KR20080021789A

KR20080021789A - Ｅｕｖ 광원용 대체 연료

Info

Publication number: KR20080021789A
Application number: KR1020087001253A
Authority: KR
Inventors: 노베르트 알. 보어링; 올레흐 코디킨; 알렉산더 엔. 바이카노프; 아이고르 브이. 포멘코프
Original assignee: 사이머 인코포레이티드
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-03-07
Also published as: WO2007005414A2; KR101343805B1; EP1915596B1; EP1915596A2; US20060249699A1; US7465946B2; WO2007005414A3; EP1915596A4

Abstract

다층 수집 미러와 같은, 표면을 가진 적어도 하나의 광학 엘리먼트; 레이저 빔을 생성하는 레이저 소스; 및 플라즈마를 형성하고, EUV 광을 방출하기 위한, 레이저 빔에 의해 조사되는 소스 재료를 포함하는 EUV 광원이 개시된다. 한 형태에서, 소스 재료는 본질적으로 주석 화합물로 구성되고, 광학 엘리먼트 상에 증착된 플라즈마 형성에 의해 주석 찌꺼기를 발생시키고, 또한 주석 화합물은 광학 엘리먼트 표면으로부터 증착된 주석을 에칭하는데 효과적인 원소를 포함할 수 있다. 주석 화합물은 SnBr₄, SnBr₂, 및 SnH₄를 포함할 수 있다. 다른 형태에서, EUV 광원은 플라즈마를 형성하고 EUV 광을 방출하기 위한, 레이저 빔에 의해 조사되는 용융된 소스 재료를 포함할 수 있고, 소스 재료는 주석, 및 적어도 하나의 다름 금속, 예컨대, 주석과 갈륨 및/또는 인듐을 포함할 수 있다.

EUV 광원, 광학 엘리먼트, 레이저 빔, 레이저 소스, 플라즈마, 소스 재료, 주석 화합물.

Description

ＥＵＶ 광원용 대체 연료{ALTERNATIVE FUELS FOR EUV LIGHT SOURCE}

본 출원은 2006년 4월 17일에 출원된 미국특허 출원번호 11/406,216의 우선권을 주장하고, 2004년 7월 27일에 출원된, "EUV LIGHT SOURCE"란 제목의, 미국특허 출원번호 10/900,839의 일부-계속-출원인, "SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING THE INFLUENCE OF PLASMA-GENERATED DEBRIS ON THE INTERNAL COMPONENTS OF AN EUV LIGHT SOURCE"란 제목의 미국특허 출원번호 11/174,442의 일부-계속-출원이고, 2004년 3월 17일에 출원된, "HIGH REPETITION RATE LPP EUV LIGHT SOURCE"란 제목의 미국특허 출원번호 10/803,526의 일부-계속-출원이고, 그리고, 2004년 3월 10일에 출원된, "COLLECTOR FOR EUV LIGHT"란 제목의 미국특허 출원번호 10/798,740의 일부-계속-출원이며, 이 개시물은 각각 본 명세서에 참조로써 합치되었다.

본 발명은, 예컨대, 대략 50nm 이하의 파장에서, 예컨대, 반도체 집적회로 제조 포토 리소그라피를 위한, EUV 광원 생성 챔버의 외부 사용을 위해 초점으로 집중되고 다이렉팅된 소스 재료로부터 생성된 플라즈마로부터 EUV 광을 제공하기 위한 극 자외선("EUV") 광 발생기에 관한 것이다.

극 자외선("EUV") 광, 예컨대, 대략 13.5nm의 파장의 광을 포함하여, 대략 50nm 이하의 파장을 가진 전자기 방사선(또한, 소프트 엑스-선이라도고 함)은 기 판, 예컨대, 실리콘 웨이퍼에 매우 미세한 피처를 생산하기 위한 포토리소그래피 공정에서 사용될 수 있다.

EUV 광을 산출하기 위한 방법은, 재료를 EUV 범위 내의 방출선을 가진 원소, 예컨대, 크세논, 리튬 또는 주석, 인듐, 안티몬, 텔루르, 알루미늄 등을 가진 플라즈마 상태로 변환하는 단계를 포함하지만, 이에 반드시 제한되지는 않는다. 이러한 한 방법에서, 종종 레이저 생성 플라즈마("LPP")라 불리는 요구된 플라즈마는 요구된 라인-방출 원소를 가진 재료의 방울, 스트림, 또는 클러스터와 같은, 타겟 재료를 레이저 빔으로 조사함으로써 산출될 수 있다.

지금까지, 조사/전기 방전을 위한 라인-방출 원소가 포함된 다양한 시스템이 개시되었다. 순수한 형태로 존재하는 원소, 예컨대, 순수한 금속, 컴파운트로 존재하는 원소, 예컨대, 물과 같은 용매에 용해된 용액 내의, 예컨대, 소금을 포함한 많은 다양한 형태 및 상태가 시도되었다. 또한, 라인-방출 물질이 액체, 기체, 증기, 및/또는 고체로 존재하고, 방울, 스트림, 무빙 테이프, 에어로졸, 액체 스트림 내의 입자, 가스 제트 등의 형태일 수 있는 시스템들이 개시되었다.

매우 다양한 상술한 소스 재료/재료 형태와 함께, 그 소스 재료의 플라즈마를 생성하기 위한 다양한 기술이 개발되어 왔다. 예를 들어, 모세 방전, z-핀치, 밀집 플라즈마 포커스, 전극없는 z-핀치, 스타-핀치 등과 같은 수많은 방전 플라즈마 생산(DPP) 기술이 개발되어 왔다. 이와 유사한 방법으로, 레이저 생성 플라즈마 시스템에 대하여, 레이저 타입, 파장, 펄스 에너지 등과 같은 사용가능한 다양한 선택이 존재한다.

