KR20200106895A - 액적 스트림 내에서의 액적의 합체를 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents
액적 스트림 내에서의 액적의 합체를 제어하는 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
조사 영역과 액적 소스로 향하는 레이저 빔을 생성하는 배열체를 포함하는, EUV 방사선을 발생시키기 위해 사용되는 액적(102a, 102b)의 형성을 제어하는 장치 및 방법이 제공된다. 액적 소스(92)는 노즐(98)을 나가는 유체 및 유체(96) 내에 교란을 생성하는 전기-구동 가능한 소자(104)를 갖는 서브-시스템을 포함하고 있다. 액적 소스는 액적들로 분해되는 스트림(100)을 생성하며, 액적들은 조사 영역을 향하여 진행함에 따라 결과적으로 더 큰 액적으로 합체된다. 전기-구동 가능한 소자는 액적 발생/합체 공정을 제어하는 하이브리드 파형에 의해 구동된다. 또한, 노즐에 대한 전달 함수를 결정하는 방법에 개시된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 1월 12일에 출원된 미국 가특허출원 제62/617,043호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
본 출원은 극자외("EUV") 광원 및 그의 작동 방법에 관한 것이다. 이 광원은 소스 물질로부터 플라즈마를 생성함으로써 EUV 광을 제공한다. 하나의 응용에서, EUV 광은 반도체 집적 회로를 생산하기 위해 포토리소그래피 공정에서 수집되고 사용될 수 있다.
EUV 광의 패터닝된 빔은 실리콘 웨이퍼와 같은 레지스트-코팅된(resist-coated) 기판을 노광시키는데 사용되어 기판에 극히 작은 피처(feature)를 생성할 수 있다. 극자외선 (또한, 때로는 소프트 x-선으로 지칭됨)은 일반적으로 약 5 내지 100 ㎚ 범위 내의 파장을 갖는 전자기파로서 한정된다. 포토리소그래피를 위한 하나의 관심 대상 특정 파장은 13.5 ㎚에서 발생한다.
EUV 광을 생성하는 방법은 소스 물질을, EUV 범위 내의 방출선을 갖는 화학 원소를 갖는 플라즈마 상태로 전환하는 단계를 포함하지만 이에 반드시 제한되지는 않는다. 이러한 원소는 크세논, 리튬 및 주석을 포함하지만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
이러한 하나의 방법에서, 흔히 레이저 생성 플라즈마("LPP")로 불리는 원하는 플라즈마는 레이저 빔으로, 예를 들어 액적, 스트림, 또는 와이어의 형태의 소스 물질을 조사함으로써 생성될 수 있다. 또 다른 방법에서, 흔히 방전 생성 플라즈마("DPP")로 불리는 원하는 플라즈마는 적절한 방출선을 갖는 소스 물질을 한 쌍의 전극 사이에 위치시키고, 전극들 사이에 전기 방전을 일으키게 함으로써 발생될 수 있다.
액적을 발생시키는 하나의 기술은 주석과 같은 타겟 물질을 용융시키는 것과, 그후 이를 약 0.5 내지 30 ㎛의 직경을 갖는 오리피스와 같은 비교적 작은 직경의 오리피스를 통하여 고압 하에서 강제로 밀어내어 약 30 ㎧ 내지 약 150㎧의 범위 내의 액적 속도를 갖는 액적의 스트림을 생성하는 것을 포함하고 있다. 대부분의 조건 하에서, 레일리 분열(Rayleigh breakup)로 불리는 공정에서, 오리피스를 나가는 스트림 내에서 자연적으로 발생하는 불안정성, 예를 들어, 노이즈는 스트림을 액적으로 분열시킬 것이다. 이 액적들은 다양한 속도를 가질 수 있으며 서로 결합하여 더 큰 액적으로 합체될 수 있다.
여기서 고려되는 EUV 발생 공정에서, 분열/합체 공정을 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 액적을 LPP 구동 레이저의 광학 펄스와 동기화시키기 위하여, 불규칙 노이즈의 진폭을 초과하는 진폭을 갖는 반복적인 교란(disturbance)이 연속적인 스트림에 적용될 수 있다. 펄스화된 레이저의 반복률과 동일한 주파수 (또는 그의 높은 고조파)에서 교란을 적용시킴으로써 액적은 레이저 펄스와 동기화될 수 있다. 예를 들어, 교란은 (압전 물질과 같은) 전기-구동 가능한 소자를 스트림에 결합시키고 전기-구동 가능한 소자를 주기적 파형으로 구동시킴으로써 스트림에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 전기-구동 가능한 소자는 직경을 수축하고 확장 (나노미터 정도)할 것이다. 이 치수 변화는 직경의 대응하는 수축 및 확장을 겪는 모세관에 기계적으로 연결되어 있다. 모세관 내부의 타겟 물질, 예를 들어 용융 주석의 컬럼은 또한 노즐 출구에서 스트림 내의 속도 섭동을 유도하기 위해 직경이 수축 및 팽창 (및 길이 팽창 및 수축)된다.
본 명세서서 사용된 바와 같이, 용어 "전기-구동 가능한 소자" 및 그 파생어는 전압, 전계, 자계 또는 그 조합이 작용할 때 치수적 변화를 겪으며 또한 압전 물질, 전왜(electrostrictive) 물질, 및 자왜(magnetostrictive) 물질을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 물질 또는 구조체를 의미한다. 액적 스트림을 제어하기 위해 전기-구동 가능한 소자를 사용하기 위한 장치 및 방법이, 예를 들어 발명의 명칭이 "Faser Produced Plasma EUV Fight Source Having a Droplet Stream Produced Using a Modulated Disturbance Wave"이고 2009년 1월 15일에 공개된 미국특허출원공개 제2009/0014668 Al호 및 발명의 명칭이 "Droplet Generator with Actuator Induced Nozzle Cleaning"이고 2013년 8월 20일에 발행된 미국특허 제8,513,629호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 그 전체 내용이 참조로 포함된다.
그러나 액적을 레이저 펄스와 동기시킬 뿐만 아니라 스트림의 분열 동안에 액적을 초기에 생성된 액적보다 큰 액적으로 합체시키는 것이 바람직하다. 합체 공정의 제어를 허용하는 조건 하에서 이 합체가 이루어지는 것이 또한 바람직하다.
따라서, 이 공정의 최적화를 허용하는 방식으로 액적 발생 및 합체를 제어할 수 있어야 할 필요성이 있다.
다음은 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 하나 이상의 실시예의 간략화된 요약을 제공한다. 이 요약은 모든 고려된 실시예의 광범위한 개요가 아니며, 모든 실시예의 핵심 또는 중요 요소를 식별하거나 임의의 또는 모든 실시예의 범위를 설명하려는 것이 아니다. 이의 유일한 목적은 이후에 제시되는 보다 상세한 설명의 서두로서 하나 이상의 실시예의 일부 개념을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
한 양태에 따르면, 플라즈마 발생 시스템을 위한 타겟 물질의 스트림을 제공하도록 배열된 타겟 물질 디스펜서, 타겟 물질 디스펜서 내의 타겟 물질과 기계적으로 연결되며 제어 신호의 진폭에 기초하여 스트림 내의 속도 섭동을 유도하도록 배치된 전기-구동 가능한 소자, 및 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 공급하기 위하여 전기-구동 가능한 소자에 전기적으로 연결된 파형 발생기를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 파형 발생기는 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 상대 위상을 제어하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 제2 주기적 파형에 대한 제1 주기적 파형의 상대 위상은 제어되어 액적의 스트림의 합체 길이를 결정할 수 있다. 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수보다 클 수 있다. 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수의 정수 배일 수 있다. 제1 주기적 파형은 정현파일 수 있다. 전기-구동 가능한 소자는 압전 소자일 수 있다. 2개의 주기적 파형의 상대 위상은 타겟 물질의 스트림 내의 타겟 물질의 액적이 설정된 합체 길이 내에서 설정된 크기로 합체되도록 한다. 본 장치는 스트림을 보도록 그리고 스트림 내에서의 합체된 또는 합체되지 않은 타겟 물질을 검출하도록 배열된 검출기를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 타겟 물질 디스펜서로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계, 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계, 및 타겟 물질 디스펜서에 기계적으로 연결되고 타겟 물질 디스펜서의 출구에서 스트림 상에 속도 섭동을 도입하는 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용하는 단계를 포함하는 방법이 개시되어 있다. 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수보다 클 수 있다. 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수의 정수 배일 수 있다. 전기-구동 가능한 소자는 압전 소자일 수 있다. 제1 및 제2 주기적 파형의 상대 위상은 타겟 물질의 스트림 내의 타겟 물질의 액적이 설정된 합체 길이 내에서 설정된 크기로 합체되도록 한다.
