KR102507619B1 - 파장 기반 광학 필터링 - Google Patents

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알렉산더 앤서니 샤프간스
이고르 블라디미로비치 포멘코프
예정 타오
로스티슬라브 로키츠키
다니엘 존 윌리엄 브라운
코리 앨란 스틴슨
로버트 제이 라팍
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스는, 광 생성 모듈을 포함하는 광 생성 시스템; 이득 대역과 연관되는 이득 매질을 포함하는 광 증폭기로서, 이득 매질은 이득 대역 내의 파장을 갖는 광을 증폭하도록 구성되는, 광 증폭기; 및 광 생성 모듈과 광 증폭기 사이의 빔 경로 상에 있는 파장 기반 광학 필터 시스템을 포함하고, 파장 기반 광학 필터 시스템은, 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광이 빔 경로 상에서 전파되도록 하고 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 빔 경로로부터 제거하도록 구성되는 적어도 하나의 광학 요소를 포함하며, 제1 파장 세트와 제2 파장 세트는 광 증폭기의 이득 대역 내에서 상이한 파장을 포함한다.

Description

파장 기반 광학 필터링
본 출원은 2016년 9월 20일에 출원된 미국 출원 제15/270,072호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 파장 기반 광학 필터링에 관한 것이다. 예를 들어, 파장 기반 광학 필터 시스템은 광 생성 모듈과 광 증폭기 사이의 광학 격리를 제공하기 위해 극자외선(EUV) 광원에 포함될 수 있다. 광학 필터 시스템은 또한 타겟 재료와 증폭된 광 사이의 상호 작용에 의해 발생된 플라즈마와 광 생성 모듈 사이의 격리를 제공할 수 있다.
극자외선("EUV") 광, 예를 들어 약 50 nm 이하의 파장을 갖는 전자기 방사선(종종 소프트 x-선이라고도 함) 및 약 13 nm의 파장의 광을 포함하는 전자기 방사선이 기판, 예컨대 실리콘 웨이퍼에 매우 작은 피처를 생성하기 위해 포토리소그래피 공정에서 사용될 수 있다.
EUV 광을 생성하는 방법은 플라즈마 상태에서 EUV 범위의 방출선을 갖는 원소, 예컨대 크세논, 리튬 또는 주석을 포함하는 재료를 변환하는 것을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 종종 레이저 생성 플라즈마("LPP")라고 불리는 그러한 한 가지 방법에서는, 예를 들어 재료 액적, 플레이트, 테이프, 스트림 또는 클러스터의 형태로 되어 있는 타겟 재료를 구동 레이저로 지칭될 수 있는 증폭된 광빔으로 조사함으로써 필요한 플라즈마가 생성될 수 있다. 이러한 공정을 위해, 플라즈마는 전형적으로 밀봉된 용기, 예를 들어 진공 챔버에서 생성되고 다양한 유형의 계측 장비를 사용하여 모니터링된다.
하나의 일반적인 양태로서, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스는, 광 생성 모듈을 포함하는 광 생성 시스템; 이득 대역과 연관되는 이득 매질을 포함하는 광 증폭기로서, 이득 매질은 이득 대역 내의 파장을 갖는 광을 증폭하도록 구성되는, 광 증폭기; 및 광 생성 모듈과 광 증폭기 사이의 빔 경로 상에 있는 파장 기반 광학 필터 시스템을 포함하고, 파장 기반 광학 필터 시스템은, 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광이 빔 경로 상에서 전파되도록 하고 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 빔 경로로부터 제거하도록 구성되는 적어도 하나의 광학 요소를 포함하며, 제1 파장 세트와 제2 파장 세트는 광 증폭기의 이득 대역 내에 있는 상이한 파장을 포함한다.
구현예는 다음 중 하나의 특징을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광학 요소는 분산 광학 요소, 광학 필터링 요소, 및 간섭계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 분산 광학 요소는 프리즘 및 격자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광학 필터링 요소는, 제2 파장 세트 내의 하나 이상의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성되는 광학 요소 및 다층 코팅을 포함하는 광학 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 간섭계는 에탈론을 포함할 수 있다. 분산 광학 요소는 격자를 포함할 수 있고, 격자는 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 빔 경로 상으로 반사시키고 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 빔 경로로부터 멀리 반사시키도록 위치된다. 파장 기반 광학 필터 시스템은 적어도 하나의 다이크로익 광학 요소를 더 포함할 수 있다. 광 생성 모듈과 격자 사이에 적어도 하나의 다이크로익 광학 요소가 위치할 수 있다.
특정 구현예로서, 파장 기반 광학 필터 시스템의 적어도 하나의 광학 요소는 적어도 하나의 광학 필터링 요소를 포함할 수 있고, 광학 필터링 요소는 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키도록 구성될 수 있고, 광학 필터링 요소는 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성될 수 있다. 광학 필터링 요소는 구리 기판과 이러한 구리 기판 상의 코팅을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광학 요소는 광학 필터링 요소의 세트를 포함할 수 있고, 이러한 세트의 광학 필터링 요소는 광학 필터 시스템에서 빔 경로의 일부를 규정하도록 배열될 수 있으며, 이러한 세트의 광학 필터링 요소 모두는 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광이 빔 경로 상에서 전파되도록 하고 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 빔 경로로부터 제거하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 광학 요소는 광학 필터링 요소의 제1 세트 및 광학 필터링 요소의 제2 세트를 포함할 수 있고, 광학 필터링 요소의 제1 세트는 광학 필터 시스템에서 제1 빔 경로를 규정하도록 배열될 수 있고, 광학 필터링 요소의 제2 세트는 광학 필터 시스템에서 제2 빔 경로를 규정하도록 배열될 수 있다. 제1 세트의 광학 필터링 요소는 제1 파장 세트 내의 제1 파장을 갖는 광이 광학 필터 시스템 내의 제1 빔 경로 상에서 전파할 수 있게 하도록 구성될 수 있고, 제2 세트의 광학 필터링 요소는 제1 파장 세트 내의 제2 파장을 갖는 광이 광학 필터 시스템 내의 제2 빔 경로 상에서 전파할 수 있게 하도록 구성될 수 있으며, 제2 파장은 제1 파장과는 상이하고, 제1 세트 및 제2 세트의 광학 필터링 요소는 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성될 수 있다.
광학 소스는 제1 편광을 갖는 광을 투과시키고 제2 편광을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 편광 기반 광학 격리 시스템을 더 포함할 수 있고, 제2 편광은 제1 편광과는 상이한 것이며, 파장 기반 광학 필터 시스템은 광 생성 모듈과 편광 기반 광학 격리 시스템 사이에 위치한다.
광 생성 모듈은 둘 이상의 광 생성 모듈을 포함할 수 있고, 광 생성 모듈 중 하나는 제1 파장을 갖는 제1 광빔을 생성하도록 구성되고, 광 생성 모듈 중 다른 하나는 제2 파장에서 파장을 갖는 제2 광빔을 생성하도록 구성되며, 제1 파장 및 제2 파장은 제1 파장 세트 내에 있다. 각각의 광 생성 모듈은 레이저일 수 있다.
광학 소스의 광 생성 시스템은 광 생성 모듈로부터 방출되는 광을 수광하도록 배치되는 하나 이상의 광 증폭기를 더 포함할 수 있다. 파장 기반 광학 필터 시스템은 광 생성 시스템 내의 광 증폭기와 광 생성 모듈 사이에 위치할 수 있다. 광 생성 시스템은 둘 이상의 광 증폭기를 포함할 수 있고, 파장 기반 광학 필터 시스템은 광 생성 시스템 내에서 2개의 광 증폭기 사이에 위치할 수 있다.
광 증폭기는 복수의 광 증폭기를 포함할 수 있고, 각각의 광 증폭기는 이득 대역과 연관되는 이득 매질을 포함하고, 파장 기반 광학 필터 시스템은 2개의 광 증폭기 사이에 위치할 수 있다. 2개의 광 증폭기는 광 생성 시스템과는 별도일 수 있다.
광 생성 모듈은 이산화탄소(CO2) 레이저이다.
특정 구현예로서, 광원은 또한 광 생성 시스템과 별도인 제2 광 생성 시스템을 포함하며, 제2 광 생성 시스템은 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광빔을 방출하도록 구성된다.
제1 파장 세트는 단지 하나의 파장만을 포함할 수 있다.
제1 파장 세트는 복수의 파장을 포함할 수 있다.
제2 파장 세트는 제1 파장 세트 내에 있는 임의의 파장 이외에 이득 대역 내의 모든 파장을 포함할 수 있다.
다른 일반적인 양태로서, 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템은 EUV 광원의 광 생성 모듈과 광 증폭기 사이에 배치되도록 구성되고, 광 증폭기는 이득 대역 내에서 광을 증폭하도록 구성되는 이득 매질을 포함하며, 광학 필터 시스템은, 적어도 하나의 광학 요소를 포함하되, 적어도 하나의 광학 요소는, 제1 파장 대역 내의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키고 제2 파장 대역 내의 파장을 갖는 광을 배제하도록 구성되며, 제1 파장 대역과 제2 파장 대역은 광 증폭기의 이득 대역 내에 있고, 제1 파장 대역과 제2 파장 대역은 완전히 상이한 파장을 포함한다.
구현예는 다음 중 하나의 특징을 포함할 수 있다. 제1 파장 대역은 프리 펄스 빔과 연관되는 제1 파장 및 메인 빔과 연관되는 제2 파장을 포함할 수 있다. 광학 필터 시스템은 또한 적어도 하나의 다이크로익 광학 요소를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 광학 요소는 광학 필터링 요소, 분산 광학 요소, 및 간섭계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 분산 광학 요소는 프리즘 및 격자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광학 필터링 요소는, 특정 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성되는 광학 요소 및 다층 코팅을 포함하는 광학 요소 중 하나 이상일 수 있다.
또 다른 일반적인 양태로서, 광빔이 광 생성 모듈로부터 빔 경로 상으로 방출되고, ― 빔 경로는 광 생성 모듈과 플라즈마 사이트 사이에 위치하고, 광빔은 제1 파장을 가짐 ―; 광빔이 광학 필터 시스템을 통해 통과하며, 광학 필터 시스템을 빠져나온 광이 광 증폭기로 지향되어 증폭된 광빔을 생성하고 ― 광 증폭기는 이득 내역 내에 있는 광을 증폭시키는 이득 매질을 포함함 ―; 증폭된 광빔이 플라즈마 사이트에 제공되며 ― 플라즈마 사이트는, 플라즈마 상태에 있을 때 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 수용함 ―; 제1 파장은 광 증폭기의 이득 대역 내에 있으며, 광학 필터 시스템은 제1 파장을 갖는 광이 빔 경로 상에서 전파되도록 하며, 광학 필터 시스템은 광 증폭기의 이득 대역 내에 있는 제1 파장 이외의 파장을 갖는 광을 빔 경로로부터 제거한다.
구현예는 다음 중 하나의 특징을 포함할 수 있다. 플라즈마 사이트에 타겟 재료를 포함하는 타겟이 제공될 수 있다. 증폭된 광빔은 타겟 재료 중 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마 상태로 변환하기에 충분한 에너지를 가질 수 있다.