상술한 내용으로부터, 비교적 다수의 가능한 EUV 광원 구성이 존재함이 명백하다. 이를 고려하여, 다수의 요소들이 EUV 광원, 특히 대용량, 생산 포토 그래피용 광원 설계시 고려된다. 이러한 요소 중 하나는 전형적으로 출력 EUV 파워 B 대 입력 파워 A의 비로 정의되는 변환 효율 C, C=B/A (즉, 구동 레이저를 오퍼레이팅하거나, 가스 방전을 생성하기 위해 요구되는 파워)이다. 적어도 몇몇 LPP 설정에 대하여, 변환 효율은 사용된 레이저의 타입, 라인 방출 원소의 특성, 및 레이저 빔과 타겟 사이의 커플링의 함수이다. 이러한 커플링은, 몇몇 타겟 재료와, 타겟의 조성에 의존하고, 몇몇 타겟 재료는 레이저 빔의 타겟으로의 깊은 침투를 허용하여 비교적 높은 변환 효율을 야기한다.

대용량의 EUV 광원 설계시 종종 고려되는 다른 요소는 레이저 입력 윈도우, 수집기 미러, 및/또는 측정 장비와 같은 EUV 광원 광학부재를 손상시킬 수 있는 찌꺼기의 발생 및 완화이다. 그러므로, 적어도 몇몇 소스 재료에 대하여, 플라즈마의 생성은 또한 다양한 플라즈마 챔버 광학 엘리먼트의 작동 효율을 잠재적으로 손상하거나 감소시킬 수 있는, 플라즈마 챔버 내의 원하지 않는 부산물(예컨대, 찌꺼기)을 발생시킬 수 있다. 이 찌꺼기는 대역외(out-of-band) 광자, 고에너지 이온, 및 플라즈마 형성으로부터 산개된 찌꺼기, 예컨대, 소스 재료의 원자 및/또는 클럼프/미세방울(microdroplet)을 포함할 수 있다. 또한, 이 찌꺼기는 2차 스퍼터링에 의한 챔버 재료, 및 전기 방전 타입 시스템의 경우, 전극 재료를 포함할 수 있다. 이러한 이유로, 주어진 EUV 출력 파워를 위해 형성된 찌꺼기의 타입, 상대량, 및 전체량을 최소화하기 위한 하나 이상의 기술을 채용하는 것이 종종 바람직하다. 타겟 크기, 예컨대, 방울 직경, 및/또는, 예컨대, 화학적 타겟 구조가 찌꺼기를 최소화하도록 선택되었을 때, 타겟을 때때로 소위 "질량 제한된" 타겟이라 한다.

고에너지 이온 및/또는 소스 재료 찌꺼기는 광학 엘리먼트를 가열하는 것, 광 투과도를 감소시키는 재료로 광학 엘리먼트를 코팅하는 것, 광학 엘리먼트로 침투하는 것, 및, 예컨대, 구조적 무결성 및/또는 광학 특성, 예컨대, 이러한 단파장에서 광을 반사하는 미러의 능력을 손상시키는 것, 광학 엘리먼트를 부식시키거나 침식시키는 것, 및/또는 광학 엘리먼트로 확산하는 것을 포함한, 다양한 방법으로 광학 엘리먼트를 손상시킬 수 있다. 그러므로, 찌꺼기를 줄이는 것, 및/또는 찌꺼기의 충돌을 줄이기 위한 적절한 기술이 대용량 EUV 광원의 설계에서 고려될 필요가 있다.

소스 재료 선택시 고려될 수 있는 다른 요소는 소스 재료가 프로세싱되기 위해 필수적인 온도이다. 예를 들어, 순수한 리튬 및 주석은 모두 비교적 높은 용융점을 가지며, 몇몇 경우에, 이는 소스 재료 방울의 일정한 스트림을 산출하기 위해 압전 재료가 채용되는 어플리케이션에 실제 사용을 금지할 수 있다. 타겟 재료의 선택에 영향을 줄 수 있는 다른 요소는 재료 유독성, 및 소스 재료 디스펜서와의 재료 양립성(예컨대, 부식도 등)을 포함한다.

EUV 광원 구성의 특정 예는 찌꺼기-프리 EUV 방출을 산출하기 위해 상온에서 그리고 용액 내의 브롬화 주석의 사용을 개시하는 미국특허 제6,831,963호, 및 순수한 주석과 비교하여 더 높은 증기압으로 인한 브롬화 주석의 사용을 개시하고, 그리고 주로 가스 방전 EUV 광원에 대한 소스 재료로서 할로겐화 주석 증기의 사용 을 개시하는 미국특허 출원번호 2005/0167617을 포함한다. EUV 광원 구성의 다른 예는 2005년 2월 27일에 SPIE EUV 소스 워크샵에서 발표되었던 "Tin Deliver Systems for Gas Discharge Sources"란 제목의, 'Guenther Derra' 등의 아티클에 개시되어 있다. 'Derra'의 아티클에, 가스 방전 EUV 광원에서 스태넌(SnH₄) 가스의 사용이 개시되어 있다. 또한, "Method and Device for Cleaning at least One Optical Component"란 제목의, Zink의 PCT 출원 WO2004/104707은 그 내부의 컴포넌트가 방사선 소스에 의해 도입된 무기 물질로 인해 오염되는 EUV 조사 디바이스 및 그 증착을 제거할 목적의 리액턴트를 도입하기 위한 공급 디바이스를 포함하는 디바이스를 개시한다. WO2004/104707은 방사선 소스는 주석을 포함할 수 있고, 그 리액턴트는 할로겐 또는 할로겐 화합물을 포함할 수 있음을 개시한다. 이러한 개시물에도 불구하고, 적절한 대용량 EUV 리소그라피용 광원 구성이 더 개발되어야 한다.

상기 내용을 고려하여, 본 출원인은 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원, 및 대응 사용 방법을 개시한다.

