KR102600360B1 - 연속파 레이저 유지 플라즈마 조명원 - Google Patents

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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

광 유지 플라즈마 형성을 통해 광대역 광을 생성하기 위한 광학 시스템은, 챔버, 조명원, 집속 광학장치의 세트, 및 수집 광학장치의 세트를 포함한다. 챔버는 제1 상의 버퍼 재료 및 제2 상의 플라즈마 형성 재료를 포함하도록 구성된다. 조명원은 연속파 펌프 조명을 생성하도록 구성된다. 집속 광학장치의 세트는, 적어도 상기 플라즈마 형성 재료의 여기에 의해 플라즈마를 생성하기 위해, 연속파 펌프 조명을 버퍼 재료를 통해 버퍼 재료와 플라즈마 형성 재료 사이의 계면에 집속시킨다. 수집 광학장치의 세트는, 플라즈마로부터 방출되는 광대역 방사를 수용한다.

Description

연속파 레이저 유지 플라즈마 조명원
본 출원은, 2015년 3월 11일자로 Ilya Bezel, Anatoly Shchemelinin, Eugene Shifrin 및 Matthew Panzer의 이름으로 출원된 발명의 명칭이 "Reducing Excimer Emission from Laser-Sustained Plasmas (LSP)"인 미국 가출원 제62/131,645호의 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 이익을 청구하는데, 상기 가출원은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.
본 개시는 일반적으로 연속파 레이저 유지 플라즈마 조명원(continuous-wave laser-sustained plasma illumination source)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 고체 또는 액체 플라즈마 타겟을 포함하는 연속파 레이저 유지 플라즈마 조명원에 관한 것이다.
더욱 소형의 디바이스 피쳐(feature)를 갖는 집적 회로에 대한 요구가 계속 증가함에 따라, 이들 더욱 축소하는 디바이스의 검사를 위해 사용되는 향상된 조명원(illumination source)에 대한 필요성이 계속 성장하고 있다. 하나의 이러한 조명원은 레이저 유지 플라즈마 소스(laser-sustained plasma source; LSP)를 포함한다. LSP 광원은 고출력 광대역 광(broadband light)을 생성할 수 있다. 레이저 유지 광원은 플라즈마 타겟을 집속된 레이저 방사(laser radiation)를 사용하여 빛을 방출할 수 있는 플라즈마 상태로 여기시키는 것에 의해 동작한다. 이 효과는 일반적으로 플라즈마 "펌핑"으로 칭해진다. 레이저 유지 플라즈마 광원은, 통상적으로, 선택된 작업 재료(working material)를 함유하는 밀봉된 램프에 레이저 광을 집속시키는 것에 의해 동작한다. 그러나, 램프의 동작 온도는 램프 내에 함유될 수 있는 가능한 종(species)을 제한한다. 따라서, 상기에서 식별되는 것과 같은 결함을 경화시키기 위한 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른, 광 유지 플라즈마 형성(light-sustained plasma formation)을 통해 광대역 광을 생성하기 위한 광학 시스템이 개시된다. 예시적인 하나의 실시형태에서, 광학 시스템은 챔버를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 챔버는 제1 상(phase)의 버퍼 재료 및 제2 상의 플라즈마 형성 재료를 포함하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 연속파 펌프 조명(continuous-wave pump illumination)을 생성하도록 구성되는 조명원을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은, 적어도 플라즈마 형성 재료의 여기(excitation)에 의해 플라즈마를 생성하기 위해, 연속파 펌프 조명을 버퍼 재료를 통해 버퍼 재료와 플라즈마 형성 재료 사이의 계면에 집속시키도록 구성되는 집속 광학장치(focusing optics)의 세트를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 플라즈마로부터 방출되는 광대역 방사(broadband radiation)를 수용하도록 구성된 수집 광학장치(collection optics)의 세트를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른, 광 유지 플라즈마 형성을 통해 광대역 광을 생성하기 위한 광학 시스템이 개시된다. 예시적인 하나의 실시형태에서, 광학 시스템은 챔버를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 챔버는 버퍼 가스를 포함하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 연속파 펌프 조명을 생성하도록 구성되는 조명원을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 챔버 내에 배치되는 플라즈마 형성 재료를 포함한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 플라즈마 형성 재료의 상은 고상(solid phase) 또는 액상(liquid phase) 중 적어도 하나를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는 플라즈마에 근접한 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 제거된다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은, 플라즈마를 생성하기 위해, 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 제거되는 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부 상으로 연속파 펌프 조명을 집속하도록 구성되는 집속 광학장치의 세트를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 플라즈마로부터 방출되는 광대역 방사를 수용하도록 구성된 수집 광학장치의 세트를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른, 광 유지 플라즈마 형성을 통해 광대역 광을 생성하기 위한 광학 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 액상에서 플라즈마 형성 재료의 흐름을 생성하도록 구성되는 액체 흐름 어셈블리(liquid flow assembly)를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 연속파 펌프 조명을 생성하도록 구성되는 조명원을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은, 플라즈마 형성 재료의 여기에 의해 플라즈마를 생성하기 위해, 플라즈마 형성 재료의 볼륨 안으로 연속파 펌프 조명을 집속하도록 구성되는 집속 광학장치의 세트를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광학 시스템은 플라즈마로부터 방출되는 광대역 방사를 수용하도록 구성된 수집 광학장치의 세트를 포함한다.
상기의 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 둘 다는 예시적인 것이고 단지 설명을 위한 것이며 본 개시를 필수적으로 제한하는 것은 아니다는 것이 이해되어야 한다. 특징의 일부에 통합되며 특징의 일부를 구성하는 첨부의 도면은 본 개시의 주제를 예시한다. 설명 및 도면은, 함께, 본 개시의 원리를 설명하도록 기능한다.
첨부 도면에 대한 참조에 의해, 본 개시의 다양한 이점이 기술 분야의 숙련된 자에 의해 더 잘 이해될 수도 있는데, 도면에서,
도 1은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 연속파 레이저 유지 플라즈마를 형성하기 위한 시스템의 하이 레벨의 개략도이다.
도 2a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플라즈마 타겟과 버퍼 재료의 계면에서 생성되거나 유지되는 광 유지 플라즈마의 개념도이다.
도 2b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플라즈마 타겟과 버퍼 재료의 계면에 근접한 위치에서 생성되거나 유지되는 광 유지 플라즈마의 개념도이다.
도 2c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플라즈마 타겟과, 외부 소스에 의해 플라즈마 타겟으로부터 플라즈마 형성 재료가 제거되는 버퍼 재료의 계면에 근접한 위치에서 생성되거나 유지되는 광 유지 플라즈마의 개념도이다.
도 3a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 가스 버퍼 재료의 존재 하에서 고체 플라즈마 타겟의 표면에서 연속파 레이저 유지 플라즈마를 형성하기 위한 시스템의 하이 레벨의 개략도이다.
도 3b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 회전 가능한 플라즈마 타겟의 하이 레벨의 개략도이다.
도 4a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액체 버퍼 재료의 존재 하에서 고체 플라즈마 타겟의 표면에서 연속파 레이저 유지 플라즈마를 형성하기 위한 시스템의 하이 레벨의 개략도이다.
도 4b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액체 버퍼에 잠긴 회전 가능한 플라즈마 타겟의 하이 레벨의 개략도이다.
도 5a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 가스 버퍼 재료의 존재 하에서 액체 플라즈마 타겟의 표면에서 연속파 레이저 유지 플라즈마를 형성하기 위한 시스템의 하이 레벨의 개략도이다.
도 5b, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액체 플라즈마 타겟의 하이 레벨의 개략도이다.
도 6a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 가스 버퍼 재료의 존재 하에서 회전 가능한 엘리먼트에 의해 순환되는 액체 플라즈마 타겟의 표면에서 연속파 레이저 유지 플라즈마를 형성하기 위한 시스템의 하이 레벨의 개략도이다.
도 6b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 회전 가능한 엘리먼트에 의해 순환되는 액체 플라즈마 타겟의 하이 레벨의 개략도이다.
도 7a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액체 플라즈마 타겟의 볼륨 내에 연속파 레이저 유지 플라즈마를 형성하기 위한 시스템의 하이 레벨의 개략도이다.
도 7b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 노즐을 통해 흐르는 액상 플라즈마 타겟의 개념도이다.
도 7c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 노즐을 통해 흐르는 초임계 기상(super-critical gas phase)의 플라즈마 타겟의 개념도이다.
이제, 첨부의 도면에서 예시되는, 개시되는 주제를 상세히 참조할 것이다.
일반적으로 도 1 내지 도 7c를 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 고체 또는 액체 플라즈마 타겟을 사용하여 레이저 유지 플라즈마에 의해 광대역 방사를 생성하기 위한 시스템이 개시된다. 본 개시의 실시형태는 고상 또는 액상 중 적어도 하나의 플라즈마 형성 재료를 여기시키도록 구성되는 CW 조명에 의해 펌핑되는 레이저 유지 플라즈마 소스에 관한 것이다. 본 개시의 실시형태는 광대역 방사 출력을 생성 또는 유지하기 위해 CW 펌프 조명에 액체 또는 고체 플라즈마 형성 재료를 노출시키는 것에 관한 것이다. 본 개시의 추가적인 실시형태는, 액체 또는 고체 플라즈마 형성 재료의 표면에 근접하게 집속되는 CW 조명이 플라즈마를 생성 또는 유지하는 플라즈마 기반 광대역 광원에 관한 것이다. 본 개시의 추가적인 실시형태는, 액체 플라즈마 형성 재료의 볼륨 내에 집속되는 CW 조명이 플라즈마를 생성 또는 유지하는 플라즈마 기반 광대역 광원에 관한 것이다. 본 개시의 다른 실시형태는, 광대역 광 출력을 생성하기 위한 초임계 가스(super-critical gas)에서의 플라즈마 생성에 관한 것이다.