또 다른 양태에 따르면, EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 전달 함수를 결정하는 방법이 개시되어 있으며, 본 방법은 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계, 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계; 스트림 내로 속도 섭동을 도입하도록 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용하는 단계; 및 스트림의 합체 길이, 스트림의 속도 프로파일 및 제1 주기적 파형의 진폭에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호에 응답하여 노즐에 대한 전달 함수를 결정하는 단계를 포함하고 있다.
또 다른 양태에 따르면, EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 전달 함수를 결정하는 방법이 개시되어 있으며, 본 방법은 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계, 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계, 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자로 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계, 제1 주기적 파형의 진폭을 감소시키는 단계; 액적이 완전히 합체되는지 여부를 결정하기 위하여 하류 지점에서 스트림을 관찰하는 단계, 및 관찰된 스트림 내의 액적들이 완전히 합체되는 것을 멈출 때 제1 주기적 파형의 진폭에 기초한 제어 신호에 응답하여 액적 발생기에 대한 전달 함수를 결정하는 단계를 포함하고 있다.
또 다른 양태에 따르면, EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기를 제어하는 방법이 개시되어 있으며, 본 방법은 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계, 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계, 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계, 및 제1 주기적 파형에 대한 제2 주기적 파형의 상대 위상을 조정함으로써 스트림의 합체 길이를 제어하는 단계를 포함하고 있다.
또 다른 양태에 따르면, EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기를 제어하는 방법이 개시되어 있으며, 본 방법은 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계, 제1 주파수를 갖는 제1 주기적 파형과 제1 주파수의 정수 배인 제2 주파수를 갖는 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계, 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계, 및 제2 주기적 파형의 진폭을 제어함으로써 스트림의 지터(jitter)를 제어하는 단계를 포함하고 있다.
또 다른 양태에 따르면, EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 상태를 평가하는 방법이 개시되어 있으며, 본 방법은 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계, 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계, 액적 발생기 내의 타겟 물질과 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계, 제1 주기적 파형에 대한 제2 주기적 파형의 상대 위상을 조정하는 단계, 합체가 상대 위상에서 발생하는지 여부를 결정하기 위해 스트림을 관찰하는 단계, 합체가 발생하는 상대 위상의 범위를 결정하기 위해 조정 단계와 관찰 단계를 반복하는 단계, 및 결정된 범위에 기초하여 액적 발생기의 상태를 평가하는 단계를 포함하고 있다.
다양한 실시예의 구조 및 작동뿐만 아니라 본 발명의 추가 실시예, 특징 및 장점이 첨부 도면들을 참조하여 아래에 상세히 설명된다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 제한이 아닌 예로서 본 발명의 실시예의 방법 및 시스템을 예시한다. 상세한 설명과 함께, 도면은 또한 명세서에 제시된 방법 및 시스템의 원리를 설명하고 관련 분야(들)의 지식을 가진 자가 이를 제조하고 이용할 수 있게 하는 역할을 한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 노광 디바이스와 결합된 EUV 광원의 간략화된 개략도이다.
도 1a는 LPP EUV 광 라디에이터를 갖는 EUV 광원을 포함하는 장치의 간략화된 개략도이다.
도 2, 도 2a 내지 도 2c, 도 3 및 도 4는 오리피스를 나가는 스트림에서 교란을 생성하기 위해 하나 이상의 전기-구동 가능한 소자(들)를 유체와 결합시키기 위한 몇 가지 상이한 기술을 도시하고 있다.
도 5는 액적 스트림에서의 합체의 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예의 일 양태에 따라 사용될 수 있는 것과 같은 하이브리드 파형의 그래프이다.
도 6a는 속도와 합체 간의 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 실시예의 일 양태에 따라 사용될 수 있는 것과 같은 피드백을 갖는 액적 발생 시스템의 도면이다.
도 8은 실시예의 일 양태에 적용될 수 있음에 따라 가능한 위상의 개념화를 도시하고 있는 도면이다.
도 9는 합체에 대한 상대적 위상의 가능한 효과를 보여주는 도면이다.
도 1a는 LPP EUV 광 라디에이터를 갖는 EUV 광원을 포함하는 장치의 간략화된 개략도이다.
도 2, 도 2a 내지 도 2c, 도 3 및 도 4는 오리피스를 나가는 스트림에서 교란을 생성하기 위해 하나 이상의 전기-구동 가능한 소자(들)를 유체와 결합시키기 위한 몇 가지 상이한 기술을 도시하고 있다.
도 5는 액적 스트림에서의 합체의 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예의 일 양태에 따라 사용될 수 있는 것과 같은 하이브리드 파형의 그래프이다.
도 6a는 속도와 합체 간의 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 실시예의 일 양태에 따라 사용될 수 있는 것과 같은 피드백을 갖는 액적 발생 시스템의 도면이다.
도 8은 실시예의 일 양태에 적용될 수 있음에 따라 가능한 위상의 개념화를 도시하고 있는 도면이다.
도 9는 합체에 대한 상대적 위상의 가능한 효과를 보여주는 도면이다.
본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 작동은 물론 본 발명의 다른 특징 및 장점이 첨부된 도면을 참조하여 아래에 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서 내에서 설명된 특정 실시예로 제한되지 않는다는 점에 유의한다. 이러한 실시예는 단지 예시적인 목적으로 제시된다. 부가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 관련 기술 분야에 숙달된 자에게 명백할 것이다.
다양한 실시예가 이제 도면을 참조하여 설명되며, 여기서 동일한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭하기 위해 사용된다. 다음의 설명에서, 설명의 목적으로, 하나 이상의 실시예의 철저한 이해를 촉진하기 위하여 다수의 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나 일부 또는 모든 경우에, 아래에 설명된 임의의 실시예가 아래에 설명된 특정 설계 세부 사항을 채택하지 않고 실시될 수 있다는 것이 분명할 수 있다. 다른 경우에, 하나 이상의 실시예의 설명을 용이하게 하기 위하여 공지된 구조 및 디바이스는 블록도 형태로 보여지고 있다. 다음은 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 하나 이상의 실시예의 간략화된 요약을 제공한다. 이 요약은 모든 고려된 실시예의 광범위한 개요가 아니며, 모든 실시예의 핵심적인 또는 중요 요소를 식별하거나 임의의 또는 모든 실시예의 범위를 설명하려는 것이 아니다.
이러한 실시예를 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다. 다음의 설명 및 청구 범위에서, 용어 "위로", "아래로", "최상부", "최하부", "수직", "수평" 및 유사한 용어가 사용될 수 있다. 이 용어들은 상대적인 방향만을 보여주기 위한 것이며 중력과 관련된 임의의 방향을 나타내지 보여주도록 의도된 것은 아니다.