제1형태에서, 다층 수집 미러와 같은, 표면을 가진 적어도 하나의 광학 엘리먼트; 레이저 빔을 생성하는 레이저 소스; 및 플라즈마를 형성하고, EUV 광을 방출하기 위한, 레이저 빔에 의해 조사되는 소스 재료를 포함하는 EUV 광원이 개시된다. 본 형태에 대하여, 소스는 본질적으로 주석 화합물을 포함하고, 광학 엘리먼트 상에 증착하는, 플라즈마 형성에 의한 주석 찌꺼기를 발생시킬 수 있고, 주석 화합물은 광학 엘리먼트 표면으로부터 증착된 주석을 에칭하는데 효과적인 원소를 포함할 수 있다. 주석 화합물은 SnBr₄, SnBr₂, 및 SnH₄를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, EUV 광원은 엘리먼트 표면 상에 증착된 주석을 증착된 주석과 에천트 사이에 화학 반응 속도를 증가시키기 위해 150℃ 초과의 온도로 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터는 저항 히터, 방사성 히터, 라디오-주파수 히터, 및/또는 마이크로웨이브 히터일 수 있다.

다른 형태에 있어서, EUV 광원은 소스 재료의 방울을 생성하기 위한 방울 발생 시스템을 포함할 수 있다. 한 특정 실시예에서, 방울 생성 시스템은 소스 재료를 상온 초과로 가열할 수 있다, 예컨대, 방울 생성 시스템은 SnBr₄를 방울을 생성하기 위해 35℃ 초과의 온도로 가열할 수 있고, 그리고/또는 SnBr₂을 방울을 생성하기 위해 216℃ 초과의 온도로 가열할 수 있다. 다른 실시예에서, 방울 생성 시스템을 소스 재료를 상온 미만의 온도로 냉각할 수 있다, 예컨대, 방울 생성 시스템은 SnH₄을 방울을 생성하기 위해 -52℃ 미만의 온도로 냉각할 수 있다.

상술한 하나 이상의 실시예에서, 레이저 소스는 대략 10.6μm의 파장을 가진 방사선을 산출하는 CO₂ 레이저 소스를 포함할 수 있다.

실시예의 한 형태에서, EUV 광원은 적어도 하나의 브롬화 주석을 포함한 소스 재료, 상기 소스 재료를 상기 브롬화 주석의 용융점 초과로 가열하기 위한 히터, 및 그로부터 플라즈마를 산출하고 EUV 방사선을 방출하기 위한, 상기 액체 소스 재료를 조사하기 위한 레이저 빔을 생성하는 CO₂ 레이저 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스 재료는 SnBr₂ 또는 SnBr₄을 포함할 수 있다.

다른 형태에서, EUV 광원은 SnH₄를 포함하는 소스 재료, 상기 소스 재료를 SnH₄의 기화점 이하로 냉각하기 위한 냉각 시스템, 및 그로부터 플라즈마를 산출하고 EUV 방사선을 방출하기 위한, 상기 액체 소스 재료를 조사하기 위한 레이저 빔을 생성하는 CO₂ 레이저 소스를 포함할 수 있다.

또 다른 형태에서, EUV 광원은 레이저 빔을 생성하는 레이저 소스, 및 플라즈마를 형성하고 EUV 광을 방출하기 위한 레이저 빔에 의해 조사되는 용융된 소스 재료를 포함하고, 소스 재료는 주석 및 적어도 하나의 다른 금속을 포함하고, 소스 재료는 순수한 주석보다 낮은 용융점을 가진다. 예를 들어, 용융된 소스 재료는 주석과 갈륨, 인듐, 또는 갈륨 및 인듐을 포함할 수 있다. 이러한 한 합금은 13 내지 19퍼센트 범위의 중량비의 주석, 19 내지 25퍼센트 범위의 중량비의 인듐, 및 59 내지 65퍼센트 범위의 중량비의 갈륨을 포함한다. 한 구현에서, 소스 재료의 용융점은 150℃ 미만이고, 상온 또는 대략 상온일 수 있다.

실시예의 한 형태에서, 용융된 소스 재료는 본질적으로 금속으로 구성된다. 또한, 용융된 소스 재료는 공융 주석 합금을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 소스는 대략 10.6μm의 파장을 가진 방사선을 산출하는 CO₂ 레이저 소스를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, EUV 광원은 표면을 가진 적어도 하나의 광학 엘리먼트를 더 포함할 수 있고, 본 광원은 플라즈마 형성에 의해 주석 찌꺼기를 발생할 수 있고, 본 광원은 표면으로부터 증착된 주석을 에칭하는데 효과적인 리액턴트를 제공하는 리액턴트 공급 소스를 포함할 수 있다. 증착된 주석과 리액턴트 사이의 화학 반응 속도를 증가시키기 위해 150℃ 초과의 온도로 엘리먼트 표면 상에 증착된 주석을 가열하기 위해 히터가 제공될 수 있다. 리액턴트는 HBr, HI, I₂, Br₂, Cl₂, HCl, H₂, 및 이들의 조합으로 구성된 리액턴트 그룹으로부터 선택될 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 형태에 따른 전체적인 개념의 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원의 개략적인 비축적 도면을 도시하고;

도 2는 SnBr₄ 및 SnBr₂와 같은 소스 재료의 방울을 형성하기 위한 방울 생성 시스템의 개략적인 비축적 도면을 도시하고;

도 3은 SnH₄와 같은 소스 재료의 방울을 형성하기 위한 방울 생성 시스템의 개략적인 비축적 도면을 도시하고;

도 4는 종래 기술의 갈륨 주석 합금에 대한 2원 조성 다이어그램을 도시하고;

도 5는 종래 기술의 인듐 주석 합금에 대한 2원 조성 다이어그램을 도시하고;

