KR20230175180A - 역 와류 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마 광 소스 - Google Patents
역 와류 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마 광 소스 Download PDFInfo
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Abstract
역 와류 흐름을 갖는 레이저 지속 플라즈마(LSP) 광 소스가 개시된다. LSP 광 소스는 바디, 넥 및 샤프트를 포함하는 가스 포함 구조체를 포함하는 가스 셀을 포함한다. 가스 셀은 가스 포함 구조체의 넥 내에 또는 아래에 위치된 하나 이상의 노즐에 가스를 전달하기 위한 하나 이상의 가스 전달 라인을 포함한다. 가스 셀은 가스 셀의 가스 포함 구조체 내에서 역 와류 흐름을 생성하도록 배열된 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구를 포함한다. LSP 소스는 또한 가스 포함 구조체의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스를 포함한다. LSP 소스는 플라즈마로부터 방출되는 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 광 수집기 요소를 포함한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2021년 4월 23일에 출원된 미국 가출원 제63/178,552호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 레이저 지속 플라즈마(LSP; laser sustained plasma) 광대역 광 소스, 특히 역 와류 흐름(reverse vortex flow)을 포함하는 LSP 소스에 관한 것이다.
점점 더 작아지는 반도체 디바이스들의 검사에 사용되는 개선된 광 소스들에 대한 필요성이 계속 커지고 있다. 하나의 이러한 광 소스는 레이저 지속 플라즈마(LSP) 광대역 광 소스를 포함한다. LSP 광대역 광 소스들은 고전력 광대역 광을 생성할 수 있는 LSP 램프들을 포함한다. 대부분의 현재의 LSP 램프들은 고온 플라즈마 기둥의 부력에 의해 유발되는 자연 대류를 제외하고는 램프를 통한 가스 흐름을 강제하기 위한 어떠한 메커니즘도 갖지 않기 때문에 용기 내의 가스는 일반적으로 정체된다. LSP 램프들을 통한 가스 흐름을 위한 이전의 시도들은 불안정한 난류 가스 흐름에 의해 유발되는 LSP 램프 내에서의 불안정성을 초래하였다. 이러한 불안정성은 더 높은 전력에서 그리고 기계적 요소들(예를 들어, 노즐들)의 위치들에서 증폭되어, 이러한 기계적 요소들에 대한 높은 복사열 부하를 유발하여 과열 및 용융을 유발한다. 따라서, 전술한 이전의 접근법들의 단점들을 치유하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
레이저 지속 광 소스가 개시된다. 일 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 가스를 포함하기 위한 가스 포함 구조체를 포함하며, 가스 포함 구조체는 바디(body), 넥(neck) 및 샤프트(shaft)를 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 가스 포함 구조체의 넥 내에 또는 아래에 위치하는 복수의 노즐을 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 복수의 노즐에 유동적으로 결합되고 복수의 노즐에 가스를 전달하도록 구성되는 복수의 가스 전달 라인을 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 복수의 가스 전달 라인 내에 가스를 제공하기 위해 가스 전달 라인들에 유동적으로 결합된 하나 이상의 가스 유입구를 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 가스 포함 구조체에 유동적으로 결합되고 가스 포함 구조체 밖으로 가스를 유동시키도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구를 포함하며, 하나 이상의 가스 유입구 및 하나 이상의 가스 배출구는 가스 포함 구조체 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열된다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 가스 포함 구조체의 베이스에 위치된 가스 시일(gas seal)을 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 가스 포함 구조체의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스를 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 지속 광 소스는 플라즈마로부터 방출된 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 광 수집기 요소를 포함한다.
전술한 일반적 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 예시적이고 설명적인 것일 뿐이며, 청구된 바와 같은 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하며, 일반 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
본 개시내용의 수많은 장점은 첨부 도면들을 참조함으로써 이 분야의 기술자들에 의해 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 LSP 광대역 광 소스의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 LSP 광대역 광 소스에 사용하기 위한 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 하나 이상의 바인딩(binding) 및 복사선 차폐를 포함하는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 역류 와류 생성 가스 셀의 가스 분배 매니폴드(gas distribution manifold)의 개략도이다.
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 원통형 형상을 갖는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 6a-6e는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 다수의 가스 전달 라인, 및 가스 시일의 중심에 위치하는 가스 배출구를 포함하는 역류 가스 셀의 개략도들이다.
도 7a-7d는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 다수의 가스 전달 라인, 및 가스 시일의 주변에 위치하는 가스 배출구를 포함하는 역류 가스 셀의 개략도들이다.
도 8은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 연장된 상부 포켓을 포함하는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 9는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 도 1 내지 도 8 중 임의의 도면에 도시된 LSP 광대역 광 소스를 구현하는 광학 특성화 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 10은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 도 1 내지 도 8 중 임의의 도면에 도시된 LSP 광대역 광 소스를 구현하는 광학 특성화 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 LSP 광대역 광 소스의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 LSP 광대역 광 소스에 사용하기 위한 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 하나 이상의 바인딩(binding) 및 복사선 차폐를 포함하는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 역류 와류 생성 가스 셀의 가스 분배 매니폴드(gas distribution manifold)의 개략도이다.
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 원통형 형상을 갖는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 6a-6e는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 다수의 가스 전달 라인, 및 가스 시일의 중심에 위치하는 가스 배출구를 포함하는 역류 가스 셀의 개략도들이다.
도 7a-7d는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 다수의 가스 전달 라인, 및 가스 시일의 주변에 위치하는 가스 배출구를 포함하는 역류 가스 셀의 개략도들이다.
도 8은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 연장된 상부 포켓을 포함하는 역류 와류 생성 가스 셀의 개략도이다.
도 9는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 도 1 내지 도 8 중 임의의 도면에 도시된 LSP 광대역 광 소스를 구현하는 광학 특성화 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 10은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 도 1 내지 도 8 중 임의의 도면에 도시된 LSP 광대역 광 소스를 구현하는 광학 특성화 시스템의 단순화된 개략도이다.
본 개시내용은 특히 소정 실시예들 및 이들의 특정 특징들과 관련하여 도시되고 설명되었다. 본 명세서에 제시된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주된다. 이 분야의 통상의 기술자들에게는 본 개시내용의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 자명해야 한다. 이제, 첨부 도면들에 도시된 개시된 주제를 상세히 참조할 것이다.
