KR20210096376A - 자기 아크 플라스마를 이용한 극자외선 포톤 발생 장치 - Google Patents

자기 아크 플라스마를 이용한 극자외선 포톤 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극자외선 포톤 발생 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치는, 내부에 애노드 중공이 형성되고, 극자외선 포톤(EUV photon)을 발생시키기 위해 양의 전극이 전기적으로 연결되는 애노드부; 상기 애노드 중공 내에 배치되고, 내부에 캐소드 중공이 형성되며, 음의 전극이 전기적으로 연결되는 캐소드부; 상기 애노드부 및 상기 캐소드부 사이에 배치되고, 상기 애노드부 및 상기 캐소드부를 서로에 대해 전기적으로 절연시키는 절연부; 및 내부에 자기장 중공이 형성되고, 상기 애노드부가 상기 자기장 중공에 배치되며, 자기장을 발생시키는 자기장부를 포함하고, 상기 캐소드부 중공을 통해 극자외선 포톤을 발생시키기 위해 플라스마 방전용 가스가 공급될 수 있다. 본 발명에 의하면, DPP(discharge produced plasma) 방식과 함께 자기 아크(magnetized arc) 플라스마 소스를 이용하여 극자외선 포톤을 발생하여 고출력 및 고효율의 극자외선 포톤을 발생할 수 있다.

Description

자기 아크 플라스마를 이용한 극자외선 포톤 발생 장치{EXTREME ULTRAVIOLET PHOTON GENERATOR USING MAGNETIZED ARC PLASMA}
본 발명은 극자외선 포톤 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라스마와 자기장을 이용하여 극자외선 포톤을 발생시키는 극자외선 포톤 발생 장치에 관한 것이다.
극자외선 포톤(EUV photon, extreme ultraviolet photon)은 초미세 반도체 핵심 공정인 포토 리소그래피(photo lithography) 등에 이용된다. 극자외선 포토 리소그래피의 경우, 극자외선 포톤을 이용하여 기존 엑시머 레이저로 가공하기 어려운 10nm보다 미세한 가공을 할 수 있다. 이를 위해 극자외선 포톤을 발생시키는 기술이 중요하다.
종래에 LPP(laser-produced plasma) 방식으로 극자외선 포톤을 생성하는 기술이 제시되었다. LPP 방식은 고출력 이산화탄소 레이저를 주석(tin) 액적(droplet)에 조사하여 주석 플라스마를 생성하고, 이때 발생하는 주석 고가이온(예컨대, Sn8-12+)으로부터 방출되는 13.5nm 파장의 극자외선 포톤을 생성한다.
그런데 이러한 LPP 방식은 500kW의 레이저 인가전력을 이용하여 250W 정도의 극자외선 포톤을 생성하기 때문에 효율이 약 0.05%이어서, 낮은 극자외선 포토 발생 효율을 가지며, 또한, 장비의 크기가 크고 가격이 매우 높은 문제가 있다.
또한, 다른 방식으로 Z 핀치(pinch) 형태의 플라스마 발생 장치를 이용하여 제논(Xe) 플라스마를 생성하고, 이때 생성된 제논 고가이온이 방출하는 극자외선 포톤을 이용하는 기술이 있다. 이때, Z 핀치 장치는 원통형의 대칭성을 갖는 플라스마 발생 장치 중 하나로, 축 방향(Z축 방향)으로 높은 플라스마 전류를 흘리고, 이로 인해 생성되는 방위각(azimuthal) 방향의 자기장을 이용하여 플라스마를 가두는 장치이다.
하지만, 이러한 Z 핀치 형태의 플라스마 발생 장치를 이용하는 경우에도 극자외선 포톤의 발생 출력이 낮은(통상 1W 내지 10W) 문제가 있다.