본원에서는, CW 광을 이용한 플라즈마의 형성과 관련되는 플라즈마 동력학은, 펄스 레이저(pulsed laser)(예를 들면, Q 스위치 레이저, 펄스 펌핑 레이저, 모드록된 레이저(modelocked laser), 또는 등등)를 사용한 플라즈마의 형성과 관련되는 플라즈마 동역학과는 실질적으로 상이하다는 것이 인식된다. 예를 들면, 플라즈마 타겟에 의한 조명원으로부터의 에너지의 흡수(예를 들면, 흡수된 에너지의 침투 깊이, 온도 프로파일, 및 등등)는, 조명 시간(예를 들면, CW 조명 시간 또는 펄스 레이저의 펄스 길이) 또는 피크 파워와 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 인자에 결정적으로 의존한다. 그러한 만큼, CW 조명은 펄스 조명(예를 들면, 5eV)보다 더 차가운 플라즈마(예를 들면, 1-2eV)를 생성할 수도 있다. 예를 들면, 펄스 레이저에 의해 생성되는 플라즈마는 통상적으로 자외선 스펙트럼 범위(예를 들면, 190 nm 내지 450 nm)에서의 방출을 위해 과열되고 이 범위 내에서 상응하게 낮은 변환 효율을 나타낸다는 것을 유의한다. 또한, CW 조명은, 고압(예를 들면, 10 기압 또는 그 이상)을 비롯한, 거의 모든 압력에서 플라즈마를 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 대조적으로, 펄스 레이저(예를 들면, 펄스 폭이 피코초 또는 펨토초 정도인 펄스 레이저)와 관련되는 높은 피크 파워는, 플라즈마에 의한 에너지 흡수에 부정적인 영향을 끼칠 수도 있고, 따라서 동작 압력을 제한할 수도 있는, 자체 집속 또는 버퍼 재료의 이온화와 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 비선형 전파 효과를 나타낼 수도 있다. 본 개시의 실시형태는 광대역 방사를 방출하는 CW LSP 소스의 생성에 관한 것이다.
불활성 가스 종(inert gas species) 내에서의 플라즈마의 생성은, 일반적으로, 2010년 8월 31일로 발행된 미국 특허 제7,786,455호; 2008년 10월 14 일자로 발행된 미국 특허 제7,435,982호; 및 2012년 10월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/647,680호에 개시되어 있는데, 이들은 그 전체가 본원에 통합된다. 플라즈마의 생성은 또한, 2014년 3월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/224,945호에서 일반적으로 설명되는데, 이 특허 출원은 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다. 또한, 플라즈마의 생성은 또한, 2014년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/231,196호; 및 2014년 3월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/288,092호에서 일반적으로 설명되는데, 이들 특허 출원 각각은 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다.
도 1을 참조하면, 하나의 실시형태에서, 시스템(100)은, 적외선 조명 또는 가시 광선 조명과 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 하나 이상의 선택된 파장의 펌프 조명(104)을 생성하도록 구성되는 CW 조명원(102)(예를 들면, 하나 이상의 레이저)을 포함한다. 다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은, 펌프 조명(104)의 순시 전력(instantaneous power)이 변조 신호에 대응하여 변조되도록, 변조 신호에 의해 변조된다. 예를 들면, CW 조명원의 순시 전력은, 대역폭 제한에 따라, 전력이 없는 것에서부터 최대 CW 전력까지의 범위 내에서 임의적으로 변조될 수도 있다. 추가적인 예로서, CW 조명원의 순시 전력은, 소망하는 변조된 주파수에서 소망하는 변조된 파형(예를 들면, 정현파형(sinusoidal waveform), 구형파 파형(square-wave waveform), 톱니파형(saw-tooth waveform) 등등)을 사용하여 변조될 수도 있다. 대조적으로, 펄스 레이저는 펄스 사이에 최소 방사 출력을 갖는 방사의 펄스를 생성한다. 또한, 펄스 레이저에서 펄스의 펄스 지속 기간은, 통상적으로, 마이크로초에서 펨토초 정도이며, 레이저의 이득 특성(예를 들면, 이득 매체의 지원 대역폭, 이득 매체 내에서의 여기 상태의 수명, 또는 등등)에 의해 정의된다.
하나의 실시형태에서, CW 조명원(102)의 순시 전력은 (예를 들면, CW 조명원(102)으로서 동작하는 CW 다이오드 레이저의 구동 전류를 변조하는 것에 의해) 직접적으로 변조된다. 다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 변조 어셈블리(도시되지 않음)에 의해 변조된다. 이와 관련하여, CW 조명원(102)은 변조 어셈블리에 의해 변조되는 일정한 전력 출력을 제공할 수도 있다. 변조 어셈블리는, 기계적 초퍼, 음향 광학 변조기, 또는 전기 광학 변조기를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는, 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입을 가질 수도 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마 형성 재료로부터 형성되는 플라즈마 타겟(112)을 포함하는 챔버(114)를 포함한다. 본 개시의 목적을 위해, 플라즈마 타겟(112) 및 플라즈마 타겟(112)과 관련된 플라즈마 형성 재료는 플라즈마 형성에 적합한 재료를 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용된다. 다른 실시형태에서, 챔버(114)는 가스를 포함하도록 구성되거나, 또는 가스를 포함하기에 적합하다. 다른 실시형태에서, 시스템은, 챔버(114)가 소망하는 압력에서 가스를 포함하도록, 커플링 어셈블리(120)를 통해 챔버에 가스를 제공하도록 구성된 가스 관리 어셈블리(118)를 포함한다.
다른 실시형태에서, 챔버(114)는 버퍼 재료(132)를 포함한다. 예를 들면, 챔버(114)는 버퍼 재료(132) 및 플라즈마 형성 재료(112) 둘 모두를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 챔버(114)는 펌프 조명(104)의 하나 이상의 선택된 파장에 대해 투명한 투과 엘리먼트(128a)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템(100)은, 플라즈마(110)를 생성하기 위해, 조명원(102)으로부터 방출하는 펌프 조명(104)을 챔버(114) 안으로 집속하도록 구성되는 집속 엘리먼트(focusing element; 108)(예를 들면, 굴절성 또는 반사성 집속 엘리먼트)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 챔버(114) 외부에 위치되는 집속 엘리먼트(108)는 투과 엘리먼트(128a)를 통해 펌프 조명을 집속한다. 다른 실시형태에서, 시스템(100)은 챔버(114)의 투과 엘리먼트(128a)를 통해 전파하는 펌프 조명(104)을 수용하고 집속하기 위해 챔버(114) 내에 위치되는 집속 엘리먼트(도시되지 않음)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 다수의 광학 엘리먼트로부터 형성되는 복합 집속 엘리먼트(108)를 포함한다.
다른 실시형태에서, 집속 엘리먼트(108)는, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해, CW 조명원(102)로부터의 펌프 조명(104)을 챔버(114)의 내부 볼륨 안으로 집속한다. 다른 실시형태에서, 조명원(102)로부터의 펌프 조명(104)을 집속하는 것은, (예를 들면, 플라즈마 타겟(112)으로부터의) 플라즈마 형성 재료, 버퍼 재료(132) 및/또는 플라즈마(110)의 하나 이상의 선택된 흡수선에 의해 에너지가 흡수되게 하고, 그에 의해, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하도록 플라즈마 형성 재료를 "펌핑(pumping)"하게 된다. 다른 실시형태에서, 비록 도시되지는 않지만, 챔버(114)가 챔버(114)의 내부 볼륨 내에서 플라즈마(110)를 개시하기 위한 전극의 세트를 포함하는 것에 의해, CW 조명원(102)으로부터의 펌프 조명(104)은 전극의 점화 이후 플라즈마(110)를 유지한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 CW 조명원(102)으로부터의 펌프 조명(104)을 수정하기 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트(106)를 포함한다. 예를 들면, 하나 이상의 광학 엘리먼트(106)는, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 집속 엘리먼트, 하나 이상의 미러, 하나 이상의 균질기(homogenizer), 또는 하나 이상의 빔 조정 엘리먼트(beam-steering element)를 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
다른 실시형태에서, 광대역 방사(140)는, 플라즈마 형성 재료 또는 버퍼 재료(132)를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 플라즈마(110) 내의 여기 종의 탈여기(de-excitation)를 통해 플라즈마(110)에 의해 생성된다. 또한, 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)의 스펙트럼은, 플라즈마(110) 내에서의 종의 조성, 플라즈마(110) 내에서의 종의 여기된 상태의 에너지 준위, 플라즈마(110)의 온도, 또는 플라즈마(110)를 둘러싸는 압력을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는, 플라즈마 동역학과 관련되는 다수의 인자에 결정적으로 의존한다. 이와 관련하여, LSP 소스에 의해 생성되는 광대역 방사(140)의 스펙트럼은, 소망하는 파장 범위 내에 하나 이상의 방출 라인을 갖도록 플라즈마 타겟(112)의 조성을 선택하는 것에 의해 소망하는 파장 범위 내의 방출을 포함하도록 조정될 수도 있다. 종종, 소망하는 파장 범위 내에서 방출을 생성하기에 적합한 소망하는 재료(예를 들면, 소망하는 원소, 소망하는 종, 또는 등등)는 액상 또는 고상으로 존재하며, 그 결과, 재료를 증발시키고 LSP 동작을 위한 소망하는 압력을 유지하기 위해서는 고온이 필요로 된다. 하나의 실시형태에서, 시스템(100)은 고상 또는 액상 플라즈마 타겟(112)을 포함하는데, 여기서 플라즈마 타겟(112)의 국부적인 부분은, 플라즈마 타겟(112)으로부터 플라즈마 형성 재료를 제거하여 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하도록, 가열된다. 다른 실시형태에서, CW 조명원(102)의 전력, 파장 및 초점 특성은, 소망하는 파장 범위 내의 방출 출력으로의 흡수된 에너지의 소망하는 변환 효율을 획득하도록 조정된다. 일반적인 의미에서, 시스템(100)은 기술 분야에서 공지되어 있는 고체 또는 액체 플라즈마 타겟(112)에 대한 임의의 타겟 기하 구조를 활용할 수 있다. 예를 들면, 펄스 레이저를 사용한 고체 타겟에 대한 플라즈마의 생성은, Amano 등등의 『Appl. Phys. B, Vol. 101, Issue 1, pp. 213-219』에서 설명되는데, 이 문헌은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.