도 6은 종래 기술의 갈륨 주석 인듐 합금의 3원 조성 다이어그램을 도시한 다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 한 형태에 따른, 예시적인 EUV 광원, 예컨대, 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원(20)의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, LPP 광원(20)은 고출력 및 높은 펄스 반복률로 동작하는, 예컨대, DC 또는 RF 여기로, 10.6μm에서 방사선을 산출하는 펄스 또는 연속 레이저 소스(22), 예컨대, 펄스 가스 방전 CO₂ 레이저 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, MO-PA1-PA2-PA3 구성을 가진 적절한 CO₂ 레이저 소스는 그 전체가 본 명세서에 참조로써 합치된, "LPP EUV LIGHT SOURCE DRIVE LASER SYSTEM"이란 제목의 2005년 6월 29일에 출원되었고, 동시 계류 중인 미국특허 출원번호 11/174,299에 개시되어 있다.

본 출원에 따라, 다른 타입의 레이저 또한 적합할 수 있다. 예를 들어, 솔리드 스테이트 레이저, 엑시머, 분자 플루오르 레이저, 예컨대, 미국특허 제6,625,191호, 제6,549,551호, 및 제6,567,450호에 도시된 바와 같은, MOPA 구성의 엑시머 레이저 시스템, 단일 챔버를 가진 엑시머 레이저, 둘 이상의 챔버, 예컨대 하나의 오실레이터 챔버 및 (직렬 또는 병렬인) 두 개의 증폭 챔버를 가진 엑시머 레이저, 마스터 오실레이터/파워 오실레이터(MOPO) 배열, 파워 오실레이터/파워 증폭기(POPA) 배열, 또는 하나 이상의 CO₂, 엑시머, 또는 분자 플루오르 또는 오실레이터 챔버를 시딩하는 솔리드 스테이트 레이저가 적합할 수 있다. 다른 설계 또한 가능하다.

광원(20)은 또한 소스 재료, 예컨대, SnH₄, SnBr₂, SnBr₄, 또는 이들의 조합의 타겟을 액체 방울 또는 연속적인 액체 스트림의 형태로 전달하는 타겟 전달 시스템(24)을 포함할 수 있다. 타겟은, 예컨대, 챔버(26)의 내부로 타겟이 조사되고 플라즈마를 산출하는 조사 위치(28)로 타겟 전달 시스템(24)에 의해 전달될 수 있다. 몇몇 경우에, 타겟은 타겟을 조사 위치(28)로 향하도록, 또는 그로부터 멀어지도록 선택적으로 스티어링할 수 있게 하는 전기적 전하를 포함할 수 있다.

도 1을 계속 참조하면, 광원(20)은 또한, 수집기(30)와 같은 하나 이상의 광학 엘리먼트, 예컨대, 수직 입사 반사기, 예컨대, 레이저 광이 관통하여 조사 위치(28)에 도달하게 하는 조리개와 함께, 길죽한 타원 형태인, 열적으로-유도된 층간 확산을 효과적으로 차단하기 위한 각각의 인터페이스에, 증착된 추가적인 얇은 배리어 층과 함께 Mo/Si 복층으로 코팅된 SiC 기판을 포함할 수 있다. 수집기(30)는, EUV 광이 광원(20)으로부터 출력될 수 있고, 예컨대, (도시되지 않은) 집적회로 리소그라피 툴로 입력될 수 있는, 예컨대, 조사 위치(28)에 제1초점 및 소위 중간점(40)(또한, 중간 초점(40)이라 함)에 제2초점을 가진 타원 형상일 수 있다.

또한, 광원(20)은, 예컨대, (도시되지 않은) 레이저 빔 위치조절 시스템과 함께 레이저 방전 컨트롤 시스템(65)을 포함할 수 있는 EUV 광원 컨트롤러 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 광원(20)은, 예컨대, 조사 위치(28)에 상대적인, 타겟 방울의 위치를 나타내는 출력을 제공하고, 그로부터 타겟 에러가, 예컨대, 방울 기 준 또는 평균에 의해 방울 상에, 계산될 수 있고, 예컨대, 타겟 위치 및 궤적을 계산할 수 있는 타겟 위치 탐지 피드백 시스템(62)에 그 출력을 제공하는 하나 이상의 방울 이미저(70)를 포함할 수 있는 타겟 위치 탐지 시스템을 포함할 수 있다. 그 다음, 타겟 에러는, 예컨대, 챔버(26) 내의 레이저 빔 초점 스팟의 위치 및/또는 초점 파워를 변경하기 위해, (도시되지 않은) 레이저 빔 위치 및 성형 시스템을 컨트롤하고, 그리고/또는 레이저 타이밍 회로를 컨트롤하기 위해, 사용될 수 있는 (도시되지 않은) 레이저 빔 위치 컨트롤러에, 레이저 위치, 방향, 및 타이밍 보정 신호를 제공할 수 있는, 광원 컨트롤러(60)에 입력으로서 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광원(20)은, 예컨대, 원하는 조사 위치(28)에 도달하는 타겟 방울 내의 에러를 보정하기 위해, 타겟 전달 메카니즘(92)에 의해 릴리즈되는 것과 같이, 타겟 방울의 릴리즈 포인트를 수정하기 위해, 시스템 컨트롤러(60)로부터의 (몇몇 구현에서, 상술된 타겟 에러를 포함하고, 그로부터 유도된 몇몇 양을 포함할 수 있는) 신호에 응답하여 동작가능한, 타겟 전달 컨트롤 시스템(90)을 포함할 수 있다.

