KR20220166288A - 가스 와류 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마 광원 - Google Patents

가스 와류 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마 광원 Download PDF

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KR20220166288A
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보리스 바실리예비치 포탑킨
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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

와류 가스 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마(LSP) 광원이 개시된다. LSP 광원은 가스를 수용하기 위한 가스 수용 구조물, 가스를 가스 수용 구조물 내로 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구, 및 가스 수용 구조물 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구를 포함한다. 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구는 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열된다. LSP 광원은 또한 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 가스 수용 구조물의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스를 포함한다. LSP 광원은 플라즈마로부터 방출된 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 집광 요소를 포함한다.

Description

가스 와류 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마 광원
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 4월 13일자에 출원된 미국 가출원 제63/008,840호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 레이저 지속 플라즈마(Laser Sustained Plasma; LSP) 광대역 광원에 관한 것으로, 특히 LSP 광원의 LSP 영역을 통해 조직화되는 가스 와류 흐름을 포함하는 LSP 광원에 관한 것이다.
계속해서 축소되는 반도체 디바이스의 검사에 사용되는 개선된 광원에 대한 필요성이 계속 증가하고 있다. 이러한 광원 중 하나는 레이저 지속 플라즈마(LSP) 광대역 광원을 포함한다. LSP 광대역 광원은 고출력 광대역 광을 생성할 수 있는 LSP 램프를 포함한다. 대부분의 최신 LSP 램프에는 플라즈마 핫 플룸의 부력으로 인한 자연 대류를 제외하고는 램프를 통해 가스 흐름을 강제하는 메커니즘이 없기 때문에 용기 내의 가스는 일반적으로 정체되어 있다. LSP 램프를 통해 가스를 흐르게 하려는 이전의 시도는 불안정한 난류 가스 흐름으로 인해 LSP 램프 내에서 불안정성을 초래했다. 이러한 불안정성은 더 높은 전력과 기계적 요소(예를 들어, 노즐)의 위치에서 증폭되어, 이에 의해 이러한 기계적 요소에 높은 복사 열 부하가 생성되어 과열 및 용융을 초래한다. 이와 같이, 위에서 식별된 이전 접근 방식의 단점을 해결하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
레이저 지속 플라즈마(LSP) 광원이 개시된다. 예시적인 실시예에서, LSP 광원은 가스를 수용하기 위한 가스 수용 구조물을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, LSP 광원은 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 가스를 가스 수용 구조물 내로 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, LSP 광원은 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 가스 수용 구조물 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구를 포함하고, 여기서 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구는 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열된다. 다른 예시적인 실시예에서, LSP 광원은 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 가스 수용 구조물의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, LSP 광원은 플라즈마로부터 방출된 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 집광 요소를 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구는 플라즈마 영역을 통한 와류 가스 흐름 방향이 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 동일한 방향(즉, 흐름 관통 와류 흐름)이 되도록 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열된다.
다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구는 플라즈마 영역을 통한 와류 가스 흐름 방향이 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 반대 방향(즉, 역 와류 흐름)이 되도록 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열된다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같이 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 수많은 장점들은 첨부 도면들을 참조함으로써 본 기술 분야의 당업자에 의해 보다 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 단일 유입구 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 4c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 단일 유입구 와류 생성 가스 챔버의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 다중 유입구 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 5c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 다중 유입구 와류 생성 가스 챔버의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 다중 측면 위치 가스 유입구를 포함하는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 다중 가스 도입용 가스 유입구를 포함하는 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시양태에 따른, LSP 광대역 광원에서 사용하기 위한 와류 생성 유리 셀의 개략도이다.
도 9a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원의 와류 생성 셀의 유입구에서 사용하기 위한 수렴 노즐의 개략도이다.
도 9b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, LSP 광대역 광원의 와류 생성 셀의 유입구에서 사용하기 위한 환형 유동 노즐의 개략도이다.
도 10은 환형 유동 노즐의 가스 유속을 노즐로부터의 축방향 거리의 함수로서 수렴 노즐의 가스 유속과 비교하는 비교 선 플롯을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 다중 환형 유동 노즐의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 5a 내지 도 5c 중 임의의 도면에 도시된 LSP 광대역 광원을 구현하는 광학 특성화 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 13은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 반사측정 및/또는 타원측정 구성으로 배열된 광학 특성화 시스템의 단순화된 개략도를 도시한다.
본 개시는 특정 실시예들 및 이의 특정 특징과 관련하여 특별히 도시되고 설명되었다. 본 명세서에 제시된 실시예들은 제한적이기보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 이제 첨부 도면들에 도시되는 개시된 주제를 상세히 참조할 것이다.
본 개시의 실시예는 LSP 광원의 LSP 영역을 통해 가스 흐름을 조직화하기 위해 와류 흐름 또는 역 와류 흐름을 구현하는 LSP 광원에 관한 것이다. 본 개시의 실시예는 LSP 동작에 필요한 고압 가스, 와류 가스 흐름 또는 역 와류 가스 흐름을 생성하는 데 사용되는 가스 유입구 제트(들)와 가스 배출구(들)를 포함하기 위해 사용되는 투명 벌브, 셀, 또는 챔버에 관한 것이다. 일 실시예에서, 가스 흐름의 동일한 전체 방향을 강제하는 유입구 및 배출구는 셀의 반대 측면에 배치된다. 다른 실시예에서, 유입구 및 배출구는 셀의 동일한 측면에 배치되며, 이는 역 와류 흐름 패턴을 형성하고, 흐름의 일반적인 방향은 셀 내부에서 변경된다.
본 개시에 대한 실시예는 2개의 가스 흐름 영역, 즉 셀 벽 근처에 위치된 외부 영역 및 셀 중심축 근처에 위치된 내부 영역을 형성하는 데 사용될 수 있다. LSP는 셀의 대칭축 근처의 중심 위치에서 유지될 수 있으며 흐름의 내부 부분에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 개시의 구성에는 다양한 이점이 있다. 예를 들어, 플라즈마 영역을 통해 빠른 가스 흐름이 생성되어 플라즈마 크기가 작아지고 따라서 플라즈마 밝기가 높아진다. 플라즈마로부터 방출되는 핫 플룸은 펌프 레이저 전파 경로에서 제거되고 "공기 흔들림" 수차를 생성하지 않으므로 보다 안정적인 플라즈마 동작을 초래한다. 가스 흐름은 보다 안정적인 플라즈마 동작을 가능하게 하는 와류 배열로 안정화된다. 플라즈마 핫 플룸은 셀 벽에서 멀리 떨어져 있어, 이는 벽에 가해지는 열 부하를 줄이고 과열에 민감한 광학 재료를 사용할 수 있다. 내부 및 외부 흐름의 분리는 셀 벽 냉각을 허용하여 유리한 광화학 환경을 조성하고 방사선을 차단한다.
