JP2014096610A

JP2014096610A - 超高繰返し数狭帯域ガス放電レーザシステム

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Publication number: JP2014096610A
Application number: JP2014027965A
Authority: JP
Inventors: Thomas D Steiger; トーマスディーステイガー; Edward P Holtaway; エドワードピーホルタウェイ; Bryan G Moosman; ブライアンジームースマン; Rajasekhar M Rao; ラジャセッカーエムラオ
Original assignee: Cymer LLC
Current assignee: Cymer LLC
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: WO2005104312A3; KR20060130232A; JP6040184B2; WO2005104312A2; US7006547B2; EP1741168B1; JP2007531311A; US20050226300A1; TW200541185A; DE602005027831D1; TWI256184B; KR101189525B1; EP1741168A4; EP1741168A2; US20060209916A1

Abstract

【課題】集積回路リソグラフィ用途のための狭帯域光の供給に使用されるガス放電レーザを提供する。
【解決手段】ＭＯＰＡ構成における超高繰返し数ガス放電レーザシステムを生成する方法及び機器であり、これは、超高パルス繰返し数で発振器レーザ出力光パルスのビームを生成する主発振器ガス放電レーザシステムを含むことができ、少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムが、主発振器ガス放電レーザシステムからレーザ出力光パルスを受け取り、少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムの各々は、１を少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムの数で割ったものに等しい超高パルス繰返し数の分数であるパルスの繰返しで、受け取ったレーザ出力光パルスの一部を増幅して超高パルス繰返し数の増幅出力レーザ光パルスビームを形成し、発振器レーザ出力光パルスビームに関して直列に位置決めすることができる。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、例えば出力パルス繰返し数の広い範囲にわたりかつ超高繰返し数において狭帯域光だけでなく中心波長及び帯域幅のようなものにおける高い安定性をも要求する例えば集積回路リソグラフィ用途のための例えば狭帯域光の供給に使用されるガス放電レーザに関する。

本出願は、２００４年３月３１日出願の米国特許出願第１０／８１５，３８６号に対する優先権を主張するものであり、２００２年８月３０日出願の特許出願出願番号第１０／２３３，２５３号に基づく２００４年３月９日に付与された発明者Ｌｕｂｉｎ他による「ビーム送出及びビーム指向制御を有するリソグラフィレーザ」という名称の米国特許第６，７０４，３３９号と、２００２年９月２５日出願の特許出願出願番号第１０／２５５，８０６号に基づく２００４年３月９日に付与された発明者Ｅｒｓｈｏｖ他による「配置済みアラインメントツールを有するリソグラフィレーザシステム」という名称の米国特許第６，７０４，３４０号と、２００２年７月３１日出願の特許出願出願番号第１０／２１０，７６１号に基づく２００４年２月１０日に付与された発明者Ｆａｌｌｏｎ他による「２チャンバ型ガス放電レーザのための制御システム」という名称の米国特許第６，６９０，７０４号と、２００２年６月２８日出願の特許出願出願番号第１０／１８７，３３６号に基づく２００４年２月１７日に付与された発明者Ｗａｔｓｏｎ他による「６から１０キロヘルツ又はそれよりも高いガス放電レーザシステム」という名称の米国特許第６，６９３，９３９号と、２００２年５月７日出願の特許出願出願番号第１０／１４１，２１６号に基づく２００２年１２月１９日公告の発明者Ｋｌｅｎｅ他による「ビーム送出を有するレーザリソグラフィ光源」という名称の米国公開特許出願番号２００２／１９１６５４Ａ１とに関連しており、この各々の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。

本出願はまた、２００３年９月２３日にＫｎｏｗｌｅｓ他に付与された「超狭帯域２チャンバ型高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の米国特許第６，６２５，１９１号、及び２００３年４月１５日にＮｅｓｓ他に付与された「精密タイミング制御を有する注入シード型レーザ」という名称の第６，５４９，５５１号、及び２００３年５月２０日にＭｙｅｒｓ他に付与された「超狭帯域２チャンバ型高繰返し数ガス放電レーザシステム」という名称の第６，５６７，４５０号にも関連しており、この各々の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。

米国特許出願第１０／８１５，３８６号米国特許出願出願番号第１０／２３３，２５３号米国特許第６，７０４，３３９号米国特許出願出願番号第１０／２５５，８０６号米国特許第６，７０４，３４０号米国特許出願出願番号第１０／２１０，７６１号米国特許第６，６９０，７０４号米国特許出願出願番号第１０／１８７，３３６号米国特許第６，６９３，９３９号米国特許出願出願番号第１０／１４１，２１６号米国公開特許出願番号２００２／１９１６５４Ａ１米国特許第６，６２５，１９１号米国特許第６，５４９，５５１号米国特許第６，５６７，４５０号

