KR20080019708A - 단락에 대한 방사원 보호 방법 - Google Patents

단락에 대한 방사원 보호 방법 Download PDF

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KR20080019708A
KR20080019708A KR1020087000998A KR20087000998A KR20080019708A KR 20080019708 A KR20080019708 A KR 20080019708A KR 1020087000998 A KR1020087000998 A KR 1020087000998A KR 20087000998 A KR20087000998 A KR 20087000998A KR 20080019708 A KR20080019708 A KR 20080019708A
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도미니크 마르셀 바우드레반게
예로엔 존커스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 단락에 대비하여 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선을 발생하는 방사원을 보호하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 방전 공간 내의 적어도 두 전극(1, 2) 간에서의 증기(vapor)로 점화되는, 전기적으로 동작되는 방전에 의해 상기 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선를 발생하는 방사원에 적용되고, 상기 증기는 상기 방전 공간 내의 표면에 도입되고 에너지 빔(9)에 의해 적어도 일부가 증발되는 용해 금속(6)으로부터 생성된다. 이런 방사원은 상기 전극들(1, 2) 사이에서 및/또는 상기 전극(1, 2)에 전기적으로 연결되는 컴포넌트(4, 5)들 사이에서 하나 또는 여러 개의 작은 갭(17)을 가진다. 이들 갭(17)은 증발된 금속이 그곳에서 응축되면 단락을 유발시킬 수 있다. 본 발명의 방법에서, 방사원의 동작 중에, 상기 하나 또는 여러 갭(17)에 접하는 적어도 하나의 표면 및/또는 상기 하나 또는 여러 갭(17)을 커버하거나 또는 상기 하나 또는 여러 갭(17) 내부에 제공되는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(16, 18)는, 상기 금속의 증기압이 상기 표면 또는 보호용 소자(16, 18) 상에 응축된 금속 물질을 증발시키기에 충분히 높은 온도로 가열된다. 본 발명의 방법에 의하면, 방사원의 수명이 연장된다.
방사원, 보호용 소자, 용해 금속, 단락

Description

단락에 대한 방사원 보호 방법{METHOD FOR PROTECTING A RADIATION SOURCE PRODUCING EUV-RADIATION AND/OR SOFT X-RAYS AGAINST SHORT CIRCUITS}
본 발명은 단락(short circuits)에 대비하여 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선을 발생하는 방사원을 보호하는 방법에 관한 것으로, 상기 방사원은 방전 공간 내의 적어도 두 전극 간에서의 증기(vapor)로 점화되는, 전기적으로 동작되는 방전에 의해 상기 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선를 발생하고, 상기 증기는 상기 방전 공간 내의 표면에 도입되고 에너지 빔, 특히 레이저 빔에 의해 적어도 일부가 증발되는 용해된 금속으로부터 생성되고, 상기 방사원은 상기 전극들 사이에서 및/또는 상기 전극에 전기적으로 연결되는 컴포넌트들 사이에서 하나 또는 여러 개의 작은 갭을 가진다.
EUV-방사 및/또는 X-선을 방출하는 방사원은 특히 EUV 리소그래피 분야에서 요구된다. 이 방사는 펄스형 전류(pulsed current)에 의해 발생된 핫 플라즈마에 의해 방출된다. 지금까지 알려진 가장 강력한 EUV-방사원은 금속 증기와 동작하여 요구된 플라즈마를 발생시켜 왔다. 이런 EUV-방사원의 실례가 WO 2005/025280 A2에 개시되어 있으며, 이것은 인용에 의해 본원에 포함된다. 이런 공지의 방사원에서는, 금속 증기는 방전 공간 내의 표면에 도입되고 에너지 빔, 특히 레이저 빔에 의해 적어도 일부가 증발되는 용해된 금속으로부터 생성된다. 이 방사원의 바람직한 실시예에서는, 두 전극은 방사원의 동작 중에 회전되는 전극 휠들을 형성하여 회전가능하게 장착된다. 전극 휠들은 회전 중에 용해된 금속과 함께 용기(container) 내로 침지된다(dip). 부착된 용해 금속으로부터 금속 증기를 발생시켜 전기 방전을 점화하기 위해 방전 공간 내의 전극들 중 하나의 표면에 직접 펄스공급된 레이저 빔을 인가한다. 금속 증기는 약 10kA까지의 kA 전류에 의해 가열되어, 원하는 점화 스테이지가 여기되고 원하는 파장 광이 방출된다. 이런 전기 방전 후에, 금속 증기는 냉각되어 방사원의 컴포넌트들의 차가운 표면 상에 응축된다.
