KR20230027099A - Ｅｕｖ 소스를 위한 액적 생성기에서 액적을 가속시키는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
EUV 방사선을 생성하기 위해 사용되는 액적들을 가속시키기 위한 장치 및 방법은, 조사(irradiation) 영역에 보내지는 레이저 빔을 생성하는 장치 및 액적 소스를 포함한다. 액적 소스는 액적들로 분해되는 스트림으로 노즐에서 나가는 유체를 포함하고, 그런 다음에 그 액적들은 합체된다. 그런 다음에 액적들은 이 액적들을 동반하여 가속시키는 가스의 스트림을 받게 된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 6월 29일에 "ＥＵＶ 소스를 위한 액적 생성기에서 액적을 가속시키는 장치 및 방법"이라는 명칭으로 출원된 미국 출원 번호 63/045,354 에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로 여기에 포함된다.
본 출원은 극자외선("EUV") 광원 및 그의 작동 방법에 관한 것이다. 이러한 광원은 소스 또는 타겟 재료에서 플라즈마를 생성하여 EUV 광을 제공한다. 한 용례에서, EUV 광은 반도체 집적 회로를 제조하는 포토리소그래피 공정에서 수집되고 사용될 수 있다.
EUV 광의 패턴화된 빔은 실리콘 웨이퍼와 같은 레지스트 코팅된 기판을 노광시켜 기판 내에 또는 기판 상에 극히 작은 피쳐(feature)를 만들기 위해 사용될 수 있다. 극자외선(때때로 소프트 x-선이라고도 함)은 일반적으로 약 5∼100nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선으로 정의된다. 포토리소그래피를 위한 관심 대상의 한 특정한 파장은 13.5nm에서 생긴다.
EUV 광을 생성하는 방법은, 소스 재료를 EUV 범위에서 방출선을 갖는 화학 원소를 갖는 플라즈마 상태로 변환하는 것을 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 원소는 크세논, 리튬 및 주석을 포함할 수 있지만 반드시 이에 한정되지는 않는다.
종종 레이저 생성 플라즈마("LPP")라고 불리는 하나의 그러한 방법에서, 원하는 플라즈마는, 예를 들어 액적, 스트림 또는 와이어 형태의 소스 재료를 레이저 빔으로 조사(irradiating)함으로써 생성될 수 있다. 종종 방전 생성 플라즈마("DPP")라고 하는 다른 방법에서, 필요한 플라즈마는, 한 쌍의 전극 사이에 적절한 방출선을 갖는 소스 재료를 배치하고 그 전극들 사이에서 전기 방전을 일으켜 생성될 수 있다.
액적을 생성하기 위한 한 기술은, 주석과 같은 타겟 또는 소스 재료를 용융시키고 고압 하의 액체 주석을 약 0.5μm 내지 약 30μm의 직경을 갖는 오리피스와 같은 상대적으로 작은 직경의 오리피스에 통과시켜 액적 스트림을 생성하는 것이다. 대부분의 조건하에서 레일라이(Rayleigh) 분해라고 하는 공정에서, 오리피스를 빠져나가는 스트림에서 자연적으로 발생하는 불안정성(예컨대, 노이즈)은 스트림이 미세 액적으로 분해되게 할 것이다. 이러한 액적은 다양한 속도를 가질 수 있으며 더 큰 액적으로 합체되게 하기 위해 스트림에서 이동하면서 서로 결합될 수 있다.
액적 생성기의 임무는 액적을 수집 미러의 주 초점에 배치하는 것이며, 그 수집 미러에서 액적은 EUV 생성을 위한 연료로 사용될 것이다. 액적은 특정 공간 및 시간적 안정성 기준 내에서, 즉 허용 가능한 마진 내에서 반복 가능한 위치와 타이밍으로 주 초점에 도달해야 한다. 또한 액적은 주어진 빈도와 속도로 도달해야 한다. 또한 액적은 충분히 합체되어야 하는데, 이는 액적은 단분산(균일한 크기를 가짐)이어야 하며 주어진 구동 주파수로 도달해야 함을 의미한다.
높은 반복률에서 높은 EUV 파워에 대한 요구가 증가함에 따라, 훨씬 더 높은 액적 간격을 갖는 더 빠른 속도의 액적에 대한 요구가 생기게 된다. 액적 생성기에 의해 생성된 액적의 가속은 과거에는 구동 가스 압력을 증가시켜 이루어졌다. 현재, 약 82m/sec의 액적 속도를 달성하기 위해 4000psi(270Bar) 정도의 압력이 사용된다. 미래의 EUV 설계는 훨씬 더 높은 속도를 요구하며, 이를 달성하려면 최대 15000psi(1000Bar)의 구동 압력이 필요할 것이다. 그러나, 구동 가스 압력을 증가시켜 액적 속도를 얼마나 높일 수 있는지에는 한계가 있다. 이러한 높은 압력을 사용하면, 이러한 압력에서의 재료 성능 및 안정성, 더 높은 압력에서의 액적 합체 길이의 증가, 안전, 규제 요건 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 여러 가지 문제가 발생한다. 또한, 오리피스에서의 유체 유동은 주어진 유체 속도 및 노즐의 기하학적 구조에서 난류가 될 수 있어, 액적 불안정성을 유발할 수 있다.
액적 생성기에 의해 생성된 액적의 가스 가속은, 구동 가스 압력을 증가시키지 않고 액적 속도를 증가시키는 방법으로 고려되었다. 예를 들어, Mestrom 등이 발명자이고 2013년 12월 3일에 발행되었으며 발명의 명칭이 ""EUV Radiation Source Comprising a Droplet Accelerator and Lithographic Apparatus"인 미국 특허 8,598,551(그의 전체 내용이 참조로 포함되어 있음)에는, 가스를 사용하여 연료 액적을 가속하도록 구성된 액적 가속기를 포함하는 EUV 방사선 공급원이 개시되어 있다. 그러나, 가속 가스의 사용은, 적절하게 실행되지 않으면, 액적 스트림에 불안정성을 나타나게 할 수 있다.
따라서, 높은 구동 가스 압력을 필요로 하지 않고 가속 가스가 액적 스트림을 불안정하게 만드는 경향을 제한하는 방식으로 액적을 가속시킬 수 있는 것이 필요하다.
다음은 실시 형태에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시 형태의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시 형태의 광범위한 개요가 아니며 모든 실시 형태의 핵심 또는 중요 요소를 식별하거나 임의의 또는 모든 실시 형태의 범위를 설명하기 위한 것이 아니다. 그것의 유일한 목적은, 나중에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서론으로서 하나 이상의 실시 형태의 일부 개념을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
실시 형태의 한 양태에 따르면, 액적이 최종 크기로 여전히 합체되는 스트림의 초기 부분에서 액적이 가속 가스의 유동에 노출되지 않는 액적 생성기가 제공된다. 따라서 이 "액적 합체 영역"은, 액적이 충분한 합체에 도달하는 능력을 방해하는 실질적인 가스 유동이 없는 것을 특징으로 한다.
실시 형태의 다른 양태에 따르면, 액적이 액적 합체 영역을 떠난 후 그 액적을 동반하고 가속시키기 위해 가속 가스가 사용된다. 가속 가스는 점진적으로 최대 값까지 가속되며 그래서 가스 유동에서 교란을 제한한다
실시 형태의 다른 양태에 따르면, 가스 유동의 최대 값은 가스의 온도 및 압력에서 그 가스에 대한 음속 미만이다. 다른 실시 형태의 다른 양태에 따르면, 가스 유동의 최대 값은 가스의 온도 및 압력에서 그 가스에 대한 음속과 같거나 그 보다 높다.