본 개시내용의 실시예들은 레이저 지속 플라즈마 광 소스들에 사용하기 위한 흐름-관통 플라즈마 셀 설계(flow-through plasma cell design)들의 동작의 개선에 관한 것이다. 플라즈마 램프 동작에 대한 가장 중요한 제한들 중 하나는 플라즈마 램프의 유리 및 플라즈마 근처에 배치된 임의의 다른 구성 요소들(예를 들어, 전극들, 시일들 등)에 가해지는 열 응력이다. 특히, 고전력 플라즈마를 구성 요소들(예를 들어, 노즐 구멍) 근처에 위치시키는 것은 이러한 구성 요소들에 대한 높은 복사열 부하를 생성하여 과열 및 용융을 유발한다. 흐름-관통 설계들의 경우, 대류 제어 요소들을 플라즈마로부터 안전한 거리로 제거하는 것은 그들의 효율을 감소시킨다. 예를 들어, 다른 설계들의 가스 유입구들에서 나오는 흐름의 거의 절반이 플라즈마 셀의 메인 바디 내로 전파되지 못한다. 흐름-관통 플라즈마 셀 설계가 2021년 4월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제17/223,942호에 설명되어 있으며, 이 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
유리 램프 엔벨로프의 냉각은 고전력 램프 동작에서의 또 하나의 심각한 문제이다. 이러한 열 소스들은 플라즈마 램프 내에서 순환하는 고온 가스 및 램프 유리의 내부 표면 상에서 흡수되는 많은 양의 플라즈마 VUV 복사선을 포함한다. 유리 냉각은 셀 외부에서 발생하여 유리 두께에 걸쳐 큰 열 구배를 유발한다. 일부 경우들에서, 열 구배는 100°C/mm를 초과할 수 있다. 이것은 유리의 내부 표면이 외부 표면보다 훨씬 더 뜨거운 불리한 열 체제를 유발하여, 냉각 효율을 감소시킨다. 불균일한 온도 분포는 또한 유리 손상의 가능성을 유발한다.
본 개시내용의 실시예들은 LSP 광 소스의 LSP 영역을 통한 가스 흐름을 조직화하기 위해 역 와류 흐름을 구현하는 LSP 광 소스에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 LSP 동작에 필요한 고압 가스를 포함하는 데 사용되는 투명 벌브, 셀 또는 챔버, 및 역 와류 가스 흐름을 생성하는 데 사용되는 가스 수송 컴포넌트들(가스 유입구(들), 전달 라인들, 노즐들 및 가스 배출구(들))에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 가스 셀의 가스 포함 구조체의 바디의 넥 내에 또는 아래에 배열된 가스 노즐들의 세트에 관한 것이다. 가스 노즐들은 가스 포함 구조체의 바디의 내부 표면에 충돌하는 나선형 패턴의 가스 제트들을 생성하도록 배열되며, 이는 가스 포함 구조체를 효율적으로 냉각하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 역 와류 흐름을 갖는 LSP 광 소스(100)의 개략도이다. LSP 광 소스(100)는 역류 와류 셀(101)을 포함한다. LSP 소스(100)는 역류 와류 셀(101) 내에서 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. 실시예들에서, 광 수집기 요소(106)는 플라즈마(110)를 점화 및/또는 유지하기 위해 광학 펌프(104)의 일부를 와류 생성 셀(107)의 가스 포함 구조체(108)에 포함된 가스로 지향시키도록 구성된다. 펌프 소스(102)는 플라즈마를 점화 및/또는 유지하기에 적합한 이 분야에 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 가시 복사선, IR 복사선, NIR 복사선 및/또는 UV 복사선을 포함하되 이에 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 파장 또는 파장 범위의 복사선을 포함할 수 있다. 광 수집기 요소(106)는 플라즈마(110)로부터 방출되는 광대역 광(115)의 일부를 수집하도록 구성된다.
가스 포함 구조체(108)는 가스 포함 구조체(108)의 내부에 역류 와류(124)를 형성하도록 배열되는 하나 이상의 가스 유입구(120) 및 하나 이상의 가스 배출구(122)를 포함할 수 있다. 플라즈마(110)로부터 방출된 광대역 광(115)은 하나 이상의 다운스트림 응용(예컨대, 검사, 계측 또는 리소그래피)에서 사용하기 위해 하나 이상의 추가 광학기기(예컨대, 콜드 미러(112))를 통해 수집될 수 있다. LSP 광 소스(100)는 하나 이상의 다운스트림 응용 이전에 광대역 광(115)을 컨디셔닝하기 위한 필터(117) 또는 균질화기(119)와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 임의의 수의 추가 광학 요소를 포함할 수 있다. 가스 포함 구조체(108)는 플라즈마 셀, 플라즈마 벌브(또는 램프), 또는 플라즈마 챔버를 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 역류 와류 셀(101)의 단순화된 개략도를 도시한다. 실시예들에서, 역류 와류 셀(101)의 가스 포함 구조체(108)는 바디(202), 넥(204) 및 샤프트(206)를 포함한다. 실시예들에서, 역류 와류 셀(101)은 하나 이상의 노즐(206)을 포함한다. 하나 이상의 노즐(206)은 가스 포함 구조체(108)의 넥(204) 내에 또는 아래에 위치될 수 있다. 실시예들에서, 역류 와류 셀(101)은 하나 이상의 가스 전달 라인(208)을 포함한다. 하나 이상의 전달 라인(208)은 샤프트(208)를 통해 하나 이상의 노즐(206)에 가스를 전달할 수 있다. 하나 이상의 전달 라인(208)은 임의의 적절한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전달 라인(208)은 압출될 수 있다.
실시예들에서, 역류 와류 셀(101)은 가스를 역류 와류 셀(101) 내로 유동시키도록 구성되는 하나 이상의 가스 유입구(202)를 포함한다. 예를 들어, 역류 와류 셀(101)은 와류 셀(101)의 주변을 따라 분포되고 가스를 가스 전달 라인들(208)의 세트 내로 유동시키도록 구성된 가스 유입구들(212)의 세트를 포함하며, 가스 전달 라인들(208)의 세트는 결국 가스를 가스 노즐들(206)의 세트에 전달한다. 역류 와류 셀(101)은 또한 하나 이상의 가스 배출구(214)를 포함한다. 예를 들어, 역류 와류 셀(101)은 와류 셀(101)의 중심 위치에 위치하는 제1 가스 배출구(214)를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 역류 와류 셀(101)은 시일(210)을 포함한다. 예를 들어, 시일(210)은 가스 포함 구조체(108)의 샤프트(205)를 플랜지 조립체(211)에 기밀 결합하는 역할을 하는 유리-대-금속 시일을 포함할 수 있다. 플랜지 조립체(211)는 가스 포함 구조체(108)의 유리 부분을 종단/밀봉할 수 있다. 실시예들에서, 플랜지 조립체(211)는 유입구 및/또는 배출구 파이프들 또는 튜브들 및 추가적인 기계 및 전자 컴포넌트들을 고정할 수 있다. 플랜지형 플라즈마 셀의 사용은 적어도 2017년 9월 26일에 허여된 미국 특허 출원 제9,775,226호 및 2015년 11월 10일에 허여된 미국 특허 제9,185,788호에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 이전에 본 명세서에 참고로 포함된다.
가스 포함 구조체(108)는 플라즈마 형성 가스를 포함하고 광학 펌프 조명(104) 및 광대역 광(115)을 투과하도록 구성된 광학적 투과성 재료(예컨대, 유리)로 형성된다. 예를 들어, 가스 포함 구조체(108)의 바디(202)는 펌프 조명(104) 및 광대역 광(115)의 적어도 일부에 대해 투명한 재료로 형성된 구형 섹션을 포함할 수 있다. 바디(202)는 구형으로 한정되지 않으며, 구형, 타원형, 원통형 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 임의의 적합한 형상을 취할 수 있음에 유의한다. 와류 셀(101)의 가스 포함 구조체의 투과성 부분은 임의의 수의 상이한 광학 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가스 포함 구조체(108)의 투과성 부분은 사파이어, 결정 석영, CaF2, MgF2, 또는 용융 실리카로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 와류 셀(101)의 와류 흐름은 와류 셀(101)의 벽들로부터 플라즈마(110)의 고온 기둥을 유지하며, 이는 벽들에 대한 열 헤드 부하를 감소시키고 과열에 민감한 광학 재료들(예를 들어, 유리, CaF2, MgF2, 결정 석영 등)의 사용을 허용한다는 점에 유의한다.