ＭＯＰＡ構成における超高繰返し数ガス放電レーザシステムを生成する方法及び機器を開示し、これは、超高パルス繰返し数で発振器レーザ出力光パルスのビームを生成する主発振器ガス放電レーザシステムを含むことができ、少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムが、主発振器ガス放電レーザシステムからレーザ出力光パルスを受け取り、少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムの各々は、１を少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムの数で割ったものに等しい超高パルス繰返し数の分数であるパルスの繰返しで、受け取ったレーザ出力光パルスの一部を増幅して超高パルス繰返し数の増幅出力レーザ光パルスビームを形成する。少なくとも２つの電力増幅ガス放電レーザシステムは、発振器レーザ出力光パルスビームに関して直列に位置決め可能な２つの電力増幅ガス放電レーザシステムを含むことができる。機器及び方法は、ビーム送出ユニットを更に含むことができ、これは、電力増幅レーザシステムのレーザ光出力部に接続されて、電力増幅レーザシステムの出力を光利用ツールの入力部に誘導し、少なくともビーム指向及び方向制御を提供する。機器及び方法は、ＭＯＰＯ構成における超高繰返し数ガス放電レーザシステムとすることができ、≧２０００Ｈｚのパルス繰返し数で第１のレーザ出力光パルスビームを生成する第１の線狭化ガス放電レーザシステムと、≧２０００Ｈｚのパルス繰返し数で第２のレーザ出力光パルスビームを生成する第２の線狭化ガス放電レーザシステムと、第１及び第２の出力光パルスビームを≧４０００Ｈｚのパルス繰返し数を有する結合レーザ出力光パルスビームに結合するビーム結合器とを含むことができる。機器及び方法は、毎秒ｘ回充電される圧縮ヘッド電荷貯蔵装置を含む圧縮ヘッドと、少なくとも２組のガス放電電極対を含むガス放電チャンバと、圧縮ヘッド電荷貯蔵装置と少なくとも２組の電極対の１つとの間にそれぞれ接続され、第１のバイアス巻線のための第１のバイアス電流及び第２のバイアス巻線のための第２のバイアス電流を有する第１及び第２の対向バイアス巻線を含み、少なくとも２つのスイッチの１つだけが、ｘを少なくとも２組の電極対の数で割算したものに等しい繰返し数で第１のバイアス電流を受け取り、一方で少なくとも２つのスイッチの残りが第２のバイアス電流を受け取るようにバイアス電流を第１のバイアス電流から第２のバイアス電流に切り換えるスイッチング回路を含む、少なくとも２つの磁気飽和可能スイッチとを含むことができる。この機器及び方法は、リソグラフィツールとして又はレーザ生成プラズマＥＵＶ光の生成に利用することができる。

リソグラフィツールに光を送る本発明の実施形態の態様による超高繰返し数レーザシステムの概略図である。本発明の実施形態の態様の概略側面図である。本発明の実施形態の態様の概略平面図である。本発明の実施形態の態様による半導体パルスパワーシステムモジュールの代替的な実施形態の概略図である。本発明の実施形態の態様による半導体パルスパワーシステムモジュールの代替的な実施形態の概略図である。本発明の実施形態の態様による半導体パルスパワーシステムモジュールの代替的な実施形態の概略図である。本発明の実施形態の態様による発振器レーザと増幅器レーザの間の点火のタイミングを示すタイミング図である。２つの並列ガス放電領域を使用する本発明の実施形態の態様の部分概略図である。図５の実施形態と共に使用可能な本発明の実施形態の態様によるパルスパワーシステムの圧縮ヘッド部分の概略図である。図５の実施形態と共に使用可能な光学システムの実施形態の態様の概略図である。

図１に転ずると、そこに超高繰返し数レーザシステム１０の概略図を示している。レーザシステム１０は、例えばスキャナ又はステッパ／スキャナ１２のようなリソグラフィツールに例えばＤＵＶ光のような光を送出することができる。光、例えばＤＵＶ光の光源は、出力が狭帯域レーザ出力パルスビーム１４Ａである例えば主発振器レーザシステム１８を含む、例えば２チャンバレーザシステムを含むことができる。主発振器システム１８は、主発振器レーザガス放電チャンバ１８Ｃ、出力カプラ１８Ａ、及び線狭化モジュール１８Ｂを含むことができ、一緒に主発振器レーザシステム１８に対する発振空洞を形成する。

システム１０はまた、例えば電力増幅システム２０を含むことができ、電力増幅システム２０は、例えば互いに直列とすることができる例えば一対の電力増幅レーザチャンバ２０Ａ、２０Ａ１、及び２０Ａ２を含むことができ、それによって主発振器レーザシステム１８の出力光パルスビームが、第１にチャンバ２０Ａ１を通過し、次にチャンバ２０Ａ２を通過し（この両方は、単一チャンバ２０Ａに形成されてもよい）、ビーム反射器２０Ｂまで通過し、ビーム反射器２０Ｂが第１の通路の逆の順序でチャンバ２０Ａ１及び２０Ａ２を通過するビーム１４Ａの第２の通路を作り出し、電力増幅システム２０の出力レーザ光パルスビーム１４Ｂを形成する。

出力ビーム１４Ａは、主発振器レーザシステム１８の出力カプラ１８Ａから主発振器の狭帯域光出力の中心波長を測定する例えば線中心解析モジュール２７を通過し、次に、ビーム１４Ａを以下により詳述するように電力増幅レーザシステム２０内に向け直す電力増幅波面調整箱２６に出力ビーム１４Ａを中継する例えばリレー光学システム又はその一部を組込み可能な主発振器波面調整箱を通過することができる。

