KR20160103996A - 극자외 광원 - Google Patents

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KR20160103996A
KR20160103996A KR1020167017443A KR20167017443A KR20160103996A KR 20160103996 A KR20160103996 A KR 20160103996A KR 1020167017443 A KR1020167017443 A KR 1020167017443A KR 20167017443 A KR20167017443 A KR 20167017443A KR 20160103996 A KR20160103996 A KR 20160103996A
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pulse
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예젱 타오
존 톰 스튜워트
다니엘 제이.더블유. 브라운
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

타겟 영역(230)과 적어도 부분적으로 일치하는 제1 잔류 플라즈마(227a)를 형성하며, 타겟 영역에 대해 제1 공간 분포의 타겟 재료(220b)를 포함하는 타겟을 제공하며 - 여기서, 타겟 재료는 플라즈마로 전환된 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함함 -, 제1 잔류 플라즈마와 초기 타겟(220a)을 상호작용시키며 - 여기서, 이러한 상호작용은 타겟 영역에 성형 타겟(221b)을 형성하도록 타겟 재료를 제1 공간 분포로부터 성형 타겟 분포로 재배열하고, 성형 타겟이 성형 공간 분포로 재배열된 타겟 재료를 포함함 -, 성형 타겟에서의 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기 위해 증폭 광빔을 타겟 영역을 향하여 지향시키며, 타겟 영역에 제2 잔류 플라즈마를 형성한다.

Description

극자외 광원{EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 12월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/922,019와, 2014년 12월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 14/563,496에 대해 우선권을 주장하며, 이들 특허 출원은 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 통합되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 레이저 생성 플라즈마 극자외 광원을 위한 타겟에 관한 것이다.
예컨대 약 13 nm의 파장의 광을 포함하고 약 50 nm 이하의 파장을 갖는 전자기 방사선(소프트 x-선이라고도 함)과 같은 극자외(extreme ultraviolet, EUV) 광이 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 극소형의 피처(feature)를 생성하기 위해 광리소그래피 공정에 사용될 수 있다.
EUV 광을 발생하는 방법은, 반드시 이러한 것으로 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 크세논, 리튬 또는 주석과 같은 원소를 갖는 재료를 EUV 대역의 방출선(emission line)을 이용하여 플라즈마 상태로 전환하는 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 원하는 플라즈마가 발생될 수 있다. 이 공정을 위하여, 플라즈마는 전형적으로 밀봉 용기, 예컨대 진공 챔버에서 발생되고, 다양한 유형의 계측 기기를 사용하여 모니터링된다.
일양태에서, 극자외 광원을 위한 성형 타겟(shaped target)을 형성하는 방법은, 타겟 영역과 적어도 부분적으로 일치하는 제1 잔류 플라즈마를 형성하는 단계와, 타겟 재료를 제1 공간 분포로 포함하는 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 전환된 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는, 제공하는 단계와, 상기 제1 잔류 플라즈마와 초기 타겟이 상호작용하도록 하는 단계로서, 상기 상호작용은 상기 타겟 영역에 성형 타겟을 형성하도록 상기 타겟 재료를 상기 제1 공간 분포로부터 성형 타겟 분포(shaped target distribution)로 재배열하며, 상기 성형 타겟이 성형 공간 분포로 재배열된 타겟 재료를 포함하는, 상호작용하도록 하는 단계와, 상기 성형 타겟에서의 상기 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기 위해 상기 타겟 영역을 향하여 증폭 광빔을 지향시키는 단계로서, 상기 증폭 광빔은 상기 성형 타겟에서의 상기 타겟 재료를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기에 충분한 에너지를 갖는, 증폭 광빔을 지향시키는 단계와, 상기 타겟 영역에서 제2 잔류 플라즈마가 형성되도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구현예는 이하의 특징 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 성형 타겟 분포는 정점으로부터 연장되는 면을 포함할 수 있으며, 상기 면이 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 리세스를 규정한다.
상기 성형 타겟 분포는 상기 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 오목한 영역을 포함할 수 있다.
상기 증폭 광빔은 펄스식 증폭 광빔이어도 된다.
상기 타겟 재료를 제1 공간 분포로 포함하는 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계는, 디스크 형상의 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 디스크 형상의 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계는, 타겟 재료를 포함하는 타겟 재료 액적을 타겟 재료 공급 장치로부터 상기 타겟 영역을 향하여 방출하는 단계와, 방사선의 펄스를 상기 타겟 재료 액적을 향하여 지향시켜, 상기 타겟 재료 액적이 상기 타겟 재료 공급 장치와 상기 타겟 영역 사이에 있는 동안 상기 방사선의 펄스와 상기 타겟 재료 액적을 상호작용하도록 하는 단계로서, 상기 방사선의 제1 펄스가 상기 타겟 재료 액적의 상기 타겟 재료의 공간 분포의 수정을 개시하기에 충분한 에너지를 갖는, 단계와, 상기 타겟 재료 액적이 상기 방사선의 펄스와 상기 타겟 재료 액적 간의 상호작용 후에 2차원으로 확장되도록 하여, 상기 디스크 형상 타겟을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 타겟 재료 액적은 상기 증폭 광빔의 전파 방향에 수직한 평면으로 확장됨으로써 2차원으로 확장될 수 있다. 상기 타겟 재료 액적은 상기 타겟 재료의 디스크 형상 공간 분포를 형성하도록 상기 전파 방향에 평행한 방향으로 좁아질 수 있다. 상기 방사선의 제1 펄스는 1.06㎛의 파장을 갖는 레이저광의 펄스이어도 되며, 상기 증폭 광빔은 10.6㎛의 파장을 갖는 펄스식 레이저빔이어도 된다. 방사선의 제1 펄스와 증폭 광빔은 동일한 파장을 가질 수도 있다.
몇몇 구현예에서는, 상기 타겟 영역에 대해 제1 공간 분포의 타겟 재료를 포함하는 제2 타겟이 제공될 수 있다. 상기 제2 잔류 플라즈마와 상기 제2 타겟이 상호작용할 수 있으며, 상기 상호작용이 상기 제1 공간 분포의 타겟 재료를 성형 타겟 분포로 재배열하여 상기 타겟 영역에서 제2 성형 타겟을 형성하며, 상기 제2 성형 타겟의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기 위해 상기 증폭 광빔이 상기 타겟 영역을 향하여 지향될 수 있으며, 제3 잔류 플라즈마가 상기 타겟 영역에 형성될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 상기 증폭 광빔은 상기 증폭 광빔이 상기 제1 성형 타겟을 향하여 지향되고나서 25㎲를 넘지 않은 시간 후에 상기 타겟 영역 및 상기 제2 성형 타겟을 향하여 지향된다. 상기 증폭 광빔을 상기 타겟 영역 및 상기 성형 타겟을 향하여 지향시킨 후에 EUV 광의 제1 버스트가 발생될 수 있고, 상기 증폭 광빔을 상기 타겟 영역 및 상기 제2 성형 타겟을 향하여 지향시킨 후에 EUV 광의 제2 버스트가 발생될 수 있으며, 상기 제1 EUV 버스트와 상기 제2 EUV 버스트가 25㎲를 넘지 않게 떨어져서 발생한다.
또 다른 양태에서, 본 발명의 방법은, 타겟 영역과 적어도 부분적으로 일치하는 제1 잔류 플라즈마를 형성하는 단계로서, 상기 제1 잔류 플라즈마가 타겟 재료와 증폭 광빔 간의 이전의 EUV-광 발생 상호작용으로부터 형성된 플라즈마인, 형성하는 단계와, 타겟 재료를 제1 공간 분포로 포함하는 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 전환된 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는, 제공하는 단계와, 상기 타겟을 방사선의 제1 펄스와 상호작용시킴으로써 2차원으로의 상기 타겟 재료의 제1 공간 분포의 수정을 개시하는 단계와, 수정된 타겟을 형성하기 위해 상기 타겟을 상기 방사선의 제1 펄스와 상호작용시킨 후에 상기 타겟 재료의 제1 공간 분포가 2차원으로 변경되도록 하는 단계와, 성형 타겟을 형성하기 위해 수정된 타겟이 상기 타겟 영역에 진입하고 제1 잔류 플라즈마와 상호작용하게 함으로써 상기 수정된 타겟을 3차원으로 성형하는 단계와, 극자외(EUV) 광을 방출하는 플라즈마를 형성하기 위해 증폭 광빔을 상기 타겟 영역 및 상기 성형 타겟을 향하여 지향시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 구현예는 이하의 특징 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 2차원은 상기 증폭 광빔의 전파 방향에 수직한 평면으로 연장되는 2차원이어도 된다. 상기 2차원으로의 상기 타겟 재료의 제1 공간 분포의 수정을 개시하는 단계는, 레이저빔의 펄스가 상기 타겟과 상호작용하도록 펄스식 레이저빔을 상기 타겟을 향하여 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 2차원은 상기 펄스식 레이저빔의 전파 방향에 수직한 평면으로 연장되는 2차원을 포함할 수 있다.
상기 수정된 타겟은 상기 펄스식 레이저빔의 전파 방향에 수직한 평면에서의 단면적이 상기 타겟보다 커지게 될 수 있다. 상기 성형 타겟 분포는 상기 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 오목한 영역을 포함할 수 있다. 상기 타겟 영역은 EUV 광원의 진공 챔버의 내부에 위치될 수 있다.
전술한 기술 중의 임의의 기술의 구현예는 레이저 생성 플라즈마 EUV 광원을 위한 타겟, EUV 광원, EUV 광원을 재조정하기 위한 시스템, 방법, 프로세스, 디바이스, 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 실행 가능 명령, 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 1은 일례의 레이저 생성 플라즈마 극자외(EUV) 광원의 블록도이다.
도 2a는 타겟 영역에서의 일례의 타겟의 측단면도이다.
도 2b는 도 2a의 타겟 영역에서의 잔류 플라즈마의 측단면도이다.
도 2c는 시간이 지남에 따라 도 2a의 타겟 영역에 작용하는, 에너지 대 시간으로서 도시된, 일례의 파형의 플로트이다.
도 3 및 도 4는 성형 타겟(shaped target)을 발생하기 위한 일례의 프로세스의 흐름도이다.
도 5a는 성형 타겟으로 전환되는 일례의 초기 타겟을 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 성형 타겟을 발생하기 위한, 에너지 대 시간으로서 도시된, 일례의 파형의 플로트이다.
