KR20180071403A - 원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 가진 플라즈마-기반 광원 - Google Patents

원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 가진 플라즈마-기반 광원 Download PDF

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Abstract

본 개시는 원통형-대칭 요소(예를 들어, 드럼)의 외부 표면 상에 코팅된 제논과 같은 타겟 물질을 갖는 레이저 생성 플라즈마 광원에 관한 것이다. 실시 예는 드럼에 대한 조사 손상을 감소시키도록 최적화될 수 있는 사전-펄싱 구성 및 드럼에 대한 조사 손상을 감소시키는 데 사용될 수 있는 펄스 트리밍 유닛을 포함한다. 또한, 원통형-대칭 요소의 표면이 1mm보다 큰 그루브 깊이를 가진 복수의 그루브로 형성되고 집속 유닛이 레이저 빔을 집속하고 타겟 물질로부터 플라즈마를 생성하기 위한 조사 위치를 설정하며, 조사 위치는 그루브 표면 부분으로부터 이격되어 표면 부분을 조사 손상으로부터 보호하는 실시 예가 개시되어 있다.

Description

원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 가진 플라즈마-기반 광원
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 다음에 열거된 출원(들)("관련 출원들(Related Applications)")로부터 가장 빠른 이용가능한 유효 출원일(들)에 관련되며, 그 이익을 주장한다(예를 들어, 임시 특허 출원이 아닌 것에 대한 가장 빠른 이용가능한 우선일을 주장하거나, 관련 출원(들)의 임의의 모든 부, 조부, 증조부 등의 출원에 대해 임시 특허 출원에 대한 35 USC §119(e) 하의 이익을 주장한다).
관련 출원들:
미국특허상표청(USPTO)의 부가적인 법적 요건들에 있어서, 본 출원은 2015년 11월 16일에 출원되고 발명자가 Alexey Kuritsyn, Ye Liu, 및 Oleg Khodykin인 "PLASMA BASED LIGHT SOURCE HAVING A TARGET MATERIAL COATED ON A CYLINDRICALLY-SYMMETRIC ELEMENT(원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 갖는 플라즈마-기반 광원)"이라는 명칭의 미국 임시 특허 출원인 출원 번호 제62/255,907호의 정규(비-임시) 특허 출원을 구성한다.
본 개시는 일반적으로 진공 자외선(vacuum ultraviolet, VUV) 범위(즉, 약 100nm-200nm의 파장을 갖는 광), 극자외선(extreme UV, EUV) 범위(즉, 10-124nm의 범위의 파장을 가지고 13.5nm의 파장을 갖는 광을 포함하는 광) 및/또는 소프트 X-레이 범위(즉, 약 0.1nm-10nm의 파장을 갖는 광)에서 광을 발생시키는 플라즈마-기반의 광원에 관한 것이다. 본 명세서에 설명된 일부 실시 예는 메트롤로지 및/또는 마스크 검사 활동(예를 들어, 화학선(actinic) 마스크 검사 및 블랭크 또는 패터닝된 마스크 검사를 포함함)에 사용하기에 특히 적합한 고휘도 광원이다. 보다 일반적으로, 본 명세서에 기술된 플라즈마-기반 광원은 칩을 패터닝하기 위한 소위 대량 생산(high volume manufacturing, HVM) 광원으로서 (직접 또는 적절하게 수정하여) 사용될 수 있다.
레이저-생성 플라즈마(laser-produced plasma, LPP) 소스와 같은 플라즈마-기반 광원은 결함 검사, 포토리소그래피, 또는 메트롤로지와 같은 어플리케이션을 위해 소프트 X-레이, 극자외선(EUV), 및/또는 진공 자외선(VUV) 광을 생성하는데 사용될 수 있다. 개략적으로, 이러한 플라즈마 광원에서, 원하는 파장을 갖는 광은 제논, 주석, 리튬 또는 기타와 같은 적절한 라인-방출 또는 밴드-방출 요소를 갖는 타겟 물질로부터 형성된 플라즈마에 의해 방출된다. 예를 들어, LPP 소스에서, 타겟 물질은 진공 챔버에서 펄스 레이저 빔(pulsed laser beam)과 같은 여기 소스(excitation source)에 의해 조사(irradiate)되어, 플라즈마를 생성한다.
일 구성에서, 타겟 물질은 드럼(drum)의 표면 상에 형성될 수 있다. 펄스가 조사 위치(irradiation site)에서 타겟 물질의 작은 영역을 조사한 후에, 회전하고 있고/있거나 축 방향으로 병진하고 있는 드럼은 타겟 물질의 새로운 영역을 조사 위치에 제공한다. 각 조사는 타겟 물질의 층에 크레이터(crater)를 생성한다. 이 크레이터는 보충(replenishment) 시스템으로 재충전되어, 이론상으로는 타겟 물질을 무기한으로 조사 위치에 제공할 수 있는 타겟 물질 전달 시스템을 제공할 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 제논은 (예를 들어, 드럼의 표면 상에 코팅된 제논 얼음 층의 형태로) 타겟 물질로서 사용될 때 특정 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 수 킬로와트의 범위 내의 총 레이저 출력을 갖는 1μm 구동 레이저에 의해 조사된 제논 타겟 물질은 메트롤로지 툴 또는 마스크/펠리클 검사 툴에서 사용하기에 특히 적합한 EUV 광의 비교적 밝은 소스를 생성하는데 사용될 수 있다. 이 애플리케이션에서 레이저는 일반적으로 직경이 약 100μm 미만인 초점 스폿(focal spot)에 집속된다.
이러한 플라즈마-기반 광원의 개발에서 남아 있는 주요한 어려움들 중 하나는 제논 얼음이 1μm의 구동 레이저 광에 반투명하기 때문에 제논 얼음으로 덮힌 드럼의 레이저 유도 손상을 방지하는 것이다. 레이저가 일반적으로 약 1mm 두께인 제논 얼음을 통해 전파하는 동안 팽창하더라도, 얼음 표면의 레이저 전력 밀도는 여전히 상당히 높게 유지되며 드럼 표면 어블레이션(ablation)을 유발할 수 있다. 드럼 표면에서 생성된 입자는 시간이 지남에 따라 제논 얼음의 안정성 저하를 초래할 수 있으며, 또한 얼음을 통해 서서히 전파되어 진공 챔버 내에서 광학 기기 및 기타 요소의 오염을 일으킬 수 있다.
위 내용을 염두에 두고, 출원인은 원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 갖는 플라즈마-기반 광원 및 대응하는 사용 방법을 개시한다.
제1 양태에서, 본 명세서에서 디바이스가 개시되며, 상기 디바이스는, 축 주위로 회전 가능하고, 노출된 표면을 갖는 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소; 시간 경과에 따른 레이저 빔 세기의 상승을 특징으로 하는 리딩 에지(leading edge)를 각각 갖는 레이저 빔 펄스들의 트레인을 출력하는 시스템; 및 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 레이저 시스템의 다운스트림으로 펄스를 수신하고 각 펄스의 리딩 에지의 적어도 일부를 트리밍하여 상기 타겟 물질과의 상호 작용을 위해 트리밍된 펄스를 출력하는 펄스 트리밍 유닛을 포함한다.
이 양태의 일 실시 예에서, 각 펄스는 시간의 경과에 따른 레이저 빔 세기의 감소를 특징으로 하는 트레일링 에지(trailing edge)를 갖고, 상기 펄스 트리밍 유닛은 각 펄스의 트레일링 에지의 적어도 일부를 트리밍한다.
특정 실시 예에서, 상기 펄스 트리밍 유닛은 전기-광학 변조기를 포함한다. 예를 들어, 상기 전기-광학 변조기는 KDP(Potassium Dihydrogen Phosphate), BBO(Beta Barium Borate), RTP(Rubidium Titanyl Phosphate), RTA(Rubidium Titanyl Arsenate), LiNbO3 또는 다른 적절한 물질로 이루어진 결정 셀(crystal cell) 물질의 그룹으로부터 선택된 결정 셀 물질을 갖는 결정 셀을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 레이저 빔 펄스들의 트레인을 출력하는 시스템은 캐비티 덤핑된(cavity dumped) 레이저를 포함하고, 다른 실시 예에서 상기 레이저 빔 펄스들의 트레인을 출력하는 시스템은 Q-스위치 레이저를 포함한다.