도 2는 플라즈마를 산출하기 위해 그 내를 조사하기 위한 챔버(26') 내로, 예컨대, SnBr₂, SnBr₄, 또는 그 조합을 가진 소스 재료의 타겟을 전달하기 위한 타겟 전달 메카니즘(92') 보다 상세하게 도시한다. 예컨대, 대략 31도씨에서 용융하는 액체 SnBr₄에 대하여, 메카니즘(92')은 SnBr₄를 대략 35-45도씨 범위로 가열하고, SnBr₄ 방울의 스트림을 생성하는 기능을 한다. 대략 216도씨에서 용융하는 액 체 SnBr₂가 사용될 때, 메카니즘(92')은 SnBr₂를 대략 220-230도씨 범위로 가열하고, SnBr₂ 방울의 스트림을 생성하는 기능을 한다.

도 2에 도시된 특정 실시예에 대하여, 타겟 전달 메카니즘(92')은, 예컨대, 고체 함유물, 예컨대, 7 마이크로미터 이상의, 산화물, 질화물; 금속 불순물 등과 같은 고체 화합물을 트랩하는, 각각 15마이크로미터, 및 7마이크로미터인, 일 세트의 필터(145)를 통해 소스 재료를 패싱하기 위해, 예컨대, 비활성 가스, 예컨대, 아르곤 가스 압력 하에서, 용융된 소스 재료, 예컨대, 브롬화 주석(SnBr₂ 또는 SnBr₄)를 홀딩하는 카트리지(143)를 포함할 수 있다. 필터(145)로부터, 소스 재료는 개/폐 온도 밸브(147)를 통해 디스펜서(148)로 패싱할 수 있다. 예를 들어, 펠티에 디바이스가 밸브(147)를 닫기 위해 필터(145)와 디스펜서(148) 사이의 소스 재료를 고체화시키고, 밸브(147)를 열기 위해 고체화된 소스 재료를 가열하는 밸브(147)를 구성하기 위해 채용될 수 있다.

메카니즘(92')에 대하여, 하나 이상의 변조 또는 비변조 소스 재료 디스펜서(148)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 구멍과 함께 형성된 모세 튜브를 갖춘 변조 디스펜서가 사용될 수 있다. 디스펜서(148)는 하나 이상의 전기-액츄에이터블 엘리먼트, 예컨대, 모세 튜브를 변형시키고, 디스펜서(148)로부터 소스 재료의 릴리즈를 변조하도록 선택적으로 확장되거나 수축될 수 있는, 압전 재료로 구성된 액츄에이터를 포함할 수 있다. 디스펜서(148)를 통과하는 동안 소스 재료를 용융 상태로 유지하기 위해 히터(150)가 사용될 수 있다. 변조 방울 디스펜서의 예는 그 전체가 본 명세서에 참조로써 합치된, "METHOD AND APPARATUS FOR EUV PLASMA SOURCE TARGET DELIVERY"란 제목의 2005년 2월 25일에 출원된, 동시-계류중인 미국특허 출원번호 11/067,124, "LPP EUV PLASMA SOURCE MATERIAL TARGET DELIVERY SYSTEM"이란 제목의, 2005년 6월 29일에 출원된, 동시-계류중인 미국특허 출원번호 11/174,443, 및 "SOURCE MATERIAL DISPENSER FOR EUV LIGHT SOURCE"란 제목의, 2006년 2월 21일에 출원된, 동시-계류중인 미국특허 출원번호 11,174,4343에서 찾을 수 있다. 비변조 방울 디스펜서의 예는 그 전체가 본 명세서에 참조로써 합치된, "LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE WITH PRE-PULSE"란 제목의 2006년 2월 21일에 출원된, 동시-계류중인 미국특허 출원번호 11/358,983에서 찾을 수 있다.

도 2에 도시된 배열에 대하여, 챔버(26')는 브롬화 가스를 제거(scrub)하기 위해 사용될 수 있는, (도시되지 않은) 스크러버(scrubber)까지의 펌프, 펌프라인과 같은 모든 내부 컴포넌트를 포함하여, 대략 100도씨의 온도로 가열될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상이하게 펌핑되고 게이트 밸브 격리된 상주 가스 분석기(152, RGA)가 챔버(26')를 개방하기 전에 브롬화 가스의 부재를 보장하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 도 2는 브롬화 주석 복구 시스템(154)이 비교적 휘발성인 브롬화 주석을 복구하고, 챔버(26') 내의 적합한 가스 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있음을 도시한다. 도시된 바와 같이, 복구 시스템(154)은 격리 챔버(158)를 구성하기 위해 공간적으로 떨어진 한 쌍의 게이트 밸브(156a, b), 브롬화 주석 저장기(160), 및 냉각 디바이스(162), 예컨대, 브롬화 주석을 고체화하기 위한 펠티에 디바이스 를 포함할 수 있다. 투-밸브 시스템(154)은 상이하게 펌핑될 수 있고, 저장기(160)가 챔버(26') 압력을 깨트리거나, 유해 가스, 예컨대, 브롬화물을 릴리즈하지 않고, 비워지도록 하는 (도시되지 않은) 스크러버를 포함할 수 있다.

도 2는 상술한 바와 같은, 10.6μm에서 방사선을 산출하는 CO₂ 레이저 소스일 수 있는 레이저 빔(164)에 의한 조사를 위한 브롬화 주석, 예컨대, SnBr₂, 또는 SnBr₄의 생성을 도시한다. 브롬화 주석의 조사는 주석 이온 및 브롬 이온을 포함할 수 있는 플라즈마를 생성하고, 몇몇 경우에 방울의 일부분은 (이온화되지 않고) 증발될 것이다. 이 사용되지 않은 가스 부분은 펌핑을 통해 챔버로부터 배출될 수 있고, 그러므로, 방울의 사용되지 않은 부분은 광학 표면 오염에 기여하지 않을 수 있다. 플라즈마 내에 형성된 주석 이온은 광학 엘리먼트의 표면, 예컨대, 수집기 미러의 표면에 닿을 수 있고, 그 표면에 금속 주석으로 증착한다. 한편, 브롬 이온은, 사용가능할 것이고, 주석을 에칭, 예컨대, 증착된 주석과 반응하여 그 표면으로부터 제거할 수 있다. 또한, EUV 광원은 증착된 주석과 에천트, 예컨대, 브롬 사이의 화학반응 속도를 증가시키기 위해, 광학 엘리먼트, 예컨대, 수집기, 레이저 입력 윈도우, 측정 윈도우의 표면에 증착되는 주석을 150℃ 초과의 온도로 가열하기 위한 (도시되지 않은) 하나 이상의 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 히터는 저항 히터, 방사형 히터, 라디오-주파수 히터, 및/또는 마이크로웨이브 히터일 수 있다.