도 5c는 초기 타겟 및 도 5a의 타겟의 측면도이다.
도 6은 또 다른 레이저 생성 플라즈마 극자외(EUV) 광원 및 EUV 광원에 연결된 리소그래피 툴의 블록도이다.
도 7은 일례의 성형 타겟의 섀도우그래프(shadowgraph)이다.
도 8은 일례의 레이저 생성 플라즈마 극자외(EUV) 광원의 블록도이다.
성형 타겟을 발생하기 위한 기술을 개시한다. 타겟은 극자외(EUV) 광원에서 사용될 수 있다. 성형 타겟은 플라즈마로 전환되는 때에 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 포함한다. 타겟 재료는 예컨대 타겟 재료를 증폭 광빔으로 조사함으로써 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환될 수 있다. 성형 타겟은 타겟 재료를 포함하는 초기 타겟을 "잔류 플라즈마"에 노출시킴으로써 실시간으로 형성된다.
잔류 플라즈마는 타겟 재료가 플라즈마로 전환된 후에 그 영역에 잔류하는 물체이며, 이 플라즈마가 그 영역에서 EUV 광을 방출한다. 잔류 플라즈마는 EUV 광을 방출하는 플라즈마의 생성을 야기하는 타겟 재료와 광 간의 조기 상호작용(earlier interaction)에 의해 그 영역에 존재하는 임의의 물체일 수 있다. 잔류 플라즈마는 EUV 광을 방출하고 증폭 광빔과 타겟 재료 간의 상호작용으로부터 발생된 부스러기(debris)를 포함할 수 있는 플라즈마의 잔류물 또는 자투리(remnant)이다. 잔류 플라즈마는 예컨대 고온 가스, 원자, 이온, 극미립자(microparticle)(예컨대, 먼지와 같은 1-1000㎛의 직경을 갖는 입자), 입자, 및/또는 희박 가스(rarified gas)를 포함할 수 있다. 잔류 플라즈마는 반드시 플라즈마일 필요는 없고 플라즈마를 포함할 수 있다. 잔류 플라즈마의 밀도 및 온도는 공간적으로 및/또는 시간적으로 변화될 수 있다. 그러므로, 잔류 플라즈마를 포함하는 영역은 균질하지 않은 밀도 및 온도의 영역으로 간주될 수 있다. 타겟 재료가 이 균질하지 않은 영역에 진입할 때에, 비대칭적인 힘이 타겟 재료에 작용하여 타겟 재료의 공간 분포(형상)를 변경하는 것이 가능하다. 몇몇 경우에, 타겟 재료의 공간 분포는 디스크형 형상으로부터 V자형 형상으로 변경될 수 있으며, 이 V자형 형상은 정점에서 만나게 되는 면과, 다가오는 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 리세스를 갖는다.
성형 타겟을 구성하는 재료는 공간 분포(또는 형상)를 가지며, 이 형상은 초기 타겟과 잔류 플라즈마 간의 상호작용으로부터 비롯될 수 있다. 성형 타겟은 플라즈마를 더 많이 가둘 수 있고 EUV 방출 체적을 더 크게 할 수 있어서 EUV 광 생성을 증가시킨다. 이에 부가하여, 성형 타겟은 EUV 광원이 작동하고 있는 동안 EUV 광원에서(예컨대, EUV 광원의 진공 챔버 안쪽에서) 형성된다. 그 결과, 성형 타겟은 예컨대 40 킬로헤르쯔(㎑), 100㎑ 또는 그 이상의 높은 반복률(repetition rate)의 EUV 광원에서 사용될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 성형 타겟은 성형 타겟의 적어도 일부를 플라즈마로 전환하기에 충분한 에너지를 갖는 다가오는 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 리세스부 또는 캐비티를 갖는 오목한 타겟이다. 캐비티는 캐비티의 적어도 일부분이 증폭 광빔을 수용하고 상호작용하도록 하는 양상으로 지향됨으로써 다가오는 증폭 광빔에 대해 개방되어 있다. 예컨대, 성형 타겟은 다가오는 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 "V"자형의 리세스부 또는 계곡부를 갖는 "V"자형 성형 타겟일 수 있다. "V"자형의 면은 플라즈마를 둘러싸고, 리세스부에서 증폭 광빔과 타겟의 상호작용을 통해 발생되는 플라즈마를 가둔다. 이로써, 리세스를 갖지 않는 평평한 타겟과 증폭 광빔 간의 상호작용으로부터 플라즈마를 형성함으로써 달성되는 것보다 긴 눈금 길이(scale length)를 갖는 플라즈마가 형성된다. 플라즈마의 눈금 길이는 흡광 영역을 규정하고, 밀도 구배로 나눈 국소 밀도(local density)에 의해 주어진다. 더 긴 눈금 길이는 플라즈마가 광을 더 용이하게 흡수하고 그에 따라 더 많은 EUV 광을 방출한다는 것을 나타낸다. 이에 부가하여, 타겟의 형상은 더 큰 EUV 방출 체적을 제공하며, 이것 또한 타겟으로부터 방출되는 EUV 광의 양을 증가시킨다.
도 1을 참조하면, 광학 증폭기 시스템(106)은 레이저 생성 플라즈마(LPP) 극자외(EUV) 광원(100)을 구동하기 위해 사용되는 광학 소스(105)(드라이브 소스 또는 드라이브 레이저로서도 지칭됨)의 적어도 일부를 형성한다. 광학 증폭기 시스템(106)은 광학 소스(105)가 타겟 영역(130)에 제공되는 증폭 광빔(110)을 발생하도록 적어도 하나의 광학 증폭기를 포함한다. 타겟 영역(130)은 타겟 재료 전달 시스템(115)으로부터 주석과 같은 타겟 재료(120)를 받아들이며, 증폭 광빔(110)과 타겟 재료(120)(타겟 영역(130)에서의 잔류 플라즈마와 타겟 재료 간의 상호작용을 통해 발생된 성형 타겟) 간의 상호작용은 EUV 광 또는 방사선(150)(도 1에는 EUV 방사선(150)의 단지 몇몇이 도시되어 있지만, EUV 방사선(150)이 플라즈마(125)로부터 모든 방향으로 방출되는 것이 가능함)을 방출하는 플라즈마(125)를 발생한다. 광 콜렉터(155)가 EUV 방사선(150)의 적어도 일부를 집광하고, 집광된 EUV 광(160)을 리소그래피 툴과 같은 광학 장치(165)쪽으로 지향시킨다.
증폭 광빔(110)은 빔 전달 시스템(140)에 의해 타겟 영역(130)쪽으로 지향된달. 빔 전달 시스템(140)은 광학 부품(135) 및 포커스 조립체(142)를 포함할 수 있으며, 이 포커스 조립체가 증폭 광빔(110)을 초점 영역(145)에 포커싱한다. 광학 부품(135)은 증폭 광빔(110)을 굴절 및/또는 반사에 의해 지향시키는 렌즈 및/또는 미러와 같은 광학 요소를 포함할 수 있다. 광학 부품(135)은 또한 광학 부품(135)을 제어하거나 및/또는 이동시키는 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 광학 부품(135)은 빔 전달 시스템(140)의 광학 요소를 이동시키도록 제어할 수 있는 액추에이터를 포함할 수 있다.
포커스 조립체(142)는 광빔(110)의 직경이 초점 영역(145)에서 최소로 되도록 증폭 광빔(110)을 포커싱한다. 즉, 포커스 조립체(142)는 증폭 광빔(110)에서의 방사선이 도면부호 "112"의 방향으로 초점 영역(145)을 향하여 전파할 때에 수렴되도록 한다. 타겟이 없는 때에는, 증폭 광빔(110)이 도면부호 "112"의 방향으로 초점 영역(145)으로부터 멀어지도록 전파함에 따라 증폭 광빔(110)에서의 방사선이 발산한다.
도 2a 내지 도 2d는 타겟 영역(230)에서의 잔류 플라즈마 및 광빔(210)과 상호작용하는 타겟 재료를 도시하고 있다. 타겟 영역(230)은 광원(100)(도 1)의 타겟 영역(130)과 같은 EUV 광원에서의 타겟 영역일 수 있다. 타겟 재료와 잔류 플라즈마 간의 상호작용은 타겟 재료의 공간 분포를 변경시켜서 타겟 재료를 성형 타겟의 모양으로 만든다.
도 2a 내지 도 2d의 예에서, 증폭 광빔(210)은 펄싱된다. 펄스식 증폭 광빔은 규칙적인 간격으로 발생하는 광 또는 방사선의 펄스를 포함하며, 각각의 펄스가 시간적 지속기간을 갖는다. 광 또는 방사선의 단일 펄스의 시간적 지속기간은 펄스가 펄스의 최대 세기의 일정 퍼센트(예컨대, 50%)보다 크거나 동일한 세기를 갖는 동안의 시간의 양으로서 정의될 수 있다. 50%의 퍼센트에 대해, 이 지속기간은 또한 반치전폭(full width at half maximum, FWHM)으로서도 지칭될 수 있다.
증폭 광빔(210)의 펄스와 타겟 재료 간의 상호작용은 타겟 재료의 적어도 일부분을 플라즈마로 전환하여, 펄스와 타겟 재료 간의 상호작용이 종료한 후에 타겟 영역(230)에 남아있거나 잔류하는 잔류 플라즈마를 발생한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 잔류 플라즈마는 그 뒤에 타겟 영역(230)에 진입하는 타겟 재료를 성형하기 위해 이용된다.
도 2a를 참조하면, 타겟 영역(230)에서 증폭 광빔(210)의 펄스(211a)(도 2c)와 상호작용하는 일례의 타겟 재료(220a)의 측면도가 도시되어 있다. 펄스(211a)에 의한 조사(irradiation)는 타겟 재료(220a)의 적어도 일부분을 EUV 광(250a)을 방출하는 플라즈마(225)로 전환한다.
도 2b를 참조하면, 증폭 광빔(210)의 펄스(211a)가 조사되고 타겟 재료(220a)를 소모한 후의 타겟 영역(230)이 도시되어 있다. 펄스(211a)가 타겟 재료(220a)를 플라즈마로 전환한 후, 잔류 플라즈마의 영역(226a)이 타겟 영역(230)에 형성된다. 도 2b는 잔류 플라즈마의 영역(226a) 및 잔류 플라즈마(227a)의 단면도를 도시하며, 이 둘 모두가 3차원 영역을 점유한다.
