KR20020022136A - 1ｐｍ이하의 스펙트럼 선폭을 구비한 분자 불소 레이저 - Google Patents

1ｐｍ이하의 스펙트럼 선폭을 구비한 분자 불소 레이저 Download PDF

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슈탐우베
코보르코르프세르게이브이.
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람브다 피지크 아게
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Abstract

본 발명인 협소대역 분자 불소 레이저 시스템은 오실레이터와 증폭기를 구비하고, 상기 오실레이터는 1pm이하의 선폭을 구비한 157nm 빔을 생성하고, 상기 증폭기는 소정의 양 이상으로, 예를 들면 1 또는 수 와트 이상으로 상기 빔의 전력을 증가시킨다. 상기 오실레이터는 분자 불소 및 버퍼 가스를 포함하는 레이저 가스로 채워진 방전 체임버와, 상기 방전 체임버 내에서, 상기 분자 불소에 에너지를 공급하기 위한 방전 회로에 연결된 전극들과, 상기 방전 체임버를 구비하고, 약 157nm 파장을 국비하는 레이저 빔을 생성하는 공진기를 구비한다. 선-협소 광학장치는 상기 레이저 빔의 선폭을 1pm이하로 감소기키기 위해 내부-및/또는 외부-공진기에 포함된다. 상기 증폭기는 동일한 또는 다른 방전 체임버일 것이고, 광학 및/또는 전기 지연이 상기 오실레이터로부터의 펄스가 상기 증폭기의 방전 전류의 최대값에서 상기 증폭기에 도달되도록 타이밍하는데 사용된다.

Description

1ＰＭ이하의 스펙트럼 선폭을 구비한 분자 불소 레이저{MOLECULAR FLUORINE LASER WITH SPECTRAL LINEWIDTH OF LESS THAN 1PM}
진공-UV 마이크로리소그래피는 상기 분자 불소 레이저의 단파장(157.6nm)을 이용하여, 반도체 기판 상의 포토리소그래피 노출에 의해 0.1 :m의 또는 그 이하의 구조 형성을 하도록 한다. TFT 어닐링과 마이크로-머시닝(micro-machining) 응용은 본 파장에서 유효하게 수행된다.
이미징(imaging) 렌즈를 제조하는 경우에 상기 파장에서 이용가능한 고품질 광학 물질의 선택이 제한되는 때, 최소 색수차의 요구는 굴절 및 부분 무색(achromatic) 이미징 시스템에서의 레이저 소스(source)의 스펙트럼 선폭을 1pm이하로 제한한다. 스펙트럼 선폭이 0.1pm 에서 0.2pm 사이로, 또는 0.1pm이하로 되는 것이 예측된다. 종래의 분자 불소 레이저는 1pm이상의 스펙트럼 선폭을 구비하는 VUV 빔을 방출한다.
레이저에서의 스펙트럼 선폭의 협소의 단점은 이것으로 인하여 효율과 출력 전력에서의 현저한 감소를 야기하는 것이다. 따라서, 본 발명에서 157nm 웨이퍼 스테퍼(stepper) 또는 웨이퍼 스캐너(scanner)에서의 바람직한 높은 처리능력을 성취하기 위해, 수 와트에서 10와트이상까지로 평균되는 높은 출력 전력을 구비하고, 1pm이하의 출력빔을 방출하는 선-협소 분자 불소 레이저를 구비하도록 하는 것이 바람직하다는 것이 본 발명에서 인식된다.
우선권
본 발명은 1999년 6월 23일 출원된 미국 임시 특허 출원 제60/140,531호, 2000년 5월 15일에 출원된 제 60/204,095호, 1999년 10월 29일에 출원된 제 60/162,735호, 1999년 11월 23일에 출원된 제 60/166,967호, 1999년 12월 13일에 출원된 제 60/170,342호의 우선권의 이익을 요구한다. 본 발명은 1999년 2월 12일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제 60,120,218호와, 1999년 2월 10일에 출원된 제 60/119,486호의 우선권의 이익을 요구하는 1999년 5월 24일에 출원된 미국 특허 출원 제 09/317,527호의 계속출원이다. 본 발명은 1999년 4월 19일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제 60/130,392호의 우선권의 이익을 요구하는 2000년 4월 17일에 출원된 미국 특허 출원 제 09/550,558의 계속출원이다. 상기 우선권 출원들의 모두는 본 발명에 참조된다.
본 발명은 실질적으로 1pm이하의 스펙트럼 선폭을 구비하는 VUV 레이저를 생성하는 방법과, 선-협소(line-narrowing) 구성요소들을 구비한 분자 불소 레이저 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분자 불소 레이저를 도시한다.
도 2a-2f는 다양한 선-협소 공진기들과, 상기 분자 불소 레이저를 위한 선-협소 오실레이터들을 사용하는 기술을 포함하는 본 발명의 제 1 특징에 따른 다수의 실시예들을 도시한다.
도 3a는 오실레이터와, 다양한 구성의 스펙트럼 필터 및 증폭기를 구비하는 본 발명의 제 2 특징에 따른 바람직한 실시예를 도시한다.
도 3b-3d는 본 발명의 제 2 특징에 따른 추가적인 스펙트럼 필터들의 다른 실시예를 도시한다.
도 4a는 오실레이터와 증폭기 모두를 위한 그레인(grain) 매체를 제공하고, 그 사이에 스펙트럼 필터를 구비하는 단일 방전 체임버를 구비하는 본 발명의 제 2 특징에 따른 다른 실시예를 도시한다.
도 4b(i)-(iii)는 도 3a의 다른 실시예에 따른 전기 방전 전류, 비-협소 빔 강도 및 출력 빔 강도의 파형을 각각 도시한다.
도 5a는 전력 증폭기 이전에 선-협소 오실레이터를 구비하는 본 발명의 제 3 특징에 따른 바람직한 실시예를 도시한다.
도 5b-5f는 본 발명의 제 3 특징에 따른 추가적인 선-협소 오실레이터의 다른 실시예를 도시한다.
도 6a-6b는 선-협소인 오실레이터와 증폭기 모두에 대한 이득 매체를 제공하는 단일 방전 체임버를 구비하는 본 발명의 제 4 특징에 따른 다른 실시예를 도시한다.
참조 자료
우선권 부분에서 인용된 참조 자료에 추가하여 하기의 참조 자료들이 바람직한 실시예들의 특징들과 구성요소들의 다른 실시에를 개시함에 있어서, 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 참조될 수 있다. 하나의 참고자료 또는 2개 이상의 이들 참조자료들의 조합은 하기의 상세한 설명에서 개시되는 다양한 바람직한 실시예들을 획득하는데 참조된다. 또한, 특허, 특허출원서 및 비특허 참조자료들이 하기에서 인용되고 동일하게 바람직한 실시예에서 참조된다:
1-유. 스탬(U. Stamm), "157nm의 차수 157nm 엑사이머 레이저" 인터네셔널 시메텍크(SEMATECH) 157nm 웍샵, 1999년 2월 15-17일, 미국, 아리조나, 리치필드 (Litchfield);
2-티. 호프만(T.Hofman), 제이.엠.휴버(J.M.Hueber), 피.다스(P.Das), 에스.숄러(S.Scholler), "마이크로리소그래피에서의 고반복률 F2(157nm) 레이저의 전망" 인터네션널 시메텍크 157 웍샵, 1999년 2월 15-17일, 미국, 아리조나, 리치필드;
3-유. 스탬, 아이.브라긴(I.Bragin), 에스.고보르코프 (S.Govorkov), 제이.클레인슈미트(J. Kleinschmidt), 알. 파첼(R.Patzel), 이.슬로보드치코프 (E. Slobodtchikov), 케이.보글러(K/Vogler), 에프.보스(F.Voss), 및 디. 바스팅 (D. Basting), "157nm 리소그래피에 대한 엑사이머 레이저", 제 24회 마이크로리소그래피 인터내션널 심포지움, 1999년 3월 14-19일, 미국, 캘리포니아, 산타클라라;
4-티. 호프만, 제이.엠. 휴버, 피.다스, 에스.숄러, "DUV 마이크로리소그래피에 대한 F2레이저", 제 24회 마이크로리소그래피 인터내션널 심포지움, 1999년 3월 14-19일, 미국, 캘리포니아, 산타클라라.
5.더블유.무켄하임(W.Muckenheim), 비.루클(B.Ruckle), "협소 선폭과 큰 내부 빔 발산을 구비한 엑사이머 레이저", 제이.물리. 이: 과학.재단(J. Phys. E: Sci, Instrum.) 20(1987) 1394;
6.지.그른펠드(G.Grunefeld), 에이치.슐루터(H.Schluter), 피.앤더슨 (P. Andersen), 이. 더블유.로테(E.W.Rothe), "카세그레인(Cassegrain) 광학장치없는 KrF 및 ArF 동조가능 엑사이머 레이저의 동작", 응용 물리 비(B) 62 (1996) 241;
7-미국 특허출원 제 09/317,526호, 제09/343,333호, 제 60/122,145호, 제60/140,531호, 제 60/162,735호, 제 60/166,952호, 제 60/171,172호, 제 60/141,678호, 제 60/173,993호, 제 60/166,697호, 제 60/172,674호, 및 제 60/181,156호, 2000년 5월 18일에 출원되었으나 출원번호가 아직 부여되지 않은 "레이저 빔의 공간 결합의 제어된 붕괴에 의한 포토리소그래피에서의 레이저 스페클(Speckle)의 감소", 미국 특허 제6,005,880호, 상기 모든 각 출원은 본 출원의 양수인에게 양수되었다;
8-더블유. 뮤에켄하임(W.Mueckemheim), "2개 엑사이머 레이저를 결합하는 7가지 방법", 레이저 포커스/전기-광학장치의 1987년 7월에 재인쇄.
본 발명의 첫번째 목적은 실리콘 웨이퍼 상의 작은 구조를 생성하기 위해 협소한 선폭을, 즉, 실질적으로 1pm이하의 선폭을 구비한 VUV 레이저 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 충분한 출력 전력을, 즉 적어도 수 와트인 전력을 나타내는 1pm 또는 그 이하의 선폭을 구비하는 VUV 레이저를 제공하여 157nm에서 VUV 리소그래피 응용을 위한 높은 처리능력을 가능하게 하는 것이다.
상술된 목적에 따른 본 발명인 장치는 오실레이터와 증폭기를 구비한 협소 대역 분자 불소 레이저 시스템이며, 상기 오실레이터는 1pm이하의 선폭을 구비한 157nm 빔을 생성하고, 상기 증폭기는 1 또는 수 와트 이상과 같이 상술된 양 이상의 빔의 전력을 증폭시킨다. 상기 오실레이터는 분자 불소와 버퍼 가스를 포함하는 레이저 가스로 채워진 방전 체임버와, 상기 분자 불소에 에너지를 공급하기 위해 방전회로에 연결된 방전 체임버 내의 전극들과, 약 157nm 정도의 파장과 1pm이하의 선폭을 구비한 레이저 빔을 생성하기 위해 상기 방전 체임버와 선-협소 광학장치(optics)를 구비하는 공진기를 구비한다.
상기 증폭기는 분자 불소와 버퍼 가스를 포함하는 레이저 가스로 채원진 방전 체임버와, 상기 분자 불소에 에너지를 제공하기 위해, 동일한 또는 유사한 방법외에, 예를 들면 전기 지연 회로를 사용하여 연결되는 전극들로 이루어진다. 상기 증폭기 방전은 상기 오실레이터의 펄스가 상기 증폭기 방전 체임버에 도달하는 때, 방전 전류의 최대점 또는 그 근처일 때로 조절된다.
