
제 2 사전-펄스(907)는 중간 타겟(917)에 충돌한다. 중간 타겟(917)과 제 2 사전-펄스(907) 사이의 상호작용이 증폭된 광 빔(910)이 도달하기 이전에 타겟(920)을 형성한다. 제 2 사전-펄스(907)는 방사선의 흡수에 관련된 중간 타겟(917)의 성질을 변경하기에 충분한 에너지를 가진다. 다르게 말하면, 중간 타겟(917)을 제 2 사전-펄스(907)로 충격하면 개조된 액적이 방사선, 예컨대 광을 흡수하는 능력을 변경한다.
일 예에서, 중간 타겟(917)은 초기 타겟(918)과 비교할 때 방사선의 입사 펄스의 전파 방향에 따라 더 얇은 용융된 주석의 디스크이다. 이러한 중간 타겟(917)은 초기 타겟(918)보다 더 용이하게 타겟 재료의 프래그먼트로 분해되고, 더 작은 양의 에너지가 중간 타겟(917)을 조각내기 위하여 필요할 수 있다. 이러한 예에서, 제 2 사전-펄스(907)는 중간 타겟(917)을, 함께 또는 총괄적으로 볼 때 초기 타겟(918)과 비교할 때 방사선의 도달하는 펄스의 경로에서 타겟 재료의 더 큰 표면적을 가지는 타겟 재료의 조각들의 클라우드로 변환한다. 표면적이 더 커지면 더 많은 타겟 재료가 증폭된 광 빔(910)과 상호작용하게 되고, 타겟의 이온화가 증가되어 EUV 광 생성이 증가될 수 있다.
다른 예에서, 중간 타겟(917)은 역시 타겟 재료 액적보다 더 얇고 더 넓은 용융된 주석의 디스크이다. 이러한 예에서, 제 2 사전-펄스(907)는 중간 타겟(917)을 조사하고, 전자 및 이온(사전-플라즈마)의 클라우드를 방사선의 제 2 펄스를 수광하는 중간 타겟의 표면에 근접하게 생성한다. 사전-플라즈마는 입사 광(사전-펄스(907)와 같은 입사광) 또는 증폭된 광 빔(910)의 흡수를 증가시키기 위하여 사용되는 플라즈마이다. 비록 사전-플라즈마가 몇 가지 실례들에서 작은 양의 EUV 광을 방출할 수 있지만, 방출된 EUV 광은 전체 타겟(920)에 의하여 방출된 파장 또는 양이 아니다. 전자 및 이온의 클라우드를 중간 타겟(917)의 표면에 생성함으로써, 제 2 사전-펄스(907)는 중간 타겟(917)의 적어도 일부의 전자 밀도 및/또는 이온 밀도를 변경한다. 사전-플라즈마는 지연 시간(913)에 걸쳐 확장될 수 있고, 확장된 사전-플라즈마 및 벌크 타겟 재료는 타겟(920)이 계속하여 틸팅되게 하고 증폭된 광 빔(910)의 전파 방향에 상대적으로 틸팅되는 타겟 위치(930) 내로 유입된다. 추가적으로, 사전-플라즈마의 밀도 프로파일은 사전-펄스(907)의 전파 방향에서 증가할 수 있다. 따라서, 사전-플라즈마가 타겟 위치(930)에 도달하기 이전에 계속하여 틸팅되기 때문에, 증폭된 광 빔(910)은, 타겟(920)이 증폭된 광 빔(910)의 전파 방향(912)에 수직인 경우와 비교할 때 사전-플라즈마의 상대적으로 저밀도 부분의 더 많은 양과 상호작용한다.
따라서, 타겟(920)은 공간적으로 벌크 타겟 재료에 인접한 사전-플라즈마일 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 타겟(920)은 타겟 재료의 프래그먼트 또는 미스트의 볼륨이다. 또 다른 구현형태에서, 타겟(920)은 반구형 볼륨 전체에 걸쳐 분포된 타겟 재료의 입자들의 콜렉션에 근접하게 형성된 사전-플라즈마이다.
제 1 사전-펄스(906)는 타겟(920)을 형성하도록 초기 타겟(918) 상에 작용할 수 있는 임의의 타입의 방사선일 수 있다. 예를 들어, 제 1 사전-펄스(906)는 레이저에 의하여 생성된 펄스형 광 빔일 수 있다. 제 1 사전-펄스(906)는 1-10.6 μm의 파장을 가질 수 있다. 제 1 사전-펄스(906)의 지속기간(915)은, 예를 들어 20 내지 70 나노초(ns), 1 ns 미만, 300 피코초(ps), 100 내지 300 ps 사이, 10 내지 50ps 사이, 또는 10 내지 100 ps 사이일 수 있다. 제 1 사전-펄스(906)의 에너지는, 예를 들어 15 내지 60 밀리줄(mJ)일 수 있다. 사전-펄스(806)가 1 ns 이하의 지속기간을 가지는 경우, 사전-펄스(806)의 에너지는 예를 들어 2 mJ일 수 있다.