잔류 플라즈마의 영역(226a)에 있는 잔류 플라즈마(227a)는 플라즈마(225)의 전부 또는 일부를 포함하거나 플라즈마를 전혀 포함하지 않을 수도 있으며, 또한 고온 가스, 타겟 재료(220a)의 일부분과 같은 부스러기, 및/또는 플라즈마(225)로 전환되지 않은 타겟 재료의 조각 또는 입자를 포함할 수 있다. 잔류 플라즈마(227a)는 잔류 플라즈마의 영역(226a) 내에서 변화되는 밀도를 가질 수 있다. 예컨대, 밀도는 잔류 플라즈마의 영역(226a)의 외측부로부터 안쪽으로 증가하는 구배를 가질 수 있어서, 잔류 플라즈마의 영역(226a)의 중앙 또는 그 부근이 가장 높은 밀도가 된다.
도 2c는 시간 주기(201)에 걸쳐 타겟 영역(230)에 도달하는 증폭 광빔(210)의 세기의 플로트를 도시한다. 각자의 방사선 펄스(211a-211c)를 각각 포함하는 증폭 광빔(210)의 3개의 사이클이 도시되어 있다. 도 2c의 아래쪽 부분은 시간 주기(201)에 걸쳐서의 타겟 영역(230)의 단면을 도시하고 있다. 증폭 광빔(210)의 펄스(211a-211c)는 각자가 각각의 타겟(220a-220c)에 가해져 각자의 EUV 광 방출(250a-250c)을 발생한다.
타겟 재료 220a 내지 220c는 3개의 상이한 시간에 타겟 영역(230)에 있다. 타겟 재료 220a는 제1 펄스(211a)가 타겟 영역(230)에 도달할 때에 타겟 영역(230)에 있다. 펄스 211a는 증폭 광빔(210)에서의 최초의 펄스이며, 그러므로 타겟 재료(220a)가 타겟 영역(230)에 도달할 때에는 타겟 영역(230)에 잔류 플라즈마가 없다.
타겟 재료 220b는 플라즈마의 영역(226a)이 형성된 후에 발생하는 시간(266)에 타겟 영역(230)에 도달한다. 이 시간(266)에서, 타겟 재료(220b) 및 잔류 플라즈마(227a) 둘 모두가 타겟 영역(230)에 있으며, 서로 상호작용을 개시한다. 잔류 플라즈마(227a)와 타겟 재료(220b) 간의 상호작용은 타겟 재료(220b)를 성형 타겟(221b)의 모양으로 만들며, 이 성형 타겟은 증폭 광빔(210)을 타겟 재료(220b)보다 더 용이하게 흡수한다. 예컨대, 성형 타겟(221b)을 플라즈마로 전환하는 것과 연관된 전환 효율은 타겟 재료(220a)를 플라즈마로 전환하는 것과 연관된 전환 효율보다 30% 높아질 수 있다.
잔류 플라즈마(227a)에 의해 타겟 재료(220b)가 성형된 후에 또는 타겟 재료(220b)가 성형되고 있는 동안, 증폭 광빔(210)의 펄스 211b가 성형 타겟(221b)과 상호작용한다. 이 상호작용에 의해, 성형 타겟(221b)에서의 타겟 재료의 적어도 일부분은 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환된다. 이에 부가하여, 잔류 플라즈마(227b)를 갖는 잔류 플라즈마의 영역(226b)이 발생된다. 이러한 양상으로, 잔류 플라즈마의 새로운 인스턴스(instance)가 펄스와 타겟 재료 간의 각각의 상호작용 후에 발생된다. 잔류 플라즈마의 이러한 새로운 인스턴스 또한 타겟 영역(230)에 남게 되며, 타겟 영역(230)에 진입하는 후속 타겟 재료를 성형하는데 이용할 수 있다.
시간 266 이후의 시간에서 그리고 잔류 플라즈마(227b)가 타겟 영역(230)에 있는 동안, 타겟 재료 220c가 타겟 영역(230)에 도달한다. 잔류 플라즈마(227b)와 타겟 재료(220c) 간의 상호작용은 성형 타겟(221c)을 발생하며, 펄스 211c와 성형 타겟(221c) 간의 상호작용은 EUV 방출(250c)을 발생한다.
플라즈마의 영역 및 잔류 플라즈마의 밀도 구배 및/또는 이들에 의해 점유된 공간은 시간이 지남에 따라 변화될 수 있다. 예컨대, 각각 영역 226a와 226b에서의 잔류 플라즈마 227a와 227b는 더 큰 체적의 공간을 차지하도록 소산(dissipate)될 수 있으며, 잔류 플라즈마 227a와 227b의 밀도 구배는 증폭 광빔(210)과 타겟 간의 가장 최근의 상호작용 이후에 시간이 증가함에 따라 덜 가파르게 될 수 있다.
EUV 광 방출 250a와 250b는 EUV 광원의 반복률의 역인 시간 지속기간 264만큼 분리된다. EUV 광원의 시스템 반복률은 예컨대 40㎑∼100㎑일 수 있다. 그러므로, 시간 지속기간(264)은 25마이크로초(㎲) 이하일 수 있다. EUV 광 방출 250a와 250b 사이의 시간은 증폭 광빔(210)에서의 펄스들의 시간적 분리에 좌우되며, 그러므로 증폭 광빔(210)을 발생하는 광원의 반복률은 적어도 부분적으로는 전체 EUV 광원의 반복률을 결정한다.
성형 타겟 221b와 221c가 발생되는 속도는 증폭 광빔(210)을 발생하는 광원의 반복률과 초기 타겟 재료가 제공되는 레이트에 좌우된다. 예컨대, 성형 타겟은 생성 플라즈마를 야기하는 증폭 광빔(210)의 펄스와 타겟 재료 간의 매 번의 상호작용 후에 발생될 수 있다. 그러므로, 성형 타겟은 예컨대 40㎑∼100㎑로 발생될 수 있다. 이러한 양상에서, 성형 타겟은 실시간 및 EUV 광원이 작동하고 있는 동안 발생될 수 있다. 또한, 비교적 높은 반복률(예컨대, 40㎑∼100㎑)은 잔류 플라즈마가 존재하고 있는 동안 초기 타겟 재료가 타겟 영역(230)에 진입하도록 한다.
더욱이, 성형 타겟의 형성이 EUV 광을 방출하는 플라즈마의 생성을 야기하는 이전의 레이저-타겟 재료 상호작용으로부터 제공되는 잔류 플라즈마의 이점을 취하기 때문에, 성형 타겟을 사용하는 EUV 광원의 반복률은 성형 타겟을 형성하기 위한 시간에 의해 제한되지 않으며, EUV 광원은 성형 타겟의 생성의 레이트와 동일한 반복률을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 성형 타겟을 형성하기 위한 일례의 프로세스(300)의 흐름도가 도시되어 있다. 이 프로세스(300)는 도 1 및 도 8의 광원(100) 또는 도 6의 광원(602)과 같은 EUV 광원에서 수행될 수 있다. 이 프로세스(300)는 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 논의된다.
잔류 플라즈마(227a)가 발생된다(단계 310). 예컨대, 잔류 플라즈마(227a)는 증폭 광빔(210)이 타겟 재료(220a)와 상호작용함으로써 발생될 수 있다. 증폭 광빔(210)과 타겟 재료(220a)의 상호작용은 EUV 광을 방출할 수 있는 플라즈마를 생성한다. EUV 광을 방출하는 플라즈마의 자투리 및 관련된 부스러기는 EUV 광 방출 후에 타겟 영역(230)에 남게 되며, 이 잔류 플라즈마는 타겟 재료(220a)가 플라즈마로 전환된 후의 일정 주기의 시간 동안 지속되거나 타겟 영역(230)의 전부 또는 일부를 점유한다. 잔류 플라즈마(227a)는 3차원으로 확장되고, 체적을 점유한다. 잔류 플라즈마(227a)는 다음 타겟(이 예에서는 타겟 재료 220b)이 타겟 영역(230)에 도달하는 때에 타겟 영역(230)에 있게 된다.
타겟 재료(220b)는 플라즈마로 전환되는 때에 EUV 광을 방출하는 타겟 재료를 포함하는 어떠한 재료이어도 된다. 예컨대, 타겟 재료(220b)는 주석이어도 된다. 이에 부가하여, 타겟 재료(220b)는 증폭 광빔(210)과 상호작용한 때에 EUV 발광 플라즈마를 생성하는 어떠한 공간적 형태도 가질 수 있다. 예컨대, 타겟 재료(220b)는 용융된 금속의 액적, 와이어의 일부분, 증폭 광빔(210)의 전파 방향에 수직하게 배향된 자신의 최대 폭 크기를 갖는 용융 금속의 디스크 형상 또는 원통 형상의 세그먼트이어도 된다. 디스크 또는 원통 형상을 갖는 타겟 재료(220b)의 예는 도 5 및 도 6a 내지 도 6c에 대해 논의된다. 몇몇 구현예에서, 타겟 재료(220b)는 보이드에 의해 분리된 재료의 입자 또는 조각의 미스트(mist) 또는 집합체(collection)이어도 된다.
타겟 재료(220b)는 도 1의 타겟 재료 전달 시스템(115)과 같은 타겟 재료 공급 장치의 노즐을 통해 용융 타겟 재료를 통과시키고 타겟 재료(220b)가 타겟 영역(230) 내로 드리프트하도록 함으로써 타겟 영역(230)에 제공될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 타겟 재료(220b)는 힘에 의해 타겟 영역(230)으로 지향될 수 있다.
타겟 재료(220b)의 형상은 예컨대 타겟 재료(220b)를 사전-펄스(pre-pulse)(증폭 광빔(210)의 펄스와 상호작용하기 전의 타겟 재료와 상호작용하는 방사선의 펄스)로 조사함으로써 타겟 영역(230)에 도달하기 전에 수정될 수 있다. 이러한 구현의 예가 도 4 및 도 5a 내지 도 5c에 대해 논의되어 있다. 이에 부가하여 또는 이와 달리, 몇몇 구현예에서, 타겟 재료(220b)의 형상은 공기력(aerodynamic force)으로 인해 타겟 영역(230)을 향해 드리프트할 때에 변경된다.