광 지속 플라즈마의 생성은 또한 2008년 10월 14일자에 허여된 미국 특허 제7,435,982호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2010년 8월 31일자에 허여된 미국 특허 제7,786,455호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2011년 8월 2일자에 허여된 미국 특허 제7,989,786호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2012년 5월 22일자에 허여된 미국 특허 제8,182,127호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2012년 11월 13일자에 허여된 미국 특허 제8,309,943호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2013년 2월 9일자에 허여된 미국 특허 제8,525,138호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2014년 12월 30일자에 허여된 미국 특허 제8,921,814호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2016년 4월 19일자에 허여된 미국 특허 제9,318,311호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2016년 7월 12일자에 허여된 미국 특허 제9,390,902호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 일반적인 의미에서, 본 개시의 다양한 실시예는 당업계에 공지된 임의의 플라즈마 기반 광원으로 확장되도록 해석되어야 한다. 플라즈마 생성과 관련하여 사용되는 광학 시스템은 2010년 4월 27일자에 허여된 미국 특허 제7,1205,331호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 와류 흐름을 갖는 LSP 광원(100)의 개략도이다. LSP 광원(100)은 플라즈마(110)를 유지하기 위한 광학 펌프(104)를 생성하도록 구성된 펌프 소스(102)를 포함한다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 플라즈마(110)를 펌핑하기에 적합한 레이저 조명의 빔을 방출할 수 있다. 실시예에서, 집광 요소(106)는 플라즈마(110)를 점화 및/또는 유지하기 위해 와류 생성 가스 수용 구조물(108)에 포함된 가스에 광학 펌프(104)의 일부를 지향시키도록 구성된다. 펌프 소스(102)는 플라즈마를 점화 및/또는 유지하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 펌프 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 레이저(즉, 펌프 레이저)를 포함할 수 있다. 펌프 빔은 가시광선, IR 방사선, NIR 방사선, 및/또는 UV 방사선을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 파장 또는 파장 범위의 방사선을 포함할 수 있다.
집광 요소(106)는 플라즈마(110)로부터 방출된 광대역 광(115)의 일부를 수집하도록 구성된다. 가스 수용 구조물(108)은 하나 이상의 가스 유입구(120) 및 하나 이상의 가스 배출구(122)를 포함할 수 있으며, 이들은 가스 수용 구조물(108)의 내부 내에 와류 가스 흐름(124)을 형성하도록 배열된다. 플라즈마(110)로부터 방출된 광대역 광(115)은 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션(예를 들어, 검사, 계측, 또는 리소그래피)에서 사용하기 위해 하나 이상의 추가 광학계(예를 들어, 콜드 미러(112))를 통해 수집될 수 있다. LSP 광원(100)은 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션 이전에 광대역 광(115)을 조절하기 위한 필터(117) 또는 균질화기(119)와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 임의의 수의 추가 광학 요소를 포함할 수 있다. 가스 수용 구조물(108)은 플라즈마 셀, 플라즈마 벌브(또는 램프), 또는 플라즈마 챔버를 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 와류 생성 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기에 적합한 와류 셀(200)의 단순화된 개략도를 도시한다. 실시예에서, 와류 셀(200)은 와류 셀(200) 내로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구, 및 와류 셀(200) 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구를 포함한다. 예를 들어, 와류 셀(200)은 와류 셀(200)의 주변 위치(예를 들어, 하부 모서리)에 위치한 제1 가스 유입구(202a) 및 와류 셀(200)의 중심 위치(예를 들어, 하부 중심)에 위치한 제2 가스 유입구(202b)를 포함한다. 와류 셀(200)은 또한 와류 셀(200)의 주변 위치(예를 들어, 상부 모서리)에 위치한 제1 가스 배출구(204a) 및 와류 셀(200)의 중심 위치(예를 들어, 상부 중심)에 위치한 제2 가스 배출구(204b)를 포함한다. 실시예에서, 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구는 와류 셀(200) 내에 와류 흐름(206)을 생성하도록 배열된다. 이 실시예에서, 유입구(202a, 202b)는 와류 셀(200)의 한 측면(예를 들어, 하부 측)에 위치되고, 배출구(204a, 204b)는 와류 셀(200)의 대향 측면(예를 들어, 상부 측)에 위치되며, 이는 와류 셀(200)을 통한 가스의 단방향 와류 운동을 보장한다.
실시예에서, 와류 흐름은 플라즈마(110) 근처의 위치에서 드리프트 속도가 1-100 m/s인 나선형 와류 흐름이다. 가스 내의 접선 속도는 여러 요인에 의해 드리프트 속도를 초과할 수 있음을 유념한다. 와류 셀(200)의 와류 가스 흐름(206)은 내부 흐름 영역(208) 및 외부 흐름 영역(210)을 포함한다. 이 실시예에서, 와류 셀(200)은 흐름 관통 와류 셀의 역할을 하며, 이에 의해 내부 가스 흐름(208)은 외부 가스 흐름(210)과 동일한 방향(도 2에서 위쪽으로)으로 흐른다. 이와 관련하여, 플라즈마 영역을 통한 와류 가스 흐름의 방향은 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 동일한 방향일 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 펌프 조명이 내부 흐름 영역(208)의 영향을 받도록 광학 펌프 조명(104)을 와류 셀(200)의 중심 영역에 지향시킨다. 내부 흐름(208) 및 외부 흐름(210)의 분리는 셀 벽 냉각을 허용하여 유리한 광화학 환경을 조성하고, 방사선을 차단한다.
와류 셀(200)은 플라즈마 형성 가스를 포함하고 광학 펌프 조명(104) 및 광대역 광(115)을 투과하도록 구성된 광 투과 요소(106)를 포함한다. 예를 들어, 투명 벽(212)은 펌프 조명(104) 및 광대역 광(115)의 적어도 일부에 투명한 재료로 형성된 실린더를 포함할 수 있다. 와류 셀(200)의 투명 광학 요소(106)는 임의의 수의 상이한 광학 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 광 투과 요소(106)는 사파이어, 수정 석영, CaF2, MgF2, 또는 용융 실리카로 형성될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 와류 셀(200)의 와류 흐름(206)은 와류 셀(200)의 벽에서 플라즈마(110)의 핫 플룸을 떨어지게 하여 벽에 가해지는 열 부하를 줄이고 과열에 민감한 광학 재료(예를 들어, 유리, CaF2, MgF2, 수정 석영 등)를 사용할 수 있음을 유념한다.
실시예에서, 와류 셀(200)은 투명 광학 요소(106)를 종단/밀봉하기 위한 하나 이상의 플랜지를 포함한다. 예를 들어, 와류 셀(200)은 상부 플랜지(214) 및 하부 플랜지(216)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 실시예에서, 상부 및/또는 하부 플랜지(214, 216)는 유입구 및/또는 배출구 파이프 또는 튜브 및 추가적인 기계 및 전자 부품을 고정할 수 있다. 플랜지형 플라스마 셀의 사용은 적어도 2017년 9월 26일자에 허여된 미국 특허 출원 제9,775,226호; 및 2015년 11월 10일자에 허여된 미국 특허 제9,185,788호에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 와류 생성 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기에 적합한 역류 와류 셀(300)의 단순화된 개략도를 도시한다. 도 2와 관련된 설명은 달리 언급되지 않는 한 도 3의 실시예로 확장되도록 해석되어야 한다는 것을 유념한다. 실시예에서, 역류 와류 셀(300)은 가스 유입구(302) 및 가스 배출구(304)를 포함한다. 또한, 역류 와류 셀(300)은 하부 플랜지(216) 및 상부 플랜지(214)를 포함한다. 이 예에서, 상부 플랜지(214)는 블라인드 플랜지 또는 캡을 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 와류 셀(300)은 역류 구성으로 배열된다. 역류 구성에서, 외부 와류 흐름(310)은 내부 와류 흐름(308a, 308b)과 반대 방향으로 전파된다. 역류 구성은 가스 배출구(304)와 역류 와류 셀(300)의 동일한 측면(예를 들어, 하부)에 가스 유입구(302)를 배치함으로써 생성될 수 있다. 또한, 가스 유입구(302)는 하부 플랜지(216)의 주변 또는 측면에 배치될 수 있으며, 이는 셀(300)의 가스 흐름에서 와도를 생성하는 데 도움이 된다. 이 실시예에서, 와류 가스 흐름은 와류 셀(300)의 주변에서 위쪽으로 이동한다. 그런 다음, 상부 플랜지(214)의 좁아지는 공동은 외부 와류 흐름(310)을 와류 셀(300)의 중심 영역으로 다시 아래로 굴리도록 작용한다. 가스가 와류 셀(300)을 통해 계속 흐를 때, 이것은 위쪽으로 이동하는 외부 와류 영역(310)과 외부 와류 영역(310)을 통해 아래쪽으로 이동하는 내부 와류 영역(308a, 308b)을 생성한다. 이러한 배열에서, 상부 내부 와류 흐름(308a)은 플라즈마(110)를 향해 지향되고, 하부 내부 와류 흐름(308b)은 플라즈마(110)의 플룸을 아래쪽으로 운반한다. 이와 관련하여, 플라즈마 영역을 통한 와류 가스 흐름의 방향은 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 반대 방향일 수 있다.
