KR20220057590A - 조명 소스 및 관련 계측 장치 - Google Patents

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KR20220057590A
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난 린
크리스티나 린 포터
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

가스 노즐을 포함하는 가스 전달 시스템을 포함하는 조명 소스가 개시된다. 가스 노즐은 가스 노즐의 출구 평면에 개구를 포함한다. 가스 전달 시스템은 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 개구로부터 가스 흐름을 제공하도록 구성된다. 조명 소스는 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 가스 흐름 내에 펌프 방사선을 제공하도록 구성된다. 가스 노즐의 기하학적 형상은, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 되어 있다.

Description

조명 소스 및 관련 계측 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 17일자로 출원된 EP 출원 제19203732.3호 및 2019년 12월 16일자로 출원된 EP 출원 제19216363.2호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명은 조명 소스, 계측 장치 및 조명 소스 내에서 가스를 전달하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성된 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)에 있는 패턴(또는 "설계 레이아웃" 또는 "설계"로도 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상에 투영할 수 있다.
기판 상에 패턴을 투영하기 위해 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이러한 방사선의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 전형적인 파장은 365nm(i-line), 248nm, 193nm 및 13.5nm 이다. 4-20 nm 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm 의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예컨대 파장 193 nm의 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 장치의 전통적인 분해능 한계보다 작은 치수를 갖는 피처를 처리하기 위해 로우-k1 리소그래피가 사용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 분해능 식은 CD = k1 × λ/NA로 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 채용된 방사선의 파장이고, NA는 리소그래피 장치에서의 투영 광학계의 개구수이고, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 최소 피처 크기이지만, 이 경우 1/2 피치)이고, k1은 실험상 분해능 인자이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특별한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위해 회로 설계자가 계획한 형상 및 치수와 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것이 더 어려워진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 정교한 미세 조정 단계가 리소그래피 투영 장치 및/또는 설계 레이아웃에 적용될 수 있다. 예를 들어 NA의 최적화, 커스터마이즈 조명 스킴, 위상 시프팅 패터닝 디바이스의 사용, 설계 레이아웃에서의 광학 근접 보정(OPC, 종종 "광학 및 프로세스 보정"이라고도 함)과 같은 설계 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 "분해능 향상 기법"(RET)으로 일반적으로 규정되는 기타 다른 방법이 여기에 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 대안적으로, 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프가 낮은 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하는 데 종종 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 오버레이(디바이스 내의 2개의 층들 사이의 정렬 정확도)를 측정하기 위한 전문화된 툴을 포함하여 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 최근, 리소그래피 분야에서 사용하기 위한 다양한 형태의 스캐터로미터가 개발되어 왔다.
알려진 스캐터로미터의 예는 종종 전용화된 계측 타겟의 제공에 의존한다. 예를 들어, 방법은 측정 빔이 격자보다 작은 스폿을 생성할 만큼(즉, 격자가 언더필됨) 충분히 큰 단순한 격자 형태의 타겟을 요구할 수 있다. 소위 재구성 방법에서, 격자의 속성은 타겟 구조체의 수학적 모델과 산란된 방사선의 상호 작용을 시뮬레이션하여 계산할 수 있다. 모델의 파라미터는 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관측된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
재구성에 의한 피처 형상의 측정에 추가하여, 공개된 특허 출원 US2006066855A1에 기술된 바와 같이, 이러한 장치를 사용하여 회절 기반 오버레이가 측정될 수 있다. 회절 차수의 암시야 이미징을 이용하는 회절 기반 오버레이 계측법은 보다 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있고 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수 있다. 암시야 이미징 계측의 예는 예를 들어 US2011102753A1 및 US20120044470A와 같은 다수의 공개된 특허 출원에서 찾을 수 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지에서 여러 격자를 측정할 수 있다. 알려진 스캐터로미터는 가시광선 또는 근적외선 파장 범위의 광을 사용하는 경향이 있는데, 이는 격자의 피치가 실제로 관심 있는 속성을 가진 실제 제품 구조체보다 훨씬 더 성길 것(coarser)을 요구한다. 그러한 제품 피처는 DUV(심자외선), EUV(극자외선) 또는 훨씬 더 짧은 파장을 갖는 X-선 방사선을 사용하여 규정할 수 있다. 유감스럽게도, 그러한 파장은 일반적으로 계측에 이용가능하지 않거나 사용가능하지 않다.
반면에, 최신의 제품 구조체의 치수는 너무 작아서 광학적인 계측 기술로는 이미징될 수가 없다. 작은 피처에는 예를 들어 다중 패터닝 프로세스 및/또는 피치-증대(pitch-multiplication)에 의해 형성된 피처가 포함된다. 따라서, 대용량 계측에 사용되는 타겟은, 오버레이 오차 또는 임계 치수가 관심 속성인 제품보다 훨씬 더 큰 피처를 사용하는 경우가 많다. 측정 결과는 실제 제품 구조체의 치수와 간접적으로만 관련되며, 계측 타겟들이 리소그래피 장치 내의 광학적 투영 및/또는 제조 프로세스의 다른 단계들 내의 상이한 처리 하에서 동일한 왜곡을 겪지 않기 때문에 부정확할 수 있다. 주사 전자 현미경(SEM)은 이러한 최신 제품 구조체를 직접 분해(resolve)할 수 있지만 SEM은 광학적 측정보다 훨씬 더 많은 시간이 소요된다. 더욱이, 전자는 두꺼운 프로세스 층을 통과할 수 없기 때문에, 계측 응용 분야에 덜 적합하다. 콘택 패드를 사용하여 전기적 속성을 측정하는 것과 같은 다른 기법도 알려져 있지만, 실제 제품 구조체에 대한 간접적인 증거만 제공할 뿐이다.
계측 중에 사용되는 방사선의 파장을 줄임으로써(즉, "연질 X-선" 파장 스펙트럼 쪽으로 이동함), 더 작은 구조체를 분해할 수 있고, 구조체의 구조적 변동에 대한 감도를 높일 수 있으며, 및/또는 제품 구조체 내에 더 깊이 침투할 수 있다. 적절하게 높은 주파수의 방사선(예를 들어, 연질 X-선 및/또는 EUV 방사선)을 생성하는 이러한 방법 중 하나는, 펌프 방사선(예컨대, 적외선 방사선)을 사용하여 생성용 매질을 여기시킴으로써 방출된 방사선을 생성하는 것이며, 선택적으로 고주파수 방사선을 포함하는 고차 고조파 생성일 수 있다.
본 개시내용의 제1 양태에 따르면, 가스 노즐을 포함하는 가스 전달 시스템을 포함하는 조명 소스가 제공된다. 가스 노즐은 가스 노즐의 출구 평면에 개구를 포함한다. 가스 전달 시스템은 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 개구로부터 가스 흐름을 제공하도록 구성된다. 조명 소스는 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 가스 흐름 내에 펌프 방사선을 제공하도록 구성된다. 가스 노즐의 기하학적 형상은, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 되어 있다.
선택적으로, 상기 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름 내에서의 펌프 방사선의 에너지 발산을 억제하기 위한 것이고, 상기 에너지 발산은 가스 흐름의 일부가 펌프 방사선에 의해 이온화된다는 점에 의한 것이다.
선택적으로, 최대값은 위상-정합 압력보다 높다.
선택적으로, 상기 펌프 방사선의 전파 방향으로 상기 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 100μm 미만이다.
선택적으로, 출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭이다.
선택적으로, 개구의 폭은 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가한다.
선택적으로, 개구의 형상은 사다리꼴이다.
선택적으로, 개구의 형상은 이등변 사다리꼴이다.
선택적으로, 상기 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적은 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라 증가한다.
선택적으로, 상기 조명 소스는 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 조절 가능한 요소를 포함한다.
선택적으로, 조절 가능한 요소는 방출된 방사선을 생성하는 동안 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 것이다.
선택적으로, 상기 조절 가능한 요소는 적어도 부분적으로 상기 가스 흐름 내에 위치되도록 구성된다.
선택적으로, 상기 조명 소스는 펌프 방사선을 방출하도록 작동 가능한 펌프 방사선 소스를 포함한다.
선택적으로, 조명 소스는 고차 고조파 생성을 위한 것이다.
선택적으로, 상기 가스 흐름은 상기 가스 전달 시스템에 의해 배기된 또는 거의 배기된 공간 내로 제공된다.
선택적으로, 상기 방출된 방사선은 X-선 또는 EUV 범위의 파장을 가지되, 상기 파장은 0.01 nm 내지 100 nm, 선택적으로 0.1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 50 nm, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위이다.
선택적으로, 작동 시에 방출된 방사선은 웨이퍼 상의 타겟으로 안내된다.
선택적으로, 방출된 방사선은 계측 측정을 위한 것이다.
선택적으로, 조명 소스는 온도 제어 어셈블리를 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 조명 소스 내에서 가스를 전달하는 방법이 제공되며, 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 가스 노즐의 출구 평면에 있는 개구로부터 가스 흐름을 제공하는 단계를 포함한다. 가스 노즐의 기하학적 형상은, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 되어 있다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 위에서 기술한 바와 같은 조명 소스를 포함하는 계측 장치가 제공된다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 위에서 기술한 바와 같은 조명 소스를 포함하는 검사 장치가 제공된다.
본 개시내용의 또다른 양태에 따르면, 위에서 기술한 바와 같은 조명 소스를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 개시내용의 또다른 양태에 따르면, 위에서 기술한 바와 같은 조명 소스를 포함하는 리소그래피 셀이 제공된다.
이제 실시예에 관해, 첨부된 개략적인 도면을 참조로 하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치의 개략도이다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략도이다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는 홀리스틱 리소그래피의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 4은 산란계측 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 EUV 및/또는 SXR 방사선이 사용되는 계측 장치의 개략도를 나타낸다.
도 6은 조명 소스의 단순화된 개략도이다.
도 7은 (a) 비대칭 개구의 개략도, (b) 가스 밀도 분포 플롯 및 (c) 가스 흐름의 프로파일 플롯을 나타낸 것이다.
도 8은 (a) 가스 밀도 분포 플롯, (b) 가스 노즐의 개략도 및 (c) 가스 흐름의 프로파일 플롯을 나타낸 것이다.
도 9는 (a)와 (b) 모두에서 방사선 세기 분포와 가스 흐름의 프로파일 플롯을 나타낸 것이다.
도 10은 (a) 가스 프로파일의 개략도 및 (b) 방출된 방사선의 출력 파워의 플롯을 나타낸 것이다.
도 11은 온도 제어 어셈블리를 갖는 가스 전달 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 12은 방출된 방사선을 생성하는 방법의 단계들의 흐름도를 포함한다.
본 개시내용에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 자외선(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는 방사선), EUV(예를 들어 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극 자외선), X-선 방사선, 전자 빔 방사선 및 기타 입자 방사선을 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선 및 입자 방사선을 포괄하기 위해 사용된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는, 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하여, 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는 데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. "광 밸브"라는 용어 또한 이와 관련하여 사용될 수 있다. 전통적인 마스크(투과형 또는 반사형, 바이너리, 위상 시프팅, 하이브리드 등) 이외에 다른 패터닝 디바이스의 예는, 프로그래밍 가능한 미러 어레이 및 프로그래밍 가능한 LCD 어레이를 포함한다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선, EUV 방사선 또는 X-선 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기로도 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결되는 마스크 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(T), 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판 지지체를 정확히 위치설정하도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결되는 기판 지지체(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
동작 시에 조명 시스템(IL)은, 예컨대 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 및/또는 제어하기 위해 굴절형, 반사형, 회절형, 자기형, 전자기형, 정전형 및/또는 기타 다른 유형의 광학 컴포넌트 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 방사선 빔(B)의 단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 적합하고 및/또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한 것으로서, 굴절형, 반사형, 회절형, 반사굴절형, 애너모픽, 자기형, 전자기형 및/또는 정전형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"(PS)이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우도록, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수도 있고, 이는 또한 액침 리소그래피라 불린다. 액침 기술에 대한 추가 정보는 US6952253에 제공되어 있으며, 이는 본 명세서에 원용에 의해 전체로서 통합된다.
리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체(WT)(또한 "이중 스테이지"라고도 함)를 갖는 유형일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 기판 지지체(WT)가 병렬적으로 사용될 수 있고, 및/또는 기판(W)의 후속 노광을 준비하는 단계가 기판 지지체(WT) 중 하나에 위치된 기판(W) 상에서 수행되면서, 나머지 기판 지지체(WT) 상의 또 다른 기판(W)은 이러한 다른 기판(W) 상에 패턴을 노광하기 위해 이용 중일 수 있다.