잔류 플라즈마(227a)는 성형 타겟(221b)을 형성하도록 타겟 재료(220b)와 상호작용한다(단계 320). 타겟 재료(220b)가 잔류 플라즈마(227a)와 만날 때에, 잔류 플라즈마(227a)의 밀도는 성형 타겟(221b)을 형성하도록 타겟 재료(220b)를 굽어지게 하거나 공간적으로 변형시킨다. 예컨대, 잔류 플라즈마(227)의 밀도는 주변 영역보다 높게 될 수 있으며, 플라즈마(227a)와 부딪힘에 따른 물리적인 충격에 의해 타겟 재료(220b)의 일부분이 증폭 광빔(210)에 대해 개방된 리세스를 갖는 "V"자 형상 또는 오목한 타겟으로 굽어지게 될 수 있다. 리세스는 타겟 재료를 포함하는 면들 사이의 개방 영역이다. 면들은 리세스보다 증폭 광빔으로부터 더 떨어져 있는 정점에서 교차한다. 면들은 리세스를 형성하고 규정하기 위해 서로에 대해 전반적으로 곡선을 이루거나 및/또는 각을 이룰 수 있다.
타겟 재료(220b)가 잔류 플라즈마(227a) 내로 추가로 드리프트함에 따라, 잔류 플라즈마(227a)는 지속해서 타겟 재료(220b)를 굽어지게 하거나 변형시켜서 성형 타겟으로 만든다. 잔류 플라즈마(227a)는 플라즈마 영역(226a) 내에서 밀도 구배(또는 공간적으로 변화되는 밀도)를 가질 수 있다. 예컨대, 밀도는 영역(226a)의 외측부(둘레)로부터 안쪽으로 증가하는 구배를 가져, 가장 높은 밀도가 영역(226a)의 중앙에 또는 그 부근에 있게 된다.
증폭 광빔(210)과 성형 타겟(221b)이 상호작용한다(단계 330). 증폭 광빔(210)과 성형 타겟(221b) 간의 상호작용은 예컨대 증폭 광빔(210)의 펄스(211b)를 타겟 영역(230)을 향해 지향시켜서 펄스(211b)에서의 광이 성형 타겟(221b)을 조사하도록 함으로써 야기되거나 개시될 수 있다. 펄스(211b)와 성형 타겟(221b) 간의 상호작용은 EUV 광(250b) 및 잔류 플라즈마(227b)를 발생한다.
도 4 및 도 5a 내지 도 5c는 사전-펄스 및 잔류 플라즈마로 성형 타겟을 형성하는 예를 도시하고 있다. 프로세스 300은 도 1 및 도 8의 광원(100) 또는 도 6의 광원(602)과 같은 EUV 광원에서 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 성형 타겟을 발생하기 위한 일례의 프로세스(400)의 흐름도가 도시되어 있다. 또한, 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 프로세스(400)의 예가 도시되어 있다.
일례의 파형(502)(도 5b) 및 잔류 플라즈마(527)(도 5c)가 초기 타겟 재료(518)를 성형 타겟(521)으로 변환한다. 잔류 플라즈마(527)는 타겟 영역(530)에 존재하고, 증폭 광빔과 타겟 재료 간의 이전의 상호작용에 의해 발생된 물체를 포함한다. 초기 타겟 재료(518)와 타겟(521)은 증폭 광빔(510)으로의 조사를 통해 플라즈마로 전환되는 때에 EUV 광(550)을 방출하는 타겟 재료를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하고 도 4를 참조하면, 초기 타겟 재료(518)가 초기 타겟 영역(531)에 제공된다(단계 410). 이 예에서, 초기 타겟 재료(518)는 주석과 같은 용융 금속의 액적이다. 액적은 예컨대 30-60㎛ 또는 33㎛의 직경을 가질 수 있다. 초기 타겟 재료(518)는 타겟 재료 공급 장치(도 1의 타겟 재료 전달 시스템(115)과 같은)로부터 타겟 재료를 방출하고 초기 타겟 재료(518)를 초기 타겟 영역(531)으로 지향시키거나 초기 타겟 재료(518)를 초기 타겟 영역(531) 내로 드리프트하도록 함으로써 초기 타겟 영역(531)에 제공될 수 있다.
타겟 재료는 타겟 물질 및 비타겟 입자와 같은 불순물을 포함하는 타겟 혼합물일 수 있다. 타겟 물질은 EUV 대역에서 방출선을 갖는 플라즈마 상태로 전환되는 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 대역에서 방출선을 갖는 임의의 재료이어도 된다. 예컨대, 타겟 물질은 순수 주석(Sn)으로서 사용되거나, 예컨대 SnBr4, SnBr2, SnH4와 같은 주석 화합물로서 사용되거나, 예컨대 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금, 또는 이들 합금의 임의의 조합과 같은 주석 합금으로서 사용될 수 있는 주석 원소이어도 된다. 더욱이, 불순물이 없는 상황에서, 타겟 재료는 타겟 물질만을 포함한다. 아래에서의 논의는 초기 타겟 재료(518)가 용융 금속으로 이루어진 액적인 예를 제공한다. 그러나, 타겟 재료(518)는 다른 형태를 취할 수도 있다.
방사선의 제1 펄스(506)가 초기 타겟 영역(531)을 향해 지향된다(단계 420). 방사선의 제1 펄스(506)와 초기 타겟 재료(518) 간의 상호작용은 수정된 타겟 재료(552)를 형성한다. 초기 타겟 재료(518)에 비하여, 수정된 타겟 재료(522)는 y 방향으로 더 커지고 z 방향으로 더 작아진 크기를 갖는 측단면을 갖는다.
도 5a 및 도 5c는 초기 타겟 재료(518)가 수정된 타겟 재료(552)로 물리적으로 변형되어 성형 타겟(521)이 되고 그 후 EUV 광(550)을 방출하는 시간 주기(501)를 보여주고 있다. 도 5b는 시간 주기(501)에 걸쳐서의 시간을 함수로 하는 증폭 광빔(510)의 파형(502)에서의 에너지의 플로트이다. 이 파형(502)은 방사선의 펄스(506)(사전-펄스(506)) 및 증폭 광빔(510)의 펄스의 표현을 포함한다. 사전-펄스(506)는 또한 상태조절 펄스(conditioning pulse)로서도 지칭될 수 있다.
사전-펄스(506)는 예컨대 초기 타겟 재료(518)의 형상을 변경하거나 또는 초기 타겟 재료(518)의 형상의 변경을 개시하도록 초기 타겟 재료(518)에 작용하기에 충분한 에너지를 갖는 어떠한 타입의 펄스식 방사선이어도 된다. 사전-펄스(506)는 초기 타겟 재료(518)의 표면 상에 입사하며, 사전-펄스(506)와 초기 타겟 재료(518) 간의 상호작용이 타겟 재료의 표면에 부스러기, 가스, 및/또는 플라즈마의 클라우드(cloud)(반드시 EUV 광을 방출할 필요는 없음)를 생성할 수 있다. EUV 광이 사전-펄스(506)와 초기 타겟 재료(518)의 상호작용에 의해 발생된 플라즈마로부터 방출될 수 있지만, 방출된 어떠한 EUV 광은 예컨대 타겟 재료와 증폭 광빔(510) 간의 상호작용보다 훨씬 더 적을 것이다.
사전-펄스(506)의 충격의 힘은 초기 타겟 재료(518)를 초기 타겟 재료(518)의 형상과는 상이한 형상을 갖는 수정된 타겟 재료(552)로 변형시킨다. 예컨대, 초기 타겟 재료(518)는 액적과 유사한 형상을 가질 수 있는 한편, 수정된 타겟 재료(552)의 형상은 디스크에 더 가깝게 될 수 있다. 수정된 타겟 재료(552)는 이온화되지 않는 재료(플라즈마가 아닌 재료)이어도 된다. 수정된 타겟 재료(552)는 예컨대 액상 또는 용융 금속의 디스크, 보이드 또는 실질적인 갭을 갖지 않는 타겟 재료의 연속 세그먼트, 마이크로-입자 또는 나노-입자의 미스트, 또는 원자 증기(atomic vapor)의 클라우드이어도 된다. 도 5c의 예에서, 수정된 타겟 재료(552)는 예컨대 약 1-3 마이크로초(㎲) 후에 용융 금속의 디스크 형상 조각(553)으로 확장된다.
사전-펄스는 지속기간(515)을 갖는다. 사전-펄스(506)의 펄스 지속기간(515) 및 메인 빔(510)의 펄스 지속기간은 펄스가 펄스의 최대 세기의 적어도 절반인 세기를 갖는 시간의 양을 나타내는 반치전폭에 의해 표현될 수 있다. 그러나, 펄스 지속기간을 결정하기 위해 다른 계량법이 사용될 수도 있다. 펄스 지속기간(515)은 예컨대 30 나노초(ns), 60ns, 130ns, 50-250ns, 10-200 피코초(㎰), 또는 1ns 미만이어도 된다. 사전-펄스(506)의 에너지는 예컨대 1-70 밀리주울(mJ)이어도 된다. 사전-펄스(506)의 파장은 예컨대 1.06㎛, 1-10.6㎛, 10.59㎛ 또는 10.26㎛이어도 된다.
몇몇 구현예에서, 사전-펄스(506)는 포커싱 광학장치(도 1의 포커스 조립체(142)와 같은)에 의해 초점면(focal plane)에 포커싱될 수 있다. 초점면은 사전-펄스(506)의 초점을 포함한다. 초점은 사전-펄스(506)가 사전-펄스(506)의 전파 방향에 수직한 평면에 형성하는 최소 스폿 사이즈이다. 광빔의 초점은, 광빔이 전파하는 방향을 따라, 광빔이 전파 방향에 수직한 평면에서 최소 직경을 갖는 지점에서 발생한다. 사전-펄스(506)의 초점은 초기 타겟 영역(531) 내에서 발생하거나 또는 초기 타겟 영역(531) 바깥쪽에서 발생할 수 있다. 사전-펄스(506)는 초기 타겟 재료(518) 상에 포커싱될 수 있으며, 이와 같이 하는 것은 수정된 타겟(552)이 여전히 디스크 형상(553)으로 공간적으로 확장되도록 하면서 사전-펄스(506)와 증폭 광빔(510) 간의 지연 시간(511)이 감소되도록 한다. 몇몇 구현예에서, 사전-펄스(506)의 초점은 사전-펄스(506)의 전파 방향을 따라 측정된 때에 초기 타겟 재료(518)로부터 (둘 중의 어느 하나의 면 상에서) 0.5 밀리미터(mm) 내지 1mm 떨어져 있을 수 있다.