도 4a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 와류 생성 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기에 적합한 단일 유입구 와류 셀(400)의 단순화된 개략도를 도시한다. 이 실시예에서, 중심에 위치한 단일 유입구(402) 및 배출구(404)는 와류 셀(400)의 플라즈마 형성 영역을 통한 빠른 가스 흐름(예를 들어, 1-100 m/s)을 생성하는 데 사용된다. 중심 위치의 단일 유입구(402) 및 배출구(404)로 인해, 가스 흐름은 비교적 최소의 와도를 갖는다. 다른 실시예에서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 단일 유입구(402)는 셀(400)의 주변 위치(예를 들어, 가장자리)에 위치되고 셀 내로 경사각으로 지향되고 와류 셀(400)의 플라즈마 형성 영역을 통한 빠른 고와도 가스 흐름(예를 들어, 1-100 m/s)을 생성하는 데 사용된다. 주변 위치의 단일 유입구(402) 및 중심 위치의 단일 배출구(404)로 인해, 가스 흐름은 비교적 높은 와도를 갖는다.
도 4c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 와류 생성 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기에 적합한 단일 유입구 와류 챔버(410)의 단순화된 개략도를 도시한다. 이 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같은 플라즈마 셀은 플라즈마 챔버(410)로 대체될 수 있다. 도 1 내지 도 4b와 관련하여 본 명세서에서 이전에 설명된 실시예는 달리 언급되지 않는 한 도 4c의 실시예로 확장되도록 해석되어야 한다는 것을 유념한다. 가스 수용 구조물로서 가스 챔버의 사용은 2015년 8월 4일자에 허여된 미국 특허 제9,099,292호; 2016년 2월 16일자에 허여된 미국 특허 제9,263,238호; 2016년 7월 12일자에 허여된 미국 특허 제9,390,902호에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
이 실시예에서, 집광 요소(106)는 윈도우(412)와 함께 가스 수용 구조물을 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 집광 요소(106)는 윈도우(412)로 밀봉되어 집광 요소(106) 및 윈도우(412)의 표면에 의해 정의된 체적 내에 가스를 수용할 수 있다. 이 예에서, 플라즈마 셀 또는 플라즈마 벌브와 같은 내부 가스 수용 구조물은 필요하지 않고, 집광 요소(106)의 표면 및 하나 이상의 윈도우(412)는 플라즈마 챔버(410)를 형성한다. 이 경우에, 집광 요소(106)의 개구는 펌프 조명(104) 및 플라즈마 광대역 광(115) 모두가 통과할 수 있도록 윈도우(412)(예를 들어, 유리 윈도우)로 밀봉될 수 있다.
실시예에서, 플라즈마 챔버(410)는 단일 유입구(402) 및 배출구(404)를 포함한다. 단일 유입구(402) 및 배출구(404)는 와류 챔버(410)의 플라즈마 형성 영역을 통한 빠른 가스 흐름(예를 들어, 1-20 m/s)을 생성하는 데 사용된다. 단일 유입구(402) 및 배출구(404)의 정렬로 인해, 가스 흐름은 비교적 최소의 와도를 갖는다. 유입구(402) 및 배출구(404)는 집광 요소(106)의 임의의 부분을 따라 배치될 수 있음을 유념한다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 본 개시의 임의의 노즐 구성이 도 4a 내지 도 4c의 유입구(402)에 사용될 수 있음을 유념한다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 와류 생성 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기에 적합한 다중 유입구 와류 셀(500)의 단순화된 개략도를 도시한다. 이 실시예에서, 중심에 위치한 다중 유입구(502) 및 배출구(504)는 와류 셀(500)의 플라즈마 형성 영역을 통한 빠른 가스 흐름(예를 들어, 1-20 m/s)을 생성하는 데 사용된다. 중심 위치의 유입구(502) 및 배출구(504)로 인해, 가스 흐름은 비교적 최소의 와도를 갖는다. 와류 셀(500)은 임의의 수의 유입구를 포함할 수 있음을 유념한다. 예를 들어, 도 5a의 평면도에 도시된 바와 같이, 와류 셀은 4개의 유입구를 포함한다. 와류 셀(500)은 2개의 유입구, 3개의 유입구, 5개의 유입구 등과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 다른 수의 유입구를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 다중 유입구(502)는 셀(500)의 주변 위치(예를 들어, 가장자리)에 위치되고 셀 내로 비스듬히 배향되고 와류 셀(500)의 플라즈마 형성 영역을 통한 빠른 고와도 가스 흐름(예를 들어, 1-100 m/s)을 생성하는 데 사용된다. 주변 위치의 유입구(502) 및 중심 위치의 배출구(504)로 인해, 가스 흐름은 비교적 높은 와도를 갖는다. 셀(500)의 주변에 유입구를 배치하면 와류 셀(500) 내의 와도를 향상시킨다.
다른 실시예에서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 다중 유입구(502)가 플라즈마 챔버(510) 내에 구현될 수 있다. 유입구(502)는 집광 요소(106)를 따라 임의의 위치에 배치될 수 있고 이들의 상대 위치는 플라즈마 챔버(510) 내에서 필요한 와도를 설정하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 본 개시의 임의의 노즐 구성이 도 5a 내지 도 5c의 유입구에 사용될 수 있음을 유념한다.
