DE10138097A1

DE10138097A1 - Vorrichtung für die selbstausgelöste UV-Vorionisierung eines wiederholt gepulsten Gaslasers

Info

Publication number: DE10138097A1
Application number: DE10138097A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Mikhailovich Borisov; Alexander Yurivich Vinokhodov; Vladimir Alexeevich Vodchits
Original assignee: Lambda Physik AG
Current assignee: Lambda Physik AG
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2002-03-28
Also published as: US20020041615A1; US6671302B2; JP2002141590A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem wiederholt gepulsten Gaslaser stellt eine selbstausgelöste UV-Vorionisierung des aktiven Volumens eines Lasers bereit, bei dem ausgedehnte Hochspannungs- und geerdete Elektroden parallel zueinander angeordnet sind, mit denen Entladekondensatoren verbunden sind, die über die Länge der Elektroden in einer niederinduktiven Weise verbunden sind. Die Niederspannungskontakte der Entladekondensatoren sind entweder direkt mit der geerdeten Elektrode verbunden, oder, falls diese Verbindung unterbrochen wird, werden die elektrischen Platten eingeführt, die auf einer der beiden Seiten oder auf beiden Seiten der geerdeten Elektrode angeordnet sind. Falls die Kondensatoren schneller aufgeladen werden, wird eine Oberflächenentladung, die eine UV-Vorionisierung des Volumens der Hauptentladung bewirkt und gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der dielektrischen Platten verteilt ist, auf der Oberfläche der dielektrischen Platten erzeugt. Die Vorrichtung stellt verbesserte Ausgangsparameter des Lasers und erhöhte Wartungsintervalle sowohl der Gasmischung als auch von strukturellen Bauteilen des elektrischen Entladungssystems bereit.

Description

PRIORITÄT

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 11. August 2000 ein gereichten vorläufigen US-Patentanmeldung (provisional patent application) Nr. 60/224,865 in Anspruch.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Quantenelektronik und wie derholt gepulster Gaslaser mit einer quer verlaufenden selbst aufrechterhaltenden Entladung und UV-Vorionisierung.

2. Besprechung des zugehörigen Stands der Technik

Die Energiestabilität eines Gasentladungslasers wie etwa eines Excimerlasers wird durch die Stärke und Gleichförmigkeit der Vorionisierung des Lasergases in dem Entladungsvolumen stark be einflusst. Die "Vorionisierung" des Lasergases entspricht der anfänglichen Elektronenkonzentration im Entladungsvolumen in der Anfangsstufe der Entladungsfolge. Es wurden unterschiedliche Ar ten von Vorionisierungsvorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen einer kurzwelligen UV-Strahlung, die mit dem Lasergas in dem Entladungsvolumen wechselwirkt, entwickelt.

Eine Art von UV-Vorionisierungssystem, die in Gaslasern typi scherweise verwendet wird, stellt sich selbst aufrechterhaltende Entladungen aus einer Anzahl von Funkenquellen bereit, die in der Nähe von einer Elektrode oder beiden Elektroden auf einer oder beiden Seiten derselben angeordnet sind (siehe z. B. V. Yu. Baranov, V. M. Borisov und Yu. Yu. Stepanov, "Elektrorazryadnye eksimernye lazery na galogenidakh inertnykh gazov" (Excimerlaser mit elektrischer Entladung und auf der Grundlage von Haliden inerter Gase), Energoatomizdat, 1988; und siehe die US-Patente Nr. 4,105,952; 4,980,894; 4,951,295; 4,797,888; 5,347,532 und 4,287,483, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden). Fig. 1 stellt einen elektrischen Entladungsschaltkreis (z. B. ei nen Kondensatorentladungsschaltkreis) eines Gaslasers mit Fun ken-UV-Vorionisierung dar, der eine Hochspannungselektrode 1, eine Massenelektrode 2, einen Speicherkondensator 3 und eine Spitzenwertkapazitanz 4, einen Kommutator (Thyratron) 5 sowie eine bis vier Reihen von UV-Vorionisierungs-Funkenquellen 6. In einem derartigen Schaltkreis ist die Anzahl von Funkenquellen in jeder Reihe diskret und ihre maximale Anzahl wird typischerweise durch die Anzahl von Spitzenwertkondensatoren bestimmt, die zum Bereitstellen der Spitzenwertkapazitanz 4 verwendet werden.

Der Funken-UV-Vorionisierer arbeitet wie folgt: Der Speicherkon densator 3 wird von der Hochspannungszufuhrquelle auf die Span nung U₀ aufgeladen, und nach dem Feuern des Thyratrons werden die Spitzenwertkondensatoren über die Funkenlücke 6 entladen. Die UV-Vorionisierung stellt eine bedeutende Konzentration an Startelektronen zum Erzeugen einer Volumenentladung in der Zwi schenelektrodenlücke zwischen den Elektroden 1 und 2 bereit. Wenn der Laser im wiederholt gepulsten Modus arbeitet, wirft die hervorgerufene Gasströmung in der Zeit zwischen den Pulsen einen aus der Hauptentladung und den Funkenquellen im vorherigen Puls gebildeten und Produkte der plasmachemischen Reaktion enthalten den pfropferwärmten Gases aus dem Hauptentladungsbereich aus.

Zu den Nachteilen von UV-Vorionisierungsfunkensystemen gehören die folgenden: Da die Anzahl von Funkenlücken diskret und allge mein durch die endlichen Abmessungen der Spitzenwertkondensato ren begrenzt ist, ist die Verteilung der Konzentration an Start elektronen im Hauptentladungsbereich über die Länge der Elektro nen moduliert, wodurch das aktive Volumen des Lasers und demzu folge seine Ausgangscharakteristik verringert werden. Dies ist insbesondere bei kurzwelligen Excimerlasern (z. B. KrF- und ArF-Lasern) und Molekularfluorlasern (d. h. F₂-Lasern) unerwünscht, in welchen wegen der starken Fotoabsorption der Vorionisierungs strahlung Funkenquellen typischerweise so nah wie möglich am Hauptentladungsbereich angeordnet sind.

Ein weiterer bedeutender Nachteil des UV-Vorionisierungsfunken systems ist die Erosion der Funkenquellenelektroden, die zu nächst das Gasvolumen stark kontaminiert und ferner für eine re lativ kurze Betriebslebensdauer dieser Funkenlückenelektroden verantwortlich ist. Außerdem führt die räumliche Modulation des Ausmaßes der Vorionisierung zur gleichen Modellierung der Haupt entladung, was zur ungleichmäßigen Erosion der Hauptlaserelek troden beiträgt. Noch ein weiterer Nachteil dieses Systems zur Vorionisierung ist die Kompliziertheit beim Variieren der den Vorionisierer durchlaufenden Energie ohne Änderung der Gesamtka pazität der Spitzenwertkondensatoren. Ein bedeutender Nachteil der Funkenvorionisierung besteht auch darin, dass die Funken quellen Plasmareaktionsprodukte bilden, und Fluktuationen der Gasströmung, die durch die Gasströmung ausgeworfen werden, strö men, wenn der Laser im wiederholt gepulsten Modus arbeitet, zum Zeitpunkt der nachfolgenden Entladungspulse in den Zwischen elektrodenbereich, wodurch die maximale Pulswiederholungsfre quenz abgegrenzt wird.

Zu den verschiedenen Vorionisierungstechniken gehört eine weite re Technik, die als Gleitoberflächenentladungsvorionisierung be kannt ist (siehe z. B. das Deutsche Gebrauchsmuster DE 295 21 572 und die US-Patente 5,081,638 und 5,875,207 sowie die US-Patentanmeldung 09/532,276, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist, wobei jeder Patentbe zug derselben hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird), sowie eine zusätzliche Technik, die als Koronaentladungsvorionisierung bekannt ist (siehe die US-Patentanmeldungen 09/247,887 und 09/692,265, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden An meldung zugeschrieben sind, das US-Patent 5,247,531 und die Deutschen Patente DE 30 35 730, 33 13 811, 29 32 781 und 20 50 490, die sämtlich hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden).

Die Gleitoberflächenentladung, z. B. gemäß der DE 295 21 572 und dem US-Patent 5,875,207, die jeweils oben erwähnt wurden, ist ein wirksames und aussichtsreiches Verfahren für die Vorionisie rung der Excimer- und Molekularfluorlasergasmedien. Es handelt sich um eine Art Entladung an der Oberfläche eines dielektri schen Mediums. Die Oberflächenentladung stellt Strahlung im spektralen Bereich des UV und VUV bis zu einer Wellenlänge von λ = 2 nm hinab bei einer Plasmatemperatur in einer Entladung von bis zu 3 × 10⁴°K bereit (siehe auch B. Bagen, Arbeitsbr. Ins. Plasma Phys., Julisch 1963, Seiten 631-34, was hier durch Bezug nahme eingeschlossen ist).

Das oben erwähnte '638-Patent beschreibt, insbesondere in Bezug auf seine Fig. 4a und 4b, eine Gleitoberflächenentladungsvorioni sierungsanordnung, bei der zwischen Vorionisierungsstiften ein isolierendes Material angeordnet ist, um die Lücke zwischen den Stiften zu überbrücken. Das isolierende Material stellt eine "Pfadoberfläche" für eine Vorionisierungsentladung bereit. Ein Vorteil der Anordnung gemäß dem '638-Patent ist die Minimierung des Verschleißes an den Elektrodenstiften, welcher, wie oben er wähnt, bei herkömmlichen Funkenlückenvorionisierungsanordnungen typischerweise ein Problem darstellt. Die zum Fahren einer Gleitoberflächenentladung benötigte Spannung ist geringer als diejenige, welche für eine dielektrischen Durchschlag des Gases zwischen den Stiften benötigt wird. Ein zusätzlicher Vorteil be steht darin, dass wichtige Laserausgangsparameter wie die Ener giestabilität bei Excimer- und Molekularfluorlasern mit Gleit oberflächenentladungsvorionisierern stabiler sind als bei sol chen mit Funkenvorionisierern, und dass für Excimer- und Moleku larfluorlaser längere dynamische Gaslebensdauern erzielbar sind.