증폭 광빔(510)은 메인 빔 또는 메인 펄스로서 지칭될 수 있다. 증폭 광빔(510)은 타겟(521)에서의 타겟 재료를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기에 충분한 에너지를 갖는다. 사전-펄스(506)와 증폭 광빔(510)은 지연 시간(511)에 의해 시간에 맞게 분리되어, 증폭 광빔(510)이 사전-펄스(506)가 발생하는 때인 시간 t=t1 이후의 시간인 t2에서 발생한다. 수정된 타겟 재료(552)는 지연 시간(511) 동안 확장된다. 지연 시간(511)은, 예컨대 1-3㎲, 1.3㎲, 1-2.7㎲, 또는 수정된 타겟(552)의 디스크 형상(553)으로의 확장을 허용하는 임의의 시간의 양이어도 된다.
그러므로, 프로세스(400)의 단계 420에서, 수정된 타겟(552)은 수정된 타겟(552)이 x-y 평면으로 확장하고 길어짐에 따라 2차원 확장을 겪게 될 수 있다. 프로세스(400)의 단계 430에서, 2차원 확장(예컨대, 디스크 형상(533))을 겪도록 허용된 타겟은 잔류 플라즈마(527)와의 상호작용을 통해 성형 타겟(521)으로 3차원으로 성형될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 수정된 타겟(552)(또는 형성된 경우에는 디스크 형상(553))은 타겟 영역(530)에서 성형 타겟(521)을 형성하도록 잔류 플라즈마(527)와 상호작용이 허용된다(단계 430). 잔류 플라즈마(527)는 수정된 타겟(552)이 타겟 영역(530)에 도달하는 때에 타겟 영역(530)에 있다.
디스크 형상(553)이 잔류 플라즈마(527)와 부딪히는 때에, 잔류 플라즈마(527)의 밀도는 수정된 타겟(또는 디스크 형상(553))을 굽어지게 하거나 공간적으로 변형시켯 성형 타겟(521)을 형성한다. 잔류 플라즈마(527)는 밀도 구배를 가질 수 있다. 예컨대, 잔류 플라즈마(527)의 밀도는 주변 영역보다 높게 될 수 있다. 도 5c에 도시된 예에서, 플라즈마(527)와 부딪히는 충격은 수정된 타겟 재료(552)(또는 디스크 형상(553))의 일부분을 예컨대 증폭 광빔(510)에 대해 개방되어 있는 리세스(528)를 갖는 "V"자 형상, 볼형 형상(bowl-like shape), 또는 오목한 디스크형 형상으로 굽어지게 한다.
수정된 타겟 재료(552)(또는 디스크 형상(553))가 잔류 플라즈마(227a) 내로 추가로 드리프트함에 따라, 잔류 플라즈마(227a)는 수정된 타겟 재료(552)(디스크 형상(553))를 지속하여 굽어지게 하거나 변형되게 하여 성형 타겟(521)으로 할 수 있다. 성형 타겟(521)은 날개들 또는 면(558)들 사이의 개방 영역인 리세스(528)를 갖는 3차원 형상이다. 면(558)은 리세스(528)보다는 증폭 광빔(510)으로부터 더 떨어져 있는 정점(559)에 대해 접혀지는 타겟 재료(552)(또는 디스크 형상(553))로 형성된다. 정점(559)이 증폭 광빔(510)으로부터 더 떨어져 있기 때문에, 리세스(528)는 증폭 광빔(510)에 대해 개방된다. 면(558)들은 정점(559)에서 교차하며, 면(558)은 정점(559)으로부터 바깥쪽으로 연장한다. 성형 타겟(521)은 정점(559)을 포함하는 y-z 평면에서 대략 "V"자 형상의 단면을 갖는다. 단면은 예컨대 곡선의 정점(559) 및/또는 하나 이상의 곡선의 면(558)을 갖거나, 및/또는 전파 방향(512)에 대해 상이한 각도로 정점(559)으로부터 연장되는 면(558)을 가짐으로써 대략적으로 "V"자 형상으로 될 수 있다. 성형 타겟(521)은 다른 공간적 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 성형 타겟(521)은 정점(559)을 포함하는 y-z 평면에서의 볼(bowl)로서 성형될 수 있다(그러므로, 반원형 또는 반타원형 형상의 단면을 가짐).
증폭 광빔(510)은 타겟 영역(530)을 향해 지향된다(단계 440). 증폭 광빔(510)을 타겟 영역(530)을 향해 지향시키는 것은 성형 타겟(521)이 타겟 영역(230)에 있는 동안 방사선의 펄스를 타겟 영역(230)에 전달한다. 그러므로, 증폭 광빔(510)을 타겟 영역(230)을 향해 지향시키는 것은 증폭 광빔(510)과 성형 타겟(521) 간의 상호작용을 야기할 수 있다. 증폭 광빔(510)과 타겟(521)의 타겟 재료 간의 상호작용은 EUV 광(550)을 방출하는 플라즈마(529)를 생성한다.
플라즈마(529)는 성형 타겟(521)의 면(558)의 밀도에 의해 리세스(528)에 가두어진다. 이러한 가둠은 플라즈마(529) 및/또는 증폭 광빔(510)에 의한 타겟(521)의 추가의 가열을 가능하게 하여, 추가의 플라즈마 및 EUV 광 발생을 야기한다. 수정된 타겟 재료(552) 또는 디스크 형상(553)에 비하여, 성형 타겟(521)은 타겟 재료의 더 큰 체적을 증폭 광빔(510)에 노출시킨다. 타겟 재료의 체적에서의 이러한 증가는 성형 타겟(521)이, 수정된 타겟(552) 또는 디스크 형상(553)이 흡수할 수 있는 방사선의 펄스에서의 에너지의 부분에 비하여, 방사선의 펄스에서의 에너지의 더 많은 부분을 흡수할 수 있게 한다. 그러므로, 성형 타겟(521)은 전환 효율(CE)의 증가 및 생성된 EUV 광의 양의 증가를 야기할 수 있다. 이에 부가하여, 성형 타겟(521)이 타겟 재료의 더 큰 체적을 증폭 광빔(510)에 노출하지만, 성형 타겟(521)은 단순히 잘게 부수어지거나 또는 증폭 광빔(510)이 실질적으로 흡수되지 않고 통과되도록 하는 것보다 증폭 광빔(510)에서의 광을 흡수하기에 충분한 정도로 여전히 조밀하다. 성형 타겟(521)은 또한 수정된 타겟 재료(552)보다 큰 EUV 방출 체적을 가질 수 있다.
증폭 광빔(510)은 예컨대 130㎱, 200㎱, 또는 50-200㎱의 펄스 지속기간을 갖는 펄스식 증폭 광빔이어도 된다. 이에 부가하여, 증폭 광빔(510)은 포커싱 광학장치(도 1의 포커스 조립체(142)와 같은)에 의해 포커싱될 수 있다. 증폭 광빔(510)의 포커스는 예컨대 타겟(521)에서 발생하거나 또는 타겟(521)의 둘 중의 한 면 상의 0.5mm-2mm(증폭 광빔(510)의 전파 방향인 방향 512에서 측정됨)에서 발생할 수 있다.
도 6을 참조하면, 일례의 광학 이미징 시스템(600)의 블록도가 도시되어 있다. 시스템(600)은 프로세스 400(도 4)을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 광학 이미징 시스템(600)은 EUV 광을 리소그래피 툴(665)에 제공하는 LPP EUV 광원(602)을 포함한다. 광원(602)은 도 1의 광원(100)과 유사하거나 및/또는 도 1의 광원(100)의 구성요소의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
광학 이미징 시스템(600)은 드라이브 레이저 시스템(605)과 같은 광학 소스, 광학 요소(622), 사전-펄스 소스(643), 포커싱 조립체(642), 및 진공 챔버(640)를 포함한다. 드라이브 레이저 시스템(605)은 증폭 광빔(610)을 발생한다. 증폭 광빔(610)은 타겟(620)에서의 타겟 재료를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기에 충분한 에너지를 갖는다. 전술한 타겟의 어떠한 것도 타겟 620으로서 사용될 수 있다.
사전-펄스 소스(643)는 방사선의 펄스(617)를 방출한다(도 6에서, 방사선의 펄스(617)는 증폭 광빔(610)과 시각적으로 구별하기 위해 파선으로 도시되어 있음). 방사선의 펄스는 사전-펄스(506)(도 5a 내지 도 5c)로서 사용될 수 있다. 사전-펄스 소스(643)는 예컨대 50㎑ 반복률로 작동하는 Q-스위치드 Nd:YAG 레이저이어도 되며, 방사선의 펄스(617)는 1.06㎛의 파장을 갖는 Nd:YAG 레이저로부터의 펄스이어도 된다. 사전-펄스 소스(643)의 반복률은 사전-펄스 소스(643)가 방사선의 펄스를 얼마나 자주 발생하는지를 나타낸다. 예컨대, 사전-펄스 소스(643)가 50㎑ 또는 그보다 높은 반복률을 갖는 곳에서는, 방사선의 펄스(617)는 매 20㎲ 마다 방출된다.
사전-펄스 소스(643)로서 다른 소스가 사용될 수 있다. 예컨대, 사전-펄스 소스(324)는 에르븀 첨가 광섬유(Er:glass) 레이저(erbium-doped fiber (Er:glass) laser)와 같은 Nd:YAG 이외의 어떠한 희토류 첨가 솔리드 스테이트 레이저(rare-earth-doped solid state laser)이어도 된다. 또 다른 예에서, 사전-펄스 소스는 10.6㎛의 파장을 갖는 펄스를 발생하는 이산화탄소 레이저이어도 된다. 사전-펄스 소스(643)는 전술한 사전-펄스를 위해 사용된 에너지 및 파장을 갖는 광 펄스를 생성하는 임의의 다른 방사선 소스 또는 광원이어도 된다.
