KR20110091788A - 레이저 시스템 - Google Patents

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윌리엄 엔. 파틀로
다니엘 제이. 더블유. 브라운
아이고르 브이. 포멘코프
로버트 에이. 베르그스테츠
리차드 엘. 샌드스트롬
이반 라로빅
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Abstract

제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함하는 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함하는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있는 방법 및 장치가 개시된다.

Description

레이저 시스템{LASER SYSTEM}
본 발명은, 예컨대, 집적회로 포토리소그래피에 사용되는 DUV 광원을 위한 고출력 가스방전 레이저 시스템에 관한 것이고, 또는 씬(thin) 빔 측면고상결정화(tbSLS")과 같은, 저온 폴리-실리콘 프로세싱("LTPS")을 위한 레이저 애널링과 같은, 다른 레이저 처리 어플리케이션에 관한 것이다.
본 출원은 모두 2006년 9월 14일에 출원된 미국특허 출원, "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,904호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/522,052호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,833호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,860호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,834호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 2006년 9월 14일에 출원된 출원번호 제11/521,906호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,858호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,835호; "LASER SYSTEM"이란 제목의 출원번호 제11/521,905호의 일부 계속 출원인 "LASER SYSTEM"이란 제목의 2006년 10월 20일에 출원된 미국특허 출원번호 제11/584,792호에 대한 우선권을 주장하고, 이들 출원과 본 출원은 "200W GAS DISCHARGE EXCIMER OR MOLECULAR FLUORINE MULTI CHAMBER LASER"란 제목의, 2005년 11월 1일에 출원된, 미국 가특허 출원번호 제60/732,688호; "200 WATT DUV GAS DISCHARGE LASER SYSTEM"이란 제목의, 2006년 6월 16일에 출원된 가특허 출원번호 제60/814,293호; 및 "LONG LIVED MO IN MOPO CONFIGURED LASER SYSTEM"이란 제목의, 2006년 6월 16일에 출원된, 가특허 출원번호 제60/814,424호에 대한 우선권을 주장한다.
집적회로 포토리소그래피 제조 프로세스를 위해 사용되는 것과 같은, 원자외선 광원은 엑시머 가스방전 레이저, 특히 약 248nm에서의 KrF 엑시머 레이저, 및 그 뒤를 이어, 90년대 초반부터 생산되어 온 198nm에서의 ArF 레이저, 또한 아직 생산되지는 않았지만, 약 157nm에서 제안되었던 분자 플루오르 F2 레이저의 거의 배타적인 영역이였다.
고정 파장 및 고정 NA(즉, 093의 NA를 가진 XT:1400 상의 193nm XLA 165)에서 레졸루션 감소를 이루기 위해, 레졸루션에 영향을 주는 프로세스-의존 팩터인 k1을 최적화해야 한다.
레일리의 방정식을 기초로, 오늘날의 드라이 ArF 툴에 대하여, 더 낮은 레졸루션의 최신의 높은-개구수의 ArF 리소그래피는 레졸루션-강화 기술(RET's)과 함께여야만 달성될 수 있다. RETs는 IC 제조에서 더 작은 치수에 대하여 점진적으로 발전하기 위한 비용 효율적인 방법이고, 리소그래피 솔루션에 통합되고 있다.
이러한 프로세스-관련 레졸루션 강화 노력(k1을 낮추는 것)은 듀얼 마스크 상에 위상 시프트 또는 패턴 스플리팅과 같은 방법을 사용하는, 레티클 설계에 집중되었다. 이러한 기술은 이미징을 개선하지만, 그들은 또한 쓰루풋 손실를 포함한, 중대한 결점을 가진다. 그러므로, k1이 한 어플리케이션에 대하여 최적일 때, 레졸루션을 더 개선하기 위한 유일한 방법은 파장 또는 NA를 줄이는 것이다.
이머전 리소그래피는 45nm에 대해서만 이것을 수행하고, 그 파장은 193nm로 일정하고, 물에 침수하는 것은 1.35까지의 NA를 허용하고, 이것은 32nm에서 프로세싱이 필요할 때까지 k1 요구사항을 완화시킨다.
엑시머 레이저 광원을 DUV 파장에 처음 도입한 후, 이러한 광원의 제조자는 이러한 광원에 대한 주 고객, 현재 일본의 'Canon' 및 'Nicon', 및 네덜란드의 'ASML'을 포함한, 스텝퍼/스캐너 제조자의 스텝퍼 및 스캐너에 의해 수행되는 제조 프로세스에서 파장을 감소시킴은 물론, 물로 전달되는 평균 파워를 증가시키기 위해, 일정한 압력을 유지해야 한다.
더욱 더 작은 파장에 대한 이러한 요구사항은 집적회로 웨이퍼 상에 더욱 더 작은 임계 치수를 프린팅할 수 있는 스텝퍼/스캐너에 대한 집적회로 제조자 고객의 니드로 인한 것이다. 더 높은 파워에 대한 수요는 웨이퍼 상의 임의의 포토 레지스트를 노출하기 위해 더 큰 쓰루풋, 또는 더 높은 강도(dose)에 대한 니드, 또는 이들 모두에 의해 일반적으로 이끌어져 왔다.
이러한 꾸준한 발전은 집적회로 용량의 진보에 대한, 소위, 무어의 법칙에 의해 형성된 길을 따라왔고, 그로 인한, 단위 면적당 트랜지스터의 개수, 및 그로 인한 기본적으로 더욱 더 작은 임계 치수는 광원 제조자가 해결해야할 다양하고 중대한 문제를 만들어 왔다. 특히, 광원의 193nm 파장 노드로의 이동은 다수의 문제를 야기하였다.
193nm 레이저 시스템으로부터의 더 낮은 파장의 광자는 종래의 KrF 248nm 광원 보다 더 높은 에너지를 가지고, 광원 제조자 및 현재의 스캐너 제조자 모두에게 문제점을 일으켰다. 특히, 단위 면적당 높은 에너지 밀도 레벨인, 광원 및 더 높은 에너지 광자를 수신하는 스캐너 내 영역은 현재의 임의의 합리적인 상업적 시간 동안 이러한 광학적 손상에 견딜 수 있는 단일 윈도우/렌즈 재료, 즉, CaF2로 구성될 것이 요구되어 왔다. 이러한 스캐너 내의 단일 재료 렌즈는 스캐너 제조자에게, 예컨대, 렌즈 내의 색수차를 피하기 위해, 예컨대, 레이저 광원 시스템의 실제 단색의 광 출력을 요청하였다.
더욱 더 작은 대역폭에 대한 수요(더욱더 단색의 광)는, 예컨대, 에탈론 또는 라인 내로우잉 광 엘리먼트를 포함한, 더욱더 정밀하게 민감한 라인 내로우잉 유닛을 요구하여 왔다. 구식의 단일 챔버 레이저 광원은 이러한 라인 내로우잉 유닛의 짧은 수명을 단점으로 하는데, 이는, 그 중에서 특히, 라인 내로우잉 유닛으로 진입하는 많은 광이 라인 내로우잉 프로세스에서 손실되고, 대역폭일 좁을수록 그 손실이 더 커지기 때문이다. 그러므로, 레이저 시스템의 주어진 펄스 에너지를 얻기 위해 라인 내로우잉 유닛으로 더욱더 높은 펄스 에너지를 전송하는 것이 요구된다. 그러므로, 예컨대, 종래에 사용된 단일 챔버 ArF 레이저 시스템은 라인 내로우잉 유닛에 대한 합리적으로 비용 효율적인 수명을 가지고 대략 5mJ의 레이저 출력 펄스가 가능하다.
그 중에서 특히, 점진적으로 더 좁은 대역폭 및 더 높은 평균 파워를 얻기 위해 ArF 광원이 가진 이러한 문제점을 해결하기 위한 광원 제조자의 제1접근법은 본질적으로 동일한 펄스당 펄스 에너지를 가진, 펄스 반복률을 증가시키는 것이다. 그러므로, 대략 2002 펄스 반복률은 초당 수백 펄스에서 4kHz까지 증가된다. 이것은 펄스당 광 손상을 낮게 유지하지만, 펄스 반복률이 증가됨에 따라, 라인 내로우잉 유닛 및 다른 부분 내의 레이저 광학 부재의 전체 노출이 증가된다. 또한, 더 높은 펄스 반복률은 광원 제조자에게 다른 문제점을 일으키는데, 예컨대, 전극 저하율이 증가하고, 레이징 챔버 내에 더 빠른 가스 순환 속도에 대한 요구사항, 즉 더 많은 팬 모터 파워를 요구하고, 챔버 및 팬 모터에 더 많은 열을 가하고, 그리고, 그 결과 레이징 챔버의 교체 평균 시간이 줄어든다.
더 높은 펄스 반복률은 또한 광원 제조자가 더 높은 펄스 반복률에서 펄스식 파워 시스템 내의, 예컨대, 자성 스위칭 엘리먼트 상의 더 높은 열부하에 의해 부정적으로 임팩트되는 컴포넌트 수명 및 타이밍을 가진, 예컨대, 자성 스위칭 펄스 파워 서플라이에서 해결해야할 문제점을 일으켰다.
광원 제조자에 의해 해결될 어려움과 함께, 집적회로는 또한, 다른 레이저 파라미터, 예컨대, 빔 프로파일 및 빔 디버전스, 및, 예컨대, 스캐너로부터의 트리거 신호로부터의 타이밍, 및 에너지 및 대역폭 등에 대한 펄스-투-펄스 안정도 요구사항의 개선 요구가 계속되어 왔다. 이러한 특성의 레이저 출력 및 오퍼레이팅 파라미터의 다양한 컨트롤을 제공하는 능력은 듀티 사이클(오퍼레이션 동안 레이저가 파이어링하는 시간의 퍼센트), 스캐너에 의해 선택된 펄스 에너지, 레이징 챔버 내의 F2의 소모율과 같은 것의 변화와 함께, 증가된 펄스 에너지 요구, 또는 더 높은 펄스 반복률 중 하나 또는 모두에 의해 부정적으로 임팩트될 수 있다.
예를 들어, 19세기 후반에 소개되었고, 130nm 노드 반도체 제조에 적용가능한 발전된 광 성능을 제공하는, 세계 제1의 가변 248nm KrF 엑시머 단일 챔버 레이저 시스템인, 출원인의 양수인의 제품 'ELS-6010'이 있다. 그것은 대략 0.5pm 반폭치(FWHM) 및 대략 1.4pm(95% 에너지 적분)의 매우 라인-내로우드 대역폭을 제공하고, 그러므로, 리소그래피 스텝퍼 및 스케너가 >0.75의 개구수를 가진 렌즈를 사용하여 풀 이미징 성능을 달성하는 것을 가능하게 한다. 'ELS-6010'는 그것의 더 높은 쓰루풋 레이트, 예컨대, 20W 평균 파워에 대하여, 2.5kHz까지 오퍼레이팅하고, 8mJ 펄스 에너지를 지원하고, 또한 'ELS-6010'는 또한 더 우수한 CD 컨트롤 및 더 높은 산출량을 위해 웨이퍼에서 개선된 강도 안정도를 제공한다. 'ELS-6010'는 또한 감쇄율에 대한 필요성을 줄이고, 펄스 사용을 최적화하고, 레이저 소모품의 사용가능한 수명을 연장시키기 위해, 정밀한 에너지 컨트롤을 제공한다. 파장 안정화 모듈 내의 신호 처리 컴포넌트에 대한 개선은 더 빠른 데이터 획득, 및 더 신뢰도 높은 파장 안정도를 제공한다.
'ELS 6XXX' 모델은 서브-1300 설계 노드에 대한 반도체 산업의 훨씬 더 진보적인 요구사항을 다루는, 출원인의 양수인에 의해 'ELS 7000'이라 불리는, 이후 모델이 후속한다. 이는 또한 KrF 248nm 파장 엑시머 단일 챔버 레이저 시스템은 반도체 포토리소그래피에서 CD 지오메트리를 줄이기 위해 더 높은 파워에서 훨씬더 타이트하게 제한된 대역폭을 전달하고, 쓰루풋을 개선하고, 오퍼레이팅 비용을 더 감소시킨다. '7000'은 또한 ArF 193nm 파장 버전에서 사용가능하다. 더 높은 평균 파워가 2.5kHz에서 4kHz까지 펄스 반복율을 증가함으로써 전달된다. '7010'는, 예컨대, 더 우수한 초점 컨트롤을 보장하고, 노출 범위를 최대화하고, 반도체 회로 임계 치수("CD") 컨트롤을 향상시키기 위해, 개선된 라인 내로우잉 성능(대역폭 선택) 및 파장 안정도가 추가된다. 또한, 우수한 에너지 안정도를 제공하기 위해 노출 시퀀스 동안 레이저 챔버로 소량의 엄격한 가스량을, 예컨대, 주입하기 위한, 가스 주입 알고리즘의 개선이 이루어진다. 'ELS-7000'은 248nm 노출 툴에서 서브-0.13 마이크로미터 디바이스의 큰 부피 제품의 요구사항을 만족시키는 것을 목표로 한다. '6010'과 동일한 초저 대역폭 성능과 함께, 4kHz, 7.5mJ, 30W 광출력을 제공하는 것은 또한 레이저 소모품 비용을 감소시킨다.
'ELS 7000'는 서브-100nm 설계 노드를 위한 반도체 산업의 성능 및 비용 요구사항을 더욱 진보적으로 해결한 출원인의 양수인의 'ELS 7010'에 의해 대략 2001년에 이어진다. 'ELS 7010'은, 또한, 4-kHz 크립톤 플루오라이드(KrF, 248nm), 엑시머 광원은 서브-100nm 설계 노드를 위한 반도체 산업에 의한 포토리소그래피의 요구를 다룬다. 'ELS 7010'은 KrF 광원을 위해 더 증가된 파워 및 대역폭 성능 파라미터를 제공하고, 소모품의 비용(CoC)을 더 감소시킨다. 'ELS 7010'는 각각의 주요 소모품 모듈의 기대 수명에 50 내지 100퍼센트 개선을 제공함과 동시에, 파워를 증가시키고, 대역폭을 감소시킨다. 'ELS 7010'은 4kHz, 10mJ, 40W, (FWHM) 0.35pm 및 (E95%) 1.2pm 단일 챔버 시스템이다.
단일 챔버 엑시머 레이저 기술의 가능한 다른 확장, 및 다른 후속은 대략 2002년에 소개된 출원인의 양수인의 'Nanolith 7000' ArF(193nm) 단일 챔버 레이저 시스템이다. 'Nanolith 7000'은 대략 'ELS 7000'과 193nm에서 동일한 대역폭 명세, 즉, 우수한 스펙트럼 파워, 및 높게 포커싱된 라인-내로우드 대역폭을 가진 다음 세대의 리소그래피 툴에 파워를 공급하기 위해 5mJ, 및 4kHz(20 와트) 오퍼레이션에서 ≤0.5pm FWHM 및 ≤1.3pm(E 95% 강도 적분)을 가진 ArF 레이저 시스템이고, 레이저 소모품 비용을 더 줄이고, 감소된 파장 광으로 인해 증가된 광 손상으로 인한, 193nm에서 더욱 어려운 작업을 줄인다. 대용량 포토리소그래피 반도체 제조를 위한, 매우 라인-내로우드, 고출력 및 고정밀 튜닝된 파장 컨트롤 가능한 당시의 가장 진보된 이미징을 가진, 예컨대, NA >0.75 100nm 미만의 노드를 가진 193nm 'Nanolith' ArF 광원은 이미지 대비 및 웨이퍼 쓰루풋과 같은 현재의 다른 요구사항을 여전히 만족하고, 예컨대, 더 빠른 프로세서 속도, 칩당 더 큰 메모리 용량, 및 동시에 웨이퍼당 더 우수한 생산량을 더 수용하면서도 칩 설계가 줄어드는 것이 가능하다.
예컨대, 새로운 챔버 설계, 'NanoLith 7000'의 피처링은 노출 강도 에너지(<±0.3%), 및 레이저 파장 안정도(<±0.03pm)의 타이트한 컨트롤을 가능하게 하는 파워 설계, 레이저 방전 챔버, 및 파장 컨트롤에서 새로운 기술적 진보를 통합한다. 온보드 레이저 측정법이 펄스-투-펄스 데이터 획득 및 트랜지언트 파장 불안정성을 최소화하기 위한 피드백 컨트롤을 제공하고, 그로 인해 노출 프로세스 범위, 및 CD 컨트롤을 강화한다.
그러나, 대역폭을 줄이고, 파워를 증가시키고자 하는 요구는 출원인의 양수인의 월드 클레스 단일 챔버 레이저 시스템의 기술적 발전을 넘어 증가하고 있고, 어떤 것이 단일 챔버 시스템을 대체해야 한다는 것이 분명해 졌다. 대역폭과 같은 빔 파라미터를 최적화하는 것을 넘어, 필수 평균 파워 레벨에서 불가능해진, 명세사항을 단지 넘지 않는 것이 아니라, 예컨대, OPC 이유로, 어떤 측정 범위 내로 유지하는 것을 포함한다. 이때, 또한 반복률을 증가시키는 것은 다수의 이유에 대한 효과적인 경로가 아닌 것으로 간주된다.
출원인의 양수인의 선택된 솔루션은 가스방전 엑시머 버라이어티의, 증폭 레이징 매체를 갖춘 다른 레이저 챔버를 시딩하는 시드 레이저 펄스 빔 산출 레이저 챔버, 예컨대, 마스터 오실레이터("MO"), 또한, 동일한 엑시머 가스방전 버라이어티의, 시드 빔을 증폭하는 역할을 하는, 파워 증폭기("PA")를 포함하는 투 챔버 레이저 시스템이다. 다른 소위 마스터 오실레이터-파워 증폭기("MOPA") 레이저 시스템은 파워 출력을 부스팅하기 위해 필수적인 것으로, 솔리드 스테이트 레이저 분야에서 대부분, 공지되어 있다. 출원인의 양수인은 원하는 빔 파라미터, 예컨대, 대역폭, 빔 프로파일, 빔의 공간적 강도 분포, 펄스 시간적 형상, 등을 선택/컨트롤하기 위한 챔버 오퍼레이션을 최적화하기 위해, 시드 레이저가 산출되는 시드 레이저 챔버의 사용, 및 그 다음, 필수적으로 증폭 매체, 예컨대, PA 내의 원하는 파라미터를 가진 펄스를 필수적으로 증폭하는 개념을 발견하였다. 출원인의 이러한 새로운 발견은 반도체 포토리소그래피 DUV 광원을 위한 노드 크기를 지속적으로 줄이고자하는 현재의 요구를 만족할 수 있었다.
이러한 투 챔버 시스템 중 첫째는 울트라 라인 내로우드, 고출력 아르곤 플루오르(ArF) 생성 광원에서 리딩 에지 광 및 파워 성능을 제공하는 'XLA-100'이다. 출원인의 양수인에 의해 개발된 듀얼 챔버 마스터 오실레이터 파워 증폭기(MOPA) 아키텍처는 'Cymer'의 이전의 단일 챔버-기반의 'Nanolith 7000' ArF 모델의 출력 파워의 두 배인 40W의 평균 출력 파워가 가능하고, 또한, <100nm 노드에서 반도체 칩 생산을 위해 필수적인 점점 더 엄격한 성능 및 비용 요구사항을 충족한다. 당시까지, 즉, 대략 2003년까지 임의의 원자외선(DUV) 생성 광원의 가장 타이트한 스펙트럼 대역폭 성능, 대략 0.25pm FWHM, 및 대략 0.65pm E95% 적분의 울트라 라인-내로우드 스펙트럼 대역폭을 제공하고, 'XLA 100'는 0.9까지의 개구수를 가진 리소그래피 툴을 위한 높은 대비의 이미징이 가능한 광을 제공한다.
이것은 대부분 선택된 광 파라미터, 예컨대, 대역폭을 가진 빔을 제공하는 MO 챔버, 및, 예컨대, 대략, 1mJ까지의 MO 출력, 10mJ의 PA 출력, 4kHz 동작 펄스 반복률에서 40와트의 평균 출력 파워를 얻기 위해 복수의 증폭이 제공되는 증폭 매체에서 더 적은 에너지가 손실되기 때문이다. 이것은, 노출 윈도우 마다 더 적은 펄스, 예컨대, 노출마다 더 적은 펄스의 사용을 가능하게 한다. 동일한 타이트 노출 컨트롤, 즉, MO 및 PA 모두의 출력에서 샘플링하는 것을 포함한, 인-시츄(in-situ) 측정 시스템에 펄스-투-펄스 데이터 획득 및 피드백 컨트롤을 제공함으로써, 노출 강도(대략 ±0.3퍼센트) 및 파장 안정도(대략 ±0.025pm)가 가능하다.
2005년말, 본 출원인의 양수인은 'XLA-200'을 소개하였는데, 이것은 오리지널 'XLA-100' 시리즈보다 50% 높은 평균 출력 파워에서 울트라 라인 내로우드 출력을 더 감소시킨 전세계적으로 첫번째의 이머전 포토리소그래피 가능 가스방전 레이저 광원이 된 2세대 투 챔버 XLA 레이저 시스템이다. 더 작은 피처 크기에 대한 추구에서, 무어의 법칙을 충족하고, 훨씬 더 작은 CD 크기를 수반하기 위해 새롭고 혁신적인 기술이 요구되고, 특히 극자외선 소스("EUV") 딜리버리 데이트가 새 밀레니엄의 처음 10년의 말로 이동하고 있다.
이머전 리소그래피로 공지된, 노출 프로세서에, 공기와 다른 굴절율의 유체, 예컨대, 물의 도입하는 것은 서브-65nm 프로세스 노드, 즉, 매우 높은 개구수(NA), 이머전 스캐너 시스템을 만족시키기 위해, 193nm 파장 리소그래피 기술에 대하여 비용효율적이고, 실행가능한 기술이 되고 있다.
'XLA 200'은 서브-65nm 노출을 위해 요구되는 매우 높은 NA 스캐너 시스템을 지원하고, 동시에 그 산업의 높은 생산성 니드를 지원하기 위해, (60W까지의) 높은 파워를 제공하기 위해 대략 0.12pm FWHM 및 0.25pm E95% 적분의 매우 순수한 스펙트럼 성능을 제공하는 가장 정교한 반도체 칩 생성 기술을 위해 필수적인 엄격한 성능 및 비용 요구사항을 만족한다. 'XLA 시리즈'에서 사용된, 리딩 에지 스펙트럼 측정법은, 또한, 매우 높은 스펙트럼 순도를 모니터링하고 유지하는 것이 가능하고, 예컨대, 이머전 리소그래피 기술을 위해 필요한 프로세스 컨트롤을 제공하기 위해, 온보드 고정밀도의 E95% 강도 적분 대역폭 측정법을 포함한다. 'XLA 200'은 193nm, 4kHz, 15mJ, 60W 투-챔버 레이저 시스템이다.
후속하여, 본 출원인의 양수인은 대략 2006년 초에 'XLA 200'의 6kHz 90W 버전인 'XLA 300'을 소개하였다. 193nm에 대하여, 이머전 리소그래피는 크리티컬 층 프로세싱이 32nm 노드로 다운되도록 하는 리딩으로서 만들어졌고, 'XLA 300'은 그 요구사항을 만족한다. 45nm 노드에서 조차도, 임계 치수에 대한 요구사항, 프로파일, 라인 에지 러프니스, 및 상이한 층의 오버레이 요구사항은 설계 마진 및 한계 생산량에 영향을 미친다. 편광된 조사 효과 및 최적화된 레졸루션 강화 기술(RET)과 함께 높은 쓰루풋 하이퍼 NA(>1.2) 노출 툴은 본 출원인의 양수인의 'XLA 300' 시리즈 레이저 시스템의 도입에 의해서만 충족될 수 있는 프로세스 컨트롤을 위해 요구될 것이다. (메모리 어플리케이션에 대하여, <0.30이 공격적이고 ,로직은 통상적으로 더 높은) 0.25에서의 k1 물리적 한계를 가진, 45nm 프로세싱 높은 NA 노출 출, 및 높은 스펙트럼 파워(높은 레이저 파워 및 높은 스펙트럼 순도) 레이저가 요구된다. 이것은 본 출원인의 양수인의 'XLA 300' 시리즈의 레이저가 현재 제공하는 것이다.
불행하게도, 무어의 법칙은 이루어지지 않았고, EUV는 여전히 개발 프로젝트이다. 그러므로, 193nm 레이저 광원을 위한 훨씬 더 높은 파워 요구사항을 다루는 것이 요구된다.
상술된 단일 챔버 레이저 시스템 및 최근의 투 챔버 레이저 시스템에서의 파워 출력의 발전에서 목격된 전형적인 펄스 반복률 증가를 위한 두 중요한 장애물은 6kHz 이상에서 오퍼레이팅하기 위한 엑시머 가스방전 레이저 시스템 챔버를 얻기 어렵다는 것과, 펄스 반복율이, MOPA 아키텍처와 함께, 훨씬 더 높아지기 때문에 대부분 오퍼레이션 동안 극심한 강도의 193nm 광에 노출된 특정 광 컴포넌트에 대한 광 손상이 증가된다는 것이다. 또한, 다양한 이유로, 예컨대, 대략 380kPa 전체 가스 압력, 예컨대, 대략 38kPa의 플루오르 부분압의 최대값을 가진, MO의 더 높은 압력 오퍼레이션을 포함하는 것은 라인 내로우드 MO 챔버의 출력을, 예컨대, 가능한 더 많은 펄스 에너지를 추출하기 위해, 달성될 수 없는 더 긴 챔버 수명에 유리한 조건을 발생시키고, LNM 수명 문제가 XLA 레이저 시스템의 CoC를 증가시키는데 영향을 주다.
최근 세대의 MOPA 기반 아르곤 플루오라이드 광원은 매우 높은 개구수 굴절 및 반사 렌즈 이머전 리소그래피 스캐너를 지원하는 0.12pm FWHM 및 0.30pm 95% 에너지 적분만큼 낮은 울트라-라인 내로우드 대역폭 레이저 광원을 제공할 수 있다. 'XLA 300'은 45 내지 90W의 파워를 전달하기 위해 확장가능한 6kHz 플랫폼을 도입한다. 펄스 스트레칭과 함께 증가된 반복률은 스캐너 시스템 광학 부재에 손상을 최소화한다. 최신의 온보드 95% 대역폭 측정법 및 개선된 대역폭 안정도는 강화된 임계 치수 컨트롤을 제공한다. 더 긴 챔버 수명 및 증명된 파워 광학 부재 기술은, 예컨대, 더 긴 챔버 수명 및 키 레이저 모듈의 수명을 연장시키는 증명된 파워 광학 부재 기술을 통해 CoC(소모품의 비용)를 개선(감소)하도록 키 레이저 모듈의 수명을 연장시킨다.
높은 평균 파워, 예컨대, 대략 100w 이상 및 심지어 200w 이상의 파워를 단순하게 생성하는 분야에서, MOPA 시스템을 6kHz 이하에서 오퍼레이팅하는 레이저 시스템과 함께, MO를 위해 요구되는 아키텍처로부터 라인 내로우잉을 제거하는 것은 여전히 새로운 기술을 필요로 한다.
한 가지 가능한 솔루션은 파워 오실레이터를 포함하는 증폭 매체를 사용하는 것이다. 본 출원인의 양수인의 PA는 최적화된, 예컨대, 라인 내로우잉을 가진 MO에서 산출되는 바람직한 출력 빔 펄스 파라미터의 보존 및 증폭 모두를 위해 최적화되어 있다. 또한 오실레이터, 파워 오실레이터("PO")인 증폭 매체가 본 출원인의 양수인의 경쟁자 'GigaPhoton"에 의해 제안되고 사용되었고, 그 증거로, 'Nakao et al.'의 2004년 4월 13일에 출원된 'INJECTION LOCKING TYPE OF MOPA TYPE OF LASER DEVICE'란 제목의, 미국특허 제6721344호, 'Kitatochi et al.'의 2004년 5월 25일에 출원된 'PHOTOLITHOGRAPHIC MOLECULAR FLUORINE LASER SYSTEM'이란 제목의 미국특허 제6741627호, 및 'Takehisha et al.'의 2005년 1월 4일에 출원된 'ULTRA-NARROWBAND FLUORINE LASER APPARATUS'란 제목의 미국특허 제6839373호가 있다.
불행히도, 이러한 전방 및 후방 반사 미러(예컨대, 95% 반사 후반 미러를 통해, 또는 그 중 하나의 조리개를 통한 부분 반사 출력 커플러, 및 입력 커플러를 포함하는)를 가진 오실레이터의 사용은 많은 결점을 가진다. MO로부터 증폭 매체로의 입력 커플링은 매우 에너지 손실이 쉬운 경향이 있다. 이러한 오실레이터 캐비티를 가진 증폭 매체에서, 예컨대, MO 챔버 내에서 선택된 최적화된 빔 파라미터는 증폭 매체로서 사용되는 오실레이터에서 훼손될 수 있다. 수용할 수 없는 레벨의 ASE가 산출될 수 있다.
본 출원인은, 예컨대, MO에 대하여 훨씬 더 낮은 CoC를 야기하는, MO(시드 레이저)로부터의 현저히 감소된 출력 펄스 에너지와 함께, 현재 레벨의 출력 평균 파워를 제공하기 위한, 증폭 매체로부터 훨씬 더 효율적인 증폭을 산출하면서, 본 출원인의 양수인의 현재의 XLA XXX 시스템과 거의 동일한 정도로 MO 챔버내에서 발전된 최적의 빔 파라미터를 유지할 수 있는 아키텍처를 제안한다. 또한, 본 출원인은, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 펄스-투-펄스 안정도 또는 다수의 레이저 출력 파라미터가 크게 개선될 수 있을 것으로 생각한다.
대량 생산에서 극자외선 리소그래피에 대한 발전하는 요구사항을 유지하고, 레이저의 반복률을 6kHz까지, 그리고 출력 파워를 90W까지 증가시킴으로써 일부 만족되는 레이저 사용의 경제성의 중요성을 증가시키는 웨이퍼 쓰루풋 및 생산성이 증가된다. 193nm에서, 발전된 리소그래피에서 레졸루션 및 임계 치수(CD) 컨트롤은 내로우 스펙트럼 대역폭을 요구하는데, 이는, 예컨대, 모든 렌즈 재료가 어느 정도의 색수차를 가지기 때문에, 광원 내의 파장 변동을 줄이기 위해 내로우 대역폭 레이저를 필요로 하고, 그러므로, 색수차의 영향을 줄인다. 매우 좁은 대역폭은 시스템의 최종 레졸루션을 개선할 수 있고, 또는 대안으로서 렌즈 설계자에게 더 많은 초점의 허용 범위를 제공할 수 있다. 비싼 플루오르화 칼슘 광학 부재는 퓨징된 실리카보다 193nm에서의 색수차에 더 강하다. 내로우 대역폭 레이저는 193nm 노출 시스템에서 플루오르화 칼슘에 대한 필요성을 감소시킨다. 광 근접 보정 및 더 높은 NA 렌즈의 더 공격적인 사용에 의해 구동되는, 예컨대, 임계 치수(CD) 컨트롤을 위한 스펙트럼 엔지니어링은 BW에 대한 민감도 및 BW 변화를 증가시키고, 초과하지 않는 대역폭 명세사항은 포함하지 않지만, 하이(전에 초과하지 않았던 타입의 한계)와 로우 사이의 상대적으로 좁은 범위 내의 대역폭 명세사항을 포함한다. 매우 낮은 BW라 하더라도 상당한 변동이 상한치 아래에서 나타나면, 나쁜 CD를 산출할 수 있다. 그러므로, BW 측정 및 BW 안정화는 모두 우수한 CD 컨트롤을 위해 중요한 기술이다.
6kHz 반복률은 또한 노출 슬릿이 그 강도에서 모든 펄스를 캡처하지 않을 때 발생하는 강도 양자화 에러를 줄일 수 있는, 45nm 노드에서 CD 변동을 최소화하기 위해 개선된 강도 성능을 야기한다. 또한, 레이저 빔의 유동성으로 인한 강도 에러는 노출 슬릿 프로파일의 불완전성을 일으킬 수 있다. XLA 300을 위해 새로 설계된 LNM는, 예컨대, 더 높은 레졸루션 분산 엘리먼트 및 향상된 파장 컨트롤 액츄에이션 메카니즘을 사용하고, 본 출원인의 양수인의 RAP(Reduced Acoustic Power) 챔버와 결합한 향상된 LNM은 우수한 대역폭 안정도를 제공한다.
다른 문제점이 이러한 배열에 존재한다, 예컨대, ASE 산출은 ASE가 대역을 벗어나기 때문에, 라인 내로우드 버전에서, 예컨대, 파워 증폭 스테이지에서, 다운스트림 문제를 일으키기 충분할 수 있다. ASE는 또한, 예컨대, 길쭉하고 매우 얇은, 예컨대, 10μ 폭의 빔을 산출하기 위한 빔 처리 광학 부재는 증폭 스테이지에서 엑시머 레이징에 의해 정상적으로 산출되는 대역폭을 벗어난 광에 민감할 수 있기 때문에, 예컨대, 대역폭, 예컨대, LTPS 버전에 문제를 일으킬 수 있다. 또한, ASE는 이득 매체를 로빙(rob)할 수 있고, 그러므로, 사용가능한 인-밴드를 더 낮추거나, 그렇지 않으면, 증폭 스테이지의 사용가능한 출력을 더 낮출 수 있다.
'Buczek, et al, CO2 Regenerative Ring Power Amplifiers, J. App. Phys., Vol. 42, No.8'(1971년 7월)은 상기 안정한(조건부 안정한) 오퍼레이션을 가진 단일방향 재생 링 CO2 레이저에 관한 것이고, CO2 레이저 성능에 이득 세츄레이션의 역할을 서술한다. 'Nabors, et al, Injection locking of a 13-W Nd:YAG ring lazer, Optics Ltrs, vol. 14, No 21'(1989년 11월)은 다이오드-펌프식 솔리드 스테이트 Nd:YAG 마스터 오실레이터에 의해 락킹된 램프-펌프식 솔리드 스테이트 CW 링 레이저 주입에 관한 것이다. 시드는 반파 플레이트, 패러데이 회전기, 및 시드 레이저와 증폭기 사이에 광 다이오드를 형성하는 박막 편광기에 의해, 링 레이저에 연결된 입력된다. 'Pacala, et al., A wavelength scannable XeCl oscillator - ring amplifier laser system, App. Phys. Ltrs., Vol. 40, No. 1'(1982년 1월)는 라인 내로우드 XeCl 오실레이터에 의해 시딩된 단일 경로 엑시머(XeCl) 레이저 시스템에 관한 것이다. 'LIGHT AMPLIFIER SYSTEM'이란 제목의, 1970년 9월 22일에 발행된 'Buerra, et al.'의 미국특허 제3,530,388호는 각각에 대하여 빔 스플리터 입력 커플링을 가진 직렬의 두 개의 단일 경로 링 레이저를 시딩하는 오실레이터 레이저에 관한 것이다. 'OPTICAL COMMUNICATION ARRANGEMENT UTILIZING A MULTIMODE OPTICAL REGENERATIVE AMPLIFIER FOR PILOT FREQUENCY AMPLIFICATION'이란 제목의, 1971년 2월 23일에 발행된 'Amaud'의 미국특허 제3,566,128호는 링 증폭기를 가진 광 통신 시스템에 관한 것이다. 1972년 2월 29일에 발행된 'Buczek. et al.'의 미국특허 제3,646,468호는 낮은 파워의 오실레이터, 높은 파워의 오실레이터, 및 공진 조절 수단을 갖춘 레이저 시스템에 관한 것이다. 'TRAVELLING WAVE REGENERATIVE LASER AMPLIFIER'란 제목의, 1972년 2월 29일에 발행된 'Buczek. et al.'의 미국특허 제3,646,469호는 오실레이터의 출력의 주파수에 대하여 증폭기의 공진 주파수를 락킹하기 위한 수단을 갖춘, `468 'Buczek' 특허의 레이저 시스템과 유사한 레이저 시스템에 관한 것이다. 'ENHANCED RADIATION COUPLING FROM UNSTABLE LASER RESONATORS'란 제목의, 1976년 6월 13일에 발행된, 'Chenausky'의 미국특허 제3,969,685호는 먼 필드의 중앙 로브 내의 에너지의 큰 부분을 제공하기 위한 불안정한 공진기 내의 증폭 매체로부터의 에너지 커플링에 관한 것이다. 'CW BRILLOUIN RING LASER'란 제목의, 1978년 8월 15일에 발행된, 'Hill, et al.'의, 미국특허 제4,135,787호는 산란 주파수를 변조하는 음파-광 엘리먼트를 갖춘, 브릴루앙 산란 링 레이저에 관한 것이다. 'UNSTABLE RING RESONATOR WITH CYLINDRICAL MIRRORS'란 제목의, 1979년 1월 23일에 발행된 'McLafferty'의 미국특허 제4,135,787호는 중간 공간 필터를 갖춘 불안정한 링 공명기에 관한 것이다. 'ELECTROMAGNETIC WAVE RING GENERATOR'란 제목의, 1980년 10월 21일에 발행된, Domschner'의 미국특허 제4229106호는 예컨대, 그 웨이브를 반대 편광과 공진할 수 있게 하도록, 그내에 레이저 파장 공진의 전자파 분포를 공간적으로 회전하는 수단을 갖춘 링 레이저 공진기에 관한 것이다. 'UNSTABLE OPTICAL RESONATORS WITH TILTED SPHERICAL MIRRORS'란 제목의 1980년 12월 16일에 발행된 'Carson'의 미국특허 제4,239,341호는 "동시 공초점"을 얻기 위해 비대칭 확대를 달성하고, 비구형 미러에 대한 니드를 제거하기 위해 불안정한 공진기 내에 틸팅된 구형 미러의 사용에 관한 것이다. 'RING LASERS'란 제목의, 1981년 1월 27일에 발행된 'Lindop'의 미국특허 제4,247,831호는 적어도 하나의 평행측 등방형 반사 디바이스, 예컨대, 상기 반사 디바이스에 오실레이션 변환 모션을 적용하는 수단과 함께, 평행한 측과 교차하는 광 경로의 일부에 비스듬한 각의 평행한 측을 가진 프리즘을 갖춘 공진 캐비티에 관한 것이다. 'VERTEX-MOUNTED TIPPING BREWSTER PLATE FOR A RING LASER'란 제목의, 1981년 5월 19일에 발행된 'Johnston et al'의 미국특허 제4,268,800호는 링 레이저 캐비티의 반사 광학 부재 중 하나로서 역할하는 평평한 후방 미러 A에 근접하게 위치된 링 레이저를 미세 조절하기 위한 팁핑 브루스터 플레이트에 관한 것이다. 1980년 2월 5일에 발행된, 'Karning et al.'의 'RING LASER'란 제목의 미국특허 제4,499,582호는 주어진 파장에서 부분 반사 입력 커플러를 갖춘 두 개의 개별 전극쌍 폴딩된 경로를 가진 링 레이저 시스템에 관한 것이다. 'RING CAVITY LASER DEVICE'란 제목의, 1992년 3월 17일에 발행된, 'Verdiel, et al.'의 미국특허 제5,097,478호는 링 캐비티 내에 위치된 슬레이브 레이저의 동작을 컨트롤하거나 락킹하기 위해 마스터 레이저로부터의 빔을 사용하는 링 캐비티에 관한 것이다. 이것은, 예컨대, 오실레이션을 억제하기 위한 안정화를 위한 절연체의 니드를 피하기 위해 캐비티 내의 비선형 매체를 사용한다. 예컨대, 도 1에 관하여 서술된 바와 같은, 'Nabekawa et al., 50-W average power, 200-Hz repetition rate, 480-fs KrF excimer laser with gated gain amplification, CLEO(2001), p.96은 KrF 엑시머 증폭을 위한 대략 248nm를 얻기 위해 주파수 곱셈되는 솔리드 스테이즈 시드를 사용하는 다중경로 증폭 레이저에 관한 것이다. 'SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING COHERENT RADIATION AT ULTRAVIOLET WAVELENGTHS' 란 제목의, 2002년 4월 16일에 발행된, 'Jacob'의 미국특허 제6,373,869호는 시드를 다중경로 KrF 증폭기에 제공하기 위해 광 파라미터 오실레이터 및 주파수 더블러, 및 믹서를 추가한 Nd:YAG 소스를 사용하는 것에 관한 것이다. 'STABLE SOLID STATE RAMAN LASER AND A METHOD OF OPERATING SAME'이란 제목의 2005년 5월 31일에 발행된, 'Pask'의 미국특허 제6,901,084호는 출력 파장을 주파수 시프트하기 위해 레이저 시스템 오실레이터 캐비티 내의 라만 산란 메카니즘을 갖춘 솔리드-스테이트 레이저 시스템에 관한 것이다. 'OPTICALLY PUMPED SEMICONDUCTOR LASER'란 제목의 2005년 9월 6일에 발행된, 'Butterworth'의 미국특허 제6,940,880호는 보타이 구조를 가진 도면 1, 2, 3, 5, 및 6에 관하여, 서술된 바와 같은, 링 내에 위치된, 예컨대, 비선형 크리스탈을 가진, 링 공긴지의 일부를 형성하는 광 펌프식 반도체 레이저 공진 캐비티에 관한 것이다. 'MASTER OSCILLATOR-POWER AMPLIFIER EXCIMER LASER SYSTEM'이란 제목의, 발명자 'Hua et al.'의 2004년 10월 14일에 공개된 미국공개특허출원 제2004/0202220호는 반대 방향으로 PA 이온 통해 다시 PA를 통해 전송된 오실레이터 빔의 적어도 일부를 리디렉팅하기 위해 일 세트의 반사 광학 부재를 갖춘, 예컨대, MOPA 구조를 가진, 엑시머 레이저 시스템에 관한 것이다. 'MASTER-OSCILLATOR POWER-AMPLIFIER(MOPA) EXCIMER OR MOLECULAR FLUORINE LASER SYSTEM WITH LONG OPTICS LIFETIME'이란 제목의, 발명자 'Govorkov et al'의 2003년 1월 1일에 공개된 미국공개특허출원 제2005/0002425호는, 예컨대, 펄스 확대기를 갖추고, 펄스 확대기 내의 빔 스플리팅 프리즘, (MO+PA)를 인클로징하는 하우징, 및 그 위에 마운팅된 펄스 확대기를 갖춘, 반사 광학 부재, 및 PA 둘레에 지연 라인을 형성하는 반사 광학 부재를 사용하는 MOPA에 관한 것이다. 'BANDWIDTH-LIMITED AND LONG PULSE MASTER OSCILLATOR POWER OSCILLATOR LASER SYSTEM'이란 제목의, 발명자 'Govorkov, et al.'의 2006년 1월 12일에 공개된, 미국공개특허 제2006/0007978호는 오실레이터 내에 대역폭을 제한하기 위한 프리즘을 갖춘 링 오실레이터에 관한 것이다.
'INJECTION SEEDED F2 LASER WITH LINE SELECTION AND DISCRIMINATION'이란 제목의, 'Onkels et al.'의 2003년 7월 8일에 출원된 미국특허 제6590922호는 분자 플루오르 가스방전 레이저에서 F2 스펙트럼의 원하는 부분의 라인 선택을 위해 F2 스팩트럼의 원하는 부분을 선택적으로 증폭하기 위해 단일 패스 파워 증폭기를 통해 하나의 파장 근처를 중심으로 하는 F2 레이저 원치않는 방사선, 및 그것의 역 주입을 개시한다.
'HIGH POWER DEEP ULTRAVIOLET LASER WITH LONG LIFE OPTICS'란 제목의 2005년 6월 7일에 발행된 'Yager, et al.'의 미국특허 제6904073호는 광학 부재의 보호를 위해 플루오르를 함유한 가스 혼합물 레이징에 노출된 인트라캐비티 플루오르를 포함한 크리스탈 광학 부재를 개시한다.
1997년 3월 6일에 공개된, 공개 국제 출원 WO97/08792는 교점을 통과하는 광을 증폭하기 위해 펌핑 소스로 다이렉팅된 동일한 교점을 통과하는 16 경로의 각각의 경로를 통과하는 광 경로를 가진 인트라캐비티 광 시스템을 갖춘 증폭기를 개시한다.
'http://www.rpphotonics.com/regenerative_amplifiers.html'(2006)에서 찾을 수 있는 'R.Paschotta' 재생 증폭기는 재생 증폭기가 펄스가, 예컨대, 짧은 광 펄스의 강한 증폭을 달성하기 위해, 특정 개수의 왕복을 수행하는 레이저 캐비티를 갖춘 광 증폭기가 되는 것으로 고려될 수 있다는 점을 서술한다. 이득 매체, 예컨대, 솔리드 스테이트, 또는 가스 레이징 매체를 여러번 통과하는 것은, 예컨대, 광 스위치, 예컨대, 전자-광 변조기 및/또는 편광기와 함께 광 캐비티 내에 이득 매체를 놓음으로써 달성될 수 있다. 이득 매체는 그것이, 예컨대, 전자-광(또는 때때로 음파-광) 스위치를 갖춘, 짧은 시간 동안(왕복시간보다 짧은) 오픈되는 포트를 통해 캐비티 내로 주입된 후, 일부의 에너지를 축적하도록, 일정 시간 동안 펌핑될 수 있다. 그 다음, 그 펄스는 다수의 (가능하다면 수백의) 캐비티 왕복을 겪을 수 있고, 높은 에너지 레벨로 증폭되고, 이를 종종 오실레이션이라 한다. 그 다음, 전자-광 스위치는 캐비티로부터 펄스를 해방시키기 위해 다시 사용될 수 있다. 대안으로서, 오실레이션 횟수는 레이징 매체 내의 자극된 방출에 의해 생성된 광량이 사용가능한 펄스의 에너지가 여기된 매체, 예컨대, 전기 펌프식 가스방전 펄스 레이저 시스템에서의 각각의 개별적인 개시 및 유지 동안 출력 커플러를 통과하도록 할 때까지 캐비티 내로 캐비티에서 생성된 광의 일부, 예컨대, 대략 10%~20%를 반사하는 부분 반사 출력 커플러를 사용함으로써 결정될 수 있고, 전극 사이의 가스방전은 원하는 펄스 반복률에서 전극에 걸쳐 전압을 걸어 둠으로써 발생된다. 'Uppal et al.'의 'Performance of general asymmetric Nd:glass ring laser, Applied Optics, Vol.25, No.1'(1986년 1월)은 Nd:glass ring laser를 설명한다. 'Fork, et al. Amplification of femptosecond optical pulse using a double confocal resonator, Optical Letters, Vol. 14, No. 19'(1989년 10월)는 링 구조인 이득 매체를 통한 복수의 경로를 가진 시드 레이저/파워 증폭기 시스템을 개시하고, 'Fork et al.'은 닫힌 재생기로부터 펄스를 도입하고 추출하는 추가 수단을 [제공하고], 공명기를 포함한, 4개의 미러 중 두 개의 방향을 약간 재설정함으로써 닫힌 재생 멀티 경로 증폭기로 변환될 수 있음을 교시한다. 본 참조문헌은 증폭기 부분(광학 부재, 예컨대, 빔이 렌즈를 워크 오프하고, "공명기"와 같은 증폭기 부분을 탈출하는데 얼마나 걸리는지에 의해 고정된)을 통한 고정된 개수의 경로를 가진 오픈-엔드 증폭기 부분을 언급한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 공명기 및 다른 관련 용어, 예컨대, 캐비티, 오실레이터, 출력 커플러는 특히 마스터 오실레이터, 또는 증폭기 부분, 충분한 펄스 강도가 레이저 출력 펄스로서 부분 반사 출력 커플러로부터 이머징하기 위해 사용가능한 펄스에 대하여 존재할 때까지 캐비티 내의 오실레이션에 의해 발생하는 레이징과 같은, 파워 오실레이터를 언급하기 위해 사용된다. 이것은 레이저 캐비티의 광 특성, 예컨대, 캐비티의 크기, 및 출력 커플러의 반사율에 따르고, 이득 매치를 고정 횟수, 예컨대, 단일 경로로, 예컨대, 두 경로로 등등을 통해 파워증폭기로 시드 레이저 입력을 다이렉팅하는 반사 횟수, 또는 'Fork, et al.'에 개시된 실시예에서 6회의 개수를 줄이지 못한다. 'SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE, AND MANUFACTURING OF SEMICONDUCTOR DEVICE'란 제목의, 'Mitsubishi' 공개일본특허출원, 공개번호 제2000223408호는 마스터 오실레이터와 증폭기 사이에 위상 지연 호모게나이저, 예컨대, 글리즘 또는 글리즘형 광학 부재를 갖춘 주입 락 파워 증폭기, 및 솔리드 스테이트 시드 레이저를 개시한다. 이전에 공개된 출원 20040202220의 분할, 'MASTER OSCILLATOR - POWER AMPOLIFIER EXCIMER LASER SYSTEM'이란 제목의, 2006년 8월 3일에 공개된 미국 공개출원 20060171439는 마스터 오실레이터와 딸 펄스를 오퍼레핑하는 것과 함께 입력 펄스로부터 확대된 펄스를 생성하는 파워 증폭기 사이에 광 지연 경로를 가진, 마스터 오실레이터/파워 증폭기 레이저 시스템을 개시한다.