미국등록특허 제9268031호 (2016.02.23.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래에 비해 극자외선 포톤의 발생 효율을 높일 수 있으며, 높은 출력을 발생할 수 있는 극자외선 포톤 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치는, 내부에 애노드 중공이 형성되고, 극자외선 포톤(EUV photon)을 발생시키기 위해 양의 전극이 전기적으로 연결되는 애노드부; 상기 애노드 중공 내에 배치되고, 내부에 캐소드 중공이 형성되며, 음의 전극이 전기적으로 연결되는 캐소드부; 상기 애노드부 및 상기 캐소드부 사이에 배치되고, 상기 애노드부 및 상기 캐소드부를 서로에 대해 전기적으로 절연시키는 절연부; 및 내부에 자기장 중공이 형성되고, 상기 애노드부가 상기 자기장 중공에 배치되며, 자기장을 발생시키는 자기장부를 포함하고, 상기 캐소드부 중공을 통해 극자외선 포톤을 발생시키기 위해 플라스마 방전용 가스가 공급될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치는, 내부에 애노드 중공이 형성되고, 극자외선 포톤(EUV photon)을 발생시키기 위해 양의 전극이 전기적으로 연결되는 애노드부; 상기 애노드부 중공에 배치되고, 음의 전극이 전기적으로 연결되는 캐소드부; 상기 애노드부 및 캐소드부 사이에 배치되고, 상기 애노드부 및 상기 캐소드부를 전기적으로 절연시키는 절연부; 및 내부에 자기장 중공이 형성되고, 상기 애노드부가 상기 자기장 중공에 배치되며, 자기장을 발생시키는 자기장부를 포함하고, 상기 극자외선 포톤을 발생시키기 위한 플라스마는 상기 자기장부에 의해 발생되는 상기 자기장에 의해 상기 자기장 중공의 중심축 방향으로 모일 수 있다.
본 발명에 의하면, DPP(discharge produced plasma) 방식과 함께 자기 아크(magnetized arc) 플라스마 발생장치를 이용하여 극자외선 포톤을 발생하여 고출력 및 고효율의 극자외선 포톤을 발생할 수 있다.
또한, 이러한 자기 아크 플라스마 발생장치를 이용하여 대용량으로 극자외선 포톤을 발생시킬 수 있어, 종래의 LPP 방식의 극자외선 포토 리소그래피 소스나 Z 핀치 형태의 플라스마 발생장치를 이용하는 기술을 대체할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 다음의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명이 명료해지도록 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 극자외선 포톤 발생 장치(100)는, 특정한 환경 속에서 전극 간 전위차를 걸어 플라스마를 생성하는 DPP(discharge produced plasma) 방식을 이용하고, DPP 방식의 낮은 출력을 보완하기 위해 고전력 및 고전류를 인가할 수 있는 자기 아크(magnetized arc) 플라스마 발생장치를 이용하여 극자외선 포톤을 발생시키는 장치이다.
이러한 극자외선 포톤 발생 장치(100)는, 애노드(anode)부(110), 캐소드(cathode)부(120), 절연부(130), 자기장부(140) 및 전원부(150)를 포함한다. 이때, 플라스마 발생장치는, 애노드부(110), 캐소드부(120) 및 절연부(130)를 포함할 수 있다.
애노드부(110)는, 도시된 바와 같이, 내부에 애노드 중공이 형성되고, 원통 형상을 가지며, 원통 형상의 일 측에서 타 측으로 갈수록 내부 애노드 중공의 반경이 커지도록 형성된다.
즉, 애노드부(110)는 베이스부(112) 및 확장부(114)를 포함하며, 베이스부(112)의 일 측에 확장부(114)가 배치되고, 베이스부(112)와 확장부(114)가 일체의 형상을 가질 수 있다.
베이스부(112)는 내부에 중공이 형성된 원통 형상을 가지며, 소정의 길이를 가지는 형상을 갖는다.
확장부(114)는 내부에 중공이 형성되며, 베이스부(112)의 타 측에 형성되고, 타 측으로 갈수록 내부 중공의 반경이 커지는 형상을 갖는다.
베이스부(112) 및 확장부(114)는 도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 두께를 가질 수 있다.
본 실시예에서, 애노드부(110)는 전원부(150)의 (+) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 애노드부(110)는 구리 계열의 소재를 포함한다. 따라서 애노드부(110) 전체에 (+) 전극이 인가될 수 있다.
캐소드부(120)는 애노드부(110)의 베이스부(112)에 형성된 애노드 중공에 삽입되어 배치되며, 내부에 캐소드 중공이 형성된다.
캐소드부(120)는 대략 원통 형상을 가질 수 있으며, 소정의 길이를 가질 수 있는데, 본 실시예에서, 캐소드부(120)의 길이는 애노드부(110)의 베이스부(112)의 길이와 동일한 길이를 가질 수 있다.