기판 지지체(WT) 이외에, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 유지하도록 배열된다. 센서는 투영 시스템(PS)의 속성 또는 방사선 빔(B)의 속성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 보유할 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 액침액을 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
동작 시에, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(T) 상에 유지되는 패터닝 디바이스, 예컨대 마스크(MA) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(설계 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 거친 후에, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하게 되며, 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 포커싱한다. 제2 위치설정기(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로 내에서 포커싱되고 및 정렬된 위치에 다양한 타겟부(C)를 위치설정하기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 가능하게는 또 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지는 않음)가 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 이들이 타겟부(C) 사이에 위치될 때 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있는데, 이는 때때로 리소셀 또는 (리소) 클러스터라고도 하며, 종종 기판(W)에 노광 전 및 노광 후 프로세스를 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하며, 이들은 예를 들어 기판(W)의 온도를 컨디셔닝하기 위한 것이며, 예컨대 레지스트 층에서 용매를 컨디셔닝하기 위한 것이다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판(W)을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치 간에 이동시키며, 리소그래피 장치(LA)의 로딩 베이(LB)에 기판(W)을 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 리소셀 내의 이들 디바이스는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있을 수 있고, 감독 제어 시스템은 또한 예컨대 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어할 수 있다.
리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하는 툴은 계측 툴(MT)이라 칭할 수 있다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 스캐터로미터 계측 툴(MT)을 포함하여, 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 유형의 계측 툴(MT)이 알려져 있다. 스캐터로미터는, 이러한 스캐터로미터의 대물계의 퓨필 또는 퓨필과 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 퓨필 기반 측정이라 함) 또는 이미지 평면 또는 이러한 이미지 평면에 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 이미지 또는 필드 기반 측정이라 함) 리소그래피 프로세스의 파라미터의 측정을 가능하게 하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 관련 측정 기법은 특허 출원 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 전술한 스캐터로미터는 연질 x-선, 극자외선 및 가시광선에서부터 근적외선에 이르는 파장 범위의 광을 사용하여 격자를 측정할 수 있다.
리소그래피 장치(LA)에 의해 노광되는 기판(W)이 정확하고 일관되게 노광되도록, 기판을 검사하여 후속하는 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등의 패터닝된 구조체의 속성을 측정하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 검사 툴 및/또는 계측 툴(미도시)이 리소 셀(LC)에 포함될 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일한 배치(batch) 또는 로트의 다른 기판(W)이 노광되거나 처리되기 전에 검사가 수행된다면, 예를 들어 후속 기판의 노광에 대해 또는 기판(W) 상에서 수행될 다른 처리 단계에 대해 조정이 이루어질 수 있다.
검사 장치(계측 장치라고도 칭할 수도 있음)가 기판(W)의 속성을 결정하는 데 사용되며, 특히 동일한 기판(W)의 상이한 층들과 연관되는 속성이 층마다 어떻게 달라지는지 또는 상이한 기판들(W)의 속성이 어떻게 달라지는지를 결정하는 데 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판(W) 상의 결함을 식별하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 리소 셀(LC)의 일부일 수 있거나, 리소그래피 장치(LA)에 통합될 수 있거나, 심지어 독립형 디바이스일 수도 있다. 검사 장치는 잠상(노광 후 레지스트 층 내의 이미지) 또는 반잠상 이미지(노광후 베이크 단계(PEB) 이후 레지스트 층 내의 이미지), 또는 현상된 레지스트 이미지(레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분이 제거됨), 또는 심지어 에칭된 이미지(에칭 등의 패턴 전사 단계 이후)에 대해 속성을 측정할 수 있다.
제1 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 각도 분해 스캐터로미터이다. 이러한 스캐터로미터에서 격자의 속성을 재구성하거나 계산하기 위해 측정된 신호에 재구성 방법이 적용될 수 있다. 이러한 재구성은, 예를 들어 산란된 방사선과 타겟 구조체의 수학적 모델과의 상호 작용을 시뮬레이션하고 그 시뮬레이션 결과와 측정의 결과를 비교한 결과일 수 있다. 수학적 모델의 파라미터는 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관측된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
제2 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 분광 스캐터로미터이다. 이러한 분광 스캐터로미터(MT)에서, 방사선 소스에 의해 방출된 방사선은 타겟으로 지향되고 타겟으로부터 반사 또는 산란된 방사선은 분광계 검출기로 지향되어, 정반사된 방사선의 스펙트럼(즉, 파장의 함수로서의 세기 측정치)을 측정하게 된다. 이러한 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 생성하는 타겟의 구조 또는 프로파일이 예를 들어 엄격 결합파 분석 및 비선형 회귀에 의해 또는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다.
제3 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 타원계측 스캐터로미터이다. 타원계측 스캐터로미터는 각각의 편광 상태에 대해 산란된 방사선을 측정함으로써 리소그래피 프로세스의 파라미터를 결정할 수 있게 한다. 이러한 계측 장치는 예를 들어 계측 장치의 조명 섹션에서 적절한 편광 필터를 사용함으로써 편광된 광(예를 들어, 선형, 원형 또는 타원형 편광된 광)을 방출한다. 계측 장치에 적합한 소스가 또한 편광된 방사선을 제공할 수 있다. 기존의 타원계측 스캐터로미터의 다양한 실시예가 미국 특허 출원 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110 및 13/891,410 등에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.
스캐터로미터(MT)의 일 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 반사 스펙트럼 및/또는 검출 구성에서 비대칭을 측정함으로써 2개의 오정렬된 격자 또는 주기적 구조체의 오버레이를 측정하도록 적응되며, 비대칭은 오버레이의 정도와 관련된다. 2개의 (중첩될 수 있는) 격자 구조체가 2개의 상이한 층(반드시 연속된 층일 필요는 없음)에 적용될 수 있고, 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 위치에 형성될 수 있다. 스캐터로미터는 예를 들어 공동 특허 출원 EP1,628,164A에 기술된 바와 같은 대칭적인 검출 구성을 가질 수 있고, 따라서 임의의 비대칭이 명확하게 구별될 수 있다. 이는 격자의 오정렬을 측정하는 간단한 방법을 제공하게 된다. 주기적 구조체의 비대칭을 통해 타겟이 측정될 때 주기적 구조체를 함유하는 2개의 층 사이의 오버레이 오차를 측정하기 위한 추가의 예는 PCT 특허 출원 공보 WO 2011/012624 또는 미국 특허 출원 US 20160161863에서 찾을 수 있고, 이러한 문헌은 원용에 의해 전체 내용이 본원에 통합된다.
관심 있는 다른 파라미터는 초점과 선량일 수 있다. 초점 및 선량은 미국 특허 출원 US2011-0249244에 기재된 바와 같이 산란계측에 의해(또는 대안적으로 주사 전자 현미경에 의해) 동시에 결정될 수도 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체로서 본원에 통합된다. 초점 에너지 매트릭스(FEM - 초점 노출 매트릭스라고도 함)에서 각각의 포인트에 대한 임계 치수 및 측벽 각도 측정치의 고유한 조합을 갖는 단일 구조체가 사용될 수도 있다. 임계 치수와 측벽 각도의 이러한 고유한 조합을 사용할 수 있는 경우 초점 및 선량 값은 이러한 측정치로부터 고유하게 결정될 수 있다.
계측 타겟은, 주로 레지스트에, 하지만 예컨대 에칭 프로세스 이후에도, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 복합 격자의 앙상블일 수 있다. 격자 내의 구조체의 피치 및 라인폭은 계측 타겟으로부터 기인한 회절 차수를 캡처할 수 있도록 하는 측정 광학계(특히 광학계의 NA)에 크게 의존할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 회절된 신호는 두 개의 층들 사이의 시프트('오버레이'라고도 함)를 결정하는 데 사용되거나 리소그래피 프로세스에 의해 생성된 원래 격자의 적어도 일부를 재구성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 재구성은 리소그래피 프로세스의 품질에 대한 안내를 제공하는 데 사용될 수 있으며 리소그래피 프로세스의 적어도 일부를 제어하는 데 사용될 수 있다. 타겟은 더 작은 하위 세그먼트들을 가질 수 있고, 이들은 타겟에서 설계 레이아웃의 기능적 부분의 치수를 모방하도록 구성된다. 이러한 하위 세그먼트화로 인해, 전체 프로세스 파라미터 측정이 설계 레이아웃의 기능적 부분에 더 유사하게 되도록 타겟은 설계 레이아웃의 기능적 부분과 더 유사하게 거동할 것이다. 타겟은 언더필 모드 또는 오버필 모드로 측정될 수 있다. 언더필 모드에서는 측정 빔이 전체 타겟보다 작은 스폿을 생성한다. 오버필 모드에서는 측정 빔이 전체 타겟보다 큰 스폿을 생성한다. 이러한 오버필 모드에서는, 상이한 타겟을 동시에 측정하여 상이한 프로세싱 파라미터를 동시에 결정할 수도 있다.
특정 타겟을 사용하는 리소그래피 파라미터의 전체적인 측정 품질은 이러한 리소그래피 파라미터를 측정하는 데에 사용되는 측정 레시피에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. "기판 측정 레시피"라는 용어는 측정 자체의 하나 이상의 파라미터, 측정된 하나 이상의 패턴의 하나 이상의 파라미터, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에 사용된 측정이 회절 기반 광학 측정인 경우, 측정의 하나 이상의 파라미터는 방사선의 파장, 방사선의 편광, 기판에 대한 방사선의 입사각, 기판 상의 패턴에 대한 방사선의 배향 등을 포함할 수 있다. 측정 레시피를 선택하는 기준 중 하나는 예를 들어, 프로세싱 변동에 대한 측정 파라미터 중 하나의 감도일 수 있다. 추가적인 예가 미국 특허 출원 US2016-0161863 및 공개된 미국 출원 US 2016/0370717A1에 기술되어 있으며, 이들은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.
일반적으로 리소그래피 장치(LA)에서의 패터닝 프로세스는 기판(W) 상의 구조체의 치수설정 및 배치의 높은 정확도를 요하는 처리에 있어서 가장 중요한 단계 중 하나일 수 있다. 이러한 높은 정확도를 보장하기 위해 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 3개의 시스템이 소위 "홀리스틱" 제어 환경으로 조합될 수 있다. 이들 시스템 중 하나는 계측 툴(MET)(제2 시스템) 및 컴퓨터 시스템(CL)(제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치(LA)이다. 이러한 "홀리스틱" 환경의 핵심은 이들 3개의 시스템 사이의 협력을 최적화하여 전체적인 프로세스 윈도우를 향상시키고 리소그래피 장치(LA)에 의해 수행된 패터닝이 프로세스 윈도우 내에 유지되도록 엄격한 제어 루프를 제공하는 것이다. 프로세스 윈도우는 특정 제조 프로세스가 규정된 결과(예를 들어, 기능 반도체 디바이스)를 생성하게 되는 프로세스 파라미터(예를 들어, 선량, 초점, 오버레이)의 범위를 규정한다 - 아마도 이러한 윈도우 내에서 리소그래피 프로세스 또는 패터닝 프로세스의 프로세스 파라미터가 변화하도록 허용된다.
컴퓨터 시스템(CL)은, 어떤 분해능 향상 기법을 사용할지를 예측하고 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정이 패터닝 프로세스의 가장 큰 전체 프로세스 윈도우를 달성하는지를 결정하도록 컴퓨테이션 리소그래피 시뮬레이션 및 계산을 수행하기 위해 패터닝될 설계 레이아웃(의 일부)을 사용할 수 있다(도 3에서 첫 번째 스케일 SC1에 양방향 화살표로 표시됨). 분해능 향상 기법은 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 가능성과 매칭되도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(CL)은 또한, 예컨대 최적이 아닌 처리로 인해 결함이 존재할 수 있는지를 예측하기 위해, (예를 들어, 계측 툴(MET)으로부터의 입력을 사용하여) 프로세스 윈도우 내의 어느 곳에서 리소그래피 장치(LA)가 현재 작동하는 중인지를 검출하기 위해 사용될 수도 있다(예를 들어, 도 3에서 두 번째 스케일 SC2에 "0"을 가리키는 화살표로 도시됨).
계측 툴(MET)은 정확한 시뮬레이션 및 예측을 가능하게 하도록 컴퓨터 시스템(CL)에 입력을 제공할 수 있고, 예를 들면 리소그래피 장치(LA)의 교정 상태에 있어서, 가능한 드리프트를 식별하기 위해 리소그래피 장치(LA)에 피드백을 제공할 수 있다(도 3에서 세 번째 스케일 SC3에 다수의 화살표로 도시됨).
