KR102070141B1 - 환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템 - Google Patents

환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102070141B1
KR102070141B1 KR1020187004705A KR20187004705A KR102070141B1 KR 102070141 B1 KR102070141 B1 KR 102070141B1 KR 1020187004705 A KR1020187004705 A KR 1020187004705A KR 20187004705 A KR20187004705 A KR 20187004705A KR 102070141 B1 KR102070141 B1 KR 102070141B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
reflection mirror
optical path
high reflection
annular
Prior art date
Application number
KR1020187004705A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180030887A (ko
Inventor
위 왕
이 저우
싱리앙 쑹
펑페이 사
위엔위엔 판
지앙산 자오
하이옌 스
훼이 리
진빈 딩
야오잉 산
치엔 왕
치엔웨이 차이
줘쥔 펑
Original Assignee
아카데미 오브 옵토-일렉트로닉스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아카데미 오브 옵토-일렉트로닉스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시스 filed Critical 아카데미 오브 옵토-일렉트로닉스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시스
Publication of KR20180030887A publication Critical patent/KR20180030887A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102070141B1 publication Critical patent/KR102070141B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073—Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076—Folded-path lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0071—Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/034—Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0813—Configuration of resonator
    • H01S3/0816—Configuration of resonator having 4 reflectors, e.g. Z-shaped resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/083—Ring lasers
    • H01S3/0835—Gas ring lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/1127—Q-switching using pulse transmission mode [PTM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22—Gases
    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H01S3/2325—Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers
    • H01S3/235—Regenerative amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

엑시머 레이저 시스템에 있어서, 메인 진동 챔버는 선폭 협소 모듈을 통하여 저에너지 및 좁은 선폭의 레이저광 펄스를 생성하여 시드 광으로 하고, 이 시드 광은 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스를 통과하여 굴절된 후, 스플리터를 통하여 전력 증폭 챔버로 입사되고, 스플리터, 제1 고반사 미러, 제2 고반사 미러, 및 제3 고반사 미러는 사각형의 환형 광경로를 형성하며, 전력 증폭 챔버는 제1 브루스터 창 페어(B1, B1')와 제2 브루스터 창 페어(B2, B2')를 가지며, 제1 브루스터 창 페어(B1, B1')와 상기 전력 증폭 챔버의 방전 전극은 모두 상기 환형 광경로의 제1 광경로에 위치하고, 제2 브루스터 창 페어(B2, B2')는 상기 제1 증폭 광경로에 평행하는 상기 환형 광경로의 제2 광경로에 위치한다. 이 시스템은 환형 챔버 구조의 엑시머 레이저 시스템에서의 환형 챔버의 챔버 길이를 단축하고, 증폭 회수를 증가하여, 종래의 구조에 비해 더욱 깊은 이득 포화 증폭을 실현하여, 엑시머 레이저 시스템의 출력 특성을 개선할 수 있다.

Description

환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템
본 발명은 기체 레이저 기기 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로 엑시머 레이저 기술 및 그 응용에 관한 것으로, 특히는 환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템에 관한 것이다.
포토 에칭 산업의 광원 출력 전력과 선폭에 대한 요구가 끊임없이 높아짐에 따라, 구조 특징의 제한으로 인하여 단일 챔버 구조의 엑시머 디바이스는 높은 출력 전력과 선폭의 동시 출력 특성을 만족시킬 수 없게 되었다. 듀얼 챔버 구조의 메인 진동-증폭 기술을 도입하면 출력 전력과 선폭 사이의 모순을 해결할 수 있다. 그 주요 사상은 시드 캐비티를 이용하여 저에너지 및 좁은 선폭의 시드 광(seed light)을 생성하여 이를 증폭 챔버에 입사시켜 고에너지의 펄스를 출력시킴으로써, 좁은 선폭, 고전력 및 고품질의 레이저 출력을 얻는 것이다.