캐소드부(120)는 전원부(150)의 (-) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 캐소드부(120)는, 텅스텐 계열의 소재를 포함한다. 예컨대, 캐소드부(120)는, 순수 텅스텐(W), 이산화토륨(ThO2)을 포함하는 텅스텐, 산화란탄륨(La2O3)이 함유된 텅스텐 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이러한 캐소드부(120)는 전원부(150)의 (-) 전극과 전기적으로 연결되어 열전자를 방출하고 높은 전자 전류를 플라스마에 공급하는 역할을 한다.
이때, 본 실시예에서, 캐소드부(120)의 캐소드 중공을 통해 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급되는데, 캐소드 중공이 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급되는 통로 역할을 한다. 플라스마 방전용 가스(Pg)는 제논(Xe) 가스, 크립톤(Kr) 가스, 주석(Sn) 가스 및 아르곤(Ar) 가스 중 하나이거나 혼합가스일 수 있다.
절연부(130)는 내부에 절연 중공이 형성되고, 소정의 두께를 가지는 원통 형상을 가질 수 있다. 절연부(130)는 애노드부(110)의 베이스부(112)에 형성된 중공에 배치될 수 있으며, 또한, 절연부(130)의 절연 중공 내에 캐소드부(120)가 배치될 수 있다.
즉, 절연부(130)는 애노드부(110)와 캐소드부(120) 사이에 배치되며, 애노드부(110)와 캐소드부(120)가 서로 전기적으로 절연되도록 배치된다. 본 실시예에서, 절연부(130)는 세라믹(ceramic) 및 보론나이트라이드(BN) 중 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 절연부(130)는 외주면이 애노드부(110)의 베이스부(112) 내주면과 접촉되고, 내주면이 캐소드부(120)의 외주면과 접촉될 수 있다. 그리고 절연부(130)는 소정의 길이를 가질 수 있는데, 베이스부(112)의 길이보다 작은 길이를 가질 수 있다.
이때, 절연부(130)는 필요에 따라 내주면이 캐소드(120)의 외주면과 접촉될 수 있으며, 외주면이 애노드부(110)와 이격된 상태로 배치될 수 있다. 그에 따라 절연부(130)와 애노드부(110) 사이에 소정의 공간이 형성될 수 있으며, 이렇게 형성된 공간을 통해 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급될 수 있다.
그리고 절연부(130)는 플라스마 방전용 가스(Pg)가 캐소드부(120)의 캐소드 중공을 통해 공급될 때, 공급되는 위치를 잡는 역할을 한다. 즉, 절연부(130)는 소정의 두께를 가짐에 따라 애노드부(110)의 베이스부(112)와 캐소드부(120) 사이에 절연부(130)의 두께만큼 이격될 수 있다.
따라서 캐소드부(120)의 캐소드 중공을 통해 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급될 때, 절연부(130) 두께의 균일한 정도에 따라 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급되는 위치가 조정될 수 있다.
예컨대, 절연부(130)의 두께가 일 측면 부분이 다른 측면 부분보다 상대적으로 얇거나 두꺼운 경우, 캐소드부(120)는 절연부(130)의 절연 중공 내에서 한 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 이 경우, 캐소드부(120)의 캐소드 중공을 통해 공급되는 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급되는 위치가 애노드부(110)의 애노드 중공에 중심축이 아닐 수 있다. 본 실시예에서, 중심축은 내부 중심으로부터 일 방향으로 연장되는 가상의 축으로 정의된다.
본 실시예에서, 플라스마 방전용 가스(Pg)는 캐소드부(120) 및 애노드부(110)의 중심축을 포함하는 캐소드부(120)의 캐소드 중공을 통해 공급되도록 절연부(130)의 두께는 균일하게 형성될 수 있다. 예컨대, 절연부(130)의 절연 중공의 중심축은 캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축이 일치할 수 있다.
이때, 필요에 따라, 플라스마 방전용 가스(Pg)는 캐소드 중공 외에도 애노드부(110) 및 절연부(130) 사이 공간을 통해 공급될 수 있다.
자기장부(140)는 내부에 중공이 형성되며, 소정의 두께를 가지는 원통 형상을 가질 수 있다. 자기장부(140)는 영구 자석이 이용될 수 있으며, 또는 필요에 따라 전자석이 이용될 수 있다.