리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 계측 장치, 예컨대 스캐터로미터를 포함하여, 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 알려진 스캐터로미터의 예는 종종, 언더필된 타겟(측정 빔이 격자보다 작은 스폿을 생성할 수 있을 정도로 큰 타겟 - 단순한 격자 또는 상이한 층들에서의 중첩되는 격자들의 형태임) 또는 오버필된 타겟(조명 스폿이 타겟을 부분적으로 또는 완전히 내포하게 됨)과 같은 전용화된 계측 타겟의 제공에 의존한다. 또한, 계측 툴, 예를 들어 언더필된 타겟, 예컨대 격자를 조명하는 각도 분해 스캐터로미터의 사용은, 산란 방사선과 타겟 구조체의 수학적 모델과의 상호작용을 시뮬레이션하고 시뮬레이션 결과를 측정 결과와 비교함으로써 격자의 속성이 계산될 수 있는 소위 재구성 방법의 사용을 가능하게 한다. 모델의 파라미터는 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관측된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
스캐터로미터는, 이러한 스캐터로미터의 대물계의 퓨필 또는 퓨필과 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 퓨필 기반 측정이라 함) 또는 이미지 평면 또는 이러한 이미지 평면에 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 이미지 또는 필드 기반 측정이라 함) 리소그래피 프로세스의 파라미터의 측정을 가능하게 하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 관련 측정 기법은 특허 출원 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 전술한 스캐터로미터는 연질 x-선, 극자외선 및 가시광선 내지 근적외선 범위의 광을 사용하여 다수의 격자로부터 다수의 타겟을 하나의 이미지로 측정할 수 있다.
스캐터로미터 등의 계측 장치가 도 4에 도시되어 있다. 이는 기판(W) 상에 방사선(5)을 투영하는 광대역(예컨대, 백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사 또는 산란 방사선(10)은 정반사된 방사선의 스펙트럼(6)(즉, 파장의 함수로서의 세기의 측정)을 측정하는 분광계 검출기(4)로 전달된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 구조체 또는 프로파일이 처리 유닛(PU)에 의해 재구성될 수 있으며, 이는 예를 들어, 정밀 결합파 분석 및 비선형 회귀 분석에 의해 또는 도 4의 하단에 표시된 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼 라이브러리와의 비교를 통해 이루어진다. 일반적으로, 이러한 재구성을 위해, 구조체의 일반적인 형태가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 구조체가 만들어진 프로세스에 대한 지식으로부터 추정되고, 산란계측 데이터로부터 결정되어야 하는 구조체의 몇 가지 파라미터만이 남게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터 또는 경사 입사 스캐터로미터로 구성될 수 있다.
광학적 계측 방법의 대안으로서, 예를 들어 0.1nm 내지 100nm, 또는 선택적으로 1nm 내지 50nm, 또는 선택적으로 10nm 내지 20nm의 파장 범위의 방사선과 같은 연질 X-선 또는 EUV 방사선을 사용하는 것이 고려된 바 있다. 위에 제시된 파장 범위 중 하나에서 기능하는 계측 툴의 일례는 투과형의 작은 각도의 X-선 산란이다(US 2007224518A 에서와 같이 T-SAXS 이며, 이는 전체적으로 본 명세서에 원용에 의해 포함됨). T-SAXS를 사용한 프로파일(CD) 측정은 Lemaillet 등의 "FinFET 구조체의 광학 및 X-선 산란측정 사이의 비교(Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures)"(Proc. SPIE, 2013, 8681)에서 논의된다. 기판 상의 필름 및 층 스택의 속성을 측정하기 위해 그레이징 입사로의 X-선(GI-XRS) 및 극자외(EUV) 방사선을 사용한 반사측정 기법이 공지되어 있다. 반사측정법의 일반적인 분야 내에서, 측각(goniometric) 및/또는 분광 기법이 적용될 수 있다. 측각에서는, 상이한 입사각들로 반사된 빔의 변화가 측정된다. 반면, 분광 반사측정법은 주어진 각도에서 반사된 파장의 스펙트럼을 측정한다(광대역 방사선 사용). 예를 들어, EUV 리소그래피에 사용하기 위해 레티클(패터닝 디바이스)을 제조하기 전에 마스크 블랭크의 검사를 위해 EUV 반사 측정법이 사용되어 왔다.
그 적용 범위로 인하여 연질 X-선 또는 EUV 도메인에서 파장의 사용이 충분하지 않을 수 있다. 따라서 공개된 특허 출원 US20130304424A1 및 US2014019097A1(Bakeman 등/KLA)은 x-선을 사용하여 이루어진 측정과 120nm 내지 2000nm 범위 파장의 광학 측정을 조합하여 CD 등의 파라미터의 측정치를 얻는 하이브리드 계측 기법에 관해 설명한다. 하나 이상의 공통된 것을 통해 x-선 수학적 모델과 광학적 수학적 모델을 결합함으로써 CD 측정이 획득된다. 인용된 미국 특허 출원의 내용은 원용에 의해 본원에 통합된다.
도 5는 0.1 nm 내지 100 nm의 파장 범위의 방사선이 기판 상의 구조체의 파라미터를 측정하는 데에 사용될 수 있는 계측 장치(302)의 개략도를 도시한다. 도 5에 제시된 계측 장치(302)는 연질 X-선 또는 EUV 도메인에 적합하다.
도 5는 순전한 예시로서 그레이징 입사의 EUV 및/또는 SXR 방사선을 사용하는 분광 스캐터로미터를 포함하는 계측 장치(302)의 개략적인 물리적 배열을 도시한다. 대안적인 형태의 검사 장치가, 더 긴 파장에서 작동하는 종래의 스캐터로미터와 유사하게 수직 또는 수직 근방 입사의 방사선을 사용하는 각도 분해 스캐터로미터의 형태로 제공될 수 있다.
검사 장치(302)는 방사선 소스 또는 이른바 조명 소스(310), 조명 시스템(312), 기판 지지체(316), 검출 시스템(318, 398) 및 계측 처리 유닛(MPU)(320)을 포함한다.
이러한 예에서 조명 소스(310)는 EUV 또는 연질 x-선 방사선의 생성을 위한 것이고, 이는 고차 고조파 생성(HHG) 기법에 기초할 수 있다. 방사선 소스의 주요 컴포넌트는 펌프 방사선을 방출하도록 작동 가능한 펌프 방사선 소스(330) 및 가스 전달 시스템(332)이다. 선택적으로 펌프 방사선 소스(330)는 레이저이고, 선택적으로 펌프 방사선 소스(330)는 펄스형 고출력 적외선 또는 광학 레이저이다. 펌프 방사선 소스(330)는 예를 들어 광학 증폭기를 갖는 광섬유 기반 레이저일 수 있는데, 이는 필요에 따라 수 메가 헤르츠에 이르기까지의 펄스 반복률로, 예를 들어 펄스당 1 ns(1 나노초) 미만으로 지속될 수 있는 적외선 펄스를 생성한다. 적외선의 파장은 예를 들어 1 μm(1 미크론)의 영역일 수 있다. 선택적으로, 레이저 펄스는 제1 펌프 방사선(340)으로서 가스 전달 시스템(332)으로 전달되며, 가스 내에서 방사선의 일부는 제1 방사선보다 더 높은 주파수로, 방출된 빔(342)으로 변환된다. 가스 공급부(334)는 가스 전달 시스템(332)에 적합한 가스를 공급하며, 여기서 선택적으로 전원(336)에 의해 이온화된다. 가스 전달 시스템(332)은 이후 텍스트에서 논의될 절단된 튜브일 수 있다.
방출된 방사선은 다수의 파장을 함유할 수 있다. 방출된 방사선이 단색성인 경우 측정 계산(예컨대, 재구성)이 단순화될 수 있지만, 여러 파장의 방사선을 생성하는 것이 더 용이하다. 방출된 방사선의 방출 발산각은 파장 의존적일 수 있다. 가스 전달 시스템(332)에 의해 제공되는 가스는 가스 타겟을 규정하고, 이는 가스 흐름 또는 정적인 체적일 수 있다. 가스는 예를 들어 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 같은 희가스일 수 있다. N2, O2, Ar, Kr, Xe 가스가 모두 고려될 수 있다. 이들은 동일한 장치 내에서 선택 가능한 옵션일 수 있다. 예를 들어, 상이한 파장은 상이한 재료의 구조체를 이미징할 때 상이한 레벨의 콘트라스트를 제공할 것이다. 금속 구조체 또는 실리콘 구조체의 검사를 위해, 예를 들어 (탄소계) 레지스트의 피처를 이미징하거나 그러한 상이한 재료의 오염을 검출하기 위해 사용되는 파장과는 다른 파장을 선택할 수도 있다. 하나 이상의 필터링 디바이스(344)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 지르코늄(Zr)의 박막과 같은 필터는 기본적인 IR 방사선이 검사 장치 내로 추가로 통과되는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 생성된 것 중에서 하나 이상의 특정 고조파 파장을 선택하기 위해 격자(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 빔 경로의 일부 또는 전부가 진공 또는 거의 진공 환경 내에 포함될 수 있으며, SXR 방사선은 공기 중에서 진행할 때 흡수된다는 점에 주의해야 한다. 방사선 소스(310) 및 조명 광학계(312)의 다양한 컴포넌트는 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조절 가능할 수 있다. 예를 들어, 상이한 파장 및/또는 편광이 선택 가능하게 될 수 있다.
검사 중인 구조체의 재료에 따라, 상이한 파장이 더 하부의 층 내로 원하는 수준의 침투를 제공할 수 있다. 최소 디바이스 피처를 분해하고 그 중에 있는 결함을 분해하기 위해, 짧은 파장이 선호될 가능성이 높다. 예를 들어, 1-20 nm 범위 또는 선택적으로 1-10 nm 범위 또는 선택적으로 10-20 nm 범위에서 하나 이상의 파장이 선택될 수 있다. 5nm 보다 짧은 파장은 반도체 제조에 있어서 관심 대상인 재료로부터 반사될 때 매우 낮은 임계각을 겪을 수 있다. 따라서 5nm보다 큰 파장을 선택하면 더 큰 입사각에서 더 강한 신호를 제공할 수 있다. 다른 한편으로는, 검사 작업이 특정 재료의 존재를 검출하는 것, 예를 들어 오염을 검출하기 위한 것인 경우, 최대 50 nm의 파장이 유용할 수도 있다.
방사선 소스(310)로부터, 필터링된 빔(342)은 검사 챔버(350)로 들어가고, 챔버에서 관심 대상인 구조체를 포함하는 기판(W)이 기판 지지체(316)에 의해 측정 위치에 검사를 위해 유지된다. 관심 대상인 구조체는 T로 표시되어 있다. 검사 챔버(350) 내의 분위기는 진공 펌프(352)에 의해 진공으로 또는 진공에 가깝게 유지되므로, EUV 방사선은 분위기를 통한 과도한 감쇠 없이 통과할 수 있다. 조명 시스템(312)은 방사선을 포커싱된 빔(356)으로 포커싱하는 기능을 가지며, 위에서 언급한 미국 출원 공개 US2017/0184981A1에 기재된 바와 같이(그 내용이 원용에 의해 전체로서 본원에 통합됨), 예를 들어 2차원으로 만곡된 미러 또는 일련의 1차원으로 만곡된 미러를 포함할 수 있다. 관심 대상인 구조 상에 투영될 때 직경이 10 μm 미만인 원형 또는 타원형 스폿(S)을 달성하기 위해 포커싱이 수행된다. 기판 지지체(316)는 예를 들어 X-Y 병진 스테이지 및 회전 스테이지를 포함하며, 이에 의해 기판(W) 중 임의의 부분이 원하는 배향으로 빔의 초점으로 이동될 수 있다. 이와 같이 방사선 스폿(S)은 관심 대상인 구조체 상에 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판 지지체(316)는 예를 들어 관심 구조체(T) 상에서 포커싱된 빔의 입사각을 제어하기 위해 기판(W)을 특정 각도로 기울일 수 있는 틸팅 스테이지를 포함한다.
선택적으로, 조명 시스템(312)은 필터링된 빔(342)에서 상이한 파장들의 스펙트럼 및/또는 세기를 측정하도록 구성될 수 있는 기준 검출기(314)에 기준 방사선 빔을 제공한다. 기준 검출기(314)는 프로세서(310)에 제공되는 신호(315)를 생성하도록 구성될 수 있고, 필터는 필터링된 빔(342)의 스펙트럼 및/또는 필터링된 빔에서 상이한 파장들의 세기에 대한 정보를 포함할 수 있다.
반사된 방사선(360)은 검출기(318)에 의해 캡처되고 타겟 구조체(T)의 속성을 계산하는 데에 사용하기 위해 스펙트럼이 프로세서(320)에 제공된다. 조명 시스템(312) 및 검출 시스템(318)은 이와 같이 검사 장치를 형성한다. 이러한 검사 장치는 US2016282282A1에 기술된 종류의 연질 X-선 및/또는 EUV 분광 반사계를 포함할 수 있으며, 그 내용이 원용에 의해 본원에 포함된다.