電力増幅レーザシステム２０の出力は、次に、例えば出力ビーム１４Ｂの帯域幅を測定するスペクトル解析モジュールを通過し、例えば出力ビーム１４Ｂの全積分スペクトル（ＴＩＳ）を増大可能な例えば多重反射ミラー２２Ａ〜２２Ｄを含むパルス延伸器２２を通過することができ、例えばビーム送出ユニット４０を通じてリソグラフィツール１２に例えば送ることができる出力ビーム１４Ｃを形成する。ビーム送出ユニット４０は、例えばミラー４０Ａ及び４０Ｂを含むことができ、その少なくとも一方は、出力ビーム１４Ｃがリソグラフィツールに入るように出力ビーム１４Ｃの例えばビーム方向と指向性を修正するための高速作動ビーム誘導ミラーとすることができる。ビーム解析モジュール３８は、本来は例えばリソグラフィツール１２への光入力に配置されてもよく、例えば光入力がリソグラフィツール１２に入る際のビーム強度、方向、及び指向性を測定する。

リソグラフィツールは、例えばレーザシステム１０コントローラ（図示せず）にフィードバックを与えることができる例えば、ビーム強度及び品質検出器４４、４６を有することができる。同様に、ＬＡＭ２７、ＳＡＭ２９、及びＢＡＭ３８からの出力は、ＭＯ及びＰＡシステム間の充電電圧及び／又は点火タイミングの制御、及びＭＯ及びＰＡシステムのいずれか又は両方の内部へのガス注入の制御のようなことに対してレーザシステムコントロールによって使用することができる。レーザシステムはまた、ＬＡＭ２７、ＳＡＭ２９、ＭＯＷＥＢ２４、ＰＡＷＥＢ２６、パルス延伸器２２、及び／又はビーム送出ユニット４０内の１つ又はそれよりも多くの要素をパージするパージガスシステムを含むことができる。

図２Ａに概略的に示すように、ＭＯ１８からの出力ビーム１４Ａは、出力カプラ１８Ａを通過して、ＭＯＷＥＢ２４内で実質的な全反射ミラー２４ＡによってＰＡＷＥＢ２６内の別の実質的な全反射ミラー２６Ｂに向って反射することができる。ＰＡＷＥＢ２６内のビーム検出器１６は、明確にするためにＰＡシステム２０の出力ビーム１４Ｂの光路において置き換えて概略的に示されていることが理解されるであろう。図２Ｂに転ずると、ミラー２６Ｂは、ＰＡ出力ビーム１４Ｂの光軸から僅かに外れており、ＭＯシステム１８からの出力ビーム１４ＡをＰＡの光軸及び放電縦方向中心軸に対して僅かな角度でＰＡシステム２０を通過させて反射させる事実を平面図において示している。ＰＡレーザシステムが２チャンバ又は単一チャンバの形態とすることができる図示の実施形態では、傾斜した光路は、縦方向光学中心軸及び一組の電極対９０Ａ、９２Ａ、及び９０Ｂ、９２Ｂの放電軸を交差することができ、次に、例えばビーム反射モジュール２０Ｂ内の２つの実質的な全反射ミラー２０Ｂ１、２０Ｂ２により、ＰＡシステム２０チャンバ２０Ａ２及び２０Ａ１をこの順序で逆方向に通過し、実質的に縦方向光学中心軸及び電極９０Ａ、９２Ａ、及び９０Ｂ、９２Ｂのガス放電軸に沿って反射される。それによって使用される光学システムの単純化が可能になり、同時に電極対９０Ａ、９２Ａ、及び９０Ｂ、９２Ｂの間の放電領域でそれぞれ発生する増幅利用の最適化が可能になる。それぞれのＭＯチャンバ及びＰＡチャンバは、本概略図で例えば縦の長さ方向といったいかなる種類の縮尺に対しても示されていないことを当業者は理解するであろう。

図３Ａに転ずると、整流器モジュール８０の第１段に半導体スイッチＳ₁を通じた入力である例えば充電コンデンサＣ₀７０を組込み可能な本発明の実施形態の態様による半導体パルス電力モジュール６０を示している。スイッチＳ₁を閉じると、充電コンデンサＣ₀が共振充電器（図示せず）によって完全に充電された状態で、第２段コンデンサＣ₁が、パルスを圧縮する磁気飽和可能リアクトルＬ₀を通じて充電される。第２段コンデンサＣ₁上の電荷が第２の磁気飽和可能リアクトルスイッチＬ₁を閉じるに十分になると、スイッチの磁気的飽和により、整流器区域８０内の第２段コンデンサＣ₁上の電荷が、例えばＮ（又はＭ）単一巻線一次コイル及び単一巻線二次コイルを並列に含む一対の部分巻線昇圧変圧器７８Ａ、７８Ｂの１つにおいて増大され、そのために、ＮがＭに等しい場合は電圧出力は、Ｎ（又はＭ）倍に昇圧される。変圧器７８Ａ、７８Ｂは、例えば整流器区域８０の第２の圧縮段の出力、すなわち、Ｌ１の出力に並列に接続することができる。