또 다른 일반적인 양태로서, 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스는, 광빔을 방출하도록 구성되는 광 생성 모듈; 빔 경로 상에 이득 매질을 포함하는 광 증폭기 ― 이득 매질은 이득 대역과 연관되며, 광 증폭기는 이득 대역 내의 파장을 갖는 광을 증폭하도록 구성됨 ―; 및 빔 경로 상에서 광 생성 모듈과 광 증폭기 사이에 있고, 이득 대역 내의 하나 이상의 파장의 광을 빔 경로로부터 제거하도록 구성되는 파장 기반 광학 손실 시스템을 포함한다.
전술한 임의의 기법의 구현예는 EUV 광원, 방법, 공정, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예의 세부 사항은 첨부된 도면 및 이하의 설명에 제시되어 있다. 이와 다른 특징들은 상세한 설명 및 도면, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1a는 예시적인 광학 리소그래피 시스템의 블록도이다.
도 1b는 도 1a의 광학 리소그래피 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 광학 필터 시스템의 블록도이다.
도 2-5, 도 10 및 도 11은 예시적인 극자외선(EUV) 광원의 블록도이다.
도 6, 도 7, 도 8a 및 도 9a는 EUV 광원에 사용될 수 있는 예시적인 광학 필터 시스템의 블록도이다.
도 8b 및 도 9b는 각각 도 8a 및 도 9a의 광학 필터 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 광학 요소의 측면도이다.
도 12a 및 도 12b는 극자외선 광원용 구동 레이저 시스템의 블록도이다.
파장 기반 광학 필터 시스템이 개시된다. 파장 기반 광학 필터 시스템은 EUV 광원의 광학 소스에서 증폭된 자발적 방출(ASE)을 줄이거나 없애기 위해 사용될 수 있다. 파장 기반 광학 필터 시스템은 단독으로 사용되거나 또는 ASE 이외의 외부 광을 격리시키거나 필터링할 수 있는 광학 격리 디바이스(예컨대, 편광 기반 광학 격리 디바이스 및/또는 음향-광학 광학 격리 디바이스)와 함께 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 예시적인 광학 리소그래피 시스템(100)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 시스템(100)은 포토리소그래피 툴(195)에 사용하기 위한 EUV 광(196)을 생성하는 극자외선(EUV) 광원(101)을 포함한다. 광학 시스템(100)은 타겟 영역(115)을 향해 z 방향으로 경로(112)를 따라 전파되는 광빔(110)을 방출하는 광학 소스(102)를 포함한다. 타겟 영역(115)은 플라즈마로 변환될 때 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 포함하는 타겟(120)을 수용한다.
광학 소스(102)는 광 생성 모듈(104), 파장 기반 광학 필터 시스템(130), 및 경로(112) 상에 있는 이득 매질(109)을 포함하는 광 증폭기(108)를 포함한다. 광 생성 모듈(104)은 광의 소스(예를 들어, 하나 이상의 레이저, 램프, 또는 그러한 요소들의 임의의 조합)이다. 광 증폭기(108)는 경로(112) 상에 각각의 이득 매질을 가지도록 배치된 둘 이상의 광 증폭기를 포함할 수 있다. 광 증폭기(108)는 도 12b의 구동 레이저 시스템(1280)과 같은 구동 레이저 시스템의 전부 또는 일부일 수 있다. 광 증폭기(108)는 도 2의 전치 증폭기(207)와 같은 전치 증폭기일 수 있다. 광 생성 모듈(104)은 초기 광빔(111)을 생성한다. 초기 광빔(111)은 광 증폭기(108)에 의해 증폭되어 광빔(110)을 생성한다. 초기 광빔(111)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내의 파장을 갖는다.
이득 매질(109)과 연관되는 이득 대역은 파장의 범위, 세트 또는 대역에 의해 규정된다. 이득 대역은 이산 파장들의 집합 또는 하나 이상의 연속적인 파장 범위일 수 있다. 이득 매질(109)은 이득 대역 내의 파장을 갖는 광만을 증폭시킨다. 이득 대역 내의 파장은 이득 매질(109)의 재료 특성에 의해 결정된다. 이득 매질(109)은 매질(109)이 예를 들어 플래시 램프, 다른 레이저 소스, 발열 화학 반응 또는 전기 방전과 같은 에너지 소스에 의해 펌핑될 때 여기되는 캐리어(예컨대, 전자)를 포함한다. 이득 매질(109)은 매질(109)이 펌핑되지 않을 때 캐리어가 있게 되는 최저 에너지 레벨(예를 들어, 바닥 상태)을 갖는 방사 종을 포함하는 재료(예컨대, 가스, 반도체, 비-가스성 유전체 또는 결정)이다. 방사 종은 매질(109)의 유형에 의존하고, 예를 들어 원자 또는 분자일 수 있다.
매질(109)이 펌핑될 때, 캐리어는 더 높은 에너지 레벨로 여기되고, 캐리어가 여기된 에너지 레벨로부터 낮은 에너지 레벨로 천이할 때 매질(109)에 의해 광이 방출된다. 방출된 광의 파장은 여기된 에너지 레벨과 낮은 에너지 레벨 사이의 에너지 차이에 의해 결정된다. 이득 매질(109)의 양자 특성은 가능한 에너지 차이를 결정하고, 이러한 가능한 에너지 차이는 매질(109)의 이득 대역 내에 있는 파장을 결정한다.
초기 광빔(111)과 펌핑된 매질(109) 사이의 상호 작용은 이득 대역 내에 파장을 갖는 초기 광빔(111)을 증폭시킨다. 그러나, 초기 광빔(111)을 증폭하는 것 이외에, 펌핑된 매질(109)은 또한, 여기된 캐리어가 매질의 보다 높은 여기된 에너지 레벨 중 임의의 하나로부터 더 낮은 에너지 레벨로 자발적으로 천이하는 것에 의해 발생되는 광을 방출할 수 있다. 이러한 자발적 천이는 광학적으로 증폭될 수 있으며, 이러한 경우 증폭된 자발적 방출(ASE)이라고 한다. ASE는 이득 대역 내의 임의의 파장에서 발생할 수 있으며 노이즈로 간주될 수 있다.
아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 파장 기반 광학 필터 시스템(130)은 광 생성 모듈(104)과 광 증폭기(108) 사이에 배치되어 경로(112) 상의 ASE를 방지하거나 감소시킨다. ASE는 타겟 영역(115)에 도달할 수 있는 제어되지 않은 에너지 흐름으로 간주될 수 있다. EUV 광을 효율적으로 방출하는 플라즈마를 생성하기 위해, 광학 소스(102)는 타겟 영역(115)의 조사 위치(121)에서 광빔(110)과 타겟(120)이 공간적 및 시간적으로 만나게 되도록 제어된다. 그러나 ASE는 본질적으로 제어되지 않거나 기생하는 광이기 때문에 ASE는 예상치 못한 방식으로 타겟 영역(115)에 도달할 수 있다.
타겟 영역(115)에 도달하는 ASE는 플라즈마 생성을 방해할 수 있다(따라서 EUV 광의 생성을 방해할 수 있다). 예를 들어, ASE는 타겟(120)이 y 방향으로 이동하는 동안 조사 위치(121)에 비해 -y 방향에 있는 위치에서 타겟 영역(115)에 도달할 수 있다. 이러한 예에서, ASE는 타겟(120)과 상호 작용하여, 소스(102)로 역으로 전파되는 반사를 유발하고 및/또는 예상치 못한 방식으로 타겟(120)을 수정한다. 이러한 결과는 모두 플라즈마의 효율적인 생산에 해로울 수 있으며, 생성되는 EUV 광의 양을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, ASE는 이득 대역 내의 파장의 광이기 때문에, 경로(112)를 따라 -z 방향으로 전파되는 ASE의 반사(예컨대, 반사(113))는 증폭기(108)에서 여기된 캐리어를 고갈시킬 수 있으며, 초기 광빔(111)을 증폭시키기에 더 적은 캐리어를 남겨두게 된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이러한 반사는 이동 중인 타겟(120) 및 광학 소스(102) 내의 요소에 의해 형성된 임시 캐비티에서 발진을 개시할 수 있다. 이러한 발진에 의해 추가의 ASE 생성 광이 타겟 영역(115)에 예기치 않게 도달하게 될 수 있다.
광빔(110)이 타겟(120)과 상호 작용하기 전에 타겟(120)과 상호 작용하는 ASE는, 예기치 않은 방식으로 타겟 재료의 기하학적 분포 및/또는 배향을 변화시킴으로써 타겟 재료의 플라즈마로의 변환 효율에 영향을 줄 수 있다. 이는 타겟(120)이 플라즈마로 변환될 때 생성되는 EUV 광의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 변화는 시간이 지남에 따라 리소그래피 툴(195)에 제공되는 EUV 광의 양을 변화시킬 수 있다. 이러한 변화는 리소그래피 툴(105)에 의해 노광된 웨이퍼 내의 전자적 피처 내에 결함을 유발하고 및/또는 리소그래피 툴(195)의 감소된 성능을 초래할 수 있다.
파장 기반 광학 필터 시스템(130)은, 광 증폭기(108)의 이득 대역 내에 있지만 타겟 영역(115)에 도달하도록 의도되지는 않은 파장을 빔 경로(112)로부터 제거함으로써 ASE의 영향에 대처한다. 필터 시스템(130)은 이득 대역 내의 특정 파장의 손실량을 선택적으로 증가시켜 이들 파장이 경로(112) 상에서 ASE로서 전파될 수 없거나 또는 완화될 수 있도록 하는 파장 기반 광학 손실 시스템으로 여겨질 수 있다. 예를 들어, 필터 시스템(130)은 빔 경로(112)로부터 초기 빔(111)에 없는 파장을 제거할 수 있다. 초기 광빔(111)에 있는 파장 또는 파장들은 이득 대역 내의 하나 이상의 파장들의 제1 세트로 여겨질 수 있고, 경로(112)로부터 제거되는 파장들은 이득 대역 내의 하나 이상의 파장들의 제2 세트이다. 제2 세트의 파장은 제1 세트의 파장과 다르며, 제2 세트의 파장은 제1 세트에 있지 않은 이득 대역 내의 모든 파장 또는 임의의 파장을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 세트의 각각은 수집 이산 파장, 하나 이상의 연속된 파장 대역 또는 단일 파장을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 세트의 파장은 완전히 다른 파장을 포함함으로써 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 세트는 약 10.6㎛를 중심으로 하는 파장 대역 및 약 10.26㎛를 중심으로 하는 파장 대역을 포함할 수 있고, 제2 세트는 10.6㎛, 10.26㎛ 이외의 파장을 포함할 수 있으며, 이러한 파장들에 중심을 둔 대역들 내에 포함되는 파장들을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 파장 세트의 파장은 일부 스펙트럼 중첩을 가질 수 있다. 예를 들어, 10.6 ㎛ 및 10.26 ㎛를 중심으로 하는 대역에 포함된 파장이 제1 및 제2 세트에 존재할 수 있지만, 파장 10.6 ㎛ 및 10.26 ㎛는 제1 파장 세트에만 포함되고 제2 파장 세트에는 포함되지 않는다. 제2 파장 세트는 이득 매질(109)의 이득 대역 내의 임의의 파장을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 파장 세트의 파장은 제1 파장 세트 내의 가장 짧은 파장보다 더 짧은 파장과 제1 파장 세트의 가장 긴 파장보다 더 긴 파장을 포함할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 예시적인 파장 기반 광학 필터 시스템(130)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 필터 시스템(130)은 경로(112) 상에 있고 입력(131)에서 초기 광빔(111)을 수광한다. 광학 필터 시스템(130)은 광학 시스템(132)을 포함한다. 광학 시스템(132)은, 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광이 경로(112) 상에서 전파되도록 하고 경로(112)로부터 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 제거하는 하나 이상의 광학 요소 또는 컴포넌트를 포함한다. 광학 시스템(132)은 예를 들어 이들 파장을 갖는 광을 흡수, 투과 및/또는 편향시킴으로써 경로(112)로부터 제2 세트 내의 파장을 갖는 광을 제거할 수 있다.
