KR20150129750A

KR20150129750A - 극자외 광원용 타겟

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Publication number: KR20150129750A
Application number: KR1020157026388A
Authority: KR
Inventors: 예젱 타오; 로버트 제이. 라팍; 이고르 브이. 포메코프; 다니엘 제이.더블유. 브라운; 다니엘 제이. 골리치
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2015-11-20
Also published as: US20140299791A1; JP2020106866A; US9462668B2; CN110232982A; US8791440B1; CN105190776A; US20150076374A1; JP6944010B2; TWI603162B; WO2014143522A1; TWI636342B; JP6685438B2; CN110232982B; KR102216594B1; TW201441770A; KR20210018977A; US8912514B2; JP2019061289A; US20160029471A1; JP6471142B2

Abstract

타겟을 형성하고 극자외(extreme ultraviolet, EUV) 광을 발생하는 기술은, 플라즈마로 변환된 때에 극자외 광을 방출하는 재료를 포함하는 초기 타겟 재료를 타겟 지점 쪽으로 방출하는 단계와, 초기 타겟 재료로부터 타겟 재료의 조각의 집합체를 형성하기에 충분한 에너지를 갖는 제1 증폭 광빔을 초기 타겟 재료 쪽으로 지향시키는 단계로서, 각각의 조각이 초기 타겟 재료보다 작고, 반구 형상 체적부 전반에 공간적으로 분포되어 있는, 지향시키는 단계와, 타겟 재료의 조각을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 조각의 집합체 쪽으로 제2 증폭 광빔을 지향시키는 단계를 포함한다.

Description

극자외 광원용 타겟{TARGET FOR EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE}

본 발명은 극자외(extreme ultraviolet, EUV) 광원용 타겟에 관한 것이다.

예컨대 약 13 nm의 파장의 광을 포함하는 약 50 nm 이하의 파장을 갖는 전자기 방사선(소프트 X-선이라고도 함)과 같은 극자외(EUV) 광이 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 극소형의 피처(feature)를 생성하기 위한 광 리소그래피 공정에 사용될 수 있다.

EUV 광을 발생하는 방법은, 반드시 이러한 것으로 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 크세논, 리튬 또는 주석과 같은 원소를 갖는 재료를 EUV 범위의 방출선(emission line)을 이용하여 플라즈마 상태로 변환하는 단계를 포함한다. 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)로 지칭되기도 하는 한 가지 이러한 방법에서, 예컨대 재료의 액적(droplet), 플레이트, 테이프, 스트림 또는 클러스터의 형태의 타겟 재료를 구동 레이저로 지칭될 수 있는 증폭 광빔(amplified light beam)으로 조사함으로써 플라즈마가 발생될 수 있다. 이 공정을 위하여, 플라즈마는 전형적으로 밀봉 용기, 예컨대 진공 챔버에서 발생되고, 다양한 유형의 계측 기기를 사용하여 모니터링된다.

일 양태에서, 본 발명의 방법은, 플라즈마로 변환된 때에 극자외 광을 방출하는 재료를 포함하는 초기 타겟 재료를 타겟 지점 쪽으로 방출하는 단계와, 상기 초기 타겟 재료로부터 타겟 재료의 조각의 집합체를 형성하기에 충분한 에너지를 갖는 제1 증폭 광빔을 상기 초기 타겟 재료 쪽으로 지향시키는 단계로서, 각각의 상기 조각이 상기 초기 타겟 재료보다 작고, 반구 형상 체적부 전반에 공간적으로 분포되어 있는, 제1 증폭 광빔을 지향시키는 단계와, 상기 타겟 재료의 조각을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 상기 조각의 집합체 쪽으로 제2 증폭 광빔을 지향시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 구현예는 이하의 특징 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 EUV 광은 상기 반구 형상 체적부로부터 모든 방향으로 방출될 수 있다.

상기 EUV 광은 상기 반구 형상 체적부로부터 등방성으로 방출될 수 있다.

상기 초기 타겟 재료는 금속을 포함할 수 있으며, 상기 조각의 집합체는 상기 금속의 조각을 포함할 수 있다. 상기 금속은 주석이어도 된다.

상기 반구 형상 체적부는 상기 제2 증폭 광빔의 전파의 방향에 평행한 방향을 따르는 종축(longitudinal axis) 및 제2 증폭 광빔의 전파의 방향을 가로지르는 횡축(transverse axis)을 형성할 수 있으며, 상기 조각의 집합체 쪽으로 제2 증폭 광빔을 지향시키는 단계는, 상기 종축을 따라 상기 반구 형상 체적부 내로 침투시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 조각의 집합체에서의 조각의 대부분이 플라즈마로 변환될 수 있다.

상기 제1 증폭 광빔은 150 ps의 지속기간 및 1 ㎛의 파장을 갖는 광의 펄스이어도 된다.

상기 제1 증폭 광빔은 150 ps보다 작은 지속기간 및 1 ㎛의 파장을 갖는 광의 펄스이어도 된다.

상기 제1 증폭 광빔은 서로 시간적으로 분리된 광의 2개의 펄스를 포함할 수 있다. 상기 2개의 펄스는 광의 제1 펄스 및 광의 제2 펄스를 포함하며, 상기 광의 제1 펄스는 1 ns 내지 10 ns의 지속기간을 갖고, 상기 광의 제2 펄스는 1 ns보다 작은 지속기간을 갖는다.

상기 제1 증폭 광빔 및 상기 제2 증폭 광빔은 펄스의 빔이어도 된다.

상기 제1 증폭 광빔은 상기 타겟 재료를 플라즈마로 변환하기에 불충분한 에너지를 가질 수 있으며, 상기 제2 증폭 광빔은 상기 타겟 재료를 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는다.

상기 타겟 재료의 조각의 밀도는 상기 제2 증폭 광빔의 전파의 방향에 평행한 방향을 따라 증가할 수 있다.

상기 반구 형상 체적부에서의 상기 타겟 재료의 조각은 1∼10 ㎛의 직경을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 극자외(EUV) 광원용 타겟 시스템은, 반구 형상 체적부 전반에 분포된 타겟 재료의 조각으로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 변환되는 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하고 있는, 타겟 재료의 조각과, 상기 반구 형상 체적부에 인접하고, 상기 반구 형상 체적부의 앞쪽 경계를 형성하는 평면 표면으로서, 상기 앞쪽 경계가 증폭 광빔의 소스를 향하도록 위치되는, 평면 표면을 포함한다. 상기 반구 형상 체적부는 상기 증폭 광빔의 소스로부터 멀어지는 방향을 향하고 있다.

본 발명의 구현예는 이하의 특징 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 반구 형상 체적부는 상기 증폭 광빔의 전파의 방향을 가로지르는 방향으로 단면 직경을 가질 수 있으며, 단면 직경의 최대치가 상기 평면 표면에 있어도 된다.

상기 반구 형상 체적부에서의 상기 타겟 재료의 조각의 밀도는 상기 증폭 광빔의 전파의 방향에 평행한 방향을 따라 증가할 수 있다.

상기 조각의 적어도 몇몇은 서로 물리적으로 분리되는 개별적인 조각이어도 된다.

상기 반구 형상 체적부가 상기 타겟 재료의 개별적인 조각을 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는 증폭 광빔으로 조사(irradiation)될 수 있으며, 상기 반구 형상 타겟이 EUV 광을 모든 방향으로 방출할 수 있다.

타겟 재료 액적(target material droplet)은 노즐로부터 방출되는 타겟 재료 액적의 스트림의 일부분이어도 되며, 상기 타겟 시스템은, 상기 타겟 재료 액적으로부터 분리되고 상기 타겟 재료 액적 이후에 상기 노즐로부터 방출되는 제2 타겟 재료 액적을 더 포함할 수 있다. 상기 타겟 시스템은 노즐을 더 포함할 수 있다.

상기 증폭 광빔의 소스는 상기 타겟 재료 액적을 받아들이는 챔버의 개구부이어도 된다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 극자외(EUV) 광원은, 광의 펄스를 발생하는 제1 소스와, 증폭 광빔을 발생하는 제2 소스와, 타겟 재료 전달 시스템과, 상기 타겟 재료 전달 시스템에 결합된 챔버와, 상기 증폭 광빔을, 상기 타겟 재료 전달 시스템으로부터 타겟 재료 액적을 받아들이는 챔버의 타겟 지점 쪽으로 조향하는 조향 시스템(steering system)으로서, 상기 타겟 재료 액적은 플라즈마로 변환된 후에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는, 조향 시스템을 포함한다. 상기 타겟 재료 액적은 광의 펄스가 부딪히는 때에 타겟을 형성하며, 상기 타겟은, 체적 전반에 걸쳐 타겟 재료의 조각을 갖는 반구 형상 체적부와, 상기 반구 형상 체적부와 상기 제2 소스 사이에 위치된 평면 표면을 포함한다.

구현예는 이하의 특징을 포함할 수 있다. 상기 광의 펄스는 지속기간이 150 ps 이하일 수 있다.

전술한 임의의 기술의 구현예는 방법, 공정, 타겟, 반구 형상 타겟을 발생하기 위한 조립체, 반구 형상 타겟을 발생하기 위한 디바이스, 기존의 EUV 광원을 재조정하기 위한 키트 또는 사전 조립된 시스템, 또는 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예의 자세한 내용이 첨부 도면과 이하의 발명의 구체적인 내용에서 설명된다. 발명의 구체적인 내용 및 도면, 그리고 청구범위로부터 다른 특징이 명백하게 될 것이다.

도 1a는 EUV 광원용의 일례의 반구 형상 타겟의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 일례의 반구 형상 타겟의 측면도이다.
도 1c는 도 1a의 일례의 반구 형상 타겟을 라인 1C-1C를 따라 절취한 앞쪽 단면도이다.
도 1d는 도 1a의 반구 형상 타겟 내의 위치를 함수로 하는 일례의 밀도의 플로트이다.
도 2a는 일례의 레이저 생성 플라즈마 극자외 광원의 블록 다이아그램이다.
도 2b는 도 2a의 광원에 사용될 수 있는 구동 레이저 시스템의 예에 대한 블록 다이아그램이다.
도 3a는 또 다른 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원 및 EUV 광원에 연결된 리소그래피 툴의 평면도이다.
도 3b 및 도 3c는 2개의 상이한 시간에서의 도 3a의 EUV 광원의 진공 챔버의 평면도이다.
도 3d는 도 3a의 EUV 광원의 부분 측면 사시도이다.
도 3e는 도 3d의 EUV 광원을 라인 3E-3E를 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 반구 형상 타겟을 형성하기 위한 일례의 공정의 흐름도이다.
도 5는 타겟 재료 액적을 반구 형상 타겟으로 변형시키기 위한 일례의 파형의 플로트이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 도 5의 파형과의 상호작용을 통해 반구 형상 타겟으로 변형되는 타겟 재료 액적의 측면도이다.
도 7a 및 도 7b는 공간 위치를 함수로 하는 일례의 밀도 프로파일의 플로트이다.
도 8a 및 도 8b는 시간을 함수로 하는, 반구 형상 타겟의 공간적 연장범위(spatial extent)를 보여주는, 타겟 크기의 플로트이다.
도 9는 타겟 재료 액적을 반구 형상 타겟으로 변형시키기 위한 또 다른 예의 파형의 플로트이다.
도 10의 (A) 내지 (E)는 도 9의 파형과의 상호작용을 통해 반구 형상 타겟으로 변형되는 타겟 재료 액적의 측면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 공간 위치를 함수로 하는 일례의 밀도 프로파일의 플로트이다.