타겟(T)이 일정한 주기성을 갖는 경우, 포커싱된 빔(356)의 방사선도 부분적으로 회절될 수 있다. 회절된 방사선(397)은 입사각에 관해 양호하게 규정된 각도로 반사 방사선(360)과는 또 다른 경로를 따른다. 도 5에서, 도시된 회절 방사선(397)은 개략적인 방식으로 도시되어 있으며, 회절 방사선(397)은 도시된 경로와는 다른 많은 경로를 따를 수 있다. 검사 장치(302)는 또한 회절 방사선(397)의 적어도 일부를 검출 및/또는 이미징하는 추가 검출 시스템(398)을 포함할 수 있다. 도 5에는 단일의 추가 검출 시스템(398)이 도시되어 있지만, 검사 장치(302)의 실시예는 또한 복수의 회절 방향에서 회절 방사선(397)을 검출 및/또는 이미징하기 위해 서로 상이한 위치에 배치되는 둘 이상의 추가 검출 시스템(398)을 포함할 수 있다. 즉, 타겟(T)에 충돌하는 포커싱된 방사선 빔의 (더 높은) 회절 차수가 하나 이상의 추가 검출 시스템(398)에 의해 검출 및/또는 이미징된다. 이러한 하나 이상의 검출 시스템(398)은 계측 프로세서(320)에 제공되는 신호(399)를 생성한다. 신호(399)는 회절된 광(397)에 대한 정보를 포함할 수 있고/있거나 회절된 광(397)으로부터 획득된 이미지를 포함할 수 있다.
원하는 제품 구조체와 스폿(S)의 정렬 및 포커싱을 돕기 위해, 검사 장치(302)는 또한 계측 프로세서(320)의 제어 하에 보조 방사선을 사용하는 보조 광학계를 제공할 수 있다. 계측 프로세서(320)는 또한 병진 스테이지, 회전 및/또는 틸팅 스테이지를 동작시키는 위치 제어기(372)와 통신할 수 있다. 프로세서(320)는 센서를 통해 기판의 위치 및 배향에 대해 매우 정확한 피드백을 수신한다. 센서(374)는 예를 들어, 피코미터 영역에서 정확도를 제공할 수 있는 간섭계를 포함할 수 있다. 검사 장치(302)의 동작에 있어서, 검출 시스템(318)에 의해 캡처된 스펙트럼 데이터(382)는 계측 처리 유닛(320)으로 전달된다.
언급한 바와 같이, 대안적인 형태의 검사 장치는 예를 들어 회절 기반 비대칭 측정을 수행하기 위해 수직 입사 또는 수직 근방 입사로 연질 x-선 및/또는 EUV 방사선을 사용한다. 두 유형의 검사 장치가 하이브리드 계측 시스템으로 제공될 수 있다. 측정될 성능 파라미터는 오버레이(OVL), 임계 치수(CD), 리소그래피 장치가 타겟 구조체를 인쇄하는 동안의 리소그래피 장치의 초점, 코히어런트 회절 이미징(CDI) 및 분해능상 오버레이(ARO) 계측을 포함할 수 있다. 연질 x-선 및/또는 EUV 방사선은 예를 들어 100 nm 미만의 파장을 가질 수 있고, 예를 들어 5 내지 30 nm 범위, 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위의 방사선을 사용할 수 있다. 방사선은 본질적으로 협대역 또는 광대역일 수 있다. 이러한 방사선은 특정 파장 대역에서 불연속적인 피크들을 가질 수 있거나 보다 연속적인 특성을 가질 수도 있다.
오늘날의 생산 설비에서 사용되는 광학 스캐터로미터와 마찬가지로, 검사 장치(302)는 리소 셀 내에서 처리된 레지스트 재료 내의 구조체를 측정하고(현상 후 검사 또는 ADI) 및/또는 더 경질의 재료로 형성된 후에 구조체를 측정하는 데에 사용될 수 있다(에칭 후 검사 또는 AEI). 예를 들어, 기판은 현상 장치, 에칭 장치, 어닐링 장치 및/또는 다른 장치에 의해 처리된 후에 검사 장치(302)를 사용하여 검사될 수 있다.
위에 언급된 스캐터로미터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 계측 툴(MT)은 측정을 수행하기 위해 방사선 소스로부터의 방사선을 사용할 수 있다. 계측 툴(MT)에 의해 사용되는 방사선은 전자기 방사선일 수 있다. 방사선은 광학적 방사선, 예를 들어 전자기 스펙트럼 중의 적외선, 가시광선 및/또는 자외선 부분의 방사선일 수 있다. 계측 툴(MT)은 기판, 예컨대 반도체 기판 상의 리소그래피 노광된 패턴의 속성 및 양상을 측정하거나 검사하기 위해 방사선을 사용할 수 있다. 측정 유형과 품질은 계측 툴(MT)에 의해 사용된 방사선의 여러 속성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 전자기 측정의 분해능은 방사선의 파장에 따라 달라질 수 있고, 더 작은 파장은 예컨대 회절 한계로 인해 더 작은 피처를 측정할 수 있다. 작은 치수의 피처를 측정하려면, 예를 들어 EUV 및/또는 SXR(연질 X-선) 방사선과 같은 짧은 파장의 방사선을 사용하여 측정을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 파장 또는 파장 범위로 계측을 수행하기 위해, 계측 툴(MT)은 해당 파장(들)에서 방사선을 제공하는 소스에 대한 액세스를 필요로 한다. 다양한 파장의 방사선을 제공하기 위해 다양한 유형의 소스가 존재한다. 소스에 의해 제공되는 파장에 따라, 다양한 유형의 방사선 생성 방법이 사용될 수 있다. 극자외선(EUV) 방사선(예컨대, 1 nm 내지 100 nm) 및/또는 연질 X-선(SXR) 방사선(예컨대, 0.1 nm 내지 10 nm)의 경우, 소스는 고차 고조파 생성(HHG)를 사용하여 원하는 파장의 방사선을 얻을 수 있다. 이러한 소스의 개발에 있어서 직면한 문제 중 하나는, 방출된 방사선을 생성용 셋업으로부터 외부로 효율적으로 커플링하고 이러한 방출된 방사선을 프로세스를 구동하는 데 사용된 방사선으로부터 어떻게 분리하는지의 문제이다.
도 6은 고차 고조파 생성을 위한 조명 소스일 수 있는 조명 소스(310)의 실시예(600)의 단순화된 개략도를 나타낸다. 도 5와 관련하여 설명한 계측 툴 내의 조명 소스의 특징들 중 하나 이상은 적절하게 조명 소스(600)에 존재할 수도 있다. 조명 소스(600)는 챔버(601)를 포함한다. 조명 소스(600)는 화살표로 표시된 전파 방향을 갖는 펌프 방사선(611)을 받아들이도록 구성된다. 여기에 도시된 펌프 방사선(611)은 도 5에 도시된 바와 같이 펌프 방사선 소스(330)로부터의 펌프 방사선(340)의 예이다. 펌프 방사선(611)은, 용융 실리카 또는 이에 상응하는 물질로 만들어질 수 있는 뷰포트일 수 있는 방사선 입력(605)을 통해 챔버(601) 내로 지향될 수 있다. 펌프 방사선(611)은 가우시안 또는 중공, 예를 들어 환형의 횡단면 프로파일을 가질 수 있고, 챔버(601) 내에서 두 번재 화살표로 표시된 흐름 방향을 갖는 가스 흐름(615) 상에 입사, 선택적으로 포커싱될 수 있다. 가스 흐름(615)은 가스 압력이 특정 값을 넘어서는 특정 가스(예컨대, 희가스, 선택적으로 헬륨, 아르곤 또는 네온, 질소, 산소 또는 이산화탄소)의 작은 부피(예컨대, 수 입방 mm)를 포함한다. 가스 흐름(615)은 정상(steady) 흐름일 수 있다. 금속성 플라즈마(예를 들어, 알루미늄 플라즈마)와 같은 다른 매질이 사용될 수도 있다.
조명 소스(600)의 가스 전달 시스템은 가스 흐름(615)을 제공하도록 구성된다. 조명 소스(600)는 방출된 방사선(613)의 생성을 구동하기 위해 가스 흐름(615) 내에 펌프 방사선(611)을 제공하도록 구성된다. 방출된 방사선(613) 중 적어도 대부분이 생성되는 영역을 상호작용 영역이라고 한다. 상호작용 영역은 수십 마이크로미터(조밀하게 포커싱된 펌프 방사선의 경우)에서 수 mm 또는 cm(중간 정도로 포커싱된 펌프 방사선의 경우) 또는 심지어 몇 미터(극도로 느슨하게 포커싱된 펌프 방사선의 경우)에 이르기까지 변할 수 있다. 선택적으로, 가스 흐름(615)은 가스 전달 시스템에 의해 배기된 또는 거의 배기된 공간 내로 제공된다. 가스 전달 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 가스 노즐(609)을 포함하고, 가스 노즐은 가스 노즐(609)의 출구 평면에 개구(617)를 포함한다. 가스 흐름(615)은 개구(617)로부터 제공된다. 거의 모든 종래 기술에서, 가스 노즐은 균일한 원통형 내부 기하학적 형상인 절단된 튜브 기하학적 형상을 가지며, 출구 평면에 있는 개구 형상은 원형이다. 특허 출원 CN101515105B에 기술된 바와 같이 기다란 개구도 사용된 바 있다. CN101515105B는 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.
다른 가스 전달 시스템(예컨대, 가스 충진된 모세관)을 사용하는 것(그 일례가 S. J. Goh 등의 "Single-shot fluctuations in waveguided high-harmonic generation"(Optics express, 23(19), 24888)에 기술되어 있음)과 비교하여, 선택적으로 절단된 튜브 또는 조정된 기하학적 형상을 갖는 가스 노즐을 사용하는 이점은 펌프 방사선과 가스 타겟/흐름의 정렬이 더 쉽다는 점이다. 가스 충진된 모세관을 사용하는 동안, 정렬이 충분히 정확하지 않으면 펌프 방사선의 높은 파워로 인해 가스 전달이 타버릴 수 있다.
가스 노즐(609)의 치수는 마이크로미터-크기의 노즐에서 미터-크기의 노즐에 이르기까지 확대되거나 축소된 버전으로도 사용될 수 있다고 예상된다. 이러한 넓은 범위의 치수설정은, 가스 흐름에서의 펌프 방사선의 세기가 방출된 방사선에 도움이 될 수 있는 특정 범위에 이르도록 셋업이 스케일링되어야 한다는 점으로 인해 생기는데, 상이한 펄스 방사선 에너지에 대해 상이한 치수설정을 필요로 하며, 이는 펄스 레이저일 수 있고 펄스 에너지는 수십 마이크로 줄(J)에서 수 줄(J)에 이르기까지 변할 수 있다.
펌프 방사선(611)과 가스 흐름(615)의 가스 원자들과의 상호작용으로 인해, 가스 흐름(615)은 펌프 방사선(611)의 일부를 도 5에 도시된 방출된 방사선(342)의 일례일 수 있는 방출된 방사선(613)으로 변환할 것이다. 방출된 방사선(613)의 중심축은 입사 펌프 방사선(611)의 중심축과 동일선상에 있을 수 있다. 방출된 방사선(613)은 X-선 또는 EUV 범위의 파장을 가질 수 있고, 파장은 0.01 nm 내지 100 nm, 선택적으로 0.1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 50 nm, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위이다.
작동 시에 방출된 방사선(613) 빔은 방사선 출력(607)을 통과할 수 있고, 후속적으로 조작되어 도 5의 조명 시스템(312)의 일례일 수 있는 조명 시스템(603)에 의해 계측 측정을 위해 검사될 웨이퍼로 지향될 수 있다. 방출된 방사선(613)은 웨이퍼 상의 타겟에 안내, 선택적으로 포커싱될 수 있다.
공기(및 실제로는 임의의 가스)가 SXR 또는 EUV 방사선을 많이 흡수하기 때문에, 가스 흐름(615)과 검사 대상 웨이퍼 사이의 체적이 배기(evacuate)되거나 거의 배기된다. 방출된 방사선(613)의 중심축이 입사 펌프 방사선(611)의 중심축과 동일선상에 있을 수 있기 때문에, 펌프 방사선(611)은 방사선 출력(607)을 통과하여 조명 시스템(603)에 진입하는 것을 방지하도록 차단되어야 할 수 있다. 이는 방사선 출력(607)에 도 5에 도시된 필터 디바이스(344)를 통합함으로써 수행될 수 있는데, 필터 디바이스는 방출된 빔 경로에 배치되고 구동 방사선에 대해 불투명 또는 거의 불투명하지만(예를 들어, 적외선 또는 가시광에 불투명 또는 거의 불투명), 방출된 방사선 빔에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 이러한 필터는 지르코늄을 사용하여 제조될 수 있다. 필터는 펌프 방사선(611)이 중공의, 선택적으로 환형의, 횡단면 프로파일을 가질 때 중공의, 선택적으로 환형의 블록일 수 있다.