'Partlo et al, Diffuser speckle model: application to multiple moving diffusers'는 스페클 감소의 형태를 설명한다. 1993년 8월 3일에 발행된, 'Partlo et al.'의 'METHOD AND MEANS FOR REDUCING SPECKLE IN COHERENT LASER PULSES'란 제목의 미국특허 제5,233,460호는 엑시머 레이저 시스템과 같은 가스방전 레이저 시스템의 출력을 코히어런스 부스팅하기 위한 오배열된 광 지연 경로를 설명한다.
예컨대, 스위칭 엘리먼트를 사용하는 재생 증폭기의 파워 효율은 인트라캐비티 손실 효과(특히 전자-광 스위치)에 의해 심하게 감소될 수 있다. 또한, 부분 반사 출력 커플러의 반사율은 인터캐비티 손실 및 출력 펄스의 지속시간, 등에 영향을 줄 수 있다. 이러한 손실에 대한 민감도는 임의의 전체 증폭 팩터를 달성하기 위해 요구되는 캐비티 왕복의 횟수가 증가하기 때문에, 특히 낮은 이득을 가진 경우 높을 수 있다. 재생 증폭기에 대한 가능한 대안은 본 출원인의 양수인의 상술된 XLA 모델 레이저 시스템에서 사용되는 것과 같은, 다중경로 증폭기이고, 여기서, (예컨대, 각각의 경로로 약간 상이한 진행 방향을 가진) 다중 경로는 일 세트의 미러와 함께 배열될 수 있다. 이러한 접근법은 고속 변조기를 요구하지 않지만, 이득 매체를 통한 경로의 개수가 많다면, 복잡해질 수 있다(또한, 배열이 힘들 수 있다).
출력 커플러는 레이저의 오실레이션 캐비티로의 피드백을 제공하고, 레이저의 공명 캐비티의 에너지 출력을 패싱하는 부분 반사 광학 부재를 의미하는 것으로 당 분야에서 일반적으로 이해된다.
소모품의 비용의 개선에 대한 니드에 관하여, 예컨대, ArF 엑시머 레이저, 예컨대, 포토리소그래피 광원 사용을 위한, KrF CoC는 KrF에 대하여 248 nm 이상의 파장에서 광학 부재의 로버트니스로 인해, 오래동안 챔버 수명에 의해 결정되어 왔다. 'Cymer' ArF 광 컴포넌트에서의 최근 발전 및 설계는 ArF 광 수명에 상당한 증가, 예컨대, 투 스테이지 XLA 시스템에서, LNM 상에 낮은 강도, Cymer NL-7000A를 위해 개발된 예컨대, ArF 그레이팅 수명 향상을 이끌어 왔다. ArF 에탈론 재료 향상은 ArF 웨이브미터, 안정 모듈, LAM, SAM, 및 BAM에 대한 더 긴 수명에 기여하였다. 또한, KrF 챔버 수명은, 예컨대, 독점의 전극 기술의 사용을 통해, Cymer ELS-7000, 및 ELS-7010 제품과 함께 상당히 증가되었다. 그러나, 더 긴 수명의 전극 기술은 ELS-7000 및 ELS 7010KrF 챔버, XLA-200 및 XLA-300 챔버에서 충족되는 것과 같은, 특정한 오퍼레이팅 파라미터를 요구한다. 그러나, 이러한 파라미터는, 그 시스템의 전체 출력 파워 요구사항 때문에, 임의의 Cymer의 ArF XLA MO 챔버에서 사용될 수 없다. 본 출원인은, 예컨대, 집적회로 제조 포토리소그래피를 위해 사용되는, 예컨대, ArF 듀얼 챔버 마스터 오실레이터/증폭기 제품 내의 소모품 비용에 대한 이러한 손실을 완화시키는 방법을 제안한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 공명기 및 다른 관련 용어, 예컨대, 캐비티, 오실레이션, 출력 커플러는 레이저 출력 펄스로서 부분 반사 출력 커플러로부터 이머징하기 위해, 사용가능한 펄스를 위해 충분한 펄스 강도가 존재할 때까지, 캐비티 내 오실레이션에 의해 발생하는 레이징과 같은, 특히 마스터 오실레이터, 또는 증폭기 부분, 파워 오실레이터를 언급하기 위해 사용된다. 이것은 레이저 캐비티의 광 특성 ,예컨대, 캐비티의 크기, 및 출력 커플러의 반사율에 의존하고, 시드 레이저 입력이 이득 매체를 통해 다이렉팅되는, 예컨대, 하나 또는 두 개의 경로 등의 파워 증폭기 또는, 반사 횟수, 및 캐비티 내의 일부 광 스위치의 오퍼레이션에는 의존하지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 폐회로 경로 또는 오실레이션 루프는 증폭 이득 매체를 통한 경로, 예컨대, 엑시머 또는 유사한 가스방전 레이저 증폭 스테이지를 의미한다.
제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈을 포함할 수 있는 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있는 장치 및 방법이 개시되어 있음이 당업자들은 이해될 것이다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 자신을 통해 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함한 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 보타이 루프, 또는 레이스 트랙 루프를 포함할 수 있다. 시드 레이저 오실레이터의 출력의 펄스 에너지는 0.1mJ, 또는 0.2mJ, 또는 0.5mJ, 또는 0.75mJ 이하일 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 캐비티의 출력을 ≥1mJ, 또는 ≥2mJ, 또는 ≥5mJ, 또는 ≥10mJ, 또는 ≥15mJ 이상의 펄스 에너지로 증폭할 수 있다. 이 레이저 시스템은 12kHz, 또는 ≥2 내지 ≤8kHz, 또는 ≥4 내지 ≤6kHz 까지의 출력 펄스 반복률에서 오퍼레이팅할 수 있다. 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 포함할 수 있는 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2의 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내의 증폭 이득 매체를 포함할 수 있는 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 광대역 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 코히어런스 부스팅 메카니즘이 시드 레이저 오실레이터와 증폭기 이득 매체 사이에 위치될 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연 길이를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 광 지연 경로는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 제2길이의 제2광 지연경로를 포함할 수 있고, 각각의 제1 및 제2지연 경로 내의 광 지연은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 실질적으로 펄스의 길이를 증가시키지는 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 일 실시예의 형태에 따른 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지를 매개하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예의 형태에 따라, 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지를 포함하고, 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 상기 링 파워 증폭 스테이지를 매개하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 광대역 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예의 형태에 따라, 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈, 및 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지를 포함하고, 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 시드 레이저 출력 광 빔 펄스의 코히어런스 길이를 초과하는 광 지연 경로를 포함하는 시드 레이저 오실레이터와 상기 레이저 증폭 스테이지를 매개하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 증폭 스테이지는 증폭 이득 매체를 통한 고정 개수의 경로를 형성하는 광 경로 또는 레이저 오실레이션 캐비티를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브-펄스를 생성하는 코히어런스 부스팅 광 지연 구조를 포함할 수 있고, 각각의 서브-펄스는 후속 서브-펄스로부터 펄스 광의 코히어런스 길이 이상으로 지연된다.
또한, 펄스식 UV 광으로 워크피스를 조사하는 조사 메카니즘; UV 광 입력 개구; 워크피스 홀딩 플랫폼; UV 광 펄스의 코히어런스 길이를 초과하는 광 지연 경로를 포함하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 프로세싱 머신을 포함할 수 있는 개시된 장치 및 방법이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 광 지연 경로는 UV 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 및 제2길이의 제2광 지연 경로를 포함하고, 제1 및 제2지연 경로의 각각의 광 지연은 UV 광 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 상기 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 상기 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 제1 및 제2광 지연 경로 중 적어도 하나는 빔 플립핑 또는 빔 변환 메카니즘을 포함할 수 있다.
또한, 시드 레이저 출력을 제공하는 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔 소스; 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장으로 변환하는 주파수 변환 스테이지; 변환된 시드 레이저 출력을 대략 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력 빔의 펄스를 산출하기 위해 증폭하는 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체; 및 출력 펄스의 코히어런스 길이 보다 더 긴 지연 경로를 가진 광 지연 엘리먼트를 갖춘 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 레이저 광원 시스템을 일 실시예의 형태에 따라 포함할 수 있는 개시된 장치 및 방법이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저는 XeCl, XeF, KrF, ArF, 및 F2 레이저 시스템을 포함한 그룹으로부터 선택될 수 있다. 레이저 이득 매체는 단일 경로 증폭기 스테이지 또는 멀티-경로 증폭기 스테이지를 포함할 수 있는 파워 증폭기를 포함할 수 있다. 이득 매체는 보타이(bow-tie) 구조 또는 레이스 트랙(race track) 구조를 포함할 수 있고, 또한, 입/출력 커플러 시드 주입 메카니즘을 더 포함할 수 있는, 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 레이저 시드 빔 소스와 가스방전 레이저 이득 매체를 매개할 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저 빔 소스는 Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있고, Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 펌핑하는 주파수 더블드 펌프를 포함할 수 있다. Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저는 섬유 증폭기 레이저를 포함할 수 있고, Nd:YAG, Nd:YLF, 및 Nd:YVO4 솔리드 스테이트 레이저를 포함한 그룹으로부터 선택된 Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저 빔 소스는 섬유 레이저를 포함할 수 있는, Er-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있다. Er-기반 솔리드 스테이트 레이저는 Er:YAG 레이저를 포함할 수 있다. 주파수 변환 스테이지는 Ti:샤파이어 크리스탈, 또는 알렉산드라이트를 포함한 크리스탈을 포함할 수 있는, 선형 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 주파수 변환 스테이지는 제2하모닉 제너레이터, 또는 합-주파수 믹서를 포함할 수 있는, 비선형 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 일 실시예의 형태에 따른 장치 및 방법은 시드 레이저 출력을 제공하는 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔 소스; 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장으로 변환하는 주파수 변환 스테이지; 변환된 시드 레이저 출력을 대략 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력 빔의 펄스를 산출하기 위해 증폭하는 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 레이저 광원 시스템을 포함할 수 있다. 본 방법은 시드 레이저 출력을 제공하기 위해 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔을 사용하는 단계; 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장으로 주파수 변환 스테이지에서 주파수 변환하는 단계; 대략 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력을 산출하기 위해 변환된 시드 레이저 출력을 증폭하는, 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 공지된 바와 같은 MOPA 구성의 멀티-챔버 레이저 시스템을 도시하고,
도 2는 청구된 본 발명의 일 실시예의 형태를 도시하고,
도 3은 청구된 본 발명의 일 실시예의 형태를 도시하고,
도 4는 청구된 본 발명의 일 실시예의 형태를 도시하고,
도 5는 청구된 본 발명의 일 실시예의 형태를 도시하고,
도 6은 청구된 본 발명의 일 실시예의 형태를 도시하고,
도 7은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 타이밍 및 컨트롤 방식을 도시하고,
도 8은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 조리개의 상이한 공간적 부분을 차지하는 개별 빔의 사용, 또는 도 37과 유사한 복수의 반사를 개략적으로 도시하고,
도 9는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 10은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 11은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 12는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 13은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 14는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 15는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링 메카니즘의 일 실시예의 형태의 탑 뷰를 개략적으로 도시하고,
도 16은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 도 15의 입력 커플링 메카니즘의 측면도를 개략적으로 도시하고,
도 17은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 유용한 입력 커플링을 개략적으로 도시하고,
도 18은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 직교 주입 시딩 메카니즘의 일 실시예의 형태의 단면을 개략적으로 도시하고,
도 19는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 직교 주입 시딩 메카니즘의 일 실시예의 형태의 단면을 개략적으로 도시하고,
도 20은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 빔 리터너의 일 실시예의 형태의 단면을 개략적으로 도시하고,
도 21은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 빔 리터너의 일 실시예의 형태의 단면을 개략적으로 도시하고,
도 22는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 빔 리터너의 일 실시예의 형태의 단면을 개략적으로 도시하고,
도 23은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 챔버 내에 광 엘리먼트를 포함한 레이징 챔버의 일부분을 부분적인 절단 투시도로 개략적으로 도시하고,
도 24는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 링 파워 증폭기에서 포워드 및 백워드 에너지의 측정을 도시하고,
도 25는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 링 파워 증폭기에서 포워드 및 백워드 에너지의 측정을 도시하고,
도 26은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 MOPO를 위한 타이밍 및 컨트롤 시스템을 형성하는 블록 다이어그램을 개략적으로 도시하고,
도 27은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 MO 출력 펄스 에너지의 변동과 함께 링 파워 오실레이터의 세츄레이션의 정도를 도시하고,
도 28은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 컨트롤 시스템을 형성하는 블록 다이어그램을 개략적으로 도시하고,
도 29는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 컨트롤 시스템을 형성하는 블록 다이어그램을 개략적으로 도시하고,
도 30은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 시드 주입 메카니즘 및 빔 확대기를 개략적으로 도시하고,
도 31은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런시 부스터를 개략적으로 도시하고,
도 32는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런스 부스터를 개략적으로 도시하고,
도 33은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런스 부스팅 스킴의 엘리먼트의 일 예 및 그 스킴의 결과의 형태를 블록 다이어그램으로 부분적이고 개략적으로 도시하고,
도 34는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 E-O와 시드 레이저 내의 펄스 발생 사이의 상대적인 타이밍에 관한 가변 E-O 디플렉터 전압에 대한 상대 스페클 강도를 도시하고,
도 35는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 E-O전압에 상대적인 포인팅 시프트를 도시하고,
도 36은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 E-O 디플렉션 전압 및 시드 레이저 펄스 스펙트럼의 타이밍의 한 예를 도시하고,
도 37은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 자신 위로 빔을 폴딩하는 것에 의한 빔 코히어런시에 대한 영향을 개략적으로 도시하고,
도 38은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 스위핑/페인팅의 코히어런시에 대한 영향을 도시하고,
도 39는 복수의 코히어런스 부스팅 스킴의 영향을 카툰 형식으로 개략적으로 도시하고,
도 40은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런시 감소 스킴을 개략적으로 도시하고,
도 41은 시뮬레이션된 빔 펄스 플립핑 결과를 도시하고,
도 42는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 디버전스 컨트롤과 함께 빔 결합기의 형성을 부분적인 블록 다이어그램으로 개략적으로 도시하고,
도 43은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 시간상의 시드 펄스 강도 스펙트럼에 관한 시뮬레이션된 E-O 서플라이 전압을 도시하고,
도 44는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 시간상의 시드 펄스 강도 스펙트럼에 관한 테스트 E-O 서플라이 전압을 도시하고,
도 45는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 E-O 셀 구동 회로를 도시하고,
도 46은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 예시적인 테스트 결과를 도시하고,
도 47은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 DUV 레이저 광을 사용하는 광대역 광원 및 레이저 표면 처리 시스템을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 48은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런스 부스터 광 지연 경로를 개략적으로 도시하고,
도 49는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런스 부스터 광 지연 경로를 개략적으로 도시하고,
도 50은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 포토리소그래피 툴을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 51은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 포토리소그래피 툴을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 52는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 포토리소그래피 툴을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 53은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 포토리소그래피 툴을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 54는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 매우 높은 평균 파워의 레이저 광원을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 55는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 매우 높은 평균 파워의 레이저 광원을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 56은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 매우 높은 평균 파워의 레이저 광원의 한 예를 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 57은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 이머전 레이저 리소그래피 시스템을 예시적인 방법으로, 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 58은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 가스방전 증폭 레이저 시스템을 위한 솔리드 스테이트 시드 레이저를 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 59는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드 레이저/증폭 레이저 시스템을 블록 다이어그램 형태로 도시하고,
도 60은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런시 부스팅이 후속하는, 예컨대, 빔 분할기와 함께 주파수 변환기를 가진 시드 레이저의 출력의 변환을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 61은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 도 60의 실시예의 한 버전을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 62는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 주입 시드 DUV 가스방전 마스터 오실레이터/증폭기 이득 매체 레이저 시스템 솔리드 스테이트 마스터 오실레이터를 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 63은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 주입 시드 DUV 가스방전 마스터 오실레이터/증폭기 이득 매체 레이저 시스템 솔리드 스테이트 마스터 오실레이터를 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 64는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 주입 시드 DUV 가스방전 마스터 오실레이터/증폭기 이득 매체 레이저 시스템 솔리드 스테이트 마스터 오실레이터를 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 65는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 주입 시드 DUV 가스방전 마스터 오실레이터/증폭기 이득 매체 레이저 시스템 솔리드 스테이트 마스터 오실레이터를 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 66은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 매우 높은 출력의 솔리드 스테이트 시드 레이저 및 이득 증폭 레이저 시스템을 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 67은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 재생/재순환 파워 이득 오실레이터 파워 증폭 스테이지를 블록 다이어그램 포맷으로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 68은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드 레이저/이득 증폭 레이저 시스템을 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 69는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드 레이저/이득 증폭 레이저 시스템을 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 70은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 시스템으로부터 노멀라이징된 출력 펄스 형상을 도시하고,
도 71은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 E-O 셀 레이저 스티어링 입력 전압을 개략적으로 도시하고,
도 72는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 스티어링 시스템을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 73은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 E-O 셀 레이저 스티어링 전압 입력 신호를 개략적으로 도시하고,
도 74는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 예시적인 코히어런시 부스팅 테스트 결과를 도시하고,
도 75는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 예시적인 코히어런시 부스팅 테스트 결과를 도시하고,
도 76은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 대략 193nm의 출력 광을 가진 솔리드 스테이트 디스 레이저를 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 77은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 대략 193nm의 출력 광을 가진 솔리드 스테이트 디스 레이저를 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시하고,
도 78은 다양한 주파수의 업-컨버전 스킴을 도시하고,
도 79는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 시스템을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 80은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 시스템을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시하고,
도 81a-c는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 시드 레이저 증폭 이득 매체를 위한 레이 경로의 부분적이고 개략적인 투시도를 노출된 형태로 도시하고,
도 82a 및 b는 도 81a-c의 레이 경로의 일부분의 정상도 및 측면도의 부분적이고 개략적인 투시도를 도시하고,
도 83a는 도 81a-c 및 82a-b의 릴레이 광학 부재의 일부분의 부분적이고 개략적인 투시도를 도시하고,
도 83b는 도 81a-c, 82a-b, 및 83a의 빔 확대기의 더욱 상세한 측면도를 도시하고,
도 84a 및 b는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 빔 공간 변환/팬 아웃/ 첩 메카니즘의 정상도 및 측면도를 개략적으로 도시하고,
도 85는 오프셋 각에 대한 빔 변위의 차트이고, 그리고
도 86은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 빔 지연 경로 내의 빔 플립핑 메카니즘을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 멀티-챔버(멀티-부) 오실레이터/증폭기 구성에서 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 시드 오실레이터 레이저와 함께 사용하기 적합한 이득 증폭 매체가 개시되고, 이것은, 일반적으로, 적은 손실과 마스터 오실레이터 레이저 매체가 여기된 동안, 증폭기 오실레이션 및/또는 마스터 오실레이터로의 ASE 리터닝에 대한 보호와 함께, 증폭 이득 매체로 시드 레이저 광, 예컨대, 마스터 오실레이터 시드 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스를 투입하도록 기본적으로 설계된, 개선된 시드 레이저 커플링 배열을 장점으로 하는, 예컨대, 마스터 오실레이터 파워 이득 증폭 구성일 수 있다. 이것은, 예컨대, 적절하게 내로우드 시드 오실레이터 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스 대역폭을 산출하기 위해 라인 내로우잉 모듈과 결합하여, 마스터 오실레이터의 적합한 오퍼레이션을 방해할 수 있다.
그러나, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 바람직한 구성은, 예컨대, 링 캐비티, 예컨대, 파워 오실레이터 또는 파워 링 오실레이터("PRO"), 또는 파워 링 증폭기("PRA")를 포함할 수 있다. 이러한 구성은, 특히, 동일한 가스방전 증폭기 레이저 멀티-부 레이저 시스템을 위한 가스방전 시드 레이저에 대하여 라인 내로우드 멀티-부(시드 레이저-증폭기) 배열에서 더 높은 파워 레이저 오퍼레이션으로 가는 것이 매우 효과적인 솔루션인 것으로 본 출원인은 판단하였다. 이러한 레이저 시스템은, 파워 링 증폭 스테이지와 함께, 본 출원인의 종업원의 XLA 시리즈 레이저에 대한 오퍼레이션과 유사할 수 있다. CoC에서의 개선은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라 달성될 수 있다.
그러나, 또한, 파워 링 증폭 스테이지는, 예컨대, 주파수 시프팅 및/또는 주파수 곱셈에 의해, 예컨대, 엑시머 또는 문자 플루오르 증폭기의 레이징 파장에 매칭된, 동일한 타입의 가스방전 레이저, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드,와 다른 시드 레이저와 함께 포함하는 다른 어플리케이션에 대하여 유용할 수 있다. 이러한 시스템은, 예컨대, 대역폭, 대역폭 안정도, 출력 펄스 에너지, 출력 펄스 에너지 등과 같은 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔의 펄스 파라미터의 궁극적인 컨트롤에 유용할 수 있다. 이러한 시스템에서, 예컨대, 증폭 스테이지의 출력에서의 펄스 타이밍은 또한 레이저 시스템 출력 광 파라미터의 컨트롤에 유용할 수 있다. 그러므로, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 링 캐비티 PO는, 예컨대, 아래에 더욱 상세하게 설명된 바와 같이, 기존의 OPuS 빔 스플리터를 포함하는, 예컨대, 24% 출력 커플러와 함께, 이루어질 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 예컨대, 엑시머 기반의 MO를 가진, 예컨대, 기존의 XLA 제품을 MOPA에서 MOPRO(파워 링 오실레이터) 또는 MOPRA로, 예컨대, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 때때로 본 명세서에서 공통적으로 파워 증폭 스테이지라 불리는, 링 구성에서(파워 재생 증폭기)에서, 재생 증폭기를 가진 시드 레이저로 재배열할 것을 제안한다. 이러한 시스템은 (1) 예컨대, 증폭 스테이지를 세츄레이션에서, 또는 효과적으로 세츄레이션에서 오퍼레이팅함으로써, 펄스 투 펄스 에너지 안정성을 향상시키고, 그로 인해 펄스 투 펄스 에너지 안정성을 더욱 정확하게 보장하고, (2) 더 긴 LNM 수명을 달성할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 멀티-챔버 레이저 시스템의 장점은, 예컨대, 더 높은 파워, 더 좋은 펄스 에너지 안정성, 더 좋은 대역폭 컨트롤, 및 더 낮은 달성가능한 대역폭, 더 높은 반복률, 및 더 낮은 오퍼레이션 비용에 대한 상술된 요구조건을 만족시킬 수 있다. 또한, 현재 달성가능한 레이저 시스템 출력 광 평균 파워의 증가가 달성될 수 있다. 이것은 라인 내로우드 시스템, 및 광대역 시스템, 예컨대, 박막 트랜지스터의 제조를 위한, 예컨대, 결정화된 기판의 제조를 위한, 예컨대, LTPS 프로세스에서, 예컨대, 기판상에 비결정질 실리콘을 애널링하기 위해, 사용되는 XeCl 또는 XeF 멀티-챔버 레이저 시스템, 모두에 대하여 유익할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 병렬인 두 개의 증폭기 이득 매체 챔버를 가진, 예컨대, 120-180W 이상의 레이저 시스템을 위한, 매우 높은 파워 증폭 스테이지 캐비티의 바람직한 특정의 성능 요구사항이 존재한다. 본 명세서에 언급된 예는 그 요구사항이 200W 이상인 추정을 기초로 할 수 있다. 그들은 리니어 편광(>98%)을 산출해야 한다. 각각의 증폭 스테이지는 ≥60W의 기대치가 명세사항일 수 있고, 또는 더 긴 파장, 예컨대, KrF에 대하여 248, 및 XeF에 대하여 351, 또는 XeCl에 대하여 318에서, 덜 엄격할 수 있고, F2에 대하여 157nm에서 훨씬 더 엄격할 수도 있으나, 예컨대, ArF의 193nm 파장에서 ≥40W 평균 출력 에너지를 산출하고, 서바이브해야 한다. 한 실시예에서 각각의 증폭 스테이지는 적어도 대략 4kHz 이상에서, 또한 몇몇 경우에서 기대치일 수 있는 6kHz 이상에서 오퍼레이팅할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 증폭 스테이지는 비교적 작은 시드 레이저 에너지와 함께 (세츄레이션에서 또는 그 부근에서) 풀 시딩을 사용할 수 있다. 출원인은 증폭 스테이지가 또한, 예컨대, 수 m Rad에 내의 각도 범위를 가진, 예컨대 코히어런스 셀을 제거함으로써, 의도하지 않은 코히어런스 개선을 피하기 위해, 예컨대, 시드 레이저의 동일한 각도 스프레드를 유지하기 위해, 몇몇 어플리케이션을 위해 적당히 큰 각 분포를 지원할 필요가 있을 수 있음을 믿고 있다. 역행(reverse traveling) 방사선으로부터의 시드 레이저의 보호는 또한 중요한 오퍼레이션 요구사항이다. 적절하게 시딩된 때, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 증폭 스테이지에 의해 산출되는 ASE 레벨은 전체 출력의 0.1% 미만이여야 한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 출원인은 (1) 이득 단면이 기존의 ArF 챔버, 예컨대, 출원인의 양수인의 XLA ArF 레이저 시스템 출력 증폭기("PA") 챔버와 유사할 것이고, (2) 이득 길이가 또한 기존의 ArF 챔버와 유사할 것이고, (3) 이득 듀레이션이 또한 기존의 ArF 챔버와 유사할 것임을 기대한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 출원인은, 예컨대, 대략 1mJ 시드 레이저 출력 광 펄스 에너지를 가지고 12kHz에서 오퍼레이팅하는 솔리드 스테이트 시드 레이저 및 각각 대략 17mJ 출력 펄스 에너지에서 오퍼레이팅하는, 즉, 각각의 두 증폭 이득 매체로, 직렬 형태로 교대로 들어가도록 분할된, 둘 이상의 증폭 이득 매체, 및 펄스는 교대의 펄스 이상으로 분할된, 예컨대, 3개의 이득 매체 및 3개의 펄스는 이득 매체가 시드 레이저 출력과 평행하게 사용된 이득 매체의 개수에 따라, 시드 레이저의 개수 분의 1인 펄스 반복율로 동작하도록, 시간 상으로 반복된, 각각의 이득 매체에 대하여 시드 펄스 출력으로부터 순차적으로 분할된, 시드 레이저로부터의 출력 펄스를 틱-톡으로, 각각의 증폭 이득 매체 챔버에서 교대로 증폭하는, 두 개의 증폭 스테이지를 갖춘 단일 MO/이득 증폭 매체 XLA 틱-톡을 제안한다.
또한, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 출원인은 오실레이팅 레이저 생성된 광 광자가 이득 매체를 통과하는 재생적 이득 매체, 예컨대, 이득 매체를 통과하는 광학적으로 형성된 고정 개수의 통로를 가진, MOPA 구성인 ("PA") 내의 파워 증폭기 증폭 스테이지와 달리, 시드 레이저로부터의 시드 펄스 에너지의 증폭에서 더 효율적일 수 있는, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지, 링 파워 오실레이터 또는 링 파워 증폭기의 사용을 제안한다. 테스트의 목적으로, 본 출원인은 라인-내로우드 ArF 레이저를 사용하여 솔리드 스테이트 193nm 시드 레이저로부터의 입력을 시뮬레이션하였다.
본 출원인은 도 45에 도시된 바와 같은 결과를 가진 상기 언급된 파라미터의 상이한 값에 대한 ASE vs. MO-PO 타이밍 차이를 연구하였다. 이와 유사하게, 이들 동일한 파라미터의 함수로서, MOPO 에너지 vs. MO-PO 타이밍의 연구도 도 45에 도시되어 있다.
예컨대, 공지된 리소그래피 레이저 광원 기술의 제약을 포함한, 요구사항을 만족시키기 위해, 본 출원인은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 신뢰된 많은 아키텍처가 상술된 요구사항 및 제약을 다루기 위해 실행가능한 방법을 제공할 것을 제안한다. 첫째는 실시예에 따라, 펄스당 대략 17m를 산출하는, 단일의 대략 12kHz 시스템을 산출하기 위해, 인터리빙식 방전 시간을 가진 대략 17mJ에서 출력 펄스를 산출하고, 각각의 대략 4kHz 이상에서, 그리고 바람직하게는 대략 6kHz에서 동작하도록 구성된, 출원인의 양수인의 XLA XXX 레이저 시스템 시리즈의 라인을 따라, 예컨대, 두 개의 듀얼 챔버 레이저 오실레이터/파워 증폭기 배열을 가진, 두 개의 멀티-챔버 레이저 시스템을 제공하는 것일 수 있다.
지금부터 도 1을 다시 참조하면, 출원인의 양수인의 XLA 멀티-챔버 MOPA 레이저 시스템과 같은, 전형적인 MOPA 레이저 시스템(20)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 부분적으로 도시되어 있다. 레이저 시스템(20)은 예컨대, 오실레이터 시드 레이저 챔버(22), 및 증폭기 이득 매체 레이저 챔버(24), 예컨대, 멀티-패스 파워 증폭기("PA")를 포함할 수 있다. MO(22)는 예컨대, 반도체 제조 포토리소그래피와 같은 어플리케이션을 위해 라인 내로우잉 모듈("LNM", 26)과 연결될 수 있고, 또는 LTPS와 같은 어플리케이션을 위해 광대역 모드로 오퍼레이팅되는 것이 바람직하다면, 라인 내로우잉을 포함하지 않을 수도 있다. 출력 커플러(28), 예컨대, 적용가능한 명목적인 중심 파장, 예컨대, XeF 레이저 오실레이터에 대하여 대략 351nm, KrF 레이저 오실레이터에 대하여 248nm, ArF 레이저 오실레이터에 대하여 193nm, 분자 플루오르 레이저 오실레이터에 대하여 157에 대하여 선택적으로 반사하는 부분 반사 미러가, LNM(26)에 의해 제공되는 후방 엔드 반사(또는, 광대역 오퍼레이션인 경우에 LNM(26)을 대체하는, 도시되지 않은, 주어진 명목적인 중심 파장에 대한 최대 반사 미러)와 함께, 레이저(20) 오실레이터 캐비티를 형성하기 위해 서브할 수 있다.
예컨대, 터닝 미러(44) 및 터닝 미러(46)를 포함한 릴레이 광학 부재(40)는 증폭기 모듈 레이징 챔버(24)로, 광 경로(광축)(60)를 따라, 라인 센터(중심 파장) 분석 모듈("LAM", 42)을 빠져나가는 시드 오실레이션 레이저(20) 출력 레이저 광 펄스 빔(62) 펄스를 스티어링하는 것을 서브할 수 있다. (도시되지 않은) 중심 파장 모니터링 장치와 함께, LAM은, 예컨대, LAM(42) 내부의 빔 스플리터(50)에 의해, 명목적인 중심 파장 및 에너지 검출을 위한, 측정 목적으로, MO 챔버(22)로부터의 레이저 출력 광 펄스 빔의 작은 일부분과 함께 제공될 수 있는, MO 에너지 모니터(48)를 포함할 수 있다. 터닝 미러(44)는 마스터 오실레이터(22) 출력 레이저 광 벌스 빔(62) 펄스를, 빔(62)을 증폭 챔버(24) 내로 빔(64)으로 반사할 수 있는, 광 경로 빔 경로를 따라, 터닝 미러(46)에 제공할 수 있다.
도 1의 시스템(20)의 경우에, 이득 증폭기(24)는 파워 증폭기로서 설정된다, 즉, MO로부터 수신된 광, MO 시드 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 에지 커플링 광학 부재, 및 아래에 더욱 상세하게 서술된, 예컨대, 리트로-반사 미러와 같이, 설정된, 예컨대, 터닝 미러(46)를 포함한 광학 부재에 의해 결정된, 고정 횟수만큼, 빔 경로(72)를 따라, 이득 증폭 매체를 통과하고, 윈도우(80)를 통해 레이저 이득 매체를 빠져나가고, 광 엘리먼트의 에너지 밀도, 그러므로, 주어진 명목상의 중심 파장에 대한 열 부하 감소를 최적화하기 위해, 나가는 빔 경로(72)에 대하여 대략 70°의 각으로 설정될 수 있고, 윈도우(80)의 재료, 예컨대, CaF2는 ArF 레이저 시스템에 대한 명목상의 중심 파장과 같은 더 짧은 파장을 위한 것이고, 나가는 빔의 투과율을 최적화하기 위해 대략 브루스터 각이다. 빠져나간 광(100)은 또한 대역폭 분석 모듈("BAM") 내의 빔 스플리터(74)를 통과할 수 있다. 레이저 시스템 출력 빔(100)은 또한 펄스 스트레처(86), 예컨대, 상기 참조된 2005년 8월 9일 출원된, "Webb et al."의, "LONG DELAY AND HIGH TIS PULSE STRETCHER"란 제목의, 미국특허 제6,928,093호에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 빔(100)을 지연 경로(88)로 다이렉팅함으로써, 예컨대, 시스템을 빠져나가는 레이저 시스템(20) 출력 레이저 광 펄스 빔(100)의 Tis를 대략 17ns 내지 대략 40ns 빔(100)으로 증가시키는, 4X 펄스 스트레처와 같은, 출원인의 양수인의 다수의 상술된 레이저 시스템과 함께 포함될 수 있는, 예컨대, 광 펄스 스트레처("OPuS") 내의 제1빔 스플리터(76), 제2빔 스플리터(78)를 통과할 수 있다.
또한, 레이저 시스템(20)출력 레이저 광 펄스 빔(100) 펄스의 경로 내에, 예컨대, 레이저 시스템(20) 출력 레이저 광 펄스 빔(100) 펄스를 사용하는 (도시되지 않은) 스캐너 내의, OPuS(86) 빔 스플리터(76, 78), 및 광 지연 링 미러(90)를 포함하는, 다운 스트림 광학 부재에 에너지 밀도를 감소시키기 위한, 예컨대, 빔 확대기(84)가 존재할 수 있다. 레이저 시스템(20)은 또한 셔터(96) 내의 (도시되지 않은) 출력 에너지 모니터에 에너지 측정을 위해 레이저 시스템(20) 출력 레이저 광 펄스 빔(100)의 일부를, 예컨대, 분리하는, 예컨대, 셔터 빔 스플리터(98)를 포함한, 셔터(96)를 포함할 수 있다.
OPuS(86)
도 1에 도시된, 기존의 XLA MOPA 구성은 도면이 이 개략적인 도면을 더 간단하고 쉽게 이해하게 하기 위해 몇 군데에 수평 및 수직 축 사이를 스위칭하는 개념으로 더 개략적으로 도시되어 있다. 본 명세서에 서술된 개념은 광 경로의 수평 및 수직 축을 적절하게 도시함으로써 강조되지 않는다.
도 2를 참조하면, MOPA 구성에서 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 예컨대, 주입 시딩 메카니즘(160)으로 대체된, 빔 리버서(70)와 낮은 터닝 미러(44) 사이에 형성된 (또한, 링 캐비티 재생적 증폭기로 알려진) 링 캐비티 파워 오실레이터와 함께, 예컨대, 파워 링 증폭 스테이지를 포함하는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 파워 오실레이션 증폭 또는 재생적 증폭 구성 파워 증폭 스테이지를 가진 마스터 오실레이터로의 변환이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 BAM은 이동될 수 있고, 그 기능부가 셔터(96) 내에 포함될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 적합한 수단, 예컨대, 적절한 실링 메카니즘을 가진 웰딩 또는 볼팅에 의해, 이득 매체 챔버(144)에 고정될 수 있는 빔 확대기 하우징(140) 및, 예컨대, 입구 윈도우의 내부의 제1 및 제2의 빔 확장 및 디스퍼전 프리즘(146, 148)을 포함한, 빔 확대기(142)를 설치하는 것을 포함할 수 있다. 이 광학 부재(146, 148)는, 예컨대, 입사 광의 20%를 반사하는, 코팅으로 코팅된, 아래에 더욱 상세하게 서술된 링 파워 증폭 스테이지 캐비티의 시드 주입 메카니즘(160)의 일부분(162)을 구성하는, 본 출원인의 양수인의 OPuS에서 현재 사용되는 타입의 빔 스플리터, 예컨대, CaF2로 구성될 수 있는, 예컨대, 도 20-22에 도시된 바와 같은, 빔 리터너(70)를 형성하는 최대 반사기 상에 에너지 밀도를 줄이기 위해, 직교 시드 주입 메카니즘(160) 입/출력 커플링 부분 반사 미러(162)와 빔 리터너(70) 사이에 형성된, 링 캐비티 내에 설치될 수 있다. 프리즘은 파워 증폭 스테이지이 그 자신위에서 오실레이션하지 않도록 구성된 실시예에서, 비-분산적일 수 있고, 그러므로, 시스템 출력으로부터 ASE를 줄이거나 제거할 필요를 제거한다. 빔 리버서(70)는 또한, 하우징(140)의 것과 유사한 하우징(150)의 접착된 캐비티 이득 매체 캐비티 챔버(144) 내로 이동될 수 있다.
빔 확대 광학 부재(146, 148) 및 빔 리터너/리버서(70)는, 플루오르 함유 크리스탈을 포함한 그들의 구성, 및 챔버(144) 및 하우징(140, 150) 내의 레이징 매체 가스 내의 플루오르에 그들의 노출로 인해, 광 손상으로 보호될 수 있다. 예컨대, 플루오르 함유 크리스탈, 예컨대, CaF2로 유사하게 구성된, 증폭 스테이지 챔버 윈도우(168)는 부분적으로 캐비티 내에서 14Z 확대된 빔으로 그것의 빔 확대, 및 대략 45°부근의 각도, 예컨대, 47° 방향을 사용하는 것으로 인해, 링 파워 증폭 스테이지 캐비티와 닿는, 가장 높은 에너지 밀도에 노출된 그 표면에 보호 코팅을 가질 필요가 없다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 챔버(144)의 출력 커플러 측에 빔 확대를 가지고, (ASE 감소 또는 제거를 위해 사용가능한) 네트 디스퍼전을 산출하기 위한 방향인 빔 확대 프리즘(146, 148)을 가진, 예컨대, 도 2에 예시의 방법으로 도시된 바와 같은, 링 파워 오실레이터 캐비티는 다수의 뛰어난 장점을 가지는데, 예컨대, 시드 에너지의 매우 효율적인 사용을 가능하게 하는 것, 높은 파워 및 매우 짧은 명목상의, 특히 193nm 이하의 중심 파장에 대하여 보호 코팅에 대한 필요성을 제거하는 것, ASE 비율을 줄이는데 도움울 주는 캐비티 내의 디스퍼전, 및, 예컨대, 기존의 레이저 시스템(빔 스플리터(76, 78), 및 미러(90)) 상의 본 출원인의 양수인의 OPuS에서 수행되는 바와 같이, 요구되는 코팅되었든 되지 않았든, 시드 주입 메카니즘의 출력 커플러 부분(162), 및 시드 주입 메카니즘의 최대 반사 미러("Rmax") 부분(164)을 형성하는 광학 부재 상의 수용가능한 에너지 밀도를 포함한다. 또한, 이러한 배열은, OPuS(86)로 들어가는 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100) 앞에 필요한 빔 확대 기능을 수행할 수 있고, 추가(140 및 150)를 가진 챔버(144)는, 예컨대, 기존의 윈도우 마운팅 어셈블리의 위치에, 두 개 의 "스노트"(140, 150)를 추가함으로써, 본 출원인의 양수인의 기존의 챔버, 예컨대, XLA 모델 챔버에서 용이하게 생성될 수 있다. 이것은, 예컨대, 도 23에 부분적으로 개략적으로 더욱 상세하게 도시되어 있다.
또한, 예컨대, 스노트(140, 150)를 포함한, 챔버 내의 모든 광학 부재는 챔버 먼지의 소스로부터 더 제거될 수 있다. 이러한 구성은 또한, 현재의 XLA 광학 부재 베이 내에 피팅되게 할 수 있다.
본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 예컨대, 도 12 및 13에 도시된 바와 같은, 링 캐비티는, 예컨대, 입/출력 커플러 빔 스플리터(262)로부터, 빔 리버서(270)로, 그리고 다시 빔 스플리터(262)로, 트래버싱하기 위한 비교적 긴 왕복 트립 시간, 예컨대, 대략 7ns와 함께 사용될 수 있다. 또한, 물론, 특히 광대역 실시예에서는 물론, 라인 내로우드 실시예에서, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 전형적인 1-3mJ MO 출력을 사용하는 것은 증폭 스테이지의 평균 파워 출력을, 예컨대, 현재의 XLA-XXX 레이저 시스템 보다 크게 증가시킨다.
낮은 MO 챔버 압력은 다수의 더 긴 챔버 수명의 이점을 가진다.
서바이브 높은 로우 파워를, 예컨대, 200W 범위로, 단순화 하기 위한 방법을 고려하기 보다는, 대신 본 출원인은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 풀 반복률에서, 예컨대, 4kHz 내지 6kHz 사이 및 그 이상에서 오퍼레이팅하면서, 고안된 구성의 에너지 안정성, 포인팅 안정성, 프로파일 안정성, 및 ASE 안정성을 개선하는데 관심을 가진다.
지금부터 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 엘리먼트와 함께, 챔버 입/출력 윈도우(94) 및, 예컨대, 빔(64)을 챔버 확장(150) 내의 빔 리버서(70)로의 한 경로(74)로 컨택하고 스티어링하고 디스퍼징하고, 입/출력 커플러의 부분 반사 미러(162)로 반환할 수 있는, 예컨대, 빔 확장 및 퍼짐 프리즘(172, 및 174)을 갖춘 빔 확장 및 퍼짐 광학 부재(170)와 함께 배열된 주입 시딩 커플러 메카니즘(160)을 포함할 수 있는 링 파워 증폭 스테이지 레이저 시스템(400)이 블록 다이어그램 형태로 부분적으로 개략적으로 도시되어 있다. 배플(190 및 192)은 각각 후방 스노트(150) 및 전방 스노트(140) 내의 광학 부재를, 예컨대, 챔버(144) 내에서 순환하는 먼지로부터 보호할 수 있다.
도 4에서, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 유사 시스템(A10)은, 예컨대, 배플(190, 192)과 함께, 순환하는 먼지로부터 전방의 입/출력 윈도우(194) 및 후방 윈도우(196)를, 각각, 보호하기 위해, 조절된 스노트(140, 150)를 통합할 수 있는, 챔버(14A)의 외부에, 예컨대, 빔 리터너/리버서(170)를 포함할 수 있다. 본 실시예는 광 캐비티의 원하지 않는 편광을 반사함으로써, 예컨대, 원하는 편광을 클리어링할 목적으로, 예컨대, 블루스터 웨지(420 및 430)를 포함할 수 있다.
도 5는 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지가, 예컨대, 편광 빔 스플리터(336), 반파판(338), 및 출력 커플러(340)의 사용에 의해 셋업된 시스템(330)을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 부분적으로 도시한다. 동작에 있어서, 시드 레이저(334)는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 펄스 빔(62)을 빔 스플리터(336)고 피딩하고, 링 캐비티는 단일 최대 반사 후방 미러(243) 및, 예컨대, 부분 반사 출력 커플(340)과 함께 셋업된다.
이와 유사하게, 링 캐비티는 도 6에 도시된 바와 같이, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 출력 커플러(410)와 후방 캐비티 미러(412) 사이에 셋업될 수 있다.
예컨대, 도 9-11, 및 14에 블록 다이어그램 포맷으로 개략적으로 부분적으로 도시된 바와 같이, MO로부터의 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스를 파워 증폭 스테이지에 연결하기 위한 다수의 가능한 방법이 존재한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 예컨대, 부분 반사 입력 연결된 오실레이터 증폭 스테이지 또는 파워 재생적 증폭기(200)는 챔버(202), 및, 예컨대, 오실레이터 챔버로의 입력 커플러로서 부분 반사 광학 부재(204)를, 전방의 부분 반사 광학 부재 출력 커플러(206)와 함께, 포함할 수 있다. 그 동작에 있어서, MO 출력(62)은, 예컨대, 명료한 설명의 목적으로, 링 오실레이터가 아니라, 보통의 오실레이터인 것으로 도시된, 캐비티(200)로 들어가고, 오실레이션이 당 분야에서 잘 이해되는 바와 같이 레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(100)의 충분한 펄스가 출력 커플러를 떠나게 할 때까지, 입구 부분 반사 광학 부재(204)와 출력 커플러 부분 반사 광학 부재(206)에 의해 형성된 캐비티 내에서 오실레이션한다.
도 10에 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 부분적으로 도시된, 링 파워 증폭 스테이지를 형성하는 편광 입력 연결된 오실레이터(220)는, 예컨대, 챔버(210), 편광 빔 스플리터(212), 쿼터 파 플레이트(214), 후방 최대 반사 미러, 및 출력 커플러(216)를 포함할 수 있다. 그 동작에 있어서, 오실레이터 캐비티를 위한 최대 반사 미러(218) 및 출력 커플러(216)는 편의상, 링 오실레이터가 아니라, 일반적인 오실레이터로 도시된, 도 2의 것과 유사하다. 편극 빔 스플리터 및 쿼터 파 플레이트(214)는 예컨대, 증폭 스테이지로부터 MO를 격리하는 역할을 한다. 입력된 빔(62)은, 예컨대, 순환적으로 편광된 캐비티 내로 빔(62)을 전송하고, 출력 커플러(216)로부터의 리턴 빔을 편광 빔 스플리터(212)에 의해 전송된 편광으로 변환하는 쿼터 파 플레이트(214)와 함께, 캐비티 내로 빔 스플리터(212)에 의해 반사된 편광이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 예컨대, 챔버(232)가, 예컨대, 일렉트로-광 스위치, 예컨대, 오실레이터이 선택된 포인트에 대하여 빌딩되게 하기 위한 스위치로서 동작하는, Q 스위치(236)와 함께, 예컨대, 최대 반사 미러(240) 및 윈도우(238)에 의해, 형성된 캐비티 내에 포함될 수 있고, Q 스위치는 레이저 시스템 출력 레이저 펄스 빔(100) 펄스가 방출되게 하도록 활성화되는 스위칭되는 입/출력 커플러 연결된 오실레이터(230)가 블록 다이어그램 포맷으로 개략적으로 부분적으로 도시되어 있다.
도 12에 개략적으로 부분적인 블록 다이어그램 형태로 도시되어 있는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 멀티-경로 재생적 링 오실레이터 레이저 시스템(250)은, 예컨대, 증폭기 챔버(252), 및 시드 레이저(254)를 포함할 수 있고, 시스템(250)은 또한 입/출력 커플러, 예컨대, 주입 시드 입/출력 커플러 메카니즘(260)을 포함할 수 있다. 입/출력 커플러(260)는, 예컨대, 그것의 레이저 장비와 함께 판매되는 출원인의 양수인의 OPuSs에 의해 현재 사용되는 타입의 빔 스플리터일 수 있는, 부분 반사 미러(262)를 포함할 수 있다. 시스템(250)은 또한, MO 빔(62)을, 예컨대, 제1최대 반사 미러(272), 및 제2최대 반사 미러(274)를 포함할 수 있는 빔 리버서/리터너(270)로부터 제2패스 빔(278)으로서 출력 커플러(262)로 반환될 수 있는 패스 빔(276)으로서 캐비티의 전극 영역으로 스티어링하기 위해, 예컨대, 최대 반사 광학 부재(264)를 포함할 수 있다.
도 13은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 보타이 구성 형태인 멀티-경로 재생적 링 파워 증폭 스테이지 레이저 시스템(280)을 개략적으로 부분적으로 블록 다이어그램 형태로 도시하고, 이것은, 예컨대, 챔버(282), 시드 레이저(284), 주입 시드 메카니즘(260), 및 빔 리버서/리터너(270)를 포함할 수 있고, 주입 시드 메카니즘(260) 및 빔 리버서/리터너(270)는, 예컨대, 전극 사이의 가스 반정에 의해 이득 매체를 생성하는 (도시되지 않은) 연극의 가로 및 세로 중심선 축의 교차점 또는 그 부근에서, 그러므로, 이득 매체의 가로 및 세로 축 교차점에서, 예컨대, 입력 경로 빔(286), 및 출력 경로 빔(288)의 교차에 영향을 주도록 구성될(각을 이룰) 수 있다. 두 경로 사이의 각이 거의 지각할 수 없을 정도로 작은 실시예에서, 사실상 빔(286, 288)은 그 중 하나가, 예컨대, 빔(288)이, 또한, 레이저 시스템의 빔(100)의 광 축을 형성할 수 있는, 전극 사이에 형성된 방전의 세로 중심선 축과 함께 거의 정렬된다. 본 출원의 적용가능한 도면에 일부 및 개략적으로 도시된 바와 같이, 빔 경로, 예컨대, 도 13에 도시된 (286, 288)은 전극의 세로 중심축을 따라 뻗어 있고, 또는 그 세로 중심축이 식별될 수 없는 측면도로부터 볼 수 있다. 그러나, 실제로, 한 경로는 다른 축과 매우 약간 오배열되어 있고, 다른 경로는 본질적으로 이러한 배열이 광학적으로 달성가능하도록, 그리고, 이러한 레이저 시스템의 광 트레인을 위해 허용되는 허용공차 내에 있도록 배열된다.
