JP2003503860A - Molecular fluorine laser having a spectral line width of less than 1 pm - Google Patents

Molecular fluorine laser having a spectral line width of less than 1 pm

Info

Publication number
JP2003503860A
JP2003503860A JP2001506651A JP2001506651A JP2003503860A JP 2003503860 A JP2003503860 A JP 2003503860A JP 2001506651 A JP2001506651 A JP 2001506651A JP 2001506651 A JP2001506651 A JP 2001506651A JP 2003503860 A JP2003503860 A JP 2003503860A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser system
laser
discharge chamber
optics
diffraction grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001506651A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
スタム ウーヴェ
ヴィー ゴヴォルコルフ セルゲイ
Original Assignee
ラムダ フィジーク アーゲー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/550,558 external-priority patent/US6389045B1/en
Priority claimed from US09/599,130 external-priority patent/US6381256B1/en
Application filed by ラムダ フィジーク アーゲー filed Critical ラムダ フィジーク アーゲー
Priority claimed from PCT/IB2000/001004 external-priority patent/WO2001001531A1/en
Publication of JP2003503860A publication Critical patent/JP2003503860A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/105Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
    • H01S3/1051Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being of the type using frustrated reflection

Abstract

(57)【要約】 狭帯域フッ素分子レーザシステムは、発振器及び増幅器を含み、前記発振器は、1pm未満の線幅を有する157nmビームを発生し、前記増幅器は、前記ビームのパワーを、1又は数ワットのような予め決められた以上に増す。前記発振器は、フッ素分子を含むレーザガスとバッファガスとで満たされた放電チャンバと、前記フッ素分子にエネルギーを供給する放電回路に接続された、前記放電チャンバ内の電極と、前記放電チャンバを含み、約157nmの波長を有するレーザビームを発生する共振器とを含む。前記レーザビームの線幅を1pm未満に減少させる線狭化光学系を、前記共振器内及び/又は共振器外に含める。前記増幅器を、同じ又は別個の放電チャンバとしてもよく、前記発振器からのパルスを時間調節し前記増幅器に、前記増幅器の放電電流における最大において達するようにする光学及び/又は電子遅延を使用してもよい。 SUMMARY A narrow band molecular fluorine laser system includes an oscillator and an amplifier, the oscillator generating a 157 nm beam having a linewidth of less than 1 pm, wherein the amplifier reduces the power of the beam by one or more. Increase more than predetermined like watts. The oscillator includes a discharge chamber filled with a laser gas containing fluorine molecules and a buffer gas, connected to a discharge circuit that supplies energy to the fluorine molecules, an electrode in the discharge chamber, and the discharge chamber. A resonator for generating a laser beam having a wavelength of about 157 nm. A line narrowing optical system for reducing the line width of the laser beam to less than 1 pm is included in the resonator and / or outside the resonator. The amplifier may be the same or a separate discharge chamber, using optical and / or electronic delays to time the pulses from the oscillator to reach the amplifier at a maximum in the amplifier discharge current. Good.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 優先権 本願は、1999年6月23日に出願された米国仮特許出願60/140,5
31号と、2000年5月15日に出願された米国仮特許出願60/204,0
95号と、1999年10月29日に出願された米国仮特許出願60/162,
735号と、1999年11月23日に出願された米国仮特許出願60/166
,967号と、1999年12月13日に出願された米国仮特許出願60/17
0,342号とに対する優先権を請求する。本願は、1999年2月12日に出
願された米国仮特許出願60/120,218号と、1999年2月10日に出
願された米国仮特許出願60/119,486号とに対する優先権を請求する、
1999年5月24日に出願された米国特許出願09/317,527号の一部
継続出願である。本願は、また、1999年4月19日に出願された米国仮特許
出願60/130,392号に対する優先権を請求する、2000年4月17日
に出願された米国特許出願09/550,558号の一部継続出願である。上述
した優先出願のすべては、参照によって本願に含まれる。
PRIORITY This application relates to US provisional patent application 60 / 140,5, filed June 23, 1999.
No. 31, and US provisional patent application 60 / 204,0 filed May 15, 2000
No. 95 and US provisional patent application 60/162, filed October 29, 1999.
735 and US Provisional Patent Application 60/166 filed November 23, 1999.
, 967 and US provisional patent application 60/17 filed December 13, 1999
Claim priority to No. 0,342. This application gives priority to US provisional patent application 60 / 120,218 filed February 12, 1999 and US provisional patent application 60 / 119,486 filed February 10, 1999. Claim,
It is a continuation-in-part application of U.S. patent application Ser. No. 09 / 317,527 filed May 24, 1999. This application also claims priority to US provisional patent application 60 / 130,392 filed April 19, 1999, US patent application 09 / 550,558 filed April 17, 2000. It is a partial continuation application of the issue. All of the above-referenced priority applications are incorporated herein by reference.

【0002】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、線強化素子を含むフッ素分子レーザシステムと、約1pm未満のス
ペクトル線幅を有するVUVレーザビームを発生する方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a molecular fluorine laser system including a line enhancement element and a method of generating a VUV laser beam having a spectral linewidth of less than about 1 pm.

【0003】 2.関連技術の説明 真空UVマイクロリソグラフィは、フッ素分子レーザの短い波長(157.6
nm)の利点を利用し、半導体基板におけるフォトリソグラフィ的な露出によっ
て0.1pm以下の構造の形成を可能にする。TFTアニーリング及びマイクロ
マシーニング用途も、この波長において有利に行うことができる。
2. 2. Description of Related Art Vacuum UV microlithography is based on the short wavelength (157.6) of molecular fluorine lasers.
nm) to enable the formation of structures of 0.1 pm or less by photolithographic exposure in a semiconductor substrate. TFT annealing and micromachining applications can also be advantageously performed at this wavelength.

【0004】 この波長範囲において撮像レンズを製造するのに利用可能な高品質光学材料の
限定された選択を与えると、最小の色収差の必要条件が、屈折及び部分的色消し
撮像システム用レーザ源のスペクトル線幅を1pm未満に制限する。この可能性
は、スペクトル線幅が0.1pmないし0.2pmであり、ひょっとすると、将
来においては、0.1pm未満にまでなることである。慣例的なフッ素分子レー
ザは、1pmより大きいスペクトル線幅を有するVUVビームを放射する。
Given the limited selection of high quality optical materials available for manufacturing imaging lenses in this wavelength range, the minimum chromatic aberration requirement is that of laser sources for refractive and partially achromatic imaging systems. Limit the spectral linewidth to less than 1 pm. The possibility is that the spectral linewidth is between 0.1 pm and 0.2 pm and possibly even below 0.1 pm in the future. A conventional molecular fluorine laser emits a VUV beam with a spectral linewidth greater than 1 pm.

【0005】 レーザにおけるスペクトル線幅の狭化の欠点は、一般に、効率及び出力パワー
の重大な減少を招くことである。したがって、本発明において、157nmウェ
ーハステッパ又はウェーハスキャナに関して所望の高いスループットを達成し、
数ワットから10ワット以上までの範囲の平均の高出力パワーを有する1pm未
満の出力ビームを放射する線狭化フッ素分子レーザを有することが有利であると
認識される。
The drawback of narrowing the spectral linewidth in a laser is that it generally leads to a significant reduction in efficiency and output power. Thus, in the present invention, the desired high throughput for 157 nm wafer steppers or wafer scanners is achieved,
It will be appreciated that it would be advantageous to have a line-narrowed fluorine molecular laser emitting an output beam of less than 1 pm with an average high output power in the range of a few watts to 10 watts or more.

【0006】 発明の要約 したがって、本発明の第1の目的は、小さい構造をシリコンウェーハ上に形成
する狭い線幅、すなわち、約1pm未満の線幅を有するVUVレーザシステムを
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a first object of the present invention is to provide a VUV laser system having a narrow linewidth, ie, a linewidth of less than about 1 pm, which forms small structures on a silicon wafer.

【0007】 本発明の第2の目的は、十分な出力パワー、すなわち、少なくとも数ワットの
出力パワーを示す、1pm以下の線幅を有する、157nmにおけるVUVリソ
グラフィ用途に関して高いスループットを可能にするVUVレーザを提供するこ
とである。
A second object of the invention is a VUV laser enabling sufficient throughput for VUV lithographic applications at 157 nm with a sufficient output power, ie a linewidth of 1 pm or less, exhibiting an output power of at least a few watts. Is to provide.

【0008】 上記目的に従って、発振器及び増幅器を含み、前記発振器が、1pm未満の線
幅を有する157nmビームを発生し、前記増幅器が、ビームのパワーを、1又
は数ワットより大きいような、予め決定された量以上に大きくする、狭帯域フッ
素分子レーザシステムのような方法及び装置が提供される。前記発振器は、フッ
素分子及びバッファガスを含むレーザガスで満たされた放電チャンバと、前記フ
ッ素分子にエネルギーを供給する放電回路に接続された前記放電チャンバ内の電
極と、前記放電チャンバ及びライン狭化光学系を含み、約157nmの波長及び
1pm未満の線幅を有するレーザビームを発生する共振器とを含む。
According to the above object, an oscillator and an amplifier are included, said oscillator generating a 157 nm beam having a linewidth of less than 1 pm, said amplifier predetermining the power of the beam to be greater than 1 or a few watts. Methods and apparatus are provided, such as narrow-band molecular fluorine laser systems, that scale above a specified amount. The oscillator comprises a discharge chamber filled with a laser gas containing fluorine molecules and a buffer gas, electrodes in the discharge chamber connected to a discharge circuit for supplying energy to the fluorine molecules, the discharge chamber and a line narrowing optical device. A resonator for generating a laser beam having a wavelength of about 157 nm and a linewidth of less than 1 pm.

【0009】 前記増幅器は、好適には、フッ素分子及びバッファガスを含むレーザガスで満
たされた放電チャンバと、例えば、電気的遅延回路を使用する、前記フッ素分子
にエネルギーを供給する同じ又は同様の放電回路に接続された電極とを含む。前
記増幅器の放電は、前記発振器からのパルスが前記増幅器放電チャンバに達した
場合、最大又はそれに近い放電電流になるように設定される。
The amplifier is preferably a discharge chamber filled with a laser gas containing molecular fluorine and a buffer gas, and the same or similar discharge that energizes the molecular fluorine, for example using an electrical delay circuit. An electrode connected to the circuit. The discharge of the amplifier is set to have a discharge current that is at or near maximum when the pulse from the oscillator reaches the amplifier discharge chamber.

【0010】 前記線狭化光学系は、好適には、前記ビームのスペクトル分布の選択された部
分の最大透過率と、前記ビームのスペクトル分布の外側部分の比較的低い透過率
とに関して調整された1個以上のエタロンを含む。プリズムビームエキスパンダ
を、好適には、前記エタロンに入射するビームを拡張するエタロンの後に設ける
。2個のエタロンを使用し、単一干渉オーダのみが選択されるように調節しても
よい。
The line narrowing optics is preferably tuned with respect to the maximum transmission of selected portions of the spectral distribution of the beam and the relatively low transmission of outer portions of the spectral distribution of the beam. Contains one or more etalons. A prism beam expander is preferably provided after the etalon that expands the beam incident on the etalon. Two etalons may be used and adjusted so that only a single interference order is selected.

【0011】 前記線狭化光学系は、さらに、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分
に対応するエタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子を含んでもよい。前記
共振器は、さらに好適には、該共振器内と、特に、前記放電チャンバとビームエ
キスパンダとの間とに間隙を含む。第2間隙を、前記放電チャンバの外側におい
て設けてもよい。
The line narrowing optics may further include a diffraction grating selecting a single interference order of the etalon corresponding to a selected portion of the spectral distribution of the beam. The resonator further preferably comprises a gap within the resonator and in particular between the discharge chamber and the beam expander. The second gap may be provided outside the discharge chamber.

【0012】 前記線狭化光学系は、エタロンを含まなくてもよい。例えば、前記線狭化光学
系は、代わりに、ビームエキスパンダ及び回折格子のみを含んでもよい。前記ビ
ームエキスパンダは、好適には、2、3又は4個のVUV透明プリズムを、前記
回折格子の前に含む。前記回折格子は、好適には、ビームを回折するその役目に
加え、共振器反射器として働く高反射率表面を有する。
The line narrowing optical system may not include an etalon. For example, the line narrowing optics may instead only include a beam expander and a diffraction grating. The beam expander preferably comprises 2, 3 or 4 VUV transparent prisms in front of the diffraction grating. Said diffraction grating preferably has a high reflectivity surface which acts as a resonator reflector in addition to its role of diffracting the beam.

【0013】 前記線狭化光学系は、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透
過率と、前記ビームのスペクトル分布の外側部分の比較的低い透過率とに関して
調整されたエタロン出力カプラを含んでもよい。このシステムは、好適には、ビ
ームエキスパンダに続く、前記エタロン出力カプラの単一干渉オーダを選択する
回折格子、散乱プリズム又はエタロンのような光学系も含む。前記共振器は、好
適には、該共振器内の迷光及び発散を低減する1つ以上の間隙を有する。
The line narrowing optics comprises an etalon output coupler tuned for maximum transmission of selected portions of the spectral distribution of the beam and relatively low transmission of outer portions of the spectral distribution of the beam. May be included. The system also preferably includes an optical system, such as a diffraction grating, a scattering prism or an etalon, that follows the beam expander and selects the single interference order of the etalon output coupler. The resonator preferably has one or more gaps that reduce stray light and divergence within the resonator.

【0014】 回折格子を含む上記構成のいずれにおいても、高反射率ミラーを前記回折格子
の後に配置し、前記回折格子及び高反射率ミラーがリットマン配置を形成するよ
うにしてもよい。代わりに、前記回折格子は、前記ビームをリトロー配置におい
て逆反射すると共に散乱するように働いてもよい。透過回折格子又はグリズムを
使用してもよい。
In any of the above configurations including a diffraction grating, a high-reflectance mirror may be arranged after the diffraction grating, and the diffraction grating and the high-reflectance mirror may form a Littman arrangement. Alternatively, the diffraction grating may serve to retroreflect and scatter the beam in a Littrow arrangement. A transmission grating or grism may be used.

【0015】 前記バッファガスは、好適には、前記ガス混合物の圧力を十分に調節し、所定
の入力エネルギーに対する出力エネルギーを増加し、エネルギー安定性、ガス及
び管の寿命、及び/又はパルス持続時間を増加させるネオン及び/又はヘリウム
を含む。前記レーザシステムは、さらに特に、フッ素分子を放電チャンバ内に移
動し、これによって前記フッ素分子をこの放電チャンバ内に補給するガス供給シ
ステムと、前記ガス供給システムと協働し、前記放電チャンバ内のフッ素分子濃
度を制御し、前記フッ素分子濃度を前記レーザの最適な性能の予め決められた範
囲内に保持するプロセッサとを含む。
The buffer gas preferably regulates the pressure of the gas mixture sufficiently to increase the output energy for a given input energy, energy stability, gas and tube life, and / or pulse duration. It contains neon and / or helium. The laser system more particularly cooperates with the gas supply system to move the fluorine molecules into the discharge chamber, thereby replenishing the fluorine molecules into the discharge chamber, and in the discharge chamber. A processor for controlling the fluorine molecule concentration and keeping the fluorine molecule concentration within a predetermined range of optimum performance of the laser.

【0016】 前記レーザシステムは、前記発振器と増幅器との間に、前記発振器の出力ビー
ムの線幅をさらに狭くするスペクトルフィルタをさらに含んでもよい。前記スペ
クトルフィルタは、ビームエキスパンダに続くエタロンを含んでもよい。代わり
に、前記スペクトルフィルタは、前記ビームを散乱し、狭くする回折格子を含ん
でもよい。前記回折格子の実施形態において、前記スペクトルフィルタは、前記
ビームを、スリットを経て、前記ビームエキスパンダ−回折格子の組み合わせに
衝突する前に、平行化光学系上に収束させるレンズを含んでもよい。
The laser system may further include a spectral filter between the oscillator and the amplifier, which further narrows a line width of an output beam of the oscillator. The spectral filter may include an etalon following the beam expander. Alternatively, the spectral filter may include a diffraction grating that scatters and narrows the beam. In the diffraction grating embodiment, the spectral filter may include a lens that focuses the beam onto a collimating optics through a slit before striking the beam expander-grating combination.

【0017】 参照による編入 以下は、参考文献の引用リストであり、これらの参考文献の各々は、優先権セ
クションにおいて上記で引用したこれらの参考文献に加え、以下の好適実施形態
の詳細な説明中に参照によって編入され、前記好適実施形態の要素又は特徴の代
わりの実施形態を開示するようなものである。これらの参考文献の単独のもの又
は2つ以上の組み合わせを参考にし、以下の詳細な説明に記載の好適実施形態の
変形例を得ることができる。他の特許、特許出願及び非特許参考文献が、この説
明において引用され、以下の参考文献に関してちょうど説明したのと同じ効果を
持って、参照によって、好適実施形態に含まれる。 1−U.スタム“157nm157エキシマレーザの状況”国際セマテック15
7ワークショップ、1999年2月15−17日、アメリカ、アリゾナ州、リッ
チフィールド。 2−T.ホフマン、J.M.ヒューバー、P.ダス、S.ショラー“マイクロリ
ソグラフィ用高反復レートF(157nm)レーザの見込み”国際セマテック
157ワークショップ、1999年2月15−17日、アメリカ、アリゾナ州、
リッチフィールド。 3−1−U.スタム、I.ブラギン、S.ゴボーコフ、J.クラインシュミット
、R.パツェル、E.スロボドチコフ、K.ボグラー、F.ボス及びD.バスチ
ング“157nmリソグラフィ用エキシマレーザ”第24マイクロリソグラフィ
国際シンポジウム、1999年3月14−19日、アメリカ、カリフォルニア州
、サンタクララ。 4−T.ホフマン、J.M.ヒューバー、P.ダス、S.ショラー“DUVマイ
クロリソグラフィ用Fレーザ再訪”第24マイクロリソグラフィ国際シンポジ
ウム、1999年3月14−19日、アメリカ、カリフォルニア州、サンタクラ
ラ。 5−W.ムケンハイム、B.ルクル”狭線幅及び大内部ビーム発散を有するエキ
シマレーザ”J.Phys.E:Sci.Instrum.20(1987)1
394。 6−G.グルネフェルド、H.シュルター、P.アンダーセン、E.W.ローテ
“カセグレン光学系のないKrF及びArF調節可能エキシマレーザの動作”応
用物理B62(1996)241. 7−各々が本願と同じ譲受人に譲り受けられている米国特許出願09/3175
26号、09/343333号、60/122145号、60/140531号
、60/162735号、60/166952号、60/171172号、60
/141678号、60/173993号、60/166967号、60/17
2674号及び60/181156号と、クラインシュミットのシリアル番号が
まだ割り当てられていない2000年5月18日に出願された“レーザビームの
空間干渉性の制御された発散によるフォトリソグラフィにおけるレーザ小斑点の
除去”に関する特許出願と、米国特許明細書第6005880号。 8−レーザフォーカス/電子光学の1987年8月版から再版されたW.ムエケ
ンハイム“2つのエキシマレーザを結合する7つの方法”。
INCORPORATION BY REFERENCE The following is a citation list of references, each of which is in addition to those references cited above in the Priority Section, in the detailed description of the preferred embodiments below. Are disclosed by way of reference and disclose alternative embodiments of the elements or features of the preferred embodiments. Reference may be made to these references alone or in combinations of two or more to obtain variations of the preferred embodiments described in the detailed description below. Other patents, patent applications and non-patent references are cited in the description and, with the same effect as just described for the following references, are included in the preferred embodiment by reference. 1-U. Stams "Status of 157 nm 157 excimer laser" International Sematech 15
7 Workshop, February 15-17, 1999, Litchfield, Arizona, USA. 2-T. Hoffman, J. M. Huber, P.H. Das, S. Shora "micro lithography for high repetition rate F 2 (157nm) prospects of the laser" International Sematech 157 workshop, February 15-17, 1999, the United States, Arizona,
Litchfield. 3-1-U. Stamm, I. Braggin, S.M. Gobokov, J. Klein Schmid, R.A. Patzel, E. Slovodchikov, K.K. Vogler, F.M. Boss and D. Busching "Excimer Laser for 157 nm Lithography" 24th International Microlithography Symposium, March 14-19, 1999, Santa Clara, CA, USA. 4-T. Hoffman, J. M. Huber, P.H. Das, S. Scholar “Revisiting F 2 Laser for DUV Microlithography” 24th International Microlithography Symposium, March 14-19, 1999, Santa Clara, California, USA. 5-W. Mukenheim, B.C. Rukuru "Excimer Laser with Narrow Linewidth and Large Internal Beam Divergence" J. Phys. E: Sci. Instrum. 20 (1987) 1
394. 6-G. Grunefeld, H .; Schulter, P. Andersen, E. W. Rote “Operation of KrF and ArF Tunable Excimer Laser without Cassegrain Optics” Applied Physics B62 (1996) 241. 7-US patent application 09/3175, each of which is assigned to the same assignee as the present application
26, 09/343333, 60/122145, 60/140531, 60/162735, 60/166952, 60/171172, 60
/ 141678, 60/173993, 60/166967, 60/17
Nos. 2674 and 60/181156, and Kleinschmidt serial numbers not yet assigned, filed May 18, 2000, entitled "Laser speckle in photolithography due to controlled divergence of the spatial coherence of the laser beam. Patent application for "removal" and US patent specification No. 6005880. 8-Laser Focus / Electronic Optics, W. Reprinted from August 1987 Edition. Muequenheim “Seven ways to combine two excimer lasers”.

【0018】 好適実施形態の詳細な説明 図1を参照し、VUVレーザシステム、好適には、遠紫外線(DUV)又は真
空紫外線(VUV)リソグラフィ用フッ素分子レーザを、図式的に示す。TFT
アニーリング及び/又はマイクロマシーニングのような他の工業的用途において
使用するレーザシステムに関する代わりの構成は、図1に示すシステムと同様及
び/又はこれから変更されたものであり、本願の条件を満たすものとして、当業
者には理解される。この目的のため、代わりのVUVレーザシステム及び構成要
素配置とが、各々が本願と同じ譲受人に譲り受けられている米国特許出願09/
317695号、09/317526号、09/317527号、09/343
333号、60/122145号、60/140531号、60/162735
号、60/166952号、60/171172号、60/141678号、6
0/173993号、60/166967号、60/172674号及び60/
181156号と、クラインシュミットのシリアル番号がまだ割り当てられてい
ない2000年5月18日に出願された“レーザビームの空間干渉性の制御され
た発散によるフォトリソグラフィにおけるレーザ小斑点の除去”に関する特許出
願と、米国特許明細書第6005880号とにおいて記載されている。
Detailed Description of the Preferred Embodiments Referring to FIG. 1, a VUV laser system, preferably a Fluorine Molecular Laser for Deep Ultraviolet (DUV) or Vacuum Ultraviolet (VUV) lithography, is shown schematically. TFT
Alternative configurations for laser systems used in other industrial applications such as annealing and / or micromachining are similar to and / or modified from the system shown in FIG. 1 and meet the requirements of the present application. As will be appreciated by those skilled in the art. To this end, alternative VUV laser systems and component arrangements are each assigned to the same assignee as the present application.
317695, 09/317526, 09/317527, 09/343
333, 60/122145, 60/140531, 60/162735
No. 60/166952, 60/171172, 60/141678, 6
0/1739393, 60/166967, 60/172674 and 60 /
No. 1811156 and a patent application for “Removal of laser speckle in photolithography by controlled divergence of spatial coherence of laser beam” filed May 18, 2000, to which Kleinschmidt serial numbers have not yet been assigned. And U.S. Pat. No. 6,0058,880.

【0019】 図1に示すシステムは、一般的に、固体パルサモジュール4に接続された1対
又は数対のメイン放電電極3を有するレーザチャンバ2と、ガス処理モジュール
6とを含む。固体パルサモジュール4に、高電圧電源8によって給電する。レー
ザチャンバ2を、光学モジュール10及び光学モジュール12によって取り囲み
、共振器を形成する。光学モジュール10及び12を、光学制御モジュール14
によって制御する。
The system shown in FIG. 1 generally comprises a laser chamber 2 having one or several pairs of main discharge electrodes 3 connected to a solid pulser module 4, and a gas treatment module 6. The solid-state pulser module 4 is powered by a high voltage power supply 8. The laser chamber 2 is surrounded by the optical module 10 and the optical module 12 to form a resonator. The optical modules 10 and 12 are connected to the optical control module 14
Controlled by.

【0020】 レーザ制御用コンピュータ16は、種々の入力を受け、前記システムの種々の
動作パラメータを制御する。診断モジュール18は、図示したように、好適には
ビームスプリッタモジュール21のような、モジュール18に向かうビ0ムの小
さい部分を偏向する光学系を経て、メインビーム20の分離部分の種々のパラメ
ータを受け、測定する。ビーム20を、好適には、撮像システム(図示せず)へ
、最終的にはワークピース(図示せず)へのレーザ出力とする。レーザ制御コン
ピュータ16は、インタフェース24を介して、ステッパ/スキャナコンピュー
タ26及び他の制御ユニット28と通信する。
The laser control computer 16 receives various inputs and controls various operating parameters of the system. The diagnostic module 18, as shown, preferably passes various parameters of the separated portion of the main beam 20 via an optical system, such as a beam splitter module 21, which deflects the small beam portion towards the module 18. Receive and measure. Beam 20 is preferably the laser output to an imaging system (not shown) and ultimately to a workpiece (not shown). Laser control computer 16 communicates with stepper / scanner computer 26 and other control units 28 via interface 24.

【0021】 レーザチャンバ2は、レーザガス混合物を含み、メイン放電電極3の1対又は
数対と、1個以上の予備イオン化電極(図示せず)とを含む。好適なメイン電極
3は、米国特許出願09/453670号、60/184705号及び60/1
28227号において記載されており、これらの各々は、本願と同じ譲受人に譲
り受けられており、これにより参照によって含まれる。他の電極構成は、米国特
許明細書第5729565号及び第4860300号において記載されており、
これらの各々は、同じ譲受人に譲り受けられており、他の実施形態は、米国特許
明細書第4691322号、第5535233号及び第5557629号におい
て記載されており、これらのすべては、これにより参照によって含まれる。レー
ザチャンバ2は、予備イオン化装置(図示せず)も含む。好適な予備イオン化ユ
ニットは、米国特許出願60162845号、60/160182号、60/1
27237号、09/535276号及び09/247887号において記載さ
れており、これらの各々は、本願と同じ譲受人に譲り受けられており、他の実施
形態は、米国特許明細書第5337330号、第5818865号及び第599
1324号において記載されており、上述した特許及び特許出願のすべては、こ
れにより参照によって含まれる。
The laser chamber 2 contains a laser gas mixture and comprises one or several pairs of main discharge electrodes 3 and one or more preionization electrodes (not shown). Suitable main electrodes 3 are U.S. patent application Ser. Nos. 09 / 453,670, 60 / 184,705 and 60/1.
No. 28227, each of which is assigned to the same assignee as the present application and hereby incorporated by reference. Other electrode configurations are described in US Pat. Nos. 5,729,565 and 4,860,300,
Each of these is assigned to the same assignee, and other embodiments are described in US Pat. Nos. 4,691,322, 5,535,233 and 5,557,629, all of which are hereby incorporated by reference. included. The laser chamber 2 also includes a preionizer (not shown). Suitable preionization units are described in US patent application Nos. 60162845, 60/160182, 60/1.
27237, 09/535276 and 09/247887, each of which is assigned to the same assignee as the present application, and other embodiments are described in US Pat. Nos. 5,337,330, 5,818,865. Issue and 599
All of the above mentioned patents and patent applications, which are described in US Pat. No. 13,324, are hereby incorporated by reference.

【0022】 固体パルサモジュール14及び高電圧電源8は、圧縮された電気パルスの電気
エネルギーを、レーザチャンバ2内の予備イオン化電極及びメイン電極3に供給
し、前記ガス混合物にエネルギーを供給する。好適なパルサモジュール及び高電
圧電源は、米国特許出願60/149392号、60/198058号及び09
/390146号と、オスマノウ他の、まだシリアルナンバが割り当てられてい
ない、2000年5月15日に出願された、“パルス化レーザ用電気的励起回路
”に関する特許出願と、米国特許明細書第6005880号及び第602072
3号とにおいて記載されており、これらの各々は、本願と同じ譲受人に譲り受け
られており、これにより参照によって本願に含まれる。他の代わりのパルサモジ
ュールは、米国特許明細書第5982800号、第5982795号、第594
0421号、第5914974号、第5949806号、第5936988号、
第6028872号及び第5729562号において記載されており、これらの
各々は、これにより参照によって含まれる。慣例的なパルサモジュールは、3ジ
ュールの電気的パワーより超過して、電気パルスを発生することができる(上述
した、’988特許を参照されたい)。
The solid-state pulser module 14 and the high voltage power supply 8 supply the electrical energy of the compressed electrical pulse to the preionization electrode and the main electrode 3 in the laser chamber 2 and to the gas mixture. Suitable pulser modules and high voltage power supplies are described in US patent applications 60/149392, 60/198058 and 09.
/ 390146, and Osmanou et al., US Pat. No. and 602072
No. 3, each of which is assigned to the same assignee as the present application and is hereby incorporated by reference. Other alternative pulser modules have been described in US Pat.
0421, 5914974, 5949806, 5936988,
No. 6,028,872 and 5,729,562, each of which is hereby incorporated by reference. Conventional pulser modules can generate electrical pulses in excess of 3 Joules of electrical power (see the '988 patent, supra).

【0023】 前記レーザガス混合物を含むレーザチャンバ2を取り囲むレーザ共振器は、ラ
イン狭化エキシマ又はフッ素分子レーザ用の線狭化光学系を含み、この光学系を
、線狭化が望まれない、又は、線狭化を前面光学モジュール12において行うか
、前記共振器の外部のスペクトルフィルタを出力ビームの線幅を狭くするのに使
用する場合、レーザシステムにおいて高反射率ミラー等に置き換えることができ
る。線狭化光学系のいくつかの変形例を、後に詳細に説明する。
The laser cavity surrounding the laser chamber 2 containing the laser gas mixture comprises line-narrowing excimers or line-narrowing optics for molecular fluorine lasers, which line-narrowing is not desired, or , The line narrowing can be done in the front optics module 12 or if a spectral filter outside the resonator is used to narrow the linewidth of the output beam, it can be replaced by a high reflectivity mirror or the like in the laser system. Some modifications of the line narrowing optical system will be described in detail later.

【0024】 レーザチャンバ2を、放射されるレーザ輻射14の波長に対して透明な窓によ
って密封する。前記窓を、ブリュースター窓としてもよく、又は、共振ビームの
光路に対して異なった角度において整列させてもよい。前記レーザチャンバと、
光学モジュール10及び12の各々との間のビーム経路を、エンクロージャ17
及び19によって閉じ込め、前記エンクロージャの内部から、そうしなければV
UVレーザ輻射を強く吸収する水蒸気、酸素、炭化水素、過フッ化炭化水素等を
実際的に除去する。
The laser chamber 2 is sealed by a window transparent to the wavelength of the emitted laser radiation 14. The window may be a Brewster window or it may be aligned at different angles to the optical path of the resonant beam. The laser chamber,
A beam path to and from each of the optics modules 10 and 12 is defined by an enclosure 17
And 19 and from inside the enclosure, otherwise V
Practically removes water vapor, oxygen, hydrocarbons, fluorocarbons, etc. that strongly absorb UV laser radiation.

【0025】 出力ビーム20の一部が光学モジュール12のアウトカプラを通過した後、こ
の出力部分は、ビームスプリッタモジュール21に衝突し、このビームスプリッ
タモジュール21は、前記ビームの一部を診断モジュール18に偏向させる光学
系か、前記アウトカップルされたビームの小さい部分が診断モジュール18に達
することができるようにし、メインビーム部分20が前記レーザシステムの出力
ビームとして続くことができるようにする光学系を含む。好適な光学系は、ビー
ムスプリッタか、部分的に反射する表面の光学系を含む。1個以上のビームスプ
リッタ及び/又はHRミラー、及び/又は、ダイクロイックミラーを使用し、前
記ビームの一部を、診断モジュール18の構成要素に向けてもよい。ホログラフ
ィックビームサンプラ、透過回折格子、部分的に透過性の反射回折格子、グリズ
ム、プリズム、又は、他の屈折性、散乱性及び/又は透過性光学系を使用し、診
断モジュール18における検出に関して小さいビーム部分22をメインビーム2
0から分離し、メインビーム20の大部分が、アプリケーションプロセスに直接
又は撮像システム他を経て達するようにしてもよい。出力ビーム20を前記ビー
ムスプリッタモジュールにおいて伝送し、反射されたビーム部分22を診断モジ
ュール18において向けることができ、又は、メインビーム20を反射し、小さ
い部分22を診断モジュール18に透過させてもよい。ビームスプリッタモジュ
ール21を過ぎて持続する前記アウトカップルされたビームの部分を、前記レー
ザの出力ビーム20とし、この出力ビーム20は、撮像システム又はフォトリソ
グラフィック用途に関するワークピースのような産業又は実験アプリケーション
に向かって伝播する。
After a part of the output beam 20 has passed through the out coupler of the optical module 12, this output part impinges on a beam splitter module 21, which part of the beam is diagnosed by the diagnostic module 18. Or an optical system that allows a small portion of the outcoupled beam to reach the diagnostic module 18 and a main beam portion 20 to follow as the output beam of the laser system. Including. Suitable optics include beam splitters or partially reflective surface optics. One or more beamsplitters and / or HR mirrors and / or dichroic mirrors may be used to direct a portion of the beams to components of diagnostic module 18. Small for detection in diagnostic module 18 using holographic beam samplers, transmission gratings, partially transmissive reflective diffraction gratings, grisms, prisms, or other refractive, scattering and / or transmissive optics Beam part 22 to main beam 2
It may be separated from 0 so that most of the main beam 20 reaches the application process either directly or via the imaging system or otherwise. The output beam 20 may be transmitted at the beam splitter module and the reflected beam portion 22 may be directed at the diagnostic module 18, or the main beam 20 may be reflected and a small portion 22 transmitted to the diagnostic module 18. . The portion of the outcoupled beam that persists past the beamsplitter module 21 is the output beam 20 of the laser, which output beam 20 is for industrial or experimental applications such as workpieces for imaging systems or photolithographic applications. Propagate toward.

