KR101548289B1 - 정렬 레이저 - Google Patents

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남-형 김
저지 알. 호프만
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

극 자외광 산출 방법은, 타겟 위치에서 타겟 물질을 산출하는 단계; 증폭된 광 빔을 산출하기 위한 증폭 대역을 가지는 적어도 하나의 광학 증폭기의 이득 매체에 펌프 에너지를 공급하는 단계; 일 세트의 광학 컴포넌트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 이용하여 이득 매체를 통해 상기 증폭된 광 빔을 전파하는 단계; 상기 광학 컴포넌트의 세트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 이용하여 상기 타겟 위치로 상기 증폭된 광 빔을 전달하는 단계; 상기 이득 매체의 증폭 대역 외부이고 상기 광학 컴포넌트의 파장 범위 내부에 있는 파장을 가지는 가이드 레이저 빔을 가이드 레이저로 산출하는 단계; 및 상기 가이드 레이저 빔을 상기 광학 컴포넌트 세트를 통해 지향시켜 상기 광학 컴포넌트 세트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트와 정렬하도록 하는 단계를 포함한다.

Description

정렬 레이저{ALIGNMENT LASER}
본 발명은 고 파워 레이저 시스템의 광학 컴포넌트를 정렬하는 데에 사용되는 정렬 레이저에 관한 것이다.
예를 들면, 약 50nm 미만의 파장을 가지고, 약 13nm의 파장의 광을 포함하는 전자기 방사선(때때로, 소프트 x-선이라고도 하는)과 같은 극 자외("EUV") 광이 예를 들면 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에서 매우 작은 피처를 산출하기 위해 포토리소그래피 프로세스에서 사용될 수 있다.
EUV 광을 산출하기 위한 방법은 예를 들면 EUV 범위에서 방출선을 가지는 크세논, 리튬, 또는 주석과 같은 원소를 가지는 물질을 플라즈마 상태로 변환하는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 방법에서, 대개 레이저 산출 플라즈마("LPP")라고 하는, 요구되는 플라즈마가 예를 들면 액적, 스트림, 또는 물질의 클러스터 형태로 되어있는 타겟 물질을 드라이브 레이저라고도 부를수 있는 증폭 광 빔으로 조광함으로써 산출될 수 있다. 이러한 프로세스에 대해, 플라즈마는 일반적으로 예를 들면, 진공 챔버와 같은 기밀 용기에서 산출되고, 다양한 유형의 측정 장비를 이용하여 모니터링된다.
약 10600nm의 파장에서의 광을 출력하는 CO2 레이저는 LPP 프로세스에서 드라이브 레이저가 타겟 물질을 조광할 때 특정한 이점을 제공할 수 있다. 이는 특히 예를 들면 주석 함유 물질과 같은 특정한 타겟 물질에 대해 그러하다. 예를 들면, 한가지 이점은 드라이브 레이저 입력 파워와 출력 EUV 파워 사이의 상대적으로 높은 변환 효율을 산출하는 능력이다. CO2 드라이브 레이저의 또다른 이점은 주석 찌꺼기로 코팅된 반사 광학기기와 같은 상대적으로 거친 표면으로부터 반사시키기위해 상대적으로 긴 파장 광(예를 들면 193nm에서 딥 UV에 비해)을 제공할 수 있다. 이러한 10600nm 방사선의 속성은 반사 미러가 예를 들면 조절, 포커싱, 및/또는 드라이브 레이저 빔의 포컬 파워 조정을 위해 플라즈마 인접하여 채용될 수 있도록 한다.
하나의 일반적인 측면에서, 방법은 이득 매체에서의 반전 분포(population inversion)를 일으키고 증폭된 광 빔을 산출하기 위해 가스 레이저 시스템의 적어도 하나의 광학 증폭기의 이득 매체에 펌프 에너지를 공급하는 단계, 가이드 파장을 가진 가이드 레이저로부터의 가이드 레이저 빔을 광학 컴포넌트로 지향시키는 단계, 및 지향된 가이드 레이저 빔을 이용하여 광학 컴포넌트를 정렬하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 광학 증폭기는 동작 파장에서 동작한다. 각각의 광학 컴포넌트는 파장의 범위와 연관된다. 가이드 파장은 동작 파장과는 별개이고 광학 컴포넌트의 파장 범위 내에 있다.
구현은 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 각각의 광학 컴포넌트는 적어도 하나의 광학 증폭기의 동작 파장을 포함하는 파장 범위를 가질 수 있다.
가이드 파장은 가이드 레이저 빔이 가스 레이저 시스템의 이득에 실질적으로 기여하지 않도록 동작 파장과 별개가 될 수 있다.
하나 이상의 광학 컴포넌트는 가스 레이저 시스템 내에서 있을 수 있다. 가이드 레이저 빔은 가스 레이저 시스템을 통해 가이드 레이저 빔을 지향시켜 광학 컴포넌트를 향해 지향될 수 있다. 상기 방법은 또한 가스 레이저 시스템의 배면에서 광학 반사기를 배치하는 단계를 포함하여 가스 레이저 시스템을 벗어나는 증폭된 광 빔이 배면을 통해 가스 레이저 시스템으로 다시 광학 반사기로부터 반사되도록 할 수 있다. 가이드 레이저 빔은 광학 반사기를 통해 가이드 레이저 빔을 지향시켜 광학 컴포넌트를 향해 지향될 수 있다.
방법은 또한 동작 레이저 빔이 되는 포인트로 증폭된 광 빔을 증폭시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 타겟 위치를 향해 동작 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 컴포넌트는 가스 레이저 시스템과 타겟 위치 사이에 있을 수 있다. 방법은 가이드 레이저 빔을 사용하여 타겟 위치로 동작 레이저 빔을 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다. 동작 레이저 빔은 하나 이상의 광학 컴포넌트를 통해 타겟 위치를 향해 가이드 레이저 빔을 지향시킴으로써로 정렬될 수 있다. 본 방법은 또한 타겟 기간 동안 타겟 위치에서 타겟 물질을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우 가이드 레이저 빔은 타겟 기간 이외의 시간동안 타겟 위치를 향해 가이드 레이저 빔을 지향시킴으로써 타겟 위치를 향해 지향될 수 있다. 본 방법은 타겟 위치에서 타겟 물질을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 동작 레이저 빔은 타겟 물질에서 플라즈마의 산출을 일으키도록 타겟 위치를 향해 지향될 수 있다.
타겟 물질은 주석을 포함할 수 있다. 타겟 물질은 액적일 수 있다.
광학 컴포넌트는 가스 레이저 시스템의 초기 설정 동안 광학 컴포넌트를 정렬함으로써 증폭된 광 빔을 사용하여 정렬될 수 있다.
광학 컴포넌트는 가스 레이저 시스템의 레이저 동작 동안 광학 컴포넌트를 정렬함으로써 증폭된 광 빔을 사용하여 정렬될 수 있다.
가이드 파장은 적어도 하나의 광학 증폭기의 동작 파장인 약 100 nm 내에 있을 수 있다.
또 다른 일반적인 측면에서, 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템은 각각 동작 파장에서 동작하고 각각 펌프 상태일 때, 증폭된 광 빔을 산출하는 이득 매체를 포함하는 하나 이상의 광학 증폭기를 구비하는 가스 레이저 시스템; 각각 파장 범위와 연관된 광학 컴포넌트; 및 가이드 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하는 가이드 레이저를 포함한다. 가이드 레이저는, 가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기의 이득 매체가 펌핑 상태에 있는 동안 가이드 레이저 빔이 광학 컴포넌트를 향해 지향되도록 배치된다. 가이드 파장은 동작 파장과는 별개이며, 광학 컴포넌트의 파장 범위 내에 있다.
구현은 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학 컴포넌트의 각각의 파장 범위는 가스 레이저 시스템의 동작 파장을 포함할 수 있다. 가이드 파장은 가이드 레이저 빔이 가스 레이저 시스템의 이득에 실질적으로 기여하지 않도록 동작 파장과는 별개가 될 수 있다.
가스 레이저 시스템은 마스터 오실레이터를 가지지 않을 수 있다. 가스 레이저 시스템은 서로 직렬로 배치된 3개의 광학 증폭기를 포함할 수 있다.
가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기는 이득 매체로 CO2를 포함할 수 있다.
가스 레이저 시스템은 약 10600nm 파장에서 동작할 수 있다.
광학 컴포넌트는 하나 이상의 광학 증폭기의 외부에 있는 곡면 거울을 포함할 수 있다. 곡면 거울은 포물선 거울일 수 있다. 광학 컴포넌트는 하나 이상의 미러를 포함할 수 있다.
시스템은, 가스 레이저 시스템의 전면에서의 출력 커플러; 및 상기 전면과 상이한 상기 가스 레이저 시스템의 배면에서의 광학 반사기를 포함할 수 있다. 광학 반사기는 가스 레이저 시스템을 벗어나는 증폭된 광 빔이 광학 반사기의 전면에서 반사되어 배면을 통해 가스 레이저 시스템으로 다시 지향될 수 있도록 배치될 수 있다. 가이드 레이저 빔은 광학 컴포넌트를 향해 광학 반사기의 배면을 통해 지향될 수 있다.
가스 레이저 시스템은 약 1OkW 보다 더 큰 파워에서 동작할 수 있다.
가스 레이저 시스템이 동작 레이저 빔으로 증폭된 광 빔을 변환하기에 충분한 이득을 가진 후에 가이드 레이저 빔이 광학 컴포넌트를 향해 지향될 수 있다.
광학 컴포넌트는 하나 이상의 광학 증폭기 내에 있을 수 있다. 광학 컴포넌트는 하나 이상의 광학 증폭기 외부에 있을 수 있다.
하나 이상의 광학 증폭기는 직렬로 배치될 수 있고, 캐비티 형성 미러를 포함할 수 있고, 캐비티 형성 미러 중 하나는 고 반사 미러를 포함하고 및 다른 캐비티 형성 미러는 출력 커플러를 포함한다.
가이드 레이저는 동위원소 CO2 가스 레이저를 포함할 수 있다. 동위원소 CO2 가스 레이저는 약 11000nm의 동작 파장에서 동작할 수 있다.
가이드 레이저는 약 8100nm의 파장에서 동작하는 양자 캐스케이드 레이저를 포함할 수 있다.
또 다른 일반적인 측면에서, 극 자외광 산출용 레이저 산출 플라즈마 시스템은 타겟 위치에서 타겟 물질을 산출하는 타겟 물질 전달 시스템; 증폭 대역을 정의하는 이득 매체를 포함하는 적어도 하나의 광학 증폭기; 이득 매체를 통해 이득 매체에서 산출된 증폭된 광 빔을 전파하고 타겟 위치로 증폭된 광 빔을 전달하도록 구성 및 배치된 일 세트의 광학 컴포넌트; 및 이득 매체의 증폭 대역의 외부이고 광학 컴포넌트의 파장 범위 내부의 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하는 가이드 레이저를 포함한다. 가이드 레이저 빔은 광학 컴포넌트 세트를 통해 지향된다.