동작 동안, 실시예들에서, 노즐들(206)의 세트는 가스 포함 구조체(108)의 바디(202)의 내부 표면에 충돌하는 나선형 패턴의 가스 제트들(216)의 세트를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 노즐들(206)은 빠르게 이동하는 나선형 가스 제트들을 가스 포함 구조체(108)의 바디(202) 내로 지향시킨다. 이 실시예에서, 가스 흐름은 바디(202) 내로 상향 이동하여 바디(202)의 벽에 충돌한다. 이어서, 축방향 흐름(218)은 방향을 반전하여(하향 이동하여) 가스 포함 구조체(108)의 넥(204)의 축 근처에서 바디를 떠난다. 역류의 영역에서 축에 위치하는 플라즈마(110)는 뜨거운 가스 기둥을 생성하며, 이는 중앙에 위치하는 배출구(214)를 향해 유입되고 복귀 흐름과 혼합된다.
역류 와류 셀(101)은 플라즈마(110)로부터 와류 셀(101)의 다양한 기계적 컴포넌트들(예컨대, 시일, 배출구, 유입구 등)을 이격시켜 이러한 요소들에 대한 열 부하를 감소시키는 역할을 한다는 점에 유의한다. 예를 들어, 이전 솔루션들에서 20kW 플라즈마로부터 50mm에 위치하고 플라즈마 복사선의 20%를 흡수하는 스월러(swirler)에 대한 열 부하는 약 300W이며, 추가 냉각 설비들(예를 들어, 물 냉각)을 필요로 할 수 있다. 본 개시내용의 역류 와류 셀(101)의 경우, 셀(101)의 직접 조명 영역들은 플라즈마(110)로부터 훨씬 더 큰 거리에 배치되어 열 부하를 약 20W로 감소시킨다. 이러한 양의 열은 전달 라인들(208) 및 노즐들(206)을 통과하는 가스에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 실시예들에서, 넥(204)의 감소된 직경에 의해 생성된 그림자에 배치된 전달 라인들에 대한 추가적인 복사선 보호가 있다.
본 개시내용의 역류 와류 셀의 다른 이익은 노즐들(206)을 셀(101)의 넥(204)에 매우 가깝게 그리고 바디(202)의 발산 영역 내로 향하게 배치하여 넥(204) 바로 부근에서 빠르게 이동하는 제트들을 형성하는 것을 포함한다. 가스 제트들은 추가 가스를 바디(202) 내로 유입시켜 가스 흐름의 효율을 (예를 들어, 약 2배) 증가시킨다. 이러한 특징이 없으면, 넥 영역 아래의 역류에 의해 유입되는 차가운 유입 가스로 인해 비효율이 발생할 수 있다.
본 개시내용의 역류 와류 셀(101)의 또 다른 이익은 셀(101)의 바디(202)의 내부 표면으로 가스 제트들을 지향시키는 것을 포함한다. 이것은 셀(101)의 외부로부터의 냉각보다 셀(101)의 유리의 더 효율적인 냉각을 제공한다. 차가운 가스와 뜨거운 유리 사이의 열전달 계수(HTC)는 가스 밀도에 따라 증가한다. 더 높은 동작 압력 때문에, 노즐들(206)에서 발생하여 내부 유리 표면에 충돌하는 제트들은 셀(101) 외부의 가스보다 훨씬 밀도가 높은 가스를 운반하므로, 셀(101) 외부로부터 달성될 수 있는 것보다 약 10배 더 높은 HTC를 갖는다. 또한, 이러한 냉각은 플라즈마 복사선에 의해 유리가 가열되는 동일한 표면들에 적용되며, 결과적으로 전통적인 방법들에 비해 매우 효율적인 냉각을 유발한다.
도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 바인딩(302) 및 밀봉 차폐(304)를 포함하는 역류 플라즈마 셀(101)의 개략도를 도시한다. 실시예들에서, 바인딩(302)은 하나 이상의 노즐(206)을 안정화하기 위해 전달 라인들(208) 또는 노즐들(206)에 적용된다. 노즐들(206)에 가해질 것으로 예상되는 상당한 측방향 반동력이 있음에 유의한다. 주어진 노즐을 통과하는 일반적인 가스 볼륨들은 50m/s에서 약 1kg/s이다. 가스 흐름에 응답하는 운동량 변화는 약 20N이다. 노즐 위치들을 안정화하기 위해, 바인딩(302)은 전달 라인들(208) 및/또는 노즐들(206)을 견고한 구조로 함께 연결하는 방식으로 그들에 적용될 수 있다. 실시예들에서, 바인딩(302)은 플라즈마(110)로부터의 직접적인 플라즈마 복사선(306)으로부터 보호되는 넥 그림자에 위치될 수 있다. 바인딩(302)은 전달 라인들 및/또는 노즐들의 위치를 안정화할 수 있는 임의의 기계적 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 바인딩(302)은 전달 라인들(208) 및/또는 노즐들(206)의 세트 주위에 감긴 와이어를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 추가 실시예들에서, 광학 차폐(304)는 시일(210)(및 다른 컴포넌트들)을 직접 플라즈마 복사선(306)으로부터 보호하여 시일(210)에 대한 열 부하 및 그의 광 유도 열화를 감소시키기 위해 전달 라인들(208)에 부착될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 역류 플라즈마 셀의 가스 분배 매니폴드(402)의 개략도를 도시한다. 분배 매니폴드(402)는 역류 와류 셀(101)의 가스 포함 구조체(108) 안팎으로 가스를 분배하도록 구성된다. 실시예들에서, 분배 매니폴드(402)는 가스 유입 매니폴드(404)를 포함한다. 또한, 가스 분배 매니폴드(402)는 유입 플레넘(406)을 포함한다. 실시예들에서, 전달 라인들(206)은 유입 플레넘(406)에 유동적으로 결합된다. 이 실시예에서, 가스는 흡입 매니폴드(404)에 의해 수신되어 유입 플레넘(406)으로 지향된다. 이어서, 유입 플레넘(406)은 가스를 전달 라인들(206)에 균일하게 분배한다. 실시예들에서, 가스 분배 매니폴드(402)는 가스 배기 매니폴드(408)를 포함한다. 가스 배기 매니폴드(408)는 배출구(214)에 유동적으로 결합된다.