【0026】 エンクロージャ23は、ビーム22及び20のビーム経路を閉じ込め、前記ビ
ーム経路から、光吸収種を無くしておくようにする。より小さいエンクロージャ
17及び19は、チャンバ2と光学モジュール10及び12との間のビーム経路
を閉じ込める。好適なエンクロージャ23及びビーム分割モジュール21は、上
記の参照によってここに含まれている米国特許出願09/343333号及び6
0/140530号と、同じ譲受人に譲り受けられている米国特許出願09/1
31580号と、米国特許明細書第5559584号、第5221823号、第
5763855号、第5811753号及び第4616908号とにおいて記載
されており、これらのすべては、これにより参照によって含まれる。例えば、ビ
ーム分割モジュール21は、好適には、可視赤色光をビーム22からフィルタ処
理する光学系も含み、実際的にVUV光のみが診断モジュール18の検出器にお
いて受けられるようにする。赤色光を出力ビーム20からフィルタ処理するフィ
ルタ処理光学系を含んでもよい。また、不活性ガス浄化を、好適には、エンクロ
ージャ23に流す。
The enclosure 23 confines the beam paths of the beams 22 and 20 and keeps the beam paths free of light absorbing species. The smaller enclosures 17 and 19 confine the beam path between the chamber 2 and the optical modules 10 and 12. A preferred enclosure 23 and beam splitting module 21 is described in US patent application Ser. Nos. 09 / 343,333 and 6, incorporated herein by reference above.
0/140530 and US patent application 09/1 assigned to the same assignee
No. 31580 and US Pat. Nos. 5,559,584, 5,221,823, 5,763,855, 5,817,753 and 4,616,908, all of which are hereby incorporated by reference. For example, the beam splitting module 21 preferably also includes optics for filtering visible red light from the beam 22 so that practically only VUV light is received at the detector of the diagnostic module 18. Filtering optics may be included to filter red light from the output beam 20. Also, the inert gas purification is preferably flowed to the enclosure 23.

【0027】 診断モジュール18は、好適には、少なくとも1個のエネルギー検出器を含む
。この検出器は、出力ビーム20のエネルギーに直接対応する前記ビーム部分の
合計エネルギーを測定する。例えばプレート又はコーティングである光学減衰器
、又は、他の光学系のような光学的構成を、前記検出器又はビームスプリッタモ
ジュール21において、又は、近くに形成し、前記検出器に衝突する輻射の強度
、スペクトル分布及び/又は他のパラメータを制御してもよい(各々が本願と同
じ譲受人に譲り受けられ、これにより参照によって含まれる米国特許出願09/
172805号、60/172749号、60/166952号及び60/17
8620号を参照されたい)。
The diagnostic module 18 preferably includes at least one energy detector. This detector measures the total energy of said beam portion, which corresponds directly to the energy of the output beam 20. An optical configuration such as an optical attenuator, eg a plate or coating, or other optical system is formed in or near the detector or beam splitter module 21 and the intensity of the radiation impinging on the detector. , May control spectral distribution and / or other parameters (each of which is assigned to the same assignee as the present application, which is hereby incorporated by reference in US patent application Ser.
172805, 60 / 172,749, 60/166952 and 60/17
8620).

【0028】 診断モジュール18のある他の構成要素を、好適には、モニタエタロン又は回
折格子スペクトロメータのような波長及び/又は帯域幅検出構成要素とする(各
々が本願と同じ譲受人に譲り受けられた米国特許出願09/416344号、6
0/186003号、60/158808号及び60/186096号と、ロカ
イ他の、シリアルナンバがまだ割り当てられていない、2000年5月10日に
出願された“多素子又はタンデムシースルーホローカソードランプを使用するリ
ソグラフィレーザの絶対波長キャリブレーション”と、米国特許明細書第490
5243号、第5978391号、第5450207号、第4926428号、
第5748346号、第5025445号及び第5978394号とを参照され
たい。上記波長及び/又は帯域幅検出及び監視構成要素は、これにより参照によ
って含まれる)。
Certain other components of diagnostic module 18 are preferably wavelength and / or bandwidth detection components, such as monitor etalons or grating spectrometers (each assigned to the same assignee as the present application). United States Patent Application 09/416344, 6
0/186003, 60/158808 and 60/186960 and Rokai et al., Using "multi-element or tandem see-through hollow cathode lamps, filed May 10, 2000, with no serial number assigned yet. Absolute Wavelength Calibration of Lithography Lasers "US Pat. No. 490
No. 5243, No. 5978391, No. 5450207, No. 4926428,
See 5748346, 5025445 and 5978394. The wavelength and / or bandwidth detection and monitoring components are hereby included by reference).

【0029】 前記診断モジュールの他の構成要素は、ガス制御及び/又は出力ビームエネル
ギー安定性に関するような、各々が同じ譲受人に譲り受けられ、これにより参照
によってここに含まれる、米国特許出願09/484818号及び09/418
052号各々に記載されているようなパルス形状検出器又はASE検出器を含ん
でもよい。例えば、参照によって含まれる米国特許明細書第6014206号に
記載されているような、ビーム整列モニタがあってもよい。
Other components of the diagnostic module, such as those relating to gas control and / or output beam energy stability, are each assigned to the same assignee, which is hereby incorporated by reference in US patent application Ser. 484818 and 09/418
It may also include a pulse shape detector or an ASE detector as described in each of the '052 patents. For example, there may be a beam alignment monitor, such as that described in US Pat. No. 6,014,206, incorporated by reference.

【0030】 プロセッサ又は制御コンピュータ16は、前記レーザシステム及び出力ビーム
の他の入力又は出力パラメータの中で、パルス形状、エネルギー、自然放射増幅
光(ASE)、エネルギー安定性、バーストモード動作に関するエネルギーオー
バシュート、波長、スペクトル純度及び/又はバンド幅のうちいくつかの値を受
け、処理する。プロセッサ16は、また、前記ライン狭化モジュールを制御して
波長及び/又は帯域幅、又はスペクトル純度を調整し、前記電源及びパルサモジ
ュール4及び8を制御して、好適には、移動平均パルスパワー又はエネルギーを
制御し、前記ワークピースにおける点におけるエネルギー量が、所望の値のあた
りで安定するようにする。加えて、コンピュータ16は、種々のガス源に接続さ
れたガス供給バルブを含むガス処理モジュール6を制御する。
The processor or control computer 16 determines, among other input or output parameters of the laser system and output beam, pulse shape, energy, spontaneous emission amplified light (ASE), energy stability, energy over burst mode operation. Receive and process some values of shoot, wavelength, spectral purity and / or bandwidth. The processor 16 also controls the line narrowing module to adjust wavelength and / or bandwidth, or spectral purity, and controls the power supply and pulser modules 4 and 8, preferably moving average pulse power. Alternatively, the energy is controlled so that the amount of energy at the point on the workpiece stabilizes around a desired value. In addition, the computer 16 controls the gas processing module 6 including gas supply valves connected to various gas sources.

【0031】 前記レーザガス混合物を、レーザチャンバ2中に、あらたな充填中に、最初に
充填する。好適実施形態によるきわめて安定したエキシマレーザに関するガス混
合物は、前記レーザに応じて、ヘリウム又はネオン、又はヘリウム及びネオンの
混合物をバッファガスとして使用する。好適なガス混合物は、米国特許明細書第
4393405号及び第4977573号と、米国特許出願09/317526
号、09/513025号、60/124785号、09/418052号、6
0/159525号及び60/160126号とにおいて記載されており、これ
らの各々は、同じ譲受人に譲り受けられており、これにより参照によって本願中
に含まれる。前記ガス混合物におけるフッ素の濃度は、0.003%から1.0
0%までの範囲に渡ってもよく、好適には、約0.1%である。希ガスのような
追加のガス添加物を、増加したエネルギー安定性のために、及び/又は、上述し
た’025出願に記載の減衰器として加えてもよい。特に、F2レーザに関して
、キセノン及び/又はアルゴンの添加物を使用してもよい。前記ガス混合物にお
けるキセノン及び/又はアルゴンの濃度は、0.0001%から0.1%までの
範囲に渡ってもよい。ArFレーザに関して、0.0001%から0.1%まで
の間の濃度を有するキセノン又はクリプトンの添加物を使用してもよい。
The laser gas mixture is initially filled into the laser chamber 2 during a fresh fill. The gas mixture for the highly stable excimer laser according to the preferred embodiment uses helium or neon or a mixture of helium and neon as buffer gas, depending on the laser. Suitable gas mixtures are described in US Pat. Nos. 4,393,405 and 4,977,573 and US patent application Ser. No. 09/3317526.
No. 09/513025, 60/12785, 09/418052, 6
0/159525 and 60/160126, each of which is assigned to the same assignee and is hereby incorporated by reference. The concentration of fluorine in the gas mixture is 0.003% to 1.0.
It may range up to 0%, preferably about 0.1%. Additional gas additives such as noble gases may be added for increased energy stability and / or as an attenuator as described in the '025 application mentioned above. Xenon and / or argon additives may be used, especially for F2 lasers. The concentration of xenon and / or argon in the gas mixture may range from 0.0001% to 0.1%. For ArF lasers, a xenon or krypton additive having a concentration between 0.0001% and 0.1% may be used.

【0032】 ハロゲン及び希ガス注入手順と、合計圧力調節手順と、ガス交換手順とを、好
適には、真空ポンプ、バルブネットワーク及び1個以上のガス区画を含むガス処
理モジュール6を使用して行う。ガス処理モジュール6は、ガスを、ガスコンテ
ナ、タンク、缶及び/又はボトルに接続されたガスラインを経て受ける。ここで
特に説明した以外の好適実施形態の好適なガス処理及び/又は交換手順は、本願
と同じ譲受人に各々譲り受けられている米国特許明細書第4977573号及び
第5396514号と、米国特許出願60/124785号、09/41805
2号、09/379034号、60/171717号及び60/159525号
と、米国特許明細書第5978406号、第6014398号及び602888
0号とにおいて記載されており、これらの各々はこれにより、参照によって含ま
れる。Xeガス供給を、上述した’025出願によるレーザシステムの内部又は
外部のいずれに含めてもよい。
The halogen and noble gas injection procedure, the total pressure regulation procedure and the gas exchange procedure are preferably carried out using a gas treatment module 6 comprising a vacuum pump, a valve network and one or more gas compartments. . The gas treatment module 6 receives gas via gas lines connected to gas containers, tanks, cans and / or bottles. Suitable gas treatment and / or replacement procedures for the preferred embodiments other than those specifically described herein are disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,977,573 and 5,396,514, each of which is assigned to the same assignee as the present application. / 124785, 09/41805
2, 09/3799034, 60/171717 and 60/159525 and U.S. Pat. Nos. 5,978,406, 6014398 and 602888.
No. 0, each of which is hereby incorporated by reference. The Xe gas supply may be included either inside or outside the laser system according to the '025 application mentioned above.

【0033】 本発明のいくつかの実施形態の線狭化特徴の一般的な説明を最初にここで与え
、図2a−6bを参照して詳細な考察を続ける。カタディオプトリック光学リソ
グラフィイメージングシステムと共に使用するような狭帯域レーザに関して比較
的高い程度の分散を与える好例の線狭化光学系を、ビームエキスパンダ、任意の
エタロン及び回折格子を含む光学モジュール10において含める。上述したよう
に、前記前面光学モジュールは、同様な線狭化光学系を含んでもよい(各々が同
じ譲受人に譲り受けられており、これにより参照によって含まれる60/166
277号、60/173993号及び60/166967号出願を参照されたい
)。全反射イメージングシステムと共に使用されるような、本発明の主題ではな
い半狭帯域レーザに関して、前記回折格子を、高反射率ミラーと交換し、低い程
度の分散を、分散プリズムによって発生してもよい。半狭帯域レーザは、前記レ
ーザの特有の自走帯域に応じて、代表的に、1pmを超える出力ビーム線幅を有
し、いくつかのレーザシステムにおいては、100pm程度であるかもしれない
A general description of the line narrowing features of some embodiments of the present invention will now be given first, followed by a detailed discussion with reference to FIGS. 2a-6b. Example line narrowing optics that provide a relatively high degree of dispersion for narrow band lasers such as for use with catadioptric optical lithographic imaging systems are included in an optical module 10 that includes a beam expander, an optional etalon and a diffraction grating. . As mentioned above, the front optics module may include similar line narrowing optics (each assigned to the same assignee, which is hereby included by reference 60/166).
See 277, 60/1739393 and 60/166967 applications). For semi-narrow band lasers that are not the subject of the invention, such as used with total internal reflection imaging systems, the diffraction grating may be replaced by a high reflectance mirror and a low degree of dispersion may be generated by a dispersive prism. . Semi-narrow band lasers typically have an output beam linewidth of greater than 1 pm, depending on the unique free-running band of the laser, and in some laser systems, may be as high as 100 pm.

【0034】 上述した光学モジュールの好例の線狭化光学系のビームエキスパンダは、好適
には、1個以上のプリズムを含む。前記ビームエキスパンダは、レンズ組み立て
部品又は収斂/発散レンズ対のような他のビーム拡張光学系を含んでもよい。前
記回折格子又は高反射率ミラーを、好適には回転可能とし、前記共振器の受け入
れ角中に反射される波長を選択又は調整できるようにする。代わりに、前記回折
格子又は他の光学系、又は、線狭化モジュール全体を、各々が同じ譲受人に譲り
受けられ、これにより参照によって含まれる60/178445号及び09/3
17527号出願において記載のように、圧力調整してもよい。前記回折格子を
、狭帯域幅を達成するために前記ビームを分散させることと、好適には、前記ビ
ームを前記レーザ管に向けて逆反射させることとの双方に使用してもよい。代わ
りに、前記回折格子からの反射を受けると共に前記ビームを前記回折格子に向け
て反射し戻し、前記ビームを二重に分散させる高反射率ミラーを、前記回折格子
の後に配置するか、前記回折格子を、透過回折格子としてもよい。1個以上の分
散プリズムを使用してもよく、1個以上のエタロンを使用してもよい。
The beam expander of the exemplary line narrowing optics of the optics module described above preferably includes one or more prisms. The beam expander may include lens assemblies or other beam expanding optics such as a convergent / divergent lens pair. The diffraction grating or high-reflectance mirror is preferably rotatable so that the wavelength reflected during the acceptance angle of the resonator can be selected or adjusted. Instead, the diffraction grating or other optics or the entire line narrowing module is each assigned to the same assignee, which is hereby incorporated by reference into 60/178445 and 09/3.
The pressure may be adjusted as described in the 17527 application. The diffraction grating may be used both to disperse the beam to achieve a narrow bandwidth and, preferably, to retroreflect the beam towards the laser tube. Alternatively, a high-reflectivity mirror that receives the reflection from the diffraction grating and reflects the beam back towards the diffraction grating to doubly disperse the beam is placed after the diffraction grating or the diffraction grating. The grating may be a transmission diffraction grating. One or more dispersive prisms may be used and one or more etalons may be used.

【0035】 所望の線狭化の形式及び程度、及び/又は、選択及び調整に応じて、特に、前
記線狭化光学系を設置すべき特定のレーザに応じて、使用することができる多く
の代わりの光学的配置が存在する。この目的のため、本願と同じ譲受人に各々譲
り受けられた米国特許明細書第4399540号、第4905243号、第52
26050号、第5559816号、第5659419号、第5663973号
、第5761236号及び第5946337号と、米国特許出願09/3176
95号、09/130277号、09/244554号、09/317527号
、09/073070号、60/124241号、60/140532号、60
/147219号、60/140531号、60/147219号、60/17
0342号、60/172749号、60/178620号、60/17399
3号、60/166277号、60/166967号、60/167835号、
60/170919号及び60/186096号と、米国特許明細書第5095
492号、第5684822号、第5835520号、第5852627号、第
5856991号、第5898725号、第5901163号、第591784
9号、第5970082号、第5404366号、第4975919号、第51
42543号、第5596596号、第5802094号、第4856018号
、第5970082号、第5978409号、第5999318号、第5150
370号及び第4829536号と、独国特許明細書DE29822090.3
号とにおいて見られるこれらは、各々、これにより参照によって本願に含まれる
Many can be used depending on the type and degree of line narrowing desired and / or the choice and adjustment, and in particular depending on the particular laser in which the line narrowing optics are to be installed. Alternative optical arrangements exist. To this end, U.S. Pat. Nos. 4,399,540, 4,905,243 and 52, each assigned to the same assignee as the present application.
26050, 5559816, 5659419, 5663973, 5761236 and 5946337 and U.S. patent application Ser. No. 09/3176.
95, 09/130277, 09/244554, 09/317527, 09/073070, 60/124241, 60/140532, 60.
/ 147219, 60/140531, 60/147219, 60/17
0342, 60 / 172,749, 60/178620, 60/17399
No. 3, 60/166277, 60/166967, 60/167835,
60/170919 and 60/186096 and U.S. Pat. No. 5,095.
No. 492, No. 5648822, No. 5835520, No. 5852627, No. 5856991, No. 5898725, No. 5901163, No. 591784.
No. 9, 5790082, No. 5404366, No. 4975919, No. 51
No. 42543, No. 5596596, No. 5802094, No. 4856018, No. 59700082, No. 5978409, No. 5999318, No. 5150.
370 and 4829536 and German patent specification DE 29822090.3.
, Respectively, which are hereby incorporated herein by reference.

【0036】 光学モジュール12は、好適には、部分反射共振器反射器のような、ビーム2
0をアウトカップルする手段を含む。ビーム20を、そうでなければ、共振器内
ビーム分割器、又は他の光学素子の部分反射表面によるようにアウトカップルす
ることができ、光学モジュール12は、この場合において、高反射率ミラーを含
む。光学制御モジュール14は、光学モジュール10及び12を、プロセッサ1
6からの信号を受けると共に解釈し、再整列又は再配置手順を開始するようにし
て制御する(上述した’241、’695、277、554及び527号出願を
参照されたい)。
The optics module 12 is preferably a beam 2 such as a partially reflective resonator reflector.
Includes means to outcouple 0s. The beam 20 may otherwise be outcoupled, such as by an intra-cavity beam splitter, or a partially reflective surface of another optical element, the optical module 12 in this case including a high reflectance mirror. . The optical control module 14 connects the optical modules 10 and 12 to the processor 1
6 and receives and interprets the signal from 6 and controls it to initiate the realignment or relocation procedure (see the '241,' 695, 277, 554 and 527 applications referenced above).

【0037】 好適実施形態によるレーザシステムの発振器素子の線狭化構成の詳細な説明を
、ここで図2a−2fの参照と共に説明する。本発明の第1の目的を満たす、又
はほぼ満たす、フッ素分子レーザに線狭化技術を使用するレーザシステムの発振
器のいくつかの実施形態を、図2a−2fにおいて示す。
A detailed description of the line narrowing configuration of the oscillator element of the laser system according to the preferred embodiment will now be described with reference to FIGS. 2a-2f. Some embodiments of laser system oscillators using line narrowing techniques for molecular fluorine lasers that meet, or nearly meet, the first object of the present invention are shown in Figures 2a-2f.

【0038】 図2aは、好適にはフッ素分子と、ネオン、ヘリウム又はこれらの混合物を含
むバッファガス(09/317526号出願を参照されたい)とを含む放電チャ
ンバ2を含み、この中の主放電電極対3(図示せず)及び予備イオン化配置(図
示せず)を有する、第1実施形態によるレーザシステムの発振器を示す。図2a
に示すシステムは、リトロー配置におけるプリズムビームエキスパンダ30及び
回折格子32も含む。ビームエキスパンダ30は、1個以上のプリズムを含んで
もよく、好適には、いくつかのプリズムを含む。前記ビームエキスパンダは、前
記回折格子に入射するビームの発散を低減し、したがって、前記波長選択器の波
長分解能を改善するように働く。前記回折格子を、好適には、高ブレーズ角エシ
ェル回折格子とする(参照により含まれる60/170342号出願を参照され
たい)。
FIG. 2 a comprises a discharge chamber 2 comprising preferably fluorine molecules and a buffer gas comprising neon, helium or a mixture thereof (see application 09/317526), in which the main discharge is located. 1 shows an oscillator of a laser system according to the first embodiment with an electrode pair 3 (not shown) and a preionization arrangement (not shown). Figure 2a
The system shown in also includes a prism beam expander 30 and a diffraction grating 32 in a Littrow configuration. The beam expander 30 may include one or more prisms, preferably several prisms. The beam expander serves to reduce the divergence of the beam incident on the diffraction grating and thus improve the wavelength resolution of the wavelength selector. The diffraction grating is preferably a high blaze angle echelle diffraction grating (see 60/170342 application, incorporated by reference).

【0039】 図示したシステムは、迷光を除去し、広帯域バックグラウンドを減少し、前記
共振器の受け入れ角を低くすることにより前記ビームの線幅を減少させるように
働くことができる1対の間隙34を、前記共振器において含む。代わりに、チャ
ンバ2のいずれかの側において1つの間隙34を含めてもよく、又は、間隙34
を含めなくてもよい。好例の間隙34は、米国特許明細書第5161238号に
おいて記載されており、これは、同じ譲受人に譲り受けられており、これに参照
によって含まれる(参照によって含まれた09/130277出願も参照された
い)。
The illustrated system removes stray light, reduces broadband background, and serves to reduce the linewidth of the beam by lowering the acceptance angle of the resonator 34. In the resonator. Alternatively, one gap 34 may be included on either side of the chamber 2 or the gap 34
Need not be included. An exemplary gap 34 is described in US Pat. No. 5,161,238, which is assigned to the same assignee and is hereby incorporated by reference (see also the 09/130277 application incorporated by reference). Want).

【0040】 図2aのシステムは、部分反射アウトカップリングミラー36も含む。アウト
カップリングミラー36を高反射率ミラーと交換してもよく、前記ビームを、そ
うでなければ、偏光反射器、又は、プリズム、ウィンドウ又はビーム分割器の表
面のような前記共振器内の他の光学表面を使用することによるように出力結合し
てもよい(例えば、参照により含まれた米国特許明細書第5150370号を参
照されたい)。
The system of FIG. 2 a also includes a partially reflective outcoupling mirror 36. The outcoupling mirror 36 may be replaced by a high reflectivity mirror and the beam may otherwise be polarized, or otherwise within the resonator, such as the surface of a prism, window or beam splitter. Optical surface may be used (see, eg, US Pat. No. 5,150,370, incorporated by reference).

【0041】 図2bのシステムは、図2aに関して上述したチャンバ2と、間隙34と、部
分反射出力結合ミラー36と、ビームエキスパンダ30とを含む。図2bのシス
テムは、回折格子38及び高反射率ミラー40も含む。回折格子38は、好適に
は、図2aの回折格子32とは、前記ビームに対するその向きと、そのブレーズ
角等のようなその配置とのいずれかにおいて、又は、これら双方において異なる
。前記レーザビームは、回折格子38に、回折格子32に関するより90Eに近
い角度において入射する。この入射角を、実際には、好適には90Eにきわめて
近くする。これは、ここではリットマン配置と呼ばれる配置である。リットマン
配置は、回折格子38の波長分散を増加させる。回折格子38を通過、又はこれ
に反射された後、回折ビームは、高反射率ミラー40によって反射される。前記
波長の調整を、好適には、高反射ミラー40を傾けることによって達成する。好
例の配置に関して上述したように、調整を、そうでなければ、他の光学系を回転
させるか、1つ以上の光学系を圧力調整することによって達成してもよく、また
は、そうでなければ、当業者には理解されるように達成してもよい。
The system of FIG. 2b includes the chamber 2 described above with respect to FIG. 2a, a gap 34, a partially reflective outcoupling mirror 36, and a beam expander 30. The system of FIG. 2b also includes a diffraction grating 38 and a high reflectance mirror 40. Diffraction grating 38 preferably differs from diffraction grating 32 of FIG. 2a either in its orientation with respect to the beam, its arrangement such as its blaze angle, etc., or both. The laser beam is incident on the diffraction grating 38 at an angle closer to 90E with respect to the diffraction grating 32. This angle of incidence is, in practice, preferably very close to 90E. This is an arrangement referred to here as the Littman arrangement. The Littman arrangement increases the chromatic dispersion of the diffraction grating 38. After passing through or being reflected by the diffraction grating 38, the diffracted beam is reflected by the high reflectance mirror 40. The adjustment of the wavelength is preferably achieved by tilting the high-reflecting mirror 40. As described above with respect to the exemplary arrangement, adjustment may otherwise be accomplished by rotating other optics or pressure adjusting one or more optics, or otherwise. , May be accomplished as will be appreciated by those skilled in the art.

【0042】 図2cは、好適には、上述したような、レーザチャンバ2と、間隙34と、ア
ウトカップラ36と、ビームエキスパンダ30と、リトロー回折格子34とを有
する発振器の他の実施形態を図式的に示す。加えて、図2cのシステムは、高分
解能線狭化を与える、例えば2個を示す1個以上のエタロン42を含み、回折格
子32は、エタロン42の単一干渉オーダを選択するように働く。エタロン42
を、前記共振器における種々の位置、すなわち図示した以外の位置に配置しても
よい。例えば、ビームエキスパンダ30のプリズムを、エタロン42と前記回折
格子との間に配置してもよい。エタロン42を、図2e−2fの参照と共に以下
により詳細に説明するように、出力カップラとして使用してもよい。エタロン4
2を含む図2cの配置(後の図2dも同様に)を、同じ譲受人に各々譲り受けら
れ、これにより参照によって含まれる米国特許出願60/162735号、60
/178445号又は60/158808号のどれに記載のようにも変化させて
もよい。
FIG. 2 c shows another embodiment of an oscillator, preferably having a laser chamber 2, a gap 34, an outcoupler 36, a beam expander 30, and a Littrow diffraction grating 34, as described above. It is shown diagrammatically. In addition, the system of FIG. 2c includes one or more etalons 42, for example two, which provide high resolution line narrowing, and the diffraction grating 32 serves to select a single interference order of etalons 42. Etalon 42
May be arranged at various positions in the resonator, that is, at positions other than those shown. For example, the prism of the beam expander 30 may be arranged between the etalon 42 and the diffraction grating. The etalon 42 may be used as an output coupler, as described in more detail below with reference to Figures 2e-2f. Etalon 4
The arrangement of Figure 2c, including 2 (as well as later Figure 2d), is each assigned to the same assignee, and is hereby incorporated by reference, US Patent Application No. 60/162735, 60.
No. 178445 or 60/158808.

【0043】 図2dは、1個以上のエタロンを有するレーザシステムの他の実施形態を示し
、例えば、2個のエタロンを図示した。図2dのシステムは、回折格子32を高
反射率ミラーに交換し、エタロン43を、図2のシステムにおけるようにエタロ
ン43の単一干渉オーダを選択するのには利用することができない前記回折格子
の省略により異なって構成した以外は、図2cのシステムと同様である。エタロ
ン43の自由スペクトル領域を、代わりに、エタロン43の1個、好適にはビー
ムエキスパンダ30の後の第1エタロンが、他のエタロン43の単一オーダ、例
えば第2エタロン43を選択するように調節する。前記好適な配置の第2エタロ
ン43は、したがって、より小さい自由スペクトル領域とより高い波長分解能と
を有することができる。図2dのシステムのエタロン43のいくつかのさらに他
の変形例を、これにより参照によって含まれる米国特許明細書第4856018
号において記載のように使用することができる。
FIG. 2d shows another embodiment of a laser system having more than one etalon, for example two etalons are illustrated. The system of FIG. 2d replaces the grating 32 with a high reflectivity mirror and the etalon 43 is not available to select the single interference order of the etalon 43 as in the system of FIG. 2c except that it is configured differently by omitting The free spectral range of the etalon 43 is instead set so that one of the etalons 43, preferably the first etalon after the beam expander 30, selects a single order of the other etalon 43, eg the second etalon 43. Adjust to. The suitably arranged second etalon 43 can thus have a smaller free spectral range and a higher wavelength resolution. Several further variations of the etalon 43 of the system of FIG. 2d are hereby incorporated by reference into US Pat. No. 4,856,018.
Can be used as described in the issue.

【0044】 図2e及び2fは、各々、部分反射アウトカップラミラー36を反射エタロン
アウトカップラ46に交換したことにおいて異なる図2a及び2bの参照と共に
上述した配置と同様の実施形態を示す。エタロンアウトカップラ46を、図2e
及び2fの回折格子32又は38とビームエキスパンダ30との組み合わせにお
いて使用し、回折格子32又は38は、エタロンアウトカップラ46の単一干渉
オーダを選択する。エタロン46の単一干渉オーダを選択するために、代わりに
、1個以上の分散プリズム又は他のエタロンを、エタロンアウトカップラ46と
の組み合わせにおいて使用してもよい。回折格子32又は38は、波長範囲をア
ウトカップラエタロン46の単一干渉オーダに制限する。図2e及び/又は2f
において上述したシステムとの組み合わせにおいて使用することができる図2e
及び2fのシステムの変形例は、米国特許明細書第6028879号、第360
9586号、第3471800号、第3546622号、第5901163号、
第5856991号、第5440574号及び第5479431号と、H.レン
グフェルナー、GaPクリスタルにおけるNd:YAGレーザ放射の非線形相互
作用による調整可能パルス化マイクロ波輻射の発生、オプティクスレター、Vo
l.12、No.3(1987年3月)と、S.マーカス、エタロン結合CO レーザのキャビティダンピング及びカップリング変調、J.Appl.Phys
.、Vol.53、No.9(1982年9月)と、レーザ共振器の物理及び技
術、著者D.R.ホール及びP.E.ジャクソン、244ページとにおいて記載
されており、これらの各々は、これにより参照によって含まれる。
2e and 2f each show an embodiment similar to the arrangement described above with reference to FIGS. 2a and 2b, which differs in that the partially reflective outcoupler mirror 36 is replaced by a reflective etalon outcoupler 46. The etalon out coupler 46 is shown in FIG.
And a 2f grating 32 or 38 in combination with the beam expander 30, the grating 32 or 38 selecting a single interference order for the etalon outcoupler 46. Alternatively, one or more dispersive prisms or other etalons may be used in combination with the etalon outcoupler 46 to select the single interference order of the etalon 46. The diffraction grating 32 or 38 limits the wavelength range to the single interference order of the out-coupler etalon 46. 2e and / or 2f
2e, which can be used in combination with the system described above in FIG.
And 2f system variants are described in US Pat. Nos. 6,028,879, 360.
No. 9586, No. 3471800, No. 3546622, No. 5901163,
No. 5856991, No. 5440574 and No. 5479431; Leng Ferner, Generation of Tunable Pulsed Microwave Radiation by Nonlinear Interaction of Nd: YAG Laser Radiation in GaP Crystals, Optics Letter, Vo
l. 12, No. 3 (March 1987) and S. Marcus, Cavity Damping and Coupling Modulation of Etalon-Coupled CO 2 Lasers, J. Am. Appl. Phys
. , Vol. 53, No. 9 (September 1982) and the physics and technology of laser cavities, author D.M. R. Hall and P. E. Jackson, page 244, each of which is hereby incorporated by reference.

【0045】 図2a−2fの参照と共に示し、説明した上記実施形態のすべてにおいて、ビ
ームエキスパンダ30のプリズムと、エタロン42、43、46と、レーザウィ
ンドウとに使用する材料を、好適には、フッ素分子レーザの157nm出力輻射
波長におけるような、200nm未満の波長において高度に透明であるものとす
る。前記材料は、最小の劣化影響で紫外線への長期露出に耐えることもできる。
これらのような材料の例は、CaF、MgF、BaF、BaF、LiF、
LiF及びSrFである。また、図2a−2fの上記実施形態のすべてにお
いて、多くの光学表面、特に前記プリズムの光学表面は、好適には、反射ロスを
最小にし、これらの寿命を長くするために、これらの光学表面の1つ以上におい
て反反射コーティングを有する。
The materials used for the prisms of the beam expander 30, the etalons 42, 43, 46, and the laser window in all of the above-described embodiments shown and described with reference to FIGS. 2a-2f are preferably It should be highly transparent at wavelengths below 200 nm, such as at the 157 nm output radiation wavelength of molecular fluorine lasers. The material is also capable of withstanding long-term exposure to UV light with minimal degradation effects.
Examples of materials such as these include CaF 2 , MgF 2 , BaF, BaF 2 , LiF,
LiF 2 and SrF 2 . Also, in all of the above embodiments of Figures 2a-2f, many optical surfaces, particularly those of the prisms, are preferably used to minimize reflection losses and increase their life. One or more of which have antireflective coatings.