이런 방사원의 주된 문제점 중 하나는 전극들 간에서의 및/또는 전극들에 전기적으로 연결된 컴포넌트들 간에서의 갭을 보호하는 것이다. 기술된 방사원에서는, 이런 컴포넌트들은, 예를 들어, 용해 금속을 통해 전극들에 전기적으로 연결되는 두 개의 용기이다. 이들 용기는 짧은 거리로 배열되어 있는 데, 이는 상기 용기들 내로 침지되는 전극들이 낮은 인덕턴스로 플라즈마 방전을 발생시킬 수 있을 정도로 근접해야 하기 때문이다. 이런 갭에서의 금속 증기의 응축 또는 금속 액적(droplet)의 증착이 방사원의 수명을 상당히 제한시키는 단락을 일으킬 수 있다. 이와 관련해서, 방사원의 동작 중에 동작 시기에 따라, 방전 공간에서 나중에 방사원의 차가운 컴포넌트들 상에 응축되는 kg 금속까지의 약 gg.를 증발시키는 것을 고려해야 한다.
상술한 WO 2005/025280 A2에서는, 금속 증기가 갭 내로 확산되는 것을 방지 하거나 갭에 액적들이 증착되는 것을 방지하기 위해 갭을 적어도 부분적으로 커버하는 보호용 소자를 방사원에 제공할 것이 제안되어 있다. 이들 보호용 소자들은 금속 증기가 이들 소자 상에서 응축되어 용기 내로 역류(flow back)될 수 있는 온도로 유지된다. 비록 이런 해결책에 의해 방사원의 수명을 한 자릿수나 두 자릿수만큼 연장시킬 수는 있지만, 이런 해결책은 방사원을 상업적으로 응용하기에 여전히 충분치 않다.
본 발명의 목적은 단락에 대비하여 상술한 유형의 방사원을 보호하여 방사원의 수명을 연장시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 이런 목적은 청구항 1에 따른 방법으로 달성된다. 이 방법의 이로운 실시예는 종속 청구항들의 요지이거나, 후속되는 설명 및 예들에서 기술된다.
본 방법은 방전 공간 내의 적어도 두 전극 간에서의 증기로 점화되는, 전기적으로 동작되는 방전에 의해 EUV-방사 및/또는 소프트 X-선를 발생하는 방사원의 보호에 관한 것으로, 상기 증기는 상기 방전 공간 내의 표면에 도입되고 에너지 빔, 특히 레이저 빔에 의해 적어도 일부가 증발되는 용해된 금속으로부터 생성된다. 상기 방사원은 상기 전극들 사이에서 및/또는 상기 전극에 전기적으로 연결되는 컴포넌트들 사이에서 하나 또는 여러 개의 작은 갭을 가지며, 이들 갭 내로 금속 증기가 확산되어 그곳에서 응축될 경우, 이들 갭에 의해 단락이 발생된다. 이들 갭에서 증착될 수 있는 금속 액적에도 동일하게 적용된다. 본 방법에서는, 방사원의 동작 중에 상기 하나 또는 여러 개의 갭에 접하는 적어도 하나의 표면 및/또는 상기 하나 또는 여러 개의 갭을 커버하거나 상기 하나 또는 여러 개의 갭 내부에 제공되는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자들은 상기 금속의 증기압이 상기 표면 또는 보호용 소자 상에 응축되거나 증착된 금속 물질을 증발시키기에 충분할 정도로 높은 온도로 가열된다. 상기 표면은 작은 갭의 영역 내의 전극들의 표면 또는 갭을 형성하고 전극들에 전기적으로 연결되는 컴포넌트들의 표면일 수 있다. 보호용 소자들은 갭들을 보호하도록 제공된 금속 차폐물, 특히 WO 2005/025280 A2의 공지된 방사원에서 이미 사용된 금속 차폐물일 수 있다. 이들 표면 또는 소자들이 이런 고온으로 가열됨으로써, 금속 증기는 이들 표면 또는 소자들 상에 응축되지 않고 이들 표면 또는 소자들로부터 증착된 금속 액적들이 증발되어, 상기 표면 또는 소자들 상에는 단락을 일으키는 물질 가교(bridge)가 성장할 수 없게 된다. 이하의 설명에서는, 금속 증기 및 금속 액적들을 연료(fuel)라 칭한다.