Es ist wünschenswert, ein verbessertes Gasentladungssystem wie etwa ein Excimer- oder Molekularfluorlasersystem bereitzustel len, indem eine verbesserte UV-Vorionisierungslaserquelle bereit gestellt wird, die auf eine Entladung über die Oberfläche eines Dielektrikums beruht. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine selbst ausgelöste, wirksame, niederstromige, räumlich gleichförmige UV-Vorionisierung bereitzustellen, die hohe Laser ausgangsparameter und eine lange Betriebslebensdauer sowohl der Gasmischung als auch der strukturellen Bauteile des elektrischen Entladungssystems im Vergleich zu den durch Funken-UV-Vorioni sierung bereitgestellt, und die im Vergleich zu Gleitoberflä chenentladungsvorrichtungen wie etwa den in den US-Patentnummern 5,081,638 und 5,875,207 sowie dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 295 21 572 U1 beschriebenen Vorteile aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend dieser Aufgabe und in Anbetracht der obigen Bespre chung des Hintergrundes der Erfindung, wird ein Excimer- oder Molekularfluorlaser bereitgestellt, der eine Entladungskammer, die mit einer zumindest einen Halogen enthaltenden Stoff und ein Puffergas umfassenden Gasmischung gefüllt ist, ein paar längli cher Hauptentladungselektroden der Entladungskammer zum Bilden einer Entladung zwischen ihnen, eine Gleitoberflächenvorionisie rungseinheit in der Entladungskammer mit einer länglichen die lektrischen Platte, einen Entladungsschaltkreis zum Zuführen von elektrischen Pulsen zu den Hauptentladungselektroden, um die Gasmischung zu erregen, und einen Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls umfasst. Der Entladungsschaltkreis umfasst ferner eine Spitzenwertkapazitanz, die zwischen die Hauptentladungs elektroden eingebunden ist, und eine Vorionisierungskapazitanz, die kleiner als die Spitzenwertkapazitanz ist und mit der Gleit oberflächenvorionisierungseinheit verbunden ist.

Außerdem wird eine Vorrichtung, die für die selbst ausgelöste UV-Vorionisierung eines aktiven Volumens eines wiederholt ge pulsten Gaslasers mit elektrischer Entladung gedacht ist, be reitgestellt, die ein Elektrodensystem mit ihm verbundenen Kon densatoren umfasst, wobei zum Zwecke des Verbesserns der Aus gangscharakteristik des Lasers und der Betriebslebensdauer der Gasmischung, des Verringerns der Kontamination der Gaskavität zum Erhöhen der Betriebslebensdauer von Bauteilen des elektri schen Entladungssystems des Lasers eine UV-Vorionisierung des aktiven Volumens mittels UV-Strahlung aus einer Entladung über eine Oberfläche zumindest einer dielektrischen Platte erfolgt, wobei diese Entladung während des Ladens von Spitzenwertkonden satoren ausgehend von einem Niederspannungs-Anschlussende er zeugt wird, wobei die Platte bezüglich eines Entladungsbereichs des Lasers in der Nähe oder auf einer Seite von einer geerdeten Hauptentladungselektrode angeordnet ist.

Ferner wird eine Vorrichtung, die für die selbst ausgelöste UV-Vorionisierung eines aktiven Volumens eines wiederholt gepulsten Gaslasers mit elektrischer Entladung gedacht ist, bereitge stellt, welche ein Elektrodensystem mit ihm verbundenen Kon densatoren umfasst, wobei zum Zwecke des Verbesserns der Aus gangscharakteristik des Lasers und der Betriebslebensdauer der Gasmischung, des Verringerns der Kontamination der Gaskavität und zum Erhöhen der Betriebslebensdauer von Bauteilen des elektrischen Entladungssystems des Lasers eine UV-Vorionisierung des aktiven Volumens mittels UV-Bestrahlung aus einer Entladung über eine Oberfläche von zumindest einer dielektrischen Platte erfolgt, wobei die Entladung während des Ladens von Spitzenwert kondensatoren ausgehend von einem Niederspannungs-Anschlussende erzeugt wird, wobei infolge der Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums nur ein kleiner Teil der Spitzenwertkondensa toren geladen wird, während die restlichen mit der geerdeten Elektrode verbunden sind, ohne dass die dielektrische Platte zwischen ihnen eingebunden ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt schematisch einen Entladungsschaltkreis für einen Gaslaser mit einem Funkenlückenentladungsvor ionisierungssystem dar.

Fig. 2 stellt schematisch einen Entladungsschaltkreis für einen Gaslaser mit einem Gleitoberflächenentladungs vorionisierungssystem gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform dar.

Fig. 3 stellt schematisch ein Excimer- oder Molekularfluor lasersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dar.

EINSCHLUSS DURCH BEZUGNAHME

Nachfolgend wird eine Zitatenliste von Druckschriften gegeben, welche zusätzlich zu den im obigen Abschnitt betreffend den Hin tergrund der Erfindung zitierten Druckschriften und zu den Ab schnitten betreffend den Hintergrund der Erfindung und die Zu sammenfassung der Erfindung selbst hierdurch Bezugnahme in die nachfolgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausfüh rungsformen insofern eingeschlossen wird, als dass diese alter native Ausführungsformen von Elementen oder Merkmalen der bevor zugten Ausführungsformen offenbaren, die ansonsten unten nicht ausführlich dargestellt werden. Es kann eine einzelne dieser Druckschriften oder eine Kombination von zwei oder mehreren der selben herangezogen werden, um eine Abwandlung der bevorzugten Ausführungsformen zu erhalten, die in der nachfolgenden ausführ lichen Beschreibung beschrieben sind. Weitere Patent-, Patentan meldungs- und Nichtpatentdruckschriften sind in der geschriebe nen Beschreibung zitiert und ebenfalls durch Bezugnahme in die bevorzugten Ausführungsformen eingeschlossen, mit der selben Wirkung, wie sie gerade unter Bezug auf die folgenden Druck schriften beschrieben wurde:
V. Yu. Baranov, V. M. Borisov und Yu. Yu. Stepanov, "Elektroraz rydadnye eksimernye lazerny na galogenidakh inertnykh gazov" ("Excimerlaser mit elektrischer Entladung auf der Grundlage von Haliden inerter Gase), Energoatomizdat, 1988;
B. Bagen, Arbeitsbr. Ins. Plasma Phys., Julisch 1963, Seiten 631-34;
Deutsche Patente Dokumente No. DE 295 21 572, DE 30 35 730, DE 33 13 811, DE 29 32 781 und DE 20 50 490;
US-Patente No. 5,081,638, 5,875,207, 5,247,531, 4,105,952, 4,287,483, 4,980,894, 4,951,295, 4,797,888, 5,347,532, 5,337,330, 5,719,896 und 5,991,324; und
US-Patentanmeldungen No. 09/247,887, 09/532,276, 09/692,265, 09/587,996, 09/513,025 und 09/453,670, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldungen zugeschrieben sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen betreffen das Gebiet der Quan tenelektonik und wiederholt gepulster Gaslaser mit einer quer verlaufenden, sich selbst aufrecht erhaltenden Ladung. Die Vor richtung wird dazu verwendet, eine selbstausgelöste UV-Vorioni sierung des aktiven Volumens eines Lasers zu bewirken, der läng liche Hochspannungs- und Massenelektroden hat, die parallel zu einander angeordnet sind, und mit denen Spitzenwertkondensato ren, die über die Länge der Elektroden verteilt sind, in einer eine niedrige Induktivität erzeugenden Weise verbunden sind. Die Niederspannungskontakte der Spitzenwertkondensatoren sind entwe der direkt mit der geerdeten Elektrode verbunden oder wenn diese Verbindung unterbrochen ist, werden dielektrische Platten einge fügt, die auf entweder einer oder beiden Seiten der geerdeten Elektrode angeordnet sind. Wenn die Kondensatoren schnell bela den werden, wird auf der Oberfläche der dielektrischen Platten eine Oberflächenentladung erzeugt, welche eine UV-Vorionisierung des Volumens der Hauptentladung bewirkt und über die gesamte Oberfläche der die elektrischen Platten gleichförmig verteilt ist. Im Vergleich zu der allgemein akzeptierten Funken-UV-Vor ionisierung ermöglicht es die Verwendung der UV-Vorionisierung mittels einer Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums, Ausgangsparameter des Lasers zu verbessern und die Betriebsle bensdauer sowohl der Gasmischung als auch der strukturellen Bau teile des elektrischen Entladungssystems zu erhöhen.

Ein Excimer- oder Molekularfluorlaser gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst allgemein eine Entladungskammer, die mit einer zumindest ein Halogen enthaltenden Stoff und einem Puffer gas enthaltenden Gasmischung gefüllt ist, ein paar länglicher Hauptentladungselektroden in der Hauptentladungskammer zum Bil den einer Entladung zwischen ihnen, eine Gleitoberflächenvorio nisierungseinheit der Entladungskammer mit einer länglichen die lektrischen Platte, einen Entladungsschaltkreis zum Zuführen elektrischer Pulse zu den Hauptentladungselektroden, um die Gas mischung zu erregen, und einen Resonator zum Erzeugen eines La serstrahls. Die wesentlichen Merkmale des bevorzugten Excimer- oder Molekularfluorlasersystems werden nachfolgend ausführlicher unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Nun insbesondere zu Fig. 2: Der bevorzugte Entladungsschaltkreis umfasst ferner eine zwi schen den Hauptentladungselektroden 11 und 12 eingebundene Spit zenwertkapazitanz 14 und eine Vorionisierungskapazitanz 15, die kleiner als die Spitzenwertkapazitanz 14, ist und mit der die dielektrische Platte 17 umfassenden Gleitoberflächenvorionisie rungseinheit verbunden ist.