플라즈마 타겟(112)은 플라즈마의 형성에 적합한 임의의 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은 금속으로부터 형성된다. 예를 들면, 플라즈마 타겟(112)은 니켈, 구리, 주석 또는 베릴륨을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은 고상이다. 예를 들면, 플라즈마 타겟(112)은 결정질 고체, 다결정 고체, 또는 비결정성 고체로부터 형성될 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 플라즈마 타겟(112)은 (예를 들면, 액체 질소에 의해) 플라즈마 타겟(112)의 빙점 이하의 온도에서 고상으로 유지되는 크세논 또는 아르곤을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟은 액상이다. 예를 들면, 플라즈마 타겟(112)은 용매에 용해된 소망하는 원소의 염을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 플라즈마 타겟(112)은 액체 화합물을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은 니켈 카보닐 액체이다. 추가 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은 초임계 가스로부터 형성된다. 예를 들면, 플라즈마 타겟(112)은, 별개의 액상 및 별개의 기상이 존재하지 않도록 임계점보다 더 높은 온도 및 더 높은 압력을 갖는 재료(예를 들면 초임계 유체)로부터 형성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 수집하기 위한 콜렉터 엘리먼트(collector element; 160)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 콜렉터 엘리먼트(160)는 플라즈마 (110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를, 광대역 방사(140)의 하나 이상의 파장에 대해 투명한 투과 엘리먼트(128b)를 통해 챔버(114) 밖으로 유도한다. 다른 실시형태에서, 챔버(114)는 플라즈마 (110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140) 및 펌프 조명(104) 둘 모두에 대해 투명한 하나 이상의 투과 엘리먼트(128a, 128b)를 포함한다. 이와 관련하여, 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140) 및 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위한 펌프 조명(104) 둘 모두는 투과 엘리먼트를 통해 전파할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 시스템(100)은 버퍼 재료 소스(132)로부터의 버퍼 재료(136)의 흐름을 플라즈마(110)를 향하게 유도하는 흐름 어셈블리(flow assembly; 116)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는 버퍼 재료(136)의 흐름을 노즐(124)을 통과하도록 유도한다. 하나의 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는, 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거된 플라즈마 형성 재료를, 콜렉터 엘리먼트(160) 또는 투과 엘리먼트(128a, 128b)를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 손상에 취약한 시스템(100) 내의 컴포넌트로부터 멀어지게 운반하도록 버퍼 재료(136)의 흐름을 유도한다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해, 플라즈마 형성 재료(112)를 함유, 조작(manipulating), 또는 다르게는 배치하기에 적합한 타겟 어셈블리(134)를 포함한다. 본원에서, 플라즈마 형성 재료(112)는 고체, 액체 또는 초임계 가스의 형태일 수도 있다. 따라서, 타겟 어셈블리(134)는, 액체 또는 고체 플라즈마 형성 재료(112)를 함유, 조작, 또는 다르게는 배치하기에 적합한 구조 엘리먼트를 포함한다.
도 2a 내지 도 2c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액체 또는 고체 플라즈마 타겟(112)을 사용하여 생성되거나 또는 유지되는 플라즈마(110)의 간략화된 개략도이다. 도 2a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플라즈마 타겟의 계면에서 생성되거나 또는 유지되는 플라즈마의 개념도이다. 하나의 실시형태에서, 펌프 조명(104)은, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해, (예를 들면, 집속 엘리먼트(108)에 의해) 플라즈마 타겟(112)의 표면에 집속된다. 이와 관련하여, 플라즈마(110)는 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료의 하나 이상의 종을 함유한다.
다른 실시형태에서, 버퍼 재료(132)는 플라즈마 타겟(112)에 근접한다. 예를 들면, 기상 버퍼 재료(132)는 고상 또는 액상 플라즈마 타겟(112)에 근접할 수도 있다. 다른 예로서, 액상 버퍼 재료(132)는 고상 플라즈마 타겟(112)에 근접할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 버퍼 재료(132)의 조성 및/또는 압력은 조정 가능하다. 예를 들면, 버퍼 재료(132)의 조성 및/또는 압력은 플라즈마(110) 내에서 플라즈마 동역학을 제어하도록 조정될 수도 있다. 예를 들면, 플라즈마 동역학은, 플라즈마 형성 재료가 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거되는 속도, 플라즈마(110) 부근의 주변 압력, 플라즈마(110)를 둘러싸는 증기압(vapor pressure), 또는 플라즈마(110)의 조성을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 플라즈마 타겟(112)과 버퍼 재료(132) 사이의 계면에 형성되는 플라즈마(110)는, 버퍼 재료(132) 및 플라즈마 타겟(112)으로부터 방출되는 플라즈마 형성 재료로부터 형성될 수도 있는데, 종의 상대적 농도는 버퍼 재료(132)의 조성 및 압력에 의해 제어 가능하다.
본원에서, 버퍼 재료(132)를 함유하는 플라즈마(110)는, 통상적으로, 버퍼 재료(132) 내의 종의 탈여기와 관련되는 파장을 갖는 광대역 방사(140)를 나타낼 것이라는 점에 유의한다. 하나의 실시형태에서, 광대역 방사(140)는 플라즈마 형성 재료에 의해 방출되는 하나 이상의 파장 및 버퍼 재료(132)에 의해 방출되는 하나 이상의 파장을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 버퍼 재료(132)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)는, 플라즈마 형성 재료에 의해 방출되는 광대역 방사(140)와 중첩되지 않는 하나 이상의 파장을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 버퍼 재료(132)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)는, 플라즈마 형성 재료에 의해 방출되는 광대역 방사(140)와 중첩하는 하나 이상의 파장을 포함한다. 이와 관련하여, 소망하는 스펙트럼 영역 내의 광대역 방사의 스펙트럼은, 플라즈마 형성 재료 및 버퍼 재료(132) 둘 모두에 의해 생성된다.
본원에서, 버퍼 재료(132)는 레이저 유지 플라즈마의 생성을 위해 통상적으로 사용되는 임의의 엘리먼트를 포함할 수도 있다는 것을 유의한다. 예를 들면, 버퍼 재료(132)는 수소, 헬륨 또는 아르곤과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 비활성 기체(noble gas) 또는 불활성 가스(예를 들면, 비활성 기체 또는 활성 기체(non-noble gas))를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 버퍼 재료(132)는 불활성 가스(예를 들면, 수은)를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 버퍼 재료(132)는 비활성 기체와 하나 이상의 트레이스 재료(trace material)(예를 들면, 메탈 할라이드, 전이 금속 및 등등)의 혼합물을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 본 개시에서의 구현예에 적합한 가스는 Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H2O, O2, H2, D2, F2, CH4, 메탈 할라이드, 할로겐, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, K, Tl, In, Dy, Ho, Tm, ArXe, ArHg, ArKr, ArRn, KrHg, XeHg, 및 등등을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 다른 재료에서, 버퍼 재료(132)는 액상의 하나 이상의 원소를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)에 의한 CW 펌프 조명(104)의 흡수는, 플라즈마 타겟으로부터의 플라즈마 형성 재료의 제거를 야기하여, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지한다. 이와 관련하여, 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거되는 플라즈마 형성 재료는 펌프 조명(104)에 의해 여기되고, 탈여기시 광대역 방사(140)를 방출한다. 플라즈마 형성 재료는, 증발, 상 폭발(phase explosion), 승화 또는 융제(ablation)를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 메커니즘에 의해, 흡수된 펌프 조명(104)에 응답하여 플라즈마 타겟으로부터 제거될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 액상 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)의 온도는 흡수된 펌프 조명에 응답하여 증가하여, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료의 증발을 초래한다. 다른 실시형태에서, 고상 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)은 흡수된 펌프 조명(104)에 응답하여 용융되어, 플라즈마 형성 재료의 증발을 초래한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 형성 재료는 흡수된 펌프 조명에 응답하여 고상 플라즈마 타겟(112)으로부터 승화한다. 추가 실시형태에서, 펌프 조명(104)의 흡수는 고상 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)의 융제 및/또는 상 폭발(phase explosion)을 초래한다.