도 15는, 예컨대, MO 출력 레이저 광 펄스 빔(62)이 링 파워 증폭 스테이지 챔버(282) 위에(도면 평면에 수직인 방향으로) 설치된 MO로부터 들어오는, 도 13에 도시된 바와 같은, 실시예(280)의 평면도를 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 또한, 도 16은 도 13 및 15의 장치(280)의 측면도를 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 터닝 미러 최대 반사기(430)는 MO 레이저 출력 광 펄스 빔을, 예컨대, 시드 주입 메카니즘(260) 및 출력 커플러를 갖춘 가스방전 레이저 오실레이터의 공지된 바와 같이, 통상의 오실레이터 캐비티 출력 커플러로 역할하는 광학 부재(262)를 통해 이머징하는 레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(100)을 형성하기 위해 (도 16에 도시되지 않은) 후방 미러 빔 리터너/반사기(270) 및 주입 시드 메카니즘(270) 입/출력 커플러 부분 반사 미러(262)에 의해 형성된 오실레이션 공진 캐비티(424)로의 교차된(보타이) 경로(276, 278)로 터닝시킨다. 도 15 및 16에서 알 수 있는 바와 같이, MO 출력 빔(62)은, 또한, 시스템 출력 빔(100)의 리버스 커플링이 MO로 돌아가는 것을 방지하는, 시스템 출력 빔(100)의 축에 대하여, 한 방향으로부터 캐비티 출력 커플러를 형성하는 부분 반사 미러(262)를 통해 링 파워 증폭 스테이지 오실레이션 캐비티로 들어간다.
도 17은, 예컨대, 단일 최대 반사 후방 캐비티 미러(310)를 갖춘, 보타이 구조의 형태로, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 다중-경로 재생 링 오실레이터 레이저 시스템(300)을 갖춘, 단일 후방 미러 캐비티(300)에 대한 입/출력 커플링 스킴을 부분적인 블록 다이어그램 포맷으로 개략적으로 도시한다. 그 동작에 있어서, MO 레이저 입/출력 커플러, 예컨대, 직교 시드 주입 메카니즘(160)은 MO 레이저 출력 광 펄스 빔(62)을, 예컨대, 제1경로(76) 및 제2경로(78)를 갖춘 "하프" 보타이 구성을 형성하기 위해, 예컨대, 단일 최대 반사 미러(310)의 후방에 형성된 캐비티로 다이렉팅할 수 있다.
지금부터 도 8을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 편광 빔 스플리터(322) 및 최대 반사 후방 캐비티 미러(324)가 쿼터파 플레이트(326) 및 출력 커플러(328)와 함께 사용될 수 있는, 출원인이 OPuS 효과 캐비티(320)라 부르는 것이 도시되어 있다. 시스템(320)은, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 광 엘리먼트(322 및 324)의 약간의 오배열에 의해, 예컨대, 오배열에 의해 발생된, 후방 미러(324)와 출력 커플러(328) 사이에 형성된 오실레이터 캐비티 내에 생성된 다중 경로를 가질 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 직교 시드 주입 메카니즘은 광학 부재(350)의 세로길이를 따른 단면으로, 개략적으로 도 18에 도시되어 있는, 광 엘리먼트(350)와 같은, 직교 주입 시딩 광학 부재를 포함할 수 있다. 광 엘리먼트(350)는 예컨대, CaF2, 예컨대, 코팅되지 않은 CaF2로 구성될 수 있고, 예컨대, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 외부 입/출력 인터페이스 면(352), 내부 전반사 면(354), 및 내부 입/출력 인터페이스 면(356)을 포함할 수 있다. 그 동작에 있어서, 광학 분야의 당업자들이 이해하는 바와 같이, MO 레이저 출력 광 펄스 빔(62)은 예컨대, 대략 70°의 입사각으로, 외부 입/출력 인터페이스 면(352)에 의해 수신될 때 입사될 수 있고, 광학 부재(350) 내에서 빔(62`)로서 내부 전반사 면(354)으로 굴절되고, 내부 전반사 면(354)은 빔(62`)을 내부 입/출력 인터페이스 면(356)으로 빔(62``)으로서 내부 전반사시키기 위한 각도이고, 빔(62``)은 다시, 예컨대, 제1경로(76)를 따라, 예컨대, 이득 매체를 통과한 후, 예컨대, (도 18에 도시되지 않은) 빔 리서버로부터 반사된 후, 챔버의 내부의 레이징 가스 이득 환경의 입구로 빔(78)로서 굴절되고, 빔(78`)로서 광학 부재(350) 내로 굴절되고, 외부 입/출력 인터페이스 면(352)을 통해, 레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(100)으로서 광학 부재(350)를 빠져나간다. (도 18에 도시되지 않은) 빔 리버서를 가진, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 빔(76, 78)은, 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이, 또는 도 12에 도시되지 않은 바와 같이 교차할 수 있다. 빔(78`)은 또한 내부 전반사 면(354)으로 빔(78``)로서 부분 반사할 것이고, 부분 반사된 부분은 광학 부재(350)가 유도된 방출이 순차적인 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100)을 형성할 만큼 충분한 오실레이션이 발생할 때까지 출력 커플로서 역할하도록, 빔(62``) 및 빔(76)이 될 것임이 이해될 것이다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 개략적으로 그 세로축에 대한 단면으로 도 19에 도시된, 다른 버전의 시드 주입 광학 부재(360)는, 예컨대, 입/출력 인터페이스 면(362), 내부 전반사 면(364), 및 내부 입/출력 인터페이스 면(366)을 포함할 수 있다. 그 동작에 있어서, MO로부터의 빔(62)은 외부 입/출력 인터페이스 면(362)에 입사되고, 광학 부재(360) 내에서 내부 전반사 면(364)으로 빔(62`)로서 굴절되고, 내부 입/출력 인터페이스 면(366)으로 빔(62``)으로서 반사되고, 레이징 매체 환경의 가스에서 빠져나가고, 다시 빔(76)으로 굴절된다. (도 19에 도시되지 않은) 빔 리버서로부터 리턴한 후, 빔(78)은 광학 부재(360)에서 빔(78`)으로 굴절하고, 외부 입/출력 면(362)을 통해 레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(100)으로서 전송된다. 또한, 레이저 분야의 당업자들은 도 18의 실시예에서와 마찬가지로, 빔(78`)이 내부 전반사 면(364)에서 빔(78``)(62`)로서 부분 반사할 것이고, 부분 반사된 부분은 광학 부재(360)가 유도된 방출이 순차적인 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100)을 형성할 만큼 충분한 오실레이션이 발생할 때까지 출력 커플로서 역할하도록, 다시 빔(62``) 및 빔(76)이 될 것임이 이해될 것이다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 다양한 빔 리터너/리버서(370)가 도 20-22에 개략적으로 도시된 바와 같이, 사용될 수 있다. 도 20의 광학 부재(370)는, 예컨대, 입/출력 면(372), 제1내부 전반사 면(374), 제2내부 전반사 면(376), 및 제3내부 전반사 면(378)을 통합할 수 있고, 그 동작에 있어서, 제1방향으로 이득 매체를 통과하는 빔(76)이 면(372)에 입사되고, 면(374, 376, 및 378)에 의해 반사되고, 입/출력 인터페이스 면(372)에서 광학 부재(370)를 빠져나가고, 빔(78)은 제2방향으로 이득 매체를 통과한다. 유사한 빔 리버서(380)는 도 12 및 22에 개략적으로 단면으로 도시되어 있고, 각각의 광학 부재(380 및 390)에 단 두 개의 내부 전반사 면(384, 386, 및 394, 396)이 존재한다.
광 분야의 당업자들은 3개의 내부 반사를 가진, 또는 3개의 미러 배열을 가진, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA 모델 레이저 시스템에서 현재 사용되는 바와 같이, 입력 빔(76)과 출력 빔(78)은 효과적으로 배열될 것이고, 평행이며, 그 관계가 도 20의 도면 평면에 수직인 축에 대한, 광학 부재, 예컨대, 광학 부재(370)의 회전과 함께 변하지 않을 것임을 이해할 것이다. 도 21 및 22의 각각의 리버서(380, 390)에 대하여, 짝수개의 내부 반사, 예컨대, 두 개의 내부 반사는 빔(76, 78)이 도 21 및22의 도면 평면에 다양한 각도 관계를 가지는 것을 가능하게 한다.
광 분야의 당업자들은 본 명세서 언급된 시드 주입 메카니즘, 및 빔 리버서/리터너의 다양한 조합이, 예컨대, 도 2, 3, 4에 도시된 바와 같이, 또는 예컨대, 도 12에 도시된 바와 달리 교차한, 예컨대, 경로(76, 87) 상의 빔을 얻기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 이러한 광학 부재의 조정은, 예컨대, 레이징 이득 매체의 길이에 대하여, 예컨대, 이득 매체 여기 전극 사이의 방전 동안 레이징 가스 이득 매체의 세로축 및/또는 수직 축을 따라, 경로, 예컨대, (76, 78)에 대한 교점의 선택이 가능할 것임이 이해될 것이다. 이것은 최종 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스의 파라미터, 예컨대, 에너지, 에너지 안정도 등을 바꾸기 위해 사용될 수 있다.
지금부터 도 23을 참조하면, 다양한 버전의, 예컨대, 도 2, 3, 및 4에 개략적으로 도시된, 스노트(140)가 도시되어 있다. 스노트(140)는, 예컨대, 외부 마운팅 플레이트(550), 및 하우징 플레이트(552)와 함께 기계가공된, 또는 그렇지 않으면 하우징 플레이트(552)에 고정된, 하우징 벽(554)을 포함할 수 있는 윈도우 하우징(550)을 포함할 수 있다. 또한, 윈도우 마운팅 플레이트(556)가 도시되어 있다. 개략적으로 도시되어 있는, 이러한 윈도우 하우징(550)은, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템에서 현재 사용되는 윈도우 하우징과 유사할 수 있고, 스노트(140)의 레이저 측에, 도 23에 도시된 바와 같은, 레이저 엔드 플레이트(570)와 유사한, (명료함을 위해 도시되지 않은) 윈도우 하우징 엔드 플레이트를 포함할 수 있다. 도시되지 않은 윈도우 마운팅 레이저 엔드 플레이트는 윈도우 마운팅 플레이트(556)의 포인트에 있을 수 있다. 이와 유사하게, 스노트(140)는 스노트(140)의 나머지 부분에 윈도우 하우징(550)을 부착하기 위해 엔드 플레이트(552)와 유사한 (명료함을 위해 도시되지 않은) 윈도우 엔드 플레이트를 포함할 수 있다. 레이저 챔버 엔드 마운팅 플레이트(568)는 레이저 챔버, 예컨대, 도 2의 (144)에, 마운팅 볼트(574)에 의해 고정될 수 있고, 그를 통해 빔, 예컨대, (76)이 챔버(144)로 들어가고, 빔(78)이 챔버(144)로 리턴하는 조리개(572)를 가질 수 있다.
도 23에 개략적으로 부분적인 블록 다이어그램 형태로 도시된 바와 같이, 예컨대, 확대 프리즘(146) 및 빔 확대 프리즘(148)을 포함한, 빔 확대기(142)는도 23의 절단방향에 개략적으로 도시된 바와 같이, 스노트(140) 내에 설치될 수 있다. 적어도 하나의 프리즘(146, 148)은 다른 것에 대하여 하나의 이동을 위해 (도시되지 않은) 마운트 상에 마운팅될 수 있다. 이것은 프리즘(142) 및 또한 다른 광학 부재, 예컨대, (도 23에 도시되지 않은) 직교 시드 주입 메카니즘, 및/또는 (도 23에 도시되지 않은) 빔 리터너/리버서에 상대적인 그것의 위치를 변경하기 위해, 샤프트(582)의 축 상에 프리즘(148)의 회전을 위한, 액츄에이터 샤프트(582)에 의해, 각각의 적어도 하나의 프리즘, 예컨대, 프리즘(148)에 연결된, 예컨대, 컨트롤러(600)에 의해, 예컨대, 액츄에이터(580), 예컨대, 스텝퍼 모터, 또는 하나 이상의 상기 참조된 특허 또는 동시계류중인 출원에 참조된 바와 같은 레이저 시스템 광 위치 컨트롤 분야에 공지된, 다른 적합한 액츄에이터에 의해 컨트롤될 수 있다.
예컨대, 도 13 및 도 15에 개략적으로 부분적으로 블록 다이어그램 형태로 도시된 것과 유사하게, 빔 리버서/리터너(270) 및/또는 시드 입/출력 커플링 광학 부재(260)는 각각 컨트롤 신호 라인(592 및 596)에 의해 컨트롤러(600)에 연결된 액츄에이터(590, 594)와 함께, 빔 리터너/리버스를 위한 액츄에이터(590), 및 입력 출력 광학 부재, 예컨대, 직교 시드 주입 메카니즘(260)을 위한 액츄에이터(590)를 컨트롤 하는 컨트롤러(600)에 의해 컨트롤될 수 있다.
예컨대, 출력 커플러 시드 레이저 커플링, 예컨대, 시드 주입 메카니즘을 갖춘 링 캐비티는 아마도 매우 복잡한 구성이지만, 시드 레이저 에너지의 사용을 매우 효과적으로 만든다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 시드 레이저 입/출력 커플링을 위한, 최대 반사 미러의 범위는, 예컨대, 출원인의 양수인의 ArF 193nm LNM에서 사용되는 바와 같은, 예컨대, 대략 사각 45도 Rmax에서 대략 사각 30도 Rmax까지 사용될 수 있다. P-편광에 대한 반사율은 45도에서 대략 85%만이다.
예컨대, ASE로 인해, s-편광의 감쇄가 요구될 수 있는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 그것은 파워 증폭 스테이지 캐비티 내 또는 내로 블루스터 반사 및 부분 반사기의 삽입을 통해 달성될 수 있다.
MOPO 에너지 vs. 증폭 스테이지 타이밍은 상이한 값의 시드 레이저 에너지, ArF 챔버 가스 혼합, 출력 커플러의 퍼센트 반사율(캐비티 Q), 및 시드 레이저 펄스 기간에서 실험되었고, 그 결과는 도 7에 대하여 서술된 바와 같다. 시드 펄스의 최대 강도는 초기의, 매우 낮은 레벨의, 증폭 스테이지의 형광 동안 발생하는 것으로 관측되었다. 이것은 매우 낮은 레벨의 형광(및 그러므로 이득)이 MOPO 출력에서 관찰된 바와 같이, 시드 광에 의해 강화되는 것으로 믿어진다. 예컨대, 증폭 스테이지 파이어링 전 대략 20ns 가량 빠르거나 느린 시드의 타이밍의 조절은, 예컨대, "프리모달" 광자가 증폭 스테이지에서 생성될 때를 지시하는, 약한 라인 출력에 증가를 이끌 수 있다.
ASE vs. MO-PO 타이밍은 상이한 값의 시드 레이저 에너지, ArF 챔버가스 혼합, 출력 커플러의 퍼센트 반사율(캐비티 Q), 및시드 레이저 펄스 기간에 대하여 실험되었고, 또한 도 7에 관하여 서술된 결과를 가진다.
또한, 포워딩 에너지와 시드 에너지 사이의 관계가 실험되었고, 예컨대, 도 24 및 25에 도시된 결과를 가진다. 이 실험은 MO 내의 레이징 매체 내의 방전과 링 파워 증폭 스테이지에서 레이징 매체 내의 방전의 최적 타이밍을 고려하기 위해 수행되었다.
도 24에서, 곡선(610)은 포워드 에너지 값을 나타내고, 곡선(612)은 백워드 에너지 값을 나타내고, 사각 데이터 포인트는 P90+P70 필터와의 오퍼레이션을 나타내고, 재배열은 도 25에 도시된 바와 같은 결과를 가진 부분 반사기의 삽입 후 수행된다.
ASE는 MOPO 설계와 큰 관계가 있을 수 있다. 부적합한 타이밍은 ASE를 증가시킬 수 있고, MO 및 파워 증폭 스테이지가 본질적으로 오직 광대역(ASE) 레이징만이, 방전이 파워 증폭 스테이지의 전극 사이에 발생할 때 레이징할 오실레이터인, 파워 증폭 스테이지에서 발생하도록 미스-타이밍된 때, ASE만의 발생을 포함한다. 시드 빔이 광 배열에 따라 고정 횟수만큼 증폭 스테이지를 통과하는, 본 출원인의 양수인의 XLA-XXX와 같은, 파워 증폭기와 달리, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 시스템에서, 시드 레이저 펄스가 증폭을 위해 존재하든 하지않든, 증폭된 자발적 방출(ASE) 레이징이 발생한다. 증폭 캐비티 광학 부재로부터의 후방산란은 기생 레이저 캐비티를 형성할 수 있다. 몇몇 증폭기 캐비티 광학 부재는 증폭기와 MO사이에 의도하지 않은 레이저 캐비티를 형성할 수 있다. 그러므로, 원치않는 레이징을 감소시키거나 효과적으로 제거하는 제한 아래로 ASE를 유지하기 위해, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 세심한 타이밍 컨트롤이 사용된다.
ASE 측정은 중간 및 작은 시드 입력 에너지로 수행될 수 있다. 예를 들어, 중간 에너지, 예컨대, 대략 950V의 방전 전압 Vco, 및 38/380, 플루오르 부분압/전체 부분압의 증폭 스테이지 가스 충진을 가진 대략 50μJ의 시드 에너지에 대하여, 대략 -10ns 및 +10ns 사이의 상대 타이밍과 함께, 최적의 ASE 비율은 대략 3×10-5임을 알 수 있다. 낮은 시드 에너지, 예컨대, 대략 5μJ과 함께, 동일한 전압 및 충진과 함께, ASE 비율은 대략 -10ns 내지10ns의 상대 타이밍 사이에서 대략 6×10-4 아래로 유지된다.
적절한 ASE 성능을 유지하는 것은 (예컨대, 적합한 코팅/입사각 등을 사용하여) 원치않는 편광을 제거하기 위해 적절한 선택성을 가진 적합한 증폭 캐비티 광학 부재를 선택하는 것을 필요로 할 수 있고, 이는 원치않는 편광을 더 잘 억제할 수 있고, 예컨대, S-편광으로부터 ASE를 감소시킬 수 있다. 예컨대, 빔 확대 및 디스퍼징 프리즘과 함께 증폭 캐비티 내의 디스퍼전을 생성하는 것 또한 어떠한 ASE 명세사항이 선택되든지 간에 효과적으로 충분히 큰 이득에 기여하는 ASE 비율을 더 줄이기 위한 효과적인 방법으로서, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인에 의해 결정되었다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 이러한 아키텍처의 다른 피처의 더 우수한 장점, 예컨대, 낮은 시드 에너지, 높은 효율성, 에너지 안정도 등을 취하기 위해, 링 증폭기 내의 ASE를 감소시키기 위한 방법이 제안된다. 본 출원인은 그 방향으로 ASE를 증가시키고, 메인 방향으로 ASE를 줄이기 위해 메인 방사선 방향으로부터 반대 방향으로 진행하는 라인 내로우드 시드 방사선 보다 적어도 훨씬 더 넓은 몇몇 광대역을 도입할 것을 제안한다. 즉, 광대역 이득은 메인 방향 내의 ASE를 위한 사용가능한 이득을 줄이기 위해 링 주변의 반대 경로에서 사용될 것이다. 이것은, 예컨대, 시드 레이저의 형광을 링 파워 증폭 스테이지로 피딩함으로써, 광학 부재로부터의 시드 레이저 빔의 산란과 함께 달성될 수 있다. 그로 인해, 광대역 방출은 ASE에 대하여 사용가능한 이득을 고갈시키고, 메인 방사선 방향과 반대로 진행될 것이고, 메인 방향에서 광대역 방출을 줄인다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, MOPRO 구성 내의 링 파워 증폭 스테이지의 특성(예컨대, 전체 세츄레이션에서 또는 그 부근에서 링 파워 증폭 스테이지를 오퍼레이팅하는 것)과 함께, 각각의 MO 및증폭 이득 매체 챔버 내의 전극 사이의 전기방전의 파이어링의 매우 타이트하게 조절된 타이밍을 가진, 참조된 특허 또는 특허 출원 및 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템과 함께 판매되는, 상기 언급된 자성 스위치 시스템과 같은 솔리드 스테이트 펄스식 파워 시스템이, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA MOPA 레이저 시스템에서, 현재 달성가능한 바와 같이, 대략 두 배의 강도 안정도를 가진 레이저 출력 광 펄스 빔 펄스를 리소그래피 툴, 또는 LTPS 툴 등으로 전달하는 것이 가능함이 이해될 것이다.
도 26은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 에너지/강도 컨트롤 시스템(620)을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 블록 다이어그램 형태로 도시된 바와 같이, 에너지/강도 컨트롤러(620)는, 예컨대, 하나 이상의 상기 참조된 특허 또는 동시계류중인 출원에 서술되어 있고, 본 출원인의 양수인의 현재 레이저 시스템, 예컨대 XLA MOPA 구성의 레이저 시스템과 함께 판매되는 타입의 타이밍 및 에너지 컨트롤 모듈(622)에 의해 컨트롤될 수 있는, 상술된 바와 같은 자성 스위치 펄스식 파워 시스템과 같은, 솔리드 스테이트 펄스식 파워 시스템(624)을 포함할 수 있다. SSPPM(624)과 결합된 이러한 타이밍 및 에너지 컨트롤 모듈은, 예컨대, MO의 출력의 매우 미세한 펄스 투 펄스 에너지 컨트롤, 및 매우 미세한, 예컨대, 수 나노초 내의 MO(24) 내의 (도시되지 않은) 제1전극쌍, 및 제2전극쌍, 예컨대, 도 15 및 16에 도시된 바와 같은, 증폭 스테이지(144) 내의 전극(424) 사이의 전기방전의 파이어링의 상대 타이밍의 컨트롤이 가능하다. 이것은, 상기 참조된 특허 및 동시계류중인 출원에 상술된 바와 같이, 증폭 이득 매체의 시딩 등을 초기화하기 위해, 예컨대, 대역폭을 컨트롤하고, 또한 다른 전체 레이저 시스템 출력 광 펄스 빔 펄스 파라미터를 임팩트하기 위해, MO로부터의 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스의 일부분의 선택이 가능하다. 이것은, 세츄레이션에서 또는 그 부근에서, 예컨대, 세츄레이션의 대략 5-10% 범위 내에서 오퍼레이팅하는 링 파워 오실레이터와 결합하여, 시스템이, 예컨대, LTPS를 위한, 기존의 레이저 애닐링 광원 또는 본 출원인의 양수인의 XLA 레이저 시스템과 같은, 예컨대, 리소그래피 레이저 광원에서 현재 사용가능한 바와 같이, 대략 2배의 강도 안정도를 전달하는 것을 가능하게 한다.
도 31을 참조하면, 빔(1052) 상에 오퍼레이션을 위한 빔 믹서/플립퍼(1050)가 도시되어 있다(설명의 목적으로 상단 절반부는 흰색으로, 하단 절반부는 흑색으로 도시되어 있다). 아래에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 빔 믹서(1050)는 빔의 선택된 축을 따라 강도 대칭성을 개선하는, 빔의 강도 프로파일을 변경하고, 빔 코히어런시를 줄이기 위해, 또는 이 둘 모두를 위해 사용될 수 있다. 도시된 실시예에 대하여, 빔 믹서(1050)는 빔 스플리터(1054) 및 미러(1056a-c)를 포함한다.
도 31에 도시된 배열에 대하여, 빔(1052)은 그 빔의 일부는, 반사를 통해, 미러(1056a)를 향해, 다이렉팅되고, 그 나머지는 (예컨대, 실질적인 방향 변화없이) 빔 스플리터(1054)를 통해 전송되고, 출력 빔 경로(1070) 상의 빔 믹서(1050)를 빠져나가는, 빔 스플리터(1054)로 처음 입사된다. 제1셋업에서, 입사광의 대략 40 내지 60퍼센트, 예컨대, 50 퍼센트를 반사하는 빔 스플리터(1054)가 사용될 수 있다. 이러한 셋업에 대하여, 빔 스플리터(1054)로 최초 입사된 빔의 대략 50%는 미러(1056a)를 향해 다이렉팅된다. 빔 믹서(1050)에 대하여, 미러(1056a-c)는 전형적으로, 플랫한, 최대 반사 미러일 수 있다. 도 31에 도시된 바와 같이, 미러(1056a)는 빔 스플리터(1054)로부터 광을 대략 30도의 입사각으로 수신하기 위한 위치 및 방향일 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 미러(1056b)는 미러(1056a)로부터 반사된 광을 대략 30도의 입사각으로 수신하기 위한 위치 및 방향일 수 있고, 미러(1056c)는 미러(1056b)로부터 반사된 광을 대략 30도의 입사각으로 수신하기 위한 위치 및 방향일 수 있다.
도 31을 계속 참조하여, 미러(1056c)로부터 반사된 광은 대략 40-50도의 입사각으로 빔 스플리터(1054)로 입사되게 할 수 있다. 50퍼센트 반사율의 빔 스플리터에 대하여, 도시된 바와 같이, 미러(1056c)로부터의 광의 대략 절반은 출력 빔 경로(1070)로 반사되고, 미러(1056c)로부터의 광의 대략 절반은 빔 스플리터(1054)를 통해 미러(1056a)를 향한 빔 경로로 통과한다. 그러므로, 출력 빔 경로(1070)는 빔 스플리터(1054)를 통과한 초기 빔(1052)의 일부분, 및 빔 스플리터(1054)로부터 반사된 미러(1056c)로부터의 광의 일부분을 포함한 결합 빔을 포함한다. 이와 유사하게, 빔 스플리터(1054)에서 미러(1056a)로의 경로 상의 광은 빔 스플리터(1054)에 의해 반사된 초기 빔의 일부분, 및 빔 스플리터(1054)를 통해 전송된 미러(1056c)로부터의 광의 일부분을 포함한 결합 빔을 포함한다.
도 31에서 빔 믹서(1050)로 들어가는 빔은 장축(1058)을 형성하는 사각 단면을 가진 것으로 도시되어 있다. 이러한 타입의 빔은 한 방전 전극으로부터 다른 전극으로의 방향에 대응하는, 장축을 가진 엑시머 레이저에 의해 산출된 전형적인 레이저 빔이다. 전형적인 빔은 대략 3mm × 12mm의 치수를 가질 수 있다. 그러므로 엑시머 레이저의 출력에 대하여, 한 축, 예컨대, 장축(1058)의 강도 프로파일은 전형적으로 비대칭이고, 한편, 다른 축, 예컨대, 단축(즉, 장축(1058)에 수직인 축)의 강도 프로파일은 대략 가우시안이다. 도시된 빔 믹서(1050)는 높은 파워의 엑시머 방전 레이저의 대칭성을 개선하는데 특히 적합하지만. 이것은 다른 타입의 레이저 시스템과 결합하여, 그리고 다른 어플리케이션을 위해 사용될 수 있음을 이해해야 하고, 예를 들자면, 빔 믹서는 솔리드 스테이트 레이저에 의해 생성된 빔의 코히어런시를 줄이기 위해 사용될 수 있다.
도 31은 빔이 장축(1058)을 따라 제1에지(1060)로부터 제2에지(1062)로 뻗음을 도시한다. 도 31은 또한, 시작부(1064) 및 끝부(1066)를 가진 공간적 인버팅 경로를 형성하는 미러(1056a-c)를 도시한다. 도 31에 도시된 바와 같이, 인버팅 경로는 인버팅 경로의 시작부(1064)에서 제1빔 에지(1060) 부근 빔의 일부가 인버팅 경로의 끝부(1066)에서 제2빔 에지로 변환하는 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게, 도시된 믹서(1050)에 대하여, 미러(1056a)에 도달하는 빔의 '탑'에서의 광자는 빔의 "바닥"에서 변환하고 미러(1056c)를 떠난다. 인버팅 경로는 지연 경로를 구성하기 때문에, 펄스의 일부 시간적 스트레칭이 존재할 것이고, 이것은, 특히, 마스터 오실레이터/시드 레이저와 증폭 이득 매체, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지 사이의 코히어런스 부스팅 메카니즘을 가진 실시예에서, 유리할 수 있다. 시드 레이저와 증폭 이득 매체 사이의 펄스 스트레칭은 증폭 이득 매체의 펄스 출력을 다소 스트레칭할 수 있다. 이것은 또한 대략 1ns 정도의 길이로, 지연 경로를 최소화함으로써, 최소화될 수 있다. 다른 부분에 서술된 바와 같이, 적합한 지연 경로 시간 등을 가진, 빔 믹서(1050)는, 예컨대, 도 48에 대하여 서술된 바와 같이, 코히어런스 부스터 미니-OPuS를 형성할 수 있다.
빔 믹서(1050)는 도 1-6, 및 9-16에 도시된 것과 같은, MOPA 또는 (예컨대, 링 파워 증폭 스테이지를 갖춘) MOPRO 구성의 멀티-챔버 레이저 시스템의 시드 빔 레이저 부분과 증폭 레이저 부분 사이에 놓일 수 있다. 패시브 타입의, 다른 형태의 코히어런시 부스팅이, 예컨대, 상기 참조된, 2006년 6월 5일 출원된, "DEVICE AND METHOD TO STABILIZE BEAM SHAPE AND SYMMETRY FOR HIGH ENERGY PULSED LASER APPLICATIONS"란 제목의, 미국특허 출원번호 11/447,380, 2004년 6월 29일에 출원되었고, 공개번호 20050286599로 2005년 12월 29일에 공개된, "METHOD AND APPARATUS FOR GAS DISCHARGE LASER OUTPUT LIGHT COHERENCY REDUCTION"이란 제목의, 미국특허 출원번호 10/881,533, 및 상기 참조된, 본 출원과 동일자에 출원된, "LASER SYSTEM"이란 제목의 미국특허 출원번호 에 서술된 바와 같은, MO 및 PA 사이에 사용될 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같은, 더 어두운 그리고 더 밝은 입력 빔은 개별 소스로부터의 빔이 분리될 수 있고, 공간적으로 분리될 수 있고, 빔 믹서(1050)는 단일 빔을 위한 코히어런시 부스터로서 사용되는 것을 대신하여, 또는 그에 부가하는 역할을 할 수 있다.
당업자들은 본 명세서에 빔 믹서, 코히어런스 부스터, 또는 이 둘 모두를 포함한 지연 경로의 몇 가지 가능한 실시예가 도시되어 있으나, 예컨대, 이미징 미러를 가지거나, 이미지 미러를 가지지 않은, 또는 둘이 혼합된, 빔 지연, 플립핑, 및/또는 믹싱 기능을 수행하는, 광 지연 경로가 채용될 수 있음을 명시하지는 않았고, 최소한의 (딸 펄스를 포함한) 빔 펄스가 메인 펄스와 다른 딸 펄스에 대하여 플립핑/믹싱(또는 모두)됨이 이해될 것이다.
당업자들은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라 본 명세서에 개시된 바와 같이, 본 출원인이 스캐너 제조자 및 반도체 제조 엔드 유저로부터 모두의 고객 요구를 만족할 시킬 수 있었고, 전통적으로 기대되는 파워 및 대역폭 개선을 훨씬 능가하는, 예컨대, ArF 광원을 광원 공급자에게 제공하여 왔음이 이해될 것이다. 예를 들어, ArF는 현재, 예컨대, 비용 민감 제품의 대량 생산에 사용되고 있고, 성숙된 기술인 KrF에서 역사적으로 요구되었던 것처럼 ArF에 대한 오퍼레이션 비용, 및 소모재 비용의 동등한 감소를 산업적으로 기대하기 때문에, 추가적인 CoC 개선이 요구된다. 또한, 에너지 안정도 개선, 예컨대, 낮은 K1 리소그래피 기술의 진보와 함께 더 커지는, 강도에 대한 임계 치수 변동 민감도,이 개시된 발명에 의해 달성된다. 이중 노출은, 예컨대, 오버레이와 강도 컨트롤 사이의 트레이트 오프로 간주된다. 광 마스크없는 리소그래피는 개시된 본 발명의 실시예의 형태에 의해 개선된, 단일 펄스 노출 컨트롤을 필요로 할 것이다.
에너지 안정도 향상에 관하여, 'Cymer' XLA 광원은, 예컨대, 두 경로 PA 증폭을 가진, MOPA 구성의 PA에 세츄레이션 효과를 사용함으로써, 에너지 안정도의 상당한 개선을 이끌었다. XLA에 대한 Eout vs. Ein 슬로프는 대략 1/3이다. MO 에너지 불안정도는 이러한 Pa를 통과할 때 3분의 1로 감소된다. 그러나, PA를 통해 3X 향상에도 불구하고, MOPA 시스템 에너지 안정도는, 예컨대, MO 에너지 불안정도에 의해 크게 임팩트된다. MO 및 PA 영향은 거의 동일하다. 전압 조절, 타이밍 지터, 및 MO 포인팅 지터와 같은 다른 영향은 상대적으로 더 작지만, 무시할 수는 없다. PA 에너지 안정도 성능은 전형적인 광대역 오실레이터와 완전히 세츄레이션된 증폭기 사이에 속한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 재순환 링 구조, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지는 훨씬 더 강한 세츄레이션 영역에서 오퍼레이팅한다. 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지를 갖춘, 시드 레이저/증폭 이득 매체 시스템에 대한 Eout vs. Ein의 슬로프는 본 출원인의 종업원에 의해 0.059로 측정되었다. MO 에너지 불안정성은, 예컨대, 재순환 링 오실레이터, 예컨대, 파워 링 증폭 스테이지를 통과할 때, 17분의 1로 감소될 수 있다.
재순환 링 구조와 함께 증폭 스테이지 에너지 안정도는 완전히 새츄레이션된 증폭기의 특성을 나타낼 것이다. 본 출원인은 에너지 안정도의 대략 1.5-2X 향상을 보기 위한 최소값을 예상한다.
Figure pat00001
당업자들은, 또한, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 링 파워 증폭 스테이지가 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 광학 부재는 캐비티 내 오실레이션 동안 4개의 경로에 대하여 두번 이상 오버래핑하는 보타이 또는 레이스 트랙을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 증폭 매체, 예컨대, 재생 또는 재순환 링 파워 증폭 스테이지의 특성은, 예컨대, 반 평면 내의 안정한 오실레이터, 또는 불안정한 오실레이터일 수 있는 평행 평면을 포함할 수 있다. 빔 리터너/빔 리버서는, 예컨대, 하나 이상의 광 엘리먼트에 의해 특정 레벨의 에너지 밀도에 노출 정도에 따라, 챔버 내부 또는 외부에 위치한, 복수의 미러, 또는 프리즘, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 원치않는 광, 예컨대, 대부분 ASE는 다양한 방법으로 제거될 수 있다, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지 내의 시드 레이저 펄스 빔의 오실레이션의 재생 경로로부터 마주한 방향으로 생성되는 것이 바람직하다.
예컨대, 브루스터 각 윈도우의 수직 방향에 대응하는, 증폭 스테이지 캐비티 내로 빔을 확장하는 것은, 또한 링 파워 오실레이터 캐비티 내의 광 엘리먼트를 보호하고, ASE를 줄이기 위해 광을 디스퍼싱하는 역할을 할 수 있다. 시드 주입 메카니즘의 출력 커플러 부분은, 예컨대, 원하는 (인-밴드) 주파수(또는 편광 또는 모두)에 대하여 대략 20%의 반사율을 가질 수 있다. 빔 확대는 또한, 복수의 프리즘과 함께 실행될 수 있는데, 그중 일부 하나 이상은 챔버 인클로저의 안쪽 그리고/또는 바깥쪽에 있을 수 있다. 즉, 하나 이상의 이러한 프리즘은 챔버 인클로저 안쪽에 있을 수 있고, 플루오르 함유 레이저 가스 혼합물에 노출되고, 적어도 하나는 또한 챔버 외부에 있을 수 있다.
지금부터 도 7을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 타이밍 및 컨트롤 알고리즘을 예시의 방법으로 나타내는 차트가 도시되어 있다. 이 차트는 시드 레이저 챔버와 증폭 스테에지, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지 내의 방전의 상이한 타이밍의 함수로서, 곡선(600)으로 레이저 시스템 출력 에너지를 도시하고, 예컨대, 복수 개의 명목상의 파장에 관한 링 경로 길이로 인해, 이득 매체, 즉, 본 출원인의 양수인이 전통적으로 파워 증폭기라 하는, 본 출원인의 MOPA XLA-XXX 모델 레이저 시스템에서의 PA를 통한 고정 개수의 경로와 다른 오실레이션이 존재하므로, 일부 구성에서 증폭 스테이지는 엄격하지 않게 말하자면, PA 가 아니라 PO임을 인지하여, 본 명세서에서 편의상 dtMOPO라 한다. 또한, dtMOPO의 함수로서 레이저 시스템의 증폭 스테이지 내에서 발생되는 ASE의 재생 곡선이 곡선(602)으로서 도시되어 있다. 또한, dtMOPO의 함수로서 레이저 시스템의 출력의 대역폭의 변화를 나타내는 곡선(604)이 도시되어 있다. 또한, ASE에 대한 선택된 한계가 곡선(606)으로서 도시되어 있다.
최소값에서 또는 그 주변의 ASE 곡선 상에 오퍼레이팅 포인트를 선택할 수 있고, 예컨대, 그 시스템이 오퍼레이팅하는 오퍼레이팅 곡선(602) 상의 포인트를 결정하기 위해, dtMOPA의 컨트롤 선택을 디더링함으로써, 그들을 오퍼레이팅함이 이해될 것이다. 예컨대, 레이저 시스템 출력 펄스 에너지 및 에너지 σ, 및 관련된 강도 및 강도 σ 상수를 수용가능한 허용공차 내로 유지하기 위해, 에너지 곡선의 비교적 평평한 윗부분 상에 출력 펄스 에너지를 유지하면서, ASET 곡선(602)의 최소값 주변에서 동작하기 위한 매우 작은 여유가 존재함을 알 수 있을 것이다. 도시된 바와 함께, 상술된 E 컨트롤을 간섭하지 않으면서, 일 범위의 대역폭으로부터 대역폭을 선택하기 위해 dtMOPO의 동시 사용이 가능하다.
이것은 사용된 시드 레이저의 특성에 관계없이, 즉 솔리드 스테이트 시드 또는 가스방전 레이저 시드 레이저 시스템이든 관계없이 달성될 수 있다. 그러나, 솔리드 스테이트 시드 레이저를 사용하면, 다양한 기술 중 하나가, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드 레이저 펌핑의 정도를 컨트롤함으로써, 시드 레이저의 대역폭을 선택(컨트롤)하기 위해 사용가능할 수 있다. 이러한 펌프 파워 컨트롤은, 예컨대, 대역폭을 선택하기 위해 레이징 임계값 위에 펌핑 파워를 둘 수 있다. 이러한 대역폭의 선택은 곡선(604)의 적절한 값을 시프트하거나 변화시킬 수 있지만, 레이저 시스템은 BW, 및 레이저 시스템의 출력 에너지를 도시된 에너지 곡선(600)의 평평한 윗부분에서 안정한, 그리고 더 일정한 또는 덜 일정한 값으로 유지하는 오퍼레이팅 포인트를 모두 선택하기 위해 dtMOPO를 사용하여, 여전히 상술된 E 및 BW 컨트롤의 타입에 따를 것이다. 또한 논-CW 솔리드 스테이트 시드 레이저를 사용하는 것이 가능하고, 출력 대역폭을 조절하는 것이 가능하다. 예를 들어, 마스터 오실레이터 캐비티(캐비티-Q)의 출력 커플러 반사율의 선택은 시드 레이저 시스템의 출력 대역폭을 조절할 수 있다. 시드 레이저 펄스의 펄스 타이밍은 또한 레이저 시스템의 전체 출력 대역폭을 컨트롤하기 위해 사용될 수 있다.
선택된 ASE 상한치 또는 dtMOPO 내의 변화와 함께 비교적 플랫하게 남아 있는 에너지 곡선의 부분의 영역 중 하나는 선택을 위해 사용가능한 대역폭의 범위를 제한할 수 있음을 도 7에서 알 수 있다. BW 곡선의 슬로프 및 위치는 또한 일정한 에너지 출력 및 최소 ASE를 모두 유지하기 위해 ASE 곡선 상의 사용가능한 오퍼레이팅 포인트에 영향을 주고, 또한, dtMOPO 오퍼레이팅 값의 선택의 사용에 의해 사용가능한 범위의 대역폭 내에서 대역폭을 선택함을 알 수 있다.
이와 유사하게, 가스방전 시드 레이저 내의 방전 펄스의 펄스 기간, 그 중에서 특히, 예컨대, 파면 컨트롤이 시드 레이저의 명목상의 대역폭을 선택하기 위해 사용될 수 있고, 그러므로, 또한 도 7에 예시의 방법으로 도시된 바와 같은 BW 곡선(604)의 슬로프 및/또는 위치에 영향을 준다는 것이 공지되어 있다.
지금부터 도 28을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 레이저 시스템 컨트롤러(620)가 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 컨트롤러(620)는 특정 명목상의 중심 파장을 선택하고, 동시에 본 명세서에서 상술된 범위까지의 대역폭을 내로우잉하기 위해, 공지된 바와 같이, 라인 내로우잉 모듈(624)과 연관될 수 있는, 공지된 타입의 XeCl, XeF, KrF, ArF, 또는 F2 등의 가스방전 레이저와 같은, 예컨대, 시드 레이저(622)를 포함한 레이저 시스템의 일부를 포함할 수 있다. 시드 레이저(622)는 출력 빔(626)의 작은 부분을, 예컨대, 중심 파장 및 대역폭을 측정하는, 특히, MO 에너지 검출기 및 웨이브미터를 포함할 수 있는 측정 유닛 측정 모듈(632)로 전환시키는 빔 스플리터(630)를 통과할 수 있는, 시드 레이저 출력 빔(626)을 산출할 수 있다.
그 다음, 출력 빔(626)은 (명목상의 중심 파장에 대하여) 최대 반사 미러(634)에 의해 시드 주입 메카니즘(636)으로 터닝될 수 있다. 시드 주입 메카니즘은, 예컨대, 부분 반사 광 엘리먼트(638), 및 최대 반사 광 엘리먼트(640)를 포함할 수 있고, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 두 개의 개별 엘리먼트 또는 단일 광학 부재일 수 있다. 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 시드 주입 메카니즘은, 시드 레이저 출력 펄스 빔(626)을 주입 경로(652)를 따른 링 파워 증폭 스테이지(650)와 같은, 증폭 이득 매체로 주입할 수 있다. 빔 스플리터(654)는 출력 빔(658)의 작은 일부를, 예컨대, 출력 에너지, 및 대역폭을 측정할 수 있는, 측정 유닛(656)으로 전환할 수 있다. 측정 유닛(642)은, 예컨대, 레이저 챔버(650) 내의 ASE를 측정할 수 있는 증폭 이득 매체 레이저(650)로 직접 연결된다.
프로세서(662)를 포함할 수 있는 컨트롤러(660)는 다양한 측정 유닛(632, 642, 및 656), 및 적합하다면 다른 유닛으로부터의 입력을 수신하고, 하나 이상의 상기 언급된 특허 및 동시 계류중인 출원에 참조된 컨트롤 알고리즘의 일부로서 그것을 사용하고, 또한, 선택된 ASE 제한에 의해 강제된 제한 내의 대역폭을 선택하고, 에너지 상수를 유지하면서, ASE 곡선의 최소값에서 또는 그 부근에서의 오퍼레이팅에 관하여 상술된 컨트롤 알고리즘을 통합한다. 또한, 하나 이상의 상기 참조된 특허 및 동시계류중인 출원에서 볼 수 있듯이, 컨트롤러(660)는 또한 시드 레이저의 출력 펄스의 생성, 및 증폭 이득 매체(짧게 dtMOPO) 내의 출력 펄스의 생성 타이밍을 컨트롤하고, 또한, 컨트롤 신호를 하나 이상의 상기 참조된 특허 및 동시계류중인 출원 및 본 명세서에 서술된 바와 같이, 예컨대, 파면 조정 또는 광 표면 조정에 의해, 대역폭을 컨트롤하기 위해, 라인 내로우잉 모듈에 제공한다.
지금부터 도 29를 참조하면, 시드 레이저(682)가 증폭 이득 매체 스테이지(650) 내의 증폭에 적합한 파장에 대하여, 시드 레이저(682)의 출력 파장을, 예컨대, 조절하기 위한, 연관된 주파수 변환기(684)를 갖춘, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드 레이저인 점을 제외하면, 도 28의 레이저 시스템(620)과 유사한 레이저 시스템(680)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 또한, 컨트롤러(660)는 상술한 바와 같이, 펌핑 파워를 조절함으로써, 시드 레이저 펄스의 생성 타이밍, 및 대역폭을 컨트롤하기 위해, 입력을 시드 레이저(682)에 제공할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 에지 광학 부재를 선택할 필요가 있을 수 있다, 즉, 사용되어야 하는 광학 부재는, 어려울 수 있는 그 에지에 모든 방법으로, 아마도 코팅된다. 이러한 광학 부재는 그 둘 사이의 거리에 따라, 도 2에 도시된, 일 버전의 시드 주입 메카니즘(160)을 함께 형성하는, 예컨대, 출력 커플러, 예컨대, 도 2에 도시된 (162)와 최대 반사기, 예컨대, 도 2에 도시된 (164) 사이에 필요할 수 있는데, 이는 너무 공간이 작기 때문에, 에지 광학 부재의 사용을 피할 수 없기 때문이다. 만약 그러하다면, 에지 광학 부재는, 예컨대, 그것이 OC 부(162)를 통과할 때 그 빠져나가는 빔의 레이 경로로 인해, Rmax이도록 선택되어야 한다. 코팅 스탠드포인트로부터, 그것이 더 적은 층을 가지므로, OC가 에지 광학 부재인 것이 바람직할 것이다. 그러나, 예컨대, 나가고 들어오는 링 파워 증폭 스테이지 빔 사이에 충분히 큰 공간이 제공된다면, 예컨대, 빔 확대기, 도 2에 도시된 (142), 예컨대, 프리즘(146, 148)에 의해 생성된 때, 에지 광학 부재의 사용을 피할 수 있는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 대안의 설계 본 출원인에 의해 선택되었고, 도 30에 예시의 방법으로 개략적으로 서술되어 있다. 예를 들어, 두 빔 사이의 5mm 간격은 임의의 에지 광학 부재의 사용을 피하기 충분한 조건을 만족시키기 위해 결정되었다.
도 30에 예시의 방법으로 도시된 바와 같은, 레이저 시스템, 예컨대, 도 2에 예시적인 방법으로 도시된 시스템(110)은, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지(144) 내의 마스터 오실레이터(22)의 출력 빔(62)을 증폭하기 위한 링 파워 증폭 스테이지(144)를 사용하여, 레이저 시스템 출력 펄스 빔(100)을 산출할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태의 예로서 더욱 상세하게 도시된, 빔 확대기/디스퍼서(142)는 제1확대/디스퍼전 프리즘(146a) 및 제2확대/디스퍼전 프리즘(146b), 및 제3프리즘(148)을 포함할 수 있다.
링 파워 증폭 스테이지 캐비티 내의 빔 확대 프리즘(146a, 146b, 및 148)의 구성에 관하여, 유사한 배열이 단일 프리즘, 또는 동일한 입사각 및 반사각을 가진 두 프리즘 상으로, 예컨대, 68.6°입사 및 28.1°반사에 의해 제공된, 4X 확대를 가진, 본 출원인의 양수인의 XLA-XXX 모델 레이저 시스템 내의 파워 증폭기("PA")의 출력에 빔 확대를 위해 제공될 수 있다. 이것은, 예컨대, 전체 프레넬 손실을 밸런싱하고 최소화하는, 역할을 할 수 있다. 반사 코팅, 예컨대, 안티-반사 코팅은 그들이 시스템 내에서 가장 높은 에너지 밀도를 경험할 것이기 때문에, 이들 표면 상에 회피될 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 빔 확대기/디스퍼서(160)는 다수의 장점, 예컨대, 더 낮은 비용, 및 ((도 30에 도시되지 않은) 빔 리버서와 함께 결합하여) 빔(72, 74) 및 시스템 출력 빔(100)을 더 잘 배열하고 그리고/또는 스티어링하기 위한 능력을 가진 스플릿 프리즘과 함께, 하나의 유사한 각의 프리즘이 피팅할 수 있는 위치에 피팅하도록, 도 30에 예시의 방법으로 도시된 바와 같이, 예컨대, 조절가능한, 예컨대, 33mm 빔 확대 프리즘일 수 있는, 작은 프리즘(146a 및 146b)으로 분리된 제1프리즘(146)과 함께 구현될 수 있다.