이러한 하나 이상의 광학 요소는 광과 상호 작용할 수 있는 임의의 디바이스 또는 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 요소는 예를 들어 렌즈, 미러, 프리즘, 다이크로익 요소 또는 이러한 요소들의 조합을 포함할 수 있다. 광학 요소는 분산 광학 요소(예컨대, 프리즘 또는 격자), 광학 필터링 요소 및/또는 간섭계(예컨대, 에탈론)를 포함할 수 있다. 광학 필터링 요소는 광의 파장에 기초하여 광을 반사, 투과 및/또는 흡수하는 임의의 요소일 수 있다. 예를 들어, 광학 필터링 요소는 기판 또는 광학 요소 상에 증착된 하나 이상의 재료 층을 갖는 광학 요소(예컨대, 렌즈 또는 미러) 또는 기판(예를 들어, 구리 기판)일 수 있으며, 재료 층의 존재에 의해 투과, 반사 및/또는 흡수되는 파장이 변한다. 특정 파장을 흡수하도록 구성된 광학 요소의 일례는 특정 파장을 갖는 광을 흡수하는 광학적으로 투명한 가스 또는 액체를 포함하는 유체 셀이다. 또한, 광학 필터 시스템(130)은 광학 필터 시스템 내에서 전파되는 광을 조향, 지향 및/또는 포커싱하는데 사용되는, 예를 들어 미러 및/또는 렌즈 등의 다른 광학 요소를 포함할 수 있다.
광학 필터 시스템(130)은 출력(133)에서 광빔(117)을 방출한다. 광빔(117)은 제1 파장 세트 내의 파장을 포함하나 제2 파장 세트 내의 파장에서는 광을 거의 또는 전혀 포함하지 않는다.
광학 필터 시스템(130)의 추가적인 예시적인 구현예가 도 6 내지 도 9에 도시되어 있다. 광학 필터 시스템(130)의 다양한 구현예의 세부 사항을 논의하기 전에, 광학 필터 시스템(130)의 일 구현예가 사용될 수 있는 광학 시스템의 추가적인 예에 관해 논의한다.
도 2를 참조하면, 예시적인 광학 소스(202)를 포함하는 EUV 광원(201)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 소스(202)는 광학 시스템(100)(도 1)에서 광학 소스(102)로서 사용될 수 있다. EUV 광원(201)은 초기 타겟(220a)을 컨디셔닝하기 위해 제1 광빔(210a)(도 2에서 실선으로 도시됨)을 이용하고 컨디셔닝된 타겟을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 제2 광빔(210b)(도 2에서 점선으로 도시됨)을 이용한다. 소스(201)에서, 제1 및 제2 광빔(210a)은 경로(112) 상에서 전파되고, 광빔(210a, 210b) 모두는 증폭기(108)에 입사한다. 도 2의 예에서는, 광학 필터 시스템(130)이 경로(112) 상에서 광 증폭기(108)와 광 생성 시스템(205) 사이에 있다.
광학 소스(202)는 2개의 광 생성 모듈(204a, 204b)을 포함하는 광 생성 시스템(205)을 포함한다. 도 2의 예에서는, 광 생성 모듈(204a, 204b)이 각각 제1 및 제2 광빔(210a, 210b)을 생성한다. 광 생성 모듈(204a, 204b)은 예를 들어 2개의 레이저일 수 있다. 예를 들어, 각각의 광 생성 모듈(204a, 204b)은 이산화탄소(CO2) 레이저일 수 있다. 일부 구현예에서, 광 생성 모듈(204a, 204b) 각각은 상이한 유형의 레이저이다. 예를 들어, 광 생성 모듈(204a)은 솔리드 스테이트 레이저(예를 들어, 네오디뮴(Nd) : YAG 레이저 또는 에르븀 도핑 광섬유 레이저)일 수 있고, 광 생성 모듈(204b)은 CO2 레이저일 수 있다.
제1 및 제2 광빔(210a, 210b)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에서 상이한 파장을 갖는다. 예를 들어, 광 생성 모듈(204a, 204b)이 2개의 CO2 레이저를 포함하는 구현예에서는, 광빔(210a, 210b)은 CO2 레이저의 상이한 라인들로부터 생성되어, 동일한 유형의 레이저 소스로부터 두 빔이 생성되더라도 광빔(210a, 210b)은 상이한 파장을 갖게 된다. 예를 들어, 제1 광빔(210a)의 파장은 약 10.26 마이크로미터(μm)일 수 있다. 제2 광빔(210b)의 파장은 약 10.18㎛ 내지 10.26㎛ 일 수 있고, 또는 제2 광빔(210b)의 파장은 약 10.59㎛ 일 수 있다. 제1 발광 모듈(204a)이 솔리드 스테이트 레이저인 실시예에서, 제1 광빔(210a)의 파장은 예를 들어 1.06㎛ 일 수 있다. 광빔(210a, 210b)은 서로 다른 세기를 가질 수 있다.
또한, 광 생성 시스템(205)은 제1 및 제2 빔(210a, 210b)을 빔 경로(112) 상으로 지향시키는 빔 결합기(209)를 포함한다. 빔 결합기(209)는 제1 및 제2 빔(210a, 210b)을 빔 경로(112) 상으로 지향시키기 위해 제1 빔(210a) 및/또는 제2 빔(210b)과 상호 작용할 수 있는 임의의 광학 요소 또는 광학 요소의 집합일 수 있다. 예를 들어 빔 결합기(209)는, 일부는 제1 빔(210a)을 빔 경로(112) 상으로 지향시키도록 배치되고 다른 것들은 제2 빔(210b)을 빔 경로(112) 상으로 지향시키도록 배치되는 미러들의 집합일 수 있다.
광 생성 시스템(205)은 또한 하나 이상의 전치 증폭기(도 2에서 전치 증폭기(207)로 표현됨)를 포함할 수 있다. 전치 증폭기(207)는 광 생성 모듈(204) 내에서 제1 및 제2 빔(210a, 210b)을 수광하고 증폭한다. 전치 증폭기(207)는 또한 이득 매질을 포함하고, 전치 증폭기 또한 ASE를 생성할 수 있다.
제1 및 제2 빔(210a, 210b)은 서로 상이한 시간에 경로(112) 상에서 전파될 수 있지만, 빔(210a, 210b) 모두는 광학 소스(202)를 통해 실질적으로 동일한 공간 영역을 가로지르게 되고, 양자 모두는 광 증폭기(108)의 이득 매질(109)을 통과한다. 도 6 및 도 8과 관련하여 논의되는 것과 같은 일부 구현예들에서, 제1 및 제2 빔(210a, 210b)은 광학 필터 시스템(130) 내에서 분리되고 경로(112) 상에서 광 증폭기(108)로 전파되도록 재결합된다.
도 2의 실시예에서, 제1 및 제2 빔(210a, 210b)은, 제1 빔(210a)이 초기 타겟 영역(215a)으로 지향되고 제2 빔(210b)이 초기 타겟 영역(215a)에 대하여 -y 방향으로 변위된 수정된 타겟 영역(215b)으로 지향되도록 빔 전달 시스템(225)에 의해 각도상으로 분산된다. 일부 구현예에서, 빔 전달 시스템(225)은 또한 제1 및 제2 빔(210a, 210b)을 초기 타겟 영역(215a) 및 수정된 타겟 영역(215b) 내의 또는 그 근방의 위치로 각각 포커싱한다.
초기 타겟 영역(215a)은 초기 타겟(220a)과 제1 빔(210a)을 받아들인다. 제1 빔(210a)은 초기 타겟(220a) 내의 타겟 재료의 기하학적 분포를, 수정된 타겟 영역(215b)에 수용되는 수정된 타겟으로 수정하기에 충분한 에너지를 가진다(예를 들어, 이러한 에너지는 타겟 재료의 공간적 재구성을 개시하기에 충분할 수 있음). 제2 빔(210b) 또한 수정된 타겟 영역(215b)에 수용된다. 제2 빔(210b)은 수정된 타겟(220b) 내의 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환시키기에 충분한 에너지를 갖는다. 이러한 예에서, 제1 빔(210a)은 "프리 펄스"로 지칭될 수 있고, 제2 빔(210b)은 "메인 펄스"로 지칭될 수 있다.
제1 빔(210a) 및 제2 빔(210b) 이외에, ASE로부터 발생하는 기생 광이 증폭기(108) 및/또는 전치 증폭기(207)에 의해 생성될 수 있다. 광학 필터 시스템(130)은, 제1 빔(210a) 또는 제2 빔(210b)의 파장이 아닌 파장을 갖지만 증폭기(108) 및/또는 전치 증폭기(207)의 이득 대역 내에 있는 광을 경로(112)에서 제거함으로써, 경로(112) 상에서 전파되는 ASE의 양을 감소시킨다.
도 2에 도시된 예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207)와 증폭기(108) 사이에 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207)와 광 생성 모듈(204a, 204b) 사이에 있을 수 있다. 또한, 광 생성 시스템(205)은 둘 이상의 전치 증폭기(207)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207) 중 임의의 2개 사이, 또는 광 생성 모듈(204a, 204b)에 가장 가까운 전치 증폭기(207)와 광 생성 모듈(204a, 204b) 사이에 있을 수 있다. 도 11은 광학 필터 시스템(130)의 배치예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 또 다른 예시적인 광학 소스(302)를 포함하는 EUV 광원(301)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 소스(302)는 광학 시스템(100)(도 1A)에서 광학 소스(102)로서 사용될 수 있다. 광학 소스(302)는 광학 소스(202)와 유사하지만, 광학 소스(302)는 단일의 광 생성 모듈(304)을 사용하여 제1 광빔(310a)(도 3에서 실선으로 도시됨) 및 제2 광빔(310b)(도 3에서 점선으로 도시됨)을 생성한다. EUV 광원(301)은 초기 타겟(220a)을 컨디셔닝하기 위해 제1 광빔(310a)을 이용하고 컨디셔닝된 타겟을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 제2 광빔(310b)을 이용한다. EUV 광원(301)에서, 제1 및 제2 광빔(310a)은 경로(112) 상에서 전파되고, 광빔(310a, 310b) 모두는 증폭기(108)를 통과한다.