자기장부(140)의 자기장 중공에 애노드부(110)가 삽입되어 배치될 수 있다. 이때, 본 실시예에서, 자기장부(140)의 자기장 중공의 내측면과 애노드부(110)의 외측면은 서로 접촉되지 않고 이격된 상태로 배치될 수 있다. 자기장부(140)는 소정의 길이를 가질 수 있고, 자기장부(140)의 길이는 애노드부(110)와 동일한 길이를 가질 수 있다.
자기장부(140)가 소정의 두께를 가지는 원통 형상을 가짐에 따라 자기장부(140)에서 발생된 자기장(Bf)은 자기장부(140)의 자기장 중공의 중심축 방향으로 형성된다. 따라서 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급되는 방향(캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축 방향)으로 자기장(Bf)이 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예에서, 자기장부(140)에 의해 형성된 자기장(Bf)은 도 3에 도시된 바와 같이, 애노드의 베이스부(112)에서 확장부(114) 방향으로 진행하도록 형성될 수 있다. 이때, 자기장부(140)의 길이 방향에 대한 중심축은 캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축과 일치할 수 있다.
그리고 본 실시예에서, 자기장부(140)에서 발생된 자기장(Bf)의 세기는, 플라스마 전류(PC)가 형성되었을 때, 전자는 자화되고, 양이온은 자화되지 않을 정도의 세기를 가질 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서 자기장부(140)는 수백 내지 수천 가우스의 자기장(Bf)을 발생시킬 수 있다.
전원부(150)는 애노드부(110) 및 캐소드부(120)와 전기적으로 연결되며, 애노드부(110)에 (+)극이 전기적으로 연결되고, 캐소드부(120)에 (-)극이 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 전원부(150)는 애노드부(110) 및 캐소드부(120)에 전원을 공급한다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 극자외선 포톤 발생 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
플라스마 방전용 가스(Pg)가 캐소드부(120)의 캐소드 중공과 애노드부(110) 및 절연부(130) 사이 공간을 통해 공급되며, 애노드부(110)의 베이스부(112)로부터 확장부(114)로의 방향으로 공급될 수 있다. 본 실시예에서, 플라스마 방전용 가스(Pg)는 제논(Xe) 가스, 크립톤(Kr) 가스, 주석(Sn) 가스 및 아르곤(Ar) 가스 중 하나이거나 혼합가스일 수 있다.
이렇게 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급되는 동안 애노드부(110) 및 캐소드부(120)에 각각 전원부(150)의 (+) 전극 및 (-) 전극을 연결하고 전위차를 걸면, 플라스마 방전용 가스(Pg)가 양이온 및 전자로 분리되며, 애노드부(110)로부터 캐소드부(120)로 흐르는 플라스마 전류(PC)를 생성할 수 있다. 이때, 플라스마 전류(PC)는 도 3에 도시된 바와 같이, 애노드부(110)의 확장부(114)로부터 캐소드부(120)를 향해 곡선 방향으로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 플라스마 전류(PC)가 형성되면, 전자는 자화되고 양이온은 자화되지 않을 정도의 자기장(Bf)을 캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축 방향으로 형성한다.
여기서, 자기장(Bf)의 세기는 전자가 소정의 자기장(Bf)이 형성되어 있을 때, 전자의 회전 반지름이 애노드부(110)의 반경(확장부(114)의 반경)의 크기(size)보다 작아 자화되고, 양이온의 회전 반지름이 애노드부(110)의 반경(확장부(114)의 반경)의 크기보다 커 자화되지 않을 정도의 세기일 수 있다.
예컨대, 플라스마 발생장치의 크기가 수 cm이며, 자기장부(140)에서 형성하는 자기장(Bf)의 크기는 수백 내비 수천 가우스일 수 있다.
상기와 같이, 플라스마 전류(PC)가 형성된 상태에서, 자기장(Bf)이 형성되면, 전자와 이온의 운동 차이에 의해 캐소드부(120)의 중심축에 수직한 방향인 방위각(azimuthal) 방향으로 유도전류(IC)가 발생한다.
그에 따라 유도전류(IC)와 축 방향의 자기장(Bf) 사이에 로렌츠힘(Lf)이 발생하여 플라스마를 캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축 방향으로 감금(confine)할 수 있다. 플라스마를 감금하는 로렌츠힘(Lf)은 플라스마 전류(IC)와 자기장의 세기(Bf)의 곱에 비례한다.