이 양태의 하나의 특정 실시 예에서, 상기 트리밍된 펄스는 1ns 미만의 상승 시간을 갖는다.
또 다른 양태에서, 본 명세서에서 디바이스가 개시되며, 상기 디바이스는 축 주위로 회전 가능하고, 노출된 표면을 갖는 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖고, 상기 노출된 표면 상의 조사 위치에서 표면 법선(surface normal)을 정의하는 원통형-대칭 요소; 및 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 타겟 물질과 상호 작용하기 위한 레이저 빔을 출력하는 시스템을 포함하고, 상기 레이저 빔은 상기 조사 위치에서 레이저 축을 따라 이동하고 상기 레이저 축 및 표면 법선은 상기 조사 위치에서 0이 아닌 각(α)에 마주한다(subtend).
일 실시 예에서, 상기 각도(α)는 10도보다 크다.
특정 실시 예에서, 상기 레이저 축은 상기 조사 위치와 교차하는 축에 수직으로 정렬되고 상기 회전축에 평행하게 정렬된다.
다른 양태에서, 본 명세서에서 디바이스가 개시되며, 상기 디바이스는 축 주위로 회전 가능하고, 노출된 표면을 갖는 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소; 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 타겟 물질과 상호 작용하기 위한 레이저 빔을 출력하는 시스템; 및 집속 유닛과 상기 플라즈마-형성 타겟 물질의 노출된 표면 사이의 위치에서의 웨이스트까지 상기 레이저 빔을 집속하는 집속 유닛을 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 명세서에서 디바이스가 개시되며, 상기 디바이스는 축 주위로 회전 가능하고, 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소; 및 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 타겟 물질을 조사하는 시스템을 포함하고, 상기 시스템은 세기 최대치 I1 및 펄스 에너지 E1을 갖는 제1 레이저 빔 펄스(예를 들어, 사전-펄스) 및 세기 최대치 I2 및 펄스 에너지 E2를 갖는 제2 레이저 빔 펄스(예를 들어, 메인 펄스)를 출력하고, E1 < E2이고, I1 및 I2 사이의 시간 지연은 상기 제1 레이저 빔 펄스가 상기 플라즈마-형성 타겟 물질을 전처리(precondition)하게 하여 상기 제2 레이저 빔 펄스에 의한 상기 원통형-대칭 요소의 표면에 대한 조사 손상을 감소시키게 하도록 선택된다.
이 양태의 일 실시 예에서, 상기 제1 레이저 빔 펄스는 상기 제2 레이저 빔 펄스보다 더 긴 펄스 지속 기간을 갖는다.
이 양태의 실시 예에서, 상기 제1 레이저 빔 펄스는 상기 제2 레이저 빔 펄스보다 더 짧은 파장을 갖는다.
이 양태의 하나의 특정 실시 예에서, 상기 I1과 I2 사이의 상기 시간 지연은 10ns 내지 10㎲의 범위에 있다.
이 양태의 특정 실시 예에서, 상기 제1 레이저 빔 펄스의 세기 최대치 I1는 상기 제2 레이저 빔 펄스의 세기 최대치 I2보다 크다(I1> I2).
다른 양태에서, 본 명세서에 디바이스가 개시되며, 상기 디바이스는 축 주위로 회전 가능하고, 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소; 레이저 빔을 출력하는 시스템; 및 집속 유닛을 포함하고, 상기 표면은 복수의 축 방향으로 정렬된 그루브로 형성되고, 각 그루브는 각 핀(fin)이 핀 팁(fin tip)을 가진 한 쌍의 핀들에 의해 설정되고, 각 그루브는 핀 팁으로부터 그루브 표면 부분까지 1mm보다 큰 그루브 깊이를 가지고; 상기 집속 유닛은 상기 레이저 빔을 집속하여, 상기 타겟 물질로부터 플라즈마를 생성하기 위한 조사 위치를 설정하고, 상기 조사 위치는 상기 그루브 표면 부분으로부터 이격되어 상기 표면 부분을 조사 손상으로부터 보호한다.
이 양태의 일 실시 예에서, 상기 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드는 핀 팁으로부터 0.5mm를 초과한 만큼 이격된 노출된 타겟 물질 표면을 갖는다.
일 실시 예에서, 상기 그루브는 루트 표면(root surface) 및 상기 루트 표면과 핀 팁 사이의 면(face)을 가지고, 상기 루트 표면의 적어도 일부는 표면 거칠기 SR1을 가지고, 상기 면의 적어도 일부는 표면 거칠기 SR2를 가지며, SR1 <SR2이다.
이 양태의 일 실시 예에서, 상기 디바이스는 상기 원통형-대칭 요소의 회전 위치를 나타내는 신호를 출력하는 인코더를 포함하고, 특정 실시 예에서, 상기 레이저 빔을 출력하는 시스템은 상기 신호를 수신하고, 상기 신호를 사용하여 펄스 레이저 출력이 레이저 출력을 원통형-대칭 요소 회전 위치와 동기화시키도록 트리거하도록 구성된다.
이 양태의 특정 실시 예에서, 각 그루브는 상기 축에 수직이고, 하나의 조사 위치를 수용할 수 있는 크기의 폭을 가진다.
하나의 특정 실시 예에서, 각 그루브는 상기 축에 수직이고, 복수의(예를 들어, 두개 이상의) 조사 위치를 수용할 수 있는 크기의 폭을 가진다.
하나의 특정 실시 예에서, 상기 디바이스는 상기 원통형-대칭 요소를 상기 축 주위로 회전시키고, 제1 단부 위치와 제2 단부 위치 사이의 축을 따라 상기 원통형-대칭 요소를 전후 방향으로 병진시키는 구동 유닛(drive unit)을 포함하고, 상기 구동 유닛은 상기 제1 단부 위치로부터 상기 제2 단부 위치로의 병진에 조사하기 위한 제1 세트의 플라즈마-형성 타겟 물질 스폿 및 상기 제2 단부 위치로부터 상기 제1 단부 위치로의 병진에 조사하기 위한 제2 세트의 플라즈마-형성 타겟 물질 스폿을 설정하기 위하여 각 단부 위치에서 회전 속도를 가변하도록 프로그램 가능하고, 상기 제2 세트는 상기 제1 세트와 상이하다.
일부 실시 예에서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 광원은 블랭크 또는 패터닝된 마스크 검사 시스템과 같은 검사 시스템에 통합될 수 있다. 일 실시 예에서, 예를 들어, 검사 시스템은 중간 위치로 방사선을 전달하는 광원, 샘플을 방사선으로 조명하도록 구성된 광학 시스템, 및 이미징 경로를 따라 샘플에 의해 반사, 산란 또는 방사되는 조명을 수신하도록 구성된 검출기를 포함할 수 있다. 검사 시스템은 또한 검출된 조명과 관련된 신호에 기초하여 샘플의 적어도 하나의 결함을 위치시키거나 측정하도록 구성된 검출기와 통신하는 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 광원은 리소그래피 시스템에 통합될 수 있다. 예를 들어, 광원은 패터닝된 방사선 빔으로 레지스트 코팅된 웨이퍼를 노광하는 리소그래피 시스템에서 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 예를 들어, 리소그래피 시스템은 중간 위치로 방사선을 전달하는 광원, 방사선을 수신하고 방사선의 패터닝된 빔을 설정하는 광학 시스템, 및 패터닝된 빔을 레지스트 코팅된 웨이퍼에 전달하기 위한 광학 시스템을 포함할 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 본 개시를 반드시 제한하는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 개시의 대상(subject matter)을 도시한다. 설명 및 도면은 함께 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 다수의 이점은 첨부된 도면을 참조하여 당업자에게 보다 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 개시의 실시 예에 따라 회전 가능한 원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 갖는 LPP 광원을 도시하는 단순화된 개략도이다.