광학 요소(622)는 증폭 광빔(610) 및 사전-펄스 소스(643)로부터의 방사선의 펄스(617)를 챔버(640)로 지향시킨다. 광학 요소(622)는 증폭 광빔(610) 및 방사선의 펄스(617)를 유사하거나 또는 동일한 경로를 따라 지향시킬 수 있는 어떠한 요소이어도 된다. 도 6에 도시된 예에서, 광학 요소(622)는 증폭 광빔(610)을 수광하여 이 광빔을 챔버(640)를 향해 반사하는 이색성 빔스플리터(dichroic beamsplitter)이다. 광학 요소(622)는 방사선의 펄스(617)를 수광하고, 이 펄스를 챔버(640)를 향해 투과시킨다. 이색성 빔스플리터는 어떠한 파장(들)의 증폭 광빔(610)을 반사하고 어떠한 파장(들)의 방사선의 펄스(617)를 투과시키는 코팅을 갖는다. 이색성 빔스플리터는 예컨대 다이아몬드로 구성될 수 있다.
다른 구현예에서, 광학 요소(622)는 애퍼처(도시하지 않음)를 규정하는 미러이다. 이 구현예에서, 증폭 광빔(610)은 미러 표면으로부터 반사되고, 챔버(640)를 향해 지향되며, 방사선의 펄스는 애퍼처를 통과하고, 챔버(640)를 향해 전파된다.
다른 구현예에서, 메인 펄스(610)와 사전-펄스(617)를 이들의 파장에 따라 상이한 각도로 분리하기 위해 웨지-형상의 광학장치(wedge-shaped optic)(예컨대, 프리즘)가 사용될 수 있다. 웨지-형상의 광학장치는 광학 요소(622)에 추가하여 사용될 수 있거나, 또는 광학 요소(622)로서 사용될 수 있다. 웨지-형상의 광학장치는 포커싱 조립체(642)의 바로 앞의 상류측(z-방향에서의)에 위치될 수 있다.
이에 부가하여, 펄스(617)는 다른 방식으로 챔버(640)에 전달될 수 있다. 예컨대, 펄스(617)는 광학 요소(622) 또는 다른 지향 요소를 사용하지 않고서도 펄스(617)를 챔버(640) 및/또는 포커싱 조립체(642)에 전달하는 광섬유를 통해 이동할 수 있다. 이들 구현예에서, 광섬유는 방사선의 펄스(617)를 챔버(640)의 벽부에 형성된 개구부를 통해 직접 챔버(640)의 내부로 보낸다.
증폭 광빔(610)은 광학 요소(622)로부터 반사되고, 포커싱 조립체(642)를 통해 전파한다. 포커싱 조립체(642)는 증폭 광빔(610)을 타겟 영역(630)과 일치하거나 일치하지 않을 수도 있는 초점 평면(646)에 포커싱한다. 방사선의 펄스(617)는 광학 요소(622)를 통과하고, 포커싱 조립체(642)를 통해 챔버(640)로 지향된다. 증폭 광빔(610)과 방사선의 펄스(617)는 챔버(640)에서의 "x" 방향을 따라 상이한 지점으로 지향되고, 상이한 시간에 챔버(640)에 도달한다.
도 6에 도시된 예에서는, 사전-펄스 소스(643)가 하나의 블록으로 표시되어 있다. 그러나, 사전-펄스 소스(643)는 하나의 광원 또는 복수의 광원일 수 있다. 예컨대, 복수의 사전-펄스를 발생하기 위해 2개의 별도의 소스가 사용될 수 있다. 2개의 별도의 소스는 상이한 파장 및 에너지를 갖는 방사선의 펄스를 발생하는 상이한 타입의 소스일 수 있다. 예컨대, 사전-펄스 중의 하나는 10.6㎛의 파장을 가질 수 있고, CO2 레이저에 의해 발생될 수 있으며, 다른 사전-펄스는 1.06㎛의 파장을 갖고, 희토류 첨가된 솔리드 스테이트 레이저에 의해 발생될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 사전-펄스(617) 및 증폭 광빔(610)은 동일한 소스에 의해 발생될 수 있다. 예컨대, 방사선의 사전-펄스(617)는 드라이브 레이저 시스템(605)에 의해 발생될 수 있다. 이 예에서, 드라이브 레이저 시스템은 2개의 CO2 시드 레이저 서브시스템(seed laser subsystem) 및 하나의 증폭기를 포함할 수 있다. 시드 레이저 서브시스템 중의 하나는 10.26㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔을 생성할 수 있으며, 다른 시드 레이저 서브시스템은 10.59㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔을 생성할 수 있다. 이들 2개의 파장은 CO2 레이저의 상이한 라인들로부터 올 수 있다. 다른 예에서, 2개의 증폭 광빔을 발생하기 위해 CO2 레이저의 다른 라인들이 사용될 수 있다. 2개의 시드 레이저 서브시스템으로부터의 증폭 광빔 둘 모두는 동일한 파워 증폭기 체인에서 증폭되며, 그리고나서 챔버(640) 내의 상이한 지점에 도달하도록 각을 이루며 분산된다. 10.26㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔은 사전-펄스(617)로서 사용될 수 있으며, 10.59㎛의 파장을 갖는 증폭 광빔은 증폭 광빔(610)으로서 사용될 수 있다.
몇몇 구현예는 메인 펄스 이전에 복수의 사전-펄스를 채용할 수 있다. 이들 구현예에서는, 3개 이상의 시드 레이저가 사용될 수 있다. 예컨대, 2개의 사전-펄스를 채용하는 구현예에서는, 증폭 광빔(610), 제1 사전-펄스, 및 별도의 제2 사전-펄스의 각각을 발생하기 위해 하나의 시드 레이저가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 메인 펄스 및 복수의 사전-펄스의 하나 이상의 사전-펄스가 동일한 소스에 의해 발생될 수 있다.
증폭 광빔(610) 및 방사선의 사전-펄스(617)는 모두가 동일한 광학 증폭기에서 증폭될 수 있다. 예컨대, 증폭 광빔(610) 및 사전-펄스(617)를 증폭하기 위해 3개 이상의 파워 증폭기가 사용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 일례의 성형 타겟(720)의 섀도우그래프가 도시되어 있다. 섀도우그래프는 대상물(object)을 광으로 조명함으로써 생성된다. 대상물의 조밀한 부분은 광을 반사하여, 장면을 이미징하는 카메라(차지 커플드 디바이스(CCD)와 같은) 상에 섀도우를 캐스팅(casting)한다. 타겟(720)은 이전의 레이저-타겟 재료 상호작용으로부터 발생된 잔류 플라즈마(727)를 사용하여 형성되었다. 도시된 예에서, 레이저-타겟 재료 상호작용은 60㎑의 주파수(60㎑의 반복률)로 발생하였다. 그러므로, 타겟(720)과 유사한 추가의 성형 타겟이 매 16.67㎲ 마다 발생되었다.
타겟(720)은 타겟(720)을 도면부호 "712"의 방향으로 전파하는 증폭 광빔(증폭 광빔 110, 210 또는 510과 같은)으로 조사함으로써 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환된다. 타겟(720)은 증폭 광빔과 타겟(720) 간의 상호작용 동안 발생된 플라즈마가 가두어져서 상호작용으로부터 생성된 EUV 광의 양을 증가시키는 리세스(728)를 포함한다. 리세스(728)는 다가오는 증폭 광빔에 대해 개방되어 있다.
도 8을 참조하면, 몇몇 구현예에서, 극자외 광 시스템(100)은 진공 챔버(800), 하나 이상의 컨트롤러(880), 하나 이상의 작동 시스템(881), 및 가이드 레이저(882)와 같은 기타 부품을 포함하는 시스템의 일부분이다.
진공 챔버(800)는 하나의 통합 구조(unitary structure)일 수도 있고, 또는 특정한 부품을 수용하는 별도의 서브-챔버로 구축될 수도 있다. 진공 챔버(800)는 공기와 기타 가스가 진공 펌프에 의해 제거되어 챔버(800) 내에서 저압 분위기를 형성하는 적어도 부분적 강성의 인클로저이다. 챔버(800)의 벽부는 진공 사용에 적합한(더 낮은 압력을 견뎌낼 수 있는) 임의의 적합한 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있다.
타겟 재료 전달 시스템(115)은 타겟 재료(120)를 타겟 영역(130)에 전달한다. 타겟 영역에서의 타겟 재료(120)는 액상 액적, 액상 스트림, 고상 입자 또는 클러스터, 액상 액적 내에 함유된 고상 입자, 또는 액상 스트림 내에 함유된 고상 입자의 형태일 수 있다. 타겟 재료(120)는 예컨대 물, 주석, 리튬, 크세논, 또는 플라즈마 상태로 변환된 때에 EUV 대역에서 방출선을 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 주석 원소가 순수 주석(Sn)으로서 사용되거나, 예컨대 SnBr4, SnBr2, SnH4와 같은 주석 화합물로서 사용되거나, 예컨대 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금, 또는 이들 합금의 임의의 조합과 같은 주석 합금으로서 사용될 수 있다. 타겟 재료(120)는 주석과 같은 위의 원소들 중의 하나로 코팅된 와이어를 포함할 수 있다. 타겟 재료(120)가 고체 상태에 있으면, 링, 구(sphere), 또는 큐브와 같은 어떠한 적합한 형상도 가질 수 있다. 타겟 재료(120)는 타겟 재료 전달 시스템(115)에 의해 챔버(800)의 내부 및 타겟 영역(130)에 전달될 수 있다. 타겟 영역(130)은 또한 타겟 재료(120)가 증폭 광빔(110)과 광학적으로 상호작용하여 플라즈마를 생성하는 장소인 조사 사이트로서도 지칭된다. 전술한 바와 같이, 잔류 플라즈마는 조사 사이트에 또는 조사 사이트 가까이에 형성된다. 그러므로, 잔류 플라즈마 및 성형 타겟(221b, 221c, 521)이 진공 챔버(800)에서 발생될 수 있다. 이러한 방식으로, EUV 광 시스템(100)에서 성형 타겟(221b, 221c, 521)이 발생된다.