그러므로, 브롬화 주석의 사용은, 주석과 레이저, 예컨대, 10.6μ에서 CO₂ 레이저 소스 사이에 우수한 커플링을 제공할 수 있고, 그 결과 우수한 변환 효율, 예컨대, 주석과 비교되는 SnBr₄ 방울 발생기에 대한 감소된 오퍼레이팅 온도, 본래의 찌꺼기 완화 메카니즘(브롬화물 에칭)을 야기하고, 그리고, 몇몇 경우에 찌꺼기 및 재료 소비를 감소시키기 위해 질량 제한된 소스 재료로서 사용될 수 있다.

도 3은 플라즈마를 산출하기 위한 그 내의 조사를 위해 챔버(26'') 내로, 예컨대, 액체 SnH₄를 가진 소스 재료의 타겟을 전달하기 위한 타겟 전달 메카니즘(92'')을 보다 상세하게 도시한다. 예를 들어, 대략 -52도씨에서 기화하는, 액체SnH₄에 대하여, 메카니즘(92'')은 SnH₄를 대략 -55 내지 -70도씨의 범위로 냉각시키고, 그리고 SnBr₂ 방울의 스트림을 생성하는 기능을 할 수 있다.

도 3에 도시된 특정 실시예에 대하여, 타겟 전달 메카니즘(92'')은 소스 재료, 예컨대, 압축 가스, 예컨대, 비활성 가스, 예컨대, 아르곤 가스를 사용하여, 가압된, 액체 상태인 수소화 주석(SnH₄)을 홀딩하는 극저온 저장기(300)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 질소 용기로부터의 질소 가스는 대략 -55 내지 -70도씨의 온도에서 SnH₄를 유지하기 위해 저장기(300) 주변을 순환될 수 있다. SnH₄를 냉각시키기 위해 헬륨과 같은 다른 가스가 사용될 수 있다. 대안으로써, 또는 이에 부가적으로, 펠티에 냉각 시스템이 SnH₄를 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 아르곤 가스 압력은 고체 함유물, 예컨대, 수 마이크로미터 이상의, 산화물, 질화물, 및 금속 불순물 등과 같은 고체 화합물을 트랩하는, 예컨대, 각각 15마이크로미터 및 7마이크로미터일 수 있는, 한 세트의 필터(145')를 통해 소스 재료를 통과시키기 위해 사용될 수 있다. 필터(145)로부터, 소스 재료는 개폐 밸브(147')를 통해 디스펜서(148')로 패싱할 수 있다. 메카니즘(92'')에 대하여, 상술된 바와 같은 하나 이상의 변조 또는 비변조 소스 재료 디스펜서가 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 배열에 대하여, 챔버(26'')는 (도시되지 않은) 스크러버를 포함할 수 있고, 상이하게 펌핑될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상이하게 펌핑되고, 게이트 밸브 격리된 상주 가스 분석기(152', RGA)는 챔버(26')를 개방하기 전에 가스의 부재를 보장하기 위해 사용될 수 있다.

도 3는 상술한 바와 같은, 10.6μm에서 방사선을 산출하는 CO₂ 레이저 소스일 수 있는, 레이저 빔(164')에 의한 조사를 위한 방울, 및 SnH₄의 생성을 도시한다. SnH₄의 조사는 주석 이온 및 수소 이온을 포함할 수 있는 플라즈마를 생성하고, 몇몇 경우에 방울의 일부분은 (이온화되지 않고) 증발될 것이다. 이러한 사용되지 않은 가스 부분은 펌핑을 통해 챔버로부터 배출될 수 있고, 그러므로, 방울의 사용되지 않은 부분은 광학 표면 오염에 기여하지 않을 것이다. 플라즈마 내에 형성된 이온은 광학 엘리먼트의 표면, 예컨대, 수집기 미러의 표면에 닿을 수 있고, 금속 주석으로 그 표면에 증착할 수 있다. 한편, 수소 이온이 사용가능하고, 이는 주석을 에칭, 예컨대, 그 표면으로부터 증착된 주석과 반응하여 제거할 수 있다. EUV 광원은 증착된 주석과 에천트, 예컨대, 수소 사이의 화학반응 속도를 증가시키기 위해, 광학 엘리먼트, 예컨대, 수집기, 레이저 입력 윈도우, 측정 윈도우의 표 면에 증착되는 주석을 150℃ 초과의 온도로 가열하기 위한 (도시되지 않은) 하나 이상의 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 히터는 저항 히터, 방사형 히터, 라디오-주파수 히터, 및/또는 마이크로웨이브 히터일 수 있다.

그러므로, SnH₄의 사용은 주석과 레이저, 예컨대, 10.6μ에서 CO₂ 레이저 소스 사이에 우수한 커플링을 제공할 수 있고, 그 결과 우수한 변환 효율, 예컨대, 주석과 비교되는 SnH₄ 방울 발생기에 대한 감소된 오퍼레이팅 온도, 본래의 찌꺼기 완화 메카니즘(수소 에칭)을 야기하고, 그리고, 몇몇 경우에 찌꺼기 및 재료 소비를 감소시키기 위해 질량 제한된 소스 재료로서 사용될 수 있다.