도 2는 사전-펄스 레이저 소스 및 메인 펄스 레이저 소스을 갖는 여기 소스를 도시하는 개략도이다.
도 3은 사전-펄스 및 메인 펄스를 도시한 세기 대 시간의 그래프이다.
도 4는 사전-펄스 및 메인 펄스를 생성하는 단일 레이저 소스를 갖는 여기 소스를 도시하는 개략도이다.
도 5는 타겟 물질의 표면으로부터 일정 거리에 있는 웨이스트에 집속된 레이저 빔을 도시하는 개략도이다.
도 6은 펄스 트리밍 유닛을 갖는 여기 소스를 도시하는 개략도이다.
도 7은 캐비티 덤핑되거나 Q 스위치 레이저 소스에 의해 출력되는 전형적인 펄스를 도시한 세기 대 시간의 그래프이다.
도 8은 트리밍 후, 도 7의 펄스를 나타내는 세기 대 시간의 그래프이다.
도 9는 타겟 물질 표면에 경사각으로 입사하는 레이저 빔을 도시하는 개략도이다.
도 10은 타겟 물질 표면에 경사각으로 입사하는 레이저 빔을 도시하는 개략도이다.
도 11은 복수의 그루브가 형성된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소의 사시도이다.
도 12는 타겟 물질로 코팅한 후, 도 11의 라인 12-12을 따라 보이는 바와 같이, 도 11에 도시된 원통형-대칭 요소의 단면도이다.
도 13은 그루브가 하나의 조사 위치를 수용하기 위한 크기의 폭을 갖는 실시 예의 경우 도 11에 도시된 원통형-대칭 요소의 일부의 정면도이다.
도 14는 그루브가 두개의 조사 위치를 수용하기 위한 크기의 폭을 갖는 실시 예의 경우 도 11에 도시된 원통형-대칭 요소의 일부의 정면도이다.
도 15는 원통형-대칭 요소의 회전 위치를 결정하는 인코더를 갖는 시스템의 개략도이다.
도 16은 본 명세서에 개시된 바와 같은 광원을 포함하는 검사 시스템을 나타내는 단순화된 개략도이다.
도 17은 본 명세서에 개시된 바와 같은 광원을 포함하는 리소그래피 시스템을 도시하는 단순화된 개략도이다.
이제 첨부된 도면에 도시된, 개시 대상을 상세하게 참조할 것이다.
도 1은 EUV 광을 생성하기 위한 광원(일반적으로 100으로 표시됨) 및 타겟 물질 전달 시스템(102)의 실시 예를 도시한다. 예를 들어, 광원(100)은 대역 내 EUV 광(예를 들어, 2%의 대역폭을 갖는 13.5nm의 파장을 갖는 광)을 생성하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 광원(100)은 레이저 생성 플라즈마 챔버(110)에서 EUV 발광 플라즈마를 생성하기 위해 조사 위치(108)에서 타겟 물질(106)를 조사하도록 구성된 구동 레이저와 같은 여기 소스(104)를 포함한다. 일부 경우에, 타겟 물질(106)은 플라즈마를 생성하기 위해 제1 펄스(사전-펄스) 및 뒤따르는 제2 펄스(메인 펄스)에 의해 조사될 수 있다. 예를 들어, 화학선 마스크 검사 활동을 위해 구성된 광원(100)의 경우, 대략 1㎛에서 광을 출력하는 Nd:YAG와 같은 고체 상태 이득 매체를 갖는 펄스 구동 레이저 및 제논을 포함하는 타겟 물질(106)로 구성된 여기 소스(104)는 화학선 마스크 검사에 유용한 상대적으로 높은 휘도의 EUV 광원을 생성하는데 특정 이점을 나타낼 수 있다. Er:YAG, Yb:YAG, Ti:Sapphire 또는 Nd:Vanadate와 같은 고체 상태 이득 매체를 갖는 다른 구동 레이저가 또한 적합할 수 있다. 엑시머 레이저를 포함한 가스-방전 레이저가, 필요한 파장에서 충분한 출력을 제공하는 경우에 또한 사용될 수 있다. EUV 마스크 검사 시스템은 약 10W 범위의 EUV 광만을 요구할 수 있지만, 작은 영역에서 높은 휘도를 갖는다. 이 경우, 마스크 검사 시스템에 충분한 전력 및 밝기의 EUV 광을 발생시키기 위해, 수 킬로와트 범위의 총 레이저 출력이 적합할 수 있으며, 출력은 직경이 약 100㎛ 미만인 작은 타겟 스폿에 집속된다 . 한편, 포토리소그래피와 같은 대량 생산(HVM) 활동의 경우, 다중 증폭 스테이지를 갖는 고출력 가스-방전 CO2 레이저 시스템을 구비하고 약 10.6㎛에서 광을 출력하는 구동 레이저, 및 주석을 포함하는 타겟 물질(106)로 구성된 여기 소스(104)가 양호한 변환 효율을 갖는 상대적으로 높은 전력을 갖는 대역 내 EUV 광의 생성을 포함하는 특정 이점을 나타낼 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 광원(100)의 경우, 여기 소스(104)는 레이저 입력 윈도우(112)를 통해 전달되는 광 펄스의 트레인 또는 조명의 집속된 빔으로 조사 위치(108)에서 타겟 물질(106)을 조사하도록 구성될 수 있다. 더 도시된 바와 같이, 조사 위치(108)로부터 방출된 광의 일부는 컬렉터 광학 기기(114)(예를 들어, 수직 입사 거울 근처)로 이동하여, 여기서 극한 광선(116a 및 116b)에 의해 정의된 바와 같이 중간 위치(118)로 반사된다. 컬렉터 광학 기기(114)는 대역 내 EUV 반사를 위해 최적화된 다층 거울(예를 들어, Mo/Si 또는 NbC/Si)로 코팅된 고품질 광택면을 갖는 2개의 초점을 갖는 장축 타원체(prolate spheroid)의 세그먼트일 수 있다. 일부 실시 예에서, 컬렉터 광학 기기(114)의 반사 표면은 약 100 내지 10,000cm2 범위의 표면적을 갖고, 조사 위치(108)로부터 대략 0.1 내지 2 미터에 배치될 수 있다. 당업자는 전술한 범위는 예시적인 것이며, 검사 시스템 또는 포토리소그래피 시스템과 같은 EUV 조명을 이용하는 디바이스로의 후속 전달을 위하여 광을 수집하여 중간 위치(118)로 지향시키기 위한 장축 타원체 거울 대신에 또는 추가하여 다양한 광학 기기가 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
광원(100)의 경우, LPP 챔버(110)는 EUV 광원으로 작용하는 플라즈마가 생성되고 생성된 EUV 광이 집광되고 집속되는 저압 용기(container)이다. EUV 광은 가스에 의해 강하게 흡수되므로, LPP 챔버(110) 내의 압력을 감소시키는 것은 광원 내의 EUV 광의 감쇠를 감소시킨다. 전형적으로, LPP 챔버(110) 내의 환경은 EUV 광이 실질적으로 흡수되지 않고 전파할 수 있도록 40mTorr 미만의 전체 압력 및 5mTorr 미만의 제논의 분압으로 유지된다. 수소, 헬륨, 아르곤 또는 다른 불활성 가스와 같은 버퍼 가스가 진공 챔버 내에서 사용될 수 있다.
도 1에 더 도시된 바와 같이, 중간 위치(118)의 EUV 빔은 LPP 챔버(110) 내의 저압 환경을 보존하기 위해 동적 가스 락(gas lock)으로서 작용할 수 있고, 플라즈마 생성 프로세스에 의해 생성된 임의의 파편으로부터 생성된 EUV 광을 사용하는 시스템을 보호할 수 있는 내부 포커스 모듈(122)로 투사될 수 있다.