현재 관련있는 증폭 매커니즘은 주로 MOPA, MOPO(Gigaphoton), MOPRA(Cymer), MORRA(Lambda Physik) 등을 포함한다. Cymer 회사의 XLA100 계열(2002년 시장 진입)에서는 최초로 MOPA 매커니즘을 포토 에칭의 광원에 도입하여, 종래의 단일 챔버보다 더 높은 동작 효율과 목표 출력을 얻었다. 하지만, MOPA 구조에 있어서 전력 증폭 챔버(전력 증폭 챔버(PA))의 출력은 메인 진동 챔버(MO 챔버)와 전력 증폭 챔버(PA)의 동기화된 지터(jitter) 영향을 쉽게 받아, 레이저 출력 에너지가 안정적이지 않다. 따라서 환형 챔버 기술을 듀얼 챔버 구조에 도입하였는데, MOPA 기술에 비하여, 환형 챔버 구조에서는 시드 광이 증폭 챔버로 입사되면 다중 패스(multi-path)에 인해 증폭되어 더욱 깊은 포화 이득 상태에 도달하므로, 출력되는 에너지는 안정성이 더욱 뛰어나며, 또한 출력되는 빔의 품질은 증폭 챔버에 의해 변조되어 출력되는 빔에 대한 제어성을 증가하였다.
하지만, 일정한 펄스 폭을 가지는 시드 광을 증폭 챔버로 입사함에 있어서, 그 증폭 회수는 증폭 챔버의 챔버 길이의 제한을 받는 바, 증폭 회수 N = c·Δt/L이다. 여기서 L은 환형 챔버의 챔버 길이를 나타내고, c는 빛의 속도를 나타내고, Δt는 펄스 폭을 나타내며, L이 클수록 증폭 회수가 작다. 따라서, 환형 챔버의 챔버 길이를 감소시키면 증폭 회수를 증가시킬 수 있어, 더욱 안정적인 레이저 출력을 얻을 수 있다.
전형적인 MORRA 환형 챔버 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 레이저 기기 시스템은 메인 진동 챔버(Master Oscillator Chamber, MO), 전력 증폭 챔버(Power Amplifier Chamber, PA), 선폭 협소 모듈(Linewidth Narrowing Module, LNM), 선폭 분석 모듈(Linewidth Analysis Module, LAM), 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스(Master Oscillator Wavefront Engineering Box, MO WEB), 광 펄스 스트레처(Optical Pulse Stretcher, OPS), 자동 셔터(Auto Shutter), 부분 반사장치(Partial Reflector, PR), 스플리터(Splitter), 제1 고반사 미러(HR1), 제2 고반사 미러(HR2), 제3 고반사 미러(HR3)를 포함한다. 메인 진동 챔버(MO)는 선폭 협소 모듈(LNM)을 통하여 저에너지 및 좁은 선폭의 레이저광 펄스(시드 광)를 생성한다. 이 시드 광은 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스(MO WEB)를 통과하여 굴절된 후, 스플리터를 통해 전력 증폭 챔버(PA)에 입사된다. 세 개의 45° 입사 고반사율 미러(HR1, HR2, HR3)와 스플리터(Splitter)는 전력 증폭 챔버(PA)의 환형 증폭 챔버 미러로서, 시드 광에 대한 환형 복수 통로의 증폭 시스템을 형성한다. 이 시스템의 환형 증폭 광경로의 구조는 하나의 사각형으로 볼 수 있는데, 방전 챔버를 경유한 하나의 변 만이 시드 광의 전력을 증폭하는 기능을 가진다. 나머지 세 개의 변은 방전 챔버의 외부에 배치되는데, 방전 챔버 사이즈의 제한으로 인하여, 환형 챔버의 챔버 길이가 더 이상 작아질 수 없기에 증폭 회수가 비교적 적어 환형 챔버의 다중 패스 증폭에 의한 우월성을 적절하게 응용할 수 없었다.
본 발명의 목적은, 엑시머 레이저 기기 환형 챔버 구조가 물리적 사이즈의 제한으로 인하여 환형 챔버의 챔버 길이를 더욱 짧게 할 수 없고, 환형 챔버 구조의 다중 패스 증폭에 인한 깊이 이득 포화(Depth gain saturation) 효과의 우월성을 충분히 이용할 수 없는 문제점들을 해결하기 위한 것이다.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 엑시머 레이저 시스템을 제공하는 바, 상기 엑시머 레이저 시스템은, 메인 진동 챔버, 전력 증폭 챔버, 선폭 협소 모듈, 선폭 분석 모듈, 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스, 광 펄스 스트레처, 자동 셔터, 부분 반사장치, 스플리터, 제1 고반사 미러, 제2 고반사 미러, 및 제3 고반사 미러를 포함하고,
상기 메인 진동 챔버는 선폭 협소 모듈을 통하여 저에너지 및 좁은 선폭의 레이저광 펄스를 생성하여 시드 광으로 하고, 이 시드 광은 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스를 통과하여 굴절된 후, 상기 스플리터를 통하여 상기 전력 증폭 챔버로 입사되고,
상기 스플리터, 제1 고반사 미러, 제2 고반사 미러 및 제3 고반사 미러는 사각형의 환형 광경로를 형성하고,
상기 전력 증폭 챔버는 제1 브루스터 창 페어와 제2 브루스터 창 페어를 가지고, 상기 제1 브루스터 창 페어와 상기 전력 증폭 챔버의 방전 전극은 모두 상기 환형 광경로의 제1 광경로에 위치하고, 상기 제2 브루스터 창 페어는 상기 제1 증폭 광경로에 평행하는 상기 환형 광경로의 제2 광경로에 위치한다.