상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포에서의 선택된 부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조된 하나 또는 그 이상의 에탈론(etalons)을 구비한다. 프리즘 빔 확장기(expander)는 상기 에탈론 또는 에탈론들에 투사하는 상기 빔을 확장시키기 위해 상기 에탈론 이전에 제공되는 것이 바람직하다. 2개의 에탈론들이 사용되어 동조되어, 단일 간섭 차수(single interference order)가 선택된다.
상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분표의 선택된 부분에 대응하는 상기 에탈론 또는 에탈론들의 단일 간섭 차수를 선택하는 그레이팅(grating)을 구비한다. 상기 공진기는 상기 공진기 내에서, 또한 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에서 부분적인 간극(aperture)을 구비하는 것이 바람직하다. 제 2 간극이 상기 방전 체임버의 반대면 상에 제공된다.
상기 선-협소 광학장치는 에탈론을 구비하지 않는다. 예를 들면, 대신에 상기 선 광학장치는 빔 확장기와 회절 그레이팅을 구비한다. 상기 빔 확장기는 상기 그레이팅 이전에 2개, 3개 또는 4개의 VUV 투명 프리즘들을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 그레이팅은 상기 빔을 분산시키는 역할 이외에, 공진 반사기(resonator reflector)로서 작용하는 고반사 표면을 구비한다.
상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 부분의 최대 반사율을 위해, 또한 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 반사율을 위해 동조되는 에탈론 출력 커플러를 구비한다. 상기 시스템은 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위해 빔 확장기에 이어, 그레이팅, 분산 프리즘 또는 에탈론과 같은 광학 장치를 구비한다. 상기 공진기는 상기 공진기 내의 표류 광(stray light)과 발산을 감소시키기 위해 하나 또는 그 이상의 간극들을 구비하는 것이 바람직하다.
그레이팅을 구비하는 상기 구성에서, 고반사(highly reflective) 거울이 상기 그레이팅 후에 배치되어 상기 그레이팅과 HR 거울은 리트만 구성(Littman configuration)을 형성한다. 또한, 상기 그레이팅은 리트로우(Littrow) 구성에서 상기 빔을 분산시킬뿐만 아니라 재반사시키는 것으로 작용한다. 전송 그레이팅 또는 그리즘(grism)이 사용될 수 있다.
상기 버퍼 가스는 소정의 입력 에너지에서의 출력 에너지를 증가시키고, 상기 에너지 안정성과, 가스 및 튜브의 사용수명 및/또는 펄스 지속기간을 증가시키기 위해 상기 가스 혼합체에 충분한 압력을 가하는 네온 및/또는 헬륨을 구비한다. 상기 레이저 시스템은 분자 불소를 방전 체임버로 이동시켜서 상기 분자 불소를 공급하는 가스 공급 시스템과, 상기 가스 공급 시스템과 함께 상기 분자 불소의 농도를 상기 레이저의 최적 성능을 위한 소정의 범위 내로 유지하도록 상기 방전 체임버 내의 상기 분자 불소 농도를 제어하는 프로세서를 구비한다.
상기 레이저 시스템은 상기 오실레이터의 출력빔의 선폭을 협소시키기 위해 상기 오실레이터와 상기 증폭기 사이에 스펙트럼 필터를 구비한다. 상기 스펙트럼 필터는 빔 확장기에 이어 에탈론 또는 에탈론들을 구비한다. 또한, 상기 스펙트럼 필터는 상기 빔을 분산시키고 협소시키기 위해 그레이팅을 구비한다. 상기 그레이팅의 실시예에서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 빔이 상기 빔 확장기-그레이팅 조합에 충돌하기 이전에 슬릿을 통하여 상기 빔을 시준광학장치 상으로 촛점을 맞추는 렌즈를 구비한다.
도 1은 진한 자외선(deep ultaviolet: DUV) 또는 진공 자외선(vacuum ultraviolet: VUV) 리소그래피를 위한 VUV 레이저 시스템에, 바람직하게는 분자 불소 레이저를 도시한다. TFT 어닐링 및/마이크로머시닝(micromachining)과 같은 다른 산업 응용에서의 사용을 위한 레이저 시스템의 다른 구성들이 본 발명의 요구를충족하는 도 1에 도시된 시스템과 유사한 또는 상기 시스템으로부터 변형되는 것이 종래 기술에 익숙한 사람에 의해 인식된다. 상기 목적으로 위해, 다른 VUV 레이저 시스템과 구성요소들의 배치가 미국 특허출원 제 09/317,695호, 제 09/317,526호, 제 09/317,527호, 제 09/343,333호, 제 60/122,145호, 제 60/140,531호, 제 60/162,735호, 제 60/166,952호, 제 60/171,172호, 제 60/141,678호, 제 60/173,993호, 제 60/166,967호, 제 60/172,674호 및 제 60/181,156호와 2000년 5월 18일에 출원되었으나 아직 출원번호를 부여받지 못한 클레인슈미트의 미국 특허 출원인 "레이저 빔의 공간 결합의 제어된 중단에 의한 포토리소그래피에서의 레이저 스패클의 감소"와, 미국 특허 제 6,005,880호에 개시되고, 본 발명과 동일한 양수인에게 양수되었으며, 참조된다.
도 1에 도시된 시스템은 솔리드-상태 모듈(4) 및 가스 처리 모듈(gas handling module)(6)과 연결된 한 쌍 또는 다수의 쌍의 주방전 전극(3)을 포함한 레이저 체임버(2)를 일반적으로 구비한다. 상기 솔리드-상태 모듈(4)은 고전압 전력 공급원(8)에 의해 전력을 얻는다. 상기 레이저 체임버(2)는 공진기를 구성하는 광학 모듈(10)과 광학 모듈(12)에 의해 둘러싸여진다. 상기 광학 모듈(10), (12)은 광학 제어 모듈(14)에 의해 둘러싸여진다.
레이저 제어를 위한 컴퓨터(16)은 다양한 입력들을 수신하고, 상기 시스템의 다양한 운영 파라미터들을 제어한다. 진단 모듈(18)은 상기 모듈(18)로 향하는 상기 빔의 일부분을 편향시키기 위해 광학 장치를, 바람직하게는 빔 분할 모듈(21)을통하여 상기 주빔(main beam)(20)의 분할 부분의 다양한 파라미터들을 수신하고 측정한다. 상기 빔(20)은 바람직하게는 이미징 시스템(도시되지 않음)으로의 레이저 출력이고, 궁극적으로는 작업 물품(도시되지 않음)으로의 출력이다. 상기 레이저 제어 컴퓨터(16)는 인터페이스(24)를 통하여 스테퍼/스캐너 컴퓨터(26)와 다른 제어 유닛(28)과 통신한다.
상기 레이저 체임버(2)는 레이저 가스 혼합체를 포함하고, 한 쌍의 또는 다수의 쌍의 주방전 전극(3)과 하나 또는 그 이상의 전이온화(preionization) 전극(도시되지 않음)을 구비한다. 바람직한 주 전극(3)이 미국 특허출원 제 09/453,670호, 제 60/184,705호 및 제 60/128,277호에 개시되고, 이 출원들은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되고, 참조된다. 다른 전극 구성들이 미국 특허 제 5,729,565 및 제 4,860,300에 개시되고, 이 특허들로 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되었고, 다른 구성들이 미국 특허 제 4,691, 322호, 제 5,535, 233호 및 제 5,557,629호에 개시되고, 참조된다. 상기 레이저 체임버(2)는 전이온화 배치(도시되지 않음)를 구비한다. 바람직한 전이온화 유닛들이 미국 특허출원 제 60/162,845호, 제 60/160,182호, 제 60/127,237호 및 제 09/247,887호에 개시되고, 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되고, 다른 구성들은 미국 특허 제 5,337,330호, 제 5,818,865호 및 제 5,991,324호에 개시되고 참조된다.
상기 솔리드-상태 펄스 모듈(14)과 고전압 전력 공급원(8)은 압축된 전기 펄스들로 된 전기 에너지를 상기 가스 혼합체에 에너지를 공급하기 위해 상기 레이저 체임버(2) 내의 상기 전이온 및 주 전극(3)에 공급한다. 상기 바람직한 펄스 모듈과 고전압 전력 공급원은 미국 특허 출원 제 60/149,392호, 제 60/198,058호 및 제 09/390,146호 및, 2000년 5월 15일에 출원되었으나 출원번호가 아직 부여되지 않은 오즈만너(Osmanow) 등의 "펄스 레이저를 위한 전기 여기 회로"와, 미국 특허 제 6,005,880호 및 제 6,020,723호에 개시되고, 이 출원들은 모두 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되었고, 참조된다. 다른 펄스 모듈들이 미국 특허 제 5,982,800호, 제 5,982,795호, 제 5,940,421호, 제 5,914,974호, 제 5,949,806호, 제 5,936,988호, 제 6,028,872호 및 제 5,729,562호에 개시되고, 참조된다. 종래의 펄스 모듈은 3주울의 전기 전력을 초과하는 전기 펄스를 생성할 것이다(상기 '988 특허에 개시된다).
상기 가스 혼합체를 포함하는 상기 레이저 체임버(2)를 둘러싸는 레이저 공진기는 선-협소 엑사이머 또는 분자 불소 레이저를 위한 선-협소 광학장치를 포함하는 광학 모듈(10)을 구비하고, 상기 광학 모듈(10)은 선-협소가 바람직하지 않을 때나, 만약 선-협소가 전방 광학 모듈(12)에서 이루어지거나, 또는 상기 공진기의 외부의 스펙트럼 필터가 상기 출력빔의 선폭을 협소화시키는데 사용되는 때, 고반사 거울 또는 레이저 시스템의 이와 유사한 것에 의해 교체될 수 있다. 선-협소 광학장치의 다양한 변형들이 하기에서 개시된다.
상기 레이저 체임버(2)는 상기 방출 레이저 방사선(14)의 파장들에 투명한 창에 의해 봉해진다. 상기 창들은 브류스터(Brewster) 창이거나 상기 공진 빔의 광학 경로에 대한 다른 각도로 정렬된다. 상기 레이저 체임버와 상기 광학 모듈(10), (12)의 각각 사이의 빔 경로는 봉입물(enclosures)(17), (19)에 의해 봉해지고, 상기 봉입물의 내부들에는 수증기와 산소, 탄화수소, 탄화불소 및 VUV 레이저 방사를 강하게 흡수하는 다른 유사한 것들이 실질적으로 없다.
