KR101835561B1 - Ｅｕｖ 광원용 프리 펄스를 가진 마스터 오실레이터­파워 증폭기 드라이브 레이저 - Google Patents

Ｅｕｖ 광원용 프리 펄스를 가진 마스터 오실레이터­파워 증폭기 드라이브 레이저 Download PDF

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윌리암 엔. 팔트로
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이고르 브이. 포멘코프
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

Figure 112013002751519-pct00115
인, 파장
Figure 112013002751519-pct00116
및
Figure 112013002751519-pct00117
을 포함하는 이득 대역을 구비한 광학 증폭기; 파장
Figure 112013002751519-pct00118
으로 프리 펄스 출력을 조정하기 위한 튜닝 모듈을 구비한 프리 펄스 시드 레이저; 파장
Figure 112013002751519-pct00119
을 가진 레이저 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및 상기 광학 증폭기를 통해 공통 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기;를 포함하는 장치가 본문에 개시된다.

Description

ＥＵＶ 광원용 프리 펄스를 가진 마스터 오실레이터­파워 증폭기 드라이브 레이저{MASTER OSCILLATOR­POWER AMPLIFIER DRIVE LASER WITH PRE­PULSE FOR EUV LIGHT SOURCE}
본 출원은 소스 재료로부터 생성되고, 예를 들면 약 100nm 미만의 파장에서 예를 들면 반도체 집적회로 제조 포토리소그래피를 위해 EUV 광원 챔버의 외부에서 활용하기 위해 초점으로 집속 및 지향되는 플라즈마로부터 EUV 광을 제공하는 극 자외선 ("EUV") 광원에 관한 것이다.
예를 들면 약 5-100nm 이하의 파장을 가지고, 약 13nm의 파장의 광을 포함하는 전자기 복사선과 같은 극 자외("EUV")광(또한, 때때로 소프트 x-선이라고도 함)이 예를 들면, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 극도로 작은 피처를 산출하도록 포토리소그래피 프로세스에 사용될 수 있다.
EUV 광을 산출하는 방법은, 재료를 EUV 범위에서 방출선을 가지는, 예를 들면, 크세논, 리튬 또는 주석과 같은 원소를 구비한 플라즈마 상태로 변환하는 단계를 포함하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이러한 하나의 방법에서, 때때로 레이저 산출 플라즈마("LPP")라고하는, 요구되는 플라즈마가 레이저 빔을 가지고 예를 들면 재료의 액적, 스트림, 또는 클러스터의 형태로 된 타겟 재료를 조사함으로써 산출될 수 있다.
이러한 프로세스에 대해, 플라즈마는 일반적으로 예를 들면 진공 챔버와 같은 기밀 용기에서 산출되고, 다양한 유형의 계측 장비를 이용하여 모니터링된다. EUV 복사선을 생성하는 것에 추가하여, 이들 플라즈마 프로세스는 또한 일반적으로 대역을 벗어난 복사선, 고 에너지 이온 및 예를 들면 타겟 재료의 원자 및/또는 클럼프/미세액적(microdroplet)과 같은 찌꺼기를 포함할 수 있는 플라즈마 챔버내에서의 원하지 않는 부산물을 생성한다.
이들 플라즈마 생성 부산물은 수직 입사 및/또는 응시 입사 미러에서의 EUV 반사를 할 수 있는 다층 미러(MLM's)를 구비하는 콜렉터 미러, 측정 검출기의 표면, 플라즈마 형성 프로세스를 이미화하는 데에 사용되는 윈도우, 및 레이저 입력 윈도우(들)을 포함하는(그러나 이에 한정되지 않음) 다양한 플라즈마 챔버 광학 엘리먼트들을 잠재적으로 가열하고, 손상시키고, 또는 상기 다양한 플라즈마 챔버 광학 엘리먼트들의 동작 효율을 감소시킬 수 있다. 열, 고 에너지 이온 및/또는 찌꺼기는 광학 엘리먼트들을 광 투과를 감소시키는 재료로 코팅하고, 그것들에 침투하고, 및 예를 들면 구조적 무결성(integrity) 및/또는 예를 들면 단파장에서의 광을 반사하기 위한 미러의 기능과 같은 광학 속성을 손상시켜, 그것들을 부식 또는 침식시키고 및/또는 그것들에 확산시키는 것을 포함하는, 다수의 방식으로 광학 엘리먼트에 손상을 끼칠수 있다. 따라서, 플라즈마 생성 찌꺼기의 양 및/또는 영향을 최소화하는 것이 일반적으로 바람직하다.
그러므로, 액적 스트림에서의 액적이 각각의 액적으로부터 플라즈마를 형성하기 위해 개별 레이저 펄스에 의해 조사(照射)되는 LPP 시스템이 개시된다. 또한, 각각의 액적이 하나 이상의 광 펄스에 의해 순차적으로 조명되는 시스템이 개시된다. 일부 경우, 각각의 액적은 소위 "프리 펄스" 및 소위 "메인 펄스"에 노출될 수 있지만, 하나 이상의 프리 펄스가 사용될 수 있고 하나 이상의 메인 펄스가 사용될 수 있으며, 프리 펄스와 메인 펄스의 기능이 어느 정도 겹쳐질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 프리 펄스(들)는 가열하고, 팽창시키고, 가스화시키고, 증발시키고, 이온화하고, 약한 플라즈마를 생성하고 및/또는 강한 플라즈마를 생성하도록 타겟 재료의 일부 또는 전부에 작용하고, 메인 펄스(들)는 프리 펄스 작용 재료의 대부분 또는 전부를 플라즈마로 변환하여 EUV 광 방출을 산출하는 기능을 할 수 있다. 일부 경우, 프리 펄싱은 메인 펄스에 노출된 재료의 더 큰 단면에 기인한 재료/펄스 상호작용, 재료의 감소된 밀도에 기인한 재료로의 메인 펄스의 더 큰 투과, 또는 그 모두의 효율을 증가시킬 수 있다. 프리 펄싱의 또다른 효익은 그것이 타겟을 포커싱된 메인 펄스의 크기로 신장시켜, 메인 펄스의 모두가 참여하도록 한다는 것이다. 이는 특히 상대적으로 작은 액적이 타겟으로서 사용되고 조사 광이 작은 액적의 크기로 포커싱될 수 없는 경우에 효익이 있을 수 있다. 따라서, 일부 애플리케이션에서, 변환 효율을 증가시키고 및/또는 상대적으로 작은, 예를 들면, 소위 질량 제한(mass limited) 타겟의 사용을 허용하도록 프리 펄싱을 이용하는 것이 바람직하다. 그런다음, 상대적으로 작은 타겟의 사용은 찌꺼기 생성을 감소시키고 및/또는 소스 재료 소비를 감소시키도록 사용될 수 있다.
상기한 바를 고려하여, 타겟 재료를 조사하기 위해 특정한 프리 펄스 에너지를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 타겟 재료 액적 및 대응하는 프리 펄스 초점의 크기, 프리 펄스로 액적을 타겟팅하는 데에 달성가능한 레벨의 정확도, 프리 펄스 펄스 듀레이션, 프리 펄스 파장, EUV 출력 에너지의 원하는 레벨, EUV 변환 효율, 및 프리 펄스 및/또는 메인 펄스 피크 강도를 포함하는 다수의 팩터가 이러한 타겟 프리 펄스 에너지의 선택에 영향을 줄 수 있다.
상술한 바와 같이, EUV 광을 산출하기 위한 하나의 기술은 타겟 재료를 조사하는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 예를 들면, 약 9.2㎛ ~ 11.2㎛의 범위의 파장과 같은, 적외선 파장의 광을 출력하는 C02 레이저는 LPP 프로세스에서 타겟 재료를 조사하는 구동 레이저로서 일정한 이점을 제시할 수 있다. 이는 예를 들면, 주석을 함유하는 재료와 같은, 특정 타겟 재료에 대해 특히 사실일 수 있다. 예를 들면, 하나의 이점은 구동 레이저 입력 파워와 출력 EUV 파워 사이의 상대적으로 높은 변환 효율을 산출하기 위한 기능을 포함할 수 있다. CO2 구동 레이저의 또다른 이점은 주석 찌꺼기로 코팅된 반사 광학기기와 같은 상대적으로 거친 표면으로부터 반사하는 상대적으로 긴 파장의 광(예를 들면 193nm의 딥 UV에 비교되는)을 가능하게 한다. 10.6㎛ 방사선의 이러한 속성은 반사 미러로 하여금 예를 들면 스티어링, 포커싱 및/또는 구동 레이저 빔의 포컬 파워의 조정을 위한 플라즈마에 인접하여 채용되도록 할 수 있다.