광원(100)은 또한 제어 시스템(120)과 통신하는 가스 공급 시스템(124)을 포함할 수 있고, 상기 제어 시스템(120)은 LPP 챔버(110) 내로 보호 버퍼 가스(들)를 제공할 수 있고, 내부 포커스 모듈(122)의 동적 가스 락 기능을 보호하기 위해 버퍼 가스를 공급할 수 있으며, 타겟 물질 전달 시스템(102)으로 제논과 같은 타겟 물질을 (가스 또는 액체로서) 제공할 수 있다. (예를 들어, 하나 이상의 펌프를 갖는) 제어 시스템(120)과 통신하는 진공 시스템(128)이 제공되어, LPP 챔버(110)의 저압 환경을 설정하고 유지할 수 있으며, 필요하다면 타겟 물질 전달 시스템(102)에 펌핑을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 진공 시스템(128)에 의해 회수된(recovered) 타겟 물질 및/또는 버퍼 가스(들)는 재순환될 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 광원(100)은 EUV 플라즈마를 이미징하기 위한 진단 툴(134)을 포함할 수 있고, EUV 전력 미터(136)는 EUV 광 전력 출력을 측정하도록 제공될 수 있음을 알 수 있다. 가스 모니터링 센서(138)는 LPP 챔버(110) 내의 가스의 온도 및 압력을 측정하도록 제공될 수 있다. 전술한 모든 센서는 제어 시스템(120)과 통신할 수 있고, 제어 시스템(120)은 여기 소스(104) 및 타겟 물질 전달 시스템(102)을 포함하는 다양한 EUV 광원 서브-시스템의 실시간 데이터 수집 및 분석, 데이터 로깅 및 실시간 제어를 제어할 수 있다.
도 1은 타겟 물질 전달 시스템(102)이 원통형-대칭 요소(140)를 포함하는 것을 또한 도시한다. 일 실시 예에서, 회전 가능한 원통형-대칭 요소(140)는도 1에 도시된 바와 같이 원통(cylinder)을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 회전 가능한 원통형-대칭 요소(140)는 당 업계에서 임의의 원통형 대칭 형상을 포함한다. 예를 들어, 회전 가능한 원통형-대칭 요소(140)는 원통, 원뿔, 구, 타원 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 원통형-대칭 요소(140)는 둘 이상의 형상으로 이루어진 복합 형상을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 회전 가능한 원통형-대칭 요소(140)는 냉각되고, 원통형-대칭 요소(140)의 원주 둘레로 측 방향으로 연장되는 제논 얼음 타겟 물질(106)의 밴드로 코팅될 수 있다. 당업자는 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 타겟 물질 및 증착 기술이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 타겟 물질 전달 시스템(102)은 또한 원통형-대칭 요소(140)의 표면 위에 놓이고 실질적으로 일치하는 하우징(142)을 포함할 수 있다. 하우징(142)은 타겟 물질(106)의 밴드를 보호하고 원통형-대칭 요소(140)의 표면 상에서 타겟 물질(106)의 초기 생성, 유지 및 보충을 용이하게 하는 기능을 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하우징(142)은 여기 소스(104)으로부터의 빔에 의한 조사를 위해 플라즈마-형성 타겟 물질(106)을 노출시키는 개구가 형성되어, 조사 위치(108)에서 플라즈마를 생성한다. 또한, 타겟 물질 전달 시스템(102)은 샤프트(148)에 의해 원통형-대칭 요소(140)에 부착된 구동 유닛(144)을 포함한다. 이러한 구성으로, 구동 유닛(144)은 고정 하우징(142)에 대해 축(146) 주위로 원통형-대칭 요소(140)를 선택적으로 회전하고, 고정 하우징(142)에 대해 축(146)을 따라 원통형-대칭 요소(140)를 전후 방향으로 병진하도록 프로그래밍될 수 있다.
이러한 구성으로, 타겟 물질의 밴드는 구동 레이저 초점 스폿에 대해 이동되어, 조사를 위한 일련의 새로운 타겟 물질 스폿을 순차적으로 제공할 수 있다. 회전 가능한 원통형-대칭 요소를 갖는 타겟 물질 지지 시스템에 관한 더 상세한 설명은 2016년 9월 14일 출원된 Alexey Kuritsyn 등의 "원통형-대칭 요소 상에 코팅된 타겟 물질을 갖는 레이저 생성 플라즈마 광원(Laser Produced Plasma Light Source Having a Target Material Coated on a Cylindrically-Symmetric Element)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제15/265,515호, 2014년 7월 18일 출원된 Bykanov 등의 "극자외선 광 생성을 위한 시스템 및 방법(System And Method For Generation Of Extreme Ultraviolet Light)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제14/335,442호, 및 2014년 6월 20일 출원된 Chilese 등의 "EUV 광원을 위한 가스 베어링 어셈블리(Gas Bearing Assembly for an EUV Light Source)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제14/310,632호에서 제공되며, 이에 의해 각각의 전체 내용은 본 명세서에서 참조로 포함된다.
도 2는 제1 레이저 빔 출력(152)을 생성하는 레이저 소스(150) 및 제1 레이저 빔 출력(156)을 생성하는 레이저 소스(154)를 갖는 여기 소스(104a)를 갖는 시스템(149)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 출력(152 및 156)은 광학 기기(160)에 의해 공통 빔 경로(158) 상에 결합될 수 있고, 광학 기기(160)는 예를 들어 부분 반사 거울일 수 있다. 출력을 공통 경로 상에 결합하기 위해 다른 광학 구성들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 출력이 상이한 파장을 갖는 경우, 그레이팅(grating)(도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 광학 기기(160)로부터, 결합된 빔은 예를 들어 렌즈(들) 또는 거울(들)과 같은 하나 이상의 광학 기기를 가질 수 있는 집속 유닛(162)에 입사된다. 일부 경우에, 집속 유닛(162)은 예를 들어 수동으로 또는 예를 들어 도 1에 도시된 제어 시스템(120)과 통신할 수 있는 라인(164)을 통한 제어 신호에 응답하여 조정될 수 있다. 일부 경우에 집속 유닛(162)은 초점 스폿(즉, 웨이스트)의 크기를 변경하고 및/또는 초점 스폿(즉, 웨이스트)의 위치를 변경하도록 조정될 수 있다. 이러한 구성으로, 집속 유닛(162)을 나가는 수렴 빔은 윈도우(112)를 통과하여 챔버(110) 내로 전달될 수 있으며, 이는 조사 위치(108)에서 원통형-대칭 요소(140)상의 타겟 물질(106)로부터 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 교차 참조하면, 여기 소스(104a)는 I1과 동일한 세기 최대치(168) 및 펄스 에너지 E1을 갖는 제1 레이저 빔 펄스(166)(예를 들어, 사전-펄스) 및 I2와 동일한 세기 최대치 및 펄스 에너지 E2를 갖는 제2 레이저 빔 펄스(170)(예를 들어, 메인 펄스)를 생성하는데 사용될 수 있고, E1 < E2라는 것을 알 수 있다. 이러한 식을 위해, 펄스 에너지는 예를 들어, FWHM(full width half max) 기술 또는 관련 업계에 공지된 다른 기술을 사용하여 평가될 수 있다. 예를 들어, 펄스(166)는 레이저 소스(154)에 의해 출력될 수 있고, 펄스(170)는 레이저 소스(150)에 의해 출력될 수 있다. 레이저 소스(150, 154)는 라인(174) 및 라인(176)을 통해 제어 시스템(120)(도 1)과 통신하도록 배치될 수 있고, 제어 시스템(120)은 다른 프로세스 변수뿐 아니라 레이저 소스(150, 154)가 트리거되는 시간을 제어할 수 있다. 구체적으로 레이저 소스(150, 154)는 (예를 들어, 펄스 피크들 간에 측정되는) 시간 지연(178)을 생성하도록 트리거될 수 있다. 이러한 구성으로, 펄스들(166, 170) 간의 시간 지연(178)은 펄스(166)가 플라즈마-형성 타겟 물질(106)을 전처리(precondition)하게 하여(예를 들어, 사전-플라즈마의 진화(evolution)을 허용하여), 펄스(170)에 의한 원통형-대칭 요소(140)의 표면(180)에 대한 조사 손상을 감소시키고 경우에 따라 제거하도록, 선택될 수 있다. 예를 들어, 시간 지연(178)은 약 10ns 내지 10㎲의 범위 내일 수 있다.