【0046】 また、上記一般的な説明において述べたように、上記構成におけるFレーザ
に関するガス成分は、ヘリウム、ネオン、又はヘリウム及びネオンの混合物をバ
ッファガスとして使用する。前記バッファガスにおけるフッ素の濃度は、好適に
は、0.003%から約1.0%までの範囲であり、好適には、約0.1%であ
る。キセノン、及び/又はアルゴン、及び/又は酸素、及び/又はクリプトン、
及び/又は他のガスの微量の追加を、前記レーザビームのエネルギー安定性、バ
ースト制御又は出力エネルギーを増すために使用してもよい。前記混合物におけ
るキセノン、アルゴン、酸素、又はクリプトンの濃度は、0.0001%から0
.1%までの範囲であってよい。微量ガス添加物を含むいくつかの代わりのガス
成分は、米国特許出願09/513025号及び09/317526号において
記載されており、これらの各々は、同じ譲受人に譲り受けられており、これによ
り参照によって含まれる。
Further, as described in the above general description, the gas component relating to the F 2 laser in the above configuration uses helium, neon, or a mixture of helium and neon as a buffer gas. The concentration of fluorine in the buffer gas is preferably in the range of 0.003% to about 1.0%, preferably about 0.1%. Xenon, and / or argon, and / or oxygen, and / or krypton,
And / or minor additions of other gases may be used to increase the energy stability, burst control or output energy of the laser beam. The concentration of xenon, argon, oxygen, or krypton in the mixture is 0.0001% to 0.
. It may range up to 1%. Some alternative gas components, including trace gas additives, are described in US patent application Ser. Nos. 09/513025 and 09/317526, each of which is assigned to the same assignee and is hereby incorporated by reference. Included by.

【0047】 図2a−2fにおいて示した発振器構成のすべてを、約157nmの波長と約
1pm以下の線幅とを有するVUVビーム20を発生するのに有利に使用するこ
とができる。1pm未満の出力線幅を有するこれらの構成のいくつかは、前記線
幅に関する本発明の第1目的をすでに満たしている。これらの発振器を、図3a
−6bにおいて後述するように、増幅器のような他の要素と共に使用し、本発明
の第2目的を満たす、すなわち、157nmリソグラフィにおいて実際的なスル
ープットに関する十分な出力パワーを達成してもよい。1pm以上の線幅を発生
する他の発振器を、図3a−4bにおいて後述するように、他のライン狭化要素
との組み合わせにおいて有利に使用し、前記第1目的を満たすことができ、図3
a−4bの実施形態において記載のような増幅器と共に使用し、前記第2目的を
満たしてもよい。
All of the oscillator configurations shown in FIGS. 2a-2f can be advantageously used to generate a VUV beam 20 having a wavelength of about 157 nm and a linewidth of about 1 pm or less. Some of these configurations with an output line width of less than 1 pm already fulfill the first object of the invention with respect to said line width. These oscillators are shown in FIG.
It may be used with other elements, such as amplifiers, as described below in -6b, to meet the second objective of the invention, ie to achieve sufficient output power for practical throughput in 157 nm lithography. Other oscillators that generate line widths of 1 pm or more can be used advantageously in combination with other line narrowing elements, as will be described below in FIGS. 3a-4b, to meet the first objective,
It may be used with an amplifier as described in embodiments a-4b to meet the second objective.

【0048】 図3aは、発振器48による出力よりも狭い線幅が望まれ、発振器48による
出力よりも高いパワーが望まれる本発明の好適実施形態によるレーザシステムを
、ブロック形式において図式的に示す。前記線幅を減少するために、発振器48
の出力ビーム20を、スペクトルフィルタ50を経て向ける。前記出力パワーを
増すために、ビーム20を、増幅器52を経て向ける。
FIG. 3 a shows diagrammatically in block form a laser system according to a preferred embodiment of the present invention in which a narrower linewidth than the output by the oscillator 48 is desired and a higher power than the output by the oscillator 48 is desired. In order to reduce the line width, the oscillator 48
Of the output beam 20 is directed through a spectral filter 50. Beam 20 is directed through amplifier 52 to increase the output power.

【0049】 図3aのシステムは、線狭化発振器48と、スペクトルフィルタ50と、増幅
器52とを含む。スペクトルフィルタ50の種々の好適な構成を、図3b−3d
の参照と共に後述する。図3aの発振器48は、約1pmのスペクトル線幅を発
生する電気放電フッ素分子レーザであり、好適には、図2a−2fに関して上述
した構成の1つか、上述したようなその変形例とし、又は、上記参照によって含
まれた1つ以上の参考文献において見られるような、当業者には有利であると理
解されるようなものとする。発振器48に、より狭いスペクトル領域、すなわち
、前記発振器からの出力ビーム20の線幅未満、すなわち約1pm未満の光を透
過させるスペクトルフィルタ50を続ける。最後に、透過されたビームを、増幅
器52において、別個の放電チャンバに応じて増幅し、本発明の前記第1目的及
び第2目的を満たす出力ビーム54を発生する。好適には、前記発振器及び増幅
器放電を、同じ譲受人に各々譲り受けられ、これにより参照によって含まれる米
国特許出願60/204095号及び米国特許明細書第6005880号におい
て記載のような遅延回路及び有利な固体パルサ回路を使用して同期させる。
The system of FIG. 3 a includes a line narrowing oscillator 48, a spectral filter 50, and an amplifier 52. Various preferred configurations of spectral filter 50 are shown in Figures 3b-3d.
Will be described later. Oscillator 48 of FIG. 3a is an electric discharge molecular fluorine laser that produces a spectral linewidth of about 1 pm, preferably one of the configurations described above with respect to FIGS. 2a-2f, or a variation thereof as described above, or , As would be understood by one of ordinary skill in the art as found in one or more references incorporated by reference above. The oscillator 48 is followed by a spectral filter 50 which transmits light in a narrower spectral region, ie below the linewidth of the output beam 20 from said oscillator, ie below about 1 pm. Finally, the transmitted beam is amplified in an amplifier 52 in response to the separate discharge chambers to produce an output beam 54 that meets the first and second objectives of the present invention. Preferably, the oscillator and amplifier discharges are each assigned to the same assignee, thereby delaying circuits and advantages as described in US patent application 60/204095 and US patent specification No. 6005880, each of which is hereby incorporated by reference. Synchronize using a solid-state pulser circuit.

【0050】 スペクトルフィルタ50は、好適には、図3b−3dに示す配置の1つを含む
。好適には入力ビーム20のエネルギーの実際的な部分を消費することなく入力
ビーム20の線幅を狭くするために、プリズム、回折格子、グリズム、ホログラ
フィックビームサンプラ、エタロン、レンズ、間隙、ビームエキスパンダ、コリ
メート光学系等の多数の組み合わせのいずれかを使用する変形例が有利であると
、当業者には理解される。
The spectral filter 50 preferably comprises one of the arrangements shown in Figures 3b-3d. A prism, a diffraction grating, a grism, a holographic beam sampler, an etalon, a lens, a gap, a beam extract, preferably for narrowing the line width of the input beam 20 without consuming a substantial portion of the energy of the input beam 20. Those skilled in the art will appreciate that variations using any of a number of combinations of pandas, collimating optics, etc. would be advantageous.

【0051】 図3bは、1個以上のエタロン58が続くビームエキスパンダを含み、例えば
約1pm以下の入力ビーム20の線幅より実際的に狭い線幅を有する出力ビーム
を生じ、本発明の前記第1目的を満たす、第1スペクトルフィルタ50の実施形
態を示す。各々のエタロン58は、厚さDの好適にはガスを満たされたギャップ
によって分離された、反射率Rの2個の部分反射表面を含む.エタロンT(λ)
の透過スペクトルを、波長λの周期関数によって記述する。 T(λ)=(1+(4F/B)sin(2BnDcos(l)/λ)) (1) ここで、nを、エタロン58を満たす好適には内部ガスである材料の屈折率とし
、lを前記ビームに対するエタロン58の傾き角とし、Fを以下のように規定さ
れたエタロン58のフィネスとする。 F=BR1/2/(1−R) (2)
FIG. 3b includes a beam expander followed by one or more etalons 58, resulting in an output beam having a linewidth practically narrower than the linewidth of the input beam 20 of, for example, about 1 pm or less, 1 illustrates an embodiment of a first spectral filter 50 that meets a first objective. Each etalon 58 comprises two partially reflective surfaces of reflectivity R separated by a gap, preferably of gas filled, of thickness D. Etalon T (λ)
The transmission spectrum of is described by a periodic function of wavelength λ. T (λ) = (1+ ( 4F 2 / B 2) sin (2BnDcos (l) / λ)) - 1 (1) where, n, the refractive index of preferably an internal gas material satisfying etalon 58 Where l is the tilt angle of the etalon 58 with respect to the beam, and F is the finesse of the etalon 58 defined as follows. F = BR 1/2 / (1-R) (2)

【0052】 前記エタロンの反射率R及び間隔Dを、単一の最高透過率のみが、広帯域発振
器の放射スペクトルと重なるように選択する。例えば、エタロン58のフィネス
を10と選択した場合、前記最高透過率のスペクトル幅は、エタロン58の自由
スペクトル領域(FSR)のおおよそ1/10である。したがって、1pmの自
由スペクトル領域の選択は、発振器(48)出力の線幅(約1pm)が、前記F
SRの2倍よりわずかに狭いため、側波帯なしに、0.1pmのスペクトル線幅
を有する透過ビームを発生する。
The reflectivity R and the spacing D of the etalon are chosen such that only a single maximum transmission overlaps the emission spectrum of the broadband oscillator. For example, if the finesse of the etalon 58 is selected to be 10, the spectral width of the highest transmittance is approximately 1/10 of the free spectral range (FSR) of the etalon 58. Therefore, the selection of the free spectral region of 1 pm is such that the line width of the oscillator (48) output (about 1 pm) is
Slightly narrower than twice SR, it produces a transmitted beam with a spectral linewidth of 0.1 pm without sidebands.

【0053】 複数のエタロン58を使用することは、より高いコントラスト比を可能にし、
このコントラスト比は、最大透過率と、前記最大透過率間の中間の波長の透過率
との比として規定される。1個のエタロンに関するこのコントラスト比は、(1
+4F/B)にほぼ等しい。より高いフィネス値は、より高いコントラスト
を招く。数個のエタロン58に関して、合計コントラスト比は、(1+4F
になり、ここで、nはエタロン58の数である。加えて、前記最大透過
率のスペクトル幅は、使用するエタロン58の数が増加すると共に減少する。い
くつかのエタロン58を使用することの欠点は、前記装置の高いコスト及び複雑
さと、増加した光学ロスとを含む。
The use of multiple etalons 58 allows for a higher contrast ratio,
This contrast ratio is defined as the ratio between the maximum transmittance and the transmittance at a wavelength intermediate between the maximum transmittances. This contrast ratio for one etalon is (1
Almost equal to + 4F 2 / B 2 ). Higher finesse values lead to higher contrast. For several etalons 58, the total contrast ratio is (1 + 4F 2 /
B 2 ) n , where n is the number of etalons 58. In addition, the spectral width of the maximum transmission decreases as the number of etalons 58 used increases. Disadvantages of using some etalons 58 include high cost and complexity of the device and increased optical loss.

【0054】 図3bに示すビームエキスパンダ56は、エタロン58に入射するビームの発
散を減少するように働く。式(1)から、ビーム入射角Iにおける変化は、最大
透過率が生じる波長のシフトを引き起こすということになる。1pmのFSRを
仮定すると、前記エタロン間隔は、D=1.2cmとなる。エタロン58の透過
率妨害スペクトルが、垂直入射(l=0)におけるその最大値であるならば、透
過スペクトルが再び最大値に達する角度lは、l〜(8/nD)1/2=3.6
mradである。したがって、図3bに示すスペクトルフィルタ50を、前記ビ
ームの発散がlより、好適にはエタロン58のフィネスFに匹敵する因数だけ下
になるように構成するのが好適である。代表的なフッ素分子レーザの文才が数ミ
リ度であるため、発振器48からの出力がl未満であるため、ビームエキスパン
ダ56を使用して、この分散を上記代表的なlから減少することの利点を理解で
きる。1個以上の間隙34を発振器48において使用し、その出力分散を減少す
ることも好適である(上述した09/130277号出願を参照されたい)。
The beam expander 56 shown in FIG. 3 b acts to reduce the divergence of the beam incident on the etalon 58. From equation (1), it follows that a change in the beam incidence angle I causes a wavelength shift at which maximum transmission occurs. Assuming an FSR of 1 pm, the etalon spacing is D = 1.2 cm. If the transmission interference spectrum of the etalon 58 is its maximum at normal incidence (l = 0), the angle 1 at which the transmission spectrum again reaches a maximum is 1 to (8 / nD) 1/2 = 3. 6
It is mrad. Therefore, the spectral filter 50 shown in FIG. 3b is preferably configured such that the divergence of the beam is below l, preferably by a factor comparable to the finesse F of the etalon 58. Since the output of the oscillator 48 is less than 1 because a typical molecular fluorine laser is a few milliliters, the beam expander 56 is used to reduce this dispersion from the above-described typical 1. Understand the benefits. It is also suitable to use one or more gaps 34 in the oscillator 48 to reduce its power dispersion (see the 09/130277 application referenced above).

【0055】 エタロン58のプレート間のギャップを、好適には、内部ガスで満たす。透過
波長の調整を、上述した09/317527号出願に記載のように、前記ガスの
圧力を変化させることによって成し遂げる。前記エタロンの出力透過スペクトル
の圧力調整及び回転調整に加えて、エタロン58を、前記ギャップ間隔を幾何学
的に変更するために、圧電式に調整してもよい。
The gap between the plates of the etalon 58 is preferably filled with internal gas. Tuning the transmission wavelength is accomplished by varying the pressure of the gas, as described in the 09/317527 application referenced above. In addition to pressure and rotational adjustments of the etalon's output transmission spectrum, the etalon 58 may be piezoelectrically adjusted to geometrically change the gap spacing.

【0056】 図3cは、一般的に回折格子60を使用する、図3aのスペクトルフィルタ5
0の第2実施形態を図式的に示す。回折格子60を使用する第2実施形態による
スペクトルフィルタ50を構成する他の方法が存在するが、一例を図3cにおい
て示し、ここで説明する。図3cに示すスペクトルフィルタ50は、変更されて
高分解能を達成したチェルニーチューナー型スペクトロメータである。レンズ6
1aによって収束された入力ビーム20は、入力スリット62aを通り、その後
、コリメートミラー64に入射する。ミラー64から反射された後、前記ビーム
は、ビームエキスパンダ66に入射し、次に、回折格子60に入射する。前記ビ
ームは、分散され、回折格子60から反射され、この後、前記ビームは、ビーム
エキスパンダ66を再び横切り、出力スリット62bを通って、レンズ62bの
焦点又はその付近において、コリメートミラー64から反射される。このとき、
出力ビーム59は、例えば約1pmである入力ビーム20の線幅より実際的に狭
い、すなわち、1pmより実際的に狭い線幅を有し、本発明の前記第1目的を満
たす。
FIG. 3c shows the spectral filter 5 of FIG. 3a, which generally uses a diffraction grating 60.
2 schematically shows a second embodiment of No. 0. There are other ways of constructing the spectral filter 50 according to the second embodiment using a diffraction grating 60, but one example is shown in FIG. 3c and is described here. The spectral filter 50 shown in FIG. 3c is a Cerny tuner spectrometer modified to achieve high resolution. Lens 6
The input beam 20 focused by 1a passes through the input slit 62a and then enters the collimating mirror 64. After being reflected from the mirror 64, the beam enters the beam expander 66 and then the diffraction grating 60. The beam is dispersed and reflected from diffraction grating 60, after which the beam traverses beam expander 66 again, through output slit 62b and from collimating mirror 64 at or near the focal point of lens 62b. To be done. At this time,
The output beam 59 has a line width that is practically narrower than the line width of the input beam 20, which is, for example, about 1 pm, i.

【0057】 回折格子60を、好適には高ブレーズエシェル回折格子60とする。この好適
な回折格子60の波長分散を、以下の式によって記述する。 λ/dl=(2/λ)tanl (3) ここで、lを入射角とする。前記透過ビームのスペクトル幅Δλを、回折格子6
0の分散dλ/dlと、プリズムエキスパンダ66の倍率Mと、コリメートミラ
ー64の焦点距離Lと、前記スペクトロメータのスリット62a、62bの幅d
とによって決定する。 Δλ=d(LMdλ/dl)−1 (4)
The diffraction grating 60 is preferably a high-blaze echelle diffraction grating 60. The chromatic dispersion of this preferred diffraction grating 60 is described by the following equation. λ / dl = (2 / λ) tanl (3) where l is the incident angle. The spectral width Δλ of the transmitted beam is defined by the diffraction grating 6
Zero dispersion dλ / dl, magnification M of the prism expander 66, focal length L of the collimating mirror 64, and width d of the slits 62a, 62b of the spectrometer.
Determined by and. Δλ = d (LMdλ / dl) -1 (4)

【0058】 例えば、入射角lが78.6E、L=2m及びM=8であるエシェル回折格子
60を使用すると、図3cのスペクトルフィルタ50に関して0.1mmの分解
能を達成するスリット幅dは、d=約0.1mmである。したがって、入力スリ
ット61aを通るビーム20の透過率を増すために、発振器48の発散を減少す
ることが好適である。これを、発振器48の共振器内の間隙を使用して、有利に
達成することができる(上述した09/130277号出願を再び参照されたい
)。
For example, using an Echelle grating 60 with an incident angle 1 of 78.6E, L = 2m and M = 8, the slit width d that achieves a resolution of 0.1 mm for the spectral filter 50 of FIG. d = about 0.1 mm. Therefore, it is preferable to reduce the divergence of the oscillator 48 in order to increase the transmission of the beam 20 through the input slit 61a. This can be advantageously achieved using a gap in the resonator of oscillator 48 (see again the 09/130277 application mentioned above).

【0059】 使用できるスペクトルフィルタ50の第3例を図3dにおいて示す。図3dの
スペクトルフィルタ50は、図3cにおいて示すスペクトルフィルタと、図3c
の実施形態において使用したコリメートミラー64でなく、コリメートレンズ6
8を図3dの実施形態においては使用した点において異なる。図3dの実施形態
の利点は、その単純さと、非ゼロ入射角において図3cのミラー64によって導
入される非点収差がないことである。
A third example of a spectral filter 50 that can be used is shown in FIG. 3d. The spectral filter 50 of FIG. 3d is similar to the spectral filter shown in FIG.
Instead of the collimating mirror 64 used in the embodiment of FIG.
8 is used in the embodiment of FIG. 3d. The advantage of the embodiment of Figure 3d is its simplicity and the absence of astigmatism introduced by the mirror 64 of Figure 3c at non-zero angles of incidence.

【0060】 増幅器52のゲインがその最大値又はその付近にある瞬時において増幅器52
のチャンバ2において発振器48からの前記線狭化光学パルスが達することを保
証するために、発振器48及び増幅器52のチャンバ2における電気的放電パル
スの同期が好適であることを、ここで繰り返すのは有用である。加えて、この好
適な同期タイミングを、パルス間で複製可能とし、前記出力パルスの高いエネル
ギー安定性を与えるべきである。この正確なタイミング制御を可能にする電子回
路網の好適実施形態は、上述した米国特許明細書第6005880号及び米国特
許出願60/204095号において記載されている。
At the moment when the gain of the amplifier 52 is at or near its maximum value, the amplifier 52
It is now repeated that synchronization of the electrical discharge pulses in chamber 2 of oscillator 48 and amplifier 52 is preferred to ensure that the line narrowing optical pulse from oscillator 48 arrives in chamber 2 of It is useful. In addition, this preferred synchronization timing should be replicable between pulses, giving high energy stability of the output pulse. A preferred embodiment of the electronic circuitry that enables this precise timing control is described in the above-mentioned US Pat. No. 6,0058,80 and US patent application 60/204095.

【0061】 図4aは、発振器及び増幅器の双方に関するゲインメディアを与える単一放電
チャンバ70の使用を示す。図4aの機構は、高反射率ミラー72及び部分反射
アウトカップリングミラー74を含む共振器内の放電チャンバ70を含む。1対
の間隙34も上述したように含まれ、発振器48の共振器の発散を調和させる。
放電電圧のクロスセクションの小さい部分を使用し、この発振器構成によって非
狭化ビーム76を発生する。この発振器構成を有する1個以上の線狭化構成要素
を含むこともでき、又は、図2a−2fに関して上述した説明による発振器を変
更してもよい。
FIG. 4 a illustrates the use of a single discharge chamber 70 to provide gain media for both oscillator and amplifier. The arrangement of FIG. 4a includes a discharge chamber 70 within a resonator that includes a high reflectivity mirror 72 and a partially reflective outcoupling mirror 74. A pair of gaps 34 are also included as described above to match the divergence of the resonator of oscillator 48.
A small portion of the discharge voltage cross section is used to generate a non-narrowed beam 76 with this oscillator configuration. It may also include one or more line narrowing components having this oscillator configuration, or the oscillator according to the description above with respect to Figures 2a-2f may be modified.

【0062】 図3aに関して示し、説明した実施形態と同様に、この非狭化出力を、好適に
は、図3b−3dにおいて説明した実施形態の1つであるスペクトルフィルタ5
0を経て向ける。前記ビームがスペクトルフィルタ50を横切るのに掛かる有意
な時間(例えば、数ナノ秒)を仮定すると、フィルタ処理されたパルスの到着時
間を放電電流の第2最大値に対して調節するのが好適である。この時間的調節を
達成するために、光学遅延ラインを、好適には、スペクトルフィルタ50の後に
挿入する。前記遅延ラインを、同じ譲受人に譲り受けられ、これにより参照によ
ってここに含まれる米国特許出願60/130392号に記載のもののうちの1
つとしてもよい。
Similar to the embodiment shown and described with respect to FIG. 3a, this non-narrowed output is preferably a spectral filter 5 which is one of the embodiments described in FIGS. 3b-3d.
Aim through 0. Given the significant time it takes for the beam to traverse the spectral filter 50 (eg, a few nanoseconds), it is preferable to adjust the arrival time of the filtered pulse with respect to a second maximum of discharge current. is there. To achieve this temporal adjustment, an optical delay line is preferably inserted after the spectral filter 50. One of those described in US patent application 60/130392, the delay line being assigned to the same assignee and hereby incorporated by reference.
You can choose one.

【0063】 図4b(i)−(iii)は、放電ギャップを通る電流と、非狭化ビーム76
の強度と、前記発振器−増幅器システムの出力59とを、各々時間の関数として
示す。前記電流は、図4b(i)に示すように、数サイクルの振動を示す。図4
b(ii)に示す光学パルスは、電流の第1最大(a)の終わりに向かって発展
する。前記電流の第2最大は、前記第1最大から、約20ナノセカンドだけ分離
し、したがって、ビーム76に関してスペクトルフィルタ50及び追加の光学遅
延ライン78を横切るのに十分な時間を与える。前記電気的放電電流における連
続する最大のタイミングに関するこの考察は、追加の光学遅延ライン78をどの
ように有利に使用し、チャンバ70(増幅器)における前記パルスの到着時間を
正確に調整するかを示す。時間的パルス形状を図4b(iii)において示した
スペクトルフィルタ50からの線狭化ビームは、したがって、前記増幅器の図4
b(i)に示す電流の第2最大bと重なると共に増幅され、したがって、線狭化
された、すなわち1pmより十分に狭いビーム59が十分なパワーで出力され、
本発明の第1及び第2目的を満たす。
4b (i)-(iii) show the current through the discharge gap and the non-narrowed beam 76.
, And the output 59 of the oscillator-amplifier system, each as a function of time. The current exhibits several cycles of oscillation, as shown in Figure 4b (i). Figure 4
The optical pulse shown in b (ii) evolves towards the end of the first maximum of current (a). The second maximum of the current separates from the first maximum by about 20 nanoseconds, thus providing sufficient time for beam 76 to traverse spectral filter 50 and additional optical delay line 78. This discussion of maximum continuous timing in the electrical discharge current shows how an additional optical delay line 78 can be used to advantage to precisely adjust the arrival time of the pulse in chamber 70 (amplifier). .. The line-narrowed beam from the spectral filter 50, whose temporal pulse shape is shown in FIG. 4b (iii), is therefore the same as in FIG.
A beam 59 that overlaps with and is amplified by the second maximum b of the current shown in b (i) and is thus line narrowed, ie, sufficiently narrower than 1 pm, is output with sufficient power,
The first and second objects of the present invention are satisfied.

【0064】 図5aは、別個の放電チャンバにおいて形成されたパワー増幅器が続く線狭化
発振器の使用を示す。参照により含まれた前記好例の実施形態、特許及び刊行物
と、図2a−2fに関して説明した実施形態とに関して考察したものを含む、示
すと共に説明したどのような実施形態も、前記発振器の帯域幅を狭くするのに使
用することができる。好適な線狭化発振器48の例を、図5b−5fにおいて述
べる。
FIG. 5 a shows the use of a line narrowing oscillator followed by a power amplifier formed in a separate discharge chamber. Any of the embodiments shown and described, including those discussed with respect to the exemplary embodiments, patents and publications included by reference, and the embodiments described with respect to FIGS. Can be used to narrow the An example of a suitable line narrowing oscillator 48 is described in Figures 5b-5f.

【0065】 図5(b)において図式的に示す線狭化発振器48は、好適には、参照によっ
て各々が含まれた米国特許明細書5559816号、独国特許明細書第2982
2090.3号、米国特許明細書第4985898号、米国特許明細書第515
0370号及び米国特許明細書第5852627号のいずれかに記載のプリズム
ビームエキスパンダ30及び回折格子32を使用する。代わりに、リットマン配
置を使用してもよい(図2bに関する上記考察を参照されたい)。図2a−4a
の実施形態に関する上記考察のように、前記共振器における追加の間隙34は、
前記ビームの発散を減少し、したがって、前記波長選択器の分解能を有利に増加
する(詳細に関しては、再び、09/130277号出願を参照されたい)。
The line-narrowing oscillator 48 shown diagrammatically in FIG. 5 (b) is preferably US Pat. No. 5,559,816, DE 2982, each of which is incorporated by reference.
2090.3, U.S. Pat. No. 4,985,898, U.S. Pat. No. 515.
The prism beam expander 30 and the diffraction grating 32 described in any of 0370 and U.S. Pat. No. 5,852,627 are used. Alternatively, a Littman arrangement may be used (see above discussion regarding FIG. 2b). 2a-4a
, The additional gap 34 in the resonator is
It reduces the divergence of the beam and thus advantageously increases the resolution of the wavelength selector (see again the 09/130277 application for details).

【0066】 図5cに示す実施形態は、多数のエタロン43を、波長選択素子として利用す
る(図2dを参照されたい)。間隙34との組み合わせにおけるプリズムビーム
エキスパンダ30は、エタロン43におけるビームの発散を減少するのを助け、
したがって、前記波長選択器の分解能を改善する。加えて、このプリズムビーム
エキスパンダ30は、エタロン43の表面の特定の領域における前記ビームの強
度を減少し、したがって、これらの寿命を延ばす。
The embodiment shown in FIG. 5c utilizes multiple etalons 43 as wavelength selective elements (see FIG. 2d). The prism beam expander 30 in combination with the gap 34 helps reduce the beam divergence at the etalon 43,
Therefore, the resolution of the wavelength selector is improved. In addition, the prism beam expander 30 reduces the intensity of the beams in certain areas of the surface of the etalon 43, thus extending their life.

【0067】 図5d−5eは、発振器としてRF又はマイクロ波励起光導波路レーザとして
各々含む代わりの配置を示す。図5dの配置は、好適には、1対のRF電極80
と、レーザ活性ガス混合物で満たされたセラミック毛細管を好適には含む光導波
路82とを含む。図2a−5cに示す共振器配置のいずれも、この実施形態にお
いて使用することができ、この実施形態においては、放電チャンバ2を、図5d
に示すRF励起光導波路配置と交換した。図5d−5eの配置において使用でき
る光導波路レーザの特徴を、C.P.クリステンソン、小型自給自足ArFレー
ザ、パフォーミングオーガニゼーションレポート番号AFOSR IR 95−
0370;T.Ishihara及びS.C.Lin、マイクロ波ポンプ高圧ガ
スレーザ、応用物理、B48、315−326(1989);及び、オーミ、タ
ダヒロ及びタナカ、ノブヨシ、エキシマレーザ発振装置及び方法、エキシマレー
ザ露光装置、及びレーザ管、欧州特許出願公開明細書0820132A2号にお
いて見られ、これらの各々は、これにより参照によって含まれる。RF励起レー
ザは、一般に、例えば、これにより参照によって含まれるカートボンデリー“シ
ールド2酸化炭素レーザが新たなパワーレベルを達成する”、レーザフォーカス
ワールド、1996年8月、95−100ページにおいて考察されているような
、2酸化炭素ガス媒体と共に動作する。
5d-5e show alternative arrangements, each including an RF or microwave pumped optical waveguide laser as the oscillator. The arrangement of Figure 5d is preferably a pair of RF electrodes 80.
And an optical waveguide 82, which preferably comprises a ceramic capillary filled with a laser active gas mixture. Any of the resonator arrangements shown in Figures 2a-5c may be used in this embodiment, in which the discharge chamber 2 is shown in Figure 5d.
The RF excitation optical waveguide arrangement shown in FIG. Features of optical waveguide lasers that can be used in the arrangements of FIGS. P. Kristenson, Small Self-Contained ArF Laser, Performing Organization Report No. AFOSR IR 95-
0370; Ishihara and S.M. C. Lin, Microwave Pump High Pressure Gas Laser, Applied Physics, B48, 315-326 (1989); and Ohmi, Tadahiro and Tanaka, Nobuyoshi, Excimer Laser Oscillation Device and Method, Excimer Laser Exposure Device, and Laser Tube, European Patent Application Publication See in specification 0820132A2, each of which is hereby incorporated by reference. RF-pumped lasers are generally discussed, for example, in Kirt Bondery, "Shielded Carbon Dioxide Laser Achieves New Power Levels," thereby incorporated by reference, Laser Focus World, August 1996, pages 95-100. Operating with a carbon dioxide gas medium as described above.

【0068】 図5dに示す特定の配置は、リトロー配置におけるプリズムビームエキスパン
ダ30及び回折格子32を含む。回折格子38及びHRミラー40を含むリット
マン配置を、ここで使用してもよい(図2b及び2fを参照されたい)。特に、
前記共振器の発振を調和する、1対の間隙34もまた含まれる。部分反射ミラー
365は、出力ビーム20を出力結合する。エタロンアウトカップラ46を、ミ
ラー36の代わりに使用してもよい(図2e−2fを参照されたい)。
The particular arrangement shown in FIG. 5d includes the prism beam expander 30 and the diffraction grating 32 in a Littrow arrangement. A Littman arrangement including a diffraction grating 38 and an HR mirror 40 may be used here (see Figures 2b and 2f). In particular,
Also included is a pair of gaps 34 that coordinate the oscillations of the resonator. The partially reflective mirror 365 outcouples the output beam 20. An etalon outcoupler 46 may be used in place of mirror 36 (see Figures 2e-2f).

【0069】 図5eにおいて図式的に示す配置は、前記回折格子を、1個以上のエタロン4
3及びHRミラー44と交換したことを除いて、図5dのものと同じである。回
折格子32又は38を、エタロン43と共に使用してもよく、エタロンアウトカ
ップラ46を、部分反射ミラー36の代わりに使用してもよい。
The arrangement shown diagrammatically in FIG. 5e is such that the diffraction grating comprises one or more etalon 4
3 and the same as in FIG. 5d, except that the HR mirror 44 was replaced. Diffraction gratings 32 or 38 may be used with etalon 43 and etalon outcoupler 46 may be used in place of partially reflecting mirror 36.

【0070】 このRF励起光導波路型のレーザの利点は、前記線幅は前記共振器におけるビ
ームの往復数にほぼ反比例するため、より効率的な線狭化を可能にするその長い
パルスである。加えて、前記RF励起光導波路レーザは、小さい放電幅(約0.
5mm)を有し、これは、ビームエキスパンダ30及び回折格子32のプリズム
に応じた前記波長選択器の高い角度分解能を可能にする。これは、図5d−5e
において示す実施形態の双方に当てはまる。
The advantage of this RF excitation optical waveguide type laser is its long pulse which enables more efficient line narrowing because the line width is almost inversely proportional to the number of round trips of the beam in the resonator. In addition, the RF pumped optical waveguide laser has a small discharge width (about 0.
5 mm), which allows a high angular resolution of the wavelength selector depending on the prism of the beam expander 30 and the diffraction grating 32. This is shown in Figures 5d-5e.
Both of the embodiments shown in are applicable.

【0071】 図5fは、本発明にしたがって使用し、図5aの実施形態にける発振器48と
して作用することができる、狭線幅ビームの他のソースを図式的に示す。図5f
の配置は、例えば、同じ譲受人に譲り受けられ、これにより参照によって含まれ
る米国特許明細書第6002697号において記載されているような、又は、そ
うでなければ当業者には既知のような、ダイオードポンプNd:YAGレーザ又
は他のこのような形式のレーザのような、355nmにおける第3高調波出力を
有する固体レーザ85を含む。固定レーザ85は、ダイレーザ又は光パラメトリ
ック発振器のような狭線幅調節可能レーザ86をポンプし、例えば、約472.
9nmを輻射する。この472.9nm輻射を、157.6nmにおける第3高
調波ビームを発生するために、ハロゲン化金属及び不活性ガスの混合物を含むガ
スセル88中に集中させる。このようなガスにおける第3高調波発生は、これに
より参照によって各々含まれるカング A.H.、ヤング J.F.、ビョーク
ラング G.C.、ハリス S.E.、フィジカルレビューレター、v.29、
985ページ(1972)、及び、カング A.H.、ヤング J.F.、ハリ
ス S.E.応用物理レター、v.22、301ページ(1973)において説
明されている。
FIG. 5f schematically illustrates another source of a narrow linewidth beam that can be used in accordance with the present invention and act as the oscillator 48 in the embodiment of FIG. 5a. Figure 5f
Of a diode, for example, as described in US Pat. No. 6,0026,979, which is assigned to the same assignee and is hereby incorporated by reference, or otherwise known to those skilled in the art. It includes a solid-state laser 85, such as a pumped Nd: YAG laser or other such type of laser, having a third harmonic output at 355 nm. The fixed laser 85 pumps a narrow linewidth tunable laser 86, such as a die laser or an optical parametric oscillator, for example about 472.
Radiate 9 nm. This 472.9 nm radiation is focused into a gas cell 88 containing a mixture of metal halide and an inert gas to generate a third harmonic beam at 157.6 nm. The third harmonic generation in such gases is described by Kang A. et al., Each of which is hereby incorporated by reference. H. Young J. et al. F. Bjoklung G. C. Harris S. E. , A physical review letter, v. 29,
985 (1972) and Kung A. H. Young J. et al. F. Harris S. E. Applied Physics Letter, v. 22, page 301 (1973).

