DE10140903A1

DE10140903A1 - Oszillator-Verstärker-System mit schmaler Bandbreite

Info

Publication number: DE10140903A1
Application number: DE2001140903
Authority: DE
Inventors: Klaus Vogler
Original assignee: Lambda Physik AG
Current assignee: Lambda Physik AG
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2002-05-08
Also published as: JP2002118318A

Abstract

Ein Molekularfluor-(F¶2¶-)Lasersystem umfaßt einen Pflanzenoszillator und einen Leistungsverstärker. Der Pflanzenoszillator umfaßt eine Laserröhre mit einer Mehrzahl von Elektroden darin, die mit einem Entladungsschaltkreis verbunden sind. Die Laserröhre ist Teil eines optischen Resonators zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien von um 157 nm herum. Die Laserröhre ist mit einer Gasmischung gefüllt, welche molekularen Fluor und ein Puffergas enthält. Alternativ wird eine eine Niederdruckpflanzstrahlung erzeugende Gaslampe verwendet. Die Gasmischung wird auf einen Druck unterhalb von dem, der zur Erzeugung einer Laseremission mit der ersten Linie um 157 nm führt, welcher eine natürliche Linienbreite von weniger als 0,5 pm aufweist. Der Laserverstärker verstärkt die Leistung des von dem Pflanzoszillator emittierten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

Description

HINTERGRUND 1. Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft Molekularfluorlaser, die um 157 nm herum emittieren, und sie betrifft insbesondere einen Molekularfluor laseroszillator mit schmaler Charakteristika-Bandbreite, wel cher auch mit niedriger spektraler Reinheit emittiert, welchem ein Verstärker zum Erhöhen der Energie des emittierten Laser strahls auf eine gewünschte Leistung für einen Anwendungsprozeß folgt.

2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

Zum Erzeugen brechender optischer Projektionslinsen, die für die 157 nm-Lithographie verwendbar sind, ist beim F₂-Laser eine Emission mit extrem schmaler Bandbreite erforderlich. Neueste Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einem F₂-Laser unter normalen Betriebsbedingungen die natürliche Bandbreite der Emission um 0,60 ± 0,10 pm liegen kann. Ferner ist eine Linien verschmälerung bis auf 0,15 pm mittels spezieller Resonator entwürfe unter Einschluß empfindlicher optischer Elemente möglich. Die Verwendung derartiger optischer linienverschmä lernder Resonatoren bewirkt, daß die Ausgangsenergie deutlich unter ≦ 1 mJ fällt. Zum Erhalten einer gewünschten Ausgangs energie, z. B. um 10 mJ herum, besteht eine Lösung darin, ein Oszillator-Verstärker-Design zu verwenden (siehe die US-Patent anmeldung Nr. 09/599,130, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist und hier durch Bezug nahme eingeschlossen wird).

Das vorteilhafte Oszillator-Verstärker-Design, welches in der '130-Anmeldung beschrieben ist, stellt einen Laserstrahl mit sehr schmalen Bandbreiten bei gewünschten Energien für einen Anwendungsprozeß wie etwa Photolithographie dar. Die Verwendung des in der '130-Anmeldung dargestellten Designs umfaßt auch eine Synchronisierung von zwei Lasersystemen, z. B. den Oszilla tor und den Verstärker parallel zueinander, welche teuer sein kann, dazu neigt, eine Menge Raum einzunehmen und unter be stimmten Umständen unzuverlässig sein kann. Vorläufige Experi mente haben gezeigt, daß die in der '130-Anmeldung beschriebene Oszillator-Verstärker-Stufe einen für eine Anwendungsverarbei tung vorteilhaften 157 nm-Laserstrahl bereitstellen kann. Das Design kann jedoch unter manchen Umständen eine vergleichsweise nachteilige wirtschaftliche Lösung darstellen, bezogen auf Systeme, die die natürliche Emissionsbandbreite des F₂-Lasers zur Verwendung mit einem Abbildungssystem verwenden, welches ein katadioptrisches Design aufweist.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompakteres, ökonomisches Molekularfluorlasersystem bereitzu stellen, daß einen Strahl um 157 nm emittiert, der eine schmale Bandbreite und eine ausreichende Leistung für eine Anwendungs verarbeitung aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der obigen Aufgabe wird ein Molekularfluor- (F₂-)Lasersystem bereitgestellt, das einen Pflanzoszillator und einen Leistungsverstärker umfaßt. Der Pflanzoszillator umfaßt eine Laserröhre mit mehreren Elektroden in ihr, die mit einem Entladungsschaltkreis verbunden sind. Die Pflanzstrahlung kann alternativ durch eine Excimerlampe bereitgestellt werden, die vorzugsweise auf niedrigem Druck gehalten wird. Die Laserröhre ist Teil eines optischen Resonators zum Erzeugen eines Laser strahls mit einer ersten Reihe von mehreren charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum. Die Laserröhre ist mit einer Gasmischung gefüllt, welche molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt. Die Gasmischung liegt auf einem Druck unterhalb dem, der zu einer Erzeugung einer Laseremission unter Einschluß der ersten Linie um 157 nm mit einer natürlichen Linienbreite von weniger als 0,5 pm liegt, ohne daß ein zusätzliches linienver schmälerndes optisches Bauteil zum Verschmälern der ersten Linie bereitgestellt wird. Der Leistungsverstärker erhöht die Leistung des durch den Pflanzoszillator emittierten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

Ferner wird ein Molekularfluorlasersystem bereitgestellt, das eine mit einer Gasmischung gefüllte Entladungsröhre umfaßt, welche molekularen Fluor und ein Puffergas, mehrere Elektroden in der Entladungskammer und die mit einem Entladungsschaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden sind, einen Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Reihe von mehreren charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum und einen Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des durch den Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsverarbeitungen umfaßt. Die Gasmischung hat einen Gesamtdruck, der ausreichend niedrig ist, daß der Laserstrahl die erste Reihe um 157 nm mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt, während der Resonator kein zusätzliches linienverschmälerndes optisches Bauteil zum weiteren Verschmä lern der Linienbreite der ersten Linie umfaßt.

Ferner wird ein Molekularfluorlasersystem bereitgestellt, das eine erste Entladungsröhre umfaßt, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, welche molekularen Fluor und ein Puffergas, mehre re Elektroden in der Entladungskammer, die mit einem Entla dungsschaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden sind, einen Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Reihe mehrerer charakteristischen Emissionslinien um 157 nm und einen Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine erwünschte Leistung für Anwendungsprozesse umfaßt. Der Resonator umfaßt zumindest ein linienverschmälerndes optisches Bauteil zum Verschmälern einer Linienbreite der ersten Linie um 157 nm herum. Die Gasmischung hat einen Gesamtdruck, der ausreichend niedrig ist, daß die erste linienverschmälernde Linie eine Linienbreite von weniger als 0,2 pm aufweist.

Ferner wird ein Molekularfluorlasersystem bereitgestellt, das eine Entladungsröhre enthält, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, welche molekularen Fluor und ein Puffergas, mehrere Elekt roden in der Entladungskammer, die mit einem Entladungsschalt kreis zum Erregen der Gasmischung verbunden sind, einen Resona tor zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Reihe von mehreren charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum, eine Gashandhabungseinheit, die mit der Entladungsröhre verbun den ist, um Gas zwischen der Entladungsröhre und der Gashandha bungseinheit durchzuleiten, einen Prozessor zum Steuern der Gasströmung zwischen der Gashandhabungseinheit und der Entla dungsröhre zum Zwecke der Steuerung einer oder mehrerer mit der Gasmischung verbundener Parameter und einen Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse umfaßt. Die Gasmischung hat einen Gesamtdruck, der ausreichend niedrig ist, daß der Laserstrahl die erste Linie um 157 nm herum umfaßt, welche eine Linienbreite von weniger als 0,5 pm aufweist.

Ferner wird ein Molekularfluorlasersystem bereitgestellt, das eine Entladungsröhre umfaßt, welche mit einer Gasmischung gefüllt ist, die molekularen Fluor und ein Puffergas, mehrere Elektroden in der Entladungskammer, die mit einem Entladungs schaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden sind, einen Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Reihe von mehreren charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum, eine mit der Entladungsröhre verbundene Gashandhabungs einheit zum Durchleiten von Gas zwischen der Entladungsröhre und der Gashandhabungseinheit und einen Prozessor zum Steuern der Gasströmung zwischen der Gashandhabungseinheit und der Entladungsröhre zum Steuern ein oder mehrerer Parameter, die mit der Gasmischung verbunden sind, umfaßt. Die Gasmischung hat einen Gesamtdruck, der ausreichend niedrig ist, daß der Laser strahl die erste Linie um 157 nm mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt.

Ferner wird ein Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines Excimer- oder Molekularfluorlasersystems bereitgestellt, das die Schritte des Betreibens des Lasersystems, des Überwachens der Bandbreite eines Ausgangsstrahls des Lasersystems, des Steuerns eines Gasmischungsdrucks innerhalb einer Laserröhre des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck, der ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine erste Reihe von mehre ren charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt, und des Verstärkens des Ausgangsstrahls zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine erwünschte Leis tung für Anwendungsverarbeitungen umfaßt.

Es wird ferner ein Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines Excimer- oder Molekularfluorlasersystems bereitgestellt, das das Betreiben des Lasersystems, das Überwachen der Bandbreite eines Ausgangsstrahls des Lasersystems und des Steuerns eines Gasmischungsdrucks in einer Laserröhre des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck umfaßt, der ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine erste Reihe mehrerer charakteristi scher Emissionslinien um 157 nm mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt.

Ferner wird auch ein Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines Excimer- oder Molekularfluorlasersystems bereitgestellt, das das Betreiben des Lasersystems und des Steuerns eines Gasmischungsdrucks in einer Laserröhre des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck umfaßt, der ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine erste Reihe von mehreren charakte ristischen Emissionslinien um 157 nm mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt.

Ein Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines einen Excimer- oder Molekularfluorlaserstrahls erzeugenden Systems mit einer Niedrigdruckgaslampe und einem optischen Verstärker wird eben falls bereitgestellt, welches das Betreiben des Lasersystems, das Überwachen der Bandbreite der durch die Lampe emittierten Strahlung, des Steuerns eines Gasmischungsdrucks in der Gaslam pe des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck, der ausrei chend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine Linie mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm und des Verstärkens der durch die Gaslampe emittierten Strahlung zum Erhöhen der von der Lampe erzeugten Leistung des Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsverarbeitungen umfaßt.

Ferner wird ein Excimer- oder Molekularfluor-(F₂-)Lasersystem bereitgestellt, das eine eine Pflanzstrahlung erzeugende Exci mer- oder Molekularfluorgaslampe umfaßt, die mit einer Gasmi schung gefüllt ist, die zumindest molekularen Fluor und einen Leistungsverstärker umfaßt. Die Gasmischung liegt auf einem Druck unterhalb von dem, der zur Erzeugung einer Emission von Pflanzstrahlung umfaßt, die eine natürliche Linienbreite von weniger als 0,5 pm aufweist. Der Leistungsverstärker erhöht die Leistung der von der eine Pflanzstrahlung erzeugenden Gaslampe emittierten Strahlung auf eine erwünschte Leistung für Anwen dungsprozesse.

Ferner wird auch ein Molekularfluor-(F₂-)Lasersystem bereitge stellt, das eine eine Pflanzstrahlung erzeugende Molekular fluorgaslampe umfaßt, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, die zumindest molekularen Fluor und einen Leistungsverstärker umfaßt. Die Gasmischung liegt auf einem Druck unterhalb von dem, der zur Erzeugung einer Emission von Pflanzstrahlung um 157 unter Einschluß einer Linie mit einer natürlichen Linien breite von weniger als 0,5 pm führt. Der Leistungsverstärker erhöht die Leistung der Linie auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch einen Molekularfluorlaser, der einen 157 nm-Strahl emittiert, der eine ausgewählte Linie mit einer natürlichen Bandbreite von ungefähr 0,6 pm ± 0,1 pm bei einer typischen Energie von um 10 mJ herum umfaßt, und der einen Gasmischungsdruck oberhalb von 2500 mbar aufweist.

Fig. 2 stellt schematisch einen Molekularfluorlaser dar, der einen 157 nm-Strahl emittiert, der eine ausgewählte und eine linienverschmälernde Linie mit einer Band breite unterhalb von 0,5 pm, beispielsweise um 0,2 pm herum, bei einer typischen Energie von um 1 mJ herum umfaßt.