제 2 사전-펄스(907)는 적어도 1 ns의 지속기간과 1-10 mJ의 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 사전-펄스(907)는 10 ns의 지속기간과 5 mJ의 에너지를 가질 수 있다. 방사선의 제 2 사전-펄스(907)는 1-10.6 μm의 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 사전-펄스(907)는 1.06 μm의 파장을 가질 수 있다. 제 2 사전-펄스(907)의 에너지는 더 낮을 수 있고, 및/또는 펄스 지속기간은 초기 타겟(918)에 직접적으로 인가되는 제 1 사전-펄스(906)보다 더 길 수 있다. 지연 시간(913)은, 예를 들어 10 내지 100ns 또는 1-200 ns일 수 있다. 제 2 사전-펄스(907)가 사전-플라즈마를 형성하는 구현형태에서, 제 2 사전-펄스(907)와 증폭된 광 빔(910) 사이의 지연 시간(913)은 사전-플라즈마가 확장하게 하기에 충분히 긴 시간일 수 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 제 1 사전-펄스(906)의 펄스 지속기간(915) 및 제 2 사전-펄스(907)의 펄스 지속기간(914)은 1 ns 이상일 수 있다. 1 ns보다 더 큰 두 개의 사전-펄스를 사용하면, 피코초(ps) 또는 더 짧은 펄스를 생성하는 레이저를 사용하지 않고도 방사선의 펄스를 사용하여 타겟(920)이 생성될 수 있다. ns-지속기간 펄스를 방출하고 상대적으로 높은 반복률(50 kHz- 100 kHz)을 가지는 레이저가 ps-펄스를 방출하는 레이저보다 더 용이하게 준비될 수 있다. 더 높은-반복률 ns-펄스 생성 레이저를 사용하여 사전-펄스(906 및 907)를 생성하면, 타겟(920)을 사용하는 EUV 광원이 더 높은 전체 시스템 반복률을 가지게 할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 초기 타겟(918)상에 제 1 사전-펄스(906)가 충격하면 초기 타겟(918)을 디스크와 유사한 형상으로 변형시킬 수 있고, 초기 타겟(918)이 용융된 금속의 액적인 구현형태에서는, 디스크가 시간 지연(911)에 걸쳐 용융된 금속의 디스크-형 조각으로 확장된다. 제 2 사전-펄스(907)는 중간 타겟(917)의 흡수 특징을 변경시켜 타겟(920)을 형성하는데, 이것은 초기 타겟(918)보다 더 용이하게 방사선을 흡수한다. 타겟(920)은 치수(922) 및, 치수(922)보다 더 크고 이에 수직인 치수(924)를 가진다. 타겟(920)은 증폭된 광 빔(910)의 전파 방향(912)에 상대적으로 틸팅되고, 치수(924)가 방향(912)과 각도를 형성하면서 이러한 방향으로 연장된다. 타겟 위치(930)는 증폭된 광 빔(910)의 초점면(미도시)과 일치될 수 있고, 또는 위부에 있을 수 있다.
따라서, 도 7 의 프로세스(700)를 다시 참조하면, 도 9a 내지 도 9c 는 타겟을 타겟 위치로 제공하는 일 예를 개시한다.
비록 도 9a 내지 도 9c 의 예에서 두 개의 사전-펄스(906 및 907)가 사용되지만 초기 타겟(918)을 컨디셔닝하고 타겟(920)을 형성하기 위하여 추가적 사전-펄스가 사용될 수 있다.
타겟을 타겟 위치로 제공하는 다른 예가 도 10 에 도시된다. 도 8a 내지 도 8c 및 도 9a 내지 도 9c 의 예에서, 타겟은 증폭된 광 빔의 전파 방향에 상대적으로 틸팅되고, 타겟은 증폭된 광 빔의 초점면과 부분적으로 일치할 수 있으며, 또는 타겟은 초점면 또는 초점 심도의 밖에 있을 수 있다. 도 10 의 예에서, 타겟(1020)이 타겟 위치(1030)에 제공된다. 타겟(1020)은 증폭된 광 빔(810)의 전파 방향에 상대적으로 틸팅되지 않고, 타겟(1020)은 증폭된 광 빔(810)의 초점면(846) 밖에 있다.
파형(802)(도 8a)이 타겟(1020)을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 사전-펄스(806)가 초기 타겟(1018)에 충돌한다. 사전-펄스(806)는 초기 타겟(1018)을 초기 타겟(1018)의 질량 중심(1019)의 양측 모두에서 동일한 세기로 조사한다. 따라서, 사전-펄스(806)는 초기 타겟(1018)이 틸팅되게 하지는 않는다. 그러나, 사전-펄스(806)는 초기 타겟(1018)이 중간 타겟(1052)으로 공간적 확장되게 한다. 지연 시간(811) 동안에, 중간 타겟(1052)은 계속하여 팽창하고 타겟 위치(1030)로 유입된다. 따라서, 타겟(1020)이 타겟 위치(1030)에 제공된다.