방사원에서 사용되는 연료, 예컨대, Sn, In, Sb, Te, 또는 Li에 따라, 상기 표면 또는 소자들은 400℃ 내지 1500℃ 사이의 온도로 가열되어야 한다. 바람직하게는, 이들 표면 또는 소자들은 상기 연료의 최종(net) 증착이 발생하지 않는 온도로 가열된다. 이것은 이들 표면 또는 소자들 상에 증착되거나 응축되는 연료량이 시간에 따라 증가하지 않음을 의미한다. 온도를 방사원에 사용되는 연료의 증기압이 이 온도에서 적어도 10 Pa이 되도록 선택될 경우에 양호한 결과가 달성된다. 본 방법에서는, 가열은 상기 보호용 소자 및/또는 전극 및/또는 컴포넌트의 표면에 포함된 특수 가열 소자에 의해 달성될 수 있다. 다른 가능성은 발생된 EUV-방사 및/또는 소프트 X-선의 흡수에 의한 가열 효과를 이용하는 것이다. 이것과 관련하여, 방사원의 컴포넌트는 보통은 방사원의 연료의 용해 온도보다 약간 높은 온도를 유지하도록 냉각되어야 한다. 이 온도는 연료를 증발시킬 정도로 충분히 높지 않다. 갭의 특정 영역에서 고온을 달성하기 위해서는, 상기 영역의 냉각을 감소시켜, EUV-방사 및/또는 소프트 X-선의 가열 효과에 따라 고온을 달성할 수 있다. 본 발명에 따라 가열된 표면 또는 소자들은 바람직하게는 고융점을 갖는 물질, 예컨대, 몰리부덴 또는 텅스텐으로 제조된다.
이런 단락에 대해 보호된 방사원이 아직 보호용 소자를 갖지 않은 경우, 본 방법에 따라 상기 방사원 내에 이런 보호용 소자를 제공하는 것이 유리하다. 이는, 예를 들어, 갭을 형성하는 두 컴포넌트들 중 하나에 돌출하는 림(rim)을 고정시킴으로써 달성될 수 있으며, 상기 림은 적어도 부분적으로 갭의 입구(entrance)를 커버한다. 또 다른 가능성은 갭을 형성하는 두 표면 간에 금속판을 제공하는 것이며, 상기 금속판은 갭을 두 부분으로 분리시킨다.
본 설명 부분 및 청구범위에서, "포함하는(comprising)"이라는 용어는 다른 소자들 또는 단계들을 제외하지 않으며, 또한 "하나(a, an)"이란 용어도 복수를 제외시키는 것은 아니다. 또한, 청구범위 내의 임의 참조부호를 이들 청구범위의 범주를 한정시키는 것으로 해석해서는 안 된다.
본 방법의 예들을 첨부된 도면을 참조하여 청구범위의 범주를 한정함이 없이 이하의 설명에서 기술하기로 한다.
도 1은 본 방법을 적용시킬 수 있는 방사원의 개략도.
도 2는 갭을 형성하는 방사원의 두 컴포넌트의 개략도.
도 3은 보호용 소자에 의해 커버되는 갭을 형성하는 방사원의 두 컴포넌트의 개략도.
도 4는 보호용 소자가 제공된, 갭을 형성하는 방사원의 두 컴포넌트의 다른 예에 대한 개략도.
도 1은 본 방법을 적용시킬 수 있는 방사원의 개략적인 측면을 도시한 것이다. 이 방사원은 미리 규정될 수 있는 가스압의 방전 공간에 제공된 두 전극(1, 2)을 포함한다. 디스크 형상의 전극(1, 2)은 회전가능하게 장착되는 데, 즉 그들은 동작 중에 회전축(3)을 중심으로 하여 회전된다. 회전 중에 전극(1, 2)은 부분적으로 대응하는 용기(4, 5) 내로 침지된다. 이들 용기(4, 5) 각각은 용해 금속(6)을, 본 경우에는 액상 주석을 포함한다. 용해 금속(6)은 약 300℃의 온도로, 즉 주석의 융점 230℃보다 약간 높은 온도로 유지된다. 용기(4, 5) 내의 용해 금속은 상기 용기에 연결된 가열 장치 또는 냉각 장치(도면에는 도시 안됨)에 의해 상기 동작 온도에서 보존된다. 회전 중에 전극(1, 2)의 표면은 액상 금속에 의해 젖게 되어, 상기 전극 상에는 액상 금속막이 형성하게 된다. 전극(1, 2) 상의 액상 금속의 층 두께는 스키머(skimmer; 11)에 의해 제어된다. 전극(1, 2)으로의 전류는 용해 금속(6)을 통해 공급되며, 이 용해 금속(6)은 절연된 피드쓰루(feedthrough; 8)를 통해 캐패시터 뱅크(7)에 연결된다.