본 발명의 구체적인 실시예에 의하면, 상기 전력 증폭 챔버는 두 개의 평행하는 방전 전극을 가지며, 환형 광경로 중의 제1 광경로와 제2 광경로는 각각 상기 두 개의 방전 전극을 통과한다.
본 발명의 구체적인 실시예에 의하면, 상기 제1 고반사 미러, 제2 고반사 미러와 제3 고반사 미러는 45° 각 반사미러(reflectance mirror with an angle of 45°)이다.
본 발명은 환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템에서의 환형 챔버의 챔버 길이를 단축하고 증폭 회수를 증가하여, 종래의 구조보다 더욱 깊은 이득 포화 증폭을 실현하여, 엑시머 레이저 시스템의 출력 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 듀얼 챔버 MORRA 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 단일 전극 듀얼 챔버 MORRA 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 듀얼 전극 듀얼 챔버 MORRA 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템의 구조도이다.
종래의 엑시머 레이저 기기의 환형 챔버 구조에서 물리적 사이즈의 제한으로 인하여 환형 챔버의 챔버 길이를 더욱 단축할 수 없는 문제점에 대하여, 본 발명에서는 환형 챔버 부분이 챔버 밖에 노출되는 전통적인 설계를 변경하여, 환형 통로 구조 전체를 증폭 챔버 내에 설치함으로써, 환형 챔버의 챔버 길이를 감소하고, 증폭 회수를 증가하여, 출력 안정성을 향상하도록 한다.
본 발명은 종래의 환형 챔버 외부 부분의 환형 통로를 증폭 챔버 내에 설치하여, 환형 챔버의 챔버 길이를 선명하게 단축시킨다. 증폭 회수 N = c·Δt/L이며, 여기서 L은 환형 챔버의 챔버 길이를 나타내고, c는 빛의 속도를 나타내며, Δt는 펄스 폭을 나타내는데, L을 감소시키면 증폭 회수 N를 증가시킬 수 있다. 따라서, 환형 챔버의 챔버 길이를 감소시켜 증폭 회수를 증가시켜, 더욱 안정적인 레이저 출력을 실현할 수 있다. 또한, 환형 광경로를 증폭 챔버 내에 설치하면 외부의 불안정적인 요소가 빔의 전파에 대한 불리한 영향들을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적, 기술 방안 및 이점들이 더욱 명확해지도록, 아래 도면을 참조하면서 구체적인 실시예를 결합하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 단일 전극 듀얼 챔버 MORRA 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템의 구조도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 레이저 시스템은, 메인 진동 챔버(MO), 전력 증폭 챔버(PA), 선폭 협소 모듈(LNM), 선폭 분석 모듈(LAM), 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스(MO WEB), 광 펄스 스트레처(OPS), 자동 셔터(Auto Shutter), 및 스플리터(Splitter)를 포함한다.
메인 진동 챔버(MO)는 선폭 협소 모듈(LNM)을 통하여 저에너지 및 좁은 선폭의 레이저광 펄스를 생성하여 시드 광으로 한다. 이 시드 광은 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스(MO WEB)를 통과하여 굴절된 후, 스플리터(Splitter)를 경유하여 전력 증폭 챔버(PA)로 입사된다. 세 개의 45° 입사 고반사율 미러(HR1, HR2, HR3)와 스플리터(Splitter)는 전력 증폭 챔버(PA)의 환형 증폭 챔버 미러로서, 시드 광에 대한 환형 복수 통로의 증폭 시스템을 형성한다. 상기 스플리터(Splitter), 제1 고반사 미러(HR1), 제2 고반사 미러(HR2)와 제3 고반사 미러(HR3)는 사각형의 환형 광경로를 형성한다. 다시 말하면, 이 시스템의 환형 증폭 광경로의 구조는 하나의 사각형으로 볼 수 있는데, 여기서 방전 챔버의 방전 전극 사이를 통과하는 광경로는 시드 광 전력을 증폭시키는 기능을 가진다.