変圧器７８Ａの昇圧された電圧出力は、例えばコンデンサＣ_2A及び磁気飽和可能リアクトルスイッチＬ_2Aを含む圧縮ヘッド段の入力に例えば接続でき、コンデンサＣ_2A及び磁気飽和可能リアクトルスイッチＬ_2Aの出力は、ＭＯシステム１８の電極９０Ａ及び９２Ａを横断して接続可能なピーキングコンデンサＣ_PAに接続することができる。変圧器７８Ｂの昇圧された電圧出力は、例えば圧縮ヘッド８２及び圧縮ヘッド８４に並列に接続でき、圧縮ヘッド８２及び圧縮ヘッド８４の各々はまた、例えばコンデンサＣ_2B及びＣ_2C、磁気飽和可能リアクトルスイッチＬ_2B及びＬ_2Cをそれぞれ含み、かつそれぞれのピーキングコンデンサＣ_PB及びＣ_PCを含むことができる。それぞれのピーキングコンデンサＣ_PB及びＣ_PCは、それぞれのＰＡチャンバ電極９０Ｂ、９２Ｂ及び９０Ｃ、９２Ｃに接続することができる。どちらの電極対９０Ｂ、９２Ｂ又は９０Ｃ、９２Ｃも、ＭＯシステム１８の電極９０Ａ、９２ＡがＣ_PAから電気パルスを受ける時間毎に半導体スイッチＳ３及びＳ４によって判断可能な時間毎にそれぞれの圧縮ヘッド８２、８４の出力を受けることになる。
このような方法で、それぞれの電極対９０Ｂ、９２Ｂ及び９０Ｃ、９２Ｃを備えたＰＡチャンバを、所定のＭＯレーザ出力パルス１４Ａの代わりにガス放電の生成に対して代替的に選択することができる。

分子状フッ素又はエキシマガス放電ＭＯＰＡレーザ構成の技術分野で公知のように、本発明の実施形態の態様による配置により、ＭＯが線狭化に対して最適化可能であり、かつＰＡチャンバが、例えば４ＫＨＺの付近での現在の従来技術のパルス反復作動に対して最適化可能であり、システム１０全体が、例えば８ＫＨＺ及びそれよりも高い超高繰返し数を単一組のＰＡ電極を用いて８ＫＨＺ付近で作動するために通常では不可避の例えば８ＫＨＺ付近のいずれかにおける例えばファン速度、ファン温度、ファン振動等で単一チャンバＰＡシステムが作動するのを阻止する臨界性能パラメータを超えることなく達成するのを可能にするということを当業者は理解するであろう。比較的低電力のＭＯ作動は、例えば８ＫＨＺ付近のパルス繰返し数まで比較的容易に実現可能であり、そのような超高繰返し数で線狭化の比較的低電力出力ビーム１４Ａを依然として出力することができることもまた理解されるであろう。

図３Ｃに転じると、各々がＣ₀、Ｃ_0A、Ｃ_0B、及びＣ_0Cを備え、３つの昇圧変圧器７８Ａ、７８Ｂ、及び７８Ｃを備え、かつ３つの圧縮ヘッド７６Ａ、７６Ｂ、及び７６Ｃを備えた３つの並列回路が存在するパルスパワーシステム６０の別の実施形態を示している。そのような実施形態では、例えばＭＯチャンバの圧縮ヘッド７６Ａに対するものであり、かつＭＯチャンバ内の電極の放電時間に合わせて閉じることができるスイッチＳ１を閉じるタイミングは、例えば８ＫＨＺであり、スイッチＳ２及びＳ３は、２つのＰＡ区域の例えば２０Ａ１及び２０Ａ２内の電極９０Ｂ、９２Ｂ及び９０Ｃ、９２Ｃをそれに代えて放電するために例えば４ＫＨＺの速度で代替的に閉じることができる。

本発明の実施形態の態様による配置は、上記に示すように構成可能であり、例えば磁気スイッチング回路が、ＭＯチャンバの圧縮ヘッドに対応する同一の８ＫＨＺの速度で放電する単一圧縮ヘッドと連動して使用でき、例えば４ＫＨＺの速度に代えて例えば電極９０Ｂ、９２Ｂ及び９０Ｃ、９２Ｃに対してＰＡモジュール上のそれぞれのピーキングコンデンサを充電するために昇圧変圧器７８の下流で、すなわち、昇圧変圧器の超高電圧側上で切り換えるような別の方法で構成可能であることが更に理解されるであろう。

従って、作動中は、本発明の実施形態の態様によるレーザシステムは、例えば８ＫＨｚ超での例えばＭＯチャンバの比較的単純な作動の利点を利用でき、その上、依然としてＰＡ構成の利点、すなわち、例えば増幅の目的で複数の経路に対するより幅広い放電を利用することができ、特に約４ＫＨｚよりも更に高い速度のようなパルスを与える目的でより広い放電電極の放電領域パルスをクリアするための試行から派生する問題の影響を受けない。

図４は、ＭＯチャンバガス放電及びＰＡ内での単一の電極対に対するＰＡガス放電の点火のタイミング図を示し、本発明の実施形態の態様によれば、唯一の相違は、本発明の実施形態の態様によって放電が電極９０Ｃ、９２Ｃの間にある時に電極９０Ｂ、９２Ｂを通過して電極９０Ｃ、９２Ｃに到達するビーム１４Ａの遅れを説明するためのτ_1PAに対する僅かな調整が恐らく行われて、τ_1PA＋τ_2PAにおけるＰＡ電気放電が電極９０Ｂ、９２Ｂ及び９０Ｃ、９２Ｃの間で代替的に発生することになる点である。