실시예들에서, 분배 매니폴드는 플랜지 조립체(410)의 일부이다. 예를 들어, 플랜지 조립체(410)는 상부 플랜지(412) 및 하부 플랜지(414)를 포함할 수 있다. 이 예에서, 상부 플랜지(412)는 하부 플랜지(414)에 결합되어, 유리 포함 구조(108)의 단부를 기밀 밀봉할 수 있다. 실시예들에서, 흡입 매니폴드(404) 및 배출 매니폴드(408)는 하부 플랜지(414)에 통합될 수 있고, 시일(416)은 상부 플랜지(412)에 통합될 수 있으며, 따라서 상부 플랜지(412)와 하부 플랜지(414)가 함께 결합될 때, 가스 분배 경로가 완성되고 가스 포함 구조체(108)의 단부 부분이 밀봉된다.
플라즈마 셀(101)의 가스 포함 구조체(108)의 형상은 임의의 형상을 취할 수 있으며, 본 명세서에 앞서 묘사된 형상으로 제한되지 않는다는 점에 유의한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 포함 구조체(108)의 샤프트, 넥 및 바디는 모두 동일한 직경의 원통형 형상을 가질 수 있어서, 순수 원통형 램프를 유발하고, 가스 포함 구조체(108)의 상부가 곡선 형상을 유지하여, 가스 흐름의 반전을 유지할 수 있다.
도 6a-6e는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 경사 전달 라인들(602)의 세트를 포함하는 역류 플라즈마 셀(101)의 개략도들의 세트를 도시한다. 도 6a는 경사 전달 라인들(602)의 세트를 구비한 역류 플라즈마 셀(101)의 사시도이다. 도 6b는 경사 전달 라인들(602)의 세트를 구비한 역류 플라즈마 셀(101)의 상면도이다. 도 6c는 가스 전달 라인들(602)을 포함하는 전달 라인 조립체(601)의 상면도이다. 도 6d는 가스 전달 라인들(602)을 포함하는 전달 라인 조립체(601)의 저면도이다. 도 6e는 가스 전달 라인들(602)을 포함하는 역류 플라즈마 셀(101)의 단면도이다.
이 실시예에서, 전달 라인들 및 노즐들의 구성은 전달 라인들을 경사지게 함으로써 단순화된다. 이 실시예에서, 역류 와류 셀(101)은 전달 라인 조립체(601)를 포함한다. 전달 라인 조립체(601)는 나선형 패턴으로 가스 포함 구조체(108)의 바디(202)의 내부 표면에 충돌하는 가스 제트들(216)의 세트를 생성하도록 배열된 전달 라인들(602)의 세트를 포함한다. 또한, 노즐들에 의해 형성된 제트들은 대부분의 추진력이 전달 라인들(602)의 축들을 따라 지향되게 할 것이라는 점에 유의한다. 이 실시예에서, 도 6d에 도시된 바와 같이, 전달 라인들(602)에 유동적으로 결합되는 가스 유입구들(212)은 가스 포함 구조체(108)의 주변에 위치하는 반면, 배출구(214)는 가스 포함 구조체(108)의 중앙에 위치한다.
도 7a-7d는 본 개시내용의 하나 이상의 대안적인 실시예에 따른 경사 전달 라인들(702)의 세트를 포함하는 역류 플라즈마 셀(101)의 개략도들의 세트를 도시한다. 이 실시예에서, 가스 유입구들(212)은 가스 포함 구조체(108)의 중앙 영역에 위치하며, 가스 배출구(214)는 가스 포함 구조체(108)의 주변에 위치한다.
본 개시내용의 셀들 내에서 임의의 수의 주변 또는 중앙 유입구 세트들이 이용될 수 있다. 유입구들 및 배출구들 및 이들을 통한 유속은 원하는 흐름 체제에 따라 구성되어야 한다. 가스 유입구들(212) 및 가스 배출구들(214)의 위치뿐만 아니라 전달 라인들(206)의 경사 및 형상들은 다른 설계 목표들(예를 들어, 더 나은 압력 핸들링을 위한 램프 샤프트 및 시일의 직경 감소)에 적합하도록 조정될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 연장된 상부 포켓(802)을 구비한 역류 와류 셀(101)의 단순화된 개략도를 도시한다. 실시예들에서, 가스 유입구들(212)은 가스 노즐들(206)이 가스 포함 구조체(108)의 바디(202)의 마우스에 위치하도록 가스 포함 구조체(108)을 따라 연장된다. 또한, 연장된 상부 포켓(802)은 가스 노즐들(206)의 반대편에 위치할 수 있다. 이러한 연장된 상부 포켓(802)은 대류 냉각이 최소인 유리 포함 구조(108)의 상부 부분에서 플라즈마(110)와 가스 포함 구조체(108)의 유리 벽 사이에 큰 거리를 생성하는 역할을 한다.
광 지속 플라즈마의 생성은 또한 2008년 10월 14일에 허여된 미국 특허 제7,435,982호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2010년 8월 31일에 허여된 미국 특허 제 7,786,455호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2011년 8월 2일에 허여된 미국 특허 제 7,989,786호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2012년 5월 22일에 허여된 미국 특허 제8,182,127호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2012년 11월 13일에 허여된 미국 특허 제8,309,943호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2013년 2월 9일에 허여된 미국 특허 제8,525,138호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2014년 12월 30일에 허여된 미국 특허 제8,921,814호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2016년 4월 19일에 허여된 미국 특허 제9,318,311호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 플라즈마의 생성은 또한 2016년 7월 12일에 허여된 미국 특허 제9,390,902호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 일반적인 의미에서, 본 개시내용의 다양한 실시예들은 이 분야에 공지된 임의의 플라즈마 기반 광 소스로 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
일반적으로 도 1-8을 참조하면, 펌프 소스(102)는 플라즈마를 유지하기 위한 광학 펌프로서 역할할 수 있는 이 분야에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 및/또는 자외선 부분들에서 복사선을 방출할 수 있는 이 분야에 공지된 임의의 레이저 시스템을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 펌프 소스(102)는 연속파(CW) 레이저 복사선을 방출하도록 구성된 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 CW 적외선 레이저 소스를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 플라즈마(110)에 실질적으로 일정한 전력으로 레이저 광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 플라즈마(110)에 변조된 레이저 광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 변조된 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 플라즈마에 펄스화된 레이저 광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 펄스화된 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 가스 포함 구조체 내에 포함된 가스의 종의 임의의 하나 이상의 흡수 라인에 대응하는 파장에서 복사선을 방출하는 하나 이상의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 펌프 소스(102)의 다이오드 레이저는 다이오드 레이저의 파장이 이 분야에 공지된 임의의 플라즈마의 임의의 흡수 라인(예를 들어, 이온 전이 라인) 또는 플라즈마 생성 가스의 임의의 흡수 라인(예를 들어, 고도로 여기된 중성 전이 라인)에 튜닝되도록 하는 구현을 위해 선택될 수 있다. 따라서, 주어진 다이오드 레이저(또는 다이오드 레이저들의 세트)의 선택은 광 소스(100)에 사용되는 가스의 유형에 의존할 것이다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 이온 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 이 분야에 공지된 임의의 희가스 이온 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아르곤 기반 플라즈마의 경우, 아르곤 이온들을 펌핑하는 데 사용되는 펌프 소스(102)는 Ar+ 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 주파수 변환 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 디스크 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 파이버 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 광대역 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 하나 이상의 비-레이저 소스를 포함할 수 있다. 펌프 소스(102)는 이 분야에 공지된 임의의 비-레이저 광 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분들에서 불연속적으로 또는 연속적으로 복사선을 방출할 수 있는 이 분야에 공지된 임의의 비-레이저 시스템을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 펌프 소스(102)는 2개 이상의 광 소스를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)는 2개 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(102)(또는 "소스들")는 다수의 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 2개 이상의 레이저 각각은 소스(100) 내의 가스 또는 플라즈마의 상이한 흡수 라인에 튜닝된 레이저 복사선을 방출할 수 있다.