도 1a를 참조하면, 일례의 타겟(5)의 사시도가 도시되어 있다. 타겟(5)의 반구 형상 및 완만하게 경사진 밀도 프로파일은 타겟(5)으로 하여금 변환 효율이 증가된 추가의 EUV 광 및 타겟으로부터 모든 방향으로 방사상으로 외측으로 방출되는 EUV 광을 제공하도록 한다. 반구 형상은 구체의 반부(half) 또는 구체의 임의의 다른 부분일 수 있다. 그러나, 반구 형상은 다른 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 반구 형상은 부분적인 편원 타원체(oblate spheroid) 또는 장축 타원체(prolate spheroid)일 수 있다.

타겟(5)은 레이저 생성 플라즈마(LPP) 극자외(EUV) 광원에서 사용될 수 있다. 타겟(5)은 플라즈마 상태에 있을 때에 EUV를 방출하는 타겟 재료를 포함한다.

타겟 재료는 타겟 물질과 비-타겟 입자와 같은 불순물을 포함하는 타겟 혼합물일 수 있다. 타겟 물질은 EUV 범위에서 방출선을 갖는 플라즈마 상태로 변환되는 물질이다. 타겟 물질은 예컨대 액상 또는 용융 금속의 액적, 액상 스트림의 일부분, 고상 입자 또는 클러스터, 액상 액적 내에 함유된 고상 입자, 타겟 재료의 폼(foam), 또는 액상 스트림의 일부분 내에 함유된 고상 입자이어도 된다. 타겟 물질은 예컨대 물, 주석, 리튬, 크세논, 또는 플라즈마 상태로 변환된 때에 EUV 범위에서 방출선을 갖는 임의의 재료이어도 된다. 예컨대, 타겟 물질은 순수 주석(Sn)으로서 사용되거나, 예컨대 SnBr₄, SnBr₂, SnH₄와 같은 주석 화합물로서 되거나, 예컨대 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금, 또는 이들 합금의 임의의 조성물과 같은 주석 합금으로서 사용될 수 있는 주석 원소이어도 된다. 더욱이, 불순물이 없는 상황에서, 타겟 재료는 타겟 물질만을 포함한다. 아래에서의 논의는 타겟 재료가 용융 금속으로 이루어진 타겟 재료 액적인 예를 제공한다. 이들 예에서, 타겟 재료는 타겟 재료 액적으로서 지칭된다. 그러나, 타겟 재료는 다른 형태를 취할 수도 있다.

타겟 재료를 충분한 에너지의 증폭 광빔("메인 펄스" 또는 "메인 빔")으로 조사함으로써 타겟 재료가 플라즈마로 변환되며, 이에 의해 타겟(5)이 EUV 광을 방출하게 된다. 도 1b는 타겟(5)의 측면도이다. 도 1c는 타겟(5)을 도 1a의 라인 1C-1C를 따라 절취한 앞쪽 단면도이다.

타겟(5)은 반구 형상 체적부(10)에 분포된 타겟 재료의 조각(20)의 집합체(collection)이다. 타겟(5)은 타겟 재료를 타겟 재료의 조각의 집합체로 변형시키기 위해 메인 펄스에 (시간에 맞게) 선행하는 방사선의 하나 이상의 펄스("사전-펄스(pre-pulse)")가 타겟 재료에 부딪히게 함으로써 형성된다. 사전-펄스는 타겟 재료의 표면에 입사되며, 사전-펄스의 초기 리딩 에지(initial leading edge)와 타겟 재료 간의 상호작용은 타겟 재료의 표면에서 플라즈마(반드시 EUV 광을 방출할 필요는 없는)를 발생할 수 있다. 사전-펄스는 생성된 플라즈마 상에 지속적으로 입사되고, 약 150 피코초(㎰)의 사전-펄스의 시간적 지속기간(temporal duration)과 유사한 기간에 걸쳐 플라즈마에 의해 흡수된다. 생성된 플라즈마는 시간이 지남에 따라 팽창한다. 팽창하고 있는 플라즈마와 타겟 재료의 나머지 부분 간의 상호작용은 타겟 재료의 중앙이 충격파의 예봉(brunt)을 받게 되어 타겟 재료에 불균일하게 작용할 수 있는 충격파를 발생할 수 있다. 충격파는 타겟 재료의 중앙부가 입자로 쪼개지게 할 수 있으며, 이 입자가 3차원으로 확장한다. 그러나, 중앙부가 또한 확장하는 플라즈마와의 반대 방향으로의 힘도 받기 때문에, 구체 대신에 입자의 반구가 형성될 수 있다.

집합체에서의 타겟 재료의 조각(20)은 타겟 재료의 이온화되지 않은 조각(non-ionized piece) 또는 세그먼트이어도 된다. 즉, 타겟 재료의 조각(20)은 메인 펄스가 타겟(5)에 부딪힐 때에 플라즈마 상태로 있지 않는다. 타겟 재료의 조각(20) 또는 세그먼트는 예컨대 나노-입자 또는 마이크로-입자의 미스트(mist), 용융 금속의 별도의 조각 또는 세그먼트, 또는 원자 증기의 클라우드(cloud of atomic vapor)이어도 된다. 타겟 재료의 조각(20)은 반구 형상 체적부에 분포된 재료의 작은 조각(bit)이지만, 타겟 재료의 조각(20)은 반구 형상 체적부를 채우는 단일 조각으로서 형성되지 않는다. 타겟 재료의 조각(20)들 사이에는 보이드(void)가 있을 수 있다. 타겟 재료의 조각(20)은 또한 EUV 발광 플라즈마로 변환되지 않는 불순물과 같은 비-타겟 재료를 포함할 수 있다. 타겟 재료의 조각(20)은 입자(20)로서 지칭된다. 개개의 입자(20)는 직경이 1∼10 ㎛이어도 된다. 입자(20)는 서로 분리될 수 있다. 입자(20)의 일부 또는 전부가 또 다른 입자와의 물리적 접촉을 가질 수 있다.

반구 형상 체적부(10)는 반구 형상 체적부(10)의 앞쪽 경계를 형성하는 평면 표면(12) 및 평면 표면으로부터 "z" 방향으로 연장하는 반구 형상부(14)를 갖는다. EUV 광원에서 사용되는 때에, 평면 표면(12)의 법선(15)은 "z" 방향으로 전파하는 접근하는 증폭 광빔(18)을 바라보게 된다. 평면 표면(12)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 접근하는 증폭 광빔(18)의 전파의 방향을 가로지를 수도 있고, 또는 평면 표면(12)은 접근하는 빔(18)에 대하여 각을 이룰 수도 있다.

도 1d를 참조하면, 입자(20)는 타겟(5)의 평면 표면(12)에서 최소치를 갖는 일례의 밀도 기울기(25)로 반구 형상 체적부(10)에 분포된다. 밀도 기울기(25)는 반구 형상 체적부(10) 내의 위치를 함수로 하는 단위 체적에서의 입자의 밀도의 측정치(measure of the density of particle)이다. 밀도 기울기(25)는 타겟(5) 내에서 메인 펄스의 전파의 방향("z")으로 증가하며, 밀도는 평면 표면(12)측의 반대쪽에 있는 타겟(5)의 면에서 최대로 된다. 평면 표면(12)에서 밀도가 최소로 되고 입자(20)의 밀도가 점차적으로 증가하는 것은 더 많은 메인 펄스가 타겟(5)에 의해 흡수되게 하며, 이에 의해 더 많은 EUV 광을 발생하고 타겟(5)을 사용하는 광원에 대해 더 높은 변환 효율(conversion efficiency, CE)을 제공한다. 실제로, 이것은 이온화된 가스를 발생하기에 효율적인 정도로 타겟(5)을 이온화하도록 메인 펄스에 의해 타겟(5)에 충분한 에너지가 제공된다는 것을 의미한다. 평면 표면(12)에서 또는 평면 표면 가까이에서 최소 밀도를 갖는 것은 적어도 2가지 방식으로 타겟(5)에 의한 메인 빔의 흡수를 증가시킬 수 있다.

첫 번째로, 타겟(5)의 최소 밀도가 타겟 재료의 연속적인 조각(용융 주석으로 이루어진 타겟 재료 액적 또는 용융 주석의 디스크 형상 타겟과 같은)인 타겟의 밀도보다 낮다. 두 번째로, 밀도 기울기(25)가 타겟(5)의 최저 밀도 부분을 증폭 광빔(18)이 타겟(5)에 진입하는 평면인 평면 표면(12)에 위치시킨다. 입자(20)의 밀도가 "z" 방향으로 증가하기 때문에, 증폭 광빔(18)의 대부분 또는 전부는 빔(18)이 타겟(5) 내의 고밀도의 영역에 도달하여 이로부터 반사되기 전에 평면 표면(12)에 더 가깝게 있는 입자(20)에 의해 흡수된다. 따라서, 고밀도의 영역이 증폭 광빔(18)과의 충돌 지점에 더 가깝게 있는 타겟에 비하여, 타겟(5)은 증폭 광빔(18)에서의 에너지의 더 많은 부분을 흡수한다. 흡수된 광빔(18)은 입자(20)를 이온화에 의해 플라즈마로 변환하도록 이용된다. 그러므로, 밀도 기울기(25)는 또한 더 많은 EUV 광이 발생되도록 한다.