실시 형태의 다른 양태에 따르면, 들어오는 가스 유동은 열화되는데, 즉 가스가 액적 생성기의 가스 가속 영역 안으로 도입될 때 열 충격을 피하기 위해 액적 생성기와 열평형을 이루게 된다.
실시 형태의 다른 양태에 따르면, 액적 합체 영역의 단부 근처에서 가속기 안으로 유입하는 가스의 속도는 액적 합체 영역을 떠나는 액적의 속도와 일치한다.
실시 형태의 한 양태에 따르면, EUV 소스 재료의 액적 스트림을 생성하기 위한 액적 생성기가 개시되며, 이 액적 생성기는 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하도록 구성된 노즐; 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되고, 액체 EUV 소스 재료의 스트림이 분해되고 액체 EUV 소스 재료의 합체된 액적의 스트림으로 합체되는 액적 합체 영역을 규정하는 제 1 구조; 가스 공급원에 연결되도록 되어 있는 적어도 하나의 입구; 및 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있고 적어도 하나의 입구와 유체 연통하며 제1 위치에서 그 합체된 액적의 스트림을 수용하도록 배치되는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조를 포함하고, 제 2 구조는 가스가 상기 제 1 위치의 하류에서 가스 가속 영역 안으로 도입되게 하고, 또한 합체된 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 가속되고 흘러서 그 합체된 액적을 동반하게 하며, 액적 합체 영역은, 액적 합체 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성된다. 액적 합체 영역의 스트림 방향 길이는 10mm 내지 200mm 또는 20mm 내지 200mm 일 수 있다. 여기서 그리고 다른 곳에서, "∼일 수 있다" 라는 말은, 다음에 오는 것이 여러 가능성 중의 하나 임을 의미한다.
가스 가속 영역은, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 내부 단면적을 갖는 둥근 단면을 가질 수 있다. 가스 가속 영역은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 반경을 갖는 내부 원형 단면을 가질 수 있다. 가스 가속 영역은, 가스의 스트림 방향 속도가 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 구성될 수 있다. 가스 가속 영역은, 제 2 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 대략적으로 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록 구성될 수 있다. 가스 가속 영역은, 제 1 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 제 1 위치에서 액적 합체 영역을 떠나는 합체된 액적의 스트림 방향 속도와 대략 같도록 구성될 수 있다. 가스는, 제 1 위치에서 가스 가속 영역에 들어가는 합체된 액적이 제 2 위치까지 가스 가속 영역을 횡단하면서 약 80m/sec로부터 약 130m/sec까지 가속되도록 그 합체된 액적 가스를 가속시킬 수 있다.
액적 생성기는 가스와 열 접촉하도록 배치되는 열화(thermalizing) 구조를 더 포함할 수 있고, 이 열화 구조는, 가스가 가스 가속 영역 안으로 도입되기 전에 액적 생성기와 열평형을 이루도록 가스를 열화하도록 되어 있다. 열화 구조는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하도록 되어 있을 수 있다. 액적 생성기는 액적 생성기 내의 소스 재료에 열을 공급하도록 배치되는 소스 재료 가열기를 더 포함할 수 있고, 열화 구조는 소스 재료 가열기와 가스 사이에 열을 전달하도록 배치될 수 있다. 가스는 낮은 EUV 흡수를 갖는 가스, 예컨대 수소일 수 있다. 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 내화성 금속을 포함할 수 있고, 그 내화성 금속은, 예들 들어, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 레늄, 및 그의 합금 중의 적어도 하나일 수 있다. 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 질화붕소 코팅을 포함할 수 있다.
실시 형태의 다른 양태에 따르면, EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법이 개시되며, 이 방법은 액적 생성기의 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하는 단계; 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되어 있는 액적 합체 영역을 규정하는 제 1 구조에서 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 합체된 액적의 스트림으로 변환하는 단계; 제 1 위치에서 그 합체된 액적의 스트림을, 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조 안으로 도입하는 단계; 합체된 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흐르도록 가스의 유동을 가속 영역 안으로 도입하는 단계; 및 가스가 제 2 위치에 접근함에 따라 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계; 및 합체된 액적을 가속시키기 위해 그 합체된 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계를 포함하고, 액적 합체 영역은, 액적 합체 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성된다. 액적 합체 영역의 스트림 방향 길이는 10mm 내지 200mm일 수 있다. 액적 합체 영역의 스트립 방향 길이는 20mm 내지 100mm일 수 있다.
가스 가속 영역은, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 단면적을 갖는 둥근 단면을 가질 수 있다. 가스 가속 영역은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 반경을 갖는 원형 내부 단면을 가질 수 있다. 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계는, 가스의 스트림 방향 속도가 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 가스를 가속시키는 것을 포함할 수 있다. 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계는, 제 2 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 대략적으로 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록 가스를 가속시키는 것을 포함할 수 있다. 가스 가속 영역 안으로 가스의 유동을 도입시키는 단계는, 제 1 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 제 1 위치에서 액적 합체 영역을 떠나는 합체된 액적의 스트림 방향 속도와 대략 같도록 가스를 도입하는 것을 포함할 수 있다. 합체된 액적을 가속시키기 위해 그 합체된 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계는, 제 1 위치에서 가스 가속 영역에 들어가는 합체된 액적이 제 2 위치까지 가스 가속 영역을 횡단하면서 약 80m/sec로부터 약 130m/sec까지 가속되도록, 합체된 액적 가스를 가속시키는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 가스가 가스 가속 영역 안으로 도입되기 전에 액적 생성기와 열평형을 이루기 위해 가스를 열화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 가스를 열화하는 단계는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 액적 생성기는 액적 생성기 내의 소스 재료에 열을 공급하도록 배치되는 소스 재료 가열기를 더 포함하고, 열화 구조는 소스 재료 가열기와 가스 사이에 열을 전달하도록 배치될 수 있다. 가스는 낮은 EUV 흡수를 가질 수 있다. 가스는 수소를 포함할 수 있다. 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 내화성 금속을 포함할 수 있고, 이 내화성 금속은 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 및 레늄 또는 그의 합금 중의 적어도 하나일 수 있다. 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 질화붕소 코팅을 포함할 수 있다.
실시 형태의 다른 양태에 따르면, EUV 소스 재료의 액적 스트림을 생성하기 위한 액적 생성기가 개시되며, 이 액적 생성기는 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하도록 되어 있는 노즐; 가스 공급원에 연결되도록 되어 있는 적어도 하나의 입구; 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되는 제 1 영역을 규정하는 제 1 구조(노즐에 의해 방출된 액체 EUV 소스 재료는 제 1 영역에서 가스의 유동에 노출되지 않고, EUV 소스 재료는 제 1 위치에서 액적 스트림의 형태로 있음); 및 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있고 입구와 유체 연통하며 제1 위치에서 액적 스트림을 수용하도록 배치되는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조를 포함하고, 제 2 구조는 가스가 제 1 위치의 하류에서 가스 가속 영역 안으로 도입되게 하고 그리고 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 가속되고 흘러서 액적을 동반하게 한다.
실시 형태의 다른 양태에 따르면, EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법이 개시되고, 이 방법은 액적 생성기의 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료를 방출하는 단계; 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되어 있는 제 1 영역에 액체 EUV 소스 재료를 통과시키는 단계(액체 EUV 소스 재료는 액적의 스트림으로서 제 1 영역에 나감); 제 1 위치에서 액적의 스트림을, 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있는 가스 가속 영역 안으로 도입하는 단계; 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흐르도록 가스의 유동을 가속 영역 안으로 도입하는 단계; 가스가 제 2 위치에 접근함에 따라 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계; 및 액적을 가속시키기 위해 그 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계를 포함하고, 제 1 영역은, 제 1 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성된다.