광 수집기 요소(106)는 플라즈마 생성 분야에 공지된 임의의 광 수집기 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 수집기 요소(106)는 하나 이상의 타원형 반사기, 하나 이상의 구형 반사기 및/또는 하나 이상의 포물선 반사기를 포함할 수 있다. 광 수집기 요소(106)는 플라즈마 기반 광대역 광 소스들의 분야에 공지된 플라즈마(110)로부터 임의의 파장의 광대역 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 수집기 요소(106)는 플라즈마(110)로부터 적외선 광, 가시 광, 자외선(UV) 광, 근자외선(NUV), 진공 UV(VUV) 광 및/또는 심 UV(DUV) 광을 수집하도록 구성될 수 있다.
소스(100)의 가스 포함 구조체의 투과성 부분(예컨대, 투과 요소, 벌브 또는 윈도우)은 플라즈마(110) 및/또는 펌프 광(104)에 의해 생성된 광대역 광(115)에 대해 적어도 부분적으로 투명한 이 분야에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 가스 포함 구조체의 하나 이상의 투과성 부분(예를 들어, 투과 요소, 벌브 또는 윈도우)은 가스 포함 구조체 내에서 생성되는 VUV 복사선, DUV 복사선, UV 복사선, NUV 복사선 및/또는 가시 광에 대해 적어도 부분적으로 투명한 이 분야에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 가스 포함 구조체의 하나 이상의 투과성 부분은 펌프 소스(102)로부터의 IR 복사선, 가시 광 및/또는 UV 광에 대해 적어도 부분적으로 투명한 이 분야에 공지된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 가스 포함 구조체의 하나 이상의 투과성 부분은 펌프 소스(예를 들어, IR 소스)(102)로부터의 복사선 및 플라즈마(110)에 의해 방출되는 복사선(예를 들어, VUV, DUV, UV, NUV 복사선 및/또는 가시 광) 둘 다에 대해 투명한 이 분야에 공지된 임의의 재료로부터 형성될 수 있다.
가스 포함 구조체(108)는 펌프 조명의 흡수 시에 플라즈마를 생성하기에 적합한 이 분야에 공지된 임의의 선택된 가스(예컨대, 아르곤, 크세논, 수은 등)를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 펌프 소스(102)로부터 가스의 볼륨 내로의 펌프 조명(510)의 포커싱은 에너지가 가스 포함 구조체 내에서 (예를 들어, 하나 이상의 선택된 흡수 라인을 통해) 가스 또는 플라즈마에 의해 흡수되어, 플라즈마(110)를 생성 및/또는 유지하기 위해 가스 종을 "펌핑"하게 한다. 실시예들에서, 도시되지는 않았지만, 가스 포함 구조체는 가스 포함 구조체(108)의 내부 볼륨 내에서 플라즈마(110)를 개시하기 위한 전극들의 세트를 포함할 수 있고, 이에 따라 펌프 소스(102)로부터의 조명은 전극들에 의한 점화 후에 플라즈마(110)를 유지한다.
소스(100)는 다양한 가스 환경들에서 플라즈마(110)를 개시 및/또는 유지하기 위해 이용될 수 있다. 실시예들에서, 플라즈마(110)를 개시 및/또는 유지하는 데 사용되는 가스는 불활성 가스(예컨대, 희가스 또는 비-희가스) 또는 비-불활성 가스(예컨대, 수은)를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 플라즈마(110)를 개시 및/또는 유지하는 데 사용되는 가스는 가스들의 혼합물(예컨대, 불활성 가스들의 혼합물, 불활성 가스와 비-불활성 가스의 혼합물 또는 비-불활성 가스들의 혼합물)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스(100)에서 구현하기에 적합한 가스들은 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 한정되지 않는다. 본 개시내용은 가스 포함 구조체 내에서 플라즈마를 유지하기에 적합한 임의의 가스로 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
실시예들에서, LSP 광 소스(100)는 플라즈마(110)로부터 하나 이상의 다운스트림 응용으로 광대역 광(115)을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 추가 광학기기를 더 포함한다. 하나 이상의 추가 광학기기는 하나 이상의 미러, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 분할기 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다. 광 수집기 요소(106)는 플라즈마(110)에 의해 방출되는 가시, NUV, UV, DUV 및/또는 VUV 복사선 중 하나 이상을 수집하고, 광대역 광(115)을 하나 이상의 다운스트림 광학 요소로 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 광 수집기 요소(106)는 검사 도구, 계측 도구, 또는 리소그래피 도구와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 광학 특성화 시스템의 다운스트림 광학 요소들에 적외선, 가시, NUV, UV, DUV 및/또는 VUV 복사선을 전달할 수 있다. 이와 관련하여, 광대역 광(115)은 검사 도구, 계측 도구 또는 리소그래피 도구의 조명 광학기기에 결합될 수 있다.
도 9는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 도 1 내지 도 8 중 임의의 것(또는 이들의 임의의 조합)에 도시된 LSP 광대역 광 소스(100)을 구현하는 광학 특성화 시스템(900)의 개략도이다.
시스템(900)은 이 분야에 공지된 임의의 이미징, 검사, 계측, 리소그래피, 또는 다른 특성화/제조 시스템을 포함할 수 있다는 점이 본 명세서에서 주목된다. 이와 관련하여, 시스템(900)은 샘플(907)에 대해 검사, 광학 계측, 리소그래피 및/또는 이미징을 수행하도록 구성될 수 있다. 샘플(907)은 웨이퍼, 레티클/포토마스크 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 샘플을 포함할 수 있다. 시스템(900)은 본 개시내용 전반에서 설명된 LSP 광대역 광 소스(100)의 다양한 실시예들 중 하나 이상을 포함할 수 있음에 유의한다.
실시예들에서, 샘플(907)은 샘플(907)의 이동을 용이하게 하기 위해 스테이지 조립체(912) 상에 배치된다. 스테이지 조립체(912)는 X-Y 스테이지, R-θ 스테이지 등을 포함하되 이에 한정되지 않는, 이 분야에 공지된 임의의 스테이지 조립체(912)를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 스테이지 조립체(912)는 샘플(907) 상에 포커스를 유지하기 위해 검사 또는 이미징 동안 샘플(907)의 높이를 조정할 수 있다.