Auch wenn dies in Fig. 2 nicht gezeigt ist: die dielektrische Platte 17 erstreckt sich länglich in der Ebene aus Fig. 2 und/oder aus ihr heraus. Die Platte 17 kann so lang sein wie die Hauptelektroden 11 und 12 oder länger. Weiter bezogen auf Fig. 2: die Hauptelektroden 11 und 12 erstrecken sich länglich in die Papierebene hinein und/oder aus ihr heraus. Die Spitzenwert- bzw. Vorionisierungskapazitanzen 14 bzw. 15 werden ebenfalls vorzugsweise durch eine Reihe von Kondensatoren bereitgestellt, die entlang der länglichen Richtung der Elektroden 11 und 12 und der Platte 17 verteilt sind.

Die dielektrische Platte 17 kann vorzugsweise so ausgerichtet sein, dass eine Achse, längs derer sie im Querschnitt lang ist, im Winkel von zwischen im wesentlichen 30° und 90° bezogen auf die Richtung der Entladung steht (die Platte 17 ist im Winkel von 90° ausgerichtet gezeigt). Die dielektrische Platte 17 ist allgemein so ausgerichtet, dass ihre Achse, in der sie im Quer schnitt lang ist, in einem Winkel bezüglich der Richtung der Entladung steht, der vorzugsweise nicht kleiner als ein Winkel zwischen der Richtung der Entladung und einer Richtung einer Gasströmung von in einen Entladungsbereich zwischen den Haupt entladungselektroden eintretenden Gases ist. Die dielektrische Platte kann so ausgerichtet sein, dass eine Achse, in der sie im Querschnitt lang ist, im wesentlichen senkrecht (oder im Winkel von 90°) zu einer Ladung steht.

Die dielektrische Platte 17 ist vorzugsweise benachbart zu und in der Nähe von einer der Hauptentladungselektroden 11 und 12, vorzugsweise wie gezeigt der geerdeten Elektrode 12, angeordnet. Die dielektrische Platte 17 kann diese Elektrode 12 berühren oder sie kann mit der Elektrode 12 über eine elektrisch leitende Leitung elektrisch verbunden sein. Wie gezeigt ist ein Ende der Platte 17 längs der Achse, in der sie im Querschnitt lang ist, vorzugsweise in der Nähe einer der Hauptentladungselektroden 12 angeordnet und kann die Elektrode 12 mechanisch berühren. Andere geometrische Formen der Gleitoberflächenvorionisierungseinheit und andere Ausrichtungen der dielektrischen Platte 17 sind mög lich, etwa ein Anordnen des Dielektrikums im wesentlichen paral lel zur Entladung, ein Bereitstellen einer Gleitoberfläche, die im wesentlichen zur Entladung hin weist oder eine L-förmige Geo metrie, z. B. zum Speisen der Elektroden der Vorionisierungsan ordnung durch die Oberseite der Entladungskammer bei gleichzei tigem Bereitstellen einer Gleitoberfläche, die zur Entladung hin weist, oder sonstwie, wie es etwa im US-Patent No. 5,875,207 und der US-Patentanmeldung 09/532,276 beschrieben ist, die dem sel ben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist, wobei jeder Patentbezug derselben hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

Die Spitzenwertkapazitanz 14 kann zwischen den Hauptelektroden 11 und 12 eingebunden sein, ohne dass die Gleitoberflächenvorio nisierungseinheit zwischen der Spitzenwertkapazitanz 14 und ei ner der Hauptelektroden 11 und 12 eingebunden ist. Die Vorioni sierungskapazitanz 15 ist zwischen einer der Hauptelektroden 11 und 12 (z. B. der Hochspannungs-Hauptelektrode 11 wie es in Fig. 2 gezeigt ist) und der Gleitoberflächenvorionisierungseinheit mit der dielektrischen Platte 17 eingebunden. Das heißt, dass die Gleitoberflächenvorionisierungseinheit mit der dielektri schen Platte 17 vorzugsweise zwischen der Vorionisierungskapazi tanz 15 und der geerdeten Hauptelektrode 12 eingebunden ist. Die Vorionisierungskapazitanz 15 kann vorzugsweise durch einen oder mehrere Vorionisierungskondensatoren bereitgestellt sein, die eine andere Größe als Spitzenwertkondensatoren haben, welche die Spitzenwertkapazitanz 14 bereitstellen. Die Spitzenwertkapazi tanz 14 kann in der Tat die Vorionisierungskapazitanz 15 über die Gleitoberflächenvorionisierungseinheit mit der dielektri schen Platte 17 umfassen.

Die Vorrichtung der bevorzugten Ausführungsform stellt eine selbstausgelöste UV-Vorionisierung eines aktiven Volumens eines wiederholt gepulsten Gaslasers mit elektrischer Entladung be reit. Mit dem Elektrodensystem sind Kondensatoren verbunden, um die Spitzenwert- bzw. Vorionisierungskapazitanzen 14 bzw. 15 be reitzustellen, wobei zum Zwecke des Verbesserns der Ausgangscha rakteristik des Lasers und der Betriebslebensdauer der Gasmi schung des Verringerns der Kontamination und der Gaskavität und des Erhöhens der Betriebslebensdauer von Bauteilen des elektri schen Entladungssystems des Lasers einer UV-Vorionisierung des aktiven Volumens mittels einer UV-Bestrahlung aus einer Entla dung über eine Oberfläche zumindest einer dielektrischen Platte 17 erfolgt. Die Entladung wird während des Ladens von Kondensa toren ausgehend von einem Niederspannungs-Anschlussende erzeugt, wobei die Platte in der Nähe einer Seite von einer geerdeten Hauptentladungselektrode 12 bezogen auf einen Entladungsbereich des Lasers angeordnet ist. Infolge der Entladung über die Ober fläche der dielektrischen Platte 17 wird nur ein kleiner Teil der Spitzenwertkondensatoren 14 geladen (z. B. die Kondensatoren 15), während die restlichen Kondensatoren 14 mit der geerdeten Elektrode 12 verbunden sind, ohne dass die dielektrische Platte 17 zwischen ihnen eingebunden ist. Der Laser ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie eine schmale Öffnung von nicht mehr als Smm (d. h. der Entladungsbreite) und eine hohe Pulswiederholungs frequenz von mindestens 2 kHz hat, und dass die Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums 17 an einer Seite der geerdeten Elektrode angeordnet sein kann.

Beziehen wir uns genauer auf das schematische Schaubild aus Fig. 2: Dort ist ein ähnlicher elektrischer Entladungsschaltkreis wie in Falle der Funkenvorionisierung (siehe Fig. 1) für kapazitives Wiederaufladen gezeigt, nur dass gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform die UV-Vorionisierung mittels einer Entladung über die Oberfläche einer dielektrischen Platte 17 erfolgt. Das Schema aus Fig. 2 umfasst eine Hochspannungselektrode 11, und eine ge erdete Elektrode 12, einen Speicherkondensator 13, eine Spitzen wertkapazitanz 14 und eine Vorionisierungskapazitanz 15, einen Kommutator (z. B. ein Thyratron oder einen Festkörperschalter) 16 und zumindest eine dielektrische Platte 17 (gezeigt sind zwei dielektrische Platten 17). Als bevorzugtes Material für die die lektrische Platte ist monokristalliner Saphir am meisten geeig net, und Alternativen umfassen polykristallines Aluminiumoxid (Al₂O₂), BaTiO, BaTiO₃/SrTiO₃, BaTiO₃/ZrO₃ und ZrO₃. Infolge der steil ansteigenden Flanke beim Ansteigen der Spannung über die Kondensatoren 13 und 14 (<10¹¹ V/sec) im in Fig. 2 gezeigten elektrischen Entladungsschaltkreis erfolgt das Laden der Konden satoren 14 über die Entladung, welche über die Oberfläche der dielektrischen Platten 17 gleichförmig verteilt ist, und welche eine Vorionisierung des aktiven Volumens des Lasers bewirkt, wo bei diese Vorionisierung über die Länge der Elektroden 11 und 12 gleichmäßig ist. Die Vorionisierungskapazitanz 15 ist vorzugs weise gleichzeitig Teil der Spitzenwertkapazitanz 14, d. h. wobei die Größe der Kondensatoren, die die Vorionisierungskapazitanz 15 bereitstellen, geändert werden kann und dadurch das Ausmaß der durch den Gleitoberflächenvorionisierer gepumpten Energie geändert werden kann und diese Energie vorzugsweise minimiert werden kann, während eine ausreichende Vorionisierung bereitge stellt, ohne dass Ausgangsparameter des Lasers wesentlich beein trächtigt werden.

Wie experimentelle Studien gezeigt haben, ermöglicht die Verwen dung der bevorzugten UV-Vorionisierungsvorrichtung selbst in solchen Gaslasern, bei denen die für das Niveau der Vorionisie rung geltenden Erfordernisse typischerweise strenger sind wie etwa Excimerlasern (KrF, ArF) oder Molekularfluorlasern (F₂) in vorteilhafter Weise, die durch den Vorionisierer gepumpte Ener gie um einen Faktor von bis zu 50 oder mehr zu verringern, wo durch die Bildung von Staub in der Gaskavität des Lasers stark verringert wird, während die Ausgangsparameter dieser Laser (Energie, mittlere Leistung, Stabilität bei der Erzeugung, Le bensdauer der Gasmischung) verbessert werden.

Außerdem wird wegen der geringen Größe des bevorzugten Vorioni sierers und der räumlich gleichmäßigen Verteilung der durch ihn gepumpten Energie und auch seiner Anordnung in der Entladungs kammer im wiederholt gepulsten Modus sein Einfluss auf die Aus bildung nachfolgender Entladungspulse verringert. Diese Eigen schaft des hier bevorzugten System trägt bei gleicher Gasströ mungsgeschwindigkeit zum Erzielen einer höheren maximalen Puls wiederholungsfrequenz als im Falle von Funkenvorionisierung bei. Insbesondere hat die Ersetzung der Funkenvorionisierung durch die Vorionisierung mittels einer Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums für KrF- und ArF-Laser gemäß der hier bevor zugten Ausführungsform in ein und demselben elektrischen Entla dungssystem es gemäß experimenteller Ergebnisse ermöglicht, die erzeugte Energie und die mittlere Leistung um mehr als 10%, den Parameter für die Stabilität bei der Erzeugung (mittlere quadra tische Abweichung der Erzeugungsenergie einzelner Pulse) um ei nen Faktor von mehr als zwei zu erhöhen und die Betriebslebens dauer der Gasmischung um einen Faktor von nahezu zwei zu erhö hen.