광학 소스(302)는 광 생성 시스템(305)을 포함한다. 광 생성 시스템(305)은 광 생성 모듈(304)과, 제1 및 제2 광빔(310a, 310b)을 수광하는 전치 증폭기(207)를 포함한다. 광학 소스(302)는 경로(112) 상에 일렬로 배치된 둘 이상의 전치 증폭기(207)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광빔(310a, 310b)은 동일한 광 생성 모듈(304)에 의해 생성되기 때문에, 광 생성 시스템(305)은 빔 결합기(209)(도 2)와 같은 빔 결합기를 포함하지 않는다.
제1 및 제2 광빔(310a, 310b)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에서 상이한 파장을 갖는다. 광 생성 모듈(304)은 상이한 파장의 광을 생성할 수 있는 레이저일 수 있다. 예를 들어, 광 생성 모듈(304)은 이산화탄소(CO2) 레이저일 수 있다. 이러한 구현예에서, 광빔(310a, 310b)은 CO2 레이저의 상이한 라인들로부터 생성되어, 동일한 레이저 소스로부터 두 빔이 생성되더라도 광빔(310a, 310b)은 상이한 파장을 갖게 된다. 예를 들어, 제1 광빔(310a)의 파장은 약 10.26 마이크로미터(μm)일 수 있고, 제2 광빔(310b)의 파장은 약 10.18㎛ 내지 10.26㎛ 일 수 있거나 제2 광빔의 파장은 약 10.59㎛ 일 수 있다.
도 3에 도시된 예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207)와 증폭기(108) 사이에 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207)와 광 생성 모듈(304) 사이에 있을 수 있다. 또한, 광 생성 시스템(205)은 둘 이상의 전치 증폭기(207)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207) 중 임의의 2개 사이, 또는 광 생성 모듈(304)에 가장 가까운 전치 증폭기(207)와 광 생성 모듈(304) 사이에 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 또 다른 예시적인 광원(402)을 포함하는 EUV 광원(401)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 소스(402)는 광학 소스(102)(도 1)로서 사용될 수 있다. 광학 소스(402)는 광 생성 시스템(405)을 포함한다. 광 생성 시스템(405)은 제1 광빔(410a)을 생성하는 제1 광 생성 모듈(404a) 및 제2 광빔(410b)을 생성하는 제2 광 생성 모듈(404b)을 포함한다. 제1 광빔(410a) 및 제2 광빔(410b)은 상이한 경로(112, 414) 상에서 각각 전파된다. 도 4의 예에서는, 제1 광빔(410a)은 실선으로 도시되고, 제2 광빔(410b)은 점선으로 도시되어 있다. 제1 광빔(410a)은 초기 타겟(220a)을 컨디셔닝하는 데 사용되고 제2 광빔(410b)은 컨디셔닝된 타겟을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환시키는 데 사용된다.
제1 광 생성 모듈(404a) 및 제2 광 생성 모듈(404b)은 별개의 광학 소스이다. 제1 광 생성 모듈(404a)은 예를 들어 솔리드 스테이트 레이저 일 수 있고, 제2 광 생성 모듈(404b)은 CO2 레이저일 수 있다. 제1 광 생성 모듈(404a)은 경로(414) 상으로 제1 광빔(410a)을 방출한다. 광빔(410a, 410b)은 별개의 증폭기 체인에서 증폭된다. 도 4에 도시된 예에서, 제1 광빔(410a)은 이득 매질(409a)을 포함하는 증폭기(408a)에 의해 증폭된다. 제2 광빔(410b)은 이득 매질(409a)을 포함하는 증폭기(408b)에 의해 증폭된다. 증폭기(408a, 408b)는 동일한 특성을 가질 수 있지만, 별개의 증폭기이다. 따라서, 광학 소스(402)에서, 제1 광빔(410a) 및 제2 광빔(410b)은 서로 다른 경로로 별개로 증폭된다. 제1 광빔(410a) 및 제2 광빔(410b) 중 하나 또는 모두는 증폭기(408a, 408b)에 의해 각각 증폭되기 전에 전치 증폭기(407)에 의해 증폭될 수 있다.
EUV 광원(401)은 또한 빔 결합기(409)를 포함한다. 빔 결합기(409)는 제1 광빔(410a) 및 제2 광빔(410b)을 수광하고 빔(410a, 410b)을 빔 경로(112) 상으로 빔 전달 시스템(225)을 향해 지향시킨다. 빔 결합기(409)는 제1 및 제2 빔(410a, 410b)을 빔 경로(112) 상으로 지향시키기 위해 제1 빔(410a) 및/또는 제2 빔(410b)과 상호 작용할 수 있는 임의의 광학 요소 또는 광학 요소의 집합일 수 있다. 예를 들어 빔 결합기(409)는, 일부는 제1 빔(410a)을 빔 경로(112) 상으로 지향시키도록 배치되고 다른 것들은 제2 빔(410b)이 빔 경로(112)에 남아 있도록 제2 빔을 지향시키도록 배치되는 미러들의 집합일 수 있다.
광학 소스(402)는 또한 광학 필터 시스템(430a 및 430b)을 포함한다. 광학 필터 시스템(430a)은 경로(414) 상에 있고, 광학 필터 시스템(430b)은 경로(112) 상에 있다. 광학 필터 시스템(430a, 430b)은 광학 필터 시스템(130)(도 1)과 유사할 수 있다.
광학 소스(402)의 컴포넌트들의 다른 구성들이 가능하다. 예를 들어, 광 생성 모듈(404a)은 전치 증폭기(407) 및/또는 광학 필터 시스템(130) 없이 사용될 수 있다. 광학 필터 시스템(130)은 경로(112) 및/또는 경로(414)를 따라 다른 위치에 배치될 수 있다. 광 생성 모듈(404a)은 타겟 영역(215a)에 대해 또 다른 위치에 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 또 다른 예시적인 EUV 소스(501)의 블록도가 도시되어 있다. EUV 소스(501)는 광학 소스(502)를 포함한다. 광학 소스(502)는 광 생성 시스템(505), 광학 필터 시스템(130) 및 증폭기(108)를 포함한다. 광 생성 시스템(505)은 경로(112) 상으로 광빔(510)을 방출하는 광 생성 모듈(504) 및 광빔(510)을 증폭시키는 하나 이상의 전치 증폭기를 포함한다. 예를 들어, 광 생성 모듈(504)은 이산화탄소(CO2) 레이저 또는 반도체 레이저일 수 있다. 하나 이상의 전치 증폭기가 도 5에서 요소(207)로 표현되어 있다. 광빔(510)은 타겟(120)을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하는 데 사용된다. 광빔(510)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에서 하나 이상의 파장을 포함한다.
광학 소스(502)는 광학 필터 시스템(130)을 또한 포함한다. 도시된 예에서, 광학 필터 시스템(130)은 전치 증폭기(207)와 증폭기(108) 사이에 존재함으로써 광 생성 모듈(504)과 증폭기(108) 사이에 있다. 그러나 광학 필터 시스템(130)은 경로(112)를 따라 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 6, 도 7, 도 8a 및 도 9a는 예시적인 광학 필터를 도시한다. 도 6을 참조하면, 예시적인 광학 필터 시스템(630)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 필터 시스템(630)은 상이한 파장을 갖는 둘 이상의 초기 광빔이 경로(112) 상에서 전파되는 광학 소스에서 사용될 수 있다. 초기 광빔의 파장은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에 있다. 예를 들어, 광학 필터 시스템(630)은 광학 소스(202)(도 2) 또는 광학 소스(302)(도 3)에서 광학 필터 시스템(130)으로 사용될 수 있다. 광학 소스(202 또는 302)에서 사용될 때, 광학 필터 시스템(130)은 경로(112) 상에서 광 생성 모듈과 증폭기(108) 사이에 위치하며, 광 생성 모듈(204a, 204b 또는 304)은 각각 광학 필터 시스템(630)의 출구측(633)보다 입구측(631)에 더 가까이 위치한다.
광빔(610a)은 이득 대역 내에 제1 파장을 가지며, 광빔(610b)은 이득 대역 내에 제2 파장을 갖는다. 광빔(610a)은 예를 들어 광빔(210a)(도 2) 또는 광빔(310a)(도 3)일 수 있다. 광빔(610b)은 예를 들어 광빔(210b)(도 2) 또는 광빔(310b)(도 3)일 수 있다. 제1 및 제2 파장은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에 있고, 제1 및 제2 파장은 제1 파장 세트를 형성한다.
제1 광빔(610a) 및 제2 광빔(610b)을 포함하여 경로(112) 상에서 전파되는 광은 입구(631)에서 광학 필터 시스템(630)으로 진입한다. 광학 필터 시스템(630)은 빔 경로(412a) 상으로 광빔(610a)을 반사시키고 빔 경로(412b) 상으로 광빔(610b)을 투과시키는 다이크로익 요소(635)를 포함한다. 다이크로익 요소(635)는 파장에 기초하여 입사광을 분리하는 임의의 광학 요소일 수 있다. 예를 들어, 다이크로익 요소(635)는 다이크로익 빔 스플리터 또는 다이크로익 미러일 수 있다. 광빔(610a)은 다이크로익 요소(635)와 분산 광학 요소(632) 사이에 있는 빔 경로(412a) 상으로 다이크로익 요소(635)를 통해 투과된다. 빔 경로(412a)의 형상은 다이크로익 요소(635)와 분산 광학 요소(632) 사이에 있는 조향 광학 요소(636)의 위치설정에 의해 결정된다.
빔(610a)은 빔 경로(412a) 상에서 전파되고 조향 광학 요소(636)에 의해 반사된다. 조향 광학 요소(636)는 광빔(610a)을 반사할 수 있는 임의의 광학 요소일 수 있다. 예를 들어, 조향 광학 요소(636)는 미러일 수 있다. 조향 광학 요소(636)는 광빔(610a)을 분산 광학 요소(632)를 향해 지향시킨다. 분산 광학 요소(632)는 입사광의 파장에 의존하는 각도로 입사광을 편향시키는 임의의 요소일 수 있다. 예를 들어, 분산 광학 요소(632)는 격자 또는 프리즘일 수 있다. 분산 광학 요소(632)는 광빔(610a)을 빔 경로(112) 상으로 반사시킨다.
광빔(610b)은 다이크로익 요소(635)로부터 빔 경로(412a)와는 별개인 빔 경로(412b) 상으로 반사된다. 광빔(610b)은 분산 광학 요소(632)에 입사하며, 분산 광학 요소(632)는 광빔(610b)을 광 경로(112) 상으로 편향시킨다. 앞서 언급한 바와 같이, 분산 광학 요소(632)는 입사광의 파장에 의존하는 각도로 입사광을 편향시킨다. 분산 광학 요소(632)는 경로(412a, 412b) 상의 광빔(610a, 610b)의 전파 방향에 대해 상대적으로 배향되어, 광빔(610a)에서 제1 파장을 갖는 광과 광빔(610b)에서 제2 파장을 갖는 광이 빔 경로(112) 상으로 지향되도록 한다. 분산 광학 요소(632)는 또한 경로(112)로부터 제1 및 제2 파장 이외의 파장을 갖는 광빔(610a, 610b) 내의 광을 편향시킨다. 이러한 방식으로, 분산 광학 요소(632)는 광빔(610a, 610b) 내에서 제1 및 제2 파장을 갖는 광이 광학 경로(112) 상에서 광학 필터 시스템(630)의 출구(633)를 향해 전파되도록 광빔(610a, 610b)을 재결합한다.