도 4는 갈륨 주석 합금에 대한 2원 조성 다이어그램을 도시한다. 도시된 바와 같이, 갈륨 주석의 합금은 순수한 주석보다 낮은 용융점을 가지고, 이 합금은 150도씨 이하에서 처리될 수 있어 압전 액츄에이터의 사용을 가능하게 하는 장점이 있고, 그리고 이 합금은 상온에서 액체이므로, 이 합금은 소스 재료를 가열하지 않고 처리될 수 있는 장점이 있다. 수집기 재료와 같은 광학 표면에 증착하는 주석 찌꺼기와 유사한, 갈륨 찌꺼기는, 예컨대, 다음 에천트; HBr, HI, Br₂, Cl₂, HCl, H₂ 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 갈륨과 주석 모두의 에칭을 가속화시키기 위해 열이 사용할 수 있다. 예를 들어, HBr 에천트는 300-400도씨의 범위의 온도로 광학 컴포넌트 표면의 가열과 함께 사용될 수 있다. 대략 중량비 12.5 퍼센트의 Sn, 밸런스 Ga의 조성을 가진 공융 합금의 사용이 그것의 낮은 용융점, 및 소스 재료 디스펜서 재료와의 양립성(부식성)으로 인해 몇몇 어플리케이션에서 바람직할 수 있다.

그러므로, 갈륨-주석 합금의 사용은 주석과 레이저, 예컨대, 10.6μ에서 CO₂ 레이저 소스 사이에 우수한 커플링을 제공할 수 있고, 그 결과 우수한 변환 효율, 방울 발생기에 대한 감소된 오퍼레이팅 온도, 예컨대, 주석 및 갈륨을 모두 에칭하는 찌꺼기 완화 메카니즘을 야기하고, 그리고, 몇몇 경우에 찌꺼기 및 재료 소비를 감소시키기 위해 질량 제한된 소스 재료로서 사용될 수 있다.

도 5는 인듐 주석 합금에 대한 2원 조성 다이어그램을 도시한다. 도시된 바와 같이, 인듐 주석의 합금은 순수한 주석보다 낮은 용융점을 가지고, 이 합금은 150도씨 이하에서 처리될 수 있어 압전 액츄에이터의 사용을 가능하게 하는 장점이 있다. 수집기 재료와 같은 광학 표면에 증착하는 주석 찌꺼기와 유사한 인듐 찌꺼기는, 예컨대, 다음 에천트; HBr, HI, Br₂, Cl₂, HCl, H₂ 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 인듐과 주석 모두의 에칭을 가속화시키기 위해 열을 사용할 수 있다. 예를 들어, HBr 에천트는 300-400도씨의 범위의 온도로 광학 컴포넌트 표면의 가열과 함께 사용될 수 있다. 대략 중량비 49.1퍼센트의 Sn, 밸런스 In의 조성을 가진 공융 합금의 사용이 그것의 낮은 용융점, 및 소스 재료 디스펜서 재료와의 양립성(부식성)으로 인해 몇몇 어플리케이션에서 바람직할 수 있다.

그러므로, 인듐-주석 합금의 사용은 주석과 레이저, 예컨대, 10.6μ에서 CO₂ 레이저 소스 사이에 우수한 커플링을 제공할 수 있고, 그 결과 우수한 변환 효율, 방울 발생기에 대한 감소된 오퍼레이팅 온도, 예컨대, 주석 및 인듐 모두를 에칭하 는 찌꺼기 완화 메카니즘을 야기하고, 그리고, 몇몇 경우에 찌꺼기 및 재료 소비를 감소시키기 위해 질량 제한된 소스 재료로서 사용될 수 있다.

도 6은 종래 기술의, 3원의, 갈륨 주석 인듐 합금의 액상 투영(liquidus projection) 조성 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 인듐 갈륨 주석의 합금은 순수한 주석보다 낮은 용융점을 가진다는 장점이 있고, 이 합금은 150도씨 이하에서 처리될 수 있어 압전 액츄에이터의 사용을 가능하게 하는 장점이 있고, 그리고, 이 합금은 상온에서 액상이여서 소스 재료를 가열하지 않고 처리될 수 있는 장점이 있다.

상술된 바와 같이, 수집기 재료와 같은 광학 표면에 증착된, 주석 찌꺼기와 유사한, 갈륨 및 인듐 찌꺼기는 모두, 예컨대, 다음 에천트; HBr, HI, I₂, Br₂, Cl₂, HCl, H₂ 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 갈륨, 인듐, 및 주석의 에칭을 가속화시키기 위해 열이 사용할 수 있다. 예를 들어, HBr 에천트는 300-400도씨의 범위의 온도로 광학 컴포넌트 표면의 가열과 함께 사용될 수 있다. 대략 중량비 16 +/-3퍼센트의 Sn, 중량비 22 +/-3퍼센트의 In, 밸런스 Ga의 조성을 가진 합금의 사용이 그것의 낮은 용융점, 및 소스 재료 디스펜서 재료와의 양립성(부식성)으로 인해 몇몇 어플리케이션에서 바람직할 수 있다.

그러므로, 갈륨-주석-인듐 합금의 사용은 주석과 레이저, 예컨대, 10.6μm의 CO₂ 레이저 소스 사이의 우수한 커플링을 제공하고, 그 결과 좋은 변환 효율, 방울 발생기에 대하여 감소된 오퍼레이팅 온도, 예컨대, 주석 및 갈륨을 모두 에칭하는 찌꺼기 완화 메카니지므을 야기하고, 그리고, 몇몇 경우에 찌꺼기 및 재료 소비를 감소시키기 위한 질량 제한된 소스 재료로서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "금속" 및 그것의 유도체는 수소, 헬륨, 탄소, 질소, 산소, 플루오르, 네온, 인, 황, 염소, 아르곤, 셀레늄, 브롬, 크립톤, 요오드, 크세논, 및 라돈을 제외한 원소 주기율표의 모든 원소를 포함한다.