실시예들에서, 조명 광학기기들(903)의 세트는 광대역 광 소스(100)로부터 샘플(907)로 조명을 지향시키도록 구성된다. 조명 광학기기들(903)의 세트는 이 분야에 공지된 임의의 수 및 유형의 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 조명 광학기기들(903)의 세트는 하나 이상의 렌즈(902), 빔 분할기(904) 및 대물 렌즈(906)와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 하나 이상의 광학 요소를 포함한다. 이와 관련하여, 조명 광학기기들(903)의 세트는 LSP 광대역 광 소스(100)로부터 샘플(907)의 표면 상으로 조명을 포커싱하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 광학 요소는 하나 이상의 미러, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 격자, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 분할기 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 광학 요소 또는 광학 요소들의 조합을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 수집 광학기기들(905)의 세트는 샘플(907)로부터 반사, 산란, 회절 및/또는 방출된 광을 수집하도록 구성된다. 실시예들에서, 포커싱 렌즈(910)와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 수집 광학기기들(905)의 세트는 샘플(907)로부터 검출기 조립체(914)의 센서(916)로 광을 지향시키고/시키거나 포커싱할 수 있다. 센서(916) 및 검출기 조립체(914)는 이 분야에 공지된 임의의 센서 및 검출기 조립체를 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 센서(916)는 전하 결합 디바이스(CCD) 검출기, 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS) 검출기, 시간 지연 통합(TDI) 검출기, 광증배관(PMT), 애벌런치 포토다이오드(APD) 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 센서(916)는 라인 센서 또는 전자 충격 라인 센서를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
실시예들에서, 검출기 조립체(914)는 하나 이상의 프로세서(920) 및 메모리 매체(922)를 포함하는 컨트롤러(918)에 통신가능하게 결합된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(920)는 메모리(922)에 통신가능하게 결합될 수 있으며, 하나 이상의 프로세서(920)는 메모리(922)에 저장된 프로그램 명령어들의 세트를 실행하도록 구성된다. 실시예들에서, 하나 이상의 프로세서(920)는 검출기 조립체(914)의 출력을 분석하도록 구성된다. 실시예들에서, 프로그램 명령어들의 세트는 하나 이상의 프로세서(920)가 샘플(907)의 하나 이상의 특성을 분석하게 하도록 구성된다. 실시예들에서, 프로그램 명령어들의 세트는 샘플(907) 및/또는 센서(916) 상에 포커스를 유지하기 위해 하나 이상의 프로세서(920)가 시스템(900)의 하나 이상의 특성을 수정하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(920)는 LSP 광대역 광 소스(100)로부터 샘플(907)의 표면 상에 조명을 포커싱하기 위해 대물 렌즈(906) 또는 하나 이상의 광학 요소(902)를 조정하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 프로세서(920)는 샘플(907)의 표면으로부터 조명을 수집하고 수집된 조명을 센서(916) 상에 포커싱하기 위해 대물 렌즈(906) 및/또는 하나 이상의 광학 요소(902)를 조정하도록 구성될 수 있다.
시스템(900)은 암시야 구성, 명시야 배향 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 광학 구성으로 구성될 수 있음에 유의한다.
도 10은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 반사 측정 및/또는 타원 측정 구성으로 배열된 광학 특성화 시스템(1000)의 단순화된 개략도를 도시한다. 도 1 내지 도 9와 관련하여 설명된 다양한 실시예들 및 컴포넌트들은 도 10의 시스템으로 확장되는 것으로 해석될 수 있음에 유의한다. 시스템(1000)은 이 분야에 공지된 임의의 유형의 계측 시스템을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 시스템(1000)은 LSP 광대역 광 소스(100), 조명 광학기기들(1016)의 세트, 수집 광학기기들(1018)의 세트, 검출기 조립체(1028), 및 하나 이상의 프로세서(920) 및 메모리(922)를 포함하는 컨트롤러(918)를 포함한다.
이 실시예에서, LSP 광대역 광 소스(100)로부터의 광대역 조명은 조명 광학기기들(1016)의 세트를 통해 샘플(907)로 지향된다. 실시예들에서, 시스템(1000)은 수집 광학기기들(1018)의 세트를 통해 샘플로부터 방출되는 조명을 수집한다. 조명 광학기기들(1016)의 세트는 광대역 빔을 수정 및/또는 컨디셔닝하는 데 적합한 하나 이상의 빔 컨디셔닝 컴포넌트(1020)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 빔 컨디셔닝 컴포넌트(1020)는 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 분할기, 하나 이상의 확산기, 하나 이상의 균질화기, 하나 이상의 아포다이저, 하나 이상의 빔 성형기 또는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
실시예들에서, 조명 광학기기들(1016)의 세트는 샘플 스테이지(1012) 상에 배치된 샘플(907) 상으로 빔을 포커싱하고/하거나 지향시키기 위해 제1 포커싱 요소(1022)를 이용할 수 있다. 실시예들에서, 수집 광학기기들(1018)의 세트는 샘플(907)로부터 조명을 수집하기 위한 제2 포커싱 요소(1026)를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 검출기 조립체(1028)는 수집 광학기기들(1018)의 세트를 통해 샘플(907)로부터 방출되는 조명을 캡처하도록 구성된다. 예를 들어, 검출기 조립체(1028)는 샘플(907)로부터 (예를 들어, 정반사, 난반사 등을 통해) 반사되거나 산란된 조명을 수신할 수 있다. 다른 예로서, 검출기 조립체(1028)는 샘플(907)에 의해 생성된 조명(예컨대, 빔의 흡수와 연관된 발광 등)을 수신할 수 있다. 검출기 조립체(1028)는 이 분야에 공지된 임의의 센서 및 검출기 조립체를 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 센서는 CCD 검출기, CMOS 검출기, TDI 검출기, PMT, APD 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
수집 광학기기들(1018)의 세트는 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 편광기, 또는 하나 이상의 위상 플레이트를 포함하되 이에 한정되지 않는, 제2 포커싱 요소(1026)에 의해 수집된 조명을 지향시키고/시키거나 수정하기 위한 임의의 수의 수집 빔 컨디셔닝 요소들(1030)을 더 포함할 수 있다.