GESAMTLASERSYSTEM

Fig. 3 zeigt schematisch ein Gesamtexcimer- oder Molekularflu orlasersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die vor zugsweise die vorteilhaften Eigenschaften umfasst, die unter Be zug auf die Fig. 4a-4b beschrieben wurden. Unter Bezug auf Fig. 3: Dort ist ein bevorzugtes Excimer- oder Molekularfluor lasersystem ein DUV- oder VUV-Lasersystem wie etwa ein KrF-, ArF- oder Molekularfluor-(F₂)-Lasersystem zur Verwendung in ei nem Lithographiesystem für das tiefe Ultraviolett (DUV) oder das Vakuumultraviolett (VUV). Alternative Anordnungen von Lasersys temen zur Verwendung in solchen anderen industriellen Anwendun gen wie dem TFT-Vergüten, der Photoablation und/oder der Mikro bearbeitung umfassend z. B. Anordnungen, die von den Fachleuten als dem in Fig. 3 gezeigten System ähnlich und/oder gegenüber diesem abgewandelt, um die Anforderungen der Anmeldung zu erfül len. Hierzu werden alternative DUV- oder VUV-Lasersysteme und -Bauteileanordnungen in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/317,695, 09/130,277, 09/244,554, 09/452,353, 09/512,417, 09/599,130, 09/694,246, 09/712,877, 09/574,921, 09/738,849, 09/718,809, 09/629,256, 09/712,367, 09/771,366, 09/715,803, 09/738,849, 60/202,564, 60/204,095, 09/741,465, 09/574,921, 09/734,459, 09/741,465, 09/686,483, 09/584,420, 09/843,604, 09/780,120, 09/792,622, 09/791,431, 09/811,354, 09/838,715, 09/715,803, 09/717,757, 09/771,013, 09/791,430, 09/712,367 und 09/780,124 und den US-Patenten Nr. 6,005,880, 6,061,382, 6,020,723, 6,219,368, 6,212,214, 6,154,470, 6,157,662, 6,243,405, 6,243,406, 6,198,761, 5,946,337, 6,014,206, 6,157,662, 6,154,470, 6,160,831, 6,160,832, 5,559,816, 4,611,270, 5,761,236, 6,212,214, 6,243,405, 6,154,470 und 6,157,662 be schrieben, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegen den Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme ein geschlossen werden.

ENTLADUNGSRÖHRE

Das in Fig. 3 gezeigte System umfasst im wesentlichen eine La serkammer 102 (oder eine Laserröhre mit einem Wärmeaustauscher und einem Ventilator für den Umlauf einer Gasmischung in der Kammer 102 oder Röhre) mit einem Paar Hauptentladungselektroden 103, die mit einem Festkörperpulsermodul 104 und einem Gashand habungsmodul 106 verbunden sind. Es besteht eine Ventilverbin dung des Gashandhabungsmoduls 106 mit der Laserkammer 102, so dass Halogen, irgendwelche aktiven seltenen Gase und ein Puffer gas oder Puffergase und optional ein Gasadditiv in die Laserkam mer vorzugsweise in vorgemischten Formen in die Laserkammer ein gesprüht oder gefüllt werden können (siehe die US-Patentanmel dungen Nr. 09/513,025, 09/780,120, 09/734,459 und 09/447,882, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben sind, und die US-Patente Nr. 4,977,573 und 6,157,662, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden). Das Festkör perpulsermodul 104 wird durch eine Hochspannungszufuhr 108 ge speist. Alternativ kann ein Thyratron-Pulsermodul verwendet wer den. Die Laserkammer 102 ist durch das Optikmodul 110 und das Optikmodul 102, welche einen Resonator bilden, umgeben. Die Op tikmodule 110 und 112 können alternativ durch ein Optiksteuermo dul 114 gesteuert werden oder alternativ direkt durch einen Com puter oder Prozessor 116 gesteuert werden, insbesondere wenn in eines der optischen Module 110, 112 oder beide linienverschmä lernde optische Elemente eingebaut werden, so wie es bevorzugt wird, wenn KrF-, ArF- oder F₂-Laser für die optische Lithogra phie verwendet werden.

PROZESSORSTEUERUNG

Der Prozessor 116 der Lasersteuerung empfängt verschiedene Ein gangssignale und steuert verschiedene Betriebsparameter des Sys tems. Ein Diagnosemodul 118 empfängt und misst ein oder mehrere Parameter wie etwa die Pulsenergie, die durchschnittliche Ener gie und/oder Leistung und vorzugsweise die Wellenlänge eines ab gespaltenen Teils des Hauptstrahls 120 über optische Elemente zum Ablenken eines kleinen Teils 122 des Strahls zum Modul 118 hin, wie vorzugsweise einem Strahlteilermodul 121. Der Strahl 120 ist vorzugsweise der Laserausgang zu einem (nicht gezeigten) Bildgebungssystem hin und letztlich zu einem (auch nicht gezeig ten) Werkstück hin, wie es insbesondere für lithographische An wendungen dient und kann direkt einem Anwendungsprozess zuge führt werden. Der Lasersteuercomputer 116 kann über eine Schnittstelle 124 mit einem Stepper/Scanner-Computer, weiteren Steuereinheiten 126, 128 und/oder weiteren äußeren Systemen kom munizieren.

Der Prozessor oder Steuercomputer 116 empfängt und verarbeitet Werte aus einigen der Werte für die Pulsform, Energie, ASE, Energiestabilität, den Energieüberschuss für den Burstmodus betrieb, die Wellenlänge, die spektrale Reinheit und/oder Band breite, sowie weitere Eingangs- und Ausgangsparameter des Laser systems und des Ausgangsstrahls. Der Prozessor 116 steuert auch das Linienverschmälerungsmodul zum Abstimmen der Wellenlängen und/oder Bandbreite oder spektralen Reinheit, und er steuert die Spannungszufuhr und das Pulsermodul 104 und 108, um vorzugsweise die Laufmittelpulsleistung oder -energie zu steuern, sodass die Energiedosis an Stellen auf dem Werkstück um einen gewünschten Wert herum stabilisiert wird. Außerdem steuert der Computer 116 das Gashandhabungsmodul 106, welches mit verschiedenen Gasquel len verbundene Gaszufuhrventile umfasst. Weitere Funktionen des Prozessors 116 wie etwa das Bereitstellen einer Überschusssteue rung, einer Energiestabilitätssteuerung und/oder der Überwachung der Eingangsenergie der Entladung, was in der US-Patentanmeldung Nr. 09/588,561 ausführlicher beschrieben ist, welche demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kommuniziert der Prozessor 116 vorzugs weise mit dem Festkörper- oder Thyratron-Pulsermodul 104 und der HV-Spannungszufuhr 108, und zwar getrennt oder in Kombination, mit dem Gashandhabungsmodul 106, den Optikmodulen 110 und/oder 112, dem Diagnosemodul 118 und einer Schnittstelle 124. Der La serresonator, der die Laserkammer 102 mit der Lasergasmischung enthält, umfasst ein Optikmodul 110 mit linienverschmälernden optischen Elementen für einen linienverschmälerten Excimer- oder Molekularfluorlaser, welcher durch einen hochreflektierenden Spiegel o. ä. in einem Lasersystem ersetzt werden kann, wobei eine Linienverschmälerung entweder nicht erwünscht ist oder dies bei einer Linienverschmälerung am vorderen Optikmodul 112 er folgt, oder es wird ein außerhalb des Resonators liegender spek traler Filter zum Verschmälern der Linienbreite des Ausgangs strahls verwendet.

FESTKÖRPERPULSERMODUL

Die Laserkammer 102 enthält eine Lasergasmischung und umfasst ein oder mehrere Gleitoberflächenvorionisierungseinheiten (die nicht gezeigt sind, siehe aber Fig. 2 und die obige Bespre chung) zusätzlich zu dem Paar Hauptentladungselektroden 103. Die bevorzugten Hauptelektroden 103 sind in der US-Patentanmeldung Nr. 09/453,670 für photolithographische Anwendungen beschrieben, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, und sie können anderswie angeordnet werden, wie z. B. wenn keine schmale Entladungsbreite bevorzugt ist. Weitere Elektrodenanord nungen sind in den US-Patenten Nr. 5,729,565 und 4,860,300, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind, und alternative Ausführungsformen sind in den US-Patenten Nr. 4,691,322, 5,535,233 und 5,557,629 beschrie ben, die sämtlich durch Bezugnahme hier eingeschlossen sind. Be vorzugte Gleitoberflächenvorionisierungseinheiten sind oben un ter Bezug auf Fig. 2 beschrieben, und in den US-Patentanmel dungen Nr. 09/532,276 (Gleitoberfläche) und 09/692,265 und 09/247,887 (Koronaentladung) sind alternative Korona- und Gleit oberflächenvorionisierungsanordnungen beschrieben, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben sind, und zusätzliche alternative Ausführungsformen sind in den US-Patenten Nr. 5,337,330, 5,818,865, 5,875,207 und 5,991,324 und dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 21 572 U1 be schrieben, wobei sämtliche obengenannten Patente und Patentan meldungen hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

Das Festkörper- oder Thyratron-Pulsermodul 104 und die Hochspan nungszufuhr 108 führen elektrische Energie in komprimierten elektrischen Pulsen den Vorionisierungs- und Hauptelektroden 103 in der Laserkammer 102 zu, um die Gasmischung zu erregen. Oben sind Bauteile des bevorzugten Pulsermoduls und der Hochspan nungszufuhr beschrieben, und weitere Details sind wohl in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/640,595, 60/198,058, 60/204,095, 09/432,348 und 09/390,146 und den US-Patenten Nr. 6,005,880, 6,226,307 und 6,020,723 beschrieben, die jeweils demselben An melder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben werden und hier durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einge schlossen werden. In den US-Patenten Nr. 5,982,800, 5,982,795, 5,940,421, 5,914,974, 5,949,806, 5,936,988, 6,028,872, 6,151,346 und 5,729,562 sind alternative Pulsermodule beschrieben, die je weils hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