도 1에 도시된 구조와의 다른 점은, 본 실시예의 전력 증폭 챔버(PA)는 상, 하 두 쌍의 브루스터 창(Brewster windows)을 가지는 것이다. 여기서, 방전 전극과 함께 동일한 증폭 광경로에 위치하는 두 개의 브루스터 창을 제1 브루스터 창 페어(첨부 도면에서 도면 부호 B1, B1'에 의해 도시)라 하고, 증폭 광경로에 평행하게 방전 챔버 내의 다른 광경로 상에 위치하는 두 개의 브루스터 창을 제2 브루스터 창 페어(첨부 도면에서 도면 부호 B2, B2'에 의해 도시)라 한다.
상기 제1 브루스터 창 페어(B1, B1')와 전력 증폭 챔버(PA)의 방전 전극은 모두 상기 환형 광경로의 제1 광경로에 위치하고, 상기 제2 브루스터 창 페어(B2, B2')는 상기 제1 증폭 광경로에 평행하는 환형 광경로의 제2 광경로에 위치한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 제1 브루스터 창 페어(B1, B1') 중의 브루스터 창(B1')으로부터 출사된 레이저는 45° 입사 고반사율 미러(HR3, HR2)를 통과한 후 제2 브루스터 창 페어(B2, B2') 중의 브루스터 창(B1')과 함께 전력 증폭 챔버(PA)의 동일한 일측에 위치하는 브루스터 창(B2')으로 다시 입사되어 전력 증폭 챔버(PA) 내로 입사되며, 제2 브루스터 창 페어(B2, B2') 중의 다른 브루스터 창(B2)으로부터 출사된다. 또한, 종래의 구조에 비하여, 도 2 에 도시된 두 쌍의 브루스터 창을 가지는 전력 증폭 챔버(PA)는 레이저 기기를 통과하는 P광의 편광도를 향상시켜, 더욱 양호한 레이저 편광 특성을 얻을 수 있다. 방전 광경로와 평행하는 광경로가 방전 챔버 내에 위치하고, 그 외의 방전 광경로에 수직되는 두갈래의 광경로는 방전 챔버 사이즈의 제한을 더 이상 받지 않으므로, 환형 증폭 챔버의 챔버 길이를 효과적으로 단축시킬 수 있다.
본 실시예의 구조에 있어서, 증폭 챔버는 단일 전극 구조로, 종래의 듀얼 챔버 MORRA 구조에 비하여 환형 챔버의 챔버 길이를 효과적으로 단축시킬 수 있는데, 이는 다중 패스 증폭에 유리하여 깊이 이득 포화 증폭을 실현함으로써, 종래의 구조보다 더욱 안정적인 목표 출력을 실현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예의, 듀얼 전극 듀얼 챔버 MORRA 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템의 구조도이다. 이 구조에서 증폭 챔버는 듀얼 전극 구조이다.
도 2 에 도시된 실시예와의 다른 점은, 전력 증폭 챔버(PA)는 두 개의 평행하는 방전 전극을 가지며, 환형 광경로 중의 제1 광경로와 제2 광경로는 각각 상기 두 개의 방전 전극을 통과하며, 모두 시드 광을 증폭시키는 기능을 가진다. 이로써 알 수 있듯이, 본 실시예에 있어서, 환형 챔버의 챔버 길이를 효과적으로 단축시킬 수 있을뿐만 아니라, 증폭 배율도 단일 전극 구조에 비하여 1배 증가시킬 수 있다. 다시 말하면, 동일한 시드 광이 증폭 챔버로 입사될 경우, 본 실시예의 구조는 더욱 높은 출력 에너지를 얻을 수 있다. 또한, 증폭 배율의 증가는 증폭이 더욱 깊은 이득 포화 상태에서 발생하도록 하므로, 본 실시예의 구조에 의해 얻어지는 출력 빔의 안정성이 더욱 양호하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 엑시머 레이저 시스템 중의 환형 챔버 에너지 증폭 구조에 대하여 그 구조를 개선하고 성능을 향상시켰다. 단일(듀얼) 전극 구조에 의한 설계를 통하여, 챔버 길이로 인한 증폭 회수가 적은 문제점을 개선하여, 챔버 내의 이득 이용 효율을 효과적으로 향상시켜, 시스템 에너지를 효과적으로 출력하는 것에 대한 보장을 제공할 수 있다. 본 발명의 실질은 다중 패스에 의한 챔버 구조를 통하여 에너지 증폭 특성을 향상시키는 것이다. 또한, 챔버 내의 환형 챔버 구조는 광경로가 대기 등을 통과함으로 인한 외부의 불리한 요소들로부터의 영향을 감소시킬 수도 있다.