【0072】 図6a及び6bは、放電チャンバ2の放電ボリュームの一部を、線狭化に関し
て発振器の一部として使用し、同じ放電チャンバを増幅器52として使用する他
の実施形態を図式的に示す。図6aの配置は、ビーム30の線幅を、前記発振器
の共振器内で狭化し、好適にはスペクトルフィルタ50を使用しないことを除い
て、図4aに示すものと同様である。代わりに、スペクトルフィルタ50を、図
6aの発振器の線狭化光学系に加えて使用してもよい。再び、前記発振器の線狭
化配置を、上記説明のいずれかに記載のように(特に、図2a−2f、5c及び
5fを参照されたい)、又は、参照によって本願に含まれた特許、特許出願又は
刊行物のいずれかに記載のように、又は、そうでなければ、当業者によって理解
されるように変更し、本発明の前記第1目的を満たすのに十分な狭い出力ビーム
20を発生してもよい。前記発振器からの出力ビーム20を、好適には、1個以
上のプリズムを具え、二者択一でレンズ配置を具える、外部ビームエキスパンダ
90によって拡張する。
6 a and 6 b schematically show another embodiment in which part of the discharge volume of the discharge chamber 2 is used as part of the oscillator for line narrowing and the same discharge chamber is used as the amplifier 52. . The arrangement of Fig. 6a is similar to that shown in Fig. 4a, except that the line width of the beam 30 is narrowed within the resonator of the oscillator and preferably no spectral filter 50 is used. Alternatively, the spectral filter 50 may be used in addition to the line narrowing optics of the oscillator of Figure 6a. Again, the line-narrowing arrangement of the oscillator may be configured as described in any of the above descriptions (see in particular FIGS. 2a-2f, 5c and 5f), or any patents, Generate an output beam 20 that is narrow enough to meet the first object of the invention, as described in any of the applications or publications, or otherwise modified as understood by one of ordinary skill in the art. You may. The output beam 20 from the oscillator is expanded by an external beam expander 90, which preferably comprises one or more prisms and, alternatively, a lens arrangement.

【0073】 拡張されたビーム92を、次に、遅延ライン78を通して方向付け(’392
出願を参照されたい)、上述したように、前記パルスを、チャンバ70の増幅最
大と同期させる。光学遅延ライン78は、図4a−4b(iii)に関して示し
、説明した実施形態と同様に、前記増幅器部分への前記光パルスの到着時間を微
調整するように働く。拡張されたビーム20は、次に、前記放電クロスセクショ
ンの残りの実際的な部分を有利に満たす。
The expanded beam 92 is then directed through the delay line 78 ('392
(See application), the pulse is synchronized with the amplification maximum of chamber 70, as described above. The optical delay line 78 serves to fine tune the arrival time of the light pulse at the amplifier portion, similar to the embodiment shown and described with respect to Figures 4a-4b (iii). The expanded beam 20 then advantageously fills the remaining practical part of the discharge cross section.

【0074】 上記実施形態において、前記発振器の放電チャンバ2、70におけるガス混合
物を調節し、可能な最も長いパルスを得る。加えて、前記放電電流の波形を、前
記パルス形成回路網及び放電ギャップのインピーダンス不整合を慎重に導入する
ことによって、変更することができる。前記インピーダンス不整合は、より長い
放電時間を招き、したがって、より長い光パルスを招く。このような変更から結
果として生じるより低いゲインは、前記発振器のより低い効率を意味する。しか
しながら、上記で考察した実施形態において、前記発振器の出力パワーにおける
減少量は、前記増幅段において回復する。
In the above embodiment, the gas mixture in the discharge chamber 2, 70 of the oscillator is adjusted to obtain the longest possible pulse. In addition, the discharge current waveform can be modified by carefully introducing impedance mismatches in the pulse forming network and the discharge gap. The impedance mismatch results in longer discharge times and thus longer light pulses. The lower gain resulting from such a modification implies a lower efficiency of the oscillator. However, in the embodiments discussed above, the amount of reduction in the output power of the oscillator recovers in the amplification stage.

【0075】 本発明の例としての図面及び特別な実施形態を記述し、説明したが、本発明の
範囲は、考察した特定の実施形態に限定されないことを理解すべきである。した
がって、前記実施形態を、限定的でなく説明的としてみなすべきであり、これら
の実施形態における変形例を、当業者によって、請求項において記載した本発明
の範囲及びこれらの同等物から逸脱することなく、形成できることを理解すべき
である。
While exemplary drawings of the invention and particular embodiments have been described and illustrated, it should be understood that the scope of the invention is not limited to the particular embodiments discussed. Therefore, the above embodiments should be considered as illustrative rather than limiting, and variations on these embodiments may be departed by those skilled in the art from the scope of the invention described in the claims and their equivalents. It should be understood that it can be formed without.

【0076】 加えて、方法の請求項において、ステップを、選択されたタイポグラフィカル
な列において並べた。しかしながら、前記列を、タイポグラフィカルな便利さに
関して選択し、並べてあり、ステップの特定の順序が明らかに述べられるか、当
業者によって必要であると理解される請求項を除いて、ステップを実行するどの
ような特別な順序を意味するようにも意図していない。
In addition, in the method claims, steps have been arranged in selected typographical columns. However, steps are performed except for those steps in which the columns are selected and arranged for typographical convenience and the particular order of the steps is clearly stated or understood to be necessary by one of ordinary skill in the art. It is not intended to imply any particular order.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 好適実施形態によるフッ素分子レーザシステムを図式的に示す。FIG. 1 schematically illustrates a molecular fluorine laser system according to a preferred embodiment.

【図2】 a−fは、フッ素分子レーザの線狭化発振器を利用する種々の線狭化
共振器及び技術を含む本発明の第1態様によるいくつかの他の実施形態を図式的
に示す。
2a-f schematically show some other embodiments according to the first aspect of the invention, including various line narrowing resonators and techniques utilizing a line narrowing oscillator of a molecular fluorine laser. .

【図3】 aは、発振器、種々の構成におけるスペクトルフィルタ、及び増幅器
を含む本発明の第2態様による好適実施形態を図式的に示し、b−dは、本発明
の第2態様によるスペクトルフィルタの他の実施形態を図式的に示す。
FIG. 3 a schematically shows a preferred embodiment according to the second aspect of the invention including an oscillator, a spectral filter in various configurations and an amplifier, and b-d a spectral filter according to the second aspect of the invention. Figure 6 schematically shows another embodiment of.

【図4】 aは、発振器及び増幅器の双方に関するゲイン媒体を与えると共に間
にスペクトルフィルタを有する単一放電チャンバを含む、本発明の第2態様によ
る他の実施形態を図式的に示し、b(i)−(iii)は、図3aの他の実施形
態による放電電流、非狭化ビーム強度、及び出力ビーム強度の波形を各々示す。
FIG. 4 a schematically shows another embodiment according to the second aspect of the invention comprising a single discharge chamber providing a gain medium for both the oscillator and the amplifier and having a spectral filter in between, b ( i)-(iii) respectively show waveforms of discharge current, non-narrowed beam intensity, and output beam intensity according to another embodiment of FIG. 3a.

【図5】 aは、パワー増幅器が続く線狭化発振器を含む、本発明の第3態様に
よる好適実施形態を図式的に示し、b−fは、本発明の第3態様による線狭化発
振器の他の実施形態を図式的に示す。
FIG. 5 a schematically shows a preferred embodiment according to the third aspect of the invention, including a line narrowing oscillator followed by a power amplifier, and b-f, a line narrowing oscillator according to the third aspect of the invention. Figure 6 schematically shows another embodiment of.

【図6】 a−bは、線狭化に関する発振器、及び増幅器の双方に関するゲイン
媒体を与える単一放電チャンバを含む、本発明の第4態様による他の実施形態を
図式的に示す。
6 a-b schematically show another embodiment according to the fourth aspect of the invention, including a single discharge chamber providing a gain medium for both the oscillator for line narrowing and the amplifier.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年1月17日(2002.1.17)[Submission date] January 17, 2002 (2002.17)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【発明の名称】 1pm未満のスペクトル線幅を有するフッ素分子レーザTitle: Fluorine molecular laser having a spectral linewidth of less than 1 pm

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 優先権 本願は、1999年6月23日に出願された米国仮特許出願60/140,5
31号と、2000年5月15日に出願された米国仮特許出願60/204,0
95号と、1999年10月29日に出願された米国仮特許出願60/162,
735号と、1999年11月23日に出願された米国仮特許出願60/166
,967号と、1999年12月13日に出願された米国仮特許出願60/17
0,342号とに対する優先権を請求する。本願は、1999年2月12日に出
願された米国仮特許出願60/120,218号と、1999年2月10日に出
願された米国仮特許出願60/119,486号とに対する優先権を請求する、
1999年5月24日に出願された米国特許出願09/317,527号の一部
継続出願である。本願は、また、1999年4月19日に出願された米国仮特許
出願60/130,392号に対する優先権を請求する、2000年4月17日
に出願された米国特許出願09/550,558号の一部継続出願である。
PRIORITY This application relates to US provisional patent application 60 / 140,5, filed June 23, 1999.
No. 31, and US provisional patent application 60 / 204,0 filed May 15, 2000
No. 95 and US provisional patent application 60/162, filed October 29, 1999.
735 and US Provisional Patent Application 60/166 filed November 23, 1999.
, 967 and US provisional patent application 60/17 filed December 13, 1999
Claim priority to No. 0,342. This application gives priority to US provisional patent application 60 / 120,218 filed February 12, 1999 and US provisional patent application 60 / 119,486 filed February 10, 1999. Claim,
It is a continuation-in-part application of U.S. patent application Ser. No. 09 / 317,527 filed May 24, 1999. This application also claims priority to US provisional patent application 60 / 130,392 filed April 19, 1999, US patent application 09 / 550,558 filed April 17, 2000. It is a partial continuation application of the issue.

【0002】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、線狭化素子を含むフッ素分子レーザシステムと、約1pm未満のス
ペクトル線幅を有するVUVレーザビームを発生する方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a molecular fluorine laser system including a line narrowing element and a method of generating a VUV laser beam having a spectral linewidth of less than about 1 pm.

【0003】 2.関連技術の説明 真空UVマイクロリソグラフィは、フッ素分子レーザの短い波長(157.6
nm)の利点を利用し、半導体基板におけるフォトリソグラフィ的な露出によっ
て0.1pm以下の構造の形成を可能にする。TFTアニーリング及びマイクロ
マシーニング用途も、この波長において有利に行うことができる。
2. 2. Description of Related Art Vacuum UV microlithography is based on the short wavelength (157.6) of molecular fluorine lasers.
nm) to enable the formation of structures of 0.1 pm or less by photolithographic exposure in a semiconductor substrate. TFT annealing and micromachining applications can also be advantageously performed at this wavelength.

【0004】 この波長範囲において撮像レンズを製造するのに利用可能な高品質光学材料の
限定された選択を与えると、最小の色収差の必要条件が、屈折及び部分的色消し
撮像システム用レーザ源のスペクトル線幅を1pm未満に制限する。この可能性
は、スペクトル線幅が0.1pmないし0.2pmであり、ひょっとすると、将
来においては、0.1pm未満にまでなることである。慣例的なフッ素分子レー
ザは、1pmより大きいスペクトル線幅を有するVUVビームを放射する。
Given the limited selection of high quality optical materials available for manufacturing imaging lenses in this wavelength range, the minimum chromatic aberration requirement is that of laser sources for refractive and partially achromatic imaging systems. Limit the spectral linewidth to less than 1 pm. The possibility is that the spectral linewidth is between 0.1 pm and 0.2 pm and possibly even below 0.1 pm in the future. A conventional molecular fluorine laser emits a VUV beam with a spectral linewidth greater than 1 pm.

【0005】 T.M.ブルームステイン他による文献、“157nmリソグラフィにおける
重大な問題”ジャーナルオブバキュームサイエンスアンドテクノロジー:パート
B、アメリカンインスティチュートオブフィジクス、アメリカ、ニューヨーク、
vol.16、No.6.1998年5月26日、3154−3157ページに
よれば、157nmレーザの通常の線幅は、10−15pmであり、すなわち、
193nmレーザの通常の線幅より少なくとも一桁小さい大きさである。したが
って、157nmレーザにおいては、248及び193nmベースのプロジェク
ションシステムにおいてすでに実施されているものと比較して、線狭化があまり
必要ではない。
T. M. Bloomstein et al., "Critical Issues in 157 nm Lithography," Journal of Vacuum Science and Technology: Part B, American Institute of Physics, New York, USA.
vol. 16, No. 6. According to May 26, 1998, pages 3154-3157, the typical linewidth of a 157 nm laser is 10-15 pm, ie,
It is at least an order of magnitude smaller than the normal linewidth of a 193 nm laser. Therefore, in 157 nm lasers less line narrowing is required compared to what has already been done in 248 and 193 nm based projection systems.

【0006】 線狭化のいくつかの方法は、当該技術分野において既知である。例えば、米国
特許明細書第5835520号は、0.5pm程度のバンド幅を有するレーザパ
ルスを発生することができるKrFエキシマレーザを開示している。米国特許明
細書第5835520号によれば、線狭化に関して、3種類の分散素子、すなわ
ち、プリズム、エタロン及び回折格子を使用することができる。さらに、米国特
許明細書第5835520号によれば、狭い線幅を得るために、小さいビーム発
散が必要である。この目的のため、スリット及びビームエキスパンダを、レーザ
共振器に挿入する。
Several methods of line narrowing are known in the art. For example, US Pat. No. 5,835,520 discloses a KrF excimer laser capable of producing laser pulses having a bandwidth on the order of 0.5 pm. According to US Pat. No. 5,835,520, three types of dispersive elements can be used for line narrowing: prisms, etalons and diffraction gratings. Moreover, according to US Pat. No. 5,835,520, a small beam divergence is required to obtain a narrow linewidth. For this purpose, a slit and a beam expander are inserted in the laser cavity.

【0007】 レーザにおけるスペクトル線幅の狭化の欠点は、一般に、効率及び出力パワー
の重大な減少を招くことである。したがって、本発明において、157nmウェ
ーハステッパ又はウェーハスキャナに関して所望の高いスループットを達成し、
数ワットから10ワット以上までの範囲の平均の高出力パワーを有する1pm未
満の出力ビームを放射する線狭化フッ素分子レーザを有することが有利であると
認識される。
The drawback of narrowing the spectral linewidth in a laser is that it generally leads to a significant reduction in efficiency and output power. Thus, in the present invention, the desired high throughput for 157 nm wafer steppers or wafer scanners is achieved,
It will be appreciated that it would be advantageous to have a line-narrowed fluorine molecular laser emitting an output beam of less than 1 pm with an average high output power in the range of a few watts to 10 watts or more.

【0008】 高出力パワーを有する線狭化エキシマレーザは、例えば、米国特許明細書第4
881231号から既知である。米国特許明細書第4881231号において、
高分解能リソグラフィにおけるソースとして好適なエキシマレーザシステムに関
する狭いバンド幅が開示されている。このシステムは、キャビティ内ファブリペ
ロ又はバンド幅狭化用の他の共振器を含む放電ポンプエキシマレーザ発振器44
を具える。加えて、さらなるバンド幅狭化のための、制限されたバンド幅を通過
させる吸収セルを、前記レーザ発振器において設けることができる。前記レーザ
発振器を励起する線狭化ビームを、エキシマレーザ増幅器によって増幅する。1
57.6nmの波長を(線狭化なしで)放射する放電ポンプFレーザにおける
前記レーザ発振器及びレーザ増幅器の組み合わせは、マサユキカケハタ他による
文献、“高励起レートにおける放電ポンプFレーザのゲイン及び飽和強度測定
”、アプライドフィジクスレター、Vol.61、No.26、1992年12
月28日、3089−3091ページから既知である。
Line narrowing excimer lasers with high output power are described, for example, in US Pat.
It is known from 881231. In US Pat. No. 4,881,231,
A narrow bandwidth is disclosed for excimer laser systems suitable as sources in high resolution lithography. This system includes a discharge pump excimer laser oscillator 44 that includes an intracavity Fabry-Perot or other resonator for bandwidth narrowing.
Equipped with. In addition, absorption cells can be provided in the laser oscillator that pass a limited bandwidth for further bandwidth narrowing. The line-narrowed beam that excites the laser oscillator is amplified by an excimer laser amplifier. 1
The combination of said laser oscillator and laser amplifier in a discharge pump F 2 laser emitting at a wavelength of 57.6 nm (without line narrowing) is described by Masayuki Kakehata et al., “Gain of discharge pump F 2 laser at high pumping rate”. And saturation intensity measurement ", Applied Physics Letters, Vol. 61, No. 26, 1992 12
It is known from the 28th of the month, pages 3089-3091.

【0009】 発明の要約 したがって、本発明の第1の目的は、小さい構造をシリコンウェーハ上に形成
する狭い線幅、すなわち、約1pm未満の線幅を有するVUVレーザシステムを
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a first object of the present invention is to provide a VUV laser system having a narrow linewidth, ie, a linewidth of less than about 1 pm, that forms small structures on a silicon wafer.

【0010】 本発明の第2の目的は、十分な出力パワー、すなわち、少なくとも数ワットの
出力パワーを示す、1pm以下の線幅を有する、157nmにおけるVUVリソ
グラフィ用途に関して高いスループットを可能にするVUVレーザを提供するこ
とである。
A second object of the invention is a VUV laser enabling sufficient throughput for VUV lithographic applications at 157 nm with a sufficient output power, that is to say an output power of at least several watts, with a linewidth of 1 pm or less. Is to provide.

【0011】 上記目的に従って、発振器及び増幅器を含み、前記発振器が、1pm未満の線
幅を有する157nmビームを発生し、前記増幅器が、ビームのパワーを、1又
は数ワットより大きいような、予め決定された量以上に大きくする、狭帯域フッ
素分子レーザシステムのような方法及び装置が提供される。前記発振器は、フッ
素分子及びバッファガスを含むレーザガスで満たされた放電チャンバと、前記フ
ッ素分子にエネルギーを供給する放電回路に接続された前記放電チャンバ内の電
極と、前記放電チャンバ及びライン狭化光学系を含み、約157nmの波長及び
1pm未満の線幅を有するレーザビームを発生する共振器とを含む。
In accordance with the above object, an oscillator and an amplifier are included, the oscillator generating a 157 nm beam having a linewidth of less than 1 pm, the amplifier predetermining the power of the beam to be greater than one or a few watts. Methods and apparatus are provided, such as narrow-band molecular fluorine laser systems, that scale above a specified amount. The oscillator comprises a discharge chamber filled with a laser gas containing fluorine molecules and a buffer gas, electrodes in the discharge chamber connected to a discharge circuit for supplying energy to the fluorine molecules, the discharge chamber and a line narrowing optical device. A resonator for generating a laser beam having a wavelength of about 157 nm and a linewidth of less than 1 pm.

【0012】 本発明によれば、前記増幅器は、前記電極に関して、同じ又は同様の放電回路
、例えば、電気的遅延回路を、フッ素分子にエネルギーを供給するために使用す
る、同じ放電チャンバを具える。前記増幅器放電を、前記発振器からのパルスが
前記増幅器放電チャンバに達したときに、放電電流における最大またはその近く
となるように時間調整する。
According to the invention, the amplifier comprises, with respect to the electrodes, the same or a similar discharge circuit, for example the same discharge chamber, which uses an electrical delay circuit to energize the molecular fluorine. . The amplifier discharge is timed to be at or near the maximum in discharge current when the pulse from the oscillator reaches the amplifier discharge chamber.

【0013】 本発明によれば、前記同じ放電チャンバが、発振器及び増幅器の双方として働
くため、前記発振器から発生され、出力結合されたビームを、前記放電チャンバ
内の最大放電電流の時又はその近くにおいて、前記放電チャンバ内に再び向ける
ために、共振器外光学系が必要である。
According to the invention, the same discharge chamber acts as both an oscillator and an amplifier, so that the beam emitted from the oscillator and coupled out is at or near the maximum discharge current in the discharge chamber. In, extra-cavity optics are needed to redirect into the discharge chamber.

【0014】 前記線狭化光学系は、好適には、前記ビームのスペクトル分布の選択された部
分の最大透過率と、前記ビームのスペクトル分布の外側部分の比較的低い透過率
とに関して調整された1個以上のエタロンを含む。プリズムビームエキスパンダ
を、好適には、前記エタロンに入射するビームを拡張するエタロンの後に設ける
。2個のエタロンを使用し、単一干渉オーダのみが選択されるように調節しても
よい。
The line narrowing optics is preferably tuned with respect to the maximum transmission of selected portions of the spectral distribution of the beam and the relatively low transmission of outer portions of the spectral distribution of the beam. Contains one or more etalons. A prism beam expander is preferably provided after the etalon that expands the beam incident on the etalon. Two etalons may be used and adjusted so that only a single interference order is selected.

【0015】 前記線狭化光学系は、さらに、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分
に対応するエタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子を含んでもよい。前記
共振器は、さらに好適には、該共振器内と、特に、前記放電チャンバとビームエ
キスパンダとの間とに開口を含む。第2開口を、前記放電チャンバの外側におい
て設けてもよい。
The line narrowing optics may further include a diffraction grating that selects a single interference order of the etalon corresponding to a selected portion of the spectral distribution of the beam. The resonator further preferably comprises an opening in the resonator and in particular between the discharge chamber and the beam expander. A second opening may be provided outside the discharge chamber.

【0016】 前記線狭化光学系は、エタロンを含まなくてもよい。例えば、前記線狭化光学
系は、代わりに、ビームエキスパンダ及び回折格子のみを含んでもよい。前記ビ
ームエキスパンダは、好適には、2、3又は4個のVUV透明プリズムを、前記
回折格子の前に含む。前記回折格子は、好適には、ビームを回折するその役目に
加え、共振器反射器として働く高反射率表面を有する。
The line narrowing optical system may not include an etalon. For example, the line narrowing optics may instead only include a beam expander and a diffraction grating. The beam expander preferably comprises 2, 3 or 4 VUV transparent prisms in front of the diffraction grating. Said diffraction grating preferably has a high reflectivity surface which acts as a resonator reflector in addition to its role of diffracting the beam.

【0017】 前記線狭化光学系は、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透
過率と、前記ビームのスペクトル分布の外側部分の比較的低い透過率とに関して
調整されたエタロン出力カプラを含んでもよい。このシステムは、好適には、ビ
ームエキスパンダに続く、前記エタロン出力カプラの単一干渉オーダを選択する
回折格子、散乱プリズム又はエタロンのような光学系も含む。前記共振器は、好
適には、該共振器内の迷光及び発散を低減する1つ以上の開口を有する。
The line narrowing optics includes an etalon output coupler tuned for maximum transmission of selected portions of the spectral distribution of the beam and relatively low transmission of outer portions of the spectral distribution of the beam. May be included. The system also preferably includes an optical system, such as a diffraction grating, a scattering prism or an etalon, that follows the beam expander and selects the single interference order of the etalon output coupler. The resonator preferably has one or more apertures that reduce stray light and divergence within the resonator.

【0018】 回折格子を含む上記構成のいずれにおいても、高反射率ミラーを前記回折格子
の後に配置し、前記回折格子及び高反射率ミラーがリットマン配置を形成するよ
うにしてもよい。代わりに、前記回折格子は、前記ビームをリトロー配置におい
て逆反射すると共に散乱するように働いてもよい。透過回折格子又はグリズムを
使用してもよい。
In any of the above configurations including a diffraction grating, a high reflectance mirror may be arranged after the diffraction grating, and the diffraction grating and the high reflectance mirror may form a Littman arrangement. Alternatively, the diffraction grating may serve to retroreflect and scatter the beam in a Littrow arrangement. A transmission grating or grism may be used.

【0019】 前記バッファガスは、好適には、前記ガス混合物の圧力を十分に調節し、所定
の入力エネルギーに対する出力エネルギーを増加し、エネルギー安定性、ガス及
び管の寿命、及び/又はパルス持続時間を増加させるネオン及び/又はヘリウム
を含む。前記レーザシステムは、さらに特に、フッ素分子を放電チャンバ内に移
動し、これによって前記フッ素分子をこの放電チャンバ内に補給するガス供給シ
ステムと、前記ガス供給システムと協働し、前記放電チャンバ内のフッ素分子濃
度を制御し、前記フッ素分子濃度を前記レーザの最適な性能の予め決められた範
囲内に保持するプロセッサとを含む。
The buffer gas preferably regulates the pressure of the gas mixture sufficiently to increase output energy for a given input energy, energy stability, gas and tube life, and / or pulse duration. It contains neon and / or helium. The laser system more particularly cooperates with the gas supply system to move the fluorine molecules into the discharge chamber, thereby replenishing the fluorine molecules into the discharge chamber, and in the discharge chamber. A processor for controlling the fluorine molecule concentration and keeping the fluorine molecule concentration within a predetermined range of optimum performance of the laser.

【0020】 前記レーザシステムは、前記発振器の出力ビームの線幅をさらに狭くするスペ
クトルフィルタをさらに含んでもよい。前記スペクトルフィルタは、ビームエキ
スパンダに続くエタロンを含んでもよい。代わりに、前記スペクトルフィルタは
、前記ビームを散乱し、狭くする回折格子を含んでもよい。前記回折格子の実施
形態において、前記スペクトルフィルタは、前記ビームを、スリットを経て、前
記ビームエキスパンダ−回折格子の組み合わせに衝突する前に、平行化光学系上
に収束させるレンズを含んでもよい。
The laser system may further include a spectral filter that further narrows the linewidth of the output beam of the oscillator. The spectral filter may include an etalon following the beam expander. Alternatively, the spectral filter may include a diffraction grating that scatters and narrows the beam. In the diffraction grating embodiment, the spectral filter may include a lens that focuses the beam onto a collimating optics through a slit before striking the beam expander-grating combination.

【0021】 参照による編入 以下は、参考文献の引用リストであり、これらの参考文献の各々は、優先権セ
クションにおいて上記で引用したこれらの参考文献に加え、前記好適実施形態の
要素又は特徴の代わりの実施形態を開示するようなものである。これらの参考文
献の単独のもの又は2つ以上の組み合わせを参考にし、以下の詳細な説明に記載
の好適実施形態の変形例を得ることができる。他の特許、特許出願及び非特許参
考文献が、この説明において引用される。 1−U.スタム“157nm157エキシマレーザの状況”国際セマテック15
7ワークショップ、1999年2月15−17日、アメリカ、アリゾナ州、リッ
チフィールド。 2−T.ホフマン、J.M.ヒューバー、P.ダス、S.ショラー“マイクロリ
ソグラフィ用高反復レートF(157nm)レーザの見込み”国際セマテック
157ワークショップ、1999年2月15−17日、アメリカ、アリゾナ州、
リッチフィールド。 3−1−U.スタム、I.ブラギン、S.ゴボーコフ、J.クラインシュミット
、R.パツェル、E.スロボドチコフ、K.ボグラー、F.ボス及びD.バスチ
ング“157nmリソグラフィ用エキシマレーザ”第24マイクロリソグラフィ
国際シンポジウム、1999年3月14−19日、アメリカ、カリフォルニア州
、サンタクララ。 4−T.ホフマン、J.M.ヒューバー、P.ダス、S.ショラー“DUVマイ
クロリソグラフィ用Fレーザ再訪”第24マイクロリソグラフィ国際シンポジ
ウム、1999年3月14−19日、アメリカ、カリフォルニア州、サンタクラ
ラ。 5−W.ムケンハイム、B.ルクル”狭線幅及び大内部ビーム発散を有するエキ
シマレーザ”J.Phys.E:Sci.Instrum.20(1987)1
394。 6−G.グルネフェルド、H.シュルター、P.アンダーセン、E.W.ローテ
“カセグレン光学系のないKrF及びArF調節可能エキシマレーザの動作”応
用物理B62(1996)241. 7−各々が本願と同じ譲受人に譲り受けられている米国特許出願09/3175
26号、09/343333号、60/122145号、60/140531号
、60/162735号、60/166952号、60/171172号、60
/141678号、60/173993号、60/166967号、60/17
2674号及び60/181156号と、クラインシュミットのシリアル番号が
まだ割り当てられていない2000年5月18日に出願された“レーザビームの
空間干渉性の制御された発散によるフォトリソグラフィにおけるレーザ小斑点の
除去”に関する特許出願と、米国特許明細書第6005880号。 8−レーザフォーカス/電子光学の1987年8月版から再版されたW.ムエケ
ンハイム“2つのエキシマレーザを結合する7つの方法”。
INCORPORATION BY REFERENCE The following is a citation list of references, each of these references, in addition to those references cited above in the Priority Section, in place of the elements or features of the preferred embodiment: Is disclosed. Reference may be made to these references alone or in combinations of two or more to obtain variations of the preferred embodiments described in the detailed description below. Other patents, patent applications and non-patent references are cited in this description. 1-U. Stams "Status of 157 nm 157 excimer laser" International Sematech 15
7 Workshop, February 15-17, 1999, Litchfield, Arizona, USA. 2-T. Hoffman, J. M. Huber, P.H. Das, S. Shora "micro lithography for high repetition rate F 2 (157nm) prospects of the laser" International Sematech 157 workshop, February 15-17, 1999, the United States, Arizona,
Litchfield. 3-1-U. Stamm, I. Braggin, S.M. Gobokov, J. Klein Schmid, R.A. Patzel, E. Slovodchikov, K.K. Vogler, F.M. Boss and D. Busching "Excimer Laser for 157 nm Lithography" 24th International Microlithography Symposium, March 14-19, 1999, Santa Clara, CA, USA. 4-T. Hoffman, J. M. Huber, P.H. Das, S. Scholar “Revisiting F 2 Laser for DUV Microlithography” 24th International Microlithography Symposium, March 14-19, 1999, Santa Clara, California, USA. 5-W. Mukenheim, B.C. Rukuru "Excimer Laser with Narrow Linewidth and Large Internal Beam Divergence" J. Phys. E: Sci. Instrum. 20 (1987) 1
394. 6-G. Grunefeld, H .; Schulter, P. Andersen, E. W. Rote “Operation of KrF and ArF Tunable Excimer Laser without Cassegrain Optics” Applied Physics B62 (1996) 241. 7-US patent application 09/3175, each of which is assigned to the same assignee as the present application
26, 09/343333, 60/122145, 60/140531, 60/162735, 60/166952, 60/171172, 60
/ 141678, 60/173993, 60/166967, 60/17
Nos. 2674 and 60/181156, and Kleinschmidt serial numbers not yet assigned, filed May 18, 2000, entitled "Laser speckle in photolithography due to controlled divergence of the spatial coherence of the laser beam. Patent application for "removal" and US patent specification No. 6005880. 8-Laser Focus / Electronic Optics, W. Reprinted from August 1987 Edition. Muequenheim “Seven ways to combine two excimer lasers”.

【0022】 好適実施形態の詳細な説明 図1を参照し、VUVレーザシステム、好適には、遠紫外線(DUV)又は真
空紫外線(VUV)リソグラフィ用フッ素分子レーザを、図式的に示す。TFT
アニーリング及び/又はマイクロマシーニングのような他の工業的用途において
使用するレーザシステムに関する代わりの構成は、図1に示すシステムと同様及
び/又はこれから変更されたものであり、本願の条件を満たすものとして、当業
者には理解される。この目的のため、代わりのVUVレーザシステム及び構成要
素配置とが、各々が本願と同じ譲受人に譲り受けられている米国特許出願09/
317695号、09/317526号、09/317527号、09/343
333号、60/122145号、60/140531号、60/162735
号、60/166952号、60/171172号、60/141678号、6
0/173993号、60/166967号、60/172674号及び60/
181156号と、クラインシュミットのシリアル番号がまだ割り当てられてい
ない2000年5月18日に出願された“レーザビームの空間干渉性の制御され
た発散によるフォトリソグラフィにおけるレーザ小斑点の除去”に関する特許出
願と、米国特許明細書第6005880号とにおいて記載されている。
Detailed Description of the Preferred Embodiments Referring to FIG. 1, a VUV laser system, preferably a Fluorine Molecular Laser for Deep Ultraviolet (DUV) or Vacuum Ultraviolet (VUV) lithography, is shown schematically. TFT
Alternative configurations for laser systems used in other industrial applications such as annealing and / or micromachining are similar to and / or modified from the system shown in FIG. 1 and meet the requirements of the present application. As will be appreciated by those skilled in the art. To this end, alternative VUV laser systems and component arrangements are each assigned to the same assignee as the present application.
317695, 09/317526, 09/317527, 09/343
333, 60/122145, 60/140531, 60/162735
No. 60/166952, 60/171172, 60/141678, 6
0/1739393, 60/166967, 60/172674 and 60 /
No. 1811156 and a patent application for “Removal of laser speckle in photolithography by controlled divergence of spatial coherence of laser beam” filed May 18, 2000, to which Kleinschmidt serial numbers have not yet been assigned. And U.S. Pat. No. 6,0058,880.