타겟(1020)은 방향(1021)을 따라서 치수(1022)를 가진다. 방향(1021)은 증폭된 광 빔(1010)의 전파 방향과 평행하다. 타겟(1020)은 또한 방향(1023)에서 치수(1024)를 가진다. 방향(1023)은 전파 방향(812)에 수직이다. 도시된 예에서, 치수(1024)는 치수(1022)보다 더 크다. 증폭된 광 빔(810)에 상대적인 타겟(1020)의 이러한 배치구성은 변환 효율을 개선할 수 있다. 증가된 효율은 타겟(1020)이 상대적으로 얇다는 것과 방향(1023)에서 상대적으로 넓다는 것에 기인하는데, 전자는 증폭된 광 빔(810)이 "임계 표면"에 도달하기 이전에 방향(812)에서 타겟(1020)의 더 큰 부분을 조사할 수 있게 할 수 있고, 후자는 타겟(1020)이 증폭된 광 빔(810)의 폭의 거의 전부 또는 전부를 점유하게 할 수 있다. 이와 같이, 타겟(1020)의 형상은 증폭된 광 빔(810)의 에너지를 효과적으로 사용하도록 돕는다.
증폭된 광 빔(810)은 초점면(846)에 집속되고, 타겟(1020)은 초점면(846)의 다운스트림의 거리(1031)에 존재한다. 거리(1031)는, 예를 들어 레일리 범위보다 더 적을 수 있거나, 레일리 범위보다 2 배 내지 3 배 더 클 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 거리(1031)는 1 mm일 수 있다. 타겟 위치(1030)는 초점면(846)의 업스트림에 있을 수 있다.
증폭된 광 빔(1010)은 타겟(1020)과 상호작용하고, 타겟(1020)의 적어도 일부를 EUV 광으로 변환한다.
도 11 을 참조하면, 예시적인 광학적 이미징 시스템(1100)의 상단면도가 도시된다. 광학적 이미징 시스템(1100)은 EUV 광을 리소그래피 툴(1170)로 제공하는 LPP EUV 광원(1102)을 포함한다. 광원(1102)은 도 1 의 광원(100)의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부와 유사할 수 있고 및/또는 이를 포함할 수 있다.
시스템(1100)은 구동 레이저 시스템(1105)과 같은 광원, 광 요소(1122), 사전-펄스 소스(1143), 포커싱 어셈블리(1142), 및 진공 챔버(1140)를 포함한다. 구동 레이저 시스템(1105)은 증폭된 광 빔(1110)을 생성한다. 증폭된 광 빔(1110)은 타겟(1120)에 있는 타겟 재료를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 가진다. 위에서 논의된 타겟들 중 임의의 것이 타겟(1120)으로서 사용될 수 있다.
사전-펄스 소스(1143)는 방사선(1117)의 펄스들을 방출한다. 방사선의 펄스는 사전-펄스(806)(도 8a 내지 도 8c, 도 10)로서 또는 사전-펄스(806 및/또는 807)(도 9a 내지 도 9c)로서 사용될 수 있다. 사전-펄스 소스(1143)는, 예를 들어 50 kHz 반복률에서 동작하는 Q-스위치드 Nd:YAG 레이저일 수 있고, 방사선(1117)의 펄스는 1.06 μm의 파장을 가지는 Nd:YAG 레이저의 펄스일 수 있다. 사전-펄스 소스(1143)의 반복률은 사전-펄스 소스(1143)가 얼마나 자주 방사선의 펄스를 생성하는지를 표시한다. 사전-펄스 소스(1143)가 50 kHz 반복률을 가지는 일 예의 경우, 방사선(1117)의 펄스는 20 마이크로초(μs)마다 방출된다.
다른 소스가 사전-펄스 소스(1143)로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사전-펄스 소스(324)는 Nd:YAG이 아닌 임의의 희토류-도핑 고상 레이저, 예컨대 에르븀(erbium)-도핑 섬유(Er:유리) 레이저일 수 있다. 다른 예에서, 사전-펄스 소스는 10.6 μm의 파장을 가지는 펄스를 생성하는 이산화탄소 레이저일 수 있다. 사전-펄스 소스(1143)는 위에서 논의된 사전-펄스에 대한 에너지 및 파장을 가지는 임의의 다른 방사선 또는 광원일 수 있다.
광 요소(1122)는 증폭된 광 빔(1110) 및 사전-펄스 소스(1143)로부터의 방사선(1117)의 펄스를 챔버(1140)로 지향시킨다. 광 요소(1122)는 증폭된 광 빔(1110) 및 방사선(1117)의 펄스를 유사하거나 동일한 경로를 따라 지향시킬 수 있는 임의의 요소이다. 도 11 에 도시되는 예에서, 광 요소(1122)는 증폭된 광 빔(1110)을 수광하고 이것을 챔버(1140)를 향해 반사시키는 이색성 빔 스플리터이다. 광 요소(1122)는 방사선(1117)의 펄스를 수광하고 펄스를 챔버(1140)를 향해 투과시킨다. 이색성 빔 스플리터는 증폭된 광 빔(1110)의 파장(들)을 반사시키고 방사선(1117)의 펄스의 파장(들)을 투과시키는 코팅을 가진다. 이색성 빔 스플리터는, 예를 들어 다이아몬드로 제조될 수 있다.