구현은 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학 컴포넌트 세트는 미러를 포함할 수 있다
적어도 하나의 광학 증폭기는 타겟 물질이 타겟 위치에 있을 때 동작 레이저 빔으로 증폭된 광 빔을 변환하기에 충분한 이득을 가질 수 있다.
광학 컴포넌트 세트는 적어도 하나의 광학 증폭기와 타겟 위치 사이에 포커스 어셈블리를 포함할 수 있다. 포커스 어셈블리는 타겟 위치에 증폭된 광 빔을 포커싱하도록 구성 및 배치될 수 있다. 가이드 레이저 빔은 타겟 위치로 증폭된 광 빔을 조절하도록 설정된 광학 컴포넌트를 통해 지향될 수 있다. 포커스 어셈블리는 하나 이상의 렌즈와 하나 이상의 미러를 포함할 수 있다. 포커스 어셈블리는 곡면 미러를 포함할 수 있다. 곡면 거울은 포물선 형상인 반사 표면을 가질 수 있다. 포커스 어셈블리 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈는 ZnSe로 이루어질 수 있다.
레이저 시스템은 가이드 레이저 빔의 일부와 증폭된 광 빔의 일부 중 하나 이상을 샘플링하여 샘플링된 부분의 품질을 분석하고 증폭된 광 빔의 포지셔닝과 다이버전스를 조정하는 피드백을 제공하도록 배치된 광학 엘리먼트를 포함하는 계측 시스템을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 광학 증폭기가 타겟 위치로 지향되는 가스 레이저 빔을 산출할 수 있다.
가이드 레이저 빔은, 가스 레이저 시스템이 타겟 위치를 향해 지향되는 동작 레이저 빔으로 증폭된 광 빔을 변환하기 위해 충분한 이득을 가지는 동안 광학 컴포넌트 세트를 통해 지향될 수 있다.
적어도 하나의 광학 증폭기의 이득 매체는 CO2 이득 매체를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 광학 증폭기는 마스터 광학 증폭기를 가지지 않는다.
적어도 하나의 광학 증폭기는 축방향 흐름 시스템으로서 설계될 수 있다.
레이저 시스템은 가이드 레이저의 샘플링된 광을 분석하고 포커스 어셈블리를 조정하기 위해 상기 정보를 이용하는 계측 시스템을 포함할 수 있다.
또 다른 일반적인 측면에서, 극 자외광 산출 방법은, 타겟 위치에서 타겟 물질을 산출하는 단계; 증폭된 광 빔을 산출하기 위한 증폭 대역을 가지는 적어도 하나의 광학 증폭기의 이득 매체에 펌프 에너지를 공급하는 단계; 일 세트의 광학 컴포넌트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 이용하여 이득 매체를 통해 증폭된 광 빔을 전파하는 단계; 광학 컴포넌트의 세트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 이용하여 타겟 위치로 증폭된 광 빔을 전달하는 단계; 이득 매체의 증폭 대역 외부이고 광학 컴포넌트의 파장 범위 내부에 있는 파장을 가지는 가이드 레이저 빔을 가이드 레이저로 산출하는 단계; 및 상기 가이드 레이저 빔을 상기 광학 컴포넌트 세트를 통해 지향시켜 상기 광학 컴포넌트 세트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트와 정렬하도록 하는 단계를 포함한다.
구현은 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 증폭된 광 빔은 적어도 하나의 광학 증폭기와 타겟 위치 사이에의 포커스 어셈블리를 통해 증폭된 광 빔을 지향시킴으로써 타겟 위치로 전달될 수 있다. 포커스 어셈블리는 증폭된 광 빔을 타겟 위치로 포커싱하도록 구성 및 배치된다. 가이드 레이저 빔은 타겟 위치에 증폭된 광 빔을 정렬함으로써 지향될 수 있다.
본 발명에 의하면 드라이브 레이저 입력 파워와 출력 EUV 파워 사이의 상대적으로 높은 변환 효율을 산출하고, 주석 찌꺼기로 코팅된 반사 광학기기와 같은 상대적으로 거친 표면으로부터 반사시키기위해 상대적으로 긴 파장 광을 제공할 수 있다.
도 1은 가이드 레이저를 포함하는 광원의 블록도이다.
도 2는 도 1의 광원에서 사용될 수 있는 광학 컴포넌트용 투과율 대 파장의 그래프이다.
도 3은 도 1의 광원에서 사용될 수 있는 광학 컴포넌트용 반사율 대 파장의 그래프이다.
도 4는 도 1의 광원에서 사용될 수 있는 레이저 시스템용 이득 대 파장의 그래프이다.
도 5는 도 1의 광원의 레이저 시스템, 가이드 레이저, 빔 전달 시스템, 및 타겟 챔버의 실시도이다.
도 6은 도 1의 광원에서 사용될 수 있는 레이저 시스템, 빔 전달 시스템, 및 타겟 챔버의 일부의 도면이다.
도 7은 도 1의 광원의 레이저 시스템, 가이드 레이저, 빔 전달 시스템, 및 타겟 챔버의 또다른 실시도이다.
도 8은 도 1의 광원에서 사용될 수 있는 레이저 시스템, 빔 전달 시스템, 및 타겟 챔버의 일부의 도면이다. 및
도 9는 도 1의 광원의 레이저 시스템과 타겟 위치 사이에 배치되는 예시적인 빔 전달 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, LPP EUV 광원(100)은 EUV 범위에서 방출선을 가지는 원소를 가진 타겟 물질(114)을 플라즈마 상태로 변환시키기 위해 증폭된 광 빔(110)으로 진공 챔버(130)내의 타겟 위치(105)에서 타겟 물질(114)을 조광함으로써 형성된다. 광원(100)은 레이저 시스템(115)의 이득 매체 내의 반전 분포(population inversion)에 의한 증폭된 광 빔을 산출하는 레이저 시스템(115)을 포함한다.
도 1에 도시된 레이저 시스템(115)에서 사용될 수 있는 적절한 레이저 증폭기는 예를 들면 DC 또는 RF 여기로 약 9.3㎛ 또는 약 10.6㎛에서의 방사선을 산출하고, 약 10kW 이상의 상대적으로 고 파워와 약 40kHz 이상의 고 펄스 반복률에서 동작하는 예를 들면 펄싱된 가스 방전 CO2레이저 디바이스와 같은 펄싱된 레이저 디바이스를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
광원(100)은 레이저 시스템(115)과 타겟 위치(105) 사이의 빔 전달 시스템(119)을 포함하고, 빔 전달 시스템(119)은 빔 전송 시스템(120)과 포커스 어셈블리(122)를 포함한다. 빔 전달 시스템(120)은 레이저 시스템(115)으로부터 증폭된 광 빔(110)을 수신하고, 필요에 따라 증폭된 광 빔(110)을 조정 및 변조하고, 포커스 어셈블리(122)로 증폭된 광 빔(110)을 출력한다. 포커스 어셈블리(122)는 증폭된 광 빔(110)을 수신하여 타겟 위치(105)에 빔(110)을 포커싱한다.
일부 구현에서, 레이저 시스템(115)은 각 레이저 증폭기가 이득 매체, 여기 소스 및 내부 광학기기를 포함하는, 하나 이상의 레이저 증폭기로 구성될 수 있다. 레이저 증폭기는 레이저 미러 또는 레이저 캐비티를 형성하는 기타 피드백 디바이스를 구비하거나 구비하지 않을 수 있다. 따라서, 레이저 시스템(115)은 레이저 캐비티가 없는 경우에도 레이저 증폭기의 이득 매체에서의 반전 분포로 인해 증폭된 광 빔(110)을 산출한다. 또한, 레이저 시스템(115)은, 레이저 시스템에 충분한 피드백을 제공하기 위한 레이저 캐비티가 있다면 코히어런트 레이저 빔인 증폭된 광 빔(110)을 산출할 수 있다. "증폭된 광 빔"이라는 용어는 하기 중 하나 이상을 포함한다: 증폭될 뿐 아니라 코히어런트 레이저 오실레이션이 없는 레이저 시스템(115)으로부터의 광 및 증폭될 뿐 아니라 코히어런트 레이저 오실레이션이 있는 레이저 시스템으로부터의 광.
도 5에서 기술된 구현에서, 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 레이저 캐비티는 레이저 시스템(115)으로 후방 부분 반사 광학기기(도 5에서 535로 표시)를 추가하고 타겟 위치(105)에 타겟 물질(도 5에서 540으로 표시)을 배치함으로써 형성될 수 있다. 타겟 물질(540)과 후방 부분 반사 광학기기(535)는 레이저 캐비티를 형성하기 위해 레이저 시스템(115)으로 증폭된 광 빔(110)의 일부를 다시 반사하도록 동작한다. 따라서, 타겟 위치(105)에서 타겟 물질(540)의 존재는 레이저 시스템(115)으로 하여금 코히어런트 레이저 오실레이션을 산출하도록 하기에 충분한 피드백을 제공하고, 이 경우에는, 증폭된 광 빔(110)은 레이저 빔으로 간주될 수 있다. 타겟 물질(540)이 타겟 위치(105)에 없을 때, 레이저 시스템(115)은 증폭된 광 빔(110)을 산출하도록 펌핑되지만 코히어런트 레이저 오실레이션을 산출하지는 않는다.
광원(100)은 액적, 액체 스트림, 고체 입자 또는 클러스터, 액적에 포함된 고체 입자 또는 액체 스트림 내에 포함된 고체 입자의 형태로 타겟 자료를 전달하는 타겟 물질 전달 시스템(125)을 포함한다. 타겟 물질은 예를 들면, 물, 주석, 리튬, 크세논, 또는 플라즈마 상태로 변환될 때 EUV 범위의 방출 선을 가지는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 주석 원소는 순수한 주석(Sn), 예를 들어, SnBr4, SnBr2, SnH4와 같은 주석 화합물, 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금과 같은 주석 합금 또는 이러한 합금의 조합으로서 사용될 수 있다. 타겟 물질은 주석과 같은 상기 원소 중 하나를 사용하여 코팅된 와이어를 포함할 수 있다. 타겟 물질이 고체 상태라면, 그것은 링, 구형, 또는 큐브와 같은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 타겟 물질은 타겟 물질이 증폭된 광 빔(110)에 의해 조광되어 플라즈마를 산출하는, 조광 영역이라고 하는, 타겟 위치(105)로 챔버(130)의 내부로, 예를 들어, 타겟 물질 전달 시스템(125)에 의해 전달될 수 있다.