상기 출력빔(20)의 일부가 상기 광학 모듈(12)의 출력커플러(outcoupler)를 통과한 후, 상기 출력 부분은 상기 진단 모듈(18)로 상기 빔의 일부를 편향시키기 위해 광학 장치를 구비하거나, 그렇지 않으면 상기 출력된 빔의 적은 일부분이 상기 진단 모듈(18)에 도달되도록 하는 빔 분할 모듈(21)에 충돌하고, 주빔 부분(20)은 상기 레이저 시스템의 출력 빔(20)으로서 계속된다. 바람직한 광학 장치는 빔분할 또는 부분 반사 표면 광학장치를 구비한다. 상기 광학 장치는 제 2 반사 광학장치로서 거울 또는 빔 분할기를 포함한다. 하나 이상의 빔 분할기 및/또는 HR 거울 및/또는 이색의(dichroic) 거울(들)이 상기 빔의 일부분들을 상기 진단 모듈(18)의 구성요소들로 진행시키는데 사용된다. 홀로그래픽 빔 샘플러, 전송 그레이팅, 부분 전송 반사 분산 그레이팅, 그리즘, 프리즘 또는 다른 굴절, 이산 및/또는 전송 광학 장치 또는 광학장치들이 상기 주빔(20)의 대부분이 직접적으로 또는 이미징 시스템을 통하여 또는 다른 것에 의하여 응용 프로세스에 도달되도록 하면서, 상기 진단 모듈(18)에서의 검출을 위해 상기 주빔(20)으로부터 적은 빔 일부분(22)을 분리하는데 사용될 수 있다. 상기 출력빔(20)은 상기 빔 분할 모듈에서 전송되고, 이때 반사된 빔 부분(22)은 상기 진단 모듈(18)에서 인도되어지거나, 또는 사기 주빔(20)은 반사되고, 이때 적은 일부분(22)이 상기 진단 모듈(18)로 전송된다. 상기 빔 분할 모듈(21)을 지나서 진행하는 상기 출력커플된 빔의 일부분이 상기 레이저의 출력빔(20)이며, 이미징 시스템과 포토리소그래피 응용을 위한 작업 물품과같은 산업적 또는 실험적 응용으로 발전한다.
봉합물(23)은 상기 빔 경로들에 광흡수 물질들이 없도록 하기 위해 상기 빔(22), (20)의 빔 경로를 봉한다. 더 작은 봉합물(17), (19)은 상기 체임버(2)와, 상기 광학 모듈(10), (12) 사이의 빔 경로를 봉한다. 더 바람직한 봉합물(23)과 빔 분할 모듈(21)은 상기 특허출원 제 09/343,333호 및 본 출원의 양수인에게 양수된 제 60/140,530호와, 미국 특허 출원 제 09/131,580호와, 미국 특허 제 5,559,584호, 제 5,221,823호, 제 5,763,855호, 제 5,811,753호 및 제 4,616,908호에서 개시되고, 참조된다. 예를 들면, 상기 빔 분할 모듈(21)은 바람직하게 상기 빔(22)으로부터 가시적 적색광을 여과하기 위한 광학장치를 구비함으로써 실질적으로 VUV 광이 상기 진단 모듈(18)의 검출기에서 수신된다. 여과 광학장치는 상기 출력빔(20)으로부터 적색광을 여과하기 위해 구비될 것이다. 또한, 불활성 가스 퍼지(purge)가 상기 봉합물(23)을 통해 흐르는 것이 바람직하다.
상기 진단 모듈(18)은 적어도 하나의 에너지 검출기를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 검출기는 상기 출력빔(20)의 에너지에 직접적으로 대응하는 상기 빔 부분의 전체 에너지를 측정한다. 광학 감쇄기, 예를 들면 플레이트 또는 피복과 같은 광학 구성은 상기 검출기에 충돌하는 방사선의 강도, 스펙트럼 분포 및/또는 다른 파라미터들을 제어하기 위해, 상기 검출기 상에 또는 상기 검출기 또는 빔 분할 모듈(21) 근처에 형성된다(미국 특허 출원 제 09/172,805호, 제 60/172,749호, 제 60/166,952호 및 제 60/178,620호를 참조하고, 이들 출원도 본 출원의 양수인에게 양수되었다).
감시 에탈론 또는 그레이팅 스펙트로메터(spectrometer)와 같은 상기 진단 모듈(18)의 하나의 다른 구성요소는 바람직하게는 파장 및/또는 대역폭 검출 구성요소이다(미국 특허출원 제 09/416,344호, 제 60/186,003호, 제 60/158,808호 및 제 60/186,096호와, 2000년 5월 10일에 출원되었으나 출원번호가 부여되지 않은 로카이(Lokai) 등의 "다중 구성소자 또는 탄뎀 시 쓰루 동공 캐소드 랩프(Tandem See Through Hollow Cathode Lamp)를 사용하여 리소그래피 레이저의 절대 파장 측정"을 참조하고, 이들 출원은 모두 본 출원의 양수인에게 양수되었고, 미국 특허 제 4,905,243호, 제 5,978,391호, 제 5,450,207호, 제 4,926,428호, 제 5,748,345호, 제 5,025,455호 및 제 5,978, 394호를 참조하고, 이들 출원은 모두 파장 및/또는 대역폭 검출 및 감시에 관한 것이다).
상기 진단 모듈의 다른 구성소자는 펄스 형태 검출기 또는 ASE 검출기를 구비하고, 이들은 미국 특허출원 제 09/484,818호 및 제 09/418,052호에 각각 개시되고, 이들 출원은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되었고, 가스 제어 및/또는 출력빔 에너지 안정화에 관한 점에서 참조되다. 미국 특허 제 6,014,206호에 개시된 빔 정렬 감시기가 참조될 수 있다.
상기 프로세서 또는 제어 컴퓨터(16)는 상기 레이저 시스템과 출력빔의 다른 입력 또는 출력 파라미터들 중에서 상기 펄스 형태와, 에너지와, 증폭된 임의 방출(amplified spontaneous emission: ASE)과, 에너지 안정성과, 버스트 모드 동작을 위한 에너지 오버슈트와, 파장과, 스펙트럼 순도(purity) 및/또는 대역폭 중의 일부의 값들을 수신하여 처리한다. 상기 프로세서(16)는 상기 파장 및/또는 대역폭 또는 스펙트럼 순도를 동조시키기 위해 상기 선 협소 모듈을 제어하고, 상기 이동 평균 펄스 전력 또는 에너지를 바람직하게 제어하기 위해 상기 전력 공급원과 펄스 모듈(4), (8)을 제어함으로써, 상기 작업 물품 상의 포인트들에서의 에너지 선량(dose)이 바람직한 값 주위에 안정화된다. 또한, 상기 컴퓨터(16)는 다양한 가스 공급원들에 연결된 가스 공급 밸브를 구비하는 가스 처리 모듈(6)을 제어한다.
상기 레이저 가스 혼합체는 새로운 충전(fills) 동안 상기 레이저 체임버(2)로 초기에 채워진다. 바람직한 실시예에 따라 매우 안정한 엑사이머 레이저를 위한 가스 혼합체는 상기 레이저에 따라, 버퍼 가스로서 헬륨 또는 네온 또는 헬륨과 네온의 혼합체를 사용한다. 바람직한 가스 혼합체는 미국 특허 제 4,393,405호 및 제 4,977,573호와, 미국 특허출원 제 09/317,526호, 제 09/513,025호, 제 60/124,785호, 제 09/418,052호, 제 60/159,525호 및 제 60/160,126호에 개시되고, 이들 출원은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되었고, 참조된다. 상기 가스 혼합체에서의 불소의 농도는 0.003%로부터 1.00%이고, 바람직하게는 0.1%정도이다. 희유기체와 같은 추가적인 가스 첨가물이 향상된 에너지 안정화 및/또는 상술된 '025출원에서 개시된 감쇄기로서 부가될 수 있다. 특히, F2-레이저에 있어서, 크세논 및/또는 아르곤 첨가물이 사용될 수 있다. 상기 혼합체의 크세논 또는 아르곤의 농도는 0.0001%로부터 0.1%까지일 것이다. ArF-레이저에 있어서, 크세논 또는 크립톤 첨가물은 0.0001%로부터 0.1%까지의 농도를 구비하여 사용될 것이다.
할로겐 및 희유기체 주입, 전체 압력 조절 및 가스 교체 과정이 바람직하게는 진공 펌프와, 밸브 네트워크 및 하나 또는 그 이상의 가스 구획을 구비하는 가스 처리 모듈(6)을 사용하여 수행된다. 상기 가스 처리 모듈(6)은 가스 콘테이너와, 탱크들과 깡통 및/또는 병에 연결된 가스선을 통하여 가스를 수신한다. 상기 바람직한 실시예의 바람직한 가스 처리 및/또는 교체 과정이 미국 특허 제 4,977,573호 및 제 5,396,514호와, 미국 특허출원 제 60/124, 785호, 제 09/418,052호, 제 09/379,034호, 제 60/171,717호 및 제 60/159,525호에 개시되고, 상기 출원들은 모두 본 출원의 양수인에게 양수되었고, 미국 특허 제 5,978,406호, 제 6,014,398호 및 제 6,028,880호에 개시되고, 참조된다. Xe 가스 공급원은 상기 '025 출원에 따르면 상기 레이저 시스템의 내부 또는 외부에 구비될 것이다.
본 발명의 여러 실시예에서의 선-협소 특징들의 일반적인 설명이 도 2a-6b에서 개시된다. 예시적인 선-협소 광학장치들이 상기 광학 모듈(10)에 구비되고, 상기 광학 모듈(10)은 빔 확장기, 선택적 에탈론 및 회절 그레이팅을 구비하고, 그럼으로써 굴절적 또는 카타디옵트릭(catadioptric) 광학 리소그래피 이미징 시스템에서 사용되는 것과 같이 협소한 대역 레이저를 위해서 상대적으로 높은 정도의 분산을 야기한다. 상술된 바와 같이, 상기 전방 광학 모듈은 선협소 광학장치를 또한 구비한다(상기 출원 제 60/166,277호, 제 60/173,993호 및 제 60/166,967호를 참조하고, 이들 출원은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되었다). 본 발명의 주제는 아니지만, 전-반사 이미징 시스템과 함께 사용되는 것과 같은 반-협소 대역 레이저에 있어서, 상기 그레이팅은 높은 반사 거울로 교체되고, 더 낮은 정도의 분산이 분산 프리즘에 의해 생성될 것이다. 반-협소 대역 레이저는 1pm을 초과하는 정도의 출력빔 선폭을 일반적으로 구비하고 상기 레이저의 특성 자유-동작(free-running)배역폭에서 100pm 정도일 것이다.
상기 광학 모듈(10)의 상기 예시적인 선-협소 광학 장치들의 빔 확장기는 하나 또는 그 이상의 프리즘을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 빔 확장기는 렌즈 조합체 또는 수렴/발산 렌즈 쌍과 같은 다른 빔 확장 광학장치를 구비한다. 상기 그레이팅 또는 고반사 거울은 회전가능한 것이 바람직하여 상기 공진기의 허용가능 각도로 반사된 파장들이 선택되거나 동조될 수 있다. 또한, 상기 그레이팅 또는 다른 광학 장치 또는 광학 장치들 또는 전체 선-협소 모듈은 상기 특허출원 제 60/178,445호 및 제 09/317,527호에서 설정된 것과 같이 압력 동조될 것이고, 상기 출원들은 본 발명의 양수인에게 동일하게 양수되었다. 상기 그레이팅은 협소한 대역폭을 성취하기 위해 상기 빔을 분산시키기 위해, 또한 상기 레이저 튜브를 향하여 상기 빔을 다시 반대로 반사시키기 위해 사용될 것이다. 또한, 상기 그레이팅으로부터 반사를 수신하여 상기 빔을 이중으로 분산시키기 위해 상기 그레이팅으로 다시 상기 빔을 반사하는 상기 그레이팅 이후, 또는 상기 그레이팅이 전송 그레이팅일 경우, 고반사 거울은 위치된다. 하나 또는 그 이상의 분산 프리즘들이 사용되고, 하나 이상의 에탈론이 사용될 것이다.
원하여지는 선-협소 및/또는 선택 및 동조와, 상기 선-협소 광학장치가 설치되어지는 특정 레이저의 형태와 정도에 의존하여, 다양한 선택적인 광학 배치가 사용될 수 있다. 이러한 목적에 대해, 미국 특허 제 4,399,540호, 제 4,905,243호, 제 5,226,050호, 제 5,559,816호, 제 5,659,419호, 제 5,663,973호, 제 5,761,236호 및 제 5,946,337호와, 미국 특허 출원 제 09/317,695호, 제 09/130,277호, 제09/244,554호, 제 09/317,527호, 제 09/073,070호, 제 60/124,241호, 제 60/140,532호, 제 60/147,219호 및 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수된 제 60/140,531호, 제 60/147,219호, 제 60/170,342호, 제 60/172,749호, 제 60/178,620호, 제 60/173,993호, 제 60/166,277호, 제 60/166,967호, 제 60/167,835호, 제 60/170,919호, 제 60/186,096호와, 미국 특허 제 5,095,492호, 제 5,684,822호, 제 5,835,520호, 제 5,852,627호, 제 5,856,991호, 제 5,898,725호, 제 5,901,163호, 제 5,917,849호, 제 5,970,082호, 제 5,404,366호, 제 4,975,919호, 제 5,142,543호, 제 5,596,596화 제 5,802,094호, 제 4,856,018호, 제 5,970,082호, 제 5,978,409호, 제 5,999,318호, 제 5,150,370호 및 제 4,829,536호 및 독일 특허 DE 298 22 090.3에 개시되고, 본 출원에서 참조된다.
광학 모듈(12)은 부분 반사 공진 반사기와 같이, 상기 빔(20)을 출력커플링하는 수단을 구비한다. 상기 빔(20)은 내부공진(intraresonator) 빔 분할기 또는 다른 광항 구성소자의 부분 반사 표면에 의해서 출력커플되고, 상기 광학 모듈(12)은 이 경우에 고반사 거울을 구비할 것이다. 상기 광학 제어 모듈(14)은 상기 프로세서(16)로부터의 신호들을 수신하고 해독하여 정렬 또는 재구성 과정을 개시함으로써 상기 광학 모듈(10), (12)을 제어한다(상기 특허출원 '241, '695, 277, 554 및 527을 참조).
본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템의 오실레이터 구성소자의 선-협소 구성들에 대한 상세한 설명이 도 2a-2f와 관련되어 개시된다. 상기 분자 불소 레이저에 대한 선-협소 기술을 사용하여 상기 레이저 시스템의 오실레이터의 여러 실시예들이 본 발명의 제 1 목적을 충족시키기 위해 도 2a-2f에서 도시된다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저 시스템의 오실레이터를 도시하는 것으로서, 상기 오실레이터는 분자 불소 및 네온, 헬륨 또는 그것들의 혼합기체의 버퍼 가스와 한 쌍의 주방전 전극(3)(도시되지 않음)을 포함하는 방전 체임버(2)(상기 출원 제 09/317,526호를 참조)와, 전이온화 장치(도시되지 않음)를 구비한다. 도 2a에 도시된 상기 시스템은 프리즘 빔 확장기(30)와, 리트로우 구성으로 배치된 회절 그레이팅(32)을 구비한다. 상기 빔 확장기(30)는 하나 또는 그 이상의 프리즘을 구비하고 바람직하게는 다수의 프리즘들을 구비한다. 상기 빔 확장기는 상기 그레이팅으로 투사하는 빔의 발산을 감소시킴으로써, 상기 파장 선택기의 파장 분해도를 향상시킨다. 상기 그레이팅은 바람직하게는 고선명 각도 에셜회절격자이다( 상기 제 60/170,342호를 참조).
도시된 시스템은 표류광을 제거하고 광대역 배경을 감소시키는 상기 공진기 내의 한 쌍의 간극(34)을 구비하여 상기 공진기의 허용각도를 더 낮춤으로써 상기 빔의 선폭을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 체임버(2)의 각 편의 하나의 간극(34)이 구비되거나, 하나의 간극(34)도 구비되지 않을 수 있다. 예시적인 간극(34)이 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수된 미국 특허 제 5,161,238호에 개시되고, 참조된다(또한 상술된 상기 제 09/130,277호를 참조).
도 2a의 시스템은 부분 반사 출력 커플링 거울(36)을 구비한다. 상기 출력커플링 거울(36)은 고반사 거울로 대체될 수 잇고, 상기 빔은 프리즘, 창 또는 빔 분할기의 표면과 같은 상기 공진기 내의 편광 반사기 또는 다른 광학 표면에 의해서출력 커플될 수 있다(예를 들면, 미국 특허 제 5,150,370호를 참조).
도 2b에 도시된 상기 시스템은 도 2a에서 상술된 상기 체임버(2)와 상기 간극(34)과, 부분 반사 출력 커플링 거울(36) 및 빔 확장기(30)를 구비한다. 도 2b의 시스템은 회절 그레이팅(38)과 고반사 거울(40)을 또한 구비한다. 상기 그레이팅(38)은 바람직하게는 상기 빔의 방향면에서 또는 선명 각도 등과 같은 구성면에서 또는 이 두가지 면에서 도 2a의 상기 그레이팅(32)과 다르다. 상기 레이저 빔은 상기 그레이팅(32)에 대한 것보다 각도가 90E에 더 가깝게 상기 그레이팅(38)로 투사된다. 상기 투사 각도는 사실 90E에 매우 근접하는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 리트만 구성으로서 나타나진다. 상기 리트만 구성은 상기 그레이팅(38)의 파장 분산을 증가시킨다. 상기 회절 그레이팅(38)을 통과하거나 반사한 후, 상기 회절된 빔은 상기 고반사 거울(40)에 의해 반사된다. 상기 파장의 동조는 상기 고반사 거울(40)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 예시적인 구성에서 상술된 바와 같이, 동조는 다른 광학 장치를 회전시킴으로써, 또는 하나 또는 그 이상의 광학 장치를 압력 동조시킴으로써 이루어질 수 있고, 다른 방법도 종래 기술에 익숙한 사람에 의해 이루어질 수 있다.
도 2c는 레이저 체임버(2)와 간극(34)과, 출력커플러(36), 빔 확장기(30) 및 리트로우 회절 그레이팅(32)을 구비하는 오실레이터의 다른 실시예를 도시한다. 또한, 도 2c의 시스템은 상기 그레이팅(32)이 상기 에탈론(42)의 단일 간섭 차수를 선택하도록 하는 때, 고분해도 선 협소를 제공하는 예를 들면 2개의 에탈론인 하나 또는 그 이상의 에탈론(42)을 구비한다. 상기 에탈론 또는 에탈론들(42)은 상기 공진기 내의 다양한 위치에 놓여질 수 있다. 예를 들면, 상기 빔 확장기(30)의 프리즘 또는 프리즘들이 에탈론 또는 에탈론들(42) 및 그레이팅 사이에 놓여질 수 있다. 에탈론(42)은 도 2e-2f에 관하여 상술될 것과 같이, 에탈론(42)은 출력 커플러로서 사용될 수 있다. 도 2c의 구성은 에탈론 또는 에탈론들(42)을 구비하며, 미국 특허 출원 제 60/162,735호, 제 60/178,445호 또는 제 60/158,808호에 개시되고, 이들 출원들은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되고, 참조된다.
도 2d는 하나 또는 그 이상의 에탈론(43)을, 예를 들면 2개의 에탈론들(43)을 구비하는 상기 레이저 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 도 2d의 시스템은 상기 그레이팅(32)이 고반사 거울로 교체되고, 상기 에탈론(43)이 상기 에탈론(43)의 단일 간섭 차수를 선택하기 위해, 도 2d의 시스템에서와 같이, 사용되지 않는 그레이팅(32)의 생략으로 인하여 다르게 구성되는 점을 제외하면 도 2c의 시스템과 동일하다. 에탈론(43)의 자유 스펙트럼 범위들은 상기 빔 확장기(30)이후의 상기 에탈론들(43) 중의 하나가, 바람직하게는 제 1 에탈론(43)이 상기 다른 에탈론(43)의, 예를 들면 상기 제 2 에탈론(43)의 단일 상태를 선택하는 방법으로, 조절된다. 상기 바람직한 구성의 상기 제 2 에탈론(43)은 따라서 더 작은 자유 스펙트럼 범위와 더 높은 파장 분해도를 구비하도록 된다. 도 2d의 시스템의 상기 에탈론들(43)의 다른 변형이 미국 특허 제 4,856,018호에 개시되고, 참조된다.
도 2e와 2f는 도 2a와 2b에 관해 상술된 상기 구성들과 유사한 실시예를 도시하고, 다만, 상기 부분 반사 출력커플링 거울(36)이 반사 에탈론 출력 커플러로 교체되는 점에서 차이가 있을 뿐이다. 상기 에탈론 출력커플러(46)는 각각 도 2e와2f의 그레이팅(32), (38) 및 빔 확장기(30)의 결합으로 사용되고, 상기 그레이팅(32), (38)은 상기 에탈론 출력커플러(46)의 단일 간섭 차수를 선택한다. 또한, 하나 또는 그 이상의 분산 프리즘들 또는 다른 에탈론이 상기 에탈론(46)의 단일 간섭 차수를 선택하도록 하기 위해 상기 에탈론 출력커플러(46)와 결합되어 사용된다. 상기 그레이팅(32), (38)은 파장범위를 상기 출력커플러 에탈론(46)의 단일 간섭 차수로 제한한다. 도 2e 및/또는 2f의 상기 시스템들과 결합되어 사용되는 도 2e와 2f의 상기 시스템의 변형들은 미국특허출원 제 09/317,527호 및 제 60/166,277호와, 미국특허 제 6,028,879호, 제 3,609,586호, 제 3,471,800호, 제 3,546,622호, 제 5,901,163호, 제 5,856,991호, 제 5,440,574호 및 제 5,479,431호와, 에이치. 렝펠너(H.Lengfellner), Nd의 비선형 상호작용에 의한 동조가능 펄스 마이크로파 방사의 생성: GaP 크리스탈에서의 YAG 레이저 방사, 광학 레터(Optics Letters), 12권, 제 3호(1987년 3월), 에스.마르쿠스(S.Marcus), 에탈론-연결 CO2레이저의 구멍 덤핑(Cavity dumping)과 커플링 변조(coupling modulation), 제이.애플.피스(J.Appl.Phys), 제 53권, 제 9호(1982년 9월) 및, 레이저 공진기의 물리와 기술, 에드즈.디.알 홀(eds.D.R.Hall)과 피.이.잭슨(P.E.Jackson), 244쪽에 개시되고, 참조된다.