액적 생성기는, 제 2 위치의 하류에 위치되고 가스 가속 영역에서 나가는 고속의 가스를 관리하도록 되어 있는 유동 관리 요소를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 실시 형태, 특징 및 이점뿐만 아니라 다양한 실시 형태의 구조 및 작동이 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다.
여기에 통합되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시 형태의 방법 및 시스템을 예로서 비한정적으로 도시한다. 상세한 설명과 함께, 도면은 원리를 설명하고 또한 당업자가 여기서 주어지는 방법과 시스템을 만들어 사용할 수 있게 하는 역할을 한다. 도면 피쳐는 반드시 축척에 따를 필요는 없다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 LPP EUV 광 방사기를 갖는 EUV 광원을 포함하는 장치의 단순화된 개략도이다.
도 2는 액적 스트림에서의 합체 상태를 도시하는 액적 생성기의 비축척 단면도이다.
도 3a는 실시 형태의 일 양태에 따른 액적 가속기를 갖는 액적 생성 시스템 의 비축척 단면도이다
도 3b는 도 3a의 일부분을 확대한 것이다.
도 4는 실시 형태의 일 양태에 따른 액적 가속기를 갖는 액적 생성 시스템의 평면도이다.
본 발명의 다른 특징과 이점 및 본 발명의 다양한 실시 형태의 구조 및 작동은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 여기서 설명되는 특정 실시 형태에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 이러한 실시 형태는 단지 실례를 들기 위한 목적으로 여기에 제시된다. 추가 실시 형태는 여기에 포함된 교시에 근거하여 당업자에게 명백할 것이다.
도 1은 LPP EUV 광 방사기를 갖는 EUV 광원을 포함하는 장치의 단순화된 개략도이다.
도 2는 액적 스트림에서의 합체 상태를 도시하는 액적 생성기의 비축척 단면도이다.
도 3a는 실시 형태의 일 양태에 따른 액적 가속기를 갖는 액적 생성 시스템 의 비축척 단면도이다
도 3b는 도 3a의 일부분을 확대한 것이다.
도 4는 실시 형태의 일 양태에 따른 액적 가속기를 갖는 액적 생성 시스템의 평면도이다.
본 발명의 다른 특징과 이점 및 본 발명의 다양한 실시 형태의 구조 및 작동은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 여기서 설명되는 특정 실시 형태에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 이러한 실시 형태는 단지 실례를 들기 위한 목적으로 여기에 제시된다. 추가 실시 형태는 여기에 포함된 교시에 근거하여 당업자에게 명백할 것이다.
다양한 실시 형태가 이제 도면을 참조하여 설명되며, 도면에서 동일한 참조 번호는 전체에 걸쳐 동일한 요소를 지칭하기 위해 사용된다. 다음 설명에서, 설명의 목적을 위해, 하나 이상의 실시 형태에 대한 철저한 이해를 촉진하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나, 일부 또는 모든 경우에, 아래에 설명되는 특정 설계 세부 사항을 채택하지 않고도 아래에서 설명되는 임의의 실시 형태가 실시될 수 있다는 것이 명백할 수 있다. 다른 경우에, 하나 이상의 실시 형태의 설명을 용이하게 하기 위해, 잘 알려진 구조 및 장치는 블럭도 형태로 나타나 있다. 다음은 실시 형태에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시 형태의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시 형태의 광범위한 개요가 아니며 모든 실시 형태의 핵심 또는 중요 요소를 식별하거나 임의의 또는 모든 실시 형태의 범위를 설명하기 위한 것은 아니다.
그러나 실시 형태를 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시 형태가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다. 다음의 설명 및 청구 범위에서, "위", "아래", "정상", "바닥", "수직", "수평" 등의 용어가 사용될 수 있다. 이러한 용어는 중력에 대한 배향이 아닌 상대적인 배향만 표시하기 위한 것이다. 또한, 일부 경우에, "상류", "하류" 및 "스트림 방향"이라는 용어는 아래에서 설명되는 액적 스트림에 대한 배향 및 위치와 관련하여 사용된다. 이러한 용어는 상류의 경우 소스(또는 노즐)에 더 가깝고, 하류의 경우에는 소스(또는 노즐)에서 더 멀고, 또한 스트림 방향의 경우 스트림 방향의 통상적이고 관례적인 의미를 갖기 위한 것이다.
도 1 은 LPP EUV 광 방사기를 갖는 EUV 광원(20)을 포함하는 장치(10)의 특정 예를 도시한다. 나타나 있는 바와 같이, EUV 광원(20)은 광 펄스의 열(train)을 생성하고 그 광 펄스를 광원 챔버(26) 안으로 전달하기 위한 시스템(22)을 포함할 수 있다. 광 펄스는 시스템(22)으로부터 하나 이상의 빔 경로를 따라 챔버(26) 안으로 이동하여 조사(irradiation) 영역(28)에서 소스 재료의 액적(14)을 조명하여, 노광 장치(50)에서 기판(52)의 노광을 위한 EUV 광 출력을 생성할 수 있다.
도 1에 나타나 있는 시스템(22)에서 사용하기에 적합한 레이저는 펄스형 레이저 장치, 예컨대, 비교적 높은 파워, 예를 들어, 10kW 이상 및 높은 펄스 반복률, 예컨대 50 kHZ 이상에서 작동하는, 예컨대 DC 또는 RF 여기(excitation)로 9.3㎛ 또는 10.6㎛의 방사선을 생성하는 펄스형 가스 방전 CO2 레이저 장치를 포함할 수 있다. 한 특정 구현예에서, 레이저는 축류 RF 펌프형 CO2 레이저일 수 있는데, 이 레이저는 복수의 증폭 스테이지를 갖는 발진기-증폭기 구성(예컨대, 마스터 발진기/파워 증폭기(MOPA) 또는 파워 발진기/파워 증폭기(POPA)) 및 비교적 낮은 에너지 및 높은 반복률을 갖는, 예컨대 100 kHz로 작동 가능한 Q-스위치식 발진기에 의해 개시되는 시드(seed) 펄스를 갖는다. 발진기로부터, 레이저 펄스는 조사 영역(28)에 도달하기 전에 증폭, 성형 및/또는 집속될 수 있다. 연속적으로 펌핑되는 CO2 증폭기가 레이저 시스템(22)에 사용될 수 있다. 대안적으로, 레이저는 소위 "자기 표적화(self-targeting)" 레이저 시스템으로서 구성될 수 있고, 이 레이저 시스템에서 액적은 광학 공동부의 한 미러로서 역할한다.
용례에 따라, 다른 유형의 레이저, 예를 들어, 높은 파워 및 높은 펄스 반복률에서 작동하는 엑시머 또는 분자 불소 레이저가 적합할 수도 있다. 다른 적절한 예는, 예를 들어 섬유, 로드, 슬래브 또는 디스크형 활성 매체를 갖는 고체 레이저, 하나 이상의 챔버, 예를 들어 발진기 챔버 및 하나 이상의 증폭 챔버(병렬 또는 직렬로 된 증폭 챔버를 가짐)를 갖는 다른 레이저 구조, 마스터 발진기/파워 발진기(MOPO) 장치, 마스터 발진기/파워 링 증폭기(MOPRA) 장치 또는 하나 이상의 엑시머, 분자 불소 또는 CO2 증폭기를 시딩(seeding)하는 고체 레이저 또는 발진기 챔버를 포함한다. 다른 설계도 적합할 수 있다.
일부 경우에, 소스 재료는 먼저 프리(pre) 펄스에 의해 조사되고 그 후에 주 펄스에 의해 조사될 수 있다. 프리 펄스 및 주 펄스 시드는 단일 발진기 또는 2개의 개별적인 발진기에 의해 생성될 수 있다. 일부 셋업에서, 하나 이상의 공통 증폭기를 사용하여 프리 펄스 시드와 주 펄스 시드 모두를 증폭할 수 있다. 다른 구성의 경우, 프리 펄스 및 주 펄스 시드를 증폭하기 위해 별도의 증폭기를 사용할 수 있다.