두 번째로, 타겟(5)은 메인 펄스에 대해 더 큰 면적 또는 체적의 입자를 제공하여, 입자(20)와 메인 펄스 간의 상호작용을 증가시킬 수 있다. 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 타겟(5)은 길이(30) 및 단면폭(32)을 형성한다. 길이(30)는 반구 부분(14)이 연장하는 "z" 방향에서의 거리이다. 길이(30)는 반구 형상 체적부(10)가 "z" 방향에서 더 긴 연장범위를 갖기 때문에 타겟 재료의 연속적인 조각인 타겟의 유사 길이보다 길다. 타겟 재료의 연속적인 조각은 증폭 광빔(18)의 전파의 방향에서 균일하거나 또는 거의 균일한 밀도를 갖는 조각이다. 이에 부가하여, 기울기(25) 때문에, 증폭 광빔(18)은 반사가 작게 유지되면서 "z" 방향으로 타겟(5) 내로 더 멀리 전파된다. 상대적으로 더 긴 길이(30)는 더 긴 플라즈마 스케일 길이를 제공한다. 타겟(5)에 대한 플라즈마 스케일 길이는 예컨대 타겟 재료의 연속적인 조각으로 구성된 디스크 형상 타겟에 대한 플라즈마 스케일 길이의 값의 2배일 수 있는 200 ㎛이어도 된다. 더 긴 플라즈마 스케일 길이는 증폭 광빔(18)이 타겟(5)에 의해 더 많이 흡수되도록 한다.

단면 폭(32)은 타겟(5)의 평면 표면(12)의 폭이다. 단면 상호작용 폭(32)은, 타겟(5)이 메인 펄스의 1000 ns 이전에 발생하는 사전-펄스로 발생되고, 사전-펄스가 150 ㎰의 지속기간과 1 ㎛의 파장을 가질 때에, 예컨대 약 200 ㎛일 수 있다. 단면 상호작용 폭(32)은 타겟(5)이 50 ns 지속기간 CO₂ 레이저 펄스로 발생되는 때에는 약 300 ㎛일 수 있다. 광 또는 방사선의 펄스는 단일 펄스가 펄스의 최대 세기의 50% 또는 그 이상의 세기를 갖는 시간의 양을 위한 시간적 지속기간을 갖는다. 이 지속기간은 또한 반값전폭(full width at half maximum, FWHM)으로서도 지칭될 수 있다.

길이(30)와 마찬가지로, 단면폭(32)은 타겟 재료의 연속적인 합쳐진 조각(coalesced piece)(합쳐진 용융 금속으로 이루어진 타겟 재료 액적과 같은)으로 이루어진 타겟에서의 유사 치수보다 크다. 상호작용 길이(30) 및 상호작용 폭(32) 둘 모두가 다른 타겟보다 상대적으로 크기 때문에, 타겟(5)은 또한 더 큰 EUV 발광 체적을 갖는다. 발광 체적은 입자(20)가 분포되고 증폭 광빔(18)에 의해 조사될 수 있는 체적이다. 예컨대, 타겟(5)은 용융 금속의 디스크 형상 타겟의 2배의 발광 체적을 가질 수 있다. 타겟(5)의 더 큰 발광 체적은 타겟(5)에서의 타겟 재료(입자 20)의 더 많은 부분이 증폭 광빔(18)에 제공되고 증폭 광빔에 의해 조사되며 그에 후속하여 플라즈마로 변환되기 때문에 상당히 많은 양의 EUV 광의 발생 및 더 높은 변환 효율(CE)을 야기한다.

또한, 타겟(5)은 EUV 광이 메인 펄스의 전파의 방향으로 방출되는 것을 방지할 수 있는 벽 또는 고밀도 영역을 후면측(back side)(4)에 갖지 않는다. 그러므로, 타겟(5)은 EUV를 모든 방향으로 방사상으로 외측으로 방출하여, 더 많은 EUV 광이 모아지도록 하고 집광 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. 더욱이, 방사상으로 등방성의 EUV 광 또는 실질적으로 등방성의 EUV 광은 리소그래피 툴(도시하지 않음)에 대해 요구된 캘리브레이션의 양을 감소시킴으로써 타겟(5)으로부터 방출된 EUV 광을 사용하는 리소그래피 툴의 성능을 향상시킬 수 있다. 예컨대, EUV 세기에서의 비정정된 예상치 않은 공간적 불균일(variation)은 리소그래피 툴에 의해 이미징되는 웨이퍼에 대한 과노광(overexposure)을 야기할 수 있다. 타겟(5)은 EUV 광을 모든 방향으로 균일하게 방출함으로써 이러한 캘리브레이션 문제(calibration concern)를 최소화할 수 있다. 더욱이, EUV 광이 방사상으로 균일하기 때문에, 리소그래피 툴 또는 리소그래피 툴의 상류측 내에서의 정렬의 오차 및 정렬의 변동이 세기의 불균일을 야기하지 않는다.

도 2a, 도 2b 및 도 3a∼3c는 타겟(5)이 사용될 수 있는 일례의 LPP EUV 광원을 도시하고 있다.

도 2a를 참조하면, LPP EUV 광원(100)은 타겟 혼합물(114)을 향하여 빔 경로를 따라 이동하는 증폭 광빔(110)으로 타겟 지점(105)에 있는 타겟 혼합물(114)을 조사하도록 형성된다. 조사 사이트로도 지칭되는 타겟 지점(105)은 진공 챔버(130)의 내부(107)에 있다. 증폭 광빔(110)이 타겟 혼합물(114)에 부딪힐 때, 타겟 혼합물(114) 내의 타겟 재료는 EUV 광(106)을 발생하도록 EUV 범위 내의 방출선을 갖는 원소를 포함하는 플라즈마 상태로 변환된다. 생성된 플라즈마는 타겟 혼합물(114) 내의 타겟 재료의 조성에 좌우되는 특정한 특징을 갖는다. 이러한 특징은 플라즈마에 의해 발생된 EUV 광의 파장 및 플라즈마로부터 방출된 부스러기(debris)의 유형과 양을 포함할 수 있다.

광원(100)은 또한 액상 액적, 액상 스트림, 고상 입자 또는 클러스터, 액상 액적 내에 함유된 고상 입자, 또는 액상 스트림 내에 함유된 고상 입자의 형태의 타겟 혼합물(114)을 전달하고, 제어하고, 지향(direct)시키는 타겟 재료 전달 시스템(125)을 포함한다. 타겟 혼합물(114)은 또한 비-타겟 입자와 같은 불순물을 포함할 수 있다. 타겟 혼합물(114)이 타겟 재료 전달 시스템(125)에 의해 챔버(130)의 내부(107)에 전달되고 타겟 지점(105)으로 전달된다.

광원(100)은 구동 레이저 시스템(115)의 이득 매질 또는 매질들 내의 밀도 반전(population inversion)으로 인해 증폭 광빔(110)을 발생하는 구동 레이저 시스템(115)을 포함한다. 광원(100)은 레이저 시스템(115)과 타겟 지점(105) 사이에 빔 전달 시스템을 포함하며, 빔 전달 시스템은 빔 수송 시스템(120)과 포커스 조립체(122)를 포함한다. 빔 수송 시스템(120)은 레이저 시스템(115)으로부터 증폭 광빔(110)을 수신하고, 요구된 바대로 증폭 광빔(110)을 조향하고(steer) 수정하며, 증폭 광빔(110)을 포커스 조립체(122)에 출력한다. 포커스 조립체(122)는 증폭 광빔(110)을 수신하고, 증폭 광빔(110)을 타겟 지점(105)에 포커싱한다.

몇몇 구현예에서, 레이저 시스템(115)은 하나 이상의 메인 펄스 및 몇몇 경우에는 하나 이상의 사전-펄스를 제공하기 위해 하나 이상의 광학 증폭기, 레이저, 및/또는 램프를 포함할 수 있다. 각각의 광학 증폭기는 높은 이득으로 원하는 파장을 광학적으로 증폭시킬 수 있는 이득 매질, 여기 소스(excitation source) 및 내부 광학 기기를 포함한다. 광학 증폭기는 레이저 미러, 또는 레이저 캐비티를 형성하는 다른 피드백 디바이스를 가질 수도 있고 또는 갖지 않을 수도 있다. 따라서, 레이저 시스템(115)은 레이저 캐비티가 없는 경우에도 레이저 증폭기의 이득 매질 내의 밀도 반전에 인해 증폭 광빔(110)을 발생한다. 더욱이, 레이저 시스템(115)은 레이저 시스템(115)에 충분한 피드백을 제공하기 위하여 레이저 캐비티가 존재한다면 코히어런트 레이저 빔(coherent laser beam)이 되는 증폭 광빔(110)을 발생시킬 수 있다. "증폭 광빔"이라는 용어는, 단지 증폭되기는 하지만 반드시 코히어런트 레이저 발진일 필요는 없는 레이저 시스템(115)으로부터의 광과, 증폭되고(외부적으로 또는 발진기의 이득 매질 내에서) 또한 코히어런트 레이저 발진인 레이저 시스템(115)으로부터의 광 중의 하나 이상을 포함한다.

레이저 시스템(115) 내의 광학 증폭기는 이득 매질로서 CO₂를 포함하는 충진 가스를 포함할 수 있고, 약 9100 내지 약 11000 nm 사이의 파장에서, 특히 약 10.6 ㎛에서, 1000 이상의 이득으로 광을 증폭할 수 있다. 몇몇 예에서, 광학 증폭기는 10.59 ㎛ 파장에서 광을 증폭한다. 레이저 시스템(115)에 사용하기 적합한 증폭기 및 레이저는 예컨대 10 kW 이상의 비교적 고전력 및 예컨대 50 kHz 이상의 고 펄스 반복률(high pulse repetition rate)에서 작동하여 예컨대 약 9300 nm 또는 약 10600 nm에서, 예를 들어 DC 또는 RF 여기로, 방사선을 발생하는 펄스식 가스-방전 CO₂ 레이저 디바이스와 같은 펄스식 레이저 디바이스(pulsed laser device)를 포함할 수 있다. 레이저 시스템(115) 내의 광학 증폭기는 또한 더 높은 전력에서 레이저 시스템(115)을 작동할 때 사용될 수 있는 물과 같은 냉각 시스템을 포함할 수 있다.

도 2b는 일례의 구동 레이저 시스템(180)의 블록 다이아그램을 도시한다. 구동 레이저 시스템(180)은 광원(100) 내의 구동 레이저 시스템(115)으로서 사용될 수 있다. 구동 레이저 시스템(180)은 3개의 전력 증폭기(181, 182, 183)를 포함한다. 임의의 또는 모든 전력 증폭기(181, 182, 183)가 내부 광 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 각각의 전력 증폭기(181, 182, 183)는 외부 전기 소스 또는 광학 소스로 펌핑되는 때에 증폭을 발생하는 이득 매질을 포함한다.