다른 구현형태들에서, 광 요소(1122)는 개구부(미도시)를 규정하는 미러이다. 이러한 구현형태에서, 증폭된 광 빔(1110)은 미러 표면으로부터 반사되고 챔버(1140)를 향해 지향되며, 방사선의 펄스는 개구부를 통과하고 챔버(1140)를 향해 전파된다.
또 다른 구현형태들에서, 쐐기-형 광학기(예를 들어, 프리즘)가 메인 펄스(1110) 및 사전-펄스(1117)를 그들의 파장에 따라서 다른 각도로 분리시키기 위하여 사용될 수 있다. 쐐기-형 광학기가 광 요소(1122)에 추가하여 사용될 수 있고, 또는 이것이 광 요소(1122)로서 사용될 수 있다. 쐐기-형 광학기는 포커싱 어셈블리(1142)의 바로 업스트림("-z" 방향으로)에 포지셔닝될 수 있다.
추가적으로, 펄스(1117)는 다른 방법으로 챔버(1140)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 펄스(1117)는 광 요소(1122) 또는 다른 지향 요소를 사용하지 않고, 펄스(1117)를 챔버(1140) 및/또는 포커싱 어셈블리(1142)로 전달하는 광섬유를 통해 지나갈 수 있다. 이러한 구현형태에서, 섬유는 방사선(1117)의 펄스를 챔버(1140)의 벽에 형성된 개구를 통해 챔버(1140)의 내부로 직접적으로 전달한다.
증폭된 광 빔(1110)은 광 요소(1122)로부터 반사되고 포커싱 어셈블리(1142)를 통해 전파된다. 포커싱 어셈블리(1142)는 증폭된 광 빔(1110)을 초점면(1146)에 집속시키는데, 초점면은 타겟 위치(1130)와 일치할 수도, 일치하지 않을 수도 있다. 방사선(1117)의 펄스는 광 요소(1122)를 통과하고 포커싱 어셈블리(1142)를 통해 챔버(1140)로 지향된다. 증폭된 광 빔(1110) 및 방사선(1117)의 펄스는 챔버(1140) 내에서 "x" 방향을 따라 다른 위치로 지향되고, 다른 시간에 챔버(1140) 내에 도달한다.
도 11 에 도시되는 예에서, 단일 블록은 사전-펄스 소스(1143)를 나타낸다. 그러나, 사전-펄스 소스(1143)는 단일 광원이거나 복수 개의 광원일 수 있다. 예를 들어, 두 개의 별개의 소스가 복수 개의 사전-펄스(도 9a 내지 도 9c 의 사전-펄스(906 및 907)와 같은 사전-펄스)를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 두 개의 별개의 소스는 다른 파장 및 에너지를 가지는 방사선의 펄스를 생성하는 다른 타입의 소스일 수 있다. 예를 들어, 사전-펄스들 중 하나는 10.6 μm의 파장을 가지고 CO2 레이저에 의하여 생성될 수 있고, 다른 사전-펄스는 1.06 μm의 파장을 가지고 희토류-도핑 고상 레이저에 의하여 생성될 수 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 사전-펄스(1117) 및 증폭된 광 빔(1110)은 동일한 소스에 의하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 방사선(1117)의 사전-펄스는 구동 레이저 시스템(1105)에 의하여 생성될 수 있다. 이러한 예에서, 구동 레이저 시스템은 두 개의 CO2 시드 레이저 서브시스템 및 하나의 증폭기를 포함할 수 있다. 시드 레이저 서브시스템 중 하나는 10.26 μm의 파장을 가지는 증폭된 광 빔을 생성할 수 있고, 다른 시드 레이저 서브시스템은 10.59 μm의 파장을 가지는 증폭된 광 빔을 생성할 수 있다. 이러한 두 개의 파장은 CO2 레이저의 다른 라인들로부터 올 수 있다. 다른 예들에서, CO2 레이저의 다른 라인이 두 개의 증폭된 광 빔을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 두 개의 시드 레이저 서브시스템으로부터의 양자 모두의 증폭된 광 빔은 동일한 파워 증폭기 체인에서 증폭되고, 각도에 의하여 분산되어 챔버(1140) 내의 다른 위치에 도달한다. 10.26 μm의 파장을 가지는 증폭된 광 빔이 사전-펄스(1117)로서 사용될 수 있고, 10.59 μm의 파장을 가지는 증폭된 광 빔이 증폭된 광 빔(1110)으로서 사용될 수 있다. 도 9a 내지 도 9c 의 예와 같이 복수 개의 사전-펄스를 채용하는 구현형태에서, 3 개의 시드 레이저가 사용될 수 있는데, 이들 중 하나는 증폭된 광 빔(1110), 제 1 사전-펄스, 및 제 2, 분리 사전-펄스의 각각을 생성하도록 사용될 수 있다.