線狭化が不可欠ではないが、例えばＬＰＰのＥＵＶ光源の駆動用レーザのために更に１０ＫＨＺまで及びそれよりも高い超高繰返し数における高電力出力が要求される可能性がある本発明の用途が存在する場合があることもまた当業者は理解するであろう。この場合は、例えば上述のビーム送出ユニット４０は、レーザビーム１４Ｃをリソグラフィツールにそれ自体は送出せず、ＥＵＶ光を次にリソグラフィツールに送出するＥＵＶレーザ光源に送出することができる。この場合は、例えば線狭化モジュール１８Ｂは、本発明の実施形態の態様によって不要にすることができ、例えばＳＡＭ２９もビーム１４Ｂの例えば帯域幅を測定する必要がなく、例えばＢＤＵ４０においてビーム方向及び指向性だけを制御する必要があるであろう。
ＭＯビームが例えばＰＡ放電の幅の約半分にされる場合では、本発明の実施形態の態様により、ＰＡチャンバにおける利得を本質的に完全に一掃させるために、ＰＡチャンバ電極９０Ｂ、９２Ｂ及び９０Ｃ、９２Ｃの二重通過を実行することができる。上述のように、これは、例えば８〜１０ＫＨｚに達する高繰返し数問題を高電力問題から実質的に分離する。

本発明の実施形態の態様による別の可能性は、例えば９０Ｂ、９２Ｂのような単一組の電極対を備え、線狭化発振器として構成された、すなわち、ＬＮＭ（図示せず）を有し、かつレーザチャンバ電極を互いに入り込む方式（「チック−タック」方式）で交互に点火し、例えば１０〜１６ＫＨｚの超高繰返し数で狭帯域出力を達成する、例えば単一ＰＡチャンバ２０の使用とすることができる。これは、各パルスにおけるパルス電力を犠牲にするであろうが、２つの発振器からの２つの狭帯域出力ビーム（図示せず）を単一の出力ビームに再結合する例えば偏光結合器（図示せず）のような結合器を例えば使用して超高パルス繰返し数を達成することができる。
本発明の実施形態の態様は、例えば６ＫＨｚでのＭＯ放電及び各々が３ＫＨＺで放電する２つのＰＡを使用する例えば約６ＫＨｚのパルス繰返し数、又は例えば４ＫＨｚよりも大きいパルス繰返し数に対する別の可能な組合せを達成するために使用することができることも当業者は理解するであろう。

図５に転じると、本発明の実施形態の態様による代替的な実施形態の概略図を示している。図５には、例えば各々がそれぞれの主絶縁体１０６、１０８を備えた単一チャンバ内に配置可能な例えば第１のカソード１０２及び第２のカソード１０４を含むことができる２重電極システム１００の実施形態を示している。それぞれのカソード１０２、１０４に対向して適切に形成されたアノード放電領域を有する単一アノード１１０と共に、この２つの電極は、チャンバ内に細長い電極対を形成し、細長い放電領域１２０、１２２（紙面の内部へ）を形成する。アノード１１０は、アノード支持体１１２上に配置することができる。カソード及び単一アノードは、放電領域の間に例えばセラミック絶縁体のような絶縁材料を用いるか又は用いないで形成することができる。カソード１０２、１０４は、放電１２０及び放電１２２の間で例えばＦをＦ₂に転換するための例えば触媒コンバータ１３０のような細長いコンバータによって分離することができる。レーザガスは、電極１２０、１１０及び１２２、１１０、及びそれぞれの放電領域１２０、１２２の間をファン１４０によって循環させることができる。

電気放電は、電極１２０、１１０及び１２２、１１０の間で交互に作り出すことができ、例えば図６に示す電力送出システム１５０によって放電領域１２０、１２２内にそれぞれガス放電を引き起し、電力送出システム１５０は、例えば図３Ａに示すシステムの修正であり、単一圧縮ヘッドコンデンサＣ₂が、例えば８ＫＨｚの速度で充電可能であり、かつ回路１５０が、それぞれの磁気飽和可能リアクトルスイッチＬ_2A及びＬ_2Bを通じてそれぞれのピーキングコンデンサＣ_PA及びＣ_PBに交流放電電圧を送出することを特徴とするものである。スイッチＬ_2A及びＬ_2Bは、Ｃ₂上の電荷が代わりにＣ_PA及びＣ_PB上で望ましい速度、例えば８ＫＨｚで放出されるようにする適切なスイッチング回路（図示せず）を用いて、例えば８ＫＨｚでバイアス電流供給源Ｉ_B1及びＩ_B2からの逆方向性バイアス電流の間でスイッチングすることもできる。

図７に転じると、例えば唯１つの線狭化パッケージ１６０が必要になることを特徴とする図５及び図６に示す本発明の実施形態の態様の概略図を示している。図７に示すように、単一矢で示す第１の放電光は、例えば発振空洞内において、後方窓１５２の通過が望ましい光の偏光例えば第１の偏向方向に従って配向可能なこの窓１５２を通じて通過することができ、第１の偏向方向の光に本質的に透明である偏光ビーム分割器内に入りかつそれを通過することができる。放電１２０からの光は、次に、２分の１波長板１５８又は別の偏光機構を通じて第１の偏光方向の光を用いて作動するように構成された線狭化パッケージ１６０内に通ることができ、この別の偏光機構は、例えばレーザシステム１００のパルス繰返し数で回転される２分の１波長板１５８による回転とすることができ、それによって放電１２０からの光が線狭化パッケージを横断して出入りする時には、２分の１波長板１５８は、光路内に存在しない。偏光機構はまた、例えば電気的又は磁気的又は機械的又は別の方法で作動される光学要素とすることができ、この光学要素は、例えば第１の偏光方向又は別の例えば第２の偏光方向のような１つの偏光方向の光を通過させるように、例えば周期的に切り換える（作動させる）ことができることは理解されるであろう。