시스템(22)은 조사 부위(28)에 도달하는 빔의 확장, 조향 및/또는 집속과 같은 빔 컨디셔닝을 위한 하나 이상의 광학 기구를 갖는 빔 컨디셔닝 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 미러, 프리즘, 렌즈 등을 포함할 수 있는 조향 시스템이 레이저 초점을 챔버(26) 내의 다른 위치로 조향하도록 제공 및 배치될 수 있다. 조향 시스템은 제1 미러를 2 차원적으로 독립적으로 움직일 수 있는 팁-틸트(tip-tilt) 액츄에이터에 장착되는 제 1 평면 미러, 및 제 2 미러를 2 차원적으로 독립적으로 움직일 수 있는 팁-틸트 액츄에이터에 장착되는 제 2 평면 미러를 포함할 수 있다. 이러한 구성으로, 조향 시스템은 빔 전파 방향(빔 축)에 실질적으로 직교하는 방향으로 초점을 제어 가능하게 이동시킬 수 있다.
도 1에 더 나타나 있는 바와 같이, EUV 광원(20)은 또한 액적 공급원(92)을 포함하는 소스 재료 전달 시스템(90)을 포함할 수 있는데, 이는, 예를 들어, 주석 액적과 같은 소스 재료를 챔버(26)의 내부로 조사 영역 또는 주 초점(28)에 전달하며, 여기서 액적은 시스템(22)으로부터 온 광 펄스와 상호 작용하여 궁극적으로 플라즈마를 생성하고, 노광 장치(50)에서 레지스트 코팅된 웨이퍼와 같은 기판(52)을 노광하는 EUV 방출을 생성한다. 다양한 액적 분배기 구성에 대한 더 많은 세부 세항은, 1월 18일 발행된 "Systems and Methods for Target Material Delivery in a Laser Produced Plasma EUV Light Source"라는 명칭의 미국 특허 7,872,245, 2008년 7월 29일에 발행된 "Method and Apparatus For EUV Plasma Source Target Delivery"라는 명칭의 미국 특허 7,405,416 및 2008년 5월 13일에 발행된 "LPP EUV Plasma Source Material Target Delivery System"이라는 명칭의 미국 특허 7,372,056에서 찾아 볼 수 있고, 이들 미국 특허 각각의 내용은 전체적으로 참조로 여기에 포함된다.
기판 노광을 위한 EUV 광 출력을 생성하기 위한 소스 재료는 주석, 리튬, 크세논 또는 이들의 조합을 포함하는 재료를 포함할 수 있지만 반드시 이에 한정되지는 않는다. EUV 방출 원소, 예를 들어, 주석, 리튬, 크세논 등은 액체 액적 및/또는 액체 액적 내에 포함된 고체 입자의 형태일 수 있다. 예를 들어, 원소 주석은 순수한 주석, 주석 화합물(예컨대, SnBr4, SnBr2, SnH4), 주석 합금(예컨대, 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금 또는 이의 조합물)으로 사용될 수 있다. 사용되는 재료에 따라, 소스 재료는 실온 또는 실온 근처의 온도(예컨대, 주석 합금, SnBr4), 상승된 온도(예컨대, 순수한 주석) 또는 실온 아래의 온도(예컨대, SnH4)를 포함하는 다양한 온도에서 조사 영역에 주어질 수 있고, 어떤 경우에는, 비교적 휘발성일 수 있다(예컨대, SnBr4).
도 1을 계속 참조하면, 장치(10)는 또한 EUV 제어기(60)를 포함할 수 있으며, 이 제어기는 또한 시스템(22) 내의 장치를 제어하여 챔버(26) 안으로의 전달을 위한 광 펄스를 생성하고 그리고/또는 시스템(22) 내의 광학 기구의 운동을 제어하기 위한 구동 레이저 제어 시스템(65)을 포함할 수 있다. 본 장치는, 또한 예를 들어 조사 영역(28)에 대한 하나 이상의 액적의 위치를 나타내는 출력을 제공하는 하나 이상의 액적 이미저(70)를 포함할 수 있는 액적 위치 검출 시스템을 포함할 수 있다. 이미저(들)(70)는 이 출력을 액적 위치 검출 피드백 시스템(62)에 제공하며, 이 피드백 시스템은 예를 들어 액적 위치 및 궤적을 계산할 수 있고, 그 액적 위치 또는 궤적으로부터 액적 에러가 예컨대 액적별로 또는 평균적으로 계산될 수 있다. 그런 다음에 액적 에러는 제어기(60)에 대한 입력으로서 제공될 수 있으며, 이 제어기는 예를 들어 레이저 트리거 타이밍을 제어하기 위해 그리고/또는 시스템(22) 내의 광학 기구의 운동을 제어하기 위해, 예컨대 챔버(26) 내의 조사 영역(28)에 전달되는 광 펄스의 위치 및/또는 초점 파워를 변화시키기 위해 시스템(22)에 위치, 방향 및/또는 타이밍 보정 신호를 제공할 수 있다. 또한 EUV 광원(20)의 경우, 소스 재료 전달 시스템(90)은, 제어기(60)로부터의 신호(일부 구현예에서는 전술한 액적 에러 또는 그로부터 도출된 일부 양을 포함할 수 있음)에 응답하여 작동하여, 예를 들어, 방출 지점, 초기 액적 스트림 방향, 액적 방출 타이밍 및/또는 액적 조절을 수정하여 원하는 조사 영역(28)에 도달하는 액적의 에러를 보정하는 제어 시스템을 가질 수 있다.
도 1로 계속하면, 본 장치는 거의 수직인 입사 수집 미러와 같은 광학 기구(30)를 포함할 수 있는데, 그 미러는 예를 들어 몰리브덴과 실리콘의 교대 층 및 어떤 경우에는 하나 이상의 고온 확산 배리어 층, 평활화 층, 캡핑 층 및/또는 에칭 정지 층을 갖는 그레이디드 다층 코팅을 갖는 장형(prolate) 회전 타원체(즉, 주축을 중심으로 회전된 타원) 형태의 반사 표면을 갖는다. 도 1은, 시스템(22)에 의해 생성된 광 펄스가 통과하여 조사 영역(28)에 도달할 수 있게 하는 구멍이 광학 기구(30)에 형성될 수 있음을 보여준다. 나타나 있는 바와 같이, 광학 기구(30)는, 예를 들어, 조사 영역(28) 내부에 또는 근처에 있는 제 1 초점 및 소위 중간 영역(40)에 있는 제 2 초점을 갖는 장형 회전 타원체 미러일 수 있고, 그 중간 영역에서 EUV 광은 EUV 광원(20)으로부터 출력되고, EUV 광을 이용하는 노광 장치(50), 예를 들어 집적 회로 리소그래피 도구에 입력된다. EUV 광을 이용하는 장치로의 후속 전달을 위해 광을 모으고 중간 위치로 안내하기 위해 다른 광학 기구가 장형 회전 타원체 미러 대신에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
수소, 헬륨, 아르곤 또는 이들의 조합과 같은 버퍼 가스가 챔버(26) 안으로 도입되고, 보충되며 그리고/또는 그로부터 제거될 수 있다. 버퍼 가스는 플라즈마 방전 동안에 챔버(26)에 존재할 수 있고 플라즈마 생성 이온을 느리게 하여 광학적 악화를 감소시키고 그리고/또는 플라즈마 효율을 증가시키는 작용을 할 수 있다. 대안적으로, 빠른 이온 손상을 줄이기 위해 자기장 및/또는 전기장(나타나 있지 않음)이 단독으로 또는 버퍼 가스와 함께 사용될 수 있다.