【0023】 図1に示すシステムは、一般的に、固体パルサモジュール4に接続された1対
又は数対のメイン放電電極3を有するレーザチャンバ2と、ガス処理モジュール
6とを含む。固体パルサモジュール4に、高電圧電源8によって給電する。レー
ザチャンバ2を、光学モジュール10及び光学モジュール12によって取り囲み
、共振器を形成する。光学モジュール10及び12を、光学制御モジュール14
によって制御する。
The system shown in FIG. 1 generally comprises a laser chamber 2 having one or several pairs of main discharge electrodes 3 connected to a solid pulser module 4 and a gas treatment module 6. The solid-state pulser module 4 is powered by a high voltage power supply 8. The laser chamber 2 is surrounded by the optical module 10 and the optical module 12 to form a resonator. The optical modules 10 and 12 are connected to the optical control module 14
Controlled by.

【0024】 レーザ制御用コンピュータ16は、種々の入力を受け、前記システムの種々の
動作パラメータを制御する。診断モジュール18は、図示したように、好適には
ビームスプリッタモジュール21のような、モジュール18に向かうビ0ムの小
さい部分を偏向する光学系を経て、メインビーム20の分離部分の種々のパラメ
ータを受け、測定する。ビーム20を、好適には、撮像システム(図示せず)へ
、最終的にはワークピース(図示せず)へのレーザ出力とする。レーザ制御コン
ピュータ16は、インタフェース24を介して、ステッパ/スキャナコンピュー
タ26及び他の制御ユニット28と通信する。
The laser control computer 16 receives various inputs and controls various operating parameters of the system. The diagnostic module 18, as shown, preferably passes various parameters of the separated portion of the main beam 20 via an optical system, such as a beam splitter module 21, which deflects the small beam portion towards the module 18. Receive and measure. Beam 20 is preferably the laser output to an imaging system (not shown) and ultimately to a workpiece (not shown). Laser control computer 16 communicates with stepper / scanner computer 26 and other control units 28 via interface 24.

【0025】 レーザチャンバ2は、レーザガス混合物を含み、メイン放電電極3の1対又は
数対と、1個以上の予備イオン化電極(図示せず)とを含む。好適なメイン電極
3は、米国特許出願09/453670号、60/184705号及び60/1
28227号において記載されており、これらの各々は、本願と同じ譲受人に譲
り受けられている。他の電極構成は、米国特許明細書第5729565号及び第
4860300号において記載されており、これらの各々は、同じ譲受人に譲り
受けられており、他の実施形態は、米国特許明細書第4691322号、第55
35233号及び第5557629号において記載されている。レーザチャンバ
2は、予備イオン化装置(図示せず)も含む。好適な予備イオン化ユニットは、
米国特許出願60162845号、60/160182号、60/127237
号、09/535276号及び09/247887号において記載されており、
これらの各々は、本願と同じ譲受人に譲り受けられており、他の実施形態は、米
国特許明細書第5337330号、第5818865号及び第5991324号
において記載されている。
The laser chamber 2 contains a laser gas mixture and comprises one or several pairs of main discharge electrodes 3 and one or more preionization electrodes (not shown). Suitable main electrodes 3 are U.S. patent application Ser. Nos. 09 / 453,670, 60 / 184,705 and 60/1.
No. 28227, each of which is assigned to the same assignee as the present application. Other electrode configurations are described in US Pat. Nos. 5,729,565 and 4,860,300, each of which is assigned to the same assignee, and other embodiments are US Pat. No. 4,691,322. , 55th
35233 and 5557629. The laser chamber 2 also includes a preionizer (not shown). A suitable preionization unit is
U.S. Patent Applications 60162845, 60/160182, 60/127237
No. 09 / 535,276 and 09/2447887,
Each of these is assigned to the same assignee as the present application, and other embodiments are described in US Pat. Nos. 5,337,330, 5,818,865 and 5,991,324.

【0026】 固体パルサモジュール14及び高電圧電源8は、圧縮された電気パルスの電気
エネルギーを、レーザチャンバ2内の予備イオン化電極及びメイン電極3に供給
し、前記ガス混合物にエネルギーを供給する。好適なパルサモジュール及び高電
圧電源は、米国特許出願60/149392号、60/198058号及び09
/390146号と、オスマノウ他の、まだシリアルナンバが割り当てられてい
ない、2000年5月15日に出願された、“パルス化レーザ用電気的励起回路
”に関する特許出願と、米国特許明細書第6005880号及び第602072
3号とにおいて記載されており、これらの各々は、本願と同じ譲受人に譲り受け
られており、これにより参照によって本願に含まれる。他の代わりのパルサモジ
ュールは、米国特許明細書第5982800号、第5982795号、第594
0421号、第5914974号、第5949806号、第5936988号、
第6028872号及び第5729562号において記載されている。慣例的な
パルサモジュールは、3ジュールの電気的パワーより超過して、電気パルスを発
生することができる(上述した、’988特許を参照されたい)。
The solid-state pulser module 14 and the high voltage power supply 8 supply the electrical energy of the compressed electrical pulse to the preionization electrode and the main electrode 3 in the laser chamber 2 and to the gas mixture. Suitable pulser modules and high voltage power supplies are described in US patent applications 60/149392, 60/198058 and 09.
/ 390146, and Osmanou et al., US Pat. No. and 602072
No. 3, each of which is assigned to the same assignee as the present application and is hereby incorporated by reference. Other alternative pulser modules have been described in US Pat.
0421, 5914974, 5949806, 5936988,
No. 6,028,872 and 5,729,562. Conventional pulser modules can generate electrical pulses in excess of 3 Joules of electrical power (see the '988 patent, supra).

【0027】 前記レーザガス混合物を含むレーザチャンバ2を取り囲むレーザ共振器は、ラ
イン狭化エキシマ又はフッ素分子レーザ用の線狭化光学系を含み、この光学系を
、線狭化が望まれない、又は、線狭化を前面光学モジュール12において行うか
、前記共振器の外部のスペクトルフィルタを出力ビームの線幅を狭くするのに使
用する場合、レーザシステムにおいて高反射率ミラー等に置き換えることができ
る。線狭化光学系のいくつかの変形例を、後に詳細に説明する。
The laser cavity surrounding the laser chamber 2 containing the laser gas mixture comprises line-narrowing excimers or line-narrowing optics for molecular fluorine lasers, which are not desired to be line-narrowed, or , Line narrowing can be done in the front optics module 12, or if a spectral filter outside the resonator is used to narrow the linewidth of the output beam, it can be replaced by a high reflectivity mirror or the like in the laser system. Some modifications of the line narrowing optical system will be described in detail later.

【0028】 レーザチャンバ2を、放射されるレーザ輻射14の波長に対して透明な窓によ
って密封する。前記窓を、ブリュースター窓としてもよく、又は、共振ビームの
光路に対して異なった角度において整列させてもよい。前記レーザチャンバと、
光学モジュール10及び12の各々との間のビーム経路を、エンクロージャ17
及び19によって閉じ込め、前記エンクロージャの内部から、そうしなければV
UVレーザ輻射を強く吸収する水蒸気、酸素、炭化水素、過フッ化炭化水素等を
実際的に除去する。
The laser chamber 2 is sealed by a window transparent to the wavelength of the emitted laser radiation 14. The window may be a Brewster window or it may be aligned at different angles to the optical path of the resonant beam. The laser chamber,
A beam path to and from each of the optics modules 10 and 12 is defined by an enclosure 17
And 19 and from inside the enclosure, otherwise V
Practically removes water vapor, oxygen, hydrocarbons, fluorocarbons, etc. that strongly absorb UV laser radiation.

【0029】 出力ビーム20の一部が光学モジュール12のアウトカプラを通過した後、こ
の出力部分は、ビームスプリッタモジュール21に衝突し、このビームスプリッ
タモジュール21は、前記ビームの一部を診断モジュール18に偏向させる光学
系か、前記アウトカップルされたビームの小さい部分が診断モジュール18に達
することができるようにし、メインビーム部分20が前記レーザシステムの出力
ビームとして続くことができるようにする光学系を含む。好適な光学系は、ビー
ムスプリッタか、部分的に反射する表面の光学系を含む。1個以上のビームスプ
リッタ及び/又はHRミラー、及び/又は、ダイクロイックミラーを使用し、前
記ビームの一部を、診断モジュール18の構成要素に向けてもよい。ホログラフ
ィックビームサンプラ、透過回折格子、部分的に透過性の反射回折格子、グリズ
ム、プリズム、又は、他の屈折性、散乱性及び/又は透過性光学系を使用し、診
断モジュール18における検出に関して小さいビーム部分22をメインビーム2
0から分離し、メインビーム20の大部分が、アプリケーションプロセスに直接
又は撮像システム他を経て達するようにしてもよい。出力ビーム20を前記ビー
ムスプリッタモジュールにおいて伝送し、反射されたビーム部分22を診断モジ
ュール18において向けることができ、又は、メインビーム20を反射し、小さ
い部分22を診断モジュール18に透過させてもよい。ビームスプリッタモジュ
ール21を過ぎて持続する前記アウトカップルされたビームの部分を、前記レー
ザの出力ビーム20とし、この出力ビーム20は、撮像システム又はフォトリソ
グラフィック用途に関するワークピースのような産業又は実験アプリケーション
に向かって伝播する。
After a portion of the output beam 20 has passed through the out coupler of the optics module 12, this output portion impinges on a beam splitter module 21, which causes a portion of the beam to be diagnosed by the diagnostic module 18. Or an optical system that allows a small portion of the outcoupled beam to reach the diagnostic module 18 and a main beam portion 20 to follow as the output beam of the laser system. Including. Suitable optics include beam splitters or partially reflective surface optics. One or more beamsplitters and / or HR mirrors and / or dichroic mirrors may be used to direct a portion of the beams to components of diagnostic module 18. Small for detection in diagnostic module 18 using holographic beam samplers, transmission gratings, partially transmissive reflective diffraction gratings, grisms, prisms, or other refractive, scattering and / or transmissive optics Beam part 22 to main beam 2
It may be separated from 0 so that most of the main beam 20 reaches the application process either directly or via the imaging system or otherwise. The output beam 20 may be transmitted at the beam splitter module and the reflected beam portion 22 may be directed at the diagnostic module 18, or the main beam 20 may be reflected and a small portion 22 transmitted to the diagnostic module 18. . The portion of the outcoupled beam that persists past the beamsplitter module 21 is the output beam 20 of the laser, which output beam 20 is for industrial or experimental applications such as workpieces for imaging systems or photolithographic applications. Propagate toward.

【0030】 エンクロージャ23は、ビーム22及び20のビーム経路を閉じ込め、前記ビ
ーム経路から、光吸収種を無くしておくようにする。より小さいエンクロージャ
17及び19は、チャンバ2と光学モジュール10及び12との間のビーム経路
を閉じ込める。好適なエンクロージャ23及びビーム分割モジュール21は、上
述した米国特許出願09/343333号及び60/140530号と、同じ譲
受人に譲り受けられている米国特許出願09/131580号と、米国特許明細
書第5559584号、第5221823号、第5763855号、第5811
753号及び第4616908号とにおいて記載されている。例えば、ビーム分
割モジュール21は、好適には、可視赤色光をビーム22からフィルタ処理する
光学系も含み、実際的にVUV光のみが診断モジュール18の検出器において受
けられるようにする。赤色光を出力ビーム20からフィルタ処理するフィルタ処
理光学系を含んでもよい。また、不活性ガス浄化を、好適には、エンクロージャ
23に流す。
The enclosure 23 confines the beam paths of the beams 22 and 20 so that the beam paths are free of light absorbing species. The smaller enclosures 17 and 19 confine the beam path between the chamber 2 and the optical modules 10 and 12. A preferred enclosure 23 and beam splitting module 21 is described in US patent application Ser. Nos. 09 / 343,333 and 60/140530 mentioned above, US patent application Ser. No., 5221823, No. 5763855, No. 5811
753 and 4616908. For example, the beam splitting module 21 preferably also includes optics for filtering visible red light from the beam 22 so that practically only VUV light is received at the detector of the diagnostic module 18. Filtering optics may be included to filter red light from the output beam 20. Also, the inert gas purification is preferably flowed to the enclosure 23.

【0031】 診断モジュール18は、好適には、少なくとも1個のエネルギー検出器を含む
。この検出器は、出力ビーム20のエネルギーに直接対応する前記ビーム部分の
合計エネルギーを測定する。例えばプレート又はコーティングである光学減衰器
、又は、他の光学系のような光学的構成を、前記検出器又はビームスプリッタモ
ジュール21において、又は、近くに形成し、前記検出器に衝突する輻射の強度
、スペクトル分布及び/又は他のパラメータを制御してもよい(各々が本願と同
じ譲受人に譲り受けられた米国特許出願09/172805号、60/1727
49号、60/166952号及び60/178620号を参照されたい)。
The diagnostic module 18 preferably includes at least one energy detector. This detector measures the total energy of said beam portion, which corresponds directly to the energy of the output beam 20. An optical configuration such as an optical attenuator, eg a plate or coating, or other optical system is formed in or near the detector or beam splitter module 21 and the intensity of the radiation impinging on the detector. , Spectral distribution and / or other parameters may be controlled (US patent application Ser. No. 09/172805, 60/1727, each assigned to the same assignee as the present application).
49, 60/166952 and 60/178620).

【0032】 診断モジュール18のある他の構成要素を、好適には、モニタエタロン又は回
折格子スペクトロメータのような波長及び/又は帯域幅検出構成要素とする(各
々が本願と同じ譲受人に譲り受けられた米国特許出願09/416344号、6
0/186003号、60/158808号及び60/186096号と、ロカ
イ他の、シリアルナンバがまだ割り当てられていない、2000年5月10日に
出願された“多素子又はタンデムシースルーホローカソードランプを使用するリ
ソグラフィレーザの絶対波長キャリブレーション”と、米国特許明細書第490
5243号、第5978391号、第5450207号、第4926428号、
第5748346号、第5025445号及び第5978394号とを参照され
たい。)。
Certain other components of the diagnostic module 18 are preferably wavelength and / or bandwidth detection components, such as monitor etalons or grating spectrometers (each assigned to the same assignee of the present application). United States Patent Application 09/416344, 6
0/186003, 60/158808 and 60/186960 and Rokai et al., Using "multi-element or tandem see-through hollow cathode lamps, filed May 10, 2000, with no serial number assigned yet. Absolute Wavelength Calibration of Lithography Lasers "US Pat. No. 490
No. 5243, No. 5978391, No. 5450207, No. 4926428,
See 5748346, 5025445 and 5978394. ).

【0033】 前記診断モジュールの他の構成要素は、ガス制御及び/又は出力ビームエネル
ギー安定性に関するような、各々が同じ譲受人に譲り受けられた米国特許出願0
9/484818号及び09/418052号各々に記載されているようなパル
ス形状検出器又はASE検出器を含んでもよい。例えば、参照によって含まれる
米国特許明細書第6014206号に記載されているような、ビーム整列モニタ
があってもよい。
Other components of the diagnostic module are US patent application 0, each assigned to the same assignee, such as for gas control and / or output beam energy stability.
Pulse shape detectors or ASE detectors such as those described in each of 9/484818 and 09/418052 may be included. For example, there may be a beam alignment monitor, such as that described in US Pat. No. 6,014,206, incorporated by reference.

【0034】 プロセッサ又は制御コンピュータ16は、前記レーザシステム及び出力ビーム
の他の入力又は出力パラメータの中で、パルス形状、エネルギー、自然放射増幅
光(ASE)、エネルギー安定性、バーストモード動作に関するエネルギーオー
バシュート、波長、スペクトル純度及び/又はバンド幅のうちいくつかの値を受
け、処理する。プロセッサ16は、また、前記ライン狭化モジュールを制御して
波長及び/又は帯域幅、又はスペクトル純度を調整し、前記電源及びパルサモジ
ュール4及び8を制御して、好適には、移動平均パルスパワー又はエネルギーを
制御し、前記ワークピースにおける点におけるエネルギー量が、所望の値のあた
りで安定するようにする。加えて、コンピュータ16は、種々のガス源に接続さ
れたガス供給バルブを含むガス処理モジュール6を制御する。
The processor or control computer 16 determines pulse shape, energy, spontaneous emission amplified light (ASE), energy stability, energy over burst mode operation among other input or output parameters of the laser system and output beam. Receive and process some values of shoot, wavelength, spectral purity and / or bandwidth. The processor 16 also controls the line narrowing module to adjust wavelength and / or bandwidth, or spectral purity, and controls the power supply and pulser modules 4 and 8, preferably moving average pulse power. Alternatively, the energy is controlled so that the amount of energy at the point on the workpiece stabilizes around a desired value. In addition, the computer 16 controls the gas processing module 6 including gas supply valves connected to various gas sources.

【0035】 前記レーザガス混合物を、レーザチャンバ2中に、あらたな充填中に、最初に
充填する。好適実施形態によるきわめて安定したエキシマレーザに関するガス混
合物は、前記レーザに応じて、ヘリウム又はネオン、又はヘリウム及びネオンの
混合物をバッファガスとして使用する。好適なガス混合物は、米国特許明細書第
4393405号及び第4977573号と、米国特許出願09/317526
号、09/513025号、60/124785号、09/418052号、6
0/159525号及び60/160126号とにおいて記載されており、これ
らの各々は、同じ譲受人に譲り受けられている。前記ガス混合物におけるフッ素
の濃度は、0.003%から1.00%までの範囲に渡ってもよく、好適には、
約0.1%である。希ガスのような追加のガス添加物を、増加したエネルギー安
定性のために、及び/又は、上述した’025出願に記載の減衰器として加えて
もよい。特に、F2レーザに関して、キセノン及び/又はアルゴンの添加物を使
用してもよい。前記ガス混合物におけるキセノン及び/又はアルゴンの濃度は、
0.0001%から0.1%までの範囲に渡ってもよい。ArFレーザに関して
、0.0001%から0.1%までの間の濃度を有するキセノン又はクリプトン
の添加物を使用してもよい。
The laser gas mixture is initially filled into the laser chamber 2 during a fresh filling. The gas mixture for the highly stable excimer laser according to the preferred embodiment uses helium or neon or a mixture of helium and neon as buffer gas, depending on the laser. Suitable gas mixtures are described in US Pat. Nos. 4,393,405 and 4,977,573 and US patent application Ser. No. 09/3317526.
No. 09/513025, 60/12785, 09/418052, 6
0/159525 and 60/160126, each of which is assigned to the same assignee. The concentration of fluorine in the gas mixture may range from 0.003% to 1.00%, preferably
It is about 0.1%. Additional gas additives such as noble gases may be added for increased energy stability and / or as an attenuator as described in the '025 application mentioned above. Xenon and / or argon additives may be used, especially for F2 lasers. The concentration of xenon and / or argon in the gas mixture is
It may range from 0.0001% to 0.1%. For ArF lasers, a xenon or krypton additive having a concentration between 0.0001% and 0.1% may be used.

【0036】 ハロゲン及び希ガス注入手順と、合計圧力調節手順と、ガス交換手順とを、好
適には、真空ポンプ、バルブネットワーク及び1個以上のガス区画を含むガス処
理モジュール6を使用して行う。ガス処理モジュール6は、ガスを、ガスコンテ
ナ、タンク、缶及び/又はボトルに接続されたガスラインを経て受ける。ここで
特に説明した以外の好適実施形態の好適なガス処理及び/又は交換手順は、本願
と同じ譲受人に各々譲り受けられている米国特許明細書第4977573号及び
第5396514号と、米国特許出願60/124785号、09/41805
2号、09/379034号、60/171717号及び60/159525号
と、米国特許明細書第5978406号、第6014398号及び602888
0号とにおいて記載されている。Xeガス供給を、上述した’025出願による
レーザシステムの内部又は外部のいずれに含めてもよい。
The halogen and noble gas injection procedure, the total pressure regulation procedure and the gas exchange procedure are preferably carried out using a gas treatment module 6 comprising a vacuum pump, a valve network and one or more gas compartments. . The gas treatment module 6 receives gas via gas lines connected to gas containers, tanks, cans and / or bottles. Suitable gas treatment and / or replacement procedures for the preferred embodiments other than those specifically described herein are disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,977,573 and 5,396,514, each of which is assigned to the same assignee as the present application. / 124785, 09/41805
2, 09/3799034, 60/171717 and 60/159525 and U.S. Pat. Nos. 5,978,406, 6014398 and 602888.
No. 0 is described. The Xe gas supply may be included either inside or outside the laser system according to the '025 application mentioned above.

【0037】 本発明のいくつかの実施形態の線狭化特徴の一般的な説明を最初にここで与え
、図2a−6bを参照して詳細な考察を続ける。カタディオプトリック光学リソ
グラフィイメージングシステムと共に使用するような狭帯域レーザに関して比較
的高い程度の分散を与える好例の線狭化光学系を、ビームエキスパンダ、任意の
エタロン及び回折格子を含む光学モジュール10において含める。上述したよう
に、前記前面光学モジュールは、同様な線狭化光学系を含んでもよい(各々が同
じ譲受人に譲り受けられている60/166277号、60/173993号及
び60/166967号出願を参照されたい)。全反射イメージングシステムと
共に使用されるような、本発明の主題ではない半狭帯域レーザに関して、前記回
折格子を、高反射率ミラーと交換し、低い程度の分散を、分散プリズムによって
発生してもよい。半狭帯域レーザは、前記レーザの特有の自走帯域に応じて、代
表的に、1pmを超える出力ビーム線幅を有し、いくつかのレーザシステムにお
いては、100pm程度であるかもしれない。
A general description of the line narrowing features of some embodiments of the present invention will now be given first, followed by a detailed discussion with reference to FIGS. 2a-6b. Example line narrowing optics that provide a relatively high degree of dispersion for narrow band lasers such as for use with catadioptric optical lithographic imaging systems are included in an optical module 10 that includes a beam expander, an optional etalon and a diffraction grating. . As mentioned above, the front optics module may include similar line narrowing optics (see 60/166277, 60/1739393 and 60/166967 applications, each assigned to the same assignee). I want to be). For semi-narrow band lasers that are not the subject of the invention, such as used with total internal reflection imaging systems, the diffraction grating may be replaced by a high reflectance mirror and a low degree of dispersion may be generated by a dispersive prism. . Semi-narrow band lasers typically have an output beam linewidth of greater than 1 pm, depending on the unique free-running band of the laser, and in some laser systems, may be as high as 100 pm.

【0038】 上述した光学モジュールの好例の線狭化光学系のビームエキスパンダは、好適
には、1個以上のプリズムを含む。前記ビームエキスパンダは、レンズ組み立て
部品又は収斂/発散レンズ対のような他のビーム拡張光学系を含んでもよい。前
記回折格子又は高反射率ミラーを、好適には回転可能とし、前記共振器の受け入
れ角中に反射される波長を選択又は調整できるようにする。代わりに、前記回折
格子又は他の光学系、又は、線狭化モジュール全体を、各々が同じ譲受人に譲り
受けられた60/178445号及び09/317527号出願において記載の
ように、圧力調整してもよい。前記回折格子を、狭帯域幅を達成するために前記
ビームを分散させることと、好適には、前記ビームを前記レーザ管に向けて逆反
射させることとの双方に使用してもよい。代わりに、前記回折格子からの反射を
受けると共に前記ビームを前記回折格子に向けて反射し戻し、前記ビームを二重
に分散させる高反射率ミラーを、前記回折格子の後に配置するか、前記回折格子
を、透過回折格子としてもよい。1個以上の分散プリズムを使用してもよく、1
個以上のエタロンを使用してもよい。
The beam expander of the exemplary line narrowing optics of the optics module described above preferably includes one or more prisms. The beam expander may include lens assemblies or other beam expanding optics such as a convergent / divergent lens pair. The diffraction grating or high-reflectance mirror is preferably rotatable so that the wavelength reflected during the acceptance angle of the resonator can be selected or adjusted. Instead, the diffraction grating or other optics, or the entire line narrowing module, is pressure adjusted as described in the 60/178445 and 09/317527 applications, each assigned to the same assignee. Good. The diffraction grating may be used both to disperse the beam to achieve a narrow bandwidth and, preferably, to retroreflect the beam towards the laser tube. Alternatively, a high-reflectivity mirror that receives the reflection from the diffraction grating and reflects the beam back towards the diffraction grating to doubly disperse the beam is placed after the diffraction grating or the diffraction grating. The grating may be a transmission diffraction grating. More than one dispersive prism may be used, 1
More than one etalon may be used.

【0039】 所望の線狭化の形式及び程度、及び/又は、選択及び調整に応じて、特に、前
記線狭化光学系を設置すべき特定のレーザに応じて、使用することができる多く
の代わりの光学的配置が存在する。この目的のため、本願と同じ譲受人に各々譲
り受けられた米国特許明細書第4399540号、第4905243号、第52
26050号、第5559816号、第5659419号、第5663973号
、第5761236号及び第5946337号と、米国特許出願09/3176
95号、09/130277号、09/244554号、09/317527号
、09/073070号、60/124241号、60/140532号、60
/147219号、60/140531号、60/147219号、60/17
0342号、60/172749号、60/178620号、60/17399
3号、60/166277号、60/166967号、60/167835号、
60/170919号及び60/186096号と、米国特許明細書第5095
492号、第5684822号、第5835520号、第5852627号、第
5856991号、第5898725号、第5901163号、第591784
9号、第5970082号、第5404366号、第4975919号、第51
42543号、第5596596号、第5802094号、第4856018号
、第5970082号、第5978409号、第5999318号、第5150
370号及び第4829536号と、独国特許明細書DE29822090.3
号とにおいて見られるこれらに注意されたい。
Many types can be used depending on the type and degree of line narrowing desired and / or the selection and adjustment, and in particular depending on the particular laser in which the line narrowing optics should be installed. Alternative optical arrangements exist. To this end, U.S. Pat. Nos. 4,399,540, 4,905,243 and 52, each assigned to the same assignee as the present application.
26050, 5559816, 5659419, 5663973, 5761236 and 5946337 and U.S. patent application Ser. No. 09/3176.
95, 09/130277, 09/244554, 09/317527, 09/073070, 60/124241, 60/140532, 60.
/ 147219, 60/140531, 60/147219, 60/17
0342, 60 / 172,749, 60/178620, 60/17399
No. 3, 60/166277, 60/166967, 60/167835,
60/170919 and 60/186096 and U.S. Pat. No. 5,095.
No. 492, No. 5648822, No. 5835520, No. 5852627, No. 5856991, No. 5898725, No. 5901163, No. 591784.
No. 9, 5790082, No. 5404366, No. 4975919, No. 51
No. 42543, No. 5596596, No. 5802094, No. 4856018, No. 59700082, No. 5978409, No. 5999318, No. 5150.
370 and 4829536 and German patent specification DE 29822090.3.
Note these as seen in issues.

【0040】 光学モジュール12は、好適には、部分反射共振器反射器のような、ビーム2
0をアウトカップルする手段を含む。ビーム20を、そうでなければ、共振器内
ビーム分割器、又は他の光学素子の部分反射表面によるようにアウトカップルす
ることができ、光学モジュール12は、この場合において、高反射率ミラーを含
む。光学制御モジュール14は、光学モジュール10及び12を、プロセッサ1
6からの信号を受けると共に解釈し、再整列又は再配置手順を開始するようにし
て制御する(上述した’241、’695、277、554及び527号出願を
参照されたい)。
The optics module 12 is preferably a beam 2 such as a partially reflective resonator reflector.
Includes means to outcouple 0s. The beam 20 may otherwise be outcoupled, such as by an intra-cavity beam splitter, or a partially reflective surface of another optical element, the optical module 12 in this case including a high reflectance mirror. . The optical control module 14 connects the optical modules 10 and 12 to the processor 1
6 and receives and interprets the signal from 6 and controls it to initiate the realignment or relocation procedure (see the '241,' 695, 277, 554 and 527 applications referenced above).

【0041】 好適実施形態によるレーザシステムの発振器素子の線狭化構成の詳細な説明を
、ここで図2a−2fの参照と共に説明する。本発明の第1の目的を満たす、又
はほぼ満たす、フッ素分子レーザに線狭化技術を使用するレーザシステムの発振
器のいくつかの実施形態を、図2a−2fにおいて示す。
A detailed description of the line narrowing configuration of the oscillator element of the laser system according to the preferred embodiment will now be described with reference to FIGS. 2a-2f. Some embodiments of laser system oscillators using line narrowing techniques for molecular fluorine lasers that meet, or nearly meet, the first object of the present invention are shown in Figures 2a-2f.

【0042】 図2aは、好適にはフッ素分子と、ネオン、ヘリウム又はこれらの混合物を含
むバッファガス(09/317526号出願を参照されたい)とを含む放電チャ
ンバ2を含み、この中の主放電電極対3(図示せず)及び予備イオン化配置(図
示せず)を有する、第1実施形態によるレーザシステムの発振器を示す。図2a
に示すシステムは、リトロー配置におけるプリズムビームエキスパンダ30及び
回折格子32も含む。ビームエキスパンダ30は、1個以上のプリズムを含んで
もよく、好適には、いくつかのプリズムを含む。前記ビームエキスパンダは、前
記回折格子に入射するビームの発散を低減し、したがって、前記波長選択器の波
長分解能を改善するように働く。前記回折格子を、好適には、高ブレーズ角エシ
ェル回折格子とする(上述した60/170342号出願を参照されたい)。
FIG. 2 a comprises a discharge chamber 2 which preferably comprises molecular fluorine and a buffer gas comprising neon, helium or mixtures thereof (see the 09/317526 application), in which the main discharge 1 shows an oscillator of a laser system according to the first embodiment with an electrode pair 3 (not shown) and a preionization arrangement (not shown). Figure 2a
The system shown in also includes a prism beam expander 30 and a diffraction grating 32 in a Littrow configuration. The beam expander 30 may include one or more prisms, preferably several prisms. The beam expander serves to reduce the divergence of the beam incident on the diffraction grating and thus improve the wavelength resolution of the wavelength selector. The diffraction grating is preferably a high blaze angle echelle diffraction grating (see the 60/170342 application referenced above).

【0043】 図示したシステムは、迷光を除去し、広帯域バックグラウンドを減少し、前記
共振器の受け入れ角を低くすることにより前記ビームの線幅を減少させるように
働くことができる1対の開口34を、前記共振器において含む。代わりに、チャ
ンバ2のいずれかの側において1つの開口34を含めてもよく、又は、開口34
を含めなくてもよい。好例の開口34は、米国特許明細書第5161238号に
おいて記載されており、これは、同じ譲受人に譲り受けられている(上述した0
9/130277出願も参照されたい)。
The illustrated system removes stray light, reduces broadband background, and serves to reduce the linewidth of the beam by lowering the acceptance angle of the resonator 34. In the resonator. Alternatively, one opening 34 may be included on either side of the chamber 2 or the opening 34
Need not be included. An exemplary opening 34 is described in US Pat. No. 5,161,238, which is assigned to the same assignee (0 above).
See also the 9/130277 application).

【0044】 図2aのシステムは、部分反射アウトカップリングミラー36も含む。アウト
カップリングミラー36を高反射率ミラーと交換してもよく、前記ビームを、そ
うでなければ、偏光反射器、又は、プリズム、ウィンドウ又はビーム分割器の表
面のような前記共振器内の他の光学表面を使用することによるように出力結合し
てもよい(例えば、上述した米国特許明細書第5150370号を参照されたい
)。
The system of FIG. 2 a also includes a partially reflective outcoupling mirror 36. The out-coupling mirror 36 may be replaced by a high reflectance mirror and the beam may otherwise be polarized, or otherwise within the resonator, such as the surface of a prism, window or beam splitter. May be outcoupled as by using an optical surface of the same type (see, eg, US Pat. No. 5,150,370, cited above).

【0045】 図2bのシステムは、図2aに関して上述したチャンバ2と、開口34と、部
分反射出力結合ミラー36と、ビームエキスパンダ30とを含む。図2bのシス
テムは、回折格子38及び高反射率ミラー40も含む。回折格子38は、好適に
は、図2aの回折格子32とは、前記ビームに対するその向きと、そのブレーズ
角等のようなその配置とのいずれかにおいて、又は、これら双方において異なる
。前記レーザビームは、回折格子38に、回折格子32に関するより90°に近
い角度において入射する。この入射角を、実際には、好適には90°にきわめて
近くする。これは、ここではリットマン配置と呼ばれる配置である。リットマン
配置は、回折格子38の波長分散を増加させる。回折格子38を通過、又はこれ
に反射された後、回折ビームは、高反射率ミラー40によって反射される。前記
波長の調整を、好適には、高反射ミラー40を傾けることによって達成する。好
例の配置に関して上述したように、調整を、そうでなければ、他の光学系を回転
させるか、1つ以上の光学系を圧力調整することによって達成してもよく、また
は、そうでなければ、当業者には理解されるように達成してもよい。
The system of FIG. 2b includes the chamber 2 described above with respect to FIG. 2a, an aperture 34, a partially reflective outcoupling mirror 36, and a beam expander 30. The system of FIG. 2b also includes a diffraction grating 38 and a high reflectance mirror 40. Diffraction grating 38 preferably differs from diffraction grating 32 of FIG. 2a either in its orientation with respect to the beam, its arrangement such as its blaze angle, etc., or both. The laser beam is incident on the diffraction grating 38 at an angle closer to 90 ° with respect to the diffraction grating 32. This angle of incidence is actually very close to 90 °. This is an arrangement referred to here as the Littman arrangement. The Littman arrangement increases the chromatic dispersion of the diffraction grating 38. After passing through or being reflected by the diffraction grating 38, the diffracted beam is reflected by the high reflectance mirror 40. The adjustment of the wavelength is preferably achieved by tilting the high-reflecting mirror 40. As described above with respect to the exemplary arrangement, adjustment may otherwise be accomplished by rotating other optics or pressure adjusting one or more optics, or otherwise. , May be accomplished as will be appreciated by those skilled in the art.