同様に、レーザシステム１００内で放電１２２において発出されたレーザ光パルスは、例えば二重矢で示される例えば第２の偏光方向のような異なる偏光方向の光を通過させるように例えば配向可能な後方窓１８０を通じて通過でき、この異なる偏光方向の光は、次に、第２の偏光方向の光を本質的に全反射するミラー１８２によって第２の偏光方向の光を本質的に全反射する偏光ビーム分割器上に反射され、次に、放電領域１２２からの光の場合は線狭化パッケージ１６０での線狭化のために光を第２の偏光方向から第１の偏光方向に変換可能な例えば２分の１波長板のような偏光機構１５８を通じて通過することができる。線狭化パッケージ１６０からの戻り時において、放電領域１２２からのこの光は、例えば２分の１波長板１５８のような偏光機構を通じて再び通過でき、例えば第２の偏光方向に対して向けられた前方窓１８４及び第２の偏光方向の光に対して本質的に全反射の反射ミラー１９０を通じて、例えば偏光ビーム分割器１７４までに至らないような放電１２２の共鳴空洞を通る通過束のために、再び第２の偏光方向に逆変換され、この偏光ビーム分割器１７４は、放電領域１２０の空洞の出力カプラを出て行く第１の偏光方向の光を本質的に完全に通過させ、放電１２２の共鳴空洞の出力カプラ１８６を出て行く第２の偏光方向の光を全反射する。別の偏光機構１７６はまた、偏光機構１５８に関して上記に参照されたものと同様に、放電領域１２０の共鳴空洞からの第１の偏光方向から放電領域１２２の光の第２の偏光方向までのいずれの光の偏光も間欠的に変えることができ、例えば第１の偏光方向のように選択された偏光方向の出力を生成する。

本発明の実施形態の態様による作動においては、圧縮ヘッド（可飽和リアクトル磁気スイッチの利用による電気的パルス圧縮を用いる静電容量ストレージ）を含むことができる例えば２つのＰＡ区域におけるように２組のガス放電対にパルス化されたエネルギを送出する方法及び機器を提供する。ピーキングコンデンサ（電極間の最終段）と圧縮ヘッドとの間で各放電対は、別々の可飽和磁気スイッチを有することができ、この可飽和磁気スイッチは、圧縮ヘッド（及びＭＯチャンバ）が受ける全出力繰返し数の例えば半分の繰返し数で各放電電極対が作動するようにする反対向きの方法でバイアスをかけることもできる。バイアス用電源に対するバイアス電力所要量は、多数の（複数の）放電領域の切換に使用することができる。例えば、ＰＡ区域における放電は、単一チャンバ又は１つよりも多いチャンバの形態であってもよく、同じ共鳴充電器が、ＭＯチャンバ放電及びＰＡチャンバ放電の両方を８ＫＨｚで駆動することができ（Ｃ₀充電）、一方でＰＡ電極は、例えば４ＫＨｚで交互に点火される。

レーザシステム１００の出力の偏光の修正は、例えばＢＤＵ４０で発生するか又はＢＤＵの更に下流の例えばリソグラフィツールの内部で発生する場合があることを当業者は理解するであろう。また、レーザシステム１００が、単一電力増幅器又は例えば二重チャンバ型（二重放電領域）電力増幅器のような多重電力増幅器と共に、又はＭＯＰＡ及び／又はＭＯＰＯ構成を形成する電力発振器さえと共に構成することができると考えられること、及び／又はシステム１００が、例えば全ＭＯＰＯシステムの最終的出力パルス繰返し数でＭＯ出力パルスを受け取り、各々が例えばＭＯＰＯシステムの最終的出力パルス繰返し数の半分で作動する放電領域１２０及び放電領域１２２の間に互いに入り込んだＭＯＰＯ内のＰＯとすることができると考えられることも理解されるであろう。更に、そのような構成は、超高繰返し数ＰＯＰＯシステムとして作動するように容易に修正することができると考えられる。