처음의 도 1을 참조하면, 전체적으로 "10"으로 지정된 EUV 포토리소그래피 장치의 일 예의 선택된 부분의 간략화된 개략적인 단면도가 보여지고 있다. 장치(10")는, 예를 들어 레지스트 코팅된 웨이퍼와 같은 기판(11)을 EUV 광의 패터닝된 빔으로 노광시키기 위해 사용될 수 있다. 장치(10")의 경우, EUV 광을 이용하는, 예를 들어 레티클과 같은, EUV 광의 빔으로 패터닝 광학계(13c)를 조명하여 패터닝된 빔을 생성하기 위한 이상의 광학계(13a, 13b) 및 패터닝된 빔을 기판(11) 상으로 투영하기 위한 하나 이상의 축소 투영 광학계(들)(13d, 13e)를 갖는 노광 디바이스(12") (예를 들어, 스테퍼, 스캐너, 스텝 앤 스캔(step and scan) 시스템, 직접 서입 시스템, 접촉 및/또는 근접 마스크를 사용하는 디바이스 등과 같은 집적 회로 리소그래피 툴)가 제공될 수 있다. 기판(11)과 패터닝 수단(13c) 사이에 제어된 상대 운동을 발생시키기 위해 기계적 조립체 (보이지 않음)가 제공될 수 있다. 도 1에서 더 보여지는 바와 같이, 장치(10")는 챔버(26")에서 EUV 광을 방출하는 EUV 광 라디에이터(22)를 포함하는 EUV 광원(20")을 포함할 수 있으며, EUV 광은 광학계(24)에 의하여 경로를 따라 노광 디바이스(12") 내로 반사되어 기판(11)을 조사한다. 조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한, 굴절, 반사, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광학 구성 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "광학계(optic)" 및 그 파생어는 입사광을 반사 및/또는 전달하는 및/또는 작동시키는 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 것으로 광범위하게 해석되는 것으로 의도되나, 이에 반드시 한정되지 않으며, 또한 광학계는 하나 이상의 렌즈, 윈도우, 필터, 웨지(wedges), 프리즘, 그리즘(grisms), 격자, 전송 섬유, 에탈론(etalons), 디퓨저, 호모지나이저(homogenizers), 검출기와 기타 장비 구성 요소, 조리개, 액시콘(axicons), 및 다층 미러, 근-수직 입사(near-normal incidence) 미러, 그레이징(grazing) 입사 미러, 정반사기, 확산 반사기 및 그들의 조합을 포함하는 미러를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "광학계" 또는 그 파생어는 EUV 출력 광 파장, 조사 레이저 파장, 계측에 적합한 파장 또는 임의의 다른 특정 파장에서와 같은 하나 이상의 특정 파장 범위(들) 내에서 단독으로 작동하거나 유리하게 작동하는 구성 요소로 제한되는 것으로 의미되지 않는다.
도 1a는 LPP EUV 광 라디에이터를 갖는 EUV 광원(20)을 포함하는 장치(10)의 구체적인 예를 도시하고 있다. 보여지는 바와 같이, EUV 광원(20)은 광 펄스의 트레인을 발생시키고 광 펄스를 광원 챔버(26) 내로 전달하기 위한 시스템(21)을 포함할 수 있다. 장치(10)의 경우, 광 펄스는 시스템(21)으로부터 그리고 챔버(26) 내로 하나 이상의 빔 경로를 따라 이동하여 조사 영역(48)에서 소스 물질을 조명할 수 있어 노광 디바이스(12) 내에서 기판 노광을 위한 EUV 광 출력을 생성한다.
도 1a에서 보여지는 시스템(21)에서의 사용에 적합한 레이저는 펄스화된 레이저 디바이스, 예를 들어 9.3 ㎛ 또는 10.6 ㎛에서, 예를 들어 DC 또는 RF 여기로 방사선을 생성하며 비교적 높은 전력, 예를 들어 10 ㎾ 이상 및 높은 펄스 반복률, 예를 들어 50 ㎑ 이상에서 작동하는 펄스화된 가스 방전 CO2 레이저 디바이스를 포함할 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 레이저는 다수의 증폭 단계를 갖는 발진기-증폭기 구성 (예를 들어, 마스터 발진기/전력 증폭기(MOPA) 또는 전력 발진기/전력 증폭기(POPA))을 갖는 그리고 비교적 낮은 에너지와 높은 반복률을 갖는 Q-스위칭된 발진기에 의해 시작되는, 예를 들어 100 ㎑ 동작이 가능한 시드 펄스(seed pulse)를 갖는, 축류 RF-펌핑된 CO2 레이저일 수 있다. 발진기로부터, 레이저 펄스는 그후 조사 영역(48)에 도달하기 전에 증폭, 성형 및/또는 집속될 수 있다. 연속적으로 펌핑된 CO2 증폭기가 레이저 시스템(21)을 위하여 사용될 수 있다. 대안적으로, 레이저는 액적이 광학 캐비티의 하나의 미러의 역할을 하는 소위 "자기-타겟팅(self-targeting)" 레이저 시스템으로서 구성될 수 있다.
적용에 따라, 다른 유형의 레이저, 예를 들어 높은 전력 및 높은 펄스 반복률에서 작동하는 엑시머 또는 분자 불소 레이저가 또한 적합할 수 있다. 예를 들어 다른 예는 섬유, 로드, 슬래브(slab) 또는 디스크형 능동 매질을 갖는 고체 레이저, 하나 이상의 챔버, 예를 들어 발진기 챔버와 하나 이상의 증폭 챔버 (증폭 챔버들은 병렬 또는 직렬이다)을 갖는 다른 레이저 구조(laser architectures), 마스터 발진기/전력 발진기(MOPO) 배열체, 마스터 발진기/전력 링 증폭기(MOPRA) 배열체를 포함하며, 또는 하나 이상의 엑시머, 분자 불소 또는 CO2 증폭기 또는 발진기 챔버를 시드(seed)하는 고체 레이저가 적합할 수 있다. 다른 디자인이 적합할 수 있다.
일부 예에서, 소스 물질은 먼저 프리-펄스(pre-pulse)에 의해 조사될 수 있으며 그 후 메인 펄스(main pulse)에 의해 조사될 수 있다. 프리-펄스 시드와 메인 펄스 시드(seed)는 단일 발진기 또는 2개의 개별 발진기에 의해 발생될 수 있다. 일부 설정에서, 하나 이상의 공통 증폭기가 프리-펄스 시드와 메인 펄스 시드 모두를 증폭시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 배열체를 위하여, 프리 펄스 시드와 메인 펄스 시드를 증폭시키기 위해 별도의 증폭기가 사용될 수 있다.
도 1a는 또한 본 장치(10)가 레이저 소스 시스템(21)과 조사 부위(48) 사이에 빔을 확대, 조향(steering) 및/또는 집속하는 것과 같은 빔 조절을 위한 하나 이상의 광학계를 갖는 빔 조절 유닛(50)을 포함할 수 있다는 것을 보여주고 있다. 예를 들어, 레이저 초점을 챔버(26) 내의 상이한 위치로 조종하기 위하여 하나 이상의 미러, 프리즘, 렌즈 등을 포함할 수 있는 조향 시스템이 제공되고 배치될 수 있다. 예를 들어, 조향 시스템은 제1 미러를 2차원으로 독립적으로 이동시킬 수 있는 팁-틸트(tip-tile) 액추에이터 상에 장착된 제1 평면 미러 및 제2 미러를 2차원으로 독립적으로 이동시킬 수 있는 팁-틸트 액추에이터 상에 장착된 제2 평면 미러를 포함할 수 있다. 이러한 배열체로, 조향 시스템은 빔 전파의 방향 (빔 축)에 실질적으로 직교하는 방향으로 초점을 제어 가능하게 이동시킬 수 있다.
빔 조절 유닛(50)은 빔을 조사 부위(48)에 집속하고 빔 축을 따라 초점의 위치를 조정하기 위한 집속 조립체를 포함할 수 있다. 집속 조립체를 위하여, 빔 축을 따른 방향으로의 이동을 위한 액추에이터에 연결되는, 집속 렌즈 또는 미러와 같은 광학계가 사용되어 초점을 빔 축을 따라 이동시킬 수 있다.