도 2는 단순화된 액적 공급원(92)의 구성 요소를 개략적인 형태로 도시한다. 이 도에 나타나 있는 바와 같이, 액적 공급원(92)은 유체(96), 예를 들어 용융 주석을 압력하에 유지하는 모세관(94)을 포함할 수 있다. 이 모세관은 유리와 같은 재료로 만들어질 수 있다. 또한 나타나 있는 바와 같이, 모세관(94)에는, 가압된 유체(96)가 노즐 단부(98)를 통해 흘러 연속 스트림(100)을 형성하게 하는 단부 또는 오리피스(98)를 갖는 노즐이 형성되며, 그 연속 스트림은 이어서 복수의 액적으로 분해된다. 나타나 있는 액적 공급원(92)은 유체에서 교란을 생성하는 서브 시스템을 더 포함하고, 이 서브 시스템은 유체(96)와 작동 가능하게 연결되는 전기 작동식 요소(104) 및 이 전기 작동식 요소(104)를 구동시키는 신호 생성기(106)를 갖는다.
전기 작동식 요소(104)는 유체(96)에서 교란을 생성하고, 이 교란은 상이한 초기 속도를 갖는 액적을 생성하고, 그 상이한 초기 속도로 인해 적어도 일부의 인접하는 액적 쌍들이 조사 영역에 도달하기 전에 서로 합체된다. 합체된 액적에 대한 초기 액적의 비는 2 또는 3 이상이고 어떤 경우에는 수십, 수백 또는 그 이상일 수 있다. 이는 액적을 생성하기 위한 하나의 시스템에 불과하다. 예를 들어, 가스 압력이 노즐 오리피스에서 타겟 재료의 액적을 형성하는 데에만 충분하지만 젯트의 형성에는 불충분한 "주문형 액적" 모드를 위해 노즐 오리피스에서 개별 액적을 생성하는 시스템과 같은 다른 시스템이 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다(2008년 11월 11일 발행된 "Method and Apparatus for EUV Plasma Source Target Delivery Target Material Handling"이라는 명칭의 미국 특허 7,449,703 참조(이의 전체 개시 내용은 참조로 포함됨)).
타겟 재료(96)가 먼저 노즐 단부(98)를 빠져나갈 때, 그 타겟 재료는 속도 교란된 정상 스트림(100)의 형태이다. 그 스트림은 다양한 속도를 갖는 일련의 미세 액적으로 분해된다. 미세 액적들은 서로에 대해 다양한 속도를 갖는 중간 크기의 액적(부분 합체된 액적이라고 함)으로 합체된다. 하위 합체된 액적은 원하는 최종 크기를 갖는 액적(102)으로 합체된다. 합체 단계의 수는 변할 수 있다. 노즐로부터, 액적이 그의 최종 합체 상태에 도달하는 지점까지의 거리가 합체 거리(L)이다.
위의 설명은 단지 설명을 단순화하기 위한 구체적인 예의 목적으로 특정 유형의 액적 생성기에 관한 것이다. Sn과 같은 타겟 재료를 노즐에 제공하기 위한 다른 장치, 및 사용될 수 있고 본원의 교시가 유리하게 적용될 수 있는 다른 조절 수단이 있다는 것이 명백할 것이다. 언급한 바와 같이, 높은 반복률에서 높은 EUV 파워에 대한 미래의 수요를 충족하려면, 액적 사이의 간격이 더 큰 더 높은 속도의 액적이 필요할 것이다. 액적 생성기에 의해 생성된 액적의 가스 가속이, 구동 가스 압력을 증가시키지 않고 액적 속도를 증가시키는 방법으로 고려되었다. 가스는 액적 가속기 안으로 도입되어야 하지만, 동시에 액적 스트림에 허용 불가한 불안정성을 도입하지 않는 방식으로 도입되어야 한다. 도 3a 및 3b는 액적을 허용 가능한 방식으로 가속하도록 설계된 액적 생성기/가속기를 나타내며, 도 3b는 도 3a의 점선 표시 박스 부분을 확대한 것이다. 도 3a 및 3b는 축척에 따르지 않으며, 액적은 나타나 있는 것보다 훨씬 작으며 그의 위치와 합체 상태를 보여주기 위해서만 확대되어 있다.
도 3a에 나타나 있는 바와 같이, 액적 가속기(200)는 노즐 단부(98)의 하류에서 액적 합체 영역(210)을 포함한다. 액적을 가속하기 위한 가스가 입구(230)를 통해 액적 가속기(200) 내로 도입된다. 액적 합체 영역(210)은 액적 합체 영역(210)을 형성하는 쉬라우드(220)에 의해 가스로부터 보호된다. 액적 합체 영역(210)의 스트림 방향 길이, 즉 노즐 단부(98)와 합체 영역(210)의 하류 단부 사이의 스트림 방향 거리는, 액적이 액적 합체 영역(210)을 떠나기 전에 충분히 합체되도록 선택된다. 다시 말해, 액적 합체 영역(210)의 스트림 방향 길이는 합체 길이(L)보다 크도록 선택된다. 반대로, 주어진 길이의 액적 합체 영역 길이에 대해, 구동 파형은 합체 길이가 액적 합체 영역의 길이 보다 작도록 선택될 수 있다. 액적 합체 영역(210) 내의 액적, 특히 더 작은 하위 합체된 액적 및 미세 액적을 보호하면, 불안정성이 감소된다. 이는, 부분적으로, 더 작은 액적은 그의 더 작은 질량으로 인해 옆으로 편향되기 더 쉽기 때문이다.
도 3a에 나타나 있는 바와 같이, 가스 가속 영역(240)은 액적 합체 영역(210)의 하류에서 액적 가속기(200) 내의 공동부로서 구성된다. 가스 가속 영역(240)의 단면적(즉, 공동부의 내부 단면)은 액적 합체 영역(210)의 하류 단부로부터의 스트림 방향 거리에 따라 감소한다. 가스 가속 영역(240)의 단면 영역은 유리하게는 일부 용례를 위해 둥글게 만들어지고 심지어 원형으로 만들어진다. 가스 가속 영역(240)의 내부는, 가스 가속 영역(240) 내의 가스의 가속이 일정하도록 다른 실시 형태의 양태에 따라 구성된다. 그러나, 일반적으로 단면에서 날카로운 가장자리를 피하고 표면을 공기 역학적으로 만드는 것이 바람직하다.
가스 가속 영역(240)의 단면 감소로 인해, 가스 가속 영역(240)의 가스가 가속된다. 가스는 가스 가속 영역(240)에서 액적을 동반하고 가속시킨다. 가스 가속 영역의 하류에 오리피스(250)가 있다. 이 오리피스(250)의 하류에는 출구(260)가 있다. 가스 가속 영역(240)은, 액적이 그의 가스 구동 가속을 시작하는 영역이다. 그러나, 액적은 가스 가속 영역(240)을 빠져나간 후에도 계속 가속된다는 점에 유의해야 한다. 가스 가속 영역(240)은 주로 가스가 가속하는 영역이다. 실시 형태의 한 양태에 따르면, 가스는 그 영역에서만 가속된다. 이 가스 가속 영역(240)에서 가스가 가속되고, 합체된 액적의 흐름에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흘러 그 합체된 액적을 동반하게 된다. 이와 관련하여, 실질적으로 평행하다는 말은, 가스가 스트림 방향을 가로지르는 어떤 실질적인 속도도 액적에 부여하지 않도록 충분히 평행한 것을 의미한다. 또한 도 3a에는, 유동 억제 요소(280)가 나타나 있는데, 이 요소는, 소스 용기에 존재하는 다른 유동, 예컨대, 수집기 보호 및 다른 소스 재료 관리를 위해 도입되는 유동에 대한 영향을 제한하기 위해 가속기에서 나가는 고속 가스를 관리하는 예컨대 억제기, 스키머(skimmer), 소음기, 머플러 또는 차동 펌핑 영역일 수 있다.