선택적으로 펌프 방사선의 고차 고조파 주파수에서 방출된 방사선을 얻기 위한 방법, 장치 및 어셈블리가 본 명세서에서 설명된다. 이러한 프로세스를 통해 생성된 방사선, 선택적으로 비선형 효과를 사용하여 제공된 펌프 방사선의 고조파 주파수에서 방사선을 생성하는 HHG는 기판의 검사 및/또는 측정을 위한 계측 툴(MT)에서 방사선으로서 제공될 수 있다. 기판은 리소그래피 패터닝된 기판일 수 있다. 이러한 프로세스를 통해 획득된 방사선은 또한 리소그래피 장치(LA) 및/또는 리소그래피 셀(LC)에 제공될 수 있다. 펌프 방사선은 짧은 시간 버스트들 동안 높은 피크 세기를 제공할 수 있는 펄스형 방사선일 수 있다.
펌프 방사선(611)은 방출된 방사선의 하나 이상의 파장보다 더 높은 하나 이상의 파장을 갖는 방사선을 포함할 수 있다. 펌프 방사선은 적외 방사선을 포함할 수 있다. 펌프 방사선은 800 nm 내지 1500 nm 범위의 파장을 갖는 방사선을 포함할 수 있다. 펌프 방사선은 900 nm 내지 1300 nm 범위의 파장을 갖는 방사선을 포함할 수 있다. 펌프 방사선은 100 nm 내지 1300 nm 범위의 파장을 갖는 방사선을 포함할 수 있다. 펌프 방사선은 펄스형 방사선일 수 있다. 펄스형 펌프 방사선은 펨토초 범위의 지속시간을 갖는 펄스를 포함할 수 있다.
일부 실시예의 경우, 방출된 방사선, 선택적으로 고차 고조파 방사선은 펌프 방사선 파장(들)의 하나 이상의 고조파를 포함할 수 있다. 방출된 방사선은 전자기 스펙트럼 중 극자외선(EUV), 연질 X-선(SXR), 및/또는 경질 X-선 부분의 파장을 포함할 수 있다. 방출된 방사선(613)은 0.01 nm 내지 100 nm 범위의 방사선을 포함할 수 있다. 방출된 방사선(613)은 0.1 nm 내지 100 nm 범위의 방사선을 포함할 수 있다. 방출된 방사선(613)은 0.1 nm 내지 50 nm 범위의 방사선을 포함할 수 있다. 방출된 방사선(613)은 1 nm 내지 50 nm 범위의 방사선을 포함할 수 있다. 방출된 방사선(613)은 10 nm 내지 20 nm 범위의 방사선을 포함할 수 있다.
조명 소스는 예를 들어 계측 장치(MT), 검사 장치, 리소그래피 장치(LA), 및/또는 리소그래피 셀(LC)에 제공될 수 있다.
측정을 수행하는 데 사용되는 방출된 방사선의 속성은 획득된 측정의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔의 횡방향 빔 프로파일(단면)의 형상과 크기, 방사선 세기, 방사선의 파워 스펙트럼 밀도 등이 방사선에 의해 수행되는 측정에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 고품질 측정 결과를 가져오는 속성을 가진 방사선을 제공하는 소스를 갖는 것이 바람직하다.
방출된 방사선이 펌프 방사선에 의해 방사선 생성용 타겟(예컨대, 가스, 플라즈마 또는 고체 샘플)을 조명함으로써 생성되는 경우, 일반적으로 방출된 방사선의 광자 수와 펌프 방사선의 광자 수 사이의 비율일 수 있는 변환 효율은 작다. 결과적으로, 허용 가능한 정도로 높은 출력 파워로 계측 측정을 가능하게 하기 위해 높은 출력 파워를 생성하는 조명 소스를 개발하는 것은 어려운 일이다. 따라서 높은 출력 파워를 달성하려면 방사선 생성용 타겟 내의 원자들 중 적어도 일부가 그들의 방사선을 적어도 부분적으로 코히어런트하게 방출하도록 하는 것이 필수적일 수 있고, 바꾸어 말하면 방출된 방사선을 구성하는 전자기파들이 동일한 위상(in phase)이어야 하며, 이를 코히어런트 방출이라 한다. N개의 방사하는 원자들에 의해 방출된 방사선의 총 세기가 코히어런트 방출의 경우 N2에 비례한다는 이점이 있을 수 있으며, 결과적으로 원자들이 인코히어런트하게 방출하는 경우(총 세기가 N에 비례함)보다 총 파워가 훨씬 높아질 수 있다.
코히어런트 방출을 위한 조건은, 펌프 방사선과 방출된 방사선을 구성하는 전자기파들이 동일한 위상 속도(즉, 파봉들의 속도)로 방사선 생성용 타겟을 통해 전파되는 것일 수 있으며, 이를 위상 정합이라고 한다. 포커싱된 빔은 당연히 포커싱되지 않은 빔보다 더 높은 위상 속도를 얻게 되므로, 포커싱된 방사선일 수 있는 펌프 방사선은 당연히 방출된 방사선보다 더 높은 위상 속도를 가지게 되어, 코히어런트 방출을 방해하게 된다. 이러한 자연적인 파동 속도의 차이를 보상하기 위해, 타겟에서 충분히 높은 굴절률을 생성함으로써 펌프 방사선을 늦출 수 있다. 이것은 위상-정합 압력이라고 하는 충분히 높은 가스 압력을 보장함으로써 달성될 수 있다. 가스 흐름의 가스 밀도의 최대값은 높은 출력 파워를 달성하기 위해 위상-정합 압력보다 높아야 할 수 있다.
방출된 방사선 생성, 선택적으로 HHG 동안, 가스 흐름은 펌프 방사선에 의해 부분적으로 이온화될 수 있고 플라즈마가 생성될 수 있다. 플라즈마의 효과는 플라즈마 디포커싱(defocusing)이라는 효과에 의해 펌프 방사선의 세기 분포를 악화시키는 것이고, 높은 출력 파워에 필요할 수 있는 피크 세기를 감소시키게 되며 최적의 방출된 방사선 품질에 필요한 펌프 방사선의 세기 분포를 방해하게 된다. 플라즈마 디포커싱 효과의 강도는 가스 흐름 내의 가스 압력에 따라 커질 수 있다. 그러나 위에서 설명한 것처럼, 가스 압력은 위상 정합을 위한 요건에 의해 정해질 수 있으며, 자유롭게 선택할 수는 없다. 따라서, 위상 정합을 보장하기 위해 충분히 높은 가스 압력과 플라즈마 디포커싱 효과를 방지하기 위해 충분히 낮은 가스 압력 모두를 제공하는 것은 일반적으로 어려운 과제이다. 일반적인 결과는 종종, 둘 다 어느 정도 수용 가능하지만 어느 것도 최적은 아닌 절충안이며, 즉 플라즈마 디포커싱을 제한하기 위해 최적의 위상 정합 압력으로부터 가스 압력을 감소시키는 것일 수 있고, 이는 출력 파워를 감소시키게 된다.
일반적인 가스 노즐이 가스 전달에 사용되는 경우, 즉 가스 노즐이 균일한 원통형 내부 기하학적 형상을 갖는 절단된 튜브 기하학적 형상을 갖고 출구 평면에 있는 개구의 형상이 원형인 경우, 가스 흐름은 도 9(a)에서 볼 수 있는 것처럼 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 전형적인 대칭 또는 거의 대칭 형상의 프로파일을 갖는다. 도 9(a)는 전형적인 대칭 형상의 가스 흐름 프로파일을 갖는 네온 가스를 통해 좌측에서 우측으로(화살표(921) 방향으로) 전파되는 펌프 방사선(본 예에서는 레이저 빔)의 시뮬레이션된 세기 분포(901)를 회색조로 나타낸 것이다. 다시 말해서, 가스 프로파일(911)이, P 축으로 표시된 가스 흐름의 가스 밀도가 X 축으로 표시된 전파 방향을 따라 대칭이 되도록 되어 있다. 가스 프로파일(911)에 대해 P 축은 가스 밀도를 나타내는 반면, 회색조의 세기 분포에 대해 P 축은 전파 방향에 수직인 펌프 방사선의 반경 방향을 나타낸다. 플롯(901)에서 어두운 색상은 낮은 펌프 방사선 세기를 나타내는 반면 밝은 색상은 높은 펌프 방사선 세기를 나타낸다. 화살표(921)는 중심축과 펌프 방사선의 전파 방향을 나타낸다. 두 개의 수직 점선(931)은 방출된 방사선의 대부분에 기여하게 되는, 펌프 방사선 전파 방향을 따른 가스 흐름(615)의 영역을 나타낸다. 2개의 점선(931) 사이의 가스 흐름(615)은 상호작용 영역으로 불릴 수 있다.
대칭적인 가스 프로파일(911)을 이용하게 되면, 플라즈마 디포커싱은 펌프 방사선, 선택적으로 펌프 레이저 방사선의 대부분이 축(921)에서 멀어지게 하여, 가장 높은 펌프 방사선 세기를 가스 흐름의 첫 번째 부분(백색 영역)만으로 제한하게 된다. 게다가, 플라즈마 디포커싱은 출력 파워에 가장 크게 기여하게 되는 점선 사이의 가스 영역에서 세기의 감소를 유발한다. 시뮬레이션된 예는, 가스 흐름 내의 플라즈마 형성이 피크 레이저 세기를 상당히 감소시키고, 펌프 방사선의 높은 세기 영역을 가스 흐름의 상류 측(도 9에 도시된 예에서는 가스 흐름의 좌측 부분)으로만 제한한다는 것을 보여준다. 따라서 플라즈마 디포커싱은 출력 파워에 영향을 미친다.
방출된 방사선의 속성은, 가스 흐름의 프로파일, 또는 이른바 가스 프로파일 또는 이른바 가스 흐름 프로파일, 선택적으로 전파 방향을 따른 가스 흐름의 가스 밀도를 변경함으로써 조정될 수 있다. 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름 내에서의 펌프 방사선의 에너지 발산을 억제하기 위한 것일 수 있고, 이러한 에너지 발산은 가스 흐름의 일부가 펌프 방사선에 의해, 선택적으로 플라즈마 디포커싱에 의해 이온화된다는 점에 의한 것이다. 가스 흐름의 프로파일은 가스 노즐의 기하학적 형상을 조정함으로써 성형될 수 있다. 예를 들어, 출구 평면에 있는 개구의 형상은 일반적으로 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대칭이며, 이는 전파 방향을 따라 대칭 또는 거의 대칭인 프로파일, 예를 들어 도 9(a)의 가스 프로파일(911)을 갖는 가스 흐름을 생성하게 된다. 출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭으로 만들어질 수도 있으며, 이는 비대칭 개구(예를 들어 도 7(a)의 개구(701))라고 하며, 이에 관해서는 이후 논의할 것이다. 비대칭 개구는 전파 방향을 따라 비대칭 형상을 갖는 가스 흐름을 생성할 수 있는데, 예를 들면 도 7(c)의 가스 프로파일(719, 729, 739)이며, 이에 대해서도 나중에 설명할 것이다. 비대칭 개구로 인해 발생할 수 있는 가스 흐름의 가스 밀도의 비대칭 프로파일은, 선택적으로 위상-정합 압력보다 높은, 충분히 높은 가스 압력을 이용해 플라즈마 디포커싱 효과를 제거하거나 억제할 수 있으며, 선택적으로 더 나은 방사선 품질을 갖는 더 높은 출력 파워를 결과적으로 얻을 수 있다.
출구 평면에 있는 개구의 형상을 조정하는 것 외에, 가스 노즐의 기하학적 형상의 다른 파라미터 또한 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 조정될 수 있다. 선택적으로 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적을 조정할 수도 있다. 선택적으로, 이러한 내부 단면적은 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라 증가, 선택적으로 선형 증가할 수 있다. 선택적으로 조명 소스는 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 조절 가능한 요소를 포함할 수 있다. 선택적으로 조절 가능한 요소는 방출된 방사선을 생성하는 동안 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 것일 수 있다. 선택적으로, 가스 노즐의 기하학적 형상의 위에서 언급된 파라미터들이 적응 조합될 수 있다.
방출된 방사선의 출력 파워에 대한 가스 흐름 프로파일의 영향에 대한 한 가지 예가 도 10에 시뮬레이션되어 있다. 가스 흐름 길이와 펌프 방사선은 고정되어 있다. 도 10(a)는 전파 방향 X를 따른 가스 압력 프로파일의 개략도를 보여준다. 수직축 P는 가스 흐름의 압력 또는 가스 밀도를 나타낸다. 두 개의 수직선은 각각 제1 압력과 제2 압력이라고 하는 가스 프로파일의 2개의 특정 위치에서의 가스 밀도를 나타낸다. 전파 방향 X를 따라 가스 밀도는 제1 압력(1011) 이전에 점진적으로 증가하고, 제2 압력(1013) 이후에 점진적으로 감소한다. 가스 밀도는 제1 압력(1011)과 제2 압력(1013) 사이에서 선형적인 방식으로 변화한다. 제1 압력(1011)과 제2 압력(1013) 사이의 선형적인 변화는 단지 시뮬레이션을 단순화하기 위한 것이며, 실제로는 이러한 두 수직선 사이의 가스 밀도의 변화가 선형일 필요는 없다는 점에 주목해야 한다. 시뮬레이션된 가스 프로파일의 형상은 예시일 뿐이며 실제로 가스 흐름의 프로파일은 다른 형상을 가질 수 있다는 점에 주목해야 한다.