마스터 오실레이터 시드 빔(62)은 입/출력 커플러로서 역할하는, 빔 스플리터 부분 반사 광 엘리먼트(162)를 통해 시드 주입 메카니즘(160)으로 들어갈 수 있고, 빔(62a)으로서 Rmax(164)로, 빔(74a)으로서 수평 축으로 그 빔을 대략 ½x 만큼 축소시키는 역할을 하는 제1빔 확대 프리즘(146a)으로 반사된다(그것은 도 30에 도시된 도면의 평면으로 수직축으로 대략 10-11mm를 유지한다). 그 다음 빔(74b)은 제2빔 확대 프리즘(148), 예컨대, 40mm 빔 확대 프리즘으로 다이렉팅되고, 이것은 (도 30에 도시되지 않은) 링 파워 증폭 스테이지의 이득 매체로 들어가는 빔(74)을 형성하기 위해 전체 축소가 대략 ¼x이 되도록, 대략 ½x 다시 축소시킨다. 그 빔은 빔 리버서, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA-XXX 모델 레이저 시스템 PA에서 현재 사용되는 타입의 빔 리버서에 의해 리버싱되고, 프리즘(148)으로의 빔(72)으로서 리턴한다, 보타이 배열인 이득 매체 내에서 교차되고, 또는 레이스 트랙 배열 버전에서 아마도 어느 정도 오버래핑하여, 대략 평행하게 진행된다. 빔이 대략 2x 확대되는 프리즘(148)으로부터, 빔(72b)은 프리즘(142b)으로 다이렉팅되고, 빔(72a)로 대략 2x 더 확대된다. 빔(72a)은 빔(62a)의 일부로서 Rmax로 다시 부분 반사되고, 출력 빔(100)으로서 부분 전송되고, 링 파워 증폭 스테이지 내의 레이징 오실레이션에 의해 충분한 에너지의 출력 빔 펄스가 획득될 때까지 점진적으로 에너지가 증가한다. 증폭 이득 매체, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지로 들어가는 빔의 내로우잉은 몇가지 유리한 결과를 가지는데, 예를 들자면, 빔의 수평 폭을 이득 매체 내의 전극 사이의 전기적 가스방전의 폭으로 제한하고(보타이 배열에 대하여), 두 빔 사이의 변위 각이 그들이 각각, 그들이 각각 수평 폭에서 대략 2-3mm 이더라도, 본질적으로 수 mm의 방전 폭 내에 유지할 만큼 작고, 레이스 트랙 실시예에 대하여, 빔(72) 또는 빔(74)만 각각의 왕복 트립 상의 이득 매체를 통과하거나, 빔은 두 빔(72, 74)이 시드 빔(72, 74)의 각각의 왕복 트립 내의 방전 이득 매체를 통과하도록 이득 매체를 통과한다.
프리즘(146a, 146b, 148, 특히 146a 및 146b)의 포지셔닝 및 배열은 링 파워 증폭 스테이지로부터 셔터를 향한 레이저 출ㄹ력 광 트레인으로의 출력 빔(100)의 적합한 배열을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 입/출력 커플러(162)를 빠져나가는 빔은 대략 10.5mm까지의 시스템 조리개(수직 축으로)의 일부를 형성하는, 수평 크기 선택 조리개(130)에 의해, 예컨대, 수평 방향으로, 크기 고정될 수 있다. 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA-XXX 레이저 시스템 제품 내의 현 PA WEB의 대략적인 위치에 다른 조리개는 수직 방향으로 그 빔을 사이징할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 시스템 제한 조리개를 메인 시스템 출력 OPuS, 예컨대, 4X OPuS 바로 뒤에 배치할 것을 제안한다. 링 파워 증폭 스테이지 조리개는 레이저 시스템의 대략 500mm 더 안쪽에 위치될 수 있다. 이 거리는 너무 커서, 특정 측정 평면(현 시스템 조리개)에서 위치 변화로 터닝하는 포인팅 변화를 피할 수 없다. 대신, 제한 시스템 조리개는 OPuS 바로 뒤에 설치될 수 있고, 현재 사용되는 스테인리스 강판을 대신하여 193nm 반사 유전체 코팅을 가질 수 있다. 이러한 설계는 광 배열을 더 쉽게 할 수 있고, 동시에 이러한 조리개의 열을 줄일 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은. 예컨대, PCCF 코팅 윈도우의 사용으로 인해, 상기 참조된 동시계류중인 미국특허 출원에 서술된 바와 유사하거나 동일한, 비교적 스트레스-프리 챔버 윈도우 배열을 구현할 것을 제안한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 미니-OPuS와 함께, 본 출원인의 양수인의 기존 XLA-XXX 모델 레이저 시스템으로부터의 MOWEB의 엘리먼트를 포함할 수 있는, MO 파면 엔지니어링 박스("WEB") 또는 LAM 중에서, ASE 검출, 예컨대, 후방 진행 ASE 검출, 및 예컨대, MO의 출력 빔을, 예컨대, 일반적인 사각 단면 빔을 형성하기 위해, 그것의 단축으로 확대하는 하나 이상의 빔 확대 프리즘을 사용한, 빔 확대를 설치할 것을 제안한다. 현재 MO WEB 및 그것의 빔 터닝 기능은 터닝 미러, 예컨대, 도 2에 도시된 (44)로 개략적으로 나타나 있다. 바람직하게는, 그러나, 후방 진행 검출기는 폴딩 미러(폴드 #2), 예컨대, R=100%를 대신하여 R=95%의 반사율을 가진, 예컨대, 도 2의 (44)를 채용하고, 미러(44)를 통한 누설을 모니터링함으로써, MO WEB/MOPuS "내에" 설치될 수 있다. 몇몇 드리프트 및 이러한 판독의 부정확도는, 예컨대, 그것이 트립 센서로서 사용될 수 있기 때문에(즉, 조건이 수용가능할 때- 본질적으로 리버스 ASE가 없음, 0.001mJ 근처에서 측정, 조건이 수용가능하지 않을 때 - 리버스 ASE가 존재하는, 대략 10mJ), 견딜 수 있어야 한다, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지가 시드 펄스를 증폭하기 위한 타이밍이 아닐 때, 여전히 광대역 레이저 광을 생성한다. 새로운 검출기를 위한 기존의 컨트롤러, 예컨대, TEM 컨트롤러, 케이블링, 및 포트 등이 사용될 수 있다. 이 검출기는, 예컨대, 레이저 출력 셔터에서, 빔 강도를 측정하기 위해, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 기존의 XLA-XXX 모델 레이저 시스템에 의해 현재 사용되는 검출기일 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 그들이 오배열에 대한 허용공차가 크도록, 공초점일 수 있고, 그러므로, 예컨대, 제안된 짧은 OPuS, 소위 미니-OPuS에 필요한 오프-축 레이에 대하여, 잠재적으로 낮은 수차인 하나 이상의 미니-OPuS는, 하나 이상이 사용된 경우, 각각 4ns 및 5ns의 지연 시간을 가질 수 있다. 이러한 값은 두 OPuS가 코히어런스 부스팅을 위한 적합한 지연 경로를 가진 구형 광학 부재와 함께 낮은 파면 왜곡을 나타내도록 선택된다. 낮은 파면 요구사항은 미니-OPuS로부터 각도 팬-아웃이, 예컨대, 플랫/플랫 보상 플레이트를전송된 빔과 미니-OPuS 내의 지연된 빔이 서로 약각읜 각도로 오프셋되도록, 약간 웨지된 플레이트로 대체함으로써, 생성되지 않는다면, 미니-OPuS로부터 상당한 스페클 감소를 실제로 방지할 수 있다. 예컨대, 마스터 오실레이터로부터의 레이저 빔은 부분적으로 코히어런트하고, 빔 내에 스페클을 이끈다. 메인 펄스와 딸 펄스로의 메인 펄스의 지연 경로 분리와 함께, 전송된 빔과 미니-OPuS 출력으로 다시 들어가는 반사된 빔을 각도적으로 오프셋하는 것은, 워크피스(웨이퍼 또는 결정화 패널)를 조명하는 레이저 광원 소스 펄스의 코히어런스를 감소시켜 발생하는, 예컨대, 웨이퍼 또는 애닐링 워크피스에서, 매우 상당한 스페클 감소를 달성할 수 있다. 이것은, 아마도 공초점 배열을 가지는 것이 불가능하고, 지연된 빔의 일부를 만약 있다면, 전송된 빔, 그것의 부모 펄스 및 앞선 딸 펄스를 가진 출력으로 반사하는 빔 스플리터 앞의 지연 경로에 약간의 웨지를 추가하여, 예컨대, 의도적으로 오배열된 지연 경로 미러에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 내의 1밀리라디안의 웨지는 반사된 딸 펄스 빔에서 0.86밀리라디안의 각도 오프셋을 산출할 것이다.
미니-OPuS의 광 지연 경로는 레이저 성능 및 효율 관점에서 다른 유익한 결과를 가질 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 도 48에 개략적으로 도시된 바와 같이, 레이저 빔,예컨대, (도 48에 도시되지 않은) 시드 소스 레이저로부터의 시드 빔(500)은 부분 반사 미러(빔 스플리터, 510)를 사용하여 두 빔(502, 504)으로 나누어질 수 있다. 미러(510)는 빔의 일정 퍼센트를 메인(502)으로 전송하고, 그 빔(500)의 나머지를 광 지연 경로(506)로 반사한다. 전송된 부분(502)은 (도 48에 도시되지 않은) 레이저 시스템의 나머지로 계속 진행한다. 반사된 부분(504)은, 예컨대, 미러(512, 514, 및 516)를 포함하는, 지연 경로(506)를 따라 다이렉팅되고, 미러(514)는, 예컨대, 레이저 출력 빔을 형성하기 위해, 또는 후속 증폭 스테이지에서의 증폭을 위해, 메인 빔(502)이 레이저 시스템의 나머지로 다시 들어가게 하기 위해, 개략적인 도면의 평면에 수직 방향으로 배치되어 있다. 그 다음, 빔(504)은 오리지널 빔(500)의 전송된 부분(502)과 재결합될 수 있다. 지연된 빔(504)은 빔(504)의 경로에 본질적으로 수직으로 배열된 웨지(보상 플레이트, 520)를 통해 패싱될 수 있다. 그러므로, 지연 경로(506)로부터의 딸 펄스 빔(504)은 먼 필드에서 전송된 부분(502)의 빔의 메인 부분과 약각의 각도로 변위된다. 이러한 변위는, 예컨대, 대략 50 내지 500μRad일 수 있다.
지연 경로(506)의 길이는 전송된 빔의 일부분과 반사된 부분 사이의 약간의 시간적 시프트, 예컨대, 코히어런스 길이보다 크지만, 펄스 길이 보다는 훨씬 작게, 예컨대, 대략 1-5ns가 존재하도록 빔 펄스를 지연시킬 것이다. 지연 시간을 결정하는, 적합한 경로 길이를 선택함으로써, 두 빔의 추가는 메인 OPuS 내의 이후 펄스 스트레칭과 결합하여, 레이저 성능을 향상할 수 있음은 물론, 다른 이로운 레이저 성능 이점을 제공하는, 약간 더 긴 Tis로 펄스 내 에너지가 스프레딩되도록 할 수 있다.
두 미니-OPuS는 원하는 효과를 달성하기 위해 필요할 수 있다. 두 미니-OPuS로부터의 펄스 사이의 오프셋 시간은, 예컨대, 1나노초일 수 있다. 광 및 기계적 고려사항을 기초로, 스트레처에 대하여 선택된 지연은, 예컨대, 제1미니-OPuS에서 3ns 지연 경로, 제2미니-OPuS에서 4ns 지연 경로일 수 있다. 지연이 더 짧다면, 예컨대, 그것이 공초점 또는 구형 미러를 사용한다면, 광 시스템은 원치 않는 수차를 도입할 수 있다. 지연이 더 길면, 레이저 캐비넷 내의 사용가능한 공간에 그 시스템을 피팅하는 것이 어려울 수 있다. 3ns 지연을 달성하기 위해 빔이 진행해야 하는 거리는, 900mm이고, 4ns에 대하여는 1200mm이다. 도 49에 개략적으로 도시된, 오배열에 민감도를 최소화하는, 공초점 광 시스템(520)은 그것의 초점이 동일한 포지션에 위치하고, 그것의 굴곡의 중심이 빔 스플리터(526)와 함께, 마주하는 미러에 위치되어 있는 두 개의 미러(522, 524)로 구성될 수 있다. 보상 플레이트(530)(예컨대, 웨지)는 반사된 빔과 전송된 빔이 도 48에 관하여 상술된 바와 같이 약간 오배열되어 있음을 보장하기 위해 추가될 수 있다. 이러한 경우에 보상 플레이트는 적합한 기능을 위한 일 각으로 지연된 빔의 경로 내에 설치된다.
지금부터 도 50을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 라인 에지/라인 폭 러프니스(피처 치수 러프니스) 컨트롤(감소 및/또는 선택) 시스템(1350)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1350)은 본 명세서 및/또는 본 출원과 함께 동시 출원된 상술된 특허 출원에 개시된 바와 같은, 포토리소그래피 툴(90) 내의 조명 광 입구 오프닝(1352)으로 DUV 광을 조명하는 노출을 제공하는 레이저 광원(20)을 포함할 수 있다. 툴(90), 예컨대, 스캐너는 공지된 바와 같은, 예컨대, 툴(90) 내의 웨이퍼 홀딩 스테이지(94) 상에 놓인, (도시되지 않은) 집적회로 웨이퍼를 노출시키기 위한, 마스트/레티클(94)을 조명하는 조명기(92)를 포함할 수 있다. 조명기(92)와 웨이퍼 홀딩 스테이지(94) 사이에, 본 명세서 및/또는 본 출원과 함께 동시 출원된 상술된 특허 출원에 개시된 하나 이상의 타입과 같은 코히어런스 부스팅 메카니즘(1370), 예컨대 미니-OPuS가 삽입될 수 있다. 조명기는 상술된 특성을 가진 (도시되지 않은) 보호 렌즈를 포함할 수 있다.
본 시스템은 또한 전체, 또는 그 일부, 또는 선택된 축으로, 예컨대, 집적회로의 한 축으로 뻗은 메인 피처 치수에 일반적으로 평행한 축으로, 그리고, 예컨대, 제1축에 일반적으로 직교하는, 다른 축으로의 직접회로의 패터닝 상에 스페클의 임팩트를 검출하기 위해 배열될 수 있는 센서, 예컨대, 이미지 대비 센서(1372)를 포함할 수 있다. 센서 출력은 레이저 또는 스캐너에 대한 컨트롤 시스템 및 레이저와 스캐너 모두에 대한 전체 컨트롤 시스템의 일부일 수 있는 컨트롤러(1374)에 제공될 수 있고, 코히어런스 부스팅 메카니즘에 센서(1372)로부터의 피드백을 기초로 하는, 컨트롤 신호를 제공한다. 컨트롤 신호는, 예컨대, 하나 또는 양 축에서의, 예컨대, 빔 스위핑 메카니즘에 대한 액츄에이션 신호를 조절함으로써, 즉, 상술된 직렬로 배열된 개별 미니-OPuS에 각각 포함된, 적어도 두개의 보정 플레이트의 각각의 상이한 크기 및/또는 방향에 의해, 예컨대, 하나 또는 양 축에서, 메인 및 딸 펄스의 각 변위를 변경하기 위해, 예컨대, 도 47-48에 대하여, 상술된 바와 같은, 미니-OPuS 내의 위치 보상 플레이트(520, 532)를 조정함으로써, 코히어런스 부스팅 메카니즘의 오퍼레이션을 변경할 수 있다.
지금부터 도 51을 참조하면, 도 50의 것과 유사한, 그러나 광원 광 엔트리 오프닝(132)과 조명기(92) 사이에 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함한, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 라인 에지/라인 폭 러프니스(피처 치수 러프니스) 컨트롤(감소 및/또는 선택) 시스템이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 이와 유사하게, 예컨대, 툴(90) 내의 (도 52 또는 53에 도시되지 않은) 컨트롤러(1374)가 컨트롤 신호를 코히어런스 부스팅 시스템(도 52의 1450, 또는 도 53의 1460)에 제공하는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 라인 에지/라인 폭 러프니스(피처 치수 러프니스) 컨트롤(감소 및/또는 선택) 시스템이 도 52 및 53에 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있고, 각각의 도면에서, 코히어런스 부스팅 메카니즘은 도 52에서 펄스 스트레칭 OPuS(1452)과 리소그래피 툴(92) 사이에, 도 53의 레이저 시스템(1460)에서 레이저 광원(20)과 펄스 스트레칭 OPuS(1462) 사이에 도시되어 있다.
코히어런스 부스팅을 위한 그리고 다른 목적을 위한 미니-OPuS 내의 지연 경로 시간은 대략 시간적 코히어런스 길이 만큼 짧고, 오배열 및 수차 허용공차와 같은, 언급된 광 및 공간 고려사항으로 인하여, 실제로 가능한 만큼 길 수 있다. 둘 이상의 미니-OPuS가 존재한다면, 각각의 지연 경로는 코히어런스 길이 보다 큰 길이 차이여야 하고, 개별 OPuS로부터의 딸 펄스의 인터액션으로 인한 상당한 코히어런스 리액션(증가)가 없도록 선택된다. 예를 들어, 지연 경로 시간은 적어도 코히어런스 길이 만큼, 그리고, 예컨대, 4 또는 5 코히어런스 길이만큼 구분되어야 한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브-펄스를 생성하는 코히어런스-부스팅 광 구조를 채용할 것을 제안하며, 여기서 또한 각각의 서브-펄스는 그 광의 코히어런스 길이 보다 크게 후속 서브-펄스로부터 지연되고, 각각의 서브-펄스의 포인팅은 입력 펄스의 디버전스보다 작은 크기만큼 의도적으로 첩핑된다. 또한, 본 출원인은 한 쌍의 코히어런스-부스팅 광 지연 구조를 사용할 것을 제안하고, 여기서, 한 쌍의 광 지연 구조 간의 광 지연 시간차는 입력 광의 코히어런스 길이 보다 더 길다. 두 광 지연 구조 각각은 또한 이미 서술된 코히어런스 부스팅 광 지연 구조의 형태에 관하여 상술된 바와 같이, 컨트롤된 첩핑 포인팅을 가진 서브-펄스를 생성할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 그들이 오배열에 대한 허용공차가 크도록, 공초점일 수 있고, 그러므로, 예컨대, 제안된 짧은 OPuS, 소위 미니-OPuS에 필요한 오프-축 레이에 대하여, 잠재적으로 낮은 수차인 두 개의 이미징 미니-OPuS는 각각 4ns 및 5ns의 지연 시간을 가질 수 있다. 이러한 값은 두 OPuS가 구형 광학 부재와 함께 낮은 파면 왜곡을 나타내도록 선택된다. 낮은 파면 요구사항은 미니-OPuS로부터 각도 팬-아웃이, 예컨대, 플랫/플랫 보상 플레이트를 약간 웨지된 플레이트로 대체함으로써, 생성되지 않는다면, 미니-OPuS로부터 상당한 스페클 감소를 방지할 수 있다.
당업자들은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 적합한 코히어런스 부스팅이, 예컨대, 저온 재결정화 프로세스를 위한 플래스 기판 상의 비결정질 실리콘의 레이저 애닐링을 위한, (라인 에지 러프니스 및 라인 폭 러프니스상의 임팩트를 포함한) 집적회로 포토리소그래피 포토레지스트 노출 또는 레이저 히팅과 같은, 레이저 시스템으로부터의 조명에 노출된 워크피스의 처리 상에 스페클의 영향을 충분히 상당히 줄이기 위해 달성될 수 있다. 이것은, 예컨대, 단일 챔버 레이저 시스템으로부터, 또는 멀티 챔버 레이저 시스템의 출력으로부터, 또는 멀티-챔버 레이저 시스템의 다른 챔버 내의 증폭 전 이러한 멀티-챔버 레이저 시스템 내의 시드 레이저로부터의 레이저 빔을 그 출력 빔을 펄스와 딸 펄스로 나누고, 그 펄스와 딸 펄스를 단일 빔으로 재결합시키는 광 배열을 통과시킴으로써, 달성될 수 있고, 그 펄스와 딸 펄스는 서로 약간의 크기, 예컨대, 대략 50μRad 내지 500μRad 만큼 서로 각도 변위되고, 각각의 딸 펄스는 메인 펄스로부터, 예컨대, 적어도 시간적 코히어런스 길이 만큼, 그리고 바람직하게는 시간적 코히어런스 길이 보다 크게 지연된다.
이것은 메인 빔을 전송하고, 빔의 일부분을 지연 경로 내로 주입한 다음, 그 지연된 빔과 메인 빔을 재결합하는 빔 스플리터를 가진 광 빔 지연 경로 내에서 수행될 수 있다. 재결합에 있어서, 두 개의 빔, 메인 빔과 지연된 빔은 먼 필드에서, 서로로부터 매우 약간의 각도로 오프셋될 수 있다(상이하게 포인팅될 수 있다), 본 명세서에서 포인팅 첩을 제공한다라고 한다. 지연 경로는 그 펄스의 시간적 코히어런스 길이보다 더 길도록 선택될 수 있다.
각도 변위는 웨지가 지연된 빔에 약간 상이한 포인팅(포인팅 첩)을 제공하는 빔 스플리터로 지연된 빔을 반환하기 전에 광 지연 경로 내에 웨지를 사용하여 달성될 수 있다. 상술된 바와 같은, 포인팅 첩의 크기는, 예컨대, 대략 50 내지 500μRad일 수 있다.
광 지연 경로는 각각 빔 스플리터를 가진, 직렬의 두 지연 경로를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 지연 경로는 각각의 지연 경로로부터의 메인 펄스와 딸 펄스 사이의 코히어런스 효과가 생성되지 않도록 상이한 길이일 수 있다, 예컨대, 제1지연 경로가 1ms라면, 제2지연 경로의 지연은 대략 3ns일 수 있고, 제1지연 경로의 지연이 3ns라면, 제2지연 경로의 지연은 대략 4ns일 수 있다.
두 개별 지연 경로 내의 웨지는 제1지연 경로 내의 웨지가 한 축의 코히어런스(스페클)을 감소하는 역할을 하고, 다른 지연 경로는 제1축에 일반적으로 수직인, 다른 축에 코히어런스(스페클)을 감소할 수 있도록, 빔 프로파일에 대하여 서로 일반적으로 수직으로 배열될 수 있다. 그러므로, 예컨대, 집적회로 제조 프로세스에서 포토레지스트의 노출된 웨이퍼에서, 라인 에지 러프니스("LER"), 및/또는 라인 폭 러프니스("LWR")에 영향을 미치는 스페클 상의 임팩트는 웨이퍼 상의 상이한 두 축에서의 피처 치수를 따라 감소될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 보타이 링 파워 증폭 스테이지 내의, 예컨대, 6mrad 보타이의 교차와 함께, 링 캐비티 내의 확대 프리즘은 들어가는 빔과 나오는 빔에 대하여 약산 강이할 수 있고, 그 빔이 링으로 진행할 때, 약간 커지거나, 링으로 진행할 때 약간 수축하도록 배열될 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라 가능한 대안으로서, 큰 빔 확대 프리즘을 두 개의 개별 조각으로 나눈 결과는, 예컨대, 들어오고 나가는 빔 사이의 더 큰 간격, 예컨대, 도 30에 예시의 방법으로 도시된 바와 같이, 대략 5-6mm가 가능하게 하고, 본 출원인은 두 프리즘, 예컨대, 도 4에 개략적으로 도시된 (146, 148)의 각을 그들이 들어오는 빔과 나가는 빔, 예컨대, 도 30에 개략적으로 도시된 빔(100, 및 62)을 각각 동일하게 확대하도록, 조절할 것을 제안한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, 동일 스테이지 상에 시스템 수평 축 빔 출력 조리개의 포지셔닝과 함께, Rmax(164), 및 OC(162)를 포함한 일 버전의 시드 주입 메카니즘의 일부에 Rmax, 예컨대, (164), 및 OC, 예컨대, (162)를 설치할 것을 제안한다. 이것은, 예컨대, 전체 유닛으로서 각각의 사전 배열을 가능하게 하고, 개별 컴포넌트의 필드 배열을 위한 필요를 제거한다. 이것은 Rmax/OC 어셈블리, 예컨대, 도 2에 도시된 (160)의 포지션이 고정되게 할 수 있고, 본 출원인의 양수인의 단일 챔버 오실레이터 시스템(예컨대, XLS 7000 모델 레이저 시스템) 내의 OC 위치와 유사하게 고정된다. 이와 유사하게, 이러한 배열은 Rmax/OC가 상당한 온고잉 조절할 필요없이 적절하게 시스템 조리개에 상대적으로 포지셔닝되되록 하는 허용오차의 달성을 가능하게 할 수 있다. 빔 확대 프리즘은 증폭 이득 매체의 챔버(144)와 레이저 시스템 광 축을 가진 출력 빔(100) 경로를 가진 주입 시드 메카니즘 어셈블리의 배열을 위해 이동가능하다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 본 출원인의 양수인의 OPuS에 사용되는 것과 유사하고, 적합한 때, MO 출력이 링으로 들어가는 것을 차단하기 위해, 예컨대, 배열 및 진단 동안 그것을 차단하기 위해, 기계적 셔터를 설치할 것을 제안한다. 정확한 위치는, 예컨대, 마지막 폴딩 미러 위, 그리고 링 파워 증폭 스테이지 앞일 수 있고, 이때, 미니-OPuS는 링 파워 증폭 스테이지 배열 및 오퍼레이션 동안에 보호된다.
당업자들은 라인 내로우드 펄스식 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템의 사용을 위한 개시된 장치 및 방법이 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 갖추고 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함함이 이해될 것이다. 링 파워 증폭 스테이지는 부분 반사 광 엘리먼트, 예컨대, 빔 스플리터를 포함할 수 있고, 부분 반사 광 엘리먼트일 수 있고, 편광 민감일 수 있고, 그를 통해, 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 시드 레이저 오실레이터는 1mJ미만의 출력을 제공할 수 있고, 예컨대, 대략 1-10μJ만큼 낮을 수도 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 보타이 루프, 또는 레이스 트랙 루프를 포함할 수 있다. 시드 레이저 오실레이터의 출력의 펄스 에너지는 0.1mJ, 또는 0.2mJ, 또는 0.5mJ, 또는 0.75mJ이하일 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 캐비티의 출력을 1mJ, 또는 2mJ, 또는 5mJ, 또는 10mJ, 또는 15mJ 이상의 펄스 에너지로 증폭할 수 있다. 레이저 시스템은, 레이저 시스템은, 예컨대, 12kHz, 또는 ≥2 내지 ≤8kHz, 또는 ≥4 내지 ≤6kHz 까지의 출력 펄스 반복률로 오퍼레이팅할 수 있다. 레이저 시스템은 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하고, 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 갖춘 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함함이 이해될 것이다. 레이저 시스템은 레이저 수명을 최적화하는 역할을 하고, 우수한 펄스 에너지 안정도 등을 포함한, 다른 유리한 결과를 산출하는 일 매트릭스의 오퍼레이팅 값 내에서 오퍼레이팅할 수 있다, 예컨대, 시드 레이저 오실레이터는 플루오르 및 다른 가스의 혼합물을 함유한 레이징 가스를 포함하고, 350kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는, ≤300kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는 ≤250kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는 ≤200kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는 ≥35kPa의 플루오르 부분압력, 또는 ≥30kPa의 플루오르 부분압력, 또는 ≥25kPa의 플루오르 부분압력, 또는 ≥20kPa의 플루오르 부분압력, 및 이들의 조합에서 오퍼레이팅한다. 본 시스템은 또한 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이에 코히어런스 부스팅 메카니즘을 더 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 레이저 시스템으로부터의 광을 사용하는 프로세싱 툴에 스페클 효과를 감소시키는 시드 레이저의 출력의 코히어런스를 충분히 제거할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1축 코히어런스 부스팅 메카니즘, 및 제2축 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘을 빔 스위핑 메카니즘을 포함할 수 있다. 빔 스위핑 메카니즘은 제1시변 액츄에이션 신호에 의해 한 축으로 구동될 수 있다. 빔 스위핑 메카니즘은 제2시변 액츄에이션 신호에 의해 다른 축으로 구동될 수 있다. 제1엑츄에이션 신호는 램프 신호를 포함할 수 있고, 제2액츄에이션 신호는 사인파를 포함할 수 있다. 시변 신호는 시드 레이저 출력 펄스의 시간 기간 내에 적어도 하나의 풀 사이클이 발생하도록 하는 주파수를 가질 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 홀의 미러 효과를 산출하는 오배열된 광학 부재를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 출력 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 능동형 광 코히어런시 부스팅 메카니즘 및 수동형 고아 코히어런시 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있다. 능동형 코히어런스 부스팅 메카니즘은 빔 스위핑 디바이스를 포함할 수 있고, 수동형 코히어런스 부스팅 메카니즘은 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 출력 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연을 가진 제1광 지연 경로를 포함할 수 있고, 제2광 지연 경로는 제2광 지연 경로와 직렬이고, 시드 레이저 출력 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연을 가진다. 제2광 지연 경로의 지연은 시드 레이저 출력 펄스의 코히어런스 길이의 대략 3배 이상일 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 펄스 스트레처를 포함할 수 있다. 펄스 스트레처는 네거티브 이미징 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 펄스 스트레처는 6미러 OPuS를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 빔 플립핑 메카니즘을 포함할 수 있다. 본 시스템 및 방법은 라인 내로우드 펄스식 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템의 사용을 포함할 수 있는데, 상기 레이저 시스템은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 갖추고 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이에 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함한다. 링 파워 증폭 스테이지는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함하고, 자신을 통해 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 본 시스템 및 방법은 광대역 펄스식 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템의 사용을 포함할 수 있는데, 상기 레이저 시스템은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 갖추고 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이에 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함한다. 링 파워 증폭 스테이지는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함하고, 자신을 통해 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 본 시스템 및 방법은 펄스식 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템의 사용을 포함할 수 있는데, 상기 레이저 시스템은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 갖추고 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 MOPA XLA-XXX 모델 레이저 시스템과 같은, MOPA 또는 MOPO 구성의 듀얼 챔버 시드 레이저/증폭 레이저 시스템; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이에, 본 명세서에 서술된 종류의, 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함한다. 증폭 스테이지는 레이저 오실레이션 캐비티를 포함할 수 있다. 증폭 스테이지는 증폭 이득 매체를 통한 고정 개수의 경로를 형성하는 광 경로를 포함한다.
예컨대, 리소그래피 사용을 위한, 레이저 시스템은 일 매트릭스의 MO 오퍼레이팅 컨디션 내에서 오퍼레이팅할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 광대역 시드 레이저 오실레이터 캐비티의 출력을 1mJ, 2mJ, 5mJ, 10mJ, 15mJ, 20mJ이상, 또는 그 이상의 펄스 에너지까지 증폭할 수 있다. 레이저 시스템은 12kHz, 또는 ≥2 내지 ≤8kHz, 또는 ≥4 내지 ≤6kHz 까지의 출력 펄스 반복률로 오퍼레이팅할 수 있다. 본 시스템은 플루오르 및 다른 가스의 혼합물을 함유한 레이징 가스를 포함하고, ≤500kPa 또는 ≤400kPa, 또는 350kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는, ≤300kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는 ≤250kPa의 전체 레이징 가스 압력, 또는 ≤200kPa의 전체 레이징 가스 압력에 오퍼레이팅하는 시드 레이저 오실레이터를 포함할 수 있다. 본 시스템은 ≤50kPa, 또는 ≤40kPa, 또는 ≤35kPa 플루오르 부분압력, 또는 ≤30kPa 플루오르 부분압력, 또는 ≤25kPa의 플루오르 부분압력, 또는 ≤20kPa의 플루오르 부분압력을 포함할 수 있다.
지금부터 도 32를 참조하면, 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템과 함께 판매되는, 예컨대, 일 버전의 광 펄스 스트레처("OPuS")일 수 있는 펄스 스트레처(160a)가 개략적인 형태로 도시되어 있는데, 이 펄스 스트레처는 펄스 스트레칭을 위해 지정되지 않은 훨씬 더 짧은 지연 경로를 가지고, 즉, 시공간 도메인에서 상당한 펄스 연장을 위한 충분한 스트레칭이 본 출원인의 양수인의 현재 판매되는 OPuS 펄스 스트레처에서와 같이, 예컨대, Tis를 4X 이상 증가시킨다. 그러나, 동일한 폴딩/인버스 이미징은 코히어런시 부스팅 목적으로 빔에 영향을 미치거나, 또는 도 31의 빔 믹서에 관하여 서술된 바와 같이, 달성될 수 있다.
코히어런시 부스터(160a)는 적절한 파장에 대하여, 빔 스플리터(164), 예컨대, 부분 반사 미러(164a)로 입사하는 입력 빔(162a)을 포함할 수 있다. 복수의 미러, 예컨대, 공초점 미러(166a)로 구성된 지연 경로로 반사된 빔(162a)의 일부는, 예컨대, 한번 이상 부분 반사 미러(164a) 상으로 다시 이미징된다. 이러한 광 코히어런스 부스터는 4개 이상의 미러, 예컨대, 6개의 미러를 가질 수 있지만, 편의와 명료함을 위해 4개만 도시된다. 지연 경로는, 예컨대, 4X OPuS의 7 내지 10 미터 보다 훨씬 더 짧을 수 있어, 지연 경로를 통한 제2 및 제3 경로는 코히어런스 부스터(160a)로 들어가고 나오는 펄스를 실질적으로 오버레핑하지만, 실질적으로 펄스를 스트레칭하지 않는다. 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 지연 경로는 플래 미러를 포함할 수 있다. 또한, 굽은 이미징 미러의 개수는 -1 이미징이 발생하는 경우에, 또는 심지어 +1 이미징이 발생하는 경우에도, 홀수개일 수 있다.
도 33은, 예컨대, 빔 디버전스 및 그러므로 코히어런스 부스팅에 관하여, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 코히어런스 부스팅 스킴(360a) 및 그 스킴의 형태의 결과의 예를 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 도시된 시스템은, 예컨대, 솔리드 스테이트 또는 엑시머 시드 레이저(372a)를 포함한, 예컨대, 오실레이터/증폭기 레이저(370a), 및 오실레이터 증폭 레이저(394a), 또는 다른 파워 증폭 스테이지, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지를 통합할 수 있다. 증폭 이득 매체(394a)는, 예컨대, 완전 반사 후방 캐비티 미러(396a) 및 입/출력 커플러, 예컨대, (398a)와 함께, 파워 오실레이터 구성에 배열된, 예컨대, 엑시머 레이저일 수 있다. 그 중 몇몇이 본 명세서에 서술되어 있는, 다른 시드 레이저/증폭 스테이지 배열 또한, 도 33에 예시의 방법으로 개략적으로 도시된 코히어런스 부스팅 스킴과 함께 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
시드 레이저의 출력(372a)에, 비교적 높은 코히어런시를 나타내는 단일 점을 포함하는 시드 레이저 출력 레이저 광 펄스 빔 디버전스(374a)의 재생이 도시되어 있다. 시드 레이저의 출력(372a)은 하나 이상의 코히어런시 부스터, 예컨대, 도 32에 예로서 도시된 바와 같은, 예컨대, (376a, 378a), 또는 (상술된 동시계류중인 출원에 더욱 상세하게 서술된) 도 31에 도시된 (1050) 또는, 상기 참조된, US20050286599에 개시된 바와 같은 다른 광 엘리먼트, 또는 상술된 하나 이상의 미니-OPuS 코히어런스 부스팅 메카니즘, 또는 이들의 조합을 통과할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 가능한 실시예는 두 개의 공초점의 구형 미러, 및 4경로, 즉, 빔 스플리터로부터 제1미러로, 제2미러로, 다시 제1미러로의 지연 경로를 가진, 상기 참조된, 2004년 5월 18일 출원된, 'LASER OUTPUT LIGHT PULSE STRETCHER'란 제목의, 동시계류중인 미국특허 출원번호 10/847,799에 개시된 바와 같은, 공초점 OPuS일 수 있고, 그 다음, 빔 스플리터로 반환되고, 예컨대, 상기 참조된, 2006년 3월 31일에 출원된, 'CONFOCAL PULSE STRETCHER'란 제목의, 동시계류중인 미국특허 출원번호 11/394,512에 서술된 바와 같은, 예컨대, 오프셋 보정 광학 부재를 통과한다. 이러한 버전의 소위 "미니-OPuS"는 마스터 오실레이터의 출력의 시간적 펄스 강도 곡선의 높은 주파수 피크를 약간 시프트하도록 선택된 지연 경로 오프셋과 함께, 직렬의 두 개의 펄스 스트레처를 포함할 수 있다. 이것은, 예컨대, 1ns 및 3ns 지연 라인 미니-OPuS 쌍에 대한 대략 2ns의 지연 오프셋, 직렬인 3ns 및 4ns 지연 라인 미니-OPuS 쌍 또는 직렬인 4ns 및 5ns 지연 라인 미니-OPuS 쌍 사이에 대략 1ns 지연 오프셋에 의해 달성될 수 있다. 펄스 그 자체는, 예컨대, 다른 펄스를 오버레핑하기 위해 훨씬 더 가까워지도록, 상당히 스트레칭되지 않을 것임이 이해될 것이다, 그러나 지연 경로가 본 출원인의 양수인에 의해 현재 판매되는 노멀 펄스 스트레칭 OPuS 내의 10미터 정도의 지연경로 보다 훨씬 더 짧기 때문에 본질적으로 전혀 스트레칭되지 않을 것이다.
본 출원인은 솔리드 스테이트 시드 펄스로부터의 5ns 이상의 펄스 길이를 산출하는 것이 현재의 기술 상태의 도전일 수 있음을 언급하였다. 그러나, 증폭 스테이지로 주입되기 전에, 시드로부터 펄스 기간을 증가시키기 위해 미니-OPuS가 사용될 수 있고, 이것은 또한 시드로부터 더 긴 펄스를 산출할 수 있다 하더라도, 어쨋든 이것을 수행할 수 있음이 본 출원인에게 제안되었다. 시드로부터의 더 짧은 펄스, 및 그 펄스 길이를 증가시키기 위한 1, 2 또는 그 이상의 미니-OPuS의 사용과 함께, 약간 오배열된 미니-OPuS는 증폭 스테이지로의 주입 전에 넓어진 디버전스를 생성할 것이다. 이러한 멀티-시드 미니-OPuS 스킴과 함께, 본 출원인은 특히 논-솔리드 스테이트 시드 레이저 시스템에 대하여, 단일 펄스 내에서 임의의 종류의 능동적 빔 스티어링이 필요하지 않을 수 있음을 고려한다. 예컨대, 솔리드 스테이트 시드 레이저 시스템에서 필요한, 디버전스의 훨씬 더 많은 스미어링을 위해 능동적 스티어링을 여전히 사용하고자 할 수 있으나, 그것은 모든 경우에 필수적인 것으로 생각되지 않고, 시드 레이저 미니-OPuS는 단지 대략 1피트의 전체 경로 지연을 필요로 하고, 시드 레이저 광 테이블 상의 그들의 빌딩을 매우 앞으로 곧게 만든다. 미니-OPuS 및 레귤러 OPuS의 스택 업은 도 33에서 볼 수 있고, 광 트레인을 통해 그것이 방출하는 디버전스의 카툰을 도시한다. 각각의 미니-OPuS(376a, 380a)로부터의 2.7확대, 및 오배열된 증폭기 스테이지(143)로부터 2.7확대를 가정하여, 개별 "펄스"가 산출될 수 있다. 오배열된 증폭 스테이지와 함께 이전 측정은 그 전체가 317이도록, 6개의 독립 펄스가 생성됨을 본 출원인에게 나타내었다. EO 디플렉터(392a)는 그랜드 잠재적인 전체의 1271 펄스를 제공하는, 적어도 4개의 독립 펄스를 생성하기 충분히 큰 포인팅 공간을 통해 쉽게 스미어링할 수 있다. 100%의 초기 스페클 대비를 가정하면, 그로 인해 모든 이러한 바운싱 어라운드 후, 2.8%의 스페클 대비를 얻을 수 있다.
바람직한 실시예는 더 짧은 지연, 및 더 짧은 지연 경로에서 스트레칭된 바와 같이 펄스 내의 증가된 수차와 함께 증가된 배열 문제로 인해, 1ns 이상의 제1지연을 사용한다. 그러나, 각각의 지연 경로는 본 명세서에 서술된 바와 같은 코히어런스 부스팅 효과를 달성하기 위해, 펄스의 코히어런스 길이보다 더 길 수 있고, 제2지연 경로는 제1지연 경로보다 더 길 수 있다.
미니-OPuS 펄스 스트레처는, 예컨대 빔을 그 자신에 폴딩하도록, 또는 그것을 제1축에, 예컨대, 제1미니-OPuS(376a)에 팬 아웃하고, 디버전스 재생(378a)을 야기하고, 그 다음, 다른 직교하는 축에, 예컨대, 제2미니-OPuS(380a)에 팬 아웃하고, 예컨대, 디버전스 재생(390a)을 야기하도록 선택되고 배열될 수 있다. 펄스 스티어러(392a), 예컨대, 및 전기-광("E-O") 엘리먼트(392a)는 시드 빔을 증폭 부(394a)의 입/출력 커플러(400a)로 스위핑(페인팅)할 수 있고, 파워 오실레이터(394a)의 펄스 디버전스 재생 출력(및, 또한 증폭 이득 스테이지(394a)로의 디버전스 재생(410))에 도시된 바와 같이 한 축으로 흐려짐을 야기한다. "레귤러" 또는 "표준" OPuS, 예컨대, 제1빔 스플리터(414a) 및 제2빔 스플리터(422a)에 의해 개시되는, 예컨대, 2개의 지연 경로(412a, 420a)를 포함할 수 있는, 예컨대, 4X Tis OPuS(대략 10미터의 지연 경로)는 제1축으로 먼저 그 자신 상에 그 빔을 폴딩하고, 그 다음, 각각, (414a 및 424a)의 펄스 디버전스의 재생을 야기하도록 배열된다. 최종 디버전스 재생(424a)은 그 시드 빔의 디버전스가 크게 증가되는 것을 개략적으로 도시한다, 즉, 그 빔은 시드 레이저(372a)로부터 증폭 이득 매체(394a)로의 경로에서 스미어링되고, 증폭 이득 매체(394a)에서 증폭되고, 후속하여, 4X 레귤러 OPuS(412a, 420a)에서 코히어런시 부스팅된다. 이러한 증가된 디버전스는 코히어런스 감소를 야기한다.
당업자들은 펄스의 초기 코히어런시, 예컨대, 매우 작은 코히어런시를 위한 솔리드 스테이트 시드 레이저의 경우에 거의 완전히 코히어런트한, 예컨대, 시드 레이저의 출력에 의존함이 이해될 것이나, 여전히 코히어런시는 엑시머 시드 레이저 타입과 함께, 훨씬 더 감소되는 것이 바람직하고, 코히어런시 부스팅 엘리먼트의 배열 및 개수는 변할 수 있다. 예를 들어, 솔리드 스테이트 시드 레이저에 대하여, 예컨대, 한 형태 또는 다른 형태의 펄스 스티어링/페인팅과 함께, 능동적 코히어런시 부스팅을 수행하기 위해서만 필수적일 수 있고, 이것은 몇몇 어플리케이션을 위한 일부 경우에서, 즉, 한 축 또는 다른 축에서, 램프만, 또는 AC 펄스 디플렉션만 필요한 것을 증명하거나, 또는, MO와 증폭 이득 매체, 예컨대, PO 또는 PA, 또는 다른 증폭 이득 매체 스테이지, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지 사이의 OPuS 효과 코히어런시 부스팅과 함께 DC 및AC 펄스 페인팅(하이브리드 페인팅)을 필요로 하는 것을 증명할 수 있고, 그리고 또한, 증폭기 이득 매체의 출력 상의 레귤러 OPuS 펄스 스트레처의 효과를 사용하기 위해 필요할 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저보다 상대적으로 훨씬 낮은 코히어런시를 가진, 엑시머 가스방전 레이저 MO와 함께, 예컨대, MO와 이득 증폭 매체 사이의, 수동 코히어런시 부스팅만이 미니-OPuS(376 또는 380) 중 하나 또는 모두, 또는 MO와 증폭 이득 매체 사이의 상술된 바와 같은 다른 수동 광 엘리먼트와 함께 필요할 수 있다.
그러나, 덜 필수적이고, 더 낮은 스위핑 각일 수 있는, 펄스의 훨씬 더 많은 스미어링(더 큰 디버전스)을 위해, 상술된 바와 같은, 예컨대, 능동 빔 스티어링 메카니즘과 함께, 빔 스티어링을 수행하는 것이 여전히 필요하다. 이러한 시드 레이저 미니-OPuS는 각각 대략 단 1피트의 전체 경로 지연이 필요한 것으로 생각되며, 본 출원인의 양수인의 XLA 시리즈 레이저 시스템 내의 릴레이 광학 부재를 위해 현재 실행되는 바와 같이 시드 레이저 광 테이블 상에 편리하게 빌딩될 수 있다.
도 34는 일 예시적인, 1kV E-O 디플렉터 전압에 대한 상대 스페클 강도 v. 상대 타이밍을 도시한다. 상대 표준 편차 곡선(550a)은 1kV에 대한 것이고, 평형 펄스 곡선은 곡선(550a`)이다. 또한, 2kV E-O 디플렉터 전압 곡선(552a) 및 평형 펄스 곡선(552a`)은 3kV E-O 디플렉터 전압 곡선(554a) 및 평형 펄스 곡선(554a`)와 같이 도시되어 있다. 포인트 시프트 vs. E-O 전압 곡선(560a)의 예는 도 35에 예시의 방법으로 도시되어 있다. (스페클 시프트 측정으로부터 본 출원인에 의해 추측된) 포인팅 시프트 v. E-O 셀 인가 전압은 도 35에 도시되어 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 스페클 대비를 감소시키기 위해 단일 펄스 내에서 시드 레이저의 포인팅을 스위핑할 것을 제안한다. 이것은, 전기 광 엘리먼트, 예컨대, 도 66에, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태가 부분적인 블록 다이어그램으로 개략적으로 도시되어 있는 엘리먼트(1921, 1914)와 함께 수행될 수 있다. 엑시머 파워 오실레이터, 예컨대, XeF 챔버로의 시드 레이저 펄스의 입력 전 수직 확장의 사용은 대략 3.2mm 직경의 E-O 디플렉터의 선명한 조리개와 함께, 입력 커플러, 예컨대, 빔 스플리터와 근접하여 놓이고, 이 디플렉터는 (도 66에 도시되지 않은) 수직 확장의 업스트림일 수 있다. 예컨대, E-O 디플렉터로부터의 각 틸팅과 관련된, 오실레이터 캐비티, 예컨대, XeF 캐비티(1930) 내의 임의의 변환을 최소화하기 위해, E-O 디플렉터를 가능한 증폭 캐비티와 근접하게 놓는 것이 바람직할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 고전압이, 예컨대, 도 45에 단일 트랜지스터(113a)로 개략적으로 도시된, 일 스택의 고속 MOSFET을 통해, 그라운드되기 위해 짧아질 수 있는 포인트에서, 트리거될 때까지, 예컨대 DC 전압 레벨을 인가함으로써, 시드 펄스 기간과 유사한 시간스케일 상에 시변 전압을 인가하는 것이 고려되었다. 인가 전압 및 시드 레이저 펄스 형상의 플롯이 도 36에 도시되어 있다. E-O 셀 터미널과 전압 서플라이 사이에 직렬 저항을 두는 것이, 예컨대, E-O 셀에 인가된 전압 슬로프를 컨트롤하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 200Ω 저항과 직렬인 E-O 셀의 50pF 커패시턴스는 대략 1011μrad/s의 초기 슬로프를 제공한다. 예컨대, 도 36에 도시된 바와 같은, 일 시간에서 DC 레벨에서 거의 0으로의, E-O 셀에 걸친 전압강하는 시드 펄스 기간과 유사하다. E-O 셀 펄서와 시드 레이저 사이의 상대 타이밍을 변화시킴으로써, 예컨대, 시드 펄스 동안 발생하는 포인팅 스위핑의 크기를 변경할 수 있다. 또한, 시드 펄스 동안 더 큰 또는 더 작은 포인팅 스위핑에 영향을 주기 위해 초기 DC 전압의 값을 변경할 수 있다. 본 출원인은, 예컨대, 단지 시드 레이저, 그리고 단지 OC로부터의 반사와 함께, 그러므로, OC 및 Rmax로부터의 복수의 반사로 인한 OPuS 효과 없이, 그리고, MOPO 오퍼레이션으로 인한 효과없이 이러한 고속 포인팅 능력을 테스트하였다. E-O 셀과 시드 펄스 사이의 상대 타이밍에 대한 최적화없이, 본 출원인은 둘 상이의 타이밍의 범위에 대한 스페클 패턴을 캡처하였다. 본 출원인은 최대 적용가능한 포인팅 슬로프를 변경하기 위해 3개의 상이한 레빌의 DC 전압을 E-O 셀에 인가하였다. 그 결과는 대략 57ns 상대 타이밍에서 최소 스페클 강도 노멀라이징된 표준 편차를 나타낸다. 시드 펄스 동안 임의의 각 시프트없이, 작은 그리고 큰 상대 시간 값 모두에서, 57ns 주변의 스페클 대비는 높다. 이것은 고정 테스트 동안 본 출원인이 찾은 값과 관련된다. 예컨대, 상대 타이밍이 E-O 셀 전압 슬로프를 시드 펄스와 일치하게 놓을 때, 단일 펄스의 스페클 패턴은 수직 방향으로, 드라마틱하고 만족한 방법으로 스미어링된다.