드라이브 레이저 시스템(105)은 하나 이상의 메인 펄스 및 몇몇 경우에는 하나 이상의 사전-펄스를 제공하기 위한 하나 이상의 광학 증폭기, 레이저, 및/또는 램프를 포함할 수 있다. 각각의 광학 증폭기는 요구된 파장을 높은 이득으로 광학적으로 증폭할 수 있는 이득 매질, 여기 소스, 및 내부 광학장치를 포함한다. 광학 증폭기는 레이저 캐비티를 형성하는 레이저 미러 또는 기타 피드백 디바이스를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 그러므로, 드라이브 레이저 시스템(105)은 레이저 캐비티가 없는 경우에도 레이저 증폭기의 이득 매질에서의 밀도 반전(population inversion)에 의해 증폭 광빔(110)을 생성한다. 더욱이, 드라이브 레이저 시스템(105)은 드라이브 레이저 시스템(105)에 충분한 피드백을 제공하기 위해 레이저 캐비티가 있는 경우에는 가간섭성 레이저 빔(coherent laser beam)인 증폭 광빔(110)을 생성할 수 있다. "증폭 광빔"이라는 표현은, 단지 증폭될 뿐 반드시 가간섭성 레이저 발진일 필요는 없는 드라이브 레이저 시스템으로부터의 광과, 증폭되고 또한 가간섭성 레이저 발진이 있는 드라이브 레이저 시스템(105)으로부터의 광 중의 하나 이상을 포괄한다.
드라이브 레이저 시스템(105)에서의 광학 증폭기는 CO2를 포함하는 충진 가스를 이득 매질로서 포함할 수 있고, 약 9100 내지 약 11000nm 사이의 파장에서, 특히 약 10600nm에서, 1000보다 크거나 동일한 이득으로 광을 증폭할 수 있다. 드라이브 레이저 시스템(105)에서 사용하기에 적합한 증폭기 및 레이저는 예컨대 10kW 이상의 비교적 고전력 및 예컨대 50㎑ 이상의 높은 펄스 반복률(high pulse repetition rate)로 작동하여, 예컨대 DC 또는 RF 여기(excitation)로, 약 9300nm 또는 약 10600nm에서의 방사선을 발생하는 펄스식 가스-방전 CO2 레이저 디바이스와 같은 펄스식 레이저 디바이스를 포함할 수 있다. 드라이브 레이저 시스템(105)에서의 광학 증폭기는 또한 더 높은 전력에서 드라이브 레이저 시스템(105)을 작동할 때에 사용될 수 있는 물과 같은 냉각 시스템을 포함할 수 있다.
광 콜렉터(155)는 증폭 광빔(110)을 통과시켜 초점 영역(145)에 도달할 수 있도록 하기 위해 애퍼처(840)를 갖는 콜렉터 미러(855)이어도 된다. 콜렉터 미러(855)는 예컨대 타겟 영역(130) 또는 초점 영역(145)에 제1 초점을 갖고 중간 지점(861)에 제2 초점(중간 초점이라고도 함)을 갖는 타원체 미러이어도 되며, 이 중간 지점에서 EUV 광(160)이 극자외 광 시스템으로부터 출력되고, 광학 장치(165)에 입력될 수 있다.
예컨대 액적 위치 검출 피드백 시스템, 레이저 제어 시스템, 및 빔 제어 시스템과 같은 하나 이상의 작동 시스템 또는 진단 시스템과, 하나 이상의 타겟 또는 액적 이미징 장치(target or droplet imager)에 하나 이상의 컨트롤러(880)가 연결된다. 타겟 이미징 장치는 예컨대 타겟 영역(130)에 관련하여 액적의 위치를 나타내는 출력을 제공하고, 이 출력을 액적 위치 검출 피드백 시스템에 제공하며, 이 액적 위치 검출 피드백 시스템은 예컨대 액적 위치 및 궤적을 계산하고, 이로부터 액적 마다를 토대로 또는 평균을 토대로 액적 위치 오차가 계산될 수 있도록 한다. 그러므로, 액적 위치 검출 피드백 시스템은 액적 위치 오차를 컨트롤러(880)에 대한 입력으로서 제공한다. 따라서, 컨트롤러(880)는 예컨대 레이저 위치, 방향, 및 타이밍 보정 신호를 예컨대 레이저 타이밍 회로를 제어하기 위해 사용될 수 있는 레이저 제어 시스템, 및/또는 챔버(800) 내의 빔 초점 스폿의 지점 및/또는 초점 파워를 변경하기 위해 빔 수송 시스템의 형상 및 증폭 광빔 위치를 제어하기 위한 빔 제어 시스템에 제공할 수 있다.
타겟 재료 전달 시스템(115)은 예컨대 요구된 타겟 영역(130)에 도달하는 액적에서의 오차를 보정하기 위해 내부 전달 메카니즘에 의해 방출되는 때의 액적의 방출 포인트를 수정하도록 컨트롤러(880)로부터의 신호에 응답하여 작동할 수 있는 타겟 재료 전달 제어 시스템을 포함한다.
이에 부가하여, 극자외 광 시스템은, 이러한 것으로 한정되지는 않지만, 펄스 에너지, 파장을 함수로 하는 에너지 분포, 특정 대역의 파장 내의 에너지, 특정 대역의 파장 바깥쪽의 에너지, 및 EUV 세기 및/또는 평균 파워의 각도 분포를 포함하는 하나 이상의 EUV 광 파라미터를 측정하는 광원 검출기를 포함할 수 있다. 광원 검출기는 컨트롤러(880)에 의해 사용하기 위한 피드백 신호를 발생한다. 피드백 신호는 예컨대 효과적이고 효율적인 EUV 광 생성을 위해 올바른 장소 및 시간에서 액적을 적절하게 인터셉트(intercept)하기 위해 레이저 펄스의 타이밍 및 초점과 같은 파라미터에서의 오차를 나타내는 것일 수 있다.
몇몇 구현예에서, 드라이브 레이저 시스템(105)은 복수의 증폭기단을 갖고 예컨대 100㎑ 작동이 가능한 높은 반복률 및 낮은 에너지를 갖는 Q-스위치드 마스터 오실레이터(MO)에 의해 개시되는 시드 펄스를 갖는 마스터 오실레이터/파워 증폭기(MOPA) 구성을 갖는다. MO로부터, 레이저 펄스는 예컨대 빔 경로를 따라 이동하는 증폭 광빔(110)을 생성하기 위해 RF 펌핑된 고속 축방향 흐름 CO2 증폭기를 이용하여 증폭될 수 있다.
3개의 광학 증폭기가 사용될 수 있지만, 이 구현예에서는 단지 하나의 증폭기 또는 3개보다 많은 증폭기가 사용될 수도 있다. 몇몇 구현예에서, CO2 증폭기의 각각은 내부 미러에 의해 접혀지는 10 미터 증폭기 길이를 갖는 RF 펌핑된 축방향 흐름 CO2 레이저 큐브이어도 된다.
이와 달리, 드라이브 레이저 시스템(105)은 타겟 재료(120)가 광학 캐비티의 하나의 미러로서 작용하는 소의 "셀프-타겟팅" 레이저 시스템으로서 고려될 수 있다. 몇몇 "셀프-타겟팅" 구성에서는, 마스터 오실레이터가 요구되지 않을 수도 있다. 드라이브 레이저 시스템(105)은 빔 경로를 따라 직렬로 배열된 증폭기 챔버의 체인을 포함하며, 각각의 챔버는 자기 자신의 이득 매질 및 예컨대 펌핑 전극과 같은 여기 소스(excitation source)를 갖는다. 각각의 증폭기 챔버는 예컨대 10600nm의 파장 λ의 광을 증폭하기 위해 예컨대 1,000-10,000의 컴바인드 원 패스 게인(combined one pass gain)을 갖는 RF 펌핑된 고속 축방향 흐름 CO2 증폭기 챔버이어도 된다. 각각의 증폭기 챔버는 단독 구축시에 증폭 광빔을 1회보다 많게 이득 매질에 통과시키도록 요구된 광학 부품을 포함하지 않도록 레이저 캐비티(공진기) 미러 없이 설계될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전술한 바와 같이, 레이저 캐비티는 아래와 같이 형성될 수 있다.
이 구현예에서, 레이저 캐비티는 드라이브 레이저 시스템(105)에 후방 부분 반사 광학장치(rear partially reflecting optic)를 추가하고 타겟 영역(130)에 타겟 재료(120)를 위치시킴으로써 형성될 수 있다. 광학장치는 예컨대 약 10600nm의 파장(CO2 증폭기 챔버가 사용된다면, 증폭 광빔의 파장)에 대해 약 95%의 반사율을 갖는 코너 반사기, 평탄 미러, 곡선 미러, 위상-켤레 미러(phase-conjugate mirror), 또는 격자이어도 된다. 타겟 재료(120) 및 후방 부분 반사 광학장치는 레이저 캐비티를 형성하기 위해 증폭 광빔(110)의 일부를 드라이브 레이저 시스템(105)으로 역반사하도록 동작한다. 그러므로, 타겟 영역(130)에서의 타겟 재료(120)의 존재는 드라이브 레이저 시스템(105)으로 하여금 가간섭성 레이저 발진을 생성하도록 하기에 충분한 피드백을 제공하며, 이 경우, 증폭 광빔(110)은 레이저 빔으로 간주될 수 있다. 타겟 재료(120)가 타겟 영역(130)에 존재하지 않는 때에, 드라이브 레이저 시스템(105)은 여전히 증폭 광빔(110)을 발생하도록 펌핑되지만, 몇몇 다른 부품이 충분한 피드백을 제공하지 않는다면 가간섭성 레이저 발진을 발생하지 않을 것이다. 이 구성은 타겟 재료(120)가 광학 캐비티의 하나의 미러(소위 플라즈마 미러 또는 기계식 q-스위치)로서 작용하는 소위 "셀프-타겟팅" 레이저 시스템일 수 있다.
어플리케이션에 따라서는, 예컨대 높은 파워 및 높은 펄스 반복률로 작동하는 엑시머 또는 분자 불소 레이저(molecular fluorine laser)와 같은 다른 타입의 증폭기 또는 레이저 또한 적합할 수 있다. 그 예로는 예컨대 광섬유 또는 디스크 형상의 이득 매질을 갖는 솔리드 스테이트 레이저, 예컨대 미국 특허 제6,625,191호, 제6,549,551호 및 제6,567,450호에 나타낸 바와 같은 MOPA 구성 엑시머 레이저 시스템, 예컨대 오실레이터 챔버 및 하나 이상의 증폭 챔버(증폭 챔버를 병렬 또는 직렬로 갖는)와 같은 하나 이상의 챔버를 갖는 엑시머 레이저, 마스터 오실레이터/파워 오실레이터(MOPO) 장치, 파워 오실레이터/파워 증폭기(POPA) 장치, 또는 하나 이상의 엑시머 또는 분자 불소 증폭기 또는 오실레이터 챔버를 시드로 하는 솔리드 스테이트 레이저가 적합할 수 있다. 다른 설계 또한 가능하다.