【0046】 図2cは、好適には、上述したような、レーザチャンバ2と、開口34と、ア
ウトカップラ36と、ビームエキスパンダ30と、リトロー回折格子34とを有
する発振器の他の実施形態を図式的に示す。加えて、図2cのシステムは、高分
解能線狭化を与える、例えば2個を示す1個以上のエタロン42を含み、回折格
子32は、エタロン42の単一干渉オーダを選択するように働く。エタロン42
を、前記共振器における種々の位置、すなわち図示した以外の位置に配置しても
よい。例えば、ビームエキスパンダ30のプリズムを、エタロン42と前記回折
格子との間に配置してもよい。エタロン42を、図2e−2fの参照と共に以下
により詳細に説明するように、出力カップラとして使用してもよい。エタロン4
2を含む図2cの配置(後の図2dも同様に)を、同じ譲受人に各々譲り受けら
れ、米国特許出願60/162735号、60/178445号又は60/15
8808号のどれに記載のようにも変化させてもよい。
FIG. 2 c shows another embodiment of an oscillator, preferably having a laser chamber 2, an aperture 34, an outcoupler 36, a beam expander 30 and a Littrow diffraction grating 34, as described above. It is shown diagrammatically. In addition, the system of FIG. 2c includes one or more etalons 42, for example two, which provide high resolution line narrowing, and the diffraction grating 32 serves to select a single interference order of etalons 42. Etalon 42
May be arranged at various positions in the resonator, that is, at positions other than those shown. For example, the prism of the beam expander 30 may be arranged between the etalon 42 and the diffraction grating. The etalon 42 may be used as an output coupler, as described in more detail below with reference to Figures 2e-2f. Etalon 4
The arrangement of FIG. 2c, including 2 (as well as later FIG. 2d), is assigned to the same assignee, respectively, US Pat.
It may be modified as described in any of 8808.

【0047】 図2dは、1個以上のエタロンを有するレーザシステムの他の実施形態を示し
、例えば、2個のエタロンを図示した。図2dのシステムは、回折格子32を高
反射率ミラーに交換し、エタロン43を、図2のシステムにおけるようにエタロ
ン43の単一干渉オーダを選択するのには利用することができない前記回折格子
の省略により異なって構成した以外は、図2cのシステムと同様である。エタロ
ン43の自由スペクトル領域を、代わりに、エタロン43の1個、好適にはビー
ムエキスパンダ30の後の第1エタロンが、他のエタロン43の単一オーダ、例
えば第2エタロン43を選択するように調節する。前記好適な配置の第2エタロ
ン43は、したがって、より小さい自由スペクトル領域とより高い波長分解能と
を有することができる。図2dのシステムのエタロン43のいくつかのさらに他
の変形例を、米国特許明細書第4856018号において記載のように使用する
ことができる。
FIG. 2d shows another embodiment of a laser system having more than one etalon, for example two etalons are illustrated. The system of FIG. 2d replaces the grating 32 with a high reflectivity mirror and the etalon 43 is not available to select the single interference order of the etalon 43 as in the system of FIG. 2c except that it is configured differently by omitting The free spectral range of the etalon 43 is instead set so that one of the etalons 43, preferably the first etalon after the beam expander 30, selects a single order of the other etalon 43, eg the second etalon 43. Adjust to. The suitably arranged second etalon 43 can thus have a smaller free spectral range and a higher wavelength resolution. Some other variations of the etalon 43 of the system of Figure 2d can be used as described in US Pat. No. 4,856,018.

【0048】 図2e及び2fは、各々、部分反射アウトカップラミラー36を反射エタロン
アウトカップラ46に交換したことにおいて異なる図2a及び2bの参照と共に
上述した配置と同様の実施形態を示す。エタロンアウトカップラ46を、図2e
及び2fの回折格子32又は38とビームエキスパンダ30との組み合わせにお
いて使用し、回折格子32又は38は、エタロンアウトカップラ46の単一干渉
オーダを選択する。エタロン46の単一干渉オーダを選択するために、代わりに
、1個以上の分散プリズム又は他のエタロンを、エタロンアウトカップラ46と
の組み合わせにおいて使用してもよい。回折格子32又は38は、波長範囲をア
ウトカップラエタロン46の単一干渉オーダに制限する。図2e及び/又は2f
において上述したシステムとの組み合わせにおいて使用することができる図2e
及び2fのシステムの変形例は、上述した09/317527及び60/166
277出願と、米国特許明細書第6028879号、第3609586号、第3
471800号、第3546622号、第5901163号、第5856991
号、第5440574号及び第5479431号と、H.レングフェルナー、G
aPクリスタルにおけるNd:YAGレーザ放射の非線形相互作用による調整可
能パルス化マイクロ波輻射の発生、オプティクスレター、Vol.12、No.
3(1987年3月)と、S.マーカス、エタロン結合COレーザのキャビテ
ィダンピング及びカップリング変調、J.Appl.Phys.、Vol.53
、No.9(1982年9月)と、レーザ共振器の物理及び技術、著者D.R.
ホール及びP.E.ジャクソン、244ページとにおいて記載されている。
2e and 2f each show an embodiment similar to the arrangement described above with reference to FIGS. 2a and 2b, which differs in that the partially reflective outcoupler mirror 36 is replaced by a reflective etalon outcoupler 46. The etalon out coupler 46 is shown in FIG.
And a 2f grating 32 or 38 in combination with the beam expander 30, the grating 32 or 38 selecting a single interference order for the etalon outcoupler 46. Alternatively, one or more dispersive prisms or other etalons may be used in combination with the etalon outcoupler 46 to select the single interference order of the etalon 46. The diffraction grating 32 or 38 limits the wavelength range to the single interference order of the out-coupler etalon 46. 2e and / or 2f
2e, which can be used in combination with the system described above in FIG.
And 2f system variants are described in 09/317527 and 60/166 described above.
277 application and U.S. Pat. Nos. 6,028,879, 3,609,586 and 3,
No. 471800, No. 3546622, No. 5901163, No. 5856991.
Nos. 5440574 and 5479431; Leng Ferner, G
Generation of Tunable Pulsed Microwave Radiation by Nonlinear Interaction of Nd: YAG Laser Radiation in aP Crystals, Optics Letter, Vol. 12, No.
3 (March 1987) and S. Marcus, Cavity Damping and Coupling Modulation of Etalon-Coupled CO 2 Lasers, J. Am. Appl. Phys. , Vol. 53
, No. 9 (September 1982) and the physics and technology of laser cavities, author D.M. R.
Hall and P. E. Jackson, page 244.

【0049】 図2a−2fの参照と共に示し、説明した上記実施形態のすべてにおいて、ビ
ームエキスパンダ30のプリズムと、エタロン42、43、46と、レーザウィ
ンドウとに使用する材料を、好適には、フッ素分子レーザの157nm出力輻射
波長におけるような、200nm未満の波長において高度に透明であるものとす
る。前記材料は、最小の劣化影響で紫外線への長期露出に耐えることもできる。
これらのような材料の例は、CaF、MgF、BaF、BaF、LiF、
LiF及びSrFである。また、図2a−2fの上記実施形態のすべてにお
いて、多くの光学表面、特に前記プリズムの光学表面は、好適には、反射ロスを
最小にし、これらの寿命を長くするために、これらの光学表面の1つ以上におい
て反反射コーティングを有する。
The materials used for the prisms of the beam expander 30, the etalons 42, 43, 46, and the laser window in all of the above-described embodiments shown and described with reference to FIGS. 2a-2f are preferably It should be highly transparent at wavelengths below 200 nm, such as at the 157 nm output radiation wavelength of molecular fluorine lasers. The material is also capable of withstanding long-term exposure to UV light with minimal degradation effects.
Examples of materials such as these include CaF 2 , MgF 2 , BaF, BaF 2 , LiF,
LiF 2 and SrF 2 . Also, in all of the above embodiments of Figures 2a-2f, many optical surfaces, particularly those of the prisms, are preferably used to minimize reflection losses and increase their life. One or more of which have antireflective coatings.

【0050】 また、上記一般的な説明において述べたように、上記構成におけるFレーザ
に関するガス成分は、ヘリウム、ネオン、又はヘリウム及びネオンの混合物をバ
ッファガスとして使用する。前記バッファガスにおけるフッ素の濃度は、好適に
は、0.003%から約1.0%までの範囲であり、好適には、約0.1%であ
る。キセノン、及び/又はアルゴン、及び/又は酸素、及び/又はクリプトン、
及び/又は他のガスの微量の追加を、前記レーザビームのエネルギー安定性、バ
ースト制御又は出力エネルギーを増すために使用してもよい。前記混合物におけ
るキセノン、アルゴン、酸素、又はクリプトンの濃度は、0.0001%から0
.1%までの範囲であってよい。微量ガス添加物を含むいくつかの代わりのガス
成分は、米国特許出願09/513025号及び09/317526号において
記載されており、これらの各々は、同じ譲受人に譲り受けられている。
As described in the above general description, the gas component for the F 2 laser in the above configuration uses helium, neon, or a mixture of helium and neon as a buffer gas. The concentration of fluorine in the buffer gas is preferably in the range of 0.003% to about 1.0%, preferably about 0.1%. Xenon, and / or argon, and / or oxygen, and / or krypton,
And / or minor additions of other gases may be used to increase the energy stability, burst control or output energy of the laser beam. The concentration of xenon, argon, oxygen, or krypton in the mixture is 0.0001% to 0.
. It may range up to 1%. Some alternative gas components, including trace gas additives, are described in US patent application Ser. Nos. 09/513025 and 09/317526, each of which is assigned to the same assignee.

【0051】 図2a−2fにおいて示した発振器構成のすべてを、約157nmの波長と約
1pm以下の線幅とを有するVUVビーム20を発生するのに有利に使用するこ
とができる。1pm未満の出力線幅を有するこれらの構成のいくつかは、前記線
幅に関する本発明の第1目的をすでに満たしている。これらの発振器を、図3a
−6bにおいて後述するように、増幅器のような他の要素と共に使用し、本発明
の第2目的を満たす、すなわち、157nmリソグラフィにおいて実際的なスル
ープットに関する十分な出力パワーを達成してもよい。1pm以上の線幅を発生
する他の発振器を、図3a−4bにおいて後述するように、他のライン狭化要素
との組み合わせにおいて有利に使用し、前記第1目的を満たすことができ、図3
a−4bの実施形態において記載のような増幅器と共に使用し、前記第2目的を
満たしてもよい。
All of the oscillator configurations shown in FIGS. 2a-2f can be advantageously used to generate a VUV beam 20 having a wavelength of about 157 nm and a linewidth of about 1 pm or less. Some of these configurations with an output line width of less than 1 pm already fulfill the first object of the invention with respect to said line width. These oscillators are shown in FIG.
It may be used with other elements, such as amplifiers, as described below in -6b, to meet the second objective of the invention, ie to achieve sufficient output power for practical throughput in 157 nm lithography. Other oscillators that generate line widths of 1 pm or more can be used advantageously in combination with other line narrowing elements, as will be described below in FIGS. 3a-4b, to meet the first objective,
It may be used with an amplifier as described in embodiments a-4b to meet the second objective.

【0052】 図3aは、発振器48による出力よりも狭い線幅が望まれ、発振器48による
出力よりも高いパワーが望まれる本発明の好適実施形態によるレーザシステムを
、ブロック形式において図式的に示す。前記線幅を減少するために、発振器48
の出力ビーム20を、スペクトルフィルタ50を経て向ける。前記出力パワーを
増すために、ビーム20を、増幅器52を経て向ける。
FIG. 3 a schematically illustrates, in block form, a laser system according to a preferred embodiment of the present invention in which a narrower linewidth than the output by oscillator 48 is desired and a higher power than the output by oscillator 48 is desired. In order to reduce the line width, the oscillator 48
Of the output beam 20 is directed through a spectral filter 50. Beam 20 is directed through amplifier 52 to increase the output power.

【0053】 図3aのシステムは、線狭化発振器48と、スペクトルフィルタ50と、増幅
器52とを含む。スペクトルフィルタ50の種々の好適な構成を、図3b−3d
の参照と共に後述する。図3aの発振器48は、約1pmのスペクトル線幅を発
生する電気放電フッ素分子レーザであり、好適には、図2a−2fに関して上述
した構成の1つか、上述したようなその変形例とし、又は、上述した1つ以上の
参考文献において見られるような、当業者には有利であると理解されるようなも
のとする。発振器48に、より狭いスペクトル領域、すなわち、前記発振器から
の出力ビーム20の線幅未満、すなわち約1pm未満の光を透過させるスペクト
ルフィルタ50を続ける。最後に、透過されたビームを、増幅器52において、
別個の放電チャンバに応じて増幅し、本発明の前記第1目的及び第2目的を満た
す出力ビーム54を発生する。好適には、前記発振器及び増幅器放電を、同じ譲
受人に各々譲り受けられた米国特許出願60/204095号及び米国特許明細
書第6005880号において記載のような遅延回路及び有利な固体パルサ回路
を使用して同期させる。
The system of FIG. 3 a includes a line narrowing oscillator 48, a spectral filter 50, and an amplifier 52. Various preferred configurations of spectral filter 50 are shown in Figures 3b-3d.
Will be described later. Oscillator 48 of Figure 3a is an electric discharge fluorine molecular laser generating a spectral linewidth of about 1 pm, preferably one of the configurations described above with respect to Figures 2a-2f, or a variation thereof as described above, or , As would be appreciated by one of ordinary skill in the art, as found in one or more of the references cited above. The oscillator 48 is followed by a spectral filter 50 which transmits light in a narrower spectral region, ie below the linewidth of the output beam 20 from said oscillator, ie below about 1 pm. Finally, the transmitted beam is transmitted to the amplifier 52 by
It produces an output beam 54 which is amplified in response to a separate discharge chamber and which fulfills the first and second objects of the invention. Preferably, the oscillator and amplifier discharges use a delay circuit and an advantageous solid state pulser circuit as described in US patent application 60/204095 and US Pat. No. 6,0058,80 assigned to the same assignee respectively. To synchronize.

【0054】 スペクトルフィルタ50は、好適には、図3b−3dに示す配置の1つを含む
。好適には入力ビーム20のエネルギーの実際的な部分を消費することなく入力
ビーム20の線幅を狭くするために、プリズム、回折格子、グリズム、ホログラ
フィックビームサンプラ、エタロン、レンズ、開口、ビームエキスパンダ、コリ
メート光学系等の多数の組み合わせのいずれかを使用する変形例が有利であると
、当業者には理解される。
The spectral filter 50 preferably comprises one of the arrangements shown in FIGS. 3b-3d. Preferably, prisms, diffraction gratings, grisms, holographic beam samplers, etalons, lenses, apertures, beam extracts to reduce the linewidth of the input beam 20 without consuming a substantial portion of the energy of the input beam 20. Those skilled in the art will appreciate that variations using any of a number of combinations of pandas, collimating optics, etc. would be advantageous.

【0055】 図3bは、1個以上のエタロン58が続くビームエキスパンダを含み、例えば
約1pm以下の入力ビーム20の線幅より実際的に狭い線幅を有する出力ビーム
を生じ、本発明の前記第1目的を満たす、第1スペクトルフィルタ50の実施形
態を示す。各々のエタロン58は、厚さDの好適にはガスを満たされたギャップ
によって分離された、反射率Rの2個の部分反射表面を含む.エタロンT(λ)
の透過スペクトルを、波長λの周期関数によって記述する。 T(λ)=(1+(4F/B)sin(2BnDcos(l)/λ)) (1) ここで、nを、エタロン58を満たす好適には内部ガスである材料の屈折率とし
、lを前記ビームに対するエタロン58の傾き角とし、Fを以下のように規定さ
れたエタロン58のフィネスとする。 F=BR1/2/(1−R) (2)
FIG. 3b includes a beam expander followed by one or more etalons 58, resulting in an output beam having a linewidth that is substantially narrower than the linewidth of the input beam 20, for example less than about 1 pm, 1 illustrates an embodiment of a first spectral filter 50 that meets a first objective. Each etalon 58 comprises two partially reflective surfaces of reflectivity R separated by a gap, preferably of gas filled, of thickness D. Etalon T (λ)
The transmission spectrum of is described by a periodic function of wavelength λ. T (λ) = (1+ ( 4F 2 / B 2) sin (2BnDcos (l) / λ)) - 1 (1) where, n, the refractive index of preferably an internal gas material satisfying etalon 58 Where l is the tilt angle of the etalon 58 with respect to the beam, and F is the finesse of the etalon 58 defined as follows. F = BR 1/2 / (1-R) (2)

【0056】 前記エタロンの反射率R及び間隔Dを、単一の最高透過率のみが、広帯域発振
器の放射スペクトルと重なるように選択する。例えば、エタロン58のフィネス
を10と選択した場合、前記最高透過率のスペクトル幅は、エタロン58の自由
スペクトル領域(FSR)のおおよそ1/10である。したがって、1pmの自
由スペクトル領域の選択は、発振器(48)出力の線幅(約1pm)が、前記F
SRの2倍よりわずかに狭いため、側波帯なしに、0.1pmのスペクトル線幅
を有する透過ビームを発生する。
The reflectivity R and the spacing D of the etalon are chosen such that only a single maximum transmission overlaps the emission spectrum of the broadband oscillator. For example, if the finesse of the etalon 58 is selected to be 10, the spectral width of the highest transmittance is approximately 1/10 of the free spectral range (FSR) of the etalon 58. Therefore, the selection of the free spectral region of 1 pm is such that the line width of the oscillator (48) output (about 1 pm) is
Slightly narrower than twice SR, it produces a transmitted beam with a spectral linewidth of 0.1 pm without sidebands.

【0057】 複数のエタロン58を使用することは、より高いコントラスト比を可能にし、
このコントラスト比は、最大透過率と、前記最大透過率間の中間の波長の透過率
との比として規定される。1個のエタロンに関するこのコントラスト比は、(1
+4F/B)にほぼ等しい。より高いフィネス値は、より高いコントラスト
を招く。数個のエタロン58に関して、合計コントラスト比は、(1+4F
になり、ここで、nはエタロン58の数である。加えて、前記最大透過
率のスペクトル幅は、使用するエタロン58の数が増加すると共に減少する。い
くつかのエタロン58を使用することの欠点は、前記装置の高いコスト及び複雑
さと、増加した光学ロスとを含む。
The use of multiple etalons 58 allows for a higher contrast ratio,
This contrast ratio is defined as the ratio between the maximum transmittance and the transmittance at a wavelength intermediate between the maximum transmittances. This contrast ratio for one etalon is (1
Almost equal to + 4F 2 / B 2 ). Higher finesse values lead to higher contrast. For several etalons 58, the total contrast ratio is (1 + 4F 2 /
B 2 ) n , where n is the number of etalons 58. In addition, the spectral width of the maximum transmission decreases as the number of etalons 58 used increases. Disadvantages of using some etalons 58 include high cost and complexity of the device and increased optical loss.

【0058】 図3bに示すビームエキスパンダ56は、エタロン58に入射するビームの発
散を減少するように働く。式(1)から、ビーム入射角Iにおける変化は、最大
透過率が生じる波長のシフトを引き起こすということになる。1pmのFSRを
仮定すると、前記エタロン間隔は、D=1.2cmとなる。エタロン58の透過
率妨害スペクトルが、垂直入射(l=0)におけるその最大値であるならば、透
過スペクトルが再び最大値に達する角度lは、l〜(λ/nD)1/2=3.6
mradである。したがって、図3bに示すスペクトルフィルタ50を、前記ビ
ームの発散がlより、好適にはエタロン58のフィネスFに匹敵する因数だけ下
になるように構成するのが好適である。代表的なフッ素分子レーザの文才が数ミ
リ度であるため、発振器48からの出力がl未満であるため、ビームエキスパン
ダ56を使用して、この分散を上記代表的なlから減少することの利点を理解で
きる。1個以上の開口34を発振器48において使用し、その出力分散を減少す
ることも好適である(上述した09/130277号出願を参照されたい)。
The beam expander 56 shown in FIG. 3 b acts to reduce the divergence of the beam incident on the etalon 58. From equation (1), it follows that a change in the beam incidence angle I causes a wavelength shift at which maximum transmission occurs. Assuming an FSR of 1 pm, the etalon spacing is D = 1.2 cm. If the transmission interference spectrum of the etalon 58 is its maximum at normal incidence (l = 0), the angle 1 at which the transmission spectrum again reaches a maximum is l- (λ / nD) 1/2 = 3. 6
It is mrad. Therefore, the spectral filter 50 shown in FIG. 3b is preferably configured such that the divergence of the beam is below l, preferably by a factor comparable to the finesse F of the etalon 58. Since the output of the oscillator 48 is less than 1 because a typical molecular fluorine laser is a few milliliters, the beam expander 56 is used to reduce this dispersion from the above-described typical 1. Understand the benefits. It is also suitable to use one or more apertures 34 in the oscillator 48 to reduce its power dispersion (see the 09/130277 application referenced above).

【0059】 エタロン58のプレート間のギャップを、好適には、内部ガスで満たす。透過
波長の調整を、上述した09/317527号出願に記載のように、前記ガスの
圧力を変化させることによって成し遂げる。前記エタロンの出力透過スペクトル
の圧力調整及び回転調整に加えて、エタロン58を、前記ギャップ間隔を幾何学
的に変更するために、圧電式に調整してもよい。
The gap between the plates of the etalon 58 is preferably filled with internal gas. Tuning the transmission wavelength is accomplished by varying the pressure of the gas, as described in the 09/317527 application referenced above. In addition to pressure and rotational adjustments of the etalon's output transmission spectrum, the etalon 58 may be piezoelectrically adjusted to geometrically change the gap spacing.

【0060】 図3cは、一般的に回折格子60を使用する、図3aのスペクトルフィルタ5
0の第2実施形態を図式的に示す。回折格子60を使用する第2実施形態による
スペクトルフィルタ50を構成する他の方法が存在するが、一例を図3cにおい
て示し、ここで説明する。図3cに示すスペクトルフィルタ50は、変更されて
高分解能を達成したチェルニーチューナー型スペクトロメータである。レンズ6
1aによって収束された入力ビーム20は、入力スリット62aを通り、その後
、コリメートミラー64に入射する。ミラー64から反射された後、前記ビーム
は、ビームエキスパンダ66に入射し、次に、回折格子60に入射する。前記ビ
ームは、分散され、回折格子60から反射され、この後、前記ビームは、ビーム
エキスパンダ66を再び横切り、出力スリット62bを通って、レンズ62bの
焦点又はその付近において、コリメートミラー64から反射される。このとき、
出力ビーム59は、例えば約1pmである入力ビーム20の線幅より実際的に狭
い、すなわち、1pmより実際的に狭い線幅を有し、本発明の前記第1目的を満
たす。
FIG. 3c shows the spectral filter 5 of FIG. 3a, which generally uses a diffraction grating 60.
2 schematically shows a second embodiment of No. 0. There are other ways of constructing the spectral filter 50 according to the second embodiment using a diffraction grating 60, but one example is shown in FIG. 3c and is described here. The spectral filter 50 shown in FIG. 3c is a Cerny tuner spectrometer modified to achieve high resolution. Lens 6
The input beam 20 focused by 1a passes through the input slit 62a and then enters the collimating mirror 64. After being reflected from the mirror 64, the beam enters the beam expander 66 and then the diffraction grating 60. The beam is dispersed and reflected from diffraction grating 60, after which the beam traverses beam expander 66 again, through output slit 62b and from collimating mirror 64 at or near the focal point of lens 62b. To be done. At this time,
The output beam 59 has a line width that is practically narrower than the line width of the input beam 20, which is, for example, about 1 pm, i.

【0061】 回折格子60を、好適には高ブレーズエシェル回折格子60とする。この好適
な回折格子60の波長分散を、以下の式によって記述する。 λ/dl=(2/λ)tanl (3) ここで、lを入射角とする。前記透過ビームのスペクトル幅Δλを、回折格子6
0の分散dλ/dlと、プリズムエキスパンダ66の倍率Mと、コリメートミラ
ー64の焦点距離Lと、前記スペクトロメータのスリット62a、62bの幅d
とによって決定する。 Δλ=d(LMdλ/dl)−1 (4)
The diffraction grating 60 is preferably a high-blaze echelle diffraction grating 60. The chromatic dispersion of this preferred diffraction grating 60 is described by the following equation. λ / dl = (2 / λ) tanl (3) where l is the incident angle. The spectral width Δλ of the transmitted beam is defined by the diffraction grating 6
Zero dispersion dλ / dl, magnification M of the prism expander 66, focal length L of the collimating mirror 64, and width d of the slits 62a, 62b of the spectrometer.
Determined by and. Δλ = d (LMdλ / dl) -1 (4)

【0062】 例えば、入射角lが78.6°、L=2m及びM=8であるエシェル回折格子
60を使用すると、図3cのスペクトルフィルタ50に関して0.1mmの分解
能を達成するスリット幅dは、d=約0.1mmである。したがって、入力スリ
ット61aを通るビーム20の透過率を増すために、発振器48の発散を減少す
ることが好適である。これを、発振器48の共振器内の開口を使用して、有利に
達成することができる(上述した09/130277号出願を再び参照されたい
)。
For example, using an Echelle grating 60 with an incident angle 1 of 78.6 °, L = 2 m and M = 8, the slit width d that achieves a resolution of 0.1 mm for the spectral filter 50 of FIG. , D = about 0.1 mm. Therefore, it is preferable to reduce the divergence of the oscillator 48 in order to increase the transmission of the beam 20 through the input slit 61a. This can be advantageously achieved using an aperture in the resonator of oscillator 48 (see again the 09/130277 application mentioned above).

【0063】 使用できるスペクトルフィルタ50の第3例を図3dにおいて示す。図3dの
スペクトルフィルタ50は、図3cにおいて示すスペクトルフィルタと、図3c
の実施形態において使用したコリメートミラー64でなく、コリメートレンズ6
8を図3dの実施形態においては使用した点において異なる。図3dの実施形態
の利点は、その単純さと、非ゼロ入射角において図3cのミラー64によって導
入される非点収差がないことである。
A third example of a spectral filter 50 that can be used is shown in FIG. 3d. The spectral filter 50 of FIG. 3d is similar to the spectral filter shown in FIG.
Instead of the collimating mirror 64 used in the embodiment of FIG.
8 is used in the embodiment of FIG. 3d. The advantage of the embodiment of Figure 3d is its simplicity and the absence of astigmatism introduced by the mirror 64 of Figure 3c at non-zero angles of incidence.

【0064】 増幅器52のゲインがその最大値又はその付近にある瞬時において増幅器52
のチャンバ2において発振器48からの前記線狭化光学パルスが達することを保
証するために、発振器48及び増幅器52のチャンバ2における電気的放電パル
スの同期が好適であることを、ここで繰り返すのは有用である。加えて、この好
適な同期タイミングを、パルス間で複製可能とし、前記出力パルスの高いエネル
ギー安定性を与えるべきである。この正確なタイミング制御を可能にする電子回
路網の好適実施形態は、上述した米国特許明細書第6005880号及び米国特
許出願60/204095号において記載されている。
At the moment when the gain of the amplifier 52 is at or near its maximum value, the amplifier 52
It is now repeated that synchronization of the electrical discharge pulses in chamber 2 of oscillator 48 and amplifier 52 is preferred to ensure that the line narrowing optical pulse from oscillator 48 arrives in chamber 2 of It is useful. In addition, this preferred synchronization timing should be replicable between pulses, giving high energy stability of the output pulse. A preferred embodiment of the electronic circuitry that enables this precise timing control is described in the above-mentioned US Pat. No. 6,0058,80 and US patent application 60/204095.

【0065】 図4aは、発振器及び増幅器の双方に関するゲインメディアを与える単一放電
チャンバ70の使用を示す。図4aの機構は、高反射率ミラー72及び部分反射
アウトカップリングミラー74を含む共振器内の放電チャンバ70を含む。1対
の開口34も上述したように含まれ、発振器48の共振器の発散を調和させる。
放電電圧のクロスセクションの小さい部分を使用し、この発振器構成によって非
狭化ビーム76を発生する。この発振器構成を有する1個以上の線狭化構成要素
を含むこともでき、又は、図2a−2fに関して上述した説明による発振器を変
更してもよい。
FIG. 4 a illustrates the use of a single discharge chamber 70 to provide gain media for both oscillator and amplifier. The arrangement of FIG. 4a includes a discharge chamber 70 within a resonator that includes a high reflectivity mirror 72 and a partially reflective outcoupling mirror 74. A pair of apertures 34 is also included as described above to match the divergence of the resonator of oscillator 48.
A small portion of the discharge voltage cross section is used to generate a non-narrowed beam 76 with this oscillator configuration. It may also include one or more line narrowing components having this oscillator configuration, or the oscillator according to the description above with respect to Figures 2a-2f may be modified.

【0066】 図3aに関して示し、説明した実施形態と同様に、この非狭化出力を、好適に
は、図3b−3dにおいて説明した実施形態の1つであるスペクトルフィルタ5
0を経て向ける。前記ビームがスペクトルフィルタ50を横切るのに掛かる有意
な時間(例えば、数ナノ秒)を仮定すると、フィルタ処理されたパルスの到着時
間を放電電流の第2最大値に対して調節するのが好適である。この時間的調節を
達成するために、光学遅延ラインを、好適には、スペクトルフィルタ50の後に
挿入する。前記遅延ラインを、同じ譲受人に譲り受けられた米国特許出願60/
130392号に記載のもののうちの1つとしてもよい。
Similar to the embodiment shown and described with respect to FIG. 3a, this non-narrowed output is preferably a spectral filter 5 which is one of the embodiments described in FIGS. 3b-3d.
Aim through 0. Given the significant time it takes for the beam to traverse the spectral filter 50 (eg, a few nanoseconds), it is preferable to adjust the arrival time of the filtered pulse with respect to a second maximum of discharge current. is there. To achieve this temporal adjustment, an optical delay line is preferably inserted after the spectral filter 50. United States patent application 60 / assigned the same delay line to the same assignee
It may be one of those described in No. 130392.

【0067】 図4b(i)−(iii)は、放電ギャップを通る電流と、非狭化ビーム76
の強度と、前記発振器−増幅器システムの出力59とを、各々時間の関数として
示す。前記電流は、図4b(i)に示すように、数サイクルの振動を示す。図4
b(ii)に示す光学パルスは、電流の第1最大(a)の終わりに向かって発展
する。前記電流の第2最大は、前記第1最大から、約20ナノセカンドだけ分離
し、したがって、ビーム76に関してスペクトルフィルタ50及び追加の光学遅
延ライン78を横切るのに十分な時間を与える。前記電気的放電電流における連
続する最大のタイミングに関するこの考察は、追加の光学遅延ライン78をどの
ように有利に使用し、チャンバ70(増幅器)における前記パルスの到着時間を
正確に調整するかを示す。時間的パルス形状を図4b(iii)において示した
スペクトルフィルタ50からの線狭化ビームは、したがって、前記増幅器の図4
b(i)に示す電流の第2最大bと重なると共に増幅され、したがって、線狭化
された、すなわち1pmより十分に狭いビーム59が十分なパワーで出力され、
本発明の第1及び第2目的を満たす。
FIGS. 4 b (i)-(iii) show the current through the discharge gap and the non-narrowed beam 76.
, And the output 59 of the oscillator-amplifier system, each as a function of time. The current exhibits several cycles of oscillation, as shown in Figure 4b (i). Figure 4
The optical pulse shown in b (ii) evolves towards the end of the first maximum of current (a). The second maximum of the current separates from the first maximum by about 20 nanoseconds, thus providing sufficient time for beam 76 to traverse spectral filter 50 and additional optical delay line 78. This discussion of maximum continuous timing in the electrical discharge current shows how an additional optical delay line 78 can be used to advantage to precisely adjust the arrival time of the pulse in chamber 70 (amplifier). .. The line-narrowed beam from the spectral filter 50, whose temporal pulse shape is shown in FIG. 4b (iii), is therefore the same as in FIG.
A beam 59 that overlaps with and is amplified by the second maximum b of the current shown in b (i) and is thus line narrowed, ie, sufficiently narrower than 1 pm, is output with sufficient power,
The first and second objects of the present invention are satisfied.

【0068】 図5aは、別個の放電チャンバにおいて形成されたパワー増幅器が続く線狭化
発振器の使用を示す。上述した好例の実施形態、特許及び刊行物と、図2a−2
fに関して説明した実施形態とに関して考察したものを含む、示すと共に説明し
たどのような実施形態も、前記発振器の帯域幅を狭くするのに使用することがで
きる。好適な線狭化発振器48の例を、図5b−5fにおいて述べる。
FIG. 5 a shows the use of a line narrowing oscillator followed by a power amplifier formed in a separate discharge chamber. 2a-2 with the exemplary embodiments, patents and publications mentioned above.
Any of the embodiments shown and described, including those discussed with respect to the embodiments described with respect to f, can be used to reduce the bandwidth of the oscillator. An example of a suitable line narrowing oscillator 48 is described in Figures 5b-5f.