임의의 수의 주변 또는 중심 유입구 세트가 본 개시의 셀 또는 챔버 내에서 사용될 수 있다. 유입구와 배출구, 및 이들을 통한 유량은 원하는 흐름 체제에 따라 구성되어야 한다. 예를 들어, 역 와류 흐름을 설정하기 위해, 주 배출구는 주 유입구와 셀의 동일한 측면에 중심에 위치할 수 있다. 추가 유입구 및 배출구가 원하는 흐름 체제를 달성하기 위해 셀/챔버의 반대 측면에 위치할 수 있다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 시스템(100)의 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기 위한 측벽에 배치된 가스 유입구를 포함하는 역류 와류 셀(600)의 단순화된 개략도를 도시한다. 실시예에서, 역류 와류 셀(600)은 하부 플랜지(216)에 위치한 제1 유입구(602a) 및 상부 플랜지(214)에 위치한 제2 유입구(602b)를 포함한다. 유입구는 단부 플랜지 및/또는 셀(600)의 측벽 내에 배치될 수 있음을 유념한다. 배출구(604)는 셀(604)의 중심에 배치된다. 측면 위치의 유입구(602a, 602b) 및 중심 위치의 배출구는 셀(600) 내에서 상당한 와도를 생성한다. 도 6은 셀(600)의 주변에 위치하는 유입구(602a, 602b)를 도시하지만, 이러한 배열은 본 개시의 범위에 대한 제한이 아님을 유념한다. 대안적인 실시예에서, 하나 이상의 배출구는 셀(600)의 주변에 위치할 수 있고, 하나 이상의 유입구는 셀(600)의 상부 또는 하부에서 중심에 위치할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 시스템(100)의 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기 위한 다중 가스 유입구를 포함하는 역류 와류 셀(700)의 단순화된 개략도를 도시한다. 실시예에서, 각각의 유입구는 상이한 가스 또는 가스 혼합물을 셀(700) 내로 운반할 수 있다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 가스(710a)는 제1 유입구(702a)를 통해 셀(700) 내로 도입될 수 있고, 제2 가스(710b)는 제2 유입구(702b)를 통해 셀(700) 내로 도입될 수 있다. 이와 관련하여, 셀 벽 근처 및 플라즈마 근처의 가스 조성은 독립적으로 제어될 수 있다. 내부 가스 흐름(708a)은 플라즈마(110)로 지향되는 가스 흐름인 반면, 내부 가스 흐름(708b)은 플라즈마(110)의 핫 플룸을 운반하는 가스 흐름이다. 예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 유입구(702a) 및 제2 유입구(702b)는 공동 전파 구성으로 배열되어, 이에 의해 제1 가스 및 제2 가스가 셀(700)을 통해 동일한 방향으로 흐른다. 내부 가스 흐름의 다른 예로서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 유입구(702a) 및 제2 유입구(702b)는 역전파 구성으로 배열되어, 이에 의해 제1 가스 및 제2 가스는 셀(700)을 통해 반대 방향으로 흐른다.
가스 또는 가스 혼합물의 임의의 조합이 셀(700)에서 사용될 수 있음을 유념한다. 예를 들어, 제1 가스는 순수한 Ar일 수 있고, 제2 가스는 O2 첨가제가 있는 Ar일 수 있다. 이 예에서, 산소 첨가제는 유리 벽에 손상을 주는 Ar 플라즈마 방사선의 일부를 흡수하여 유리 벽 근처에 유익한 화학적 환경을 생성하는 데 사용될 수 있다. 제1 가스(710a)/제2 가스(710b) 조합의 비제한적인 예는 다음과 같다: Xe - Ar; 공기(N2/O2) - Ar; Ar/Xe - Ar; Ar/O2 - Ar; Ar/Xe/O2 - Ar; Ar/Xe/F2 - Ar; Ar/CF6 - Ar; Ar/CF6 - Ar/Xe 등.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 시스템(100)의 가스 수용 구조물(108)로서 사용하기 위한 유리 역류 와류 셀(800)의 단순화된 개략도를 도시한다. 셀(800)은 셀(800)의 동일한 측면(예를 들어, 하부 플랜지(810))에 배치된 가스 유입구(802) 및 가스 배출구(804)를 포함한다. 실시예에서, 셀(800)은 유리(예를 들어, 분유리)로 형성된다. 실시예에서, 셀(800)은 가스 흐름(806)을 제어하는 데 필요할 수 있는 금속 부품의 냉각 및 유입구와 배출구에 사용되는 금속 플랜지(810)에 밀봉된 투명 유리(예를 들어, 용융 실리카) 본체로 형성된다. 내부 가스 흐름(808a)은 플라즈마(110)를 향해 아래쪽으로 지향되고 내부 가스 흐름(808b)은 플라즈마(110)의 핫 플룸을 운반한다. 종래의 램프와 비교하여 이러한 셀의 사용에 대한 이점은 LSP(110)에서 발생하는 대류 플룸이 내부 와류 가스 흐름(808b)에 의해 운반되고 유리 벽과 접촉하지 않아 셀(800)의 유리 벽에 대한 열 부하를 감소시킨다는 점을 유념한다. 유리로 흐름 관통 셀을 제작하면 표준 유리 성형 기술을 통해 다양한 모양에 접근할 수 있다. 이러한 모양은 대류를 도울 수 있고 레이저 펌프 및 수집된 광의 광학 수차를 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 셀의 하나 이상의 유입구에 사용하기에 적합한 노즐의 개략도를 도시한다. 실시예에서, 도 9a에 도시된 바와 같이, 수렴 노즐(900)이 시스템(100)의 다양한 셀의 하나 이상의 유입구에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 환형 유동 노즐(910)이 시스템(100)의 다양한 셀의 하나 이상의 유입구에 사용될 수 있다. 환형 유동 노즐(910)은 유동 안내 노즈(914)를 포함할 수 있다. 환형 유동 노즐(910)의 사용은 부품의 과열을 피하기 위해 노즐로부터 충분한 거리에 LSP(110)의 배치를 허용한다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 환형 유동 노즐(910)의 유동 스트림(912)은 수렴 노즐(900)의 유동 스트림(902)에 비해 상당히 연장된다. 환형 유동 노즐(910)의 유동 스트림은 가압 셀의 하단부 근처에 유동 안내 노즈를 추가함으로써 생성된다. 관심 유속을 생성하는 데 필요한 추가 압력 헤드는 이러한 경우의 동작 압력과 비교할 때 매우 미미하다. 유속은 수렴 제트에 대해 빠르게 감소한다. 그러나, 환형 유동 유입구를 사용하고 수렴 노즈를 따라 흐름을 안내함으로써, 유속은 훨씬 더 먼 거리에서 유지될 수 있다. 이 구성에서, 플라즈마는 유동 안내로부터 더 멀고 안전한 거리에서 점화될 수 있다. 또한, 노즐은 물로 냉각되고 용융 우려 없이 안전한 동작 온도에서 작동할 수 있다.
도 10은 플라즈마가 안내 노즈로부터 ~50mm 떨어진 곳에서 점화될 수 있고 환형 유동 노즐(910)의 유동 안내 노즈 구성에 대해 팁 속도의 > 50%의 유속을 여전히 유지할 수 있음을 나타내는 비교 선 플롯을 도시한다. 수렴 노즐(900) 및/또는 환형 유동 노즐(910)은 본 개시 내용 전체에 걸쳐 논의된 와류 또는 역류 와류 셀의 임의의 가스 유입구 내에서 구현될 수 있음을 유념한다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 다중 제트를 포함하는 환형 노즐 배열의 개략도를 도시한다. 도 11a는 다중 제트를 갖는 환형 유동 노즐의 단면도를 도시하는 반면, 도 11b는 다중 제트를 갖는 환형 유동 노즐의 평면도를 도시한다. 실시예에서, 환형 유동 노즐(1100)은 유입구 채널(1102) 내에 위치된 노즐 헤드(1106)를 포함한다. 실시예에서, 다중 유출 제트(1104)는 밑에 있는 원추형 가이드(1108)를 중심으로 나선형으로 형성되어, 유출 가스(1110)에서 유출 와류 흐름 패턴을 초래한다. 다중 제트 환형 유동 노즐(1100)은 본 개시 내용 전체에 걸쳐 논의된 와류 또는 역류 와류 셀의 임의의 가스 유입구 내에서 구현될 수 있음을 유념한다.