도 1a에서 더 보여지는 바와 같이, EUV 광원(20)은 또한, 예를 들어 주석 액적과 같은 소스 물질을 챔버(26)의 내로 조사 영역(48)으로 전달하는 소스 물질 전달 시스템(90)을 포함할 수 있으며, 여기서 액적은 시스템(21)으로부터의 광 펄스와 상호 작용하여 궁극적으로 플라즈마를 생성하고 EUV 방출을 발생시켜 노광 디바이스(12) 내에서 레지스트 코팅된 웨이퍼와 같은 기판을 노광시킬 것이다. 다양한 액적 디스펜서 구성 및 그의 상대적인 이점에 관한 보다 상세한 사항은, 예를 들어 2011년 1월 18일에 발행된, 발명의 명칭이 ""Systems and Methods for Target Material Delivery in a Laser Produced Plasma EUV Light Source"인 미국 특허 제7,872,245호, 2008년 7월 29일에 발행된, 발명의 명칭이 "Method and Apparatus For EUV Plasma Source Target Delivery"인 미국 특허 제7,405,416호, 및 2008년 5월 13일에 발행된, 발명의 명칭이 "LPP EUV Plasma Source Material Target Delivery System"인 미국 특허 제7,372,056호에서 찾을 수 있으며, 이들의 각각의 내용은 원용되어 통합된다.
기판 노광을 위하여 EUV 광 출력을 생성하기 위한 소스 물질은 주석, 리튬, 크세논 또는 이의 조합을 포함하는 물질을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. EUV 방출 요소, 예를 들어 주석, 리튬, 크세논 등은 액체 액적 및/또는 액체 액적 내에 함유된 고체 입자의 형태일 수 있다. 예를 들어, 원소 주석은 순수 주석, 주석 화합물, 예를 들어 SnBr4, SnBr2, SnH4, 주석 합금, 예를 들어 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금, 또는 이들의 조합으로서 사용될 수 있다. 사용되는 물질에 따라, 소스 물질은 상온 또는 거의 상온을 포함하는 다양한 온도에서 (예를 들어, 주석 합금, SnBr4), 상승된 온도에서 (예를 들어, 순수 주석) 또는 상온 아래의 온도에서 (예를 들어, SnH4) 조사 영역에 제공될 수 있으며, 일부 경우에, 비교적 휘발성, 예를 들어 SnBr4일 수 있다.
도 1a를 참조하여 계속하면, 장치(10)는 또한 EUV 컨트롤러(60)를 포함할 수 있으며, 이 컨트롤러는 또한 시스템(21) 내의 디바이스를 제어하기 위한 구동 레이저 제어 시스템(65)을 포함하여, 그에 의하여 챔버(26) 내로의 전달을 위한 및/또는 빔 조절 유닛(50) 내의 광학계의 이동을 제어하기 위한 광 펄스를 발생시킬 수 있다. 본 장치(10)는 또한, 예를 들어 조사 영역(48)에 대한 하나 이상의 액적의 위치를 나타내는 출력을 제공하는 하나 이상의 액적 이미저(imager)(70)를 포함할 수 있는 액적 위치 검출 시스템을 포함할 수 있다. 이미저(들)(70)는 이 출력을 액적 위치 검출 피드백 시스템(62)에 제공할 수 있으며, 이 시스템은 예를 들어 액적 위치 및 궤적을 계산할 수 있고, 이로부터 액적 오차가 예를 들어 액적 별로 또는 평균적으로 계산될 수 있다. 액적 오차는 그후 컨트롤러(60)에 입력으로서 제공될 수 있으며, 컨트롤러는 예를 들어 위치, 방향 및/또는 타이밍 보정 신호를 시스템(21)에 제공하여 레이저 트리거 타이밍을 제어할 수 있고 및/또는 빔 조절 유닛(50) 내에서의 광학계의 이동을 제어, 예를 들어 챔버(26) 내의 조사 영역(48)으로 전달되고 있는 광 펄스의 위치 및/또는 초점력(focal power)을 변경시킬 수 있다. 또한 EUV 광원(20)을 위하여, 소스 물질 전달 시스템(90)은 컨트롤러(60)로부터의 신호 (이 신호는 일부 구현에서 위에서 설명된 액적 오차 또는 그로부터 유도된 일부 양을 포함할 수 있다)에 응답하여 작동 가능한 제어 시스템을 가져 예를 들어, 방출 포인트(release point), 초기 액적 스트림 방향, 액적 방출 타이밍 및/또는 액적 변조를 수정할 수 있어 원하는 조사 영역(48)에 도달하는 액적의 오차를 보정한다.
도 1a를 참조하여 계속하면, 본 장치(10)는 또한, 예를 들어 몰리브덴과 실리콘의 교번 층 그리고 일부 경우에 하나 이상의 고온 확산 베리어 층, 평활 층, 캡핑 층 및/또는 에칭 정지층을 갖는 단계적 다층 코팅부(graded multi-layer coating)를 갖는, 장축 회전 타원체(prolate spheroid) (즉, 그의 장축을 중심으로 회전되는 타원) 형태의 반사 표면을 갖는 근-수직 입사 컬렉터 미러와 같은 광학계(24")를 포함할 수 있다. 도 1a는 광학계(24")가 시스템(21)에 의해 발생된 광 펄스가 통과하고 조사 영역(48)에 도달하는 것을 허용하도록 개구를 갖고 형성될 수 있다는 것을 도시한다. 보여지는 바와 같이, 광학계(24")는 예를 들어 조사 영역(48) 내에 또는 근처에 제1 초점을 갖고 소위 중간 영역(40)에서 제2 초점을 갖는 장축 회전 타원체 미러일 수 있으며, 여기서 EUV 광은 EUV 광원(20)에서 출력될 수 있고 EUV 광, 예를 들어 집적 회로 리소그래피 툴을 이용하여 노광 디바이스(12)에 입력될 수 있다. EUV 광을 이용하는 디바이스로의 후속 전달을 위해 광을 수집하고 중간 위치로 향하게 하기 위하여 장축 회전 타원체 미러 대신에 다른 광학계가 사용될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
수소, 헬륨, 아르곤 또는 이들의 조합과 같은 버퍼 가스가 챔버(26)로 도입, 보충 및/또는 이로부터 제거될 수 있다. 버퍼 가스는 플라즈마 방전 동안 챔버(26) 내에 존재할 수 있으며 플라즈마 발생 이온을 둔화시키도록 작용하여 광학적 열화를 감소시키고 및/또는 플라즈마 효율을 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 자기장 및/또는 전기장 (도시되지 않음)이 단독으로, 또는 버퍼 가스와 함께 사용되어 빠른 이온 손상을 감소시킬 수 있다.
도 2는 간략화된 액적 소스(92)의 구성 요소를 개략적인 형식으로 도시하고 있다. 도 2에서 보여지는 바와 같이, 액적 소스(92)는 유체, 예를 들어 용융된 주석을 압력 하에서 보유하는 저장소(94)를 포함할 수 있다. 또한, 보여지는 바와 같이 저장소(94)는 가압 유체(96)가 연속적인 스트림(100)을 형성하는 오리피스를 통해 흐르는 것을 허용하는 오리피스(98)를 갖고 형성될 수 있으며, 연속적인 스트림은 그후 복수의 액적(102a, 102b)으로 부서진다.