일부 경우, LPP 프로세스에서 사용되는 상대적으로 고 파워의 메인 펄스를 산출하도록 MoPa(Master Oscillator-Power Amplifier)를 채용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 프리 펄스 시드 레이저로부터 프리 펄스를 증폭하도록 메인 펄스 증폭기의 일부 또는 전부를 이용하는 것이 특정한 환경에서는 이점을 가질 수 있다. 이러한 경우, 메인 펄스 파장에 대한 증폭기 이득을 실질적으로 감소시키지 않는 프리 펄스 파장을 이용하는 것이 바람직 할 수 있다. 다른 팩터는 메인 펄스 및 프리 펄스에 대한 파장 선택에 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 가장 큰 크기의 에너지를 산출하는 메인 펄스 파장을 이용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한, 펄스를 포커싱하기 위해 렌즈가 사용될 때, 허용가능한 색수차의 크기는 메인 펄스 및 프리 펄스 파장 선택에 영향을 줄 수 있다. 추가로, 이색성 빔 스플리터/결합기는 또한 메인 펄스/프리 펄스 파장 선택에 대한 제한을 가져올 수 있다.
마지막으로, 상대적으로 큰 펄스 증가시간(rise-time)을 가지는 프리 펄스를 이용하는 설계와 같은 기타 팩터가 사용되는 프리 펄스 시드 레이저의 유형을 결정한다(예를 들면, 이득 매체 파라미터, 방전 유형, 광학 캐비티, 등). 일부 유형의 시드 레이저는 제한된 출력 에너지 범위 내에서의 시드 레이저 출력 펄스 에너지를 산출하기위해서만 동작할 수 있다. 예를 들면, 펄스 에너지의 영역은 펄스 에너지와 같은 일관되고 반복가능한 레이저 파라미터를 산출하도록 동작될 수 없다는 점에서 레이저가 불안정한 외부에 존재할 수 있다. 감쇠기가 일부 경우에 자신의 동작 범위를 확장하기 위해 시드 레이저의 다운스트림에 배치될 수 있지만, 감쇠기의 사용은 원하지 않은 복잡성을 일으키고 불필요하게 에너지를 소비할 수 있다. 일부 경우에, 펄스 에너지의 범위는 측정 검출기와 같은 적절한 광학기기가 가용한 범위 밖에 존재할 수 있다. 시드 출력 펄스 에너지의 이러한 제한은 그런다음, 증폭기 이득이 시드 펄스 파장에 종속되기 때문에, 증폭 후에 액적에서의 원하는 프리 펄스 타겟 에너지를 산출하기 위해 요구되는 프리 펄스 파장의 선택에 영향을 줄 수 있다.
상기를 고려하여, 발명자는 EUV 광원용 프리 펄스를 가진 마스터 오실레이터-파워 증폭기 구동 레이저를 개시한다.
본문에 개시된 바와 같이, 제 1 측면에서,
Figure 112013002751519-pct00001
인, 파장
Figure 112013002751519-pct00002
및
Figure 112013002751519-pct00003
을 포함하는 이득 대역을 구비한 광학 증폭기; 파장
Figure 112013002751519-pct00004
으로 프리 펄스 출력을 조정하기 위한 튜닝 모듈을 구비한 프리 펄스 시드 레이저; 파장
Figure 112013002751519-pct00005
을 가진 레이저 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및 상기 광학 증폭기를 통과해 공통 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기;를 포함하는 장치가 개시된다.
하나의 실시예에서, 튜닝 모듈은 격자를 포함한다.
하나의 특정한 실시예에서, 프리 펄스 시드 레이저와 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고,
Figure 112013002751519-pct00006
및
Figure 112013002751519-pct00007
는 공통 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응할 수 있다.
하나의 실시예에서, 프리 펄스 시드 레이저와 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고, 파장
Figure 112013002751519-pct00008
및
Figure 112013002751519-pct00009
는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응할 수 있다.
하나의 특정한 실시예에서, 프리 펄스 시드 레이저와 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고,
Figure 112013002751519-pct00010
및
Figure 112013002751519-pct00011
는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응할 수 있고, 여기서 진동 브랜치는 공통 상부 레벨을 공유하지 않는다.
하나의 배치에서, 프리 펄스 시드 레이저는 대기속보다 낮게(sub-atmospheric), 기밀된 무선 주파수 방전 CO2 레이저를 포함할 수 있다.
또한 본문에 개시된 또다른 측면에서, 극 자외선(EUV) 광을 산출하기 위해 타겟 재료를 조사하는 장치는,
Figure 112013002751519-pct00012
인, 파장
Figure 112013002751519-pct00013
및
Figure 112013002751519-pct00014
을 포함하는 이득 대역을 구비한 광학 증폭기; 파장
Figure 112013002751519-pct00015
과 펄스 에너지 Epp를 가진 프리 펄스 출력을 생성하는 프리 펄스 시드 레이저; 파장
Figure 112013002751519-pct00016
및 펄스 에너지 EMP(EMP < 1000 x Epp)를 가진 메인 펄스 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및 상기 광학 증폭기를 통과해 공통 빔 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기;를 포함한다.
본 측면의 하나의 실시예에서, 프리 펄스 레이저는 튜닝 모듈을 포함할 수 있다.
특정한 하나의 실시예에서, 튜닝 모듈은 격자를 포함한다.
본 측면의 하나의 특정한 실시예에서, 프리 펄스 시드 레이저와 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고,
Figure 112013002751519-pct00017
및
Figure 112013002751519-pct00018
는 동일한 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응할 수 있다.
특정한 실시예에서, 광학 증폭기는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고, 프리 펄스 증폭기 출력 펄스 에너지, EPP - AMPED 및 메인 펄스 증폭기 출력 펄스 에너지, EMP -AMPED(EMP - AMPED > 10 x EPP - AMPED)를 산출할 수 있다.
본 측면의 하나의 구현에서, EMP < 10 x EPP이다.
하나의 특정한 구현에서, 프리 펄스 시드 레이저는 대기속보다 낮게, 기밀된 무선 주파수 방전 CO2 레이저를 포함할 수 있다.
본 측면의 특정한 구현에서, 프리 펄스 시드 레이저와 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고,
Figure 112013002751519-pct00019
및
Figure 112013002751519-pct00020
는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응할 수 있다.
본 측면의 특정한 구현에서, 프리 펄스 시드 레이저와 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가질 수 있고,
Figure 112013002751519-pct00021
및
Figure 112013002751519-pct00022
는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응할 수 있고, 진동 브랜치는 공통 상부 레벨을 공유하지 않는다.
또한 본문에 개시된 또다른 측면에서, 장치는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가진 광학 증폭기; 파장
Figure 112013002751519-pct00023
에 대해 프리 펄스 출력을 생성하는 프리 펄스 시드 레이저; 파장
Figure 112013002751519-pct00024
을 가진 메이 펄스 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및 상기 광학 증폭기를 통과해 공통 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기;를 포함하고, 여기서
Figure 112013002751519-pct00025
이고,
Figure 112013002751519-pct00026
및
Figure 112013002751519-pct00027
는 동일한 CO2 이득 매체 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대응한다.
본 측면의 특정한 구현에서, 시드 레이저는 파장
Figure 112013002751519-pct00028
으로 프리 펄스 출력을 조정하기 위한 튜닝 모듈을 포함할 수 있다.
본 측면의 특정한 구현에서, 튜닝 모듈은 격자를 포함할 수 있다.
본 측면의 하나의 구현에서, 프리 펄스 시드 레이저는 대기속보다 낮게, 기밀된 무선 주파수 방전 CO2 레이저를 포함할 수 있다.
본 측면의 특정한 구현에서, 빔 결합기는 이색성 빔 결합기를 포함할 수 있고,
Figure 112013002751519-pct00029
및
Figure 112013002751519-pct00030
는 진동 브랜치에서 적어도 3개의 회전 라인에 의해 분리된다.
도 1은 본 개시물의 하나의 측면에 따른 레이저 산출 플라즈마 EUV 광원의 간략화된 개략도이다.
도 2는 프리 펄스 시드 레이저, 메인 펄스 시드 레이저 및 공통 증폭기를 구비한 레이저 소스의 실시예의 간략화된 개략도이다.
도 3은 프리 펄스 시드 레이저, 메인 펄스 시드 레이저 및 공통 증폭기를 구비한 레이저 소스의 또다른 실시예의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 4는 프리 펄스 시드 레이저, 메인 펄스 시드 레이저 및 공통 증폭기를 구비한 레이저 소스의 또다른 실시예의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 5는 프리 펄스 시드 레이저, 메인 펄스 시드 레이저 및 공통 증폭기를 구비한 레이저 소스의 또다른 실시예의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 6은 파장 조정가능한 프리 펄스 시드 레이저의 실시예의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 7은 메인 펄스 시드 레이저의 실시예의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 8은 프리 펄스 시드 레이저에 대한 출력 파장,
Figure 112013002751519-pct00031
을 결정하는 동작 프로시저의 예시를 도시한다.