광(184)은 출력 윈도우(185)를 통해 전력 증폭기(181)로부터 빠져나오며, 커브식 미러(curved mirror)(186)에서 반사된다. 반사 이후에, 광(184)은 공간 필터(spatial filter)(187)를 통과하고, 커브식 미러(188)에서 반사되고, 입력 윈도우(189)를 통해 전력 증폭기(182)에 진입된다. 광(184)은 전력 증폭기(182)에서 증폭되고 출력 윈도우(190)를 통하여 광(191)으로서 전력 증폭기(182)의 외부로 리다이렉팅된다(redirected). 광(191)은 접이식 미러(192)로 증폭기(183) 쪽으로 지향되며, 입력 윈도우(193)를 통하여 증폭기(183)에 진입된다. 증폭기(183)는 광(191)을 증폭하고, 광(191)을 출력 윈도우(194)를 통하여 출력 빔(195)으로서 증폭기(183)의 외부로 지향시킨다. 접이식 미러(196)는 출력 빔(195)을 빔 수송 시스템(120)을 향하여 위쪽으로(도면 페이지의 밖으로) 지향시킨다.

공간 필터(187)는 애퍼처(197)를 형성하며, 이 애퍼처는 광(184)이 통과하는 원형 개구부이어도 된다. 커브식 미러(186, 188)는 예컨대 각각 약 1.7 m와 2.3 m의 초점 거리를 갖는 오프-액시스 포물선 미러(off-axis parabola mirror)이어도 된다. 애퍼처(197)가 구동 레이저 시스템(180)의 초점과 일치하도록 공간 필터(187)의 위치가 설정될 수 있다. 도 2b의 예는 3개의 전력 증폭기를 도시하고 있다. 그러나, 더 많거나 더 적은 전력 증폭기가 사용될 수도 있다.

도 2a를 참조하면, 광원(100)은 증폭 광빔(110)이 통과하여 타겟 지점(105)에 도달하도록 하는 애퍼처(140)를 구비한 집광기 미러(collector mirror)(135)를 포함한다. 집광기 미러(135)는 예컨대 타겟 지점(105)에 1차 초점을 갖고 중간 지점(145)에 2차 초점(중간 초점이라고도 함)을 갖는 타원체 미러이어도 되고, 이때 EUV 광이 광원(100)으로부터 출력될 수 있고, 예컨대 집적회로 빔 위치설정 시스템 툴(도시하지 않음)에 입력될 수 있다. 광원(100)은 또한 증폭 광빔(110)이 타겟 지점(105)에 도달하도록 하면서, 포커스 조립체(122) 및/또는 빔 수송 시스템(120)에 진입하는 플라스마-생성 부스러기의 양을 감소시키기 위해 집광 미러(135)로부터 타겟 지점(105) 쪽으로 테이퍼링되는 개방-단부식, 중공 원추형 쉬라우드(open-ended, hollow conical shroud)(150)(예컨대, 가스 콘)를 포함할 수 있다. 이러한 목적으로, 타겟 지점(105)을 향하여 지향되는 가스 흐름이 쉬라우드에 제공될 수 있다.

광원(100)은 액적 위치 검출 피드백 시스템(156), 레이저 제어 시스템(157), 및 빔 제어 시스템(158)에 접속되는 마스터 컨트롤러(155)를 포함할 수 있다. 광원(100)은, 예컨대 타겟 지점(105)에 대하여 액적의 위치를 나타내는 출력을 제공하고, 이 출력을 액적 위치 검출 피드백 시스템(156)에 제공하는 하나 이상의 타겟 또는 액적 이미징 장치(target or droplet imager)(160)를 포함할 수 있으며, 액적 위치 검출 피드백 시스템은 예컨대 액적 위치와, 액적 위치 오차가 하나의 액적씩을 기반으로(droplet by droplet basis) 또는 평균으로 계산될 수 있는 궤적(trajectory)을 계산할 수 있다. 따라서, 액적 위치 검출 피드백 시스템(156)은 액적 위치 오차를 마스터 컨트롤러(155)에의 입력으로서 제공한다. 따라서, 마스터 컨트롤러(155)는, 레이저 위치, 방향 및 타이밍 정정 신호를, 예컨대 레이저 타이밍 회로를 제어하도록 사용될 수 있는 레이저 제어 시스템(157)에 제공할 수 있고, 및/또는 챔버(130) 내의 빔 초점 스팟의 지점 및/또는 초점력(focal power)을 변경하도록 증폭 광빔 위치와 빔 수송 시스템(120)의 성형(shaping)을 제어하기 위해 빔 제어 시스템(158)에 제공할 수 있다.

타겟 재료 전달 시스템(125)은, 예컨대 원하는 타겟 지점(105)에 도달하는 액적에 있어서의 오차를 정정하기 위하여 타겟 재료 공급 장치(127)에 의해 방출되는 때의 액적의 방출 포인트를 수정하기 위해, 마스터 컨트롤러(155)로부터의 신호에 응답하여 작동가능한 타겟 재료 전달 제어 시스템(126)을 포함한다.

추가로, 광원(100)은, 이러한 것으로 한정되지는 않는, 펄스 에너지, 파장의 함수로서의 에너지 분포, 파장의 특정 대역 내의 에너지, 파장의 특정 대역 외부의 에너지, 및 EUV 세기의 각도 분포 및/또는 평균 전력을 포함하는, 하나 이상의 EUV 광 파라미터를 측정하는 광원 검출기(165)를 포함할 수 있다. 광원 검출기(165)는 마스터 컨트롤러(155)에 의해 사용되기 위한 피드백 신호를 생성한다. 피드백 신호는, 예컨대 적절한 장소에 있는 액적 및 효율적이고 효과적인 EUV 광 발생을 위한 시간을 적절히 인터셉트(intercept)하도록 레이저 펄스의 타이밍 및 초점과 같은 파라미터에서의 오차를 나타낼 수 있다.

광원(100)은 또한 광원(100)의 다양한 섹션을 정렬하거나 또는 증폭 광빔(110)을 타겟 지점(105)으로 조향하는데 도움이 되도록 사용될 수 있는 가이드 레이저(175)를 포함할 수 있다. 가이드 레이저(175)에 관련하여, 광원(100)은 가이드 레이저(175)로부터 광의 부분 및 증폭 광빔(110)을 샘플링하도록 포커스 조립체(122) 내에 위치하는 계측 시스템(124)을 포함한다. 다른 구현예에서, 계측 시스템(124)이 빔 수송 시스템(120) 내에 위치한다. 계측 시스템(124)은 광의 서브세트를 샘플링하거나 리다이렉팅하는 광 요소를 포함하며, 그러한 광 요소는 증폭 광빔(110)과 가이드 레이저 빔의 파워를 견딜 수 있는 어떠한 재료로도 이루어진다. 마스터 컨트롤러(155)가 가이드 레이저(175)로부터 샘플링된 광을 분석하고, 빔 제어 시스템(158)을 통해 포커스 조립체(122) 내의 컴포넌트를 조정하기 위해 이 정보를 사용하기 때문에, 빔 분석 시스템은 계측 시스템(124) 및 마스터 컨트롤러(155)로부터 형성된다.

따라서, 요약하면, 광원(100)은 타겟 지점(105)에 있는 타겟 혼합물(114)을 조사하여, 혼합물(114) 내의 타겟 재료를 EUV 범위 내의 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 빔 경로를 따라 지향되는 증폭 광빔(110)을 발생한다. 증폭 광빔(110)은 레이저 시스템(115)의 설계 및 특성에 기초하여 결정되는 특정 파장(소스 파장으로도 지칭됨)에서 동작한다. 추가로, 코히어런트 레이저 광을 발생하도록 타겟 재료가 충분한 피드백을 레이저 시스템(115)에 되돌려 제공하는 경우에 또는 구동 레이저 시스템(115)이 레이저 캐비티를 형성하기에 적합한 광학 피드백을 포함한다면, 증폭 광빔(110)이 레이저 빔일 수 있다.

도 3a를 참조하면, 일례의 광학 이미징 시스템(300)의 평면도가 도시되어 있다. 광학 이미징 시스템(300)은 EUV 광을 리소그래피 툴(310)에 제공하는 LPP EUV 광원(305)을 포함한다. 광원(305)은 도 2a 및 도 2b의 광원(100)과 유사하거나 및/또는 광원(100)의 부품의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 아래에 설명되는 바와 같이, 타겟(5)은 광원(305)에 의해 방출된 광의 양을 증가시키기 위해 광원(305)에서 사용될 수 있다.

광원(305)은 구동 레이저 시스템(315), 광학 요소(322), 사전-펄스 소스(324), 포커싱 조립체(326), 진공 챔버(340), 및 EUV 집광 광학 기기(346)를 포함한다. EUV 집광 광학 기기(346)는 타겟(5)을 플라즈마로 변환함으로써 방출된 EUV 광을 리소그래피 툴(310)에 지향시킨다. EUV 집광 광학 기기(346)는 미러(135)(도 2a)이어도 된다.

도 3b 내지 도 3e를 참조하면, 광원(305)은 또한 타겟 재료(348)의 스트림을 처리하는 타겟 재료 전달 장치(347)를 포함한다. 타겟 재료(348)의 스트림은 액상 액적, 액상 스트림, 고상 입자 또는 클러스터, 액상 액적 내에 함유된 고상 입자, 또는 액상 스트림 내에 함유된 고상 입자와 같은 어떠한 형태의 타겟 재료도 포함할 수 있다. 아래의 설명에서, 타겟 재료 스트림(348)은 타겟 재료 액적(348)을 포함한다. 다른 예에서, 타겟 재료 스트림은 다른 형태의 타겟 재료를 포함할 수 있다.

타겟 재료 액적은 타겟 재료 전달 장치(347)로부터 진공 챔버(340) 내의 타겟 지점(342)으로 "x" 방향을 따라 이동한다. 구동 레이저 시스템(315)은 증폭 광빔(316)을 발생한다. 증폭 광빔(316)은 도 1a 내지 도 1c의 증폭 광빔(18) 및 도 2a 및 도 2b의 증폭 광빔(110)과 유사할 수 있고, 메인 펄스 또는 메인 빔으로서 지칭될 수 있다. 증폭 광빔(316)은 타겟(5)의 입자(20)를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는다.