도 2를 참조하여 계속하면, 보여지는 액적 소스(92)는 유체(96)와 작동 가능하게 결합된 전기-구동 가능한 소자(104) 및 전기-구동 가능한 소자(104)를 구동시키는 신호 발생기(106)를 갖는, 유체 내에 교란을 생성하는 하위(sub) 시스템을 더 포함하고 있다. 도 2a 내지 도 2c, 도 3 및 도 4는 하나 이상의 전기-구동 가능한 소자(들)가 유체와 작동 가능하게 결합되어 액적을 생성할 수 있는 다양한 방식을 보여주고 있다. 도 2a로 시작하면, 유체가 약 0.5 내지 0.8 ㎜의 내부 직경 및 약 10 내지 50 ㎜의 길이를 갖는 튜브(110), 예를 들어 모세관을 통해 압력 하에서 저장소(108)로부터 강제로 흐르도록 되고 튜브(110)의 오리피스(114)를 나가는 연속적인 스트림(112)을 생성하며 스트림은 이후 액적(116a, 116b)으로 분해되는 배열체가 보여지고 있다. 보여지는 바와 같이, 전기-구동 가능한 소자(118)는 튜브에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전기-구동 가능한 소자는 튜브(110)를 편향시키고 스트림(112)을 교란시키기 위해 튜브(110)에 연결될 수 있다. 도 2b는 저장소(120), 튜브(l22) 및 한 쌍의 전기-구동 가능한 소자(124, 126)를 갖는 유사한 배열체를 보여주고 있으며, 이들 각각은 각각의 주파수에서 튜브(122)를 편향시키기 위해 튜브(122)에 연결되어 있다. 도 2c는 플레이트(128)가 저장소(130) 내에 이동 가능하게 위치되어 오리피스(132)를 통해 유체에 힘을 가하여 스트림(134)을 생성하며 스트림은 액적(136a, 136b)으로 분해되는 또 다른 변형 예를 보여주고 있다. 보여지는 바와 같이, 힘이 플레이트(128)에 가해질 수 있으며, 하나 이상의 전기-구동 가능한 소자(138)가 플레이트에 결합되어 스트림(134)을 방해할 수 있다. 모세관이 도 2c에서 보여지는 실시예와 사용될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
도 3은 유체가 연속적인 스트림(144)을 생성하는 튜브(142)를 통해 압력 하에서 저장소(140)로부터 강제적으로 흐르도록 되고 튜브(142)의 오리피스(146)를 나가며 스트림은 이후 액적(148a, 148b)으로 분해되는 또 다른 변형 예를 보여주고 있다. 보여지는 바와 같이, 예를 들어 링-형상 또는 원통형 튜브 형상을 갖는 전기-구동 가능한 소자(150)가 튜브(142)의 원주를 둘러싸도록 위치될 수 있다. 구동될 때, 전기-구동 가능한 소자(150)는 튜브(142)를 선택적으로 압착 및/또는 압착 해제하여 스트림(144)을 교란시킬 수 있다. 튜브(142)를 각각의 주파수에서 선택적으로 압착하기 위해 2개 이상의 전기-구동 가능한 소자가 이용될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
도 4는 유체가 연속적인 스트림(144')을 생성하는 튜브(142')를 통해 압력 하에서 저장소(140')로부터 강제로 흐르도록 되고 튜브(142')의 오리피스(146')를 나가며 스트림은 이후 액적(148a', 148b')으로 분해되는 또 다른 변형 예를 보여주고 있다. 보여지는 바와 같이, 예를 들어 링-형상을 갖는 전기-구동 가능한 소자(150a)는 튜브(142')의 원주를 둘러싸도록 위치될 수 있다. 구동될 때, 전기-구동 가능한 소자(150a)는 튜브(142')를 선택적으로 압착하여 스트림(144')을 교란시키고 액적을 생성할 수 있다. 도 4는 또한 예를 들어 링-형상을 갖는 제2 전기-구동 가능한 소자(150b)가 튜브(142')의 원주를 둘러싸도록 위치될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 구동될 때, 전기-구동 가능한 소자(150b)는 튜브(142')를 선택적으로 압착하여 스트림(144')을 방해하고 오리피스(152)로부터 오염물을 제거할 수 있다. 보여지는 실시예를 위하여, 전기-구동 가능한 소자(150a 및 150b)는 동일한 신호 발생기에 의해 구동될 수 있거나, 상이한 신호 발생기가 사용될 수 있다. 아래에 더 설명되는 바와 같이, 상이한 파형 진폭, 주기 주파수 및/또는 파형 형상을 갖는 파형이 사용되어 EUV 출력을 위한 액적을 생성하기 위해 전기-구동 가능한 소자(150a)를 구동시킬 수 있다. 전기-구동 가능한 소자는 상이한 초기 속도를 갖는 액적을 발생시키는 유체에서 교란을 생성하여 적어도 일부 인접 액적 쌍이 조사 영역에 도달하기 전에 함께 합체되게 한다. 초기 액적 대 합체된 액적의 비율은 2, 3 이상, 그리고 일부 경우에는 수십, 수백 또는 그 이상일 수 있다.
따라서, 분해/합체 공정의 제어는 액적들이 조사 영역에 도달하기 전에 충분히 합체되고 합체된 액적을 조사하는데 사용되고 있는 레이저의 펄스 속도에 대응하는 주파수를 갖도록 액적을 제어하는 것을 포함하고 있다. 실시예의 일 양태에 따르면, 다수의 전압 파형으로 구성된 하이브리드 파형이 전기-구동 가능한 소자에 공급되어 레일리 분열 마이크로 액적의 합체 공정을 레이저 펄스 레이트(laser pulse rate)에 대응하는 주파수의 완전하게 합체된 액적으로 제어한다. 파형은 전압 또는 전류 신호로 한정될 수 있다. 또 다른 양태에 따르면, 축상(on-axis) 액적 속도 프로파일은 합체의 하류의 고정된 위치에서 액적 스트림을 이미징함으로써 얻어지며 액적 발생/합체 공정을 제어하기 위한 피드백으로서 사용된다. 이미징의 형태로서, 액적 통과를 제시간 내에 해결하고 이 정보로부터 액적 합체 패턴을 재구성하기 위해 광 베리어(light barrier)를 사용할 수 있다.
하이브리드 파형의 사용은 사용자가 완전히 합체된 액적의 고정 포인트 하류에서의 이미징 계측으로부터의 피드백을 사용하여 사용자 특정 주파수에서 특정 액적 합체 길이를 목표로 할 수 있게 한다. 한 형태의 하이브리드 파형은 (1) 레이저 펄스 속도와 실질적으로 동일한 기본 주파수에서의 정현파 및 (2) 더 높은 주파수 주기적 파형으로 구성될 수 있다. 더 높은 주파수는 기본 주파수의 배수이다. 하이브리드 파형 공정의 사용은 또한 축상 타겟 물질 스트림 속도 섭동/프로파일의 노즐 전달 함수 결정을 가능하게 하며, 이 프로파일은 결과적으로 전기-구동 가능한 소자를 구동하는 하이브리드 파형의 매개변수를 최적화하는데 사용될 수 있다.
하이브리드 파형 공정의 사용은 전체 액적 합체 공정을 노즐로부터의 거리의 함수로서 진전되는 일련의 복수의 하위-합체 단계 또는 체제(regimes)로 분해한다. 이것은 도 5에 보여지고 있다. 예를 들어, 제1 체제에서, 즉, 타겟 물질이 처음 노즐을 나갈 때, 타겟 물질은 속도-섭동된 정상 스트림 형태이다. 제2 체제에서, 스트림은 다양한 속도를 갖는 일련의 미세 액적(microdroplets)으로 분해된다. 진행(flight) 시간으로 또는 노즐로부터의 거리에 의해 측정된 제3 체제에서, 미세 액적은 서로에 대해 변하는 속도를 갖는, 하위-합체된 액적으로 지칭되는 중간 크기의 액적으로 합체된다. 제4 체제에서, 하위-합체된 액적은 원하는 최종 크기를 갖는 액적들로 합체된다. 하위-합체 단계의 수는 달라질 수 있다. 노즐로부터 액적들이 그들의 최종 합체 상태에 도달하는 지점까지의 거리는 합체 거리이다.