도 9는 프리 펄스 시드 레이저에 대한 출력 파장,
Figure 112013002751519-pct00032
을 결정하는 동작 프로시저의 또다른 예시를 도시한다.
도 10은 초점 렌즈가 타겟 상으로 증폭기 출력을 포커싱하도록 사용될 때의 프리 펄스 시드 레이저에 대한 출력 파장,
Figure 112013002751519-pct00033
을 결정하는 동작 프로시저의 또다른 예시를 도시한다.
도 11은 색수차가 파장
Figure 112013002751519-pct00034
을 갖는 프리 펄스 광 빔으로 하여금 제 1 위치에서 포커싱하도록 하는 반면, 파장
Figure 112013002751519-pct00035
을 갖는 메인 펄스 광 빔이 상기 제 1 위치로부터 거리 "d"만큼 이격되는 제 2 위치에서 포커싱하도록 하는 것을 예시한다.
도 12는 초점 렌즈를 가진 일반적인 LPP 시스템에 대해 프리 펄스와 메인 펄스 사이의 파장 차이,
Figure 112013002751519-pct00036
에 대해 플롯팅된 타겟(액적)에 대한 메인 펄스 레이저 강도의 그래프를 도시한다.
도 13-16은 9R, 10R, 9P, 및 10P 진동 브랜치에서의 회전 라인에 대한 선택된 데이터를 포함하는 표 1-4를 도시한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 예를 들면 레이저 산출 플라즈마 EUV 광원(20)과 같은 EUV 광원의 실시예의 간략화된 개략도가 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, LPP 광원(20)은 광을 생성하고 상기 광을 챔버(26)로 전달하는 시스템(22)을 포함할 수 있다. 소스(20)에 대해, 광은 시스템(22)으로부터 챔버(26)로의 하나 이상의 빔 경로를 따라 조사(照射) 영역(28)에서 각각의 타겟 액적을 조명하기 위해 이동할 수 있다. 도 1에 도시된 시스템(22)에서 사용하기에 적합할 수 있는 레이저 배치의 예시가 하기에 보다 상세히 기술된다.
도 1에 더 도시된 바와 같이, EUV 광원(20)은 또한 예를 들면, 조사 영역(28)에 대해 챔버(26)의 내부로 타겟 재료의 액적을 전달하는 타겟 재료 전달 시스템(24)을 포함할 수 있고, 여기서 액적은 예를 들면 제로, 하나 이상의 프리 펄스 및 그런 다음 하나 이상의 메인 펄스와 같은 하나 이상의 광 펄스와 상호작용하여, 궁극적으로 플라즈마를 산출하고 EUV 방출을 생성할 것이다. 다양한 액적 디스펜서 구성과 그의 상대적인 이점에 관한 보다 상세한 사항은 2010년 3월 10일 출원된, '레이저 산출 플라즈마 EUV 광원'이라는 제하의 미국특허출원번호 제 12/721,317, Attorney Docket No. 2008-0055-01; 2008년 6월 19일 출원된, '레이저 산출 플라즈마 EUV 광원에서의 타겟 재료 전달용 시스템 및 방법'이라는 제하의 미국특허출원번호 제 12/214,736, Attorney Docket No. 2006-0067-02; 2007년 7월 13일 출원된, '모듈레이팅된 소란파를 이용하여 산출된 액적 스트림을 가진 레이저 산출 플라즈마 EUV 광원'이라는 제하의 미국특허출원번호 제 11/827,803, Attorney Docket No. 2007-0030-01; 2006년 2월 21일 출원되고 2006년 11월 16일 공개된, '프리 펄스를 가진 레이저 산출 플라즈마 EUV 광원'이라는 제하의 미국특허출원번호 제 11/358,988, 공개번호 US2006/0255298A-1, Attorney Docket No. 2005-0085-01; 2008년 7월 29일 등록된 현재 미국특허번호 제 7,405,416이고, 2005년 2월 25일 출원된, 'EUV 플라즈마 소스 타겟 전달용 방법 및 장치'라는 제하의 미국특허출원번호 제 11/067,124, Attorney Docket No. 2004-0008-01; 2008년 5월 13일 등록된 현재 미국특허번호 제 7,372,056이고, 2005년 6월 29일 출원된, 'LPP EUV 플라즈마 소스 재료 타겟 전달 시스템'이라는 제하의 미국특허출원 제 11/174,443, Attorney Docket No. 2005-0003-01에서 볼수 있으며, 이들의 각각의 내용은 참조에 의해 본문에 통합된다.
타겟 재료는 주석, 리튬, 크세논 또는 그의 조합을 구비하는 재료를 포함하지만 그에 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 주석, 리튬, 크세논 등과 같은 EUV 방출 원소는 액체 액적 및/또는 액체 액적에 함유된 고체 입자의 형태가 될 수 있다. 예를 들면, 주석 원소는 순수한 주석으로서, 예를 들면 SnBr4, SnBr2, SnH4와 같은 주석 화합물로서, 예를 들면 주석-갈륨 합금, 주석-인듐 합금, 주석-인듐-갈륨 합금, 또는 그의 조합과 같은 주석 합금으로서 사용될 수 있다. 사용되는 재료에 따라, 타겟 재료는 실온 또는 실온에 근접한 온도(예를 들면, 주석 합금, SnBr4), 증가된 온도(예를 들면 순수 주석), 또는 실온 미만의 온도(예를 들면, SnH4)를 포함하는 다양한 온도에서 조사 영역(28)으로 제시될 수 있고, 일부 경우에, 예를 들면 SnBr4과 같이 상대적으로 휘발성이 될 수 있다. LPP EUV 광원에서의 이들 재료의 사용에 관한 보다 상세한 사항은 그의 내용이 참조에 의해 본문에 통합된 2008년 12월 16일 등록된 현재 미국특허번호 제 7,465,946이고, 2006년 4월 17일 출원된, 'EUV 광원용 대체 연료'라는 제하의 미국특허출원번호 제 11/406,216, Attorney Docket No. 2006-0003-01에서 제공될 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, EUV 광원(20)은 또한 예를 들면, 몰리브덴과 실리콘의 층, 및 일부 경우에 하나 이상의 고온 확산 배리어 층, 평탄화 층, 캡핑 층 및/또는 에칭 차단 층을 교대로 하면서 그레이드된 다층 코팅을 가진 장형(長形) 회전타원체(prolate spheroid)의 형태로 된(즉, 자신의 주축에 관해 회전된 타원체) 반사 표면을 가진 근-수직 입사 콜렉터 미러와 같은 광학기기(30)를 포함할 수 있다. 도 1은 광학기기(30)가 시스템(22)에 의해 생성된 광 펄스가 통과하여 조사 영역(28)에 도달하도록 허용하는 어퍼처를 가지고 형성될 수 있다는 것을 도시한다. 도시된 바와 같이, 광학 기기(30)는 예를 들면. 조사 영역(28) 내 또는 그에 인접한 제 1 초점, 및 소위 중간 영역(40)에서의 제 2 초점을 가지는 장형 회전타원체 미러가 될 수 있고, 여기서 EUV 광은 EUV 광원(20)으로부터 출력되어 예를 들면 집적회로 리소그래피 툴(도시되지 않음)과 같은 EUV 광을 활용하는 장치로 입력될 수 있다. 다른 광학 기기가 EUV 광을 활용하는 장치로의 후속하는 전달을 위해 광을 수집하여 중간 위치로 지향시키는 장형 회전타원체 미러의 위치에서 사용될 수 있고, 예를 들면, 광학기기는 자신의 주축에 관해 회전된 포물선형이거나 또는 링 형상 단면을 가진 빔을 중간 위치로 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 그 내용이 참조에 의해 본문에 통합된 2006년 8월 16일 출원된 미국특허출원번호 제 11/505,177, EUV 광학기기, Attorney Docket No. 2006-0027-01을 참조하라.
도 1은 또한, 광원(20)이 시스템(22)과 초점 장치(46) 사이에서 빔을 신장시키고, 스티어링하고, 펄스 형성하고 및/또는 빔을 형성하기 위한 하나 이상의 광학 기기를 구비한 빔 컨디셔닝 장치(42)를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 광학 절연체(도시되지 않은)가 또한 시스템(22) 보호를 위해 제공될 수 있다. 빔 컨디셔닝에 관한 추가적인 상세 사항은, 예를 들면, 2006년 8월 8일 발급된 현재는 미국특허번호 제 7,087,914인, 2004년 3월 17일 출원된, 고 반복률 레이저 산출 플라즈마 EUV 광원이라는 제하의 미국특허출원번호 제 10/803,526, Attorney Docket No. 2003-0125-01; 2007년 1월 16일 발급된 현재는 미국특허번호 제 7,164,144인, 2004년 7월 27일 출원된, EUV 광원이라는 제하의 미국특허출원번호 제 10/900,839, Attorney Docket No. 2004-0044-01; 및 2009년 12월 15일 출원된, 극 자외선 광원용 빔 전달 시스템이라는 제하의 미국특허출원번호 제 12/638,092, Attorney Docket No. 2009-0029-01에서 제공되고, 이들 각각의 내용은 참조에 의해 본문에 통합된다.