시뮬레이션 동안, 제1 압력과 제2 압력은 한 그룹의 서로 다른 값들에 걸쳐 독립적으로 변화하며, 축 P1013 및 P1011로 표시되는 제1 및 제2 압력의 함수로서의 방출된 방사선의 결과적인 출력 파워는, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 출력 파워(1003)의 회색조 플롯으로 표시된다. 플롯(1003)에서 어두운 색상은 낮은 출력 파워를 나타내는 반면 밝은 색상은 높은 출력 파워를 나타낸다. 실선(1025)은 제1 및 제2 압력이 동일한 제1 및 제2 압력 쌍을 나타내는 것이고, 예를 들면 도 9(a)의 전파 방향을 따라 전형적인 대칭 형상의 프로파일(911)을 갖는 가스 흐름을 나타낸다. 점선(1027)은 제1 압력이 제2 압력의 절반인 경우를 나타낸다. 도 9(a) 및 (b)에서 2개의 예(901 및 903)는 각각 십자형(1023 및 1021)으로 표시되어 있다. 도 9(b)의 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이, y축에 가까운 영역, 즉 제1 압력이 상대적으로 낮은 영역에서 가장 높은 출력 파워를 얻게 된다.
도 9(b)는, 비대칭 형상의 가스 흐름 프로파일(913)을 갖는 펌프 방사선 세기 분포(903)를 보여주는 도 9(a)의 시뮬레이션에 대한 비교 시뮬레이션을 나타낸 것이며, 여기서 가스 흐름의 가스 밀도는 먼저 최대값으로 증가하고 이후 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어진다. 전파 방향을 따라, 가스 흐름에 의한 방출된 방사선의 재흡수를 감소시키기 위해 상호작용 영역에 급격한 컷오프 영역이 뒤따를 수 있다. 선택적으로, 펌프 방사선의 전파 방향으로 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 500μm 미만이다. 선택적으로, 펌프 방사선의 전파 방향으로 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 200μm 미만이다. 선택적으로, 펌프 방사선의 전파 방향으로 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 100μm 미만이다. 선택적으로, 펌프 방사선의 전파 방향으로 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 50μm 미만이다. 화살표(923)는 중심축과 펌프 방사선의 전파 방향을 나타낸다. 두 개의 수직 점선(933)은 방출된 방사선의 대부분에 기여하게 되는, 펌프 방사선 전파 방향을 따른 가스 흐름(615)의 영역을 나타낸다. 2개의 점선(933) 사이의 가스 흐름(615)은 상호작용 영역으로 불릴 수 있다. 여기서의 최대 가스 압력은 도 9(a)와 동일하다.
가스 흐름 프로파일(913)은 본 개시내용의 원리를 보여주기 위한 예시에 불과하다는 점을 이해할 것이다. 실제로, 예를 들어 범프 또는 트위스트(twist)를 갖는 임의의 유사한 가스 흐름 프로파일이 유사한 효과를 가질 수 있고, 본 개시내용의 원리에 따라 수많은 특정한 구현예들이 예상될 수 있다.
도 9(b)에서 플라즈마 디포커싱 효과는, 낮아진 상류 가스 압력으로 인해, 도 9(a)에 비해 더 작다. 결과적으로, 높은 세기 영역(밝은 영역)은 가스 흐름 프로파일의 하류 부분(도 9에 표시된 예에서는 가스 흐름의 우측 부분)으로 확장되어, 방출된 방사선의 출력 파워가 더 높아지게 된다. 이러한 시뮬레이션에서 도 9(b)의 비대칭 가스 프로파일은 대칭 가스 프로파일을 갖는 도 9(a)의 경우에 비해 전체 출력 파워가 약 50% 증가한다.
플라즈마 디포커싱의 효과는, 펌프 방사선이 가스 흐름의 전체 길이에 걸쳐 영향을 받을 수 있기 때문에, 상류 부분에서 발생할 때 가장 중요할 수 있다. 대조적으로, 양호한 위상 정합은 가스의 하류 부분에서 가장 중요할 수 있는데, 이는 그곳에서 방출된 방사선이 전체 출력 파워의 대부분에 기여하게 되고 가스 프로파일의 하류 부분으로부터의 방출된 방사선이 가장 적게 재흡수되기 때문이다. 일 실시예에서 가스 흐름의 프로파일은, 하류 측의 압력이 최적의 위상 정합 및 그에 따라 최적의 출력 파워를 위해 최적화되는 반면, 상류 측의 압력은 플라즈마 디포커싱 효과를 감소시키기 위해 낮춰지도록 성형된다. 이러한 방식으로, 한편으로는 위상 정합을 위한 고압 및 다른 한편으로는 플라즈마 디포커싱의 감소를 위한 저압의 상충되는 요구사항들은, 가스 흐름의 프로파일의 서로 다른 부분에 적용함으로써 적어도 어느 정도 분리될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가하고 이후 전파 방향을 따라 컷오프 영역에서 급격히 떨어지는, 가스 흐름의 위에서 언급한 프로파일은, 조정된 기하학적 형상을 갖는 가스 노즐을 사용하여 얻을 수 있다. 일 실시예에서, 개구의 폭은 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가한다. 선택적으로 개구의 형상은 사다리꼴이다.
도 7(a)는 개구(711)의 형상이 사다리꼴, 보다 구체적으로는 이등변 사다리꼴인 일례(701)의 개략도를 나타낸다. X 축은 펌프 방사선의 전파 방향을 나타낸다. Y 축은 X에 수직인 출구 평면에서 나머지 방향들 중 하나를 나타낸다. Z 축은 출구 평면에 수직인 방향을 나타내며 가스 흐름 방향과 예각을 이룬다. 일 실시예에서, 제1 변(725)의 길이는 50 μm이고, 제2 변(723)의 길이는 400 μm, 200 μm, 100 μm 중 하나이며, 이 경우 출구 평면에 있는 개구의 형상이 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 비대칭이다. 50μm의 제2 변(723)도 레퍼런스로서 시뮬레이션된다. 펌프 방사선 전파 방향을 따른 개구(721)의 길이는 500 μm 이다.
도 7(a)의 개구(711)를 기초로 가스 흐름의 전파 방향을 따른 대응하는 시뮬레이션된 가스 밀도 분포 플롯(715) 및 프로파일 플롯(703)이 각각 도 7(b) 및 도 7(c)에 도시되어 있다. 도 7(b)에서는, 개략적인 블록(713)은 블록의 바닥면인 출구 평면에 개구(701)가 있는 가스 노즐(609)의 일부를 나타낸다. 제2 변(723)의 길이는 이러한 예에서 400μm 이다.
플롯(703)은 제2 변의 길이가 각각 400μm, 200μm, 100μm 및 50μm 인 가스 프로파일(719, 729, 739 및 749)을 포함한다. 수직축 P는 가스 밀도를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 제2 변(723)이 제1 변(725)보다 클 때, 가스 프로파일은 전파 방향을 따라 비대칭 형상을 가지며 가스 흐름의 가스 밀도는 먼저 최대값으로 증가하고 이후 X로 표시된 전파 방향을 따른 컷오프 영역에서 급격히 감소한다.
사다리꼴 형상은 본 개시내용의 원리를 보여주기 위한 예시에 불과하다는 점을 이해할 것이다. 실제로, 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가하는 개구의 폭을 갖는 임의의 형상이 유사한 프로파일을 생성할 수 있고, 본 개시내용의 원리에 따라 많은 특정한 구현예가 예상될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적은, 도 8에 도시된 실시예와 같이 가스 흐름의 프로파일을 변경하도록, 선택적으로 조절 가능한 요소와 함께 조정될 수 있다. 도 8(b)의 가스 노즐(803)의 개략도에서 알 수 있는 바와 같이, 가스 노즐의 내부 표면(815)은, 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라, 내부 단면적이 증가, 선택적으로 선형 증가하는 방식으로 변화된다. 발산이라고 칭할 수 있는 증가하는 내부 단면적을 갖는 가스 노즐의 부분은 가스 팽창, 가스 밀도의 감소 및/또는 가스 유속 증가를 초래할 수 있다. 도 8(b)에 도시된 바와 같이 가스 노즐의 조정된 기하학적 형상을 이용하면, 가스 흐름의 체적은, 발산하지 않는 것에 비해 더 급격한 경계를 가지며, 이는 예를 들어 상대적으로 작은 컷오프 영역 길이를 생성하는 데 도움이 될 수 있다. 도 8(b)의 가스 노즐(803)의 개략도에서, 가스 노즐의 내부 단면적은 개구를 빠져나가기 전에 가스 흐름 방향을 따라 대칭이지만, 실제로는 가스 노즐의 내부 단면적도 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 비대칭일 수 있으며, 이는 예를 들어 도 9(b)의 가스 흐름 프로파일(913)과 같이 비대칭 형상의 가스 흐름 프로파일을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 노즐의 내부 단면은 도 7(a)의 개구(711)의 실시예와 동일한 형상을 가지며, 이는 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면, 예를 들어 Y 및 Z 축을 포함하는 평면에 대해 비대칭이다.
가스 노즐(803)의 예는 조절 가능한 요소(813)를 포함할 수 있다. 도 8(a) 및 8(b)는 조절 가능한 요소(813)의 단면을 도시한다. 조절 가능한 요소(813)는 예를 들어 쐐기형이다. 조절 가능한 요소(813)는 또한 다른 형상을 가질 수 있다는 점에 유의해야 한다. 도 8(b)에 예시된 바와 같이, 출구 평면과 펌프 방사선 사이에 위치될 수 있는 조절 가능한 요소(813)는 가스 흐름의 프로파일을 추가로 변경할 수 있다. 조절 가능한 요소(813)는 적어도 부분적으로 상기 가스 흐름 내에 위치되도록 구성될 수 있다. 출구 평면을 빠져나온 후, 가스 흐름은 조절 가능한 요소의 표면 중 하나가 가스 흐름 방향을 향해 기울어진 상태로 조절 가능한 요소에 충돌할 수 있다. 가스 흐름은 선택적으로 증가하는 내부 단면적을 갖는 가스 노즐을 통해 흘러나오고, 가스 노즐의 출구 평면 이후에 배치된 조절 가능한 요소(813)에 의해 압축될 수 있다. 조절 가능한 요소는 가스 흐름 프로필을 성형하고 충격파를 일으킬 수 있으며, 이는 도 8(b)에서 흰색 화살표와 점선으로 표시되어 있다. 충격파는 가스 흐름을 조절 가능한 요소(813) 근처의 고밀도 영역으로 압축할 수 있으며, 이는 도 8(b)에서 점선 타원의 내부 영역으로 표시된다. 조절 가능한 요소(813)와 충격파 사이의 영역은 더 높은 밀도를 가질 수 있고 충격파에 걸쳐 밀도에 급격한 변화가 있을 수 있다. 펌프 방사선 전파 방향을 따른 충격파의 길이가 수십 미크론이므로, 펌프 방사선의 전파 방향으로 비교적 작은 컷오프 영역 길이, 선택적으로 100μm 미만의 컷오프 영역 길이가 달성될 수 있다. 조절 가능한 요소에 충돌한 후, 변경된 프로파일을 갖는 가스 흐름이 진공 또는 거의 진공일 수 있는 주변으로 더 확장될 것이다.
선택적으로, 가스 흐름에 대한 조절 가능한 요소의 위치는 조절 가능하다. 조절 가능한 요소는 방출된 방사선의 생성 프로세스 동안 방출된 방사선을 최적화하기 위해 회전 및 병진 방향 모두로 튜닝될 수 있다. 조절 가능한 요소를 튜닝하면 가스 흐름의 프로파일이 성형될 수 있으며, 이는 방출된 방사선의 특성을 추가로 변경할 수 있고, 선택적으로 방출된 방사선의 특성을 추가로 최적화할 수 있다.
도 8(a) 및 (b)에서, 조절 가능한 요소는 가스 흐름 방향을 따라 출구 평면 이후에 배치되어 있지만, 실제로는 출구 평면을 빠져나가기 전에 배치될 수도 있고 가스 노즐의 내부 표면의 일부일 수도 있으며, 이는 도 8(c)에 도시된 것과 유사하게 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가하고 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형할 수 있다.