하이브리드 파형의 예의 일부 특성이 이제 도 6과 관련하여 설명될 것이다. 도 6의 상부 파형은 일반적으로, 액적을 기화시키기 위해 사용되는 레이저의 펄스 레이트와 동일하거나 그렇지 않으면 관련된 주파수를 갖는 기본 파형이다. 임의의 주기파가 사용될 수 있다; 이 예에서 기본 파형은 정현파이다. 도 6에서의 하부 파형은 일반적으로, 기본 파형의 주파수의 정수 배인 주파수를 갖는 더 높은 주파수 파형이다. 임의의 주기파가 사용될 수 있다; 이 예에서 더 높은 주파수 파형은 일련의 삼각 스파이크이다. 이 2개의 파형은 중첩되어 하이브리드 파형을 얻는다.
하이브리드 파의 양 성분인 저주파 정현파와 더 높은 주파수 주기적 파형의 조합 (중첩)은 액적의 완전한 합체를 달성할 수 있다. 이는 방금 설명된 것과 같은 하이브리드 파형을 전기-구동 가능한 소자에 적용하는 효과를 보여주는 도 6에서 보여지고 있다. 도 6a의 최상부 그래프는 기본 파의 한 주기의 적용에 걸쳐 전기-구동 가능한 소자의 영향 하에서 노즐에 의해 방출되고 있는 액적에 대한 결과적인 속도 분포를 보여주고 있다. 도 6a의 하부 그래프는 전기-구동 가능한 소자의 영향 하에서 노즐에 의해 방출되고 있는 액적에 대한 합체 패턴이다. 최하부 그래프의 x-축은 한 그룹의 액적 내에서의 위치다. 그룹은 구동 전압의 한 주기 동안 방출되는 액적의 모음이다. y-축은 노즐로부터의 거리이다. 속도 변화 때문에, 하위-합체된 액적(300)과 같은 더 빠른 액적은 초기에 더 느린 액적을 따라잡아서 합체되어 완전히 합체된 액적(310)을 형성할 것인 반면에; 더 느린 액적은 나중에 더 빠른 액적에 따라 잡힐 것이다. 미세 액적의 예비 합체 결과로서 하위-합체된 액적 자체는 도면에서 보여지지 않는다는 것이 이해될 것이다. 액적의 일부가 메인 액적에 집중되지 않으면, 그후 "위성(satellite)" 액적이 있으며 완전한 합체는 달성되지 않는다.
저주파 정현파 및 더 높은 차수의 임의의 주기적 파형을 포함하는 하이브리드 파형은 먼저 사용되어 중간 사인 주파수(f1)에서 액적을 하위-합체시킬 수 있다. 제2 단계에서, 또 다른 하이브리드 파형이 사용되어 레이저 펄스 레이트와 일치할 수 있는 더 낮은 주파수(f2)에서 주 합체를 달성할 수 있다. 더 낮은 사인 주파수(f2)와 결합될 때, 사인 주파수(f1)를 갖는 하이브리드 파형은 더 낮은 주파수(f2)에서 합체를 제공하는 하이브리드 파형의 고주파 임의 파형으로 간주될 수 있다. 파형을 스태거링하는 이 공정은 여러 번 반복될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 노즐(220)의 모세관(210) 주위에 위치되어 있는 전기-구동 가능한 소자(200)가 보여지고 있다. 전기-구동 가능한 소자(200)는 하이브리드 파형 발생기(230)로부터의 전기 에너지를 변환시켜 모세관(210)에 변화하는 압력을 가한다. 이는 노즐(220)을 나가는 용융된 타겟 물질(240)의 스트림(240)에 속도 섭동을 도입한다. 타겟 물질은 궁극적으로 카메라(250)에 의해 이미지화되는 액적으로 합체된다. 본 명세서 내에서의 "이미지화되는"은 액적의 존재 또는 부재의 단순한 이진 표시뿐만 아니라 액적의 이미지를 형성하는 것 모두를 포함한다. 이미징은 이미징 포인트에서 액적 스트림의 속도 프로파일을 성장시킨다. 제어 유닛(260)은 카메라(250)로부터의 이미징 데이터를 이용하여 하이브리드 파형 발생기(230)의 동작을 제어하기 위한 피드백 신호를 발생시킨다. 제어 수단(260)은 또한 또 다른 컨트롤러에서 시작될 수 있거나 사용자 입력을 기반으로 할 수 있는 제어 입력(265)에 기초하여, 저주파 주기파의 진폭과 더 높은 차수의 임의의 주기적 파형의 진폭은 물론 저주파 주기파와 더 높은 차수의 임의의 주기적 파형의 상대 위상을 제어한다. 아래에서보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 저주파 주기파와 더 높은 차수의 임의의 주기적 파형의 상대 위상은 조정되어 합체 길이를 제어할 수 있으며, 저주파 주기파의 진폭은 조정되어 액체 합체를 제어할 수 있고, 또한 더 높은 차수의 임의의 주기적 파형의 진폭은 조정되어 액적 속도 지터를 제어할 수 있다.
챔버 내에서 타겟 물질 스트림을 보호하기 위해 진공 챔버에서 타겟 물질 스트림 주위에 위치된 슈라우드(shroud)(270)가 또한 도 7에서 보여지고 있다. 슈라우드(270)는 단지 참조 위치로서 보여진다는 점 그리고 본 명세서에 개시된 본 장치는 슈라우드를 포함할 필요가 없거나 본 명세서에 개시된 방법은 슈라우드의 사용을 필요로 하지 않는다는 점이 이해될 것이다.
합체 공정이 성공적인 (즉, 원하는 합체 길이 내에서 액적을 합체시킴) 하이브리드 파형에 포함된 저주파 정현파와 고주파 주기적 파형 간의 상대 위상은 시스템의 기본 주파수에서 노즐 전달 함수를 측정하는 방법을 제공한다. 이러한 맥락에서 상대 위상의 하나의 가능한 개념화가 도 8에 도시되어 있다. 여기에서 위상은 저주파 사인에 대한 하위-합체된 액적의 위치를 결정한다. 저주파 사인이 기준으로서 선 A로 표시된 바와 같이 0을 교차할 때의 시간을 이용하여, 위상은 이 기준과 도면에서 B로 표시된 바와 같이 하위-합체된 액적의 발생 사이의 간격으로 간주될 수 있다. 도 8에 보여지는 위상은 도 6a의 하부 그래프에 보여지는 것과 같은 합체가 이루어지는 성공적인 합체를 야기하는 위상일 수 있다. 다른 크기의 위상은 다양한 크기의 액적을 갖는 스트림으로 이어지는 성공적인 합체를 야기할 수 없다.
위상은 또한 합체 길이에 영향을 미친다. 이는 도 9에서 보여지고 있다. 도 9의 좌측에 있는 그래프는 위에서 설명된 것과 같은 위상을 보여주고 있다. 위상 2에서, 도면의 우측부에서의 도면 내의 하위-합체된 액적(360, 370)들은 합체 길이 1에서 합체되는 반면, 위상 1에서는 이들은 합체 길이 1보다 큰 합체 길이 2에서 합체된다.
합체가 달성될 수 있는 위상 차의 범위는 위상 여유(phase margin)로 간주될 수 있다. 위상 여유의 크기는 액적 발생기의 상태를 평가하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 설정된 임계 값을 초과하는 위상 여유의 크기의 변화는 액적 발생기가 유지 보수를 필요로 하거나 그의 유효 수명이 다했다는 표시로서 사용될 수 있다.