다른 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는 버퍼 재료(136)의 흐름을 플라즈마(110)를 향하게 유도한다. 하나의 실시형태에서, 버퍼 재료(132)의 흐름은, 플라즈마(110)를 유지하기 위해, 버퍼 재료(132) 내의 종의 농도를 보충한다. 다른 실시형태에서, 버퍼 재료(136)의 흐름은 플라즈마 형성 재료를 펌프 조명(104)의 경로로부터 멀어지게 유도한다. 이와 관련하여, 펌프 조명(104)의 경로의 길이의 굴절률은 일관되게 유지될 수도 있는데, 이것은, 결과적으로, 플라즈마(110)로부터의 광대역 방사(140)의 안정한 방출을 용이하게 한다. 다른 실시형태에서, 버퍼 재료(136)의 흐름은, 콜렉터 엘리먼트(160) 또는 투과 엘리먼트(128a, 128b)를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 시스템 내의 광학 엘리먼트로부터 멀어지게 플라즈마 형성 재료(113)를 유도한다. 하나의 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 기화된 플라즈마 형성 재료(113)를 유도하도록 기상의 버퍼 재료(136)의 흐름을 유도한다. 다른 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는 액상의 버퍼 재료(136)의 흐름을 플라즈마(110)를 향하게 유도한다.
흐름 어셈블리(116)는 액상 또는 기상 버퍼 재료(132)의 흐름을 유도하기에 적합한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입을 가질 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는 버퍼 재료(136)의 흐름을 플라즈마(110)를 향하게 유도하는 노즐(124)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는 플라즈마(110)를 둘러싸는 영역에서 버퍼 재료(132)를 순환시키기 위한 서큘레이터(도시하지 않음)를 포함한다. 예를 들면, 흐름 어셈블리(116)는 고상 플라즈마 타겟(112)의 표면 위로 액체의 흐름을 유도하는 액체 순환 어셈블리를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마 타겟(112)을 소망하는 온도로 유지하도록 구성되는 온도 제어 어셈블리(도시되지 않음)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 온도 제어 어셈블리는, 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140) 또는 펌프 조명(104)을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 열원(heat source)으로부터의 에너지의 흡수와 관련되는 열을 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거한다. 하나의 실시형태에서, 온도 제어 어셈블리는 열 교환기이다. 다른 실시형태에서, 온도 제어 어셈블리는, 냉각된 공기를 플라즈마 타겟(112)의 하나 이상의 표면에 걸쳐 유도하는 것에 의해 플라즈마 타겟(112)의 온도를 유지한다. 다른 실시형태에서, 온도 제어 어셈블리는, 냉각된 액체를 플라즈마 타겟(112)의 하나 이상의 표면에 걸쳐 유도하는 것에 의해 플라즈마 타겟(112)의 온도를 유지한다. 하나의 실시형태에서, 온도 제어 어셈블리는 고상 플라즈마 타겟(112) 내의 하나 이상의 저장조(reservoir)를 통해 냉각된 액체를 유도한다. 다른 실시형태에서, 온도 제어 어셈블리는, 적어도 플라즈마(110)에 근접한 위치에서 플라즈마 타겟(112)을 순환시키는 것에 의해 액상 플라즈마 타겟(112)의 온도를 유지한다.
도 2b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플라즈마 타겟(112)의 표면 근처에서 생성되거나 또는 유지되는 플라즈마(110)의 개념도이다. 하나의 실시형태에서, 펌프 조명(104)은, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해, (예를 들면, 집속 엘리먼트(108)에 의해) 플라즈마 타겟(112)의 표면 근처의 위치로 집속된다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료를 함유하는 플라즈마(110)는, 먼저, 플라즈마 타겟(112)의 표면 근처의 위치에서(예를 들면, 버퍼 재료(132)의 볼륨 내에서) 생성된다. 또한, 플라즈마 형성 재료가 플라즈마(110)로 전파되도록(204), 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)은 가열되어 플라즈마 타겟(112)으로부터 플라즈마 형성 재료(113)를 제거한다. 플라즈마(110)로 전파될 때, 플라즈마 형성 재료는 펌프 조명(104)을 흡수하고, CW 펌프 조명(104)의 흡수에 의해 여기되며, 탈여기시 광대역 방사(140)를 방출한다. 다른 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는, 플라즈마 형성 재료를 플라즈마(110)로 유도하도록, 버퍼 재료(132)의 흐름을 유도한다.
본원에서, 플라즈마(110)의 생성을 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료의 제거와 분리하는 것은, 플라즈마(110) 내의 플라즈마 형성 재료의 종의 농도를 제어하기 위한 메커니즘을 제공할 수도 있다. 이와 관련하여, 광대역 방사(140)의 소망하는 출력을 갖는 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하는 데 필요한 조건(예를 들면, 펌프 조명(104)의 전력 및 집속된 스팟 사이즈, 등등)은, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료의 제거의 소망하는 속도를 달성하는 데 필요한 조건(예를 들면, 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)의 사이즈 및 온도, 플라즈마(110)와 플라즈마 타겟(112) 사이의 분리, 등등)에 대해 독립적으로 조정될 수도 있다. 또한, 플라즈마(110)의 생성을 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료의 제거와 분리하는 것은, 플라즈마 타겟(112)의 계면(예를 들면, 표면)에서 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하는 것에 의해 제공되는 것보다 더 높은 플라즈마 형성 재료의 농도를 플라즈마(110)에서 제공할 수도 있다.
플라즈마에 의해 방출되는 광대역 방사(140)의 흡수, 펌프 조명(104)의 흡수, 또는 외부 소스로부터의 에너지의 흡수와 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 다양한 메커니즘이, 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)의 가열에 기여하여 플라즈마 형성 재료를 제거할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)의 온도는 플라즈마 타겟(112)과 플라즈마(110) 사이의 영역에서 증기압을 제어하도록 정밀하게 조정된다. 예를 들면, 기상 버퍼 재료(예를 들면, A2 또는 N2)의 존재 하에서 고상 니켈 플라즈마 타겟(112)은, 플라즈마 타겟(112)을 용융시키기 위해 1726K 이상의 온도로 가열될 수도 있고, 10 atm의 증기압을 발생시키기 위해 대략 3000K의 온도로 추가로 가열될 수도 있다. 본원에서, 플라즈마 타겟(112)과 플라즈마(110) 사이의 영역에서의 증기압은, 1 기압 미만으로부터 수십 기압까지의 범위에 이르는 값과 같은 그러나 이것으로 제한되지는 않는 임의의 소망하는 값으로 조정될 수도 있다는 것이 주목된다.
도 2c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)이 유도된 에너지 빔(208)을 통해 가열원(206)에 의해 가열되는 플라즈마 타겟(212)의 표면 근처에서 발생되거나 유지되는 플라즈마(110)의 개념도이다. 하나의 실시형태에서, 가열원(206)은, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료의 소망하는 농도를 제공하기 위해, 플라즈마(110) 근처의 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)을 가열한다. 플라즈마 형성 재료는, 증발, 상 폭발, 승화 또는 융제를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 메커니즘에 의해, 흡수된 펌프 조명(104)에 응답하여 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 흐름 어셈블리(116)는, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료를 플라즈마(110)로 유도하도록, 버퍼 재료(132)의 흐름을 유도한다.
다른 실시형태에서, 플라즈마(110)는 가열원(206)에 의해 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거되는 플라즈마 형성 재료에서 점화된다. 예를 들면, 펌프 조명(104)은, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해, (예를 들면, 집속 엘리먼트(108)에 의해) 기상의 플라즈마 형성 재료에 집속될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 플라즈마(110)는 버퍼 재료(132)에서 생성된다. 또한, 가열원(206)에 의해 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거되는 플라즈마 형성 재료는 플라즈마(110)로 전파되고, 후속하여, 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)가, 여기된 플라즈마 형성 재료의 탈여기와 관련되는 방사의 하나 이상의 파장을 포함하도록, 펌프 조명(104)에 의해 여기된다. 추가 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)의 온도뿐만 아니라, 플라즈마 형성 재료의 제거 속도는, 가열원(206), 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140), 또는 플라즈마 타겟(112) 상에 입사하는 펌프 조명(104)을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 에너지원에 의해 흡수되는 에너지에 기초하여 평형에 도달한다.