레이저 펄스(9)가 두 전극 간의 가장 협소한 지점에서 전극(1, 2) 중 하나에 집속된다. 그 결과, 전극(1, 2) 상에 위치된 금속막 중 일부가 증발하여 전극 갭 상에서 가교된다. 이것은 결국 이 지점에서 파열 방전을 일으키고 캐패시터 뱅크(7)로부터 매우 높은 전류를 일으킨다. 이 전류는 금속 증기 또는 연료를 후자쪽이 이온화되는 고온으로 가열하여, 핀치 플라즈마(15)에서 원하는 EUV-방사를 방출한다.
연료가 방사원으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 방사원의 정면에 잔해 경감 유닛(10)을 제공한다. 이 잔해 경감 유닛은 방사원으로부터의 방사의 직접 패스(straight pass)를 허용하지만, 방사원으로부터 나가는 도중에 많은 양의 잔해 입자들을 보유한다. 방사원의 하우징의 오염을 방지하기 위해, 전극(1, 2)과 방사원의 하우징 사이에 차폐물(12)을 제공할 수 있다.
이런 방사원의 문제점은, 두 용기(4, 5)는 서로 매우 근접하게 배열되어야 하므로, 이들 두 용기 사이에서 연료가 증기로서 응축되거나 액적으로서 증착하게 되어 EUV-램프의 단락으로 이어질 수 있다는 것이다. 도 1에 도시된 공지의 램프에서 이런 단락을 방지하기 위해, 두 용기 사이의 갭에 금속 차폐물(13)을 제공하고, 상기 금속 차폐물(13)은 갭을 커버하여 상기 갭으로의 연료 확산을 감소시킨다. 이런 보호용 소자에도 불구하고, 확산은 전반적으로 억제시킬 수 없다. 그러므로, 두 금속 용기(4, 5) 사이의 갭에, 또는 도 1의 장치의 경우에는, 예를 들어, 용기(4, 5) 각각과 금속 차폐물(13) 사이의 갭에 연료가 응축되거나 증착될 수 있게 됨으로써, 램프의 단락으로 이어진다.
이런 단락은 이런 방사원에 본 발명의 방법을 적용시킴으로써 방지될 수 있 다. 도 2는 이런 방사원의 두 컴포넌트, 본 경우에는 두 용기(4, 5)에 대해 개략적으로 도시한 것이다. 방사원의 플라즈마 방전(15)의 금속 증기 또는 금속 액적(14)이 두 컴포넌트 사이의 갭(17)을 가교시키는 이들 두 용기(4, 5)의 표면 상에 증착될 수 있다. 이들 표면 상에서의 응축을 방지시키는 한 가능성은 갭(17)에 접하는 이들 표면 중 하나 또는 모두를, 플라즈마 발생에 사용되는 연료의 증기압이 연료를 증발시키기에 충분히 높은 온도로 가열시키는 것이다. 이런 가열은 도 2에서 개략적으로 도시된 특수 가열 소자(19)에 의해, 또는 두 용기(4, 5)의 표면을 효과적으로 덜 냉각시킴에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 표면들은 발생된 EUV-방사에 의해 단지 연료의 융해 온도보다 약간 높게 유지해야 하는 용기들의 나머지 표면보다 높은 온도로 가열된다.
도 3은 본 방법을 적용시키는 다른 예를 도시한 것이다. 이 경우, 금속 돌출 림(16)이 용기(4, 5) 중 하나에 고정됨으로써, 용기(4, 5) 사이의 갭(17)을 커버한다. 이렇게 커버하여, 연료가 용기(4, 5) 사이의 갭에 덜 들어갈 수 있다. 또한, 연료가 상기 림 상에 응축되지 않을 정도로 높은 온도로 림(16)이 가열되기 때문에, 림(16)과 인접 용기(5) 사이에서의 단락이 발생될 수 없다.