소스(22)에 대해, 초점 장치(46)는 조사 위치에서의 초점에 빔을 포커싱하기 위한 하나 이상의 광학 기기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 초점 장치는 하나 이상의 미러, 렌즈, 애크로마틱 더블릿(achromatic doublet)과 같은 애크로매틱 렌즈 또는 그의 조합을 포함할 수 있다.
본문에 사용된 바와 같이, "광학 기기"와 그의 파생어는 입사광을 반사하고 및/또는 전송하고 및/또는 그에 대해 동작하는 하나 이상의 컴포넌트를 포함하고(그러나 그에 한정되지는 않음), 하나 이상의 렌즈, 윈도우, 필터, 웨지, 프리즘, 그리즘(grism), 격자, 전송 파이버, 에탈론, 디퓨저, 균질화기, 검출기 및 기타 도구 컴포넌트, 어퍼처, 액시콘(axicon) 및, 다층 미러, 근-수직 입사 미러, 응시 입사 미러, 거울 반사기, 확산 반사기, 및 그의 조합을 구비하는 미러를 포함하지만, 그에 한정되지 않는다. 또한, 달리 규정되지 않는다면, 본문에 사용된 "광학기기" 및 그의 파생어 모두는 EUV 출력 광 파장, 조사 레이저 파장, 측정에 적합한 파장 또는 기타 파장에서와 같은, 하나 이상의 특정한 파장 범위(들) 내에서만 동작하는 컴포넌트 또는 그에 대한 이점에 한정되는 것을 의미한다.
도 2는 도 1에 도시된 광원(20)에 사용하기 위한 레이저 소스(22)의 예시를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(22)는 공통 증폭기(54)를 통해 빔 경로(52)로 지향되는 출력을 산출하는 프리 펄스 시드 레이저(50) 및 공통 증폭기(54)를 통해 빔 경로(58)로 지향되는 출력을 산출하는 메인 펄스 시드 레이저(56)를 포함할 수 있다. 일부 경우, 광학 절연체(도시되지 않음)가 시드 레이저들을 보호하기 위해 증폭기와 시드 레이저들 사이에 제공될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 광원(20)에서 사용하는 레이저 소스(22')의 또다른 예시를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(22')는 광학기기(60)로부터 반사된 후에 공통 빔 경로(52')로 지향되어 공통 증폭기(54)를 통과하는 출력을 산출하는 프리 펄스 시드 레이저(50) 및 광학 기기(60)를 통과하여 공통 빔 경로(58)로 지향되어 공통 증폭기(54)를 통과하는 출력을 산출하는 메인 펄스 시드 레이저(56)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 배치에 대해, 광학 기기(60)는 이색성 빔 결합기, 편광 판별 빔 결합기 또는 국부 반사 빔 결합기가 될 수 있다. 상기 배치는 프리 펄스 시드 레이저 출력이 광학 기기(60)를 통해 전송되고 메인 펄스 시드 레이저 출력이 광학 기기(60)에 의해 반사되도록 변조될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 광원(20)에서 사용하는 레이저 소스(22")의 또다른 예시를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(22")는 광학 기기(60)로부터의 반사후에 공통 빔 경로(52')로 지향되고 공통 증폭기(54')를 통과하는 출력을 산출하는 프리 펄스 시드 레이저(50) 및 광학 기기(60)를 통해 공통 빔 경로(52')로 지향되어 공통 증폭기(54')를 통과하는 출력을 산출하는 메인 펄스 시드 레이저(56)를 포함할 수 있다. 더 도시된 바와 같이, 증폭기(54')는 2개(또는 그 이상의)의 증폭 장치(62, 64)를 구비하고, 이들 각각은 자신의 액티브 매체와 예를 들면 펌핑 전극과 같은 여기 소스를 가진 챔버를 포함한다. 도 3에 도시된 배치에 대해, 광학 기기(60)는 이색성 빔 결합기, 편광 판별 빔 결합기 또는 국부 반사 빔 결합기가 될 수 있다. 상기 배치는 프리 펄스 시드 레이저 출력이 광학 기기(60)를 통해 전송되고 메인 펄스 시드 레이저 출력이 광학 기기(60)에 의해 반사되도록 변조될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 광원(20)에서 사용하는 광원(22"')의 또다른 예시를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(22"')는 2개(또는 그 이상의)의 증폭 장치(62', 64')를 구비한 증폭기(54")를 포함하고, 이들 각각은 자신의 액티브 매체와 예를 들면 펌핑 전극과 같은 여기 소스를 가진다. 더 도시된 바와 같이, 광학 기기(60')로부터의 반사후에 공통 빔 경로(58')로 지향되고 공통 증폭장치(64')를 통과하는 출력을 산출하는 프리 펄스 시드 레이저(50)가 제공될 수 있다. 도 5는 또한 증폭 장치(64')를 통해 광학 기기(60')를 통과하여 공통 빔 경로(58')로 지향되어 공통 증폭기(54')를 통과하는 출력을 산출하는 메인 펄스 시드 레이저(56)가 제공되는 것을 도시한다. 도 3에 도시된 배치에 대해, 광학 기기(60')는 이색성 빔 결합기, 편광 판별 빔 결합기 또는 국부 반사 빔 결합기가 될 수 있다. 상기 배치는 프리 펄스 시드 레이저 출력이 광학 기기(60')를 통해 전송되고 메인 펄스 시드 레이저 출력이 광학 기기(60)'에 의해 반사되도록 변조될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 하나 이상의 증폭 장치가 광학 기기(60')와 메인 펄스 시드 레이저(56) 사이에 배치될 수 있고 및/또는 하나 이상의 공유 증폭 장치가 프리 펄스 시드 레이저 출력과 증폭 장치(62')의 출력 모두를 증폭시키기 위해 공통 빔 경로(58') 상에 배치될 수 있다는 것이 더 이해될 수 있다.
도 6은 파장 조정가능한 프리 펄스 시드 레이저(50)의 실시예의 간략화된 개략도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프리 펄스 시드 레이저(50)는 격자(70), 출력 커플러(72), 미러(74a, 74b) 및 빔 경로(76)에 의해 정의된 광학 캐비티를 포함할 수 있다. 더 도시된 바와 같이, 빔 경로(76)는 액티브 매체(78)를 통과할 수 있다. 상기 배치에 대해, 출력 커플러는 국부 반사 광학기기가 될 수 있고, 격자(70)는 입사 빔에 대해 리트로(Littrow) 배치로 위치된 브레이징 에셀 격자(eschelle grating)가 될 수 있다. 프리 펄스 시드 레이저(50)에 대해, 액추에이터(80)가 격자(70)를 회전시키고 프리 펄스 시드 레이저 출력의 중심 파장을 변경시키기위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 액추에이터는 스텝퍼 모터, 압전 엘리먼트/스택 또는 컴비네이션 스텝퍼 모터/압전기기를 포함할 수 있다. 기타 액추에이터 설계가 가능하다. 다른 배치는 프리즘/미러 배치, 캐비티 내부의 에탈론 또는 격자/미러 조합과 같은 리트로 배치에서의 격자에 대해 대체될 수 있다.
도 6은 프리 펄스 시드 레이저 출력 빔의 진단 부분을 검출기(82)로 지향시키기 위해 국부 반사 빔 스플리터 또는 픽오프 미러와 같은 광학기기(81)가 제공될 수 있다는 것을 더 도시한다. 검출기(82)는, 액추에이터(80)를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 제어 회로(84)로 중심 파장을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 도 6은 음향-광 변조(AOM) 스위치와 같은 스위치(86)가 광학 캐비티의 품질(Q)을 제어하고 20-150kHz의 범위에서의 펄스 반복률에서 펄스 레이저 출력을 제공하도록 제공될 수 있다는 것을 더 도시한다.
하나의 설정에서, 프리 펄스 시드 레이저(50)는 무선 주파수 방전에 의해 펌핑된 예를 들면, 0.05-0.2 atm과 같은 대기속보다 낮은 압력에서의 CO2를 포함하는 기밀 가스를 가진 CO2레이저가 될 수 있다. 이러한 배치로, 격자는 표 1-4에 도시된 회전 라인 중 하나로 프리 펄스 시드 레이저(50)를 조정하도록 회전될 수 있다.