일부 경우에, 비교적 짧은 지속 기간(수 피코 초) 및 높은 세기를 가지만 낮은 전체 에너지를 갖는 펄스(166)가 사전-펄스로서 효과적으로 사용될 수 있다. 더 짧은 파장(즉, 1㎛ 미만)을 갖는 펄스(166)는 동일한 방사선 세기에서 더 높은 이온화 율을 초래할 수 있지만, 단파장(녹색, UV, DUV) 레이저는 더 높은 비용 및 더 낮은 펄스 에너지를 가질 수 있다. 사전-펄스 레이저(펄스 166)는 타겟 물질을 전처리(이온화 및 가열)할 수 있다. 사전-펄스(펄스 166)와 메인 펄스(펄스 170) 사이의 시간 지연을 변화시킴으로써, 타겟 조건(및 플라즈마 파라미터)은 메인 레이저 펄스의 효율적인 흡수를 허용하도록 최적화될 수 있다. 이로 인해 결국 원통형-대칭 요소(140)에 대한 손상을 감소시킨다.
전술한 설명으로부터의 변형이 가능하다. 예를 들어, 펄스(166, 170)는 상이한 빔 경로를 따라 초점 스폿(들)에 전달될 수 있다. 집속은 예를 들어 2개의 독립적으로 제어되는 집속 유닛을 사용하여 빔 결합 이전에 수행될 수 있다. 따라서, 펄스(166, 170)는 동일하거나 상이한 위치에 위치된 초점 스폿(들)에 전달될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 펄스들(166, 170)을 생성하는데 사용될 수 있는 단일 레이저 소스(184)를 가진 여기 소스(104b)를 갖는 시스템(182)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 레이저 소스(184)로부터의 출력(186)은 예를 들어 렌즈(들) 또는 거울(들)과 같은 하나 이상의 광학 기기를 가질 수 있는 집속 유닛(162b) 상에 입사된다. 일부 경우에, 집속 유닛(162b)은 예를 들어 수동으로 또는 예를 들어 도 1에 도시된 제어 시스템(120)과 통신할 수 있는 라인(164b)을 통한 제어 신호에 응답하여 조정될 수 있다. 일부 경우에 집속 유닛(162b)은 초점 스폿(즉, 웨이스트)의 크기를 변경하고 및/또는 초점 스폿(즉, 웨이스트)의 위치를 변경하도록 조정될 수 있다. 이러한 구성으로, 집속 유닛(162b)을 빠져나가는 수렴 빔은 윈도우(112)를 통과하여 챔버(110)로 전달될 수 있으며, 이는 조사 위치(108)에서 원통형-대칭 요소(140) 상의 타겟 물질(106)로부터 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있다. 레이저 소스(184)가 트리거되는 시간 뿐만 아니라 2개의 펄스(166, 170)를 생성하기 위한 다른 프로세스 변수를 제어할 수 있는 제어 시스템(120)과 (라인 188b을 통해) 통신하도록 레이저 소스(184)가 배치될 수 있다. 이러한 구성으로 펄스들(166, 170) 간의 시간 지연(178)은, 펄스(166)가 플라즈마-형성 타겟 물질(106)을 전처리하게 하여 펄스(170)에 의한 원통형-대칭 요소(140)의 표면(180)에 대한 조사 손상을 감소시키고 경우에 따라 제거하도록, 선택될 수 있다.
도 5는 (예를 들어, 도 4에 도시된 집속 유닛(162b)과 같은 집속 유닛에 의해) 웨이스트(192)에 집속되는 빔(190)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이스트(192)는 원통형-대칭 요소(140) 상의 타겟 물질(106)의 표면(194)으로부터 거리(d)에 위치된다. 이러한 구성으로, 원통형-대칭 요소(140)에서의 빔 세기는 (타겟 물질 내에 집속되는 빔에 비하여) 감소되고, 따라서, 이러한 구성은 원통형-대칭 요소(140)에 대한 조사 손상을 감소시키고 일부 경우에는 제거할 수 있다. 예를 들어, 웨이스트(192)는 표면(194)으로부터 약 0 내지 10mm의 범위 내에서 거리(d)에 위치될 수 있다. 도 5에 도시된 실시 예는 도 2 및 도 4에 도시된 사전-펄스/메인-펄스 시스템에 사용될 수 있고 사전 펄싱을 사용하지 않는 시스템에서 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 실시 예는 트리밍된 펄스(들)(후술함)에 대해 사용될 수 있다.
도 6은 레이저 빔 펄스의 트레인으로 구성된 레이저 빔 출력(200)을 생성하는 레이저 소스(198)를 포함하는 여기 소스(104c)를 갖는 시스템(196)을 도시한다. 예를 들어, 레이저 소스(198)는 캐비티 덤핑된 레이저 소스 또는 Q-스위치 레이저 소스일 수 있다. 도 7은 레이저 빔 출력(200)(도 6)으로부터의 대표 펄스(202)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 펄스(202)는 시간의 경과에 따른 레이저 빔 세기의 상승을 특징으로 하는 리딩 에지(204), 최대(206), 및 시간의 경과에 따른 레이저 빔 세기의 감소를 특징으로 하는 트레일링 에지(208)를 포함하는 시간의 함수로서 세기의 실질적으로 가우시안 분포를 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 출력(200)은 (예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 제어 시스템(120)으로부터 라인(212)을 통한 전압 입력)에 응답하여, 리딩 에지(204) 및/또는 트레일링 에지(208)의 일부를 트리밍하는 펄스 성형(shaping) 유닛(210)을 통해 전달된다. 예를 들어, 펄스 트리밍 유닛(210)은 결정 셀, 전극 및 구동 회로를 갖는 전기-광학 변조기(electro-optical modulator, EOM)를 포함할 수 있다. 결정 셀은 KDP, BBO, RTP, RTA, LiNbO3 또는 다른 적절한 물질로 이루어질 수 있다. 전기-광학 변조기의 전송(transmission)은 T=sin2[(π/2)(V/V1/2)]로 주어지며, 여기서 V는 전극에 인가되는 전압이고, V1/2는 결정의 반 파장 전압이다. 따라서, 전송(T)을 제어함으로써 필요한 펄스 성형 기능을 달성할 수 있다. 제어 신호에 응답하여 펄스를 트리밍하기 위해 당 분야에 공지된 다른 구성들이 펄스 성형 유닛 내의 EOM 대신에 사용될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 7은 EOM 전압 입력(214) 대 시간의 표현을 도시한다. EOM 전압 입력(214)은 펄스 성형 유닛(210)에 입사하는 광이 펄스 성형 유닛 출력(216)으로부터 트리밍되는 고전압과, 펄스 성형 유닛(210)에 입사된 광이 펄스 성형 유닛 출력(216)으로 전달되는 저전압 사이에 스위칭된다는 것을 알 수 있다. 도 8은 펄스 성형 유닛 출력(216)으부터의 트리밍된 펄스(218)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 트리밍된 펄스(218)는 1ns 미만의 상승 시간(220)을 가질 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 상승 시간(220)은 최대 세기의 10%와 최대 세기의 90% 사이의 시간 간격으로서 측정될 수 있다. 레이저 펄스의 상승하는 리딩 에지를 1ns 미만으로 줄이는 것은 드럼 기반 LPP EUV 소스에 유용한데, 그 이유는 더 나은 에너지 흡수를 달성하고 드럼을 손상시킬 위험을 상당히 감소시키는데 사용될 수 있기 때문이다.