일반적으로 도 1 내지 도 11b를 참조하면, 펌프 소스(102)는 플라즈마를 유지하기 위한 광학 펌프로서 작용할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선, 및/또는 자외선 부분에서 방사선을 방출할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수 있다.
실시예에서, 펌프 소스(102)는 연속파(continuous wave; CW) 레이저 방사선을 방출하도록 구성된 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 CW 적외선 레이저 소스를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 실질적으로 일정한 전력의 레이저 광을 플라즈마(110)에 제공하도록 구성된 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 변조된 레이저 광을 플라즈마(110)에 제공하도록 구성된 하나 이상의 변조된 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 펄스 레이저 광을 플라즈마에 제공하도록 구성된 하나 이상의 펄스 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 가스 수용 구조물 내에 포함된 가스 종의 임의의 하나 이상의 흡수선에 대응하는 파장의 방사선을 방출하는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 펌프 소스(102)의 다이오드 레이저는 다이오드 레이저의 파장이 당업계에 공지된 임의의 플라즈마의 임의의 흡수선(예를 들어, 이온 전이선) 또는 플라즈마 생성 가스의 임의의 흡수선(예를 들어, 고도로 여기된 중성 전이선)에 동조되도록 구현을 위해 선택될 수 있다. 이와 같이, 주어진 다이오드 레이저(또는 다이오드 레이저 세트)의 선택은 광원(100)에 사용되는 가스의 유형에 따라 달라질 것이다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 이온 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 당업계에 공지된 임의의 희가스 이온 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아르곤 기반 플라즈마의 경우, 아르곤 이온을 펌핑하는 데 사용되는 펌프 소스(102)는 Ar+ 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 주파수 변환 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 디스크 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 파이버 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 광대역 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 비-레이저 소스를 포함할 수 있다. 펌프 소스(102)는 당업계에 공지된 임의의 비-레이저 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선, 또는 자외선 부분에서 방사선을 이산적으로 또는 연속적으로 방출할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 비-레이저 시스템을 포함할 수 있다.
실시예에서, 펌프 소스(102)는 2개 이상의 광원을 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)는 2개 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)(또는 "소스")는 다수의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 실시예에서, 2개 이상의 레이저 각각은 광원(100) 내의 가스 또는 플라즈마의 상이한 흡수선에 동조된 레이저 방사선을 방출할 수 있다.
집광 요소(106)는 플라즈마 생산 기술 분야에 공지된 임의의 집광 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 집광 요소(106)는 하나 이상의 타원형 반사기, 하나 이상의 구형 반사기, 및/또는 하나 이상의 포물선형 반사기를 포함할 수 있다. 집광 요소(106)는 플라즈마 기반 광대역 광원 기술 분야에 공지된 플라즈마(110)로부터 광대역 광의 임의의 파장을 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 집광 요소(106)는 플라즈마(110)로부터 적외선, 가시광선, 자외선(UV) 광, 근자외선(NUV), 진공 UV(VUV) 광, 및/또는 심자외선(DUV) 광을 수집하도록 구성될 수 있다.
광원(100)의 가스 수용 구조물의 투과 부분(예를 들어, 투과 요소, 벌브 또는 윈도우)은 플라즈마(110)에 의해 생성된 광대역 광(115) 및/또는 펌프 광(104)에 적어도 부분적으로 투명한 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 실시예에서, 가스 수용 구조물의 하나 이상의 투과 부분(예를 들어, 투과 요소, 벌브 또는 윈도우)은 가스 수용 구조물 내에서 생성된 VUV 방사선, DUV 방사선, UV 방사선, NUV 방사선, 및/또는 가시광선에 적어도 부분적으로 투명한 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 가스 수용 구조물의 하나 이상의 투과 부분은 펌프 소스(102)로부터의 IR 방사선, 가시광선, 및/또는 UV 광에 적어도 부분적으로 투명한 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 실시예에서, 가스 수용 구조물의 하나 이상의 투과 부분은 펌프 소스(102)(예를 들어, IR 소스)로부터의 방사선 및 플라즈마(110)에 의해 방출된 방사선(예를 들어, VUV, DUV, UV, NUV 방사선, 및/또는 가시광선) 모두에 투명한 당업계에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다.
가스 수용 구조물(108)은 펌프 조명의 흡수시 플라즈마를 생성하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 선택된 가스(예를 들어, 아르곤, 제논, 수은 등)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 펌프 소스(102)로부터의 펌프 조명(104)의 가스 체적으로의 포커싱은 에너지가 가스 수용 구조물 내에서 가스 또는 플라즈마에 의해 (예를 들어, 하나 이상의 선택된 흡수선을 통해) 흡수되게 하여, 이에 의해 플라즈마(110)를 생성 및/또는 유지하기 위해 가스 종을 "펌핑"한다. 실시예에서, 도시되지는 않았지만, 가스 수용 구조물은 가스 수용 구조물(108)의 내부 체적 내에서 플라즈마(110)를 개시하기 위한 전극 세트를 포함할 수 있으며, 이에 의해 펌프 소스(102)로부터의 조명은 전극에 의한 점화 후에 플라즈마(110)를 유지한다.
광원(100)은 다양한 가스 환경에서 플라즈마(110)를 개시 및/또는 유지하기 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 플라즈마(110)를 개시 및/또는 유지하기 위해 사용되는 가스는 불활성 가스(예를 들어, 희가스 또는 비-희가스) 또는 비-불활성 가스(예를 들어, 수은)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 플라즈마(110)를 개시 및/또는 유지하기 위해 사용되는 가스는 가스 혼합물(예를 들어, 불활성 가스의 혼합물, 불활성 가스와 비-불활성 가스의 혼합물, 또는 비-불활성 가스의 혼합물)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(100)에서의 구현에 적합한 가스는 Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H2O, O2, H2, D2, F2, CH4, CF6, 하나 이상의 금속 할로겐화물, 할로겐, Hg, Cd, Zn, Sn, Ga, Fe, Li, Na, Ar:Xe, ArHg, KrHg, XeHg 및 이들의 임의의 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 개시는 가스 수용 구조물 내에서 플라즈마를 유지하기에 적합한 임의의 가스로 확장되도록 해석되어야 한다.
실시예에서, LSP 광원(100)은 플라즈마(110)로부터의 광대역 광(115)을 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션에 지향시키도록 구성된 하나 이상의 추가 광학계를 더 포함한다. 하나 이상의 추가 광학계는 하나 이상의 거울, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다. 집광 요소(106)는 플라즈마(110)에 의해 방출된 가시광선, NUV, UV, DUV, 및/또는 VUV 방사선 중 하나 이상을 수집하고, 광대역 광(115)을 하나 이상의 다운스트림 광학 요소에 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 집광 요소(106)는 적외선, 가시광선, NUV, UV, DUV, 및/또는 VUV 방사선을 검사 도구, 계측 도구, 또는 리소그래피 도구와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 광학 특성화 시스템의 다운스트림 광학 요소에 전달할 수 있다. 이와 관련하여, 광대역 광(115)은 검사 도구, 계측 도구, 또는 리소그래피 도구의 조명 광학계에 결합될 수 있다.