증폭된 광 빔(1110) 및 방사선의 사전-펄스(1117)는 모두 동일한 광 증폭기에서 증폭될 수 있다. 예를 들어, 3개 이상의 파워 증폭기가 증폭된 광 빔(1110) 및 사전-펄스(1117)를 증폭하기 위하여 사용될 수 있다.
도 12 를 참조하면, 몇 가지 구현형태들에서, 극자외 광 시스템(100)은 다른 컴포넌트, 예컨대 진공 챔버(1200), 하나 이상의 제어기(1280), 하나 이상의 작동 시스템(1281), 및 가이드 레이저(1282)를 포함하는 시스템의 일부이다.
진공 챔버(1200)는 단일 일체형 구조일 수 있고, 또는 이것은 특정 컴포넌트들을 수용하는 별개의 서브-챔버들로써 셋업될 수 있다. 진공 챔버(1200)는 적어도 부분적으로 강한 엔클로저이고 이로부터 공기 및 다른 가스가 진공 펌프에 의해 제공되어 결과적으로 챔버(1200) 내에 저압 환경이 이루어진다. 챔버(1200)의 벽은 진공 사용에 적합한(저압을 견딜 수 있는) 임의의 적합한 금속 또는 합금으로 제조될 수 있다.
타겟 재료 전달 시스템(115)은 타겟 재료(120)를 타겟 위치(130)로 전달한다. 타겟 위치에 있는 타겟 재료(120)는 액체 액적, 액체 스트림, 고체 입자 또는 클러스터, 액체 액적에 포함된 고체 입자 또는 액체 스트림 내에 포함된 고체 입자의 형태일 수 있다. 타겟 재료(120)는, 예를 들어 물, 주석, 리튬, 제논, 또는 플라즈마 상태로 변환될 경우 EUV 범위 내에 방출선을 가지는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 주석 원소는 순수 주석(Sn)으로서, 주석 화합물, 예를 들어 SnBr4, SnBr2, SnH4로서, 주석 합금, 예를 들어 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금으로서, 또는 이들의 합금의 임의의 조합으로서 사용될 수 있다. 타겟 재료(120)는 위의 요소, 예컨대 주석으로 코팅된 와이어를 포함할 수 있다. 타겟 재료(120)가 고상이라면(solid state), 이것은 임의의 적합한 형상, 예컨대 링, 구, 또는 직육면체를 가질 수 있다. 타겟 재료(120)는 타겟 재료 전달 시스템(115)에 의하여 챔버(1200)의 내부로 그리고 타겟 위치(130)로 전달될 수 있다. 타겟 위치(130)는, 타겟 재료(120)가 증폭된 광 빔(110)과 광학적으로 상호작용하여 플라즈마를 생성하는 위치인 조사 사이트라고도 지칭된다.
구동 레이저 시스템(105)은 하나 이상의 메인 펄스 및, 몇 가지 경우에, 하나 이상의 사전-펄스를 제공하기 위한 하나 이상의 광 증폭기, 레이저, 및/또는 램프를 포함할 수 있다. 각각의 광 증폭기는 원하는 파장을 높은 이득으로 광학적으로 증폭시키는 이득 매질, 여기 소스, 및 내부 광학기를 포함한다. 광 증폭기는 레이저 미러 또는 레이저 캐비티를 형성하는 다른 피드백 디바이스를 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있다. 따라서, 구동 레이저 시스템(105)은 레이저 캐비티가 존재하지 않는 경우에도 레이저 증폭기의 이득 매질 내에서의 파퓰레이션 반전(population inversion)에 기인하여 증폭된 광 빔(110)을 생성한다. 더욱이, 구동 레이저 시스템(105)은, 구동 레이저 시스템(105)에 충분한 피드백을 제공하기 위한 레이저 캐비티가 존재하는 경우 코히어런트 레이저 빔인 증폭된 광 빔(110)을 생성할 수 있다. "증폭된 광 빔"이라는 용어는: 단지 증폭될 뿐 반드시 코히어런트 레이저 발진일 필요는 없는 구동 레이저 시스템(105)으로부터의 광, 및 증폭되고 코히어런트 레이저 발진이기도 한 구동 레이저 시스템(105)으로부터의 광 중 하나 이상을 망라한다.
구동 레이저 시스템(105) 내의 광 증폭기는 이득 매질로서 CO2를 포함하는 충진 가스를 포함할 수 있고, 약 9100 내지 약 11000 nm 사이, 특히, 약 10600 nm의 파장에서 1000 이상인 이득에서 광을 증폭할 수 있다. 구동 레이저 시스템(105)에서 사용되기에 적합한 증폭기 및 레이저는, 예를 들어 10kW 이상과 같은 상대적으로 높은 파워에서 그리고 50kHz 이상과 같은 높은 펄스 반복 레이트에서 동작하는 DC 또는 RF 여기에 의하여 약 9300 nm 또는 약 10600 nm에서 방사선을 생성하는 펄스형 가스 방전 CO2 레이저 디바이스와 같은 펄스형 레이저 디바이스를 포함할 수 있다. 구동 레이저 시스템(105) 내의 광 증폭기는, 구동 레이저 시스템(105)을 더 높은 파워에서 동작시킬 경우 사용될 수 있는 물과 같은 냉각 시스템을 더 포함할 수 있다.