ALLGEMEINES ZUM RESONATOR

Der Laserresonator, der die Laserkammer 102 mit der Lasergasmi schung enthält, umfasst das Optikmodul 110 vorzugsweise eine li nienverschmälernde Optik für einen linienverschmälerten Excimer- oder Molekularfluorlaser, wie etwa für Photolithographie, wel ches durch einen hochreflektierenden o. ä. in einem Lasersystem ersetzt werden kann, in welchem entweder eine Linienverschmäle rung nicht erwünscht ist (z. B. für die TFT-Vergütung) oder zum Verschmälern der Bandbreite des Ausgangsstrahls, falls die Li nienverschmälerung an dem vorderen Optikmodul 112 erfolgt, ein außerhalb des Resonators liegender Filter verwendet wird, oder zum Verschmälern der Bandbreite des Ausgangsstrahls, falls die linienverschmälernde Optik vor dem HR-Spiegel angeordnet ist. Für einen F₂-Laser können optische Elemente zum Auswählen einer von mehreren Linien um 157 nm herum verwendet werden, z. B. ein oder mehrere dispersive Prismen, doppelbrechende Platten oder Blocks und/oder interferometrische Vorrichtungen wie etwa ein Etalon oder eine Vorrichtung mit einem Paar gegenüberliegender nicht paralleler Platten, wie sie etwa in der Anmeldung 09/715,803 beschrieben sind, wobei dasselbe optische Element oder dieselben optischen Elemente oder ein zusätzliches linien verschmälerndes optisches Element oder zusätzliche linienver schmälernde optische Elemente zum Verschmälern der ausgewählten Linie verwendet werden können. Ferner kann insbesondere für den F₂-Laser und möglicherweise auch für weitere Excimerlaser der Druck der Gesamtgasmischung niedriger als für herkömmliche Sys teme sein, z. B. niedriger als 3 bar, um die ausgewählte Linie mit einer schmalen Bandbreite wie etwa 0,5 µm oder weniger zu erzeugen, ohne zusätzliche linienverschmälernde Optiken zu ver wenden (siehe die US-Patentanmeldung Nr. 60/212,301, die demsel ben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist).

Die Laserkammer 102 ist durch Fenster abgedichtet, die für die Wellenlängen der ausgestrahlten Laserstrahlung 120 durchlässig sind. Die Fenster können Brewsterfenster sein oder in einem an deren Winkel, z. B. von 5° zum optischen Pfad des resonierenden Strahls ausgerichtet sein. Eines der Fenster kann auch dazu die nen, den Strahl auszukoppeln, oder auch als hochreflektierender Resonatorreflektor auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer 102, wenn der Strahl ausgekoppelt wird.

DIAGNOSEMODUL

Nachdem ein Teil des Ausgangsstrahls 120 den Auskoppler des Op tikmoduls 112 durchläuft, trifft dieser Ausgangsteil vorzugswei se auf ein Strahlteilermodul 121 auf, welches optische Elemente zum Ablenken eines Teils 122 des Strahls zum Diagnosemodul 118 umfasst, oder sonstwie einen kleinen Teil 122 des ausgekoppelten Strahls, um das Diagnosemodul 118 zu erreichen, während ein Hauptstrahlteil 120 des Ausgangsstrahls 120 des Lasersystems weiterlaufen kann (siehe die US-Patentanmeldungen Nr. 09/771,013, 09/598,552 und 09/712,877, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind, und dem US-Patent Nr. 4,611,270, die jeweils hier durch Bezugnahme ein geschlossen sind). Bevorzugte optische Elemente umfassen einen Strahlteiler oder eine sonstwie teilweise reflektierende Ober flächenoptik. Die optischen Elemente können einen Spiegel oder Strahlteiler als zweite reflektierende Optik umfassen. Mehr als ein Strahlteiler und/oder HR-Spiegel und/oder dichroitische Spiegel können verwendet werden, um Teile des Strahls auf Bau teile des Diagnosemoduls 118 zu richten. Eine holographischer Strahlabtaster, ein Durchlassgitter, ein teilweise durchlässiges Reflexionsbeugungsgitter, Gitterprismenelement, Prisma oder sonstige strahlenbrechende, dispersive und/oder durchlässige op tische Elemente oder mehrere optische Elemente können verwendet werden, um einen kleinen Strahlteil vom Hauptstrahl 120 zum Er fassen des Diagnosemoduls 118 abzutrennen, während der größte Teil des Hauptstrahls 120 direkt oder über ein Bildgebungssystem oder sonstwie einen Anwendungsprozess erreichen kann. Diese op tischen Elemente oder zusätzlichen optischen Elemente können verwendet werden, um sichtbare Strahlung wie etwa die rote Ab strahlung aus atomischem Fluor in der Gasmischung aus dem ab gespaltenen Strahl vor der Erfassung.

Der Ausgangsstrahl 120 kann zum Strahlteilermodul gesandt wer den, während ein reflektierender Strahlteil zum Diagnosemodul 118 geleitet wird, oder der Hauptstrahl 120 kann reflektiert werden, während ein kleiner Teil zum Diagnosemodul 118 gesandt werden kann. Der Teil des ausgekoppelten Strahls, der hinter dem Strahlteilermodul 121 weiterläuft, ist der Ausgangsstrahl 120 des Lasers, der zu einer industriellen oder experimentellen An wendung wie etwa einem Bildgebungssystem unter einem Werkstück für photolithographische Anwendung weiterläuft.

Das Diagnosemodul 118 umfasst vorzugsweise zumindest einen Ener giedetektor. Dieser Detektor misst die Gesamtenergie des Strahl teils, der direkt der Energie des Ausgangsstrahls 120 entspricht (siehe US-Patente Nr. 4,611,270 und 6,212,214, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden). Eine optische Anordnung wie etwa ein optischer Abschwächer, z. B. eine Platte oder ein Über zug, oder weitere optische Elemente können auf dem Detektor oder Strahlteilermodul 121 oder in der Nähe ausgebildet werden, um die Intensität, die spektrale Verteilung und/oder weitere Para meter der auf den Detektor auftreffenden Strahlung zu steuern (siehe die US-Patentanmeldungen Nr. 09/172,805, 09/741,465, 09/712,877, 09/771,013 und 09/771,366, die jeweils demselben An melder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben werden und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden).

Ein weiteres Bauteil des Diagnosemoduls 118 ist vorzugsweise ei ne Wellenlänge und/oder ein Bandbreitenerfassungsbauteil wie et wa ein Überwachungsetalon oder ein Gitterspektrometer (siehe die US-Patentanmeldungen Nr. 09/416,344, 09/686,483 und 09/791,431, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmel dung zugeschrieben sind, und die US-Patente Nr. 4,905,243, 5,978,391, 5,450,207, 4,926,428, 5,748,346, 5,025,445, 6,160,832, 6,160,831 und 5,978,394, wobei sämtliche obigen Wel lenlängen- und/oder Bandbreitenerfassungs- und Überwachungsbau teile hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden). Die Band breiten- und/oder Wellenlängen oder weitere spektrale, Energie- oder weitere Strahlparameter können in einer Rückkopplungs schleife mit dem Prozessor 116 und den Optiksteuermodulen 110, 112, dem Gas(handhabungs)modul 106, der Spannungszufuhr und den Pulsermodulen 103, 104 oder weiteren Lasersystembauteilmodulen gesteuert werden. Beispielsweise kann der Gesamtdruck der Gasmi schung in der Laserröhre 102 auf einen besonderen Wert zum Er zeugen eines Ausgangsstrahls einer besonderen Bandbreite und/oder Energien gesteuert werden.

Weitere Bauteile des Diagnosemoduls können einen Pulsformdetek tor oder ASE-Detektor umfassen, so wie er in den US-Patenten Nr. 6,243,405 und 6,243,406 und der US-Patentanmeldung Nr. 09/842,281 beschrieben ist, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist, die jeweils hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, beispielsweise für die Gas strömung und/oder die Ausgangsstrahlenergiestabilisierung oder zum Überwachen der Menge der verstärkten spontanen Emission (ASE) in dem Strahl, um zu gewährleisten, dass die ASE unterhalb eines vorbestimmten Niveaus bleibt. Es kann einen Strahlsaus richtungsmonitor geben, wie er z. B. im US-Patent Nr. 6,014,206 beschrieben ist, oder einen Strahlprofilmonitor, wie er z. B. in der US-Patentanmeldung Nr. 09/780,124 beschrieben, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist, wobei alle diese Patentdokumente hier durch Bezugnahme einge schlossen sind.