Fig. 3 stellt schematisch einen Molekularfluorlaser mit einer Oszillator-Verstärker-Anordnung zum Erzeugen eines 157 nm-Strahls dar, der eine ausgewählte und eine linienverschmälernde Linie umfaßt, welche eine Bandbreite unterhalb von 0,5 pm, beispielsweise um 0,2 pm herum bei einer Energie von um 10 mJ umfaßt.

Fig. 4 stellt schematisch einen Molekularfluorlaser mit einer Niedriggasdruck-Pflanzoszillator-Verstärker- Anordnung zum Erzeugen eines 157 nm-Strahls dar, der eine ausgewählte Linie umfaßt, welche eine Bandbreite unterhalb von 0,5 pm, beispielsweise um 0,2 pm herum bei einer Energie von um 10 mJ umfaßt.

Fig. 5a ist eine qualitative Darstellung der Bandbreite und spektralen Reinheit des von dem Molekularfluorlaser aus Fig. 3 emittierten Strahls,

Fig. 5b ist eine qualitative Darstellung der Bandbreite und spektralen Reinheit des von dem Molekularfluorlaser aus Fig. 4 emittierten Strahls.

Fig. 6a stellt qualitativ ein Molekularfluorlaseremissions spektrum dar, wobei der F₂-Laser auf einem verringer ten Gasdruck von 1600 mbar betrieben wird und eine Bandbreite um weniger als 0,47 pm ohne Entfaltung der Gerätefunktion des Spektrometers hat.

Fig. 6b stellt qualitativ ein Emissionsspektrum eines Moleku larfluorlasers dar, wobei der F₂-Laser bei einem Gas druck zwischen 2500 und 3000 mbar betrieben wird und eine Bandbreite von um 1 pm hat.

Fig. 7 stellt eine Abhängigkeit der Bandbreite einer F₂- Laseremission des Gesamtdrucks der Lasergasmischung in der Laserröhre dar und zeigt eine Verringerung der Bandbreite mit einer Verringerung in Gesamtlasergas mischungsdrücken bei einer näherungsweise konstanten Fluor-Puffergas-Aufteilung.

Fig. 8 zeigt schematisch ein vollständiges Molekularfluorla sersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.

EINSCHLUSS DURCH BEZUGNAHME

Es folgt eine Auflistung von Zitaten, die zusätzlich zu den oben im Abschnitt betreffend den Hintergrund der Erfindung und die Abschnitte für die Zusammenfassung des Hintergrunds und der Erfindung selbst, die hier durch Bezugnahme in die ausführliche Beschreibung der unten genannten bevorzugten Ausführungsformen eingeschlossen werden insofern, als sie alternative Ausfüh rungsformen von Elementen oder Merkmalen der bevorzugten Aus führungsformen offenbaren, die sonst nicht ausführlich dar stellt werden. Es kann ein einzelnes dieser Zitate oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser herangezogen werden, um eine Abwandlung der in der unten ausführlichen Beschreibung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zu erhalten. Weite re Patente, Patentanmeldungen und Nicht-Patent-Zitate werden in der geschriebenen Beschreibung angeführt und ebenfalls durch Bezugnahme in die bevorzugte Ausführungsform eingeschlossen, mit derselben Wirkung, wie sie soeben unter Bezug auf die folgenden Zitate beschrieben wurde:
Die US-Patentanmeldungen Nr. 09/453,670, 09/447,882, 09/317,695, 09/512,417, 09/599,130, 09/598,552, 09/695,246, 09/712,877, 09/574,921, 09/738,849, 09/718,809, 09/733,874 und 09/780,124, 60/267,567, 09/883,128, 60/212,257, 09/791,431 und 09/771,013, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind;
den US-Patenten Nr. 6,154,470, 6,157,662, 6,219,368, 5,150,370, 5,596,596, 5,642,374, 5,559,816 und 5,852,627, 6,005,880 und 5,901,163; und
sämtlichen Patenten, Patentanmeldungen und Nicht-Patent- Zitaten, die in der Hintergrundbeschreibung oder der ausführli chen Beschreibung dieser Anmeldung erwähnt sind; und
K. Vogler, "Advanced F₂-laser for Microlithography", Pro ceedings of the SPIE 25^th Annual International Symposium an Microlithography, Santa Clara, Feb. 28-Mar 3, 2000, p. 1515; und
dem europäischen Patent Nr. EP 0 472 727 B1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORME

Es wird hier anerkannt, daß die natürliche Bandbreite der F₂- Laserstrahlung wesentlich von dem Gesamtgasdruck in der Laser röhre abhängt (siehe die US-Patentanmeldung Nr. 09/883,128, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird). Die Verringerung des Gesamtdrucks des Lasergases ausgehend von z. B. 3000 mbar (welches eine typische Betriebsbedingung reprä sentiert) auf 1500 mbar herunter oder sogar auf 1000 mbar herunter, erzeugt eine vorteilhafte Verringerung der natürli chen Bandbreite der Emission des F₂-Lasers gemäß einer hier bevorzugten Ausführungsform. Bei einer Alternative zu vielen der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen wird eine molekularen Fluor, vorzugsweise bei niedrigem Druck, enthalten de Lampe verwendet, um eine Pflanzstrahlung bei einer schmalen Bandbreite zu erzeugen. Diese alternative Ausführungsform kann verwendet werden, um schmalbandige Strahlung um 157 nm herum zu erzeugen, und sie kann auch verwendet werden, um schmalbandige Strahlung um 193 nm oder 248 nm zu erzeugen, indem eine Lampe mit einer Gasmischung verwendet wird, welche eine geeignete Menge an Argon bzw. Krypton enthält. Die natürliche oder cha rakteristische Bandbreite einer spektralen Emissionslinie um 157 nm eines F₂-Lasers kann vorteilhafterweise auf diese Weise auf 0,4 pm oder sogar noch weiter auf 0,2 pm oder 0,1 pm herun ter verringert werden. Diese Bandbreiten liegen im Bereich von Bandbreiten, die zusammen mit brechenden optischen Linsenanord nungen verwendet werden können, welche entweder zwei verschie dene Materialien für eine chromatische Korrektur für eine Strahlung mit 0,4 pm oder eine geringer belichtende Strahlung (z. B. CaF₂ und BaF₂) oder nur ein einzelnes optisches Material (z. B. CaF₂) für 0,2 pm oder Strahlung mit einer geringeren Belichtung enthalten.

Diese Druckverringerung wird durch einen Abfall in der Aus gangsenergie begleitet, welche eine Energieverringerung um einen Faktor von 10 oder mehr sein kann. Es wird hier daher ferner anerkannt, daß ein Verstärker verwendet werden kann, um einen Strahl zu erzeugen, der eine ausreichende Energie hat. Es wird hier ferner anerkannt, daß die teueren und gelegentlich unzuverlässigen optischen Bauteile, die typischerweise verwen det werden, um eine sehr schmale Bandbreite zu erzeugen, wegge lassen werden können, und daß die aus einer F₂-Laserröhre bei niedrigem Gasdruck ohne linienverschmälernde optische Elemente emittierte Pflanzstrahlung innerhalb einer zweiten Röhre auf ein Niveau erhöht werden kann, die für die Anwendung in der 157 nm-Lithographie erwünscht ist. Bei der oben erwähnten alterna tiven Ausführungsform, in der eine Niederdrucklampe verwendet wird, um die in dem Verstärker zu verstärkende Pflanzstrahlung bereitzustellen, wobei der Verstärker in der Tat die von der Lampe emittierte Pflanzstrahlung auf die erwünschte Leistung für eine lithographische Verarbeitung bei 157 nm, 193 nm oder 248 nm verstärkt. Ein bedeutender Vorteil besteht darin, daß nur eine sehr einfache, kleine, nicht so teuere Niederdruckent ladungsröhre oder -lampe verwendet wird, um eine Gasemission eines F₂-Lasers mit sehr schmaler Linienbreite zu erzeugen, die als Pflanzstrahlung für eine große Verstärkerstufe dient. Ferner kann eine Verwendung von derartigen linienverschmälern den optischen Elementen oder auch einzelnen davon eingesetzt werden, um die Linienbreite falls gewünscht ferner zu verrin gern. Unsere eigenen Messungen haben gezeigt, daß bereits eine Pflanzenergie von ungefähr 100 µJ ausreichend ist, um in der Verstärkerstufe wirksam auf bis zu 10 mJ verstärkt zu werden. Selbst wenn es ein Verstärker-Lasersystem von üblichen großen Abmessungen mit nur Niederdruck-Pflanzentladung ist, ist es in vorteilhafter Weise nicht sehr viel teuerer als ein normal großer Einstufen-Oszillator selbst.

Gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine sehr schmalbandige F₂-Laseremission von ≦ 0,4 pm oder ≦ 0,2 pm etc. mit ausreichender Leistung ohne große und teuere Bemühungen zu erzeugen, welches üblicherweise zwei sperrige Laser umfassen würde, wobei einer als linienver schmälernder Oszillator und der andere als Leistungsverstärker dienen würde. Bei der Anwendung dieser bevorzugten Ausführungs form wird ein leistungsstarker Laserverstärker (von üblicher Laserabmessung) mit einer kleinen, wenig teueren Laserentla dungsröhre kombiniert, welche dieselbe F₂-Lasergasmischung wie der sperrige Laser enthält, und dies bei einem untypisch nied rigen Druck, der dazu dient, die sehr schmale Bandbreite zu erzeugen, die erwünscht wird, ohne daß zusätzliche linienver schmälernde optische Bauteile in dem Laserresonator vorgesehen sind. Ferner kann diese kleine und oft einfache Entladungsröhre in vorteilhafter Weise in ein Lasergehäuse des Verstärkers eingebaut werden. Somit hat man im wesentlichen nur ein Laser system, das diese vorteilhafte sehr schmalbandige F₂- Laseremission bei ausreichender Energieerzeugung. Ein derarti ges System ist in vorteilhafter Weise mit einem gewöhnlichen Einstufen-Oszillator-Design für katadioptrische optische Pro jektionssysteme wettbewerbsfähig. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann ein linienverschmälernder Oszillator mit einem verringerten Gasmischungsdruck zum weiteren Verschmälern der Linienbreite einer 157 nm-Linie der F₂-Laseremission ver wendet werden.

Fig. 1 stellt schematisch einen Molekularfluorlaser dar, der einen 157 nm-Strahl emittiert, welcher eine ausgewählte Linie mit einer natürlichen Linienbreite von um 0,6 pm ± 0,1 pm bei einer typischen Energie von zwischen 1 bis 15 mJ und weiter insbesondere vorzugsweise um 10 mJ umfaßt und einen Gasmi schungsdruck oberhalb von 2500 mbar aufweist. Der in Fig. 1 gezeigte Oszillator kann bei einem verringerten Gasmischungs druck zum Erzeugen eines 157 nm-Strahls bei einer verringerten Linienbreite gemäß einer bevorzugten Ausführungsform betrieben werden.