도 6에 도시된 조정가능한 시드 레이저 실시예는 또한 도 2-5에 도시된 배치에서 메인 펄스 시드 레이저(56)로서 사용될 수 있거나, 또는 도 7에 도시된 보다 간략화된 레이저(56)가 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 메인 펄스 시드 레이저(56)는 완전 반사 후방 미러(90), 출력 커플러(92), 미러(94a, 94b) 및 빔 경로(96)에 의해 정의된 광학 캐비티를 포함할 수 있다. 더 도시된 바와 같이, 빔 경로(96)는 액티브 매체(98)를 통과할 수 있다. 이러한 배치를 위해, 출력 커플러(92)는 국부 반사 광학기기가 될 수 있다. 도 7은 음향-광 변조(AOM) 스위치와 같은 스위치(96)가 광학 캐비티의 품질(Q)을 제어하고 20-150kHz의 범위에서의 펄스 반복률에서 펄스 레이저 출력을 제공하도록 배치될 수 있다는 것을 더 도시한다.
하나의 설정에서, 메인 펄스 시드 레이저(56)는 무선 주파수 방전에 의해 펌핑된 예를 들면, 0.05-0.2 atm과 같은 대기속보다 낮은(sub-atmospheric) 압력에서의 CO2를 포함하는 기밀 가스를 가진 CO2레이저가 될 수 있다. 이러한 배치로, 메인 펄스 시드 레이저는 파장 10.5910352(표 4를 참조)을 가진 10P(20) 라인과 같은 주요한(dominant) 라인 중 하나로 자가조정될 수 있다. 일부 예시에서, 액추에이터(도시되지 않음)가 모드-호핑을 방지하도록 후방 미러(90)를 이동시키기 위해 제공될 수 있다.
다시 도 2-5를 참조하면, 각각의 배치는 하나 이상의 증폭 장치(54, 62, 64, 62', 64')를 가진 증폭기(54. 54', 54")를 포함하는 것을 볼 수 있다. 프리 펄스 시드 레이저(50)와 메인 펄스 시드 레이저(56)가 상술한 CO2를 포함하는 액티브 매체를 포함하는 경우에 대해, 증폭 장치(54, 62, 64, 62', 64')로서 사용하기 위한 적절한 레이저는 DC 또는 RF 여기에 의해 펌핑되는 CO2 가스를 함유한 액티브 매체를 포함할 수 있다. 하나의 특정한 구현에서, 증폭기는 약 10-25 미터의 총 이득 길이를 가지고 예를 들면 10kW 이상의 상대적으로 고 파워에서 동시에 동작하는 3개 또는 4개와 같은 복수의, 축방향 흐름의 RF 펌핑된(연속한 또는 펄스 변조를 하는) CO2 증폭 장치를 포함할 수 있다. 파이버, 로드, 슬랩, 또는 디스크 형상의 액티브 매체를 가지는 다른 유형의 증폭 장치가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 고체 액티브 매체가 채용될 수 있다.
도 8은 프리 펄스 시드 레이저에 대한 출력 파장
Figure 112013002751519-pct00037
를 판정하는 동작 프로시저의 예를 도시한다(도 8이 특정한 순서로 단계들의 배치를 도시하지만, 단계들의 일부 또는 모든 순서는 프로시저의 결과에 악영향을 주지않고서 변조될 수 있다는 것이 이해되어야 한다). 이를 고려하여, 프로시저는 메인 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00038
을 먼저 선택함으로써 시작할 수 있다(상자 200). 예를 들면, 상술한 바와 같이, 증폭기를 통과할 때 고-파워를 생성할 수 있고 10P(20) 라인과 같은, 주요 파장으로 자가조정하여 시드 레이저 조정 메커니즘에 대한 요구를 제거하는 메인 펄스 시드 레이저를 이용하는 것이 편리할 수 있다. 선택된
Figure 112013002751519-pct00039
를 가지고, 예를 들면 액적과 같은 타겟에서 원하는 메인 펄스 에너지를 산출하기 위해 요구되는 증폭기 이득,
Figure 112013002751519-pct00040
이 수립될 수 있다. 그런다음, 이는 증폭기용 소 신호 이득 대역, 특히 각각의 프리 펄스 시드 레이저 파장에 대한 예측되는 증폭기 이득, G를 결정한다.
표 1-4(도 13-16에 도시된)는 선택된 CO2 회전 라인에 대해 추정된 소 신호 이득 계수값, g0을 나타낸다. 보다 특정하여, 표 1-4는 일반적인 CO2 레이저용 각각의 회전 라인에 대한 공개된 출력 파워와 함께, 9R 진동 브랜치, 10R 진동 브랜치, 9P 진동 브랜치 및 10P 진동 브랜치 각각에서의 회전 라인에 대한 파장을 보여준다. 이러한 데이터로부터, 10P(20)와 같은 공지된 증폭기 소 신호 이득(SSG)을 가진 파장의 파워 P10P (20)에 대해, 파워 P가 각각의 회전 라인에 대해 연산될 수 있다(예를 들면 표 1; 세로 열 4를 참조하라). 표 1은 또한 선택된 라인(이러한 경우(10P20)라인)에 대한 소 신호 이득이 하기와 같은, Rigrod 분석을 이용하여 연산될 수 있다(세로열 5)는 것을 보여준다:
Figure 112013002751519-pct00041
여기서, Lcavity는 광학 캐비티 길이이고, R1 및 R2는 일반적인 CO2 레이저에 대한 미러 반사도이다. 특히, I=P/A(여기서, I는 강도이고 A는 출력 빔의 면적)를 유의하면, 표 1-4의 세로열 5에 표시된 상대 이득(즉, Iout ,10 P20에 대한 Iout , selected line의 비율)은 하기의 상대 파워(표 1-4의 세로열 4)로부터 연산될 수 있다:
Figure 112013002751519-pct00042
Isat , selected line/Isat ,10 P20이 약 1이라면, 상기 표현은, g0 ,10 P20이 공지된 것으로 가정되기 때문에, 그런다음 각각의 라인에 대해 g0 , selected line을 찾기 위해 해답을 얻을 수 있다. 소 신호 이득 계수, g0를 가지고, 증폭기 이득, G는 하기의 표현을 이용하여 연산될 수 있다:
Figure 112013002751519-pct00043
여기서, L은 증폭기 이득 매체의 길이이다. 상기 분석은 상이한 유형의 CO2 레이저에 대한 소 신호 이득 대역의 전체 형상이 거의 동일하다는 것을 가정한다. 대안의 접근 방식은 사용되고 있는 특정한 증폭기에서의 특정한 관심 라인에 대해 소 신호 이득 계수, g0을 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 8을 계속해서 참조하면, 다음 절차의 단계는 소스 재료 타겟(예를 들면 액적)에서의 원하는 프리 펄스 에너지를 판정하는 단계를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다(상자 202). 예를 들면, 약 10-100㎛의 범위에서의 직경을 가지는 주석 액적에 대해, 타겟에서의 원하는 메인 펄스 에너지는 약 300-700mJ의 범위에 있을 수 있고, 타겟에서의 원하는 프리 펄스 에너지는 약 6-12mJ의 범위에 있을 수 있다. 이들 원하는 에너지들은 타겟 재료 액적의 크기 및 대응하는 프리 펄스 및 메인 펄스 초점 크기, 프리 펄스로 액적을 타겟팅할 때 달성가능한 정확도의 레벨, 프리 펄스와 메인 펄스 사이의 지연, 프리 펄스 및 메인 펄스 펄스 듀레이션, 프리 펄스 파장, 원하는 레벨의 EUV 출력 에너지, 원하는 변환 효율(CE), 및 프리 펄스(부풀어진(puffed)) 플라즈마의 원하는 반사도와 같은 다양한 팩터에 대해 조정될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이(상자 204), 채용될 특정 유형의 프리 펄스 시드 레이저에 대한 동작 범위를 판정하는 것이 적절할 수 있다. 특히, 이는 레이저 컴포넌트 제한 및/또는 안정적인 레이저 동작을 고려한 후에 달성될 수 있는 출력 펄스 에너지의 범위를 판정하는 것을 수반할 수 있다. 증가 시간, 듀레이션 등과 같은 레이저 펄스 파라미터, 비용, 복잡도, 효율, 신뢰도를 포함하는 다수의 팩터가 프리 펄스 시드 레이저의 유형에 영향을 줄 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 구성에서, 도 6을 참조하여 상술한 프리 펄스 시드 레이저(50)는 약 0.01-1000μJ의 펄스 에너지 출력 동작 범위를 가질 수 있다. 일부 배치는 약 0.1-100μJ의 펄스 에너지 출력 범위에 더 제한될 수 있다. 사용되는 시드 레이저의 유형에 따라, 시드 레이저 펄스 에너지 출력에 대해 다른 제한이 있을 수 있다.