【0069】 図5(b)において図式的に示す線狭化発振器48は、好適には、上述した米
国特許明細書5559816号、独国特許明細書第29822090.3号、米
国特許明細書第4985898号、米国特許明細書第5150370号及び米国
特許明細書第5852627号のいずれかに記載のプリズムビームエキスパンダ
30及び回折格子32を使用する。代わりに、リットマン配置を使用してもよい
(図2bに関する上記考察を参照されたい)。図2a−4aの実施形態に関する
上記考察のように、前記共振器における追加の開口34は、前記ビームの発散を
減少し、したがって、前記波長選択器の分解能を有利に増加する(詳細に関して
は、再び、09/130277号出願を参照されたい)。
The line-narrowing oscillator 48 shown diagrammatically in FIG. 5 (b) is preferably the above-mentioned US Pat. No. 5,559,816, German Patent Specification No. 29822090.3, US Pat. No. 5,150,370 and US Pat. No. 5,852,627, using a prism beam expander 30 and a diffraction grating 32. Alternatively, a Littman arrangement may be used (see above discussion regarding FIG. 2b). As discussed above with respect to the embodiments of FIGS. 2a-4a, the additional aperture 34 in the resonator reduces the divergence of the beam and thus advantageously increases the resolution of the wavelength selector (for details, see Again, see the 09/130277 application).

【0070】 図5cに示す実施形態は、多数のエタロン43を、波長選択素子として利用す
る(図2dを参照されたい)。開口34との組み合わせにおけるプリズムビーム
エキスパンダ30は、エタロン43におけるビームの発散を減少するのを助け、
したがって、前記波長選択器の分解能を改善する。加えて、このプリズムビーム
エキスパンダ30は、エタロン43の表面の特定の領域における前記ビームの強
度を減少し、したがって、これらの寿命を延ばす。
The embodiment shown in FIG. 5c utilizes multiple etalons 43 as wavelength selective elements (see FIG. 2d). The prism beam expander 30 in combination with the aperture 34 helps reduce the beam divergence at the etalon 43,
Therefore, the resolution of the wavelength selector is improved. In addition, the prism beam expander 30 reduces the intensity of the beams in certain areas of the surface of the etalon 43, thus extending their life.

【0071】 開いた光導波路を用い、エキシマ媒体が前記開いた光導波路へ、そしてこの光
導波路を通って、前記光学的軸に交わる方向において動くエキシマタイプのガス
レーザは、例えば、米国特許明細書第5255282号から既知である。図5d
−5eは、発振器としてRF又はマイクロ波励起光導波路レーザとして各々含む
代わりの配置を示す。図5dの配置は、好適には、1対のRF電極80と、レー
ザ活性ガス混合物で満たされたセラミック毛細管を好適には含む光導波路82と
を含む。図2a−5cに示す共振器配置のいずれも、この実施形態において使用
することができ、この実施形態においては、放電チャンバ2を、図5dに示すR
F励起光導波路配置と交換した。図5d−5eの配置において使用できる光導波
路レーザの特徴を、C.P.クリステンソン、小型自給自足ArFレーザ、パフ
ォーミングオーガニゼーションレポート番号AFOSR IR 95−0370
;T.Ishihara及びS.C.Lin、マイクロ波ポンプ高圧ガスレーザ
、応用物理、B48、315−326(1989);及び、オーミ、タダヒロ及
びタナカ、ノブヨシ、エキシマレーザ発振装置及び方法、エキシマレーザ露光装
置、及びレーザ管、欧州特許出願公開明細書0820132A2号において見ら
れる。RF励起レーザは、一般に、例えば、カートボンデリー“シールド2酸化
炭素レーザが新たなパワーレベルを達成する”、レーザフォーカスワールド、1
996年8月、95−100ページにおいて考察されているような、2酸化炭素
ガス媒体と共に動作する。
Excimer-type gas lasers that use an open optical waveguide and move an excimer medium into and through the open optical waveguide in a direction intersecting the optical axis are described, for example, in US Pat. It is known from No. 5,255,282. Figure 5d
-5e shows an alternative arrangement, each including an RF or microwave pumped optical waveguide laser as the oscillator. The arrangement of FIG. 5d preferably includes a pair of RF electrodes 80 and an optical waveguide 82, which preferably includes a ceramic capillary filled with a laser active gas mixture. Any of the resonator arrangements shown in Figures 2a-5c can be used in this embodiment, in which the discharge chamber 2 is R shown in Figure 5d.
It was replaced with an F-excited optical waveguide arrangement. Features of optical waveguide lasers that can be used in the arrangements of FIGS. P. Kristenson, Small Self Contained ArF Laser, Performing Organization Report No. AFOSR IR 95-0370
T .; Ishihara and S.M. C. Lin, microwave pump high pressure gas laser, applied physics, B48, 315-326 (1989); and Ohmi, Tadahiro and Tanaka, Nobuyoshi, excimer laser oscillation device and method, excimer laser exposure device, and laser tube, European Patent Application Publication See specification 0820132A2. RF-pumped lasers are commonly used, for example, Kurt Bondery “Shielded Carbon Dioxide Laser Achieves New Power Levels”, Laser Focus World, 1
It operates with a carbon dioxide gas medium, as discussed in August 996, pages 95-100.

【0072】 図5dに示す特定の配置は、リトロー配置におけるプリズムビームエキスパン
ダ30及び回折格子32を含む。回折格子38及びHRミラー40を含むリット
マン配置を、ここで使用してもよい(図2b及び2fを参照されたい)。特に、
前記共振器の発振を調和する、1対の開口34もまた含まれる。部分反射ミラー
365は、出力ビーム20を出力結合する。エタロンアウトカップラ46を、ミ
ラー36の代わりに使用してもよい(図2e−2fを参照されたい)。
The particular arrangement shown in FIG. 5d includes a prism beam expander 30 and a diffraction grating 32 in a Littrow arrangement. A Littman arrangement including a diffraction grating 38 and an HR mirror 40 may be used here (see Figures 2b and 2f). In particular,
Also included is a pair of apertures 34 that coordinate the oscillations of the resonator. The partially reflective mirror 365 outcouples the output beam 20. An etalon outcoupler 46 may be used in place of mirror 36 (see Figures 2e-2f).

【0073】 図5eにおいて図式的に示す配置は、前記回折格子を、1個以上のエタロン4
3及びHRミラー44と交換したことを除いて、図5dのものと同じである。回
折格子32又は38を、エタロン43と共に使用してもよく、エタロンアウトカ
ップラ46を、部分反射ミラー36の代わりに使用してもよい。
The arrangement shown diagrammatically in FIG. 5e is such that the diffraction grating comprises one or more etalon 4
3 and the same as in FIG. 5d, except that the HR mirror 44 was replaced. Diffraction gratings 32 or 38 may be used with etalon 43 and etalon outcoupler 46 may be used in place of partially reflecting mirror 36.

【0074】 このRF励起光導波路型のレーザの利点は、前記線幅は前記共振器におけるビ
ームの往復数にほぼ反比例するため、より効率的な線狭化を可能にするその長い
パルスである。加えて、前記RF励起光導波路レーザは、小さい放電幅(約0.
5mm)を有し、これは、ビームエキスパンダ30及び回折格子32のプリズム
に応じた前記波長選択器の高い角度分解能を可能にする。これは、図5d−5e
において示す実施形態の双方に当てはまる。
The advantage of this RF excitation optical waveguide type laser is its long pulse which enables more efficient line narrowing because the line width is almost inversely proportional to the number of round trips of the beam in the resonator. In addition, the RF pumped optical waveguide laser has a small discharge width (about 0.
5 mm), which allows a high angular resolution of the wavelength selector depending on the prism of the beam expander 30 and the diffraction grating 32. This is shown in Figures 5d-5e.
Both of the embodiments shown in are applicable.

【0075】 図5fは、本発明にしたがって使用し、図5aの実施形態にける発振器48と
して作用することができる、狭線幅ビームの他のソースを図式的に示す。図5f
の配置は、例えば、同じ譲受人に譲り受けられた米国特許明細書第600269
7号において記載されているような、又は、そうでなければ当業者には既知のよ
うな、ダイオードポンプNd:YAGレーザ又は他のこのような形式のレーザの
ような、355nmにおける第3高調波出力を有する固体レーザ85を含む。固
定レーザ85は、ダイレーザ又は光パラメトリック発振器のような狭線幅調節可
能レーザ86をポンプし、例えば、約472.9nmを輻射する。この472.
9nm輻射を、157.6nmにおける第3高調波ビームを発生するために、ハ
ロゲン化金属及び不活性ガスの混合物を含むガスセル88中に集中させる。この
ようなガスにおける第3高調波発生は、カング A.H.、ヤング J.F.、
ビョークラング G.C.、ハリス S.E.、フィジカルレビューレター、v
.29、985ページ(1972)、及び、カング A.H.、ヤング J.F
.、ハリス S.E.応用物理レター、v.22、301ページ(1973)に
おいて説明されている。
FIG. 5f schematically illustrates another source of a narrow linewidth beam that can be used in accordance with the present invention and act as the oscillator 48 in the embodiment of FIG. 5a. Figure 5f
For example, U.S. Patent Specification No. 600269, assigned to the same assignee.
Third harmonic at 355 nm, such as a diode-pumped Nd: YAG laser or other such type of laser, as described in No. 7 or otherwise known to those skilled in the art. It includes a solid state laser 85 having an output. The fixed laser 85 pumps a narrow linewidth tunable laser 86, such as a die laser or an optical parametric oscillator, and emits, for example, about 472.9 nm. This 472.
The 9 nm radiation is focused into a gas cell 88 containing a mixture of metal halide and an inert gas to generate a third harmonic beam at 157.6 nm. Third harmonic generation in such gases is described by Kang A. et al. H. Young J. et al. F. ,
Bjoklang G. C. Harris S. E. , Physical Review Letter, v
. 29, page 985 (1972) and Kang A .; H. Young J. et al. F
. Harris S. E. Applied Physics Letter, v. 22, page 301 (1973).

【0076】 図6a及び6bは、放電チャンバ2の放電ボリュームの一部を、線狭化に関し
て発振器の一部として使用し、同じ放電チャンバを増幅器52として使用する他
の実施形態を図式的に示す。図6aの配置は、ビーム30の線幅を、前記発振器
の共振器内で狭化し、好適にはスペクトルフィルタ50を使用しないことを除い
て、図4aに示すものと同様である。代わりに、スペクトルフィルタ50を、図
6aの発振器の線狭化光学系に加えて使用してもよい。再び、前記発振器の線狭
化配置を、上記説明のいずれかに記載のように(特に、図2a−2f、5c及び
5fを参照されたい)、又は、本願において言及した特許、特許出願又は刊行物
のいずれかに記載のように、又は、そうでなければ、当業者によって理解される
ように変更し、本発明の前記第1目的を満たすのに十分な狭い出力ビーム20を
発生してもよい。前記発振器からの出力ビーム20を、好適には、1個以上のプ
リズムを具え、二者択一でレンズ配置を具える、外部ビームエキスパンダ90に
よって拡張する。
6 a and 6 b diagrammatically show another embodiment in which part of the discharge volume of the discharge chamber 2 is used as part of the oscillator for line narrowing and the same discharge chamber is used as the amplifier 52. . The arrangement of Fig. 6a is similar to that shown in Fig. 4a, except that the line width of the beam 30 is narrowed within the resonator of the oscillator and preferably no spectral filter 50 is used. Alternatively, the spectral filter 50 may be used in addition to the line narrowing optics of the oscillator of Figure 6a. Again, the line-narrowing arrangement of the oscillator may be arranged as described in any of the above descriptions (see in particular FIGS. 2a-2f, 5c and 5f) or any of the patents, patent applications or publications mentioned in this application. Any of the above or otherwise modified as will be appreciated by those skilled in the art to produce an output beam 20 that is narrow enough to meet the first object of the invention. Good. The output beam 20 from the oscillator is expanded by an external beam expander 90, which preferably comprises one or more prisms and, alternatively, a lens arrangement.

【0077】 拡張されたビーム92を、次に、遅延ライン78を通して方向付け(’392
出願を参照されたい)、上述したように、前記パルスを、チャンバ70の増幅最
大と同期させる。光学遅延ライン78は、図4a−4b(iii)に関して示し
、説明した実施形態と同様に、前記増幅器部分への前記光パルスの到着時間を微
調整するように働く。拡張されたビーム20は、次に、前記放電クロスセクショ
ンの残りの実際的な部分を有利に満たす。
The expanded beam 92 is then directed through the delay line 78 ('392
(See application), the pulse is synchronized with the amplification maximum of chamber 70, as described above. The optical delay line 78 serves to fine tune the arrival time of the light pulse at the amplifier portion, similar to the embodiment shown and described with respect to Figures 4a-4b (iii). The expanded beam 20 then advantageously fills the remaining practical part of the discharge cross section.

【0078】 上記実施形態において、前記発振器の放電チャンバ2、70におけるガス混合
物を調節し、可能な最も長いパルスを得る。加えて、前記放電電流の波形を、前
記パルス形成回路網及び放電ギャップのインピーダンス不整合を慎重に導入する
ことによって、変更することができる。前記インピーダンス不整合は、より長い
放電時間を招き、したがって、より長い光パルスを招く。このような変更から結
果として生じるより低いゲインは、前記発振器のより低い効率を意味する。しか
しながら、上記で考察した実施形態において、前記発振器の出力パワーにおける
減少量は、前記増幅段において回復する。
In the above embodiment, the gas mixture in the discharge chamber 2, 70 of the oscillator is adjusted to obtain the longest possible pulse. In addition, the discharge current waveform can be modified by carefully introducing impedance mismatches in the pulse forming network and the discharge gap. The impedance mismatch results in longer discharge times and thus longer light pulses. The lower gain resulting from such a modification implies a lower efficiency of the oscillator. However, in the embodiments discussed above, the amount of reduction in the output power of the oscillator recovers in the amplification stage.

【0079】 本発明の例としての図面及び特別な実施形態を記述し、説明したが、本発明の
範囲は、考察した特定の実施形態に限定されないことを理解すべきである。した
がって、前記実施形態を、限定的でなく説明的としてみなすべきであり、これら
の実施形態における変形例を、当業者によって、請求項において記載した本発明
の範囲及びこれらの同等物から逸脱することなく、形成できることを理解すべき
である。
While exemplary drawings of the invention and specific embodiments have been described and illustrated, it should be understood that the scope of the invention is not limited to the particular embodiments discussed. Therefore, the above embodiments should be considered as illustrative rather than limiting, and variations on these embodiments may be departed by those skilled in the art from the scope of the invention described in the claims and their equivalents. It should be understood that it can be formed without.

【0080】 加えて、方法の請求項において、ステップを、選択されたタイポグラフィカル
な列において並べた。しかしながら、前記列を、タイポグラフィカルな便利さに
関して選択し、並べてあり、ステップの特定の順序が明らかに述べられるか、当
業者によって必要であると理解される請求項を除いて、ステップを実行するどの
ような特別な順序を意味するようにも意図していない。
In addition, in the method claims, steps have been arranged in selected typographical columns. However, steps are performed except for those steps in which the columns are selected and arranged for typographical convenience and the particular order of the steps is clearly stated or understood to be necessary by one of ordinary skill in the art. It is not intended to imply any particular order.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 好適実施形態によるフッ素分子レーザシステムを図式的に示す。FIG. 1 schematically illustrates a molecular fluorine laser system according to a preferred embodiment.

【図2】 a−fは、フッ素分子レーザの線狭化発振器を利用する種々の線狭化
共振器及び技術を含む本発明の第1態様によるいくつかの他の実施形態を図式的
に示す。
2a-f schematically show some other embodiments according to the first aspect of the invention, including various line narrowing resonators and techniques utilizing a line narrowing oscillator of a molecular fluorine laser. .

【図3】 aは、発振器、種々の構成におけるスペクトルフィルタ、及び増幅器
を含む本発明の第2態様による好適実施形態を図式的に示し、b−dは、本発明
の第2態様によるスペクトルフィルタの他の実施形態を図式的に示す。
FIG. 3 a schematically shows a preferred embodiment according to the second aspect of the invention including an oscillator, a spectral filter in various configurations and an amplifier, and b-d a spectral filter according to the second aspect of the invention. Figure 6 schematically shows another embodiment of.

【図4】 aは、発振器及び増幅器の双方に関するゲイン媒体を与えると共に間
にスペクトルフィルタを有する単一放電チャンバを含む、本発明の第2態様によ
る他の実施形態を図式的に示し、b(i)−(iii)は、図3aの他の実施形
態による放電電流、非狭化ビーム強度、及び出力ビーム強度の波形を各々示す。
FIG. 4 a schematically shows another embodiment according to the second aspect of the invention comprising a single discharge chamber providing a gain medium for both the oscillator and the amplifier and having a spectral filter in between, b ( i)-(iii) respectively show waveforms of discharge current, non-narrowed beam intensity, and output beam intensity according to another embodiment of FIG. 3a.

【図5】 aは、パワー増幅器が続く線狭化発振器を含む、本発明の第3態様に
よる好適実施形態を図式的に示し、b−fは、本発明の第3態様による線狭化発
振器の他の実施形態を図式的に示す。
FIG. 5 a schematically shows a preferred embodiment according to the third aspect of the invention, including a line narrowing oscillator followed by a power amplifier, and b-f, a line narrowing oscillator according to the third aspect of the invention. Figure 6 schematically shows another embodiment of.

【図6】 a−bは、線狭化に関する発振器、及び増幅器の双方に関するゲイン
媒体を与える単一放電チャンバを含む、本発明の第4態様による他の実施形態を
図式的示す。
6 a-b schematically show another embodiment according to the fourth aspect of the invention, including a single discharge chamber providing a gain medium for both the oscillator for line narrowing and the amplifier.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 60/166,967 (32)優先日 平成11年11月23日(1999.11.23) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/170,342 (32)優先日 平成11年12月13日(1999.12.13) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/550,558 (32)優先日 平成12年4月17日(2000.4.17) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/204,095 (32)優先日 平成12年5月15日(2000.5.15) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/599,130 (32)優先日 平成12年6月22日(2000.6.22) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),DE,JP,K R Fターム(参考) 5F071 AA04 BB01 JJ04 JJ10 5F072 AA04 HH02 HH07 HH09 JJ04 JJ13 KK01 KK03 KK07 KK08 KK09 KK15 KK18 KK30 MM08 MM11 PP10 SS06 YY09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number 60 / 166,967 (32) Priority date November 23, 1999 (November 23, 1999) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60/170, 342 (32) Priority date December 13, 1999 (December 13, 1999) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 09 / 550,558 (32) Priority date April 17, 2000 (April 17, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60 / 204,095 (32) Priority date May 15, 2000 (May 15, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 09 / 599,130 (32) Priority date June 22, 2000 (June 22, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), DE, JP, K R F-term (reference) 5F071 AA04 BB01 JJ04 JJ10                 5F072 AA04 HH02 HH07 HH09 JJ04                       JJ13 KK01 KK03 KK07 KK08                       KK09 KK15 KK18 KK30 MM08                       MM11 PP10 SS06 YY09