Nur zu Fig. 1: Dort ist ein einstufiger F₂-Laser (nur Oszilla torvariante), der eine natürliche Bandbreite mit einem üblichen Energieniveau von z. B. 10 mJ emittiert schematisch gezeigt. Der gezeigte F₂-Laser umfaßt eine Laserkammer 1, die eine F₂-Laser gasmischung enthält, welche molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt. Die Gasmischung kann auf einem Normaldruck um 2500 bis 3000 mbar liegen oder kann bei verringertem Druck gemäß einer hier bevorzugten Ausführungsform betrieben werden. Der in Fig. 1 gezeigte F₂-Laser umfaßt auch eine Linienauswahleinheit 2, die eine optische Dispersionsanordnung, z. B. ein Dispersions prisma enthält, während alternative oder zusätzliche optische Elemente wie etwa ein Gitter, eine interferometrische Vorrich tung, wie etwa ein Etalon, oder eine Vorrichtung mit nicht parallelen Platten, wie sie in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/715,803 und/oder 60/280,398 beschrieben sind, umfassen kann, die demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Die Linienauswahleinheit 2 kann für eine Mehrfachli nienemission um 157 nm weggelassen werden, und falls sie ver wendet wird, wäre sie vorzugsweise so ausgelegt, daß eine Hauptlinie um 157,63 nm ausgewählt würde. Der in Fig. 1 sche matisch gezeigte F₂-Laser umfaßt ferner einen Auskopplerspiegel 3, einen Laserentladungsschaltkreis und einen Festkörperpulser 4 sowie einen hochreflektierenden Spiegel 5, auch wenn Alterna tiven zu dem teilweise reflektierenden Ausgangskoppler 3 und dem HR-Spiegel 5 bereitgestellt werden können, wie es unten unter Bezug auf Fig. 8 besprochen wird.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Molekularfluorlaser, der einen 157 nm-Strahl emittiert, welcher eine ausgewählte und linien verschmälernde Linie umfaßt, welche eine Bandbreite unterhalb von 0,5 pm, beispielsweise von etwa 0,2 pm bei einer typischen Energie von um 1 mJ, selbst wenn der Gasmischungsdruck bei 2500 bis 3000 mbar liegt, auch wenn der Gasmischungsdruck gemäß einer hier bevorzugten Ausführungsform verringert werden kann. Unter Bezug auf Fig. 2: Dort ist ein einstufiger F₂-Laser (nur Oszillator) gezeigt. Der in Fig. 2 schematisch gezeigte F₂- Laser umfaßt die Laserkammer 1, den Entladungsschaltkreis und das Festkörperpulsermodul 4 sowie den Ausgangskoppler 3, und zwar vorzugsweise dieselben oder ähnliche wie diejenigen, die unter Bezug auf Fig. 1 oben beschrieben wurden (siehe die unten unter Bezug auf Fig. 8 gegebene Diskussion für mehr Details des bevorzugten Systems). Der optische Resonator umfaßt ein ausgeklügeltes optisches Design mit einem speziellen li nienverschmälernden Modul 12, welches im Vergleich zu dem Design aus Fig. 1 komplizierte und teuere optische Bauteile umfaßt (auch wenn die Stabilität dieser speziellen optischen Elemente, z. B. Gittern, Etalons etwas niedriger als 157 nm sein kann). Das Modul 12 kann zur Linienauswahl einer einzelnen Linie zusätzlich zu der Linienverschmälerung der ausgewählten Linie ausgelegt sein, oder es kann so ausgelegt sein, daß nur eine (oder mehrere) der Emissionslinien um 157 nm herum ver schmälert werden. Die vielen Bauteile, einschließlich Prismen, die in den Strahlpfad des Resonators des Systems aus Fig. 2 eingebaut werden, erzeugen größere Verluste als das in Fig. 1 gezeigte einfache Design. Daher wird die gesamte Ausgangsener gie in jedem Element verringert, die für eine verbesserte Linienverschmälerung verwendet wird.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Molekularfluorlaser mit einer Oszillator-Verstärker-Anordnung zum Erzeugen eines 157 nm- Strahls mit einer ausgewählten und linienverschmälernden Linie, die eine Bandbreite von unterhalb 0,5 pm hat, beispielsweise von um 0,2 pm, und dies bei einer Energie von zwischen ein 1 bis 15 mJ und insbesondere vorzugsweise von um 10 mJ. Die Anordnung aus Fig. 3 kann die gleiche sein wie die unter Bezug auf Fig. 2 beschriebene oder ihr ähnlich sein, nur daß die Anordnung von Fig. 3 einen Leistungsverstärker 14 zum Erhöhen der Energie des von dem Oszillator emittierten Strahls umfaßt.

Unter Bezug auf Fig. 3: Dort ist eine Oszillator-Verstärker- Anordnung eines F₂-Lasersystems (Zweistufen-F₂-Lasersystem) schematisch gezeigt. Der gezeigte Oszillator umfaßt die Laser kammer 1, den Entladungsschaltkreis mit dem Festkörperpulsermo dul 4, den Ausgangskoppler 3 und das Linienverschmälerungsmodul 12, die oben unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurden. Die Niedrigniveau-Ausgangsenergie des Oszillators, der das Linien verschmälerungsmodul 12 enthält, wird in einem nachfolgenden F₂-Verstärker, welcher eine getrennte Verstärkerkammer 14 und einen Entladungsschaltkreis 16 enthält, auf das gewünschte Niveau, z. B. auf 1 bis 15 mJ, und insbesondere auf ein Niveau um vorzugsweise 10 mJ verstärkt, das für Lithographie-Anwen dungen typisch ist. Die Gasmischung in der Oszillatorkammer 1 und der Verstärkerkammer 14 kann bei dem normalen Lasergas druck, z. B. P = 2500 bis 3000 bis 4000 mbar betrieben werden, oder der Gasdruck, insbesondere in der Oszillatorkammer 1, kann ein verringerter Druck sein. Beide einzeln entworfene und verbesserte Entladungsschaltkreise 4 und 16 (die beide vorzugs weise ein Festkörperpulsermodul umfassen) sind genau synchroni siert, z. B. durch ein Synchronisierungsmodul 7 innerhalb eines Bereichs von ≦ 2 µs (siehe das US-Patent Nr. 6,005,880 und die US-Patentanmeldung Nr. 60/204,095, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden). Sowohl eine unzuverlässige Synchronisierung und eine starke spontane Emis sion der Oszillatorstufe kann eine starke Hintergrundstrahlung des verstärkten schmalbandigen Signals bewirken, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Somit kann das gesamte System sehr teuer sein, indem es im wesentlichen zwei vollständige Laser systeme umfaßt, sehr sperrig, und es erzeugt einen Ausgang mit schmaler Linie mit etwas schlechter spektraler Reinheit. Zusam menfassend kann das in Fig. 3 schematisch gezeigte System nicht im Wettbewerb gegen z. B. das in Fig. 1 gezeigte System bestehen, welches die natürliche Bandbreite für katadioptrische Linsensysteme verwendet, auch wenn eine schmale Linienbreite mit einer gewünschten Leistung erreicht werden kann, z. B. 10 mJ für Lithographie-Anwendungen.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Molekularfluorlaser mit einer Niedriggasdruck-Pflanzoszillator-Verstärker-Anordnung zum Erzeugen eines 157 nm-Strahls mit einer Linie, die eine natür liche Linienbreite unterhalb von 0,5 pm, beispielsweise von etwa 0,2 pm bei einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ und insbesondere vorzugsweise um 10 mJ für Lithographie-Anwendungen hat. Unter Bezug auf Fig. 4 ist eine quasi Einstufenverstär kungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Es wird nur ein Lasermodul mit einer kleinen Pflanzröhre 18, die einen niedrigen Gasmischungsdruck hat, verwendet. Die Niederdruckpflanzröhre, die z. B. einen Druck von weniger als 2000 mbar und vorzugsweise weniger als 1000 bis 1500 mbar hat, und welche dieselbe Lasergasmischung wie das Verstärkungslaser modul (Verstärker) enthält, z. B. F₂ (5% in Neon oder Helium) : Neon oder Helium = (1 bis 2)% : (99 bis 98)%, nur bei einem wesentlich niedrigeren Druck mit einer sehr schmalen Bandbrei te, die z. B. kleiner als 0,5 pm und vorzugsweise kleiner als 0,2 pm oder weniger ist, und zwar der Emissionslinie von nähe rungsweise 157,6309 nm. Diese Strahlung wird in dem Normal druckverstärkermodul mit der Verstärkerkammer 14 und dem Entla dungsschaltkreis 20, der vorzugsweise P = 2500 bis 4000 mbar (selbe Gasmischung) auf ein Niveau von 1 bis 15 mJ und insbe sondere vorzugsweise um 10 mJ verstärkt. Da die Starknieder druckpflanzstrahlung nur um etwa 100 µJ liegen muß, um ausrei chend verstärkt werden zu können, ist ein Verstärkungsfaktor von 100 oder mehr in vorteilhafter Weise mit dem System der bevorzugten Ausführungsform leicht erzielbar. Die Niederdruck entladungsröhre oder das Niederdruckentladungsmodul ist in vorteilhafter Weise kompakt. Daher wird das Hintergrundstrah lungsniveau der Strahlung, die in den Verstärker aus der klei nen Röhre 18 eintritt, gegenüber der von dem System aus Fig. 3 erzeugten stark verringert. Die Pflanzröhre 8 kann in ähnlicher Weise vorentladen werden wie die Vorionisierung einer typischen Excimer-Entladungsröhre, z. B. durch einen getrennten Teil 22 des Verstärkerentladungsmoduls 20. Das System kann ohne das Synchronisierungsmodul 7 der Anordnung aus Fig. 3 betrieben werden. Ein HR-Spiegel 24 stellt eine Laseremission nach hinten bereit.

Fig. 5a und Fig. 5b sind qualitative Darstellungen der Band breite und der spektralen Reinheit des von dem Molekularfluor laser aus den Fig. 3 bzw. 4 emittierten Strahls. Unter Bezug auf die Fig. 5a und 5b: Dort sind die spektrale Reinheit beider in den Fig. 3 und 4 dargestellten Verstärkeraufbauten gezeigt. Eine starke Hintergrundstrahlung der Hochdruck-Lang verstärkerlänge (Lasermodul mit üblichen Abmessungen) erzeugt einen starken ASE-Hintergrund in dem verstärkten Ausgang der schmalbandigen Emission für das System von Fig. 3, wie es in Fig. 5a gezeigt ist.

Fig. 5b stellt hingegen den Ausgang des Systems aus Fig. 4 dar. Das kleine Niederdrucksubmodul, das als Pflanzquelle für den nachfolgenden Verstärker dient, emittiert keine wesentliche Hintergrund-ASE-Strahlung, die in dem Hochdruckverstärker zusammen mit der schmalbandbreitigen Emission verstärkt werden könnte. Daher ist die spektrale Reinheit des in Fig. 4 schema tisch dargestellten schmalbandigen Emissionsaufbaus mit ver nachlässigbarem ASE-Niveau für lithographische Anwendungen vorteilhaft.

Fig. 6a stellt quantitativ ein Molekularfluorlaseremissions spektrum dar, in welchem der F₂-Laser bei einem verringerten Gasdruck von 1600 mbar betrieben wird, und welches eine Band breite um weniger als 0,47 pm ohne Entfaltung der Gerätefunk tion des Spektrometers hat. Fig. 6b stellt hingegen schema tisch ein Molekularfluorlaseremissionsspektrum dar, wobei der F₂-Laser bei einem Gasdruck zwischen 2500 bis 3000 mbar betrie ben wird und eine Bandbreite von um 1 pm hat.

Fig. 7 stellt eine Abhängigkeit der Bandbreite einer F₂-Laser emission vom Gesamtdruck der Lasergasmischung in der Laserröhre dar und zeigt eine Verringerung der Bandbreite (oder FWHM der Hauptlinie um 157,63 nm) mit einer Verringerung des Gesamtla sergasmischungsdruck bei einer näherungsweise konstanten Fluor- Puffergas-Aufteilung dar. Die Gasmischung des bei der Messung des Graphen aus Fig. 7 verwendeten F₂-Lasers bestand aus F₂ (5% in Neon) : He = (1 bis 2% : 99 bis 98%) für einen Gasdruck von etwa 4000 bis 1500 mbar, wie es gezeigt ist. Bei einem Gasdruck von etwa 4000 mbar wird die Bandbreite um etwa 1,2 pm beobachtet. Bei einem Gasdruck von etwa 3000 mbar wird die Bandbreite um etwa 0,8 pm beobachtet. Bei einem Gasdruck von etwa 2000 mbar wird die Bandbreite um etwa 0,6 pm beobachtet. Bei einem Gasdruck von 1500 mbar wird die Bandbreite um etwa 0,4 pm beobachtet. Bei einem Gasdruck von weniger als 1000 mbar wird die Bandbreite um etwa 0,3 pm beobachtet. Bei einem Gas druck von etwa 800 mbar wird die Bandbreite um etwa 0,2 pm beobachtet. Bei einem Gasdruck von etwa 600 mbar wird die Bandbreite um etwa 0,15 pm beobachtet. Es ist zu sehen, daß die Bandbreite gegen den Gesamtdruck des Lasergases hoch linear ist.

ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DES GESAMTLASERSYSTEMS

Fig. 8 zeigt schematisch ein vollständiges Molekularfluorla sersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Der in Fig. 4 gezeigte Pflanzoszillator ist im allgemeinen weniger kompli ziert, als es unten beschrieben ist, auch wenn ausgewählte Anordnungen einige der Details des unten dargestellten Systems umfassen können, während die Systeme der Fig. 1 bis 3 allge meiner mit der Anordnung der Figur in Verbindung stehen. Unter Bezug auf Fig. 8: Dort ist ein Excimer- oder Molekularfluorla sersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schematisch gezeigt. Das bevorzugte Gasentladungslasersystem ist ein VUV- Lasersystem, wie etwa ein Molekularfluor-(F₂-)Lasersystem zur Verwendung mit einem Vakuum-Ultraviolett-(VUV)-Lithographie system. Alternative Anordnungen für Lasersysteme zur Verwendung in solchen weiteren industriellen Anwendungen wie etwa der TFT- Vergütung, der Photoabtragung und/oder der Mikrobearbeitung umfassen z. B. Anordnungen, die durch einen Fachmann als dem in Fig. 8 gezeigten System ähnlich und/oder gegenüber diesem abgewandelt verstanden werden, um die Erfordernisse dieser Anmeldung zu erfüllen. Zu diesem Zweck sind alternative DUV oder VUV-Lasersysteme und Bauteilanordnungen in den US-Patent anmeldungen 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, 09/715,803 und 09/780,124 und den US-Patenten Nr. 6,005,880, 6,061,382, 6,020,723, 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, 6,154,470 und 6,157,662 beschrieben, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrie ben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

Das in Fig. 8 gezeigte System umfaßt im allgemeinen eine Laserkammer 102 (oder eine Laserröhre mit einem Wärmeaustau scher und einem Ventilator zum Umlaufenlassen einer Gasmischung in der Kammer 102 oder Röhre) mit einem Paar Hauptentladungs elektroden 103, die mit einem Festkörperpulsermodul 104 und einem Gashandhabungsmodul 106 verbunden sind. Es besteht eine Ventilverbindung des Gashandhabungsmoduls 106 mit der Laserkam mer 102, so daß Halogen, Edelgase und Puffergase und vorzugs weise ein Gaszusatz in die Laserkammer eingelassen oder -ge füllt werden können, vorzugsweise in vorgemischter Form (siehe die US-Patentanmeldung Nr. 09/513,025, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist und das US-Patent Nr. 4,977,573, die hier jeweils durch Bezugnahme eingeschlossen werden), für ArF-, XeCl- und KrF-Excimerlaser und Halogen- und Puffergase, und jeglichen Gaszusatz für den F₂-Laser. Beim Hochleistungs-XeCl-Laser kann das Gashandha bungsmodul in dem Gesamtsystem vorgesehen sein oder auch nicht. Das Festkörperpulsermodul 104 wird durch eine Hochspannungs leistungszufuhr 108 gespeist. Alternativ kann ein Thyratron- Pulsermodul verwendet werden. Die Laserkammer 102 wird vom Optikmodul 110 und dem Optikmodul 112 umgeben, wodurch ein Resonator gebildet wird. Das Optikmodul kann einen hochreflek tierende Resonatorreflektor in dem hinteren Optikmodul 110 und einen teilweise reflektierenden Ausgangskopplungsspiegel in dem vorderen Optikmodul 112 umfassen, so wie es für den Hoch leistungs-XeCl-Laser bevorzugt ist. Die Optikmodule 110 und 112 können durch einen Optiksteuermodul 114 gesteuert werden, oder sie können alternativ direkt durch einen Computer oder Prozes sor 116 gesteuert werden, insbesondere wenn linenverschmälernde optische Elemente Teil eines der optischen Module 110, 112 oder beider ist, so wie es bevorzugt wird, wenn KrF-, ArF- oder F₂- Laser für die optische Lithographie verwendet werden.

Der Prozessor 116 für die Lasersteuerung empfängt verschiedene Eingänge und steuert verschiedene Betriebsparameter des Sys tems. Ein Diagnosemodul 118 empfängt und mißt ein oder mehrere Parameter, wie etwa die Pulsenergie, die durchschnittliche Energie und/oder die Leistung und vorzugsweise die Wellenlänge, einen abgespaltenen Teil des Hauptstrahls 120 über optische Elemente zum Ablenken eines kleinen Teils des Strahls zum Modul 118 hin, etwa vorzugsweise ein Strahlteilermodul 122. Der Strahl 120 ist vorzugsweise der Laserausgang zu einem (nicht gezeigten) Abbildungssystem und läßt sich zu einem (ebenfalls nicht gezeigten) Werkstück, beispielsweise insbesondere für lithographische Anwendungen, und es kann direkt einem Anwen dungsprozeß zugeführt werden. Der Lasersteuercomputer 116 kann über eine Schnittstelle 124 mit einem Stepper/Scanner-Computer oder weiteren Steuereinheiten 126, 128 und/oder weiteren äuße ren Systemen kommunizieren.

LASERKAMMER

Die Laserkammer 102 enthält eine Lasergasmischung und umfaßt zusätzlich zu dem Paar Hauptentladungselektroden 103 eine oder mehrere (nicht gezeigte) Vorionisierungselektroden. Bevorzugte Hauptelektroden 103 sind in der US-Patentanmeldung Nr. 09/453,670 für photolithographische Anwendungen beschrieben, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, und sie können alternativ ausgelegt werden, wenn z. B. eine schmale Entladungsbreite nicht bevorzugt ist. Weitere Elektrodenanordnungen sind in den US-Patenten Nr. 5,729,565 und 4,860,300 beschrieben, die jeweils dem selben Aninelder 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 beschrieben, die hier sämtlich durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Bevorzugte Vorionisierungs einheiten sind in den US-Patenten 09/692,265 (insbesondere bevorzugte für KrF-, ArF-, F₂-Laser), 09/532,276 und 09/247,887 beschrieben, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vor liegenden Anmeldung zugeschrieben sind, und alternative Ausfüh rungsformen sind in den US-Patenten Nr. 5,337,330, 5,818,865 und 5,991,324 beschrieben, wobei sämtliche obige Patente und Patentanmeldungen hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

FESTKÖRPERPULSERMODUL

Das Festkörper- oder Thyratron-Pulsermodul 104 und die Hoch spannungsleistungszufuhr 108 führen elektrische Energie in komprimierten elektrischen Pulsen den Vorionisierungs- und Hauptelektroden 103 der Laserkammer 102 zu, um die Gasmischung zu erregen. Bauteile des bevorzugten Pulsermoduls und der Hochspannungsleistungszufuhr sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/640,595, 60/198,058, 60/204,095, 091432,348 und 09/390,146 und 60/204,095 und den US-Patenten Nr. 6,005,880, 6,226,307 und 6,020,723 beschrieben, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einge schlossen werden. Weitere alternative Pulsermodule sind 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 be schrieben, die jeweils hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

Die Laserkammer 102 ist durch Fenster abgedichtet, die für die Wellenlängen der emittierten Laserstrahlung 120 durchlässig sind. Die Fenster können Brewster-Fenster sein, oder sie können in einem anderen Winkel, beispielsweise in 5° zum optischen Pfad des resonierenden Strahls ausgerichtet sein. Eines der Fenster kann auch dazu dienen, den Strahl auszukoppeln oder auch als hochreflektierender Resonatorreflektor auf der entge gengesetzten Seite der Kammer 102, wenn der Strahl ausgekoppelt wird.

LASERRESONATOR

Der Laserresonator, der die Laserkammer 102 umgibt, welche die Lasergasmischung enthält, umfaßt das Optikmodul 110, vorzugs Weise unter Einschluß linienverschmälernder optischer Elemente für einen linienverschmälernden Excimer- oder Molekularfluorla ser, wie er etwa für die Photolithographie dient, welches durch einen hochreflektierenden Spiegel o. ä. in einem Lasersystem ersetzt werden kann, wobei eine Linienverschmälerung entweder nicht erwünscht ist (für die TFT-Vergütung zum Beispiel), oder falls eine Linienverschmälerung erfolgt, am vorderen Optikmodul 112, oder falls ein außerhalb des Resonators liegender spektra ler Filter verwendet wird, oder falls die linienverschmälernden optischen Elemente vor dem HR-Spiegel angeordnet sind zum Verschmälern der Bandbreite des Ausgangsstrahls. Gemäß einer hier bevorzugten Ausführungsform können optische Elemente zum Auswählen einer oder mehrerer Linien um 157 nm herum verwendet werden, z. B. ein oder mehrere streuende Prismen oder doppelt brechende Platten oder Blöcke, wobei zusätzliche linienver schmälernde optische Elemente zum Verschmälern der ausgewählten Linien ausgelassen werden können. Der Gesamtgasmischungsdruck ist vorzugsweise kleiner als bei herkömmlichen Systemen, z. B. kleiner als 3 bar, und zwar zum Erzeugen der ausgewählten Linie bei einer schmalen Bandbreite wie etwa 0,5 pm oder weniger, ohne daß zusätzliche linienverschmälernde optische Elemente verwendet werden.

Wie besprochen, werden keine optischen Elemente oder nur eine einfache, nicht sehr verlustreiche Anordnung für die Linienaus wahl vorgesehen. Vorzugsweise und vorteilhaft weist die bevor zugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung keine zusätz liche linienverschmälernden optischen Elemente im Laserresona tor auf, oder sie umfaßt nur optische Linienauswahlelemente zum Auswählen der Hauptlinie, die bei λ₁ ≈ 157,63094 nm liegt und zum Auswählen sämtlicher weiterer Linien um 157 nm, die durch den F₂-Laser natürlicherweise emittiert werden können. Daher weist das Optikmodul 10 bei einer Ausführungsform nur einen hochreflektierten Resonatorspiegel auf, und das Optikmodul 12 weist nur einen teilweise reflektierenden Resonatorreflektor auf. Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt eine Unterdrüc kung der anderen Linien (z. B. von λ₁ verschiedenen Linien) um 157 nm, z. B. durch einen Auskoppler mit einer teilweise reflek tierenden inneren Oberfläche, der aus einem Block von doppel brechendem Material oder einem für VUV-durchlässigen Block mit einem Überzug hergestellt ist, wobei in beiden Fällen ein Transmissionsspektrum vorhanden ist, das aufgrund von Interfe renz und/oder Doppelbrechung periodisch ist und bei λ₁ ein Maximum hat und bei einer sekundären Linie ein Minimum hat. Bei einer anderen Ausführungsform können einfache optische Elemente wie etwa ein streuendes Prisma oder Prismen lediglich für die Linienauswahl verwendet werden und nicht zum Verschmälern der Hauptlinie bei λ₁. Weitere Linienauswahlausführungsformen sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/317,695, 09/657,396 und 09/599,130 beschrieben, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Der vorteilhafte Gasmi schungsdruck des Pflanzlasers der bevorzugten Ausführungsform ermöglicht eine schmale Bandbreite, z. B. unterhalb von 0,5 pm, selbst ohne eine weitere Verschmälerung der Hauptlinie bei λ₁ unter Verwendung zusätzlicher optischer Elemente.

Das optische Modul 112 umfaßt vorzugsweise eine Einrichtung zum Auskoppeln des Strahls 120 wie etwa einen teilweise reflektie renden Resonatorreflektor. Der Strahl 120 kann sonst wie ausge koppelt werden, wie etwa durch einen im Resonator befindlichen Strahlteiler oder einer teilweise reflektierenden Oberfläche eines weiteren optischen Elements, und das Optikmodul 112 würde in diesem Fall einen hochreflektierenden Spiegel umfassen. Das optische Steuermodul 114 steuert vorzugsweise die optischen Module 110 und 112, indem Signale von dem Prozessor 116 empfan gen und ausgewertet werden, und indem eine Neuausrichtung, Gasdruckanpassung in den Modulen 110, 112 oder Neuanordnungs verfahren eingeleitet wird/werden (siehe die oben erwähnten '353, '695, '277, '554 und '527-Anmeldungen).

DIAGNOSEMODUL

Nachdem ein Teil des Ausgangsstrahls 120 den Auskoppler des Optikmoduls 112 durchlaufen hat, trifft dieser Ausgangsteil vorzugsweise auf ein Strahlteilermodul 122 auf, welches ein optisches Element zum Ablenken eines Teils des Strahls zum Diagnosemodul 118 hin umfaßt oder sonstwie ermöglicht, daß ein kleiner Teil des ausgekoppelten Strahls das Diagnosemodul 118 erreicht, während ein Hauptstrahlteiler 120 weiterlaufen kann wie der Ausgangsstrahl 120 des Lasersystems (siehe die US- Patentanmeldungen Nr. 09/771,013, 09/598,552 und 09/712,877, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Erfindung zugeschrieben sind und das US-Patent Nr. 4,661,270, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Bevorzugte optische Elemente umfassen einen Strahlteiler oder eine sonst wie teil weise reflektierende Oberflächenoptik. Die optischen Elemente können auch einen Spiegel oder einen Strahlteiler als zweites reflektierendes optisches Element umfassen. Es können mehr als ein Strahlteiler und/oder HR-Spiegel und/oder dichroitischer Spiegel verwendet werden, um Teile des Strahls auf Bauteile des Diagnosemoduls 118 zu lenken. Ein holographischer Strahlab taster, ein Durchlaßgitter, ein teilweise durchlässiges reflek tierendes Beugungsgitter, ein Gitterprismenelement, ein Prisma oder ein weiteres brechendes, streuendes und/oder durchlässiges optisches Element oder weitere optische Elemente können eben falls verwendet werden, um einen kleinen Strahlteil vom Haupt strahl 126 zum Erfassen des Diagnosemoduls 118 abzulenken, während der größte Teil des Hauptstrahls 120 einen Anwen dungsprozeß direkt oder über ein Abbildungssystem oder sonstwie erreichen kann. Diese optischen Elemente oder zusätzlichen optischen Elemente können verwendet werden, um sichtbare Strah lung wie etwa die rote Emission aus dem atomaren Fluor in der Gasmischung von dem abgeteilten Strahl vor der Erfassung her auszufiltern.