실시 형태의 한 양태에 따르면, 가스 가속 영역에서 가스의 가속은, 액적 유동에 불안정성이 도입되는 것을 피하기 위해 점진적이도록 선택된다. 여기서 "점진적"이라는 말은, 일반적으로 150 mm 내지 약 300 mm인 가스 가속 영역(240)의 길이에 걸쳐 가스가 약 50 m/sec 내지 약 2000 m/sec로 가속되도록 가속이 일어나는 것을 의미한다. 실시예의 한 양태에 따르면, 가속은, 가스의 속도가 그 온도에서 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 선택된다. 실시 형태의 한 양태에 따르면, 가속은, 가스의 최종 속도가 대략적으로 그 온도에서의 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록(즉, 거의 음속이지만 완전히 같지는 않은) 선택된다. 실시 형태의 다른 양태에 따르면, 가스가 액적 합체 영역(210)의 하류에서 액적을 처음 만나는 지점에서 가스의 속도는, 액적 합체 영역(210)을 빠져나가는 액적의 속도와 대략 같도록 선택된다. 이와 관련하여, 대략적으로 같다라는 말은, 액적이 가스 유동에 노출될 때 갑자기 가속되지 않는 액적의 속도에 충분히 가깝다는 것을 의미한다. 다른 실시 형태의 경우, 가스가 액적 합체 영역(210)의 하류에서 액적을 처음 만나는 곳에서의 가스의 속도는, 액적 합체 영역(210)을 빠져나가는 액적의 속도보다 작거나 더 크도록 선택된다. 가스 가속 영역(240)의 내부는, 가스 가속 영역(240)에서의 가스의 가속도가 일정하도록 하도록 다른 실시 형태의 양태에 따라 구성된다.
액적을 가속하는 데 사용되는 가스는 일반적으로 EUV 흡수가 낮은 가스이어야 한다. 한 적절한 가스가 H2 이다. 다른 가스 및 가스의 혼합물이 액적을 가속시키는 가스로서 사용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
액적 합체 영역(310) 및 가스 가속 영역(240)의 내부 표면을 만드는 데에 사용되는 재료는, 유리하게는, 소스 재료(이 예에서는, 주석)로부터의 부식에 저항하도록 선택된다. 적절한 재료는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 레늄 및 이들의 합금과 같은 내화성 금속을 포함한다. 그 표면에는, 또한 BN, TiN, SiC 및 CrN을 포함하는 세라믹 재료와 같은 코팅이 제공될 수 있다. 이러한 코팅이 사용되는 경우, 액적 가속기의 기본 재료는 스테인레스강 또는 유사한 재료와 같은 더 통상적인 합금일 수 있다.
실시예의 다른 양태에 따르면, 액적을 가속하는 데 사용되는 가스는 가스 가속 영역(340) 안으로 도입되기 전에 열화된다(thermalized). 도 4는 이를 달성하기 위한 장치를 나타낸다. 도 4에서, 튜브(300)가 가스 공급부로부터 가스를 수용하도록 배치된다. 튜브(300)는 플랜지(320) 및 챔버 벽(27)을 통해 진공 챔버(26)에 들어가고 그런 다음에 액적 발생기(310)의 본체를 통과하도록 배치된다. 액적 생성기(310)는 튜브(300) 내의 가스를 액적 생성기(310)의 내부 온도로 가열하여, 가스를 액적 생성기(310) 내의 온도와 열평형 상태를 이루도록 하여 그 가스를 열화시킨다. 열화된 가스는 그런 다음에 입구(340)를 통해 액적 생성기(310)를 위한 가열기 블럭(330)에 들어가게 된다. 일반적으로, 열화 구조는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하도록 되어 있지만, 다른 적절한 온도도 사용될 수 있다. 거기로부터 가스는 가스 가속 영역(240) 안으로 도입되는 지점으로 전달된다. 도 4에는, 플랜지(320)로부터 돌출하는 고온 구성 요소를 보호하도록 설계된 케이지(350)가 또한 나타나 있다. 가속 가스가 가스 가속 영역 내의 진공에 들어감에 따라, 단열적으로 다소 팽창한다. 일부 용례의 경우, 안정적인 온도를 유지하기 위해, 도 3a에 나타나 있는 바와 같은 가스 가속기에 하나 이상의 가열기(270)를 제공하여 열화를 보존하는 것이 유리하다. 이 안정적인 온도는 예를 들어 200℃ 내지 300℃일 수 있다.
본 발명은 특정 기능의 구현 및 그의 관계를 도시하는 기능 빌딩 블록의 도움으로 설명되었다. 이러한 기능 빌딩 블럭의 경계는 설명의 편의를 위해 여기서 임의로 규정되었다. 특정된 기능 및 그의 관계가 적절하게 수행되는 한 대체 경계를 규정될 수 있다.
특정 실시 형태에 대한 전술한 설명은, 본 발명의 일반적인 개념에서 벗어남이 없이 과도한 실험 없이, 본 기술 내의 지식을 적용하여 다양한 용례를 위해 그러한 특정 실시 형태를 쉽게 수정 및/또는 적합하게 할 수 있도록 본 발명의 일반적인 특성을 충분히 드러낼 것이다. 따라서, 그러한 적합화 및 수정은 여기서 제시된 교시 및 지침에 근거하여 개시된 실시 형태의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서에서의 문구 또는 용어는 설명을 위한 것이며 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 하며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 문구는 당업자에 의해 그 교시 및 지침에 비추어 해석되어야 한다. 본 발명의 폭과 범위는 전술한 예시적인 실시 형태에 의해 제한되어서는 안 되며, 다음의 청구 범위 및 그 등가물에 따라서만 규정되어야 한다.
본 발명의 다른 양태는 다음과 같은 번호가 매겨진 항에 설명되어 있다.
1. EUV 소스 재료의 액적 스트림을 생성하기 위한 액적 생성기로서,
노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하도록 구성된 노즐;
노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되고, 액체 EUV 소스 재료의 스트림이 분해되고 액체 EUV 소스 재료의 합체된 액적의 스트림으로 합체되는 액적 합체 영역을 규정하는 제 1 구조;
가스 공급원에 연결되도록 되어 있는 적어도 하나의 입구; 및
제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있고 상기 적어도 하나의 입구와 유체 연통하며 상기 제1 위치에서 상기 합체된 액적의 스트림을 수용하도록 배치되는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조를 포함하고,
제 2 구조는 가스가 상기 제 1 위치의 하류에서 가스 가속 영역 안으로 도입되게 하고, 또한 합체된 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 가속되고 흘러서 그 합체된 액적을 동반하게 하며,
액적 합체 영역은, 액적 합체 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성되는, 액적 생성기.
2. 제 1 항에 있어서, 액적 합체 영역의 스트림 방향 길이는 10mm 내지 200mm인, 액적 생성기.
3. 제 2 항에 있어서, 가스 가속 영역의 스트림 방향 길이는 20mm 내지 200mm인, 액적 생성기.
4. 제 1 항에 있어서, 가스 가속 영역은, 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 단면적을 갖는 둥근 단면을 갖는. 액적 생성기.
5. 제 1 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 반경을 갖는 원형 단면을 갖는, 액적 생성기.
6. 제 1 항에 있어서, 가스 가속 영역은, 가스의 스트림 방향 속도가 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 구성되어 있는, 액적 생성기.
7. 제 1 항에 있어서, 가스 가속 영역은, 상기 제 2 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 대략적으로 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록 구성되어 있는, 액적 생성기.