상자(208)-(216)는 증폭기(들)가 메인 펄스 증폭을 위한 최대 에너지 추출에 최적화되고 프리 펄스 동작 범위가 수립된다면 프리 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00044
을 선택하는 것에 대해 시행 착오 접근 방식을 제안한다. 도시된 바와 같이, 이는 분석을 위해 최초 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00045
를 선택하는 단계(상자 208), 표 1-4를 참조하여 상술한 접근방식을 이용하여 선택된
Figure 112013002751519-pct00046
에 대해 증폭기의 소 신호 이득 계수, g0 및 증폭기 이득 G를 추정하는 단계(상자 210)를 포함할 수 있다. 다음으로, 타겟 EPP - TARGET에서 원하는 프리 펄스 펄스 에너지를 획득하기 위해 필요한 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지 EPP - SEED가 하기와 같이 연산될 수 있고(상자 210):
Figure 112013002751519-pct00047
프리 펄스 레이저용 출력 펄스 에너지 동작 범위와 비교된다(결정 상자 212). 선택된 프리 펄스 시드 출력 에너지 EPP - SEED가 출력 펄스 에너지 동작 범위 내에 있다면(상자 214), 선택된 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00048
가 적절하다. 반면, 선택된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지 EPP - SEED가 출력 펄스 에너지 동작 범위 밖에 있다면, 선택된 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00049
는 적합하지 않고, 상자(208), (210), 및 (212)를 다시 수행함으로써 또다른 프리 펄스 파장이 분석된다(상자 216). 이러한 프로세스는, 필요시, 적절한 프리 펄스 파장이 획득될 때까지 반복된다.
하기의 예시는 4개의 증폭 장치를 가진 증폭기에 대해 상술한 프로시저를 도시한다. 일부 배치에서, 증폭 장치는 이득 길이, 가스 조성, 가스 압력 등에서 상이할 수 있으며, 따라서 상이한 소 신호 이득 계수, g0 및 포화 에너지(saturation energy), Esat를 가질 수 있다. 예를 들면, 본문에 그 내용이 참조에 의해 통합된, 2006년 6월 14일 출원된, 'EUV 광원용 구동 레이저'라는 제하의 미국특허출원번호 제 11/452,558, Attorney Docket 번호 2006-0001-01을 참조하라. 이러한 예시에 대해, 10P(20) 라인에 대응하는 10.5910352㎛의 메인 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00050
이 선택되고, 500mJ의 메인 펄스 타겟 에너지가 규정된다. 이러한 선택으로, 이득 곡선이 측정될 수 있고, 메인 펄스에 의해 증폭 장치 중 하나 이상이 포화될 것이라고 가정되기 때문에, Frantz-Nodvik 피팅 파라미터 G0 및 Esat가 4개의 증폭장치 각각에 대해 연산될 수 있다. 타겟으로부터 반대 방향으로 작용하여, 제 4, 제 3, 제 2 및 그런다음 제 1 증폭 장치에 대해 요구되는 입력 에너지가 Frantz-Nodvik 피팅 파라미터 G0 및 Esat를 이용하여 연산될 수 있다. 예를 들면, 4개의 rf 방전, 총 16m 길이의 축방향 흐름 증폭 장치를 가진 증폭기의 하나의 배치에서, 제 1 증폭 장치에서 요구되는 입력(즉, 메인 펄스 시드 레이저 출력)은 20 μJ이 되도록 연산되었다. 선택된 메인 펄스 파장
Figure 112013002751519-pct00051
에서 증폭기에 대해 총 소 신호 이득
Figure 112013002751519-pct00052
을 획득하기 위해 각각의 증폭 장치에 대한 연산된 Frantz-Nodvik 피팅 파라미터 G0가 부가될 수 있다. 메인 펄스에 대한 소 신호 증폭기 이득
Figure 112013002751519-pct00053
이 결정되면, 증폭기 소 신호 이득 대역의 일부 또는 전부가 표 1의 설명과 함께 상기 제공된 프로시저를 이용하여 추정될 수 있다. 4개의 rf, 총 16m의 길이의 축방향 흐름 증폭 장치를 가진 증폭기의 특정한 예시를 계속 참조하면, 총 소 신호 이득
Figure 112013002751519-pct00054
가 약 6.926 x 107이 되도록 연산된다.
또한, 본 예시에 대해, 10mJ의 타겟 에너지에서의 프리 펄스가 규정되고, 0.01-1000μJ의 펄스 에너지 출력 동작 범위가 설정된다. 도 8에 도시된 프로시저를 이용하여, 라인 9R(18)에 대응하는 9.2824434 ㎛의 최초 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00055
가 선택될 수 있다. 표 1에 도시된 바와 같이, 1.064936811의 추정된 소 신호 이득 계수가 2.47 E 07의 증폭기에서의 소 신호 이득, SSG(
Figure 112013002751519-pct00056
)를 연산하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 소 신호 이득으로, 10mJ의 타겟 에너지 산출에 요구되는 프리 펄스 시드 에너지는 약 4 E-04μJ이며, 이는 0.01-1000μJ의 펄스 에너지 출력 동작 범위를 벗어난다. 따라서, 도 8에 대해, 또다른 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00057
가 선택된다. 예를 들면, 라인 9R(8)에 대응하는 9.3417579㎛의 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00058
가 선택될 수 있다. 표 1에 도시된 바와 같이, 0.661695687의 추정된 소 신호 이득 계수가 3.962 E 04의 증폭기에서의 소 신호 이득, SSG(
Figure 112013002751519-pct00059
)를 연산하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 소 신호 이득으로, 10mJ의 타겟 에너지 산출에 요구되는 프리 펄스 시드 에너지는 약 2.5 E 01μJ이며, 이는 0.01-1000μJ의 펄스 에너지 출력 동작 범위내에 있다.
도 9는 프리 펄스 시드 레이저에 대한 출력 파장
Figure 112013002751519-pct00060
을 결정하기 위한 동작 프로시저의 또다른 예시를 도시한다(도 9가 특정한 순서로 단계들의 배치를 도시하지만, 단계들의 일부 또는 모든 순서는 프로시저의 결과에 악영향을 주지않고서 변조될 수 있다는 것이 이해되어야 한다). 도 9에 도시된 동작 프로시저는 프리 펄스 시드 레이저에 대해 출력 파장
Figure 112013002751519-pct00061
을 판정하기 위해 단독으로 사용될 수 있고, 또는 도 8의 프로시저와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 복수의 프리 펄스 파장이 도 8에서의 프로시저를 이용하여 수용가능하다는 것이 발견되었을 때, 이들 파장은 그런다음 도 8 및 도 9에서의 프로시저 모두 하에서 적절한 프리 펄스 파장을 판정하기 위해 도 9의 프로시저로 더 처리될 수 있다.
도 9의 프로시저는 타겟에서의 원하는 메인 펄스 파장(상자 300) 및 메인 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00062
(상자 302)을 먼저 선택함으로써 시작할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 증폭기를 통과할 때 고-파워를 생성할 수 있고 10P(20) 라인과 같은, 주요 파장으로 자가조정하여 시드 레이저 조정 메커니즘에 대한 요구를 제거하는 메인 펄스 시드 레이저를 이용하는 것이 편리할 수 있다. 선택된
Figure 112013002751519-pct00063
를 가지고, 예를 들면 액적과 같은 타겟에서 원하는 메인 펄스 에너지를 산출하기 위해 요구되는 증폭기 이득,
Figure 112013002751519-pct00064
및 메인 펄스 시드 출력이 수립될 수 있다(상자 304). 상술한 바와 같이, 이는 증폭기용 소 신호 이득 대역, 특히 각각의 프리 펄스 시드 레이저 파장에 대한 예측되는 증폭기 이득, G의 추정을 가능하게한다.
도 9를 계속해서 참조하면, 다음 절차의 단계는 소스 재료 타겟(예를 들면 액적)에서의 원하는 프리 펄스 에너지를 판정하는 단계(상자 306)를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들면, 약 10-100㎛의 범위에서의 직경을 가지는 주석 액적에 대해, 타겟에서의 원하는 메인 펄스 에너지는 약 300-700mJ의 범위에 있을 수 있고, 타겟에서의 원하는 프리 펄스 에너지는 약 6-12mJ의 범위에 있을 수 있다. 상술한 바와 같이, 원하는 타겟 에너지들은 다양한 팩터에 대해 조정될 수 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이(상자 308), 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 프리 펄스 레이저 출력 펄스 에너지의 수용가능한 비율을 판정하는 것이 적절할 수 있다. 일부 경우, 수용가능한 비율에 대한 엄수(adherence)는 프리 펄스 시드 출력이 메인 펄스 파장의 증폭기 이득을 실질적으로 격감시키지 않는다는 것을 제공할 수 있다.