도 2a-2f에 관하여 개시되고 상술된 상기 실시예들에서, 상기 빔 확장기(30), 에탈론(42), (43), (46)과, 레이저 창의 프리즘들에서 사용되는 물질은 상기 분자 불소 레이저의 157nm 출력 방출 파장에서와 같이 200nm이하의 파장에서 매우 투명한 물질이다. 상기 물질은 최소 품질저하 효과로 자외선에 장기간의 노출을 감내할 수 있다. 이러한 물질들의 예로 CaF2, MgF2, BaF, BaF2, LiF, LiF2및 SrF2가 있다. 또한 도 2a-2f의 상기 실시예의 모두에서, 많은 광학 표면은, 특히 상기 프리즘들의 표면은 반사 손실을 최소화시키고 사용수명을 연장시키기 위해, 하나 또는 그 이상의 광학 표면 상에 반(反)-반사(anti-reflective) 피복을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 상세한 설명에서 언급된 바와 같이, 상술된 구성에서의 상기 F2레이저를 위한 가스 혼합체는 버퍼 가스로서 헬륨, 네온 또는 헬륨과 네온의 혼합체를 사용한다. 상기 버퍼 가수내의 불소의 농도는 0.003%에서 약 1.0%의 범위가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.1% 정도이다. 크세논, 및/또는 아르곤, 및/또는 산소, 및/또는 크립톤 및/또는 다른 가스들의 소량의 첨가는 상기 레이저 빔의 에너지 안정성과, 버스트 제어, 또는 출력 에너지를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 혼합체 내의 크세논, 아르곤, 산소 또는 크립톤의 농도는 0.0001%에서 0.1%의 범위이다. 소량의 가스 첨가물을 구비하는 다른 가스 구성들이 미국 특허 출원 제 09/513,025호 및 제 09/317,526호에 개시되고, 이들 출원은 모두 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되고, 참조된다.
도 2a-2f에 도시된 상기 오실레이터 구성의 모두는 약 157nm의 파장과 약 1pm 또는 그 이하의 선폭을 구비하는 VUV 빔(20)을 생성하는데 사용된다. 1pm이하의 출력 선폭을 구비하는 이러한 구성들의 일부는 선폭의 면에서 본 발명의 제 1목적을 충족시킨다. 이러한 오실레이터들은 본 발명의 제 2 목적을 충족시키는, 즉 157nm 리소프래피 파브(fab)에서 실질적인 출력을 위한 충분한 출력 전력을 성취하는 도 3a-6b에 개시되는 바와 같이, 증폭기와 같은 다른 구성소자들로 사용될 것이다. 1pm 이상의 선폭을 생성하는 다른 오실레이터가 도 3a-4b에서 개시된 바와 같이, 상기 제 1 목적을 충족시키기 위해 스펙트럼 필터와 같은 다른 선-협소 구성소자들과, 또한 상기 제 2 목적을 충족시키기 위해 도 3a-4b의 실시예에서 개시되는 바와 같은 증폭기와 결합하여 사용될 것이다.
도 3a는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 레이저 시스템을 블록 형태로 도시하고, 더 바람직하게 더 협소한 선폭이 상기 오실레이터(48)에 의해 출력되고, 더 바람직하게 더 높은 전력이 상기 오실레이터(48)에 의해 출력된다. 상기 선폭을 감소시키기 위해, 상기 오실레이터(48)의 상기 출력빔(20)은 스펙트럼 필터(50)을 통하여 인도된다. 상기 출력 전력을 증가시키기 위해, 상기 빔은 증폭기(52)를 통하여 인도된다.
도 3a의 시스템은 선-협소 오실레이터(48)와, 스펙트럼 필터(50) 및 증폭기(52)를 구비한다. 상기 스펙트럼 필터(50)의 다양한 바람직한 구성들이 도 3b-3d와 관련되어 개시된다. 도 3a의 상기 오실레이터(48)는 약 1pm의 스펙트럼 선폭을 생성하는 전기 방전 분자 불소 레이저이고, 바람직하게는 도 2a-2f에 관련되어 상술된 상기 구성들 중의 하나이거나, 상술된 하나 또는 그 이상의 참고자료에서 발견되는 것과 같이, 종래기술에 익숙한 사람에 의해 용이하게 인식되는 상술된 구성들의 변형들이다. 상기 오실레이터(48)는 상기 스펙트럼 필터(50)에 의해 후속되며, 더 협소한 스펙트럼 범위의, 즉 상기 오실레이터로부터의 상기 출력빔(20)의 선폭보다 더 작은, 또는 약 1pm보다 작은 범위의 광을 전송한다. 끝으로, 상기 전송된 빔이 본 발명의 제 1 및 제 2 목적들을 충족시키는 출력빔(54)을 양산하기 위해 개별 방전 체임버를 근거로 한 증폭기(52)에서 증폭된다. 바람직하게는, 상기 오실레이터와 증폭기 방전은 미국 특허출원 제 60/204,095호와 미국 특허 제 6,005,880호에 개시된 솔리드-상태 펄스 회로와 지연 회로(delay circuit)를 사용하여 동기화되며, 이들 출원들은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수된 것이고, 참조된다.
상기 스펙트럼 필터(50)는 도 3b-3d에서 도시된 구성들 중의 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 입력빔(20)의 에너지의 실질적인 부분을 소모함이 없이, 상기 입력빔(20)의 선폭을 협소화시키기 위해 프리즘들, 그레이팅들, 그리즘들, 홀로그래프 빔 샘플러, 에탈론들, 렌즈, 간극, 빔 확장기, 시준 광학 장치 등의 무수한 결합들 중의 어느 것을 사용하여 종래 기술에 익숙한 사람에 의해 다양한 변형들이 이루어질 수 있다.
도 3b는 본 발명의 제 1 목적을 충족시키기 위해, 상기 입력빔(20)의 선폭, 예를 들면 약 1pm 이하의 선폭을 구비하는 출력빔을 생성하는, 하나 또는 그 이상의 에탈론(58)에 의해 후속되는 빔 확장기를 구비하는 제 1 스펙트럼 필터(50) 실시예를 도시한다. 각 에탈론(58)은 두께(D)의 바람직한 가스-충전 갭(gas-filled gap)에 의해 나누어지고, 2개의 부분 반사 표면의 반사도(R)을 포함한다. 상기 에탈론 T(8)의 전송 스펙트럼은 상기 파장 8의 주기 함수에 의해서 표현된다:
이 때, n은 상기 에탈론(58)을 채우는 물질의, 바람직하게는 불활성 가스의 굴절 인자이고, 1은 상기 빔에 관련된 상기 에탈론(58)의 경사각이고, F는 하기와 같이 정의되는 에탈론(58)의 피네스(finesse)이다:
상기 반사도(R)와 상기 에탈론의 공간(D)은 단일 전송 최대치가 상기 광대역 오실레이터(48)의 방출 스펙트럼과 중복되는 방법으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 만약 상기 에탈론(58)의 피네스가 10으로 선택되면, 이때 상기 전송 최대치의 스펙트럼 폭은 상기 에탈론(58)의 자유 스펙트럼 범위(Free Spectral Range: FSR)의 약 1/10이다. 따라서, 상기 오실레이터(48) 출력의 선폭이 상기 FSR의 2배보다 작기 때문에 1pm의 자유 스펙트럼 범위를 선택하는 것은 측대파없이 0.1pm의 스펙트럼 선폭을 구비한 전송된 빔을 생성할 것이다.
다수의 에탈론(58)을 사용하는 것은 최대 전송 대 최대값 사이의 절반의 파장의 전송의 비율로 정의되는 더높은 대조 비율(contrast ratio)을 가능하게 한다. 단일 에탈론에 대한 이러한 대조 비율은 (1+4F2/B2)와 거의 동일하다. 더 높은 피네스 값들은 더 높은 대조를 야기한다. 다수의 에탈론들(58)에 있어서, 전체 대조 비율은 (1+4F2/B2)n일 것이고, 이때 n은 사용된 에탈론(58)의 개수이다. 또한, 상기전송 최대값의 스펙트럼 폭은 사용된 에탈론(58)의 증가된 개수에 따라 감소될 것이다. 다수의 에탈론(58)을 사용하는 데 있어서의 문제점은 높은 비용과 장치의 복잡성과, 증가된 광학 손실이다.
도 3b에 도시된 상기 빔 확장기(56)는 상기 에탈론(58)에 투사하는 상기 빔의 발산을 감소시킨다. 상기 수학식1로부터, 상기빔 투사 각도 1에서의 변화는 최대 전송이 발생하는 파장의 이동을 야기한다. 1pm의 FSR을 가정하면, 상기 에탈론 공간(spacing)은 D=1.2cm이다. 만약 상기 에탈론(58)의 전송 간섭 스펙트럼이 정규 투사도에서의 최대치(1=O)일 때, 상기 전송 스펙트럼이 최대값에 다시 도달하는 때의 각도 1은 1∼(8/nD)1/2mrad이다. 따라서, 도 3b에 도시된 스펙트럼 필터(50)는 상기 빔의 발산이 1이하가 되도록 또한, 인자(factor)에 의해 상기 에탈론(58)의 피네스(F)에 비교되도록 구성된다. 일반적인 분자 불소 레이저의 발산이 수 밀리라드(millirads)이기 때문에, 상기 오실레이터(48)로부터의 출력이 1 이하인 때, 일반적으로 1 이상으로부터 상기 발산을 감소시키기 위해 상기 빔 확장기(56)를 사용하는 장점은 인식될 것이다. 또한, 출력 발산을 감소시키기 위해 상기 오실레이터(48) 내에 하나 또는 그 이상의 간극(34)을 사용하는 것이 바람직하다(상기 출원 제 09/130,277호를 참조).
상기 에탈론들(58)의 플레이트들 사이의 갭은 불활성 가스로 채워지는 것이 바람직하다. 전송된 파장의 동조는 상술된 출원 제 09/317,527호에서 개시된 상기 가스의 압력을 변화시킴으로써 성취될 수 있다. 상기 에탈론의 출력 전송 스펙트럼의 압력 동조 및 회전 동조에 추가하여, 상기 에탈론(58)은 상기 갭 공간을 지형적으로 변경시키기 위해 압전적으로(piezoelectrically) 동조될 것이다.
도 3c는 회절 그레이팅(60)을 사용하는 도 3a의 스펙트럼 필터(50)의 제 2 실시예를 도시한다. 비록 그레이팅(60)을 사용하여 상기 제 2 실시예에 따른 스펙트럼 필터(50)를 구성하는 다른 방법이 있으나, 예가 도 3c에서 개시되고 하기에서 개시된다. 도 3c에 개시된 상기 스펙트럼 필터(50)는 체르니-터너형 스펙트로미터(Czerny-Turner type spectrometer)이고, 고분해도를 성취하기 위해 변형된 것이다. 상기 빔은 시준 거울(64)에 투사된 후, 상기 입력빔(20)이 입력 슬릿(62a)을 통하여 렌즈(61)에 의해 초점이 잡힌다. 상기 거울(60)로부터의 반사후, 상기 빔은 빔 확장기(66) 상에 투사되고 상기 그레이팅(64)으로 투사된다. 상기 빔은 분산되고 상기 그레이팅(60)으로부터 반사되고, 상기 빔이 상기 빔 확장기(66)를 다시 통과한 후, 상기 빔은 렌즈(62b)의 촛점에서 또는 촛점 부근에서 출력 슬릿(62b)을 통하여 시준 거울(64)로부터 반사된다. 상기 출력 빔(59)은 본 발명의 상기 제 1 목적을 충족시키기 위해 예를 들면 약 1pm인, 실질적으로는 1pm이하인 상기 입력빔(20)의 선폭보다 실질적으로 작은 선폭을 구비한다.