도 6은 펄스 성형 유닛 출력(216)이 집속 유닛(162c)을 통해 윈도우(112)를 통해 챔버(110)로 전달될 수 있음을 도시하며, 이는 조사 위치(108)에서 원통형-대칭 요소(140) 상의 타겟 물질(106)로부터 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있다. 레이저 소스(198) 및 집속 유닛(162c)은 (라인들(188c, 164c)을 통해) 제어 시스템(120)과 통신하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성으로, 트리밍된 펄스는 원통형-대칭 요소(140)의 표면(180)에 대한 조사 손상을 (트리밍되지 않은 펄스에 비해) 감소시킬 수 있고, 어떤 경우에는 제거할 수 있다. 도 6 내지 도 8에 도시된 펄스 트리밍은 타겟 물질 표면(도 5)의 업스트림으로 빔을 집속하는 시스템에서 사전-펄스, 메인 펄스 또는 두 가지 모두를 트리밍하기 위하여 도 2 및 도 4에 도시된 사전-펄스/메인-펄스 시스템에 대해 사용될 수 있고 사전-펄스를 사용하지 않는 시스템에서 사용될 수 있다.
1μm 구동 레이저에 의한 제논 타겟 물질의 초기 이온화는 광 이온화 프로세스로 인해 발생한다. 광자의 에너지는 Ephoton = hc/λ로 주어지며, 여기서 h는 플랑크 상수(6.62*10-34 m2kg/s)이고, c는 빛의 속도이며, λ는 빛의 파장이다. 1μm의 파장을 가진 레이저 광의 경우, 레이저 광자 에너지는 약 1.2eV이고, 제논 원자의 이온화 포텐셜은 12.13eV이다. 따라서, 이온화는 단일 광자에 의해 수행될 수 없다. 높은 방사선 세기에서, 이온화는 여러 광자의 동시 흡수로 인해 발생한다. 이 효과는 다광자 이온화(multiphoton ionization, MPI)로 알려져 있다. MPI 프로세스에서 이온화 율은 방사선 세기에 따라 크게 증가한다. 또한, 더 짧은 파장을 갖는 레이저는 동일한 방사선 세기에서 더 높은 이온화 율을 갖는다. 더욱이, 실제 레이저 세기는 처음에 (펄스의 시간 프로파일 형상으로 인해) 펄스 평균 값보다 레이저 펄스의 시작 부분에서 더 낮을 것이다. 이것은 훨씬 더 긴 MPI 이온화 시간을 초래한다. 분명히 제논 타겟은 MPI에 의해 약하게 이온화만 되며, 레이저 흡수는 레이저 펄스의 첫 '스테이지(stage)'에서 작을 것이다. 결과적으로 레이저 에너지의 일부는 흡수되지 않고 제논 얼음을 통해 드럼 표면으로 투과된다. 캐비티-덤핑된 또는 Q 스위치 레이저로부터 생성된 통상적인 레이저 시간 펄스 형상(예를 들어, 가우시안)은 긴 리딩 에지 상승 시간을 가지며, 비효율적인 에너지 흡수 및 드럼 표면의 과도한 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 펄스 트리밍에 의해 달성될 수 있는 빠른 상승 및 하강 시간을 갖는 레이저 펄스를 갖는 것이 필요하다.
도 9 및 도 10은 레이저 빔이 원통형-대칭 요소(140d)의 표면(180d)에 도달하기 전에 타겟 물질(106d)를 통해 이동하는 (그리고 팽창하는) 거리를 증가시켜 원통형-대칭 요소(140d)의 표면에 감소된 레이저 전력 밀도를 초래함으로써 원통형-대칭 요소(140d)에 조사 손상을 감소시키고 경우에 따라 제거하기 위한 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 타겟 물질(106d)은 조사 위치(108d)에서 표면 법선(222)을 갖는 노출된 표면(194d)을 갖는다. 도 9는 레이저 빔이 조사 위치(108d)에서 표면 법선(222)과 0이 아닌 경사각(α1)을 설정하는 레이저 빔 축(224)을 따라 조사 위치(108d)로 전달될 수 있음을 나타낸다. 예를 들어 약 10도에서 60도 범위의 각도(α1)가 사용될 수 있다. 또한, 도 10은 레이저 빔이 조사 위치(108d)에서 표면 법선(222)과 0이 아닌 경사각(α2)을 설정하는 레이저 빔 축(226)을 따라 조사 위치(108d)로 전달될 수 있음을 나타낸다. 예를 들어 약 10도에서 60도 범위의 각도(α2)가 사용될 수 있다. 도 9 및 도 10으로부터 각(들)(α1 및/또는 α2)가 제로로부터 증가함에 따라, 원통형-대칭 요소(140d)에 도달하기 전에 빔이 이동하는 거리가 증가하여, (표면 법선(222)에 정렬된 빔(즉, α1 = α2 = 0도)에 비하여) 감소된 조사 손상을 초래한다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 표면 법선에 0이 아닌 각도로 레이저 빔을 정렬시키는 것은 도 2 및 도 4에 도시된 사전-펄스/메인-펄스 시스템, 타겟 물질 표면(도 5)의 업스트림으로 빔을 집속시키는 시스템, 트리밍된 펄스 실시 예(도 6-8) 또는 사전-펄싱 또는 펄스 트리밍을 사용하지 않는 시스템에 대하여 사용될 수 있다.
도 11은 축(146e)을 중심으로 회전하고 복수의 축 방향으로 정렬된 그루브(230)가 형성된 표면(228)을 갖는 원통형-대칭 요소(140e)를 도시한다. 예를 들어, 그루브(230)는 표면(228)에서 기계 가공될 수 있다. 도 12는 타겟 물질(106e) 층으로 코팅된 원통형-대칭 요소(140e)의 일부를 도시한다. 도시된 바와 같이, 각 그루브(230)는 한 쌍의 핀(232)에 의해 설정되고, 각 핀(232)은 핀 팁(234)을 갖는다. 예를 들어, 그루브(230a)는 핀(232a, 232b)에 의해 설정되고, 핀 팁(234a)으로부터 그루브 표면 부분(238)까지 그루브 깊이(236)를 갖는다. 전형적으로, 각 그루브의 그루브 깊이(236)는 약 1mm보다 커서, 원통형-대칭 요소(140e)에 대한 조사 손상을 감소시키고, 일부 경우에는 제거한다. 또한, 타겟 물질(106e) 층은 핀 팁(234a)으로부터 타겟 물질(106e)의 노출된 표면(194e)까지 거리(240)를 연장한다. 전형적으로, 거리(240)는 약 0.5mm보다 크다. 이러한 구성으로, 레이저 발사(laser firing)는 원통형-대칭 요소(140e)의 회전과 동기화되어, 레이저가 단지 타겟 물질의 두꺼운 포켓(예를 들어 제논 얼음)을 조사하도록 보장함으로써 원통형-대칭 요소(140e)에 대한 손상을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 레이저 빔이 더 긴 거리에 걸쳐 확장될 수 있기 때문이다. 그루브(230) 사이의 핀(232)은 원통형-대칭 요소(140e)의 표면을 효율적으로 냉각시키고 제논 얼음 안정성을 보존하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시 예에서, 각 그루브(230)의 루트 표면(242)이 매끄럽게 폴리싱(polish)되어(즉, 비교적 낮은 표면 거칠기 SR1을 가짐), 레이저 광 및 면(244)(즉, 루트 표면(242) 및 핀 팁(234) 사이의 표면)의 반사율을 증가시킬 수 있으며, 타겟 물질(106e)과 원통형-대칭 요소(140e) 사이의 접착을 촉진시키기 위해 거칠거나(즉, 비교적 큰 표면 거칠기 SR2를 가짐, SR1 ＜ SR2) 텍스처링될 수 있다.
도 13은 핀(232f-h)에 의해 형성된 그루브(230f, 230g)가 하나의 조사 위치(108f, 108g)를 수용할 수 있는 크기인 축(146e)(도 11)에 수직인 그루브 폭을 갖는 실시 예를 도시한다(각 원은 조사에 의해 영향을 받는 영역, 예를 들어 타겟 물질에서 생성된 소위 크레이터를 나타냄). 도시된 바와 같이, 인접한 그루브(230f, 230g) 내의 조사 위치는 연속적인 축 방향 통과로 조사될 수 있다(예를 들어, 조사 위치(108f)(어두운 원)는 원통형-대칭 요소(140f)의 제1 축 방향으로의 축 방향 이동으로 조사될 수 있고, 이어서 조사 위치(108g)(밝은 원)는 원통형-대칭 요소(140f)의 제2 축 방향(제1 방향에 대해 정반대 방향)으로 축 방향 이동으로 조사될 수 있다).