예를 들면, 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 프리 펄스 레이저 출력 펄스 에너지의 수용가능한 비율은 EPP/EMP < 1000이고, 일부 경우에, 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 프리 펄스 레이저 출력 펄스 에너지의 수용가능한 비율은 EPP/EMP < 10와 같이 보다 엄격하게 정의될 수 있다. 또한, 이들 비율에 대해, 프리 펄스 증폭기 출력 펄스 에너지 EPP - AMPED가 10배의 크기까지(an order of magnitude), 즉, EMP - AMPED > 10 x EPP - AMPED 까지 메인 펄스 증폭기 출력 펄스 에너지 EMP - AMPED 보다 더 작은 것이 고려된다.
도 9의 프로시저를 계속해서 참조하면, 상자(310)-(320)는 증폭기 이득 대역 및 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 프리 펄스 레이저 출력 에너지의 수용가능한 비율이 수립된다면, 프리 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00065
을 선택하는 것에 대해 시행 착오 접근 방식을 제안한다. 도시된 바와 같이, 이는 분석을 위해 최초 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00066
를 선택하는 단계(상자 310), 표 1-4를 참조하여 상술한 접근방식을 이용하여 선택된
Figure 112013002751519-pct00067
에 대해 증폭기의 소 신호 이득 계수, g0 및 증폭기 이득 G를 추정하는 단계(상자 312)를 포함할 수 있다. 다음으로, 타겟 EPP - TARGET에서 원하는 프리 펄스 펄스 에너지를 획득하기 위해 필요한 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지 EPP - SEED가 하기와 같이 연산될 수 있다(상자 314):
Figure 112013002751519-pct00068
프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가 연산되고(상자 314), 메인 펄스 시드 에너지가 연산되면(상자 304), 이들의 비율이 결정되고, 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 프리 펄스 레이저 출력 펄스 에너지의 수용가능한 비율과 비교된다(상자 316).
상기 비율이 수용가능한 범위 내에 있다면(상자 318), 선택된 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00069
는 적절하다. 반면에, 상기 비율이 수용가능한 범위 밖에 있다면, 선택된 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00070
는 적합하지 않고, 상자(312), (314), 및 (316)를 다시 수행함으로써 또다른 프리 펄스 파장이 분석된다(상자 320). 이러한 프로세스는, 필요시, 적절한 프리 펄스 파장이 획득될 때까지 반복된다.
도 9의 프로시저에 대한 대안으로서, 최소의 프리 펄스 시드 에너지가 식별되어 메인 펄스 이득 격감이 수용가능하도록 한다. 최소 프리 펄스 시드 에너지는 그런다음 도 9의 프로시저에서 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 프리 펄스 레이저 출력 펄스 에너지의 수용가능한 비율에 대해 대체될 수 있다.
도 8, 9 또는 그의 조합과 함께 고려될 수 있는 또다른 팩터는 프리 펄스 파장과 메인 펄스 파장이 공통 상부 에너지 레벨을 공유할 때 발생하는 이득 소멸(gain depletion)에 대한 효과이다. 이러한 것이 발생할 때, 프리 펄스 증폭에 기인한 메인 펄스 이득 소멸은 일반적으로 프리 펄스 파장과 메인 펄스 파장이 공통 상부 에너지 레벨을 공유하지 않을 때보다 더 높다. CO2 레이저에 대해, 9R 진동 브랜치에서의 모든 회전 라인 및 10R 진동 브랜치에서의 모든 회전 라인은 공통 상부 레벨을 공유한다. 또한 9P 진동 브랜치에서의 모든 회전 라인 및 10P 진동 브랜치에서의 모든 회전 라인은 공통 상부 레벨을 공유한다.
메인 펄스 및 프리 펄스 파장 선택시 고려될 수 있는 또다른 팩터는 이색성 스플리터 및 결합기의 사용이다. 이에 관련하여, 이색성 광학기기에 의해 > 90%의 결합 효율을 획득하기 위해 약 0.14㎛와 같은 최소 파장 차이가 메인 펄스와 프리 펄스 파장 사이에서 요구될 수 있다.
도 10은 예를 들면 액적과 같은 타겟 상에 증폭기 출력을 포커싱하기 위해 초점 렌즈가 사용될 때 프리 펄스 시드 레이저에 대한 출력 파장
Figure 112013002751519-pct00071
을 결정하기 위한 동작 프로시저의 또다른 예시를 도시한다(도 10이 특정한 순서로 단계들의 배치를 도시하지만, 단계들의 일부 또는 모든 순서는 프로시저의 결과에 악영향을 주지않고서 변조될 수 있다는 것이 이해되어야 한다). 도 10에 도시된 동작 프로시저는 프리 펄스 시드 레이저에 대해 출력 파장
Figure 112013002751519-pct00072
을 판정하기 위해 단독으로 사용될 수 있고, 또는 도 8이나 도 9, 또는 모두의 프로시저와 함께 사용될 수 있다. 추가로, 바로 앞에서 상술한 팩터는 적절한 프리 펄스 파장
Figure 112013002751519-pct00073
선택시에 고려될 수 있다.
도 10의 프로시저는 메인 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00074
(상자 400)을 먼저 선택함으로써 시작할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 증폭기를 통과할 때 고-파워를 생성할 수 있고 10P(20) 라인과 같은, 주요 파장으로 자가조정하여 시드 레이저 조정 메커니즘에 대한 요구를 제거하는 메인 펄스 시드 레이저를 이용하는 것이 편리할 수 있다. 도 10 및 11을 상호참조하여, 선택된
Figure 112013002751519-pct00075
를 가지고, 광학 기기(46)를 포커싱함으로써 색수차에 기인하여 메인 펄스와 프리 펄스 사이의 수용가능한 초점 간격, dacceptable이 결정될 수 있다(상자 402). 도 11에 도시된 배치에 대해, 초점 광학 기기(46)는 적어도 하나의 렌즈 또는 색수차를 도입하는 기타 엘리먼트를 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 색수차는 파장
Figure 112013002751519-pct00076
을 가진 프리 펄스 광 빔(500)이 액적 경로(504)를 따라 위치(502)에서 포커싱하는 반면, 파장
Figure 112013002751519-pct00077
을 갖는 메인 펄스 광 빔(506)이 위치(502)로부터 "d" 만큼 이격되는 위치(508)에서 포커싱하도록 할 수 있다.
수용가능한 간격 "d"로부터 벗어난, EUV 출력은 소스 재료 상의 메인 펄스 강도의 감소에 기인하여 감소될 수 있다. 도 12는 96mm의 선명한 어퍼처(clear aperture) 및 300mm의 초점 거리를 가진 ZnSe 초점 렌즈를 구비한 일반적인 LPP 시스템에 대해 프리 펄스와 메인 펄스 사이의 파장 차이,
Figure 112013002751519-pct00078
에 대해 플롯팅된 액적에 대한 메인 펄스 레이저 강도의 그래프를 도시한다. 도 12로부터, 약 0.1 ㎛의
Figure 112013002751519-pct00079
에 대해 타겟에 대한 정규화된 CO2 강도를 0.8로 감소시키는 것을 볼 수 있다.
Figure 112013002751519-pct00080
에 대한 또다른 적절한 범위는 정규화된 CO2 출력 강도를 0.5로 감소시키는 약 0.2㎛이다. CO2 강도의 감소는 타겟에 대한 최적 CO2 강도 보다 더 낮은 것에 기인한 더 낮은 CE를 가진 EUV 쓰루풋을 감소시킬 것이다. 또한 더 큰 초점 크기는 또한 레이저로부터 타겟 재료로의 열화한 에너지 커플링을 나타낸다. 색 분산(chromatic dispersion)으로 인한 양측의 결과는 EUV 파워 생성에 바람직하지 않다. 일부 예시에서, 선택된 거리, dacceptable은 프리 플라즈마 신장 속도, 프리 펄스와 메인 펄스 사이의 최적 지연, 및 프리 펄스와 메인 펄스의 강도에 따를 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 색수차에 기인한 메인 펄스와 프리 펄스 사이의 수용가능한 초점 간격, dacceptable이 결정되면, 상자(404)-(412)는 프리 펄스 파장,
Figure 112013002751519-pct00081
을 선택하는 것에 대해 시행 착오 접근 방식을 제안한다. 도시된 바와 같이, 이는 분석을 위해 최초 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00082
를 선택하는 단계(상자 404)를 포함할 수 있다. 다음으로, 초점 렌즈의 색수차에 기인한 메인 펄스와 프리 펄스 사이의 초점 간격, dcalculated가 연산될 수 있다. dcalculated ≤ dacceptable라면(상자 408), 선택된 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00083
가 적합하다(상자 410). 반면, dcalculated > dacceptable라면, 선택된 프리 펄스
Figure 112013002751519-pct00084
는 적합하지 않고, 상자 (406) 및 (408)을 다시 수행함으로써 또다른 프리 펄스 파장이 분석된다(상자 412). 이러한 프로세스는, 필요시, 적절한 프리 펄스 파장이 획득될 때까지 반복된다.