몇몇 구현예에서, 구동 레이저 시스템(315)은 마스터 발진기 및 전력 증폭기(master oscillator and power amplifier, MOPA) 내에 이산화탄소(CO₂) 증폭기를 사용하는 듀얼-스테이지 마스터 발진기 및 전력 증폭기 시스템이어도 되며, 증폭 광빔(316)은 MOPA에 의해 발생된 130 ns 지속기간의 10.6 ㎛ 파장의 CO₂ 레이저 광 펄스이어도 된다. 다른 구현예에서, 증폭 광빔(316)은 50 ns 미만의 지속기간을 갖는 CO₂ 레이저 광 펄스이어도 된다.

사전-펄스 소스(324)는 방사선의 펄스(317)를 방출한다. 사전-펄스 소스(324)는 예컨대 Q-스위치드 Nd:YAG 레이저이어도 되며, 방사선의 펄스(317)는 Nd:YAG 레이저로부터의 펄스이어도 된다. 방사선의 펄스(317)는 예컨대 10 ns의 지속기간 및 1.06 ㎛의 파장을 가질 수 있다.

도 3a에 도시된 예에서, 구동 레이저 시스템(315) 및 사전-펄스 소스(324)는 별개의 소스이다. 다른 구현예에서, 이들은 동일한 소스의 일부분이어도 된다. 예컨대, 방사선의 펄스(317) 및 증폭 광빔(316) 둘 모두는 구동 레이저 시스템(315)에 의해 발생될 수 있다. 이러한 구현예에서, 구동 레이저 시스템(315)은 2개의 CO₂ 시드 레이저 서브시스템 및 하나의 증폭기를 포함할 수 있다. 시드 레이저 서브시스템 중의 하나는 10.26 ㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔을 발생할 수 있으며, 다른 시드 레이저 서브시스템은 10.59 ㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔을 발생할 수 있다. 이들 2개의 파장은 CO₂ 레이저의 상이한 라인으로부터 제공될 수 있다. 2개의 시드 레이저 서브시스템으로부터의 증폭 광빔 둘 모두는 동일한 전력 증폭기 체인에서 증폭되며, 그리고나서 챔버(340) 내의 상이한 지점에 도달하도록 각도를 이루며 분산된다. 일례에서, 10.26 ㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔은 사전-펄스(317)로서 사용되며, 10.59 ㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔은 증폭 광빔(316)으로서 사용된다. 다른 예에서, 2개의 증폭 광빔(그 중 하나는 방사선의 펄스(317)이고, 다른 하나는 증폭 광빔(316)임)을 발생하기 위해, 상이한 파장을 발생할 수 있는 CO₂ 레이저의 다른 라인이 사용될 수 있다.

다시 도 3a를 참조하면, 광학 요소(322)는 증폭 광빔(316) 및 사전-펄스 소스(324)로부터의 방사선의 펄스(317)를 챔버(340)로 지향시킨다. 광학 요소(322)는 증폭 광빔(316) 및 방사선의 펄스(317)를 유사한 경로를 따라 지향시키고 증폭 광빔(316) 및 방사선의 펄스(317)를 챔버(340)에 전달할 수 있는 어떠한 요소이어도 된다. 도 3a에 도시된 예에서, 광학 요소(322)는 증폭 광빔(316)을 수신하고 증폭 광빔을 챔버(340) 쪽으로 반사시키는 이색성 빔스플리터(dichroic beamsplitter)이다. 광학 요소(322)는 방사선의 펄스(317)를 수신하고, 이 펄스를 챔버(340) 쪽으로 투과한다. 이색성 빔스플리터는 증폭 광빔(316)의 파장(들)을 반사하고 방사선의 펄스(317)의 파장(들)을 투과하는 코팅을 갖는다. 이색성 빔스플리터는 예컨대 다이아몬드로 구성될 수 있다.

다른 구현예에서, 광학 요소(322)는 애퍼처(도시하지 않음)를 형성하는 미러이다. 이 구현예에서 증폭 광빔(316)은 미러 표면으로부터 반사되고, 챔버(340) 쪽으로 지향되며, 방사선의 펄스는 애퍼처를 통과하고 챔버(340) 쪽으로 전파된다.

다른 구현예에서, 웨지 형상 광학 기기(wedge-shaped optic)는 메인 펄스(316), 사전-펄스 317, 및 사전 펄스 318을 이들의 파장에 따라 상이한 각도로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 웨지 형상 광학 기기는 광학 요소(322)에 부가하여 사용될 수도 있고, 또는 광학 요소(322)로서 사용될 수도 있다. 웨지 형상 광학 기기는 포커싱 조립체(326)의 바로 상류("-z" 방향에서)에 위치될 수 있다.

이에 부가하여, 방사선의 펄스(317)는 다른 방식으로 챔버(340)에 전달될 수 있다. 예컨대, 펄스(317)는 광학 요소(322) 또는 기타 지향 요소(directing element)를 사용하지 않고서도 펄스(317, 318)를 챔버(340) 및/또는 포커싱 조립체(326)에 전달하는 광섬유를 통해 이동할 수 있다. 이들 구현예에서, 광섬유는 방사선의 펄스(317)를 챔버(340)의 벽에 형성된 개구부를 통해 챔버(340)의 내부로 직접 보낼 수 있다.

증폭 광빔(316) 및 방사선의 펄스(317, 318)가 챔버(340) 쪽으로 어떻게 지향되는지에 상관없이, 증폭 광빔(316)이 챔버(340) 내의 타겟 지점(342)으로 지향된다. 방사선의 펄스(317)는 도면부호 341 지점으로 지향된다. 이 지점(341)은 타겟 지점(342)으로부터 "-x" 방향으로 변위되어 있다.

구동 레이저 시스템(315)으로부터의 증폭 광빔(316)은 광학 요소(322)에 의해 반사되고, 포커싱 조립체(326)를 통해 전파한다. 포커싱 조립체(326)는 증폭 광빔(316)을 타겟 지점(342) 상으로 포커싱한다. 사전-펄스 소스(324)로부터의 방사선의 펄스(317)는 광학 요소(322) 및 포커싱 조립체(326)를 통해 챔버(340)에 보내진다. 방사선의 펄스(317)는 타겟 지점(342)에 관련하여 "-x" 방향에 있는 챔버(340) 내의 지점(341)으로 전파한다. 지점 342와 지점 341 간의 변위는 방사선의 펄스(317)로 하여금 타겟 재료 액적을 조사하도록 하여, 타겟(5)을 실질적으로 이온화하지 않고 타겟(5)이 타겟 지점(342)에 도달하기 전에 액적을 반구 형상 타겟(5)으로 변환한다. 이러한 양상에서, 반구 형상 타겟(5)은 타겟(5)이 타겟 지점(342)에 진입하기 전에 따로 형성되는 사전 형성된 타겟일 수 있다.

보다 구체적으로 그리고 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 타겟 지점(342)은 증폭 광빔(316) 및 타겟 재료 액적(348)의 스트림에서의 액적을 수신하는 챔버(340) 내측의 지점이다. 타겟 지점(342)은 또한 EUV 집광 광학 기기(346)에 전달되는 EUV 광의 양을 최대화하도록 위치되는 지점이다. 예컨대, 타겟 지점(342)은 EUV 집광 광학 기기(346)의 초점에 있을 수 있다. 도 3b 및 도 3c는 각각 시간 t₁과 t₂에서의 채널(340)의 평면도를 도시하고 있으며, 여기서 시간=t₁은 시간=t₂ 전에 발생한다. 도 3b 및 도 3c에서 도시된 예에서, 증폭 광빔(316) 및 방사선의 펄스(317)는 상이한 시간에서 발생되고, 챔버(340) 내의 상이한 지점 쪽으로 지향된다.

스트림(348)은 타겟 재료 공급 장치(347)로부터 타겟 지점(342)으로 "x" 방향으로 이동한다. 타겟 재료 액적의 스트림(348)은 타겟 재료 액적(348a, 348b, 348c)을 포함한다. 시간=t₁에서(도 3b), 타겟 재료 액적 348a 및 348b는 타겟 재료 공급 장치(347)로부터 타겟 지점(342)으로 "x" 방향으로 이동한다. 방사선의 펄스식 빔(317)은 타겟 지점(342)로부터 "-x" 방향으로 변위되는 지점 341에서 시간 "t₁"에서 타겟 재료 액적(348a)을 조사한다. 방사선의 펄스식 빔(317)은 타겟 재료 액적(348b)을 반구 타겟(5)으로 변형시킨다. 시간=t₂에서(도 3c), 증폭 광빔(316)은 타겟(5)을 조사하고, 타겟 재료의 입자(20)를 EUV 광으로 변환한다.

도 4를 참조하면, 반구 형상 타겟(5)을 발생하기 위한 일례의 프로세스(400)가 도시되어 있다. 이 프로세스(400)는 타겟 재료 공급 장치 127(도 2a) 또는 타겟 재료 공급 장치 347(도 3b 내지 도 3e)를 사용하여 수행될 수 있다.

초기 타겟 재료가 타겟 지점 쪽으로 방출된다(410). 또한 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 타겟 재료 액적(348a)이 타겟 재료 공급 장치(347)로부터 방출되고, 타겟 지점(342) 쪽으로 이동된다. 초기 타겟 재료는 타겟 재료 공급 장치(347)로부터 액적으로서 나오거나 방출되는 타겟 재료 액적이다. 초기 타겟 재료 액적은 변형되지 않았거나 사전 펄스에 의해 변경된 액적이다. 초기 타겟 재료 액적은 타겟 재료의 연속적인 조각으로서 간주될 수 있는 용융 금속의 실질적으로 구형 조각(spherical piece) 또는 합쳐진 구체(coalesced sphere)이어도 된다. 시간 "t₁" 이전의 타겟 재료 액적 348a이 이 예에서의 초기 타겟 재료의 예이다.

제1 증폭 광빔은 초기 타겟 재료를 실질적으로 이온화하지 않고서도 반구 형상 체적부에 분포된 타겟 재료의 조각의 집합체를 발생하도록 초기 타겟 재료 쪽으로 지향된다(420). 타겟 재료의 조각의 집합체는 반구 형상 체적부(10)에 분포된 입자(20)(도 1a 내지 도 1c)이어도 된다. 제1 증폭 광빔은 소스(324)(도 3a, 도 3d, 도 3e)로부터 방출된 펄스식 광빔(317)이어도 된다. 제1 광빔은 "사전-펄스"로서 지칭될 수 있다. 제1 증폭 광빔은 용융된 타겟 재료의 연속적인 또는 합쳐진 세그먼트 조각인 액적으로부터의 타겟 재료 액적(348a)을 입자(20)의 반구 형상 분포인 타겟(5)으로 변형시키기에 충분한 에너지 및/또는 펄스 지속기간을 갖는 광의 펄스이다.