상술한 구체적인 실시예들은, 본 발명의 목적, 기술 방안 및 이점에 대해 더욱 상세하게 설명하나, 상술한 설명은 다만 본 발명의 구체적인 실시예일뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 취지 내에서의 수정, 균등한 변경, 개선 등은 모두 본 발명이 보호하고자 하는 범위 내에 포함되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (3)

  1. 메인 진동 챔버(MO), 전력 증폭 챔버(PA), 선폭 협소 모듈(LNM), 선폭 분석 모듈(LAM), 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스(MO WEB), 광 펄스 스트레처(OPS), 자동 셔터(Auto Shutter), 부분 반사장치(PR), 스플리터(Splitter), 제1 고반사 미러(HR1), 제2 고반사 미러(HR2), 및 제3 고반사 미러(HR3)를 포함하고,
    상기 메인 진동 챔버(MO)는 선폭 협소 모듈(LNM)을 통하여 저에너지 및 좁은 선폭의 레이저광 펄스를 생성하여 시드 광으로 하고, 이 시드 광은 메인 진동 챔버 파면 엔지니어링 박스(MO WEB)를 통과하여 굴절된 후, 상기 스플리터(Splitter)를 통하여 상기 전력 증폭 챔버(PA)로 입사되며,
    상기 스플리터(Splitter), 제1 고반사 미러(HR1), 제2 고반사 미러(HR2), 및 제3 고반사 미러(HR3)는 사각형의 환형 광경로를 형성하고,
    상기 전력 증폭 챔버(PA)는 제1 브루스터 창 페어(B1, B1')와 제2 브루스터 창 페어(B2, B2')를 가지고, 상기 제1 브루스터 창 페어(B1, B1')와 상기 전력 증폭 챔버(PA)의 방전 전극은 모두 상기 환형 광경로의 제1 광경로에 위치하고, 상기 제2 브루스터 창 페어(B2, B2')는 상기 제1 광경로에 평행하는 상기 환형 광경로의 제2 광경로에 위치하는, 엑시머 레이저 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 증폭 챔버(PA)는 두 개의 평행하는 방전 전극을 가지고, 환형 광경로 중의 제1 광경로와 제2 광경로는 각각 상기 두 개의 방전 전극을 통과하는, 엑시머 레이저 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 고반사 미러(HR1), 제2 고반사 미러(HR2), 및 제3 고반사 미러(HR3)는 45° 각 반사미러인, 엑시머 레이저 시스템.
KR1020187004705A 2015-07-22 2015-07-22 환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템 KR102070141B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2015/084740 WO2017012079A1 (zh) 2015-07-22 2015-07-22 一种具有环形腔结构的准分子激光系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180030887A KR20180030887A (ko) 2018-03-26
KR102070141B1 true KR102070141B1 (ko) 2020-01-28

Family

ID=57833699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187004705A KR102070141B1 (ko) 2015-07-22 2015-07-22 환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180212397A1 (ko)
EP (1) EP3327880B1 (ko)
JP (1) JP2018525819A (ko)
KR (1) KR102070141B1 (ko)
RU (1) RU2713082C2 (ko)
WO (1) WO2017012079A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090122825A1 (en) * 2005-11-01 2009-05-14 Cymer, Inc. Laser system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4044281A (en) * 1976-04-20 1977-08-23 Hughes Aircraft Company High voltage glow discharge power source
US4499582A (en) * 1980-04-05 1985-02-12 Heinrich Karning Laser system
US6625191B2 (en) * 1999-12-10 2003-09-23 Cymer, Inc. Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
US20040202220A1 (en) * 2002-11-05 2004-10-14 Gongxue Hua Master oscillator-power amplifier excimer laser system
US8116347B2 (en) * 2003-04-22 2012-02-14 Komatsu Ltd. Two-stage laser system for aligners
JP4907865B2 (ja) * 2004-11-09 2012-04-04 株式会社小松製作所 多段増幅型レーザシステム
WO2007053335A2 (en) * 2005-11-01 2007-05-10 Cymer, Inc. Laser system
JP5179736B2 (ja) * 2006-09-21 2013-04-10 株式会社小松製作所 露光装置用レーザ装置
US7643528B2 (en) * 2007-09-20 2010-01-05 Cymer, Inc. Immersion lithography laser light source with pulse stretcher