도 12는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 5a 내지 도 5c 중 임의의 도면(또는 이들의 임의의 조합)에 도시된 LSP 광대역 광원(100)을 구현하는 광학 특성화 시스템(1200)의 개략도이다.
본 명세서에서, 시스템(1200)은 임의의 이미징, 검사, 계측, 리소그래피, 또는 당업계에 공지된 다른 특성화/제조 시스템을 포함할 수 있음을 유념한다. 이와 관련하여, 시스템(1200)은 샘플(1207)에 대한 검사, 광학 계측, 리소그래피, 및/또는 이미징을 수행하도록 구성될 수 있다. 샘플(1207)은 웨이퍼, 레티클/포토마스크 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 샘플을 포함할 수 있다. 시스템(1200)은 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 LSP 광대역 광원(100)의 다양한 실시예 중 하나 이상을 통합할 수 있음을 유념한다.
실시예에서, 샘플(1207)은 샘플(1207)의 이동을 용이하게 하기 위해 스테이지 어셈블리(1212) 상에 배치된다. 스테이지 어셈블리(1212)는 X-Y 스테이지, R-θ 스테이지 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 스테이지 어셈블리(1212)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 스테이지 어셈블리(1212)는 샘플(1207)에 대한 초점을 유지하기 위해 검사 또는 이미징 동안 샘플(1207)의 높이를 조정할 수 있다.
실시예에서, 조명 광학계 세트(1203)는 광대역 광원(100)으로부터의 조명을 샘플(1207)에 지향시키도록 구성된다. 조명 광학계 세트(1203)는 당업계에 공지된 임의의 수 및 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다. 실시예에서, 조명 광학계 세트(1203)는 하나 이상의 렌즈(1202), 빔 스플리터(1204), 및 대물렌즈(1206)와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 광학 요소를 포함한다. 이와 관련하여, 조명 광학계 세트(1203)는 LSP 광대역 광원(100)으로부터의 조명을 샘플(1207)의 표면에 집중시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 광학 요소는 하나 이상의 거울, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 격자, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 광학 요소 또는 광학 요소의 조합을 포함할 수 있다.
실시예에서, 수집 광학계 세트(1205)는 샘플(1207)로부터 반사, 산란, 회절, 및/또는 방출된 광을 수집하도록 구성된다. 실시예에서, 집속 렌즈(1210)와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 수집 광학계 세트(1205)는 샘플(1207)로부터의 광을 검출기 어셈블리(1214)의 센서(1216)에 지향 및/또는 집속할 수 있다. 센서(1216) 및 검출기 어셈블리(1214)는 당업계에 공지된 임의의 센서 및 검출기 어셈블리를 포함할 수 있음을 유념한다. 예를 들어, 센서(1216)는 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD) 검출기, 상보성 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor; CMOS) 검출기, 시간 지연 통합(time-delay integration; TDI) 검출기, 광전자 증배관(photomultiplier tube; PMT), 애벌런치 포토다이오드(avalanche photodiode; APD) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한, 센서(1216)는 라인 센서 또는 전자 충격 라인 센서를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
실시예에서, 검출기 어셈블리(1214)는 하나 이상의 프로세서(1220) 및 메모리 매체(1222)를 포함하는 제어기(1218)에 통신 가능하게 결합된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(1220)는 메모리(1222)에 통신 가능하게 결합될 수 있고, 여기서 하나 이상의 프로세서(1220)는 메모리(1222) 상에 저장된 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성된다. 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(1220)는 검출기 어셈블리(1214)의 출력을 분석하도록 구성된다. 실시예에서, 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서(1220)가 샘플(1207)의 하나 이상의 특성을 분석하게 하도록 구성된다. 실시예에서, 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서(1220)가 샘플(1207) 및/또는 센서(1216)에 대한 초점을 유지하기 위해 시스템(1200)의 하나 이상의 특성을 수정하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(1220)는 LSP 광대역 광원(100)으로부터의 조명을 샘플(1207)의 표면에 집중시키기 위해 대물렌즈(1206) 또는 하나 이상의 광학 요소(1202)를 조정하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 프로세서(1220)는 샘플(1207)의 표면으로부터 조명을 수집하고 수집된 조명을 센서(1216)에 집중시키기 위해 대물렌즈(1206) 및/또는 하나 이상의 광학 요소(1210)를 조정하도록 구성될 수 있다.
시스템(1200)은 암시야 구성, 명시야 배향 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 광학 구성으로 구성될 수 있음을 유념한다.
도 13은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 반사측정 및/또는 타원측정 구성으로 배열된 광학 특성화 시스템(1300)의 단순화된 개략도를 도시한다. 도 1 내지 도 12와 관련하여 설명된 다양한 실시예 및 구성 요소는 도 13의 시스템으로 확장되도록 해석될 수 있다는 것을 유념한다. 시스템(1300)은 당업계에 공지된 임의의 유형의 계측 시스템을 포함할 수 있다.
실시예에서, 시스템(1300)은 LSP 광대역 광원(100), 조명 광학계 세트(1316), 수집 광학계 세트(1318), 검출기 어셈블리(1328), 및 하나 이상의 프로세서(1220) 및 메모리(1222)를 포함하는 제어기(1218)를 포함한다.
이 실시예에서, LSP 광대역 광원(100)으로부터의 광대역 조명은 조명 광학계 세트(1316)를 통해 샘플(1207)에 지향된다. 실시예에서, 시스템(1300)은 수집 광학계 세트(1318)를 통해 표본으로부터 방출되는 조명을 수집한다. 조명 광학계 세트(1316)는 광대역 빔을 수정 및/또는 조절하기에 적합한 하나 이상의 빔 조절 구성 요소(1320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 빔 조절 구성 요소(1320)는 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 확산기, 하나 이상의 균질화기, 하나 이상의 아포다이저, 하나 이상의 빔 쉐이퍼, 또는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
실시예에서, 조명 광학계 세트(1316)는 제1 포커싱 요소(1322)를 사용하여 빔을 샘플 스테이지(1212) 상에 배치된 샘플(1207)에 포커싱 및/또는 지향시킬 수 있다. 실시예에서, 수집 광학계 세트(1318)는 샘플(1207)로부터의 조명을 수집하기 위한 제2 포커싱 요소(1326)을 포함할 수 있다.
실시예에서, 검출기 어셈블리(1328)는 수집 광학계 세트(1318)를 통해 샘플(1207)로부터 방출되는 조명을 캡처하도록 구성된다. 예를 들어, 검출기 어셈블리(1328)는 샘플(1207)로부터 (예를 들어, 정반사, 확산 반사 등을 통해) 반사되거나 산란된 조명을 수신할 수 있다. 다른 예로서, 검출기 어셈블리(1328)는 샘플(1207)에 의해 생성된 조명(예를 들어, 빔의 흡수와 관련된 발광 등)을 수신할 수 있다. 검출기 어셈블리(1328)는 당업계에 공지된 임의의 센서 및 검출기 어셈블리를 포함할 수 있음을 유념한다. 예를 들어, 센서는 CCD 검출기, CMOS 검출기, TDI 검출기, PMT, APD 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
수집 광학계 세트(1318)는 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 편광기, 또는 하나 이상의 위상판을 포함하지만 이에 제한되지 않는 제2 포커싱 요소(1326)에 의해 수집된 조명을 지시 및/또는 수정하기 위해 임의의 수의 수집 빔 조절 요소(1330)를 더 포함할 수 있다.