시스템(1000)은 하나 이상의 조명 각도를 갖는 분광 타원계, (예를 들어, 회전 보상기들을 사용하여) 뮐러 행렬 요소들을 측정하기 위한 분광 타원계, 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 한정되지 않는 이 분야에 공지된 임의의 유형의 계측 도구로서 구성될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 실시예들에서 구현하기에 적합한 검사/계측 도구들에 대한 설명은 2011년 6월 7일에 허여된 "Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives"라는 제목의 미국 특허 제7,957,066호; 2018년 3월 18일에 허여된 "Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a Catadioptric Optical System"이라는 제목의 미국 특허 제7,345,825호; 1999년 12월 7일에 허여된 "Ultra-broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range Zoom Capability"라는 제목의 미국 특허 제5,999,310호; 2009년 4월 28일에 허여된 "Surface Inspection System Using Laser Line Illumination with Two Dimensional Imaging"이라는 제목의 미국 특허 제7,525,649호; 2016년 1월 5일에 허여된 "Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System"이라는 제목의 미국 특허 제9,228,943호; 1997년 3월 4일에 Piwonka-Corle 등에게 허여된 "Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System"이라는 제목의 미국 특허 제5,608,526호; 및 2001년 10월 2일에 허여된 "Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors"라는 제목의 미국 특허 번호 제6,297,880호에서 제공되며, 이 특허들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
컨트롤러(918)의 하나 이상의 프로세서(920)는 이 분야에 공지된 임의의 프로세서 또는 처리 요소를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 목적상, "프로세서" 또는 "처리 요소"라는 용어는 하나 이상의 처리 또는 논리 요소(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 디바이스, 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC) 디바이스, 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP))를 갖는 모든 디바이스를 포함하도록 광범위하게 정의될 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(920)는 메모리 매체(922)로부터 알고리즘들 및/또는 명령어들(예컨대, 메모리에 저장된 프로그램 명령어들)을 실행하도록 구성된 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리 매체(922)는 관련된 하나 이상의 프로세서(920)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하기에 적합한 이 분야에 공지된 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 본 명세서에 설명된 바와 같이, LSP 광 소스(100) 및 시스템들(900, 1000)은 본 명세서에서 프로세스 도구에 물리적으로 결합되지 않는 도구로서 해석되는 "독립형 도구"로서 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 그러한 검사 또는 계측 시스템은 유선 및/또는 무선 부분들을 포함할 수 있는 전송 매체에 의해 프로세스 도구(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 프로세스 도구는 리소그래피 도구, 에칭 도구, 퇴적 도구, 연마 도구, 도금 도구, 세정 도구, 또는 이온 주입 도구와 같은 이 분야에 공지된 임의의 프로세스 도구를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템들에 의해 수행된 검사 또는 측정 결과들은 피드백 제어 기술, 피드포워드 제어 기술 및/또는 인시투 제어 기술을 사용하여 프로세스 또는 프로세스 도구의 파라미터를 변경하는 데 사용될 수 있다. 프로세스 또는 프로세스 도구의 파라미터는 수동으로 또는 자동으로 변경될 수 있다.
이 분야의 기술자는 본 명세서에 설명된 컴포넌트들, 동작들, 디바이스들, 객체들, 및 이들을 수반하는 논의가 개념적 명확성을 위해 예들로서 사용되었으며, 다양한 구성 수정들이 고려된다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 제시된 특정 예시들 및 수반된 논의는 그들의 더 일반적인 클래스들을 나타내기 위한 것이다. 일반적으로, 임의의 특정 예시의 사용은 그의 클래스를 나타내기 위한 것이며, 특정 컴포넌트들, 동작들, 디바이스들 및 객체들의 비-포함은 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어들의 사용과 관련하여, 이 분야의 기술자들은 문맥 및/또는 응용에 적절하게 복수에서 단수로 그리고/또는 단수에서 복수로 번역될 수 있다. 다양한 단수/복수 치환들은 명확성을 위해 본 명세서에 명시적으로 제시되지 않는다.
본 명세서에서 설명된 주제는 때때로 다른 컴포넌트들 내에 포함되거나 그들과 연결된 상이한 컴포넌트들을 예시한다. 이러한 묘사된 아키텍처들은 예시적일 뿐이며, 실제로는 동일한 기능을 달성하는 다른 많은 아키텍처들이 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트들의 임의의 배열은 원하는 기능을 달성하도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 본 명세서에서 특정 기능을 달성하기 위해 결합된 임의의 2개의 컴포넌트는 아키텍처들 또는 중간 컴포넌트들에 관계없이 원하는 기능을 달성할 수 있도록 서로 "연관"된 것으로 간주될 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관된 임의의 2개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "연결" 또는 "결합"된 것으로 간주될 수 있으며, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "결합 가능"한 것으로 간주될 수 있다. 결합 가능의 구체적인 예들은 물리적으로 결합 가능한 그리고/또는 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트들 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 그리고/또는 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트들 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 그리고/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 컴포넌트들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 명세서, 특히 첨부된 청구항들(예컨대, 첨부된 청구항들의 바디들)에서 사용되는 용어들은 일반적으로 "개방적인" 용어들로 의도된다는 것이 이 분야의 기술자들에게 이해될 것이다(예컨대, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 이에 한정되지 않는"으로 해석되어야 하고, "갖는"이라는 용어는 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하고, "포함한다"라는 용어는 "포함하지만 이에 한정되지 않는다"로 해석되어야 하고, 기타 등등임). 이 분야의 기술자들은 특정 수의 소개된 청구항 기재가 의도된 경우, 그러한 의도가 청구항에 명시적으로 기재될 것이며, 그러한 기재가 없는 경우 그러한 의도가 존재하지 않는다는 것을 더 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음에 첨부된 청구항들은 청구항 기재를 소개하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 소개 문구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 문구의 사용은 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 소개 문구와 "a" 또는 "an"과 같은 부정관사를 포함하는 경우에도 그러한 부정관사 "a" 또는 "an"에 의한 청구항 기재의 소개가 그러한 소개된 청구항 기재를 포함하는 임의의 특정 청구항을 그러한 기재를 하나만 포함하는 발명으로 제한한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 되며(예, "a" 및/또는 "an"은 일반적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 이는 청구항 기재를 소개하는 데 사용되는 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 특정 수의 소개된 청구항 기재가 명시적으로 기재되어 있더라도, 이 분야의 기술자들은 그러한 기재가 일반적으로 적어도 기재된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수식어가 없는 "2개의 기재"의 적나라한 기재는 일반적으로 적어도 2개의 기재 또는 2개 이상의 기재를 의미한다). 또한, "A, B, C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 그러한 구성은 이 분야의 기술자가 관례를 이해할 것이라는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B, C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A만, B만, C만, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께 그리고/또는 A, B, C를 함께 등을 갖는 시스템들을 포함하나 이에 제한되지 않을 것이다). "A, B 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 그러한 구성은 이 분야의 기술자가 관례를 이해할 것이라는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A만, B만, C만, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께 그리고/또는 A, B 및 C를 함께 등을 갖는 시스템들을 포함하나 이에 한정되지 않을 것이다). 이 분야의 기술자들은 설명, 청구항들 또는 도면들에 관계없이 2개 이상의 대안적인 용어를 제시하는 사실상 임의의 분리형 단어 및/또는 문구가 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 하나 또는 용어들 둘 다를 모두 포함할 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다는 것을 더 이해할 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 개시내용 및 그에 수반되는 많은 장점은 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제에서 벗어나지 않고 또는 모든 중요한 장점을 희생하지 않고 컴포넌트들의 형태, 구성 및 배열에서 다양한 변경들이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 설명에 불과하며, 그러한 변경을 포괄하고 포함하는 것이 다음의 청구항들의 의도이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된다는 것을 이해해야 한다.