이러한 대비 값을, 예컨대, 다이나믹 포인팅 시프트에 의해 전달된, 대비의 퍼센트 감소를 추정하기 위해, 최대값으로 노멀라이징할 수 있다. 최적읜 상대 시간 포인트에서, 스페클 대비는 그 피크의 대략 40%로 감소된 것을 알 수 있다. 독립 펄스의 평형 개수에 대하여
Figure pat00002
가정을 사용하여, 데이터는 이 레벨의 스페클 대비 감소를 달성하기 위해 요구되는 펄스의 개수를 유도하는데 사용될 수 있다. 최적의 상대 타이밍에서, 그리고, E-O 셀에 3kV를 인가하여,대비 감소는 6펄스와 동등한 것을 알 수 있다. 더 높은 전압 레벨도(그리고, 그러므로 단일 펄스 동안 더 큰 포인팅 시프트도) 그 결과를 개선할 수 있다. 본 출원인은 파워 증폭 스테이지 캐비티로 들어가는 시드 레이저 펄스에 유사한 측정을 수행하였으나, 증폭 스테이지 전극 사이에 방전은 없고, XeF 캐비티 내의 OC 및 Rmax로부터, OPuS 효과로부터의 반사, 빔 스프레딩은 최대 스페클 대비가 OPuS 효과에 의해 예측된 값만큼 감소되었음을 나타내었다(N=1.56, 20% OC와 함께,
Figure pat00003
=0.80이다. 그러므로, 70% 대비는 56%가 된다). 최초 스페클 대비가 더 낮다하더라도, 스미어링의 효과는 풀 XeF 캐비티로부터 이차 반사가 추가된 때 변화하는 것은 나타나지 않는다. 스페클 감소를 위한 평형 펄스는 여전히 대략 6이다.
본 출원인은 증폭 스테이지 캐비티 전극 방전과 함께, 유사한 측정을 수행하였고, 그러므로 증폭 스테이지 캐비티 내의 증폭의 효과를 측정하였고, 도 34에 도시된 바와 같이, 시드 빔 스위핑을 통해 스페클 감소에 임팩트가 감소함을 나타낸다. 이러한 구성과 함께, 그 효과는 MOPO로서 오퍼레이팅할 때, 산출된 펄스의 평형 개수의 절반, 즉 3개 바로 위에서 찾을 수 있고, 또한, 스미어링 없이, 피크 스페클 대비가 크게 감소하였음을 알 수 있다. MOPO 오퍼레이션의 이전 측정은 대략 6펄스와 같은 감소를 보여주었다. 이번 결과는 대략 8펄스와 같은 감소를 보여준다. 본 출원인은 증폭 스테이지가, 예컨대, 플랫-플랫 캐비티에서, 오프-축 레이 각에 대하여 차별화될 수 있고, 그러므로, 캐비티로 전송된 일 스프레이의 각이 모두 동등하게 증폭되지 않을 수 있다는 것을 알게 되었다(이것은, 예컨대, 트루 안정한 캐비티와 함께, 예컨대 굽은 OC 및 굽은 Rmax를 채용하여, 실현될 수 있다). 다른 설명은 증폭 스테이지 특성을 컨트롤하는데 모든 시드 펄스가 참여하지 않는다는 것이다. 아마도, 예컨대, 시드 펄스의 10-15ns 펄스 기간 중 처음 5ns가 증폭 스테이지를 컨트롤하고, 그러므로 E-O 스위핑은 더 작은 윈도우 내에서 발생할 만큼 충분히 빠르지 않다. 이것은 또한, 예컨대, 더 작은 저항 및 더 짧은 스위핑을 사용함으로써, 이루어질 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 본 출원인의 양수인의 XLA 모델 멀티-챔버 레이저 시스템과 함께 사용되는 OPuS 내의 제1 또는 제2펄스 스트레처 중 하나 또는 모두의 내부에 추가적인 경로 지연을 위해 본 출원인의 양수인에 의해 개발된 6미러 코히어런시 부스팅 메카니즘을 사용할 것을 제안한다(편의상, 본 명세서에서, 광 펄스 지연 경로를 지연 경로당 4개의 미러를 가진 것으로 개략적으로 나타나 있다). 이러한 지연 경로는, 예컨대, 홀수개의 미이징 미러를 갖춘 -1 이미징을 산출할 수 있다. 이것은, 예컨대, 도 37에 개략적으로, 그리고 카툰 형식으로 도시되어 있고, "플립된" 서브-펄스의 합이 도시되어 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 플립핑된 서브-펄스는, 예컨대, 개선된 프로파일 일정성, 및 대칭성을 위해 사용될 수 있다. 6미러 설계는 ASE 감소를 위해, 예컨대, 링 배열이 유리할 수 있는 디버전스 증가로 포인팅 시프트를 변환할 수 있다. 표준 4미러 설계는 그렇지 아니한다. 이러한 코히어런시 부스팅 목적을 위한 지연경로는, 예컨대, 포토리소그래피 사용을 위해, 훨씬 더 증가된 펄스 Tis를 얻기 위한 펄스 스트레칭을 위해 사용되는 실제 OPuS 만큼 길 필요가 없음이 이해될 것이다. 코히어런시 부스팅 메카니즘 보다, 소위 "미니-OPuS"가 그 펄스를 임의의 횟수로 폴딩하기 위해 필요하다. 이것은 (582a)로 표시된 코너(플립핑 전)를 가진 펄스(580a), 및 펄스(584a, 586a, 588a)에 의해 도시되어 있다. 또한, 지연 경로 내의 미러의 오배열로 인해, 오배열된 빔의 서브부로 인한 "홀의 미러", 또는 소위 OPuS 효과는 또한 시드 레이저 펄스 내의 코히어런시를 감소시킬 수 있고, 예컨대, 빔의 시간적 코히어런시 길이를 초과하는 지연 경로만큼 길다. 이에 관하여, 예컨대, 배열의 용이함을 위해 공초점의 구형 미러를 갖춘 4 미러 미니-OPuS가 양 축으로의 빔 플립핑없이도, 만족스러운 코히어런시 부스터로서 역할할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 한 시스템 내에 다양한 포인트에서 두 개의 개별 레이저 빔을 결합하는 것이 필수적일 수 있다. 6미러 펄스 스트레처로의 입력 중 절반만이 조사된다면, 서브-펄스는 도 8에 도시된 바와 같이, 꼭대기와 바닥 사이에 플립핑된다. 이 "플립핑"된 서브 펄스의 합은, 예컨대, 도 41에 도시된 펄스 스트레칭 시뮬레이션에 도시된 바와 같은, 풀 사이즈 프로파일에, 채워지도록 리딩할 수 있고, 곡선(562a)은 지연 경로로 들어가기 전의 펄스를 도시하고, 곡선(564a)(흑색)은 하나의 지연 경로 후의 펄스를 도시하고, 곡선(566a)(적색)은 두 번째 지연 경로 후의 펄스를 도시한다. 그 다음 레이저 디버전스는, 예컨대, 대략 1m 등에 걸친, 예컨대, 일부 진행 후인 중심부(568a)를 채우기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피를 위한 솔리드 스테이트 레이저 소스의 사용은 과거에도 제안되어 왔으나, 두 가지 이유로 수행되지 못했다. 솔리드 스테이트 레이저는 리소그래피를 위해 요구되는 높은 평균 파워가 불가능한 것으로 간주되었고, 솔리드 스테이트 레이저는 매우(완전히) 코히어런트한 단일 모드 출력을 산출한다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 낮은 평균 파워 문제를, 예컨대, 하이브리드 솔리드 스테이트 시드/엑시머 증폭 조합으로 다룰 것을 제안한다. 솔리드 스테이트 시드의 높은 코히어런스 특성은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 다수의 방법으로, 예컨대, 단일 레이저 펄스 또는 이 둘의 조합 내의, 예컨대, 매우 짧은 시간 스케일에 걸쳐 시드 레이저 포인팅을 변경하는 것과 함께, 예컨대, 코히어런스 길이 보다 더 길게 시간 상으로 분리되어 있는, 예컨대, 서브-펄스를 생성함으로써, 다루어질 수 있다. 코히어런시 부스팅이 듀얼 챔버 가스방전(예컨대, 엑시머) 시드/가스방전(예컨대, 엑시머) 증폭기 부분 레이저에서 유리할 수 있는 것으로 본 출원인에 의해 알게 되었다.
스페클 패턴의 디-패이징은 디퓨저(670a)로부터 λ/2d로 발생하는 것을 알 수 있다, 여기서, d는 슬롯 조리개에 대하여 조명 폭이고, 예컨대, 도 58에 카툰 형식으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 원형 조리개에 대하여 직경이다. 스페클 패턴의 인코히어런스는 또한 펄스 스트레처에 의해 산출된 각각의 서브-펄스로부터 발생함을 알 수 있고, 각각의 펄스를 시간 길이보다 더 큰 펄스 스트레처 지연이 제공되고, 각각의 펄스 스트레처, 예컨대, 펄스 스트레처 내의 미러를 매우 약간의 크기만큼, 예컨대, 의도적으로 오배열함으로써, 더 사용될 수 있다. 실제로, 본 출원인의 종업원은, 예컨대, 4X Tis OPuS 타입의 펄스 스트레처에서, 미러를 정밀하게 배열하는 것이 매우 어렵고, 그들을 의도적으로 오배열시키기 않아도, 그들은 거의 항상 약간씩 배열을 벗어나 있음을 테스트를 통해 발견하였다. 이러한 "정상적인" 오배열의 크기가 원하는 레벨의 스페클 감소를 달성하기 충분한 크기임을 본 출원인의 종업원에 의해 알게 되었고, 다른 부분에 서술된 바와 같이, 도 40에 개략적으로 도시되어 있다.
평형 독립 레이저 펄스의 효율적인 개수가 각각의 펄스 스트레처의 Tis 배율과 같은 것을 볼 수 있다. 상술된 종류의 각각의 OPuS 펄스 스트레처는 대략 ~2.4X의 배율을 가진다. 예컨대, 3 스테이지의 펄스 스트레칭과 함께, 독립 서브-펄스의 개수는 (2.4)3=13.8이다. 독립 서브-펄스의 개수, N,과 함께 스페클 대비 스케일은
Figure pat00004
이기 때문에, 펄스 스트레처는 100%의 입력 스페클 대비와 함께,
Figure pat00005
의 출력 스페클 대비를 제공할 수 있다. 이것은 여전히 너무 높은 스페클 대비일 수 있으므로, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 메카니즘이 펄스 스트레처의 입력 또는 출력되는 스페클 대비를 감소시키기 위해 제공될 수 있다. 동일한 것이 다른 부분에 서술된 소위 미니-OPuS에 대하여 서술될 수 있다.
전기-광학 부재, 또는 음파-광학 부재는 빔 스티어링, 예컨대, 빔 내의 단일 펄스 내에서 시드 레이저 광 펄스 빔을 스티어링하기 위해 사용될 수 있다. 이러한, 예컨대, 시드 레이저의 출력에서의 사용은, 예컨대, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 단지 낮은 평균 파워의 시드 레이저 빔에 속하기 위해 필요한 전기-광학 부재 재료를 야기할 수 있다. 예컨대, 단일 레이저 펄스 내에서, 예컨대, 랜덤하게, 그리고/또는 연속적으로 빔 스티어링을 변경함으로써, 파워 증폭 스테이지의 각 수용은 각각의 펄스에 대하여, "페인팅"되거나 채워질 수 있다. 결과적으로, 메인 펄스는 예컨대, PO/파워 증폭 스테이지 광 구성에 의해, 디버전스 세트를 가질 수 있고, 예컨대, 시드 레이저 특성에 의한 것은 아니다. 레이저 시스템 출력 광 레이저 광 펄스에 대한 매우 감소된 코히어런스가 그 결과일 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 예컨대, 평면 캐비티 및 플랫 후방 미러를 갖춘, 주입 컨트롤 증폭 레이저 시스템이, 예컨대, 0.0085 내지 0.99mJ 범위의 시드 펄스 주입 에너지에 대한, 적합한 에너지 안정도를 가질 수 있다. 빔의 이러한 에너지는 시드 레이저로부터 입력 커플러를 형성할 수 있는, 예컨대, 파워 증폭 스테이지의 후방 미러에, 예컨대, 입사될 수 있다. 이러한 반사기는, 예컨대, 90% 반시 및 대략 8% 투과일 수 있다. 그러므로, 증폭 스테이지 캐비티 자체로 들어가는 시딩 에너지는, 예컨대, 후방 반사기로 입사하는 것보다 대략 10배 더 작을 수 있다. 링 캐비티와 함께, 특히 본 명세서의 다른 부분에 서술된, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 부분 반사 시드 주입 메카니즘과 함께, 예컨대, 입력 시드 에너지는 훨씬 덜 낭비되고, 시드 레이저 광의 대략 80%를 허용한다. Rmax 및 OC는 F2 함유 환경에 있을 수 있고, 그러므로, 더 로버스트하고, 예컨대, 편광 커플링이 사용된다 하더라도, 커플링 효율은 여전히 특정 어플리케이션에 대한 최적값보다 작을 수 있다. 예컨대, MOPA 구성인 적합한 아키텍처는 2 채널("틱-톡) 솔리드 스테이트 시드 레이저, 예컨대, 제3하모닉 Nd:TLF MO 또는 한 쌍의 투 3-패쓰 XeF PA 모듈을 가진 Nd:YAG 시스템(예컨대, 351nm로 튜닝된)일 수 있다. MOPO 구성인 시스템, 예컨대, 마스터 오실레이터/파워 증폭 스테이지(링 파워 증폭 스테이지와 같은) 구성이 또한 효과적인 대안으로서 고려된다. 이러한 투 채널 MOPO 접근법은 MOPA 구성과 유사할 수 있다, 즉, 두 개의 시딩된 파워 오실레이터를 가진다. 다양한 커플링 기술이 사용된다, 예컨대, 편광 기술, 또는 시드 주입 메카니즘을 사용한 MO 커플링. PO/PA 구성과 구분하기 위한 효율성 v. Emo는 4 패쓰 MOPA는 테스트되지 않았지만, MOPO 또는 3패쓰 MOPA 보다 더 우수한 것을 알게되었다. 예시적인 펄스 폭(FWHM)은 MOPO에 대하여 대략 173ns, MOPA, 단일 패쓰에 대하여, 대략 13,9ns, 및 MOPA 3 경로에 대하여 대략 12.7ns임을 알게 되었다.
본 출원인은, 예컨대, Nd-YLF 시드 레이저 및 XeF 파워 오실레이터(예컨대, 플랫-플랫 편광 연결된 배열)를 가진, 예컨대, MOPO 출력 빔에서의, 각도 시프트와의 디코릴레이션을 위해 스페클 패턴을 검사하였다. XeF 방전과 조절된 시드 레이저 펄스 사이의 상대 타이밍과 함께, 또한 XeF에 의해 다시 생성된 약한 라인(353)의 최대 억제를 위해 각도 및 공간 조절이 수행된다.
도 39는, 예컨대, 수평 및 수직(도 39의 도면의 평면에 도시된 바와 같은) 방향을 도입하는, 스캐너 각 수용 윈도우와 관련된, 출력 레이저 펄스 상의 코히어런시 부스팅 스킴의 결과를 개략적으로 도시한다. 점(780a)은 개략적으로 그리고 예시의 방법으로 최초의 시드 레이저 출력 펄스 디버전스 프로파일(780a)을 도시한다. 펄스(782a)의 패턴은 완벽하게 배열된 빔 지연 경로에 빔 폴딩되고, 그리고 오배열된 빔 지연 경로를 통한, 또는 이들의 조합 후, 서브-펄스 디버전스 프로파일(782a)의 패턴을 도시하고, 각각의 주변의 원(784a)은 전기-광 스미어링의 디버전스 프로파일의 효과를 나타낸다.
지금부터 도 40을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런스 부스팅의 효과의 개략적인 재생이 도시되어 있다. 이미징 지연 경로, 예컨대, 펄스 스트레처, 예컨대, 소위 광 펄스 스트레처("OPuS"), 예컨대, 상술된 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템과 함께 판매되는, 그리고, 상술된 미국특허 및 동시계류중인 출원에 서술된, 4X Tis 6미러 OPuS, 또는, 예컨대, 그 빔을 스스로 폴딩하기 위해, 그리고/또는 상술된 바와 같은 코히어런스 길이를 초과하는 지연을 위해, 더 짧은 지연 경로가 사용되는 이들의 수정된 버전, 소위 미니-OPuS를 사용하여, MO와 증폭 이득 매체, 예컨대, PA 또는 PO, 또는 링 파워 증폭 스테이지 사이의 일 정도의 코히어런스 부스팅을 달성할 수 있다. 예컨대, 도 31에 도시된 바와 같은, 다른 형태의 코히어런스 부스팅이 단독으로, 또는, 예컨대, 도 33에 도시되고, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은, 이러한 "미니-OPuS"와 결합하여, 사용될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 펄스 스트레처, 예컨대, 4미러 6미러 펄스 스트레처, 예컨대, 4X Tis OPuS와 같은, 레귤러 OPuS, 또는 소위 미니-OPuS, 또는 도 31에 관하여 더욱 상세하게 서술된 지연 경로의 포인팅/디버전스 민감도는, 예컨대, 도 13, 14, 및 42에 도시된, 예컨대, 포인팅/디버전스 센서로부터의 피드백과 함께, 예컨대, 능동적 미러 컨트롤을 추가함으로써, 장점을 취할 수 있다. 이러한 장점은, 예컨대, 지연 경로 내의 평탄화된 레이저 출력 광 펄스 빔에 의한, 예컨대, 홀의 미러 효과를 생성하는 것을 포함하고, 실제로, 매우 약간 상이한 포인팅, 및 그러므로 펄스 스트레처의 다양한 미러 상의 입사 각의 복수의 빔과 같이 된다. 본 출원인의 양수인은 펄스 스트레처에서, 예컨대, 현재 사용되는 4X Tis OPuS 펄스 스트레처의 미러의 완벽한 배열이 매우 어렵고, 그러므로, 펄스 스트레처를 빠져나가는 레이저 출력 광 펄스 빔의 코히어런스를 감소시키는 홀의 미러 효과를 생성하는 것을 관찰하였다. 그러므로, 빔(860a)은 복수의 개별 빔(82a)을 형성한다. 도 40에서, 이것이 또한 개략적으로 그리고, 캐비티(852a)의 후방 및 출력 커플러(854a)를 형성하는 약간 오배열된 미러를 갖춘 플랫-플랫 캐비티(850a)의 결과와 같이, 도시되어 있으나, 동일한 효과가 상술된 코히어런스 부스팅 효과와 함께 본 출원인의 종업원에 의해 OPuS에서 관찰되었다. 도 40에 도시된 캐비티는 또한 편광 입력 커플러(858a) 및 쿼터파 플레이트(856a)를 포함할 수 있다.
도 40은, 예컨대, 시드 레이저 펄스의 시드 레이저 소스로부터의 편광 입력 커플링을 가진, 예컨대, 플랫-플랫 캐비티 내의, OC 및 Rmax의 반사율을 모두 사용할 때, 코히어런시의 감소를 도시한다. 그 각은 명료한 설명을 위해 과장되어 있다. OC와 Rmax 사이에 생성된, 예컨대, 스테틱 팬 아웃, 즉 "홀의 미러" 효과에 의해 생성된 복수의 레이가 존재한다. 이러한 레이의 이론적 에너지 가중치는 캐비티를 통한 전송 로스가 없고, 완벽한 반사율임을 가정하여, 아래에 도시되어 있다.
Figure pat00006
각각의 레이는 다른 모든 레이와 인코히어런트하고, 예컨대, OC와 Rmax 사이의 경로 길이는 시간적 코히어런스 길이 보다 더 길게 유지되는 것으로 가정할 수 있다. 각각의 레이는 또한 예컨대, 완벽한 배열이 매우 힘든 것으로 생각되기 때문에, 특히 수직 방향으로, 다른 모든 레이와 서로 약간 상이한 각도인 것으로 가정할 수 있다. 본 출원인의 수직 방향으로 대략 37μrad의 각도 차이가 코릴레이션되지 않은 스페클을 생성하기 위해 필요하다고 생각한다. 독립 펄스의 평형 개수를 제공하기 위해 노멀라이징된 에너지 가중치를 더하고, 표준 편차의 감소를 제공하기 위해 제곱근을 취한, 그 합은 1.56이다. 제곱근은 1.25이고, 그러므로, OC 및 Rmax 반사를 모두 사용한 때 표준 편차는 0.551/1.25=0.440으로 예상되며, 이는 본 출원인이 측정했던 값, 즉 0.427과 잘 맞아떨어진다.
본 명세서의 다른 부분에 홀의 미러 효과로 언급된, 스태틱 팬 아웃은 수동 배열에서 본질적으로 피할 수 없는 것으로 생각되며, 단독의 시드 레이저보다 2.50X 더 작은 증폭 이득 매체의 증폭과의 단일 펄스 스페클 대비를 산출한다. 이러한 감소는 6.3개의 코릴레이션되지 않은 서브-펄스와 같다. 이러한 대비 감소의 일부는 오실레이션 증폭 스테이지의 효과를 테스트하기 위해 사용되는 XeF 파워 오실레이터로부터의 약한 라인 컨텐츠로 인한 것이지만, 대부분은 스테틱 팬 아웃 효과로 인한 것으로 생각된다. 이와 유사하게, OC-Rmax(OC-후방 캐비티 미러)의 OPuS-형 스테틱 팬 아웃 특성에 의해 생성된 많은 서브-펄스는 거의 동일한 강도로 모두 증폭되고, 그러므로, 상기 표에 나타난 것 보다 더 균일한 독립 펄스를 생성한다.
코릴레이션되지 않은 스페클 패턴을 산출하기 위해 필요한 틸트 각은 상당할 수 있다. 본 출원인은 평형 펄스에서의 1.0 내지 1.55의 제1빅 점프가 대부분 MOPO로서 구동할 때 스페클 패턴의 나쁜 펄스-투-펄스 반복률로 인한 것으로 생각한다. 미러 틸트의 변화가 전혀 없더라도, 두 펄스는 30-35% 보다 더 코릴레이션되지 않는다. 오직 시드와 함께, 이 펄스-투-펄스 코릴레이션은 대략 85-90%인 것을 알게 되었다. 평형 펄스 개수의 길고 느린 상승은, 예컨대, 도 46에 도시된 바와 같이, 대략 400μrad의 미러 틸트까지 2.0의 값에도 도달하지 않는다. 이러한 결과는, 예컨대, 단일 펄스 내에 수 개의 코릴레이션되지 않은 스페클 패턴을 생성하기 위해, 대략 ±500-1000μrad의, 큰 각 스위핑을 위해 필요할 수 있음을 의미한다.
코히어런스에 관한 실험을 통해, 본 출원인의 종업원은, 예컨대, 펄스 스트레처에 의해 산출된 서브-펄스는 인코히어런트하고, 그 각이 약간 시프트되면, 상이한 프린지 패턴을 야기함을 알게되었다. 핀 홀 프린지 패턴은 입력 각의 λ/2d일 때 최대값을 최소값으로 시프트한다.
포인팅 시프트(본 출원인에 의해 스페클 시프트 측정으로부터 추측된) v. E-O 인가 전압의 플롯이 도 35에 도시되어 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 스페클 감소를 위해 단일 펄스 내에서 시드 레이저의 포인팅을 스위핑할 것을 제안한다. 이것은, 예컨대, 전기 광 엘리먼트, 예컨대, 도 33에 도시된 엘리먼트(392)와 함께 수행될 수 있다. 엑시머 파워 오실레이터, 예컨대, XeF 챔버로의 시드 레이저 펄스의 입력에 앞서 수직 확장을 사용하는 것은 대략 3.2mm 직경의 E-O 디플렉터의 선명한 조리개를 가진, 입력 커플러, 예컨대, 빔 스플리터에 근접하여 놓이고, 이 디플렉터는 (도 33에 도시되지 않은) 수직 확장의 업스트림일 수 있다. 예컨대, E-O 디플렉터로부터의 각 틸팅과 관련된, 오실레이터 캐비티 내의 임의의 변환을 최소화하기 위해, E-O 디플렉터를 가능한 증폭 캐비티와 근접하게 놓는 것이 바람직할 수 있다.
지금부터 도 42를 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 빔 결합 시스템(600a)이 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 빔 결합 시스켐(600a)은, 예컨대, 제1증폭 이득 매체 부분(602a), 및제2증폭 이득 매체 부분(604a)을 포함할 수 있고, 이들 각각은, 예컨대, PA 또는 PO 또는 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은, 링 파워 증폭 스테이지일 수 있다. 각각의 증폭 부분(602a, 604a)의 출력은, 예컨대, 빔을 4X 확대하는 프리즘(610a) 및 프리즘(612a)을 포함할 수 있는 빔 확대기(608)를 통과할 수 있다. 터닝 미러(620a)는 제1레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(622a)을 증폭기(602a)로부터 펄스 빔(622a)을 제1펄스 스트레처(640a)를 위한 빔 스플리터, 그 후 제2펄스 스트레처(644a)를 위한 빔 스플리터(646a) 상에 펄스 빔(632a)을 형성하도록 스티어링할 수 있는 제2터닝 미러(624a)로 스티어링 할 수 있다. 터닝 미러(630a)는 제2레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(632a)을 제2증폭기(604a)로부터, 빔(632a)을 빔 스플리터(642a)에, 그 후 빔 스플리터(646a)로 입사되는 빔(634a)을 형성하도록 스티어링 할 수 있는, 제2터닝 미러(634a)로 스티어링할 수 있다. 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같이 "미니-OPuS"일 수 있는, 제1 OPuS 및 제2 OPuS의 출력은 다른 빔 스플리터(650a)를 통과할 수 있는데, 이때, 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔의 작인 부분은, 예컨대, 측정 목적으로 분할될 수 있고, 예컨대, 피드백 컨트롤을 제1 및/또는 제2 OPuS(640a, 644a)의 빔 스플리터(642a, 646a)에, 또는 디버전스를 증가시키거나 감소시키기 위해 빔(632a, 634a)의 각각에 대한여 터닝 미러에 제공하는 (도시되지 않은) 컨트롤 시스템의 일부일 수 있는, 디버전스 검출기(654a)로 렌즈(562a)를 포커싱함으로써 포커싱될 수 있다.이러한 코히어런시 부스팅은 그 출력에 대하여, 예컨대, 도 42에 도시된, 증폭기(602a, 및 604a)로의 입력부일 수 있다.
평형 독립 레이저 펄스의 효율적인 개수가 각각의 펄스 스트레처의 Tis 배율과 같은 것을 볼 수 있다. 상술된 종류의 각각의 OPuS 펄스 스트레처는 대략 ~2.4X의 배율을 가진다. 예컨대, 3 스테이지의 펄스 스트레칭과 함께, 독립 서브-펄스의 개수는 (2.4)3=13.8이다. 독립 서브-펄스의 개수, N,과 함께 스페클 대비 스케일은
Figure pat00007
이기 때문에, 펄스 스트레처는 100%의 입력 스페클 대비와 함께,
Figure pat00008
의 출력 스페클 대비를 제공할 수 있다. 이것은 여전히 너무 높은 스페클 대비일 수 있으므로, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 메카니즘이 펄스 스트레처의 입력 또는 출력되는 스페클 대비를 감소시키기 위해 제공될 수 있다. 동일한 것이 다른 부분에 서술된 소위 미니-OPuS에 대하여 서술될 수 있다.
펄스 트리밍은, 예컨대, 193nm에서, 전기-광학 부재의 사용과 함께 설명되었다. 몇몇 다른 형태의 펄스 트리밍에 사용된 편광 회전과 달리, 전기-광학 부재는 빔 스티어링, 예컨대, 시드 레이저 광 펄스 빔을 단일 펄스의 빔으로 스티어링하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 시드 레이저의 출력의 이러한 사용은, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 단지 낮은 평균 파워 시드 레이저 빔에 속하기 위해 필요한 전기-광학 부재 재료를 야기할 수 있다. 예컨대, 단일 레이저 펄스 내에서, 예컨대, 랜덤하게, 그리고/또는 연속적으로 빔 스티어링을 변경함으로써, 파워 증폭 스테이지의 각 수용은 각각의 펄스에 대하여, "페인팅"되거나 채워질 수 있다. 결과적으로, 메인 펄스는 예컨대, PO/파워 증폭 스테이지 광 구성에 의해, 디버전스 세트를 가질 수 있고, 예컨대, 시드 레이저 특성에 의한 것은 아니다. 레이저 시스템 출력 광 레이저 광 펄스에 대한 매우 감소된 코히어런스가 그 결과일 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 평면 캐비티 및 평면 후방 미러를 갖춘, 주입 컨트롤 증폭 레이저 시스템은, 예컨대, 0.0085 내지 0.99mJ의 범위의 시드 펄스 주입 에너지에 대하여, 적합한 에너지 안정도를 가질 수 있다. 이러한 빔의 에너지는 시드 레이저로부터 입력 커플러를 형성할 수 있는, 예컨대, 파워 증폭 스테이지의 후방 미러로 입사될 수 있다. 이러한 반사기는 예컨대, 대략 90% 반사 및 대략 10% 투과일 수 있다. 그러므로, 증폭 스테이지 캐비티 자체로 들어가는 시딩 에너지는, 예컨대, 후방 반사기로 입사하는 것보다 대략 10배 더 작을 수 있다. 링 캐비티와 함께, 본질적으로 본 명세서의 다른 부분이 서술된, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 부분 반사 시드 주입 메카니즘과 함께, 예컨대, 입력 시드 에너지는 매우 소량이 낭비될 수 있고, 예컨대, 대략 80%가 증폭 스테이지로 주입된다. Rmax 및 OC는 F2 함유 환경일 수 있고, 그러므로, 예컨대, 편광 커플링이 사용되었더라도, 훨씬 로버스트하고, 커플링 효율은 임의의 어플리케이션에 대한 최적값보다는 여전히 낮을 수 있다. 예컨대, MOPA 구성의 적합한 아키텍처는 2-채널("틱-톡") 솔리드 스테이트 시드 레이저, 예컨대, 한 쌍의 투-3패쓰 XeF PA 모듈을 가진, 제3하모닉 Nd:YLF MO 또는 Nd:YAG 시스템(예컨대, 351nm로 튜닝된)일 수 있다. 이러한 MOPO인 시스템, 예컨대, 마스터 오실레이터/파워 증폭 스테이지(링 파워 오실레이터 증폭 스테이지와 같은) 구성은 또한, 효과적인 대안으로서 간주된다. 이러한 투 채널 MOPO 접근법은 MOPA 구조와 유사할 수 있다, 즉 두 개의 시딩되는 파워 오실레이터를 가진다. 다양한 커플링 기술이, 예컨대, 편광 기술 또는 시드 주입 메카니즘을 사용하는 MO 커플링이 사용될 수 있다. PO/PA 구조를 구별하기 위한 효율성 v. Emo는 4패쓰 MOPA는 태스트하지 않았지만, MOPA 또는 3패쓰 MOPA에 대하여 더 우수한 것을 알게 되었다. 예시적인 펄스 폭(FWHM)은 MOPO에 대하여 대략 173ns, MOPA, 단일 패쓰에 대하여, 대략 13,9ns, 및 MOPA 3 경로에 대하여 대략 12.7ns임을 알게 되었다.
본 출원인은, 예컨대, Nd-YLF 시드 레이저, 및 XeF 파워 오실레이터(예컨대, 플랫-플랫 편광 연결된 배열)와 함께, 예컨대, MOPO 출력 빔에서, 각 시프트와 디코릴레이션하기 위한 스페클 패턴을 검사하였다. XeF 방전과 조절된 시드 레이저 펄스 사이의 상대 타이밍과 함께, 각도 및 공간 조절은 또한 XeF에 의해 다시 산출된 약한 라인(353)의 최대 억제를 위해 수행된다.
시드 펄스의 최대 강도는 증폭 스테이지의 최초, 매우 낮은 레벨의 형광 동안 발생하는 것으로 관찰되었다. 이 매우 낮은 레벨의 형광(그리고 그러므로 다시)은 MOPO 출력에서 관찰된 바와 같이, 이 시드 광에 의해 강화되는 것으로 생각된다. 증폭 스테이지 파이어링 전, 예컨대, 대략 20ns 보다 빠르거나 느린 시드의 타이밍의 조절은 약한 라인 출력을 증가하도록 할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 코히어런스 부스팅은, 예컨대, 전기-광 엘리먼트와 함께, 빔 스티어링에 의해, 예컨대, 원하는 명목상의 중심 파장에 대하여 매칭된 ConOptics E-O 디플렉터 어셈블리를 사용하여, 단일 펄스 동안 시드 빔의 포인팅에 의해 달성될 수 있다. 이러한 E-O 디바이스는 빔을 변조하기 위해 사용되는 E-O 디플렉터를 갖춘 더블드 Ar-이온 라인 부근의 351nm를 사용하는 CD 및 DVD 라이터에 사용되는 것과 유사할 수 있다. 예컨대, 대략 0.6μrad/볼트의 포인팅 계수와 함께, 그리고, 50pF의 커패시턴스와 함께, 풀 mrad의 편향도 단 1,700V를 요구한다. 예컨대, 도 40에 개략적으로 도시된 바와 같은(본 명세서의 다른 부분에 더욱 상세하게 서술된) 펄스 트리밍을 위해 사용가능한 구동 회로가 예컨대, 단일 펄스 동안, 컨트롤된 스위핑 속도를 산출하기 위해, 예컨대, 직렬의 저항과 함께, 사용될 수 있다. 시드 펄스 기간은 대략 15ns일 수 있고, 상승율은 1mRad까지와 같이, 합리적인 포인팅 변화를 위해, 이러한 구동기의 용량 내에서 우수하다. 대략 30A의 펌핑 다이오드 전류 및 오실레이터 펌프 다이오드로의 4A와 함께, 시드 레이저 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스 에너지는 1.2mJ로 결정되고, 가스방전 레이저, 예컨대, XeF 가스방전 레이저를 시딩하기 충분하다.
MOPO 구성에 대한 스페클 대비(평균 스페클 교차-코릴레이션 대 미러 틸트 - 입력각 변화)의 도면이 도 75에 예시의 방법으로 도시되어 있다. 오실레이터 구성의 증폭 이득 매체를 통과하는 시드 레이저 펄스만에 대하여 유사하지만, 증폭 이득 매체의 여기가 없는 도면이 도 46에 플롯(590)으로 예시의 방법으로 도시되어 있고, 또한, 평형 독립 펄스의 플롯(592)이 예시적인 방법으로 도시되어 있다. 유사한 플롯이 PO 내의 시드 레이저 펄스만에 대하여, 평형 독립 펄스인 곡선(596), 노멀라이징된 표준편차인 곡선(594), 및 교차 코릴레이션인 곡선(598)과 함께 도 74에 도시되어 있다. MOPO 경우와 유사하게, 완전히 또는 실질적으로 완전히 코릴레이션되지 않은 스페클 패턴 및 대략 2개의 평형 독립 펄스를 산출하기 위해 대략 150-250μrad의 틸트를 취한다. 그러나, 상술된 바와 같이, 시프트 없는 스페클 대비로 시작은 OC 반사를 가진 것보다 대략 1.25의 팩터 정도만 더 작을 수 있다. 그러므로, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, MOPO 단일 펄스 스페클 대비가, 예컨대, 레이의 고정 팬 아웃이 복수의 OC-Rmax-OC-Rmax 반사에 의해 산출되기 때문에, 예컨대, 각각의 이들 반사가 도시된 각각의 약간 상이한 각으로 빠져나오고, 도 75에 예시적인 방법으로 도시된 바와 같이 코릴레이팅되지 않은 스페클 패턴을 산출하기 때문에, 시드-온니인 경우 보다 상당히 낮을 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 이러한 발견이, 더 낮은 정도의 코히어런시 부스팅이 필수적임을 알 수 있는, 필수 코히어런스 부스팅 스킴을 매우 단순화시키기 위해 사용될 수 있는 것으로 생각한다. 예컨대, 하나 또는 두 축에(예컨대, 높은 주파수 디바이스를 필요로 하는) 전체 디버전스 공간을, 예컨대, 스티어링 및/또는 더 빠른 변조("모두를 사용한 경우 "하이브리드 페인팅")하는 전기-광 능력을 생성하는 대신에, 이 스프레딩 고정 레이 아웃 효과, 소위 홀의 미러 효과를 이용하기 위해, 예컨대, 하나의 축에, 또는 다른 축에, 또는 둘 모두에서, PO로의 시드를 약간 오배열할 수 있다. 그 다음, 한 축 또는 다른 축, 또는 둘 모두를 따른, 예컨대, 포인팅의 선형 스위핑만을 사용하는 것이 가능할 수 있고, 이 때, 예컨대, E-O 구동 전자기기 상에 매우 감소된 요구사항과 함께, 한 축으로만 스프레딩하는 경우, 한 축이 다른 축이다. 가장 단순한 경우에서, 소위 홀의 미러 효과를 스프레팅하는 오배열(빔 팬-아웃)은, 한 축에만 적용될 수 있고, 하이브리드 페인팅을 생성하는 AC 없이, 예컨대 틸트 미러에 사인된 톱니와 함께, 다른 축에 "단독으로" 페인팅될 수 있다. 이러한 코히어런시 부스팅의 더욱 복잡한 변경 및 조합 또한 적용가능하다.
도 43은, 예컨대, 지연 경로에, 또는 증폭 이득 매체, 예컨대, PA 또는 PO 또는 다른 파워 증폭 스테이지에서, "페인팅"되는 시드 펄스의 강도에 관련된 램프식(시변) E-O DC 전압 신호와 중첩된 이상적인 고주파수 페인팅 E-O 전압 신호의 예를 제공한다. 램프 전압은 도 45의 회로에 개략적으로 도시된 바와 같이, 예컨대, E-C 셀 커패시턴스의 고속 R-C 감소에 의해 생성될 수 있다. 본 출원인이 구성하고 테스트한 테스트 회로 상의 제약, 예컨대, RF 주파수, 임피던스 미스매칭, E-O 부하 셀 커패시턴스 미스매칭 등으로 인해, "페인팅" 회로에 의해 전달된 실제 전압은, 도 44에 도시되어 있고, 프루브 부하 등이 가진 어려움을 고려하여 가장 잘 측정될 수 있다. 이것은 필요 RF 주파수의 대략 25%(예컨대, 400MHz에 대하여 대략 100MHz), 필요 피크 투 피크 전압의 10%(예컨대, ±2000kV에 대하여 대략 ±200kV)일 수 있다. 페인팅 전압은, 물론, 더 최적화될 수 있으나, 이 테스트 회로는 예컨대, 서로 직교하는, 예컨대, 제1축 및 제2축에서 시변 DC 스티어링 및 AC 변조를 모두 사용하는, 예컨대, 하이브리드 페인팅과 함께, 코히어런시/스페클 감소를 위한 증폭 이득 매체로의 시드 빔의 "페인팅"의 효과를 설명하기 위해 사용되었다.
본 출원인의 실험적 측정은 AC 전압 및 램프없이, 2D 스페클 대비가 76.8%이고, 수평축으로부터 수직축까지 변하는 것으로 판단하였다. 램프만 사용하는 페인팅과 함께, 전체 스페클 대비는 29.4%이고, 또한 두 축에서 변한다. AC만 가진 페인팅은 59.9%의 전체 스페클 대비를 제공하고, 또한 두 축에서 변한다. 램프 및 AC 전압이 인가된, 전체 스페클 대비는 28.1%이고, 양 축에서 변한다. 이것은 테스트를 위해 사용가능한 것이 아닌, 도 40의 것보다 덜 최적화된 회로를 사용한 것이고, 실제 테스트된 회로 테스트 결과는 도 44에 도시되어 있다.
본 출원인은 도 45에 예시적인 방법으로 도시된, 더 최적화된 회로가 스페클 대비에 감소를 더 개선할 것으로 생각한다. 도 40의 회로(1100a)는 E-O 셀 커패시턴스(1104a) 및 임피던스 매칭 인덕터(1110a), 및 N:1 스텝 업 변환기(1120a)와 함께, 예컨대, E-O 셀을 포함할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 예컨대, 큰 레지스터(1130a)를 통해 커패시터(1126a)를 차징하는 DC 파워 서플라이(1122a), 및 저항을 통해, 고속 액팅 스위치, 예컨대, 트랜지스터(1140a)(실제로, 직렬인 이러한 트랜지스터의 뱅크)에 연결된 RF 주파수 제너레이터가 포함될 수 있다. 또한 커패시터(1126a)는 스위치(1140a)가 닫혔을 때, 작은 저항(1142a)을 통해 방전된다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, "페인팅"은 또한 페인팅이 펄스 타임 내에 수행될 필요가 없다면, 또는 이러한 페인팅에 충분히 빠른 피에조-드라이브가 사용가능하거나 사용가능하게 된다면, 또한 그렇지 않다면, 예컨대, 전기-광 또는 음파-광 빔 디플렉터와 함께, 예컨대, 증폭의 업스트림 미러, 예컨대, 압전 조절 미러를 틸팅함으로써, 증폭 이득 매체의 업스트림에서 수행될 수 있다. 시드만, OC만 그리고 OC 플러스 Rmax 반사 모두를 가진 결과는, 예컨대, 도 22에 도시된 바와 같은 디퓨저를 통해, 미러를 틸팅하는 것과 같이, 본 출원인에 의해 측정된 것과 매우 유사하다. 이전 측정과 마찬가지로, OC-Rmax 반사의 OPuS 형 특성은 산출된 서브-펄스의 평형 개수 만큼 감소된 단일-펄스 스페클 대비를 이끄는 것으로 볼 수 있다. 코릴레이션되지 않은 스페클 패턴을 산출하기 위해 필요한 각 틸트는 대략 200-250μrad이도록 결정되고, 이는 또, 예컨대, 파워 증폭 스테이지로부터의 다운 스트림의 미러를 틸팅한 결과와 유사하다.
본 출원인은, 예컨대, 193nm 솔리드 스테이트 레이저의 예상된 펄스 에너지를 시뮬레이션하기 위해, 예컨대, 크게 감쇄된, 엑시머 시드 레이저를 사용하여 솔리드 스테이트 MO./파워 증폭 스테이지의 특성을 수행하였다. 그러나, 산출된 펄스 기간은 193nm 솔리드 스테이트 레이저로 예상된 것과 매칭하지 않는다. 본 출원인은 시드 펄스 기간의 적합한 시뮬레이션이 MO/파워 증폭 시트에지 오퍼레이션을 위해 요구되는 전체 시드 레이저 에너지를 더 감소시켜야 하는 것으로 생각한다. 펄스 트리머, 예컨대, 스텝 전압이 인가되고, 예컨대, 엑시머 시드 펄스 형상의 뒷부분(1/4λ 전압=2.5kV)은 트리밍하도록 타이밍되고, 엑시머 시드 레이저 펄스의 라이징 타임, 및 포켈 셀의 폴 타임으로 인한, 포켈 셀을 사용하여, 달성된 가장 짧은 실제 펄스 형상은 대략 9ns FWHM, 및~15ns 풋-투-풋이다. 시드 펄스의 뒷부분을 트리밍하는 것은, 예컨대, 대략 25%의 시드 펄스 에너지가 제거되었더라도, MO/파워 증폭 스테이지 출력 펄스 특성, 예컨대, 강도에 실질적으로 임팩트를 주지 않도록 결정된다. 그러나, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 펄스 트리밍은 가장 큰 코히어런시(최소 스페클 대비)를 가진 출력 펄스 부분을 제거함으로써 스페클을 더 감소시킬 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 고전압이, 예컨대, 도 40에 단일 트랜지스터(1130)로 개략적으로 도시된, 일 스택의 고속 MOSFET을 통해, 그라운드되기 위해 짧아질 수 있는 포인트에서, 트리거될 때까지, 예컨대 DC 전압 레벨을 인가함으로써, 시드 펄스 기간과 유사한 시간스케일 상에 시간 변화 전압을 인가하는 것이 예상된다. 인가 전압 및 시드 레이저 펄스 형상의 플롯이 도 19에 도시되어 있다. E-O 셀 터미널과 전압 서플라이 사이에 직렬 저항을 두는 것이, 예컨대, E-O 셀에 인가된 전압 슬로프를 컨트롤하기 위해 사용될 수 있다. ,예컨대, 200Ω 저항과 직렬인 E-O 셀의 50pF 커패시턴스는 대략 1011μrad/s의 초기 슬로프를 제공한다. 예컨대, 도 19에 도시된 바와 같은, 일 시간에서 DC 레벨에서 거의 0으로의, E-O 셀에 걸친 전압강하는 시드 펄스 기간과 유사하다. E-O 셀 펄서와 시드 레이저 사이의 상대 타이밍을 변화시킴으로써, 예컨대, 시드 펄스 동안 발생하는 포인팅 스위핑의 크기를 변경할 수 있다. 또한, 시드 펄스 동안 더 큰 또는 더 작은 포인팅 스위핑에 영향을 주기 위해 초기 DC 전압의 값을 변경할 수 있다. 본 출원인은, 예컨대, 단지 시드 레이저, 그리고 단지 OC로부터의 반사와 함께, 그러므로, OC 및 Rmax로부터의 복수의 반사로 인한 OPuS 효과 없이, 그리고, MOPO 오퍼레이션으로 인한 효과없이 이러한 고속 포인팅 능력을 테스트하였다. E-O 셀과 시드 펄스 사이의 상대 타이밍에 대한 최적화 없이, 본 출원인은 둘 상이의 타이밍의 범위에 대한 스페클 패턴을 캡처하였다. 본 출원인은 최대 적용가능한 포인팅 슬로프를 변경하기 위해 3개의 상이한 레빌의 DC 전압을 E-O 셀에 인가하였다. 그 결과는 대략 57ns 상대 타이밍에서 최소 스페클 강도 노멀라이징된 표준 편차를 나타낸다. 시드 펄스 동안 임의의 각 시프트없이, 작은 그리고 큰 상대 시간 값 모두에서, 57ns 주변의 스페클 대비는 높다. 이것은 고정 테스트 동안 본 출원인이 찾은 값과 관련된다. 예컨대, 상대 타이밍이 E-O 셀 전압 슬로프를 시드 펄스와 일치하게 놓을 때, 단일 펄스의 스페클 패턴은 수직 방향으로, 드라마틱하고 만족한 방법으로 스미어링된다.
현재 이해하는 바와 같이, 요구되는 ASE의 제한은 대략 5μJ의 시드 레이저 에너지와 함께, 그리고, 예컨대, 긴 시드 펄스 형상과 함께, 달성가능한 것으로 생각된다. 세츄레이션 테스트 결과는 출력 에너지가 달성될 수 있고, 동일한 ASE 상한 레벨이 짧은 기간의 시드 펄스를 사용할 때, 단 3.75μJ의 시드 레이저 에너지와 함께 달성될 수 있음을 출원인에게 나타내었다. 시드 펄스 기간의 추가 감소가 가능하고, 훨씬 더 낮은 시드 에너지 요구사항을 야기한다. 그러나, 시드 에너지의 이러한 추가 감소는 본 출원인이 ~10μJ의 솔리드 스테이트 193nm 시드 에너지를 사용할 계획이기 때문에 필수적이지 않을 수 있다. 더 짧은 펄스 기간은 ,예컨대, 예컨대, 시드 레이저와 파워 증폭 스테이지 사이에, 각각의 미니-OPuS의 지연 경로가 시드 레이저 펄스 기간보다 더 크고, 결과적으로 스트레칭된 펄스가 대략 10ns FWHM인 요구사항과 함께, 두 스테이지의 미니-OPuS가 사용되기 때문에, 어려운 것으로 증명할 수 있다.