제1 증폭 광빔은 예컨대 130 ns의 지속기간 및 1 ㎛의 파장을 갖는 광의 펄스이어도 된다. 또 다른 예에서, 제1 증폭 광빔은 150 ps의 지속기간, 1 ㎛의 파장, 10 밀리주울(mJ)의 에너지, 60 ㎛의 초점 스팟, 및 2×10¹² W/㎠의 세기를 갖는 광의 펄스이어도 된다. 제1 증폭 광빔의 에너지, 파장 및/또는 지속기간은 타겟 재료 액적을 반구 형상 타겟(5)으로 변형하도록 선택된다. 몇몇 구현예에서, 제1 증폭 광빔은 하나보다 많은 펄스를 포함한다. 예컨대, 제1 증폭 광빔은 시간적으로 서로 분리되고 상이한 에너지 및 지속기간을 갖는 2개의 펄스를 포함할 수 있다. 도 9는 제1 증폭 광빔이 하나보다 많은 펄스를 포함하는 예를 도시하고 있다. 또한, 제1 증폭 광빔은 복수의 사전-펄스에 의해 달성되는 것과 유사한 작용을 갖기 위한 형상(시간을 함수로 하는 세기 또는 에너지)을 갖는 단일 펄스이어도 된다. 제2 증폭 광빔은 타겟 재료 액적을 조각의 집합체로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는다.

제2 증폭 광빔이 입자(20)를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 조각의 집합체 쪽으로 지향된다(430). 제2 증폭 광빔은 "메인 펄스"로서 지칭될 수 있다. 도 3a의 증폭 광빔(316)은 제2 증폭 광빔의 예이다. 증폭 광빔(316)은 타겟(5)의 입자(20)의 전부 또는 대부분을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는다.

도 5를 참조하면, 타겟 재료 액적을 반구 형상 타겟으로 변형시키기 위해 사용될 수 있는 파형(500)의 예가 도시되어 있다. 도 5는 시간을 함수로 하는 파형(500)의 진폭을 도시하고 있다. 파형(500)은 EUV 광원의 단일 사이클의 작동에서 특정 타겟 재료 액적에 부딪히는 증폭 광빔의 집합체의 표현을 나타내고 있다. 작동의 사이클은 EUV 광의 펄스 또는 버스트(burst)를 방출하는 사이클이다. 파형(500)은 또한 레이저 트레인(500) 또는 펄스 트레인(500)으로서 지칭될 수 있다. 파형(500)에서, 진폭 광빔의 집합체는 사전-펄스(502) 및 메인 펄스(504)를 포함한다.

사전-펄스(502)는 시간 t=0에서 개시되고, 메인 펄스(504)는 시간 t=1000 ns에서 개시된다. 즉, 메인 펄스(504)는 사전-펄스(502)의 1000 ns 후에 발생한다. 파형(500)에서, 사전-펄스(502)는 1.0 ㎛의 파장, 150 ps의 지속기간, 10 mJ의 에너지, 직경이 60 ㎛인 초점 스팟, 및 2×10¹² W/㎠의 세기를 가질 수 있다. 이것은 파형(500)의 일구현의 예일뿐이다. 다른 파라미터값이 사용될 수 있으며, 사전-펄스(502)의 파라미터값은 이 예에 비교하였을 때에 5의 비율(factor)로 변화될 수 있다. 예컨대, 몇몇 구현예에서, 사전-펄스(504)는 5∼20 ps의 지속기간 및 1∼20 mJ의 에너지를 가질 수 있다. 메인 펄스(504)는 5∼11 ㎛의 파장, 15∼200 ns의 펄스 지속기간, 50∼300 ㎛의 초점 스팟 크기, 및 3×10⁹ 내지 8×10¹⁰ W/㎠의 세기를 가질 수 있다. 예컨대, 메인 펄스(504)는 10.59 ㎛의 파장 및 130 ns의 펄스 지속기간을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 메인 펄스는 10.59 ㎛의 파장 및 50 ns 이하의 펄스 지속기간을 가질 수 있다.

시간 t=0 및 t=1000 ns 외에, 시간 t₁∼t₄ 또한 시간축 상에 나타내어져 있다. 시간 t₁은 사전-펄스(502)가 발생하기 직전의 시간이다. 시간 t₂는 사전-펄스(502)가 종료한 후와 메인 펄스(504)가 개시되기 전의 시간이다. 시간 t₃는 메인 펄스(504) 직전에 발생하며, 시간 t₄는 메인 펄스(504) 후에 발생한다. 시간 t₁∼t₄는 타겟 재료 액적을 파형(500)을 이용하여 반구 형상 타겟으로의 변형하는 것에 대한, 도 6의 (A) 내지 (D)에 대한, 아래의 설명에서 사용된다.

파형(500)이 시간적으로 연속적인 파형으로서 도시되어 있지만, 파형(500)을 구성하는 사전-펄스(502) 및 메인 펄스(504)는 상이한 소스에 의해 발생될 수 있다. 예컨대, 사전-펄스(502)는 사전-펄스(324)에 의해 발생된 광의 펄스이어도 되며, 메인 펄스(504)는 구동 레이저 시스템(315)에 의해 발생될 수 있다. 사전-펄스(502) 및 메인 펄스(504)가 챔버(340)(도 3a)에 관련하여 상이한 지점에 있는 별도의 소스에 의해 발생되는 때에, 사전-펄스(502) 및 메인 펄스(504)는 광학 요소(322)를 이용하여 챔버(340)로 지향될 수 있다.

도 6의 (A) 내지 (D)를 참조하면, 타겟 재료 액적(610)과 타겟 재료 액적(610)을 반구 형상 타겟(614)으로 변형시키는 파형(500) 간의 상호작용이 도시되어 있다. 타겟 공급 장치(620)는 타겟 재료 액적의 스트림(622)을 구멍부(624)로부터 방출한다. 타겟 재료 액적(610)은 타겟 지점(626) 쪽으로 "x" 방향으로 이동한다. 도 6의 (A) 내지 (D)는 각각 시간 t=t₁, t=t₂, t=t₃, 및 t=t₄에서의 타겟 공급 장치(620) 및 액적 스트림(622)을 도시하고 있다. 도 5 또한 시간 t=t₁ 내지 t=t₄를 파형(500)에 관련하여 보여주고 있다.

도 6의 (A)를 참조하면, 사전-펄스(502)가 타겟 재료 액적(610)에 접근한다. 타겟 재료 액적(610)은 타겟 재료의 액적이다. 타겟 재료는 용융 주석과 같은 용융 금속이어도 된다. 타겟 재료 액적(610)은 "z" 방향(파형의 전파의 방향)으로 균일한 밀도를 갖는 타겟 재료의 연속적인 세그먼트 또는 조각이다. 타겟 재료 액적의 단면 크기는 예컨대 20∼40 ㎛ 사이이어도 된다. 도 7a는 "z" 방향을 따른 위치를 함수로 하는 타겟 재료 액적(610)의 밀도를 보여주고 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 자유 공간에 비하여, 타겟 재료 액적(610)은 파형(500)에 대해 밀도의 가파른 증가를 나타내고 있다.

사전-펄스(502)와 타겟 재료 액적(610) 간의 상호작용은 기하학적 분포로 배치된 타겟 재료의 조각(612)의 집합체를 형성한다. 타겟 재료의 조각(612)은 평면 표면(613)으로부터 외측으로 "x" 및 "z" 방향으로 연장하는 반구 형상 체적부에 분포된다. 타겟 재료의 조각(612)은 나노 입자 또는 마이크로 입자의 미스트, 용융 금속의 분리된 조각, 또는 원자 증기의 클라우드이어도 된다. 타겟 재료의 조각은 직경이 1∼10 ㎛이어도 된다.

사전-펄스(502)와 타겟 재료 액적(610) 간의 상호작용의 목적은 타겟을 실질적으로 이온화하지 않고서도 메인 펄스(504)의 직경보다 큰 공간적 연장범위(spatial extent)를 갖는 타겟을 형성하기 위한 것이다. 이러한 양상으로, 더 작은 타겟에 비하여, 생성된 타겟은 메인 빔에게 더 많은 타겟 재료를 제공하고, 메인 펄스(504)의 에너지를 더 많이 이용할 수 있다. 타겟 재료의 조각(612)은 x-y 및 x-z 평면에서 타겟 재료 액적(610)의 연장범위보다 큰 x-y 및 x-z 평면에서의 공간적 연장범위를 갖는다.

시간이 지남에 따라, 조각(612)의 집합체는 타겟 지점(626) 쪽으로 "x" 방향으로 이동한다. 조각(612)의 집합체는 또한 타겟 지점(626) 쪽으로 이동하는 동안 "x" 및 "z" 방향으로 확장된다. 공간 확장의 양은 조각(612)의 집합체가 확장하도록 허용되는 시간의 양뿐만 아니라 사전-펄스(502)의 지속기간 및 세기에 좌우된다. 조각(612)의 집합체의 밀도는 조각이 확산되기 때문에 시간이 지남에 따라 감소한다. 더 낮은 밀도는 일반적으로 접근하는 광빔이 체적 내의 더 많은 재료에 의해 흡수되도록 하며, 높은 밀도는 광의 흡수를 방해하거나 흡수되는 광의 양을 감소시키고 EUV 광의 발생을 방해하거나 발생되는 EUV 광의 양을 감소시킬 수 있다. 광이 통과하거나 흡수될 수 없고 그 대신에 반사되는 높은 밀도의 벽은 "임계 밀도"이다. 그러나, 재료에 의한 가장 효율적인 흡수는 임계 밀도 부근이면서 임계 밀도 아래에서 발생할 수 있다. 그러므로, 조각(612)의 집합체로 하여금 레이저 흡수의 효율이 감소되는 포인트까지 조각의 밀도가 감소되도록 하는 정도로까지 길어지지 않게 공간적으로 확장되도록 하기에 충분한 정도로 긴 한정된 시간 기간에 걸쳐 조각(612)의 집합체가 확장되도록 함으로써 타겟(614)이 형성되도록 하는 것이 이로울 수 있다. 한정된 시간 기간은 사전-펄스(502)와 메인 펄스(504) 사이의 시간이어도 되며, 예컨대 약 1000 ns이어도 된다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 2개의 상이한 사전-펄스에 대하여 사전-펄스가 타겟 재료 액적에 부딪힌 후의 시간을 함수로 하는 조각(612)의 집합체의 공간 확장의 예가 도시되어 있으며, 도 8a는 사전-펄스(502)와 유사한 사전-펄스에 대한 예를 나타내고 있다. 사전-펄스가 타겟 재료 액적에 부딪힌 후의 시간은 지연 시간으로서 지칭될 수 있다. 도 8a는 사전-펄스가 1.0 ㎛의 파장, 150 ps의 지속기간, 10 mJ의 에너지, 직경이 60 ㎛인 초점 스팟, 및 2×10¹² W/㎠의 세기를 가질 때의 지연 시간을 함수로 하는 조각(612)의 집합체의 크기를 나타내고 있다. 도 8b는 사전-펄스가 1.0 ㎛의 파장, 150 ps의 지속기간, 5 mJ의 에너지, 직경이 60 ㎛인 초점 스팟, 및 1×10¹² W/㎠의 세기를 가질 때의 지연 시간을 함수로 하는 조각(612)의 집합체의 크기를 나타내고 있다. 도 8a와 도 8b를 비교하면, 조각(612)의 집합체는 도 8a의 더 많은 에너지 및 더 큰 세기의 사전-펄스에 의해 부딪힐 때에 수직 방향(x/y)으로 더욱 신속하게 확장한다는 것을 알 수 있다.