조사 사이트에서, 포커스 조립체(142)에 의해 적합하게 포커싱된 증폭 광빔(110)은 타겟 재료(120)의 조성에 좌우되는 어떠한 특성을 갖는 플라즈마를 생성하기 위해 사용된다. 이들 특성은 플라즈마에 의해 발생된 EUV 광(160)의 파장 및 플라즈마로부터 방출된 부스러기의 타입 및 양을 포함할 수 있다. 증폭 광빔(110)은 타겟 재료(120)를 증발시키고, 기화된 타겟 재료를 전자가 쉐드(shed)되어(플라즈마 상태) 그 뒤에 이온이 남게 되는 임계 온도까지 가열하며, 이 이온은 극자외 대역의 파장을 갖는 광자를 방출하는 것을 개시할 때까지 추가로 가열된다.
이하의 청구항들의 범위 내에서 다른 구현예도 가능하다.
예컨대, 영역 226a 및 잔류 플라즈마(227a)가 타겟 영역(230) 내에 있는 것으로서 도시되어 있지만, 이것은 반드시 그러할 필요는 없다. 다른 예에서, 영역(226a) 및/또는 잔류 플라즈마(227a)가 타겟 영역(230)을 지나 확장될 수 있다. 이에 부가하여, 잔류 플라즈마(227a) 및/또는 영역(226a)은 어떠한 공간적 형태도 가질 수 있다.
도 2c 및 도 2d의 예에서, 영역 226a과 226b 및 대응하는 잔류 플라즈마 227a와 227b는 시간적인 중첩 없이 상이한 시간에 타겟 영역(230)에 있다. 그러나, 다른 구현예에서는, 잔류 플라즈마 227a와 227b가 동일한 시간에 타겟 영역(230)에 있을 수 있다. 예컨대, 타겟 재료와 증폭 광빔(210)의 펄스 간의 상호작용으로부터 발생된 잔류 플라즈마가 증폭 광빔(210)의 하나보다 많은 사이클에 걸쳐 지속되고 타겟 영역(230)에 존재할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 잔류 플라즈마는 타겟 영역(230)에 지속적으로 존재할 수 있다.
도 2c 및 도 2d의 예는 EUV 광의 연속적인 방출을 도시하고 있으며, 여기서 EUV 광은 시스템 반복률에 의해 결정된 주기적 간격으로 방출되며, EUV 광 방출 간의 간격은 EUV 광의 방출이 본질적으로 연속하도록 이루어진다. 그러나, EUV 광원은 발생된 EUV 광을 수광하는 리소그래피 툴의 요구에 좌우되어 다른 모드로 작동될 수 있다. 예컨대, EUV 광원은 또한 시스템 반복률보다 큰 양에 의해 시간에 맞춰 분리되는 버스트로 또는 불규칙한 간격으로 EUV 광을 방출하도록 작동되거나 설정될 수 있다.

Claims (20)

  1. 극자외 광원을 위한 성형 타겟(shaped target)을 형성하는 방법으로서,
    타겟 영역과 적어도 부분적으로 일치하는 제1 잔류 플라즈마를 형성하는 단계;
    타겟 재료를 제1 공간 분포로 포함하는 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 전환된 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는, 제공하는 단계;
    상기 제1 잔류 플라즈마와 초기 타겟이 상호작용하도록 하는 단계로서, 상기 상호작용은 상기 타겟 영역에 성형 타겟을 형성하도록 상기 타겟 재료를 상기 제1 공간 분포로부터 성형 타겟 분포(shaped target distribution)로 재배열하며, 상기 성형 타겟은 성형 공간 분포로 배열된 타겟 재료를 포함하는, 상호작용하도록 하는 단계;
    상기 성형 타겟에서의 상기 타겟 재료의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기 위해 상기 타겟 영역을 향하여 증폭 광빔을 지향시키는 단계로서, 상기 증폭 광빔은 상기 성형 타겟에서의 상기 타겟 재료를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하기에 충분한 에너지를 갖는, 증폭 광빔을 지향시키는 단계; 및
    상기 타겟 영역에서 제2 잔류 플라즈마가 형성되도록 하는 단계
    를 포함하는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형 타겟 분포는 정점으로부터 연장되는 면을 포함하며, 상기 면이 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 리세스를 규정하는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성형 타겟 분포는 상기 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 오목한 영역을 포함하는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 증폭 광빔은 펄스식 증폭 광빔인, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 재료를 제1 공간 분포로 포함하는 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계는, 디스크 형상의 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계를 포함하는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계는,
    타겟 재료를 포함하는 타겟 재료 액적을 타겟 재료 공급 장치로부터 상기 타겟 영역을 향하여 방출하는 단계;
    방사선의 펄스를 상기 타겟 재료 액적을 향하여 지향시켜, 상기 타겟 재료 액적이 상기 타겟 재료 공급 장치와 상기 타겟 영역 사이에 있는 동안 상기 방사선의 펄스와 상기 타겟 재료 액적이 상호작용하도록 하는 단계로서, 상기 방사선의 제1 펄스가 상기 타겟 재료 액적의 상기 타겟 재료의 공간 분포의 수정을 개시하기에 충분한 에너지를 갖는, 단계; 및
    상기 타겟 재료 액적이 상기 방사선의 펄스와 상기 타겟 재료 액적 간의 상호작용 후에 2차원으로 확장되도록 하여, 상기 디스크 형상 타겟을 형성하는 단계
    를 포함하는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 타겟 재료 액적은 상기 증폭 광빔의 전파 방향에 수직한 평면으로 확장됨으로써 2차원으로 확장되는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 타겟 재료 액적은 상기 타겟 재료의 디스크 형상 공간 분포를 형성하도록 상기 전파 방향에 평행한 방향으로 좁아지는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 방사선의 제1 펄스는 1.06㎛의 파장을 갖는 레이저광의 펄스를 포함하며, 상기 증폭 광빔은 10.6㎛의 파장을 갖는 펄스식 레이저빔인, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    타겟 재료를 상기 제1 공간 분포로 포함하는 제2 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계;
    상기 제2 잔류 플라즈마와 상기 제2 타겟이 상호작용하도록 하는 단계로서, 상기 상호작용이 상기 제1 공간 분포의 타겟 재료를 성형 타겟 분포로 재배열하여 상기 타겟 영역에서 제2 성형 타겟을 형성하는, 상호작용하도록 하는 단계;
    상기 제2 성형 타겟의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하도록 상기 증폭 광빔을 상기 타겟 영역을 향하여 지향시키는 단계; 및
    상기 제2 성형 타겟의 적어도 일부를 EUV 광을 방출하는 플라즈마로 전환하는 것으로부터 형성되는 제3 잔류 플라즈마가 상기 타겟 영역에 형성되도록 하는 단계
    를 더 포함하는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 증폭 광빔은, 상기 증폭 광빔이 상기 제1 성형 타겟을 향하여 지향되고나서 25㎲ 이내에 상기 타겟 영역 및 상기 제2 성형 타겟을 향하여 지향되는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 증폭 광빔을 상기 타겟 영역 및 상기 성형 타겟을 향하여 지향시킨 후에 EUV 광의 제1 버스트가 발생되고, 상기 증폭 광빔을 상기 타겟 영역 및 상기 제2 성형 타겟을 향하여 지향시킨 후에 EUV 광의 제2 버스트가 발생되며, 상기 제1 EUV 버스트와 상기 제2 EUV 버스트가 25㎲ 이하의 간격으로 발생되는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 방사선의 제1 펄스와 상기 증폭 광빔은 동일한 파장을 갖는, 극자외 광원을 위한 성형 타겟을 형성하는 방법.
  14. 타겟 영역과 적어도 부분적으로 일치하는 제1 잔류 플라즈마를 형성하는 단계로서, 상기 제1 잔류 플라즈마가 타겟 재료와 증폭 광빔 간의 이전의 EUV-광 발생 상호작용으로부터 형성된 플라즈마인, 형성하는 단계;
    타겟 재료를 제1 공간 분포로 포함하는 타겟을 상기 타겟 영역에 제공하는 단계로서, 상기 타겟 재료는 플라즈마로 전환된 때에 EUV 광을 방출하는 재료를 포함하는, 제공하는 단계;
    상기 타겟을 방사선의 제1 펄스와 상호작용시킴으로써 2차원으로의 상기 타겟 재료의 제1 공간 분포의 수정을 개시하는 단계;
    수정된 타겟을 형성하기 위해 상기 타겟을 상기 방사선의 제1 펄스와 상호작용시킨 후에 상기 타겟 재료의 제1 공간 분포가 2차원으로 변경되도록 하는 단계;
    성형 타겟을 형성하기 위해 수정된 타겟이 상기 타겟 영역에 진입하고 제1 잔류 플라즈마와 상호작용하게 함으로써 상기 수정된 타겟을 3차원으로 성형하는 단계; 및
    극자외(EUV) 광을 방출하는 플라즈마를 형성하기 위해 증폭 광빔을 상기 타겟 영역 및 상기 성형 타겟을 향하여 지향시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 2차원은 상기 증폭 광빔의 전파 방향에 수직한 평면으로 연장되는 2차원을 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 2차원으로의 상기 타겟 재료의 제1 공간 분포의 수정을 개시하는 단계는, 레이저빔의 펄스가 상기 타겟과 상호작용하도록 펄스식 레이저빔을 상기 타겟을 향하여 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2차원은 상기 펄스식 레이저빔의 전파 방향에 수직한 평면으로 연장되는 2차원을 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 수정된 타겟은 상기 펄스식 레이저빔의 전파 방향에 수직한 평면에서의 단면적이 상기 타겟보다 큰, 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 성형 타겟 분포는 상기 증폭 광빔에 대해 개방되어 있는 오목한 영역을 포함하는, 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 타겟 영역은 EUV 광원의 진공 챔버의 내부에 있는, 방법.
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