노즐 전달 함수는 특정 주파수에서 단위 인가 전압 당 노즐 출구에서 획득되는 속도 섭동으로 한정될 수 있다. 고려된 노즐 전달 함수의 경우, 전기-구동 가능한 소자에 적용되는 신호 (주파수, 크기 및 위상에 의하여 특징지어짐)가 입력인 반면, 액체 분출(liquid jet)에 부과된 속도 섭동은 출력이다. 합체 길이는 하이브리드 파형의 사인 성분의 진폭에 따라 다르다. 더 큰 사인 진폭은 증가된 속도 섭동을 의미하며, 이런 이유로 합체 길이는 감소한다.
전달 함수 결정은 합체 공정이 중단될 때까지 하이브리드 파형 전압의 저주파 정현파 성분의 진폭을 줄임으로써 현장에서 확증될 수 있다. 고정 위치에서, 저주파에 대한 액적 합체가 실패하는 시기를 검출하기 위해 계측이 사용될 필요가 있다. 이 시점에서 전달 함수는 노즐 출구와 고정 계측 지점의 위치 사이의 간단한 진행 시간 계산을 사용하여 결정될 수 있다. 이 방법의 정확도는 더 높은 주파수 하위-합체 액적의 성공적인 실현에 근거를 둔다. 더 높은 파형 성분의 주파수가 저주파 정현파 성분의 주파수의 정수 배인 한, 임의의 주어진 주파수 쌍에 대한 전달 함수 계산을 결정하기 위해 본 방법이 반복될 수 있다. 이 전달 함수는 그후 피드백 루프에서 사용되어 전기-구동 가능한 소자에 가해지는 전압 진폭을 최적화시킬 수 있다. 전달 함수는 또한 액적 발생기에 대한 지표로서 사용될 수 있다. 최적화는 전형적으로 합체 길이를 특정 요구 조건으로 조정하는 것을 목표로 한다. LPP 소스에서, 합체는 조사 영역 외부에서 완료되어야 한다. 전달 함수의 크기는 관계에 따라 결정될 수 있다.
여기서 
는 기본 주파수(fo)에서의 전달 함수 크기이며, u는 스트림을 이미징함으로서 결정된 것과 같은 액적 스트림 속도이고, lc는 합체 길이이며, V는 합체 길이에서의 정현파 성분의 전압 진폭이고, f는 액적 주파수이며, 
는 임의적인 보정 계수이다. 다시, 전달 함수는 액적 발생기의 상태를 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전달 함수의 변경은 액적 발생기가 유지 보수를 필요로 하거나 유효 수명의 끝에 도달하고 있다는 것의 표시로 사용될 수 있다.
따라서, 일 양태에 따르면, 실시예는 계측 피드백으로 액적 합체를 하나 이상의 하위-액적 단계로 분해하는 것을 포함한다. 실시예는 또한 고정 계측 지점에서 고주파 및 저주파 압전 여기 신호 사이의 상대 위상 여유를 사용하여 노즐 전달 함수를 측정하는 단계를 포함한다. 문제의 위상에 대한 값의 특정 범위를 위하여, 더 낮은 주파수에 대한 액적 합체가 달성될 수 있다. 이용 가능한 위상 여유에 관한 이 정보는 합체 길이를 도출하는 데 사용될 수 있다. 위상 여유와 결과적인 합체 길이 사이의 관계는 하기 식에 의해 주어진다:
여기서 lc는 합체 길이, l계측은 노즐로부터의 계측의 거리, PM은 여유, 그리고 N은 저주파 정현파에 대한 고주파수 임의 파형의 주파수 승수(frequency multiplier)이다. 합체된 액적을 갖는 위상 영역의 중심은 최소 합체를 제공한다.
하이브리드 파형은 여러 매개변수에 의해 특징지어질 수 있다. 정확한 매개변수의 수는 여러 조정 매개변수를 가질 수 있는 더 높은 주파수 임의 주기적 파형의 선택에 좌우된다. 사인 전압(sine voltage), 더 높은 주파수 파형의 전압 및 상대 위상은 일반적으로 특징적인 매개변수에 포함된다. 사인 전압 및 위상이 합체 길이를 결정하는 반면에, 위에서 제시된 바와 같이, 더 높은 주파수 임의의 주기적 파형의 전압은 저주파 액적의 속도 지터를 제어한다. 액적의 속도 지터(velocity jitter)는 액적 타이밍의 변화를 초래한다. 일반적으로, 액적 타이밍은 레이저 펄스와의 액적의 동기화를 가능하게 하기 위해 제한되어야 한다.
실시예는 또한 완전히 합체된 액적의 하류의 고정 위치에서의 계측을 사용하여 액적 합체 길이를 타겟팅(targeting)하는 것을 포함한다. 실시예는 또한 합체 길이 및 주 액적 지터(main droplet jitter), 즉 액적 타이밍 및 위치의 반복성을 독립적으로 최적화하는 것을 포함한다.
본 발명은 특정 기능 및 그 관계의 구현을 도시하고 있는 기능적 구성 요소(building blocks)의 도움으로 설명되었다. 이 기능적 구성 요소의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 임의로 한정되었다. 특정 기능 및 그의 관계가 적절히 수행되는 한 다른 경계가 한정될 수 있다.
특정 실시예의 앞선 설명은, 다른 이들이 과도한 실험없이 그리고 본 발명의 전체적인 개념에서 벗어남이 없이 다양한 적용을 위하여 종래 기술 내의 지식을 적용함으로써 이러한 특정 실시예를 용이하게 수정 및/또는 조정할 수 있도록 본 발명의 전반적인 특성을 완전히 밝힐 것이다. 따라서, 이러한 적응 및 수정은 본 명세서에 제시된 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 실시예의 등가물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서 내의 문구 또는 용어는 설명의 목적을 위한 것이지 제한하려는 것이 아니며 따라서 본 명세서의 용어 또는 문구는 교시 및 지침에 비추어 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명의 폭 및 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구범위 및 그의 등가물에 따라서만 한정되어야 한다.
본 발명의 다른 양태는 다음의 번호가 부여된 항목에 제시되어 있다:
1. 본 장치는 플라즈마 발생 시스템을 위한 타겟 물질의 스트림을 제공하도록 배열된 타겟 물질 디스펜서;
타겟 물질 디스펜서 내의 타겟 물질과 기계적으로 연결되며 제어 신호의 진폭에 기초하여 스트림 내의 속도 섭동을 유도하도록 배치된 전기-구동 가능한 소자; 및
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 공급하기 위하여 전기-구동 가능한 소자에 전기적으로 연결된 파형 발생기를 포함하고 있다.
2. 항목 1의 장치에 있어서, 파형 발생기는 제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 상대 위상을 제어하기 위한 수단을 포함하고 있다.
3. 항목 2의 장치에 있어서, 제2 주기적 파형에 대한 제1 주기적 파형의 상대 위상은 제어 가능하여 액적의 스트림의 합체 길이를 결정한다.
4. 항목 1의 장치에 있어서, 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수보다 크다.
5. 항목 1의 장치에 있어서, 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수의 정수 배이다.
6. 항목 1의 장치에 있어서, 제1 주기적 파형은 정현파이다.
7. 항목 1의 장치에 있어서, 전기-구동 가능한 소자는 압전 소자이다.
8. 항목 1의 장치에 있어서, 제1 주기적 파형과 제2주기적 파형의 상대 위상은 타겟 물질의 스트림 내의 타겟 물질의 액적이 설정된 합체 길이 내에서 설정된 크기로 합체되도록 한다.
9. 항목 1의 장치는 스트림을 보도록 그리고 스트림 내에서의 합체된 또는 합체되지 않은 타겟 물질을 검출하도록 배열된 검출기를 더 포함하고 있다.
10. 본 방법은
타겟 물질 디스펜서로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계; 및
타겟 물질 디스펜서에 기계적으로 연결되고 타겟 물질 디스펜서의 출구에서 스트림 상에 속도 섭동을 도입하는 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용하는 단계를 포함하고 있다.