다시 도 6의 (A)를 참조하면, 시간 t₃에서의 타겟 재료 액적(610) 및 액적의 스트림(622)이 도시되어 있다. 시간 t₃에서, 타겟 재료 조각(612)의 집합체가 반구 형상 타겟(614) 내로 확장되고, 타겟 지점(626)에 도달된다. 메인 펄스(504)가 반구 형상 타겟(614)에 접근한다.

도 7b는 메인 펄스(504)가 타겟(614)에 도달하기 직전의 반구 형상 타겟(614)의 밀도를 보여주고 있다. 밀도는 z=0가 평면 표면(613)인 "z" 방향에서의 위치를 함수로 하는 타겟(614) 내의 입자(612)의 밀도를 나타내는 밀도 기울기(705)로서 표현되어 있다. 도시된 바와 같이, 밀도는 평면 표면(613)에서 최소이며, "z" 방향으로 증가한다. 밀도가 평면 표면(613)에서 최소이고, 최소 밀도가 타겟 재료 액적(610)의 밀도보다 낮기 때문에, 타겟 재료 액적(610)에 비하여, 메인 펄스(504)가 타겟(614)에 비교적 용이하게 진입한다(더 적은 메인 펄스(504)가 흡수됨).

메인 빔(504)이 타겟(614) 내에서 이동함에 따라, 입자(612)는 메인 빔(504)의 에너지를 흡수하며, EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환된다. 타겟(614)의 밀도는 전파의 방향 "z"으로 증가하고, 메인 빔(504)이 침투할 수 없고 그 대신에 반사되는 양까지로 증가할 수 있다. 이러한 밀도를 갖는 타겟(614) 내의 지점이 임계면(도시하지 않음)이다. 그러나, 타겟(614)의 밀도가 처음에는 비교적 낮기 때문에, 메인 빔(504)의 다수, 대부분 또는 전부가 임계면에 도달하기 전에 입자(615)에 의해 흡수된다. 그러므로, 밀도 기울기는 EUV 광 발생에 유리한 타겟을 제공한다.

이에 부가하여, 반구 형상 타겟(614)이 높은 밀도의 벽을 갖지 않기 때문에, EUV 광(618)은 타겟(614)으로부터 모든 방향으로 방사상으로 방출된다. 이것은 메인 펄스와 타겟 간의 상호작용이 플라즈마를 발생함과 아울러 타겟의 몇몇을 메인 펄스(504)의 전파 방향으로 조밀한 타겟 재료로서 블로 오프(blow off)하는 충격파를 발생하는 디스크 형상 타겟 또는 더 높은 밀도를 갖는 기타 타겟과는 상이하다. 블로 오프된 재료는 플라즈마로의 변환에 이용할 수 있는 재료의 양을 감소시키고, 또한 포워드("z") 방향으로 방출된 EUV 광의 몇몇을 흡수한다. 그 결과, EUV 광은 2π 스테라디안(steradian)에 걸쳐 방출되며, EUV 광의 단지 절반만이 집광에 이용 가능하다.

그러나, 반구 형상 타겟(614)은 모든 방향(4π 스테라디안)에서의 EUV 광의 집광을 허용한다. 메인 펄스(504)가 반구 형상 타겟(614)을 조사한 후, 반구 형상 타겟(614)에 무시할 수 있거나 또는 조밀하지 않은 타겟 재료가 잔류되며, EUV 광(618)이 모든 방향으로 방사상으로 반구 형상 타겟(614)을 빠져나올 수 있다. 사실상, EUV 광(618)을 차단하거나 흡수하고 이 광이 벗어나는 것을 방지하도록 존재하는 물질은 거의 없다. 몇몇 구현예에서, EUV 광(618)은 모든 방향에서 등방성(균일한 세기)으로 될 수 있다.

그러므로, 반구 형상 타겟(614)은 포워드 방향으로 발생되는 EUV 광(618)을 반구 형상 타겟(614)에게 벗어나는 것을 허용함으로써 추가의 EUV 광을 제공한다. 반구 형상 타겟(614)이 EUV 광을 모든 방향으로 방출하기 때문에, 반구 형상 타겟(614)을 사용하는 광원은 단지 2π 스테라디안에 걸쳐 광을 방출하는 타겟을 사용하는 광원에 비하여 증가된 변환 효율(CE)을 가질 수 있다. 예컨대, 2π 스테라디안에 걸쳐 측정된 때에, 130 ns의 지속기간을 갖는 MOPA CO₂ 메인 펄스로 조사되는 반구 형상 타겟은 3.2%의 변환 효율을 가질 수 있으며, 이것은 CO₂ 메인 펄스의 3.2%가 EUV 광으로 변환된다는 것을 의미한다. 반구 형상 타겟이 50 ns의 지속기간을 갖는 MOPA CO₂ 메인 펄스로 조사되는 때에는, 2π 스테라디안에 걸쳐 방출된 EUV 광을 측정하는 것을 기반으로 하여서는 변환 효율이 5%이다. EUB 광이 4π 스테라디안에 걸쳐 측정되는 때에는, 타겟으로부터 방출된 EUV 광의 양이 2배로 되기 때문에 변환 효율이 2배로 된다. 그러므로, 2개의 메인 펄스에 대한 변환 효율은 각각 6.4%와 10%로 된다.

도 6의 (A) 내지 (D)의 예에서는, 타겟 재료 액적(610)을 반구 형상 타겟(614)으로 변형하기 위해 사전-펄스(502)와 메인 펄스(504) 간의 1000 ns의 지연 시간을 갖는 파형(500)이 사용된다. 그러나, 이러한 변형을 위해 다른 지연 시간을 갖는 다른 파형이 사용될 수 있다. 예컨대, 사전-펄스(502)와 메인 펄스(504) 간의 지연은 200 ns와 1600 ns 사이일 수 있다. 더 긴 지연 시간은 타겟에게 타겟 재료의 더 큰 공간적 연장범위(체적) 및 더 낮은 밀도를 제공한다. 더 짧은 지연 시간은 타겟에게 타겟 재료의 더 작은 공간적 연장범위(체적) 및 더 높은 밀도를 제공한다.

도 9는 타겟 재료 액적에 가해지는 때에 타겟 재료 액적을 반구 형상 타겟으로 변형시키는 또 다른 예의 파장(900)을 도시하고 있다. 파형(900)은 제1 사전-펄스(902), 제2 사전-펄스(904), 및 메인 펄스(906)를 포함한다. 제1 사전-펄스(902)와 제2 사전-펄스(904)는 일괄적으로 제1 증폭 광빔으로서 간주될 수 있으며, 메인 펄스(906)는 제2 증폭 광빔으로서 간주될 수 있다. 제1 사전-펄스(902)는 시간 t=0에서 발생하고, 제2 사전-펄스(904)는 200 ns 이후인 시간 t=200 ns에서 발생하며, 메인 펄스(906)는 제1 사전-펄스(902)의 1200 ns 이후인 t=1200 ns에서 발생한다.

도 9의 예에서, 제1 사전-펄스(902)는 1∼10 ns의 지속기간을 가지며, 제2 사전-펄스(904)는 1 ns 미만의 지속기간을 갖는다. 예컨대, 제2 사전-펄스(904)의 지속기간은 150 ps이어도 된다. 제1 사전-펄스(502)와 제2 사전-펄스(904)는 1 ㎛의 파장을 가질 수 있다. 메인 펄스(906)는 10.6 ㎛의 파장 및 130 ns 또는 50 ns의 지속기간을 갖는 CO₂ 레이저로부터의 펄스이어도 된다.

도 10의 (A) 내지 (D)는 타겟 재료 액적(1010)을 반구 형상 타겟(1018)으로 변형시키기 위해 타겟 재료 액적(1010)과 상호작용하는 파형(900)을 도시하고 있다. 도 10의 (A) 내지 (D)는 각각 시간 t=t₁∼t₄를 도시하고 있다. 시간 t=t₁∼t₄은 도 9 상의 파형(900)에 관련하여 나타내어져 있다. 시간 t=t₁은 제1 사전-펄스(902) 직전에 발생하고, 시간 t=t₂는 제2 사전-펄스(904) 직전에 발생한다. 시간 t=t₃은 메인 펄스(906) 직전에 발생하고, 시간 t=t₄는 메인 펄스(906) 직후에 발생한다.

도 10의 (A)를 참조하면, 타겟 재료 공급 장치(1020)는 타겟 재료 액적의 스트림(1022)을 방출한다. 스트림(1022)은 타겟 재료 공급 장치(102)로부터 타겟 지점(1026)으로 이동한다. 스트림(1022)은 타겟 재료 액적(1010, 1011)을 포함한다. 제1 사전-펄스(902)가 타겟 재료 액적(1010)에 접근하고 타겟 재료 액적에 부딪힌다. 타겟 재료 액적의 단면 크기는 예컨대 20∼40 ㎛ 사이일 수 있다. 도 11a를 참조하면, 타겟 재료 액적(1010)의 밀도 프로파일(1100)은 사전-펄스(902)의 전파의 방향 "z"에서 균일하며, 타겟 재료 액적(1010)은 사전-펄스(902)에 대해 가파른 밀도 전이를 나타낸다.