조광 위치에서, 포커스 어셈블리(122)에 의해 적절히 포커싱된 증폭된 광 빔(110)이 타겟 물질의 조성에 따라 특정 특성을 가지는 플라즈마를 생성하는 데 사용된다. 이러한 특성은 플라즈마와 플라즈마에서 배출되는 찌꺼기의 유형과 크기에 의해 산출된 EUV 광의 파장을 포함할 수 있다.
광원(100)은 증폭된 광 빔(110)으로 하여금 통과하여 타겟 위치(105)에 도달할 수 있도록 하는 어퍼처(140)를 가진 콜렉터 미러(135)를 포함한다. 콜렉터 미러(135)는 예를 들면, EUV 광이 광원으로부터 출력될 수 있고 예를 들면 집적 회로 리소그래피 툴(도시되지 않음)로 입력될 수 있는 중간 위치(145)(또한 중간 초점이라고도 함)에서의 제 2 초점과 타겟 위치(105)에서의 제 1 초점을 가지는 타원형 미러가 될 수 있다. 광원(100)은 증폭된 광 빔(110)이 타겟 위치(105)에 도달하도록 하면서 빔 전달 시스템(119)을 들어가는 플라즈마 생성 찌꺼기의 양을 감소시키도록 콜렉터 미러(135)로부터 타겟 위치(105)를 향해 태이퍼된 개방 단부의 공동형 원뿔형 덮개(150)(예를 들면 가스 콘)를 포함할 수 있다. 이런 목적을 위해, 가스 흐름이 타겟 위치(105)를 향해 지향되는 덮개에 제공될 수 있다.
광원(100)은 또한 액적 위치 검출 피드백 시스템(156), 레이저 제어 시스템(157), 그리고 빔 제어 시스템(158)에 연결된 마스터 컨트롤러(155)를 포함할 수 있다. 광원(100)은 예를 들면 타겟 위치(105)에 대해 액적의 위치를 지시하는 출력을 제공하고 이러한 출력을 액적 위치 검출 피드백 시스템(156)에 제공하는 하나 이상의 타겟 또는 액적 이미저(160)를 포함할 수 있고, 이는 예를 들면 액적 베이시스에 의한 액적 또는 평균 중 어느 하나에 따라 액적 위치 에러가 연산될 수있는 액적 위치 및 궤적을 연산할 수 있다. 액적 위치 검출 피드백 시스템(156)은 따라서 마스터 컨트롤러(155)로의 입력으로서 액적 위치 에러를 제공한다. 마스터 컨트롤러(155)는 따라서 레이저 타이밍 회로를 제어하고 및/또는 챔버(130)내의 빔 초점의 위치 및/또는 포컬 파워를 변화시키도록 증폭된 광 빔 위치와 빔 전달 시스템(119)의 형상을 제어하는데에 이용될 수 있는 빔 제어 시스템(158)으로 레이저 위치, 방향, 및 타이밍 보정 신호를 제공할 수 있다.
타겟 물질 전달 시스템(125)은 예를 들어, 원하는 타겟 위치(105)에 도달한 액적에서의 에러를 수정하기 위해 전달 메커니즘(127)에 의해 배출되는 액적의 배출 포인트를 변경하도록 마스터 컨트롤러(155)로부터의 신호에 응답하여 동작가능한 타겟 물질 전달 제어 시스템(126)을 포함한다.
또한, 광원(100)은 펄스 에너지, 파장의 함수로서의 에너지 분포, 특정 파장 대역 내의 에너지, 특정 파장 대역 외부의 에너지, 및 EUV 강도 및/또는 평균 파워의 각도 분포를 포함하는(그러나 그에 한정되지 않음) 하나 이상의 EUV 광 파라미터를 측정하는 광원 검출기(165)를 포함할 수 있다. 광원 검출기(165)는 마스터 컨트롤러(155)에 의해 사용하는 피드백 신호를 생성한다. 피드백 신호는 예를 들어, 레이저 펄스의 타이밍 및 포커스와 같은 파라미터에서의 에러를 지시하여 효과적이고 효율적인 EUV 광 산출을 위해 액적을 적절한 위치 및 시간에 적절하게 인터셉트할 수 있다.
광원(100)은 또한 광원(100)의 다양한 섹션을 정렬하거나 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(110)을 조정하는 것을 지원하는데에 사용할 수 있는 가이드 레이저(175)를 포함한다. 가이드 레이저(175)와 관련하여, 광원(100)은 가이드 레이저(175) 및 증폭된 광 빔(110)으로부터의 광의 일부를 샘플링하도록 포커스 어셈블리(122) 내에 배치되는 계측 시스템(124)을 포함한다. 다른 구현에서, 계측 시스템(124)은 빔 전송 시스템(120) 내에 배치된다.
계측 시스템(124)은 광의 서브셋을 샘플링 또는 방향재설정하는 광학 엘리먼트를 포함하여. 이러한 광학 엘리먼트가 가이드 레이저 빔과 증폭된 광 빔(110)의 파워를 견딜 수있는 재료로 만들어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 계측 시스템(124) 내에 샘플 광학 엘리먼트는 무반사 코팅으로 코팅된 아연 셀렌 (ZnSe)으로로 만들어진 기판을 포함할 수 있다. 계측 시스템(124) 내의 샘플 광학 엘리먼트는 증폭된 광 빔(110)으로부터와 진단 목적을 위한 가이드 레이저(175)로부터의 일부 광을 디커플링하도록 증폭된 광 빔(110)의 종축 방향에 대해 일정한 각도록 배치되는 회절 격자일 수 있다. 증폭된 광 빔(110)의 파장과 가이드 레이저(175)의 빔의 파장이 서로 다르기 때문에, 그것들은 빔을 분리할 수 있도록 별도의 각도에서 회절 격자로부터 이격하여 지향될 수 있다. 다른 구현에서, 샘플 광학 엘리먼트는 증폭된 광 빔(110)의 직접 경로 밖에 있는 회절 격자로 가이드 레이저(175)의 빔과 광 빔(110) 빔의 일부를 지향시키는 부분 반사 미러이다.
마스터 컨트롤러(155)가 가이드 레이저(175)로부터의 샘플링된 광을 분석하여 빔 제어 시스템(158)을 통해 포커스 어셈블리(122) 내의 컴포넌트를 조정하기 위해 이 정보를 사용하기 때문에 빔 분석 시스템은 계측 시스템(124)과 마스터 컨트롤러(155)로 형성된다. 다른 구현에서, 계측 시스템(124)은 가이드 레이저(175)으로부터 증폭된 광 빔(110)을 분리하고 별도의 분석을 위해 제공하는 포커스 어셈블리(122) 안에 배치되는 하나 이상의 이색성 미러를 포함한다. 이러한 계측 시스템은 본 문에 참조에 의해 통합되고, 2009년 12월 15일에 출원된, "극 자외선 광원용 계측", 미국출원번호 12/637,961, 사건 번호 002-017001/2009-0027-01에 기술된다.
따라서, 요약하면, 광원(100)은 EUV 범위에서 광을 방출하는 타겟 물질을 플라즈마로 변환하도록 타겟 위치(105)에서 타겟 물질에 지향되는 증폭된 광 빔(110)을 산출한다, 증폭된 광 빔(110)은 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 레이저 시스템(115)의 설계 및 속성에 기초하여 판정된 특정 파장에서 동작한다. 추가로, 타겟 물질이 코히어런트 레이저 광을 산출하기에 충분한 피드백을 다시 레이저 시스템(115)으로 제공할 때, 증폭된 광 빔(110)은 레이저 빔이 될 수 있다.
레이저 시스템(115)은 하나 이상의 광학 증폭기 및 다수의 광학 컴포넌트(예를 들면, 약 20-50개의 미러)를 포함하고, 빔 전달 시스템(119)(빔 전송 시스템(120)과 포커스 어셈블리(1220를 포함하는)은 예를 들면 미러, 렌즈, 및 프리즘과 같은 다수의 광학 컴포넌트를 포함한다. 이들 모든 광학 컴포넌트는 증폭된 광 빔(110)의 효율적인 형성과 타겟 위치(105)로의 증폭된 광 빔(110)의 출력을 허용하도록 증폭된 광 빔(110)D의 파장을 포함하는 파장을 가진다. 추가로, 하나 이상의 광학 컴포넌트는 기판 상에 다층 유전체 무반사 간섭 코팅으로 형성될 수 있다. 레이저 시스템(115)과 빔 전달 시스템(119)에서의 광학 컴포넌트의 수 때문에, 가이드 레이저가 충분한 파워가 부족하고 및/또는 레이저 시스템(115) 및 광 전달 시스템(119)에서 광학 컴포넌트의 동작 파장의 범위로부터 너무 멀리 이동되는 동작 파작을 가진다면, 또는 그것이 레이저 시스템(115)의 증폭된 광 빔(110)의 파장으로부터 너무 멀리 벗어난다면, 레이저 시스템(1150 및 빔 전달 시스템(119)의 하나 이상의 부분을 정렬하기 위해 가이드 레이저를 이용하는 것은 어렵게 될 수 있다. 추가로, 가이드 레이저 빔에서의 광학 컴포넌트에서의 손실이 광학 컴포넌트에서의 증폭된 광 빔(110)에 의해 겪는 손실과 같도록 보장하기 위해 레이저 시스템(115)과 빔 전달 시스템(119)에서의 광학 컴포넌트의 파장 범위 내에 있는 가이드 레이저용 파장을 선택하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 헬륨-네온 레이저는 그것이 충분한 파워를 가지지 않고(그것은 수 밀리와트에서 동작한다) 그의 동작 파장(632.8nm)은 레이저 시스템(115) 빔 전달 시스템(119)에서의 광학 컴포넌트의 파장 범위 밖에 있기 때문에 헬륨-네온 레이저가 증폭된 광 빔(110)과 동일한 경로로 전파하지 않도록 레이저 시스템(115)과 빔 전달 시스템(119)의 부분들을 정렬하도록 사용하기에는 실용적이지 못하다.
특히, 레이저 시스템(115)과 빔 전달 시스템(119)에서의 광학 컴포넌트의 파장 범위는 증폭된 광 빔(110)의 동작 파장을 포함한다. 따라서, 증폭된 광 빔(110)은 하나 이상의 CO2 광학 증폭기로부터 산출된다면, 증폭된 광 빔(110)은 약 10600nm의 파장을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2는 레이저 시스템(115) 또는 빔 전달 시스템(119)에서 볼수 있는 샘플 투과 광학 컴포넌트의 투과율의 그래프를 도시한다. 이 경우, 광학 컴포넌트는 경로를 따라서 증폭된 광 빔(110)을 전체적으로 전송하도록 설계되고, 따라서, 특정 파장에서 투과도가 높을수록 그 파장에서의 증폭된 광 빔을 전달시 광학 컴포넌트가 더 효율적이 된다. 예를 들면, 투과 광학 컴포넌트는 광학 컴포넌트를 통과하는 투과도가 90% 이상이 되는 파장 범위(200)를 가지고 이 범위(200)는 레이저 시스템(115)의 동작 파장(205)을 포함한다. 광학 컴포넌트는 예를 들면 부분 투과 미러, 렌즈 또는 곡면 미러와 같은 포커싱 엘리먼트, 빔 스플리터가 될 수 있다. 다른 구현에서, 파장 범위(200)는 투과도가 예를 들면 80%, 95%, 또는 98% 이상인 파장이 되도록 결정될 수 있다.