Claims (130)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フッ素分子を含むレーザガス及びバッファガスで満たされた放電
チャンバと、 前記レーザガスにエネルギーを供給する放電回路に接続された、前記放電チャ
ンバ内の複数の電極と、 約157nmの波長及び1pm未満の線幅を有するレーザビームを発生する、
前記放電チャンバ及び線狭化光学系を含む共振器とを具える発振器と、 増幅器とを具える、狭帯域フッ素分子レーザシステムにおいて、 前記発振器によって発生されたレーザビームを、前記ビームのパワーを増すた
めに、前記増幅器を通して方向付けることを特徴とするレーザシステム。
1. A discharge chamber filled with a laser gas containing fluorine molecules and a buffer gas, a plurality of electrodes in the discharge chamber connected to a discharge circuit for supplying energy to the laser gas, and a wavelength of about 157 nm. Generate a laser beam having a linewidth of less than 1 pm,
A narrow band fluorine molecular laser system comprising an oscillator comprising a resonator comprising the discharge chamber and a line narrowing optics, and an amplifier, wherein a laser beam generated by the oscillator is increased in power of the beam. A laser system for directing through the amplifier for.
【請求項2】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学系が
、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビームの
スペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整された1個以上の
エタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
2. The laser system according to claim 1, wherein the line narrowing optics compares the maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam with another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising one or more etalons tuned for relatively low transmission.
【請求項3】 請求項2に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学系が
、前記1個以上のエタロンの前に、前記1個以上のエタロンに入射するビームを
拡張するビームエキスパンダをさらに含むことを特徴とするレーザシステム。
3. The laser system according to claim 2, wherein the line narrowing optical system includes a beam expander for expanding a beam incident on the one or more etalons before the one or more etalons. A laser system further comprising:
【請求項4】 請求項3に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキスパ
ンダが、複数のビーム拡張プリズムを含むことを特徴とするレーザシステム。
4. The laser system according to claim 3, wherein the beam expander includes a plurality of beam expansion prisms.
【請求項5】 請求項4に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学系が
、前記1個以上のエタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに含み、
前記選択された干渉オーダが、前記ビームのスペクトル分布の前記選択された部
分を含むことを特徴とするレーザシステム。
5. The laser system of claim 4, wherein the line narrowing optics further comprises a diffraction grating that selects a single coherence order of the one or more etalons.
The laser system of claim 1, wherein the selected interference order comprises the selected portion of the spectral distribution of the beam.
【請求項6】 請求項4又は5に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内
に間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
6. The laser system according to claim 4 or 5, further comprising a gap in the resonator.
【請求項7】 請求項6に記載のレーザシステムにおいて、前記間隙を、前記放
電チャンバと前記ビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレーザ
システム。
7. The laser system according to claim 6, wherein the gap is arranged between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項8】 請求項4又は5に記載のレーザシステムにおいて、前記放電チャ
ンバの一方の側において第1間隙を、前記放電チャンバの他方の側において第2
間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
8. A laser system according to claim 4 or 5, wherein a first gap is provided on one side of the discharge chamber and a second gap is provided on the other side of the discharge chamber.
A laser system characterized by further comprising a gap.
【請求項9】 請求項8に記載のレーザシステムにおいて、前記第1間隙を、前
記放電チャンバと前記ビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレ
ーザシステム。
9. The laser system according to claim 8, wherein the first gap is arranged between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項10】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学系
が、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビーム
のスペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して各々調整された2個
のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
10. The laser system according to claim 1, wherein the line narrowing optics compares the maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam with another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising two etalons, each tuned for relatively low transmission.
【請求項11】 請求項10に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロンの前に、前記エタロンに入射するビームを拡張するビームエ
キスパンダをさらに含むことを特徴とするレーザシステム。
11. The laser system of claim 10, wherein the line narrowing optics further comprises, prior to the etalon, a beam expander for expanding a beam incident on the etalon. system.
【請求項12】 請求項11に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、複数のビーム拡張プリズムを含むことを特徴とするレーザシステム
12. The laser system according to claim 11, wherein the beam expander includes a plurality of beam expanding prisms.
【請求項13】 請求項12に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに含み、前記選
択された干渉オーダが、前記ビームのスペクトル分布の前記選択された部分を含
むことを特徴とするレーザシステム。
13. The laser system according to claim 12, wherein the line narrowing optics further comprises a diffraction grating selecting a single interference order of the etalon, the selected interference order of the beam. A laser system including the selected portion of the spectral distribution.
【請求項14】 請求項12又は13に記載のレーザシステムにおいて、前記共
振器内に間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
14. A laser system according to claim 12, further comprising a gap in the resonator.
【請求項15】 請求項14に記載のレーザシステムにおいて、前記間隙を、前
記放電チャンバと前記ビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレ
ーザシステム。
15. The laser system according to claim 14, wherein the gap is arranged between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項16】 請求項12又は13に記載のレーザシステムにおいて、前記放
電チャンバの一方の側において第1間隙を、前記放電チャンバの他方の側におい
て第2間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
16. The laser system according to claim 12 or 13, further comprising a first gap on one side of the discharge chamber and a second gap on the other side of the discharge chamber. Laser system.
【請求項17】 請求項16に記載のレーザシステムにおいて、前記第1間隙を
、前記放電チャンバと前記ビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とす
るレーザシステム。
17. The laser system according to claim 16, wherein the first gap is arranged between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項18】 請求項1に記載のシステムにおいて、前記線狭化光学系が、前
記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビームのスペ
クトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整されたエタロン出力カ
ップラを含むことを特徴とするレーザシステム。
18. The system of claim 1, wherein the line narrowing optics has a maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam and a relatively high portion of the other portion of the spectral distribution of the beam. A laser system including an etalon output coupler tuned for low transmission.
【請求項19】 請求項18に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する光学系をさらに含
むことを特徴とするレーザシステム。
19. The laser system of claim 18, wherein the line narrowing optics further comprises optics for selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項20】 請求項18に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに
含むことを特徴とするレーザシステム。
20. The laser system of claim 18, wherein the line narrowing optics further comprises a diffraction grating selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項21】 請求項18に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する分散プリズムをさ
らに含むことを特徴とするレーザシステム。
21. The laser system of claim 18, wherein the line narrowing optics further comprises a dispersive prism that selects a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項22】 請求項18に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択するエタロンをさらに
含むことを特徴とするレーザシステム。
22. The laser system of claim 18, wherein the line narrowing optics further comprises an etalon selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項23】 請求項19ないし22のいずれか1項に記載のレーザシステム
において、前記線狭化光学系が、ビームエキスパンダをさらに含むことを特徴と
するレーザシステム。
23. The laser system according to claim 19, wherein the line narrowing optical system further includes a beam expander.
【請求項24】 請求項23に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、1個以上のプリズムを具えることを特徴とするレーザシステム。
24. The laser system of claim 23, wherein the beam expander comprises one or more prisms.
【請求項25】 請求項23に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内に
間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
25. The laser system of claim 23, further comprising a gap within the resonator.
【請求項26】 請求項25に記載のレーザシステムにおいて、第2間隙をさら
に具え、前記第1及び第2間隙を、前記放電チャンバの反対側に配置したことを
特徴とするレーザシステム。
26. The laser system of claim 25, further comprising a second gap, wherein the first and second gaps are located on opposite sides of the discharge chamber.
【請求項27】 請求項5、13又は20に記載のレーザシステムにおいて、前
記回折格子の後に高反射率ミラーをさらに具え、前記回折格子が、リットマン回
折格子を具えるようにしたことを特徴とするレーザシステム。
27. The laser system of claim 5, 13 or 20 further comprising a high reflectivity mirror after the diffraction grating, the diffraction grating comprising a Littman diffraction grating. Laser system.
【請求項28】 請求項5、13又は20に記載のレーザシステムにおいて、前
記回折格子が、リトロー回折格子を具えることを特徴とするレーザシステム。
28. The laser system of claim 5, 13 or 20 wherein the diffraction grating comprises a Littrow diffraction grating.
【請求項29】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記バッファガス
が、前記ガス混合物を圧力調節し、所定の入力エネルギーに対する出力エネルギ
ーを十分に増加させるネオンを含み、前記フッ素分子が消耗され、該レーザシス
テムが、 フッ素分子を前記放電チャンバ内に移動し、これにより、前記フッ素分子を前
記放電チャンバ内に補給するガス供給システムと、 前記ガス供給システムと協働し、前記放電チャンバ内のフッ素分子濃度を制御
し、前記フッ素分子濃度を、前記フッ素分子レーザの最適な性能の予め決められ
た範囲内に保持するプロセッサとをさらに具えることを特徴とするレーザシステ
ム。
29. The laser system according to claim 1, wherein the buffer gas comprises neon which pressure-regulates the gas mixture and sufficiently increases output energy for a given input energy to deplete the fluorine molecules. A laser supply system that moves fluorine molecules into the discharge chamber, thereby replenishing the fluorine molecules into the discharge chamber; and a gas supply system that cooperates with the gas supply system to A laser system further comprising: a processor for controlling a fluorine molecule concentration and for keeping the fluorine molecule concentration within a predetermined range of the optimum performance of the fluorine molecule laser.
【請求項30】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記バッファガス
が、前記ガス混合物を圧力調節し、該レーザのエネルギー安定性を十分に増加さ
せるネオンを含み、前記フッ素分子が消耗され、該レーザシステムが、 フッ素分子を前記放電チャンバ内に移動し、これにより、前記フッ素分子を前
記放電チャンバ内に補給するガス供給システムと、 前記ガス供給システムと協働し、前記放電チャンバ内のフッ素分子濃度を制御
し、前記フッ素分子濃度を、前記フッ素分子レーザの最適な性能の予め決められ
た範囲内に保持するプロセッサとをさらに具えることを特徴とするレーザシステ
ム。
30. The laser system of claim 1, wherein the buffer gas comprises neon that pressure-regulates the gas mixture and sufficiently increases the energy stability of the laser, depleting the fluorine molecules, The laser system moves a fluorine molecule into the discharge chamber and thereby replenishes the fluorine molecule into the discharge chamber; and a gas supply system that cooperates with the gas supply system to provide fluorine in the discharge chamber. A laser system further comprising: a processor for controlling the molecular concentration and for maintaining the fluorine molecular concentration within a predetermined range of optimum performance of the molecular fluorine laser.
【請求項31】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記発振器と増幅
器との間に、前記発振器の出力ビームの線幅をさらに狭くするスペクトルフィル
タをさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
31. The laser system of claim 1, further comprising a spectral filter between the oscillator and the amplifier that further narrows the linewidth of the output beam of the oscillator.
【請求項32】 請求項31に記載のレーザシステムにおいて、前記スペクトル
フィルタが、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前
記ビームのスペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整された
1個以上のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
32. The laser system according to claim 31, wherein the spectral filter has a maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam and a relatively low transmission of another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising one or more etalons tuned for sex.
【請求項33】 請求項32に記載のレーザシステムにおいて、前記1個以上の
エタロンが2個のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
33. The laser system of claim 32, wherein the one or more etalons comprises two etalons.
【請求項34】 請求項32又は33に記載のレーザシステムにおいて、前記ス
ペクトルフィルタが、前記1個以上のエタロンの前にビーンエキスパンダをさら
に具えることを特徴とするレーザシステム。
34. The laser system of claim 32 or 33, wherein the spectral filter further comprises a bean expander before the one or more etalons.
【請求項35】 請求項31に記載のレーザシステムにおいて、前記スペクトル
フィルタが、ビームエキスパンダ及び回折格子を含むことを特徴とするレーザシ
ステム。
35. The laser system of claim 31, wherein the spectral filter comprises a beam expander and a diffraction grating.
【請求項36】 請求項35に記載のレーザシステムにおいて、前記スペクトル
フィルタが、前記ビームエキスパンダ及び回折格子の前にコリメート光学系をさ
らに具えることを特徴とするレーザシステム。
36. The laser system of claim 35, wherein the spectral filter further comprises collimating optics in front of the beam expander and diffraction grating.
【請求項37】 請求項36に記載のレーザシステムにおいて、レンズ及びスリ
ットをさらに具え、前記レンズが、前記スリットを通るビームを、前記コリメー
ト光学系に衝突する前に集中させることを特徴とするレーザシステム。
37. The laser system of claim 36, further comprising a lens and a slit, the lens concentrating a beam passing through the slit before impinging on the collimating optics. system.
【請求項38】 請求項37に記載のレーザシステムにおいて、第2レンズ及び
第2スリットをさらに具え、前記ビームを、前記コリメート光学系、ビームエキ
スパンダ及び回折格子から逆反射した後に、前記第2スリット及び前記レンズを
通って集中させることを特徴とするレーザシステム。
38. The laser system of claim 37, further comprising a second lens and a second slit, wherein the beam is retroreflected from the collimating optics, the beam expander and the diffraction grating before the second beam. A laser system characterized by focusing through a slit and the lens.
【請求項39】 発振器及び増幅器の双方として働き、フッ素分子を含むレーザ
ガス及びバッファガスで満たされた放電チャンバと、 前記レーザガスにエネルギーを供給する放電回路に接続された、前記放電チャ
ンバ内の複数の電極と、 約157nmの波長を有するレーザビームを発生する、前記放電チャンバを含
む共振器と、 前記ビームの線幅を1pm未満に減少させる線狭化光学系と、発生され、出力
結合されたビームを、前記発振器から前記放電チャンバ内へ、前記ビームのパワ
ーを増加する増幅器としての前記放電チャンバ内の最大放電電流又はその付近に
おいて方向を変える共振器外光学系とを具えることを特徴とする狭帯域フッ素分
子レーザシステム。
39. A discharge chamber filled with a laser gas containing a fluorine molecule and a buffer gas, which functions as both an oscillator and an amplifier, and a plurality of discharge chambers connected to a discharge circuit for supplying energy to the laser gas. An electrode, a resonator including the discharge chamber for generating a laser beam having a wavelength of about 157 nm, line narrowing optics for reducing the linewidth of the beam to less than 1 pm, and the generated and outcoupled beam. And an extra-cavity optical system that redirects from the oscillator into the discharge chamber at or near the maximum discharge current in the discharge chamber as an amplifier to increase the power of the beam. Narrow-band fluorine molecular laser system.
【請求項40】 請求項39に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器外光
学系が、前記ビームの前記放電チャンバへの入射を、前記最大放電電流時又はそ
の付近における増幅に関して時間調節する光学遅延ラインを含むことを特徴とす
るレーザシステム。
40. The laser system according to claim 39, wherein the extracavity optics time the incidence of the beam into the discharge chamber with respect to amplification at or near the maximum discharge current. A laser system comprising a line.
【請求項41】 請求項40に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記ビームが前記発振器からの出力結合後で前記チャンバに再入射して増
幅される前に横切るように光学的に配置された共振器外スペクトルフィルタを含
むレーザシステム。
41. The laser system of claim 40, wherein the line narrowing optics is optical such that the beam traverses after being coupled out of the oscillator and before being re-injected into the chamber and amplified. A laser system including a spatially disposed off-cavity spectral filter.
【請求項42】 請求項41に記載のレーザシステムにおいて、前記スペクトル
フィルタが、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前
記ビームのスペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整された
1個以上のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
42. The laser system of claim 41, wherein the spectral filter has a maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam and a relatively low transmission of another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising one or more etalons tuned for sex.
【請求項43】 請求項42に記載のレーザシステムにおいて、前記1個以上の
エタロンが2個のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
43. The laser system of claim 42, wherein the one or more etalons comprises two etalons.
【請求項44】 請求項42又は43に記載のレーザシステムにおいて、前記ス
ペクトルフィルタが、前記1個以上のエタロンの前にビーンエキスパンダをさら
に具えることを特徴とするレーザシステム。
44. The laser system of claim 42 or 43, wherein the spectral filter further comprises a bean expander before the one or more etalons.
【請求項45】 請求項41に記載のレーザシステムにおいて、前記スペクトル
フィルタが、ビームエキスパンダ及び回折格子を含むことを特徴とするレーザシ
ステム。
45. The laser system of claim 41, wherein the spectral filter comprises a beam expander and a diffraction grating.
【請求項46】 請求項45に記載のレーザシステムにおいて、前記スペクトル
フィルタが、前記ビームエキスパンダ及び回折格子の前にコリメート光学系をさ
らに具えることを特徴とするレーザシステム。
46. The laser system of claim 45, wherein the spectral filter further comprises collimating optics in front of the beam expander and diffraction grating.
【請求項47】 請求項46に記載のレーザシステムにおいて、レンズ及びスリ
ットをさらに具え、前記レンズが、前記スリットを通るビームを、前記コリメー
ト光学系に衝突する前に集中させることを特徴とするレーザシステム。
47. The laser system of claim 46, further comprising a lens and a slit, the lens concentrating a beam passing through the slit prior to impinging on the collimating optics. system.
【請求項48】 請求項47に記載のレーザシステムにおいて、第2レンズ及び
第2スリットをさらに具え、前記ビームを、前記コリメート光学系、ビームエキ
スパンダ及び回折格子から逆反射した後に、前記第2スリット及び前記レンズを
通って集中させることを特徴とするレーザシステム。
48. The laser system of claim 47, further comprising a second lens and a second slit, the beam being retroreflected from the collimating optics, the beam expander and the diffraction grating before the second beam. A laser system characterized by focusing through a slit and the lens.
【請求項49】 請求項39に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、共振器内光学系を含むことを特徴とするレーザシステム。
49. The laser system according to claim 39, wherein the line narrowing optical system includes an intracavity optical system.
【請求項50】 請求項49に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビ
ームのスペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整された1個
以上のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
50. The laser system of claim 49, wherein the intracavity optics compares the maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam with another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising one or more etalons tuned for relatively low transmission.
【請求項51】 請求項50に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記1個以上のエタロンの前に、前記1個以上のエタロンに入射するビ
ームを拡張するビーンエキスパンダをさらに含むことを特徴とするレーザシステ
ム。
51. The laser system of claim 50, wherein the intracavity optics comprises, prior to the one or more etalons, a bean expander that expands a beam incident on the one or more etalons. A laser system further comprising:
【請求項52】 請求項51に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、複数のビーム拡張プリズムを含むことを特徴とするレーザシステム
52. The laser system of claim 51, wherein the beam expander includes a plurality of beam expanding prisms.
【請求項53】 請求項52に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記1個以上のエタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに
含み、前記選択された干渉オーダが、前記ビームのスペクトル分布の前記選択さ
れた部分を含むことを特徴とするレーザシステム。
53. The laser system of claim 52, wherein the intracavity optics further comprises a diffraction grating selecting a single coherence order of the one or more etalons, the coherence order being selected. A laser system including the selected portion of the spectral distribution of the beam.
【請求項54】 請求項52又は53に記載のレーザシステムにおいて、前記共
振器内の間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
54. The laser system of claim 52 or 53, further comprising a gap in the cavity.
【請求項55】 請求項54に記載のレーザシステムにおいて、前記間隙を、前
記放電チャンバとビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレーザ
システム。
55. The laser system according to claim 54, wherein the gap is disposed between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項56】 請求項52又は53に記載のレーザシステムにおいて、前記放
電チャンバの一方の側における第1間隙と、前記放電チャンバの他方の側におけ
る第2間隙とをさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
56. The laser system of claim 52 or 53, further comprising a first gap on one side of the discharge chamber and a second gap on the other side of the discharge chamber. Laser system.
【請求項57】 請求項56に記載のレーザシステムにおいて、前記第1間隙を
、前記放電チャンバとビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレ
ーザシステム。
57. The laser system according to claim 56, wherein the first gap is disposed between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項58】 請求項49に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビ
ームのスペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して各々調整された
2個のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
58. The laser system of claim 49, wherein the intracavity optics compares the maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam with another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising two etalons, each tuned for relatively low transmission.
【請求項59】 請求項58に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記エタロンの前に、前記エタロンに入射するビームを拡張するビーン
エキスパンダをさらに含むことを特徴とするレーザシステム。
59. The laser system of claim 58, wherein the intracavity optics further comprises, prior to the etalon, a bean expander that expands a beam incident on the etalon. system.
【請求項60】 請求項59に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、複数のビーム拡張プリズムを含むことを特徴とするレーザシステム
60. The laser system of claim 59, wherein the beam expander comprises a plurality of beam expanding prisms.
【請求項61】 請求項60に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記エタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに含み、前記
選択された干渉オーダが、前記ビームのスペクトル分布の前記選択された部分を
含むことを特徴とするレーザシステム。
61. The laser system of claim 60, wherein the intracavity optics further comprises a diffraction grating selecting a single interference order of the etalon, the selected interference order of the beam. A laser system including the selected portion of the spectral distribution.
【請求項62】 請求項60又は61に記載のレーザシステムにおいて、前記共
振器内に間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
62. The laser system according to claim 60 or 61, further comprising a gap in the resonator.
【請求項63】 請求項62に記載のレーザシステムにおいて、前記間隙を、前
記放電チャンバとビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレーザ
システム。
63. The laser system of claim 62, wherein the gap is located between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項64】 請求項60又は61に記載のレーザシステムにおいて、前記放
電チャンバの一方の側における第1間隙と、前記放電チャンバの他方の側におけ
る第2間隙とをさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
64. The laser system of claim 60 or 61, further comprising a first gap on one side of the discharge chamber and a second gap on the other side of the discharge chamber. Laser system.
【請求項65】 請求項64に記載のレーザシステムにおいて、前記第1間隙を
、前記放電チャンバとビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレ
ーザシステム。
65. The laser system according to claim 64, wherein the first gap is disposed between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項66】 請求項49に記載のシステムにおいて、前記共振器内光学系が
、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビームの
スペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整されたエタロン出
力カップラを含むことを特徴とするレーザシステム。
66. The system of claim 49, wherein the intra-cavity optics is configured such that the maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam and the relative transmission of other portions of the spectral distribution of the beam. A laser system including an etalon output coupler tuned for low transmission.
【請求項67】 請求項66に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する光学系をさらに
含むことを特徴とするレーザシステム。
67. The laser system of claim 66, wherein the intracavity optics further comprises optics for selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項68】 請求項66に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する回折格子をさら
に含むことを特徴とするレーザシステム。
68. The laser system of claim 66, wherein the intracavity optics further comprises a diffraction grating selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項69】 請求項66に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する分散プリズムを
さらに含むことを特徴とするレーザシステム。
69. The laser system of claim 66, wherein the intracavity optics further comprises a dispersive prism that selects a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項70】 請求項66に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内光
学系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択するエタロンをさら
に含むことを特徴とするレーザシステム。
70. The laser system of claim 66 wherein the intracavity optics further comprises an etalon selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項71】 請求項67ないし70のいずれか1項に記載のレーザシステム
において、前記共振器内光学系が、ビームエキスパンダをさらに含むことを特徴
とするレーザシステム。
71. The laser system of any one of claims 67-70, wherein the intracavity optical system further comprises a beam expander.
【請求項72】 請求項71に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、1個以上のプリズムを具えることを特徴とするレーザシステム。
72. The laser system of claim 71, wherein the beam expander comprises one or more prisms.
【請求項73】 請求項71に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内に
間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
73. The laser system of claim 71, further comprising a gap within the resonator.
【請求項74】 請求項73に記載のレーザシステムにおいて、第2間隙をさら
に具え、前記第1及び第2間隙を、前記放電チャンバの反対側に配置したことを
特徴とするレーザシステム。
74. The laser system of claim 73, further comprising a second gap, wherein the first and second gaps are located on opposite sides of the discharge chamber.
【請求項75】 請求項53、61又は68に記載のレーザシステムにおいて、
前記回折格子の後に高反射率ミラーをさらに具え、前記回折格子が、リットマン
回折格子を具えるようにしたことを特徴とするレーザシステム。
75. A laser system according to claim 53, 61 or 68,
A laser system further comprising a high-reflectance mirror after the diffraction grating, wherein the diffraction grating comprises a Littman diffraction grating.
【請求項76】 請求項53、61又は68に記載のレーザシステムにおいて、
前記回折格子が、リトロー回折格子を具えることを特徴とするレーザシステム。
76. A laser system according to claim 53, 61, or 68,
A laser system, wherein the diffraction grating comprises a Littrow diffraction grating.
【請求項77】 請求項39に記載のレーザシステムにおいて、前記バッファガ
スが、前記ガス混合物を圧力調節し、所定の入力エネルギーに対する出力エネル
ギーを十分に増加させるネオンを含み、前記フッ素分子が消耗され、該レーザシ
ステムが、 フッ素分子を前記放電チャンバ内に移動し、これにより、前記フッ素分子を前
記放電チャンバ内に補給するガス供給システムと、 前記ガス供給システムと協働し、前記放電チャンバ内のフッ素分子濃度を制御
し、前記フッ素分子濃度を、前記フッ素分子レーザの最適な性能の予め決められ
た範囲内に保持するプロセッサとをさらに具えることを特徴とするレーザシステ
ム。
77. The laser system of claim 39, wherein the buffer gas comprises neon which pressure-regulates the gas mixture and sufficiently increases output energy for a given input energy to deplete the fluorine molecules. A laser supply system that moves fluorine molecules into the discharge chamber, thereby replenishing the fluorine molecules into the discharge chamber; and a gas supply system that cooperates with the gas supply system to A laser system further comprising: a processor for controlling a fluorine molecule concentration and for keeping the fluorine molecule concentration within a predetermined range of the optimum performance of the fluorine molecule laser.
【請求項78】 請求項39に記載のレーザシステムにおいて、前記バッファガ
スが、前記ガス混合物を圧力調節し、該レーザのエネルギー安定性を十分に増加
させるネオンを含み、前記フッ素分子が消耗され、該レーザシステムが、 フッ素分子を前記放電チャンバ内に移動し、これにより、前記フッ素分子を前
記放電チャンバ内に補給するガス供給システムと、 前記ガス供給システムと協働し、前記放電チャンバ内のフッ素分子濃度を制御
し、前記フッ素分子濃度を、前記フッ素分子レーザの最適な性能の予め決められ
た範囲内に保持するプロセッサとをさらに具えることを特徴とするレーザシステ
ム。
78. The laser system of claim 39, wherein the buffer gas comprises neon that pressure-regulates the gas mixture and sufficiently increases the energy stability of the laser, depleting the fluorine molecules. The laser system moves a fluorine molecule into the discharge chamber and thereby replenishes the fluorine molecule into the discharge chamber; and a gas supply system that cooperates with the gas supply system to provide fluorine in the discharge chamber. A laser system further comprising: a processor for controlling the molecular concentration and for maintaining the fluorine molecular concentration within a predetermined range of optimum performance of the molecular fluorine laser.
【請求項79】 請求項39ないし40、49ないし53、58ないし59、又
は61のいずれか1項に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器外光学系が
、前記ビームを前記放電チャンバ内に再び入る前に拡張し、前記増幅器の増幅を
増すビームエキスパンダを含むことを特徴とするレーザシステム。
79. The laser system of any one of claims 39-40, 49-53, 58-59, or 61, wherein the extra-cavity optics directs the beam back into the discharge chamber. A laser system comprising a beam expander that expands before entering and increases the amplification of the amplifier.
【請求項80】 請求項57に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器外光
学系が、前記ビームを前記放電チャンバ内に再び入る前に拡張し、前記増幅器の
増幅を増すビームエキスパンダを含むことを特徴とするレーザシステム。
80. The laser system of claim 57, wherein the extra-cavity optics includes a beam expander that expands the beam before re-entering the discharge chamber to increase amplification of the amplifier. Laser system characterized by.
【請求項81】 請求項65に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器外光
学系が、前記ビームを前記放電チャンバ内に再び入る前に拡張し、前記増幅器の
増幅を増すビームエキスパンダを含むことを特徴とするレーザシステム。
81. The laser system of claim 65, wherein the extra-cavity optics includes a beam expander that expands the beam before re-entering the discharge chamber to increase amplification of the amplifier. Laser system characterized by.
【請求項82】 請求項74に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器外光
学系が、前記ビームを前記放電チャンバ内に再び入る前に拡張し、前記増幅器の
増幅を増すビームエキスパンダを含むことを特徴とするレーザシステム。
82. The laser system of claim 74, wherein the extra-cavity optics includes a beam expander that expands the beam before re-entering the discharge chamber to increase amplification of the amplifier. Laser system characterized by.
【請求項83】 フッ素分子を含むレーザガスで満たされた光導波路と、 前記レーザガスにエネルギーを供給するRF電源回路に接続された1対のRF
電極を含む、前記光導波路を取り囲む複数の電極と、 約157nmの波長及び1pm未満の線幅を有するレーザビームを発生する、
前記光導波路及び線狭化光学系を含む共振器とを具える発振器と、 増幅器とを具える、狭帯域フッ素分子レーザシステムにおいて、 前記発振器によって発生されたレーザビームを、前記ビームのパワーを増すた
めに、前記増幅器を通して方向付けることを特徴とするレーザシステム。
83. An optical waveguide filled with a laser gas containing fluorine molecules, and a pair of RFs connected to an RF power supply circuit for supplying energy to the laser gas.
Generating a laser beam having a wavelength of about 157 nm and a line width of less than 1 pm, and a plurality of electrodes surrounding the optical waveguide, including electrodes.
A narrow band fluorine molecular laser system comprising an oscillator comprising a resonator including the optical waveguide and a line narrowing optical system, and an amplifier, wherein a laser beam generated by the oscillator is increased in power of the beam. A laser system for directing through the amplifier for.
【請求項84】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学系
が、前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビーム
のスペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整された1個以上
のエタロンを含むことを特徴とするレーザシステム。
84. The laser system of claim 1, wherein the line narrowing optics compares a maximum transmission of a selected portion of the spectral distribution of the beam with another portion of the spectral distribution of the beam. A laser system comprising one or more etalons tuned for relatively low transmission.
【請求項85】 請求項84に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記1個以上のエタロンの前に、前記1個以上のエタロンに入射するビー
ムを拡張するビームエキスパンダをさらに含むことを特徴とするレーザシステム
85. The laser system of claim 84, wherein the line narrowing optics comprises, prior to the one or more etalons, a beam expander for expanding a beam incident on the one or more etalons. A laser system further comprising:
【請求項86】 請求項85に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、複数のビーム拡張プリズムを含むことを特徴とするレーザシステム
86. The laser system of claim 85, wherein the beam expander includes a plurality of beam expanding prisms.
【請求項87】 請求項86に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記1個以上のエタロンの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに含
み、前記選択された干渉オーダが、前記ビームのスペクトル分布の前記選択され
た部分を含むことを特徴とするレーザシステム。
87. The laser system of claim 86, wherein the line narrowing optics further comprises a diffraction grating selecting a single coherence order of the one or more etalons, the coherence order being selected. A laser system including the selected portion of the spectral distribution of the beam.
【請求項88】 請求項86又は87に記載のレーザシステムにおいて、前記共
振器内に間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
88. The laser system of claim 86 or 87, further comprising a gap within the resonator.
【請求項89】 請求項88に記載のレーザシステムにおいて、前記間隙を、前
記放電チャンバと前記ビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とするレ
ーザシステム。
89. The laser system of claim 88, wherein the gap is located between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項90】 請求項86又は87に記載のレーザシステムにおいて、前記放
電チャンバの一方の側において第1間隙を、前記放電チャンバの他方の側におい
て第2間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
90. The laser system of claim 86 or 87, further comprising a first gap on one side of the discharge chamber and a second gap on the other side of the discharge chamber. Laser system.
【請求項91】 請求項90に記載のレーザシステムにおいて、前記第1間隙を
、前記放電チャンバと前記ビームエキスパンダとの間に配置したことを特徴とす
るレーザシステム。
91. The laser system of claim 90, wherein the first gap is located between the discharge chamber and the beam expander.
【請求項92】 請求項83に記載のシステムにおいて、前記線狭化光学系が、
前記ビームのスペクトル分布の選択された部分の最大透過性と、前記ビームのス
ペクトル分布の他の部分の比較的低い透過性とに関して調整されたエタロン出力
カップラを含むことを特徴とするレーザシステム。
92. The system of claim 83, wherein the line narrowing optics comprises
A laser system comprising an etalon output coupler tuned for maximum transmission of selected portions of the spectral distribution of the beam and relatively low transmission of other portions of the spectral distribution of the beam.
【請求項93】 請求項92に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する光学系をさらに含
むことを特徴とするレーザシステム。
93. The laser system of claim 92, wherein the line narrowing optics further comprises optics for selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項94】 請求項92に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する回折格子をさらに
含むことを特徴とするレーザシステム。
94. The laser system of claim 92 wherein the line narrowing optics further comprises a diffraction grating that selects a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項95】 請求項92に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択する分散プリズムをさ
らに含むことを特徴とするレーザシステム。
95. The laser system of claim 92, wherein the line narrowing optics further comprises a dispersive prism selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項96】 請求項92に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、前記エタロン出力カップラの単一干渉オーダを選択するエタロンをさらに
含むことを特徴とするレーザシステム。
96. The laser system of claim 92, wherein the line narrowing optics further comprises an etalon selecting a single interference order of the etalon output coupler.
【請求項97】 請求項93ないし96のいずれか1項に記載のレーザシステム
において、前記線狭化光学系が、ビームエキスパンダをさらに含むことを特徴と
するレーザシステム。
97. The laser system of any one of claims 93 through 96, wherein the line narrowing optics further comprises a beam expander.
【請求項98】 請求項97に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームエキ
スパンダが、1個以上のプリズムを具えることを特徴とするレーザシステム。
98. The laser system of claim 97, wherein said beam expander comprises one or more prisms.
【請求項99】 請求項97に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器内に
間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
99. The laser system of claim 97, further comprising a gap within the resonator.
【請求項100】 請求項99に記載のレーザシステムにおいて、第2間隙をさ
らに具え、前記第1及び第2間隙を、前記放電チャンバの反対側に配置したこと
を特徴とするレーザシステム。
100. The laser system of claim 99, further comprising a second gap, wherein the first and second gaps are located on opposite sides of the discharge chamber.
【請求項101】 請求項87又は94に記載のレーザシステムにおいて、前記
回折格子の後に高反射率ミラーをさらに具え、前記回折格子が、リットマン回折
格子を具えるようにしたことを特徴とするレーザシステム。
101. A laser system according to claim 87 or 94, further comprising a high reflectance mirror after the diffraction grating, the diffraction grating comprising a Littman diffraction grating. system.
【請求項102】 請求項87又は94に記載のレーザシステムにおいて、前記
回折格子が、リトロー回折格子を具えることを特徴とするレーザシステム。
102. A laser system according to claim 87 or 94, wherein the diffraction grating comprises a Littrow diffraction grating.
【請求項103】 フッ素分子ガス放電レーザシステムを使用し、1pm未満の
線幅を有する約157nmにおけるレーザビームを発生する方法において、 約157nmの波長を有するレーザビームを発生するステップと、 前記ビームの線幅を1pm未満に狭化するステップと、 共振器からのビームを出力結合するステップと、 前記ビームのパワーを増すために、前記出力結合されたビームを増幅するステ
ップとを含むことを特徴とする方法。
103. A method of producing a laser beam at about 157 nm having a linewidth of less than 1 pm using a molecular fluorine gas discharge laser system, the step of producing a laser beam having a wavelength of about 157 nm; Narrowing the linewidth to less than 1 pm, outcoupling the beam from the resonator, and amplifying the outcoupled beam to increase the power of the beam. how to.
【請求項104】 請求項103に記載の方法において、前記狭化ステップが、
前記出力結合ステップの前に前記ビームを拡張するステップと、分散するステッ
プとを含むことを特徴とする方法。
104. The method of claim 103, wherein the narrowing step comprises
A method comprising the steps of expanding and diverging the beam prior to the outcoupling step.
【請求項105】 請求項104に記載の方法において、前記狭化ステップが、
前記ビームに1つ以上の共振器内間隙を通過させるステップを含むことを特徴と
する方法。
105. The method of claim 104, wherein the narrowing step comprises
A method comprising: passing the beam through one or more intracavity gaps.
【請求項106】 請求項104又は105に記載の方法において、前記狭化ス
テップが、前記出力結合ステップの前に、前記ビームを、1個以上のエラトンを
使用して干渉させるステップを含み、前記分散ステップが、前記1個以上のエタ
ロンの単一干渉最大を含む前記共振器内に残るスペクトル帯域を選択するステッ
プを含むことを特徴とする方法。
106. The method according to claim 104 or 105, wherein the narrowing step comprises the step of interfering the beam with one or more elaton prior to the outcoupling step, The method, wherein the dispersing step comprises the step of selecting a spectral band remaining in the resonator that includes a single interference maximum of the one or more etalons.
【請求項107】 請求項106に記載の方法において、前記出力結合ステップ
及び干渉ステップを、エタロン出力カップラを使用して同時に行うことを特徴と
する方法。
107. The method of claim 106, wherein the outcoupling and interfering steps are performed simultaneously using an etalon output coupler.
【請求項108】 請求項103に記載の方法において、前記狭化ステップが、
前記ビームを、ビームエキスパンダ及び1個以上のエタロンを使用して、拡張す
るステップと、干渉させるステップとを含むことを特徴とする方法。
108. The method of claim 103, wherein the narrowing step comprises
A method comprising expanding the beam using a beam expander and one or more etalons and interfering.
【請求項109】 請求項103に記載の方法において、前記狭化ステップが、
前記ビームを干渉させるステップを含み、前記干渉ステップ及び出力結合ステッ
プを、エタロン出力カップラを使用して同時に行うことを特徴とする方法。
109. The method of claim 103, wherein the narrowing step comprises
A method comprising: interfering the beams, wherein the interfering step and the output combining step are performed simultaneously using an etalon output coupler.
【請求項110】 請求項103ないし105又は108ないし109のいずれ
か1項に記載の方法において、前記出力結合ステップと増幅ステップとの間に、
前記ビームをスペクトルフィルタ処理し、増幅前に前記ビームの線幅をさらに減
少させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
110. The method of any one of claims 103-105 or 108-109, wherein between the output combining step and the amplifying step.
The method further comprising spectrally filtering the beam to further reduce the linewidth of the beam before amplification.
【請求項111】 請求項109に記載の方法において、前記スペクトルフィル
タ処理ステップが、前記ビームを、1個以上のエタロンを使用して拡張し、干渉
させるステップを含むことを特徴とする方法。
111. The method of claim 109 wherein the spectral filtering step comprises expanding and interfering the beam with one or more etalons.
【請求項112】 請求項109に記載の方法において、前記スペクトルフィル
タ処理ステップが、前記ビームを拡張し、干渉させるステップを含むことを特徴
とする方法。
112. The method of claim 109, wherein the spectral filtering step comprises expanding and interfering the beam.
【請求項113】 請求項103に記載の方法において、前記出力結合ステップ
と増幅ステップとの間に、前記増幅を時間調節し、前記発生ステップに関係する
予め決められた時間に行うために、前記ビームを光学的に遅延するステップをさ
らに含むことを特徴とする方法。
113. The method of claim 103, wherein between the outcoupling step and the amplifying step, the amplification is timed and is performed at a predetermined time associated with the generating step. The method further comprising the step of optically delaying the beam.
【請求項114】 狭帯域フッ素分子レーザシステムにおいて、 約157nmの波長を有するレーザビームを発生する手段と、 前記ビームの線幅を1pm未満に狭化する手段と、 共振器からの前記ビームを出力結合する手段と、 前記ビームのパワーを増すために、前記出力結合されたビームを増幅する手段
とを具えることを特徴とするレーザシステム。
114. In a narrow band fluorine molecular laser system, means for generating a laser beam having a wavelength of about 157 nm, means for narrowing the linewidth of the beam to less than 1 pm, and outputting the beam from a resonator. A laser system comprising means for combining and means for amplifying the out-combined beam to increase the power of the beam.
【請求項115】 請求項114に記載のレーザシステムにおいて、前記狭化手
段が、前記ビームを拡張し、分散する手段を含むことを特徴とするレーザシステ
ム。
115. The laser system of claim 114, wherein said narrowing means includes means for expanding and diverging said beam.
【請求項116】 請求項115に記載のレーザシステムにおいて、前記狭化手
段が、1個以上の共振器内間隙を使用して、前記ビームをクリップする手段を含
むことを特徴とするレーザシステム。
116. The laser system of claim 115, wherein the narrowing means includes means for clipping the beam using one or more intracavity gaps.
【請求項117】 請求項115又は116に記載のレーザシステムにおいて、
前記狭化手段が、1個以上のエタロンを使用して前記ビームを干渉させる手段を
含み、前記分散手段が、前記1個以上のエタロンの単一干渉最大を含む前記共振
器内に残るスペクトル帯域を選択する手段を含むことを特徴とするレーザシステ
ム。
117. The laser system of claims 115 or 116,
The narrowing means includes means for interfering the beams using one or more etalons, and the diverging means includes a spectral band remaining in the resonator including a single interference maximum of the one or more etalons. A laser system including means for selecting.
【請求項118】 請求項117に記載のレーザシステムにおいて、前記出力結
合手段及び干渉手段が、単一エタロン出力カップラを具えることを特徴とするレ
ーザシステム。
118. The laser system of claim 117, wherein said outcoupling means and interfering means comprise a single etalon output coupler.
【請求項119】 請求項114に記載のレーザシステムにおいて、前記狭化手
段が、ビームエキスパンダ及び1個以上のエタロンを使用して、前記ビームを拡
張し、干渉させる手段を含むことを特徴とするレーザシステム。
119. The laser system of claim 114 wherein said narrowing means includes means for expanding and interfering said beam using a beam expander and one or more etalons. Laser system.
【請求項120】 請求項114に記載のレーザシステムにおいて、前記狭化手
段が、前記ビームを干渉させる手段を含み、前記干渉及び出力結合手段が、単一
エタロン出力カップラを具えることを特徴とするレーザシステム。
120. The laser system of claim 114, wherein said narrowing means comprises means for interfering said beams, said interfering and outcoupling means comprising a single etalon output coupler. Laser system.
【請求項121】 請求項114ないし116又は119ないし120のいずれ
か1項に記載のレーザシステムにおいて、前記ビームをスペクトルフィルタ処理
し、増幅前に前記ビームの線幅をさらに減少させる、前記発生手段の外部の手段
をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
121. The laser system of any one of claims 114-116 or 119-120, wherein said means for spectrally filtering said beam to further reduce the linewidth of said beam prior to amplification. A laser system further comprising means external to the laser system.
【請求項122】 請求項121に記載のレーザシステムにおいて、前記スペク
トルフィルタ処理手段が、ビームエキスパンダ及び1個以上のエタロンを含んで
、前記ビームを拡張し、干渉させる手段を含むことを特徴とするレーザシステム
122. The laser system of claim 121 wherein said spectral filtering means includes means for expanding and interfering said beam with a beam expander and one or more etalons. Laser system.
【請求項123】 請求項121に記載のレーザシステムにおいて、前記スペク
トルフィルタ処理手段が、前記ビームを拡張し、干渉させる手段を含むことを特
徴とするレーザシステム。
123. The laser system of claim 121, wherein said spectral filtering means includes means for expanding and interfering with said beam.
【請求項124】 請求項114に記載のレーザシステムにおいて、前記ビーム
の増幅を時間調節し、予め決められた時間において行うために、前記ビームを光
学的に遅延させる手段をさらに具えることを特徴とするレーザシステム。
124. The laser system of claim 114, further comprising means for optically delaying the beam to time the amplification of the beam and to perform the beam at a predetermined time. And laser system.
【請求項125】 請求項1に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化光学
系が、回折格子を含むことを特徴とするレーザシステム。
125. The laser system of claim 1, wherein the line narrowing optics includes a diffraction grating.
【請求項126】 請求項125に記載のレーザシステムにおいて、前記線狭化
光学系が、前記回折格子の前にビームエキスパンダをさらに含むことを特徴とす
るレーザシステム。
126. The laser system of claim 125, wherein the line narrowing optics further comprises a beam expander in front of the diffraction grating.
【請求項127】 請求項126に記載のレーザシステムにおいて、前記ビーム
エキスパンダが、1個以上のVUV透明プリズムを具えることを特徴とするレー
ザシステム。
127. The laser system of claim 126, wherein the beam expander comprises one or more VUV transparent prisms.
【請求項128】 請求項127に記載のレーザシステムにおいて、前記共振器
において、前記放電チャンバとプリズムビームエキスパンダとの間に間隙をさら
に具えることを特徴とするレーザシステム。
128. The laser system of claim 127, further comprising a gap in the resonator between the discharge chamber and a prism beam expander.
【請求項129】 請求項128に記載のレーザシステムにおいて、前記放電チ
ャンバの他方の側において第2間隙をさらに具えることを特徴とするレーザシス
テム。
129. The laser system of claim 128, further comprising a second gap on the other side of the discharge chamber.
【請求項130】 請求項127に記載のレーザシステムにおいて、前記回折格
子の後に高反射率ミラーをさらに具え、前記回折格子が、リットマン回折格子を
具えるようにしたことを特徴とするレーザシステム。
130. The laser system of claim 127, further comprising a high reflectance mirror after the diffraction grating, the diffraction grating comprising a Littman diffraction grating.
JP2001506651A 1999-06-23 2000-06-23 Molecular fluorine laser having a spectral line width of less than 1 pm Pending JP2003503860A (en)

Applications Claiming Priority (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14053199P 1999-06-23 1999-06-23
US60/140,531 1999-06-23
US16273599P 1999-10-29 1999-10-29
US60/162,735 1999-10-29
US16696799P 1999-11-23 1999-11-23
US60/166,967 1999-11-23
US17034299P 1999-12-13 1999-12-13
US60/170,342 1999-12-13
US09/550,558 US6389045B1 (en) 1999-04-19 2000-04-17 Optical pulse stretching and smoothing for ArF and F2 lithography excimer lasers
US09/550,558 2000-04-17
US20409500P 2000-05-15 2000-05-15
US60/204,095 2000-05-15
US09/599,130 US6381256B1 (en) 1999-02-10 2000-06-22 Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm
US09/599,130 2000-06-22
PCT/IB2000/001004 WO2001001531A1 (en) 1999-06-23 2000-06-23 Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1pm

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003503860A true JP2003503860A (en) 2003-01-28

Family

ID=27568933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001506651A Pending JP2003503860A (en) 1999-06-23 2000-06-23 Molecular fluorine laser having a spectral line width of less than 1 pm

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2003503860A (en)
KR (1) KR20020022136A (en)
DE (1) DE10084666T1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7286244B2 (en) 2003-10-01 2007-10-23 Seiko Epson Corporation Analyzer
JP2013033932A (en) * 2011-07-06 2013-02-14 Gigaphoton Inc Wavelength detector and wavelength calibration system
JP2014187140A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Gigaphoton Inc Laser device and extreme ultra violet light generation device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7286244B2 (en) 2003-10-01 2007-10-23 Seiko Epson Corporation Analyzer
JP2013033932A (en) * 2011-07-06 2013-02-14 Gigaphoton Inc Wavelength detector and wavelength calibration system
JP2014187140A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Gigaphoton Inc Laser device and extreme ultra violet light generation device

Also Published As

Publication number Publication date
DE10084666T1 (en) 2002-05-16
KR20020022136A (en) 2002-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6381256B1 (en) Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm
US6463086B1 (en) Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm
US7245420B2 (en) Master-oscillator power-amplifier (MOPA) excimer or molecular fluorine laser system with long optics lifetime
US7227881B2 (en) Master oscillator—power amplifier excimer laser system
US6560254B2 (en) Line-narrowing module for high power laser
US6577665B2 (en) Molecular fluorine laser
US20020186741A1 (en) Very narrow band excimer or molecular fluorine laser
US20030219094A1 (en) Excimer or molecular fluorine laser system with multiple discharge units
US6577663B2 (en) Narrow bandwidth oscillator-amplifier system
US6834069B1 (en) Molecular fluorine laser with intracavity polarization enhancer
US6717973B2 (en) Wavelength and bandwidth monitor for excimer or molecular fluorine laser
US20020021730A1 (en) Laser with versatile output energy
US6546037B2 (en) Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm
US6801561B2 (en) Laser system and method for spectral narrowing through wavefront correction
US6771683B2 (en) Intra-cavity beam homogenizer resonator
US6795473B1 (en) Narrow band excimer laser with a prism-grating as line-narrowing optical element
JP2002084026A (en) F2 laser
WO2001001531A1 (en) Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1pm
US20020018506A1 (en) Line selection of molecular fluorine laser emission
US20040156414A1 (en) Excimer or molecular fluorine laser with bandwidth of less than 0.2 pm
US6603789B1 (en) Narrow band excimer or molecular fluorine laser with improved beam parameters
JP2003503860A (en) Molecular fluorine laser having a spectral line width of less than 1 pm
US20020001330A1 (en) Excimer or molecular fluorine laser having lengthened electrodes
US6690703B1 (en) Molecular fluorine laser system
Kleinschmidt et al. Extremely narrow-bandwidth high-repetition-rate laser for high-NA step-and-scan tools