１４Ａ、１４Ｂ出力ビーム
１６ビーム検出器
１８Ａ出力カプラ
２０電力増幅システム
２４Ａ全反射ミラー

Claims

超高繰返し数レーザシステムであって、
超高パルス繰返し数でレーザ出力光パルスビームを生成する主発振器レーザシステムと、
前記主発振器レーザシステムからレーザ出力光パルスビームを受け取る一対の電力増幅レーザチャンバと、
を含み、
前記主発振器レーザシステムのレーザ出力光パルスビームは、前記一対の電力増幅レーザチャンバの第１のチャンバを通過し、その後前記一対の電力増幅レーザチャンバの第２のチャンバを通過してビーム反射器に到達し、前記ビーム反射器は前記出力光パルスビームを反射し、反射された出力光パルスビームは前記一対の電力増幅レーザチャンバの第２のチャンバを通過し、その後前記一対の電力増幅レーザチャンバの第１のチャンバを通過し、前記一対の電力増幅レーザチャンバの第１のチャンバは第１の圧縮ヘッドを含んでおり、前記一対の電力増幅レーザチャンバの第２のチャンバは第２の圧縮ヘッドを含んでおり、前記第１及び第２の圧縮ヘッドは、電気的に並列に接続されている、ことを特徴とするシステム。
前記一対の電力増幅レーザチャンバは、前記主発振器レーザシステムのレーザ出力光パルスビームに対して直列に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記主発振器レーザシステムは、ｘ≧４０００Ｈｚであるパルス繰返し数ｘで点火され、
各電力増幅ガス放電レーザは、パルス繰返し数（１／２）ｘで点火される、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記主発振器レーザシステムは、ｘ≧５０００Ｈｚであるパルス繰返し数ｘで点火され、
各電力増幅ガス放電レーザは、パルス繰返し数（１／２）ｘで点火される、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記一対の電力増幅レーザチャンバの出力部に接続され、該一対の電力増幅レーザチャンバからの増幅されたレーザ光パルス出力をレーザ光パルス利用ツールの入力部に誘導し、かつビーム指向及び方向制御部を備えるビーム送出ユニット、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
線狭化モジュールを含み、
前記一対の電力増幅レーザチャンバの第１のチャンバは、２０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数で第１のレーザ出力光パルスビームを生成し、
前記一対の電力増幅レーザチャンバの第２のチャンバは、２０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数で第２のレーザ出力光パルスビームを生成し、
前記第１及び第２の出力光パルスビームを４０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数を有する結合レーザ出力光パルスビームに結合するビーム結合器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第１のレーザ出力光パルスビームは、４０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数で生成され、前記第２のレーザ出力光パルスビームは、４０００Ｈｚ以上の繰返し数で生成される、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
前記第１のレーザ出力光パルスビームは、５０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数で生成され、前記第２のレーザ出力光パルスビームは、５０００Ｈｚ以上の繰返し数で生成される、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
前記一対の電力増幅レーザチャンバの出力部に接続され、該一対の電力増幅レーザチャンバからの増幅されたレーザ光パルス出力をレーザ光パルス利用ツールの入力部に誘導し、かつビーム指向及び方向制御部を備えるビーム送出ユニット、
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
前記一対の電力増幅レーザチャンバの第１のチャンバは、第１の電極対を含んでおり、
前記一対の電力増幅レーザチャンバの第２のチャンバは、第２の電極対を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
毎秒ｘ回充電可能な整流器モジュールをさらに備え、前記整流器モジュールは一対の昇圧変圧器を含み、前記一対の昇圧変圧器は電気的に並列に接続され、前記一対の昇圧変圧器の第１の変圧器の２次巻線は、前記少なくとも２つの圧縮ヘッドの第１及び第２の圧縮ヘッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記主発振器レーザシステムは、第２の電極対を含んでおり、
前記一対の昇圧変圧器の第２の変圧器の２次巻線は、前記少なくとも２つの圧縮ヘッドの第３の圧縮ヘッドに電気的に接続され、
前記第３の圧縮ヘッドは、前記一対の昇圧変圧器の第２の昇圧器の２次巻線と、前記第２の電極対との間に接続された第３の磁気飽和リアクトルスイッチを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
前記第１の圧縮ヘッドは、前記一対の昇圧変圧器の第１の昇圧器の２次巻線と、前記第１の電極対との間に接続された第１の磁気飽和リアクトルスイッチを含んでおり、
前記第２の圧縮ヘッドは、前記一対の昇圧変圧器の第１の昇圧器の２次巻線と、前記第２の電極対との間に接続された第２の磁気飽和リアクトルスイッチを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
前記第１及び第２の磁気飽和リアクトルスイッチのそれぞれは、
１次巻線のための第１のバイアス電流を有する第１の巻線と、
２次巻線のための第２のバイアス電流を有する第２の巻線と、
前記第１の磁気飽和リアクトルスイッチが前記第１のバイアス電流を（１／２）ｘに等しい繰返し数で受け取り、前記第２の磁気飽和リアクトルスイッチが前記第２のバイアス電流を（１／２）ｘに等しい繰返し数で受け取るように、前記第１のバイアス電流からのバイアス電流を、第２のバイアス電流に切り換えるスイッチング回路と、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
第１の整流器モジュールを更に含み、前記第１の整流器モジュールは第１の昇圧変圧器を含み、前記第１の昇圧変圧器は前記少なくとも２つの圧縮ヘッドの第１の圧縮ヘッド及び第２の圧縮ヘッドに電気的に接続された２次巻線を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
第１の圧縮ヘッドに電気的に接続された２次巻線を有する第１の昇圧変圧器を含む第１の整流器モジュールと、
前記少なくもと２つの圧力ヘッドの第２の圧縮ヘッドに電気的に接続された２次巻線を有する第２の昇圧変圧器を含む第２の整流器モジュールと、