제1 사전-펄스(902)와 타겟 재료 액적(1010) 간의 상호작용은 진입하고 있는 제1 사전-펄스(902)를 바라보는 타겟 재료 액적(1010)의 면 상에 소규모 플럼(short-scale plume)(1012)(도 10의 (B))을 발생한다. 플럼(1012)은 타겟 재료 액적(1010)의 표면 상에 형성되거나 표면에 인접한 타겟 재료의 입자의 클라우드일 수 있다. 타겟 재료 액적(1010)이 타겟 지점(1026) 쪽으로 이동함에 따라, 타겟 재료 액적(1010)은 수직 "x" 방향으로는 크기가 증가하고, "z" 방향으로는 크기가 감소될 수 있다. 이와 함께, 플럼(1012) 및 타겟 재료 액적(1010)은 중간 타겟(1014)으로서 간주될 수 있다. 중간 타겟(1014)은 제2 사전-펄스(904)를 받아들이게 된다.

도 11b를 참조하면, 시간 t=t₂에서, 중간 타겟(1014)은 밀도 프로파일(1102)을 갖는다. 밀도 프로파일은 플럼(1012)에 해당하는 중간 타겟(1014)의 부분에 대응하는 밀도 기울기(1105)를 포함한다. 밀도 기울기(1105)는 제2 사전-펄스(904)가 처음으로 플럼(1012)과 상호작용하는 지점(1013)(도 10의 (B))에서 최소이다. 밀도 기울기(1105)는 플럼(1012)이 끝나고 타겟 재료(1010)에 도달하는 때까지는 "z" 방향으로 증가한다. 그러므로, 제1 사전-펄스(902)는 타겟 재료 액적(1010)에서 나타는 것보다 낮은 밀도를 포함하는 초기 밀도 기울기를 생성하도록 작용하며, 이에 의해 중간 타겟(1014)이 타겟 재료 액적(1010)보다 더 용이하게 제2 사전-펄스(904)를 흡수할 수 있게 된다.

제2 사전-펄스(904)는 중간 타겟(1014)에 부딪히고, 타겟 재료의 조각(1015)의 집합체를 발생한다. 중간 타겟(1014)과 제2 사전-펄스(904) 간의 상호작용은 도 10의 (C)에 도시된 바와 같이 조각(1015)의 집합체를 발생한다. 시간이 경과함에 따라, 타겟 재료의 조각(1015)의 집합체는 타겟 지점(1026) 쪽으로 "x" 방향으로 지속적으로 이동한다. 타겟 재료의 조각(1015)의 집합체는 체적을 형성하며, 이 체적은 조각이 시간의 경과로 확장됨에 따라 증가한다. 도 10의 (D)를 참조하면, 조각의 집합체는 제2 사전-펄스(904)가 중간 타겟(1014)에 부딪힌 후의 1000 ns 동안 확장되며, 조각의 확장된 집합체는 반구 형상 타겟(1018)을 형성한다. 반구 형상 타겟(1018)은 시간 t=t4에서 타겟 지점(1016)에 진입한다. 반구 형상 타겟(1018)은 메인 펄스(906)를 받아들이는 표면 평면(1019)에서 최소이고 "z" 방향으로 증가하는 밀도를 갖는다.

메인 펄스(906)가 타겟(1018)에 부딪히기 직전의 시간에서의 반구 형상 타겟(1018)의 밀도 프로파일(1110)이 도 11c에 도시되어 있다. 반구 형상 타겟(1018)은 메인 펄스(906)를 받아들이는 표면 평면(1019)에서 최소가 되는 완만한 기울기를 갖는다. 그러므로, 반구 형상 타겟(614)과 마찬가지로, 반구 타겟(1018)은 메인 펄스(906)를 용이하게 흡수하고, EUV 광(1030)을 모든 방향으로 방출한다. 반구 타겟(614)에 비하여, 타겟(1018)의 최대 밀도는 더 낮으며, 기울기는 덜 가파르다.

첨부된 청구항들의 범위 내에서 다른 구현예도 가능하다. 예컨대, 타겟의 형상은 둥근 표면을 갖는 반구에서 벗어날 수도 있다. 반구 형상 타겟(5)의 반구 형상 부분(14)은 둥글게 되지 않고 평탄화된 하나 이상의 면을 가질 수 있다. 반구 형상 타겟(5) 전반에 분포되는 것에 부가하여 또는 반구 형상 타겟(5) 전반에 분포되는 것과는 달리, 입자(20)가 반구 형상 타겟(5)의 표면 상에 분포될 수 있다.

Claims

플라즈마로 변환된 때에 극자외(extreme ultraviolet, EUV) 광을 방출하는 재료를 포함하는 초기 타겟 재료를 타겟 지점 쪽으로 방출하는 단계;
상기 초기 타겟 재료로부터 타겟 재료의 조각의 집합체를 형성하기에 충분한 에너지를 갖는 제1 증폭 광빔을 상기 초기 타겟 재료 쪽으로 지향시키는 단계로서, 각각의 상기 조각이 상기 초기 타겟 재료보다 작고, 반구 형상 체적부 전반에 공간적으로 분포되어 있는, 제1 증폭 광빔을 지향시키는 단계; 및
상기 타겟 재료의 조각을 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 변환하기 위해 상기 조각의 집합체 쪽으로 제2 증폭 광빔을 지향시키는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 EUV 광은 상기 반구 형상 체적부로부터 모든 방향으로 방출되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 EUV 광은 상기 반구 형상 체적부로부터 등방성으로 방출되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 초기 타겟 재료는 금속을 포함하며, 상기 조각의 집합체는 상기 금속의 조각을 포함하는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 금속은 주석을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 반구 형상 체적부는 상기 제2 증폭 광빔의 전파의 방향에 평행한 방향을 따르는 종축(longitudinal axis) 및 제2 증폭 광빔의 전파의 방향을 가로지르는 횡축(transverse axis)을 형성하며,
상기 조각의 집합체 쪽으로 제2 증폭 광빔을 지향시키는 단계는, 상기 종축을 따라 상기 반구 형상 체적부 내로 침투시키는 단계를 포함하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 조각의 집합체에서의 조각의 대부분이 플라즈마로 변환되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 증폭 광빔은 150 ps의 지속기간 및 1 ㎛의 파장을 갖는 광의 펄스를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 증폭 광빔은 150 ps보다 작은 지속기간 및 1 ㎛의 파장을 갖는 광의 펄스를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 증폭 광빔은 서로 시간적으로 분리된 광의 2개의 펄스를 포함하는, 방법.
제10항에 있어서,
상기 2개의 펄스는 광의 제1 펄스 및 광의 제2 펄스를 포함하며, 상기 광의 제1 펄스는 1 ns 내지 10 ns의 지속기간을 갖고, 상기 광의 제2 펄스는 1 ns보다 작은 지속기간을 갖는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 증폭 광빔 및 상기 제2 증폭 광빔은 펄스의 빔인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 증폭 광빔은 상기 타겟 재료를 플라즈마로 변환하기에 불충분한 에너지를 가지며, 상기 제2 증폭 광빔은 상기 타겟 재료를 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 타겟 재료의 조각의 밀도는 상기 제2 증폭 광빔의 전파의 방향에 평행한 방향을 따라 증가하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 반구 형상 체적부에서의 상기 타겟 재료의 조각은 1∼10 ㎛의 직경을 갖는, 방법.
극자외(EUV) 광원용 타겟 시스템에 있어서,
반구 형상 체적부 전반에 분포된 타겟 재료의 조각으로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 변환되는 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하고 있는, 타겟 재료의 조각; 및
상기 반구 형상 체적부에 인접하고, 상기 반구 형상 체적부의 앞쪽 경계를 형성하는 평면 표면으로서, 상기 앞쪽 경계가 증폭 광빔의 소스를 향하도록 위치되는, 평면 표면
을 포함하며,
상기 반구 형상 체적부는 상기 증폭 광빔의 소스로부터 멀어지는 방향을 향하는,
극자외 광원용 타겟 시스템.
제16항에 있어서,
상기 반구 형상 체적부는 상기 증폭 광빔의 전파의 방향을 가로지르는 방향으로 단면 직경을 가지며, 상기 단면 직경의 최대치가 상기 평면 표면에 있는, 극자외 광원용 타겟 시스템.
제16항에 있어서,
상기 반구 형상 체적부에서의 상기 타겟 재료의 조각의 밀도는 상기 증폭 광빔의 전파의 방향에 평행한 방향을 따라 증가하는, 극자외 광원용 타겟 시스템.
제16항에 있어서,
상기 조각의 적어도 몇몇은 서로 물리적으로 분리되는 개별적인 조각인, 극자외 광원용 타겟 시스템.
제16항에 있어서,
상기 반구 형상 체적부가 상기 타겟 재료의 개별적인 조각을 플라즈마로 변환하기에 충분한 에너지를 갖는 증폭 광빔으로 조사(irradiation)되는 때에, 상기 반구 형상 타겟이 EUV 광을 모든 방향으로 방출하는, 극자외 광원용 타겟 시스템.
제16항에 있어서,
타겟 재료 액적(target material droplet)은 노즐로부터 방출되는 타겟 재료 액적의 스트림의 일부분이며,
상기 타겟 시스템은, 상기 타겟 재료 액적으로부터 분리되고 상기 타겟 재료 액적 이후에 상기 노즐로부터 방출되는 제2 타겟 재료 액적을 더 포함하는, 극자외 광원용 타겟 시스템.
제21항에 있어서,
상기 노즐을 더 포함하는, 극자외 광원용 타겟 시스템.
제16항에 있어서,
상기 증폭 광빔의 소스는 상기 타겟 재료 액적을 받아들이는 챔버의 개구부를 포함하는, 극자외 광원용 타겟 시스템.
극자외(EUV) 광원에 있어서,
광의 펄스를 발생하는 제1 소스;
증폭 광빔을 발생하는 제2 소스;
타겟 재료 전달 시스템;
상기 타겟 재료 전달 시스템에 결합된 챔버; 및
상기 증폭 광빔을, 상기 타겟 재료 전달 시스템으로부터 타겟 재료 액적을 받아들이는 챔버의 타겟 지점 쪽으로 조향하는 조향 시스템(steering system)으로서, 상기 타겟 재료 액적은 플라즈마로 변환된 후에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는, 조향 시스템
을 포함하며,
상기 타겟 재료 액적은 광의 펄스가 부딪히는 때에 타겟을 형성하며, 상기 타겟은, 체적 전반에 걸쳐 타겟 재료의 조각을 갖는 반구 형상 체적부와, 상기 반구 형상 체적부와 상기 제2 소스 사이에 위치된 평면 표면을 포함하는,
극자외 광원.
제24항에 있어서,
상기 광의 펄스는 지속기간이 150 ps 이하인, 극자외 광원.