도 14는 핀(232i-k)에 의해 설정된 그루브(230h, 230i)가 2개의 조사 위치(108h-k)를 수용할 수 있는 크기의 축(146e)(도 11)에 수직인 그루브 폭을 갖는 실시 예를 도시한다(각 원은 조사에 의해 영향을 받는 영역, 예를 들어 타겟 물질에서 생성된 소위 크레이터를 나타냄). 도시된 바와 같이, 그루브(230i)와 같은 각 그루브의 인접한 조사 위치는 연속적인 축 방향 통과로 조사될 수 있다(예를 들어, 조사 위치(108h)(어두운 원)는 원통형-대칭 요소(140h)의 제1 축 방향으로의 축 방향 이동으로 조사될 수 있고, 이어서 조사 위치(108i)(밝은 원)가 원통형-대칭 요소(140h)의 제2 축 방향(제1 방향에 대해 정반대 방향)으로 축 방향 이동으로 조사될 수 있다). 그루브 폭 당 하나 및 두 개의 조사 위치를 수용하기 위한 크기의 그루브 폭을 갖는 실시 예들이 도시되어 있지만, (그루브 폭 당) 두 개가 넘는 조사 위치를 수용하기 위한 크기의 그루브가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 13 및 도 14에 대해 전술한 구성을 구현하기 위해, 도 1에 도시된 구동 유닛(144)은 이전에 조사된 위치의 조사를 피하기 위하여(즉, 연속 동작 동안 크레이터가 중첩되지 않는 것을 보장하기 위하여) 각각의 단부 위치(예를 들어, 도 1에 도시된 정렬의 경우 상부 및 하부)에서 조사가 발생하는 동안 원통형-대칭 요소(140)의 회전 속도를 변화(즉, 가속)시키도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 구성으로, 제1 단부 위치(예를 들어, 상부)로부터 제2 단부 위치(예를 들어, 하부)로의 원통형-대칭 요소(140)의 병진에 제1 세트의 플라즈마-형성 타겟 물질 스폿(예를 들어, 도 14의 어두운 조사 위치(108j))이 조사될 수 있고, 제2 단부 위치(예를 들어, 하부)로부터 제1 단부 위치(예를 들어, 상부)로의 원통형-대칭 요소(140)의 병진에 제2 세트의 플라즈마-형성 타겟 물질 스폿(예를 들어, 도 14의 밝은 조사 위치(108k))이 조사될 수 있다.
도 15는 라인(250)을 통해 타겟 물질(106m)로 코팅된 원통형-대칭 요소(140m)의 회전 위치를 나타내는 신호를 출력하는 인코더(248)를 갖는 시스템(246)을 도시한다. 예를 들어, 인코더(248)는 광학-기반 인코더, 자석-기반 인코더 또는 이 애플리케이션에 적합한 당 업계에 공지된 임의의 다른 인코더 타입일 수 있다. 예를 들어, 인코더는 도 1에 도시된 제어 시스템(120)과 통신할 수 있다. 이러한 구성으로, 인코더 출력은 (예를 들어, 도 1에 도시된 여기 소스(104)에 의해) 펄스 레이저 출력이 레이저 출력을 원통형-대칭 요소 회전 위치와 동기화시키도록 트리거하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 인코더(248)는 (예를 들어, 그루브(230m) 또는 핀(232m)이 인코더(248)에 의해 모니터링되는 미리 선택된 위치를 통과할 때) 핀(232m) 사이에 그루브(230m)의 위치를 정확하게 등록하는 광학 인코더일 수 있다.
광원 조명(illumination)은 검사, 포토리소그래피 또는 메트롤로지와 같은 반도체 프로세스 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 검사 시스템(300)은 본 명세서에 설명된 타겟 전달 시스템 중 하나를 갖는 전술한 광원(100)과 같은 광원을 포함하는 조명 소스(302)를 포함할 수 있다. 검사 시스템(300)은 반도체 웨이퍼 또는 블랭크 또는 패터닝된 마스크와 같은 적어도 하나의 샘플(304)을 지지하도록 구성된 스테이지(306)를 더 포함할 수 있다. 조명 소스(302)는 조명 경로를 통해 샘플(304)을 조명하도록 구성될 수 있으며, 샘플(304)로부터 반사, 산란 또는 방사되는 조명은 이미징 경로를 따라 적어도 하나의 검출기(310)(예를 들어, 카메라 또는 광 센서들의 어레이)로 지향될 수 있다. 검출기(310)에 통신 가능하게 결합된 컴퓨팅 시스템(312)은 검출된 조명 신호와 관련된 신호를 처리하여 비-일시적 캐리어 매체(314)로부터의 컴퓨팅 시스템(312)의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들(316)에 내장된 검사 알고리듬에 따라, 샘플(304)의 하나 이상의 결함의 다양한 속성을 위치 결정 및/또는 측정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 예를 들어, 도 17은 본 명세서에 설명된 타겟 전달 시스템 중 하나를 갖는 전술한 광원(100)과 같은 광원을 포함하는 조명 소스(402)를 포함하는 포토리소그래피 시스템(400)을 일반적으로 도시한다. 포토리소그래피 시스템은 리소그래피 처리를 위해 반도체 웨이퍼와 같은 적어도 하나의 기판(404)을 지지하도록 구성된 스테이지(406)를 포함할 수 있다. 조명 소스(402)는 조명 소스(402)에 의해 출력된 조명으로 기판(404) 또는 기판(404) 상에 배치된 층에 포토리소그래피를 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 출력 조명은 레티클(408)로 그리고 레티클(408)로부터 기판(404)으로 지향되어, 조명된 레티클 패턴에 따라 기판(404)의 표면 또는 기판(404) 상의 층을 패터닝할 수 있다. 도 16 및 도 17에 도시된 예시적인 실시 예는 전술한 광원의 애플리케이션을 일반적으로 도시한다; 그러나, 당업자는 소스가 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 상황에서 적용될 수 있음을 알 것이다.
당업자라면, 여기에 설명된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 실행될 수 있는 다양한 수단(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어)이 있다는 것과, 선호되는 수단은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 배치되는 환경에 따라 달라질 것이라는 것을 또한 인식할 것이다. 일부 실시 예에서, 다양한 단계, 기능 및/또는 동작이 전자 회로, 논리 게이트, 멀티플렉서, 프로그램 가능 논리 디바이스, ASIC, 아날로그 또는 디지털 제어/스위치, 마이크로 컨트롤러 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 의해 수행된다. 컴퓨팅 시스템은 개인용 컴퓨팅 시스템, 메인 프레임 컴퓨팅 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 당 업계에 공지된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 용어 "컴퓨팅 시스템"은 캐리어 매체로부터의 명령어들을 실행하는 하나 이상의 프로세서를 갖는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광범위하게 정의된다. 여기에 설명된 것과 같은 방법을 구현하는 프로그램 명령어들은 캐리어 매체를 통해 전송되거나 캐리어 매체에 저장될 수 있다. 캐리어 매체는 와이어, 케이블 또는 무선 전송 링크와 같은 전송 매체를 포함할 수 있다. 캐리어 매체는 또한 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 또는 자기 테이프와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 모든 방법은 방법 실시 예의 하나 이상의 단계의 결과를 저장 매체에 저장하는 것을 포함할 수 있다. 결과는 본 명세서에 기재된 결과 중 임의의 것을 포함할 수 있고 당 업계에 공지된 임의의 방식으로 저장될 수 있다. 저장 매체는 본 명세서에 설명된 임의의 저장 매체 또는 당 업계에 공지된 임의의 다른 적절한 저장 매체를 포함할 수 있다. 결과가 저장된 후에, 결과는 저장 매체에서 액세스될 수 있고, 여기에 기술된 임의의 방법 또는 시스템 실시 예에 의해 사용되거나, 사용자에게 디스플레이하기 위해 포맷되고, 다른 소프트웨어 모듈, 방법 또는 시스템 등에 의해 사용될 수 있다. 또한, 결과는 "영구적으로", "반영구적으로", "일시적으로" 또는 일정 기간 동안 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수 있고, 그 결과가 반드시 저장 매체에 무기한 유지될 필요는 없다.