JP2009277977A (ja) * 2008-05-16 2009-11-26 Gigaphoton Inc 露光装置用レーザ装置
JP5758569B2 (ja) * 2008-06-12 2015-08-05 ギガフォトン株式会社 スラブ型レーザ装置
US8183536B2 (en) * 2009-02-20 2012-05-22 Corning Incorporated System for monitoring optical modules of high-power lasers
US8014432B2 (en) * 2009-03-27 2011-09-06 Cymer, Inc. Regenerative ring resonator
DE102010064147B4 (de) * 2010-12-23 2013-09-12 Rofin-Sinar Laser Gmbh Bandleiter-Laserverstärker und Laseranordnung mit einem Bandleiter-Laserverstärker
CN102810810A (zh) * 2012-03-02 2012-12-05 中国科学院光电研究院 单腔双电极放电腔及准分子激光器
CN102969645B (zh) * 2012-11-21 2015-07-15 中国科学院光电研究院 双电极放电腔的导流装置及应用其的放电腔、准分子激光器
CN203193116U (zh) * 2013-02-20 2013-09-11 中国科学院光电研究院 激光器种子光注入锁定放大系统和功率放大腔
CN103199422A (zh) * 2013-02-20 2013-07-10 中国科学院光电研究院 气体激光器的种子光注入锁定放大系统和功率放大腔
CN103296572B (zh) * 2013-06-05 2015-07-15 中国科学院光电研究院 一种采用环形腔结构的气体激光器放大系统
CN104993364A (zh) * 2015-07-22 2015-10-21 中国科学院光电研究院 一种具有环形腔结构的准分子激光系统
CN204947314U (zh) * 2015-07-22 2016-01-06 中国科学院光电研究院 腔长缩小的环形腔准分子激光器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090122825A1 (en) * 2005-11-01 2009-05-14 Cymer, Inc. Laser system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180030887A (ko) 2018-03-26
RU2018105969A (ru) 2019-08-27
RU2018105969A3 (ko) 2019-08-27
RU2713082C2 (ru) 2020-02-03
WO2017012079A1 (zh) 2017-01-26
EP3327880A4 (en) 2018-08-08
US20180212397A1 (en) 2018-07-26
JP2018525819A (ja) 2018-09-06
EP3327880A1 (en) 2018-05-30
EP3327880B1 (en) 2019-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10109976B2 (en) Divided pulse lasers
JP2011508965A5 (ko)
US20120243565A1 (en) Master oscillator, laser system, and laser light generation method
US20040202220A1 (en) Master oscillator-power amplifier excimer laser system
US11424591B2 (en) Laser device and method for controlling waveform
KR101898632B1 (ko) 레이저 증폭 장치
US20210333565A1 (en) Multi-aperture laser system
US20200343682A1 (en) Laser system and method for generating laser pulses with very high repetition rate
US20170179666A1 (en) Optical Array Comprising a Beam Splitter
WO2009050876A1 (ja) 短波長光源及び光学装置
JP2020511634A (ja) パルス群を放出するためのレーザ光源
KR102070141B1 (ko) 환형 챔버 구조를 가지는 엑시머 레이저 시스템
CN103199422A (zh) 气体激光器的种子光注入锁定放大系统和功率放大腔
CN108767639B (zh) 一种可输出单纵模激光束的激光器及其出光控制方法
US20160276798A1 (en) Fiber coupled modular laser system
CN104993364A (zh) 一种具有环形腔结构的准分子激光系统
US20200244047A1 (en) Optical amplification apparatus and light irradiation apparatus
US10777963B2 (en) Laser device
US20170149199A1 (en) Laser device
US9325143B2 (en) Excimer laser composite cavity
CN106025776B (zh) 一种偏振衍射光栅的激光相干合束耦合谐振腔
US9590387B2 (en) Non-regenerative optical ultrashortpulse amplifier
CN117673880B (zh) 一种双路能量放大的纳秒脉冲激光器
KR102652618B1 (ko) 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기광증폭 방법
CN204947314U (zh) 腔长缩小的环形腔准分子激光器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant