KR101204694B1 - 가스방전 레이저 챔버 개선 - Google Patents

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Abstract

수직벽 및 인접한 바닥벽을 포함하는 내부벽을 포함하는 가스방전 챔버; 내부 수직벽 및 인접한 바닥벽에 인접한 가스흐름 경로를 생성하는 가스 순환 팬; 및 적어도 하나의 메시형 스크린(예컨대, 적어도 2개의 상이한 게이지의 메시형 스크린을 포함하는 복수의 메시형 스크린)을 포함할 수 있고, 하부의 가스흐름 영역에 설치된 인-챔버 더스트 트랩;을 포함하는 고출력의 높은 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원을 포함하는 방법 및 장치가 개시된다. 이 더스트 트랩은 챔버의 내부 바닥벽 및/또는 내부벽의 수직부를 따라 뻗어있을 수 있다. 이 더스트 트랩은 제1게이지를 가진 제1메시형 스크린; 및 제1게이지보다 작은 제2게이지를 가진 제2메시형 스크린;을 포함하고, 제2메시형 스크린은 제1메시형 스크린과 내부벽 사이에 있다. 이 챔버는 챔버의 수직벽 및 바닥벽 중 적어도 하나에 단일-파트 오목부 및 2부분이 서로 각을 이룬 다중-파트 오목부로 이루어진 그룹에서 선택된 복수의 더스트수집 오목부를 포함할 수 있다. 이 더스트 트랩은 챔버의 내부벽 및 메인 절연체의 일부분 사이에 설치된 압력 트랩을 포함할 수 있다. 이 챔버는 소용돌이 제어 포켓을 포함하는 팬 차단기르 가진 크로스 플로우 팬을 포함하는 가스 순환 팬을 포함할 수 있다. 이 챔버는 유연부재, 자동이온화 차단 메카니즘, 프리이온화기 온셋 제어 메카니즘, 및/또는 포커싱 부재를 포함할 수 있는 프리이온화 튜브에의 길쭉한 개구내에 그라운드 로드를 수용하는 프리이온화 튜브를 포함하는 프리이온화 메카니즘을 포함할 수 있다. 이 챔버는 다양한 수의 일반적인 피라미드형 부 재를 포함하고, 다양한 수의 일반적인 피라미드형 부재의 그룹으로 방향진, 그리고 세로축을 따라 그리고 세로축에 횡으로 방향진 복수의 피라미드형 구조를 포함하는 길쭉한 배플 플레이트를 포함한다. 이 챔버 내부에 음향효과는 일 버스트 내에 반복된 패턴으로 또는 랜덤하게 펄스에서부터 펄스까지의 인터-펄스 시간을 변경하기 위해 가스방전의 타이밍으로 인공적인 지터를 도입함으로써 제거될 수 있다.
가스방전 레이저 UV 광원, 가스방전 챔버, 가스 순환 팬, 인-챔버 더스트 트랩

Description

가스방전 레이저 챔버 개선{GAS DISCHARGE LASER CHAMBER IMPROVEMENTS}
본 발명은 2004년 3월 31일에 출원된, 미국 특허출원 S.N 10/815,387, "GAS DISCHARGE LASER CHAMBER IMPROVEMENTS"의 우선권을 주장하고, 예컨대, 집적회로 리소그라피 제조공정내의 집적회로 포토레지스트의 노출을 위한, 높은 출력의, 높은 출력 펄스 반복률의, 높은 안정성의 UV 광원, 예컨대, DUV광의 산출에 사용되는 가스방전 레이저에 관한 것이다.
예컨대, 레이저 가스로서, 플루오르를 사용하는 가스방전 레이저(예컨대, KrF, ArF, F2 가스방전 레이저)는 공지되어 있고, 예컨대, 레이저 가스방전 챔버 내부에 금속성 구성요소와 플루오르의 상호작용으로 인해, 예컨대, 금속 플루오르의 형태의 찌꺼기(debris)를 산출하는 큰 문제점이 있다. 이것은, 특히, 가스방전 중에, 예컨대, 가스방전(방사선을 발생시키는 화학적 및 전기적 현상)을 일으키기 위해 전기 방전이 발생하는 사이에, 전극 내의 금속 재료와 함께 발생할 수 있다. 그러한 가스방전 레이저는, 특히, 선택된 원하는 중심파장 또는 그 근방에서(예컨대, KrF 가스방전 레이저는 약 248nm, ArF 가스방전 레이저는 약 193nm에서) 사용될 수 있다. 이 찌꺼기들은, 시간이 흘러, 그러한 레이저 챔버의 광학 구성요소(예컨대, 챔버 윈도우)에 흡착할 수 있고, 여러 가지 이유(예컨대, 광학 구성요소의 레이저 광의 원치않는 반사, 및/또는 광학 구성요소를 통과하는 레이저 광 전송 차단)로 출력 전력의 감소를 일으킬 수 있다. 이것은, 예컨대, 레이저 챔버 수명 감소를 일으키는, 예컨대, 원치않은 상승된 방전 전압에서 레이저를 작동할 필요성을 유발할 수 있다. 또한, 플루엔스 레벨 및 파장에 의존하는 몇몇 조건 하에서, 그 중에서 특히, 흡착된 찌꺼기는, 예컨대, 높은 플루엔스에서 DUV광 하에서, 광학부재의 통상적인 고장을 더 빨리 유발하는 국부적인 높은 흡수를 광학 부재에 유발할 수 있다. 그러나, 보다 더 중요하게, 흐르는 가스에 혼입된 더스트가, 예컨대, 산란 손실을 일으킨다. 날씨분야에서의 "백시현상"과 유사한 이 현상은 가스방전 레이저의 전극 사이에서 가스방전으로 발생된 광자를 산란시켜, 방전 동안에 여기된 가스 매체내에 충분한 레이징을 발생하기 위해 충분한 양의 광자가 레이저 공진 캐비티 내의 밀러에 도달하지 못하게 한다. 이것은 더스트 함유량이 충분히 높을 때, 주어진 펄스에서 레이징을 전혀 발생시키지 못할 만큼 충분히 중요할 수 있다. 이 현상은 더스트가, 예컨대, 수십억 개의 방전이 측정된 챔버의 라이브에 걸쳐서, 챔버 내에 축적됨에 따라 빈도 및 가능성이 증가하고, 또한, 예컨대, 원하는 출력 레이저 펄스 에너지(도우즈)를 유지하기 위해 일반적으로 챔버 교체를 요구하는, 산업에서 OAS(old age syndrome)이라 불리는 것을 이끌거나, 또는, 적어도 중대한 영향을 끼치고, 또한, 예컨대, 리소그라피 툴 제조자로부터의 증가적으로 요구되는 요구사항에 의하여 발생되는 펄스-투-펄스 파라미터 안정성 요구사항과 같은 다른 요구사항에 의해 영향을 받을 수 있다.
챔버로부터의 입력포트 및 출력포트를 갖추고, 챔버에서 흘러나오는 챔버 가스를 더스트 트랩을 통과시켜 챔버로 되돌리는, 레이저 가스방전 챔버의 외부에 찌꺼기/더스트 트랩을 제공하기 위한 가스방전 레이저 시스템의 기술은 공지되어 있다. 예를 들어, 출원인의 양수인은, 예컨대, 1991년 5월 21일에 발행된, 미국특허 No. 5,018,161, Akins et al, "COMPACT EXCIMER LASER"에 도시된 바와 같은, 그리고, 7000 시리즈 및 XLA 시리즈 레이저에 도시된 바와 같은, 깨끗해진 가스를 윈도우 부분에 공급하기 위한, 예컨대, 발생된 레이저 광에 대한 출력 윈도우 부근에 트랩 흡입구 및 트랩 배출구를 가진, 소위, MFT(금속 플루오라이드 트랩)를 갖춘 솔리드 가스방전 레이저 시스템을 판매했었다. 이러한 외부 트랩은 이러한 레이저 시스템을 이용하는 경제적인 측면에 추가하여 추가 비용 및 전력 소비를 요구하는 정전하가 있을 수 있다. 또한, 1994년 12월 13일에 발행된, 미국특허 No.5,373,523, Fujimoto, "EXCIMER LASER APARATUS"에 레이저 가스방전 챔버의 측면에 외부 더스트 트랩이 도시되어 있다. 2000년 8월 28일에 출원된, 출원 S.N.09/648,630에 기초하여 2003년 5월 27일에 발행된, 미국특허 No.6,570,899, Yabu et al, "GAS LASER DEVICE"는 외부 찌꺼기 트랩의 다른 형태를 도시한다.
또한, 이러한 타입의 외부 트랩은 부피가 크고, 가득 차거나 막히어 교체를 필요로 하거나, 예컨대, 원치않은 OAS 이벤트, 예컨대, 0 또는 낮은 펄스 에너지 레이징을 발생시키는 "더러운" 가스와의 작동의 수 십억의 레이저 출력 펄스("방전")에 걸쳐, 검출되지 않은 작동을 잠재적으로 허용한다. 또한, 이러한 타입의 트랩은, 예컨대, 대역폭 및 파장 안정성, 빔 모양, 및 공간 코히어런스 안정성 등과 같은 것에 결과적으로 해로운 영향을 주는, 방전에서부터 방전까지 변경가능한 방전 시간에 전극 사이에서, 가스 내의 찌꺼기의 존재로 인한 방전에 대한 해로운 영향을 방지하기 위해, 예컨대, 4K 이상의 상승된 반복률, 특히, 6K 및 8K이상의 레벨에서, 충분히 빠르게 레이저 가스방전 챔버 내부에서 순환하는 가스로부터 찌꺼기를 제거하지 못한다.
예컨대, 집적회로 리소그라피 광원의 요구를 만족시키기 위해 필수요소가 된 레이저 출력광 펄스의 중심 파장, 대역폭, 및 도우즈, 그리고 그러한 특성의 안정성과 같은 것에 요구되는 보다 더 엄격한 제어와 함께, 레이저 광 펄스 출력 반복률이 증가됨에 따라, 찌꺼기(예컨대, 순환 가스로부터의 금속 플루오라이드), 및 이와 유사한 것을 효율적이고 신속하게 제거하는 것이 훨씬 더 중요하게 되었다.
전극 사이에, 예컨대, 가스방전 챔버 내의 방전영역 사이에, 가스로부터 찌꺼기를 제거하는 것은 시간에 대해, 다양한 충격계수에 대해, 그리고 다양한 출력광 펄스 반복률에 대해, 챔버 가스에 레이저 출력광 파라미터 요구사항을 만족시키지 못하게 방해하고, 및/또는 안정성을 유지하지 못하게 하는 온도 및 진동을 가하는 매우 높은 팬 모터 속도를 요구한다. 가스 내에 찌꺼기가 많을수록, 성능을 감소시키고, 및/또는 바람직한 교체시기보다 빈번한 교체를 요구하는 광학부재의 고장에 기여하는 광학부재(예컨대, 챔버 윈도우)에 대한 찌꺼기 흡착 확률이 증가될 수 있다. 이러한 이유로, 매우 높은 반복률의 협대역 가스방전 레이저를 위한 개선된 찌꺼기 제거 시스템 및 방법이 필요하다. 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라서, 출원인은 레이저 가스방전 챔버의 가스 순환 흐름 경로내에서 순환 가스로부터 찌꺼기를 제거하기 위해, 부가적이고, 낮은 비용이고, 쉽게 구현되는, 그리고 매우 신뢰성 있는 수단을 제안한다. 또한, 이것은 챔버 윈도우 영역으로 깨끗해진 가스의 공급을 대부분 유지하기 위한 기능을 가진 MFT의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 전극 사이의 가스에 화학적 및 전기적 변화를 산출하는 가스방전 전극 사이에 가스방전 영역의 프리이온화(preionization)를 사용하기 위한 가스방전 레이저 광원의 기술이 공지되어 있다. 전극 사이에 전기 에너지의 각각의 방전은 오실레이터 공진 캐비티, 또는, 예컨대, 메인 오실레이터 파워 증폭기("MOPA") 구성 내에(예컨대, 오실레이터 챔버로부터의 협대역 빔 출력을 증폭시키는 증폭 챔버 내에) 레이저 광 방출 및/또는 증폭을 일으킨다. 프리이온화는 가스방전 영역 근처에 위치한 적어도 하나의 프리이온화 튜브와 함께, 예컨대, 출원인의 양수인에 의해 판매되는 레이저 내에서 수행될 수 있다. 이 이온화 튜브는, 예컨대, 코로나 방전을 통해, 전극 사이의 가스 내에 전기방전의 온셋을 돕고, 전극 사이의 가스 내에 포토이온화를 통해 전자를 생성하는 UV 및 X-레이 방사선을 방출한다. 출원인은 대부분의 전자가 가스방전 영역이 아니라, 프리이온화 튜브의 영역 내에 형성되기 때문에, 가스방전 영역 내에 포토이온화가 이상적인 경우보다 적음을 판단했다. 출원인은 전자분포의 그러한 공간적 불균일함이 레이저 출력 펄스의 일 버스트 내에서, 특히, 초반에 에너지 안정성에 대한 역효과에 기여함을 믿는다. 그러므로, 출원인은, 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라, 프리이온화의 개선을 위한 특정 방법 및 장치를 제안한다. 출원인은 프리이온화를 위한 많은 다른 개선도 제안한다.
또한, 예컨대, 가스 순환 팬으로부터 가스방전 챔버를 통해 전달되고, 산출 되는 음향 파면의 다양한 소스에 의해 발생될 수 있고, 방전 영역 내에 방전의 바람직한 형태(예컨대, 방전의 수평 또는 수직 축 내의 균일성)를 방해할 수 있는 레이저 내의 음향 효과는 공지되어 있다. 출원인은, 여기서, 예컨대, 방전 형상에 그러한 유해한 영향의 대부분을 감소시키거나 제거하기 위한 방법을 제안한다.
가스방전 레이저의 작동에 직면한 다른 문제점은, 특히, 예컨대, 리소그라피 광원에 대한 요구사항이 더 좁은 대역폭, 대역폭 안정성, 및 방전-투-방전 중심 파장 안정성, 방전-투-방전 파워(도우즈) 안정성, 또는 적어도 일 버스트의 방전 내의 복수의 방전에 걸친 평균 파워(도우즈) 안정성을 요구할 때, 예컨대, 챔버내에의 방전-투-방전 반복가능성에 영향을 주는 음향효과가 있다. 반복가능성에 대한 그러한 요구사항은 필수적으로 정확하게 동일한 가스방전 조건을 요구한다. 상술한 가스 찌꺼기 함유량의 변동가능성과 더불어, 변동가능성의 다른 가능한 원인, 예컨대, 가스방전 챔버 내에 음향 변동의 2개의 주요 원인으로 후속 방전의 전체 길이에 실질적으로 영향을 주기 위해 방전의 세로축에 대해 전체적으로 정렬되고 후속 방전과 함께 제시간에 방전되어 뒤로 반사되는 이전 방전에 의해 발생되는 음향파, 및 가스 순환 팬의 회전 및 내부의 진동으로부터 발생된 충격파가 있다.
본 발명의 일 실시예의 태양에 따라서, 출원인은 높은 반복률(예컨대, 4KHz 이상)이고, 고출력(예컨대, 40W 이상)이며, 협대역(예컨대, ArF 레이저에 대해 "FWHM"(full width half max)에서 0.25pm 이하의 대역폭, 그리고 ArF 레이저에 대해 1.2pm E95% 이하이고, KrF 레이저에 대해 0.35pm FWHM 이하이고, 1.5pm E95% 이하)인 레이저 광원에 유해한 영향을 감소하기 위한 특정 방법 및 장치를 제안한다. 상기 내용과 함께, 요구사항, 예컨대, 밀한 라인 대해, 더 엄격한 도우즈 안정성(예컨대, ±0.3%), 그리고 절연된 라인에 대한 것보다 더 작은 파장 안정성(예컨대, 약 ±0.1pm 3σ), 및 대역폭 안정성(예컨대, 약 ±0.05pm FWHM 3σ), 이들 모두는, k1의 결과적인 감소와 함께 피처 크기("임계치", "CDs")가 계속 감소됨에 따라, 증가하는 스루풋 및 도우즈 요구사항과 함께 훨씬 더 엄격한 요구사항이 될 것이다.
개시된 방법 및 장치는 고출력의, 높은 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원을 포함하고, 이 UV광원은 수직벽 및 인접한 바닥벽을 포함하는 내부벽을 포함하는 가스방전 챔버; 내부 수직벽 및 인접한 바닥벽과 인접한 가스 흐름 경로를 생성하는 가스 순환팬; 및 내부벽을 따라서, 하부의 가스 흐름 영역에 배치된, 적어도 하나의 메시형 스크린(예컨대, 적어도 2개의 다른 게이지의 메시형 스크린을 포함할 수 있는 복수의 메시형 스크린)을 포함할 수 있는 인-챔버 더스트(dust) 트랩;을 포함할 수 있다. 이 더스트 트랩은 챔버의 내부 바닥벽 및/또는 내부벽의 수직부를 따라 뻗어 있을 수 있다. 이 더스트 트랩은 제1게이지를 가진 제1메시형 스크린; 및 제1게이지 보다 더 작은 제2게이지를 가진 제2메시형 스크린;을 포함하고, 제2메시형 스크린은 제1메시형 스크린과 내부벽 사이에 있다. 이 챔버는 서로에 대하여 각을 이룬 2부분을 포함하는 다중파트 오목부, 및 단일파트 오목부를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있는, 수직 내부벽 및 챔버의 바닥벽 중 적어도 하나에 복수의 더스트수집 오목부를 포함할 수 있다. 이 더스트 트랩은 챔버의 내부벽과 메인 절연체의 일부분 사이에 위치한 압력 트랩을 포함할 수 있다. 이 챔버는 소용돌이 제어 포켓을 포함할 수 있는 팬 차단장치를 가진 크로스 플로우 팬을 포함하는 가스순환 팬을 포함할 수 있다. 이 챔버는 유연부재, 자동 프리이온화 차단 메카니즘, 프리이온화 개시 제어 메카니즘, 및/또는 포커싱 부재를 포함할 수 있는 프리이온화 튜브 내의 길쭉한 개구 내에 그라운드 로드를 수용하는 프리이온화 튜브를 포함하는 프리이온화 메카니즘을 포함한다. 이 챔버는 다양한 수의 전체적으로 피라미드형인 부재를 포함하고, 다양한 수의 전체적으로 피라미드형인 부재의 그룹으로 방향진, 그리고 세로축을 따라 그리고 세로축에 횡으로 방향진 복수의 피라미드형 구조를 포함할 수 있는 길쭉한 배플 플레이트(baffle plate)를 포함할 수 있다. 또한, 이 챔버 내에서 음향 공진은 랜덤하게 또는 일 버스트 내의 펄스에서부터 펄스까지의 반복된 패턴으로 인터-펄스 기간을 변경하는 레이저 방전의 타이밍으로 인공 지터를 도입함으로써, 감소될 수 있다.
도 1은 가스방전 레이저 챔버에서 산출된 레이저 출력 광 빔의 광학적 축을 횡단하는 단면으로, 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 가스방전 레이저 챔버의 단면의 부분적인 개략도이다.
도 2A-D는 인-챔버 찌꺼기 캐칭 및 홀딩을 채용한 본 발명의 일 실시예의 태양을 도시한다.
도 3A-C는 인-챔버 찌꺼기 캐칭 및 홀딩을 채용한 본 발명의 다른 실시예의 태양을 도시한다.
도 4는 인-챔버 찌꺼기 캐칭 및 홀딩 관한 본 발명의 일 실시예의 태양을 개략적으로 도시한다.
도 5는 인-챔버 찌꺼기 캐칭 및 홀딩에 관한 본 발명의 다른 실시예의 태양을 개략적으로 도시한다.
도 6A-C는, 예컨대, 도 3A-B에 도시된 본 발명의 일 실시예의 보다 더 상세한 태양을 도시한다.
도 7은 음향 공진 감소를 위한 본 발명의 일 실시예의 태양을 도시한다.
도 8-8B 및 도 9 및 10은 개선된 프리이온화 그라운드 로드 구조에 관한 본 발명의 일 실시예의 태양을 도시한다.
도 11-13은 개선된 프리이온화 및 인-챔버 찌꺼기 캐칭 및 홀딩에 관한 본 발명의 일 실시예의 태양을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 배플 플레이트를 도시한다.
도 15는 개선된 프리이온화에 관한 볼 발명의 일 실시예의 태양을 도시한다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 가스방전 레이저 시스템의 가스방전 챔버(20)가 도시되어 있다. 챔버(20)는 챔버 내부(26)를 형성하고, 적합한 수단에 의해(예컨대, 볼트로 조임으로써) 서로 연결된 챔버 상반부(22) 및 챔버 하반부(24)로 이루어질 수 있다. 또한, 챔버 상반부(22) 및 챔버 하반부(24)는, 예컨대, 챔버 내부 수직벽(28)을 형성하고, 챔버 하반부(24)는 챔버 내부 수평바닥벽(29)을 형성한다.
또한, 챔버(26)내에는, 그 사이에 가스방전 영역(34)을 형성하는 마주한 2개의 길쭉한 전극(캐소드(30) 및 애노드(32))을 포함하는, 예컨대, 가스방전 시스템이 포함되고, 여기서, 캐소드(30)와 애노드(32)에 걸쳐 있는 충분한 전압에 응답하여, 길쭉한 방전 영역(34)에서, 전극 사이에 가스는 도전되고, 특정 화학적 및 전기적 반응이 전극(30, 32)의 세로축으로 전체적으로 정렬된 출력 레이저 광 펄스의 광학적 축을 따라 광학적으로 다이렉팅된 특성 중심파장 또는 그 근방에서 방사선의 산출을 일으키는 방전의 이온화된 플라즈마를 일으킨다.
또한, 챔버(26)내에는, 예컨대, 적합한 유전재료(예컨대, 세라믹 재료)로 만들어질 수 있는, 예컨대, 애노드 지지부(36), 및 적합한 도전성 재료(예컨대, 황동)로 만들어질 수 있는 에노드 지지바(38)가 설치될 수 있다. 이 애노드는, 예컨대, 커먼 전압(예컨대, 그라운드 전압)으로 유지된 챔버 바닥(24)과 함께, 챔버 최상부(22)와, 복수의 흐름 리턴부(46)를 통해, 챔버 상반부(22)에 연결될 수 있다.
캐소드(32)는 메인 절연체(44)를 통과하는, 예컨대, 고전압 피드쓰루(42)에 의하여, 예컨대, 전기방전 고전압 피드쓰루 어셈블리(40)와 연결될 수 있다. 메인 절연체(44)는 캐소드를 챔버 상반부(22)로부터 전기적으로 절연되도록 유지한다.
또한, 챔버 내부(26)에는, 예컨대, 캐소드(30) 부근에, 예컨대, 프리이온화기(50)가 설치될 수 있다. 프리이온화기(50)는 적합한 도전성 재료(예컨대, 도 7, 11, 및 12에 보다 상세히 나타난 황동)로 만들어질 수 있는 그라운드 로드(52)를 포함할 수 있고, 적합한 유전재료(예컨대, 세라믹)로 만들어질 수 있는, 예컨대, 속이 빈 실린더형의 프리이온화기 튜브(54) 내부에 실질적으로 둘러싸일 수 있다. 프리이온화기(50)는 캐소드(30) 및 애노드(32), 및 방전 영역(34)의 세로중심축을 따라 일반적으로 평행한, 예컨대, 실린더형의 중심축을 가질 수 있다. 프리이온화기는, 작동에 있어서, 캐소드(34)와 그라운드 로드(52)사이의 전위차를 기초로 기능한다. 또한, 프리이온화기(50)는 도 11 및 12에 보다 더 상세히 도시되어 있고, 실질적으로 프리이온화기(50)의 길이를 따라 또는 실질적으로 최소한 캐소드(30)의 전체 길이를 따라 프리이온화기(50)와 메인 절연체(44) 사이의 공간에 장착되어 있고, 그리고 캐소드(30)와 전기적으로 접촉한 도전성 심(56, shim)사이의 전위차로 인해 작동할 수 있다.
또한, 가스방전 챔버(26)내에, 예컨대, 일반적인 실린더형의 크로스 플로우 팬(60)일 수 있는, 예컨대, 가스 순환 팬(60)을 포함하는, 예컨대, 가스 순환 시스템이 설치될 수 있다. 이 팬(60)은 연속적인 가스방전 사이에, 예컨대, 이온화된 입자 및 찌꺼기, 및 고갈된 F2를 함유한 가스를 방전 영역으로부터 제거하기 위해, 후속 가스방전에 앞서, 예컨대, F2를 함유한, 예컨대, 프레시 가스를 방전 영역에 보충하기 위해, 예컨대, 도 1의 단면도에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원형으로, 챔버 내부(26)의 가스를 순환하기 위하여 설치된다. 또한, 이 가스 순환 시스템은, 예컨대, 방전 및 팬(60)의 작동에 의해 가스에 부가된 열을 제거하기 위해 전체적으로 원형인 가스 흐름 경로에 복수의 열 교환기(70)를 포함할 수 있다.
또한, 이 가스 순환 시스템은 각각 열 교환기(70)를 향하는 방전 영역(34) 외부의 가스 흐름 경로, 및 방전 영역(34)으로 최종 팬(60)의 흡입구 및 팬(60)의 출력부에서부터 방전 영역(34)까지, 일반적인 원형을 이루도록 설치된 복수의 굴곡진 배플(80), 및 흐름 다이렉팅 베인(62)을 갖출 수 있다.
또한, 이 챔버(26)는 본 발명의 실시예의 태양이 가능한 MFT를 대체하기 위한 목적이지만, 공지된 바와 같은 금속 플루오라이드 트랩(90)을 가질 수도 있다.
또한, 이 챔버 내부(26)에 챔버(20)의 바닥(24)의 수평바닥 내부벽(29)을 따라, 예컨대, 더스트 트랩(100)이 설치될 수 있다. 더스트는 찌꺼기의 다양한 형태, 예컨대, 대부분 가스 순환과 함께 순환하고 육안으로 보았을 때 더스트 또는 보풀과 같은 금속 플루오라이드 물질을 의미함이 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예의 태양을 따른 이 더스트 트랩(100)은 도 2A-D에 예로서 도시되어 있다. 예컨대, 도 2A-D에 도시된 바와 같이, 이 더스트 트랩(100)은 적어도 하나의 메시형 부재, 예컨대, 제1게이지(예컨대, 1mm의 개구 및 제1피치, 예컨대, 1mm의 간격을 가지고)를 구비하고, 적합한 금속재료(예컨대, 황동)로 만들어진 수직 메시부재(102a) 및 수평 메시부재(102b)로 이루어진 와이어 메시(102)를 포함할 수 있다. 각 와이어는, 예컨대, 100um의, 예컨대, 와이어 게이지(즉, 직경)을 가질 수 있다. 메시형 수평 메시부재(102b) 및 수직 메시부재(102a)는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라 도시된 직방형의 메시 개구를 형성할 수 있으나, 임의의 적합한 메시형 모양, 예컨대, 삼각형 및/또는 정방형이 채용 가능함이 이해될 수 있을 것이다.
또한, 이 더스트 트랩(100)은 제1메시형 부재(102)와 유사한 제2메시형 부재(104)를 포함할 수 있으나, 제2메시형 부재(104)는 제1게이지 및 피치(예컨대, 100um의 개구 및 100um의 간격)보다 작은 제 2 게이지 및 피치를 포함한다. 또한 제2메시형 부재(104)는 각각의 와이어 게이지, 예컨대, 10um의 직경을 가지고 임의의 가능한 적합한 형상의 메시 개구(108)를 형성하는 수평 메시 와이어(104b) 및 수직 메시 와이어(104a)를 가질 수 있음이 이해될 수 있을 것이다. 제1 및 제2 메시형 부재(102, 104)는 다른 형상의 메시 개구를 가질 수 있다. 또한, 상이한, 예컨대, 게이지, 피치 및 개구형상, 및 와이어 게이지 크기를 가진 2이상의 상이한 메시형 부재를 가지는 것이 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라 가능하다.
도 2C-D에는, 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 메시형 부재(예컨대, 102, 104)의 많은 가능한 배열 중 2가지가, 예시의 방법으로써, 도시되어 있다. 도 2C에서, 일반적으로 동일한 두께이지만, 예컨대, 게이지, 와이어 게이지 크기, 개구형상 등이 상이한 메시형 부재(102, 104)가 서로의 위에 층을 이룬, 예컨대, 4 층 실시예인, 실시예를 도시하고 있다. 또한, 도 2C에 도시된 바와 같이, 각각의 메시형 부재(102, 104)는 상기 언급된 내용에 관하여 하나 이상의 다른점을 가질 수 있거나, 또는, 예컨대, 6층 실시예에서, 예컨대, 매 세번째 층이 반복될 수 있는 패턴일 수 있음이 이해될 것이다. 즉, 더스트 트랩(100)은 서로 다른, 예컨대, 개구의 크기가 더 좁은 처음의 3층, 및 처음의 3층이 반복된 다음의 3층을 가진, 예컨대, 6층으로 이루어질 수 있다. 또한, 더스트 트랩(100)은 예컨대, 상술된 바와 같은 처음의 3층만으로 이루어질 수도 있음이 이해될 것이다.
도 2D에는, 본 발명에 따른 대안의 실시예의 태양이 도시되어 있다. 도 2D에서, 수직방향(도 2D에 도시된 방향)으로 다른 두께의 메시형 부재(예컨대, 102, 104)가 더스트 트랩(100')를 형성하기 위해 층 지어진 실시예가, 예시의 방법에 의해 도시되어 있다. 다양한 두께에 대해 언급하지 않은 상술한 태양에서, 도 2C와 같이, 다양한 메시형 부재(102, 104)는 같은 두께이거나 서로 다른 두께일 수 있음이 이해될 것이다. 도 2D에 도시된 바와 같이, 더스트 트랩(100')은 두꺼운 메시형 부재(102), 및 부가적인 두꺼운 메시형 부재(102)의 최상부에 설치된 2개의 대안의 얇은 메시형 부재(104)를 포함할 수 있다. 편의를 위해, 도 2D에 도시된 두꺼운 메시형 부재는 도 2A에 도시된 메시형 부재(102)보다 더 크게 도시되어 있으나, 이것은 필수적인 것이 아니며, 도 2D에 도시된 하나 이상의 더 두꺼운 메시형 부재가 더 작은 게이지 및/또는 피치, 및/또는 와이어 게이지 크기일 수 있음이 이해될 것이다.
도 3A-C에는 더스트 캐쳐/수집기 부재(예컨대, 130, 132, 및 134)가, 예컨대, 챔버(20)의 내부벽(28, 29)내에 형성될 수 있는 본 발명의 일 실시예의 태양이 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라서, 부재(130, 134)는 제1부분(130a, 134a), 및 각각 제1부분(130a, 134b)로부터 기울어진 방향으로 뻗은 제2부분(130b, 134b)로 이루어지고, 이 부재(132)는, 예컨대, 챔버(20)의 벽(28, 29)의 각각 형성된 단일부분만 가질 수도 있다.
도시된 바와 같이, 도 3C에는 더스트 캐쳐/수집기(예컨대, 130, 132)가, 예컨대, 도 3C의 최상부에서부터 바닥으로의 흐름과 함께, 예컨대, 챔버(20)의 벽(예컨대, 벽(28))을 따라 랜덤한 크기, 위치, 및 방향일 수 있다는 사실이 개략적으로 도시되어 있다. 예를 들어, 2피스 캐쳐/수집기(130)는 예컨대, 벽(28)을 따라 다른 높이(예컨대, 바닥(29))일 수도 있음을 이해될 것이다.), 수평으로(페이지에 수평인 도 3C에 도시된 방향으로) 다른 폭을 가지고 설치될 수 있고, 그리고, 예컨대, 대각선으로 향할 수도 있다. 또한, 흐름은 여전히 도면의 최상부에서 하부로이고, 그러나 도 3C에 도시된 90도(또는, 예컨대, 45도)의 각으로 개구(130, 132)에 입사하도록, 도시된 캐쳐/수집기(130, 132)와 함께 회전되는 도시된 벽(예컨대, 벽(28))이 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라 가능함이 이해될 것이다. 또한, 단일피스(132) 및 2피스 캐쳐/수집기(예컨대, 130)의 혼합사용의 가능성이 도시되어 있다.
도 3B에는, 예컨대, 더스트 트랩(100)이 더스트 캐처 및 수집기 부재(예컨대, 132, 134)와 결합될 수 있는 본 발명의 일 실시예의 태양이 도시되어 있다. 도 1은 더스트 트랩(100)이, 예컨대, 수평(도시 목적으로 도 1에 도시된 방향)으로 뻗어있는 챔버의 바닥(29)에 놓여지는(또는 적합하게 부착되는) 본 발명의 일 실시예의 태양을 도시하고, 도 5는 더스트 트랩(100'')이 챔버(20)의 수직측면벽(28) 및 바닥벽(28)을 따라 배치된 본 발명의 일 실시예의 태양을 도시한다.
작동에 있어서, 상술된 더스트 수집기/트랩은 가스 순환을 위해 챔버 내부(26) 에 실질적인 임피던스 증가 없이 가스 흐름 내의 찌꺼기의 평형 입자농도를 최소화하는 효과가 있다. 이것은 더 높은 가스방전 반복률(예컨대, 4KHz이상)에서 송풍기 마모(예컨대, 더 고속에서 마모를 견디는 것), 및 과도한 진동으로 인한 최종적인 송풍기 교체에 대한 요청, 뿐만 아니라 송풍기 파워 및 열 축적이 중대한 성능문제이기 때문에 중요하다. 또한, 수집기/트랩은 팬이 온 및 오프 기간을 통 해 주기를 이루고, 주기적으로 흐름을 재개하는 가스 흐름 패턴을 변경함으로써, 작동에 도움을 얻는다. 챔버의 벽을 따라 및/또는 벽 내부에, 수집기(예컨대, 130, 132, 및 134) 및/또는 트랩(예컨대, 100, 100', 및 100'')의 작동에 있어서, 그 밖의 매끄로운 벽을 따른 경계 흐름 영역, 경계층 흐름에서 필수적으로, 찌꺼기(소위, 더스트)의 입자는 벽내의 개구(예컨대, 130, 132, 및 134) 및/또는 더스트 트랩(예컨대, 100, 100', 및 100'') 내의 메시형 부재로 가속되고, 일단 입자가 내부로 들어오면, 반드시 챔버 내부(26)의 가스 흐름으로 되돌아갈 수 없는 그러한 방법으로 분리된다. 예를 들어, 일단 입자가 트랩(100, 100', 및 100'')의 메시형 부재 내부(예컨대, 최외층의 메시형 개구)로 들어오면, 그 입자는, 예컨대, 소용돌이 흐름에 의해 느려지거나, 그렇지 않으면, 그 후에 각각의 연속된 메시형 층에서 더 느려져, 그 입자는 메시형 구조 내에 남게 된다. 또한, 출원인은 그러한 흐름은, 예컨대, 연속된 내부 메시층의 방향에서 입자를 가속하는 흐름 방향에, 예컨대, 수직인, 예컨대, 메시내의 와이어 주변에, 생성될 수도 있음을 예측한다.
이러한, 소위, 경계층 효과는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라 출원인에 의해 이점을 갖는다. 이 더스트 트랩(100, 100', 및 100'')에 관하여, 도 4에 비례적이지 않고 매우 개략적으로 도시된 바와 같이, 예컨대, 흐름(120)이 있는 경계층내의 메시형 부재(예컨대, 102)의 개구(예컨대, 106)는, 찌꺼기가 흐름(124)의 밖으로 떨궈지는 기회가 있고, 적절하다면, 아래의 메시형 부재층 내의 개구(예컨대, 108)를 통과하여, 더 아래의 메시형 부재층(예컨대, 102) 내의 개구(예컨대, 106)에 의해 형성된 포켓에 수집된다. 출원인은 가스 순환 경로의 경계 부근의 경계층에서의 흐름은, 도 4에 도시된 바와 같이, 노출된 개구(예컨대, 106)로 찌꺼기가 들어갈 만큼 충분히 느리고, 침전(124)을 형성하는, 예컨대, 소용돌이 흐름(122)을 일으킬 만큼 충분히 빠르다고 믿는다.
도 6A-C에는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 더스트 트랩(100-100')의 작동이 도시되어 있다. 상술된 일반적인 원형의 순환 경로에서의 가스 순환은 슬롯 사이에 방전 영역을 적절하고 바람직하게 청소하기 위해 필요한, 방전 영역을 통과하는 가스 흐름의 필수양에 의해서 결정되는, 예컨대, 순환 경로의 단면내의 포인트에서 측정되고, 상대적으로 높은 초당 수십 미터의 속도임을 유체역학 분야의 당업자들은 이해될 것이다. 가스가 순환하는 컨테이너의 경계(예컨대, 벽(28, 29))으로 더 접근하여, 경계부재(예컨대, 내부 벽(28, 또는 29))의 표면에서 흐름의 프로파일이 0 또는 거의 0이 될 때까지, 경계부를 따른 가스의 이동에 대한 마찰로 인해, 가스 흐름은 느려진다.
도 5에는 더스트 트랩(100'')이 벽(예컨대, 챔버 내부(26)의 바닥벽(29), 및 벽(28))을 따라 놓여진 본 발명의 일 실시예의 태양이 도시되어 있다.
출원인은 비교적 짧은 동작시간 후에, 가스 순환 경로 내에 레이저 가스와 함께 순환되는 부유 찌꺼기는 더스트 수집기(예컨대, 챔버(20)의 바닥의 더스트 수집기(100))내에 반드시 모두 수집되고, 그 후에 상당량이 가스 순환 흐름 경로로 이동하거나 흩어지지 않음을 알았다. 과거에, 출원인은 더스트가 챔버 바닥에 침전되려는 경향은 있으나, 다양한 음파, 다른 충격파 및 진동성 교란에 의해 주기적으로 더스트가 혼입되거나, 또는 가스 순환 경로로 상당량이 되돌아갈 것이라고 생각했다. 출원인은 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 더스트 트랩(예컨대, 100, 100', 및 100'')은 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 더스트 트랩(예컨대, 100, 100', 및 100'')에 수집된 더스트의 재혼입을 실제로 제거한다는 것을 알게 되었다.
유사하게, 캐쳐 및 수집기 부재(130, 132, 및 134)는, 예컨대, 도 6A-C에 도시된 바와 같은 유사한 방법으로, 예컨대, 도 3B에 도시된 바와 같이, 더스트 트랩(100, 100', 및 100'')과 결합되거나, 또는 단독으로 작동됨이 믿어진다. 흐름(150), 예컨대, 경계층 흐름(154)으로부터 챔버(20)의 벽(예컨대, 28, 29)의 개구(130, 132, 및 134) 내부로의 소용돌이 흐름은 더스트의 침전(156)을 일으키고, 특히, (130) 및 (134)와 같은 형상에서, 다음의 이동을 방해 또는 방지한다. 또한, 개구(132, 예컨대, 챔버 내부벽(28, 29)의 기본적인 홈)는 단면이 다른 형상일 수 있고, 개구(130, 132, 및 134)는 수평 및/또는 수직적으로 불균일한 크기이고 불균일하게 배치될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 개구(예컨대, 130, 132, 및 134)는 벽(예컨대, 28, 29)과 이격된 플레이트내에 형성될 수도 있고, 각각의 벽(예컨대, 28, 29)에, 예컨대, 볼트에 의하여, 부착될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 더스트 수집기(예컨대, 100, 100', 및 100'')는, 예컨대, 각각의 메시형 부재를 지지하거나, 또는 메시 자체를 지지하는 프레임(도시되지 않음)을 통해, 메시형 부재의 둘레에, 각각의 벽에 볼트로 고정될 수 있다.
도 7에는, 팬에 대한 차단기로서 작동하는 부재, 예컨대, 애노드 지지부(36)가 그 내부에 포켓(200)이 형성된 본 발명의 일 실시예의 태양이 도시되어 있다. 이 포켓은, 예컨대, 흐름의 주어진 양에 대해 팬을 가로지르는 보다 더 큰 압력 강하를 허용하는 팬 소용돌이의 위치 제어를 개선함으로써, 예컨대, 챔버(26)내의 흐름 효율을 개선하기 위해 설치될 수 있다. 이것은 방전 사이에, 전극 사이에, 프레시 가스 보충의 효율성을 증가시키는 한편, 동시에, 상술된 소용돌이 제어없이 팬 압력 강하를 상승시키기 위해, 예컨대, 소용돌이에서 발생되고, 팬 작동 및/또는 증가된 팬의 진동으로부터의(예컨대, 더 고속으로 인한) 음향 효과를 상당히 감소시킬 수 있다.
또한, 도 7에는 하부의 가스 흐름 영역에, 예컨대, 메인 절연체(42)와 챔버의 상반부(22)사이에 형성된 포켓 내에, 트랩 포켓(282)을 형성하는, 예컨대, 트랩(280)에 설치된 더스트 트랩의 부가적인 실시예가 도시된다(또한, 도 11 및 12에 도시된다). 이 실시예에서, 이 더스트 트랩(280)은 챔버 내부(26)의 방전 영역(34)의 세로축을 따라 메인 절연체(42)의 세로축으로 뻗은 확장부의 대부분 또는 전체를 따라, 도면에 도시된 바와 같이, 메인 절연체(42)의 날개 사이에 피팅될 수 있는 일반적인 U형의 벌집구조일 수 있다. 가스 압력 및 순환은 이 구조(280)를 향하여 더스트를 이동시키려할 것이고, 일단 더스트가 벌집형 개구를 통해, 예컨대, 포켓(282)으로 이동하고나면, 더스트가 가스 흐름으로 되돌아가기 위해 벌집형 구조(280)를 통과하여 되돌아가기 힘들 것이다.
도 8-8B에는, 주지된 바와 같은, 예컨대, 아크 방지 목적을 위한, 그라운드 로드의 길쭉한 두꺼운 부분(180), 및 두꺼운 부분(180)의 양 끝단에의 그라운드 로드의 얇은 부분(182)을 포함할 수 있는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 프리이 온화 그라운드 로드(54)가, 부분적으로 절단되어, 도시되어 있다. 그라운드 로드는, 예컨대, 각각의 챔버 벽에 피팅된 그라운드 로드 마운팅으로 삽입될 수 있는 커넥팅 핀과 같은, 예컨대, (도시되지 않은) 일 세트의 나사에 의해 지지되는 끝단부(210)를 가질 수 있다. 그라운드 로드(54)의 한 끝단은 마운팅 플랜지(214)를 가질 수 있다. (도 8에서 2개가 도시된) 하나 이상의 세로축으로의 유연부재(216)는 프리이온화기 세라믹 튜브(52)의 내부에 피팅되기 위한 형상 및 크기로, 그라운드 로드(54)의 끝단에 설치될 수 있다(도 8A 및 B에 도시된다). 또한, 이 유연부재(216)는 도 8A, 및 도 8A의 8B-8B 라인을 따른 도 8B의 단면에 도시된, 예컨대, 복수의 슬롯(218)을 포함한다. 이 슬롯(218)은 출원인이 프리이온화 튜브의 끔찍한 고장의 원인으로 밝혀낸 그라운드 로드(54)내의 밴딩 토크를 일으키지 않고, 그라운드 로드의 열응력 또는 다른 원인에 의한 그라운드 로드(54)에의 압축응력 하에서 압축되는 아코디언 같은 형태로 설치된다.
도 9 및 10에는, 그라운드 로드(54)의 하나 이상의 얇은 부분(260)이 프리이온화 튜브(52) 내부에 피팅되기 위한 크기의 비교적 유연한 신축성 부재(250)로 형성되는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른, 도 8-8B에 도시된 것과 유사한, 그라운드 로드(54)에 대한 대안의 실시예가 도시되어 있다. 이 유연부재(250)는 복수의 세로축으로 뻗은 부분(252), ㄱ자 결합부(254), 및 그 뒤에 뻗은 부분(256)을 포함할 수 있다. 이 유연부재(250)는 이 유연부재(250)의 S형 밴딩을 형성하기 위해, 그라운드 로드(54)의 얇은 부분(260)을 더 작은 두께 직경으로 기계가공하고, 그 얇은 부분의 더 얇아진 부분을 구부림으로써, 형성될 수 있음이 이해될 것이다. 이 유연부분은, 또한, 그라운드 로드(52)로의 밴딩 모멘트를 일으키지 않고, 세로축 방향으로 압축이 가능하게 할 것이다.
도 11에는, 저항(292) 및 콘덴서(294)의 RC 네트워크를 포함하는 프리이온화 차단회로를 포함하는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 프리이온화 컨트롤 시스템(290)이 도시되어 있다. 출원인은 일 버스트 모드내의 상술된 타입의 가스방전 레이저의 작동에 있어서, 프리이온화의 특정 레벨은 버스트 내의 처음 몇 펄스 동안에 필수적이지만, 그 버스트의 나머지 동안에 그 레벨을 유지한다면, 실제로 바람직한 레이저 광원 작동에 해로울 수 있다는 것, 예컨대, 버스트 내의 처음 몇 펄스 후에, 원하는 DUV 광을 산출하는데 해로울 수 있다는 것을 알았다. 그리하여, 프리이온화 컨트롤러의 RC 네트워크(290)는 (296) 및 그라운드에서, 즉, 애노드(32)의 전위, 프리이온화 그라운드 로드(54) 사이에 저항(292)과 병렬로 연결될 수 있는 커패시터(294)를 충전하기 위한 시간을 조절한다. 애노드의 전위로의 그라운드 로드(54) 연결은 출원인의 양수인에 의해 판매되는 현 레이저 내에 통상적인 전기적 접촉을 이루고, 그라운드 로드(54)와 애노드(32)사이에 RC 네트워크(290)을 삽입하고, 챔버 몸체(예컨대, 챔버 상반부(22))에 연결로부터 그라운드 로드(54)를 절연함으로써, 이루어질 수 있다.
작동에 있어서, 그라운드 로드(54)는 우선 저항(292)을 통해 그라운드와 연결됨이 이해될 것이다. 그러나, 시간에 대하여, 캐소드(30)가 버스트 내의 연속적인 펄스 동안에 높은 전압을 연속적으로 일으킬 때, 버스트 내의 일부 포인트에서 커패시터(294)와 캐소드(30)사이의 전위차는 캐소드(30)와 프리이온화기(50)의 그 라운드 로드(54)사이의 전위차가 그 버스트 동안에 더 이상 코로나 방전을 발생할 수 없는 그러한 전위차가 될 때까지, 커패시터(294)는 RC 네트워크(290)의 선택된 시간상수에 따라 충전될 것이다. 버스트와 버스트 사이에, 저항(292)은 커패시터(294)상의 모든 또는 실질적으로 모든 전하가 그라운드로 빠져나가고, 그라운드 로드(54)가 후속 버스트를 기다리는 그라운드에 효과적으로 연결되도록 하는 값으로 선택될 수 있다.
또한, 명료함을 위해, 하나의 프리이온화 튜브(50)가 도 11에 도시되어 있으나, 2개의 그러한 프리이온화 튜브(50)가 하나는 상술된 프리이온화 제어 회로(290)를 가지고, 다른 하나는, 예컨대, 그라운드에 직접적으로 연결되어 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러므로, 작동에 있어서, 예컨대, 이 프리이온화기는 모든 버스트에 걸쳐 하나의 프리이온화기와 같이 계속 작동할 것이다. 이러한 방법으로, 예컨대, 프리이온화는, 예컨대, 그 버스트 내에 전체 펄스의 수, 충격계수에 따라 변할 수 있고, 일 버스트의 초반에, 예컨대, 일 버스트 내의 처음 몇 펄스 동안, 예컨대, 방전의 양 측면에서, 예컨대, 높은 전자밀도에서, 또는 그렇지 않으면, 그리고, 그 버스트 내의 나머지 펄스 동안에 더 낮은 전자밀도로 만들어질 수 있다.
도 12에는 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 개선된 프리이온화기(50)가 도시되어 있다. 이 개선된 프리이온화기(50)는 프리이온화기(50)의 중심세로축, 예컨대, 프리이온화기(50)의 그라운드 로드(54)의 세로중심축에의 제1초점, 및 전극(30, 32)사이에 가스방전 영역(34)의 원하는 부분 내의 제2초점을 가진, 예컨대, 실린더형 타원의 구역(302)일 수 있는 미러(300)에 통합될 수 있다. 이 선택된 부분은 가스방전의 중심세로축을 따라 있고, 그리고 방전 영역(34), 예컨대, 캐소드(30)와 애노드(32)사이의 중간부분 내에 전극(30, 32)사이의 선택된 위치, 즉, (도 12에 도시된 방향과 같은) 수직으로 치환된 위치일 수 있다. 이러한 방법으로, 도 13의 예에 의해 도시된 바와 같이, 프리이온화기로부터의 전자의 밀도분포는, 예컨대, 프리이온화의 효율성을 강화시키기 위해 가스방전 영역의 보다 중심으로 이동될 수 있다. 이 미러(300)는, 예컨대, 메인 절연체(44)의 일부로써, 예컨대, 타원형 표면으로 갈아내고 광택을 냄으로써, 형성될 수 있고, 높은 광택면으로 인해, 또는 적절한 코팅(예컨대, 몰리브덴의 부가)에 의해 반사력을 가질 수 있다.
가스방전 레이저 내에 프리이온화를 실행하는 현 방법은, 예컨대, 캐소드(30)와 그라운드 로드(54)사이에 형성된 커패시터 내에 유전체로서 역할하는, 예컨대, 프리이온화 튜브(52)의 유전체와 함께, 예컨대, 필수적인 커패시티브 부재로서 프리이온화기를 사용하는 것이다. 높은 전압(예컨대, 높은 네가티브 전압)이 두 전극 사이에 전기방전을 일으키는 캐소드(30)와 애노드(32)사이의 전압차의 몇몇 포인트에서 캐소드(30)에 인가되었을 때, 가스 매체는 도전성이 된다. 이 프리이온화 튜브는 전극(30, 32)사이에서 전기방전의 형성을 개시하고, 그리고 가속을 돕기 위해, 전자가 가스매체로 나가기 위해 애노드-캐소드 피크전압에 도달되기 전의 짧은 시간에, 프리이온화 튜브(52)의 표면에 코로나 방전을 개시하는 방사형 차원 및 치수로 선택된다.
그러나, 몇몇 작동 환경에서, 예컨대, 플루오르 분자 레이저, 및/또는 감소된 고전압을 구동하는 레이저에서, 실제의 방전이 발생하기 전의 통상의 경우보다 전기방전의 시작 및/또는 동안에 더 문제를 가질 경향이 있고, 이 고전압은 전극(30, 32)사이에서 울리기 시작한다. 그러므로, 예컨대, 프리이온화 효과는 프리이온화의 타이밍 및 적절함을 방해하기에 충분히 시간이 맞지 않을 수 있다.
출원인은 이 문제는 그라운드 로드(54)가 커먼 전위에 있고, 그러므로 캐소드(30)와 그라운드 로드(54) 사이에 전위차에 의한 코로나 방전을 일으킬 수 있는 있을 때를 제어함으로써, 프리이온화를 보다 능동적으로 제어하기 위해 그라운드 로드(54)에 스위치를 설치함으로 충분하다고 믿는다. 이 스위치는, 예컨대, 일 실시예에서, 방전의 실제 발생 전(예컨대, 20-40ns전)에, 인가된 전압에 따라 적절하게(즉, 더 낮은 전압에 대해 스위치 닫음에 더 긴 지연시간으로, 및 높은 전압에 대해 역의 방법으로) 지연시간을 변경하는 2차 전압 생성을 기초로, 캐소드 및 스위치에 인가된 전압의 변경이 적합한 프리이온화를 제공할 수 있게 하는, 그러한 가포화 자성 스위치(도시되지 않음)일 수 있다. 대안으로써, 프리이온화기의 방출전류(코로나 방전)의 일부 진폭를 소비하는 비능동형 인덕티브 소자(도시되지 않음), 예컨대, 적합한 가포화 인덕터가 채용될 수 있거나, 또는 대안으로써, 적절한 때 프리이온화의 온셋을 지연시키기 위해 그라운드 로드(54)를 그라운드에 연결하는 표면 플래시오버 세라믹 커넥터가 사용될 수 있다. 이것은, 예컨대, 스위치를 사용할 때만큼 프리이온화 온셋의 컨트롤에 능동적이지는 못하지만, 여전히 효과적일 수 있다.