광 콜렉터(155)는 증폭된 광 빔(110)이 통과해서 지나가고 초점 영역(145)에 도달하게 하는 개구부(1240)를 가지는 콜렉터 미러(1255)일 수 있다. 콜렉터 미러(1255)는, 예를 들어 타겟 위치(130) 또는 초점 영역(145)에 제 1 초점을 가지고, 중간 위치(1261)(중간 초점이라고도 불림)에 제 2 초점을 가지는 타원형 미러일 수 있는데, EUV 광(160)은 극자외 광 시스템으로부터 출력될 수 있고, 광학 장치(165)로 입력될 수도 있다.
하나 이상의 제어기(1280)는 하나 이상의 작동 시스템 또는 진단 시스템, 예컨대, 예를 들어 액적 포지션 검출 피드백 시스템, 레이저 제어 시스템, 및 빔 제어 시스템 및 하나 이상의 타겟 또는 액적 이미저에 연결된다. 타겟 이미저는 예를 들어 타겟 위치(130)에 상대적으로 액적의 포지션을 표시하는 출력을 제공하고, 이러한 출력을 액적 포지션 검출 피드백 시스템으로 제공하며, 이것은, 예를 들어 액적 포지션 및 궤적을 계산하여 그로부터 액적 포지션 에러가 액적당 또는 평균적으로 계산될 수 있게 할 수 있다. 따라서 액적 포지션 검출 피드백 시스템은 액적 포지션 에러를 제어기(1280)로의 입력으로서 제공한다. 그러므로 제어기(1280)는 예를 들어 레이저 포지션, 방향, 및 타이밍 정정 신호를, 예를 들어 레이저 타이밍 회로를 제어하기 위하여 사용될 수 있는 레이저 제어 시스템으로, 및/또는 챔버(1200) 내의 빔 초점 스폿의 위치 및/또는 초점 파워를 변경하도록 증폭된 광 빔 포지션 및 빔 수송 시스템의 성형(shaping)을 제어하기 위한 빔 제어 시스템으로 제공할 수 있다.
타겟 재료 전달 시스템(115)은, 예를 들어 원하는 타겟 위치(130)에 도달하는 액적의 에러를 정정하도록, 내부 전달 메커니즘에 의하여 방출되는 액적들의 릴리스 포인트를 변경하기 위하여 제어기(1280)로부터의 신호에 응답하여 작동가능한 타겟 재료 전달 제어 시스템을 포함한다.
추가적으로, 극자외 광 시스템은, 펄스 에너지, 파장의 함수로서의 에너지 분포, 파장의 특정 대역 내의 에너지, 파장의 특정 대역 밖에 있는 에너지, 및 EUV 세기의 각도 분포 및/또는 평균 파워를 포함할 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아닌 하나 이상의 EUV 광 파라미터를 측정하는 광원 검출기를 포함할 수 있다. 광원 검출기는 제어기(1280)에 의하여 사용될 피드백 신호를 생성한다. 피드백 신호는, 예를 들어 효과적이고 효율적인 EUV 광 생성을 위하여 정확한 장소 및 시간에서 액적을 적절하게 인터셉트하기 위한 레이저 펄스의 타이밍 및 초점과 같은 파라미터의 에러를 표시할 수 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 구동 레이저 시스템(105)은 다수의 증폭 스테이지를 가지고, 저에너지 및 고반복률을 가지는, 예를 들어 100 kHz 동작이 가능한 Q-스위치드 마스터 발진기(MO)에 의하여 개시되는 시드 펄스를 가지는 마스터 발진기/파워 증폭기(MOPA) 구성을 가진다. MO로부터, 레이저 펄스는, 예를 들어 RF 펌핑된, 고속 축상 흐름, CO2 증폭기를 사용하여 증폭되어 빔 경로를 따라 이동하는 증폭된 광 빔(110)을 생성할 수 있다.
비록 3 개의 광 증폭기가 사용될 수 있지만, 오직 한 개의 증폭기 및 네 개 이상의 하나의 증폭기가 이러한 구현형태에서 사용될 수 있는 것도 가능하다. 몇 가지 구현형태들에서, CO2 증폭기 각각은 내부 미러에 의하여 폴딩되는 10 미터 증폭기 길이를 가지는 RF 펌핑된 축상 흐름 CO2 레이저일 수 있다.