시스템(1300)은 하나 이상의 조명 각도를 가진 분광 타원계, 뮬러 매트릭스 요소를 측정하기 위한 분광 타원계(예를 들어, 회전 보상기 사용), 단일 파장 타원계, 각도 분해 타원계(예를 들어, 빔 프로파일 타원계), 분광 반사계, 단일 파장 반사계, 각도 분해 반사계(예를 들어, 빔 프로파일 반사계), 이미징 시스템, 동공 이미징 시스템, 스펙트럼 이미징 시스템 또는 산란계와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 유형의 계측 도구로서 구성될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서 구현하기에 적합한 검사/계측 도구에 대한 설명은 2011년 6월 7일자에 허여된 발명의 명칭이 "소형 반사 굴절 대물렌즈를 사용한 분할 필드 검사 시스템(Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives)"인 미국 특허 제7,957,066호; 2018년 3월 18일자에 허여된 발명의 명칭이 "반사 굴절 광학 시스템의 레이저 암시야 조명을 위한 빔 전달 시스템(Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a Catadioptric Optical System)"인 미국 특허 제7,345,825호; 1999년 12월 7일자에 허여된 발명의 명칭이 "광범위 줌 기능을 갖춘 초광대역 UV 현미경 이미징 시스템(Ultra-broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range Zoom Capability)"인 미국 특허 제5,999,310호; 2009년 4월 28일자에 허여된 발명의 명칭이 "2차원 이미징과 함께 레이저 라인 조명을 사용하는 표면 검사 시스템(Surface Inspection System Using Laser Line Illumination with Two Dimensional Imaging)"인 미국 특허 제7,525,649호; 2016년 1월 5일자에 허여된 발명의 명칭이 "동적으로 조정 가능한 반도체 계측 시스템(Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System)"인 미국 특허 제9,228,943호; 1997년 3월 4일자에 허여된 발명의 명칭이 "집속 빔 분광 타원법 및 시스템(Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System)"인 Piwonka-Corle 등의 미국 특허 제5,608,526호; 및 2001년 10월 2일자에 허여된 발명의 명칭이 "반도체의 다층 박막 스택 분석 장치(Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors)"인 미국 특허 제6,297,880호에 제공되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
제어기(1218)의 하나 이상의 프로세서(1220)는 당업계에 공지된 임의의 프로세서 또는 처리 요소를 포함할 수 있다. 본 개시의 목적을 위해, "프로세서" 또는 "처리 요소"라는 용어는 하나 이상의 처리 또는 논리 요소(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 디바이스, 하나 이상의 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC) 디바이스, 하나 이상의 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array; FPGA), 또는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP))를 갖는 임의의 디바이스를 포함하도록 광범위하게 정의될 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(1220)는 메모리 매체(1222)로부터의 알고리즘 및/또는 명령어(예를 들어, 메모리에 저장된 프로그램 명령어)를 실행하도록 구성된 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리 매체(1222)는 연관된 하나 이상의 프로세서(1220)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 저장하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다.
실시예에서, 본 명세서에 설명된 바와 같이, LSP 광원(100) 및 시스템(1200, 1300)은 "독립형 도구"로서 구성될 수 있으며, 본 명세서에서는 프로세스 도구에 물리적으로 결합되지 않은 도구로서 해석된다. 다른 실시예에서, 이러한 검사 또는 계측 시스템은 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있는 전송 매체에 의해 프로세스 도구(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 프로세스 도구는 리소그래피 도구, 에칭 도구, 증착 도구, 연마 도구, 도금 도구, 세정 도구, 또는 이온 주입 도구와 같은 당업계에 공지된 임의의 프로세스 도구를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템에 의해 수행된 검사 또는 측정의 결과는 피드백 제어 기술, 피드포워드 제어 기술 및/또는 현장 제어 기술을 사용하여 프로세스 또는 프로세스 도구의 파라미터를 변경하는 데 사용될 수 있다. 프로세스 또는 프로세스 도구의 파라미터는 수동 또는 자동으로 변경될 수 있다.
당업자는 본 명세서에 설명된 구성 요소, 동작, 디바이스, 객체 및 이들에 수반되는 논의가 개념적 명료성을 위해 예로서 사용되고 다양한 구성 수정이 고려된다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 제시된 특정 예시 및 수반되는 논의는 보다 일반적인 클래스를 대표하도록 의도된다. 일반적으로, 특정 예시의 사용은 해당 클래스를 대표하는 것으로 의도되며, 특정 구성 요소, 동작, 디바이스 및 객체를 포함하지 않는 것은 제한으로 간주되어서는 안 된다.
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 당업자는 상황 및/또는 적용에 적절하게 복수에서 단수로 및/또는 단수에서 복수로 번역할 수 있다. 다양한 단수/복수 순열은 명확성을 위해 본 명세서에서 명시적으로 설명하지 않는다.
본 명세서에 설명된 주제는 때때로 다른 구성 요소 내에 포함되거나 다른 구성 요소와 연결된 상이한 구성 요소를 나타낸다. 이와 같이 도시된 아키텍처는 단지 예시일 뿐이며 실제로 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성 요소의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정 기능을 달성하기 위해 본 명세서에서 결합된 임의의 2개의 구성 요소는 아키텍처 또는 중간 구성 요소에 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"된 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 연관된 임의의 2개의 구성 요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "연결" 또는 "결합"된 것으로 볼 수 있으며, 이와 같이 연관될 수 있는 임의의 2개의 구성 요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "결합 가능"한 것으로 볼 수도 있다. 결합 가능의 구체적인 예는 물리적으로 짝을 이룰 수 있는 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 구성 요소 및/또는 무선으로 상호 작용할 수 있는 및/또는 무선으로 상호 작용하는 구성 요소 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 및/또는 논리적으로 상호 작용할 수 있는 구성 요소를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된다는 것을 이해해야 한다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 용어, 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에서 사용된 용어는 일반적으로 "개방형" 용어(예를 들어, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 하고, "갖는"이라는 용어는 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하며, "포함한다"라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는다" 등으로 해석되어야 함)로 의도된다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 특정 수의 도입 청구항 기재가 의도된 경우, 이러한 의도는 청구항에서 명시적으로 기재될 것이며, 이러한 기재가 없는 경우, 이러한 의도가 존재하지 않는다는 것이 당업자에 의해 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구범위는 청구항 기재를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 문구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 문구의 사용은 부정 관사("a" 또는 "an")에 의한 청구항 기재의 도입이 이러한 도입 청구항 기재를 포함하는 특정 청구항을 이러한 기재를 하나만 포함하는 발명으로 제한한다고 의미하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 도입 문구와 "a" 또는 "an"과 같은 부정 관사를 포함하는 경우에도 마찬가지이며(예를 들어, "a" 및/또는 "an"은 일반적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 청구항 기재를 도입하는 데 정관사를 사용하는 경우에도 마찬가지이다. 또한, 특정 수의 도입 청구항 기재가 명시적으로 기재되더라도, 당업자는 이러한 기재가 일반적으로 적어도 기재된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수식어가 없는 "두 개"의 기본적 기재는 일반적으로 적어도 두 개의 기재 또는 두 개 이상의 기재를 의미한다). 또한, "A, B 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 구조는 당업자가 관례를 이해할 것이라는 의미에서 의도된다(예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께 및/또는 A와 B와 C를 함께 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않는다). "A, B 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 구조는 당업자가 관례를 이해할 것이라는 의미에서 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께 및/또는 A와 B와 C를 함께 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않는다). 상세한 설명, 청구범위 또는 도면에 있어서, 2개 이상의 대체 용어를 제시하는 사실상 임의의 분리 단어 및/또는 문구는 용어 중 하나, 용어 중 어느 하나, 또는 용어 모두를 포함할 수 있는 가능성을 고려하도록 이해되어야 한다는 것을 당업자는 또한 이해할 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 개시 및 본 개시의 많은 부수적인 장점들이 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제를 벗어나지 않거나 본 개시의 모든 물질적 장점들을 희생시키지 않는 다양한 변경들이 구성 요소의 형태, 구성, 및 배열에 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 설명적인 것이며, 이러한 변경을 아우르고 포함하는 것은 다음의 청구범위의 의도이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (29)