Der Ausgangsstrahl 120 kann zum Strahlteilermodul ausgesandt werden, während ein reflektierter Strahlteil zum Diagnosemodul 118 geleitet wird oder der Hauptstrahl 120 kann reflektiert werden, während ein kleiner Teil zum Diagnosemodul 118 gesandt wird. Der Teil des ausgekoppelten Strahls, der hinter dem Strahlteilermodul weiter läuft, ist der Ausgangsstrahl 120 des Lasers, welcher zu einer industriellen oder experimentellen Anwendung wie etwa einem Abbildungssystem und einem Werkstück für photolithographische Anwendungen fortläuft.

Das Diagnosemodul 118 umfaßt vorzugsweise zumindest einen Energiedetektor. Dieser Detektor mißt die Gesamtenergie des Strahlteils, der direkt der Energie des Ausgangsstrahls 120 entspricht (siehe die 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 Überzug oder weitere optische Elemente können auf dem Detektor oder dem Strahlteilermodul 122 oder in deren Nähe ausgebildet sein, um die Intensität, die spektrale Verteilung und/oder weitere Parameter der auf dem 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 dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmel dung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlos sen werden).

Ein weiteres Bauteil des Diagnosemoduls 118 ist vorzugsweise ein Wellenlängen- und/oder Bandbreitenerfassungsbauteil, wie etwa ein Monitoretalon oder ein Gitterspektrometer (siehe die US-Patentanmeldungen Nr. 09/416,344, 09/686,483 und 09/791,431, die jeweils dem selben 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 oben ge nannten Wellenlängen- und/oder Bandbreitenerfassungs- und -überwachungsbauteile hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden). Gemäß einer hier bevorzugten Ausführungsform wird die Bandbreite in einer Rückkoppelschleife, die den Prozessor 116 und das Gashandhabungsmodul 106 umfaßt, überwacht und gesteu ert. Der Gesamtdruck der Gasmischung der Laserröhre 102 wird auf einen bestimmten Wert zum Erzeugen eines Ausgangsstrahls bei einer bestimmten Bandbreite gesteuert.

Weitere Bauteile des Diagnosemoduls können einen Pulsformdetek tor oder ASE-Detektor, so wie er in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/484,818 und 09/418,052 beschrieben ist, umfassen, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, wie sie beispielsweise zur Gassteuerung und/oder Aus gangsstrahlenergiestabilisierung oder zum Überwachen der Menge der verstärkten spontanen Emission (ASE) in dem Strahl dienen, um zu gewährleisten, daß die ASE unterhalb einem vorbestimmten Niveau bleibt, wie es unten ausführlicher beschrieben ist. Es kann ein Strahlausrichtungsüberwacher, wie er z. B. im US-Patent Nr. 6,014,206 beschrieben ist, oder ein Strahlprofilüberwacher, z. B. aus der US-Patentanmeldung Nr. 09/780,124 vorgesehen sein, der dem Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrie ben ist, wobei diese Patentdokumente alle hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

STRAHLPFAD-UMHÜLLUNGEN

Insbesondere für das Molekularfluorlasersystem und für das ArF- Lasersystem dichtet eine Umhüllung 130 den Strahlpfad des Strahls 120 vorzugsweise derart ab, daß der Strahlpfad von photoabsorbierenden Stoffen freigehalten wird. Kleinere Umhül lungen 132 und 134 dichten den Strahlpfad zwischen der Kammer 102 und den Optikmodulen 110 bzw. 112 vorzugsweise ab, und zwischen dem Strahlteiler 122 und dem Diagnosemodul 118 ist vorzugsweise eine weitere Umhüllung 136 angeordnet. Bevorzugte Umhüllungen sind ausführlich in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/598,552, 09/594,892 und 09/131,580 beschrieben, die dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrie ben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, so wie auch 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 sämt lich durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

PROZESSORSTEUERUNG

Der Prozessor oder Steuercomputer 116 empfängt und verarbeitet Werte aus den Größen Pulsform, Energie, ASE, Energiestabilität, Energieüberschuß für den Burst-Modusbetrieb, die Wellenlänge, die spektrale Reinheit und/oder Bandbreite unter weiteren Eingangs- oder Ausgangsparametern des Lasersystems und des Ausgangsstrahls. Der Prozessor 116 steuert auch das Linienver schmälerungsmodul zum Abstimmen der Wellenlänge und/oder Band breite oder spektralen Reinheit, und die steuert die Leistungs zufuhr des Pulsermoduls 104 und 108, um vorzugsweise die Lauf mittelpulsleistung oder -energie zu steuern, so daß die Ener giedosis an Punkten auf dem Werkstück um einen gewünschten Wert herum stabilisiert wird. Außerdem steuert der Computer 116 das Gashandhabungsmodul 106, welches Gaszufuhrventile umfaßt, die mit verschiedenen Gasquellen verbunden sind. Weitere Funktionen des Prozessors 116 wie das Bereitstellen einer Überschuß kontrolle, einer Energiestabilitätskontrolle und/oder des Überwachens der Eingangsenergie für die Entladung sind in der US-Patentanmeldung Nr. 09/588,561 ausführlicher beschrieben, welche dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

Wie in Fig. 8 gezeigt, steht der Prozessor 116 mit dem Fest körper- oder Thyratron-Pulsermodul 104 und HV-Leistungszufuhr 108 getrennt oder in Kombination, dem Gashandhabungsmodul 106, den optischen Modulen 110 und/oder 112, dem Diagnosemodul 118 und einer Schnittstelle 124 in Verbindung. Der Laserresonator, der die Laserkammer 102 mit der Lasergasmischung umgibt, umfaßt das Optikmodul 110 mit linienverschmälernden optischen Elemen ten für einen linienverschmälernden Excimer- oder Molekularflu orlaser, welche durch einen hochreflektierenden Spiegel o. ä. in einem Lasersystem ersetzt werden können, wobei eine Linienver schmälerung entweder nicht erwünscht ist, oder bei der Durch führung einer Linienverschmälerung am vorderen optischen Modul 112, oder es wird ein außerhalb des Resonators liegender spekt raler Filter zum Verschmälern der Linienbreite des Ausgangs strahls verwendet. Verschiedene Abwandlungen der vielen ver schmälernden optischen Elemente sind unten ausführlich be schrieben.

GASMISCHUNG

Die Lasergasmischung wird in die Lasergaskammer 102 in einem Prozeß, der hier als "Neuauffüllung" bezeichnet wird, eingangs eingefüllt. Bei einem derartigen Verfahren wird die Laserröhre von Lasergasen und Schmutzstoffen evakuiert und mit einer idealen Gaszusammensetzung aus frischem Gas wieder aufgefüllt. Die Gaszusammensetzung für einen sehr stabilen Excimer- oder Molekularfluorlaser gemäß der bevorzugten Ausführungsform macht von Helium oder Neon oder einer Mischung aus Helium und Neon als Puffergas(en) Gebrauch, je nach dem jeweiligen verwendeten Laser. Bevorzugte Gasmischungen sind in den US-Patenten Nr. 4,393,405, 6,157,162 und 4,977,573 und den US-Patentanmeldungen Nr. 09/513,025, 09/447,882, 09/418,052 und 09/588,561 beschrie ben, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen werden. Die Konzentration des Fluors in der Gasmischung kann zwischen 0,003% und 1,00% liegen und liegt vorzugsweise um 0,1%. Ein zusätzlicher Gaszu satz wie etwa Edelgas oder ein sonstiges Gas kann zum Zwecke einer erhöhten Energiestabilität, einer Überschußsteuerung und/oder als Abschwächer, wie er oben in der durch Bezugnahme eingeschlossenen Anmeldung 09/513,025 beschrieben ist, hinzuge fügt werden. Insbesondere beim F₂-Laser kann ein Zusatz aus Xenon, Krypton und/oder Argon verwendet werden. Die Konzentra tion aus Xenon oder Argon in der Mischung kann zwischen 0,0001% und 0,1% liegen. Bei einem ArF-Laser kann ein Zusatz aus Xenon oder Krypton verwendet werden, der ebenfalls eine Konzentration von zwischen 0,0001% und 0,1% hat. Bei einem KrF-Laser kann ein Zusatz aus Xenon oder Argon verwendet werden, der ebenfalls eine Konzentration von zwischen 0,0001% und 0,1% aufweist. Auch wenn die hier bevorzugten Ausführungsformen insbesondere zur Verwendung in einem F₂-Laser herangezogen werden, können einige Gaswiederauffüllvorgänge für Gasmischungszusammensetzungen von anderen Systemen wie etwa ArF-, KrF- und XeCl-Excimerlasern herangezogen werden, wobei die hier beschriebenen Ideen in vorteilhafter Weise in diesen Systemen verwirklicht werden können.

Ferner macht die Gasmischung für den F₂-Laser in den obigen Anordnungen von entweder Helium, Neon oder einer Mischung aus Helium und Neon als Puffergas Gebrauch. Die Konzentration von Fluor in dem Puffergas liegt vorzugsweise zwischen 0,003% und etwa 1,0% und liegt vorzugsweise um 0,1%. Wenn der Gesamtdruck jedoch zum Verschmälern der Bandbreite verringert wird, kann die Fluorkonzentration höher als 0,1% sein, wie sie etwa zwi schen 1 und 7 mbar aufrechterhalten werden kann, und insbeson dere um 3 bis 5 mbar, und zwar ungeachtet des Gesamtdrucks in der Röhre oder der prozentualen Konzentration des Halogens 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 Energie stabilität, der Burst-Steuerung und/oder der Ausgangsenergie des Laserstrahls verwendet werden. Die Konzentration von Xenon, Argon, Sauerstoff oder Krypton in der Mischung kann zwischen 0,0001% und 0,1% liegen und sie liegt vorzugsweise deutlich unter 0,1%. Einige alternative Gasanordnungen mit Spurgaszusät zen sind in der US-Patentanmeldung Nr. 09/513,025 und dem US- Patent Nr. 6,157,662 beschrieben, die jeweils dem selben Anmel der wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

Vorzugsweise wird eine Mischung von 5% F₂ in Ne mit He als Puffergas verwendet, auch wenn mehr oder weniger He oder Ne verwendet werden kann. Der Gesamtgasdruck ist vorzugsweise zwischen 1500 und 4000 mbar zum Einstellen der Bandbreite des Lasers einstellbar. Der Partialdruck des Puffergases wird vorzugsweise so eingestellt, daß der Gesamtdruck eingestellt wird, derart, daß die Menge des Molekularfluors in der Laser röhre von einer optimalen vorausgewählten Menge aus variiert werden kann. Die Bandbreite ist so dargestellt, daß sie sich in vorteilhafter Weise mit der Verringerung des He- und/oder Ne- Puffergases in der Gasmischung verringert. Somit ist der Parti aldruck des He und/oder Ne in der Laserröhre einstellbar, um die Bandbreite der Laseremission einzustellen.

GASMISCHUNGSAUFFÜLLUNG

Halogengaseinleitungen unter Einschluß von Mikrohalogengasein leitungen von z. B. 1 bis 3 ml Halogengas, die mit z. B. 20 bis 60 ml Puffergas oder einer Mischung des Halogengases, des Puffergases und eines aktiven Edelgases für Edelgas-Halide- Excimerlaser pro Einfüllung für ein Gesamtgasvolumen in der Laserröhre 102 von z. B. 100 l, Gesamtdruckanpassungen und Gasersetzungsverfahren können unter Verwendung des Gashandha bungsmoduls 106 durchgeführt werden, welches vorzugsweise eine Vakuumpumpe, ein Ventilnetz und ein oder mehrere Gasbehälter enthält. Das Gashandhabungsmodul 106 empfängt Gas über Gaslei tungen, die mit Gasbehältern, Tanks; Kanistern und/oder Fla schen verbunden sind. Einige bevorzugte und alternative Gas handhabungs- und/oder -wiederauffüllprozeduren, die sich von den hier genau beschriebenen (siehe unten unterscheiden, sind in den US-Patenten Nr. 4,977,573, 6,212,214 und 5,396,514 und den US-Patentanmeldungen Nr. 09/447,882, 09/418,052, 09/734,459, 09/513,025 und 09/588,561 beschrieben, die jeweils demselben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zuge schrieben sind, sowie in den US-Patenten Nr. 5,978,406, 6,014,398 und 6,028,880, die alle hier durch Bezugnahme einge schlossen werden. Es kann eine Xenongaszufuhr vorgesehen wer den, die sich entweder innerhalb oder außerhalb des Lasersys tems gemäß der oben erwähnten '025-Anmeldung befindet.