광빔(610a, 610b) 이외에, ASE에 의해 생성된 광이 빔 경로(112) 상에서 전파될 수 있다. 광학 필터 시스템(630)은 ASE에 의해 생성된 스퓨리어스 광을 경로(112)로부터 제거한다. ASE에 의해 생성되는 광은 예측 불가능하다. 따라서, ASE에 의해 생성된 광은 광빔(610a, 610b) 중 하나 또는 양쪽 모두와 동시에, 또는 어떠한 광빔(610a, 610b)도 전파되고 있지 않는 기간 동안, 경로(112) 상에서 임의의 시간에 전파될 수 있다. ASE에 의해 생성된 광은 제1 및 제2 파장과는 상이한, 다른 파장(637)을 포함하는 이득 대역 내의 임의의 파장을 가질 수 있다. 이러한 다른 파장(637)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에 있는 제2 파장 세트를 형성한다. 분산 광학 요소(632)는 이러한 다른 파장(637)을 갖는 광을 경로(112) 밖으로 편향시킨다. 따라서, 분산 광학 요소(632)는 경로(112)로부터 다른 파장(637)을 제거한다.
광학 필터 시스템(630)은 z 방향으로 경로(112) 상에서 전파되는 ASE 광 및 -z 방향으로 경로(112) 상에서 전파되는 ASE 광의 반사를 제거하는 데 사용될 수 있다. 분산 광학 요소(632)의 배향 및 광학 특성은 ASE 광이 전파되는 방향에 상관없이 제2 파장 세트 내의 파장이 빔 경로(112)로부터 제거(본 예에서는 편향에 의해)되도록 구성된다. 예를 들어, 분산 광학 요소(632)는 입사광을 상이한 파장의 복수의 빔으로 회절시키는 주기적 구조를 갖는 회절 격자일 수 있다. 입사 빔이 격자의 주기적인 표면과 상호 작용한 후에, 복수의 빔 각각은 격자로부터 상이한 방향으로 멀리 전파되고, 전파 방향은 특정 빔의 파장 및 격자의 주기에 의해 결정된다. 따라서, 경로(112)에 대한 주기적 표면의 배향은 다양한 파장의 광의 전파 방향을 결정한다.
도 7을 참조하면, 또 다른 예시적인 광학 필터 시스템(730)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 필터 시스템(730)은, 한 파장의 광 또는 한 파장 대역의 광이 경로(112) 상에서 전파될 수 있게 허용하는 것이 바람직할 수 있는 임의의 광학 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터 시스템(730)은 소스(402)(도 4) 또는 광학 소스(502)(도 5)의 경로들(414 및 112) 중 하나 또는 둘 모두에 사용될 수 있다. 광학 필터 시스템(730)은 입구(731)와 출구(733)를 가진다. z 방향으로 전파되는 광은 입구(731)에서 광학 필터 시스템(730)에 진입하고 출구(733)에서 빠져 나간다. 그러나, -z 방향으로 전파되는 광 또한 광학 필터 시스템(730)에 의해 필터링될 수 있다. -z 방향으로 전파되는 광은 출구(733)에서 광학 필터 시스템(730) 상에 입사하고 (경로(112)에서 제거되지 않으면) 입구(731)에서 광학 필터 시스템(730)을 떠나게 된다. 광학 소스(402) 또는 광학 소스(502)에서 사용될 때, 광학 필터 시스템(730)은 광 생성 모듈과 증폭기 사이의 경로(예를 들어, 경로(412) 또는 경로(112)) 상에 위치하고, 입구(731)는 출구(733)보다 광 생성 모듈에 더 가까이 위치한다.
도 7의 예에서는, 빔(710)(보다 긴 점선)은 광학 필터 시스템(730)을 통해 전파된다. 빔(710)은 예를 들어 빔들(410a, 410b, 및 510) 중 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 광학 필터 시스템(730)은 광학 소스(402)(도 4)의 경로들(412a, 412b) 중 하나 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 광학 필터 시스템(730)은 빔(710) 내의 파장 이외의 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 광학 경로로부터 제거하는 제거 광학 요소(732)를 포함한다. 제2 파장 세트 내의 파장은 이득 대역 내에 있는 파장이며, 제2 파장 세트는 광빔(710)에 있지 않은 이득 대역 내의 모든 또는 임의의 파장을 포함할 수 있다.
제거 광학 요소(732)는 입사광의 파장에 의존하는 각도로 입사광을 편향시키는 분산 광학 요소, 예컨대 프리즘 또는 격자일 수 있다. 광학 필터 시스템(730)은 빔(710)을 제거 광학 요소(732)로 지향시키는 조향 광학 요소(736)를 포함할 수 있다. 제거 광학 요소(732)는 빔(710)이 경로(112) 상으로 반사되도록 배향되고 그러한 광학 특성을 갖는다. 그러나, 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광(737)(예를 들어, ASE에 의해 생성된 광)은 경로(112)로부터 멀리 반사된다. 이러한 방식으로, 제거 광학 요소(732)는 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 경로(112)로부터 제거하거나 또는 경로(112) 상에서 전파되는 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광의 양을 실질적으로 감소시킨다.
다른 구현예에서, 제거 광학 요소(732)는 분산 광학 요소 이외의 요소일 수 있다. 예를 들어, 제거 광학 요소(732)는 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 흡수하고 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 투과시키는 필터링 및 흡수 요소일 수 있다. 광학 필터 시스템(730)은 그 특정 구현예에 관계없이, 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광(예컨대, ASE)을 배제하면서 빔(710)이 경로(112) 상에 남도록 한다.
도 8a를 참조하면, 또 다른 예시적인 광학 필터 시스템(830)의 블록도가 도시되어 있다. 광학 필터 시스템(830)은 다른 파장의 광(예를 들면, ASE에서 유래한 광)을 차단하는 한편 초기 광빔(810a, 810b)은 통과하게 한다. 광학 필터 시스템(830)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에서 서로 상이한 파장을 갖는 둘 이상의 초기 광빔을 이용하는 광학 소스에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터 시스템(830)은 광학 소스(202)(도 2) 또는 광학 소스(302)(도 3)에서 광학 필터 시스템(130)으로 사용될 수 있다. 광학 소스(202 또는 302)에서 사용될 때, 광학 필터 시스템(830)은 경로(112) 상에서 광 생성 모듈과 증폭기(108) 사이에 위치하며, 광 생성 모듈은 광학 필터 시스템(830)의 출구측(833)보다 입구측(831)에 더 가까이 위치한다. 광 생성 모듈로부터 경로(112) 상에서 진행하는 광은 입구측(831)에서 광학 필터 시스템(130)으로 진입하고 출구측(833)에서 광학 필터 시스템(130)을 빠져나간다.
광빔(810a)(실선으로 나타냄)은 제1 파장을 갖고 광빔(810b)(점선으로 표시됨)은 제2 파장을 갖는다. 광빔(810a)은 예를 들어 광빔(210a)(도 2) 또는 광빔(310a)(도 3)일 수 있다. 광빔(810b)은 예를 들어, 광빔(210b)(도 2) 또는 광빔(310b)(도 3)일 수 있다. 제1 및 제2 파장은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에 있고, 제1 및 제2 파장은 제1 파장 세트를 형성한다.
광빔(810a, 810b)은 입구측(831)에서 광학 필터 시스템(830)으로 진입한다. 광학 필터 시스템(830)은 다이크로익 광학 요소(835)를 포함하고, 이러한 다이크로익 광학 요소(835)는 입사광의 파장에 기초하여 입사광을 분리할 수 있는 임의의 광학 요소일 수 있다. 예를 들어, 다이크로익 광학 요소(835)는 다이크로익 빔 스플리터, 다이크로익 미러, 또는 이러한 요소들의 조합일 수 있다. 다이크로익 광학 요소들(835) 중 하나는 광빔(810a)을 경로(812a) 상으로 투과시키고 광빔(810b)을 경로(812b) 상으로 반사시킨다.
경로(812a, 812b)는 광학 필터링 요소(832a, 832b)의 각 세트에 의해 규정된다. 광학 필터링 요소(832a 및 832b)는 광의 파장에 기초하여 입사광을 반사, 투과 및 또는 흡수하는 광학 요소이다. 광학 필터링 요소(832a)는 제1 파장(광빔(810a)의 파장)을 갖는 광을 반사시켜 광빔(810a)을 경로(812a) 상에 지향시킨다. 광학 필터링 요소(832a)는 제1 파장 이외의 파장의 광을 흡수 및/또는 투과시킨다. 광학 필터링 요소(832b)는 제2 파장(광빔(810b)의 파장)을 갖는 광을 반사시켜 광빔(810b)을 경로(812b) 상에 지향시킨다. 광학 필터링 요소(832b)는 제2 파장 이외의 파장의 광을 흡수 및/또는 투과시킨다. 광학 필터링 요소(832a, 832b)는 반사되지 않는 광의 일부 또는 전부를 흡수하는 빔 덤프, 빔 트랩 또는 빔 블록을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 필터링 요소(832a, 832b)는 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광만 반사시킨다.
광학 필터링 요소(832a, 832b)에 의해 반사된 후에, 광빔(810a, 810b)은 다이크로익 광학 요소(835) 중 나머지 하나(출구측(833)에 최근접한 다이크로익 광학 요소)에 의해 경로(112) 상으로 지향된다. 이러한 방식으로, 광학 필터링 요소(832a)의 세트 및 광학 필터 요소(832b)의 세트는 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광이 경로(112) 상에 머무르도록 하면서 매질(109)의 이득 대역 내의 다른 파장을 갖는 광을 경로(112)로부터 제거한다.
도 8a의 예에서는, 광학 필터링 요소(832a)가 제1 빔(810a)의 파장을 중심으로 하는 좁은 대역의 광만을 반사시키는 노치 필터이고, 광학 필터링 요소(832b)는 제2 빔(810b)의 파장을 중심으로 하는 좁은 대역의 광만을 반사시키는 노치 필터이다. (ASE와 같은) 광학 필터링 요소(832a, 832b)에 의해 반사되는 것 이외의 파장은 흡수 및/또는 투과되어 경로(812a, 812b)로 향하지 않는다.