도 14에는, 본 발명의 일 실시예의 태양에 따른 배플 플레이트(320)가 도시되어 있다. 이 배플 플레이트는, 예컨대, 복수의 일반적인 피라미드형 구조, 예컨 대, 피라미드형 구조(324, 326, 및 328)와 함께 기본 플레이트(322)를 가질 수 있고, 각 구조(324, 326, 및 328) 내부에 일반적인 피라미드형 부재의 크기 및 각 구조(324, 326, 및 328) 내부에 피라미드형 부재의 개수는 다를 수 있다. (324, 및 326)과 같은 구조는, 예컨대, 형성된 메인 릿지(즉, 세로축으로의 확장부에서부터 가로축으로의 확장부까지)의 방향에 의해 구조(328)와 다를 수 있다. 이 배플 플레이트(320)는 챔버(26), 예컨대, 챔버벽, 예컨대, 벽(29)에, 예컨대, 볼트 구멍(340)을 통해, 볼트에 의하여, 부착될 수 있다.
또한, 챔버(26) 내부의 음향효과는 인터-펄스 기간이, 예컨대, 주어진 버스트 내부에, 예컨대, 랜덤하게 또는 반복적인 패턴으로, 예컨대, 펄스의 일 버스트 내에서, 예컨대, 일 펄스에서부터 다른 펄스까지 변하도록, 레이저 방전의 타이밍으로 인공 지터를 도입함으로써, 감소되거나 제거될 수 있다. 예컨대, 대략 1/공진 피크의 폭으로 산출된 방전 타이밍 내의 변경은 주기성을 깨트리고, 예컨대, 레이저 시스템의 출력 대역폭 내에, 공진 피크의 형성을 이끄는 공진의 상승률을 줄일 수 있다. 예시의 방법으로써, 전형적인 경우 대하여, 예컨대, 20Hz 폭의 공진 피크, 예컨대, 약 3000Hz의 레이저 펄스 반복률에서, 예컨대, 수 마이크로초의 인공 지터는 음향 교란을 충분히 코릴레이팅할 수 있다. 완전한 랜덤 패턴을 대신하여, 트리거 지연으로 도입된 지터 에러의 패턴은, 예컨대, 매 N 슬릿 펄스마다 반복될 수 있고, 여기서 N 슬릿 펄스는 노출된 슬릿 내의 펄스의 수를 말한다. 이것은 슬릿 내의 임의의 포인트에서 저항에 의해 얻어진 펄스의 수는 지터 크기 및 스테이지 스피드에 관계없이 동일하게 유지됨을 보증한다. MOPA 배열에 대해, 지터는 MO의 지터된 방전의 실제 시간을 기초로, PA의 방전과 함께, MOPA 방전이 도입될 필요가 있을 수도 있다. 이것은 출원인의 양수인에 의해 판매되는 레이저에 현존의 방전 제어 판넬을, 예컨대, 방전 타이밍으로 트리거-인을 조종하기 위한 7000 시리즈 레이저를 사용하여 만들어질 수 있다.
도 15에는, 프리이온화 개선에 관한 본 발명의 일 실시예의 태양이 도시되어 있다. 실험적 조사를 기초로, 출원인은 프리이온화의 효율성 및 유용성에 관한 요소의 개선된 이해을 발전시켜왔다. 예컨대, 연속된 펄스, 예컨대, 펄스의 일 버스트내의 처음 펄스상에, 예컨대, 개시된 프리이온화 후에 업스트림 프리이온화에 관하여, 출원인은, 예컨대, 제1프리이온화 및 제1메인 방전 내에 이온화된 가스가 챔버를 통해, 예컨대, 열 교환기를 지나 송풍기(팬)를 통해 재순환될 때까지, 명백하게, 후속 펄스 동안에 방전에서 에너지 효율성이 감소된 기간이 발생함을 언급했었다. 출원인은 이것이 버스트 내의 처음 펄스 후 방전 영역 주변 및 내에서 이온화가능한 공간의 고갈에 기인함을 믿고, 출원인은 이 믿음을 연구하여, 프리이온화 동안에 고갈됨로부터 방전 영역의 가스 업스트림을 유지하는 것을 포함한, 버스트 시간에 대한 에너지 안정성 감소에 대한 솔루션을 제안한다. 그리하여, 출원인은 프리이온화 튜브(54) 위에 보호덮개(350)를 삽입했다. 도전성 심(56) 또는 금속 코팅(도시되지 않음)의 확장부일 수 있는 이 보호덮개(350)는 심(36, 또는 금속 코팅)의 확장부(350)의 영역에 프리이온화 튜브(54)에 형성으로부터 코로나 방전을 방지하고, 그러므로, 프리이온화 튜브(54)에 코로나 방전으로부터 이 영역을 가림으로써, 가스방전 영역 내에 가스방전에 앞서 방전 영역의 가스 공간 업스트림의 이온화의 발생의 연속적인 방지를 위해 설치된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 심(56, 또는, 도시되지 않은 대응하는 금속 코팅)의 확장부(350)에 의해 형성된 이 보호덮개는, 예컨대, 전극(30, 32)이 존재하지 않은 프리이온화 튜브의 영역 내에 코로나 방전을 실질적으로 제거하기 위해, 방전 영역에 접근하는 코로나 방전의 영역 내를 제외하고, 프리이온화 튜브(54) 주변에 모든 통로로 실질적으로 확장될 수 있다.
도 15에는, 예컨대, 프리이온화 튜브(54)의 노출되지 않은 나머지 부분에 의하여 발생된 코로나 방전으로부터 이온의 산출을 포커싱하기 위해 설치되는 심(56)의 나머지 부분과 함께, 보호덮개(390, 또는 도시되지 않은 대응하는 금속 코팅)로부터 애노드 바(32)로 확장시킨 점선에 의하여 개략적으로 나타나고, 방전 영역(34)을 향하는 보호덮개(390)가 도시되어 있다. 이 보호덮개(390)는 단순한 코로나 방전 이외의 프리이온화의 다른 형태(예컨대, 스파크 갭 프리이온화, 및/또는 프리이온화 튜브의 슬롯형 개구를 통한 프리이온화)와 함께 사용될 수 있음이 본 발명의 일 실시예의 태양에 따라 이해될 것이다.
당업자들은 본 출원에 개시된 본 발명의 실시예의 태양에 구현된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예의 태양의 많은 수정 및 변형이 만들어질 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항이 본 명세서에 서술된 실시예의 태양의 구체성에 의하여 임의의 방법으로 범위를 제한하거나 축소시키도록 해석되지 않아야 한다.

Claims (102)

  1. 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원으로서,
    수직벽, 및 인접한 바닥벽을 포함하는 내부벽으로 구성되는 가스방전 챔버;
    내부 수직벽 및 인접한 바닥벽과 인접한 가스 흐름 경로를 생성하는 가스 순환 팬; 및
    하부의 가스 흐름 영역에 배치된 인-챔버 더스트 트랩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 내부벽을 따라 설치된 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 적어도 하나의 메시형 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 복수의 메시형 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 적어도 2개의 상이한 게이지의 메시형 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 상기 챔버의 내부 바닥벽을 따라 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 상기 내부벽의 수직부를 따라 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 제1게이지를 가진 제1메시형 스크린; 및 상기 제1게이지보다 작은 제2게이지를 가진 제2메시형 스크린;을 포함하고, 상기 제2메시형 스크린은 상기 제1메시형 스크린과 상기 내부벽 사이에 있는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 챔버의 상기 수직 내부벽 및 바닥벽 중 적어도 하나에 복수의 더스트수집 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 수직 내부벽 및 상기 바닥벽에 복수의 더스트수집 오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 오목부는 단일파트 오목부 및 다중파트 오목부로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 다중파트 오목부는 서로에 대하여 각을 이룬 2부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 더스트 트랩은 메인 절연체의 일부분과 상기 챔버의 내부벽 사이에 설치된 압력 트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 4KHz 이상의 반복률의 가스방전 레이저 UV 광원.
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