を更に有することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
少なくとも２つの線狭化パッケージを更に備え、前記少なくとも２つの線狭化パッケージのそれぞれは第１及び第２の電極対それぞれに光学的に相互接続されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
第１の偏光のレーザ光パルスを実質的に完全に透過し、第２の偏光のレーザ光パルスを実質的に完全に反射する第１の偏光ビーム分割器を含む、前記第１の電極対に整列した線狭化パッケージへの第１の光路と、
前記第１の光路に整列し、前記第１の電極対からのレーザ出力光パルスを前記第１の偏向状態に偏向する第１の空洞窓及び第２の空洞窓と、
前記第２の電極対に整列し、前記第２の電極対からのレーザ出力光パルスを第２の偏向状態に偏向する第３の空洞窓及び第４の空洞窓と、
前記第２の電極対からのレーザ出力光パルスを前記第１の偏光ビーム分割器へ反射するビーム反射器と、
前記第１の偏向ビーム分割器と線狭化パッケージとの間にある第１の偏向機構であって、前記第２の電極対からのレーザ出力光パルスが前記線狭化パッケージに入ったときに第１の偏向状態に偏向し、前記第２の電極対からのレーザ出力光パルスが線狭化パッケージから戻るときに第２の偏向状態に再度偏向する第１の偏向機構と、
前記第１の電極対からのレーザ出力光パルスの出力部にある第２の偏向ビーム分割器であって、前記第１の偏向状態のレーザ出力光パルスについては実質的に完全に透過し、前記第２の偏向状態のレーザ出力光パルスは実質的に完全に反射する第２の偏向ビーム分割器と、
前記第２の電極対からのレーザ出力光パルスを第２の偏向ビーム分割器へ反射するビーム反射器と、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記第２の偏光ビーム分割器で反射された前記第２の電極対からの前記レーザ出力光パルスを前記第１の偏光方向に偏光させる第２の偏光機構、
を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
前記第１及び第２の偏光機構の少なくとも一方は、前記第２の電極対の間で生成された光の有無に応じて前記線狭化パッケージへの前記光路内へ及び光路からディザされるディザ式２分の１波長板である、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
前記第１及びは第２の偏光機構の少なくとも一方は、前記出力レーザ光パルスのパルス繰返し数で変調される励起光学要素である、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
ＭＯＰＡ構成における超高繰返し数ガス放電レーザシステム出力を生成する方法であって、
主発振器レーザシステムから超高パルス繰返し数でレーザ出力光パルスを出力する段階と、
少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバのそれぞれにおいて前記主発振器ガス放電レーザシステムからレーザ出力光パルスを受け取り、前記少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバの数で１を割ったものに等しい前記超高パルス繰返し数の分数であるパルスの繰返しで前記受け取ったレーザ出力光パルスの一部を増幅して超高パルス繰返し数の増幅された出力レーザ光パルスを形成する段階と、ここで、前記少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバの各々は、少なくとも２つの圧縮ヘッドの１つを含み、前記少なくとも２つの圧縮ヘッドは並列に接続されている、
を含むことを特徴とする方法。
前記少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバは、２つの電力増幅レーザチャンバからなることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
前記少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバは、前記主発振器レーザシステムのレーザ出力光パルスに対して直列に配置されていることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
前記少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバの出力を光利用ツールの入力部に誘導し、かつ、前記少なくとも２つの電力増幅レーザチャンバのレーザ光出力部に接続されたビーム送出ユニットにおいて少なくともビーム指向及び方向制御を提供する段階、を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
線狭化モジュールを含み、
前記一対の電力増幅レーザチャンバの第１のチャンバは、２０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数で第１のレーザ出力光パルスビームを生成し、
前記一対の電力増幅レーザチャンバの第２のチャンバは、２０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数で第２のレーザ出力光パルスビームを生成し、
前記第１及び第２の出力光パルスビームを４０００Ｈｚ以上のパルス繰返し数を有する結合レーザ出力光パルスビームに結合するビーム結合器を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
前記第１の一対の電力増幅レーザチャンバは第１の電極対を含み、
前記第２の一対の電力増幅レーザチャンバは第２の電極対を含み、
毎秒ｘ回充電可能な整流器モジュールを備え、前記整流器モジュールは一対の昇圧変圧器を含み、前記一対の昇圧変圧器は電気的に並列に接続され、前記一対の昇圧変圧器の第１の変圧器の２次巻線は、前記少なくとも２つの圧縮ヘッドの第１及び第２の圧縮ヘッドに電気的に接続されており、
前記第１の圧縮ヘッドは、前記一対の昇圧変圧器の第１の昇圧器の２次巻線と、前記第１の電極対との間に接続された第１の磁気飽和リアクトルスイッチを含んでおり、
前記第２の圧縮ヘッドは、前記一対の昇圧変圧器の第１の昇圧器の２次巻線と、前記第２の電極対との間に接続された第２の磁気飽和リアクトルスイッチを含んでおり、
前記第１及び第２の磁気飽和リアクトルスイッチのそれぞれは、
１次巻線のための第１のバイアス電流を有する第１の巻線と、
２次巻線のための第２のバイアス電流を有する第２の巻線と、
前記第１の磁気飽和リアクトルスイッチが前記第１のバイアス電流を（１／２）ｘに等しい繰返し数で受け取り、前記第２の磁気飽和リアクトルスイッチが前記第２のバイアス電流を（１／２）ｘに等しい繰返し数で受け取るように、前記第１のバイアス電流からのバイアス電流を、第２のバイアス電流に切り換えるスイッチング回路と、
を含んでいる、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。