또한 도 8b를 참조하면, 예시적인 광학 필터링 요소(832)의 측면 블록도가 도시되어 있는데, 광학 필터링 요소(832a, 832b) 각각은 예를 들어 기판(838) 및 기판 상의 코팅(839)을 포함할 수 있다. 기판(838)은 예를 들어 구리일 수 있다. 광학 필터링 요소(832a, 832b)의 반사 특성은 코팅(839)의 특성에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 코팅에 의해 반사되는 파장은 코팅의 재료 및 두께 중 하나 이상에 의해 결정된다. 코팅(839)은, 예를 들어 아연 셀레나이드(ZnSe)일 수 있다. 코팅(839)은, 예를 들어 좁은 파장 대역을 반사시키도록 선택된 유전체 재료의 적층된 스택일 수 있다. 적층된 스택은 예를 들어 상이한 굴절률을 각각 갖는 2개의 유전체 재료를 포함할 수 있다.
제1 빔(810a)의 파장이 10.26㎛ 인 구현예에 대해, 광학 필터링 요소(832a) 각각은 2개의 광학 필터링 요소를 포함할 수 있는데, 이들은 각각 ZnSe 코팅(839)을 갖는다. 코팅의 두께는 예를 들어 표면(838)의 법선에 평행한 방향(841)을 따라 70 내지 80㎛ 일 수 있다. 2개의 광학 필터링 요소는 방향(841)을 따라 상이한 두께를 가질 수 있다. 함께 두 개의 필터링 요소는 10.26 μm에서 입사광의 약 95 %를 반사시키고 다른 파장의 광은 거의 반사시키지 않는 노치 필터를 형성한다. 제2 빔(810b)의 파장이 10.6㎛ 인 구현예에 대해, 광학 필터링 요소(832b) 각각은 2개의 광학 필터링 요소를 포함할 수 있는데, 하나의 광학 필터링 요소는 약 76㎛ 두께의 두께(t)를 갖는 ZnSe 코팅(839)을 가지고 나머지 광학 필터링 요소는 약 82㎛의 두께(t)를 갖는 ZnSe 코팅(839)을 가진다. 함께 두 개의 필터링 요소는 10.6 μm에서 입사광의 약 95 %를 반사시키지만 다른 파장의 광은 거의 반사시키지 않는 노치 필터를 형성한다.
도 9a를 참조하면, 또 다른 예시적인 광학 필터 시스템(930)이 도시되어 있다. 광학 필터 시스템(930)은 다른 파장의 광(예를 들면, ASE에서 유래한 광)을 차단하는 한편 초기 광빔(910a, 910b)을 통과하게 한다. 광학 필터 시스템(930)은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에서 서로 상이한 파장을 갖는 둘 이상의 초기 광빔을 이용하는 광학 소스에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터 시스템(930)은 광학 소스(202)(도 2) 또는 광학 소스(302)(도 3)에서 광학 필터 시스템(130)으로 사용될 수 있다. 광학 소스(202 또는 302)에서 사용될 때, 광학 필터 시스템(930)은 경로(112) 상에서 광 생성 모듈과 증폭기(108) 사이에 위치하며, 광 생성 모듈은 광학 필터 시스템(930)의 출구측(933)보다 입구측(931)에 더 가까이 위치한다. 광 생성 모듈(104)로부터 경로(112) 상에서 진행하는 광은 입구측(931)에서 광학 필터 시스템(130)으로 진입하고 출구측(933)에서 광학 필터 시스템(130)을 빠져나간다.
광빔(910a)(실선으로 나타냄)은 제1 파장을 갖고 광빔(910b)(점선으로 표시됨)은 제2 파장을 갖는다. 광빔(910a)은 예를 들어 광빔(210a)(도 2) 또는 광빔(310a)(도 3)일 수 있다. 광빔(910b)은 예를 들어, 광빔(210b)(도 2) 또는 광빔(310b)(도 3)일 수 있다. 제1 및 제2 파장은 이득 매질(109)의 이득 대역 내에 있고, 제1 및 제2 파장은 제1 파장 세트를 형성한다.
광빔(910a, 910b)은 입구측(931)에서 광학 필터 시스템(930)으로 진입한다. 광학 필터 시스템(930)은 경로(112) 상에 한 세트의 광학 필터링 요소(932)를 포함한다. 광학 필터링 요소(932)는 광빔(910a, 910b)의 파장을 반사시키고, 광빔(910a, 910b)의 파장들 사이의 파장을 갖는 광을 반사시킬 수도 있다. 광학 필터링 요소(932)는 (ASE로부터 유래한 광과 같은) 다른 파장을 갖는 광을 투과 및/또는 흡수할 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 필터링 요소(932)는 광빔(910a, 910b)이 경로(112) 상에 남아있도록 하면서 경로(112)로부터 다른 파장을 제거한다. 광학 필터링 엘리먼트들(932)의 각각의 세트는 기판(938) 및 기판 상의 코팅(939)을 포함하는 대역 통과 필터일 수 있다. 코팅(939)은 예를 들어 ZnSe와 같은 재료의 코팅 또는 유전 재료의 층들의 스택일 수 있다.
도 10 및 도 11은 광학 필터 시스템(130)(또는 임의의 광학 필터 시스템(630-930))을 포함하는 추가의 예시적인 EUV 광원을 도시한다. 도 10은 또 다른 예시적인 EUV 광원(1001)의 블록도이다. EUV 광원(1001)은, 광학 필터 시스템(130)(또는 광학 필터 시스템(630-930) 중 임의의 것)이 임의의 광원에서 추가적인 광학 격리 디바이스(1050)와 함께 사용될 수 있음을 나타낸다. 도 11은 광학 필터 시스템(130)(또는 임의의 광학 필터 시스템(630-930))이 배치될 수 있는 다양한 가능한 위치를 예시한다.
EUV 광원(1001)은 경로(112) 상에 광빔(1010)을 생성하는 광원(1002)을 포함한다. 광학 소스(1002)는 광 생성 모듈(1004), 전치 증폭기(207), 광학 필터 시스템(130) 및 증폭기(108)를 포함한다. 이러한 예에서는, 광학 필터 시스템(130)이 경로(112) 상에서 전치 증폭기(207)와 증폭기(108) 사이에 있다. 광학 격리 디바이스(1050)는 경로(112) 상에서 광 생성 모듈(1004)과 타겟 영역(115) 사이에 배치된다. 도 10의 예에서는, 광학 격리 디바이스(1050)가 광학 필터 시스템(130)과 증폭기(108) 사이에 있다. 다른 구현예로서, 광학 필터 시스템(130) 및/또는 광학 격리 디바이스(1050)는 경로(112)를 따라 다른 위치에 있을 수 있다.
광학 격리 디바이스(1050)는 광 생성 모듈(1004)에 의해 생성된 광빔 또는 광빔들의 반사를 포함하여 타겟 영역(115)으로부터의 반사를 차단하는 데 사용된다. 광학 격리 디바이스(1050)는 파장 선택 이외의 메커니즘에 기초한다. 따라서 광학 격리 디바이스(1050)와 광학 필터 시스템(130)은 상호보완적일 수 있으며, 광학 필터 시스템(130)와 함께 광학 격리 디바이스(1050)를 이용하면 타겟 영역(115)과 광학 소스(1002)의 컴포넌트(광 생성 모듈(1004)을 포함) 사이의 광학적 분리를 개선할 수 있다.
광학 격리 디바이스(1050)는 예를 들어 편광 기반인 격리 디바이스일 수 있다. 편광 기반 광학 격리 디바이스는 제1 편광의 광을 투과시키고(이러한 광은 경로(112) 상에 남아있게 됨) 제2 편광의 광을 차단한다(이러한 편광을 갖는 광은 경로(112) 상에서 전파될 수 없도록). 광학 격리 디바이스(1050)는 예를 들어, 핀 홀 또는 기타 구경과 같은 공간 필터일 수 있다.
도 11은 또 다른 예시적인 EUV 광원(1100)의 블록도이다. EUV 광원(1100)은 경로(112) 상에 광빔(1110)을 생성하는 광원(1102)을 포함한다. 광학 소스(1102)는 광 생성 모듈(1104), 복수의 전치 증폭기(207), 광학 필터 시스템(130) 및 복수의 증폭기(108)를 포함한다. 광학 소스(1102)는 광학 필터 시스템(130)을 또한 포함한다. 광학 필터 시스템(130)은 도 11에 도시되지 않는다. 대신에, 경로(112) 상의 X 마크는 광학 필터 시스템(130)이 배치될 수 있는 경로(112) 상의 다양한 위치를 예시한다. 광학 필터 시스템(130)은 광 생성 모듈(1104)의 바로 하류에 (이러한 예에서는 z 방향으로) 배치될 수 있다. 광학 필터 시스템(130)은 임의의 2개의 전치 증폭기(207) 사이에, 임의의 2개의 증폭기(108) 사이에, 및/또는 최종 전치 증폭기(207)와 제1 증폭기(108) 사이에 배치될 수 있다.
광학 필터 시스템(130)을 1189로 표시된 위치에 배치하게 되면, 원치 않는 파장(예컨대, 제2 파장 세트 내의 파장)을 포함하여 z 방향으로 진행하는 광이 증폭기 또는 증폭기들(108)에 도달하는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 1189로 표시된 위치에 광학 필터 시스템(130)을 배치하게 되면, -z 방향으로 진행하여 적어도 하나의 증폭기(108)에 의해 증폭되는 반사광이 광 생성 시스템(205)에 도달하는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 증폭기(108)는 전치 증폭기(207)보다 더 높은 이득을 가질 수 있기 때문에, 1189로 표시된 위치에 광학 필터 시스템(130)을 배치하게 되면, 많은 반사광이 광 생성 시스템(205)으로 진입하는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있고 또한 원치 않는 파장을 갖는 광이 광원(1100)의 고 이득 부분에서 증폭되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
도 12a에는 LPP EUV 광원(1200)이 도시되어 있다. 광학 소스들(202-502, 1002 및 1102)은 소스(1200)와 같은 EUV 광원의 일부일 수 있다. LPP EUV 광원(1200)은 타겟 혼합물(1214)을 향해 빔 경로를 따라 진행하는 증폭된 빔(1210)으로 타겟 위치(1205)에 있는 타겟 혼합물(1214)을 조사함으로써 형성된다. 타겟(120, 220a, 220b)의 타겟 재료는 타겟 혼합물(1214)이거나 또는 타겟 혼합물(1214)을 포함할 수 있다. 조사 사이트라고도 하는 타겟 위치(1205)는 진공 챔버(1230)의 내부(1207)에 있다. 증폭된 광빔(1210)이 타겟 혼합물(1214)에 부딪칠 때, 타겟 혼합물(1214) 내의 타겟 재료는 EUV 범위 내에 방출선을 갖는 원소를 갖는 플라즈마 상태로 변환된다. 생성된 플라즈마는 타겟 혼합물(1214) 내의 타겟 재료의 조성에 의존하는 소정의 특성을 갖는다. 이러한 특성은 플라즈마에 의해 생성된 EUV 광의 파장 및 플라즈마로부터 방출되는 잔해의 유형 및 양을 포함할 수 있다.