8. 제 1 항에 있어서, 가스 가속 영역은, 상기 제 1 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 제 1 위치에서 액적 합체 영역을 떠나는 합체된 액적의 스트림 방향 속도와 대략 같도록 구성되어 있는, 액적 생성기.
9. 제 1 항에 있어서, 가스는, 제 1 위치에서 가스 가속 영역에 들어가는 합체된 액적이 제 2 위치까지 가스 가속 영역을 횡단하면서 약 80m/sec로부터 약 130m/sec까지 가속되도록 상기 합체된 액적 가스를 가속시키는, 액적 생성기.
10. 제 1 항에 있어서, 가스와 열 접촉하도록 배치되는 열화(thermalizing) 구조를 더 포함하고, 이 열화 구조는, 가스가 상기 가스 가속 영역 안으로 도입되기 전에 상기 액적 생성기와 열평형을 이루도록 상기 가스를 열화하도록 되어 있는, 액적 생성기.
11. 제 10 항에 있어서, 열화 구조는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하도록 되어 있는, 액적 생성기.
12. 제 10 항에 있어서, 액적 생성기는 액적 생성기 내의 소스 재료에 열을 공급하도록 배치되는 소스 재료 가열기를 더 포함하고, 열화 구조는 상기 소스 재료 가열기와 가스 사이에 열을 전달하도록 배치되는, 액적 생성기.
13. 제 1 항에 있어서, 가스는 낮은 EUV 흡수를 갖는 가스인, 액적 생성기.
14. 제 13 항에 있어서, 가스는 수소를 포함하는, 액적 생성기.
15. 제 1 항에 있어서, 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 내화성 금속을 포함하는, 액적 생성기.
16. 제 15 항에 있어서, 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 레늄, 또는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 또는 레늄의 합금을 포함하는, 액적 생성기.
17. 제 1 항에 있어서, 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 질화붕소 코팅을 포함하는, 액적 생성기.
18. 제 1 항에 있어서, 제 2 위치의 하류에 위치되고 가스 가속 영역에서 나가는 고속의 가스를 관리하도록 되어 있는 유동 관리 요소를 더 포함하는 액적 생성기.
19. EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법으로서,
액적 생성기의 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하는 단계;
노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되어 있는 액적 합체 영역을 규정하는 제 1 구조에서 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 합체된 액적의 스트림으로 변환하는 단계;
제 1 위치에서 합체된 액적의 스트림을, 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조 안으로 도입하는 단계;
합체된 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흐르도록 가스의 유동을 상기 가속 영역 안으로 도입하는 단계; 및
가스가 제 2 위치에 접근함에 따라 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계; 및
합체된 액적을 가속시키기 위해 그 합체된 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계를 포함하고,
액적 합체 영역은, 액적 합체 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성되는, EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 액적 합체 영역의 스트림 방향 길이는 10mm 내지 200mm인, 방법.
21. 제 19 항에 있어서, 가스 가속 영역의 스트림 방향 길이는 20mm 내지 200mm인, 방법.
22. 제 19 항에 있어서, 가스 가속 영역은, 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 단면적을 갖는 둥근 단면을 갖는. 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 가스 가속 영역은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 반경을 갖는 원형 단면을 갖는, 방법.
24. 제 19 항에 있어서, 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계는, 가스의 스트림 방향 속도가 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 가스를 가속시키는 것을 포함하는, 방법.
25. 제 19 항에 있어서, 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계는, 제 2 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 대략적으로 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록 가스를 가속시키는 것을 포함하는, 방법.
26. 제 19 항에 있어서, 가스 가속 영역 안으로 가스의 유동을 도입시키는 단계는, 제 1 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 제 1 위치에서 액적 합체 영역을 떠나는 합체된 액적의 스트림 방향 속도와 대략 같도록 가스를 도입하는 것을 포함하는, 방법.
27. 제 19 항에 있어서, 합체된 액적을 가속시키기 위해 그 합체된 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계는, 제 1 위치에서 가스 가속 영역에 들어가는 합체된 액적이 제 2 위치까지 가스 가속 영역을 횡단하면서 약 80m/sec로부터 약 130m/sec까지 가속되도록, 상기 합체된 액적 가스를 가속시키는 것을 포함하는, 방법.
28. 제 19 항에 있어서, 가스가 가스 가속 영역 안으로 도입되기 전에 액적 생성기와 열평형을 이루기 위해 가스를 열화하는 단계를 더 포함하는 방법.
29. 제 19 항에 있어서, 가스를 열화하는 단계는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하는 것을 포함하는, 방법.
30. 제 19 항에 있어서, 액적 생성기는 액적 생성기 내의 소스 재료에 열을 공급하도록 배치되는 소스 재료 가열기를 더 포함하고, 열화 구조는 상기 소스 재료 가열기와 가스 사이에 열을 전달하도록 배치되는, 방법.
31. 제 19 항에 있어서, 가스는 낮은 EUV 흡수를 갖는 가스인, 방법.
32. 제 19 항에 있어서, 가스는 수소를 포함하는, 방법.
33. 제 19 항에 있어서, 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 내화성 금속을 포함하는, 방법.
34. 제 33 항에 있어서, 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 레늄, 또는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 또는 레늄의 합금을 포함하는, 방법.
35. 제 19 항에 있어서, 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 질화붕소 코팅을 포함하는, 방법.
36. EUV 소스 재료의 액적 스트림을 생성하기 위한 액적 생성기로서,
노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하도록 되어 있는 노즐;
가스 공급원에 연결되도록 되어 있는 적어도 하나의 입구;
노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되는 제 1 영역을 규정하는 제 1 구조 - 노즐에 의해 방출된 액체 EUV 소스 재료는 제 1 영역에서 가스의 유동에 노출되지 않고, EUV 소스 재료는 제 1 위치에서 액적 스트림의 형태로 있음 -; 및
제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있고 입구와 유체 연통하며 제1 위치에서 액적 스트림을 수용하도록 배치되는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조를 포함하고,
제 2 구조는 가스가 상기 제 1 위치의 하류에서 가스 가속 영역 안으로 도입되게 하고 그리고 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 가속되고 흘러서 액적을 동반하게 하는, 액적 생성기.
37. 제 36 항에 있어서, 제 2 위치의 하류에 위치되고 가스 가속 영역에서 나가는 고속의 가스를 관리하도록 되어 있는 유동 관리 요소를 더 포함하는 액적 생성기.
38. EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법으로서,
액적 생성기의 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료를 방출하는 단계;
노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되어 있는 제 1 영역에 액체 EUV 소스 재료를 통과시키는 단계 - 액체 EUV 소스 재료는 액적의 스트림으로서 제 1 영역에 나감 -;
제 1 위치에서 액적의 스트림을, 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있는 가스 가속 영역 안으로 도입하는 단계;
액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흐르도록 가스의 유동을 가속 영역 안으로 도입하는 단계;
가스가 제 2 위치에 접근함에 따라 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계; 및
액적을 가속시키기 위해 그 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계를 포함하고,
제 1 영역은, 제 1 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성되는, EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법.
다른 구현예가 청구 범위 내에 있다.