조사 사이트에서, 초점 어셈블리(142)에 의하여 적절하게 집속된 증폭된 광 빔(110)이 타겟 재료(120)의 조성에 의존하는 특정한 특성을 가지는 플라즈마를 생성하도록 사용된다. 이러한 특성은 플라즈마에 의하여 생성되는 EUV 광(160)의 파장과 플라즈마로부터 방출되는 잔해(debris)의 타입 및 양을 포함할 수 있다. 증폭된 광 빔(110)은 타겟 재료(120)를 기화시키고, 기화된 타겟 재료를 임계 온도로 가열하는데, 이러한 온도에서 전자들이 세딩되고(shed)(플라즈마 상태) 이온들을 남기며, 이온들은 극자외 범위에 있는 파장을 가지는 광자를 방출하기 시작할 때까지 더욱 가열된다.
다른 구현형태들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.
예를 들어, 비록 도 8a 내지 도 8c 및 도 9a 내지 도 9c 의 예들이 초기 타겟의 틸팅을 개시하기 위하여 사전-펄스를 사용하는 것을 도시하지만, 틸팅된 타겟은 사전-펄스를 채용하지 않는 다른 기법을 사용하여 타겟 위치(830, 930)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 도 13 에 도시된 바와 같이, 플라즈마로 변환될 경우 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 포함하는 디스크-형 타겟(1320)이 사전-형성되고, 디스크 타겟(1320)이 타겟 위치(1330)에서 수광되는 증폭된 광 빔(1310)에 상대적으로 틸팅된 타겟 위치(1310)를 통과해서 이동하게 하는 힘으로 디스크 타겟(1320)을 방출함으로써 타겟 위치(1330)로 제공된다.
비록 핀홀인 기하학적-타입 아이솔레이터가 도 4a 내지 도 4d 에서 아이솔레이터(409)로서 도시되고 논의되었지만, 몇 가지 구현형태들에서, 아이솔레이터(409)는 편광, 파장, 및/또는 세기에 기초하여 광을 차단하거나 감쇄시키는 필터일 수 있다. 예를 들어, 아이솔레이터(409)는 사분파 플레이트(quarter-wave plate) 또는 포화가능 흡수기(saturable absorber)일 수 있다. 기하학적-타입 아이솔레이터, 예컨대 핀홀과 달리, 편광, 파장, 및/또는 세기에 기초하는 아이솔레이터의 성능은 아이솔레이터에 도달하는 광이 전파되는 각도에 직접적으로 의존하지 않는다. 그러나, 타겟(220)의 포지션을 초점면으로부터 멀어지도록 조절하고 및/또는 증폭된 광 빔의 전파 방향에 상대적으로 틸팅하면, 이러한 아이솔레이터의 성능이 역시 개선될 수 있다. 예를 들어, 이러한 아이솔레이터는 일반적으로 열에 민감하고, 그들의 성능은 이러한 아이솔레이터에 입사하는 반사된 광의 양을 감소시킴으로써 개선될 수 있다.

Claims (22)

  1. 증폭된 광 빔을 받아들이도록 구성된 진공 챔버; 및
    기하학적 분포로 배열되는 타겟 재료를 포함하는 타겟을 제공하도록 구성된 타겟 재료 공급 시스템을 포함하되, 상기 타겟은 타겟 경로를 따라 진공 챔버 내의 타겟 위치로 이동하고, 상기 타겟 재료는 플라즈마 상태에 있을 때 EUV 광을 방출하며,
    상기 증폭된 광 빔은 상기 타겟 내의 타겟 재료 중 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 가지며,
    상기 증폭된 광 빔은 전파 경로를 따라 전파되고,
    제2 방향을 따라 연장되는 상기 타겟의 일부분은 상기 증폭된 광 빔을 받아들이고, 상기 타겟은 상기 제2 방향을 따른 치수가 직교하는 제1 방향을 따른 치수보다 크며,
    상기 타겟 경로와 상기 전파 경로는 상기 타겟 위치에서 비-직교하고,
    상기 전파 경로와 상기 제2 방향은, 상기 증폭된 광 빔과 타겟의 상기 일부분 사이의 상호작용에 의해 생성되는 반사가 상기 제1 방향을 따라 상기 타겟으로부터 멀리 전파되도록, 상기 타겟 위치에서 비-직교하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버 내의 광 요소로서, 상기 타겟 위치로부터 방출되는 EUV 광을 받아들이도록 위치되는 광 요소를 더 포함하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광 요소는 EUV 광을 반사시키는 표면을 포함하는 콜렉터 미러를 포함하는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 콜렉터 미러에는 개구부가 형성되며, 상기 증폭된 광 빔의 전파 경로가 상기 개구부를 통과하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 콜렉터 미러에는 제1 초점과 중간 초점이 형성되며, 상기 타겟 위치는 적어도 부분적으로 상기 제1 초점과 일치하며, 상기 타겟 위치로부터 방출된 EUV 광 중 적어도 일부는 상기 콜렉터 미러의 반사면으로부터 반사되어 제2 초점에 집속되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    타겟 재료 공급 장치는 실질적으로 디스크 형상인 타겟을 제공하도록 구성되는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증폭된 광 빔을 방출하도록 구성된 광원을 더 포함하는, 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시스템은 복수의 광원을 포함하되, 광원 중 적어도 하나는 고상 레이저를 포함하는, 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 이산화탄소(CO2) 레이저를 포함하는, 시스템.