Claims (29)
- 레이저 지속 광 소스(laser-sustained light source)에 있어서,
가스를 포함하기 위한 가스 포함 구조체(gas containment structure) - 상기 가스 포함 구조체는 바디, 넥 및 샤프트를 포함함 -;
상기 가스 포함 구조체의 상기 넥 내에 또는 아래에 위치된 복수의 노즐;
상기 복수의 노즐에 유동적으로 결합되고(fluidically coupled) 상기 복수의 노즐에 가스를 전달하도록 구성된 복수의 가스 전달 라인;
상기 복수의 가스 전달 라인 내에 가스를 제공하기 위해 상기 가스 전달 라인에 유동적으로 결합된 하나 이상의 가스 유입구;
상기 가스 포함 구조체에 유동적으로 결합되고 상기 가스 포함 구조체 밖으로 가스를 유동시키도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 포함 구조체 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열됨 -;
상기 가스 포함 구조체의 베이스에 위치된 가스 시일;
상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 상기 가스 포함 구조체의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스; 및
상기 플라즈마로부터 방출되는 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 광 수집기 요소
를 포함하는, 레이저 지속 광 소스. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 상기 가스 포함 구조체의 상기 바디의 내부 표면에 충돌하는 나선형 패턴의 복수의 가스 제트를 생성하도록 구성되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐, 상기 바디 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 포함 구조체의 상기 바디 내에서 역 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 유입구로부터의 가스 흐름 및 상기 하나 이상의 배출구 내로의 가스 흐름은 반대 방향으로 전파되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 2개 내지 10개의 노즐을 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전달 라인은 나선형 배열로 경사지는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 가스 시일의 주변에 위치되고, 상기 하나 이상의 배출구는 상기 가스 시일의 중심에 위치되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 가스 시일의 주변에 위치되고, 상기 하나 이상의 배출구는 상기 가스 시일의 주변에 위치되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서,
분배 매니폴드를 더 포함하는, 레이저 지속 광 소스. - 제9항에 있어서, 상기 분배 매니폴드는,
유입 매니폴드; 및
유입 플레넘(inlet plenum)
을 포함하고, 상기 복수의 전달 라인은 상기 유입 플레넘에 유동적으로 결합되는 것인, 레이저 지속 광 소스. - 제10항에 있어서, 상기 분배 매니폴드는,
상기 하나 이상의 배출구에 유동적으로 결합된 배기 매니폴드를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스. - 제1항에 있어서, 바인딩을 더 포함하며, 상기 바인딩은 상기 하나 이상의 전달 라인 및 상기 하나 이상의 노즐 중, 적어도 하나에 적용되어 상기 하나 이상의 노즐을 안정화하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제12항에 있어서, 상기 바인딩은 상기 플라즈마로부터의 상기 광대역 광으로부터의 보호를 위해 상기 넥의 그림자에 위치되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전달 라인에 적용되고 상기 플라즈마로부터의 상기 광대역 광으로부터 상기 가스 시일을 차폐하도록 구성된 광학 차폐를 더 포함하는, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스 유입구는 상기 하나 이상의 가스 배출구와 동일한 상기 가스 포함 구조체의 측면에 위치되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제15항에 있어서, 상기 플라즈마 영역을 통한 와류 가스 흐름 방향은 상기 하나 이상의 유입구로부터의 유입 가스 흐름의 반대 방향인 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐 및 상기 하나 이상의 배출구는 상기 가스 포함 구조체의 상기 바디의 하부 부분에 위치되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제17항에 있어서, 상기 바디는 상기 복수의 노즐의 반대편에 위치된 연장된 포켓을 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 포함 구조체의 상기 바디는 원통형 바디, 구형 바디 및 타원체 바디 중, 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 포함 구조체는 플라즈마 셀, 플라즈마 벌브 및 플라즈마 챔버 중, 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 포함 구조체 내에 포함된 상기 가스는, 적어도 하나의 Xe, Ar, Ne, Kr, He N2, H2O, O2, H2, D2, F2, CF6, 또는 Xe, Ar, Ne, Kr, He, N2, H2O, O2, H2, D2, F2, 또는 CF6 중 2개 이상의 혼합물을 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 광 수집기 요소는 타원형, 포물선 또는 구형 광 수집기 요소를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 펌프 소스는,
하나 이상의 레이저를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스. - 제23항에 있어서, 상기 펌프 소스는,
적외선 레이저, 가시 레이저 및 자외선 레이저 중, 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스. - 제1항에 있어서, 상기 광 수집기 요소는 상기 플라즈마로부터 광대역 적외선, 가시, UV, VUV 및 DUV 광 중, 적어도 하나를 수집하도록 구성되는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 제1항에 있어서, 상기 플라즈마로부터 출력된 광대역 광을 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션으로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 추가적인 수집 광학기기를 더 포함하는, 레이저 지속 광 소스.
- 제26항에 있어서, 상기 하나 이상의 다운스트림 애플리케이션은 검사 및 계측 중, 적어도 하나를 포함하는 것인, 레이저 지속 광 소스.
- 특성화 시스템에 있어서,
레이저 지속 광 소스로서,
가스를 포함하기 위한 가스 포함 구조체 - 상기 가스 포함 구조체는 바디, 넥 및 샤프트를 포함함 -;
상기 가스 포함 구조체의 상기 넥 내에 또는 아래에 위치된 복수의 노즐;
상기 복수의 노즐에 유동적으로 결합되고 상기 복수의 노즐에 가스를 전달하도록 구성된 복수의 가스 전달 라인;
상기 복수의 가스 전달 라인 내에 가스를 제공하기 위해 상기 가스 전달 라인에 유동적으로 결합된 하나 이상의 가스 유입구;
상기 가스 포함 구조체에 유동적으로 결합되고 상기 가스 포함 구조체 밖으로 가스를 유동시키도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 포함 구조체 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열됨 -;
상기 가스 포함 구조체의 베이스에 위치된 가스 시일;
상기 와류 가스 흐름 내의 내부 가스 흐름 내의 상기 가스 포함 구조체의 영역에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 생성하도록 구성된 레이저 펌프 소스; 및
상기 플라즈마로부터 방출되는 광대역 광의 적어도 일부를 수집하도록 구성된 광 수집기 요소
를 포함하는, 상기 레이저 지속 광 소스;
상기 레이저 지속 광 소스로부터의 광대역 광을 하나 이상의 샘플로 지향시키도록 구성된 조명 광학기기들의 세트;
상기 하나 이상의 샘플로부터 방출되는 광을 수집하도록 구성된 수집 광학기기들의 세트; 및
검출기 조립체
를 포함하는, 특성화 시스템. - 플라즈마 셀에 있어서,
가스를 포함하기 위한 가스 포함 구조체 - 상기 가스 포함 구조체는 바디, 넥 및 샤프트를 포함함 -;
상기 가스 포함 구조체의 상기 넥 내에 또는 아래에 위치된 복수의 노즐;
상기 복수의 노즐에 유동적으로 결합되고 상기 복수의 노즐에 가스를 전달하도록 구성된 복수의 가스 전달 라인;
상기 복수의 가스 전달 라인 내에 가스를 제공하기 위해 상기 가스 전달 라인에 유동적으로 결합된 하나 이상의 가스 유입구;
상기 가스 포함 구조체에 유동적으로 결합되고 상기 가스 포함 구조체 밖으로 가스를 유동시키도록 구성된 하나 이상의 가스 배출구 - 상기 하나 이상의 가스 유입구 및 상기 하나 이상의 가스 배출구는 상기 가스 포함 구조체 내에서 와류 가스 흐름을 생성하도록 배열됨 -; 및
상기 가스 포함 구조체의 베이스에 위치된 가스 시일
을 포함하고, 상기 가스 포함 구조체는 상기 와류 가스 흐름 내에서 플라즈마를 유지하기 위해 광학 펌프를 수신하도록 구성되는 것인, 플라즈마 셀.
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