이때, 플라스마가 캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축 방향으로 감금(confinement)되면서, 플라스마가 단열 압축되거나 또는, 자기 재결합(magnetic reconnection) 현상에 의해 가열되어 플라스마의 온도가 상승하여 고가의 이온(highly charged ions)들이 생성된다.
이러한 고가의 이온들은 복사 전이(radiative transition)를 통해 약 10nm의 파장을 갖는 극자외선 포톤을 방출하여 극자외선 포톤을 발생시킨다. 따라서 본 실시예에서, 극자외선 포톤의 13.5nm의 파장을 갖는 극자외선 포톤을 발생시킬 수 있다.
플라스마를 캐소드부(120)의 캐소드 중공의 중심축 방향으로 감금하는 정도에 따라 플라스마가 압축되는 정도가 달라지는데, 플라스마의 압축이 좋을수록 극자외선 포톤의 출력을 높일 수 있다.
즉, 본 실시예에서, 캐소드부(120)의 캐소드 중공을 통해 플라스마 방전용 가스(Pg)가 공급됨에 따라 플라스마가 캐소드 중공의 중심축을 향해 압축되는 효율을 극대화시킬 수 있다.
그리고 플라스마 전류(PC)는 캐소드부(120)를 열전자방출계수가 높은 텅스텐 합금 계열로 사용하는 경우, 쉽게 높일 수 있으며, 이 경우, 아크 플라스마(예컨대, 전류밀도가 높은 플라스마)가 생성되어 극자외선 포톤의 출력을 높일 수 있다.
경우에 따라, 텅스텐 합금 계열의 캐소드부(120)를 사용할 때, 펄스 형태로 전하를 축전기에 모았다가 한 번에 애노드부(110)와 캐소드부(120) 사이에 터트리는 경우, 일시적으로 플라스마 전류(PC)를 수십 kA 내지 수 MA까지 높일 수 있고, 펄스의 반복률을 높이면 고출력을 극자외선 포톤을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 애노드부(110)와 캐소드부(120) 사이에 연속파(CW, continuous waveforms)의 형태로 전력을 공급할 수 있으며, 필요에 따라 연속파와 펄스가 혼합된 형태로 전력을 공급할 수도 있다.
본 실시예에서, 극자외선 포톤 발생 장치(100)를 이용하여 예비 실험을 시행한 결과는 다음과 같다.
예비 실험에서, 극자외선 포토다이오드(EUV photodiode)와 알루미늄 필터를 이용하여 20nm 내지 60nm의 극자외선 포톤을 검출한 결과, 극자외선 포토다이오드를 통해 400nW 내지 800nW가 극자외선 포톤 발생 장치(100)에서 방출된 것을 확인할 수 있었다.
여기서, 알루미늄 필터는, 20nm 내지 60nm의 극자외선 포톤만 투과시키는 박막 필터이다. 극자외선 포토다이오드의 실효 면적(effective area)은 1mm2이고, 극자외선 포톤 발생 장치(100)로부터 극자외선 포토다이오드까지의 거리는 약 750mm이다.
그에 따라 입체각(solid angle)을 고려하여 총 방사전력(total radiation power)은 극자외선 출력전력(output power)이 약 2.8W 내지 5.6W로 산정된다.
본 실시예에서, 플라스마 방전을 위해 애노드부(110) 및 캐소드부(120)에 약 10kW를 공급하여, 이 중 약 0.03% 내지 0.06%가 극자외선 포톤으로 변환된 것을 확인할 수 있었다.