광원(1200)은 또한 타겟 재료 전달 시스템(1225)을 포함하고, 타겟 재료 전달 시스템(1225)은 액적, 액체 스트림, 고체 입자 또는 클러스터, 액적 내에 함유된 고체 입자 또는 액체 스트림 내에 함유된 고체 입자 형태의 타겟 혼합물(1214)을 전달, 제어 및 지향시키게 된다. 타겟 혼합물(1214)은 예를 들어 물, 주석, 리튬, 크세논 또는 플라즈마 상태로 변환될 때 EUV 범위 내에 방출선을 갖는 임의의 재료와 같은 타겟 재료를 포함한다. 예를 들어, 원소 주석은 순 주석(Sn)으로서; 주석 화합물로서, 예를 들면, SnBr4, SnBr2, SnH4로서; 주석 합금으로서, 예컨대 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금, 또는 이들 합금의 임의의 조합으로서 이용될 수 있다. 타겟 혼합물(1214)은 또한 비-타겟 입자와 같은 불순물을 포함할 수 있다. 따라서, 불순물이 존재하지 않는 상황에서는, 타겟 혼합물(1214)이 타겟 재료만으로 이루어진다. 타겟 혼합물(1214)은 타겟 재료 전달 시스템(1225)에 의해 챔버(1230)의 내부(1207) 및 타겟 위치(1205)로 전달된다.
광원(1200)은 레이저 시스템(1215)의 이득 매질 내의 밀도 반전으로 인해 증폭된 광빔(1210)을 생성하는 구동 레이저 시스템(1215)을 포함한다. 광원(1200)은 레이저 시스템(1215)과 타겟 위치(1205) 사이에 빔 전달 시스템을 포함하며, 빔 전달 시스템은 빔 이송 시스템(1220) 및 포커스 어셈블리(1222)를 포함한다. 빔 이송 시스템(1220)은 레이저 시스템(1215)으로부터 증폭된 광빔(1210)을 수광하고, 필요에 따라 증폭된 광빔(1210)을 조향 및 수정하며, 증폭된 광빔(1210)을 포커스 어셈블리(1222)로 출력한다. 포커스 어셈블리(1222)는 증폭된 광빔(1210)을 수광하고 빔(1210)을 타겟 위치(1205)에 포커싱한다.
일부 구현예에서, 레이저 시스템(1215)은 하나 이상의 메인 펄스 및 경우에 따라 하나 이상의 프리 펄스를 제공하기 위해 하나 이상의 광 증폭기, 레이저 및/또는 램프를 포함할 수 있다. 각각의 광 증폭기는 고 이득으로 원하는 파장을 광학적 증폭할 수 있는 이득 매질, 여기 소스 및 내부 광학기기를 포함한다. 광 증폭기는 레이저 미러 또는 레이저 공동을 형성하는 이와 다른 피드백 장치를 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다. 따라서 레이저 시스템(1215)은, 레이저 공동이 없더라도 레이저 증폭기의 이득 매질 내의 밀도 반전으로 인해 증폭된 광빔(1210)을 생성한다. 또한, 레이저 시스템(1215)은 레이저 시스템(1215)에 충분한 피드백을 제공하기 위해 레이저 공동이 존재한다면 가간섭성 레이저 빔인 증폭된 광빔(1210)을 생성할 수 있다. "증폭된 광빔"이라는 용어는, 단지 증폭될 뿐 반드시 가간섭성 레이저 발진일 필요는 없는 레이저 시스템(1215)으로부터의 광과, 증폭될 뿐만 아니라 가간섭성 레이저 발진인 레이저 시스템(1215)으로부터의 광 중 하나 이상을 포괄한다.
레이저 시스템(1215) 내의 광 증폭기는 이득 매질로서 CO2를 포함하는 충진 가스를 포함할 수 있고, 약 9100 내지 약 11000 nm의 파장, 특히 약 10600nm의 파장의 광을 800 이상의 이득으로 증폭시킬 수 있다. 레이저 시스템(1215)에서 사용하기에 적합한 증폭기 및 레이저는 펄스형 레이저 디바이스, 예를 들어 DC 또는 RF 여기를 이용하고 비교적 높은 파워(예를 들어, 10kW 이상)와 높은 펄스 반복률(예를 들어, 40kHz 이상)로 동작하는, 예컨대 약 9300nm 또는 약 10600nm에서 방사선을 생성하는 펄스형 가스 방전 CO2 레이저 디바이스를 포함할 수 있다. 레이저 시스템(1215) 내의 광 증폭기는 또한, 보다 높은 파워로 레이저 시스템(1215)을 작동시킬 때 사용될 수 있는 물과 같은 냉각 시스템을 포함할 수 있다.
도 12b는 예시적인 구동 레이저 시스템(1280)의 블록도이다. 구동 레이저 시스템(1280)은 소스(1200) 내에서 구동 레이저 시스템(1215)의 일부로서 사용될 수 있다. 구동 레이저 시스템(1280)은 3개의 파워 증폭기(1281, 1282 및 1283)를 포함한다. 파워 증폭기들(1281, 1282, 및 1283) 중 임의의 것 또는 모두는 내부 광학 요소들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
광(1284)은 출력 윈도우(1285)를 통해 파워 증폭기(1281)를 빠져나가며 곡면 미러(1286)로부터 반사된다. 반사 후에, 광(1284)은 공간 필터(1287)를 통과하고, 곡면 미러(1288)로부터 반사되어 입력 윈도우(1289)를 통해 파워 증폭기(1282)로 진입한다. 광(1284)은 파워 증폭기(1282)에서 증폭되고 출력 윈도우(1290)를 통해 광(1291)으로서 파워 증폭기(1282)로부터 밖으로 재지향된다. 광(1291)은 폴드 미러(1292)로 증폭기(1283)를 향해 지향되고 입력 윈도우(1293)을 통해 증폭기(1283)로 진입한다. 증폭기(1283)는 광(1291)을 증폭시키고 광(1291)을 출력 창(1294)을 통해 출력 빔(1295)으로서 증폭기(1283)로부터 밖으로 지향시킨다. 폴드 미러(1296)는 출력 빔(1295)을 위쪽으로(지면 밖으로) 그리고 빔 전달 시스템(1220)(도 12a)을 향해 지향시킨다.
다시 도 12b를 참조하면, 공간 필터(1287)는 예를 들어, 약 2.2 mm 내지 3 mm 의 직경을 갖는 원이 될 수 있는 구경(1297)을 형성한다. 곡면 미러(1286 및 1288)는 예를 들어, 각각 약 1.7 m 및 2.3 m의 초점 길이를 갖는 축외 포물선 미러일 수 있다. 공간 필터(1287)는 구경(1297)이 구동 레이저 시스템(1280)의 초점과 일치하도록 위치될 수 있다.
다시 도 12a를 참조하면, 광원(1200)은 증폭된 광빔(1210)이 통과하여 타겟 위치(1205)에 도달할 수 있게 하는 구경(1240)을 갖는 콜렉터 미러(1235)를 포함한다. 컬렉터 미러(1235)는 예를 들어, 타겟 위치(1205)에서 1차 초점을 갖고, EUV 광이 광원(1200)으로부터 출력되어 예컨대 집적 회로 리소그래피 툴(미도시)에 입력될 수 있는 중간 위치(1245)(중간 초점이라고도 함)에 2차 초점을 갖는 타원형 미러일 수 있다. 광원(1200)은 또한, 컬렉터 미러(1235)로부터 타겟 위치(1205)를 향하여 가늘어지는 개방 단부의 중공 원추형 슈라우드(1250)(예를 들어, 가스 콘)를 포함하여, 포커스 어셈블리(1222) 및/또는 빔 이송 시스템(1220)에 진입하는 플라즈마 생성 잔해의 양을 줄이면서 증폭된 광빔(1210)이 타겟 위치(1205)에 도달하도록 할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 슈라우드 내에 타겟 위치(1205)를 향하는 가스 흐름이 제공될 수 있다.
광원(1200)은 또한, 액적 위치 검출 피드백 시스템(1256), 레이저 제어 시스템(1257) 및 빔 제어 시스템(1258)에 연결되는 마스터 제어기(1255)를 포함할 수 있다. 광원(1200)은 예를 들어, 타겟 위치(1205)에 대한 액적의 위치를 나타내는 출력을 제공하고 이러한 출력을 액적 위치 검출 피드백 시스템(1256)에 제공하는 하나 이상의 타겟 또는 액적 이미저(1260)를 포함할 수 있고, 액적 위치 검출 피드백 시스템(1256)은 예를 들어 액적 위치 및 궤적을 계산할 수 있고 그로부터 액적 위치 오차가 액적별로 또는 평균적으로 계산될 수 있다. 따라서, 액적 위치 검출 피드백 시스템(1256)은 액적 위치 오차를 마스터 제어기(1255)에 대한 입력으로서 제공한다. 따라서, 마스터 제어기(1255)는 레이저 제어 시스템(1257)에 레이저 위치, 방향 및 타이밍 보정 신호를 제공할 수 있고, 이는 예를 들어 증폭된 광빔 위치를 제어하기 위해 레이저 타이밍 회로 및/또는 빔 제어 시스템(1258)을 제어하는 데에 사용될 수 있으며 챔버(1230) 내에서 빔 초점 스팟의 위치 및/또는 초점 파워를 변화시키기 위해 빔 이송 시스템(1220)의 성형을 제어하는 데에 사용될 수 있다.
타겟 재료 전달 시스템(1225)은 마스터 컨트롤러(1255)로부터의 신호에 응답하여, 예를 들어 타겟 재료 공급 장치(1227)에 의해 방출된 액적들의 방출 지점을 수정하여 원하는 타겟 위치(1205)에 도달하는 액적의 오차를 보정하도록 작동 가능한 타겟 재료 전달 제어 시스템(1226)을 포함한다.
또한, 광원(1200)은 하나 이상의 EUV 광 파라미터를 측정하는 광원 검출기(1265 및 1270)를 포함할 수 있고, 이러한 EUV 광 파라미터는 펄스 에너지, 파장의 함수로서의 에너지 분포, 특정 파장 대역 내의 에너지, 특정 파장 대역 밖의 에너지, 및 EUV 세기 및/또는 평균 파워의 각도 분포를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 광원 검출기(1265)는 마스터 제어기(1255)에 의해 사용되도록 피드백 신호를 생성한다. 피드백 신호는 예를 들어, 유효하고 효율적인 EUV 광 생성을 위해 적절한 장소 및 시간에 액적을 적절히 인터셉트하기 위해 레이저 펄스의 타이밍 및 초점 등의 파라미터에 있어서의 오차를 나타낼 수 있다.
광원(1200)은 또한 광원(1200)의 다양한 부분을 정렬하거나 증폭된 광빔(1210)을 타겟 위치(1205)로 조향하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있는 가이드 레이저(1275)를 포함할 수 있다. 가이드 레이저(1275)와 관련하여, 광원(1200)은 증폭된 광빔(1210) 및 가이드 레이저(1275)로부터의 광의 일부를 샘플링하기 위해 포커스 어셈블리(1222) 내에 배치되는 계측 시스템(1224)을 포함한다. 다른 구현예들에서, 계측 시스템(1224)은 빔 이송 시스템(1220) 내에 배치된다. 계측 시스템(1224)은 광의 서브세트를 샘플링하거나 재지향시키는 광학 요소를 포함할 수 있으며, 이러한 광학 요소는 가이드 레이저 빔 및 증폭된 광빔(1210)의 파워를 견딜 수 있는 임의의 재료로 제조된다. 마스터 제어기(1255)가 가이드 레이저(1275)로부터의 샘플링된 광을 분석하고 이러한 정보를 사용하여 빔 제어 시스템(1258)을 통해 포커스 어셈블리(1222) 내의 컴포넌트를 조정하기 때문에, 계측 시스템(1224) 및 마스터 제어기(1255)로부터 빔 분석 시스템이 형성된다.