STRAHLPFADUMHÜLLUNG

Insbesondere für das Molekularfluorlasersystem für das ArF-Lasersystem siegelt eine (nicht gezeigte) Umhüllung den Strahl pfad des Strahls 120 derart ab, dass der Strahlpfad von photoab sorbierenden Stoffen freigehalten wird. Kleine Umhüllungen sie geln vorzugsweise den Strahlpfad zwischen der Kammer 102 und den Optikmodulen 110 und 112 und zwischen dem Strahlteiler 122 und dem Diagnosemodul 118 ab. Die Optikmodule 110 und 112 werden in einer Atmosphäre aufrechterhalten, die ausreichend evakuiert ist, um eine mit inertem Gas gereinigte Atmosphäre zu erhalten. Bevorzugte Umhüllungen sind ausführlich in den US-Patentanmel dungen Nr. 09/598,552, 09/594,892, 09/727,600, 09/317,695 und 09/131,580 beschrieben, die demselben Anmelder wie dem der vor liegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, und in den US-Patenten Nr. 6,219,368, 5,559,584, 5,221,823, 5,763,855, 5,811,753 und 4,616,908, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

GASMISCHUNG

Die Lasergasmischung wird eingangs in die Laserkammer 102 in ei nem nachfolgend als "Neufüllung" bezeichneten Prozess gefüllt. Die Gaskomposition für einen sehr stabilen Excimer- oder Moleku larfluorlaser gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwendet Helium oder Neon oder eine Mischung von Helium und Neon als Puf fergas(e), je nach dem betreffenden verwendeten Laser. Bevorzug te Gaskompositionen sind in den US-Patenten Nr. 4,393,405, 6,157,162, 6,243,406 und 4,977,573 und den US-Patentanmeldungen Nr. 09/513,025, 09/447,882 und 09/588,561 beschrieben, die je weils demselben Anmelder zugeschrieben sind und hier durch Be zugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen werden. Die Konzentration des Fluors in der Gasmischung kann zwischen 0,003% bis 1,00% liegen und liegt vorzugsweise um 0,1%. Ein zusätzliches Gasadditiv wie etwa ein Edelgas oder ein sonstiges Gas kann für eine erhöhte Energiestabilität, Überschusskontrolle und/oder als Abschwächer hinzugefügt werden, wie es in der oben durch Bezugnahme eingeschlossenen Anmeldung 09/513,025 beschrie ben ist. Insbesondere für den F₂-Laser kann ein Zusatz von Xe non, Krypton und/oder Argon verwendet werden. Die Konzentration von Xenon oder Argon in der Mischung kann zwischen 0,0001% und 0,1% liegen. Für einen ArF-Laser kann ein Zusatz von Xenon oder Krypton verwendet werden, der ebenfalls eine Konzentration von zwischen 0,0001% und 0,1% hat. Für den KrF-Laser kann ein Zu satz von Xenon oder Argon verwendet werden, der ebenfalls eine Konzentration von zwischen 0,0001% und 0,1% hat. Gaswiederauf füllaktionen werden nachfolgend für Gasmischungszusammensetzun gen von Systemen wie etwa ArF-, KrF- und XeCl-Excimerlaser und Molekularfluorlaser beschrieben, wobei die hier beschriebenen Ideen vorzugsweise in einem dieser Systeme und weitere Gasentla dungslasersysteme verwirklicht werden kann.

GASWIEDERAUFFÜLLUNG

Halogengasinjektionen, darunter auch Mikrohalogengasinjektionen von z. B. 1-3 ml von Halogengas, die mit z. B. 20-60 ml an Puffergas oder einer Mischung von Halogengas, dem Puffergas und einem aktiven Edelgas für Gashalideexcimerlaser pro Injektion für ein Gesamtgasvolumen in der Laserröhre 102 von z. B. 100 l, und es können Gesamtdruckanpasssungen und Gasersetzungsprozedu ren unter Verwendung des Gashandhabungsmoduls 106 erfolgen, vor zugsweise mittels einer Vakuumpumpe, eines Ventilnetzes und ei ner oder mehrerer Gasbehälter. Das Gashandhabungsmodul 106 emp fängt Gas über mit Gascontainern, Tanks, Kanistern und/oder Fla schen verbundenen Gasleitungen. Einige bevorzugte und alternati ve Gashandhabungs- und/oder -auffüllungsprozeduren, die sich von den hier beschriebenen unterscheiden (siehe unten), sind in den US-Patenten Nr. 4,977,573, 6,212,214, 6,243,406 und 5,396,514 und den US-Patentanmeldungen Nr. 09/447,882, 09/734,459, 09/513,025 und 09/588,561 beschrieben, die jeweils demselben An melder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind, und den US-Patenten Nr. 5,978,406, 6,014,398 und 6,028,880, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Eine Zusatzzufuhr aus Xenongas oder einem sonstigen Gas kann gemäß der oben er wähnten '025-Anmeldung entweder innerhalb oder außerhalb des La sersystems eingebracht werden.

Anpassungen des Gesamtdrucks in Form von Freisetzungen von Gasen oder einer Verringerung des Gesamtdrucks in der Laserröhre 102 können ebenfalls vorgenommen werden. Anpassungen des Gesamt drucks können Anpassungen der Gaszusammensetzung folgen, falls bestimmt wird, dass z. B. nach der Anpassung des Gesamtdrucks ein anderer als der gewünschte Partialdruck des Halogengases in der Laserröhre 102 herrscht. Anpassungen des Gesamtdrucks können auch nach Gaswiederauffüllvorgängen durchgeführt werden, und sie können in Verbindung mit kleineren Anpassungen der die Entladung antreibenden Spannung erfolgen, als vorgenommen werden müssten, falls keine Druckanpassungen in Kombination miteinander erfolgen könnten.

Gasersetzungsverfahren können durchgeführt werden und als par tielle, Mini- oder Marko-Gasersetzungsoperationen oder partielle Neuauffülloperationen bezeichnet werden, je nach der Menge des ersetzten Gases, z. B. einer beliebigen Menge in einem Bereich von wenigen ml bis zu 50 l oder mehr, aber weniger als eine Neu auffüllung, so wie es in der Anmeldung 09/734,459 beschrieben ist, die oben durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Um ein Bei spiel zu geben, kann die Gashandhabungseinheit 106, die mit der Laserröhre 102 entweder direkt oder über eine zusätzliche Ven tilanordnung verbunden ist, beispielsweise eine solche, die ein kleines Behältnis zum Regulieren der Menge des injizierten Gases (siehe die '459-Anmeldung), eine Gasleitung zum Injizieren einer Vormischung A, welche 1% F₂ : 99% Ne oder ein anderes Puffergas wie etwa He enthält, und eine weitere Gasleitung zum Injizieren einer Vormischung B, welche 1% Edelgase : 99% Puffergas enthält, und zwar für einen Edelgashaliden-Excimerlaser, wobei eine Fr Laservormischung B nicht verwendet wird. Es kann eine weitere Leitung zum Injizieren eines Gaszusatzes oder einer Gaszusatz vormischung verwendet werden, oder es kann ein Gaszusatz der Vormischung A, der Vormischung B oder einem Puffergas zugesetzt werden. Eine weitere Leitung kann für Erhöhungen des Gesamt drucks oder für Erniedrigungen desselben verwendet werden, d. h. zum Leiten von Puffergas in die Laserröhre oder zum Ermöglichen, dass ein Teil der Gasmischung in der Röhre freigesetzt wird, möglicherweise in Verbindung mit Halogeninjektionen zum Auf rechterhalten der Halogenkonzentration. Indem somit die Vormi schung A (und die Vormischung B für Edelgashalide-Excimerlaser) über die Ventilanordnung in die Röhre 102 geleitet wird, kann die Fluorkonzentration in der Laserröhre 102 wieder aufgefüllt werden. Anschließend kann eine bestimmte Menge von Gas freige setzt werden, die der Menge entspricht, die injiziert wurde, um den Gesamtdruck auf einem ausgewählten Niveau zu halten. Es kön nen zusätzliche Gasleitungen und/oder Ventile verwendet werden, um zusätzliche Gasmischungen zu injizieren. Wiederauffüllungen, partielle und Minigasersetzungen und Gasinjektionsprozeduren, z. B. erhöhte und gewöhnliche Mikrohalogeninjektionen, bei spielsweise im Bereich von zwischen 1 ml oder weniger und 3-10 ml, oder auch mehr, je nach dem Ausmaß der gewünschten Stabilität, und irgendwelche und sämtliche weiteren Gaswieder auffüllungsaktionen werden durch den Prozessor 116 ausgelöst und gesteuert, der die Ventilanordnungen der Gashandhabungseinheit 106 und die Laserröhre 102 auf der Grundlage von verschiedenen Eingangsinformationen in eine Rückkopplungsschleife steuert. Diese Gaswiederauffüllprozeduren können in Kombination mit Gas umlaufschleifen und/oder Fensterersetzungsprozeduren verwendet werden, um ein Lasersystem zu gewinnen, bei welchem das War tungsintervall für sowohl die Gasmischung als auch die Laserröh renfenster erhöht ist.

LINIENVERSCHMÄLERUNG

Eine allgemeine Beschreibung der Linienverschmälerungseigen schaften von Ausführungsformen des Lasersystems wird hier insbe sondere zur Verwendung bei fotolithografischen Anwendungen be reitgestellt, und dieser folgt eine Auflistung von Patenten und Patentanmeldungen, die durch Bezugnahme insofern eingeschlossen werden, als sie Variationen und Eigenschaften beschreiben, die innerhalb des Bereichs der bevorzugten Ausführungsformen hier verwendet werden können, um einen Ausgangsstrahl mit einer hohen spektralen Reinheit oder Bandbreite (z. B. unterhalb von 1 pm oder vorzugsweise von 0,6 pm oder weniger) bereitzustellen. Die se beispielhaften Ausführungsformen können ausschließlich zum Auswählen der Hauptlinie λ₁ verwendet werden, oder sie können verwendet werden, um eine zusätzliche Linienverschmälerung be reitzustellen wie auch eine Linienauswahl durchzuführen, oder der Resonator kann optische Elemente für die Linienauswahl und zusätzliche optische Elemente zur Linienverschmälerung der aus gewählten Linie umfassen, und eine Linienverschmälerung kann be reits gestellt, indem der Gesamtdruck gesteuert (d. h. verrin gert) wird (sie die US-Patentanmeldung Nr. 60/212,301, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird). Eine Linien auswahl und/oder eine Linienverschmälerung wird außerdem ferner unter Bezug auf die Fig. 4a und 4b beschrieben.

Beispielhafte linienverschmälernde optische Elemente, die Teil des Optikmoduls 110 sind, umfassen einen Strahlaufweiter, eine optionale interferometrische Vorrichtung wie etwa ein Etalon oder eine Vorrichtung mit einem Paar einander gegenüberliegender nichtebener Reflexionsplatten wie sie etwa in den Anmeldungen 09/715,803 oder 60/280,398 beschrieben sind, die demselben An melder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, sowie ein Beugungs gitter, und alternativ können ein oder mehrere Streuprismen ver wendet werden, wobei das Gitter ein relativ höheres Ausmaß an Dispersion erzeugt als die Prismen, auch wenn es im allgemeinen eine etwas niedrigere Effizienz hat als das Dispersionsprisma oder die Dispersionsprismen, und zwar für einen schmalbandigen Laser, wie er im Zusammenhang mit einem lichtbrechenden oder ei nen katadioptrischen optischen Lithographieabbildungssystem ver wendet wird. Wie oben erwähnt, kann das vordere Optikmodul li nienverschmälernde optische Elemente umfassen, wie sie in ir gendeiner der Anmeldungen 09/715,803, 09/738,849 und 09/718,809 beschrieben sind, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezug nahme eingeschlossen werden.

Anstelle ein zurückreflektierendes Gitter im hinteren Optikmodul 110 vorzusehen, kann das Gitter durch einen hochreflektierenden Spiegel ersetzt werden, und es kann ein niedrigeres Ausmaß an Streuung durch ein Streuprisma erzeugt werden, oder ein Strahl aufweiter und eine interferometrische Vorrichtung wie etwa ein Etalon oder eine Vorrichtung mit nichtebenen, einander gegen überliegenden Platten kann zur Linienauswahl und -verschmälerung verwendet werden, oder alternativ kann im hinteren Optikmodul 110 auch keine Linienverschmälerung oder Linienauswahl erfolgen. Im Falle der Verwendung eines totalreflektierenden Abbildungs systems kann der Laser für einen halbschmalbandigen Betrieb der art angeordnet werden, dass er eine Ausgangsstrahllinienbreite oberhalb von 0,5 µm hat, je nach der charakteristischen Breit bandbandbreite des Lasers, sodass eine zusätzliche Linienver schmälerung der ausgewählten Linie nicht verwendet werden würde, sei sie durch optische Elemente bewirkt oder durch Verringern des Gesamtdrucks in der Laserröhre.

Der Strahlaufweiter der obigen beispielhaften linienverschmä lernden optischen Elemente des Optikmoduls 110 umfasst vorzugs weise ein oder mehrere Prismen. Der Strahlaufweiter kann weitere strahlaufweitende optische Elemente wie etwa eine Linsenanord nung oder ein Linsenpaar mit einer konvergierenden und einer di vergierenden Linse umfassen. Das Gitter oder ein hochreflektie render Spiegel ist vorzugsweise derart drehbar, dass die in den Akzeptanzwinkel des Resonators reflektierten Wellenlängen ausge wählt oder abgestimmt werden können. Alternativ kann das Gitter oder ein weiteres optisches Element oder weitere optische Ele mente oder das gesamte Linienverschmälerungsmodul mittels Druck abgestimmt werden, so wie es in der Anmeldung 09/771,366 und dem Patent 6,154,470 beschrieben ist, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Das Gitter kann sowohl zum Aufweiten des Strahls zum Erreichen schmaler Bandbreiten verwendet werden, sowie vorzugsweise zum Rückreflektieren des Strahls zur Laserröhre zurück. Alternativ ist ein hochreflektie render Spiegel hinter dem Gitter angeordnet, der eine Reflexion von dem Gitter empfängt und in einer Littman-Anordnung zum Git ter zurückreflektiert, oder das Gitter kann auch ein Durchlass gitter sein. Es können auch ein oder mehrere strahlaufweitende Prismen verwendet werden, und auch mehr als ein Etalon, oder ei ne weitere interferometrische Vorrichtung können verwendet wer den.

Je nach der Art und dem Ausmaß der Linienverschmälerung und/oder der Auswahl und der erwünschten Abstimmung, und je nach dem be stimmten Laser, in den linienverschmälernde optische Elemente eingebaut werden, gibt es verschiedene alternative optische An ordnungen, die verwendet werden können. Zu diesem Zweck können diejenigen verwendet werden, die in den US-Patenten Nr. 4,399,540, 4,905,243, 5,226,050, 5,559,816, 5,659,419, 5,663,973, 5,761,236, 6,081,542, 6,061,382, 6,154,470, 5,946,337, 5,095,492, 5,684,822, 5,835,520, 5,852,627, 5,856,991, 5,898,725, 5,901,163, 5,917,849, 5,970,082, 5,404,366, 4,975,919, 5,142,543, 5,596,596, 5,802,094, 4,856,018, 5,970,082, 5,978,409, 5,999,318, 5,150,370 und 4,829,536 und dem deutschen Patent DE 298 22 090.3 beschrieben sind, und in irgendwelchen der hier oben und unten erwähnten Pa tentanmeldungen gezeigt sind, herangezogen werden, um eine li nienverschmälernde Anordnung zu erhalten, die in Verbindung mit einem bevorzugten Lasersystem verwendet werden kann, und jedes dieser Patentzitate wird hier durch Bezugnahme in die vorliegen de Anmeldung eingeschlossen.

ZUSÄTZLICHE LASERSYSTEMEIGENSCHAFTEN

Das Optikmodul 112 umfasst vorzugsweise eine Einrichtung zum Auskoppeln des Strahls 120, wie beispielsweise einen teilweise reflektierenden Resonatorreflektor. Der Strahl 120 kann auch sonstwie ausgekoppelt werden, beispielsweise durch einen im Re sonator befindlichen Strahlteiler oder einer teilweise reflek tierenden Oberfläche eines anderen optischen Elementes, und das optische Modul 112 würde in diesem Fall einen hochreflektieren den Spiegel umfassen. Das optische Steuermodul 114 steuert vor zugsweise die optischen Module 110 und 112, beispielsweise indem es Signale von dem Prozessor 116 empfängt und auswertet und eine Neuausrichtung, Gasdruckanpassungen in den Modulen 110, 112 oder Wiederanordnungsprozeduren auslöst (siehe die oben erwähnten An meldungen '353, '695, '277, '554 und '527).

Die Halogenkonzentration in der Gasmischung wird während des La serbetriebs durch Gaswiederauffüllvorgänge konstant gehalten, indem die Menge des Halogens in der Laserröhre für den hierin bevorzugten Excimer- oder Molekularfluorlaser wiederaufgefüllt wird derart, dass diese Gase in einem der in der Laserröhre 102 nach einer Neuauffüllungsprozedur gleichen vorbestimmten Ver hältnis aufrechterhalten werden. Außerdem können Gasinjizie rungsvorgänge wie etwa µHIs im Sinne der oben erwähnten '882- Anmeldung in vorteilhafter Weise in Mikrogasersetzungsprozeduren abgeändert werden derart, dass die Erhöhung der Energie des Aus gangslaserstrahls dadurch kompensiert werden kann, dass der Ge samtdruck verringert wird. Außerdem ist das Lasersystem vorzugs weise derart angeordnet, dass die Eingangsantriebsspannung der art gesteuert wird, dass die Energie des Ausgangsstrahls die vorbestimmte gewünschte Energie ist. Die Antriebsspannung wird vorzugsweise in einem kleinen Bereich HV_opt aufrechterhalten, während die Gasprozedur so vonstatten geht, dass die Gase aufge frischt werden und die mittlere Pulsenergie oder Energiedosis aufrechterhalten wird, beispielsweise durch das Steuern eines Ausgangsverhältnisses der Änderung der Gasmischung oder eines Verhältnisses der Gasströmung durch die Laserröhre 102. In vor teilhafter Weise erlauben es die hier dargestellten Gasprozedu ren, dass das Lasersystem in einem sehr kleinen Bereich um HVopt herum arbeitet, während weiterhin eine Steuerung der mittleren Pulsenergie und der Gaswiederauffüllung erzielt wird und die Gasmischungslebensdauer oder die Zeit zwischen Neuauffüllungen erhöht wird (siehe die US-Patentanmeldung Nr. 09/780,120, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird).

In sämtlichen oben und unten genannten Ausführungsformen ist das für irgendwelche streuenden Prismen, die Prismen irgendwelcher Strahlaufweiter, für Etalons oder weitere interferometrische Vorrichtungen, Laserfenster und den Auskoppler vorzugsweise ein solches, das bei Wellenlängen unterhalb von 200 nm hochtranspa rent ist, beispielsweise bei der Ausgangsemissionswellenlänge des Molekularfluorlasers von 157 nm. Die Materialien sind außer dem in der Lage, einer langfristigen Aussetzung von ultraviolet tem Licht mit minimalen Alterungseffekten standzuhalten. Bei spiele von solchen Materialien wie CaF₂, MgF₂, BaF₂, LiF und SrF₂ und in einigen Fällen mit Fluor dotiertem Quarz können verwendet werden. Es können ferner in sämtlichen Ausführungsformen viele optische Oberflächen, insbesondere diejenigen der Prismen, einen antireflektierenden Überzug auf einen oder mehreren optischen Oberflächen haben oder auch nicht, um die Reflexionsverluste zu minimieren und ihre Lebensdauer zu verlängern.

Außerdem wird in der Gaszusammensetzung für den Excimer- oder Molekularfluorlaser in den obigen Anordnungen entweder Helium, Neon oder eine Mischung aus Helium und Neon als Puffergas ver wendet. Bei Excimerlasern mit seltenen Gashaliden wird das Edel gas vorzugsweise auf einer Konzentration von etwa 1,0% in der Gasmischung gehalten. Die Konzentration des Fluors in der Gasmi schung liegt vorzugsweise zwischen 0,003% und etwa 1,0% und liegt vorzugsweise um 0,1% herum. Wenn der Gesamtdruck zum Ver schmälern der Bandbreite jedoch verringert wird, kann dann die Fluorkonzentration höher als 0,1% sein, wie sie etwa zwischen 1 und 7 mbar aufrechterhalten werden kann, und weiter bevorzugt um 3-5 mbar aufrechterhalten werden kann, ungeachtet des Gesamt drucks in der Röhre oder der prozentualen Konzentration des Ha logens in der Gasmischung. Der Zusatz einer Spurmenge von Xenon und/oder Argon und/oder Sauerstoff und/oder Krypton und/oder weiterer Gase (siehe die '025-Anmeldung) kann zum Erhöhen der Energiestabilität, der Burststeuerung und/oder der Ausgangsener gie des Laserstrahls verwendet werden. Die Konzentration von Xe non, Argon, Sauerstoff oder Krypton in der Mischung als Gaszu satz kann zwischen 0,0001% und 0,1% liegen und sollte vorzugs weise deutlich unter 0,1% liegen. Einige alternative Gasanord nungen, welche Spurengaszusätze umfassen, sind in der US-Patent anmeldung Nr. 09/513,025 und dem US-Patent Nr. 6,157,662 be schrieben, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegen den Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme ein geschlossen werden.

Einem linienverschmälernden Oszillator, wie er z. B. oben darge stellt ist, kann ein Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leis tung des Strahlausgangs des Oszillators folgen. Bevorzugte Ei genschaften des Aufbaus von Oszillator-Verstärker sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/599,130 und 60/228,184 beschrieben, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Der Verstärker kann derselbe sein oder auch eine getrennte Ent ladungskammer 102. Eine optische oder elektrische Verzögerung kann dazu verwendet werden, die elektrische Entladung am Ver stärker innerhalb der Reichweite des optischen Pulses vom Oszil lator zum Verstärker abzustimmen. Insbesondere in Bezug auf den F₂-Laser kann ein Molekularfluorlaseroszillator einen vorteil haften Ausgangskoppler mit einem Durchlassinterferenzmaximum bei λ₁ und einem Minimum bei λ₂ haben. Es wird ein Strahl von 157 nm aus dem Ausgangskoppler ausgekoppelt und trifft auf den Verstär ker dieser Ausführungsform auf, um die Leistung des Strahls zu erhöhen. Somit kann ein Strahl sehr schmaler Bandbreite mit ei ner hohen Unterdrückung der Sekundärlinie λ₂ und einer hohen Leistung (mit zumindest mehreren Watt bis mehr als 10 Watt) er reicht werden.

Während beispielhafte Zeichnungen und bestimmte Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung beschrieben und dargestellt wur den, ist es klar, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die bestimmten besprochenen Ausführungsformen be schränkt ist. Daher können die Ausführungsformen als illustrativ und nicht als einschränkend betrachtet werden, und es sollte klar sein, dass Variationen in diesen Ausführungsformen durch Fachleute des Gebiets erfolgen können, ohne dass der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird, wie er in den nachfolgen den Ansprüchen und deren Äquivalenten dargestellt ist.

Außerdem wurden in den nachfolgenden Verfahrensansprüchen die Vorgänge in ausgewählten alphabetischen Folgen angeordnet. Die Folgen wurden jedoch aus alphabetischen Einfachheitsgründen so ausgewählt und so geordnet und sollen nicht irgendeine besondere Ordnung zum Ausführung der Schritte, bis auf diejenigen Ansprü che, in denen eine besondere Ordnung der Schritte ausdrücklich durch einen Fachmann als notwendig dargestellt sind.

Claims

1. Excimer- oder Molekularfluorlaser, mit:
einer mit einer Gasmischung gefüllten Entladungskammer, die zumindest einen einen Halogen enthaltenden Stoff und ein Puffer gas enthält;
ein Paar länglicher Hauptentladungselektroden in der Entla dungskammer zum Bilden einer Entladung zwischen ihnen;
eine Gleitoberflächenvorionisierungseinheit in der Entladungs kammer mit einer länglichen dielektrischen Platte;
einem Entladungsschaltkreis zum Zuführen elektrischer Pulse in die Hauptentladungselektroden zum Erregen der Gasmischung, wobei der Entladungsschaltkreis ferner eine Entladungskapazitanz um fasst, die zwischen den Hauptentladungselektroden und einer Vor ionisierungskapazitanz eingebaut ist, die kleiner als die Entla dekapazitanz ist, die mit der Gleitoberflächenvorionisierungs einheit verbunden ist; und
einem Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls.

2. Laser nach Anspruch 1, in welchem die dielektrische Platte so ausgerichtet ist, dass ihre im Querschnitt lange Achse zwi schen im wesentlichen 30° und 90°, bezogen auf eine Richtung der Entladung, ausgerichtet ist.

3. Laser nach Anspruch 1, in welchem die dielektrische Platte so ausgerichtet ist, dass eine im Querschnitt lange Achse in ei nem Winkel, bezogen auf die Entladungsrichtung, ausgerichtet ist, die nicht kleiner als ein Winkel zwischen der Entladungs richtung und einer Richtung der Gasströmung von Gas ist, das in einen Entladungsbereich zwischen den Hauptentladungselektroden eintritt.

4. Laser nach Anspruch 1, in welchem die dielektrische Platte so ausgerichtet ist, dass eine im Querschnitt lange Achse im we sentlichen senkrecht zu einer Entladungsrichtung steht.

5. Laser nach Anspruch 1, in welchem die dielektrische Platte in der Nähe von einer der Hauptentladungselektroden angeordnet ist.

6. Laser nach Anspruch 1, in welchem die dielektrische Platte in der Nähe von einer der Hauptentladungselektroden angeordnet ist.

7. Laser nach Anspruch 6, in welchem die dielektrische Platte die eine der Hauptentladungselektroden mechanisch berührt.

8. Laser nach Anspruch 1, in welchem die dielektrische Platte so ausgerichtet ist, dass eine im Querschnitt lange Achse in ei nem Winkel zur Entladungsrichtung steht.

9. Laser nach Anspruch 8, in welchem ein Ende der dielektri schen. Platte in der Nähe von einer der Hauptentladungselektroden angeordnet ist.

10. Laser nach Anspruch 9, in welchem ein Ende der Platte eine der Hauptentladungselektroden mechanisch berührt.

11. Laser nach Anspruch 10, in welchem der Winkel im wesentli chen 90° ist.

12. Laser nach Anspruch 1, in welchem die Entladekapazitanz zwischen den Hauptelektroden eingebaut ist, ohne dass die Gleit oberflächenvorionisierungseinheit zwischen der Entladekapazitanz und irgendeiner der Hauptelektroden eingebaut ist, und wobei die Vorionisierungskapazitanz zwischen einer der Hauptelektroden oder der Gleitoberflächenvorionisierungseinheit eingebaut ist.

13. Laser nach Anspruch 12, in welchem die Gleitoberflächenvor ionisierungseinheit zwischen der Vorionisierungskapazitanz und der anderen der Hauptelektroden eingebaut ist.

14. Laser nach Anspruch 1, in welchem die Vorionisierungskapa zitanz durch einen oder mehrer Vorionisierungskondensatoren be reitgestellt ist, die eine von den Entladekondensatoren ver schiedene Größe haben, welche die Entladekapazitanz bereitstel len.

15. Laser nach Anspruch 1, in welchem die Entladekapazitanz die Vorionisierungskapazitanz über die Gleitoberflächenvorionisie rungseinheit umfasst.

16. Für eine selbstausgelöste UV-Vorionisierung eines aktiven Volumens eines mittels einer elektrischen Entladung wiederholt gepulsten Gaslasers gedachte Vorrichtung, die außerdem ein Elektrodensystem mit ihm verbundenen Kondensatoren umfasst, wobei zum Zwecke der Verbesserung der Ausgangscharakteristik des Lasers und der Wartungseigenschaften der Gasmischung, zum Ver ringern der Kontamination der Gaskavität und zum Erhöhen der Wartungsdauer von Bauteilen des laserelektrischen Entladungssys tems, und wobei die UV-Vorionisierung des aktiven Volumens durch UV-Bestrahlung aus einer Entladung über einer Oberfläche zumin dest einer dielektrischen Platte erfolgt, wobei diese Entladung während des Ladens von Entladekondensatoren, ausgehend von einem Niederspannungsanführende erzeugt wird, wobei die Platte in der Nähe oder auf einer Seite einer geerdeten Hauptentladungselekt rode, bezogen auf einen Entladungsbereich des Lasers, angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch nach Anspruch 16, in welcher in folge der Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums nur ein kleiner Anteil der Entladekondensatoren geladen wird, wäh rend der Rest mit der geerdeten Elektrode verbunden ist, ohne dass die dielektrische Platte dazwischen eingebaut ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch nach Anspruch 17, in welcher der Laser mit einer schmalen Öffnung von nicht mehr als 5 mm verse hen ist und eine hohe Pulswiederholungsfrequenz von zumindest 2 kHz aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch nach Anspruch 18, in welcher die Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums auf einer Seite der geerdeten Elektrode angeordnet ist.

20. Für eine selbstausgelöste UV-Vorionisierung eines aktiven Volumens eines mittels einer elektrischen Entladung wiederholt gepulsten Gaslasers gedächte Vorrichtung, die außerdem ein Elektrodensystem mit ihm verbundenen Kondensatoren aufweist, wobei zum Zwecke der Verbesserung der Ausgangscharakteristik des Lasers und der Wartungseigenschaften der Gasmischung, zum Ver ringern der Kontamination der Gaskavität und zum Erhöhen der Wartungslebensdauer von Bauteilen des laserelektrischen Entla dungssystems eine UV-Vorionisierung des aktiven Volumens mittels UV-Bestrahlung aus einer Entladung über einer Oberfläche zumin dest einer dielektrischen Platte erfolgt, wobei die Entladung während des Ladens von Entladekondensatoren, ausgehend von einem Niederspannungsspitzenende erzeugt wird, wobei infolge der Ent ladung über die Oberfläche des Dielektrikums nur ein schmaler Anteil der Entladekondensatoren geladen wird, wobei der Rest der geerdeten Elektrode verbunden ist, ohne dass die dielektrische Platte dazwischen eingebaut ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 21, in welcher der Laser mit ei ner schmalen Öffnung von nicht mehr als 5 mm versehen ist und eine hohe Pulswiederholungsfrequenz von mindestens 2 kHz aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, in welcher die Entladung über die Oberfläche des Dielektrikums auf einer Seite der geerdeten Elektrode angeordnet ist.