  1. 레이저 지속 플라즈마 광원에 있어서,
    가스를 수용하기 위한 가스 수용 구조물;
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 가스를 상기 가스 수용 구조물 내로 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구;
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 상기 가스 수용 구조물 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열됨 - ;
    상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 상기 가스 수용 구조물의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스; 및
    상기 플라즈마로부터 방출된 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 집광 요소
    를 포함하는 레이저 지속 플라즈마 광원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와류 흐름은 1 내지 100 m/s 사이의 드리프트 속도를 갖는 나선형 와류 흐름을 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 적어도 제1 가스 유입구를 포함하고, 상기 하나 이상의 가스 배출구는 적어도 제1 가스 배출구를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 제1 가스 유입구 및 제2 가스 유입구를 포함하고, 상기 하나 이상의 가스 배출구는 제1 가스 배출구 및 제2 가스 배출구를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 하나 이상의 가스 배출구와 상기 가스 수용 구조물의 반대 측면에 배치되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  6. 제5항에 있어서, 플라즈마 영역을 통한 상기 와류 가스 흐름 방향은 상기 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 동일한 방향인 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 하나 이상의 가스 배출구와 상기 가스 수용 구조물의 동일한 측면에 배치되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  8. 제7항에 있어서, 플라즈마 영역을 통한 상기 와류 가스 흐름 방향은 상기 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 반대 방향인 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 가스 수용 구조물의 주변 부분에 배치되고, 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물의 중심 부분에 배치되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물의 주변 부분에 배치되고, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 가스 수용 구조물의 중심 부분에 배치되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 가스 수용 구조물의 주변 부분에 배치되고, 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물의 추가 주변 부분에 배치되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  12. 제1항에 있어서, 하나 이상의 가스 유입구는 상기 가스 수용 구조물을 통해 가스를 흐르게 하기 위한 가스 노즐을 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  13. 제12항에 있어서, 상기 가스 노즐은 가스 제트를 생성하기 위한 수렴 가스 노즐을 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  14. 제12항에 있어서, 상기 가스 노즐은 환형 유동 노즐로부터 25-75 mm의 플라즈마를 유지하기에 충분한 가스 속도를 갖는 환형 가스 제트를 생성하기 위한 환형 유동 노즐을 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  15. 제14항에 있어서, 상기 환형 유동 노즐은 유동 안내 노즈 섹션을 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  16. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 유입구로부터의 가스 흐름 및 상기 하나 이상의 배출구로의 가스 흐름이 동일한 방향으로 전파되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  17. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 유입구로부터의 가스 흐름 및 상기 하나 이상의 배출구로의 가스 흐름이 반대 방향으로 전파되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  18. 제1항에 있어서, 상기 가스 수용 구조물은 플라즈마 셀, 플라즈마 벌브, 또는 플라즈마 챔버 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  19. 제1항에 있어서, 상기 가스 수용 구조물 내에 포함된 가스는 적어도 하나의 Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H2O, O2, H2, D2, F2, CF6, 또는 2개 이상의 Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H2O, O2, H2, D2, F2, 또는 CF6의 혼합물을 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  20. 제1항에 있어서, 상기 집광 요소는 타원형, 포물선형, 또는 구형 집광 요소를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  21. 제1항에 있어서, 상기 펌프 소스는 하나 이상의 레이저를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  22. 제21항에 있어서, 상기 펌프 소스는 적외선 레이저, 가시광선 레이저, 또는 자외선 레이저 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  23. 제1항에 있어서, 상기 집광 요소는 상기 플라즈마로부터 광대역 적외선, 가시광선, UV, VUV, 또는 DUV 광 중 적어도 하나를 수집하도록 구성되는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마로부터의 광대역 광 출력을 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션에 지향시키도록 구성된 하나 이상의 추가 수집 광학계
    를 더 포함하는 레이저 지속 플라즈마 광원.
  25. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션은 검사 또는 계측 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 플라즈마 광원.
  26. 특성화 시스템에 있어서,
    레이저 지속 광원으로서,
    가스를 수용하기 위한 가스 수용 구조물;
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 가스를 상기 가스 수용 구조물 내로 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구;
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 상기 가스 수용 구조물 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열됨 - ;
    상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 상기 가스 수용 구조물의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스; 및
    상기 플라즈마로부터 방출된 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 집광 요소를 포함하는 것인, 상기 레이저 지속 광원;
    상기 레이저 지속 광원으로부터의 광대역 광을 하나 이상의 샘플에 지향시키도록 구성된 조명 광학계 세트;
    상기 하나 이상의 샘플로부터 방출되는 광을 수집하도록 구성된 수집 광학계 세트; 및
    검출기 어셈블리
    를 포함하는 특성화 시스템.
  27. 플라즈마 셀에 있어서,
    가스를 수용하기 위한 가스 수용 구조물;
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 가스를 상기 가스 수용 구조물 내로 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구; 및
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 상기 가스 수용 구조물 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열되고, 플라즈마 영역을 통한 상기 와류 가스 흐름 방향은 상기 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 동일한 방향이고, 상기 가스 수용 구조물은 상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하는 플라즈마 셀.
  28. 플라즈마 셀에 있어서,
    가스를 수용하기 위한 가스 수용 구조물;
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 가스를 상기 가스 수용 구조물 내로 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 유입구; 및
    상기 가스 수용 구조물에 유체적으로 결합되고 상기 가스 수용 구조물 외부로 가스를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열되고, 플라즈마 영역을 통한 상기 와류 가스 흐름 방향은 상기 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름과 반대 방향이고, 상기 가스 수용 구조물은 상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하는 플라즈마 셀.
  29. 방법에 있어서,
    레이저 지속 광원의 가스 수용 구조물 내에서 와류 가스 흐름을 생성하는 단계;
    펌프 조명을 생성하는 단계;
    집광 요소를 사용하여, 플라즈마를 유지하기 위해 상기 가스 수용 구조물에서 상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름으로 상기 펌프 조명의 일부를 지향시키는 단계; 및
    상기 집광 요소를 사용하여 상기 플라즈마로부터 방출된 광대역 광의 일부를 수집하고 상기 광대역 광의 일부를 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션에 지향시키는 단계
    를 포함하는 방법.
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