본 발명의 특정 실시 예가 설명되었지만, 전술한 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 다양한 수정 및 실시 예가 당업자에 의해 행해질 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항들에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (25)

  1. 디바이스에 있어서,
    축 주위로 회전 가능하고, 노출된 표면을 갖는 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소;
    시간 경과에 따른 레이저 빔 세기의 상승을 특징으로 하는 리딩 에지(leading edge)를 각각 갖는 레이저 빔 펄스들의 트레인을 출력하는 시스템; 및
    플라즈마를 생성하기 위하여, 상기 레이저 시스템의 다운스트림으로 펄스를 수신하고 각 펄스의 리딩 에지의 적어도 일부를 트리밍하여 상기 타겟 물질과의 상호 작용을 위해 트리밍된 펄스를 출력하는 펄스 트리밍 유닛
    을 포함하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    각 펄스는 시간의 경과에 따른 레이저 빔 세기의 감소를 특징으로 하는 트레일링 에지(trailing edge)를 갖고, 상기 펄스 트리밍 유닛은 각 펄스의 트레일링 에지의 적어도 일부를 트리밍하는 것인, 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 트리밍 유닛은 전기-광학 변조기를 포함하는 것인, 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전기-광학 변조기는 KDP, BBO, RTP, RTA, LiNbO3로 이루어진 결정 셀(crystal cell) 물질의 그룹으로부터 선택된 결정 셀 물질을 갖는 결정 셀을 갖는 것인, 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔 펄스들의 트레인을 출력하는 시스템은 캐비티 덤핑된(cavity dumped) 레이저를 포함하는 것인, 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔 펄스들의 트레인을 출력하는 시스템은 Q- 스위치 레이저를 포함하는 것인, 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 트리밍된 펄스는 1ns 미만의 상승 시간을 갖는 것인, 디바이스.
  8. 디바이스에 있어서,
    축 주위로 회전 가능하고, 노출된 표면을 갖는 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖고, 상기 노출된 표면 상의 조사 위치(irradiation site)에서 표면 법선(surface normal)을 정의하는 원통형-대칭 요소; 및
    플라즈마를 생성하기 위하여 상기 타겟 물질과 상호 작용하기 위한 레이저 빔을 출력하는 시스템
    을 포함하고,
    상기 레이저 빔은 상기 조사 위치에서 레이저 축을 따라 이동하고 상기 레이저 축 및 표면 법선은 상기 조사 위치에서 0이 아닌 각(α)에 마주하는(subtend) 것인, 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각(α)은 10도보다 큰 것인, 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 축은 상기 조사 위치와 교차하는 축에 수직으로 정렬되고 상기 회전축에 평행하게 정렬되는 것인, 디바이스.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 축은 상기 조사 위치와 교차하는 축에 수직으로 정렬되고 상기 회전축에 평행하게 정렬되는 것인, 디바이스.
  12. 디바이스에 있어서,
    축 주위로 회전 가능하고, 노출된 표면을 갖는 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소;
    플라즈마를 생성하기 위하여 상기 타겟 물질과 상호 작용하기 위한 레이저 빔을 출력하는 시스템; 및
    집속 유닛과 상기 플라즈마-형성 타겟 물질의 노출된 표면 사이의 위치에서의 웨이스트(waist)까지 상기 레이저 빔을 집속하는 집속 유닛
    을 포함하는, 디바이스.
  13. 디바이스에 있어서,
    축 주위로 회전 가능하고, 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소; 및
    플라즈마를 생성하기 위하여 상기 타겟 물질을 조사(irradiate)하는 시스템
    을 포함하고,
    상기 시스템은 세기 최대치 I1 및 펄스 에너지 E1을 갖는 제1 레이저 빔 펄스 및 세기 최대치 I2 및 펄스 에너지 E2를 갖는 제2 레이저 빔 펄스를 출력하고, E1 < E2이고, I1과 I2 사이의 시간 지연은 상기 제1 레이저 빔 펄스가 상기 플라즈마-형성 타겟 물질을 전처리(precondition)하게 하여 상기 제2 레이저 빔 펄스에 의한 상기 원통형-대칭 요소의 표면에 대한 조사 손상을 감소시키도록 선택되는 것인, 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 펄스는 상기 제2 레이저 빔 펄스보다 더 긴 펄스 지속 기간을 갖는 것인, 디바이스.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 펄스는 상기 제2 레이저 빔 펄스보다 더 짧은 파장을 갖는 것인, 디바이스.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 I1과 I2 사이의 상기 시간 지연은 10ns 내지 10㎲의 범위인 것인, 디바이스.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 펄스의 세기 최대치 I1는 상기 제2 레이저 빔 펄스의 세기 최대치 I2보다 큰(I1 > I2) 것인, 디바이스.
  18. 디바이스에 있어서,
    축 주위로 회전 가능하고, 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드로 코팅된 표면을 갖는 원통형-대칭 요소;
    레이저 빔을 출력하는 시스템; 및
    집속 유닛
    을 포함하고,
    상기 표면은 복수의 축 방향으로 정렬된 그루브로 형성되고, 각 그루브는 각 핀(fin)이 핀 팁(fin tip)을 가진 한 쌍의 핀에 의해 설정되고, 각 그루브는 핀 팁으로부터 그루브 표면 부분까지 1mm보다 큰 그루브 깊이를 가지고;
    상기 집속 유닛은 상기 레이저 빔을 집속하여, 상기 타겟 물질로부터 플라즈마를 생성하기 위한 조사 위치를 설정하고, 상기 조사 위치가 상기 그루브 표면 부분으로부터 이격되어 상기 표면 부분이 조사 손상으로부터 보호되는 것인, 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 플라즈마-형성 타겟 물질의 밴드는 핀 팁으로부터 0.5mm를 초과한 만큼 이격된 노출된 타겟 물질 표면을 갖는 것인, 디바이스.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 그루브는 루트 표면 및 상기 루트 표면과 핀 팁 사이의 면(face)을 가지고, 상기 루트 표면의 적어도 일부는 표면 거칠기 SR1을 가지고, 상기 면의 적어도 일부는 표면 거칠기 SR2를 가지며, SR1 < SR2인 것인, 디바이스.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 원통형-대칭 요소의 회전 위치를 나타내는 신호를 출력하는 인코더를 더 포함하는, 디바이스.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 출력하는 시스템은, 상기 신호를 수신하고, 상기 신호를 사용하여 펄스 레이저 출력을 트리거해서 레이저 출력을 원통형-대칭 요소 회전 위치와 동기화시키도록 구성되는 것인, 디바이스.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 원통형-대칭 요소를 상기 축 주위로 회전시키고 제1 단부 위치와 제2 단부 위치 사이의 축을 따라 상기 원통형-대칭 요소를 전후 방향으로 병진시키는 구동 유닛(drive unit)을 더 포함하고,
    상기 구동 유닛은 상기 제1 단부 위치로부터 상기 제2 단부 위치로의 병진에 조사하기 위한 제1 세트의 플라즈마-형성 타겟 물질 스폿 및 상기 제2 단부 위치로부터 상기 제1 단부 위치로의 병진에 조사하기 위한 제2 세트의 플라즈마-형성 타겟 물질 스폿을 설정하기 위하여 각 단부 위치에서 회전 속도를 가변하도록 프로그램 가능하고, 상기 제2 세트는 상기 제1 세트와 상이한 것인, 디바이스.
  24. 제18항에 있어서,
    각 그루브는 상기 축에 수직이고, 하나의 조사 위치를 수용할 수 있는 크기의 폭을 가진 것인, 디바이스.
  25. 제18항에 있어서,
    각 그루브는 상기 축에 수직이고, 두개의 조사 위치를 수용할 수 있는 크기의 폭을 가진 것인, 디바이스.
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