따라서, 요약하자면, 광원(1200)은 증폭된 광빔(1210)을 생성하는데 이러한 광빔(1210)은 빔 경로를 따라 지향되어 타겟 위치(1205)에서 타겟 혼합물(1214)을 조사함으로써 혼합물(1214) 내의 타겟 재료를 EUV 범위 내에서 광을 방출하는 플라즈마로 변환시키게 된다. 증폭된 광빔(1210)은 레이저 시스템(1215)의 설계 및 특성에 기초하여 결정되는 특정 파장(즉, 구동 레이저 파장이라고도 함)에서 작동한다. 또한 증폭된 광빔(1210)은, 구동 레이저 시스템(1215)이 레이저 공동을 형성하기 위해 적절한 광학 피드백을 포함하는 경우 또는 타겟 재료가 가간섭성 레이저 광을 생성하기 위해 레이저 시스템(1215)에 역으로 충분한 피드백을 제공할 때의 레이저 빔일 수 있다.
다른 구현예들도 청구의 범위 내에 있다. 예를 들어, 광학 필터 시스템들(130, 630, 730, 830, 및 930) 중 어느 것들도 도시된 것보다 많거나 적은 요소들을 포함할 수 있고 이러한 요소들은 도시되어 있는 예시적인 구성들 이외의 구성들로 배열될 수 있다. 광학 필터 시스템들(130, 630, 730, 830, 및 930) 중 임의의 것들이 서로 함께 사용될 수 있고, 광학 소스는 둘 이상의 특정 광학 필터 시스템을 포함할 수 있다.

Claims (21)

  1. 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스로서,
    광 생성 모듈을 포함하는 광 생성 시스템;
    이득 대역과 연관되는 이득 매질을 포함하는 광 증폭기로서, 상기 이득 매질은 상기 이득 대역 내의 파장을 갖는 광을 증폭하도록 구성되는, 광 증폭기; 및
    상기 광 생성 모듈과 상기 광 증폭기 사이의 빔 경로 상에 있는 파장 기반 광학 필터 시스템을 포함하고,
    상기 파장 기반 광학 필터 시스템은, 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광이 상기 빔 경로 상에서 전파되도록 허용하고 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 상기 빔 경로로부터 제거하도록 구성되는 적어도 하나의 광학 요소를 포함하며, 상기 제1 파장 세트와 제2 파장 세트는 상기 광 증폭기의 이득 대역 내에서 서로 상이한 파장들을 포함하고,
    상기 파장 기반 광학 필터 시스템에 의해 허용될 상기 제1 파장 세트는 둘 이상의 파장 대역을 함유하되, 각각의 파장 대역은 서로 상이한 파장을 중심으로 하는 것이고,
    상기 파장 기반 광학 필터 시스템은 제1 빔 경로 및 적어도 부분적으로 제1 빔 경로와는 공간적으로 상이한 제2 빔 경로를 가지며,
    동작 사용 시에, 상기 제1 파장 세트 내의 제1 파장을 갖는 제1 광빔이 상기 제1 빔 경로 상에서 전파되고, 상기 제1 파장 세트 내에 있지만 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광빔은 상기 제2 빔 경로 상에서 전파되는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 요소는 분산 광학 요소, 광학 필터링 요소, 및 간섭계 중 하나 이상을 포함하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분산 광학 요소는 프리즘 및 격자 중 하나 이상을 포함하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 필터링 요소는, 상기 제2 파장 세트 내의 하나 이상의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성되는 광학 요소 및 다층 코팅을 포함하는 광학 요소 중 하나 이상을 포함하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 간섭계는 에탈론을 포함하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 분산 광학 요소는 격자를 포함하고, 상기 격자는 상기 제1 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 상기 빔 경로 상으로 반사시키고 상기 제2 파장 세트 내의 파장을 갖는 광을 상기 빔 경로로부터 멀리 반사시키도록 위치되는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파장 기반 광학 필터 시스템은 적어도 하나의 다이크로익 광학 요소를 더 포함하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 생성 모듈과 상기 격자 사이에 적어도 하나의 다이크로익 광학 요소가 위치하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소스는 제1 편광을 갖는 광을 투과시키고 제2 편광을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 편광 기반 광학 격리 시스템을 더 포함하고,
    상기 제2 편광은 상기 제1 편광과는 상이한 것이며,
    상기 파장 기반 광학 필터 시스템은 상기 광 생성 모듈과 상기 편광 기반 광학 격리 시스템 사이에 위치하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광 생성 모듈은 둘 이상의 광 생성 모듈을 포함하되, 상기 광 생성 모듈 중 하나는 상기 제1 파장을 갖는 상기 제1 광빔을 생성하도록 구성되고, 상기 광 생성 모듈 중 다른 하나는 상기 제2 파장에서 파장을 갖는 상기 제2 광빔을 생성하도록 구성되는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 생성 시스템은 상기 광 생성 모듈로부터 방출되는 광을 수광하도록 배치되는 하나 이상의 광 증폭기를 더 포함하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 증폭기는 복수의 광 증폭기를 포함하며, 각각의 광 증폭기는 상기 이득 대역과 연관되는 이득 매질을 포함하고, 상기 파장 기반 광학 필터 시스템은 2개의 광 증폭기 사이에 위치하는, 극자외선(EUV) 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
  13. 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템으로서,
    상기 광학 필터 시스템은 상기 EUV 광원의 광 생성 모듈과 광 증폭기 사이에 배치되도록 구성되고, 상기 광 증폭기는 이득 대역 내에서 광을 증폭하도록 구성되는 이득 매질을 포함하며, 상기 광학 필터 시스템은:
    적어도 하나의 광학 요소를 포함하되, 상기 적어도 하나의 광학 요소는, 제1 파장 대역 내의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키고 제2 파장 대역 내의 파장을 갖는 광을 배제하도록 구성되며, 상기 제1 파장 대역과 제2 파장 대역은 상기 광 증폭기의 이득 대역 내에 있고, 상기 제1 파장 대역과 제2 파장 대역은 완전히 서로 상이한 파장들을 포함하고,
    상기 제1 파장 대역은 프리 펄스 빔과 연관되는 제1 파장 및 메인 빔과 연관되는 제2 파장을 포함하고,
    상기 광학 필터 시스템은 제1 빔 경로 및 적어도 부분적으로 제1 빔 경로와는 공간적으로 상이한 제2 빔 경로를 가지며,
    동작 사용 시에, 상기 제1 파장 대역 내의 상기 제1 파장을 갖는 제1 광빔이 상기 제1 빔 경로 상에서 전파되고, 상기 제1 파장 대역 내에 있지만 상기 제1 파장과는 상이한 상기 제2 파장을 갖는 제2 광빔은 상기 제2 빔 경로 상에서 전파되는, 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    적어도 하나의 다이크로익 광학 요소를 더 포함하는, 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 요소는 광학 필터링 요소, 분산 광학 요소, 및 간섭계 중 하나 이상을 포함하는, 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 분산 광학 요소는 프리즘 및 격자 중 하나 이상을 포함하는, 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 광학 필터링 요소는, 특정 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성되는 광학 요소 및 다층 코팅을 포함하는 광학 요소 중 하나 이상을 포함하는, 극자외선(EUV) 광원을 위한 광학 필터 시스템.
  19. 둘 이상의 광 생성 모듈로부터의 광빔을 빔 경로 상으로 방출하는 단계 ― 상기 빔 경로는 상기 광 생성 모듈과 플라즈마 사이트 사이에 위치하고, 각각의 광빔은 제1 파장 세트 내의 서로 상이한 파장을 가짐 ―;
    상기 광빔을 광학 필터 시스템을 통해 통과시키는 단계;
    상기 광학 필터 시스템을 빠져나온 광을 광 증폭기로 지향시켜 증폭된 광빔을 생성하는 단계 ― 상기 광 증폭기는 이득 내역 내에 있는 광을 증폭시키는 이득 매질을 포함함 ―; 및
    상기 증폭된 광빔을 상기 플라즈마 사이트에 제공하는 단계 ― 상기 플라즈마 사이트는, 플라즈마 상태에 있을 때 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 수용함 ―
    를 포함하는 방법에 있어서,
    상기 제1 파장 세트는 상기 광 증폭기의 이득 대역 내에 있으며,
    상기 광학 필터 시스템은 상기 제1 파장 세트를 갖는 광이 상기 빔 경로 상에서 전파되도록 허용하며,
    상기 광학 필터 시스템은 상기 광 증폭기의 이득 대역 내에 있는, 상기 제1 파장 세트 이외의 파장을 갖는 광을 상기 빔 경로로부터 제거하고,
    상기 광학 필터 시스템은 제1 빔 경로 및 적어도 부분적으로 제1 빔 경로와는 공간적으로 상이한 제2 빔 경로를 가지며,
    상기 방법은, 동작 사용 시에, 상기 제1 파장 세트 내의 제1 파장을 갖는 제1 광빔을 상기 제1 빔 경로 상에서 전파시키고, 상기 제1 파장 세트 내에 있지만 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광빔을 상기 제2 빔 경로 상에서 전파시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방법은 상기 플라즈마 사이트에 상기 타겟 재료를 포함하는 타겟을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 증폭된 광빔은 상기 타겟 재료 중 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 상기 플라즈마 상태로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는, 방법.
  21. 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스로서,
    광빔을 방출하도록 구성되는 광 생성 모듈;
    빔 경로 상에 이득 매질을 포함하는 광 증폭기 ― 상기 이득 매질은 이득 대역과 연관되며, 상기 광 증폭기는 상기 이득 대역 내의 파장을 갖는 광을 증폭하도록 구성됨 ―; 및
    상기 빔 경로 상에서 상기 광 생성 모듈과 상기 광 증폭기 사이에 있는 파장 기반 광학 손실 시스템을 포함하되, 파장 기반 광학 손실 시스템은 제1 파장 세트 내에서 각각 상이한 파장을 갖는 광빔들을 허용하고, 상기 제1 파장 세트 이외의, 상기 이득 대역 내에 있는 하나 이상의 파장의 광을 상기 빔 경로로부터 제거하도록 구성되며,
    상기 파장 기반 광학 손실 시스템은 제1 빔 경로 및 적어도 부분적으로 제1 빔 경로와는 공간적으로 상이한 제2 빔 경로를 가지며,
    동작 사용 시에, 상기 제1 파장 세트 내의 제1 파장을 갖는 제1 광빔이 상기 제1 빔 경로 상에서 전파되고, 상기 제1 파장 세트 내에 있지만 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광빔은 상기 제2 빔 경로 상에서 전파되는, 포토리소그래피 툴을 위한 광학 소스.
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