상술된 본 발명의 실시예의 형태는 바람직한 실시예일 뿐이며, 특정한 임의의 방법으로 본 발명의 개시물을 특정한 바람직한 실시예로만 제한하지 않음을 당업자들은 이해될 것이다. 개시된 발명의 실시예의 개시된 형태에 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 당업자들은 이해하고 알 수 있을 것이다. 첨부된 청구항은 범위를 제한하기 위한 것이고, 본 발명의 개시된 형태는 물론, 당업자들에게 명백한 동등물 및 다른 수정 및 변형을 커버하고자 한다.

Claims

EUV 광원으로서,

표면을 가진 적어도 하나의 광학 엘리먼트;

레이저 빔을 생성하는 레이저 소스; 및

플라즈마를 형성하고 EUV 광을 방출하기 위한 상기 레이저 빔에 의해 조사되는 소스 재료를 포함하고,

상기 소스 재료는 본질적으로 주석 화합물로 구성되고, 적어도 하나의 광학 엘리먼트 상에 증착된, 플라즈마 형성에 의해 주석 찌꺼기를 발생시키고, 상기 주석 화합물은 상기 표면으로부터 증착된 주석을 에칭하는데 효과적인 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 1 항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트는 다층 미러인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 1 항에 있어서, 상기 주석 화합물은 SnBr₄인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 1 항에 있어서, 상기 주석 화합물은 SnBr₂인 것을 특징으로 하는 EUV 광 원.
제 1 항에 있어서, 상기 주석 화합물은 SnH₄인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 1 항에 있어서, 상기 엘리먼트 표면 상에 증착된 주석을 상기 증착된 주석과 에천트 사이에 화학 반응 속도를 증가시키기 위해 150℃ 초과의 온도로 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 6 항에 있어서, 상기 히터는 저항 히터, 방사성 히터, 라디오-주파수 히터, 및 마이크로웨이브 히터로 구성된 히터 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 1 항에 있어서, 소스 재료의 방울을 생성하기 위한 방울 발생 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 8 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 소스 재료를 상온 초과의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 9 항에 있어서, 상기 주석 화합물은 SnBr₄이고, 상기 온도는 35℃ 초과인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 9 항에 있어서, 상기 주석 화합물은 SnBr₂이고, 상기 온도는 216℃ 초과인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 8 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 소스 재료를 상온 미만의 온도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 12 항에 있어서, 상기 화합물은 SnH₄이고, 상기 온도는 -52℃ 미만인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 1 항에 있어서, 상기 레이저 소스는 CO₂ 레이저 소스인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 14 항에 있어서, 상기 레이저 소스는 대략 10.6μm의 파장을 가진 방사선을 산출하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
EUV 광원으로서,

적어도 하나의 브롬화 주석을 포함한 소스 재료;

상기 소스 재료를 상기 브롬화 주석의 용융점 초과로 가열하기 위한 히터; 및

그로부터 플라즈마를 산출하고 EUV 방사선을 방출하기 위한, 상기 액체 소스 재료를 조사하기 위한 레이저 빔을 생성하는 CO₂ 레이저 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 16 항에 있어서, 상기 소스 재료는 SnBr₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 16 항에 있어서, 상기 소스 재료는 SnBr₄를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
EUV 광원으로서,

SnH₄를 포함하는 소스 재료;

상기 소스 재료를 SnH₄의 기화점 이하로 냉각하기 위한 냉각 시스템; 및

그로부터 플라즈마를 산출하고 EUV 방사선을 방출하기 위한, 상기 액체 소스 재료를 조사하기 위한 레이저 빔을 생성하는 CO₂ 레이저 소스를 포함하는 것을 특징 으로 하는 EUV 광원.
제 19 항에 있어서, 상기 냉각 시스템은 상기 소스 재료를 냉각시키기 위해 질소를 사용하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
EUV 광원으로서,

레이저 빔을 생성하는 레이저 소스; 및

플라즈마를 형성하고 EUV 광을 방출하기 위한 상기 레이저 빔에 의해 조사되는 용융된 소스 재료를 포함하고, 상기 소스 재료는 주석 및 적어도 하나의 다른 금속을 포함하고, 상기 소스 재료는 순수한 주석보다 낮은 용융점을 가진 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 용융된 소스 재료는 필수적으로 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 용융된 소스 재료는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 용융된 소스 재료는 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 용융된 소스 재료는 갈륨 및 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 용융된 소스 재료는 공융 주석 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 레이저 소스는 약 10.6μm의 파장을 가진 방사선을 산출하기 위한 CO₂ 레이저 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 표면을 가진 적어도 하나의 광학 엘리먼트를 더 포함하고, 상기 광원은 플라즈마 형성에 의해 주석 찌꺼기를 생성하고, 상기 광원은 상기 표면으로부터 증착된 주석을 에칭하는데 효과적인 리액턴트를 제공하기 위한 리액턴트 공급 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 28 항에 잇어서, 상기 증착된 주석 및 상기 에천트 사이의 화학 반응 속도를 증가시키기 위해 상기 엘리먼트 표면에 증착한 주석을 150℃ 초과로 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 28 항에 있어서, 상기 리액턴트는 HBr, HI, I₂, Br₂, Cl₂, HCl, H₂, 및 이들의 조합으로 구성된 리액턴트 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 소스 재료의 용융점은 150℃ 미만인 것을 특징으로 하는 EUV 광원.
제 21 항에 있어서, 상기 소스 재료는 13 내지 19퍼센트 범위의 중량비의 주석, 19 내지 25퍼센트 범위의 중량비의 인듐, 및 59 내지 65퍼센트 범위의 중량비의 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 광원.