도 8(a)는 가스 노즐(811) 및 조절 가능한 요소(813)를 이용한 시뮬레이션된 가스 밀도 분포 플롯(801)을 회색조로 나타낸 것이다. X 축은 펌프 방사선의 전파 방향을 나타낸다. Y 축은 X에 수직인 출구 평면에서 다른 방향들 중 하나를 나타낸다. Z 축은 출구 평면에 수직인 방향을 나타내며 가스 흐름 방향과 예각을 이룬다. 가스 밀도 분포는 회색조로 표현되어 있고, 여기서 플롯의 어두운 색상은 낮은 가스 밀도를 나타내고 밝은 색상은 높은 가스 밀도를 나타낸다. 충격파의 위치는 가스 밀도의 급격한 변화로 나타난다. 이러한 실시예에서, 발산은 Y 방향이다. 발산은 출구 평면에 평행한 평면에서 대칭적인 단면적을 가질 필요가 없다는 점에 주목해야 한다.
펌프 방사선(817)의 일례는 도 8(b)에서 검은색 화살표로 표시된 바와 같이 전파 방향을 갖는 변경된 가스 흐름을 통해 전파된다. 전파 방향을 따라 측정된 가스 밀도는, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역에서 급격히 떨어지도록 하는 프로파일을 가질 수 있다. 도 8(c)는 조절 가능한 요소로부터 변화하는 거리에 따라 전파 방향을 따라 시뮬레이션된 가스 프로파일을 보여준다. 가스 프로파일 예시(821, 823 및 825)의 경우 조절 가능한 요소로부터의 거리는 각각 300μm, 400μm 및 500μm이다. 알 수 있는 바와 같이, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역에서 급격히 떨어진다. 일 실시예에서, 가스 흐름의 상류 측 및/또는 하류 측의 가스 프로파일에 범프 또는 소위 트위스트가 있을 수 있으며, 이는 가스 프로파일을 지그재그로 만든다. 이러한 범프는 조절 가능한 요소에 의해 유발된 경계 효과 때문일 수 있다.
위에서 언급한 가스 프로파일의 형상은 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 원리에 따라 수많은 특정 구현예가 예상될 수 있음을 이해할 것이다.
도 8의 이러한 실시예의 추가적인 이점은, 한편으로는 예를 들어 양호한 프로파일을 위해 노즐에 가능한 가까이 있는 것과 다른 한편으로는 예를 들어 손상 및 레이저 클리핑(clipping)을 피하기 위해 노즐로부터 충분히 멀리 있는 것 사이에서 차선의 절충안을 강요받기 보다는, 노즐로부터의 상당한 거리(선택적으로 400μm)에 최적의 가스 프로파일을 만들 수 있다는 것이다.
생성된 측정 방사선을 전달하기 위해 애퍼처를 포함하는 가스 성형 요소를 사용하는 것(일 실시예가 특허 출원 WO2018/166741A1의 도 11에 예시되어 있음)과 비교할 때, 조절 가능한 요소(813)를 사용하는 이점은 조절 가능한 요소(813)가 출구 평면과 펌프 방사선 사이에 위치될 때 펌프 방사선의 정렬이 더 용이하다는 점이다. WO2018166741A1의 실시예를 이용하면서, (여기서 어려운 과제인) 정확한 정렬이 획득되지 않으면 가스 성형 요소는 펌프 방사선의 높은 파워로 인해 쉽게 타버릴 수 있다. WO2018/166741A1는 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.
위에서 언급한 실시예 외에도, 두 개의 서로 다른 가스를 사용하는 두 개의 가스 제트의 시스템 또한 유사한 가스 프로파일을 생성할 수 있으며, 그 일례가 특허 출원 WO2018/166741A1의 도 16에 예시되어 있다. 두 개의 가스 제트의 시스템과 비교할 때, 조정된 가스 노즐을 사용하는 이점은, 가스 흐름의 균일한 가스 조성으로 인해 방출된 방사선의 최적화가 더 용이하고 검사 챔버(350) 내의 진공 또는 거의 진공 분위기가 더 쉽게 유지된다는 것이다.
방출된 방사선의 생성 프로세스 동안, 가스 노즐은 냉각 효과와 가열 효과 양자 모두에 동시에 노출될 수 있다. 개구를 빠져나가는 가스 흐름은, 가스 노즐을 냉각시킬 수 있는 가속 및 급속 팽창으로 인해 저온, 선택적으로 약 200K의 온도를 가질 수 있다. 니켈로 만들어진 3mm 가스 노즐의 경우, 가스 노즐 방향을 따른 수축은 약 20μm일 수 있으며, 이는 펌프 방사선과 가스 노즐 사이의 거리(예컨대, 50 - 100μm) 및 펌프 방사선의 초점 스폿 직경(예컨대, 20 - 30 μm)에 비해 무시할 수 없는 수준이다. 다른 한편으로, 펌프 방사선은 상호작용 영역에서/근처에서 높은 세기를 가질 수 있고 가스 노즐을 가열하거나 심지어 태울 수 있는데, 이는 펌프 방사선과 가스 노즐 사이의 거리에 따라 달라진다. 방출된 방사선의 생성 프로세스 동안, 펌프 방사선과 가스 노즐 사이의 상대 위치는 방출된 방사선을 최적화하도록 조절될 수 있다. 가열 효과와 냉각 효과의 조합은 가스 흐름 방향을 따라 가스 노즐의 추가적인 열 팽창/수축을 도입할 수 있으며, 가스 프로파일이 가스 흐름 방향을 따라 변할 수 있으므로 방출된 방사선에 드리프트가 유발될 수 있다. 또한, 프로세스 동안 가스 흐름을 켜는 것(switching on) 및/또는 끄는 것(switching off)도 드리프트를 도입할 수 있다.
도 11은 온도 제어 어셈블리를 갖는 가스 전달 시스템, 선택적으로 조명 소스의 가스 전달 시스템을 개략적으로 도시한다. 온도 제어 어셈블리는 가스 노즐(609)의 적어도 일부의 온도를 변화시키거나 요구되는 설정점 근처에서 온도를 유지하는 데 사용될 수 있는 온도 제어 요소(1109)를 포함할 수 있다. 선택적으로 이러한 온도 제어 요소(1109)는 전자기 방사선을 방출하는 소스, 선택적으로 레이저, 또는 가열 요소, 선택적으로 가열 와이어일 수 있다. 선택적으로 온도 제어 요소(1109)는 냉각 요소, 예를 들어 열전 냉각기 또는 액체 냉각 시스템일 수 있다. 선택적으로 온도 제어 요소(1109)는 가스 노즐의 적어도 일부를 요구되는 설정점 근처에 유지하는 서모스탯(thermostat)일 수 있다.
온도 제어 어셈블리는 온도 제어 검출기(1107)를 포함할 수 있으며, 이는 가스 노즐의 기하학적 형상 또는 온도의 변화를 검출할 수 있다. 선택적으로, 온도 제어 검출기(1107)는 카메라일 수 있다. 카메라는 온도 검출 및/또는 형상 차이 검출을 위해 추론된 측정을 이용할 수 있다. 선택적으로, 온도 제어 검출기(1107)는 온도계와 같은 온도 센서일 수 있다. 온도 제어 검출기(1107)에 의해 획득된 신호는 온도 제어 프로세서(1111)로 전달될 수 있다. 수신된 신호에 기초하여, 온도 제어 프로세서(1111)는 가스 노즐의 적어도 일부의 온도를 제어하기 위해 온도 제어 요소(1109)와 통신할 수 있으며, 이는 피드백 제어 루프라고 칭할 수 있다.
위에서 언급한 모든 실시예는 도 12에 도시된 바와 같이 조명 소스로 방사선을 생성하기 위한 방법에 사용될 수도 있다. 제1 단계(200)는 조명 소스 내에서 가스 흐름(615)을 전달하는 것으로서, 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 가스 노즐(609)의 출구 평면에 있는 개구(617)로부터 가스 흐름을 제공하는 것을 포함한다. 이러한 방법에서, 가스 노즐의 기하학적 형상은, 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 적응될 수 있다. 선택적으로, 가스 흐름(615) 내에 전파 방향을 갖는 펌프 방사선(611)을 제공하는 단계인 제2 단계(202)가 있을 수 있다. 선택적으로, 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하는 단계인 제3 단계(204)가 있을 수 있다. 조명 소스로 방사선을 생성하는 방법에 대한 보다 자세한 내용은 위의 도면 및 텍스트와 관련하여 설명된 실시예의 상세한 설명에서 제공된다.
추가의 실시예는 다음의 번호가 매겨진 조항으로 제공된다:
1. 조명 소스로서,
- 가스 노즐을 포함하는 가스 전달 시스템을 포함하되, 상기 가스 노즐은 상기 가스 노즐의 출구 평면에 개구를 포함하고,
가스 전달 시스템은 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 상기 개구로부터 가스 흐름을 제공하도록 구성되고,
- 조명 소스는 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상기 가스 흐름 내에 펌프 방사선을 제공하도록 구성되고,
상기 가스 노즐의 기하학적 형상은, 상기 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 되어 있는, 조명 소스.
2. 제1조항에 있어서, 상기 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름 내에서의 펌프 방사선의 에너지 발산을 억제하기 위한 것이고, 상기 에너지 발산은 가스 흐름의 일부가 펌프 방사선에 의해 이온화된다는 점에 의한 것인, 조명 소스.
3. 제1조항 또는 제2조항에 있어서, 상기 최대값은 위상-정합 압력보다 높은, 조명 소스.
4. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 펌프 방사선의 전파 방향으로 상기 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 100μm 미만인, 조명 소스.
5. 제1조항 내지 제4조항 중 어느 한 조항에 있어서, 출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭인, 조명 소스.
6. 제1조항 내지 제5조항 중 어느 한 조항에 있어서, 개구의 폭은 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가하는, 조명 소스.
7. 제5조항 또는 제6조항에 있어서, 상기 개구의 형상은 사다리꼴인, 조명 소스.
8. 제7조항에 있어서, 상기 개구의 형상은 이등변 사다리꼴인, 조명 소스.
9. 제1조항 내지 제8조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적은 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라 증가하는, 조명 소스.
10. 제1조항 내지 제9조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 조절 가능한 요소를 포함하는, 조명 소스.
11. 제10조항에 있어서, 조절 가능한 요소는 방출된 방사선을 생성하는 동안 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 것인, 조명 소스.
12. 제10조항 또는 제11조항에 있어서, 상기 조절 가능한 요소는 적어도 부분적으로 상기 가스 흐름 내에 위치되도록 구성되는, 조명 소스.
13. 제1조항 내지 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 펌프 방사선을 방출하도록 작동 가능한 펌프 방사선 소스를 포함하는, 조명 소스.
14. 제1조항 내지 제13조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 고차 고조파 생성(HHG)을 위한 것인, 조명 소스.
15. 제1조항 내지 제14조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 가스 흐름은 상기 가스 전달 시스템에 의해 배기 또는 거의 배기된 공간 내로 제공되는, 조명 소스.
16. 제1조항 내지 제15조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방출된 방사선은 X-선 또는 EUV 범위의 파장을 가지되, 상기 파장은 0.01 nm 내지 100 nm, 선택적으로 0.1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 50 nm, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위인, 조명 소스.
17. 제1조항 내지 제16조항 중 어느 한 조항에 있어서, 작동 시에 방출된 방사선은 웨이퍼 상의 타겟으로 안내되는, 조명 소스.
18. 제1조항 내지 제17조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방출된 방사선은 계측 측정을 위한 것인, 조명 소스.
19. 제1조항 내지 제18조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 온도 제어 어셈블리를 포함하는, 조명 소스.
20. 제1조항 내지 제19조항 중 어느 한 조항에 따른 조명 소스를 포함하는 계측 장치.
21. 제1조항 내지 제19조항 중 어느 한 조항에 따른 조명 소스를 포함하는 리소그래피 셀.
22. 조명 소스 내에서 가스를 전달하는 방법으로서,
- 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 가스 노즐의 출구 평면에 있는 개구로부터 가스 흐름을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 가스 노즐의 기하학적 형상은, 상기 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 되어 있는, 가스 전달 방법
23. 조명 소스로서,
가스 노즐을 포함하는 가스 전달 시스템 - 상기 가스 노즐은 상기 가스 노즐의 출구 평면에 개구를 포함하고, 가스 전달 시스템은 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 상기 개구로부터 가스 흐름을 제공하도록 구성됨 -; 및
가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 조절 가능한 요소를 포함하고,
조명 소스는 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상기 가스 흐름 내에 펌프 방사선을 제공하도록 구성되고,
상기 조절 가능한 요소는 출구 평면과 펌프 방사선 사이에 위치되는, 조명 소스.
24. 제23조항에 있어서, 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 되어 있는, 조명 소스.
25. 제24조항에 있어서, 상기 최대값은 위상-정합 압력보다 높은, 조명 소스.
26. 제23조항 내지 제25조항에 있어서, 상기 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름 내에서의 펌프 방사선의 에너지 발산을 억제하기 위한 것인, 조명 소스.
27. 제26조항에 있어서, 상기 에너지 발산은 가스 흐름의 일부가 펌프 방사선에 의해 이온화된다는 점에 의한 것인, 조명 소스.