11. 항목 10의 방법에 있어서, 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수보다 크다.
12. 항목 10의 방법에 있어서, 제2 주기적 파형의 주파수는 제1 주기적 파형의 주파수의 정수 배이다.
13. 항목 10의 방법에서, 전기-구동 가능한 소자는 압전 소자이다.
14. 항목 10의 방법에 있어서, 제1 주기적 파형과 제2주기적 파형의 상대 위상은 타겟 물질의 스트림 내의 타겟 물질의 액적이 설정된 합체 길이 내에서 설정된 크기로 합체되도록 한다.
15. EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 전달 함수를 결정하는 방법은,
액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계; 및
스트림 내로 속도 섭동을 도입하도록 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용하는 단계; 및
스트림의 합체 길이, 스트림의 속도 프로파일 및 제1 주기적 파형의 진폭에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호에 응답하여 노즐에 대한 전달 함수를 결정하는 단계를 포함하고 있다.
16. EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 전달 함수를 결정하는 방법은,
액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계;
제1 주기적 파형의 진폭을 감소시키는 단계;
액적이 완전히 합체되는지 여부를 결정하기 위하여 하류 지점에서 스트림을 관찰하는 단계; 및
관찰된 스트림 내의 액적들이 완전히 합체되는 것을 멈출 때 제1 주기적 파형의 진폭에 기초한 제어 신호에 응답하여 액적 발생기에 대한 전달 함수를 결정하는 단계를 포함하고 있다.
17. EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기를 제어하는 방법은,
액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계; 및
제1 주기적 파형에 대한 제2 주기적 파형의 상대 위상을 조정함으로써 스트림의 합체 길이를 제어하는 단계를 포함하고 있다.
18. EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기를 제어하는 방법은,
액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주파수를 갖는 제1 주기적 파형과 제1 주파수의 정수 배인 제2 주파수를 갖는 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계; 및
제2 주기적 파형의 진폭을 제어함으로써 스트림의 지터를 제어하는 단계를 포함하고 있다.
19. EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 상태를 평가하는 방법은,
액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
액적 발생기 내의 타겟 물질과 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 스트림 내로 도입시키는 단계;
제1 주기적 파형에 대한 제2 주기적 파형의 상대 위상을 조정하는 단계;
합체가 상대 위상에서 발생하는지 여부를 결정하기 위해 스트림을 관찰하는 단계;
합체가 발생하는 상대 위상의 범위를 결정하기 위해 조정 단계와 관찰 단계를 반복하는 단계; 및
결정된 범위에 기초하여 액적 발생기의 상태를 평가하는 단계를 포함하고 있다.
Claims (19)
- 플라즈마 발생 시스템을 위한 타겟 물질의 스트림을 제공하도록 배열된 타겟 물질 디스펜서;
상기 타겟 물질 디스펜서 내의 타겟 물질과 기계적으로 연결되며 제어 신호의 진폭에 기초하여 상기 스트림 내의 속도 섭동을 유도하도록 배치된 전기-구동 가능한 소자; 및
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 공급하기 위하여 상기 전기-구동 가능한 소자에 전기적으로 연결된 파형 발생기를 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 파형 발생기는 상기 제1 주기적 파형과 상기 제2 주기적 파형의 상대 위상을 제어하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제2 주기적 파형에 대한 상기 제1 주기적 파형의 상기 상대 위상은 제어되어 상기 액적의 스트림의 합체 길이를 결정하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 주기적 파형의 주파수는 상기 제1 주기적 파형의 주파수보다 큰, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 주기적 파형의 주파수는 상기 제1 주기적 파형의 주파수의 정수 배인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 주기적 파형은 정현파인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전기-구동 가능한 소자는 압전 소자인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 주기적 파형과 상기 제2 주기적 파형의 상대 위상은 타겟 물질의 스트림 내의 타겟 물질의 상기 액적이 설정된 합체 길이 내에서 설정된 크기로 합체되도록 하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 스트림을 보도록 그리고 상기 스트림 내에서의 합체된 또는 합체되지 않은 타겟 물질을 검출하도록 배열된 검출기를 더 포함하는, 장치.
- 타겟 물질 디스펜서로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계; 및
상기 타겟 물질 디스펜서에 기계적으로 연결되고 상기 타겟 물질 디스펜서의 출구에서 스트림 상에 속도 섭동을 도입하는 전기-구동 가능한 소자에 상기 제어 신호를 적용하는 단계를 포함하는, 방법. - 제10항에 있어서, 상기 제2 주기적 파형의 주파수는 상기 제1 주기적 파형의 주파수보다 큰, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 제2 주기적 파형의 주파수는 상기 제1 주기적 파형의 주파수의 정수 배인, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 전기-구동 가능한 소자는 압전 소자인, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 제1 주기적 파형과 상기 제2 주기적 파형의 상대 위상은 타겟 물질의 스트림 내의 타겟 물질의 상기 액적이 설정된 합체 길이 내에서 설정된 크기로 합체되도록 하는, 방법.
- EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 전달 함수를 결정하는 방법에 있어서,
상기 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
상기 스트림 내로 속도 섭동을 도입하도록 상기 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 상기 제어 신호를 적용하는 단계; 및
상기 스트림의 합체 길이, 상기 스트림의 속도 프로파일 및 상기 제1 주기적 파형의 진폭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제어 신호에 응답하여 노즐에 대한 전달 함수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 전달 함수를 결정하는 방법에 있어서,
상기 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
상기 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 상기 스트림 내로 도입시키는 단계;
상기 제1 주기적 파형의 진폭을 감소시키는 단계;
액적이 완전히 합체되는지 여부를 결정하기 위하여 하류 지점에서 상기 스트림을 관찰하는 단계; 및
상기 관찰된 스트림 내의 액적들이 완전히 합체되는 것을 멈출 때 상기 제1 주기적 파형의 진폭에 기초한 제어 신호에 응답하여 상기 액적 발생기에 대한 전달 함수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기를 제어하는 방법에 있어서,
상기 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
상기 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 상기 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 상기 스트림 내로 도입시키는 단계; 및
상기 제1 주기적 파형에 대한 상기 제2 주기적 파형의 상대 위상을 조정함으로써 상기 스트림의 합체 길이를 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기를 제어하는 방법에 있어서,
상기 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주파수를 갖는 제1 주기적 파형과 상기 제1 주파수의 정수 배인 제2 주파수를 갖는 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
상기 액적 발생기에 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 상기 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 상기 스트림 내로 도입시키는 단계; 및
상기 제2 주기적 파형의 진폭을 제어함으로써 상기 스트림의 지터(jitter)를 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - EUV 방사선을 발생시키기 위하여 액체 타겟 물질의 스트림을 시스템 내의 조사 영역에 전달하도록 맞추어진 액적 발생기의 상태를 평가하는 방법에 있어서,
상기 액적 발생기로부터 플라즈마 발생 시스템용 타겟 물질의 스트림을 제공하는 단계;
제1 주기적 파형과 제2 주기적 파형의 중첩을 포함하는 하이브리드 파형을 포함하는 제어 신호를 발생시키는 단계;
상기 액적 발생기 내의 타겟 물질과 기계적으로 연결된 전기-구동 가능한 소자에 상기 제어 신호를 적용함으로써 속도 섭동을 상기 스트림 내로 도입시키는 단계;
상기 제1 주기적 파형에 대한 상기 제2 주기적 파형의 상대 위상을 조정하는 단계;
합체가 상기 상대 위상에서 발생하는지 여부를 결정하기 위해 상기 스트림을 관찰하는 단계;
합체가 발생하는 상대 위상의 범위를 결정하기 위해 상기 조정 단계와 관찰 단계를 반복하는 단계; 및
상기 결정된 범위에 기초하여 상기 액적 발생기의 상태를 평가하는 단계를 포함하는, 방법.
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