  10. 포토리소그래피 시스템에 있어서,
    웨이퍼를 처리하도록 구성된 리소그래피 툴; 및
    극자외 광원을 포함하되, 상기 극자외 광원은:
    진공 챔버의 내부에서 타겟 위치에 타겟을 받아들이도록 구성된 진공 챔버로서, 상기 타겟은 플라즈마로 변환될 때 극자외(EUV) 광을 방출하는 타겟 재료를 포함하는, 진공 챔버;
    방사선의 펄스들을 생성하도록 구성된 광원으로서, 상기 방사선의 펄스들은 적어도 방사선의 제1 펄스와 방사선의 제2 펄스를 포함하고, 상기 방사선의 제1 펄스 및 상기 방사선의 제2 펄스 중 적어도 하나는 상기 타겟 내의 타겟 재료 중 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는, 광원; 및
    플라즈마에 의해 방출된 EUV 광을 리소그래피 툴로 지향시키도록 구성된, 상기 진공 챔버 내의 EUV 콜렉터 광학기를 포함하고,
    상기 방사선의 제1 펄스 및 상기 방사선의 제2 펄스는 전파 경로를 따라 전파되고,
    상기 타겟은 타겟 경로를 따라 이동하며,
    상기 타겟은 제1 방향을 따른 제1 차원으로의 제1 치수 및 제2 방향을 따른 제2 차원으로의 제2 치수를 가지고, 상기 제2 치수는 상기 제1 치수보다 크며, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 직교하고,
    상기 타겟은 상기 제2 방향으로 연장되는 일부분에서 상기 제1 펄스 및 제2 펄스 중 하나를 받아들이도록 위치되고,
    상기 전파 경로와 상기 타겟 경로는 상기 타겟 위치에서 비-직교하고,
    상기 제2 방향과 상기 전파 경로는, 증폭된 광 빔과 타겟의 상기 일부분 사이의 상호작용에 의해 생성되는 반사가 상기 제1 방향을 따라 상기 타겟으로부터 멀리 전파되도록, 상기 타겟 위치에서 비-직교하는, 포토리소그래피 시스템.
  11. 진공 챔버 내의 타겟 위치를 향해 타겟 경로를 따라 타겟을 지향시키는 단계로서, 상기 타겟은 기하학적 분포로 타겟 재료를 포함하되, 상기 기하학적 분포는 제1 방향을 따른 제1 차원으로의 제1 치수 및 제2 방향을 따른 제2 차원으로의 제2 치수를 포함하고, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교하는 방향이며, 상기 제2 치수는 상기 제1 치수보다 큰, 타겟 지향 단계; 및
    상기 타겟 위치를 향해 증폭된 광 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 증폭된 광 빔은 전파 경로를 따라 이동하며 상기 타겟 내의 타겟 재료 중 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 가지는, 증폭된 광 빔 지향 단계를 포함하고,
    상기 전파 경로와 상기 타겟 경로는 상기 타겟 위치에서 비-직교하고,
    상기 제2 방향을 따라 연장되는 상기 타겟의 일부분은 상기 증폭된 광 빔을 받아들이고,
    상기 전파 경로와 상기 제2 방향은, 상기 증폭된 광 빔과 타겟의 상기 일부분 사이의 상호작용에 의해 생성되는 반사가 상기 제1 방향을 따라 상기 타겟으로부터 멀리 전파되도록, 상기 타겟 위치에서 비-직교하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 타겟 재료의 기하학적 분포는 실질적으로 디스크 형상인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 타겟 경로는 상기 타겟 위치에서 상기 제2 방향을 따르는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    타겟을 타겟 경로를 따라 지향시키는 것은 복수의 타겟을 상기 타겟 경로를 따라 지향시키는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 타겟의 기하학적 분포는 실질적으로 디스크 형상인, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 실질적으로 디스크 형상인 기하학적 분포를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 실질적으로 디스크 형상인 기하학적 분포는 상기 타겟 위치 밖에 형성되는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 증폭된 광 빔을 상기 타겟 위치를 향해 지향시키기 전에 제1 광 빔을 상기 타겟 경로를 향해 지향시키는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 광 빔은 상기 증폭된 광 빔의 에너지보다 작은 에너지를 가지며, 복수의 타겟 중 하나의 타겟과 상기 제1 광 빔 사이의 상호작용에 의해 타겟 재료의 상기 실질적으로 디스크 형상인 기하학적 분포가 형성되는, 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 타겟 재료는 금속성 재료를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 타겟 재료는 주석을 포함하는, 방법.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 증폭된 광 빔은 10.6 마이크론(μm)의 파장을 갖는, 방법.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 반사는, 상기 타겟으로부터의 상기 증폭된 광 빔의 반사 및 상기 플라즈마로부터의 상기 증폭된 광 빔의 반사 중 하나 이상인, 방법.
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