도 4는 두 용기(4, 5) 사이에 금속판(18)이 제공되는 본 발명의 또 다른 예를 도시한 것이다. 이 금속판은 연료가 이 금속판 상에 응축되지 않는 온도로 가열된다. 이런 가열로 인해, 갭(17)에 들어가는 연료의 금속 증기 또는 금속 액적(14)이 용기(4, 5)와 금속판(18) 사이에 단락 가교를 형성하도록 성장할 수 없다. 이런 금속판(18)은, 예를 들어, 도 1의 금속 차폐물(13)에 의해 형성될 수 있 다. 그래서, 이 금속 차폐물(13)은 본 발명에 따라 상기 온도로 가열되어 연료의 응축을 방지할 수 있다.
본 실시예의 방법에서는, 도 1에 도시된 용기(4, 5)에 대해 설명하였다. 그렇지만, 본 방법은 또한 전극에 전기적으로 연결되고 이런 작은 갭을 형성하는 다른 컴포넌트에도 적용될 수 있다. 또한, 보호용 소자의 가열 시에, 또한 전극 또는 컴포넌트의 인접 표면을 추가로 가열시킬 수 있다. 가열 그 자체는 각각의 경우에 통상의 가열 수단, 예를 들어, 가열 와이어, 가열 소자, 방사원의 방사에 의하거나 추가 방사원의 방사에 의한 가열에 의해 달성될 수 있다. 가열은 단락을 일으킬 수 있는 갭의 영역에서 국부적으로 이용된다.
참조부호 목록
1: 전극
2: 전극
3: 회전축
4: 용기
5: 용기
6: 용해 금속
7: 캐패시터 뱅크
8: 피드쓰루
9: 레이저 펄스
10: 잔해 경감 유닛
11: 스키머
12: 차폐물
13: 금속 차폐물
14: 금속 증기/액적
15: 핀치 플라즈마
16: 돌출 림
17: 갭
18: 금속판
19: 가열 소자

Claims (8)

  1. 단락에 대비하여 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선을 발생하는 방사원 보호 방법-상기 방사원은 방전 공간 내의 적어도 두 전극(1, 2) 간에서의 증기(vapor)로 점화되는, 전기적으로 동작되는 방전에 의해 상기 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선를 발생하고, 상기 증기는 상기 방전 공간 내의 표면에 도입되고 에너지 빔, 특히 레이저 빔에 의해 적어도 일부가 증발되는 용해된 금속으로부터 생성되고, 상기 방사원은 상기 전극들(1, 2) 사이에서 및/또는 상기 전극에 전기적으로 연결되는 컴포넌트들(4, 5) 사이에서 하나 또는 여러 개의 작은 갭(17)을 가짐-에 있어서,
    상기 방사원의 동작 중에, 상기 하나 또는 여러 개의 갭(17)을 한정하는 적어도 하나의 표면 및/또는 상기 하나 또는 여러 개의 갭(17)을 커버하거나 또는 상기 하나 또는 여러 개의 갭(17) 내부에 제공되는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(16, 18)는, 상기 금속의 증기압이 상기 표면 또는 보호용 소자(16, 18) 상에 응축된 금속 물질을 증발시키기에 충분히 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면 및/또는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(14, 18)는 상기 금속의 최종(net) 증착이 일어나지 않는 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표면 및/또는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(16, 18)는 400℃ 보다 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 표면 및/또는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(16, 18)는 상기 전극(1, 2)에 고정되고 상기 하나 또는 여러 개의 갭(17)을 커버하는 돌출 림(16)인 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 표면 및/또는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(16, 18)는 상기 갭(17) 내부에 제공되어 상기 갭(17)을 두 부분으로 분리하는 금속판(18)인 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  6. 제1항 도는 제2항에 있어서,
    상기 표면 및/또는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(14, 18)는 포함된 전기 가열 소자(19)에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 표면 및/또는 하나 또는 여러 개의 보호용 소자(14, 18)는 상기 방사원의 극자외선(EUV) 방사 및/또는 소프트 X-선에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방사원 보호 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    동작 중에 상기 전극(1, 2)이 회전 상태에 놓일 수 있고, 회전하는 동안 용해 금속(6)을 포함한 용기-상기 용기는 상기 전극(1, 2)에 전기적으로 연결되는 상기 컴포넌트(4, 5)를 나타냄- 내로 침지될 수 있는 방사원에서의 단락을 방지시키기 위한 방사원 보호 방법.
KR1020087000998A 2005-06-14 2006-06-06 단락에 대한 방사원 보호 방법 KR20080019708A (ko)

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