다른 예시로서, 도 3은 레이저 시스템(115) 또는 빔 전달 시스템(119)에서 사용될 수 있는 샘플 반사 광학 컴포넌트의 반사율의 그래프를 도시한다. 이 경우, 광학 컴포넌트는 증폭된 광 빔(110)을 반사하도록 설계되어, 특정 파장에서 반사도가 더 높을수록 그 파장에서 증폭된 광 빔을 반사시 광학 컴포넌트는 더 효율적이 된다. 예를 들면, 반사 광학 컴포넌트는 반사도가 90% 이상인 파장의 범위(300)를 가지고, 이 범위(300)는 레이저 시스템(115)의 동작 파장(205)을 포함한다. 다른 구현에서, 파장 범위(300)는 반사도가 예를 들면 80%, 95%, 또는 98% 이상인 파장이 되도록 결정될 수 있다.
타겟 위치(105)를 향해 레이저 빔(115)를 정렬하고 및/또는 증폭된 광 빔(110)을 조절하기 위해 가이드 레이저를 선택하는 또다른 팩터는 가이드 레이저는 비화학선(non-actinic)이어야 한다는 것이다. 도 4를 참조하면, 레이저 시스템(115)에 대해 일반화된 이득 프로파일은 레이저 시스템(115)이 동작할 때 레이저 시스템(115)이 상이한 이득 피크를 가진다는 것을 보여준다. 레이저 시스템(115)은 이들 피크 중 하나에서 증폭된 광 빔(110)을 산출하도록 구성되고, 이를 동작 파장(205)이라고 할 수 있다. 가이드 레이저는 가이드 파장(예를 들면, 파장(400 또는 405))에서 동작한다. 가이드 레이저는 가이드 레이저에서 출력되는 레이저 빔의 가이드 파장(예를 들면, 파장(400 또는 405))이 레이저 시스템(115)의 동작 파장(205)과 상이하다면(즉, 정확하게 일치하지 않다면) 비화학선이다. 이런 방식에서, 가이드 레이저 빔은 레이저 시스템(115)의 이득에 실질적으로 기여하지 못하고, 즉, 가이드 레이저 빔은 레이저 시스템(115)의 광학 증폭기내의 레이저 이득 매체의 증폭 대역의 밖에 있다. 또한, 가이드 파장(예를 들면, 400 또는 405)이 동작 파장(205)과 상이하다면 진단 목적으로 가이드 레이저 빔을 증폭된 광 빔(110)으로부터 분리하는 것은 기술적으로 실시할 수 있다. 예를 들면, 증폭된 광 빔(110)은 예를 들면 레이저 시스템(115)의 내부의 이득 매체가 역전되지 않을 때, 약 0으로부터, 예를 들면 레이저 시스템(115) 내부의 이득 매체가 역전될 때 가이드 레이저(175)의 파워의 약 1000-1,000,000 배까지 다수의 오더의 크기 만큼 자신의 강도를 변화시킬 수 있다. 2개 빔이 빔 분석 모듈에 도달할 때 2개의 빔이 공간적으로 분리되지 않는다면 파워에서 이러한 큰 변화를 핸들링하는 것은 매우 어려울 수 있다. 따라서, 동작 파장(205)과 상이한 가이드 파장을 이용하는 것이 효익이 있을 수 있다. 가이드 파장이 동작 파장(205)에 보다 근접하지만 일치하지 않는다면, 예를 들면 회절 격자와 같이 2개 빔을 분리하는 광학 디바이스를 이용하여 진단 목적으로 증폭된 광 빔(110)으로부터 가이드 레이저 빔을 분리할 수 있다. 예를 들면, 가이드 파장은 동작 파장의 범위(예를 들면, 1nra, 10nm, 또는 100nm) 내에 있을 수 있다. 따라서, 도 4의 예시에서, 가이드 파장(400)은 동작 파장(205)의 범위(450) 내에 있고, 가이드 파장(405)은 동작 파장(205)의 파장(455) 내에 있다. 도 4에 도시된 값과 그래프는 단지 간략한 표시일 뿐이고, 범위의 크기를 반영하지 않고, 가이드 파장이 광원(100)의 컴포넌트의 설계에 기초하여 어떻게 선택될 수 있는지를 기술하기 위한 설명 목적으로만 제공된다.
다시 도 2 및 3을 참조하면, 예시적인 가이드 파장(250, 255, 및 260)은 동작 파장(205)과 광학 컴포넌트의 파장 범위에 연관하여 도시된다. 이들 예시적인 가이드 파장(250, 255, 260)은 단지 예시의 목적일 뿐이고, 상기 가이드 파장 선택시 상술한 제한이 수반되는 한은, 광학 컴포넌트에 대해 판정된 파장 범위 내에 가이드 파장이 있지만, 동작 파장(205)과는 상이한 가이드 파장에 대해 임의의 파장이 선택될 수 있다.
추가로, 레이저 시스템(115)이 고 파워 레이저 시스템이라면, 레이저 시스템(115)과 빔 전달 시스템(119) 내의 광학 컴포넌트의 국부적 가열에 기인하여 레이저 시스템(115)의 동작 파워에서의 변화와 함께 정렬이 변할 수 있다.
광원(100)은 상술한 모든 이슈에 대해 설명하기 위해 배치되고 서례된 가이드 레이저(175)를 포함한다. 따라서,가이드 레이저(175)는 레이저 시스템(115)의 동작 파장과 상이하고 레이저 시스템(115) 및/또는 빔 전달 시스템(119) 내의 광학 컴포넌트의 파장 범위 내에 있는 가이드 파장을 가지는 가이드 레이저 빔을 산출한다. 추가로, 가이드 레이저(175)의 가이드 레이저 빔은 정렬될 필요가 있는 광학 컴포넌트를 통과하기에 충분한 파워를 가져야 한다. 가이드 파장이 동작 파장(205)으로부터 더 벗어나고 광학 컴포넌트의 파장 범위 밖에 있다면, 가이드 파장이 광학 컴포넌트의 파장 범위 밖에서 도출될 때 발생하는 효율 저하와 함께 필요한 파워의 크기가 비선형적으로 증가하기 때문에(예를 들면, 지수적으로) 이러한 방식으로 가이드 레이저를 동작시키는 것이 바람직하지 않더라도, 가이드 레이저는 더 큰 파워에서 동작되는 것이 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 그리고 도 5-7에 대해 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 가이드 레이저(175)는, 예를 들면 레이저 시스템(115)의 또다른 광학 증폭기와 광학 증폭기를 정렬시키기 위해 레이저 시스템(115)내의 컴포넌트를 정렬하기 위해 제 1 구현(176)에서 사용될 수 있다. 본 구현(176)에서, 가이드 레이저(175)는 광원(100)의 초기 설정동안 그리고 챔버(130)에서의 EUV 산출 이전에 컴포넌트를 정렬하는 데에 사용될 수 있다. 챔버(130)에서의 EUV 산출은 증폭된 광 빔(110)이 산출될 뿐 아니라 증폭된 광 빔(110)이 타겟 위치(105)로 지향되고 EUV 범위 내에서 방출하는 타겟 물질을 플라즈마로 변환시키기 위해 타겟 물질 상에 충돌하도록 지향되는 것이 필요하다. 추가로, 이러한 구현(176)에서, 가이드 레이저(175)는 또한 빔 전달 시스템(119)을 통해 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(110)을 조정하도록 빔 전달 시스템(119) 내의 컴포넌트를 정렬하는데에 사용될 수 있다. 따라서, 본 구현(176)에서, 가이드 레이저(175)는 레이저 시스템(115)의 이득 매체가 역전되지만 코히어런트 레이저 오실레이션을 산출하지 않는(이 경우 레이저 캐비티는 없음) 동안, 또는 챔버(130)에서 EUV 산출하는 동안(이 경우, 레이저 캐비티가 있고, 레이저 시스템이 코히어런트 레이저 오실레이션을 산출한다), 컴포넌트들과 증폭된 광 빔(110)을 정렬하는 데에 사용될 수 있다. 역전되지 않은 이득 매체에서 나타나지 않는 역전된 이득 매체에서 발생할 수 있는 렌징을 보상하기 위해 이득 매체가 역전되는 동안 정렬이 발생한다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 그리고 도 8에 대해 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 가이드 레이저(175)가, 빔 전달 시스템(119)내에서의 광학 컴포넌트를 정렬하고 타겟 위치(105)를 향해 증폭된 광 빔(110)을 조정하도록 제 2 구현(177)에서 사용될 수 있다. 본 구현(177)에서, 가이드 레이저(175)는 레이저 시스템(115)의 이득 매체가 역전되지만 코히어런트 레이저 오실레이션을 산출하지 않는 동안, 또는 챔버(130)에서 EUV 산출하는 동안(이 경우, 레이저 캐비티가 있고, 레이저 시스템이 코히어런트 레이저 오실레이션을 산출한다), 광학 컴포넌트들과 증폭된 광 빔(110)을 정렬하는 데에 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가이드 레이저(175)는 설정 동안 그리고 타겟 위치(105)에서 EUV 산출하기 전에 레이저 시스템(515)의 광학 컴포넌트를 정렬하거나, 또는 레이저 시스템(515) 및 빔 전달 시스템(119)의 광학 컴포넌트를 정렬하고, 증폭된 광 빔(110)을 타겟 위치(105)에서 EUV 산출동안 타겟 위치(105)로 조정하도록 제 1 구현(176)에서 사용된다.
레이저 시스템(515)은 각각의 광학 증폭기가 예를 들면 고 이득에서 원하는 파장(
Figure 112011088888679-pct00001
)(동작 파장)을 선택적으로 증폭시킬수 있는 이득 매체를 가지는, 하나 이상의 광학 증폭기(500, 505, 및 510)로 설계된다. 특히, 광학 증폭기(500, 505, 510) 각각은 다른 챔버와 직렬로 배치된 챔버가 될 수 있고, 각각의 챔버는 자신의 이득 매체, 예를 들면 전극과 같은 여기 소스, 예를 들면 미러 및 렌즈, 및 창과 같은 광학 컴포넌트를 가진다. 예를 들면, 광학 증폭기(500, 505, 510)는 이득 매체로서 CO2를 포함하는 충전 가스를 포함하고, 약 9100 내지 약 11000nm 사이, 특히 약 10600nm에서의 파장, 및 100 이상의 이득으로 광을 증폭시킬 수 있다. CO2 광학 증폭기(500, 505, 510)는 또한 고 파워에서 물과 같은 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 3개의 광학 증폭기(500, 505, 510)가 도시되었지만, 하나 만큼의 소수의 증폭기와 3개 이상의 증폭기가 본 구현에서 사용될 수 있다. 일부 구현에서, CO2 광학 증폭기 각각은 8개 미러에 의해 폴딩된 10미터 증폭기 길이를 가진 RF 펌핑된 축방향 흐름 CO2 레이저 큐브가 될 수 있다.
레이저 시스템(515)은 각각의 광학 증폭기로부터 다음 광학 증폭기로 증폭된 광을 가이드 및 지향시키기 위해 인접한 광학 증폭기(500, 505, 510) 사이에서 각각 배치된 하나 이상의 광학 연결 시스템(520, 525)을 포함할 수 있다. 빔 전달 시스템(119)은 타겟 물질(540)이 배치되는(적어도 일부 시간 동안) 타겟 위치로 증폭된 광 빔(110)을 조정한다.
각각의 광학 증폭기(500, 505, 510)는 단독으로 설정시 하나 이상의 이득 매체를 증폭된 광 빔이 통과하기 위해 요구되는 광학 컴포넌트를 포함하지 않도록 레이저 캐비티(공진기) 미러 없이 설계될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상술한 바와 같이, 레이저 캐비티는 하기와 같이 형성될 수 있다. 타겟 물질(540)의 액적이 타겟 위치(도 5에 도시된 바와같이, 빔 전달 시스템(119)과 챔버(130)의 상세를 명료화를 위해 생략함)에 배치된다면, 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(110)을 따라 지향된 광학 증폭기(500, 505, 510)로부터 동시에 방출된 포톤이 타겟 물질(540)에 의해 스캐터링되고, 일부 스캐터링된 포톤은 다시 광학 증폭기(500, 505, 510)를 통해 이동하는 경로(545) 상에 배치될 수 있다. 레이저 시스템(515)은 광학 증폭기(500, 505, 510)로부터 경로(545) 상에서 포톤을 수신하여 다시 EUV 광 방출 플라즈마를 산출하기 위해 타겟 물질(540)과 후속하는 상호작용하도록 광학 증폭기(500, 505, 510)를 통해 포톤을 지향시키도록 배치된 광학 기기(535)를 포함할 수 있다. 광학 기기(535)는 예를 들면, 평평한 미러, 곡면 미러, 위상-켤레(phase-conjugate) 미러, 또는 약 10600nm의 파장에 대해 약 95%의 반사도를 가진 코너 반사기가 될 수 있다.
따라서, 가이드 레이저(175)는 예를 들면 설정 동안 그리고 타겟 위치(105)에서 EUV 산출하기 전에 레이저 시스템(515)의 광학 컴포넌트를 정렬하기 위해 제 1 구현(176)에서 사용될 수 있다. 가이드 레이저(175)는 도 5에 도시된 바와 같이 광학기기(535)의 배면을 통해 그리고 광학 증폭기(500)를 통해 가이드 레이저 빔(550)을 전송함으로써 레이저 시스템(515)으로 결합될 수 있다. 광학 기기(535)는 그것이 가이드 파장에서 보다 투명하여 그것이 본 사안에서 광학기기(535)를 통해 가이드 레이저 빔(550)을 지향시키는 데에 실용적이 되도록 가이드 파장에서의 광에 대해 자신의 전면에서 더 낮은 반사도를 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다. 대안으로, 정렬하는 동안, 광학기기(535)는 레이저 시스템(515)으로부터 제거될 수 있고, 가이드 레이저 빔(550)은 가이드 레이저 빔(550)을 직접 광학 증폭기(500)을 통해 전송함으로써 레이저 시스템(515)으로 결합될 수 있다. 이 경우, 레이저 시스템(515)은 증폭된 광 빔(110)으로서 코히어런트 레이저 빔을 산출하지 않는다.
어느 경우에건, 가이드 레이저 빔(550)은 광학 증폭기(500)를 향해 지향되고, 각각의 증폭기(505, 510)는 광학 증폭기(500)와 정렬된다. 임의의 적절한 정렬 기술이 사용될 수 있다. 예를 들면, 기술자가 광학 증폭기(505)의 출력시 가이드 레이저(175)로부터 가이드 레이저 빔(550)을 관찰 또는 검출할 때까지 기술자는 광학 연결 시스템(520, 525)을 이동시킬 수 있다. 이는 각각의 컴포넌트에 대해 빔 전달 시스템(119)을 통해 광학기기(535)로부터 연결하여 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 가이드 레이저(175)는 빔 전달 시스템(119)의 광학 컴포넌트를 정렬하고 예를 들면 타겟 위치(105)에서 EUV 산출 동안 빔 전달 시스템(119)을 통해 증폭된 광 빔(110)을 조정하기 위해 제 1 구현(176)에서 이용될 수 있다. 이 경우, 가이드 레이저 빔(550)은 도 5에 도시된 바와 같이 광학기기(535)의 배면을 통해 그리고 광학 증폭기 체인(500, 505, 510)을 통해 가이드 레이저 빔(550)을 전송함으로써 레이저 시스템(515)으로 결합될 수 있다. 이 점에 있어서, 레이저 시스템(515)의 컴포넌트는 설정되는 동안 이미 정렬되었기 때문에, 광학 증폭기(510)로부터 출력된 가이드 레이저 빔(550)은 이제 빔 전달 시스템(119)내에서 컴포넌트를 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 또한, EUV 산출 동안, 가이드 레이저(175)는 증폭된 광 빔(110)을 타겟 위치(105)로 조정 및 포커싱하도록 사용될 수 있다.
가이드 레이저(175)는 가이드 레이저 빔(550)이 검출할 수 있도록 충분한 파워를 가지고 광학 기기(535)로부터 타겟 위치(105)로 전체 광학 경로를 통해 전파할 수 있도록 상술한 기준을 이용하여 선택되고, 그럼에도 불구하고 증폭된 광 빔(110)에 대해 상기 경로를 따라 발생할 수 있는 요란에 대해 민감하고 이러한 민감도는 정렬로 보조된다.
도 6을 참조하면, 도 5의 빔 전달 시스템(119)에서 구현될 수 있는 빔 전송 시스템(620) 및 포커스 어셈블리(622)가 도시된다. 구획(600, 605) 사이에 유체 통신을 유지하면서, 원뿔형 덮개(150)가 2개의 구획(600, 605)으로 챔버(130)를 분리하도록 배치된다. 구획(600)은 포커스 어셈블리(622)를 하우징하는 구획이다. 레이저 입력 창(610)은 증폭된 광 빔(110)이 구획(600)으로 들어가도록 하면서 챔버(130)를 기밀한다. 레이저 입력 창(610)은 플라즈마 생성 찌꺼기가 발생하는 타겟 위치(105)와 직접적인 "시야"에 있지 않고, 타겟 위치(105)에 인접하여 더 높은 온도로 노출하는 것을 감소시키기 위해 타겟 위치(105)로부터 충분히 멀리 이격하도록 배치된다.
포커스 어셈블리(622)는 구획(600)에 배치되는 포커스 및 조정 어셈블리(625)를 포함할 수 있다. 포커스 및 조정 어셈블리(625)는 예를 들면 증폭된 광 빔을 초점에 포커싱하기 위해(예를 들면, 증폭된 광 빔(110)을 타겟 위치(105)에 포커싱하기 위해) 배치된 하나 이상의 미러, 프리즘, 렌즈를 포함하는 포커싱 광학기기를 포함한다. 본 구현에서, 포커스 및 조정 어셈블리(625)의 포커싱 광학기기는 증폭된 광 빔(110)을 타겟 위치(105)에서 초점으로 포커싱하기 위해 사용되는 축에서 벗어난 포물선 미러가 될 수 있는 미러(630)를 포함한다. 포커스 및 조정 어셈블리(625)는 또한 예를 들면 챔버(130)에서 원하는 위치(예를 들면 타겟 위치(105))에 대한 포커싱 광학기기에 의해 구축된 초점을 조정하기 위해 배치되는 하나 이상의 미러, 프리즘, 렌즈를 포함할 수 있는 조정 광학기기를 포함한다. 조정 광학기기는 2차원으로 독립하여 미러(635)를 이동시킬수 있는 팁-틸트 액추에이터(640)에 장착된 평평한 미러(635)를 포함할 수 있다. 팁-틸트 액추에이터(640)에 의한 초점의 2차원 이동에 추가하여, 화살표(645) 방향으로 초점의 이동이 화살표(645)에 의해 지시되는 방향에 평행하게 포커스 및 조정 어셈블리(625)의 선택된 이동에 의해 획득될 수 있다.
추가하여, 빔 전송 시스템(620)은 증폭된 광 빔(110)의 포컬 파워를 조정하기 위해 배치되는 하나 이상의 미러, 프리즘, 또는 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들면, 빔 전송 시스템(620)은 제트형 폴드(z-fold) 텔레스코프라고 일반적으로 알려진 광학 배치에서 2개의 구면 미러(650, 655)를 포함할 수 있다. 미러(650, 655) 중 하나 또는 두개 모두는 포컬 파워를 조정하기 위해 각각의 화살표(660, 665)에 평향하게 선택적으로 이동될 수 있다. 빔 전송 시스템(620)은 또한 제트형 폴드 텔레스코프 배치로부터 포커스 어셈블리(622)로 증폭된 광 빔(110)을 지향시키는 터닝 미러(670)를 포함할 수 있다. 포커스 어셈블리(622)는 또한 터닝 미러(670)로부터 증폭된 광 빔을 수신하여 증폭된 광 빔을 포커싱 광학기기(미러(630))로 지향시키는 터닝 미러(675)를 포함한다.
본 설계에서, 가이드 레이저(175)로부터 가이드 레이저 빔(550)이 레이저 시스템(515) 내의 컴포넌트를 정렬시키는데에 이미 사용되었기 때문에, 가이드 레이저(175)(특히, 가이드 레이저 빔(550))는 지금 레이저 시스템(515)으로 빔 전달 시스템(119)으로 정렬하고 빔 전달 시스템(119) 내의 다양한 컴포넌트를 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(110)을 조정하기 위해 서로 정렬시키는 데에 사용될 수 있다.
이들 컴포넌트가 정렬되면, 가이드 레이저 빔(550)은 예를 들면 EUV 산출 동안 빔 전달 시스템(119)을 통해 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(110)을 조정하는 데에 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 가이드 파장은 그것이 진단 목적으로 가이드 레이저 빔(550)과 증폭된 광 빔(110) 사이에서 분리가 가능하도록 동작 파장(205)으로부터 공간적으로 제거되도록 선택된다.