예컨대, 다이나믹 포인팅 시프트에 의해서 막 전달된, 대비의 퍼센트 감소를 평가하기 위해 최대값에 대한 대비 값을 노멀라이징할 수 있다. 최적의 상대 타이밍 포인트에서, 스페클 대비는 그 피크의 대략 40%로 감소된 것을 알 수 있다. 독립 펄스의 평형 개수에 대하여
Figure pat00009
가정을 사용하여, 데이터는 스페클 대비 감소의 이러한 레벨을 달성하기 위해 필요한 펄스의 개수를 유도하는데 사용될 수 있다. 최적의 상대 타이밍에서, 그리고, E-O 셀에 3kV를 인가하여,대비 감소는 6펄스와 동등한 것을 알 수 있다. 더 높은 전압 레벨도(그리고, 그러므로, 단일 펄스 동안 더 큰 포인팅 시프트도) 그 결과를 개선할 수 있다. 본 출원인은 파워 증폭 스테이지 캐비티로 들어가는 시드 레이저 펄스에 유사한 측정을 수행하였으나, 증폭 스테이지 전극 사이에 방전은 없고, XeF 캐비티 내의 OC 및 Rmax로부터, OPuS 효과로부터의 반사, 빔 스프레딩은 최대 스페클 대비가 OPuS 효과에 의해 예측된 값만큼 감소되었음을 나타내었다(20% OC와 함께 N=1.56,
Figure pat00010
=0.80이다. 그러므로, 70% 대비는 56%가 된다). 최초 스페클 대비가 더 낮다하더라도, 스미어링의 효과는 풀 XeF 캐비티로부터 이차 반사가 추가된 때 변화하는 것은 나타나지 않는다. 스페클 감소를 위한 평형 펄스는 여전히 대략 6이다.
본 출원인은 증폭 스테이지 캐비티 전극 방전 및 그러므로, 증폭 스테이지 캐비티 내의 증폭 효과를 내포한 유사한 측정을 수행하였고, 도 17에 도시된 바와 같이, 시드 빔 스위핑을 통한 스페클 감소에 임팩트의 감소를 나타낸다. 이러한 구성과 함께, 그 효과는 산출된 펄스의 평형 개수의 절반, 즉, 대략 3개의 바로 위에 있는 것을 찾을 수 있고, 또한, MO/증폭 스테이지로서 동작할 때, 스미어링 없이 피크 스페클 대조에서 더 큰 감소를 찾을 수 있다. MO/ 증폭 스테이지 오퍼레이션의 이전 측정은 대략 6개의 펄스와 동등한 감소를 나타내었다. 이번 결과는 대략 8개의 펄스와 동등한 감소를 나타낸다. 본 출원인은 증폭 스테이지 캐비티가, 예컨대, 플랫-플랫 캐비티에서, 오프-축 레이 각에 대하여 차별화될 수 있고, 그러므로, 캐비티로 전송된 일 스프레이의 각이 모두 동등하게 증폭되지 않을 수 있다(이것은, 예컨대, 트루 안정한 캐비티와 함께, 예컨대 굽은 OC 및 굽은 Rmax를 채용하여, 실현될 수 있다). 다른 설명은 증폭 스테이지 특성을 컨트롤하는데 모든 시드 펄스가 참여하지 않는다는 것이다. 아마도, 예컨대, 시드 펄스의 10-15ns 펄스 기간 중 처음 5ns가 증폭 스테이지를 컨트롤하고, 그러므로 E-O 스위핑은 더 작은 윈도우 내에서 발생할 만큼 충분히 빠르지 않다. 이것은 또한, 예컨대, 더 작은 저항 및 더 짧은 스위핑을 사용함으로써, 이루어질 수 있다.
도 47을 참조하면, 레이저 처리 시스템, 예컨대, 저온에서 글라스 기판의 시트 상의 비결정질 실리콘을 용해하고 재결정화하기 위한 LTPS 또는 tbSLS 레이저 애닐링 시스템이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1070)은, 예컨대, 본 명세서에 서술된 바와 같은 레이저 시스템(20), 및 예컨대, 워크피스 핸들링 스테이지(1274)에 홀딩된 워크피스를 처리하기 위해, 레이저(20) 출력 광 펄스 빔을 대략 5×12mm에서 10 또는 수 마이크로미터×390mm 이상의 가는 빔으로, 변환하기 위한 광 시스템(1272)을 포함할 수 있다.
당업자들은 개시된 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있는 장치 및 방법이 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈을 포함할 수 있는 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함한 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 자신을 통해 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함한 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는, 예컨대, 시드 빔이 증폭 스테이지 내의 레이저 오실레이터의 각각의 루프에서 반대 방향으로 증폭 스테이지 이득 매체의 일부를 통과하도록, 보타이 루프, 또는 레이스 트랙 루프를 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 캐비티의 출력을 ≥1mJ, 또는 ≥2mJ, 또는 ≥5mJ, 또는 ≥10mJ, 또는 ≥15mJ 이상의 펄스 에너지로 증폭할 수 있다. 이 레이저 시스템은 12kHz, 또는 ≥2 내지 ≤8kHz, 또는 ≥4 내지 ≤6kHz 까지의 출력 펄스 반복률에서 오퍼레이팅할 수 있다. 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 포함할 수 있는 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2의 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내의 증폭 이득 매체를 포함할 수 있는 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 광대역 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 자신을 통해 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함한 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 보타이 루프, 또는 레이스 트랙 루프를 포함할 수 있다. 본 장치 및 방법은 시드 레이저 오실레이터와 증폭기 이득 매체 사이에 위치된 코히어런스 부스팅 메카니즘를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연 길이를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 광 지연 경로는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다, 예컨대, 펄스의 Tis는 물론, 그것의 시간적 및 공간적 길이를 실질적으로 증가시키는, 수 미터의 지연경로와 함께, 본 출원인의 양수인에 의해 판매되는 4X OPuS에서 발생되는 바와 같이, 오퍼레핑 펄스를 생성하지는 않는다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 제2길이의 제2광 지연경로를 포함할 수 있고, 각각의 제1 및 제2지연 경로 내의 광 지연은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 실질적으로 펄스의 길이를 증가시키지는 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이에 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 자신을 통해 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함한 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연 길이를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 광 지연 경로는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 제2길이의 제2광 지연경로를 포함할 수 있고, 각각의 제1 및 제2지연 경로 내의 광 지연은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 실질적으로 펄스의 길이를 증가시키지는 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브-펄스를 생성하는 코히어런스 부스팅 광 지연 경로를 포함할 수 있고, 이때 각각의 서브 펄스는 펄스 광의 코히어런스 길이 이상으로 후속 서브-펄스로부터 지연된다. 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지를 포함하고, 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 상기 링 파워 증폭 스테이지를 매개하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 광대역 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 자신을 통해 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함한 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연 길이를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 광 지연 경로는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 제2길이의 제2광 지연경로를 포함할 수 있고, 각각의 제1 및 제2지연 경로 내의 광 지연은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 실질적으로 펄스의 길이를 증가시키지는 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브 펄스를 생성하는 코히어런스 부스팅 광 지연 구조를 포함할 수 있고, 이때 각각의 서브 펄스는 펄스 광의 코히어런스 길이 이상으로 후속 서브-펄스로부터 지연된다. 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈, 및 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지를 포함하고, 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 시드 레이저 출력 광 빔 펄스의 코히어런스 길이를 초과하는 광 지연 경로를 포함하는 시드 레이저 오실레이터와 상기 레이저 증폭 스테이지를 매개하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 증폭 스테이지는 레이저 오실레이션 캐비티를 포함할 수 있다. 증폭 스테이지는 증폭 이득 매체를 통한 고정 개수의 패쓰를 형성하는 광 경로를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스 내의 펄스의 코히어런스 길이 보다 더 긴 지연 길이를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 광 지연 경로는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 펄스 빔의 펄스 내의 펄스의 코히어런스 길이를 실질적으로 증가시키기 않는다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 제2길이의 제2광 지연경로를 포함할 수 있고, 각각의 제1 및 제2지연 경로 내의 광 지연은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 실질적으로 펄스의 길이를 증가시키지는 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다.
본 출원인은 이러한 펄스가 레이저 시스템, 예컨대, 리소그래피 툴 스캐너 조명기로부터의 출력 광을 사용하는 툴 내의 광학 부재 상의 레이저 출력 펄스 내의 피크 강도의 임팩트를 줄이기 위해, 전체 통합된 스펙트럼(Tis)을 증가시키기 위한 펄스 스트레칭을 위해 사용되는, 본 출원인의 양수인 'Cymer, Inc.'에 의해 생산되는 레이저 시스템 상에 판매되는 두 OPuS 펄스 스트레처를 통과한 후 단일 가스방전(예컨대, ArF 또는 KrF 엑시머) 레이저 시스템 출력 펄스 내의 코히어런스 길이의 위치에 따른 스페클 감소를 계산을 통해 시뮬레이션하였다. 직렬인 두 개의 OPuS가 존재하는데, 제1 OPuS는 대략 196ns에서 대략 47.8ns까지의 출력 펄스의 Tis를 스트레칭하기 충분한 지연 경로를 가지고, 제2 OPuS는 그 펄스를 대략 83.5ns까지 더 스트레칭한다.
스트레칭되지 않은 펄스로 시작하여, 본 출원인은 그 펄스를 대략 코히어런스 길이와 같은 부분으로 분할하고, 0.10pm의 FWHM 대역폭, 및 코히어런스 길이 함수에 대하여 가우시안 형상으로 가정한다. 제1 OPuS를 통과한 후 펄스의 코히어런스 길이 부분에 펄스 스트레칭의 임팩트는 스트레칭된 펄스 내의 제1강도 험프가 메인 펄스의 코히어런스 길이 부분으로 구성되고, 제2강도 험프가 제1딸 펄스의 코히어런스 길이 부분과 오퍼레핑된 메인 펄스의 코히어런스 길이 부분으로 구성되는 것을 느리게 하는 것이다. 스트레칭된 펄스의 강도 내의 제3험프는 제1 및 제2딸 펄스의 오퍼레핑의 결과이다. 두 험프의 각각의 코히어런스 길이 부분을 관찰하여, 본 출원인은 코히어런스 길이 부분의 (딸을 포함한) 복수의 버전이 서로 간접하지 않을 만큼 충분한 간격을 유지함을 관찰하였다.
시뮬레이션된 강도의 스트레칭된 펄스가 제2 OPuS를 통과한 후, (제2험프에 아래, 오리지널 지연되지 않은 펄스, 상술된 바와 같은, 제1OPuS로부터의 제1지연된 펄스, 상술된 바와 같은, 제2 OPuS로부터의 제1지연된 펄스로부터 영향을 받는) 상황에서, 스트레칭된 펄스 내의 제1의 3개의 험프의 내용만 다시 보고, 본 출원인은 이 제2펄스 내에서, 복수의 버전의 코히어런스 길이 부분이 서로 매우 가깝다는 것을 관찰했다. 이것은 제1 OPuS가 ~18ns의 지연을 가지고, 제2 OPuS가 ~22ns의 지연을 가지기 때문이다. 그러므로, 단 ~4ns는 여전히 간섭할 만큼 충분히 가깝지 않은 버전의 코히어런스 길이 부분을 분리한다.
제3험프 아래에서 본 출원인은 제1OPuS로부터의 제1지연된 펄스, 제1OPuS로부터의 제2지연된 펄스, 제2OPuS로부터의 제1지연된 펄스, 및 제2OPuS로부터의 제2지연된 펄스로부터의 영향을 관찰하였다. 본 출원인은 몇몇 관련된 코히어런스 부분 사이의 간격이 두 OPuS에 의해 스트레칭된 펄스의 강도 플롯에서의 제3험프에서의 다른 것 보다 더 크다는 것을 관찰하였다. 이러한 간격 증가는 각각의 OPuS를 통한 두 왕복 트립이 ~36ns=18×2, 그리고 ~44ns=22×2와 같다는 사실 때문이다.
본 출원인은 본 출원에 서술된 바와 같은 미니-OPuS에 대하여 한 코히어런스 길이와 동일한 딜레이를 가진 단일 미니-OPuS는 대략 4 코히어런스 길이 후 쇠퇴하는 일 트레인의 펄스를 생성할 것으로 결론지었다. 그러므로, 본 출원인은 단일 미니-OPuS가 효율적이기 위해서, 임의의 딸 코히어런스 길이를 서로의 4 코히어런스 길이 내로 보내지 않아야 하는 것으로 판단하였다. 그러나, 출원인은 그 시뮬레이션에서, 메인 OPuS가 겨우 그것을 수행함을 관찰하였다. 제3 OPuS와 더 큰 험프에 대한 코히어런스 길이 사이의 간격은 충분하다. 본 출원인은 MO와 증폭 이득 매체 사이의 단일 미니-OPuS의 임팩트가 예상되는 코히어런스 부스팅 효과와 거의 같을 것으로 생각한다. 관련된 펄스 험프의 코히어런스 길이 부분으로 채워지지 않은, 빈 공간은 단일 미니-OPuS와 두 레귤러 OPuS를 결합할 때 더 부족해질 수 있고, 제2 OPuS는 너무 많을 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 미니-OPuS가 설치된 때 그들이 레이저 시스템의 일부이든 또는, 예컨대, 리소그래피 툴 그 자체 내 레귤러 메인 OPuS의 다운 스트림에 설치되었든지 간에, 레귤러 OPuS 지연 경로의 좌표 변화를 제안한다. 본 출원인은 이러한 미니-OPuS가 더 우수한 전체 코히어런스 길이 간격을 위해 두 개의 메인 OPuS 중 하나의 지연 경로를 감소시킬 수 있게 하는, Tis를 증가하게 하는, 펄스 기간의 계곡을 다소 채울 수 있는 것으로 생각한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 병렬인 두 개의 증폭기 이득 매체 챔버를 갖춘, 예컨대, 120-180W 이상의 레이저 시스템을 위한 매우 높은 출력 증폭 스테이지 캐비티의 특정 성능의 필수 요구사항이 존재한다. 그들은 선형 편광(>98%)을 산출해야 한다. 각각의 증폭 스테이지는, 예컨대, ArF의 193nm 파장에서, ≥60W 평균 출력 에너지를 산출하고 서바이브 해야하지만, 더 긴 파장, 예컨대, KrF에 대하여 248, 및 XeF에 대하여 351, 또는 XeCl에 대하여 318nm에서 덜 엄격하고, 157nm에서의 F2에 대하여 더 엄격하다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 증폭 스테이지는 비교적 작은 시드 레이저 에너지로 (세츄레이션 또는 그 부근에서) 풀 시딩을 나타낼 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 시드 레이저 에너지는 이러한 경우에 시스템 전체 출력 파워가 200W 보다 작을 수 있지만, 대략 단 1μJ일 수 있다. 본 출원인은 증폭 스테이지가 또한, 예컨대, 수 mRad 내의 각 범위를 가진 코히어런스 셀을, 예컨대, 제거함으로써, 코히어런스를 부주의하게 개선하는 것을 피하기 위해, 시드 레이저의 동일한 각 스프레드를 유지하기 위해, 적당하게 큰 각 분포를 지원해야 한다고 생각한다. 또한 역진 방사선으로부터 시드 레이저를 보호하는 것은 중요한 오퍼레이션 요구사항이다. 적절하게 시딩된 때, 증폭 스테이지에 의해 산출된 ASE 레벨은, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 전체 출력의 0.1%이하 보다 작아야 한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 (1) 이득 단면이 기존의 ArF, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA ArF 레이저 시스템 파워 증폭기("PA") 챔버와 유사할 것이고, (2) 이득 길이 또한, 기존의 ArF 챔버와 유사할 것이고, (3) 이득 기간 또한 기존의 ArF 챔버와 유사할 것으로 예상한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 대략 1mJ 시드 레이저 출력 광 펄스 에너지를 가진 12kHz에서 오퍼레이팅하는 솔리드 스테이트 시드 레이저, 및 각각 대략 17mJ 출력 펄스 에너지에서 오퍼레이팅하는 두 개의 증폭 스테이지를 갖춘 예컨대, 단일 MO/이득 증폭 매체 XLA 틱-톡을 제안한다. 또한, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 재생 이득 매체, 예컨대, MOPA 구성에서의 파워 증폭기("PA")와 비교되는 링 파워 증폭 스테이지에서 출력 펄스 에너지의 수차례의 생성을 가능하게 할 수 있는 링 파워 증폭 스테이지의 사용을 제안한다. 틱-톡 모드인, 이러한 링 파워 증폭 스테이지와 함께, 필요한 MO 에너지는 예컨대, 수 μJ 내지 수십 μJ 범위로 상당히 낮아질 수 있다. 테스트 목적으로, 본 출원인은 라인-내로우드 ArF 레이저를 사용하여 솔리드 스테이트 193nm 시드 레이저로부터의 입력을 시뮬레이션하였다.
본 출원인은 상술된 파라미터의 상이한 값에 대하여 ASE vs. MP-PO 타이밍 차이를 연구하였고, 그 결과는 도 7에 도시된 바와 같다. 이와 유사하게, 동일한 파라미터의 함수로서 MOPO 에너지 vs. MO-PO 타이밍의 연구는 도 7에 도시되어 있다.
예컨대, 공지된 리소그래피 레이저 광원 기술의 제약을 포함한, 상술된 요구사항을 만족시키기 위해, 본 출원인은, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 상술된 요구사항 및 제약을 다루기 위한 실행가능한 방법을 제공할 것으로 생각되는 다수의 전체 아키텍처를 제안한다. 그 첫째는, 예컨대, 각각이 펄스당 대략 17m를 산출하는 단일의 대략 12kHz 시스템을 산출하기 위해, 상호배치된 파이어링 시간을 가진 대략 17mJ의 출력 펄스를 산출하는 대략 6kHz에서 구동하도록 구성되어 있는 두 개의 듀얼 챔버 레이저 오실레이터/증폭기 배열을 가진, 본 출원인의 양수인의 XLA XXX 레이저 시스템 시리즈의 라인을 따라 두 개의 멀티-챔버 레이저 시스템을 제공하는 것이다.
그러므로, 예컨대, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 매우 높은 평균 파워 레이저 시스템, 예컨대, 이머전 리소그래피 레이저 광원(1520)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있고, 이 광원은 복수의 오실레이터/증폭기 레이저 시스템 출력 광 펄스 빔 소스, 예컨대, (1522, 1524)를 포함하고, 이 소스는 각각, 예컨대, 기존의 XLA XXX 모델 멀티-챔버 레이저 시스템의 일부로서, 본 출원인의 양수인 'Cymer Inc.'에 의해 판매되고 있는 것과 같은, 마스터 오실레이터 챔버(1530)를 포함한 마스터 오실레이터 부분을 포함한다. 또한, 각각의 오실레이터/증폭기 레이저 시스템(1522, 1524) 내에, 예컨대, 증폭 이득 매체를 갖춘 파워 증폭기 부분(1532)이 포함될 수 있다. 이 두 오실레이터/증폭기 레이저 시스템(1522, 1524)의 각각은, 예컨대, 오버리빙 방식으로 출력 광 펄스 빔을 빔 결합기(1540)에 제공한다.
그러므로, 6kHz 및 17mJ 출력 레이저 광 펄스 빔에서 오퍼레이팅하는 각각의 레이저 시스템(1522, 1524)과 함께, 빔 결합기(1540)로부터의 결합된 출력은 12kHz 17mJ 출력일 수 있고, 대략 200W 평균 파워 레이저 시스템을 야기한다. 또한, 도 54의 실시예는 또한, 예컨대, 400W 평균 파워 레이저 시스템을 생산하기 위해 추가의 복수의 이상적인 오실레이터 증폭기 레이저 시스템(1526, 1528)과 함께 구현될 수 있다. 대안으로서, 오실레이터/증폭기 시스템(1522, 1524, 1526, 1528) 각각은 6kHz 이하, 예컨대, 각각 4kHz에서, 예컨대, 오퍼레이팅할 수 있고, 광 손상 제한, 오퍼레이팅 비용 및 다른 팩터는 최종 출력(100) 펄스 반복률의 다양한 조합에 대하여, 시스템(1520)으로부터 유사한 종류의 평균 출력 파워 값에 대한 펄스 반복률및 펄스 에너지를 가능하게 할 범위로, 예컨대, 대략 33mJ까지의, 더 높은 전체 오실레이터/증폭기 시스템(1522, 1524, 1526, 1528) 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스 에너지를 가질 수 있다.
지금부터 도 55를 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 매우 높은 평균 파워의 틱-톡 시드 레이저/증폭 시스템(1550)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시드 레이저 증폭 시스템(1550)은, 예컨대, 시드 레이저 부분(1530), 예컨대, 1-2mJ 출력 에너지 펄스를 가지고 대략 12kHz에서 오퍼레이팅하는, 예컨대, Nd:YAG 또는 Nd:YLF, 또는 Ti:샤파이어, 또는 섬유 레이저, 또는 다른 솔리드 스테이트 레이저, 또는 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 시드 레이저, 및 한 쌍의 증폭 부분(1532)을 포함할 수 있고, 이 증폭 부분의 각각은, 예컨대, 본 출원의 다른 부분에 더욱 상세하게 서술된, 빔 스플리터(1522)를 통해, 시드 레이저 부분(1530)으로부터의, 예컨대, 교대의 출력 펄스가 공급된다. 이 펄스는 증폭 스테이지의 반복률에 따라, 교대 방식과 다른 방식으로 공급될 수 있다. 증폭기 부분(1532)의 각각은 각각의 증폭기 부분(1532)으로부터의 단 17mJ 출력과 함께, 예컨대, 200W에 대하여 대략 6kHz에서 구동될 수 있다. 또한, 시드 레이저는 대략 4-12kHz 범위에서 오퍼레이팅하도록 선택될 수 있고, 병렬인 두 개의 증폭 스테이지에 대하여, 예컨대, 8kHz 내지 24kHz의 출력을 제공한다.
도 56을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 매우 높은 평균 파워의 복수의 틱-톡 시드 레이저/증폭 시스템(1570)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1570)은, 예컨대, 제1 및 제2시드 레이저(1572)를 포함할 수 있고, 각각은 시드 레이저 펄스를 한 쌍의 증폭 부, 예컨대, 증폭 이득 매체(1574)로, 빔 스플리터(1552)를 통해 공급하고, 각각의 출력은 200W 이상의 평균 출력 파워를 가진 레이저 광원 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100)을 제공하기 위해 빔 결합기(1578)에서 결합된다. 시드 레이저는, 예컨대, 대략 12kHz에서 오퍼레이팅하는, 예컨대, 솔리드 스테이트 레이저일 수 있고, 증폭기 부분은, 예컨대, 가스방전 레이저, 예컨대, 대략 6kHz에서 오퍼레이팅하는 엑시머, 또는 분자 플루오르 레이저일 수 있다. 대안으로써, 예컨대, 시드 레이저(1572)는 엑시머 레이저, 예컨대, 리소그래피 또는 LTPS 레이저 광원 시스템 출력 레이저 광 펄스마다 전체 12kHz 및 17mJ을 위해 각각 3kHz에서 오퍼레이팅하는 틱-톡 증폭 부분의 각각의 쌍과 함께 대략 6kHz에서 오퍼레이팅하고, 대략 200W의 결과적인 평균 파워를 가진 KrF, ArF, XeCl, XeF, 또는 분자 플루오르 레이저일 수 있다. 본 출원의 다른 부분에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 주파수 변환은 시드 레이저(72), 예컨대, 솔리드 스테이트 레이저의 파장을 가스방전 레이저 증폭기 부분(1574)의 파장까지 시프트하기 위해 필요할 수 있다. 빔 결합기(1578)는 도 54의 결합기(1540, 1542)에 도시된 바와 같은, 단일 빔 결합기 또는 캐스케이딩 결합기일 수 있다.
예컨대, 두 개의 증폭기 챔버의 반복 주파수의 두 배로 구동하는, 예컨대, 마스터 오실레티어에 의해 시딩되는 틱-톡 증폭기 LTPS 또는 이머전 리소그래피 광원은 MO/증폭 이득 매체 구성의 두 개의 엑시머 레이저 챔버일 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 각각의 증폭 매체는 재순환/재생 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있고, 대안으로서, 이들 각각은 증폭 스테이지 엑시머 레이저 챔버의 반복률의 두 배로 구동하는 마스터 오실레이터에 의해 시딩될 수 있다. 이러한 시스템은 임의의 원하는 파장, 예컨대, 157nm(F2), 193nm(ArF), 248nm(KrF), 308nm(XeCl), 또는 351nm(XeF)에서 오퍼레이팅하는 MO 및 PA/PO와 함께, 예컨대, DUV 파장에서 구동될 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 링 파워 증폭 스테이지와 같은, 틱-톡 구성에서, 예컨대, 두 개의, 복수의 파워 증폭 스테이지를 시딩하고 더 높은 펄스 반복률에서 오퍼레이팅하는 솔리드 스테이트 또는 엑시머 시드 레이저를 포함할 수 있다.
도 57에는 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 이머전 레이저 리소그래피 시스템(1580)이 예시의 방법으로, 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1580)은, 예컨대, ASML 또는 'Canon' 또는 'Nicon'에 의해 생산되는 것과 같은, 스캐너(1590)에 200W 이상의 평균 파워로 라인 내로우드 펄스를 공급하는, 예컨대, 도 54에 도시된 바와 같은 매우 높은 평균 파워 출력 레이저 광 펄스 빔 소스(1520), 또는 도 55에 도시된 바와 같은 (1550), 또는 도 56에 도시된 바와 같은 (1570)을 포함할 수 있다. 스캐너(1590)는 조명기(1592), 레티클(1594), 및 광원(1520)으로부터의 방사선에 의한 노출을 위해 웨이퍼(1598)를 운반하는 웨이퍼 스테이지(1596)를 통합할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(1596)는, 예컨대, 레티클(1594)과 스테이지(1596) 주변 대기와 상이한 굴절률을 가진 물인 액체를 가진, 액체 소스(1602), 및 이머전 리소그래피를 위해 웨이퍼(1598)를 커버하기 위한 액체(1606)를 제공하는, 액체 배수(1604)일 수 있다.
또한, 엑시머 또는 다른 가스방전 레이저 증폭기 부분을 공급하는 엑시머 또는 다른 가스방전 시드 레이저를 위한, 또는 솔리드 스테이트 시드 레이저를 위한, 코히어런스 부스팅의 목적을 위해, 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 결합된 빔과 함께 복수의 증폭기 부분의 사용하는 것은, 예컨대, 집적회로 포토리소그래피 또는 LTPS 또는 tbSLS 프로세싱에서 광 코히어런시를 감소시키고, 그러므로, 스페클의 효과를 감소시키는 유익한 효과를 가질 수 있음이 이해될 것이다. 또한 하나 이상의 다양한 코히어런스 부스팅 기술 및/또는 본 명세서에 개시된 이들의 조합이 스캐너(1590)가 이머전 스캐너이든 아니든, 스캐너(1590)의 내부에 사용될 수 있다.
도 58을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드 레이저부터 가스방전 증폭 레이저 시스템(1620)까지 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1620)은, 예컨대, 솔리드 스테이트 펄스식 시드 레이저(1622), 예컨대, Nd:YAG 또는 ND:YLF 펌프식 조절가능한 솔리드 스테이트 레이저(1622)를 포함할 수 있다. 레이저(1622)의 출력은, 예컨대, 단일 광 엘리먼트일 수 있고, 코히어런스 부스팅에 대하여 본 출원의 다른 부분에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 예컨대, 시드 레이저(1622)의 출력을 주파수 시프팅하고, 빔 스티어링할 수 있거나, 또는 도 59에 도시된 바와 같이, 직렬인 코히어런시 부스터를 갖춘 주파수 시프터일 수 있는 코히어런스 부스터/주파수 곱셈기(1626)를 통과할 수 있다. 이 시스템은 또한, 예컨대, PA 또는 PO(1624)와 같은 증폭 이득 매체, 또는, 예컨대, (도 57에 도시된) 스캐너(1590)에 공급되는 출력(100)을 가진, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지(1624)를 가질 수 있다.
다양한 튜닝 메카니즘, 예컨대, 공지된 바와 같은, 오퍼레이팅 온도와 함께, 솔리드 스테이트 레이저, 예컨대, 1064nm 파장 Nd:YAG(네오디움 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:Y3Al5O15)), 또는 1053nm Nd:YLF(네오디움 도핑된 이트륨 리튬 플루오라이드), 또는 (대략 650 내지 1100nm에서 조절가능한) Ti:샤파이어 레이저, 및/또는 라인 선택에 의해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 증폭 부분(1624)에서 증폭을 위한 원하는 주파수/파장은, 예컨대, 주파수 업-컨버터(1626)와 함께 대략 XeF에 대하여 351, KrF에 대하여 248, ArF에 대하여 193, 및 공지된 바와 같이, 증폭 부분(1624)에서 수용가능한 증폭 레이징 발생을 가지기 위한 문자 플루오르에 대하여 157의 명목상의 중심 파장으로부터 수용가능한 Δλ 범위 내로 유지된다. 상술된 바와 같이, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 타입의 코히어런시 부스팅은 스캐너(1590), 또는 다른 어플리케이션 툴, 예컨대, 다른 마이크로-리소그래피 툴, 또는 가는 빔 레이저 애닐링 툴 내부에 사용될 수 있다.
도 59를 참조하면, 예컨대, 주파수 곱셈기(1630) 및 코히어런스 부스터(1632)가, 예컨대, 시드 레이저 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스의 높은 코히어런시를 조절하기 위해 증폭기 레이저 부분(1624)에 절절한 시드 펄스를 제공하고, 그것의 주파수를, 예컨대, 증폭 스테이지(1624)의 가스방전 증폭 이득 매체에서, 증폭을 위해, 원하는 주파수/파장으로 시프팅하기 위해 사용될 수 있는, 도 69의 것과 유사한 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드 레이저/증폭 레이저 시스템(1620)이 블록 다이어그램 형태로 도시되어 있다. 본 명세서에 언급된 다른 배열의 경우와 마찬가지로, 주파수 곱셈기(1630) 및 코히어런스 부스터(1632)는 결합될 수 있고, 예컨대, 단일 비선형 크리스탈이 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 예컨대, 적합한 구동 신호와 함께, 그 둘을 위해 사용될 수 있거나, 또는 복수의 크리스탈이 사용될 수 있는데, 예컨대, 일부 크리스탈은 주파수 변환을 위해 최적화되고, 다른 크리스탈은 코히어런시 부스팅을 위한 것이고, 위치는 코히어런스 부스팅에 이어 주파수 시프팅으로, 그리고 그 역으로 스와핑될 수 있다.
도 60을 참조하면, 본 명세서에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 주파수 변환기(1630), 한 축, 예컨대, 레이저 빔의 장축 또는 빔이 타원형 또는 긴 사각형이 아니라면 제1축, 및 단축 또는 그 빔이 길죽한 사각형이 아니라면, 제2직교축으로 코히어런시 부스팅이 뒤따르는 빔 분할기(1640), 각각의 수직축 코히어런시 부스터(1642) 및 수평축 코히어런시 부스터(1644)를 갖춘, 시드 레이저의 출력의 변환이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 코히어런시 부스터(1642, 1644)의 출력은, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은, 예컨대, 또한 코히어런시 부스팅 역할을 하고, 예컨대, 도 31, 및/또는 도 37A 및 B에 도시된 바와 같은, 시드 레이저 펄스를 증폭 이득 매체 부분(1648)에 제공하는, 빔 결합기에서 결합될 수 있다. 그렇지 않으면, 이러한 실시예에 대하여 적합한 비선형 크리스탈을 찾을 수 없다면, 코히어런스 부스팅은, 예컨대, 코히어런스 부스터(1642)에서 제1축에서 수행될 수 있고, 후속 빔 결합기(1646)가 필요 없이, 코히어런시 부스터(144)에서 제2축에서의 코히어런시 부스팅에 의해 직렬로 이어진다.
도 61을 참조하면, 예컨대, 주파수 변환기(1630) 내에서의 주파수 변환이 코히어런시 부스팅 후, 즉 빔 결합기(1646) 및 증폭 부분(1648) 사이에 발생할 수 있는, 도 60의 실시예의 일 버전이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 351nm 방사선, 예컨대, 코히어런트 351nm 방사선의 생성은 선형 또는 비선형 주파수 변환 스테이지를 구동하는, 예컨대, 솔리드 스테이트 구동 레이저(또는 레이저들)을 가진 솔리드 스테이트 구성과 함께 수행될 수 있다. 351nm 레이저 방사선의 생성은, 도시된 바와 같이, 1053nm에서 오퍼레이팅하는 Nd:YLF의 출력의 제3하모닉 변환에 의해 달성될 수 있다. 그러나, XeF 엑시머 증폭기/오실레이터를 위한 시드 레이저로서, 이러한 접근법을 사용하기 위해서는, 예컨대, Nd:YLF 시드 레이저 마스터 오실레이터의 명목상의 중심 파장이 XeF의 이득 스펙트럼(351.12 및 351.26nm에서의 두 라인)과 매칭함을 보장해야 한다. 대안의 접근법은 기본적인 구동 레이저 시드 펄스 소스로서 Yb-도핑된 섬유 레이저가 사용될 수 있다. Yb3+ 섬유 레이저는 본래 1050과 1065nm 사이의 오퍼레이션을 가능하게 하기 위해, 'J Nilsson et al' "High-power wavelength-tunable cladding-pumped rare-earth-doped silica fiber lasers" Opt. Fiber Technol. 10, pp 5-30(2004)에 서술된 바와 같이, 조절가능하다. 섬유 레이저는 LTPS 및 마이크로리소그래피와 같은, 울트라-신뢰도를 요구하는 어플리케이션에 특히 유리할 수 있는 설계에 일정한 평이함을 제공한다. 본 출원인은 적당한 피크 파워(5-50kW) 높은 반복율(수-kHz, 예컨대, 대략 12-15kHz까지) 1054nm 협대역 펄스식 방사선의 소스로서 펄스식 섬유 레이저를 사용할 것을 제안한다. 이러한 레이저는 표준 Yb3+ 펄스식 섬유 레이저 기술 - q-스위치식 섬유 오실레이터, 섬유 증폭되는 펄스식 다이오드 소스, 또는 (내부적으로 또는 외부적으로) 변조되고 섬유 증폭되는 CW 소스(섬유 오실레이터 또는 다이오드) 중 하나를 사용하여 구성될 수 있다.
1054nm 방사선이 생성된 후, 그것은 두 스테이지의 비선형 주파수 변환(1054의 제2하모닉 제너레이션("SHG")을 527nm로, 그 다음 나머지 펀더먼탈을 가진 주파수 제너레이션("SFG")을 (~+/-0.1nm 대역폭을 가진) 351.2nm에 더한다)을 사용하여, 예컨대, 대략 351.2nm로 직접적으로 주파수 변환되지 않을 수 있다.
매우 좁은 대역폭(매우 높은 스펙트럼 순도)를 가진, CW 솔리드 스테이트 레이저, 예컨대, 다이오드 레이저는 매우 좁은 대역의 시드를 증폭을 위해 펄스식 솔리드 스테이트 섬유 레이저에 제공하고, 매우 좁은 대역의 펄스식 솔리드 스테이트 시드의 산출을, 예컨대, KrF 또는 ArF 레이저를 위한 파워 증폭 스테이지에 제공하기 위해, 예컨대, 섬유 레이저에 매칭된다. 적합한 LMA(large-mode area) 섬유 기술은 섬유 레이저 증폭 오실레이터 또는 임의의 후속 증폭 스테이지를 포함한 섬유 내에 비선형 효과로 인한 스펙트럼 열화를 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 접근법을 사용하는 것은 공간 빔 품질이 유지되도록 하고(라지 모드 영역 섬유에서 단일-모드 오퍼레이션을 보장하는 기술이 있다), 섬유의 코어 내의 피크 파워를 감소시킨다.
XeF에 대한, 섬유 레이저 기반의 솔리드 스테이트 351nm MO는 또한 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라 구현될 수 있다. 이러한 마스터 오실레이터 아키텍처는 벌크-솔리드-스테이트 레이저 더 단순하고 로버스트한 솔루션일 수 있다.
지금부터 도 62-65를 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 복수의 주입 시드 351nm 가스방전 마스터 오실레이터/증폭기 이득 매체 레이저 시스템의 솔리드 스테이트 마스터 오실레이터(1700)가 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 마스터 오실레이터(1700)는, 예컨대, 다이오드 펌프(1712)를 갖춘, Yb3+ 도핑된 섬유 오실레이터 또는 증폭기(1710), 및 시드 레이저, 예컨대, 1054nm CW 시드 다이오드 레이저(1714)를 포함할 수 있다.
도 62를 참조하면, 마스터 오실레이터 오실레이션 캐비티는 후방 캐비티 완전 반사 미러(1720) 및 섬유 오실레이터(1710)의 명목상의 1054nm 중심 파장에서 90% 반사율일 수 있는 부분 반사 출력 커플러(1722)에 의해 형성될 수 있다. 마스터 오실레이터(1700)는 마스터 오실레이터(210)의 출력 펄스 에너지가 공지되어 있는 바와 같이, Q-스위치(1724)가 오픈되기 전 에너지에서 충분히 높을 때까지 오실레이션 캐비티 내에 축적할 수 있게 하기 위한 Q-스위치(1724)를 채용할 수 있다. 그러므로, 마스터 오실레이터(1700)의 출력은, 예컨대, 대략 12kHz의 속도로 Q-스위치의 오퍼레이션 주파수에 의해 펄싱될 수 있다. 섬유 오실레이터 레이저(1710)의 출력은 제2하모닉 제너레이터(1730)를 통과하고, 제3하모닉, 즉, 예컨대, XeF 가스방전 레이저 파워 증폭기 또는 파워 오실레이터, 또는 링 파워 증폭 스테이지 증폭 이득 매체(도 62-65에는 도시되어 있지 않음)에서 증폭에 적합한 대략 351nm의 파장을 생성하기 위해, 제2하모닉에 오리지널 주파수를 더하기 위한, 주파수 덧셈기(1732)로 진행한다.
도 63을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 마스터 오실레이터(1700)가 부분적인 블록 다이어그램으로 개략적으로 도시되어 있다. 본 실시예에서, 외부 증폭 변조기(1740), 예컨대, 음파-광 또는 전자-광 스위치 또는 다른 적합한 메카니즘은 마스터 오실레이터(1700)의 펄스식 출력을 산출하기 위해 섬유 증폭기(1710)로 CW 시드(1714)를 펄싱하는데 사용될 수 있다.
도 64의 실시예에서, 1054 시드는, 예컨대, 대략 12kHz에서 마스터 오실레이터(1710)의 펄스 출력 아웃을 산출하기 위해, 예컨대, 펄스식 시드 다이오드(1750)를 사용할 수 있다. 도 65의 실시예에서, 조절가능한 CW YB3 + 마스터 오실레이터(1760)는 마스터 오실레이터(1700)로부터 펄스식 시드 레이저 출력을 얻기 위해, 상술된 바와 같은, 외부 증폭 변조기를 갖춘 섬유 증폭기(1710)로 스위칭될 수 있다. 섬유 증폭기(1710)는 점유 증폭기(1710)를 펌핑하기 위해, 펌프 다이오드(1712)를 사용할 수 있다. 섬유 레이저는 그것의 입력 신호의 증폭을 위해, 공지된 바와 같이, 단일 섬유 또는, 예컨대, 각각의 섬유가 최적화된, 직렬로 놓인 복수의 섬유를 포함할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 다른 부분에 서술된 바와 같은, Nd:TAG, Nd:YLF, Ti:샤파이어, 및 섬유 레이저의 선택에 대하여, 시드 레이저, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드 레이저를 구동할 수 있는, 예컨대, 펄스 에너지, 펄스 기간, 및 타이밍 지터를 포함한, 예컨대, 포토리소그래피 또는 LTPS 어플리케이션을 위한, 매우 높은 평균 출력의 레이저 시스템을 위한, 시드 레이저, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드 레이저에 의해 바람직하게 목격되는 임의의 특성을 결정하였다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 임의의 증폭 스테이지 공진 캐비티 특성을 연구하였다. 한편으로, 아마도 생산 시스템에서 실제적인 것보다 시드 레이저 에너지가 더 낭비되지만, 단순한 구성인, 단순한 빔 스플리터 입/출력 커플링을 갖춘 플랫-플랫 캐비티일 수 있다. 다른 한편으로, 예컨대, 빔 스플리터/미러 입/출력 커플러, 및 재순환 또는 재생 파워 증폭 오실레이터, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지일 수 있다. 당업자들은, 상술된 바와 같이, 오실레이터, 캐비티 등과 같은 용어가 시드 레이저 부분에 의해 시딩되는, 레이저 시스템의 증폭 부가 캐비티 내에서 오실레이션하는 시드 빔 펄스로부터 자극된 방출로 인해 레이징하는, 예컨대, MOPO 구성의 레이저 시스템 수단에 대하여 언급하는데 사용됨이 이해될 것이다. 이것은 본 출원인의 양수인의 MOPA 구성의 XLA XXX 시리즈 레이저 시스템과 같은, 파워 증폭기로서 언급될 수 있는 것과 구별된다. 이와 대조적으로, 증폭은 시드 레이저 펄스가 광 배열, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 현재의 XLA XXX 시리즈 레이저 시스템에서 사용되는 것과 같은 투 패쓰 광 시스템에 의해 고정 횟수로, 여기된 상태인 증폭 이득 매체를 통해 다이렉팅된 때, 레이저 시스템의 증폭 부분의 증폭 이득 매체 내의 가스방전 동안 자극된 방출에 의해 파워 증폭기에서 발생한다. 그러나, 몇몇 논문에서, 증폭 이득 매체 주변에 닫힌 캐비티, 예컨대, 보타이 또는 레이스트랙 루프 경로 길이를 가진 증폭기는 "파워 증폭기" 또는 "파워 오실레이터"가 아니라 재생 증폭기로 간주될 수 있다. 그러므로, 본 출원 및 첨부된 청구항의 목적을 위해, 용어 "링 파워 증폭 스테이지"의 사용은 파워 부스팅 스테이지가 닫힌 광 캐비티를 가진 이득 매체를 통합한 임의의 이러한 구조를 커버하고자 함이다.
플랫-플랫 구성은, 예컨대, 도 66 및 69에 대하여 아래에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 예컨대, 편광 빔 스플리터, 및 쿼터파 플레이트, 및 부분 반사 출력 커플러를 갖춘, 전통적인 편광 입/출력 커플링을 사용할 수 있다. 이것은 시드 레이저 에너지의 사용을 더욱 효율적으로 만들 수 있지만, 또한 높은 펄스 에너지 및/또는 높은 평균 출력 파워에서, 예컨대, 열 효과에 더 견딜 수 있게 될 것이다. 다른 입/출력 커플링이 또한 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같이 채용될 수 있다.
지금부터 도 14 및 16을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 매우 높은 파워, 예컨대, 대략 200W 이상의 평균 출력 파워 레이저 시스템(280, 및 450)의 예가 부분적인 블록 다이어그램으로 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 레이저 시스템(280, 450)은, 예컨대, 도 14의 경우에, 링 파워 증폭 스테이지 구성의 레이저 시스템(280)을 포함할 수 있는, 예컨대, 이머전 리소그래피 사용을 위해, LTPS 사용을 위해 사용될 수 있다. 시스템(280)은 예컨대, 대략 1.0mJ 이하, 및, 예컨대, 대략 6kHz의 펄스 반복률의 시드 레이저 펄스를 레이저 출력 광 펄스의 시드 레이저 출력 광 펄스 빔(288)에 제공할 수 있는 시드 레이저(286)를 포함할 수 있다. 시드 레이저(286)로부터의 빔(288)은 시드 주입 커플링 메카니즘(300)을 통해 레이저 시스템(280)의 증폭 이득 매체 부(290)로 패싱할 수 있다.
증폭기 이득 부분(290)은 도 14에서 볼 수 있는 한 쌍의 가스방전 전극(294)을 포함하는 링 파워 증폭 스테이지 챔버(292)를 포함할 수 있다. 또한, 챔버(292)는 입력 챔버 섹션(296), 빔 리버서 챔버 섹션(298)을 포함할 수 있고, 이들 각각은, 적합한 누수 방지 수단에 의해, 챔버(292)에 부착되거나 형성될 수 있고, 예컨대, 입력 섹션(296) 및 빔 리버서 섹션(298) 내의 광학 부재는 챔버 섹션(292, 296, 298)에 인클로징된 레이징 가스 혼합물 내의 플루오르에 유리하게 노출될 수 있다.
시드 주입 메카니즘은, 예컨대, 코팅으로 코팅되거나, 그렇지 않으면, 예컨대, 대략 ArF에 대하여 193nm, KrF에 대하여 248nm, XeCl에 대하여 318, XeF 레이저 시스템에 대하여 351의 명목상의 중심 파장에서, 시드 레이저 광에 대하여 부분적으로 반사적이도록 선택되거나 구성될 수 있는 빔 스플리터/입-출력 커플러(302), 및 각각의 ArF, KrF, XeCl, 또는 XeF 등의 가스방전 레이저 시스템에 대하여 선택된 명목상의 중심 파장에서 최대로 반사하는 최대 반사 미러(304)를 포함할 수 있다. 빔 리버서(310)는, 예컨대, 본 출원인의 양수인의 XLA MOPA 구성의 레이저 시스템, XLA XXX 시스템에서 판매되는, 파워 증폭 빔 리버서와 유사할 수 있다. 이러한 XLA-XXX 내의 빔 리버서는 MO의 출력으로부터의 빔을, PA를 통해, 이후 셔터를 통해 레이저 시스템을 빠져나가기 위한 펄스 스트레처의 입력부로 다이렉팅하는 릴레이 광학 부재 서브시스템의 일부일 수 있는 모듈을 구성할 수 있다. 릴레이 광학 부재 서브시스템은 MO 웨이브프론트 엔지니어링/스티어링 박스("WEB"), PA WEB, 및 빔 리버서 모듈을 포함할 수 있다. 빔 리버서 모듈은 PA 챔버의 백엔드를 빠져나가는 빔을 수신하고, 그것을 특정한 각 및 위치에서 PA WEB로 PA 챔버를 통해 다시 전송한다. 이 모듈은 그 빔이 첫번째 경우에 그 빔을 PA 챔버로 스티어링한 PA WEB 터닝 프리즘을 지나감을 보장하는 PA 챔버를 통해, 그 빔을 뒤로 스티어링하는 빔 리버서 프리즘을 포함한다. 프리즘은 x-축을 따라 조절가능하고, x-축에 대하여 회전가능(틸팅가능)하다. 그 빔은, 예컨대, 도 20-22에 도시된 바와 같이, PA WEB로부터 빔 리버스로의 경로와 약간 상이한 경로 상으로 PA 챔버로 리턴되고, 그로 인해, 예컨대, 수직 축으로 동일한 경로 및 수평 축으로 상이한 교차 경로로 증폭 이득 매체를 통과하고, 수평 및 수직은 전극과 방전 레이징 증폭 매체의 관계일 수 있고, 반드시 실제 수평 및 수직 방향이 아닐 수도 있고, 그리고/또는 그에 대응하는 방향일 수 있다. 이것은 상술된 바와 같은 MOPA 파워 증폭기의 파워 증폭 이득 매체(실링된 캐비티는 아님)를 통해 시드 레이저로부터의 시드 빔의 광학적으로 결정된 틸트 더블 패쓰를 형성한다. 빔 리버서는, 예컨대, 두 빔이 PA 챔버내에서 오버랩하도록(예컨대, 대략 챔버 길이의 중간 - 전극의 세로축 길이의 중간에서 교차하도록), 그리고 PA WEB 터닝 프리즘에서 공간적으로 분리되도록, PA 챔버를 통해 반사된 빔에 약간의 각(수 밀리라디안), 및 약간의 오프셋(수 밀리미터)을 도입할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 빔 리터너는 광 코팅 없는 리버서 프리즘을 사용할 수 있다. 빔은, 예컨대, 빔 리터너 프리즘을 브루스터 각으로 들어가고 나올 수 있고, 내부 전반사는 내부 반사면에 발생할 수 있고, 그러므로, 예컨대, 사실상 표면 손실이 없을 수 있다. 프리즘은 비싼 엑시머 등급의 CaF2로 이루어져야 한다. 복굴절, 벌크 흡수, 및 산란 손실이 고려되어야 하지만, 이러한 현상은 문제점으로 예상되지 않는다.
입력 윈도우(312)를 통해 광학적으로 수용가능한 입력 섹션(296)에서, 프리즘(322) 및 프리즘(324)으로 구성될 수 있는 빔 확대기(320)에 설치될 수 있다, 이 두 프리즘은 함께, 빔(288)을 챔버(292) 안쪽 방향을 따라 내로우잉할 수 있고, 챔버(292) 바깥 방향을 따라 빔을 반대로 확대하고, 이러한 밖으로의 확대는 광 엘리먼트, 예컨대, 입/출력 커플러(300)를 보호하는 역할을 하고, 챔버(292)로의 방향으로의 이러한 빔(288)의 내로우잉은 일반적으로 전극(294)의 세퍼레이션에 수직인 방향으로 전극(294) 사이의 대략적인 방전 폭까지 증폭 이득 매체로 들어가는 빔(340)을, 예컨대, 내로우잉하는 역할을 하한다.
배플(330)은, 예컨대, 입력 섹션(296) 및 챔버(292)의 빔 리버서 섹션(298) 내의 광학 부재를 챔버(292) 내의 레이징 가스 혼합물과 함께 순환하는, 예컨대, 찌꺼기로 인한 손상으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.
링 파워 증폭 스테이지(290)의 캐비티 안쪽에서, 빔(288)은 제1방향 재순환 오실레이션 경로(340)를 취할 수 있고, 제2방향 재순환 오실레이션 경로(342)를 통해 부분 반사 입/출력 커플러가 오실레이터 레이저 캐비티에 대한 전통적인 출력 커플러로 역할하고, 오실레이팅 레이저 광의 광자를 Rmax 미러(304)로 반사하는 시드 주입 메카니즘(300)로 리턴하고, 경로(340)를 따라 돌아온다. 그러므로, 시드 주입 메카니즘(300)과 빔 리버서(310)에 의해 형성된 캐비티 내의 오실레이션은 멀티-패쓰 오실레이션 경로이다. 상술한 바와 같은, 이러한 멀티-패쓰 오실레이션은이득 매체를 통한 고정 개수의 패쓰, 예컨대, 파워 증폭기 광 경로를 따른 오실레이션이 없는, 본 출원인의 양수인의 XLA XXX 레이저 시스템에서는 2개의 패쓰를 만드는 파워 증폭기 내의 광자와 구별된다. 재순환/재생 경로(340, 342) 내의 오실레이션이 충분한 펄스 에너지를 만든 때, 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100)은 시드 파워 오실레이터 레이저 시스템(280)으로부터 산출된다. 시드 레이저(286)는 가스방전, 예컨대, 엑시머 또는 플루오르 레이저, 또는 솔리드 스테이트 레이저일 수 있다.
도 16은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 링 파워 증폭 스테이지(490)에 의해 대체된 PA를 갖춘 본 출원인의 양수인의 XLA XXX 멀티-챔버 MOPA 레이저 시스템과 유사하게 구성된 링 파워 증폭 스테이지 레이저 시스템(490)을 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 레이저 시스템(450)은 마스터 오실레이터 레이저 챔버(454)를 포함할 수 있는 엑시머 가스방전 레이저 시드 레이저(452), 및 후방 캐비티 미러를 형성하는, 반사 엘리먼트, 예컨대, 파장 및 대역폭 선택 그레이팅, 및 마스터 오실레이터(452) 오실레이터 캐비티의 다른 끝을 형성하는 부분 밤사 출력 커플러(458)를 갖춘 라인 내로우잉 모듈(456)로 구성될 수 있다. 마스터 오실레이터(452) 시드 레이저 출력 레이저 광 펄스 빔의 출력 커플러(458)를 떠난 펄스는 빔 스플리터(472)를 사용하여, MO 챔버(454)의 출력의 일부를 샘플링할 수 있는 측정 모듈(라인 중심 분석 모듈 "LAM")(470)을 통과할 수 있고, 또한, 형광 검출기와 같은, MO 레이저 출력 광 펄스 빔 펄스 에너지 모니터(474) 및 ASE 모니터(476) 를 포함할 수 있는 마스터 오실레이터 시드 레이저 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스의 명목상의 중심 파장을 측정하기 위한 (도시되지 않은) 웨이브미터를 통과할 수 있다. ASE 검출기, 예컨대, 광대역 포토검출기는 대역폭 내의 상당한 레이징은 발생하지 않고(시드 펄스는 방전 동안 증폭 스테이지의 캐비티 내에 있도록 타이밍되지 않는다), 본질적으로 광대역 레이징이 증폭 스테이지에서 방전 동안 발생하도록, 증폭 이득 매체 내의 방전의 타이밍이 오프임을 지시하기 위해 충분히 높은 강도의 광대역 광의 존재를 검출하는 역할을 할 수 있다.
마스터 오실레이터 시드 레이저(452) 출력 레이저 광 펄스 빔은 그 다음 터닝 미러(480)로 패싱할 수 있고, 그로부터 시드 주입 메카니즘(300) 입력으로, 챔버 입력 섹션(494) 및 챔버 빔 리버서 섹션(496)을 갖춘 링 파워 증폭 스테이지 챔버(492)를 포함할 수 있는, 증폭 이득 매체 부분(490)으로 패싱할 수 있다. 당업자들은 레이저 시스템(450)의 개략적인 도면이 MO(452)로부터 PO 챔버(442)로의 빔의 다양한 형태의 광 경로를 반영하지 않고, 그 둘 사이 그리고, 증폭 스테이지 챔버(492)로의 광 경로의 실현이 아니라, 도면의 평면에 따라 개략적으로 도시된 것임이 이해될 것이다.
시드 주입 메카니즘(300)은, 예컨대, 부분 반사 입/출력 커플러(302), 예컨대, 광 펄스 스트레처("OPuS")의 일부로서, 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템과 함께 판매되는 것과 유사한 빔 스플리터, 및 주어진 명목상의 중심 파장에서 최대 밤사 미러 Rmax(304)를 포함할 수 있고, 여기서, 부분 밤사 출력 커플러(302)는 상술한 바와 같은 입/출력 커플러로서, 더욱 상세하게는 (빔 리버서(310)에 의해 형성된) 링 파워 증폭 스테이지(490) 오실레이션 캐비티로서 역할한다. MO(452)로부터의 시드 레이저 출력 레이저 광 펄스 빔은 입력 윈도우(500)를 통해 링 파워 증폭 스테이지 챔버(492)로 패싱할 수 있고, 또한, 도 14에 관하여 상술된 바와 같이, 빔 확대기(510)를 통과할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지 챔버(492)의 입력 섹션(494)은 또한, 예컨대 프리즘(512) 및 프리즘(514)으로 구성된 빔 확대기(510)를 하우징할 수 있다. 시드 주입 메카니즘의 다른 형태는 본 출원이 우선권을 주장하는 가출원, 및 그 가출원에 우선권을 주장하는 다른 동시 계류중인 출원과 동시에 출원된 상기 참조된 동시계류중인 가출원에 서술된 것을 포함할 수 있다.
그러나, 링 파워 증폭 스테이지 오실레이터(490)의 출력은 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저 펄스의 전체 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔일 수 있다. 이 빔(결국 사용 툴, 예컨대, 스캐너로의 출력 빔(100))은 또한, 예컨대, 빔 내의 각각의 펄스에 대하여 출력 레이저 광 펄스 빔 대역폭이 측정될 수 있는측정 유닛(대역폭 분석 모듈 "BAM")을 통과하고, 예컨대, 레이저 시스템 출력 빔은 빔 스플리터(526)를 통해 들어가는 제1지연 경로(522), 및 빔 스플리터(528)(미러(530)에 의해 형성된 지연 경로)를 통해 들어간 제2지연 경로(524)를 포함할 수 있는, 펄스 스트레처, 예컨대, 4X OPuS(520)를 통과한다. OPuS(520)를 떠난 빔(100)은, 예컨대, 펄스 에너지를 측정하기 위해, 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100)의 일부를 분리하기 위한, 빔 스플리터(542)를 가질 수 있는, 셔터(540)를 통과한다.
링 파워 증폭 스테이지 오실레이션 케비티 내부에 설치된, 도 3에서의 빔 확대기(170), 및 도 2에서의 (142)와 함께, 예컨대, 증폭 스테이지(180, 144)의 링 캐비티의 입/출력 커플러(160)를 구성하는 최대 반사기(164), 및 부분 반사기(162) 상의 에너지 밀도의 감소가 달성된다. 캐비티 내부로 이동된 빔 리버서(70)와 함께, 빈 공간은 BAM(또는 SAM)을 하우징할 수 있다. 광 코팅에 대한 니드는, 예컨대, 흡수를 줄이고, 그 빔을 입력 및 출력면 상에 퍼트리기 위해 대략 브루스터 각인 입력부 및 출력부를 가진, 광 손상을 줄이기 위한 각인 빔 리버서(70)와 함께, 예컨대, 입/출력 커플러 부분 반사 미러(162), 및 최대 반사 미러(164) 상의, 광 플루언스의 감소로 인한, 예컨대, 감소된 광 플루언스로 인해, 제거될 수 있다. 이것은 또한 증폭 스테이지 챔버 윈도우(194, 168) 상의 보호 코팅이 필요하지 않을 수 있다. 출력 윈도우(194, 168)는 47도 방향일 수 있다.
또한, 파워 증폭 스테이지는 100μJ 이하, 예컨대, 대략 5μJ 등의 MO 에너지와 함께, 강한 세츄레이션에 도달하고, 출력 에너지 안정도는 우수한 링 파워 증폭 스테이지 특성에 의해 결정될 것이고, 이상적인 MO 에너지 안정도 특성보다 작지 않을 것이다. 현재의 Cymer XLA XXX MOPA 시스템은 MO 에너지의 불안정성에 의해 지배된다. 다른 출력 레이저 빔 파라미터, 예컨대, 포인팅 안정성, 프로파일 안정성, 및 ASE 안정성은 또한 감소된 MO 에너지 출력을 사용하는 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 구성에 의해 유리한 영향을 받을 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 본 출원인의 양수인의 XLA 모델 멀티-챔버 레이저 시스템과 함께 사용되는 OPuS 내의 제1 또는 제2펄스 스트레처 중 하나 또는 모두의 내부에 추가적인 경로 지연을 위해 본 출원인의 양수인에 의해 개발된 6미러 코히어런시 부스팅 메카니즘을 사용할 것을 제안한다(편의상, 본 명세서에서, 광 펄스 지연 경로를 지연 경로당 4개의 미러를 가진 것으로 개략적으로 지시되어 있다). 이러한 지연 경로는, 예컨대, 홀수개의 미이징 미러를 갖춘 -1 이미징을 산출할 수 있다. 이것은, 예컨대, 도 37 및 8에 개략적으로, 그리고 카툰 형식으로 도시되어 있고, "플립된" 서브-펄스의 합이 도시되어 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 플립된 서브-펄스는, 예컨대, 개선된 프로파일 일정성, 및 대칭성을 위해 사용될 수 있고, 상이한 소스로부터의 데임(dame) 출력 조리개 펄스로 오버래핑하기 위해, 예컨대, 빔 결합기로서 사용될 수 있다.
이러한 코히어런시 부스팅 목적을 위한 지연 경로는 더 증가된 펄스 Tis, 및 오버래핑 펄스를 얻기 위한 펄스 스트레칭을 위해 사용된 실제 OPuS가 가능한 길 필요가 없음이 이해될 것이다. 코히어런시 부스팅 메카니즘보다, 다른 특성과 함께, 소위 "미니-OPuS"가 그 펄스를 임의의 횟수로 폴드할 수 있다. 이것은 (582)로 표시된 코너(플립전)를 가진 펄스(580), 및 펄스(584, 586, 588)에 의해 도시되어 있다. 또한, 지연 경로 내의 미러의 오배열로 인해, 오배열된 빔의 서브부로 인한 "홀의 미러"는 또한 시드 레이저 펄스 내의 코히어런시를 감소시킬 수 있고, 예컨대, 빔의 시간적 코히어런시 길이를 초과하는 지연경로만큼 길다. 이에 관하여, 예컨대, 배열의 용이함을 위해 공초점으로 배열된 구형 미러를 갖춘 4개의 미러 미니-OPuS가 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 양 축으로의 빔 플리핑없이도, 만족스러운 코히어런시 부스터로서 역할할 수 있다. 기본적인 요구사항은 -1 이미징이 발생하든 하지 않든, 하나 이상의 축에서, 예컨대, 스스로를 폴딩함으로써, 그 빔을 혼합하는 것이다. 이것은 이미징 미러를 갖춘 OPuS형 지연 경로, 또는 소위 미니-OPuS형 지연경로에서 발생할 수 있음은 물론, 플랫 미러를 가진 지연 경로에서도, 적어도 지연 경로의 매 왕복 트립마다, 딸 펄스가 메인 펄스 및 서로에 대하여 적어도 한 축으로 플립되도록, 발생할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 한 시스템 내에 다양한 포인트에서 두 개의 개별 레이저 빔을 결합하는 것이 필수적일 수 있다. 6미러 펄스 스트레처로의 입력 중 절반만이 조사된다면, 서브-펄스는 도 8에 도시된 바와 같이, 꼭대기와 바닥 사이에 플립핑된다. 이 "플립핑"된 서브 펄스의 합은, 예컨대, 도 41에 도시된 펄스 스트레칭 시뮬레이션에 도시된 바와 같은, 풀 사이즈 프로파일에, 채워지도록 리딩할 수 있고, 곡선(562)은 지연 경로로 들어가기 전의 펄스를 도시하고, 곡선(564)(흑색)은 하나의 지연 경로 후의 펄스를 도시하고, 곡선(566)(적색)은 두 번째 지연 경로 후의 펄스를 도시한다. 그 다음 레이저 디버전스는, 예컨대, 대략 1m 등에 걸친, 예컨대, 일부 진행 후인 중심부(568)를 채우기 위해 사용될 수 있다.
지금부터 도 40을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 코히어런스 부스팅의 효과의 개략적인 재생이 도시되어 있다. 이미징 지연 경로, 예컨대, 펄스 스트레처, 예컨대, 소위 광 펄스 스트레처("OPuS"), 예컨대, 상술된 본 출원인의 양수인의 레이저 시스템과 함께 판매되고, 상술된 미국특허 및 동시계류중인 출원에 서술되어 있는 4X Tis 4미러 OPuS, 또는, 예컨대, 빔을 스스로 폴딩하기 위해, 그리고/또는 본 명세서에 서술된 바와 같이 코히어런스 길이를 초과하는 지연을 위해, 사용된 더 짧은 지연 경로를 가진 이들의 수정된 버전, 소위 미니-OPuS를 사용하는 것은, 예컨대, MO와 증폭 이득 매체, 예컨대, PA 또는 PO 또는 링 파워 증폭 스테이지 사이에 일정한 정도의 코히어런스 부스팅을 달성할 수 있다. 예컨대, 도 31에 도시된 바와 같은, 코히어런스 부스팅의 다른 형태는 혼자, 또는, 예컨대, 도 41에 도시되어 있고 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은, "미니-OPuS"와 결합하여, 또는 그 자체가 미니-OPuS로서 사용될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 펄스 스트레처, 예컨대, 4미러 또는 6미러 펄스 스트레처, 예컨대, 4X Tis OPuS와 같은 레귤러 OPuS, 또는 소위 미니-OPuS, 또는 도 31에 관하여 더욱 상세하게 서술된 지연 경로, 및, 또한, 일부 또는 모든 미러가 평평한(논-이미징) 지연경로를 포함하는 펄스 스트레처의 포인팅/디버전스 민감도는, 예컨대, 도 42 및 66에 도시된, 예컨대, 포인팅/이버전스 센서로부터의 패드백과 함께 액티브 미러 컨트롤을 추가함으로써, 장점을 취할 수 있다. 이러한 장점은, 예컨대, 홀의 미러 효과를 생성하거나 유지하는 것을 포함하고, 그로 인해, 예컨대, 지연 경로 내에서 실제로 매우 매끈해진 레이저 출력 광 펄스 빔이 매우 약간의 상이한 포인팅의 복수의 빔, 및 그러므로, 펄스 스트레처 및/또는 지연 경로의 다운 스트림의 다양한 미러 상에 입사 각과 유사한 것이 될 수 있다. 본 출원인의 양수인은 펄스 스트레처에서, 예컨대, 현재 사용되는 4X Tis OPuS 펄스 스트레처의 미러를 완벽하게 배열하는 것이 매우 어렵고, 그러므로, 펄스 스트레처 내에 존재하는 레이저 출력 광 펄스 빔의 코히어런스를 줄이는 홀의 미러 효과를 생성함을 관찰하였다. 그러므로, 빔(860a)은 복수의 개별 빔(862a)을 형성한다.
도 40은, 예컨대, 시드 레이저 펄스의 시드 레이저 소스로부터, 예컨대, 평광 입력 커플링을 가진, 예컨대, 플랫-플랫 캐비티 내의 Oc 및 Rmax의 반사율을 모두 사용할 때, 코히어런시의 감소를 도시한다. 예컨대, OC와 Rmax 사이에 생성된, 스태틱 팬 아웃, 즉 "홀의 미러" 효과에 의해 생성된, 예컨대, 복수의 레이가 존재한다. 캐비티를 통한 전송 손실이 없고, 완전 반사율을 가정한, 이러한 레이의 이론적 에너지 가중치는 아래에 도시되어 있다.
Figure pat00011
각각의 레이는 모든 다른 레이와 인코히어런트하다고 가정할 수 있고, 여기서, OC와 Rmax 사이의 경로 길이는 시간적 코히어런스 길이 보다 더 길고, 예컨대, 오버래핑되지 않는 스트레칭을 가진, 즉, 펄스 길이보다 훨씬 짧게 유지된다. 각각의 레이는 또한, 예컨대, 완벽한 배열이, 특히 수직 방향으로, 매우 어려운 것으로 믿어지기 때문에, 모든 다른 레이로부터 약간 상이한 각도인 것으로 가정한다. 본 출원인은 대략 37μrad의 수직 방향으로의 각도 차이가 코릴레이션되지 않은 스페클을 생성하기 위해 필요한 것으로 생각한다.
독립된 펄스의 동등한 개수를 주기 위해 노멀라이징된 에너지 가중치를 더하고, 표준 편차를 감소시키기 위해 제곱근을 취하고, 상기 내용으로부터의 합은 1.56이다. 제곱근은 1.25이고, 그러므로, OC 및 Rmax 반사를 모두 사용할 때의 표준 편차는 0.551/1.25=0.440인 것으로 예상되고, 본 출원인이 측정했던 값, 즉 0.427과 잘 일치한다.
수동 배열에서 본질적으로 본질적으로 피할 수 없는 것으로 믿어지고 있는, 본 명세서에서 홀의 미러 효과라 불리는, 스태틱 팬 아웃은 시드 레이저보다 2.5X 더 작은 증폭 이득 매체에서의 증폭과 함께 단일 펄스 스페클 대조를 산출한다. 이러한 감소는 6.3의 코릴레이션되지 않은 서브-펄스의 평형이다. 이러한 대조 감소의 일부는 오실레이션 증폭 스테이지의 효과를 테스팅하기 위해 사용된 XeF 파워 오실레이터로부터의 약한 라인 컨텐츠로 인한 것이지만, 대부분은 스태틱 팬 아웃 효과로 인한 것으로 믿어진다. 이와 유사하게, OC-Rmax(OC-후방 캐비티 미러) 반사의 OPuS-형 스태틱 팬 아웃 특성에 의해 생성된 다수의 서브-펄스는 거의 동일한 강도로 모두 증폭되고, 그러므로, 상기 표에 나타난 더욱 동일한 독립 펄스를 생성한다.
도 40에서, 또한 약간 오배열된 캐비티(852a)의 후방 형성 미러, 및 출력 커플러(854a)를 가진, 입력 커플러를 갖춘, 예컨대, 플랫-플랫 캐비티(850a)에서의 빔 스프레딩이 개략적으로 도시되어 있으나, 그 동일한 효과가 상술된 코히어런스 부스팅 효과와 함께 본 출원인의 종업원에 의해 OPuS에서 관찰되었다. 도 40에 도시된 캐비티는 또한 편광 입력 커플러(858a) 및 쿼터 파장판(856a)을 포함할 수 있다.
코릴레이션되지 않은 스페클 패턴을 산출하기 위해 요구되는 틸트각은 상당할 수 있다. 본 출원인은 1.0 내지 1.5의, 평형 펄스에서 제1빅 점프가 대부분 MOPO로 구동할 때 스페클 패턴의 나쁜 펄스-투-펄스 반복률로 인한 것으로 믿고 있다. 미러 틸트의 변화가 전혀 없다하더라도, 두 펄스는 30~35% 보다 잘 코릴레이션되지 않는다. 시드만으로, 이 펄스-투-펄스 코릴레이션은 대략 85~90%인 것으로 볼 수 있다. 평형 펄스 내의 길고 느린 증가는, 예컨대, 도 37에 도시된 바와 같이, 대략 400μrad의 미러 틸트까지 2.0의 값에도 도달하지 않는다. 이러한 결과는, 예컨대, 단일 펄스 내에서 수개의 언코릴레이션된 스페클 패턴을 생성하기 위해, 대략 500-1000μrad의, 큰 각의 스위핑에 대한 니드가 존재할 수 있음을 의미한다.
코히어런스에 관한 실험을 통해, 본 출원인의 종업원은, 예컨대, 펄스 스트레처에 의해 산출된 서브-펄스가 코히어런트하지 않고, 그 각이 약간 시프팅되면 상이한 프린지 패턴을 이끌고, 서브 펄스는 시간적 코히어런스 길이보다 더 길게 지연됨을 알게 되었다. 핀 홀 프린지 패턴은 입력 각이 λ/2d일 때 최대에서 최소로 시프트한다.
리소그래피를 위한 솔리드 스테이트 레이저 소스의 사용은 과거에도 제안되어 왔으나, 두 가지 이유로 수행되지 못했다. 솔리드 스테이트 레이저는 리소그래피를 위해 요구되는 높은 평균 파워가 불가능한 것으로 간주되었고, 솔리드 스테이트 레이저는 매우(완전히) 코히어런트한 단일 모드 출력을 산출한다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 낮은 평균 파워 문제를, 예컨대, 하이브리드 솔리드 스테이트 시드/엑시머 증폭 조합으로 다룰 것을 제안한다. 솔리드 스테이트 시드의 높은 코히어런스 특성은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 다수의 방법으로, 예컨대, 단일 레이저 펄스 또는 이 둘의 조합 내의, 예컨대, 매우 짧은 시간 스케일에 걸쳐 시드 레이저 포인팅을 변경하는 것과 함께, 예컨대, 코히어런스 길이 보다 더 길게 시간 상으로 분리되어 있는, 예컨대, 서브-펄스를 생성함으로써, 다루어질 수 있다. 코히어런시 부스팅이 듀얼 챔버 가스방전(예컨대, 엑시머) 시드/가스방전(예컨대, 엑시머) 증폭기 부분 레이저에서 유리할 수 있는 것으로 본 출원인에 의해 알게 되었다.
당업자들은 대략 5×10-4 이하의 ASE와 인-밴드 방사선 사이의 비율을 가진, 예컨대, 펄스마다 파워 증폭 스테이지 캐비티로의, 예컨대, 100μJ 펄스 에너지 입력을 가진, 레이저 시스템의 인-밴드 원하는 방사선 출력을 간섭하는 ASE가 적거나 거의 없는, 예컨대, 파워 오실레이터, 또는 다른 증폭 이득 스테이지, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지를 사용하는, 예컨대, XeF에 대하여 351, XeCl에 대하여 318, KrF에 대하여 248, ArF에 e하여 193, 및 F2에 대하여 157의 DUV 파장 범위 내의 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 갖춘, 예컨대, 100W 이상의 매우 높은 평균 출력 파워에 도달하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있음이 이해될 것이다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 원하지 않는 링 파워 증폭 스테이지 광은 뒤쪽으로 진행할 수 있고, 또한 진단 및 ASE 피드백 컨트롤을 위해 샘플링될 수 있다. 예컨대, 프리즘 튜닝을 통한, 작은 량의 라인 내로우잉을 부가하는 것은 파워 증폭 스테이지로부터 ASE를 억제하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, PA는, 예컨대, 솔리드 스테이트 MO, 예컨대, 오실레이션없이,그러나 수용가능한 증폭 및 아마도 세츄레이션하기 충분한 훨씬 더 높은 증폭을 가진 4 경로 증폭기와 함께, 사용될 수 있다. 이러한 설계와 함께, 4개의 경로가 각각의 4개의 경로 내에 전체 이득 단면을 각각 가로지르는 것이 필수적일 수 있다. 캐비티는, 예컨대, 코팅된 캐비티 광학 부재 상의 에너지 밀도를 줄이고, 또한 ASE 감소를 위한 디스퍼전을 제공하기 위해, 그 캐비티의 양측에 2개의 프리즘을 포함할 수 있다.
또한, MOPO, 또는 다른 마스터 오실레이터/파워 증폭 스테이지 구성에서의 최종 ASE 레벨이 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 10μJ 미만으로 MO 출력을 감소하는 것이, 예컨대 부분 반사 오프 축 시드 주입 메카니즘 및/또는 재생 링 파워 증폭 스테이지 구성 없이도, 수용할 수 없는 ASE을 야기하지 않을 수 있도록, MO 에너지를 감소시키는 것과 함께 필수적으로 증가하는 것이 아닐 수도 있다. 빔 확장 및 교차 빔을 가진 캐비티는, 예컨대, 빔 폭 및 교차 각에 의해 지정되는, 챔버 윈도우의 수 센티미터의 거리에서, 교차하는 빔에 대한 후속 변환이 가능할 만큼 챔버로부터 충분히 멀리 떨어진 빔 확대 프리즘을 가진, 오늘날의 XLA의 캐비티 길이를 초과하지 않는 구조일 수 있다. 프리즘 및/또는 빔 리버서 광학 부재를 위한 개별 용기 또한, 레이징 가스 혼합물과 상이한 농도, 예컨대, 대략 1% 농도로, 직접적인 F2 서플라이의 사용을 가능하게 할 수 있다. 이것은 또한, 광학 부재 홀더로부터의 오염을 피할 수 있다.
예컨대, 광 지연 경로에서, 예컨대, 대략 1피트만의 지연경로를 가진 미니-OPuS에서의 인버스 이미징의 효과는, 예컨대, 빔 코너(582a)가 빔(580a)의 우측 하단 코너에 최초 사각형에 의해 지정되어 있는 입력 빔(580a)에 대하여, 도 37에 도시되어 있다. 예컨대, 입력 빔 스플리터와 제1미니 OPuS 미러 사이의, 제1서브-펄스(584a)에 대하여, 빔 코너(582a)는 동일하게 유지된다. 예컨대, 제1미러로부터 반사된, 제2서브-펄스(586)에서, 빔은 제2미니-OPuS 미러로, 예컨대, 네거티브하게 이미징되고, 빔 코너는 좌측 상단 코너로 이동하고, 도면에 도시된 바와 같이, 제4미니-OPuS 미러로 반사된 제3서브-펄스(588a)에 대하여, 빔 코너는 우측 하단 코너로 다시 네거티브하게 이미징된다. 모든 이러한 서브-펄스를 그 펄스가 Tis 스탠드포인트로부터 매우 크게 스트레칭되지 않도록, 비교적 짧은 광 펄스 지연을 가진 출력 펄스로 결합하는 것은 그 지연 경로 내의 미러의 개수에 따라, 여러번 그 빔을 폴딩하는 효과로 인해, 코히어런시를 여전히 상당히 감소시킬 수 있다.
도 8은, 예컨대, 빔의 절반, 예컨대, 두 개의 개별 소스, 예컨대, 2X kHz 시스템에서, 예컨대, X kHz로 오퍼레이팅하는 두 개의 솔리드 스테이트 시드 레이저의 지연 경로로 진입하기 전에 두 개의 절반부로 나누어진 빔에 이러한 동일한 효과를 도시한다. 도시된 바와 같이, 두 절반부는 각각의 서브 펄스 내에서 유사하게 네거티브하게 이미징되고, 예컨대, 도 37에 예시의 방법으로 도시된 형태의, 단일 출력 펄스로, 두 절반 펄스를 결합함으로써, 형성된 전체 출력 펄스 내의 코히어런시를 더 감소시킨다. 언급한 바와 같이, 이것은 또한 개별 소스로부터의 개별 빔을 결합하기 위한 효과적인 빔 결합기/믹서로 역할할 수 있다.
지금부터 도 42를 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 빔 결합 시스템(600)이 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 빔 결합 시스템(600)은, 예컨대, 제1증폭 이득 매체 부분(602), 및 제2증폭 이득 매체 부분(604)을 포함할 수 있고, 이들 각각은, 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지의 PA 또는 PO일 수 있다. 각각의 증폭 부분(602, 604)의 출력은 그 빔을, 예컨대, 대략 2X 증폭하는, 프리즘(610) 및 프리즘(612)를 포함할 수 있는, 빔 확대기(608)를 통과할 수 있다. 터닝 미러(620)는 제1레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(622)을 증폭기(602)로부터 제2터닝 미러(624)로 스티어링할 수 있고, 이 제2터닝 미러(624)는 펄스 빔(622)을 펄스 빔(632)을 형성하기 위해 제1펄스 스트레처(640)를 위한 빔 스플리터, 그리고 제2펄스 스트레처(644)를 위한 빔 스플리터(646)로 스티어링할 수 있다. 터닝 미러(630)는 제2레이저 시스템 출력 광 펄스 빔(632)을 제2증폭기(604)로부터 제2터닝 미러(634)로 스티어링할 수 있고, 이 제2터닝 미러(634)는 빔(632)을 빔 스플리터(642)로, 그리고 그 다음 빔 스플리터(646)로 입사되도록 스티어링할 수 있다. 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같은 "미니-OPuS"일 수 있는, 제1 OPuS 및 제2 OPuS의 출력은 다른 빔 스플리터(650)를 통과할 수 있는데, 예컨대, 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔의 작은 부분이, 예컨대, 측정 목적으로, 우회될 수 있고, 예컨대, 포커싱 렌즈(652)에 의해, 예컨대, 제1 및/또는 제2 OPuS(640, 644)의 빔 스플리터(642, 646)에, 또는, 빔이 하나의 빔으로 나타나도록, 그리고, 또한 예컨대, 두 펄스 스트레처가, 예컨대, OPuS의 공초점 특성으로 인해, 포인팅 첩 인트로듀스=d를 유지하도록, 예컨대, 먼 필드에서 오버래핑되어 있는 두 증폭기로부터의 포인팅을 보증하기 위해, 빔(632, 634) 각각에 대한 터닝 미러에, 피드백 컨트롤 신호(656)를 제공하는 (도시되지 않은) 컨트롤 시스템의 일부일 수 있는 디버전스 검출기(654)로 포커싱될 수 있다.
도 38은 코히어런시/스페클 감소에 관하여 빔의 포인팅 변화(빔 스위핑)의 임팩트를 개략적으로 도시한다. 펄스 스트레처(662)는 빔 스플리터(664) 상에, 그리고, 예컨대, 디퓨저(670) 상에 빔(100)의 포인팅을 스위핑하는 빔 스플리터의 각을 변화를 통해, 레이저 시스템 출력 레이저 광 펄스 빔(100)을 수신한다. 검출된 스페클 패턴(680) 결과는 스위핑이 코히어런시 대비 및 그러므로 스페클을 감소시킴을 나타낸다.
지금부터 도 66을 참조하면, 예컨대, 높은 펄스 반복률, 예컨대, 12kHz의 솔리드 스테이트 시드 레이저(702)를 포함할 수 있는 매우 높은 출력의 솔리드 스테이트 시드 이머전 리소그래피 레이저 광원(700)이 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 예시의 방법으로 도시되어 있다. 시드 레이저(702)의 출력은, 예컨대, 둥근 빔을 증폭 부 내의 이득 매체의 형상에 부수적인 형상으로 리포맷팅하기 위해 사용될 수 있는, 예컨대, 렌즈(706), 및 렌즈(708)를 포함할 수 있는 포맷팅 광학 부재(704)를 통과할 수 있다. 시드 레이저(702)로부터의 출력 레이저 광 펄스 빔은 그 다음 x축 전자-광("E-O") 스티어링 메카니즘(712), 및/또는 y축 E-O 스티어링 메카니즘(714), 또는 이 둘 모두, 예컨대, 상기 참조된 E-O 모듈을 통과할 수 있고, 각각은 서로 수직인 각각의 축에, 합리적인 퍼센트의 사용 툴(예컨대, 스캐너 또는 애닐링 툴) 조리개를 페인팅하기 위해 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같이, 높은 주파수 AC 페인팅 전압과 함께, 예컨대, 대략 1mrad의, 일정한 스윕의 빔을 제공한다. 그 다음, 시드 레이저(702)로부터의 레이저 출력 광 펄스 빔 펄스는 증폭 이득 매체, 제1파워 오실레이터(730), 및 제2파워 오실레이터(730)의 각각의 하나에 교대("틱-톡") 입력 펄스를 제공하기 위해 빔 분할기에서 스플리팅될 수 있다. 파워 오실레이터(730)는 링 파워 오실레이터를 포함할 수 있다.
빔 분할기(720)는, 예컨대, 각각의 펄스 상에서, 예컨대, 시드 레이저(702)로부터의 출력 빔의 50%를 제2증폭 이득 매체(730)로 리딩하는, 터닝 미러(730), 및 터닝 미러(726)로 선택적으로 전송하고, 제2이득 증폭 매체(730)로 리딩하는, 50%를 터닝 미러(728)로 반사하는, 예컨대, 빔 스플리터(722)를 포함할 수 있고, 빔 스플리터(720)는 또한 교류 펄스 상에서, 폴딩 미러(728) 또는 폴딩 미러(724)로 광을 전송하도록 교대로 액츄에이팅되는, 예컨대, 전자-광 또는 음파-광 빔 디플렉터를 포함할 수 있다.
각각의 개별 이득 증폭 매체(730)는, 예컨대, 파워 증폭 스테이지 챔버(732), 입력 커플러/후방 캐비티 미러(734), 예컨대, 후방 캐비티 미러(734)에 의해 형성된 캐비티로 시드 레이저 빔을 보내는 미러 표면의 회전축 상에 조리개를 갖춘 오목 미러, 및 안정적이지 않은 오실레이션 캐비티 분야에 공지된 바와 같은, 전방 캐비티 미러(736)를 포함할 수 있다. 증폭기 이득 매체는 본 명세서에서 언급된 다른 구성, 예컨대, 상기 참조된 공시계류중인, 동시출원된 출원에 서술된, 예컨대, 시드 주입 메카니즘을 가진 안정한 공진기, 및, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지, 또는, 예컨대, 오실레이터 캐비티 없는, 이득 매체가, 예컨대, 오실레이터 캐비티 없는, 그리고, 레이저 오실레이션 발생 없이, 즉, 레이저 오실레이션 캐비티 분야에 공지된 바와 같은, 출력 커플러 없는, 공지된 바와 같이 활성화되는 증폭을 위해 고정된 진행 경로를 가진, 파워 증폭기일 수 있음이 이해될 것이다. 오실레이션 캐비티 환경에서, 예컨대, 볼록 미러는 본 출원의 다른 부분에 더욱 상세하게 서술된, 시드 주입 메카니즘과 같은 입력 커플러에 의해 대체될 수 있고, 볼록 미러(736)은 출력 커플러와 대체될 수 있다. 제1증폭 이득 매체(730)로부터의 출력 빔(766) 및 제2증폭 이득 매체(730)로부터의 출력 빔(764) 각각의, 빔 확장, 빔 결합, 및, 코히어런스 부스팅 및 디버전스 측정(예컨대, ASE에 관한), 및 피드백 컨트롤은 제1증폭 매체(730)로부터의 미러(750, 752), 및 제2증폭 이득 매체(730), 및 펄스 스트레처(640, 및 644), 및 측정 유닛(654)으로부터의 미러(760, 762)를 포함하는, 빔 결합기, 예컨대, 프리즘(742 및 744)을 포함하는, 개별 빔 확대기(740)와 함께 도 21에 관하여 서술된 바와 같이 발생할 수 있다.
도 39는 예컨대, 수평 및 (도 39의 도면 평면으로 서술된) 수직 방향을 도입하는, 스캐너 수용 윈도우에 관하여, 출력 레이저 펄스 상의 코히어런스 부스팅 스킴의 결과를 개략적으로 도시한다. 점(780)은 초기 시드 레이저 출력 펄스 프로파일(780)을 예시의 방법으로 개략적으로 도시한다. 펄스(782)의 패턴은 바람직하게 배열된 빔 지연 경로에서, 또는 오배열된 펄스 스트레처, 또는 모두, 또는 그들의 조합을 통해 빔 폴딩 후 서브-펄스 프로파일(782)의 패턴을 도시한다. 그리고, 원(784)은 각각 전자-광 스미어링의 프로파일 상의 효과를 나타낸다.
도 67은 여기에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 링 파워 증폭 스테이지 오실레이터 레이저 시스템(1800), 및 시드 주입 메카니즘(1812)을 예시의 방법으로 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 레이저 시스템(1800)은, 예컨대, 위드 보타이 링 파워 증폭 스테이지(1804), 및 시드 레이저, 예컨대, 솔리드 스테이트 또는 가스방전 시드 오실레이터(1802)를 포함할 수 있다. 시드 오실레이터(1802)는, 예컨대, 적합한 시드 주입 메카니즘(812)과 함께 필수적이지 않을 수 있는, 피드백 광자로부터의 원치않는 레이징을 방지하기 위해 아이솔레이터에 의해 파워 증폭 스테이지(1804)의 오실레이터 캐비티로부터 격리될 수 있다. 파워 증폭 스테이지 섹션(1804)은, 예컨대, 파워 증폭 스테이지 챔버(1810), 시드 주입 메카니즘(1812)을 포함할 수 있고, 시드 주입 메카니즘(1812)은, 예컨대, 입/출력 커플러(1814), 및 출력 빔(1806)을 시드 오실레이터(1802)로부터 증폭 부 챔버(1804)로 반사하는 최대 반사("Rmax") 미러(1816) 빔 리버서(1820)를 포함하고, 또한 빔 리버서/리터너(1820)는, 예컨대, 제1최대 반사 미러(1822), 및 제2미러(1824)를 포함하고, 예컨대, Rmax 미러1816)와 같은, 재료로 구성되고, 대략 레이저 시스템의 명목상의 중심 파장, 예컨대, XeF에 대하여 351, XeCl에 대하여 318, KrF에 대하여 248, ArF에 대하여 193, 및 F2에 대하여 157의 적합한 대역폭에 대하여 최대 반사적이도록 선택된다. 본 명세서에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 시드 주입 메카니즘 및 빔 리터너는, 본 명세서에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 파워 증폭 스테이지(1840)(기술적으로 말하자면, 캐비티 길이에 따라, 오실레이터 또는 증폭 오실레이터 스테이지)의 오실레이션 캐비티를 형성하도록 배열될 수 있다. 빔(826, 828)의 오프셋 각은 설명을 위해 매우 과장된 것임이 이해될 것이고, 대략 1μrad이다.
도 68은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드/파워 증폭기 레이저 시스템(1880)을 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 이 시스템은 솔리드 스테이트 12kHz 시드 레이저(1882), 및 한 쌍의 증폭기 이득 매체, 예컨대, 한 쌍의 파워 증폭기 챔버(1888)를 통합할 수 있다. 광 인터페이스 모듈(1884)은 시드 레이저(1882)의 출력을 수신하고, 그것을 각각의 증폭 이득 매체(1888)로 틱-톡 방식으로, 예컨대, 교류 펄스로 다이렉팅한다. 광 인터페이스 모듈(1884)은, 예컨대, 그 출력이 난시를 제거하는 역할을 하는 망원경과 함께 난시 교정될 수 있기 때문에, 예컨대, 그 빔을 포맷팅하도록 서브할 수 있는 한 쌍의 실린더형 망원경(1886)을 포함할 수 있고, 미러(1904, 및 1906)와 함께, 예컨대, 삼중 파워 증폭기("PA")로 구성된 증폭 이득 매체 내의 (도 68에 도시되지 않은) 전극 사이의 이득 매체를 통한, 예컨대, 고정 개수의 경로, 예컨대, 3개의 경로를 형성할 수 있는, 예컨대, 미러(1902), 미러(1908), 및 미러(1910)를 각각 포함한, 예컨대, 입력 광 모듈(1890)을 포함할 수 있다. 즉, 레이저 오실레이터은 증폭 이득 매체에서 발생하지 않는다. 개별 파워 증폭기(1888)의 각각의 출력은 한편으로는 터닝 미러(1930, 1932)에 의해, 다른 한편으로는 개별 에너지 센서를 통해 1934, 1936)에 의해 스티어링될 수 있다. 시스템(1880)으로부터의 출력 빔은 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같이 빔 결합기에서 결합될 수 있다.
예컨대, 입력 광 모듈(890) 내의 각각의 미러(910)의 기울기를 조절하는, 코히어런스 부스터, 예컨대, 자동 두 축 각도 조절 메카니즘(1910)은, 예컨대, 증폭이 이득 매체로 들어가는 빔을 측에서 측으로 그리고/또는 더 큰 디버전스, 및 그러므로, 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은 코히어런스 부스팅를 위해 위 아래로 스위핑함으로써, 도 66의 실시예의 X 및 Y축 빔 스티어링 전기 광 엘리먼트(1712, 1714)의 그것과 유사한 목적을 서브할 수 있다.
지금부터 도 69를 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 솔리드 스테이트 시드/파워 증폭 스테이지 레이저 시스템(1950)과 같은 시드 레이저/증폭기 이득 매체 레이저 시스템이 부분적인 블록 다이어그램 포맷으로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1950)은 도 68의 실시예에서와 마찬가지로, 그 출력이 광 인터페이스 모듈(1884)로, 예컨대, 한 쌍의 실린더형 망원경(1886) 중 각각의 하나로, 들어갈 수 있는 시드 레이저, 예컨대, 솔리드 스테이트 12kHz 시드 레이저(1952)를 포함할 수 있다. 입력 커플링 모듈(1960)은, 예컨대, 편광 빔 스플리터(1962), Rmax(1964), 쿼터파 플레이트(1966), 및 모두 시드 레이저(1952)의 출력을 연결하는 기능을 하는, 입력 커플러 Rmax 미러(1968), 각각의 이득 증폭 매체, 예컨대, 편광 커플링을 사용함으로써, 출력 커플러(1982)를 가진, 예컨대, 파워 증폭 스테이지 오실레이터로의 각각의 시드 빔(1970, 1972)을 포함할 수 있다. 터닝 미러(1984, 1986, 1994, 1996)는 도 68의 실시예에서의 각각의 터닝 미러와 동일한 목적을 서브한다.
도 70은 노멀라이징된 MOPO 강도(1000), 노멀라이징된 단일 경로 PA 강도(1002), 및 노멀라이징된 이중 경로 PA 강도(1004)를 도시한다.
도 71은 도시된 바와 같이, 예컨대, 3개의 상이한 전압의 일정 패턴으로 반복할 수 있는, 복수의 교류 높은, 그리고 낮은 DC 전압(1010, 1012, 및 1014), 및, 예컨대, 더 높은 전압 및 낮은 전압에서 모두 발생할 수 있는, 중첩된 교류 전류 고주파수 스티어링 전압(1016)을 포함할 수 있는 도시적인 거시적 스티어링 펄스를 도시한다. 도시된 바와 같이, 예컨대, 높은 전압은 상이한 펄스 기간을 가질 수 있고, 상이한 낮은 전압 기간 인터벌 또한 그러하다.
도 72는, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드(1022), 주파수 변환기(1024), 및 광 스위칭 및 페인터(1026)을 포함할 수 있고, 도 73에 도시된 바와 같이, 펄스가 높을 때, 빔을 제1증폭 이득 매체(1030)(도 73 내의 1032, 및 다른 증폭 이득 매체(1032로)로 편향시키고, 펄스가 낮을 때, 증폭 이득 매체(1032)로 편향시키고, 또한 각각의 증폭기(1030, 1032)에 AC 빔 스티어링(1034)을 적용하는 전자-광 빔 디렉터를 포함할 수 있는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 광 스위칭 및 페인팅 시스템(1020)을 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시한다. 제2주파수 시프터(1028)는 빔 스플리터/페인터(1026)와 개별 증폭 이득 매체(1032)를 중개할 수 있고, 엘리먼트(1024)의 주파수 시프팅에 추가될 수 있고, 또는 그것을 대신할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 솔리드 스테이트 시드 레이저를 사용한 193nm 레이저 광, 예컨대, 선형 또는 비선형 주파수 변환 스테이지를 구동하는 솔리드 스테이트 시드 구동 레이저(또는 레이저들)와 함께 솔리드 스테이트 구성 내의 코히어런스 193nm 방사선을 생성할 것을 제안한다. 하나의 가능한 시드 구동 레이저는 대략 1060nm에서 레이징하고, 1050-1080nm 범위에서 조절가능한 펄스식 Yb 섬유 레이저이다. 이러한 레이저는, 예컨대, 멀티-키로헤르츠 반복 주파수에서 단기 펄스(1-5ns)를 산출하도록 구성될 수 있는 성숙하고 강력한 섬유 레이저 기술을 구성한다. 가장 긴 파장 혼합 소스로서 1060nm를 사용하여 193nm를 생성하기 위해, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 극자외선("DUV")을 생성하기 위해 적당히 짧은 파장 및 긴 파장과 함께, 예컨대, 합 주파수 제너레이션("SFG")을 사용할 것을 제안한다. 193nm에 도달하기 위해 제2하모닉 제너레이션("SHG")는 다른 혼합 파장으로서 236.5nm 소스가 없으므로 불가능하다. 그러나, 이러한 소스는 q-스위칭식 다이오드-펌프식 Nd:YAG 레이저(Nd:YAG에서 더 낮은 효율성 변환인 946nm)의 946nm 출력의 제4하모닉 제너레이션("FHG")에 의해 유도될 수 있다.
Nd:YAG의 출력은 본질적으로 고정 파장이고, 전체 조절가능성은 Yb 섬유 레이저, 예컨대, Yb+3 섬유 레이저의 출력 파장을 조절함으로써 제공될 수 있다. Yb 섬유 레이저 출력의 조절 가능성은 CW 다이오드 시드 레이저, 예컨대, 'New Focus Vortex TLB-6021'을 통해 획득될 수 있다. 이러한 다이오드 레이저 시더는, 예컨대, 리소그래피 소스 오실레이터에 대하여 요구되는, 반사기의 내부 PZT 컨트롤을 통해, 제한된 파장 범위 상에 고속 파장 컨트롤을 제공할 수 있고, 높은 스펙트럼 순도를 가진다. Nd:YAG 레이저는 멀티-키로헤르츠 반복율 주파수에서 동작가능하고, 전체 시스템 반복률이 실제적인 엑시머 레이저 주입 시딩 소스에 대한 반복율 요구사항을 만족할 수 있음을 보장한다.
협대역 오퍼레이션을 달성하기 위해, 두 레이저원은 각각 협대역일 필요가 있다. Nd:YAG 시스템에서, 이것은, 예컨대, 단일 세로축 모드 출력과 함께 오퍼레이팅하는, 예컨대, 비평면 링 오실레이터 구조 내의, CW 로워 파워 Nd:YAG 레이저로, 예컨대, 주입 시딩함으로써, 달성될 수 있다. Yb 섬유 레이저 경우에, 대역폭은 전형적으로, 예컨대, 100MHz FWHM 정도의 매우 좁은 라인폭에서 오퍼레이팅하는, CW 다이오드 레이저 시더를 통해 보장될 수 있다. 또한, 적합한 라지-모드 영역("LMA") 섬유 기술은 섬유 레이저 오실레이터를 포함하는 섬유, 또는 임의의 후속 증폭 스테이지에, 예컨대, 비선형 영향으로 인한 스펙트럼 열화를 최소화하기 위해 사용될 수 있다.
예컨대, 도 76에 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시된 바와 같이, 193.4nm 방사선을 생성하기 위해, 946nm 시드 레이저, 예컨대, 946nm CW Nd:YAG 시드 레이저(1202)에 의해 시딩되는 펄스식 946nm Nd:YAG 레이저(1204)를 포함하는 시스템(1200)은 그 Nd:YAG 레이저(1204)의 출력이, 예컨대, 주파수 더블러(1208), 예컨대, (도시되지 않은) 다른 주파수 더블러 또는 제3하모닉 제너레이터(1210) 중 하나, 및 236.5nm에서 제4하모닉을 생성하는 접근법 중 하나의 제4하모닉 제너레이터(1212)(예컨대, 각각 예컨대, 상기 언급된 크리스탈을 사용하여, 잔여 펌프 방사선과 함께 합-주파수 제너레이션을 사용하여 수행된다)에 의해 후속되는, 예컨대, LBO 또는 KTP 크리스탈과 같은 비선형 재료를 포함할 수 있는 주파수 컨버터(1206) 내에서 주파수 더블된다. 그 다음, 236.5nm 방사선은, 예컨대, 최종 비선형 크리스탈 혼합 스테이지, 합 주파수 제너레이터(1240), 예컨대, CLBO 또는 BBO 크리스탈에서 Yb 섬유 레이저의 1060nm 출력을 가진 합 주파수 제너레이션에서 혼합될 수 있다. 즉, 예컨대, 1/1040(0.000943) + 1/236.5(0.00423) = 1/193.3(0.005173)이다. 섬유 레이저(1222)는 후방 오실레이터 캐비티 미러(1224), 전방 윈도우(1226) 및 Q-스위치(1228)를 포함할 수 있다.