Claims (38)
- EUV 소스 재료의 액적 스트림을 생성하기 위한 액적 생성기로서,
노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하도록 구성된 노즐;
노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되고, 액체 EUV 소스 재료의 스트림이 분해되고 액체 EUV 소스 재료의 합체된 액적의 스트림으로 합체되는 액적 합체 영역을 규정하는 제 1 구조;
가스 공급원에 연결되도록 되어 있는 적어도 하나의 입구; 및
상기 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있고 상기 적어도 하나의 입구와 유체 연통하며 상기 제1 위치에서 상기 합체된 액적의 스트림을 수용하도록 배치되는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조를 포함하고,
상기 제 2 구조는 가스가 상기 제 1 위치의 하류에서 가스 가속 영역 안으로 도입되게 하고, 또한 상기 합체된 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 가속되고 흘러서 상기 합체된 액적을 동반하게 하며,
상기 액적 합체 영역은, 액적 합체 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성되는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 액적 합체 영역의 스트림 방향 길이는 10mm 내지 200mm인, 액적 생성기. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역의 스트림 방향 길이는 20mm 내지 200mm인, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은, 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 단면적을 갖는 둥근 단면을 갖는. 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 반경을 갖는 원형 단면을 갖는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은, 가스의 스트림 방향 속도가 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 구성되어 있는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은, 상기 제 2 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 대략적으로 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록 구성되어 있는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은, 상기 제 1 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 제 1 위치에서 액적 합체 영역을 떠나는 합체된 액적의 스트림 방향 속도와 대략 같도록 구성되어 있는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스는, 상기 제 1 위치에서 가스 가속 영역에 들어가는 합체된 액적이 제 2 위치까지 가스 가속 영역을 횡단하면서 약 80m/sec로부터 약 130m/sec까지 가속되도록 상기 합체된 액적 가스를 가속시키는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스와 열 접촉하도록 배치되는 열화(thermalizing) 구조를 더 포함하고, 이 열화 구조는, 가스가 상기 가스 가속 영역 안으로 도입되기 전에 상기 액적 생성기와 열평형을 이루도록 상기 가스를 열화하도록 되어 있는, 액적 생성기. - 제 10 항에 있어서,
상기 열화 구조는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하도록 되어 있는, 액적 생성기. - 제 10 항에 있어서,
상기 액적 생성기는 상기 액적 생성기 내의 소스 재료에 열을 공급하도록 배치되는 소스 재료 가열기를 더 포함하고, 상기 열화 구조는 상기 소스 재료 가열기와 가스 사이에 열을 전달하도록 배치되는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스는 낮은 EUV 흡수를 갖는 가스인, 액적 생성기. - 제 13 항에 있어서,
상기 가스는 수소를 포함하는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 내화성 금속을 포함하는, 액적 생성기. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 레늄, 또는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 또는 레늄의 합금을 포함하는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 질화붕소 코팅을 포함하는, 액적 생성기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 위치의 하류에 위치되고 상기 가스 가속 영역에서 나가는 고속의 가스를 관리하도록 되어 있는 유동 관리 요소를 더 포함하는 액적 생성기. - EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법으로서,
액적 생성기의 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 방출하는 단계;
상기 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되어 있는 액적 합체 영역을 규정하는 제 1 구조에서 액체 EUV 소스 재료의 스트림을 합체된 액적의 스트림으로 변환하는 단계;
상기 제 1 위치에서 상기 합체된 액적의 스트림을, 상기 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조 안으로 도입하는 단계;
상기 합체된 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흐르도록 가스의 유동을 상기 가속 영역 안으로 도입하는 단계; 및
상기 가스가 제 2 위치에 접근함에 따라 가스 가속 영역에서 상기 가스의 유동을 가속시키는 단계; 및
상기 합체된 액적을 가속시키기 위해 그 합체된 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계를 포함하고,
상기 액적 합체 영역은, 액적 합체 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성되는, EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 액적 합체 영역의 스트림 방향 길이는 10mm 내지 200mm인, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역의 스트림 방향 길이는 20mm 내지 200mm인, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은, 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 단면적을 갖는 둥근 단면을 갖는. 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역은 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 감소하는 반경을 갖는 원형 단면을 갖는, 방법 - 제 19 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계는, 가스의 스트림 방향 속도가 그 가스에 대한 음속을 초과하지 않도록 가스를 가속시키는 것을 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역에서 가스의 유동을 가속시키는 단계는, 상기 제 2 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 대략적으로 그 가스에 대한 음속이지만 그 보다 작도록 가스를 가속시키는 것을 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스 가속 영역 안으로 가스의 유동을 도입시키는 단계는, 상기 제 1 위치에서의 가스의 스트림 방향 속도가 제 1 위치에서 액적 합체 영역을 떠나는 합체된 액적의 스트림 방향 속도와 대략 같도록 가스를 도입하는 것을 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 합체된 액적을 가속시키기 위해 그 합체된 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계는, 상기 제 1 위치에서 가스 가속 영역에 들어가는 합체된 액적이 제 2 위치까지 가스 가속 영역을 횡단하면서 약 80m/sec로부터 약 130m/sec까지 가속되도록, 상기 합체된 액적 가스를 가속시키는 것을 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
가스가 상기 가스 가속 영역 안으로 도입되기 전에 상기 액적 생성기와 열평형을 이루기 위해 가스를 열화하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스를 열화하는 단계는 가스를 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열하는 것을 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 액적 생성기는 상기 액적 생성기 내의 소스 재료에 열을 공급하도록 배치되는 소스 재료 가열기를 더 포함하고, 상기 가스의 열화는 상기 소스 재료 가열기와 가스 사이에 열을 전달하는 것을 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스는 낮은 EUV 흡수를 갖는 가스인, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 가스는 수소를 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서
상기 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 내화성 금속을 포함하는, 방법. - 제 33 항에 있어서,
상기 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 및 레늄 중의 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 구조와 제 2 구조 중의 적어도 하나는 질화붕소 코팅을 포함하는, 방법. - EUV 소스 재료의 액적의 스트림을 생성하기 위한 액적 생성기로서,
노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료를 방출하도록 되어 있는 노즐;
가스 공급원에 연결되도록 되어 있는 적어도 하나의 입구;
상기 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되는 제 1 영역을 규정하는 제 1 구조 - 상기 노즐에 의해 방출된 액체 EUV 소스 재료는 상기 제 1 영역에서 가스의 유동에 노출되지 않고, 상기 EUV 소스 재료는 상기 제 1 위치에서 액적의 스트림의 형태로 있음 -; 및
상기 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있고 상기 입구와 유체 연통하며 상기 제1 위치에서 상기 액적의 스트림을 수용하도록 배치되는 가스 가속 영역을 규정하는 제 2 구조를 포함하고,
상기 제 2 구조는 가스가 상기 제 1 위치의 하류에서 가스 가속 영역 안으로 도입되게 하고 그리고 상기 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 가속되고 흘러서 상기 액적을 동반하게 하는, 액적 생성기. - 제 36 항에 있어서,
상기 제 2 위치의 하류에 위치되고 상기 가스 가속 영역에서 나가는 고속의 가스를 관리하도록 되어 있는 유동 관리 요소를 더 포함하는 액적 생성기. - EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법으로서,
액적 생성기의 노즐 출구로부터 액체 EUV 소스 재료를 방출하는 단계;
상기 노즐 출구로부터 하류로 제 1 위치까지 연장되어 있는 제 1 영역에 상기 액체 EUV 소스 재료를 통과시키는 단계 - 상기 액체 EUV 소스 재료는 액적의 스트림으로서 상기 제 1 영역에서 나감 -;
상기 제 1 위치에서 상기 액적의 스트림을, 상기 제 1 위치로부터 하류로 제 2 위치까지 연장되어 있는 가스 가속 영역 안으로 도입하는 단계;
상기 액적의 스트림에 실질적으로 평행하게 스트림 방향으로 흐르도록 가스의 유동을 상기 가속 영역 안으로 도입하는 단계;
상기 가스가 제 2 위치에 접근함에 따라 가스 가속 영역에서 상기 가스의 유동을 가속시키는 단계; 및
상기 액적을 가속시키기 위해 그 액적을 가스의 유동에 동반시키는 단계를 포함하고,
상기 제 1 영역은, 제 1 영역 내의 액체 EUV 소스 재료가 가스의 스트림 방향 유동에 노출되지 않도록 배치되고 구성되는, EUV 소스 재료의 액적을 가속시키는 방법.
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