28. 제23조항 내지 제27조항 중 어느 한 조항에 있어서, 조절 가능한 요소는 방출된 방사선을 생성하는 동안 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 것인, 조명 소스.
29. 제23조항 내지 제28조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조절 가능한 요소는 적어도 부분적으로 상기 가스 흐름 내에 위치되도록 구성되는, 조명 소스.
30. 제23조항 내지 제29조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 펌프 방사선의 전파 방향으로 상기 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 100μm 미만인, 조명 소스.
31. 제23조항 내지 제30조항 중 어느 한 조항에 있어서, 출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭인, 조명 소스.
32. 제23조항 내지 제31조항 중 어느 한 조항에 있어서, 개구의 폭은 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가하는, 조명 소스.
33. 제31조항 또는 제32조항에 있어서, 상기 개구의 형상은 사다리꼴인, 조명 소스.
34. 제33조항에 있어서, 상기 개구의 형상은 이등변 사다리꼴인, 조명 소스.
35. 제23조항 내지 제34조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적은 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라 증가하는, 조명 소스.
36. 제23조항 내지 제35조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 펌프 방사선을 방출하도록 작동 가능한 펌프 방사선 소스를 포함하는, 조명 소스.
37. 제23조항 내지 제36조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 고차 고조파 생성(HHG)을 위한 것인, 조명 소스.
38. 제23조항 내지 제37조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 가스 흐름은 상기 가스 전달 시스템에 의해 배기 또는 거의 배기된 공간 내로 제공되는, 조명 소스.
39. 제23조항 내지 제38조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방출된 방사선은 X-선 또는 EUV 범위의 파장을 가지되, 상기 파장은 0.01 nm 내지 100 nm, 선택적으로 0.1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 50 nm, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위인, 조명 소스.
40. 제23조항 내지 제39조항 중 어느 한 조항에 있어서, 작동 시에 방출된 방사선은 웨이퍼 상의 타겟으로 안내되는, 조명 소스.
41. 제23조항 내지 제40조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방출된 방사선은 계측 측정을 위한 것인, 조명 소스.
42. 제23조항 내지 제41조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 온도 제어 어셈블리를 포함하는, 조명 소스.
43. 제23조항 내지 제42조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 펌프 방사선은 펄스를 포함하는, 조명 소스.
44. 제23조항 내지 제43조항 중 어느 한 조항에 따른 조명 소스를 포함하는 계측 장치.
45. 제23조항 내지 제43조항 중 어느 한 조항에 따른 조명 소스를 포함하는 리소그래피 셀.
46. 조명 소스 내에서 가스를 전달하는 방법으로서,
- 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 가스 노즐의 출구 평면에 있는 개구로부터 가스 흐름을 제공하는 단계; 및
조절 가능한 요소로 가스 흐름의 프로파일을 변경하는 단계를 포함하고,
상기 조절 가능한 요소는 출구 평면과 펌프 방사선 사이에 위치되는, 가스 전달 방법.
47. 조명 소스로서,
- 가스 노즐을 포함하는 가스 전달 시스템을 포함하되, 상기 가스 노즐은 상기 가스 노즐의 출구 평면에 개구를 포함하고,
- 가스 전달 시스템은 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 상기 개구로부터 가스 흐름을 제공하도록 구성되고,
- 조명 소스는 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상기 가스 흐름 내에 펌프 방사선을 제공하도록 구성되고,
- 출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭인, 조명 소스.
48. 제47조항에 있어서, 상기 가스 노즐의 기하학적 형상은, 상기 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 가스 흐름의 프로파일을 성형하도록 되어 있는, 조명 소스.
49. 제48조항에 있어서, 상기 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름 내에서의 펌프 방사선의 에너지 발산을 억제하기 위한 것인, 조명 소스.
50. 제49조항에 있어서, 상기 에너지 발산은 가스 흐름의 일부가 펌프 방사선에 의해 이온화된다는 점에 의한 것인, 조명 소스.
51. 제48조항 내지 제50조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 최대값은 위상-정합 압력보다 높은, 조명 소스.
52. 제48조항 내지 제51조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 펌프 방사선의 전파 방향으로 상기 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 100μm 미만인, 조명 소스.
53. 제47조항 내지 제52조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 개구의 폭은 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가하고, 선택적으로 상기 개구의 형상은 사다리꼴이고, 선택적으로 상기 개구의 형상은 이등변 사다리꼴인, 조명 소스.
54. 제47조항 내지 제53조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적은 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라 증가하는, 조명 소스.
55. 제47조항 내지 제54조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 조절 가능한 요소를 포함하는, 조명 소스.
56. 제55조항에 있어서, 조절 가능한 요소는 방출된 방사선을 생성하는 동안 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 것인, 조명 소스.
57. 제54조항 또는 제55조항에 있어서, 상기 조절 가능한 요소는 적어도 부분적으로 상기 가스 흐름 내에 위치되도록 구성되는, 조명 소스.
58. 제47조항 내지 제57조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 가스 흐름은 상기 가스 전달 시스템에 의해 배기 또는 거의 배기된 공간 내로 제공되는, 조명 소스.
59. 제47조항 내지 제58조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방출된 방사선은 X-선 또는 EUV 범위의 파장을 가지되, 상기 파장은 0.01 nm 내지 100 nm, 선택적으로 0.1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 100 nm, 선택적으로 1 nm 내지 50 nm, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위인, 조명 소스.
60. 제47조항 내지 제59조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 조명 소스는 온도 제어 어셈블리를 포함하는, 조명 소스.
61. 제47조항 내지 제60조항 중 어느 한 조항에 따른 조명 소스를 포함하는 계측 장치 또는 리소그래피 셀.
62. 조명 소스 내에서 가스를 전달하는 방법으로서,
전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 가스 노즐의 출구 평면에 있는 개구로부터 가스 흐름을 제공하는 단계를 포함하고,
출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭인, 가스 전달 방법.
본 명세서에서는 IC의 제조에 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해 특별히 언급할 수 있지만, 여기에 설명된 리소그래피 장치는 다른 응용 분야를 가질 수 있음을 이해해야 할 것이다. 가능한 다른 응용 분야로는, 통합형 광학 시스템, 자기 도메인 메모리를 위한 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD) 및 박막 자기 헤드 등의 제조가 있다.
본 명세서에서는 리소그래피 장치와 관련하여 실시예를 구체적으로 언급할 수 있지만, 실시예는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 실시예는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 기타 다른 기판) 또는 마스크(또는 기타 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이들 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주변(비-진공) 조건을 이용할 수 있다.
본 명세서에서는 검사 또는 계측 장치와 관련하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 언급할 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 리소그래피 장치, 또는 웨이퍼(또는 기타 다른 기판) 또는 마스크(또는 기타 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. "계측 장치"(또는 "검사 장치")라는 용어는 검사 장치 또는 검사 시스템(또는 계측 장치 또는 계측 시스템)을 지칭할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예를 포함하는 검사 장치는 기판의 결함 또는 기판 상의 구조체의 결함을 검출하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판 상의 구조체의 관심 특성은 구조체 내의 결함, 구조체의 특정 부분의 부재, 또는 기판 상의 원치 않는 구조체의 존재에 관한 것일 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 실시예를 이용하는 것에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 발명은 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않으며 예를 들어 임프린트 리소그래피 등의 다른 응용 분야에서도 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
앞서 기술한 타겟 또는 타겟 구조체(보다 일반적으로는 기판 상의 구조체)는 측정의 목적을 위해 특별히 설계되고 형성된 계측 타겟 구조체이지만, 이와 다른 실시예에서는 기판 상에 형성된 디바이스의 기능적 부분에 해당하는 하나 이상의 구조체 상에서 관심 속성이 측정될 수 있다. 많은 디바이스가 규칙적이고 격자 모양인 구조를 가지고 있다. 본 명세서에서 사용되는 구조체, 타겟 격자, 타겟 구조체라는 용어는 수행되는 측정을 위해 특별히 구조체가 제공될 것을 요하지 않는다. 또한, 계측 타겟의 피치는 스캐터로미터의 광학 시스템의 분해능 한계에 가깝거나 더 작을 수도 있지만, 타겟부(C)에서 리소그래피 프로세스에 의해 만들어진 전형적인 비-타겟 구조체, 선택적으로 제품 구조체의 치수보다 훨씬 클 수 있다. 실제로, 타겟 구조체 내의 오버레이 격자의 라인 및/또는 공간은, 비-타겟 구조체와 치수가 유사한 더 작은 구조체를 포함하도록 만들어질 수 있다.
이상에서 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 앞선 설명은 예시적인 것으로 의도되며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 이하 제시되는 청구 범위로부터 벗어남이 없이, 기술된 본 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
"계측 장치/툴/시스템" 또는 "검사 장치/툴/시스템"을 구체적으로 언급하고 있지만, 이러한 용어는 동일하거나 유사한 타입의 툴, 장치 또는 시스템을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예를 포함하는 검사 또는 계측 장치는 기판 또는 웨이퍼 상의 구조체의 특성을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예를 포함하는 검사 장치 또는 계측 장치는 기판의 결함 또는 기판 또는 웨이퍼 상의 구조체의 결함을 검출하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판 상의 구조체의 관심 특성은 구조체 내의 결함, 구조체의 특정 부분의 부재, 또는 기판 또는 웨이퍼 상의 원치 않는 구조체의 존재에 관한 것일 수 있다.
SXR 및 EUV 전자기 방서선에 대해 특별히 언급하고 있지만, 문맥이 허용하는 경우 본 발명은 전파, 마이크로파, 적외선, (가시)광, 자외선, X-선 및 감마선을 포함하는 모든 전자기 방사선과 함께 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 광학적 계측 방법의 대안으로서, 계측 측정을 위해, 예를 들어 0.01nm 내지 10nm, 또는 선택적으로 0.01nm 내지 0.2nm, 또는 선택적으로 0.1nm 내지 0.2nm의 파장 범위의 방사선과 같은 X-선 선택적으로 경질 X-선을 사용하는 것이 고려된 바 있다.

Claims (15)

  1. 조명 소스로서,
    가스 노즐을 포함하는 가스 전달 시스템 - 상기 가스 노즐은 상기 가스 노즐의 출구 평면에 개구를 포함하고, 가스 전달 시스템은 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 상기 개구로부터 가스 흐름을 제공하도록 구성됨 -; 및
    가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 조절 가능한 요소를 포함하고,
    조명 소스는 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상기 가스 흐름 내에 펌프 방사선을 제공하도록 구성되고,
    상기 조절 가능한 요소는 출구 평면과 펌프 방사선 사이에 위치되는, 조명 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름의 가스 밀도가 먼저 최대값으로 증가한 다음 이어서 전파 방향을 따라 컷오프 영역(cut-off region)에서 급격히 떨어지도록 되어 있고, 선택적으로 상기 최대값은 위상-정합 압력보다 높은, 조명 소스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 흐름의 프로파일은 가스 흐름 내에서의 펌프 방사선의 에너지 발산을 억제하기 위한 것이고, 선택적으로 상기 에너지 발산은 가스 흐름의 일부가 펌프 방사선에 의해 이온화된다는 점에 의한 것인, 조명 소스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 요소는 방출된 방사선을 생성하는 동안 가스 흐름의 프로파일을 변경하기 위한 것인, 조명 소스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 요소는 적어도 부분적으로 상기 가스 흐름 내에 위치되도록 구성되는, 조명 소스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 방사선의 전파 방향으로 상기 가스 흐름의 프로파일의 컷오프 영역 길이는 100μm 미만인, 조명 소스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출구 평면에 있는 개구의 형상은 펌프 방사선의 전파 방향에 수직인 평면에 대해 비대칭인, 조명 소스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구의 폭은 펌프 방사선의 전파 방향을 따라 점진적으로 증가하는, 조명 소스.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 개구의 형상은 사다리꼴이고, 선택적으로 상기 개구의 형상은 이등변 사다리꼴인, 조명 소스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출구 평면에 평행한 평면에서 가스 노즐의 내부 단면적은 가스 노즐의 적어도 일부에 대해 가스 흐름의 방향을 따라 증가하는, 조명 소스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 흐름은 상기 가스 전달 시스템에 의해 배기 또는 거의 배기된 공간 내로 제공되는, 조명 소스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 소스는 온도 제어 어셈블리를 포함하는, 조명 소스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출된 방사선은 계측 측정을 위한 것인, 조명 소스.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 조명 소스를 포함하는 계측 장치.
  15. 조명 소스 내에서 가스를 전달하는 방법으로서,
    - 전파 방향을 갖는 펌프 방사선을 받아들이고 상호작용 영역에서 방출된 방사선을 생성하기 위해 가스 노즐의 출구 평면에 있는 개구로부터 가스 흐름을 제공하는 단계; 및
    조절 가능한 요소로 가스 흐름의 프로파일을 변경하는 단계를 포함하고,
    상기 조절 가능한 요소는 출구 평면과 펌프 방사선 사이에 위치되는, 가스 전달 방법.
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