가열원(206)은, 전자 빔 소스, 이온 빔 소스, 전극과 플라즈마 타겟(112) 사이에 전기 아크를 생성하도록 구성되는 전극, 또는 조명원(예를 들면, 하나 이상의 레이저 소스)을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 CW 펌프 조명(104)에 의한 여기를 위해 플라즈마 타겟(112)으로부터 플라즈마 형성 재료를 제거하기에 적절한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입을 가질 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 가열원(206)은 방사의 빔을 플라즈마 타겟(112) 상으로 집속하도록 구성되는 레이저 소스이다. 다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 가열원(206)으로서 구성된다. 예를 들면, CW 조명원(102)에 의해 생성되는 펌프 조명(104)의 일부는, 유도된 에너지 빔(208)을 형성하도록 (예를 들면, 빔 스플리터에 의해) 분리될 수도 있다. 또한, CW 조명원(102)에 의해 생성되는 유도된 에너지 빔(208)의 전력 및 초점 특성은, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해 챔버(114) 내로 집속되는 펌프 조명(104)과는 독립적으로 조정될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 가열원(206)은 전극과 플라즈마 타겟(112) 사이에 전기 아크(208)를 생성하도록 구성되는 전기 아크 생성기이다. 이와 관련하여, 전기 아크가 버퍼 재료(132)에서 생성되어 플라즈마 타겟(112)을 가열하도록, 전압이 전기 전도성 플라즈마 타겟(112)과 전극 사이에서 생성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 가열원(206)은 전자 또는 이온과 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 입자의 에너지 빔을 생성하도록 구성되는 입자 소스이다. 또한, 챔버(114)는 입자의 빔을 플라즈마 타겟(112)으로 유도하는 전기장의 소스(예를 들면, 전극) 및 자기장의 소스(예를 들면, 전자석 또는 영구 자석)를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 타겟 어셈블리(134)는, 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거되는 플라즈마 형성 재료(113)가 보충되도록, 플라즈마 타겟(112)을 병진시키는(translate) 메커니즘을 포함한다. 예를 들면, 타겟 어셈블리(113)는 회전 또는 선형 운동 중 적어도 하나를 통해 플라즈마 타겟(112)을 병진시킬 수도 있다.
도 3a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 가스상 버퍼 재료(132)의 존재 하에서 고상 플라즈마 타겟(112)을 사용하여 생성되는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 생성하기 위한 시스템(100)의 간략화된 개략도이다. 예를 들면, 펄스 레이저를 사용한 고체 타겟에 대한 플라즈마의 생성은, Amano 등등의 『Appl. Phys. B, Vol. 101, Issue 1, pp. 213-219』에서 설명되는데, 이 문헌은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다. 하나의 실시형태에서, 시스템(100)은 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 회전축에 대해 원통 대칭이다(cylindrically symmetric). 도 3b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 회전 가능한 원통 대칭의 플라즈마 타겟(112)을 갖는 타겟 어셈블리의 하이 레벨의 개략도이다. 본원에서, 플라즈마(110)는, (예를 들면, 도 2a에서 도시되는 바와 같이) 플라즈마 타겟(112)과 버퍼 재료(132)의 인터페이스에서 또는 (도 2b 및 도 2c에서 도시되는 바와 같이) 플라즈마 타겟(112)의 표면으로부터 어떤 거리(112)에서 생성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 적어도 하나의 작동 디바이스(302)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 작동 디바이스(302)는 플라즈마 타겟(112)을 작동시키도록 구성된다. 하나의 실시형태에서, 작동 디바이스(302)는 플라즈마 타겟(112)의 축 위치를 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 작동 디바이스(302)는, 회전축을 따른 축 방향을 따라 플라즈마 타겟(112)을 병진시키도록 구성되는 선형 액추에이터(예를 들면, 선형 병진 스테이지)를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 작동 디바이스(302)는 플라즈마 타겟(112)의 회전 상태를 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 작동 디바이스(302)는, 플라즈마(110)가 선택된 회전 속도에서 선택된 회전 축 위치에서 플라즈마 타겟(112)의 표면을 따라 횡단하도록, 회전 방향을 따라 플라즈마 타겟(112)을 회전시키도록 구성되는 회전 액추에이터(예를 들면, 회전 스테이지)를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 작동 디바이스(302)는 플라즈마 타겟(112)의 경사(tilt)를 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 작동 디바이스(302)의 경사 메커니즘은, 플라즈마(110)와 플라즈마 타겟(112)의 표면 사이의 이격 거리를 조정하기 위해, 플라즈마 타겟(112)의 경사를 조정하도록 사용될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은 샤프트(304)를 통해 작동 디바이스(302)에 커플링될 수도 있다. 본원에서 앞서 설명되는 바와 같이, 본 발명은 작동 디바이스(302)에 제한되지 않는다는 것이 본원에서 인식된다. 그러한 만큼, 상기에서 제공되는 설명은 단지 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들면, CW 조명원(102)은 플라즈마 타겟(112)에 대해 펌프 조명(104)의 병진 이동을 제공하는 작동 스테이지(도시되지 않음) 상에 배치될 수도 있다. 다른 예에서, 펌프 조명(104)은, 빔이 소망하는 대로 플라즈마 타겟(112)의 표면을 횡단하게 하기 위해, 다양한 광학 엘리먼트에 의해 제어될 수도 있다. 또한, 본 발명에 의해 요구되는 바와 같이, 플라즈마 타겟(112)을 가로 질러 펌프 조명(104)을 횡단시키기 위해, 플라즈마 타겟(112), 조명원(102) 및 펌프 조명(104)을 제어하기 위한 메커니즘의 임의의 조합이 사용될 수도 있다는 것이 인식된다.
하나의 실시형태에서, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 도 3a 및 도 3b에서 도시된 바와 같이, 실린더를 포함한다. 다른 실시형태에서, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 종래 기술의 임의의 원통 대칭 형상을 포함한다. 예를 들면, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은, 실린더, 원뿔, 구(sphere), 타원, 또는 등등을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 둘 이상의 형상으로 이루어지는 복합 형상을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은, 고상의 플라즈마 형성 재료로부터 형성된다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은, 플라즈마 형성 재료의 고체 실린더이다. 다른 실시형태에서, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 플라즈마 형성 재료로 적어도 부분적으로 코팅된다. 예를 들면, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 플라즈마 형성 재료의 막(예를 들면, 니켈 막)으로 코팅될 수도 있다. 다른 예로서, 플라즈마 형성 재료는 빙점 이하의 온도로 유지되는 크세논 또는 아르곤을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 형성 재료는 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)의 표면 상에 배치되는 고체 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 플라즈마 형성 재료는, 회전 가능한 플라즈마 타겟의 표면 상으로 동결되는 크세논 또는 아르곤을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
다른 실시형태에서, 시스템은 챔버(114) 내의 플라즈마 타겟(112)의 표면에 플라즈마 형성 재료를 공급하기 위한 재료 공급 어셈블리(도시되지 않음)를 포함한다. 예를 들면, 재료 공급 어셈블리는 플라즈마 형성 재료를 노즐을 통해 플라즈마 타겟(112)의 표면에 공급할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 재료 공급 어셈블리는, 그것이 회전할 때 그리고 선택된 플라즈마 형성 재료의 빙점 이하의 온도로 유지될 때, 플라즈마 타겟(112)의 표면 상으로 가스, 액체 스트림 또는 스프레이를 향하게 할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 재료 공급 어셈블리는 또한, 플라즈마 타겟(112)의 가열된 부분(202)으로부터 플라즈마 형성 재료의 제거에 후속하여, 플라즈마 타겟(112)의 하나 이상의 부분을 '재코팅하는' 역할을 할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 재료 공급 어셈블리는, 챔버(114)로부터 플라즈마 형성 재료를 회수하기 위한 플라즈마 형성 재료 재순환 서브 시스템을 포함하고 플라즈마 형성 재료를 재료 공급 어셈블리에 재공급한다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마 타겟(112) 상의 플라즈마 형성 재료의 층의 품질을 향상시키기 위한 메커니즘(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마 타겟(112)의 표면 상에 플라즈마 형성 재료의 균일한 층을 형성(또는 유지)함에 있어서 도움을 주기에 적합한 플라즈마 타겟(112) 외부에 위치되는 열 디바이스 및/또는 기계 디바이스를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 시스템(100)은 플라즈마 타겟(112)의 표면 상에 형성되는 플라즈마 형성 재료의 층의 밀도를 매끄럽게 하도록 또는 제어하도록 배열되는 가열 엘리먼트를 포함할 수도 있지만 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 다른 예로서, 시스템(100)은 플라즈마 타겟(112)의 표면 상에 형성되는 플라즈마 형성 재료의 층의 밀도를 매끄럽게 하도록 또는 제어하도록 배열되는 블레이드 디바이스를 포함할 수도 있지만 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다.
도 4a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액상 버퍼 재료(132)의 존재 하에서 고상 플라즈마 타겟(112)을 사용하여 생성되는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 생성하기 위한 시스템(100)의 하이 레벨의 개략도이다. 하나의 실시형태에서, 시스템(100)은 액상 버퍼 재료에 침지되는 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)은 회전축에 대해 원통 대칭이다. 도 4b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 고상의 회전 가능한 플라즈마 타겟(112)을 갖는 타겟 어셈블리(134)의 하이 레벨의 개략도이다. 본원에서, 플라즈마(110)는, (예를 들면, 도 2a에서 도시되는 바와 같이) 플라즈마 타겟(112)과 버퍼 재료(132)의 인터페이스에서 또는 (도 2b 및 도 2c에서 도시되는 바와 같이) 플라즈마 타겟(112)의 표면으로부터 어떤 거리(112)에서 생성될 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 타겟 어셈블리(134)는 액상 버퍼 재료(132)를 포함하도록 구성되는 액체 격납 용기(408)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 액체 순환 어셈블리(402)는 액체 격납 용기(408)를 통해(예를 들면, 입구(404) 및 출구(406)를 통해) 버퍼 재료(132)를 순환시킨다. 다른 실시형태에서, 버퍼 재료(132)는 플라즈마 타겟(112)을 냉각시키도록 동작한다. 추가 실시형태에서, 액체 순환 어셈블리(402)는 버퍼 재료(132)를 냉각제로서 사용하여 소망하는 온도에서 플라즈마 타겟(112)을 유지하는 온도 제어 어셈블리를 포함한다.