상기 회절 그레이팅(60)은 고선명 에셀 회절격자(60)이다. 상기 바람직한 그레이팅(60)의 파장 분산은 하기의 공식에 의해 설명된다:
이 때, 1은 투사 각도이다. 상기 전송된 빔의 스펙트럼 폭 )8은 상기 그레이팅(60)의 분산 d8/d1과, 상기 프리즘 확장기(66)의 확대 인자(M)과, 시준 거울(64)의 촛점 거리(L) 및 상기 스펙트로미터의 슬릿(62a), (62b)의 폭(d)에 의해 결정된다:
예를 들면, 투사각도(1)가 78.6E이고, L=2m이고 M=8인 에셀 회절 격자(60)를 사용하는 경우, 도 3c의 스펙트럼 필터(50)에 있어서의 0.1pm 분해도를 성취하는 슬릿 폭(d)는 약 d=0.1mm이다. 따라서, 상기 입력 슬릿(61a)을 통하여 상기 빔(20)의 전송을 증가시키기 위해, 상기 오실레이터(48)의 발산을 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 감소는 상기 오실레이터(48)의 공진기 내부의 간극들을 사용함으로써 성취될 수 있다(상술된 상기 출원 제 09/130,277호를 참조).
사용되는 스펙트럼 필터(50)의 제 3 실시예가 도 3d에 개시된다. 도 3d의 스펙트럼 필터(50)는 도 3c의 실시예에서 사용되는 것과 같이, 도 3d에서는 시준 거울(64)이 아닌 시준 렌즈(68)가 사용되는 점에서 도 3c의 필터와 상이하다. 도 3d의 실시예의 장점은 단순성과, 비-제로 투사 각도에서의 도 3c의 거울(64)에 의해도입된 비점수차의 부재에 있다.
상기 오실레이터(48)와 증폭기(52)의 체임버(2)에서의 전기 방전 펄스의 동기화는 상기 증폭기(52)의 이득이 최대값에 또는 최대값의 근처인 때, 상기 오실레이터(48)로부터의 선-협소 광학 펄스가 상기 증폭기(52)의 체임버에 도달하는지를 확증하기 위해 바람직하다. 또한, 상기 바람직한 동기화 타이밍(timing)은 상기 출력의 고에너지 안전성을 제공하기 위해 펄스마다 재생성될 수 있어야 한다. 이러한 정확한 타이밍 제어를 가능하게 하는 상기 바람직한 실시예인 전기 회로는 미국특허 제 6,005,880호 및 미국 특허출원 제 60/204,095호에 개시된다.
도 4a는 오실레이터와 증폭기를 위한 이득 매체를 제공하는 단일 방전 체임버(70)의 사용을 도시한다. 도 4a의 설치는 고반사 거울(72)과 부분 반사 출력커플링 거울(74)을 구비하는 공진기 내의 상기 방전 체임버(70)를 포함한다. 한 쌍의 간극(34)도 상기 오실레이터(48)의 공진기의 발산에 대응하도록 상술된 바와 같이 또한 구비된다. 상기 방전 용기의 단면도의 일부분은 상기 오실레이터 구성으로 비-협소 빔(76)을 생성하는데 사용된다. 또한, 상기 오실레이터 구성으로 하나 이상의 선-협소 구성요소를 구비하거나, 그렇지 않으면 도 2a-2f에 관련된 상기 설명에 따라 상기 오실레이터를 변형시키는 것이 가능하다.
도 3a에 관하여 도시되고 개시된 실시예와 유사하게, 상기 비-협소 출력은 스펙트럼 필터(50)을 통하여 인도되고, 이것은 도 3b-3d내에 개시된 실시예들 중의 하나인 것이 바람직하다. 상기 빔이 상기 스펙트럼 필터(50)을 통과하는데 걸리는 특정 시간(예를 들면, 수 나노세컨즈)에, 상기 필터된 펄스의 도착 시간을 상기 방전 전류의 제 2 최대치로 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 임시 조절을 성취하기 위해, 광학 지연선(delay line)이 상기 스펙트럼 필터(50) 후에, 삽입되는 것이 바람직하다. 상기 지연선은 미국 특허출원 제 60/130,392호에 개시되는 것들 중의 하나이고, 상기 출원은 본 출원의 양수인에게 동일하게 양수되었고, 참조된다.
도 4b(i)-(iii)은 상기 방전 갭을 통한 전기 전류, 비-협소 빔(76)의 강도및 상기 오실레이터-증폭기 시스템의 출력(59)를 각각 시간의 함수로 나타낸다. 도 4b(i)에 도시된 바와 같이, 전류는 여러 사이클의 오실레이션들을 제시한다. 도 4b(ii)에서 도시된 광학 펄스는 전류의 제 1 최대값(a)의 단부를 향하여 진행한다. 전기 전류의 제 2 최대값이 약 20나노세컨즈만큼 상기 제 1 최대값으로부터 분리되고, 그럼으로써 상기 빔(76)에 충분한 시간을 제공하여 상기 스펙트럼 필터(50)와 추가적인 광학 지연선(78)을 통과하게 한다. 상기 전기 방전 전류에서의 연속적인 최대값들의 타이밍에 관한 검토는 상기 추가적인 광학 지연선(78)이 상기 체임버(70)(증폭기)에서의 퍼스의 도착 시간을 정확하게 동조하는데 사용되는 방법을 제시한다. 상기 스펙트럼 필터(50)의 선-협소 빔은, 그 임시 펄스 형태가 도 4b(iii)에 도시되고, 상기 증폭기의 도 4b(i)에서 도시된 전기 전류의 제 2 최대값(b)와 중복되고, 증폭되고, 따라서 선-협소 빔(59)는, 즉 실질적을 1pm이하인 빔은 본 발명의 제 1 목적과 제 2 목적을 충족하기에 충분한 전력을 구비한 출력이다. 도 5a는 개별 방전 체임버에 조성된 전력 증폭기에 의해 후속되어지는 선-협소 오실레이터의 사용을 도시한다. 상기 실시예들에 관하여 검토된 사항과, 참조된 특허와 간행물 및 도 2a-2f에 관하여 설명된 실시예들이 상기 오실레이터의 대역폭을 협소하게 하는데 사용될 수 있다. 상기 바람직한 선-협소 오실레이터(48)의 예들이 도 5b-5f에 개시된다.
도 5(b)에 도시된 선-협소 오실레이터는 프리즘 빔 확장기(30)과 그레이팅(32)을 사용하고, 바람직하게는 상기 제 5,559,816호, 제 298 22 090.3 DE, 제 4,985,898호, 제 5,150,370호, 제 5,852,627호 중의 어느 하나에서 개시된구성소자들을 사용한다. 또한, 상기 리트만 구성이 사용될 수 있다(도 2b에 관한 검토를 참조). 도 2a-4a의 실시예에 관하여 검토된 바와 같이, 상기 공진기 내의 추가적인 간극(34)은 상기 빔의 발산을 감소시키고, 다라서 파장 선택기의 분해도를 증가시킨다(상세한 것에 대해서는 상기 제 09/130,277을 참조).
도 5c에 도시된 실시예는 파장 선택 구성소자로서 다중 에탈론(43)을 사용한다(도 2d를 참조). 상기 간극들(34)과의 결합되는 상기 프리즘 빔 확장기(30)는 상기 에탈론(43)에서의 상기 빔이 발산을 감소시키도록 하고, 따라서 상기 파장 선택기의 분해도를 향상시킨다. 또한, 상기 에탈론(43)의 표면의 특정 영역에서 상기 빔의 강도를 감소시키고, 따라서 이들의 사용수명을 연장시킨다.
도 5d-5e는 다른 구성배치를 도시하고, 각각의 구성은 오실레이터로서 RF 또는 마이크로파 여기 도파관 레이저(microwave excited waveguide laser)를 구비한다. 도 5d의 구성은 한쌍의 RF-전극(80)과, 레이저 활성 가스 혼합체로 채워진 세라믹 모세관을 구비하는 도파관(82)을 구비한다. 도 2a-5c에서 도시된 공진기 구성들 중의 어느 하나가 상기 실시예에서 사용될 수 있고, 상기 방전 체임버(2)가 도 5d에 도시된 RF-여기 도파관 구성으로 교체된다. 도 5d-5e의 구성에서 사용되는 도파관 레이저의 특징들은 씨.피.크리스튼슨(C.P.Christenson), 조밀 자기-함유 (Compact Self-Contained) ArF 레이저, 수행 조직 리포트 번호 AFOSR IR 95-0370; 티.이시하라(T.Ishihara), 에스.씨.린(S.C.Lin), 마이크로파-펌프 고압 가스 레이저의 이론적 모델링, 응용 물리 B 48, 315-326 (1989); 및 오미(Ohmi), 카다히로(Tadahiro) 및 타나카(Tanaka), 노브요시(Nobuyosi), 엑사이머 레이저 오시레이션 장치 및 방법, 엑사이머 레이저 노출 장치, 및 레이터 튜브, 유럽 특허 출원 EP 0 820 132 A2에 개시되고, 참조된다. RF-여기 레이저는 탄소 이산화 가스 매체로 일반적으로 동작되고, 예를 들면 커트 본델리(Kurt Bondelie) "봉합된 탄소 이산화 레이저가 새로운 전력 레벨들을 수행하다", 레이저 포커스 월드, 1996년 8월, 95-100쪽에서 검토된 것과 같고, 참조된다.
도 5d에 개시된 특정 구성은 리트로우 구성으로 프리즘 빔 확장기(30)와 그레이팅(32)을 구비한다. 리트만 구성은 상기 그레이팅(38)과 HR 거울(40)을 포함하여 여기에서 사용된다(도 2b 및 도 2f를 참조). 한 쌍의 간극들(34)이 상기 공진기의 발산을 조화시키기 위해 또한 구비되는 것이 바람직하다. 부분 반사 거울(36)은 상기 빔(20)을 출력커플시킨다. 에탈론 출력커플러(46)는 상기 거울(36) 대신에 사용될 수 있다(도 2e-2f를 참조).
도 5e에 도시된 구성은 상기 그레이팅이 하나 또는 그 이상의 에탈론들(43)과 HR 거울(44)로 교체되는 점을 제외하면 도 5d의 구성과 동일하다. 그레이팅(32) 또는 (38)이 상기 에탈론(43)과 함께 사용되고, 에탈론 출력커플러(46)는 상기 부분 반사 거울(36) 대신에 사용될 수 있다.
상기 RF-여기 도파관 형태의 레이저의 장점은 긴 펄스이고, 그럼으로써 상기 선폭이 상기 공진기 내의 상기 빔의 원형 트립(trips)의 개수에 반비례하기 때문에, 보다 효율적인 선 협소화를 가능하게 한다. 또한, 상기 RF-여기 도파관 레이저는 상기 파장의 선택기의 높은 각도 분해도가 상기 빔 확장기(30)와 회절 그레이팅(32)의 프리즘들에 의존하도록 하는 작은 방전 폭(0.5mm 정도)을 구비한다. 이것으로 도 5d-5e에 도시된 실시예들 모두를 유효하게 한다.
도 5f는 도 5a의 실시예에서의 상기 오실레이터(48)로서 작용하는 본 발명에 따라 사용되는 협소 선폭 빔의 다른 자원을 도시한다. 도 5f의 구성은 355nm에서의 제 3 고조파 출력을 구비하는 솔리드 상태 레이저(85)를, 예를 들면 다이오드 펌프된 Nd:YAG 레이저 또는 미국 특허 제 6,002,697호에 개시된 것과 같은 다른 형태의 레이터 또는 종래 기술에 익숙한 사람에게 알려진 레이저를 구비한다. 상기 솔리드 상태 레이저(85)는 예를 들면 약 472.9nm를 방출하며, 색소 레이저 또는 광학 파라미터 오실레이터와 같은 협소 선폭 동조가능 레이저(86)을 펌프시킨다. 상기 472.9nm 방사선은 157.6nm에서의 제 3 고조파 빔을 생성하기 위해, 할로겐 화합물 금속 및 불활성 가스의 혼합체를포함하는 가스 셀(88)로 집중된다. 가스 내에서의 이러한 제 3 고조파 생성은 하기에 개시된다: 쿵 에이.에이치(Kung A.H), 영 제이.에프.(Young J.F.), 보클렁 지.씨.(Bjorklung G.C.), 해리스 에스.이.(Harris S.E.), 물리 리뷰 레터, 제 29권, 985페이지 (1972); 쿵 에이.에이치. 영 제이.에프., 해리스 에스.이. 응용물리 레터, 제 22권 페이지301(1973)에 개시되고, 참조된다.