당업자는, 상술한 실시예들이 본 출원에 의해 폭넓게 사용되는 제재의 범위를 한정할 의도를 가지지 않고, 단순히 예시를 의도한다는 것을 이해해야한다. 당업자는 본문에 개시된 제재의 범위 내에서 개시된 실시예들에 대해 추가, 삭제 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 첨부된 청구범위는 개시된 실시예들 뿐만 아니라 이러한 등가물과 당업자들에게 명확한 기타 변형을 포함하는 범위 및 의미를 의도한다. 명확하게 기술되지 않는다면, 단수형으로 된 하기의 청구범위에서의 구성요소에 대한 참조 및 관사 "a"에 의해 선행된 구성요소에 대한 참조는 "하나 이상의" 상기 구성요소(들)을 의미하도록 의도된다. 본문에 제공된 개시물 중 어떤 것도 청구범위에 명확하게 인용된 것과는 관계없이 공공의 것으로 헌정된 것을 의도하지 않는다.

Claims (20)

  1. Figure 112017067492572-pct00085
    인, 파장
    Figure 112017067492572-pct00086
    및
    Figure 112017067492572-pct00087
    을 포함하는 이득 대역을 구비한 광학 증폭기;
    파장
    Figure 112017067492572-pct00088
    으로 프리 펄스 출력을 조정하기 위한 튜닝 모듈을 구비한 프리 펄스 시드 레이저;
    파장
    Figure 112017067492572-pct00089
    을 가진 레이저 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및
    상기 광학 증폭기를 통과해 공통 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기를 포함하고,
    상기 튜닝 모듈에 의한 조정은:
    (a) 상기 메인 펄스 시드 레이저를 위한 파장
    Figure 112017067492572-pct00136
    를 선택하고,
    (b) 상기 선택 후에, 프리 펄스 파장들 중 하나를 이용하여 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가, (i) 상기 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가 상기 프리 펄스 시드 레이저를 위한 동작 출력 펄스 에너지 범위 내에 있는 제1 조건, 및 (ii) 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 상기 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지의 비율이 미리정해진 범위 내에 있는 제2 조건 중 적어도 한 조건을 충족시키도록, 시행 착오 접근 방식을 이용하여 프리 펄스 파장들을 반복적으로 분석하며,
    (c) 상기 제1 조건 및 제2 조건 중 적어도 하나가 충족되는 프리 펄스 파장을
    Figure 112017067492572-pct00137
    으로 지정하는 것에 의해 수행되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 튜닝 모듈은 격자(grating)를 포함하는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저와 상기 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고,
    Figure 112017067492572-pct00090
    및
    Figure 112017067492572-pct00091
    는 공통 진동 브랜치(vibrational branch)에서의 회전 라인들에 대응하는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저와 상기 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고, 파장
    Figure 112017067492572-pct00092
    및
    Figure 112017067492572-pct00093
    는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인들에 대응하는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저와 상기 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고,
    Figure 112017067492572-pct00094
    및
    Figure 112017067492572-pct00095
    는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인들에 대응하고, 상기 상이한 진동 브랜치는 공통 상부 레벨을 공유하지 않는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저는 대기속보다 낮게(sub-atmospheric), 기밀된 무선 주파수 방전 CO2 레이저를 포함하는, 장치.
  7. 극 자외선(EUV) 광을 산출하기 위해 타겟 재료를 조사하는 장치로서,
    Figure 112017067492572-pct00096
    인, 파장
    Figure 112017067492572-pct00097
    및
    Figure 112017067492572-pct00098
    을 포함하는 이득 대역을 구비한 광학 증폭기;
    파장
    Figure 112017067492572-pct00099
    과 펄스 에너지 Epp를 가진 프리 펄스 출력을 생성하는 프리 펄스 시드 레이저;
    파장
    Figure 112017067492572-pct00100
    및 펄스 에너지 EMP (여기서, EMP < 1000 x Epp)를 가진 메인 펄스 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및
    상기 광학 증폭기를 통과해 공통 빔 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기를 포함하고,
    상기 프리 펄스 시드 레이저는 프리 펄스 출력을 조정하기 위한 튜닝 모듈을 포함하되, 상기 튜닝 모듈에 의한 조정은:
    (a) 상기 메인 펄스 시드 레이저를 위한 파장
    Figure 112017067492572-pct00138
    를 선택하고,
    (b) 상기 선택 후에, 프리 펄스 파장들 중 하나를 이용하여 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가, (i) 상기 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가 상기 프리 펄스 시드 레이저를 위한 동작 출력 펄스 에너지 범위 내에 있는 제1 조건, 및 (ii) 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 상기 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지의 비율이 미리정해진 범위 내에 있는 제2 조건 중 적어도 한 조건을 충족시키도록, 시행 착오 접근 방식을 이용하여 프리 펄스 파장들을 반복적으로 분석하며,
    (c) 상기 제1 조건 및 제2 조건 중 적어도 하나가 충족되는 프리 펄스 파장을
    Figure 112017067492572-pct00139
    으로 지정하는 것에 의해 수행되는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 튜닝 모듈은 격자를 포함하는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저와 상기 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고,
    Figure 112017067492572-pct00101
    및
    Figure 112017067492572-pct00102
    는 공통 진동 브랜치에서의 회전 라인들에 대응하는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 광학 증폭기는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고, 프리 펄스 증폭기 출력 펄스 에너지, EPP-AMPED 및 메인 펄스 증폭기 출력 펄스 에너지, EMP-AMPED (여기서, EMP-AMPED > 10 x EPP-AMPED)를 산출하는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  12. 제 7 항에 있어서, EMP < 10 x EPP인, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저는 대기속보다 낮게, 기밀된 무선 주파수 방전 CO2 레이저를 포함하는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저와 상기 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고, 파장
    Figure 112017067492572-pct00103
    및
    Figure 112017067492572-pct00104
    는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인들에 대응하는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저와 상기 메인 펄스 시드 레이저는 CO2를 포함하는 이득 매체를 가지고,
    Figure 112017067492572-pct00105
    및
    Figure 112017067492572-pct00106
    는 상이한 진동 브랜치에서의 회전 라인들에 대응하고, 상기 상이한 진동 브랜치들은 공통 상부 레벨을 공유하지 않는, 타겟 재료를 조사하는 장치.
  16. CO2를 포함하는 이득 매체를 가진 광학 증폭기;
    파장
    Figure 112017067492572-pct00107
    을 가진 프리 펄스 출력을 생성하는 프리 펄스 시드 레이저;
    파장
    Figure 112017067492572-pct00108
    을 가진 메인 펄스 출력을 생성하는 메인 펄스 시드 레이저; 및
    상기 광학 증폭기를 통과해 공통 경로 상으로 상기 프리 펄스 출력과 상기 메인 펄스 출력을 지향시키는 빔 결합기;
    를 포함하고,
    여기서
    Figure 112017067492572-pct00109
    이고,
    Figure 112017067492572-pct00110
    및
    Figure 112017067492572-pct00111
    는 동일한 CO2 이득 매체 진동 브랜치에서의 회전 라인들에 대응하며,
    상기 프리 펄스 시드 레이저는 파장
    Figure 112017067492572-pct00140
    으로 프리 펄스 출력을 조정하기 위한 튜닝 모듈을 포함하되, 상기 튜닝 모듈에 의한 조정은:
    (a) 상기 메인 펄스 시드 레이저를 위한 파장
    Figure 112017067492572-pct00141
    를 선택하고,
    (b) 상기 선택 후에, 프리 펄스 파장들 중 하나를 이용하여 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가, (i) 상기 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지가 상기 프리 펄스 시드 레이저를 위한 동작 출력 펄스 에너지 범위 내에 있는 제1 조건, 및 (ii) 메인 펄스 레이저 출력 펄스 에너지에 대한 상기 계산된 프리 펄스 시드 출력 펄스 에너지의 비율이 미리정해진 범위 내에 있는 제2 조건 중 적어도 한 조건을 충족시키도록, 시행 착오 접근 방식을 이용하여 프리 펄스 파장들을 반복적으로 분석하며,
    (c) 상기 제1 조건 및 제2 조건 중 적어도 하나가 충족되는 프리 펄스 파장을
    Figure 112017067492572-pct00142
    으로 지정하는 것에 의해 수행되는, 장치.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 튜닝 모듈은 격자를 포함하는, 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 프리 펄스 시드 레이저는 대기속보다 낮게, 기밀된 무선 주파수 방전 CO2 레이저를 포함하는, 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 빔 결합기는 이색성 빔 결합기를 포함하고, 상기
    Figure 112017067492572-pct00113
    및 상기
    Figure 112017067492572-pct00114
    는 상기 동일한 CO2 이득 매체 진동 브랜치에서 적어도 3개의 회전 라인에 의해 분리되는, 장치.
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