다른 실시형태에서, 펌프 조명(104)은 액상 버퍼 재료(132)의 볼륨 안으로 집속되어 플라즈마(110)를 생성 또는 유지한다. 하나의 실시형태에서, 펌프 조명(104)은 용기의 한 면(예를 들면, 도 4a에서 도시되는 바와 같이 상부면)의 개구를 통해 액체 격납 용기(408) 안으로 전파한다. 다른 실시형태에서, 펌프 조명(104)은, 펌프 조명(104)에 대해 투명한 액체 격납 용기(408) 상의 투과 엘리먼트(도시되지 않음)를 통해 전파한다.
도 5a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 기체상 버퍼 재료(132)의 존재 하에서 액상 플라즈마 타겟(112)을 사용하여 생성되는 플라즈마에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 생성하기 위한 시스템(100)의 하이 레벨의 개략도이다. 도 5b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액상 플라즈마 타겟(112)을 수용하기 위한 액체 격납 용기(408)를 포함하는 타겟 어셈블리의 간략화된 개략도이다. 본원에서, 플라즈마(110)는 (예를 들면, 도 2a에서 도시되는 바와 같이) 플라즈마 타겟(112)과 버퍼 재료(132)의 계면에서 생성될 수도 있다는 것을 유의한다.
하나의 실시형태에서, 시스템(100)은 버퍼 재료(132)의 흐름(136)을 플라즈마를 향하게 유도하는 노즐(124)을 포함하는 흐름 어셈블리(116)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 버퍼 재료(132)의 흐름(136)은 플라즈마 타겟(112)으로부터 제거되는 플라즈마 형성 재료를 콜렉터 엘리먼트(160)로부터 멀어지게 유도한다.
다른 실시형태에서, 타겟 어셈블리(134)는 액상 플라즈마 타겟(112)을 포함하도록 구성되는 액체 격납 용기(408)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 액체 순환 어셈블리(402)는 액체 격납 용기(408)를 통해(예를 들면, 입구(404) 및 출구(406)를 통해) 플라즈마 타겟(112)을 순환시킨다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)의 순환은, 플라즈마 타겟(112)으로부터의 플라즈마 형성 재료를 플라즈마(110)로 연속적으로 보충한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)의 순환은 플라즈마 타겟(112)의 냉각을 제공한다.
도 6a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 회전 엘리먼트(806)에 의해 순환되는 액상 플라즈마 타겟(112)을 사용하여 생성되는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 생성하기 위한 시스템(100)의 하이 레벨의 개략도이다. 도 6b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 액상 플라즈마 타겟(112) 및 회전 엘리먼트(606)를 수용하기 위한 액체 격납 용기(408)를 포함하는 타겟 어셈블리의 간략화된 개략도이다. 하나의 실시형태에서, 회전 엘리먼트(606)는 회전축을 중심으로 원통 대칭이다. 하나의 실시형태에서, 회전 엘리먼트(808)는 액상 플라즈마 타겟(112)에 부분적으로 잠긴다. 다른 실시형태에서, 시스템은 회전 어셈블리(602)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 회전 어셈블리(602)는 회전 엘리먼트(606)를 회전시키도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 회전 어셈블리(602)는 회전 엘리먼트(606)를 회전 상태를 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 회전 어셈블리(602)는, 플라즈마(110)가 선택된 회전 속도에서 선택된 축 위치에서 회전 엘리먼트(606)의 표면에 대응하는 경로를 횡단하도록, 회전 축을 따라 플라즈마 타겟(112)을 회전시키도록 구성되는 회전 액추에이터(예를 들면, 회전 스테이지)를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 액상 플라즈마 타겟(112)에 부분적으로 잠기는 회전 엘리먼트(606)의 회전은, 회전 엘리먼트(606)와 기상 배리어 재료(132) 사이에서 플라즈마 타겟(112)의 흐르는 액막(flowing liquid film)을 생성한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마(110)는 흐르는 플라즈마 타겟(112) 막의 표면과 버퍼 재료(132)의 계면에서 생성된다. 이와 관련하여, 회전 엘리먼트(606)는 플라즈마 타겟(112)과 버퍼 재료(132) 사이에 고도로 제어된 계면을 제공하는데, 그 계면에서는, 플라즈마 타겟(112)의 흐름에 의해 플라즈마 형성 재료가 연속적으로 보충된다. 다른 실시형태에서, 회전 엘리먼트(606)는, 플라즈마(110)의 위치에서의 플라즈마 타겟(112)의 온도가 소망하는 값으로 유지되도록, 온도 제어 어셈블리에 의해 냉각될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 펌프 조명(104)은, 플라즈마(110)를 생성 또는 유지하기 위해, (예를 들면, 집속 엘리먼트(108)에 의해) 액상 플라즈마 타겟(112)의 볼륨 내의 위치로 집속된다. 도 7a 내지 도 7c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 순환 어셈블리(702)에 의해 노즐(708)을 통해 순환되는 액상 플라즈마 타겟(112)에서 생성되는 플라즈마(110)의 개략도이다. 하나의 실시형태에서, 순환 어셈블리(702)는 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)을 플라즈마(110)로 유도한다. 다른 실시형태에서, 노즐(706)의 외벽(704)은 플라즈마(110) 부근의 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)을 제한한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)은 액체 제트로부터 형성된다. 예를 들면, 액체 제트로부터 형성되는 플라즈마 타겟(112)은 가스(예를 들면, 자유롭게 흐르는 제트)에 의해 둘러싸일 수도 있다. 다른 예로서, 액체 제트로부터 형성되는 플라즈마 타겟(112)은 노즐에 의해 둘러싸일 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 하나의 실시형태에서, 액상 플라즈마 타겟(112)의 볼륨 내에서 점화되는 플라즈마(110)는 플라즈마를 둘러싸는 가스 캐비티(710)를 생성한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마(110)의 단면의 길이는 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)의 단면의 길이보다 더 길다. 다른 실시형태에서, 가스 캐비티(710)는 플라즈마(110)로부터 이류되는(advected) 고온 가스로부터 형성된다. 다른 실시형태에서, 시스템(100)은 플라즈마(110)에 걸쳐 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)을 유도하는 순환 어셈블리(702)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)은, 플라즈마(110)로부터 연속적인 광대역 방사(140)를 제공하기 위해, 플라즈마(110)에 의해 여기되는 플라즈마 형성 재료를 보충한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)은, 가스 캐비티(710)가 흐름(708)의 방향으로 길게 연장되도록, 가스 캐비티(710) 내의 가스에 힘을 제공한다. 다른 실시형태에서, 플라즈마로부터 이류되는 고온 가스(hot gas)는 플라즈마의 하류에서 액체로 응축된다. 다른 실시형태에서, 플라즈마(110) 및 가스 캐비티(710)는 정상 상태에 도달한다. 다른 실시형태에서, 노즐(706)을 통한 플라즈마 타겟(112)의 흐름(708)은, 펌프 조명(140)의 플라즈마(110)로의 전파를 위한 방해 받지 않은 액체의 층을 제공한다. 본원에서, 가스 캐비티(710)에서의 가스의 굴절률은 액상 플라즈마 타겟(112)의 굴절률과는 상이한 값을 가질 수도 있다. 이와 관련하여, 펌프 조명(104)은 가스 캐비티(710)와 플라즈마 타겟(112) 사이의 상 경계(phase boundary)에서 굴절된다. 하나의 실시형태에서, 시스템은, 가스 캐비티(710)와 플라즈마 타겟(112) 사이의 상 경계에서의 굴절을 보상하기 위해, 하나 이상의 광학 엘리먼트(예를 들면, 집속 광학 엘리먼트(108) 또는 광학 엘리먼트(106))를 포함한다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은, 플라즈마 타겟(112)이 초임계 기상에 있도록, 임계 지점 이상의 온도 및 압력에서 플라즈마 타겟(112)을 유지한다. 도 7c를 참조하면, 다른 실시형태에서, 플라즈마(110)는 초임계 기상의 플라즈마 타겟(112)의 볼륨 내에서 생성되거나 유지된다. 따라서, 플라즈마 타겟(112)은 플라즈마(110) 부근에서 별개의 기상 또는 액상을 갖지 않는다. 이와 관련하여, 펌프 조명(104)에 의해 플라즈마 타겟(112)에서 생성 또는 유지되는 플라즈마(110)는, 플라즈마(110) 근처에 어떠한 상 경계도 존재하지 않도록, 초임계 기상의 플라즈마 타겟(112)에 둘러싸인 상태로 유지될 수도 있다(예를 들면, 도 7b에서 예시되는 바와 같은 가스 캐비티(710)). 본원에서, 액상의 재료의 용해도는 초임계 기상의 재료의 용해도와는 상이할 수도 있다. 이와 관련하여, 초임계 기상의 플라즈마 타겟(112)은, 액상의 플라즈마 타겟(112)에 대해 불가능한 어떤 농도의 플라즈마 형성 재료 또는 플라즈마 형성 재료 엘리먼트를 포함할 수도 있다.
본원에서, 도 1 내지 도 7c의 챔버(114)의 설명 및 관련된 설명은, 오로지 예시적 목적만을 위해 제공되며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 하나의 실시형태에서, 시스템은 플라즈마 타겟(112) 및 버퍼 재료(132)를 수용하기 위한 타겟 어셈블리(134)를 포함한다. 이와 관련하여, 시스템은 챔버(114)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 시스템(100)은 (예를 들면, 챔버(114)없이) 액상 버퍼 재료(132) 및/또는 액상 플라즈마 타겟(112)을 함유하는 타겟 어셈블리(134)를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 챔버(114)로부터 방출되는 광대역 방사(140)를 유도하도록 구성되는 하나 이상의 전파 엘리먼트(propagation element)를 포함한다. 예를 들면, 하나 이상의 전파 엘리먼트는, 투과 엘리먼트(예를 들면, 투과 엘리먼트(128a, 128b), 하나 이상의 필터, 및 등등), 반사 엘리먼트(예를 들면, 콜렉터 엘리먼트(160), 광대역 방사(140)를 유도하기 위한 미러, 및 등등), 또는 집속 엘리먼트(예를 들면, 렌즈, 집속 미러, 및 등등)를 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
다른 실시형태에서, 콜렉터 엘리먼트(160)는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 수집하고 광대역 방사(140)를 하나 이상의 하류의 광학 엘리먼트로 유도한다. 예를 들면, 하나 이상의 하류의 광학 엘리먼트는, 균질기, 하나 이상의 집속 엘리먼트, 필터, 이동식 미러(stirring mirror) 및 등등을 포함할 수도 있지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서, 콜렉터 엘리먼트(160)는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 극 자외선(extreme ultraviolet; EUV), 심자외선(deep ultraviolet; DUV), 진공 자외선(vacuum ultraviolet; VUV), 자외선(ultraviolet; UV), 가시 광선 및/또는 적외선(infrared; IR) 방사를 포함하는 광대역 방사(140)를 수집할 수도 있고 광대역 방사(140)를 하나 이상의 하류의 광학 엘리먼트로 유도할 수도 있다. 이와 관련하여, 시스템(100)은, 검사 툴 또는 계측 툴과 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는, 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 광학 특성묘사 시스템(optical characterization system)의 하류의 광학 엘리먼트로, EUV, DUV, VUV 방사, UV 방사, 가시 광선(visible radiation) 및/또는 IR 방사를 전달할 수도 있다. 예를 들면, LSP 시스템(100)은 광대역 검사 툴(예를 들면, 웨이퍼 또는 레티클 검사 툴), 계측 툴 또는 포토리소그래피 툴에 대한 조명 서브 시스템 또는 일루미네이터로서 기능할 수도 있다. 본원에서, 시스템(100)의 챔버(114)는 EUV, DUV 방사, VUV 방사, UV 방사, 가시 광선, 및 적외선 방사를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 다양한 스펙트럼 범위에서 유용한 방사를 방출할 수도 있다는 것을 유의한다.
콜렉터 엘리먼트(160)는 플라즈마(110)로부터 방출되는 광대역 방사(140)를 하나 이상의 하류의 엘리먼트로 유도하기에 적합한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 물리적 구성을 취할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 콜렉터 엘리먼트(160)는 플라즈마로부터 광대역 방사(140)를 수용하고 그리고 광대역 방사(140)를 송신 엘리먼트(128b)를 통해 유도하기에 적합한 반사 내부 표면을 갖는 오목 영역을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 콜렉터 엘리먼트(160)는 반사 내부 표면을 갖는 타원형 콜렉터 엘리먼트(160)를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 콜렉터 엘리먼트(160)는 반사 내부 표면을 갖는 구형 콜렉터 엘리먼트(160)를 포함할 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 시스템(100)은 다양한 추가적인 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 추가적인 광학장치의 세트는, 플라즈마(110)로부터 방출하는 광대역 광을 수집하도록 구성되는 수집 광학장치를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 광학장치의 세트는 시스템(100)의 조명 경로 또는 수집 경로 중 어느 하나를 따라 배치되는 하나 이상의 추가 렌즈(예를 들면, 광학 엘리먼트(106))를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 렌즈는 CW 조명원(102)으로부터의 조명을 챔버(114)의 볼륨 안으로 집속하는 데 활용될 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 추가 렌즈는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 광대역 방사(140)를 선택된 타겟(도시되지 않음) 상으로 집속하는 데 활용될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 광학장치의 세트는 하나 이상의 필터를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 펌프 조명(140)을 필터링하기 위해 챔버(114)에 앞서 하나 이상의 필터가 배치된다. 다른 실시형태에서, 챔버(114)로부터 방출되는 방사를 필터링하기 위해, 챔버(114) 이후에 하나 이상의 필터가 배치된다.
다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 조정 가능하다. 예를 들면, CW 조명원(102)의 출력의 스펙트럼 프로파일은 조정 가능할 수도 있다. 이와 관련하여, CW 조명원(102)은 선택된 파장 또는 파장 범위의 펌프 조명(104)을 방출하기 위해 조정될 수도 있다. 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 조정 가능한 CW 조명원(102)이 시스템(100)에서의 구현에 적합하다는 것을 유의한다. 예를 들면, 조정 가능한 CW 조명원(102)은 하나 이상의 조정 가능한 파장 레이저를 포함할 수도 있지만 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)의 CW 조명원(102)은 하나 이상의 레이저를 포함할 수도 있다. 일반적인 의미에서, CW 조명원(102)은 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 CW 레이저 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들면, CW 조명원(102)은, 전자기 스펙트럼의 적외선 부분, 가시 부분 또는 자외선 부분에서 방사를 방출할 수 있는, 기술 분야에서 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들면, CW 조명원(102)은 플라즈마 타겟(112)의 임의의 하나 이상의 흡수선과 대응하는 파장에서 방사를 방출하는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수도 있다. 일반적인 의미에서, CW 조명원(102)의 다이오드 레이저는, 다이오드 레이저의 파장이 임의의 플라즈마(110)의 임의의 흡수선(예를 들면, 이온 전이선(ionic transition line)) 또는 기술 분야에서 공지되어 있는 플라즈마 형성 재료의 임의의 흡수선(예를 들면, 고도로 여기된 중성 전이선(neutral transition line))에 동조되도록 하는 구현예를 위해 선택될 수도 있다. 그러한 만큼, 주어진 다이오드 레이저(또는 다이오드 레이저의 세트)의 선택은 시스템(100)의 챔버(114) 내의 플라즈마 타겟(112)의 타입에 의존할 것이다.
다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 이온 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들면, CW 조명원(102)은, 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 비활성 기체 이온 레이저를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 아르곤 기반 플라즈마 타겟(112)의 경우, 아르곤 이온을 펌핑하는 데 사용되는 조명원(102)은 AM 레이저를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 하나 이상의 주파수 변환 레이저 시스템(frequency converted laser system)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, CW 조명원(102)은, 100 와트를 초과하는 파워 레벨을 갖는 Nd:YAG 또는 Nd:YLF 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 광대역 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, CW 조명원은 변조된 CW 레이저 방사를 방출하도록 구성되는 레이저 시스템을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은, 레이저 광을 실질적으로 일정한 파워에서 플라즈마(110)로 제공하도록 구성되는 하나 이상의 레이저를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은, 변조된 레이저 광을 플라즈마(110)로 제공하도록 구성되는 하나 이상의 변조된 레이저를 포함할 수도 있다. 본원에서, CW 레이저의 상기 설명은 제한하는 것이 아니며 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 CW 레이저가 본 개시의 맥락에서 구현될 수도 있다는 것을 유의한다.
다른 실시형태에서, CW 조명원(102)은 하나 이상의 비 레이저(non-laser) 소스를 포함할 수도 있다. 일반적인 의미에서, 조명원(102)은 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 비 레이저 광원을 포함할 수도 있다. 예를 들면, CW 조명원(102)은, 전자기 스펙트럼의 적외선 부분, 가시 부분 또는 자외선 부분에서 방사를 이산적으로 또는 지속적으로 방출할 수 있는, 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 비 레이저 시스템을 포함할 수도 있다.
상기에서 설명되고 도 1a 내지 도 7c에서 예시되는 바와 같은 시스템(100)의 광학장치의 세트는 단지 예시를 위해 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다수의 등가 광학 구성이 본 개시의 범위 내에서 활용될 수도 있다는 것이 예상된다.
본원에서 설명된 주제는 때때로, 다른 컴포넌트 내에 포함되는, 또는 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 다른 컴포넌트를 예시한다. 이와 같이 묘사된 아키텍쳐는 단순히 예시적인 것이다는 것, 및 동일한 기능성(functionality)을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 면에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는, 소망하는 기능성이 달성되도록, 유효하게 "관련"된다. 그러므로, 특정한 기능성을 달성하기 위해 본원에서 결합되는 임의의 두 컴포넌트는, 아키텍쳐 또는 중간 컴포넌트에 관계없이, 소망하는 기능성이 달성되도록, 서로 "관련되는" 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 이렇게 관련되는 임의의 두 컴포넌트는 또한, 소망하는 기능성을 달성하도록 서로 "연결되어 있는" 또는 "커플링되어 있는" 것으로도 보일 수 있으며, 이렇게 관련될 수 있는 임의의 두 컴포넌트는 또한, 소망하는 기능성을 달성하도록 서로 "커플링가능한" 것으로 보일 수 있다. 커플링 가능한 특정 예는, 물리적으로 짝지을 수 있는 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호 작용가능한 및/또는 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 컴포넌트를 포함하지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 개시 및 그 수반하는 이점 중 많은 것은 상기의 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제를 벗어나지 않으면서 또는 개시된 주제의 중요한 이점 전체를 희생하지 않으면서, 컴포넌트의 형태, 구성 및 정렬에서 다양한 변경예가 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명되는 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 이러한 변경예를 포괄하고 포함하는 것이 하기의 청구범위의 의도이다. 또한, 본 개시가 첨부된 청구범위에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (59)

  1. 광 유지 플라즈마 형성(light-sustained plasma formation)을 통해 광대역 광(broadband light)을 생성하기 위한 광학 시스템으로서,
    제1 상(phase)의 버퍼 재료 및 제2 상의 플라즈마 형성 재료를 포함하도록 구성되는 챔버 - 상기 제2 상은 고상(solid phase) 또는 액상(liquid phase) 중 적어도 하나임 - ;
    연속파 펌프 조명(continuous-wave pump illumination)을 생성하도록 구성되는 조명원(illumination source);
    적어도 상기 플라즈마 형성 재료의 여기(excitation)에 의해 플라즈마를 생성하기 위해, 상기 연속파 펌프 조명을 상기 버퍼 재료를 통해 상기 버퍼 재료와 상기 플라즈마 형성 재료 사이의 계면에 집속시키도록 구성되는 집속 광학장치(focusing optics)의 세트;
    상기 플라즈마로부터 방출되는 광대역 방사(broadband radiation)를 수용하도록 구성되는 수집 광학장치의 세트; 및
    상기 버퍼 재료의 흐름을 상기 플라즈마로 유도하도록(direct) 구성되는 흐름 서브시스템 - 상기 흐름 서브시스템은, 상기 버퍼 재료의 흐름이 상기 버퍼 재료와 상기 플라즈마 형성 재료 사이의 계면에서 상기 연속파 펌프 조명의 조명 경로와 교차하도록 상기 플라즈마로 유도되는 노즐을 포함함 -
    를 포함하는, 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 재료의 상은 기상(gas phase) 또는 액상(liquid phase) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 상은 고상(solid phase)을 포함하는 것인, 광학 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 원통 대칭 엘리먼트(cylindrically-symmetric element)를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원통 대칭 엘리먼트는 원통, 드럼, 또는 디스크 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 와이어를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 상은 액상을 포함하는 것인, 광학 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 플라즈마 형성 원소(plasma-forming element)의 수용액을 포함하는 것인, 광학 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 원소는 염 형태(salt form)인 것인, 광학 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 용매를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 흐름을 상기 플라즈마로 유도하도록 구성되는 액체 흐름 어셈블리를 더 포함하는, 광학 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액체 흐름 어셈블리는 상기 플라즈마 형성 재료에 적어도 부분적으로 침지되는 회전 엘리먼트를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 회전 엘리먼트의 회전은 상기 회전 엘리먼트의 표면에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 흐르는 층을 형성하는 것인, 광학 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 액체 흐름 서브시스템은 노즐을 포함하는 것인, 광학 시스템.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 흐름은 액체 제트인 것인, 광학 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 니켈, 구리, 또는 베릴륨 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 재료는 아르곤, 질소, 또는 크세논 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 온도를 제어하는 냉각 어셈블리를 더 포함하는, 광학 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 냉각 어셈블리는 액체 냉각을 통해 상기 플라즈마 형성 재료의 온도를 제어하는 것인, 광학 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 냉각 어셈블리는 공기 냉각을 통해 상기 플라즈마 형성 재료의 온도를 제어하는 것인, 광학 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 일부는 상기 플라즈마의 상기 생성에 의해 제거되는 것인, 광학 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는, 상기 플라즈마의 생성에 의해 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 일부가 보충되도록, 병진되는(translated) 것인, 광학 시스템.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 수집 광학장치의 세트에 의해 수집되는 상기 광대역 방사는 샘플로 유도되는 것인, 광학 시스템.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 수집 광학장치의 세트에 의해 수집되는 상기 광대역 방사는, 검사 툴, 계측 툴, 또는 반도체 디바이스 제조 라인 툴 중 적어도 하나에 의해 활용되는 것인, 광학 시스템.
  25. 광 유지 플라즈마 형성을 통해 광대역 광을 생성하기 위한 광학 시스템으로서,
    버퍼 가스를 포함하도록 구성되는 챔버;
    연속파 펌프 조명을 생성하도록 구성되는 조명원;
    상기 챔버 내에 배치되는 플라즈마 형성 재료로서, 상기 플라즈마 형성 재료의 상은 고상 또는 액상 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는 상기 플라즈마에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 제거되는 것인, 상기 플라즈마 형성 재료;
    플라즈마를 생성하기 위해, 상기 플라즈마 형성 재료의 상기 표면의 상기 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 상기 적어도 일부 상으로 상기 연속파 펌프 조명을 집속하도록 구성되는 집속 광학장치의 세트;
    상기 플라즈마로부터 방출되는 광대역 방사를 수용하도록 구성되는 수집 광학장치의 세트; 및
    상기 버퍼 가스의 흐름을 상기 플라즈마로 유도하도록 구성되는 흐름 서브시스템 - 상기 흐름 서브시스템은, 상기 버퍼 가스의 흐름이 상기 버퍼 가스와 상기 플라즈마 형성 재료 사이의 계면에서 상기 연속파 펌프 조명의 조명 경로와 교차하도록 상기 플라즈마로 유도되는 노즐을 포함함 -
    를 포함하는, 광학 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 가스 흐름 서브시스템은, 상기 플라즈마에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료를, 상기 집속 광학장치의 세트 또는 상기 수집 광학장치의 세트 중 적어도 하나로부터 멀어지게 유도하는 것인, 광학 시스템.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 제거는, 10 atm의 상기 플라즈마 형성 재료의 증기압(vapor pressure)을 제공하는 것인, 광학 시스템.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 상은 고상을 포함하는 것인, 광학 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는 상기 플라즈마에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 승화(sublimation)에 의해 제거되는 것인, 광학 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 플라즈마에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부는 액상을 포함하고, 상기 플라즈마에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는 증발에 의해 제거되는 것인, 광학 시스템.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 원통 대칭 엘리먼트를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 원통 대칭 엘리먼트는 원통, 드럼, 또는 디스크 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 와이어를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는, 상기 플라즈마에 근접한 상기 플라즈마 형성 재료의 표면의 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부가 보충되도록, 병진되는 것인, 광학 시스템.
  35. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료는 니켈, 구리, 또는 베릴륨 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  36. 제25항에 있어서,
    상기 버퍼 가스는 아르곤, 질소, 또는 크세논 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 시스템.
  37. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 온도를 제어하는 냉각 어셈블리를 더 포함하는, 광학 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 냉각 어셈블리는 액체 냉각을 통해 상기 플라즈마 형성 재료의 온도를 제어하는 것인, 광학 시스템.
  39. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 상은 액상을 포함하는 것인, 광학 시스템.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 플라즈마 형성 재료의 흐름을 상기 플라즈마로 유도하도록 구성되는 액체 흐름 어셈블리를 더 포함하는, 광학 시스템.
  41. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마에 근접한 상기 표면의 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는, 상기 플라즈마와 관련되는 열에 응답하여 적어도 부분적으로 제거되는 것인, 광학 시스템.
  42. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마에 근접한 상기 표면의 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는, 상기 연속파 펌프 조명의 흡수에 응답하여 적어도 부분적으로 제거되는 것인, 광학 시스템.
  43. 제25항에 있어서,
    상기 플라즈마에 근접한 상기 표면의 일부로부터 제거되는 상기 플라즈마 형성 재료의 적어도 일부는, 전자 빔, 전기 아크, 또는 제2 조명원에 의해 생성되는 조명 중 적어도 하나와 관련되는 에너지의 흡수에 응답하여 적어도 부분적으로 제거되는 것인, 광학 시스템.
  44. 제25항에 있어서,
    상기 수집 광학장치의 세트에 의해 수집되는 상기 광대역 방사는 샘플로 유도되는 것인, 광학 시스템.
  45. 제25항에 있어서,
    상기 수집 광학장치의 세트에 의해 수집되는 상기 광대역 방사는, 검사 툴, 계측 툴, 또는 반도체 디바이스 제조 라인 툴 중 적어도 하나에 의해 활용되는 것인, 광학 시스템.
  46. 삭제
  47. 삭제
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