도 6a 및 6b는 추가적인 실시예를 도시하고, 이 실시예에서 방전 체임버(2)의 방전 용기의 일부분이 선협소를 구비한 오실레이터로서 사용되고, 동일한 방전 체임버(2)가 증폭기(52)로서 사용된다. 도 6a의 구성은 상기 빔(30)의 선폭이 상기 오실레이터의 공진기 내에서 협소화되고, 스펙트럼 필터(50)가 사용되지 않는 점을 제외하면, 도 4a의 구성과 유사하다. 스펙트럼 필터(50)는 또한 도 6a의 오실레이터의 선-협소 광학장치에 부가되어 사용될 수 있다. 또한, 상기 오실레이터의 선-협소 구성은 상술된 설명(특히 도 2a-2f, 5c 및 5f를 참조) 중에서 개시되는 바와 같이, 또는 본 출원에서 참조된 특허들, 특허출원들에서 개시된 바와 같이, 도는 종래 기술에 익숙한 사람에게 인식되는 바와 같이 본 발명의 제 1 목적을 충족시키기에 충분한 협소한 출력빔(20)을 생성하기 위해 변형될 수 있다. 상기 오실레이터로부터의 출력빔(20)은 외부 빔 확장기(90)에 의해 확장되고, 상기 확장기(90)는 하나 또는 그 이상의 프리즘을 구비하는 것이 바람직하고, 그 대안으로 렌즈 구성을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 확장된 빔(92)은 지연선(78)을 통하여 인도되어(상기 '392출원을 참조), 상술된 바와 같이, 상기 체임버(70)의 증폭 최대값들에 상기 펄스를 동기화시킨다. 상기 광학 지연선(78)은 상기 광학 펄스의 도착시간을 상기 증폭기 섹션에 정확하게 동조하도록 하고, 이것은 도 4a-4b(iii)에서 개시되고 도시된 실시예와 유사하다. 상기 확장된 빔(20)은 상기 방전 단면 섹션의 나머지 부분의 실질적인 일부분을 채우고, 증폭된다.
상기 실시예들에서, 가장 긴 가능할 펄스를 획득하기 위해, 상기 오실레이터의 방전 체임버(2), (70)내의 가스 홉합체를 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방전 전류의 파형은 펄스 형성 회로와 방전 갭의 임피던스 부조화를 고의적으로 유도함으로써 변경될 수 있다. 상기 임피던스 부조화는 더 긴 방전 시간을 야기하고, 따라서 더 긴 광학 펄스를 야기한다. 이러한 변경들로부터 귀결되는 더 낮은 이득은 상기 오실레이터의 더 낮은 효율을 의미한다. 그러나, 상술된 실시예에서,상기 오실레이터의 출력 전력 면에서의 감소양은 상기 증폭 단계에서 다시 획득된다.
본 발명의 예시적인 도면과 특정 실시예가 개시되고, 설명되나, 본 발명의 범위는 상술된 특정 실시예들에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 상기 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 하기의 청구함들에서 개시된 본 발명의 범위 및 그 균등물들로부터 벗어남이 없이 종래 기술에 익숙한 사람들에 의한 변경들이 이루어짐이 인식되어야 한다.
또한, 하기의 방법 청구항들에서, 그 단계들은 선택된 문자적 시퀀스들로 정렬되었다. 그러나, 상기 시퀀스들은 선택되고, 문자적 편의를 위해 정렬되고, 상기 단계들의 특정 정렬이 개시되거나 필요에 의해 종래 기술에 익숙한 사람에 의해 인식되는 청구항들을 제외하면, 상기 단계들을 수행하는 특정 순서를 암시하도록 의도되지 않았다.

Claims (130)

  1. 협소대역 분자 불소 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은 오실레이터를 구비하고, 상기 오실레이터는:
    분자 불소와 버퍼 가스를 포함한 레이저 가스로 채워진 방전 체임버와;
    상기 레이저 가스에 에너지를 인가하기 위해 방전 회로에 연결ㄹ된 상기 방전 체임버 내에 있는 다수의 전극들과;
    상기 방전 체임버와 선-협소 광학 장치를 구비하여, 약 157nm의 파장과 1pm이하의 선폭을 구비하는 레이저 빔을 생성하는 공진기 및;
    증폭기를 구비하고, 상기 오실레이터에 의해 생성된 레이저 빔이 상기 증폭기를 통하여 인도되어 상기 빔의 전력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들에 투사되는 상기 빔을 확장시키기 위해 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 다수의 빔 확장 프리즘들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들의 단일 간섭 차수를 선택하는 그레이팅을 추가적으로 구비하고, 상기 선택된 간섭 차수는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 상기 선택된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버의 일면 상에 제 1 간극과, 상기 방전 체임버의 타면 상에 제 2 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 간극은 상기 방전 체임버와 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 2개의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론들에 투사되는 상기 빔을 확장시키기 위해 상기 에탈론들 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 다수의 빔 확장 프리즘들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들의 단일 간섭 차수를 선택하는 그레이팅을 추가적으로 구비하고, 상기 선택된 간섭 차수는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 상기 선택된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버의 일면 상에 제 1 간극과, 상기 방전 체임버의 타면 상에 제 2 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 간극은 상기 방전 체임버와 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 광학장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 그레이팅을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 분산 프리즘을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 에탈론을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 하나 또는 그 이상의 프리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 시스템은 제 2 간극을 추가적으로 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 간극이 상기 방전 체임버의 반대면들에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  27. 제 5 항 또는 제 13 항 또는 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 그레이팅 후에 고반사 거울을 추가적으로 구비하고, 상기 그레이팅은 리트만 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  28. 제 5 항 또는 제 13 항 또는 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 그레이팅은 리트로우 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  29. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼 가스는 소정의 입력 에너지에 대한 출력 에너지를 증가시키기 위해 상기 가스 혼합체를 충분하게 압력을 가하기 위한 네온을 포함하고, 상기 분자 불소는 감소되기 쉽고, 상기 레이저 시스템은:
    상기 방전 체임버에 상기 분자 불소를 공급하기 위해 상기 방전 체임버로 분자 불소를 공급하는 가스 공급 시스템 및;
    상기 가스 공급 시스템과 연합하여 상기 분자 불소의 농도를 상기 F2-레이저의 최적 성능의 소정의 범위내로 유지하기 위해 상기 방전 체임버 내의 상기 분자 불소의 농도를 제어하는 프로세서를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  30. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼 가스는 상기 레이저의 에너지 안정성을 증가시키기 위해 상기 가스 혼합체를 충분하게 압력을 가하기 위한 네온을 포함하고, 상기 분자 불소는 감소되기 쉽고, 상기 레이저 시스템은:
    상기 방전 체임버에 상기 분자 불소를 공급하기 위해 상기 방전 체임버로 분자 불소를 공급하는 가스 공급 시스템 및;
    상기 가스 공급 시스템과 연합하여 상기 분자 불소의 농도를 상기 F2-레이저의 최적 성능의 소정의 범위내로 유지하기 위해 상기 방전 체임버 내의 상기 분자 불소의 농도를 제어하는 프로세서를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  31. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 오실레이터의 출력 빔의 선폭을 추가적으로 협소화시키기 위해 상기 오실레이터와 증폭기 사이에 스펙트럼 필터를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 부분의 최대 전송을 위해, 또한 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분들의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나 또는 그 이상의 에탈론을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들은 2개의 에탈론을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  34. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들 이전에 시준 광학장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 빔 확장기와 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 빔 확장기와 그레이팅 이전에 시준 광학장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 시스템은 렌즈와 슬릿을 추가적으로 구비하고, 상기 렌즈는 상기 빔이 상기 시준 광학장치에 충돌하기 이전에 상기 슬릿을 통하여 상기 빔의 촛점을 맞추는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 시스템은 제 2 렌즈와 제 2 슬릿을 구비하고, 상기 빔이 상기 시준 광학장치와, 빔 확장기 및 그레이팅으로부터의 재-반사이후에 상기 제 2 슬릿과 렌즈를 통하여 초점이 맞혀지는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  39. 협소대역 분자 불소 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    분자 불소와 버퍼 가스를 포함하는 레이저 가스로 채워지고, 오실레이터와 증폭기로서 작용하는 방전 체임버와;
    상기 방전 체임버 내에서 상기 레이저 가스에 에너지를 공급하기 위해 방전 회로에 연결된 다수의 전극들과;
    약 157nm 파장을 구비하는 레이저 빔을 생성하기 위한 상기 방전 체임버 내의 공진기와;
    상기 빔의 선폭을 약 1pm 이하로 감소시키기 위한 선-협소 광학장치 및;
    상기 빔의 전력을 증가시키는 증폭기로서, 상기 방전 체임버 내의 최대 방전 전류의 때에 또는 그 근처에서 상기 오실레이터에 의해 생성되어 상기 오실레이터로부터 상기 방전 체임버로 출력커플되는 상기 빔을 재전송하는 외부-공진 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 외부-공진 광학장치는 최대 방전 전류의 상기 때에 또는 그 근처에서 증폭을 위해 상기 빔의 진입을 상기 방전 체임버로 다시 타이밍 맞추기 위한 광학 지연선을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 광학적으로 위치된 외부-공진 스펙트럼 필터를 구비함으로써 상기 오실레이터로부터의 출력커플링된 후, 또한 상기 체임버로 재진입하여 증폭되기 이전에, 상기 빔이 상기 스펙트럼 필터를 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들은 2개의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  44. 제 42 항 또는 제 43 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 하나 또느 그 이상의 에탈론 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  45. 제 41 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 빔 확장기와 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터는 상기 빔 확장기와 그레이팅 이전에 시준 광학장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 시스템은 렌즈와 슬릿을 추가적으로 구비하고, 상기 렌즈들은 상기 빔이 상기 시준 광학장치에 충돌하기 이전에 상기 슬릿을 통하여 상기 빔의 초점을 맞추는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 시스템은 제 2 렌즈들과 제 2 슬릿을 구비하고, 상기 빔은 상기 시준 광학 장치와, 빔 확장기 및 그레이팅으로부터 재-반사후에, 사기 제 2 슬릿과 상기 렌즈들을 통하여 초점이 맞혀지는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  49. 제 39 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 내부-공진 광학장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들에 투사되는 상기 빔을 확장시키기 위해 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 다수의 빔 확장 프리즘들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들의 단일 간섭 차수를 선택하는 그레이팅을 추가적으로 구비하고, 상기 선택된 간섭 차수는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 상기 선택된 부분을 포함하는 것을특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  54. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  56. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버의 일면 상에 제 1 간극과, 상기 방전 체임버의 타면 상에 제 2 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 제 1 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  58. 제 49 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 2개의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 에탈론들에 투사되는 상기 빔을 확장시키기 위해 상기 에탈론들 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 다수의 빔 확장 프리즘들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 에탈론들의 단일 간섭 차수를 선택하는 그레이팅을 추가적으로 구비하고, 상기 선택된 간섭 차수는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 상기 선택된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  62. 제 60 항 또는 제 61 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  64. 제 60 항 또는 제 61 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버의 일면 상에 제 1 간극과, 상기 방전 체임버의 타면 상에 제 2 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 제 1 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  66. 제 49 항에 있어서, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 광학장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  68. 제 66 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 그레이팅을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  69. 제 66 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 분산 프리즘을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  70. 제 66 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 에탈론을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  71. 제 67 항 내지 제 70 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 내부-공진 광학장치는 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  72. 제 71 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 하나 또는 그 이상의 프리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  73. 제 71 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  74. 제 73 항에 있어서, 상기 시스템은 제 2 간극을 추가적으로 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 간극이 상기 방전 체임버의 반대면들에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  75. 제 53 항 또는 제 61 항 또는 제 68 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 그레이팅 후에 고반사 거울을 추가적으로 구비하고, 상기 그레이팅은 리트만 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  76. 제 53 항 또는 제 61 항 또는 제 68 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 그레이팅은 리트로우 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  77. 제 39 항에 있어서, 상기 버퍼 가스는 소정의 입력 에너지에 대한 출력 에너지를 증가시키기 위해 상기 가스 혼합체를 충분하게 압력을 가하기 위한 네온을 포함하고, 상기 분자 불소는 감소되기 쉽고, 상기 레이저 시스템은:
    상기 방전 체임버에 상기 분자 불소를 공급하기 위해 상기 방전 체임버로 분자 불소를 공급하는 가스 공급 시스템 및;
    상기 가스 공급 시스템과 연합하여 상기 분자 불소의 농도를 상기 F2-레이저의 최적 성능의 소정의 범위내로 유지하기 위해 상기 방전 체임버 내의 상기 분자 불소의 농도를 제어하는 프로세서를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  78. 제 39 항에 있어서, 상기 버퍼 가스는 상기 레이저의 에너지 안정성을 증가시키기 위해 상기 가스 혼합체를 충분하게 압력을 가하기 위한 네온을 포함하고, 상기 분자 불소는 감소되기 쉽고, 상기 레이저 시스템은:
    상기 방전 체임버에 상기 분자 불소를 공급하기 위해 상기 방전 체임버로 분자 불소를 공급하는 가스 공급 시스템 및;
    상기 가스 공급 시스템과 연합하여 상기 분자 불소의 농도를 상기 F2-레이저의 최적 성능의 소정의 범위내로 유지하기 위해 상기 방전 체임버 내의 상기 분자 불소의 농도를 제어하는 프로세서를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  79. 제 39 항 내지 제 40 항 또는 제 49 항 내지 제 53 항 또는 제 58 항 내지 제 59 항 또는 제 61 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 외부-공진 광학장치는 상기 증폭기의 증폭을 향상시키기 위해 상기 방전 체임버로의 재진입이전에 상기 빔을 확장시키는 빔 확장기를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  80. 제 57 항에 있어서, 상기 외부-공진 광학장치는 상기 증폭기의 증폭을 향상시키기 위해 상기 방전 체임버로의 재진입이전에 상기 빔을 확장시키는 빔 확장기를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  81. 제 65 항에 있어서, 상기 외부-공진 광학장치는 상기 증폭기의 증폭을 향상시키기 위해 상기 방전 체임버로의 재진입이전에 상기 빔을 확장시키는 빔 확장기를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  82. 제 74 항에 있어서, 상기 외부-공진 광학장치는 상기 증폭기의 증폭을 향상시키기 위해 상기 방전 체임버로의 재진입이전에 상기 빔을 확장시키는 빔 확장기를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  83. 협소대역 분자 불소 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은 오실레이터를 구비하고, 상기 오실레이터는:
    분자 불소를 포함하는 레이저 가스로 채워진 도파관과;
    상기 도파관을 둘러싸고, 상기 레이저 가스에 에너지를 공급하기 위해 RF 전력 공급 회로에 연결된 한 쌍의 RF 전극들을 구비하는 다수의 전극들과;
    약 157nm의 파장과 1pm 이하의 선폭을 구비하는 레이저 빔을 생성하기 위해 상기 도파관과 선-협소 광학장치를 구비하는 공진기 및;
    증폭기를 구비하고, 상기 오실레이터에 의해 생성된 레이저 빔이 상기 빔의 전력을 증가시키기 위해 상기 증폭기를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  84. 제 1 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  85. 제 84 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들에 투사되는 상기 빔을 확장시키기 위해 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  86. 제 85 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 다수의 빔 확장 프리즘들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  87. 제 86 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들의 단일 간섭 차수를 선택하는 그레이팅을 추가적으로 구비하고, 상기 선택된 간섭 차수는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 상기 선택된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  88. 제 86 항 또는 제 87 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  89. 제 88 항에 있어서, 상기 간극은 상기 방전 체임버와 상기 빔 확장기 사이에위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  90. 제 86 항 또는 제 87 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버의 일면 상에 제 1 간극과, 상기 방전 체임버의 타면 상에 제 2 간극을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  91. 제 90 항에 있어서, 상기 제 1 간극은 상기 방전 체임버와 빔 확장기 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  92. 제 83 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 빔의 스펙트럼 분포의 선택된 일부분의 최대 전송을 위해 또한, 상기 빔의 스펙트럼 분포의 외부 부분의 상대적으로 낮은 전송을 위해 동조되는 하나의 에탈론들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  93. 제 92 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 광학장치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  94. 제 92 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 그레이팅을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  95. 제 92 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 분산 프리즘을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  96. 제 92 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 에탈론 출력 커플러의 단일 간섭 차수를 선택하기 위한 에탈론을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  97. 제 93 항 내지 제 96 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  98. 제 97 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 하나 또는 그 이상의 프리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  99. 제 97 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 공진기 내에 간극을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  100. 제 99 항에 있어서, 상기 시스템은 제 2 간극을 추가적으로 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 간극이 상기 방전 체임버의 반대면들에 위치되는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  101. 제 87 항 또는 제 94 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 그레이팅 후에 고반사 거울을 추가적으로 구비하고, 상기 그레이팅은 리트만 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  102. 제 87 항 또는 제 95 항에 있어서, 상기 그레이팅은 리트로우 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  103. 분자 불소 가스 방전 레이저 시스템을 사용하여 약 157nm에서 1pm이하의 선폭을 구비하는 레이저 빔을 생성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    약 157nm 파장의 레이저 빔을 생성하는 단계와;
    상기 빔의 대역폭을 1pm이하로 협소화시키는 단계와;
    상기 빔을 상기 공진기로부터 출력커플시키는 단계 및;
    상기 빔의 전력을 증폭하기 위해 상기 출력커플된 빔을 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  104. 제 103 항에 있어서, 상기 협소화 단계는 상기 출력커플링 단계 이전에 상기빔을 확장하고 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  105. 제 104 항에 있어서, 상기 협소화 단계는 하나 이상의 내부-공진 간극들을 통하여 상기 빔을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  106. 제 104 항 또는 제 105 항에 있어서, 상기 협소화 단계는 상기 출력커플링 단계이전에 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 사용하여 상기 빔을 간섭하는 단계를 포함하고, 상기 분산 단계는 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들의 단일 간섭 최대값을 구비하는 공진기 내에 남겨진 스펙트럼을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  107. 제 106 항에 있어서, 상기 출력커플링 단계와 간섭 단계는 에탈론 출력 커플러를 사용하여 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  108. 제 103 항에 있어서, 상기 협소화 단계는 빔 확장기와 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 사용하여 상기 빔을 확장시키고 간섭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  109. 제 103 항에 있어서, 상기 협소화 단계는 상기 빔을 간섭하는 단계를 포함하고, 상기 간섭 단계와 출력커플링 단게는 에탈론 출력 커플러를 사용하여 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  110. 제 103 항 내지 105 항 또는 제 108 항 내지 제 109 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 출력커플링 단계와 증폭 단계 사이에 상기 빔을 스펙트럼적으로 필터링하는 단계를 포함하여, 증폭 이전에 상기 빔의 선폭을 추가적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  111. 제 109 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터링 단계는 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 사용하여 상기 빔을 확장시키고 간섭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  112. 제 109 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터링 단계는 상기 빔을 확장시키고 분산키시는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  113. 제 103 항에 있어서, 상기 방법은 상기 출력커플링 단계와 증폭 단계 사이에 상기 빔을 광학적으로 지연시키는 단계를 포함하여 상기 생성 단계에 상대적인 소정의 시간에서 상기 증폭 단계가 야기되도록 타이밍시키는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 생성하는 방법.
  114. 협소대역 분자 불소 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    약 157nm 파장을 구비한 레이저 빔을 생성하는 수단과;
    상기 빔의 대역폭을 1pm이하로 협소화시키는 수단과;
    상기 빔을 상기 공진기로부터 출력커플시키는 수단 및;
    상기 빔의 전력을 증폭하기 위해 상기 출력커플된 빔을 증폭하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  115. 제 114 항에 있어서, 상기 협소화 수단은 상기 빔을 확장시키고 분산시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  116. 제 115 항에 있어서, 상기 협소화 수단은 하나 또는 그 이상의 내부-공진 간극을 사용하여 상기 빔을 클림핑하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  117. 제 115 항 또는 제 116 항에 있어서, 상기 협소화 수단은 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 사용하여 상기 빔을 간섭하는 수단을 구비하고, 상기 분산 수단은 상기 하나 또는 그 이상의 에탈론들의 단일 간섭 최대값을 포함하는 상기 공진기 내에 남아있는 스펙트럼 대역을 선택하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  118. 제 117 항에 있어서, 상기 출력커플링 수단과 상기 간섭 수단을 단일 에탈론 출력 커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  119. 제 114 항에 있어서, 상기 협소화 수단은 빔 확장기와 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 사용하여 상기 빔을 확장시키고 간섭하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  120. 제 114 항에 있어서, 상기 협소화 수단은 상기 빔을 간섭하는 수단을 국비하고, 상기 간섭 및 출력커플링 수단은 단일 에탈론 출력 커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  121. 제 114 항 내지 제 116 항 또는 제 119 항 내지 제 120 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 생성 수단의 외부에 있고, 증폭 단계 이전에 상기 빔의 선폭을 추가적으로 감소시키기 위해 상기 빔을 스펙트럼적으로 필터링하는 수단을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  122. 제 121 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터링 수단은 빔 확장기와 하나 또는 그 이상의 에탈론들을 구비하여 상기 빔을 확장시키고 간섭하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  123. 제 121 항에 있어서, 상기 스펙트럼 필터링 수단은 상기 빔을 확장시키고 분산시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  124. 제 114 항에 있어서, 상기 시스템은 소정의 시간에 상기 빔의 증폭이 야기되도록 상기 빔을 광학적으로 지연시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  125. 제 1 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  126. 제 125 항에 있어서, 상기 선-협소 광학장치는 상기 그레이팅 이전에 빔 확장기를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  127. 제 126 항에 있어서, 상기 빔 확장기는 하나 또는 그 이상의 VUV 투명 프리즘들을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  128. 제 127 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버와 상기 프리즘 빔 확장기 사이에 상기 공진기 내에 간극을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자불소 레이저 시스템.
  129. 제 128 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 방전 체임버의 다른 면 상에 제 2 간극을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
  130. 제 127 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 그레이팅 후에, 고반사 거울을 추가적으로 구비하고, 상기 그레이팅은 리트만 회절 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 협소대역 분자 불소 레이저 시스템.
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