Es können auch Gesamtdruckanpassungen in der Form von Freiset zungen von Gasen oder Verringerungen des Gesamtdrucks in der Laserröhre 102 erfolgen. Nach Gesamtdruckanpassungen können Gaszusammensetzungsanpassungen folgen, falls bestimmt wird, daß z. B. nach der Gesamtdruckanpassung ein von dem gewünschten Partialdruck des Halogengases verschiedener Druck in der Laser röhre 102 herrscht. Nach Gasauffüllvorgängen können auch Ge samtdruckanpassungen erfolgen, und sie können in Kombination mit kleineren Anpassungen der die Entladung antreibenden Span nung erfolgen, als es erfolgen würde, wenn keine Druckanpassun gen in Kombination durchgeführt werden würden.

Es können Gasersetzungsverfahren durchgeführt werden, und sie können als partielle Mini- oder Makrogasersetzungsoperationen oder partielle Neuauffülloperationen, je nach der Menge des ersetzten Gases bezeichnet, z. B. innerhalb von wenigen Millili tern bis zu 50 Litern oder mehr, aber weniger als eine Neuauf füllung, so wie es in der Anmeldung 09/734,459 dargestellt ist, die durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Beispielsweise kann die Gashandhabungseinheit 106, die mit der Laserröhre 102 entweder direkt oder über eine zusätzliche Ventilanordnung verbunden ist, beispielsweise eine solche, die ein kleines Behältnis zum Regulieren der Menge des eingespeisten Gases (siehe die '459-Anmeldung) umfaßt, eine Gasleitung zum Einspei sen einer Vormischung A mit 1% F₂ : 99% Ne oder eines weiteren Puffergases wie etwa He und eine weitere Gasleitung zum Einfül len einer Vormischung B mit 1% Edelgas. 99% Puffergas für einen Edelgas-Haliden-Excimerlaser umfaßt, wobei eine F₂- Laservormischung B nicht verwendet wird. Es kann eine weitere Leitung für Gesamtdruckzusätze oder -verringerungen verwendet werden, z. B. zum Durchströmen von Puffergas in die Laserröhre oder zum Einlassen eines Teils der freizusetzenden Gasmischung in die Röhre, möglicherweise unter Begleitung von Halogenein leitungen zum Aufrechterhalten der Halogenkonzentration. Somit kann durch Einleiten der Vormischung A (und der Vormischung B für Edelgas-Halide-Excimerlaser) in die Röhre 102 in die Ven tilanordnung die Fluorkonzentration in der Laserröhre 102 wieder aufgefüllt werden. Anschließend kann eine bestimmte Menge von Gas freigesetzt werden, die der Menge entspricht, die eingeleitet wurde, um den Gesamtdruck auf einem ausgewählten Niveau zu halten. Zusätzliche Gasleitungen und/oder -ventile können zum Einleiten zusätzlicher Gasmischungen verwendet werden. Neuauffüllungen, partielle und Minigasersetzungen und Gaseinleitungsverfahren, z. B. unterstützte und gewöhnliche Mikrohalogeneinleitungen, etwa zwischen 1 ml oder weniger und 3 bis 10 ml und irgendwelche bzw. sämtliche weiteren Gaswieder auffüllungsvorgänge werden durch den Prozessor 116 ausgelöst und gesteuert, der die Ventilanordnungen der Gashandhabungsein heit 106 und die die Laserröhre 102 auf der Grundlage verschie dener Eingangsinformationen in einer Rückkopplungsschleife steuert. Diese Gaswiederauffüllverfahren können in Kombination mit Gasumlaufschleifen und/oder Fensterersetzungsverfahren verwendet werden, um ein Lasersystem zu erhalten, das ein erhöhtes Wartungsintervall aufweist, und zwar sowohl für die Gasmischung und die Laserröhrenfenster.

Die Halogenkonzentration in der Gasmischung wird während des Laserbetriebs durch Gaswiederauffüllvorgänge konstant gehalten, indem die Menge von Halogen in der Laserröhre für den hier bevorzugten Molekularfluorlaser wieder aufgefüllt wird, derart, daß diese Gase in einem gleichen vorbestimmten Verhältnis gehalten werden, in dem sie in der Laserröhre 102 nach einem Neuauffüllverfahren stehen. Außerdem können Gaseinleitungsvor gänge wie etwa µHIs, wie sie sich aus der '882-Anmeldung erge ben, die oben erwähnt wurde, in vorteilhafter Weise in Mikro gasersetzungsverfahren geändert werden, derart, daß die Erhö hung der Energie des Ausgangslaserstrahls durch Verringerung des Gesamtdrucks kompensiert werden kann. Im Gegenteil hierzu oder alternativ könnten herkömmliche Lasersysteme die Eingangs antriebsspannung verringern, so daß die Energie des Ausgangs strahls die vorbestimmte gewünschte Energie ist. Auf diese Weise wird die Antriebsspannung in einem kleinen Bereich um HVoPt gehalten, während das Gasverfahren so arbeitet, daß die Gase wieder aufgefüllt werden und die durchschnittliche Puls energie oder Dosis gehalten wird, beispielsweise durch Steuern einer Ausgangsrate der Änderung der Gasmischung oder einer Rate der Gasströmung durch die Laserröhre 102. In vorteilhafter Weise erlauben es die hier dargestellten Gasprozeduren dem Lasersystem, in einem sehr kleinen Bereich HV_opt zu arbeiten, während die Durchschnittspulsenergiesteuerung und -gaswieder auffüllung weiter erreicht 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 zugeschrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird).

LINIENVERSCHMÄLERUNG

Eine allgemeine Beschreibung der linienverschmälernden Eigen schaften von Ausführungsformen des Lasersystems, insbesondere zur Verwendung bei photolithographischen Anwendungen, wird hier bereitgestellt, gefolgt von einer Auflistung von Patenten und Patentanmeldungen, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden insofern, als sie Abwandlungen und Eigenschaften be schreiben, die innerhalb des Bereichs der bevorzugten Ausfüh rungsformen hier verwendet werden können, um einen Ausgangs strahl mit einer hohen spektralen Reinheit oder Bandbreite bereitzustellen (z. B. unterhalb von 1 µm oder vorzugsweise von 0,6 pm oder weniger). Diese beispielhaften Ausführungsformen können zum Auswählen nur Hauptlinie λ₁ verwendet werden, oder sie können verwendet werden, um eine zusätzliche Linienver schmälerung bereitzustellen, wie auch eine Linienauswahl durch zuführen, oder der Resonator kann optische Elemente für die Linienauswahl oder zusätzliche optische Elemente für die Li nienverschmälerung der ausgewählten Linien umfassen und eine Linienverschmälerung kann durch Steuern (z. B. Verringern) des Gesamtdrucks bereitgestellt werden (siehe die US-Patentanmel dung Nr. 60/212,301, die demselben Anmelder wie dem der vorlie genden Anmeldung zugeschrieben ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird). Beispielhafte linienverschmälernde opti sche Elemente, die in dem Optikmodul 110 enthalten sind, umfas sen einen Strahlaufweiter, eine optionale interferometrische Vorrichtung wie etwa ein Etalon oder eine andere, wie sie in der Anmeldung 09/715,803 beschrieben ist, die oben durch Bezug nahme eingeschlossen wurde, und es können alternativ ein oder mehrere Streuprismen verwendet werden, wobei das Gitter ein relativ höheres Ausmaß an Dispersion erzeugen könnte als die Prismen, auch wenn diese im allgemeinen eine etwas niedrigere Wirksamkeit zeigen als das Dispersionsprisma oder die Dispersi onsprismen, und zwar für einen schmalbandigen Laser, so wie er mit einem brechenden oder katadioptrischen optischen Lithogra phieabbildungssystem verwendet wird. Wie oben erwähnt, kann das vordere Optikmodul linienverschmälernde optische Elemente umfassen, wie sie in irgendeiner der Anmeldungen 09/715,803, 09/738,849 und 09/718,809 beschrieben sind, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrie ben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden.

Anstatt ein rückreflektierendes Gitter in dem hinteren Optikmo dul 110 vorzusehen, kann das Gitter durch einen hochreflektie renden Spiegel ersetzt werden, und es kann ein niedriges Ausmaß an Streuung durch ein streuendes Prisma erzeugt werden, oder alternativ braucht keine Linienverschmälerung oder Linienaus wahl in dem hinteren Optikmodul 110 zu erfolgen. Im Falle, daß ein vollständig reflektierendes Abbildungssystem verwendet wird, kann der Laser für einen halbschmalbandigen Betrieb ausgelegt werden, beispielsweise derart, daß er eine Ausgangs strahllinienbreite oberhalb von 0,6 pm, je nach der charakte ristischen Breitbandbreite des Lasers hat, so daß eine zusätz liche Linienverschmälerung der ausgewählten Linie nicht vorzu sehen war, die entweder durch optische Elemente bereitgestellt wurde oder durch Verringern des Gesamtdrucks in der Laserröhre.

Der Strahlaufweiter der obigen beispielhaften linienverschmä lernden optischen Elemente des Optikmoduls 110 umfaßt ein oder mehrere Prismen. Der Strahlaufweiter kann weitere strahlaufwei tende optische Elemente wie etwa eine Linsenanordnung oder ein Linsenpaar aus konvergierenden/divergierenden Linse umfassen. Das Gitter oder ein hochreflektierender Spiegel ist vorzugswei se drehbar, so daß die in den Akzeptanzwinkel des Resonators reflektierten Wellenlängen ausgewählt oder abgestimmt werden können. Alternativ kann das Gitter oder ein anderes optisches Element oder optische Elemente oder das gesamte linienverschmä lernde Modul druckabgestimmt sein, so wie es in der Anmeldung 09/771,366 und dem Patent 6,154,470 dargestellt ist, die je weils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Das Gitter kann sowohl zum Zerstreuen des Strahls für die Erreichung schmaler Bandbreiten verwendet werden und auch vorzugsweise zum Zurückreflektieren des Strahls in die Laser röhre zurück. Alternativ wird ein hochreflektierender Spiegel hinter dem Gitter angeordnet, welcher eine Reflexion von dem Gitter erhält und den Strahl in einer Littman-Anordnung zum Gitter zurückreflektiert, oder das Gitter kann ein Durchlaßgit ter sein. Es können auch ein oder mehrere streuende Prismen verwendet werden, und es kann mehr als ein Etalon oder eine andere interferometrische Vorrichtung verwendet werden.

Es können ein oder mehrere Aperturen Teil des Resonators zum Blockieren von Streulicht und zum Anpassen der Divergenz des Resonators sein (siehe die '227-Anmeldung). Wie oben erwähnt, kann das vordere Optikmodul linienverschmälernde optische Elemente umfassen (siehe die Anmeldungen 09/715,803, 09/738,849 und 09/718,809, die jeweils dem selben Anmelder wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeschrieben sind und hier durch Bezug nahme eingeschlossen werden), welche ein Auskopplungselement umfaßt oder zusätzliche zu ihm vorgesehen ist.

Je nach der Art und dem Ausmaß der erwünschten Linienverschmä lerung und/oder -auswahl und -abstimmung und des jeweiligen Lasers, in den die linienverschmälernden optischen Elemente einzubauen sind, gibt es mehrere alternative optische Anordnun gen, die verwendet werden können, und die sich von den insbe sondere unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschriebenen unterscheiden. Zu diesem Zweck sind 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, 5,124,543, 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 irgendwelche der hier oben erwähnten Patentanmeldungen können herangezogen werden, um eine linienverschmälernde Anord nung zu erhalten, die mit einem bevorzugten Lasersystem hier verwendet werden kann, und jedes dieser Patentzitate ist hier durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.

Wie besprochen, gibt es vorzugsweise keine linienverschmälern den optischen Elemente in dem Resonator, die Gegenstand von Verschleiß oder Produktionsverlusten sind, wobei alternativ nur optische Elemente zum Auswählen einer einzelnen Linie (d. h. λ₁) verwendet werden können. Es können jedoch linienverschmälernde optische Elemente zum weiteren Linienverschmälern in Kombinati on mit der Linienverschmälerungs- und/oder Bandbreitenanpassung verwendet werden, die durch Einstellen/Verringern des Gesamt drucks in der Laserkammer erfolgt. Beispielsweise kann eine natürliche Bandbreite auf 0,5 pm eingestellt werden, indem der Partialdruck des Puffergases auf 1000 bis 1500 mbar verringert wird. Die Bandbreite könnte dann unter Verwendung von linien verschmälernden optischen Elementen entweder in dem Resonator oder außerhalb des Resonators auf 0,2 pm oder weniger verrin gert werden. Daher wird hier eine allgemeine Beschreibung der linienverschmälernden optischen 05105 00070 552 001000280000000200012000285910499400040 0002010140903 00004 04986 Elemente, welche verwendet werden können, gegeben. Beispielhafte linienverschmälernde optische Elemente sind in dem Optikmodul 112 oder dem hinteren Optikmodul enthalten, umfassen einen Strahlaufweiter, ein optionales Etalon und ein Beugungsgitter, welches einen relativ hohen Grad an Dispersion erzeugt, für einen schmalbandigen Laser, wie er zusammen mit einem brechenden oder katadioptri schen optischen Lithographieabbildungssystem verwendet wird. Das linienverschmälernde Paket kann einen Strahlaufweiter und ein oder mehrere Etalons umfassen, die von einem HR-Spiegel als Resonatorreflektor gefolgt werden.

OPTISCHE MATERIALIEN

In sämtlichen oben und unten genannten Ausführungsformen ist das für irgendwelche streuenden Prismen, die Prismen von ir gendwelchen Strahlaufweitern, Etalons, Laserfenstern und den Auskoppler vorzugsweise ein solches, das für Wellenlängen unterhalb von 200 nm, wie etwa bei der 157 nm-Ausgangsemis sionswellenlänge des Molekularfluorlasers hochdurchlässig ist. Die Materialien können auch einer langfristigen Belichtung in ultraviolettem Licht unter minimalen Verschleißwirkungen stand halten. Beispiele derartiger Materialien wie CaF₂, MgF₂, BaF₂, LiF und SrF₂ und in einigen Fällen mit Fluor dotiertem Quarz können verwendet werden. Außerdem können in sämtlichen Ausfüh rungsformen viele optische Oberflächen, insbesondere diejenigen der Prismen, einen antireflektierenden Überzug auf einer oder mehreren optischen Oberflächen haben oder auch nicht, um Refle xionsverluste zu minimieren und ihre Lebensdauer zu verlängern.

LEISTUNGSVERSTÄRKER

Ein linienverschmälernder Oszillator, wie er z. B. oben darge stellt ist, kann von einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des Strahlausgangs des Oszillators gefolgt sein. Bevorzugte Merkmale des Oszillator-Verstärker-Aufbaus sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/599,130 und 60/228,184 darge stellt, die demselben Aasmelder wie dem der vorliegenden Anmel dung zugeschrieben sind und hier durch Bezugnahme eingeschlos sen werden. Der Verstärker kann derselbe sein, oder auch eine getrennte Entladungskammer 102. Eine optische oder elektrische Verzögerung kann verwendet werden, um die elektrische Entladung an dem Verstärker abzustimmen, oder den optischen Puls aus dem Oszillator am Verstärker zu erreichen. Unter besonderem Bezug auf die vorliegende Erfindung weist der Molekularfluorlaseros zillator einen vorteilhaften Ausgangskoppler mit einem Abstrah lungsinterferenzmaximum bei λ₁ und einem Minimum bei λ₂ auf und ist unten ausführlicher beschrieben. Es wird ein 157 nm-Strahl aus dem Ausgangskoppler ausgegeben und trifft auf den Verstär ker dieser Ausführungsform auf, um den Leistungsstrahl zu erhöhen. Daher erhält man einen sehr schmalbandbreitigen Strahl mit einer hohen Unterdrückung der sekundären Linie λ₂ und einer hohen Leistung (zumindest mehrere Watt bis mehr als 10 Watt).

Unter besonderem Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen weist der Molekularfluorlaseroszillator einen vorteilhaften Gesamtgasdruck oder eine Gasmischung auf, die eine sehr schmal bandbreitige Emission bei λ₁ ohne optische Elemente erzeugt, die typischerweise zum Erzielen einer sehr schmalbandigen Breite verwendet werden, z. B. von weniger als 0,5 pm. Es wird ein 157 nm-Strahl aus dem Ausgangskoppler ausgegeben und trifft auf den Verstärker dieser Ausführungsform auf, um die Leistung des Strahls zu erhöhen. Daher erhält man einen sehr schmal bandbreitigen Strahl (z. B. von weniger als 0,5 pm) mit einer hohen Leistung (von zumindest mehreren Watt bis mehr als 10 Watt) und ohne ausgeklügelte sehr schmalbandbreitige linienver schmälernde optische Elemente.

Während beispielhafte Zeichnungen und bestimmte Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, ist es klar, daß der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die besondere besprochene Ausführungsform beschränkt ist. Daher können die Ausführungsformen eher als darstellend als als einschränkend bezeichnet werden, und es sollte klar sein, daß in diesen Ausführungsformen Abwandlungen durch Fach leute erfolgen können, ohne daß der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird, wie er in den nachfolgenden Ansprü chen und deren Äquivalenten dargestellt ist.

Außerdem sind in den nachfolgenden Ansprüchen die Schritte in ausgewählten drucktechnischen Folgen geordnet. Die Folgen wurden jedoch ausgewählt so aus drucktechnischen Standards heraus geordnet, und sie sollen nicht irgendeine besondere Ordnung zum Auswählen der Schritte implizieren, nur bei denje nigen Ansprüchen, in denen eine bestimmte Reihenfolge der Schritte ausdrücklich dargestellt ist, wie sie durch einen Fachmann als notwendig erkannt werden.

Claims

1. Molekularfluor-(F₂-)Lasersystem, mit:
einem Pflanzoszillator mit einer Laserröhre, welche mehre re Elektroden umfaßt, die mit einem Entladungsschaltkreis verbunden sind, und wobei die Laserröhre Teil eines optischen Resonators zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Reihe mehrerer charakteristischer Emissionslinien um 157 nm herum umfaßt, wobei die Laserröhre mit einer Gasmischung ge füllt ist, welche molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt, und wobei die Gasmischung auf einem Druck unterhalb dem gehal ten wird, der zur Erzeugung einer Laseremission führt, die die erste Linie um 157 nm herum mit einer natürlichen Linienbreite von weniger als 0,5 pm ohne eine zusätzliches linienverschmä lerndes optisches Bauteil zum Verschmälern der ersten Linie umfaßt, und
einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des von dem Pflanzoszillator emittierten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

2. Lasersystem nach Anspruch 1, das ferner zumindest ein der Linienauswahl dienendes optisches Bauteil zum Unterdrücken einer oder mehrerer Linien der mehreren charakteristischen Emissionslinien des Lasers um 157 nm herum umfaßt.

3. Lasersystem nach Anspruch 2, in dem nur die erste Linie aus einer Vielzahl charakteristischen Emissionslinien ausge wählt wurde, und bei dem weitere Linien der Vielzahl von cha rakteristischen Emissionslinien durch das zumindest eine der Linienauswahl dienende optische Bauteil unterdrückt wurden.

4. Molekularfluorlasersystem, mit:
einer Entladungsröhre, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, die molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt;
einer Mehrzahl von Elektroden in der Entladungskammer, die mit einem Entladungsschaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden sind;
einem Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissi onslinien um 157 nm herum; und
einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse, und
wobei die Gasmischung einen Gesamtdruck aufweist, der ausreichend niedrig ist, daß der Laserstrahl die erste Linie um 157 nm herum mit einer Linienbreite von weniger 0,5 pm umfaßt, während der Resonator kein zusätzliches linienverschmälerndes optisches Bauteil für eine weitere Verschmälerung der Linien breite der ersten Linie umfaßt.

5. Lasersystem nach Anspruch 4, in welchem der Resonator zumindest ein der Linienauswahl dienendes optisches Bauteil zum Unterdrücken einer oder mehrerer Linien aus Mehrzahl von cha rakteristischen Emissionslinien von um 157 nm des Lasersystems herum umfaßt.

6. Lasersystem nach Anspruch 5, in welchem nur die erste Linie aus der Vielzahl von charakteristischen Emissionslinien ausgewählt wurde, in dem weitere Linien der Vielzahl von cha rakteristischen Emissionslinien durch das zumindest eine der Linienauswahl dienende optische Bauteil unterdrückt sind.

7. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, bei welchem der Gasmischungsdruck kleiner als 2000 mbar ist.

8. Lasersystem nach Anspruch 7, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

9. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, in welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,4 pm ist.

10. Lasersystem nach Anspruch 9, bei welchem der Gasmischungs druck kleiner als 1500 mbar ist.

11. Lasersystem nach Anspruch 10, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

12. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,3 pm ist.

13. Lasersystem nach Anspruch 12, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 1300 mbar ist.

14. Lasersystem nach Anspruch 13, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

15. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,2 pm ist.

16. Lasersystem nach Anspruch 15, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 1000 mbar ist.

17. Lasersystem nach Anspruch 16, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

18. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,15 pm ist.

19. Lasersystem nach Anspruch 18, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 800 mbar ist.

20. Lasersystem nach Anspruch 19, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

21. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, das ferner umfaßt:
eine Gashandhabungseinheit, die mit der Entladungsröhre verbunden ist, um Gas zwischen der Entladungsröhre und der Gashandhabungseinheit durchzuleiten; und
einen Prozessor zum Steuern der Strömung von Gasen zwi schen der Gashandhabungseinheit und der Entladungsröhre zum Steuern einer oder mehrerer mit der Gasmischung verbundener Parameter.

22. Molekularfluorlasersystem, mit:
einer Entladungsröhre, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, welche molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt;
einer Mehrzahl von Elektroden in der Entladungskammer, die mit einem Entladungsschaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden ist;
einem Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissi onslinien um 157 nm herum; und
einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des durch den Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse, und
wobei der Resonator zumindest ein linienverschmälerndes optisches Bauteil zum Verschmälern einer Linienbreite der ersten Linie um 157 nm herum umfaßt, und
wobei die Gasmischung einen Gesamtdruck aufweist, der ausreichend niedrig ist, daß die linienverschmälerte erste Linie eine Linienbreite von weniger als 0,2 pm hat.

23. Lasersystem nach Anspruch 22, bei welchem der Resonator zumindest ein optisches Bauteil zur Linienauswahl zum Unterdrüc ken einer oder mehrerer Linien von mehreren charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum des Lasersystems umfaßt.

24. Lasersystem nach Anspruch 23, in welchem nur die erste Linie aus der Vielzahl von charakteristischen Emissionslinien ausgewählt wurde, und irgendwelchen weiteren Linien der Viel zahl von charakteristischen Emissionslinien durch zumindest ein der Linienauswahl dienendes optisches Bauteil unterdrückt sind.

25. Lasersystem nach Anspruch 22, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 2000 mbar ist.

26. Lasersystem nach Anspruch 25, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

27. Lasersystem nach Anspruch 22, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,15 pm ist.

28. Lasersystem nach Anspruch 22, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,10 µm ist.

29. Lasersystem nach einem der Ansprüche 22, 27 oder 28, bei welchem der Gasmischungsdruck kleiner als 1500 mbar ist.

30. Lasersystem nach Anspruch 29, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

31. Lasersystem nach einem der Ansprüche 22, 27 oder 28, bei welchem der Gasmischungsdruck kleiner als 1000 mbar ist.

32. Lasersystem nach Anspruch 31, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

33. Lasersystem nach Anspruch 22, das ferner umfaßt:
eine mit der Entladungsröhre verbundene Gashandhabungsein heit zum Leiten von Gas zwischen der Entladungsröhre und der Gashandhabungseinheit; und
einen Prozessor zum Steuern der Gasströmung zwischen der Gashandhabungseinheit und der Entladungsröhre zum Steuern einer oder mehrerer mit der Gasmischung verbundener Parameter.

34. Molekularfluorlasersystem, mit:
einer Entladungsröhre, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, welche molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt;
einer Mehrzahl von Elektroden in der Entladungskammer, die mit einem Entladungsschaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden ist;
einem Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissi onslinien um 157 nm;
einer mit der Entladungsröhre verbundene Gashandhabungs einheit zum Leiten von Gas zwischen der Entladungsröhre und der Gashandhabungseinheit;
einem Prozessor zum Steuern der Strömung von Gasen zwi schen der Gashandhabungseinheit und der Entladungsröhre zum Steuern einer oder mehrerer mit der Gasmischung verbundener Parameter; und
einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des durch den Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse, und
wobei die Gasmischung einen Gesamtdruck aufweist, der ausreichend niedrig ist, daß der erste Laserstrahl die erste Linie um 157 nm umfaßt, welche eine Linienbreite von weniger als 0,5 pm hat.

35. Lasersystem nach Anspruch 34, bei welchem der Resonator zumindest ein der Linienauswahl dienendes optisches Bauteil zum Unterdrücken einer oder mehrerer Linien von mehreren charakte ristischen Emissionslinien um 157 nm des Lasersystems umfaßt.

36. Lasersystem nach Anspruch 35, bei welchem nur die erste Linie aus der Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien ausgewählt wurde, und bei der irgendwelche weiteren Linien aus der Mehrzahl der charakteristischen Emissionslinien durch das zumindest eine der Linienauswahl dienende optische Bauteil unterdrückt werden.

37. Lasersystem nach Anspruch 34, bei welchem der Resonator keine zusätzlichen linienverschmälernden optischen Bauteile für eine weitere Verschmälerung der Linienbreite der ersten Linie umfaßt.

38. Lasersystem nach Anspruch 34, bei welchem der Resonator zumindest ein zusätzliches linienverschmälerndes optisches Bauteil für eine weitere Verschmälerung der Linienbreite der ersten Linie umfaßt.

39. Lasersystem nach Anspruch 34, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 2000 mbar ist.

40. Lasersystem nach Anspruch 39, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

41. Lasersystem nach Anspruch 34, bei welchem die Linienbreite kleiner als 0,4 pm ist.

42. Lasersystem nach Anspruch 41, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 1500 mbar ist.

43. Lasersystem nach Anspruch 42, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

44. Molekularfluorlasersystem, mit:
eine mit einer Gasmischung gefüllten Entladungsröhre, welche molekularen Fluor und ein Puffergas umfaßt;
einer Mehrzahl von Elektroden in der Entladungskammer, die mit einem Entladungsschaltkreis zum Erregen der Gasmischung verbunden ist;
einem Resonator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer ersten Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissi onslinien von etwa 157 nm;
einer Gashandhabungseinheit, die mit der Entladungsröhre verbunden ist, um Gas zwischen der Entladungsröhre und der Gashandhabungseinheit durchzuleiten; und
einem Prozessor zum Steuern der Strömung von Gasen zwi schen der Gashandhabungseinheit und der Entladungsröhre zum Steuern einer oder mehrerer mit der Gasmischung verbundener Parameter; und
wobei die Gasmischung einen Gesamtdruck aufweist, der ausreichend niedrig ist, daß der Laserstrahl die erste Linie um 157 nm umfaßt, welche eine Linienbreite von weniger als 0,5 pm aufweist.

45. Lasersystem nach Anspruch 44, bei welchem der Resonator zumindest ein der Linienauswahl dienendes optisches Bauteil zum Unterdrücken einer oder mehrerer Linien von mehreren charakte ristischen Emissionslinien um 157 nm des Lasersystems umfaßt.

46. Lasersystem nach Anspruch 45, bei welchem nur die erste Linie aus der Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien ausgewählt wurde, und bei der weitere Linien aus der Mehrzahl der charakteristischen Emissionslinien durch das zumindest eine der Linienauswahl dienende optische Bauteil unterdrückt werden.

47. Lasersystem nach Anspruch 44, bei welchem der Resonator kein zusätzliches linienverschmälerndes optisches Bauteil für eine weitere Verschmälerung der Linienbreite der ersten Linie umfaßt.

48. Lasersystem nach Anspruch 44, bei welchem der Resonator zumindest ein zusätzliches linienverschmälerndes optisches Bauteil für eine weitere Verschmälerung der Linienbreite der ersten Linie umfaßt.

49. Lasersystem nach Anspruch 44, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 2000 mbar ist.

50. Lasersystem nach Anspruch 44, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,4 pm ist.

51. Lasersystem nach Anspruch 50, bei welchem der Gasmi schungsdruck kleiner als 1500 mbar ist.

52. Lasersystem nach einem der Ansprüche 44 bis 51, welches ferner einen Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leis tung für Anwendungsprozesse umfaßt.

53. Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines Molekularflu orlasersystems, mit den Schritten:
Betreiben des Lasersystems;
Überwachen der Bandbreite eines Ausgangsstrahls des Laser systems;
Steuern eines Gasmischungsdrucks in einer Laserröhre des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck, welcher ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl einer ersten Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien von um 157 nm umfaßt, welcher eine Linienbreite von weniger als 0,5 pm aufweist; und
Verstärken des Ausgangsstrahls zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

54. Verfahren nach Anspruch 53, welches ferner den Schritt des Unterdrückens einer oder mehrerer Linien aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien um 157 nm des Lasersystems herum umfaßt.

55. Verfahren nach Anspruch 53, bei welchem der Schritt des Unterdrückens umfaßt, daß alle Linien bis auf die erste Linie aus der Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien um 157 nm herum unterdrückt werden.

56. Verfahren nach Anspruch 53, bei welchem das Verfahren nicht einen Schritt der weiteren Verschmälerung der Linienbrei te der ersten Linie unter Verwendung eines zusätzlichen linien verschmälernden optischen Bauteils umfaßt.

57. Verfahren nach Anspruch 53, welches ferner den Schritt des weiteren Verschmälerns der Linienbreite der ersten Linie unter Verwendung eines zusätzlichen linienverschmälernden optischen Bauteils umfaßt.

58. Verfahren nach Anspruch 53, bei welchem der Schritt des Steuerns des Gasmischungsdrucks umfaßt, daß der Druck auf weniger als 2000 mbar gesteuert wird.

59. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,4 pm ist.

60. Verfahren nach Anspruch 59, bei dem der Gasmischungsdruck kleiner als 1500 mbar ist.

61. Verfahren nach einem der Ansprüche 53, 58 oder 60, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

62. Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines Molekularflu orlasersystems, mit den Schritten:

- Betreiben des Lasersystems;
- Überwachen der Bandbreite eines Ausgangsstrahls des Laser systems; und
- Steuern eines Gasmischungsdrucks in einer Laserröhre des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck, der ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine erste Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien um 157 nm mit einer Linienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt.

63. Verfahren nach Anspruch 62, welches ferner den Schritt des Verstärkens des Ausgangsstrahls zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leis tung für Anwendungsprozesse umfaßt.

64. Verfahren nach Anspruch 63, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

65. Verfahren nach Anspruch 62, welches ferner den Schritt des Unterdrückens einer oder mehrerer Linien aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien um 157 nm des Lasersystems umfaßt.

66. Verfahren nach Anspruch 62, bei welchem das Verfahren nicht einen Schritt der weiteren Verschmälerung der Linienbrei te der ersten Linie unter Verwendung eines zusätzlichen linien verschmälernden optischen Bauteils umfaßt.

67. Verfahren nach Anspruch 62, welches ferner den Schritt des weiteren Verschmälerns der Linienbreite der ersten Linie unter Verwendung eines zusätzlichen linienverschmälernden optischen Bauteils umfaßt.

68. Verfahren nach Anspruch 62, bei welchem der Gasmischungs druck kleiner als 1500 mbar ist.

69. Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines Molekularflu orlasersystems, mit den Schritten:

- Betreiben des Lasersystems; und
- Steuern eines Gasmischungsdrucks in einer Laserröhre des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck, der ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine erste Linie aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien um 157 nm umfaßt, welcher eine Linienbreite von weniger als 0,5 pm auf weist.

70. Verfahren nach Anspruch 69, welches ferner den Schritt des Überwachens der Bandbreite eines Ausgangsstrahls des Lasersys tems umfaßt.

71. Verfahren nach Anspruch 69, welches ferner den Schritt des Verstärkens des Ausgangsstrahls zum Erhöhen der Leistung des von dem Resonator erzeugten Strahls auf eine gewünschte Leis tung für Anwendungsprozesse umfaßt.

72. Verfahren nach Anspruch 71, bei welchem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

73. Verfahren nach Anspruch 69, welches ferner den Schritt des Unterdrückens einer oder mehrerer Linien aus einer Mehrzahl von charakteristischen Emissionslinien um 157 nm des Lasersystems umfaßt.

74. Verfahren nach Anspruch 69, bei welchem das Verfahren nicht einen Schritt des weiteren Verschmälerns der Linienbreite der ersten Linie unter Verwendung eines zusätzlichen linienver schmälernden optischen Elements umfaßt.

75. Verfahren nach Anspruch 69, welches ferner den Schritt des weiteren Verschmälerns der Linienbreite der ersten Linie unter Verwendung eines zusätzlichen linienverschmälernden optischen Elements umfaßt.

76. Verfahren nach Anspruch 69, bei welchem der Gasmischungs druck kleiner als 1500 mbar ist.

77. Verfahren zum Steuern einer Bandbreite eines einen Exci mer- oder Molekularfluorlaserstrahl erzeugenden Systems mit einer Niederdruckgaslampe und einem optischen Verstärker, mit den Schritten:

- Betreiben des Lasersystems;
- Überwachen der Bandbreite der von der Lampe emittierten Strahlung;
- Steuern eines Gasmischungsdrucks in der Gaslampe des Lasersystems auf einen vorbestimmten Druck, welcher ausreichend niedrig ist, daß der Ausgangsstrahl eine Linie mit einer Li nienbreite von weniger als 0,5 pm umfaßt; und
- Verstärken der von der Gaslampe emittierten Strahlung zum Erhöhen der Leistung des von der Lampe erzeugten Strahls auf eine erwünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

78. Verfahren nach Anspruch 77, bei welchem der Gasdruck der Lampe so gesteuert wird, daß er kleiner als 2000 mbar ist.

79. Verfahren nach Anspruch 77, bei welchem die Linienbreite der Linie kleiner als 0,4 pm ist.

80. Verfahren nach Anspruch 79, bei welchem der Gasdruck der Lampe so gesteuert wird, daß er kleiner als 1500 mbar ist.

81. Verfahren nach einem der Ansprüche 77 bis 80, bei welchem die gewünschte Leistung eine Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

82. Excimer- oder Molekularfluor-(F₂-)Lasersystem, mit:
einer eine Pflanzstrahlung erzeugenden Excimer- oder Molekularfluorgaslampe, welche mit einer Gasmischung gefüllt ist, die zumindest molekularen Fluor umfaßt, wobei sich die Gasmischung auf einem Druck unterhalb von dem befindet, der zur Erzeugung einer Pflanzstrahlungsemission mit einer natürlichen Linienbreite von weniger als 0,5 µm umfaßt, und
einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung der von der eine Pflanzstrahlung erzeugenden Gaslampe emittierten Strahlung auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

83. Molekularfluor-(F₂-)Lasersystem, mit:
einer eine Pflanzstrahlung erzeugenden Molekularfluorgas lampe, die mit einer Gasmischung gefüllt ist, welche zumindest molekularen Fluor umfaßt, wobei sich die Gasmischung auf einem Druck unterhalb von dem befindet, der zur Erzeugung einer Pflanzstrahlungsemission um 157 unter Einschluß einer Linie mit einer natürlichen Linienbreite von weniger als 0,5 pm führt, und
einem Leistungsverstärker zum Erhöhen der Leistung der Linie auf eine gewünschte Leistung für Anwendungsprozesse.

84. Lasersystem nach einem der Ansprüche 82 oder 83, bei dem der Gasmischungsdruck kleiner als 2000 mbar ist.

85. Lasersystem nach Anspruch 84, bei dem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

86. Lasersystem nach einem der Ansprüche 82 oder 83, bei welchem die Linienbreite der Linie kleiner als 0,4 pm ist.

87. Lasersystem nach Anspruch 86, bei dem der Gasmischungs druck kleiner als 1500 mbar ist.

88. Lasersystem nach Anspruch 87, bei dem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

89. Lasersystem nach einem der Ansprüche 82 oder 83, bei welchem die Linienbreite der Linie kleiner als 0,3 pm ist.

90. Lasersystem nach Anspruch 89, bei dem der Gasmischungs druck kleiner als 1300 mbar ist.

91. Lasersystem nach Anspruch 90, bei dem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

92. Lasersystem nach einem der Ansprüche 82 oder 83, bei welchem die Linienbreite der Linie kleiner als 0,2 pm ist.

93. Lasersystem nach Anspruch 92, bei dem der Gasmischungs druck kleiner als 1000 mbar ist.

94. Lasersystem nach Anspruch 93, bei dem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.

95. Lasersystem nach einem der Ansprüche 82 oder 83, bei welchem die Linienbreite der ersten Linie kleiner als 0,15 pm ist.

96. Lasersystem nach Anspruch 95, bei dem der Gasmischungs druck kleiner als 800 mbar ist.

97. Lasersystem nach Anspruch 96, bei dem die gewünschte Leistung einer Energie von zwischen 1 bis 15 mJ entspricht.