또한, 예를 들면 가이드 레이저 빔(550)을 타겟 물질의 전달에서 타겟 위치(105)까지의 사이의 시간으로 동기화함으로써 시간 분리를 이용하여 가이드 레이저 빔(550)을 증폭된 광 빔(110)으로부터 분리하는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이, 레이저 시스템(515)은, 레이저 시스템(515)이 짧은 반복된 듀레이션동안 증폭된 광 빔(110)의 펄스를 산출하도록 펄싱된 모드에서 동작할 수 있다. 따라서, 가이드 레이저(175)로부터의 가이드 레이저 빔(550)만이 이들 모멘트에서 타겟 위치(105)에 도달하도록 레이저 시스템이 펄스를 산출하지 않는 동안 진단 측정이 취해질 수 있다. 가이드 레이저 빔(550)을 동기화하는 한가지 방식은, 초퍼 휠이 가이드 레이저로 하여금 타겟 물질의 전달에서 타겟 위치(105)까지의 시간 동안 타겟 위치(105)를 통과하여 그에 도달하지만, 타겟 물질의 전달에서 타겟 위치(105)까지의 시간 동안 가이드 레이저 빔(550)을 차단하도록 초퍼 휠을 가이드 레이저 빔(550)의 경로로 삽입하는 것이다. 또는, 가이드 레이저(175)는 레이저 시스템(515)의 펄스 사이에서 펄스를 산출하도록 구성될 수 있다. 어느 방식에서건, 진단 측정은 레이저 시스템(515)이 펄스를 산출하지 않는 동안 취해진다.
다른 구현에서, 가이드 레이저 빔(550)은, 다른 가이드 레이저 빔(550) 또는 광 빔(110)을 반사하는 반면 가이드 레이저 빔(550) 또는 광 빔(110)을 통과시키는 이색성 필터 또는 미러와 같은 이색성 광학 디바이스로 증폭된 광 빔(10)으로부터 분리될 수 있다. 이러한 시스템은 2009년 12월 15일 출원된, "극 자외선 광원용 계측", 미국출원번호 12/637,961, 사건 번호 002-017001/2009-0027-01에 기술된다.
가이드 레이저 빔(550)은 타겟 물질의 전달로부터 타겟 위치(105)까지의 동안(따라서, EUV 산출 동안) 타겟 위치(105)에서 기타 진단 테스트를 수행하는 데에 사용될 수 있다. 가이드 레이저 빔(550)은 EUV 산출동안 그리고 EUV 산출 사이에 일정하게 샘플링된다. 이러한 샘플링으로부터 도출된 정보는 예를 들면 타겟 위치(105)에서 최상의 스폿 품질을 제공하기 위해 빔 포커싱 광학 미러(630)와 같은 포커스 어셈블리(622) 내의 컴포넌트를 미세하게 튜닝하는 데에 사용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 다른 구현에서, 레이저 시스템(715)은 마스터 오실레이터(MO)(700)와 하나 이상의 파워 증폭기(PAs라고 하는)(720, 725, 730)를 가진 축방향 흐름의 RP-펌핑된 CO2 레이저 시스템이 될 수 있고; 이러한 구성을 MOPA 구성이라고 한다.
MO(700)는 시드 광 빔(735)을 PA(720)로 제공한다. 마스터 오실레이터(700)는 중심 파장 및 대역폭과 같은 파라미터의 미세한 튜닝을 가능하게 한다. 마스터 오실레이터(700)는 예를 들면 약 100kHz 동작을 할 수 있는 저 출력 에너 지 및 고 반복률을 가지는 Q-스위칭 MO가 될 수 있다. MO(700)로부터, 시드 광 빔(735)이 PA(720, 725, 730)의 체인에 의해 증폭되고, 형성되고 타겟 위치(105)에 도달하기 전에 빔 전달 시스템(110)에 의해 포커싱될 수 있다. 예를 들면, 마스터 오실레이터와 3개의 파워 증폭기(MO-PA1-PA2-PA3 구성)을 가진 적절한 CO2 레이저 디바이스가 본문에 그 전체가 참조에 의해 통합된 2005년 6월 29일 출원된 "LPP EUV 광원 드라이브 레이저 시스템"이라는 제하의 미국출원번호 11/174,299에 개시된다.
대안으로, 레이저 시스템(115)은 광학 캐비티의 하나의 미러로서 타겟 물질이 기능하는 소위 "셀프-타겟팅" 레이저 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 "셀프-타겟팅" 배치에서, 마스터 오실레이터가 필요없을 수 있다. 셀프 타겟팅 레이저 시스템은 본문에 그 전체가 참조에 의해 통합된 "EUV 광원용 드라이브 레이저 전달 시스템"이라는 이름으로 2006년 10월 13일 출원된 미국특허출원 제 11/580,414에 개시 및 요구된다.
빔 전달 시스템(119)은 챔버(130)에 결합하기 위해 요구되는 만큼 증폭된 광 빔을 변조시킨다. 상술한 바와 같이, 빔 전달 시스템(119)은 예를 들면 챔버(130)로 출력하기 전에 증폭된 광 빔의 포컬 파워를 조정하기 위해 배치되는 하나 이상의 미러, 프리즘, 렌즈를 포함할 수 있다. 미러, 프리즘, 렌즈가 레이저 시스템(715)으로부터 챔버(130)로 증폭된 광 빔을 터닝 또는 지향시키기 위해 사용될 수 있다. 빔 전달 시스템의 예시는 미국공개번호 제 2006/0219957에 기술된다.
상술한 바와 같이, 가이드 레이저(175)가 예를 들면 설정하는 동안 그리고 타겟 위치(105)에서의 EUV 산출 이전에 레이저 시스템(715)의 광학 컴포넌트를 정렬하기 위해 제 1 구현에서 사용될 수 있다. 가이드 레이저 빔(750)(가이드 레이저(175)로부터의)은 도 7에 도시된 바와 같이 그것을 마스터 오실레이터(700)의 출력부에서 빔 스플리터(755)를 통해 전송함으로써 레이저 시스템(715)에 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 가이드 레이저 빔(750)은 빔 스플리터(755)에서 반사되지만, 마스터 오실레이터(700)로부터의 출력 빔은 가이드 레이저 빔(750)과 마스터 오실레이터 출력 빔 모두가 PA(720) 상에 충돌하도록 빔 스플리터(755)를 통과한다. 가이드 레이저 빔(750)은 따라서 서로에 대해 그리고 MO(700)에 대해 PA(720, 725, 730) 각각을 정렬하고, 빔 전달 시스템(119)내의 컴포넌트를 정렬하는 데에 사용될 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 가이드 레이저(175)는 빔 전달 시스템(119)의 광학 컴포넌트를 정렬하고 예를 들면 타겟 위치(105)에서 EUV 산출 동안 빔 전달 시스템(119)을 통해 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(110)을 조정하기 위해 제 1 구현(176)에서 추가로 또는 대안으로 이용될 수 있다. 이 경우, 가이드 레이저 빔(750)은 도 7에 도시된 바와 같이 그것을 빔 스플리터(755)를 통해 전송함으로써 레이저 시스템(715)에 결합될 수 있다. 가이드 레이저 빔(750)이 충분한 파워를 가지고, 그의 파장이 가이드 레이저 빔(750)이 빔 스플리터(750)로부터 타겟 위치(105)로 전체 광학 경로를 통해 전파할 수 있도록 상술한 기준을 이용하여 선택되고, 그럼에도 불구하고 증폭된 광 빔(110)에 대해 경로를 따라 발생할 수 있는 요란에 대해 민감하고, 이러한 민감도는 정렬로 보조된다.
도 8을 참조하면, 가이드 레이저(175)는 빔 전달 시스템(120)의 광학 컴포넌트를 정렬하고 타겟 위치(105)에서 EUV 산출 동안 증폭된 광 빔(110)을 타겟 위치(105)로 조정하기 위해 제 2 구현에서 사용된다. 제 2 구현(177)에서, 가이드 레이저(175)는 제 2 구현(177)이 EUV 산출 동안 그리고 초기 설정 후에만 사용될 수 있도록 레이저 시스템(115) 내의 컴포넌트를 정렬하는 데에 사용되지 않는다. 가이드 레이저(175)로부터 출력된 가이드 레이저 빔(850)은, 가이드 레이저 빔(850)으로 하여금 빔 전달 시스템(119)으로 들어가도록 하면서 챔버(130)를 기밀하는 창(855)을 통해 빔 전달 시스템(119)에 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 챔버(130)는 하나의 구획이 빔 전달 시스템(119) 중 적어도 일부를 포함하고 다른 구획이 타겟 위치(105)를 포함하는 2개의 구획을 포함한다.
CO2를 포함하는 충전 가스를 광학 증폭기에서 이득 매체로서 포함하는 레이저 시스템(115)에 대해 상술한 기준을 만족시키고, 약 9100 내지 약 11000nm 사이, 특히 약 10600nm의 파장에서 광을 증폭시킬 수 있는 가이드 레이저(175)가 선택될 수 있다. 제 1 구현에서, 가이드 레이저(175)는 양자 캐스케이드 기술에 기초하여 폭넓은 조정가능한 중적외선(mid-IR) 외부 캐비티 레이저이다. 이러한 레이저는 예를 들면 CO2 증폭기의 동작 파장에 충분히 근접하고 CO2 증폭기에 대해 설정시 사용될 수 있는 광학 컴포넌트의 파장 범위 내에 있는 약 8100nm의 파장으로 튜닝될 수 있다. 이러한 양자 캐스케이드 레이저는 캘리포니아 포웨이의 Daylight Solutions에서 구입할 수 있다. 제 2 구현에서, 가이드 레이저(175)는 캐비티 및/또는 CO2 동위원소 가스 충진시 특정한 광학기기를 선택하는 레이저 시스템(115)에서 사용되는 CO2 광학 증폭기와 상이한 선택가능한 파장 범위를 가지는, 격자 튜닝 또는 격자없이 튜닝될 수 있는 튜닝가능한 CO2 레이저이다. 이러한 레이저는 워싱턴 마리스빌의 Acess Laser Company로부터 구입가능하다. 예를 들면, 가이드 레이저(175)가 이득 매체로서 CO2 동위원소를 사용하는 CO2 레이저라면, 가이드 파장은 약 11000nm, 또는 9000 내지 11000nm 사이의 임의의 파장이 되도록 선택될 수 있다.
다른 구현이 하기의 청구범위의 범위 내에 있다. 도 1을 참조하면, 솔리드 스테이트 레이저, 본문에 참조에 의해 그 전체가 통합된 미국특허 제 6,625,191, 6,549,551, 및 6,567,450에 도시된 바와 같은 2 챔버, 오실레이터-증폭기 시스템(MOPA 또는 MOPRA라고도 하는), 단일 챔버를 가진 엑시머 레이저, 예를 들면 오실레이터 챔버와 하나 이상의 증폭 챔버(병렬 또는 직렬로된 증폭 챔버를 가진)와 같은 2개 이상의 챔버를 가진 엑시머 레이저, 마스터 오실레이터/파워 오실레이터(MOPO) 배치, 파워 오실레이터/파워 증폭기(POPA) 배치, 또는 하나 이상의 엑시머 또는 분자 플루오르 증폭기 또는 오실레이터 챔버를 시딩하는 솔리드 스테이트 레이저와 같은 기타 유형의 레이저(115)가 적절할 수 있다.
도 1에 도시된 검출기(165)가 타겟 위치(105)로부터 직접 광을 수신하도록 배치될지라도, 검출기(165)는 대안으로 중간 포커스(145)의 다운 스트림 또는 기타 위치에서 광을 샘플링하도록 배치될 수 있다.
일반적으로, 타겟 물질의 조광은 또한 타겟 위치(105)에서 찌꺼기를 생성할 수 있고, 이러한 찌꺼기는 집속 미러(135)를 포함하는(그러나 그에 한정되는 것은 아님) 광학 엘리먼트의 표면을 오염시킬 수 있다. 따라서, 타겟 물질의 성분과 반응할 수 있는 가스 부식액의 소스가 본 문에 그 전체가 참조에 의해 통합된 미국특허 제 7,491,954에 기술된 바와 같이, 광학 엘리먼트의 표면 상에 부착된 오염물을 클리닝하기 위해 챔버(130)로 주입될 수 있다. 예를 들면, 하나의 애플리케이션에서, 타겟 물질은 Sn을 포함할 수 있고, 부식액은 HBr, Br2, Cl2, HCl, H2, HCF3 또는 이들 화합물의 일부 조합이 될 수 있다.
광원(100)은 또한 광학 엘리먼트의 표면 상의 증착된 타겟 물질과 부식액 사이에서의 화학 반응을 시작하고 및/또는 그 속도를 증가시키는 하나 이상의 히터(170)를 포함할 수 있다. 예를 들면, HBr 부식액과 함께 사용되는 Sn을 포함하는 타겟 물질에 대해, 히터(170)는 예를 들면 동작 레이저 시스템(115)과 빔 전달 시스템(119) 사이의 인터페이스에 있는 레이저 입력 창과 같은 광학 엘리먼트의 오염된 표면을 150-400℃, 일부 애플리케이션에 대해서는 400℃ 이상 가열할 수 있다. Li를 포함하는 플라즈마 타겟 물질에 대해, 히터(170)는 표면으로부터 Li를 증발시키기 위해, 즉 부식액을 이용할 필요없이, 약 400-500℃의 범위의 온도로 하나 이상의 광학 엘리먼트의 표면을 가열시키도록 설계될 수 있다. 적절한 히터의 유형은 복사 히터, 마이크로파 히터, RF 히터, 저항 히터 또는 이들 히터의 조합을 포함한다. 히터는 특정한 광학 엘리먼트 표면으로 지향되어, 따라서 방향성이 있거나, 또는 그것은 무방향성이고 전체 챔버(130) 또는 챔버(130)의 실질적인 부분을 가열할 수 있다.
예를 들면, 빔 전달 시스템(119)은 챔버(130)와 유체로 통할 필요가 없고; 오히려, 빈 전달 시스템(119)은 개별 챔버로서 설계될 수 있다.
도 9를 참조하면, 다른 구현에서, 포커스 어셈블리(122)는 굴절 포커싱 엘리먼트(900)를 포함하고, 계측 시스템(124)은 본 문에 그 전체가 참조에 의해 통합된 2009년 12월 15일 출원된 "극 자외광 소스용 빈 전송 시스템"이라는 제하의 미국출원번호 제 12/638,092, 사건 번호 002-018001/2009-0029-01에 개시된 이색성 미러(905)를 포함한다. 빔 전달 시스템(119)은 레이저 시스템(115)과 타겟 물질(105) 사이에 배치되고, 빔 전달 시스템(119)은 빔 전송 시스템(120)과 포커스 어셈블리(122)를 포함한다. 빔 전송 시스템(120)은 레이저 시스템(115)에 의해 산출된 증폭된 광 빔(910)을 산출하고 증폭된 광 빔(910)을 방향재설정 및 확장시켜, 확장되고 방향재설정된 광 빔(910)을 포커스 어셈블리(122)로 지행시킨다. 포커스 어셈블리(122)는 증폭된 광 빔(910)을 타겟 위치(105)로 포커싱한다.
빔 전송 시스템(120)은 증폭된 광 빔(910)의 방향을 변화시키는 미러(폴드 미러라고도 함)와 같은 일 세트의 광학 컴포넌트를 포함한다. 폴드 미러는 증폭된 광 빔(910)을 반사하기에 적절한 기판 및 코팅으로 만들어질 수 있다.
포커스 어셈블리(122)는 최종 폴드 미러(915)와 미러(915)로부터 반사된 증폭된 광 빔(915)을 타겟 위치(105)로 포커싱하도록 구성 및 배치된 수렴 렌즈인 굴절 포커싱 엘리먼트(900)를 포함한다. 굴절 포커싱 엘리먼트(900)는 증폭된 광 빔(910)의 파장에서 전송할 수 있는 물질로 만들어진다. 일부 구현에서, 굴절 포커싱 엘리먼트(900)는 ZnSe로 만들어진다.
포커스 어셈블리(122)는 또한 굴절 포커싱 엘리먼트(900)로부터 반사된 광(920)을 캡처하는 계측 시스템(124)을 포함할 수 있다. 이러한 캡처된 광은 가이드 레이저(175)로부터의 증폭된 광 빔(910)과 광의 속성을 분석하고, 예를 들면 증폭된 광 빔(910)의 위치를 판정하고, 및 증폭된 광 빔(910)의 초점 길이 변화를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 캡처된 광은 굴절 포커싱 엘리먼트(900) 상의 증폭된 광 빔(910)의 위치에 관한 정보를 제공하고 굴절 포커싱 엘리먼트(900)의 온도에서의 변화에 의한(예를 들면 가열) 굴절 포커싱 엘리먼트(900)의 초점 길이 변화를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다.
굴절 포커싱 엘리먼트(900)는 미러(915)로부터 반사된 증폭된 광 빔(910)의 타겟 위치(105)의 원하는 위치로의 포커싱을 가능하게하는 또는 보조하기 위한 메니스커스 렌즈가 될 수 있다. 추가로, 굴절 포커싱 엘리먼트(900)는 타이트하게 포커싱된 전송된 증폭된 광 빔(910)과 굴절 포커싱 엘리먼트(900)로부터 반사된 타이트하게 포커싱된 광(920)을 동시에 제공하기 위해 자신의 표면 각각에 대한 비구면 보정을 포함한다. 굴절 포커싱 엘리먼트(900)는 포물면의 축상의 세그먼트인 적어도 하나의 표면을 가지는 것으로 설계될 수 있다.
굴절 포커싱 엘리먼트(900)는 적외선 애플리케이션에 사용될수 있는 물질인 ZnSe로 만들어질 수 있다. ZnSe는 0.6-20㎛에 달하는 전송 범위를 가지고, 고 파워 증폭기로부터 산출되는 고 파워 광 빔에 사용될 수 있다. ZnSe는 전자기 스펙트럼의 적색 단부(특히, 적외선)에서 낮은 열 흡수율을 가진다. 굴절 포커싱 엘리먼트(900)에 사용될 수 있는 다른 물질은 갈륨비소(GaAs), 게르마늄, 실리콘, 비정질 물질 전송 적외선 방사선(AMTIR), 및 다이아몬드를 포함하지만, 그에 한정되지 않는다.
빔 전송 시스템(120)과 미러(915)에서의 폴드 미러 중 적어도 일부는 타겟 위치(105)로 증폭된 광 빔(910)의 액티브 포인팅 제어를 제공하기 위해 마스터 컨트롤러에 의해 제어될 수 있는 모터에 의해 작동되는 이동가능한 마운트를 사용하여 이동가능할 수 있다. 이동가능한 폴드 미러는 굴절 포커싱 엘리먼트(900) 상의 증폭된 광 빔(910)의 위치와 증폭된 광 빔(910)의 포커스를 타겟 물질에서 유지하도록 조정될 수 있다.
이색성 미러(905)가 각각의 부분의 파장에 기초하여 부분들 중 하나의 모두를 실질적으로 전송하고 다른 부분들 모두를 실질적으로 반사함으로써 광(920)의 진단 부분을 분리하도록 구성된다. 하기 기술된 구현에서, 이색성 미러(905)는 가이드 레이저 빔의 모두(즉, 약 99% 이상)를 실질적으로 전송하고 증폭된 광 빔의 모두(즉, 약 99% 이상)를 실질적으로 반사한다. 그러나, 이색성 미러(905)는 전체 증폭된 광 빔(즉, 99% 이상)을 실질적으로 전송하고 전체 가이드 레이저 빔(즉, 99% 이상)을 실질적으로 반사하도록 구성될 수 있다.

Claims (31)

  1. 이득 매체에서의 반전 분포(population inversion)를 일으키고 증폭된 광 빔을 산출하기 위해 가스 레이저 시스템의 적어도 하나의 광학 증폭기의 이득 매체에 펌프 에너지를 공급하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 광학 증폭기는 동작 파장에서 동작하는 상기 이득 매체에 펌프 에너지를 공급하는 단계;
    상기 가스 레이저 시스템에 연관된 하나 이상의 광학 컴포넌트를 향해 상기 증폭된 광 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트는 상기 가스 레이저 시스템내에 있고, 상기 증폭된 광 빔이 지향되는 각각의 광학 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 광학 증폭기의 동작 파장을 포함하는 파장 범위에 연관되는 상기 증폭된 광 빔을 지향시키는 단계;
    가이드 레이저 빔이 상기 광학 컴포넌트를 향해 상기 증폭된 광 빔의 경로를 추적하도록 가이드 파장을 가진 상기 가이드 레이저 빔을 가이드 레이저로부터 상기 가스 레이저 시스템을 통해 상기 광학 컴포넌트로 지향시키는 단계; 및
    지향된 가이드 레이저 빔을 이용하여 상기 광학 컴포넌트를 정렬하는 단계;를 포함하고,
    상기 가이드 파장은 상기 동작 파장과는 상이하고, 상기 증폭된 광 빔이 지향되는 각각의 광학 컴포넌트의 파장 범위는 상기 가이드 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 파장은 상기 가이드 레이저 빔이 상기 가스 레이저 시스템의 이득에 실질적으로 기여하지 않도록 상기 동작 파장과 별개인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 레이저 시스템을 벗어나는 증폭된 광 빔이 광학 반사기로부터 반사되어 배면을 통해 다시 상기 가스 레이저 시스템으로 가도록 상기 가스 레이저 시스템의 상기 배면에 상기 광학 반사기를 배치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 가스 레이저 시스템을 통해 상기 가이드 레이저 빔을 지향시키는 것은 상기 광학 반사기를 통해 상기 가이드 레이저 빔을 지향시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 증폭된 광 빔이 동작 레이저 빔이 되는 포인트로 상기 증폭된 광 빔을 증폭시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 하나 이상의 광학 컴포넌트가 동작 레이저 빔이 지향되는 타겟 위치와 상기 가스 레이저 시스템 사이에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가이드 레이저 빔을 사용하여 상기 타겟 위치로 상기 동작 레이저 빔을 정렬시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 동작 레이저 빔을 정렬시키는 단계는 하나 이상의 광학 컴포넌트를 통해 상기 타겟 위치를 향해 상기 가이드 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 타겟 기간 동안 상기 타겟 위치에 타겟 물질을 제공하는 단계를 더 포함하고; 상기 타겟 위치를 향해 상기 가이드 레이저 빔을 지향시키는 단계는 타겟 기간 이외의 시간 동안 상기 가이드 레이저 빔을 상기 타겟 위치로 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 타겟 위치에 타겟 물질을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 동작 레이저 빔을 상기 타겟 위치를 향해 지향시키는 단계는 타겟 물질에서 플라즈마의 산출을 일으키는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 증폭된 광 빔을 이용하여 상기 광학 컴포넌트를 졍렬하는 단계는 상기 가스 레이저 시스템의 초기 설정 동안 상기 광학 컴포넌트를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
  14. 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템으로서,
    각각 동작 파장에서 동작하고, 펌프 상태일 때, 증폭된 광 빔을 산출하는 이득 매체를 각각 포함하는 하나 이상의 광학 증폭기를 구비하는 가스 레이저 시스템;
    상기 하나 이상의 광학 증폭기의 동작 파장을 포함하는 파장 범위와 각각 연관된 하나 이상의 광학 컴포넌트로서, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 일부는 상기 하나 이상의 광학 증폭기 내에 있는 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트; 및
    가이드 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하는 가이드 레이저;를 포함하고,
    상기 가이드 레이저는, 상기 가이드 레이저 빔이 상기 광학 컴포넌트를 향한 상기 증폭된 광 빔의 경로를 추적하도록, 상기 가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기의 이득 매체가 펌핑 상태에 있는 동안, 상기 가이드 레이저 빔이 상기 가스 레이저 시스템을 통해 상기 광학 컴포넌트를 향해 지향되도록 배치되고,
    상기 가이드 파장은 상기 동작 파장과는 상이하며, 상기 증폭된 광 빔이 지향되는 각각의 광학 컴포넌트의 파장 범위는 상기 가이드 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 가이드 파장은 상기 가이드 레이저 빔이 상기 가스 레이저 시스템의 이득에 실질적으로 기여하지 않도록 상기 동작 파장과는 별개인 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 가스 레이저 시스템은 마스터 오실레이터를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기는 이득 매체로서 CO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 증폭기는 직렬로 배치되고, 캐비티 형성 미러를 포함하고, 상기 캐비티 형성 미러 중 하나는 고 반사 미러를 포함하고 및 상기 캐비티 형성 미러 중 다른 것은 출력 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  22. 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템으로서,
    각각 동작 파장에서 동작하고, 펌프 상태일 때, 증폭된 광 빔을 산출하는 이득 매체를 각각 포함하는 하나 이상의 광학 증폭기를 구비하는 가스 레이저 시스템;
    파장 범위와 각각 연관된 하나 이상의 광학 컴포넌트로서, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 일부는 상기 하나 이상의 광학 증폭기 내에 있는 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트;
    가이드 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하는 가이드 레이저로서, 상기 가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기의 이득 매체가 펌핑 상태에 있는 동안, 상기 가이드 레이저 빔이 상기 가스 레이저 시스템을 통해 상기 광학 컴포넌트를 향해 지향되도록 배치되는 상기 가이드 레이저;
    상기 가스 레이저 시스템의 전면에서의 출력 커플러; 및
    상기 전면과 상이한, 상기 가스 레이저 시스템의 배면에서의 광학 반사기;를 포함하고,
    상기 광학 반사기는 상기 가스 레이저 시스템을 벗어나는 증폭된 광 빔이 상기 광학 반사기의 전면에서 반사되어 상기 배면을 통해 상기 가스 레이저 시스템으로 다시 지향되도록 배치되고,
    상기 가이드 파장은 상기 동작 파장과는 상이하며, 각각의 상기 광학 컴포넌트의 파장 범위는 상기 하나 이상의 광학 증폭기의 상기 동작 파장과 상기 가이드 파장을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 가이드 레이저 빔은 상기 광학 컴포넌트를 향해 상기 광학 반사기의 배면을 통해 지향되는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  24. 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템으로서,
    각각 동작 파장에서 동작하고, 펌프 상태일 때, 증폭된 광 빔을 산출하는 이득 매체를 각각 포함하는 하나 이상의 광학 증폭기를 구비하는 가스 레이저 시스템;
    파장 범위와 각각 연관된 하나 이상의 광학 컴포넌트로서, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 일부는 상기 하나 이상의 광학 증폭기 내에 있는 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트; 및
    가이드 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하는 동위원소 CO2 가스 레이저를 구비하는 가이드 레이저;를 포함하고,
    상기 가이드 레이저는, 상기 가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기의 이득 매체가 펌핑 상태에 있는 동안, 상기 가이드 레이저 빔이 상기 가스 레이저 시스템을 통해 상기 광학 컴포넌트를 향해 지향되도록 배치되고;
    상기 가이드 파장은 상기 동작 파장과는 상이하며, 각각의 상기 광학 컴포넌트의 파장 범위는 상기 하나 이상의 광학 증폭기의 상기 동작 파장과 상기 가이드 파장을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  25. 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템으로서,
    각각 동작 파장에서 동작하고, 펌프 상태일 때, 증폭된 광 빔을 산출하는 이득 매체를 각각 포함하는 하나 이상의 광학 증폭기를 구비하는 가스 레이저 시스템;
    파장 범위와 각각 연관된 하나 이상의 광학 컴포넌트로서, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 일부는 상기 하나 이상의 광학 증폭기 내에 있는 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트; 및
    가이드 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하고, 8100nm의 파장에서 동작하는 양자 캐스케이드 레이저를 구비하는 가이드 레이저;를 포함하고,
    상기 가이드 레이저는, 상기 가스 레이저 시스템의 하나 이상의 광학 증폭기의 이득 매체가 펌핑 상태에 있는 동안, 상기 가이드 레이저 빔이 상기 가스 레이저 시스템을 통해 상기 광학 컴포넌트를 향해 지향되도록 배치되고;
    상기 가이드 파장은 상기 동작 파장과는 상이하며, 각각의 상기 광학 컴포넌트의 파장 범위는 상기 하나 이상의 광학 증폭기의 상기 동작 파장과 상기 가이드 파장을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트를 정렬하는 시스템.
  26. 극 자외광 산출용 레이저 산출 플라즈마 시스템으로서,
    타겟 위치에서 타겟 물질을 산출하는 타겟 물질 전달 시스템;
    증폭 대역을 정의하는 이득 매체를 포함하는 적어도 하나의 광학 증폭기를 포함하는 가스 레이저 시스템;
    일세트의 광학 컴포넌트로서, 상기 이득 매체를 통해 상기 이득 매체에서 산출된 증폭된 광 빔을 전파하고 상기 타겟 위치로 상기 증폭된 광 빔을 전달하기 위해 구성 및 배치되고, 상기 적어도 하나의 광학 증폭기의 동작 파장을 포함하는 파장 범위와 각각의 광학 컴포넌트가 연관되고, 상기 광학 컴포넌트의 일부는 상기 하나 이상의 광학 증폭기 내에 있는 상기 일 세트의 광학 컴포넌트; 및
    상기 이득 매체의 증폭 대역의 외부이고 상기 광학 컴포넌트 각각의 파장 범위 내부의 파장을 가진 가이드 레이저 빔을 산출하는 가이드 레이저로서, 상기 가이드 레이저 빔은 상기 증폭된 광 빔과 같은 방식으로 상기 광학 컴포넌트 세트 및 상기 가스 레이저 시스템을 통해 지향되는 상기 가이드 레이저;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 극 자외광 산출용 레이저 산출 플라즈마 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 증폭기는 상기 타겟 물질이 상기 타겟 위치에 있을 때 동작 레이저 빔으로 상기 증폭된 광 빔을 변환하기에 충분한 이득을 가지는 것을 특징으로 하는 극 자외광 산출용 레이저 산출 플라즈마 시스템.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트 세트는 상기 적어도 하나의 광학 증폭기와 상기 타겟 위치 사이에서 포커스 어셈블리를 포함하고, 상기 포커스 어셈블리는 상기 타겟 위치에 상기 증폭된 광 빔을 포커싱하도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 극 자외광 산출용 레이저 산출 플라즈마 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 포커스 어셈블리는 렌즈와 미러 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 극 자외광 산출용 레이저 산출 플라즈마 시스템.
  30. 극 자외광 산출 방법으로서,
    타겟 위치에서 타겟 물질을 산출하는 단계;
    증폭된 광 빔을 산출하기 위한 증폭 대역을 가지고, 동작 파장에서 동작하는, 가스 레이저 시스템의 적어도 하나의 광학 증폭기의 이득 매체에 펌프 에너지를 공급하는 단계;
    일 세트의 광학 컴포넌트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 이용하여 상기 이득 매체를 통해 상기 증폭된 광 빔을 전파하는 단계;
    상기 광학 컴포넌트의 세트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 이용하여 상기 타겟 위치로 상기 증폭된 광 빔을 전달하는 단계;
    상기 이득 매체의 증폭 대역 외부이고 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 파장 범위 내부에 있는 파장을 가지는 가이드 레이저 빔을 가이드 레이저로 산출하는 단계; 및
    상기 가이드 레이저 빔을 상기 증폭된 광 빔과 동일한 방식으로 상기 광학 컴포넌트 세트 및 상기 가스 레이저 시스템을 통해 지향시켜 상기 광학 컴포넌트 세트 중 하나 이상의 광학 컴포넌트를 정렬시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 증폭된 광 빔의 전파에 이용되는 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 각각은 상기 적어도 하나의 광학 증폭기의 동작 파장을 포함하는 상기 파장 범위에 연관되고, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트는 상기 가스 레이저 시스템 내에 있는 것을 특징으로 하는 극 자외광 산출 방법.
  31. 삭제
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