이러한 예비 실험은, 플라스마 발생장치와 플라스마 방전용 가스(Pg) 및 플라스마 운전 변수에 대한 최적화 작업이 완료되지 않은 상태에서 이루어진 것인데, 종래의 LPP 방식으로 극자외선 포톤을 발생시키는 경우와 유사한 효율이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서 플라스마 발생장치, 플라스마 방전용 가스(Pg) 및 플라스마 운전변수에 대한 최적화가 이루어지는 경우, 종래보다 높은 효율을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 극자외선 포톤 발생 장치 110: 애노드부
112: 베이스부 114: 확장부
120: 캐소드부 130: 절연부
140: 자기장부 150: 전원부
Bf: 자기장 IC: 유도전류
Lf: 로렌츠힘 PC: 플라스마 전류
Pg: 플라스마 방전용 가스

Claims (15)

  1. 내부에 애노드 중공이 형성되고, 극자외선 포톤(EUV photon)을 발생시키기 위해 양의 전극이 전기적으로 연결되는 애노드부;
    상기 애노드 중공 내에 배치되고, 내부에 캐소드 중공이 형성되며, 음의 전극이 전기적으로 연결되는 캐소드부;
    상기 애노드부 및 상기 캐소드부 사이에 배치되고, 상기 애노드부 및 상기 캐소드부를 서로에 대해 전기적으로 절연시키는 절연부; 및
    내부에 자기장 중공이 형성되고, 상기 애노드부가 상기 자기장 중공에 배치되며, 자기장을 발생시키는 자기장부를 포함하고,
    상기 캐소드부 중공을 통해 극자외선 포톤을 발생시키기 위해 플라스마 방전용 가스가 공급되는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드부는,
    중공이 형성된 베이스부; 및
    상기 베이스부의 일 측에 배치되고, 일 측 방향으로 갈수록 중공의 크기가 커지는 형상을 갖는 확장부를 포함하고,
    상기 캐소드부는 상기 베이스부의 중공에 배치된,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연부의 외주면은 상기 베이스부의 내주면과 접촉하고, 상기 절연부의 내주면은 상기 캐소드부의 외주면과 접촉된,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장부에서 발생된 자기장은, 상기 캐소드 중공의 중심축의 방향으로 발생되는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장부는, 상기 플라스마 방전용 가스가 공급되어 발생된 플라스마 전류의 전자가 자화되고, 이온이 자화되지 않는 범위를 갖는 세기로 상기 자기장을 발생시키는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 극자외선 포톤의 출력은, 상기 자기장부에서 발생된 자기장의 세기가 클수록 커지는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드부 및 상기 캐소드부에 인가된 전력에 의해 상기 플라스마 방전용 가스로부터 플라스마 전류가 발생되고,
    상기 극자외선 포톤의 출력은, 상기 플라스마 전류의 크기가 클수록 커지는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드부는 텅스텐(W)을 포함하는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐소드부는, 텅스텐(W), 이산화토륨(ThO2)을 포함하는 텅스텐, 산화란탄륨(La2O3)이 함유된 텅스텐 중 하나 이상을 포함하는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스마 방전용 가스로부터 생성되는 플라스마 전류가 커지도록 상기 애노드부 및 상기 캐소드부에 펄스로 전력을 인가하기 위한 축전기를 더 포함하는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드부 및 상기 캐소드부에 연속파(continuous waveforms) 전력을 인가하거나 상기 연속파 및 펄스가 혼합된 전력을 인가하는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스마 방전용 가스는, 제논(Xe) 가스, 크립톤(Kr) 가스, 주석(Sn) 가스 및 아르곤(Ar) 가스 중 하나 이상을 포함하는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  13. 내부에 애노드 중공이 형성되고, 극자외선 포톤(EUV photon)을 발생시키기 위해 양의 전극이 전기적으로 연결되는 애노드부;
    상기 애노드 중공에 배치되고, 음의 전극이 전기적으로 연결되는 캐소드부;
    상기 애노드부 및 캐소드부 사이에 배치되고, 상기 애노드부 및 상기 캐소드부를 전기적으로 절연시키는 절연부; 및
    내부에 자기장 중공이 형성되고, 상기 애노드부가 상기 중공에 배치되며, 자기장을 발생시키는 자기장부를 포함하고,
    상기 극자외선 포톤을 발생시키기 위한 플라스마는 상기 자기장부에 의해 발생되는 상기 자기장에 의해 상기 자기장 중공의 중심축 방향으로 모이는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 캐소드부는 내부에 캐소드 중공이 형성되고,
    상기 플라스마 방전용 가스가 공급되는 상기 통로는 상기 캐소드 중공인,
    극자외선 포톤 발생 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 애노드부 및 상기 절연부 사이가 이격되어 배치되며,
    상기 애노드부 및 상기 절연부 사이의 공간을 통해 상기 플라스마 방전용 가스가 공급되는,
    극자외선 포톤 발생 장치.
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