CLBO는 세슘 리튬 보레이트이고, Nd:YAG 출력 광에 대하여 효과적인 4th, 또는 5th 하모닉 제너레이터이고, 193nm 오퍼레이션을 위해 위상 매칭될 수 있고, 26GW/㎠이상의 손상 임계치를 가진다. BBO는 베타 바륨 보레이트(b-BaB2O4)이고, 가장 다용도인 비선형 광 크리스탈 재료 중 하나이고, Nd:YAG, Ti:샤파이어, 아르곤 이온, 및 알렉산드레이트 레이저의 제2 또는 더 높은 차수의 하모닉 제너레이션을 위해 가장 널리 사용된다. CLBO는, 예컨대, 그것의 더 높은 투명도, 및 높은 수용각 때문에, 사용될 수 있지만, 또한, CLBO가 흡습성 재료이기 때문에, 문제가 되는 위상 매칭을 위한 저온 냉각을 요구할 수 있다. 대안은, 예컨대, BBO로서, 위상 매칭될 수 있으나, ~190nm에서 그것의 흡수 대역 에지에 매우 근접하여 동작된다. BBO는 또한 CLBO 보다 훨씬 좁은 수용각을 가지지만, 이것은, 예컨대, 애너모픽 포커싱을 가진 광 설계를 통해 관리될 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 레이저(1024, 1022)는 모두 비선형 주파수 변환 스테이지(1206, 1240)에 임의의 비능률을 보상하는 것을 돕는, 예컨대, 대략 25kW 이상의 실제 출력 파워를 가지고, 비교적 강력하게 수행될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 엑시머 증폭기 이득 매체를 시딩하기 위한 솔리드 스테이트 레이저와 함께 193,3nm의 제너레이션은 또한 엑시머 레이저의 현재 튜닝 방식과 유사하게 튜닝가능한 파장일 수 있는, 성숙된 드라이브 레이저 기술에 의해 수행될 수 있다. 도 77에 부분적인 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시된, 시드 레이저 시스템(1200`)은, 예컨대, 대략 1550nm에서, 그러나, 1540-1570nm 범위 내에서 조절가능한 레이징하는, 예컨대, Er 섬유 레이저(1260)를 포함할 수 있다. Er 섬유 레이저는 사용가능하고, Yb 섬유 레이저와 유사한 제너릭 기술을 사용한다. 이러한 접근법은, 예컨대, 섬유 기반 통신에서, 예컨대, 에르븀-도핑된 섬유 증폭기 또는 광섬유 통신에서 신호 부스터로서 사용되는 EDFA에 적용되는, 파장 범위에 대하여, 펌프 다이오드 레이저 기술 및 섬유의 성숙도로 인해, 매력적이다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 적절한 피크 파워(예컨대, 5-50kW)의 높은 반복율(멀티-kHz, 예컨대, 적어도 12)의 1546.5nm 협대역 펄스식 방사선의 소스로서, 펄스식 섬유 레이저 오실레이터(1260)를 사용할 것을 제안한다. 레이저(1260)는 협대역, 단일 파장 성능을 보장하기 위해, 그리고 또한, 리소그래피 광원 어플리케이션을 위해 요구되는 고속 파장 조절가능성을 허용하기 위해 섬유 레이저 오실레이터(1260)를 위한 주입 시더로서, 단일-모드 CW 조절가능한 협대역 다이오드 레이저(1262)를 사용하기 위해, 표준 펄스식 섬유 레이저 기술을 사용하여 구성될 수 있다. 다이오드 레이저 시더(1262)의 타입의 일 예는 확장된 파장 범위 오퍼레이션을 위해 기계적 드라이브와 병렬인, 제한된 파장 범위 상의 고속 파장 드라이브를 위한 PZT 파장 엑츄에이터를 갖춘 외부 캐비티 다이오드 구성을 사용하는, 예컨대, 'New Focus Vortex TLB-1647'이다. 또한, 적합한 라지-모드 영역("LMA") 섬유 기술은, 예컨대, 섬유 레이저 오실레이터를 포함한 섬유 내 또는 임의의 후속 증폭 스테이지에 비선형 효과로 인한, 스펙트럼의 열화를 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 접근법의 사용은 섬유의 코어 내의 피크 파워를 감소시키면서, 라지 모드 영역 섬유 내의 단일-모드 오퍼레이션을 보증하기 위한 기술을 사용하여, 예컨대, 공간적 빔 품질이 유지되게 할 수 있다. 1546.5nm 방사선이 생성된 다음, 그것은, 예컨대, 제2하모닉 제너레이션 또는 합 주파수 제너레이션 중 하나인, 다섯 스테이지의 비선형 주파수 변환을 사용하여, 193.3nm로 직접적으로 커버되지 않는 주파수일 수 있다. 이것은 도 78에 리스트된 단계를 통해 달성될 수 있고, 그 중 하나는 도 77에 예시의 방법으로 도시되어 있고, 여기서, ω는 1546.5nm를 나타내고, 8ω는 193.3nm가 된다. 도 77에서, SHG(1208) 내의 1546.5nm의 제2하모닉 2ω의 제너레이션, 및 3ω를 얻기 위해 SFG(1258) 내로 , 예컨대, 베이스 주파수에 제2하모닉을 더함으로써, 제3하모닉의 제너레이션, 및 각각, 7ω 및 8ω를 덕이 위한, SFG(1252 및 1254)에서, 바로 위에 상술된 바와 같은, 유사한 합 주파수 제너레이션이 후속하는 주파수 더블(1258)에서 6ω를 얻기 위한 주파수 더블링 3W이 도시되어 있다. 또한, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 스펙트럼/파장 컨트롤을 위한 다이오드 레이저에 의해 시딩되는, 비교적 낮은-파워의 펄스식 섬유 레이저 오실레이터 출력은 그 다음, 예컨대, (도시되지 않은) 섬유 증폭의 후속 스테이지를 통해 피크 파워로 부스팅된다. 또한, 본 출원인은 이러한 접근법을 기초로 하는 모든 섬유 솔리드 스테이트 드라이브 레이저의 개발을 제안한다.
도 47을 참조하면, 예컨대, 저온에서 글라스 기판의 시트 상에 비결정질 실리콘을 용해하고 재결정화하기 위한, 레이저 처리 시스템, 예컨대, LTPS, 또는 tbSLS 레이저 애닐링 시스템이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1070)은, 예컨대, 본 명세서에서 서술된 바와 같은 레이저 시스템(20), 및, 예컨대, 워크피스 핸들링 스테이지(1274) 상에 유지된 워크피스를 처리하기 위해, 대략 5×12mm에서 10 또는 수 마이크론×390mm 또는 더 길고 얇은 빔까지의 레이저(20) 출력 광 펄스 빔을 전달하기 위한 광 시스템(1272)을 포함할 수 있다.
MO/증폭 스테이지 에너지 vs. MO/증폭 스테이지 타이밍은 시드 레이저 에너지, ArF 챔버 가스 혼합, 출력 커플러의 퍼센트 반사율(캐비티 Q), 및 시드 레이저 펄스 기간의 상이한 값에 대하여 실험되었고, 도 7에 관하여 서술된 결과를 가진다.
ASE vs. MO/증폭 스테이지 타이밍은 시드 레이저 에너지, ArF 챔버 가스 혼합, 출력 커플러의 퍼센트 반사율(캐비티 Q), 및 시드 레이저 펄스 기간의 상이한 값에 대하여 실험되었고, 도 7에 관하여 서술된 결과를 가진다.
도 7을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 타이밍 및 컨트롤 알고리즘을 예시의 방법으로 보여주는 차트가 도시되어 있다. 이 차트는 시드 레이저 챔버와 증폭 스테에지, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지 내의 방전의 상이한 타이밍의 함수로서, 곡선(600a)으로 레이저 시스템 출력 에너지를 도시하고, 예컨대, 복수 개의 명목상의 파장에 관한 링 경로 길이로 인해, 이득 매체, 즉, 본 출원인의 양수인이 전통적으로 파워 증폭기라 하는, 본 출원인의 MOPA XLA-XXX 모델 레이저 시스템에서의 PA를 통한 고정 개수의 경로와 다른 오실레이션이 존재하므로, 일부 구성에서 증폭 스테이지는 엄격하지 않게 말하자면, PA 가 아니라 PO임을 인지하여, 본 명세서에서 편의상 dtMOPO라 한다. 또한, dtMOPO의 함수로서 레이저 시스템의 증폭 스테이지 내에서 발생되는 ASE의 재생 곡선이 곡선(602a)으로서 도시되어 있다. 또한, dtMOPO의 함수로서 레이저 시스템의 출력의 대역폭의 변화를 나타내는 곡선(604a)이 도시되어 있다. 또한, ASE에 대한 선택된 한계가 곡선(606a)으로서 도시되어 있다.
ASE의 최소 하한치에서 또는 그 주변에서 타이밍 곡선 상의 오퍼레이팅 포인트를 선택하고, 시스템이 오퍼레이팅하는 오퍼레이팅 곡선(602a) 상에 포인트를, 예컨대, 결정하기 위해 dtMOPO의 컨트롤 선택을, 예컨대, 디더링함으로써, 그것을 오퍼레이팅할 수 있음이 이해될 것이다. 예컨대, 레이저 시스템 출력 펄스 에너지, 및 에너지 σ, 및 수용가능한 허용공차 내의, 관련 강도 및 강도 σ상수를 유지하기 위해, 에너지 곡선의 비교적 평평한 상부 상의 출력 펄스 에너지를 유지하면서, ASE 곡선(602a)의 최소 하한치 부근에서 오퍼레이팅하도록, 매우 소량의 공간이 존재함을 볼 수 있다. 도시된 내용에 추가하여, 바로 위에 언급된 E 컨트롤을 간섭하지 않으면서, 대역폭의 범위로부터 대역폭을 선택하기 위해 dtMOPO의 동시 사용이 존재할 수 있다.
이것은 사용된 시드 레이저의 특성에 관계없이, 즉 솔리드 스테이트 시드 또는 가스방전 레이저 시드 레이저 시스템이든 관계없이 달성될 수 있다. 그러나, 솔리드 스테이트 시드 레이저를 사용한 때, 다양한 기술 중 하나가, 예컨대, 솔리드 스테이트 시드 레이저 펌핑의 정도를 컨트롤 함으로써, 또는 공지된 다수의 수단 중 임의의 수단으로 시드 레이저의 대역폭을 선택(컨트롤)하기 위해 사용가능할 수 있다. 이러한 컴프 파워 컨트롤은 대역폭을 선택하기 위한 레이징 임계치 위에, 예컨대, 펌핑 파워를 놓을 수 있다. 대역폭의 선택은 곡선(604a)의 적절한 값을 시프트하거나 변경할 수 있으나, 레이저 시스템은 BW, 및 동시에, 도시된 에너지 곡선(600)의 평평한 영역 내에 안정한 그리고 더 또는 덜 일정한 값에서 레이저 시스템 펄스의 출력 에너지를 유지하는 오퍼레이팅 포인트를 모두 선택하기 위해 dtMOPO를 사용하는 상술된 BW 컨트롤 및 E의 타입에 여전히 따를 것이다. 논-CW 솔리드 스테이트 시드 레이저를 사용하고, 출력 대역폭을 조절하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 마스터 오실레이터 캐비티(캐비티-Q)의 출력 커플러 반사률의 선택은 시드 레이저 시스템의 출력 대역폭을 조절할 수 있다. 시드 레이저 펄스의 펄스 트리밍은 또한 레이저 시스템의 전체 출력 대역폭을 컨트롤하기 위해 사용될 수 있다.
dtMOPO 내 변화와 비교적 플랫하게 남아 있는 에너지 곡선의 일부분의 확장 또는 선택된 ASE 상한 중 하나는 선택을 위한 사용가능한 대역폭의 범위를 제한할 수 있음이 도 7에서 볼 수 있다. BW 곡선의 기울기 및 위치는 또한 dtMOPO 오퍼레이팅 값의 선택의 사용에 의해 대역폭의 사용가능한 범위 내에서 대역폭을 선택하면서, 일정한 에너지 출력 및 최소 ASE를 모두 유지하기 위해 타이밍 곡선상의 사용가능한 오퍼레이팅 포인트에 영향을 줌을 볼 수 있다.
가스방전 시드 레이저 내의 방전 펄스의 펄스 기간, 그 중에서 특히, 예컨대, 파면 컨트롤이 시드 레이저의 명목적인 대역폭 출력을 선택하기 위해 사용될 수 있고, 그러므로, 또한 도 7에 예시적인 방법으로 도시된 바와 같은 BW 곡선(604)의 위치 및/또는 기울기에 영향을 줌이 유사하게 공지되어 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 사용되어야만 하는 광학 부재가 에지 광학 부재를 선택할 필요성이 있을 수 있고, 그러므로, 아마도 어려울 수 있는, 그것의 에지에 모든 방법으로, 코팅된다. 이러한 광학 부재는 공간이 너무 작아 에지 광학 부재를 사용하는 것을 피할 수 없는 경우가 있을 수 있기 때문에, 예컨대, 둘 사이의 분리에 의존하는, 출력 커플러(예컨대, 도 2에 도시된 162)와 최대 반사기(예컨대, 도 2에 도시된 164) 사이에 요구될 수 있다. 그러하다면, 그 다음, 에지 광학 부재는, 예컨대, 그것이 OC 부분(162)을 통과할 때, 빠져나가는 빔의 레이 경로로 인해, Rmax로 선택되어야 한다. 코팅 관점에서, 그것이 더 적은 층을 가지기 때문에 OC가 에지 광학 부재인 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른, 대안의 설계는 출원인에 의해 선택되었고, 도 30에 예시의 방법으로 개략적으로 도시되어 있고, 예컨대, 이 때, 에지 광학 부재의 사용은, 예컨대, 빔 확대기(도 2에 도시된, 142), 예컨대, 프리즘(146, 148)에 의해 생성된 바와 같은, 나가고, 들어오는 링 파워 증폭 스테이지 빔 사이에 충분히 큰 공간이 제공되어 있다면, 피할 수 있다. 예를 들어, 두 빔 사이에 대략 5mm의 공간은, 예컨대, 임의의 에지 부재를 피하기에 충분히 크기로 판정된다.
도 46에 예시의 방법으로 도시된 바와 같이, 레이저 시스템, 예컨대, 도 2에 예시의 방법으로 도시된 시스템(110)은, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지(144)에서 마스터 오실레이터(22)의 출력 빔(62)을 증폭하기 위해 링 파워 증폭 스테이지(144)을 사용하는, 레이저 시스템 출력 펄스 빔(100)을 산출할 수 있다.개시된 본 발명의 일 실시예의 형태의 예시의 방법으로 더욱 상세하게 도시된, 빔 확대기/디프퍼서(142)는 제1확장/디스퍼전 프리즘(146a), 및 제2확장/디스퍼전 프리즘(146b) 및 제3 프리즘(148)을 포함할 수 있다.
시드 주입 메카니즘(160)은 도 30에 개략적으로 부분적으로, 예시의 방법으로 평면도로 도시된, 즉, 각각이 빔(74 및 72)이 진행하여 들어가고 나오는, 시드 주입 메카니즘, 및 m 확장/디스퍼전(160), 및 (도시되지 않은) 링 파워 증폭 스테이지 챔버를 내려다 본, 서술된 바와 같은 실시예에서, 챔버(144) 위에 위치될 수 있는, 마스터 오실레이터 챔버(22)로부터 진행하는 출력 빔(62)의 축의 관점으로부터인, 부분 반사 입/출력 커플러(162), 및 최대 반사(Rmax) 미러(164)를 포함할 수 있다(빔(62)은 도시된 바와 같은 일반적으로 수평의 세로축으로 폴딩되고, 또한 빔은 그것을 일반적으로 정사각형의 단면 형상으로 만들기 위해, 다른 부분에 서술된 바와 같이, 그것의 단축으로, MOPuS(또한, 다른 부분에 서술된 바와 같은 미니-OPuS, 및 빔 확대기를 가진, 소위 MO WEB)에서 확대된다.
링 파워 증폭 스테이지 캐비티 내의 빔 확대 프리즘(146a, 146b, 및 148)의 구성에 관하여, 유사한 배열이, 예컨대, 단일 프리즘 상에, 또는 동일한 입사각 및 반사각을 가진 두 프리즘 상에, 예컨대, 68.6°의 입사각, 및 28.1°의 반사각에 의해 제공된, 예컨대, 4X 확대와함께, 출원인의 양수인의 XLA-XXX 모델 레이저 시스템에서 파워 증폭기("PA") 스테이지의 출력 상에 그것의 빔 확대를 위해 제공될 수 있다. 이것은 전체 프레넬(Fresnel) 손실을, 예컨대, 벨런싱하고, 최소화하는 역할을 할 수 있다. 반사 코팅, 예컨대, 안티-반사 코딩은 그들이 시스템 내에서 가장 높은 에너지 밀도를 경험할 것이기 때문에, 이들 표면에서 회피될 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 빔 확대기/디스퍼서(160)가 하나의 유사한 각의 프리즘이 다수의 장점, 예컨대, 더 낮은 비용, ((도 30에 도시되지 않은) 빔 리버서와 결합한) 빔(72, 74), 및 시스템 출력 빔(100)을 더 잘 배열하고, 그리고/또는 스티어링하는 능력을 가진 스플릿 프리즘과 함께, 피팅할 수 있는 위치에 피팅하도록, 도 30에 예시적인 방법으로 도시된 바와 같이, 예컨대, 절단된, 예컨대, 33mm 빔 확대기 프리즘일 수 있는, 소형 프리즘(146a 및 146b)으로 스플릿하는 제1프리즘(146)과 함께 구현될 수 있다.
마스터 오실레이터 시드 빔(62)은 입/출력 커플러로 역할하는, 빔 스플리터 부분 반사 광 엘리먼트(162)를 통해, 그 빔을 수평 축으로 대략 1/2x로 축소하는 역할을 하는 제1빔 확대 프리즘(146a)으로 빔(74a)으로써 반사되는, 빔(62a)으로써 Rmax(164)로, 시드 주입 메카니즘으로 진입할 수 있다(도 30에 도시된 바와 같은, 도면 평면에 수직축으로 대략 10-11mm 남는다). 그 다음, 빔(74b)은 제2빔 확대 프리즘(148), 예컨대, 40mm 빔 확대 프리즘으로 다이렉팅되고, 여기서, 그것은 (도 30에 도시되지 않은) 링 파워 증폭 스테이지의 이득 매체로 진입하는 빔(74)을 형성하기 위해, 전체 축소가 대략 ¼x가 되도록 대략 ½x 만큼 다시 축소된다. 이 빔은 빔 리버서, 예컨대, 출원인의 양수인의 XLA-XXX 모델 레이저 시스템 PA에 현재 사용되는 타입의 빔 리버서에 의해 리버싱되고, 예컨대, 보타이 배열에서 이득 매체 내에서 교차하고, 또는 아마도, 레이스 트랙 배열 버전에서 어느 정도 오버레핑하고, 예컨대, 대략 평행으로 진행하는 프리즘(148)으로 빔(72)을 리턴한다. 빔(72)이 대략 2x로 확장되는 프리즘(148)으로부터 빔(72b)은 빔(142b)로 다이렉팅되고, 빔(72a)로 대략 2x 더 확장된다. 빔(72a)은 Rmax로 빔(62a)의 일부로서 부분 반사되고, 충분한 에너지의 출력 빔 펄스가 링 파워 증폭 스테이지에서 레이징 오실레이션에 의해 획득될 때까지 점차적으로 에너지가 증가하는, 출력 빔(100)으로서 부분적으로 전송된다. 증폭 이득 매체, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지로 들어가는 빔의 내로우잉은, 예컨대, 이득 매체 내 전극 사이의 대략 전기적 가스방전의 폭에 대하여 빔의 수평 폭을 한정하여, 몇 가지 이로운 결과를 가진다(보타이 배열에 대하여, 두 빔 사이의 변위 각은 그들이 각각 수평 폭으로 대략 2-3mm이더라도, 수 mm의 방전 폭 내에 본질적으로 머무르도록 작고, 레이스 트랙 실시예에 대하여, 빔(72) 또는 빔(74) 만이 각각의 왕복 트립에서 이득 매체를 통과하거나, 더 내로우잉되거나, 방전 확대될 수 있다).
프리즘(146a, 146b, 및 148b, 특히 146a 및 146b)의 포지셔닝 및 배열은 링 파워 증폭 스테이지로부터 셔터를 향하는 레이저 출력 광의 광 트레인으로 출력 빔(100)의 적합한 배열을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 입/출력 커플러(162)를 떠난 빔은 대략 10.5mm에 대하여 (수평 축에서) 시스템 조리개의 일부분을 형성하는, 예컨대, 수평 크기 선택 조리개(130)에 의해, 예컨대, 수형 방향으로, 크기가 고정될 수 있다. 예컨대, 출원인의 양수인의 XLA-XXX 레이저 시스템 제품에서, 현 PA WEM의 대략적인 위치에 다른 조리게는 수직 방향으로 빔을 사이징할 수 있다. 빔은 대략 1mRad 디버전스를 가지기 때문에, 그 사이징은 셔터에서 요구되는 실제 빔 치수보다 각각의 방향에서 약간 더 작을 수 있다, 예컨대, 대략 1mm 더 작을 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 시스템 리미팅 조리개를 메인 시스템 출력 OPuS, 예컨대, 4X OPuS 바로 뒤에 위치시킬 것을 제안한다. 링 파워 증폭 스테이지 조리개가 레이저 시스템의 대략 500mm 더 안쪽에 위치될 수 있다. 이 거리는 특정 측정 평면(현 시스템 조리개)에서 포인팅 변화가 위치 변화로 터닝하는 것을 막기에는 너무 크다. 그 대신, 리미팅 시스템 조리개가 OPuS 바로 뒤에 위치될 수 있고, 현재 일반적으로 사용되는 스테인리스 강을 대신하여 193nm 반사 유전체 코딩을 가질 수 있다. 이러한 설계는 더 쉬운 광 배열을 가능하게 하고, 동시에 조리개의 히팅을 감소시킨다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, 그 위치에 PCCF 코팅된 윈도우를 사용하기 때문에, 적어도 챔버의 빔 리버서 상에, 상기 참조된 동기계류중인 미국특허출원에 서술된 바와 동일하거나 유사한 비교적 스트레스-프리 챔버 윈도우 배열을 구현할 것을 제안한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 본 출원의 다른 부분에 서술된 미니-OPuS와 함께, 출원인의 양수인의 기존 XLA-XXX 모델 레이저 시스템, 및, 예컨대, 일반적으로 정사각 단면의 빔을 형성하기 위해, 그것의 단축으로 MO의 출력 빔을 확장하기 위한, 예컨대, 하나 이상의 빔 확대 프리즘을 사용한, 예컨대, 빔 확장을 포함할 수 있는, 소위 MOPuS, 또는 MO 파면 엔지니어링 박스("WEB"), 또는 LAM에, ASE 검출, 예컨대, 백워드 진행 ASE 검출을 설치할 것을 제안한다. 현재의 MO WEB 및 그것의 빔 터닝 기능은 도 2에 도시된 터닝 미러(예컨대, 44)로 개략적으로 나타나 있다. 그러나, 바람직하게는, 백워드 진행 검출기가, 예컨대, R=100% 대신에 R=95%의 반사율을 가진, 폴딩 미러(폴드 #2)(예컨대, 도 2의 44)를 채용하고, 미러(44)를 통해 누출을 모니터링함으로써, MO WEB/MOPuS "내"에 설치될 수 있다. 이러한 판독의 일부 드리프트 및 부정확도는, 예컨대, 링 파워 증폭기가 디스 펄스를 증폭할 시간이 아니지만, 광대역 레이저 광을 여전히 생성할 때, 트립 센서(즉, 조건을 만족할 때 - 본질적으로 역 ASE가 없는, 0.001mJ 부근에서 측정, 조건을 만족하지 않을 때 - 역 ASE가 존재하는, 대략 10mJ에 마주하는)로서 사용될 수 있기 때문에, 허용공차 이내일 수 있다. 기존 컨트롤러, 예컨대, TEM 컨트롤러, 및 새로운 검출기를 위한, 케이블링 및 포트 등이 채용될 수 있다. 검출기는, 예컨대, 레이저 시스템 출력 셔터에서, 빔 강도를 측정하기 위해, 기존의 XLA-XXX 모델 레이저 시스템에, 출원인의 양수인에 의해 현재 사용되고 있는 검출기일 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 오배열에 매우 강하고, 예컨대, 제안된 쇼트 OPuS, 소위 미니-OPuS에 필요한 오프-축 레이를 위해, 잠재적으로 낮은 수차인, 공초점일 수 있는, 하나 이상의 미니-OPuS는 각각 4ns 및 5ns의 지연 시간을 가질 수 있고, 하나 이상이 채용될 수 있다. 이러한 값은 두 OPuS가 코히어런스 부스팅을 위해 적합한 지연 경로와 더불어 구형 광학 부재와 함께 낮은 파면 왜곡을 나타내도록 선택된다. 낮은 파면 요구사항은 특별한 수단, 예컨대, 미니-OPuS 내의 전송된 빔과 지연된 빔이 서로 약간의 각도로 오프셋하도록, 예컨대, 플랫/플랫 보상 판을 약간 웨지된 판으로 교체함으로써, 생성되는, 미니-OPuS의 출력으로부터의 각도 팬-아웃이 사용되지 않았다면, 미니-OPuS로부터의 상당한 스페클 감소를 실제적으로 방지할 수 있다. 다른 수단, 예컨대, 2006년 3월 31일에 출원된, "CONFOCAL PULSE STRETCHER"란 제목의 상술된 동시계류중인 특허출원에 도시된 바와 같이 보상판을 제거함으로써, 또는, 예컨대, 제1축에 수직인, 제2축에 제2보상판을 추가함으로써, 달성될 수 있는, 빔 변환(쉬어), 두 축 중 하나, 또는 양 축에, 예컨대, 위에서 아래로, 또는 좌에서 우로의, 빔 플립핑, -1 이미징, 및 위에서 아래로 그리고 좌에서 우로의 조합이 채용될 수 있다.
그 빔 내에서 스페클로 이끄는, 예컨대, 마스터 오실레이터로부터의 레이저 빔은 부분적으로 코히어런트하다. 메인 펄스의 메인 펄스 및 딸 펄스로의 지연 경로 분리와 함께, 전송된 빔과 함께 미니-OPuS 출력으로 재진입하는 반사된 빔의 각도 오프셋은, 워크피스(웨이퍼 또는 결정화 패널)를 조사하는 레이저 광 소스 펄스의 코히어런스의 감소로 인해 발생하는, 예컨대, 웨이퍼 또는 애닐링 워크피스에서, 매우 상당한 스페클 감소를 달성할 수 있다. 이것은, 예컨대, 아마도 공초점 배열과 함께는 가능하지 않겠지만, 의도적으로 지연 경로 미러를 오배열함으로써, 그리고, 전송된 빔, 및 그것의 부모 펄스, 및 가능하다면, 진행하는 딸 펄스와 함께 출력으로 지연된 빔의 일부분을 반사하는 빔 스플리터 앞의 지연 경로에 약간의 웨지를 추가함으로써, 달성될 수 있다.예를 들어, 플레이트 내에 1밀리라디언의 웨지는 0.86밀리라디언의 반사된 딸 펄스 빔에 각 오프셋을 산출할 것이다.
미니-OPuS의 광 지연 경로는 레이저 성능 및 효울성에 대하여 다른 유익한 결과를 가질 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 도 48에 개략적으로 도시된 바와 같이, 레이저 빔, 예컨대, (도 48에 도시되어 있지 않은) 시드 소스 레이저로부터의 시드 빔(500)은 부분 반사 미러(빔 스플리터)(51)를 사용하여, 두 개의 빔(502, 504)으로 스플리팅될 수 있다. 미러(510)는 그 빔의 일정 퍼센트를 메인 빔(502)으로 전송하고, 그 빔(500)의 나머지를 빔(504)으로서 광 지연 경로(506)로 반사한다. 전송된 부분(502)은 (도 48에 도시되지 않은) 레이저 시스템의 나머지 부분으로 계속 진행한다. 반사된 부분(504)은, 예컨대, 메인 빔(502)이, 예컨대, 후속 증폭 스테이지에서 증폭을 위해, 또는 레이저 출력 빔을 형성하기 위해 레이저 시스템의 나머지 부분으로 재진입하도록 하기 위해, 개략적인 도면에서 그 도면의 평면에 수직으로 변위된, 미러(512, 514, 및 516)를 포함한 지연 경로(506)를 따라 다이렉팅된다. 그 다음, 빔(504)은 오리지널 빔(500)의 전송된 부분(502)과 재결합될 수 있다. 지연된 빔(504)은 빔(504)의 경로에 본래 수직으로 배열된 웨지(보상판)(502)를 통해 패싱될 수 있다. 그러므로, 지연 경로(506)로부터의 딸 펄스 빔(504)은 먼 필드에서 전송된 부분(502) 내의 빔의 메인 부부분으로부터 약간의 각도로 변위된다. 변위는, 예컨대, 대략 50 내지 500μRad일 수 있다.
지연 경로(506)의 길이는 전송된 빔의 일부분과 반사된 부분 사이의 약간의 시간적 시트프, 예컨대, 코히어런스 길이보다는 크게, 그러나 펄스 길이 보다는 훨씬 작게, 대략, 1-5ns가 존재하도록 빔 펄스를 지연시킬 것이다. 지연 시간을 결정하는, 적합한 경로 길이를 선택함으로써, 두 빔의 추가는 그 펄스 내의 에너지가 메인 OPuS 내의 후속 펄스 스트레칭과 결합하여, 레이저 성능을 개선함은 물론, 다른 이로운 레이저 성능의 장점을 개선할 수 있는, 약간 더 긴 Tis로 스프레드되도록 할 수 있다.
두 미니-OPuS가 원하는 효과를 달성하기 위해 요구될 수 있다. 두 미니-OPuS로부터의 펄스 사이의 오프셋 시간은, 예컨대, 1-2나노초일 수 있다. 광 및 기계적 고려를 기초로 하여, 스트레처에 대하여 선택된 지연은 제1미니-OPuS에서, 예컨대, 3ns 지연 경로일 수 있고, 제2미니-OPuS에서 4ns 지연 경로일 수 있다. 지연이 더 짧다면, 광 시스템은, 예컨대, 동초점 또는 구형 미러를 사용한다면, 수용할 수 없는 수차를 도입할 수 있다. 지연이 더 길다면, 그 시스템을 레이저 캐비넷 내의 사용가능한 공간으로 피팅하는 것이 어려울 수 있다. 3ns 지연을 달성하기 위해 빔이 진행해야 하는 거리는 900mm이고, 4ns 지연에 대해서는 1200mm이다. 도 49에 개략적으로 도시된, 오배열에 대한 민감도를 줄인, 공초점 광 시스템(500)은 그것의 초점이 공간적으로 동일한 위치에 위치되어 있고, 그것의 굴곡의 중심이 반대 미러에 위치되어 있는, 두개의 미러(522, 524)와 빔 스플리터(526)와 함께 구성될 수 있다. 보상 판(530)(예컨대, 웨지)은 반사 빔 및 전송된 빔이 도 49에 대하여 상술한 바와 같이, 약간 오배열되어 있는 것을 보장하기 위해 추가될 수 있다. 이러한 경우에, 보상 판은 적절한 기능을 위한 한 각으로 지연된 빔의 경로 내에 위치된다.
코히어런스 부스팅 및 다른 목적을 위한 미니-OPuS 내의 지연 경로 시간은 오배열 및 수차 오차와 같은, 상술된 광 및 공간 고려로 인한 실행가능한 길고, 대략, 시간적 코히어런스 만큼 짧을 수 있다. 둘 이상의 미니-OPuS가 존재한다면, 각각의 내의 지연 경로는, 예컨대, 코히어런스 길이 이상으로 상이한 길이일 수 있고, 개별 OPuS로부터의 딸 펄스의 인터액션으로 인한 상당한 코히어런스 리액션(증가)이 없도록, 선택된다. 예를 들어, 지연 경로 시간은 적어도 코히어런스 길이만큼, 그리고, 광 배열에 의존하는, 몇몇 크기, 예컨대, 4 또는 5 코히어런스 길이보다 크지 않은 길이만큼 구별될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 예컨대, 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브-펄스를 생성하는, 코히어런스-부스팅 광 구조를 채용할 것을 제안하며, 이 때, 또한 각각의 서브-펄스는 후속 서브펄스로부터 그 광의 코히어런스 길이 보다 크게 지연되고, 부가적으로, 각각의 서브-펄스의 포인팅은 입력 펄스의 디버전스 보다 적은 크기만큼 의도적으로 첩핑된다. 또한, 본 출원인은 한 쌍의 광 지연 구조 사이의 광 지연 길이 차이가 입력 광의 코히어런스 길이 보다 긴, 한 쌍의 코히어런스-부스팅 광 지연 구조를 사용할 것을 제안한다. 두 광 지연 구조의 각각은 또한 앞서 상술했던 코히어런스 부스팅 광 지연 구조의 형태에 관하여 상술한 바와 같은 컨트롤된 첩핑된 포인팅을 가진 서브-펄스를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 동초점일 수 있는, 두 개의 이미징 미니-OPuS는 오배열에 매우 강하고, 그러므로, 제안된 쇼트 OPuS, 소위, 미니-OPuS에서 요구되는, 예컨대, 오프-축 레이에 대하여, 잠재적으로 낮은 수차(aberration)를 가지고, 각각 4ns 및 5ns의 지연 시간을 가질 수 있다. 이들 값은 두 OPuS가 구형 광학 부재와 함께 낮은 파면 왜곡을 나타내도록 선택된다. 낮은 파면 요구사항은, 예컨대, 특별한 수단, 예컨대, 각 팬-아웃, 또는 위치 변환/쉬어("위치 첩")가 사용되지 않았다면, 미니-OPuS로부터 상당한 스페클 감소를 방지하고, 또는, 미니-OPuS로부터, 상술된 바와 같은 빔 플립핑/인버전은 플랫/플랫 보상 플레이트를 약간 웨지된 플레이트로 교체하거나, 상이한 축에 다른 보상판을 추가함으로써, 생성된다.
당업자들은 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 적합한 코히어런스 부스팅이, 예컨대, 저온 재결정화 프로세스를 위한 글라스 기판 상에 비결정질 실시콘을 레이저 에널링 하기 위해, 레이저 히팅, 또는 (라인 에지 러프니스 및 라인 폭 러프니스를 포함한) 집적회로 포토리소그래피 포토레지스트 노출과 같은, 레이저 시스템으로부터의 조명에 노출되어 있는 워크피스의 처리에 스페클의 영향을 상당히 줄이는 것이 충분히 달성가능할 수 있음이 이해될 것이다. 이것은, 예컨대, 출력 빔을 펄스 및 딸 펄스로 스플리팅하고, 그 펄스 및 딸 펄스를 단일 빔으로 결합하는 광 배열을 통해, 단일 챔버 시스템, 또는 멀티-챔버 레이저 시스템의 출력으로부터, 또는 증폭 전 멀티-챔버 레이저 시스템 내의 시드레이저로부터, 레이저 빔을 멀티-챔버 레이저 시스템의 다른 챔버로 패싱함으로써 달성될 수 있고, 여기서, 그 펄스와 딸 펄스는 약간의 크기만큼, 대략, 50μRad 내지 500μRad 만큼 서로 각도상으로 어긋나있고, 각각의 딸 펄스는 메인 펄스로부터, 예컨대, 적어도 시간적 코히어런스 길이 만큼, 그리고 바람직하게는 시간적 코히어런스 길이 보다 더 길게, 지연된다
이것은 메인 빔을 전송하고, 빔의 일부분을 지연 경로로 주입한 다음, 메인 빔과 지연된 빔을 결합하는 빔 스플리터를 가진 광 지연 경로에서 수행될 수 있다. 재결합에서, 메인 및 지연된 두 빔은 먼 필드에서 서로 매우 약간의 각도로 오프셋될(상이하게 포인팅될) 수 있고, 본 명세서에서 포인팅 첩을 준다라고 한다. 지연 경로는 펄스의 시간적 코히어런스 길이 보다 더 길게 선택될 수 있다.
각 배열은 웨지가 지연된 빔(포인팅 첩)에 대하여 다소 상이한 포인팅을 주는 빔 스플리터로 리턴하는 지연된 빔에 앞서 광 지연 경로 내의 웨지를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 언급된 바와 같은, 포인팅 첩핑의 크기는, 예컨대, 대략 50 내지 500μRad일 수 있다.
광 지연 경로는 각각이 각각의 빔 스플리터를 가진 두 개의 지연 경로를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 지연 경로는 각각의 지연 경로로부터 메인 펄스와 딸 펄스 사이의 코히어런스 효과가 생성되지 않도록, 길이가 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1지연 경로 내의 지연이 1ns이면, 제2지연 경로 내의 지연은 대략 3ns일 수 있고, 제1지연 경로 내의 지연이 3ns이면, 제2지연 경로 내의 지연은 대략 4ns일 수 있다.
두 개의 개별 지연 경로 내의 웨지는 제1지연 경로 내의 웨지가 한 축에서 코히어런스(스페클)를 감소시키는 역할을 하고, 다른 지연 경로 내의 웨지가 다른 축에서의 코히어런스(스페클)를 감소시키는 역할을 하도록, 빔 프로파일에 대하여 일반적으로 서로 수직으로 배열될 수 있다. 그러므로, 스페클에 대한 임팩트, 예컨대, 집적회로 제조 프로세스에서 포토레지스트에 노출된 웨이퍼에서, 예컨대, 라인 에지 러프니스("LER"), 및/또는 라인 폭 러프니스("LWR")는 웨이퍼 상의 상이한 두 축의 피처 치수를 따라 감소될 수 있다.
상기 언급된 바와 같은 다른 특정 수단, 예컨대, 빔 변환, 빔 이미징, 팬아웃 플립핑 등이 채용될 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 예컨대, 6mrad 교차의 보타이를 가진 보타이 링 파워 증폭 스테이지에서, 링 캐비티 내의 확대 프리즘은 들어오는 빔과 나가는 빔에 대하여 다소 상이할 수 있고, 그 빔이 링을 왕복할 때 빔이 다소 커지거나, 그 빔이 링을 왕복할 때 빔이 다소 축소되도록 배열될 수 있다. 대안으로써, 그리고 바람직하게, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 더 큰 빔 확대 프리즘을, 도 30에 예시적인 방법으로 도시된 바와 같이, 들어오는 빔과 나가는 빔 사이의 더 큰 간격, 예컨대 대략 5-6mm에 의해, 두 개별 피스로 분리하는 것이 가능하면, 본 출원인은 들어오는 빔과 나가는 빔, 예컨대, 도 30에 개략적으로 각각 도시된 빔(100, 및 62) 모두에 대하여 동일하게 확대하도록, 도 4에 개략적으로 도시된 두 프리즘(예컨대, 146, 148)의 각을 조절할 것을 제안한다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은, 예컨대, 동일한 스테이지 상의 시스템 수평 축 빔 출력 조리개의 포지셔닝과 함께, Rmax(164), 및 OC(162)를 포함한 시드 주입 메카니즘의 버전의 일부에 Rmax(예컨대, 164), 및 OC(예컨대, 162)를 설치할 것을 제안한다. 이것은, 예컨대, 각각의 이전 배열을 전체 유닛으로 할 수 있고, 개별 컴포넌트의 필드 배열할 필요성을 제거한다. 이것은 출원인의 양수인의 단일 챔버 오실레이터 시스템(예컨대, XLS 7000 모델 레이저 시스템)이 고정된 것처럼, 도 2에 도시된(시드 주입 메카니즘), Rmax/OC 어셈블리(예컨대, 160)의 일부가 고정될 수 있게 한다. 이와 유사하게, 이러한 배열은 Rmax/OC가 상당한 진행중 조절할 필요없이, 적절하게 시스템 조리개에 대하여 위치될 수 있도록 하는 오차를 달성할 수 있게 한다. 빔 확대 프리즘은 레이저 시스템 광 축을 가진 출력 빔(100) 경로, 및 증폭 이득 매체의 챔버(144)를 가진 주입 시드 메카니즘 어셈블리의 배열에 대하여 이동가능할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브-펄스를 생성하는 코히어런스-부스팅 광 구조를 채용할 것을 제안한다, 여기서 또한 각각의 서브-펄스는 후속 서브펄스로부터 그 광의 코히어런스 길이 이상으로 지연되고, 또한 각각의 서브-펄스의 포인팅은 입력 펄스의 디버전스 보다 적은 크기만큼, 또는 임의의 상술된 다른 특정 수단에 의해 의도적으로 첩핑된다. 또한, 본 출원인은 한 쌍의 코히어런스 부스팅 광 지연 구조를 사용할 것을 제안하고, 광 지연 구조 쌍 사이의 광 지연 시간 차는 입력 광의 코히어런스 길이보다 크다. 두 광 지연 구조의 각각은 또한 이미 서술된 코히어런스 부스팅 광 지연 구조에 대하여 언급된 바와 같이, 또는 임의의 상술된 다른 특수한 구조에 의해 컨트롤된 첩핑된 포인팅을 가진 서브-펄스를 생성할 수 있다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 적합할 때, 예컨대, 배열 및 진단 동안 그들을 블로킹하기 위해, 출원인의 양수인의 OPuS에서 사용되는 것과 유사한, MO 출력이 링으로 들어가는 것을 블로킹하기 위한 기계적 셔터를 설치할 것을 제안한다. 정확한 위치는, 예컨대, 링 파워 증폭 스테이지 전, 마지막 폴딩 미러 바로 위일 수 있고, 미니-OPuS는 시딩되지 않은 링 파워 증폭 스테이지 배열 및 오퍼레이션 동안 보호된다.
지금부터 도 79를 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 DUV 광원이 블록 다이어그램으로 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(1300)은, 예컨대, 본 출원의 다른 부분에 설명된 바와 같은, 솔리드 스테이트 레이저(1302, 1304, 1306)일 수 있는, 예컨대, 복수의 시드 레이저 시스템을 포함할 수 있고, 시드 레이저(1306)는 시스템에서 n번째 시드 레이저이다. 각각의 시드 레이저에 대하여, 대응하는 증폭 레이저 시스템(예컨대, 1310, 1320, 1330)이 있을 수 있고, 증폭 레이저 시스템(1306)은 n번째 증폭 레이저 시스템이다. 각각의 증폭 레이저 시스템(1301, 1320, 1330)은 복수 A개의, 도시된 경우에 A=2인, 증폭 이득 매체(1312, 1312, 및 1322, 1324, 및 1332, 1334)를 포함할 수 있고, 증폭 이득 매체(1332, 1334)는 일 예시적인 n번째 증폭 이득 매체 시스템(1330)을 포함한다. 각각의 이득 매체(1312, 1314, 1322, 1324, 1332, 1334)는 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저와 같은, 가스방전 레이저를 포함할 수 있고, 더욱 상세하게는, 본 출원의 다른 부분, 및 본 출원과 동일자에 출원된 상기 동시-계류중인 출원에 서술된 바와 같은, 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있다. 각각의 A개의 증폭 이득 매체(1312, 1314, 및 1322, 1324, 및 1332, 1334)는 빔 분할기(1308)에 의해 각각의 시드 레이저(1302, 1304, 및 1306)로부터의 출력 펄스를 공급받는다. 각각의 증폭 이득 매체(1312, 1314, 및 1322, 1324, 및 1332, 1334)는 각각의 시드 레이저의 펄스 반복률 X의 분수, 예컨대, A/X로 오퍼레이팅할 수 있다. 빔 결합기(1340)는 nX의 펄스 반복률의 레이저 시스템(1300) 출력 레이저 광원 빔(100)의 펄스를 형성하기 위해 증폭기 이득 매체(1312, 1314, 1422, 1324, 1332, 1334)의 출력을 결합할 수 있다.
도 80을 참조하면, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 레이저 시스템(1350)이 블록 다이어그램 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 예컨대, 본 출원의 다른 부분에 서술된 바와 같은, 솔리드 스테이트 레이저(1352a, 1352b, 및 1352c)일 수 있는, 복수의 시드 레이저(1352a, 1352b, 및 1352c)를 포함할 수 있고, 시드 레이저(1352c)는 시스템(1450)에서 n번째 시드 레이저이다. 각각의 시드 레이저는 한 쌍의 각각의 증폭 이득 매체(1356, 1358, 1360, 1362, 및 1364, 1366)를 피딩할 수 있고, 증폭 이득 매체(1364, 1366)는 각각의 빔 분할기(1354)와 함께, n번째 시드 레이저(1352c)에 대응하는, 시스템(1350)에서 n번째 쌍이다. 각각의 증폭 이득 매체는 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저와 같은, 가스방전 레이저일 수 있고, 더욱 상세하게는, 본 출원의 다른 부분, 및 본 출원과 동일자에 출원된 상기 동시-계류중인 출원에 서술된 바와 같은, 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있다. 각 쌍의 증폭 이득 매체(1356, 1358, 1360, 1362, 및 1364, 1366)는 각각의 시드 레이저(1352a, 1352b, 및 1352c)의 펄스 반복률 X의 ½로 오퍼레이팅할 수 있고, 시드 레이저(1352a, 1352b, 및 1352c)는 모두 nX의 레이저 광원 출력 광 빔의 펄스(100)를 산출하기 위해, 동일한 펄스 반복률 X로 오퍼레이팅하거나, 또는 각각이 각각의 펄스 반복률 X, X`, X``,...Xn` 오퍼레이팅할 수 있는데, 이 때, 그 중 모두는 아니지만 일부는 서로 동일할 수도 있고, 빔 결합기(1370)를 통한, 출력 펄스 빔(100)의 출력 펄스률은 ΣX+X`+X``...Xn이다.
빔 분할기(1308)에 의해 각각의 시드 레이저(1302, 1304, 및 1306)로부터의 출력 펄스를 공급받는다. 각각의 증폭 이득 매체(1312, 1314, 및 1322, 1324, 및 1332, 1334)는 각각의 시드 레이저의 펄스 반복률 X의 분수, 예컨대, A/X로 오퍼레이팅할 수 있다. 빔 결합기(1340)는 nX의 펄스 반복률의 레이저 시스템(1300) 출력 레이저 광원 빔(100)의 펄스를 형성하기 위해 증폭기 이득 매체(1312, 1314, 1422, 1324, 1332, 1334)의 출력을 결합할 수 있다.
당업자들은 본 출원에 개시된 방법 및 장치가, 시드 레이저 출력을 제공하는 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔 소스; 상기 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장, 예컨대, 당업자들이 선택된 가스방전 레이징 매체에서 증폭될 수 있다고 이해하는, 각각의 타입의 가스방전 레이저의 출력의 명목적인 중심 파장 주변의 파장 대역으로 변환하는 주파수 변환 스테이지; 상기 변환된 시드 레이저 출력을, 당업자들이 그 타입의 가스방전 레이징 매체에 대한 명목적인 중심 파장 주변의 파장 내역 내에 있는 것으로 이해하는, 대략 상기 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력 빔의 펄스를 산출하기 위해 증폭하는 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체를 포함하고, 상기 시드 레이저 펄스의 적합한 파장은 여기된 레이징 매체 내에 자극된 방출에 의해 증폭될 것을 특징으로 하는 레이저 광원 시스템을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저는 XeCl, XeF, KrF, ArF, 및 F2 레이저 시스템을 포함한 그룹으로부터 선택될 수 있다. 레이저 이득 매체는 파워 증폭기를 포함할 수 있다. 파워 증폭기는 단일 경로 증폭기 스테이지 또는 멀티-경로 증폭기 스테이지를 포함할 수 있다. 이득 매체는 링 파워 증폭 스테이지 또는 파워 오실레이터를 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 보타이 구조 또는 레이스 트랙 구조를 포함할 수 있다. 본 방법 및 장치는 입/출력 커플러 시드 주입 메카니즘을 더 포함할 수 있다. 본 방법 및 장치는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 더 포함할 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저 빔 소스는, 예컨대, Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 펌핑하는 주파수 더블드 펌프를 갖춘 Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있다. Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저는 섬유 증폭기 레이저를 포함할 수 있다. Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저는 Nd:YAG, Nd:YLF, 및 Nd:YVO4 솔리드 스테이트 레이저를 포함한 그룹으로부터 선택될 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저 빔 소스는, 예컨대, 섬유 레이저를 갖춘, Er-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있다. Er-기반 솔리드 스테이트 레이저는 Er:YAG 레이저, 또는, 예컨대, Er:Glass 레이저를 포함할 수 있다. 주파수 변환 스테이지는, 예컨대, Ti:샤파이어 크리스탈, 또는 알렉산드라이트를 함유한 크리스탈을 포함할 수 있는, 선형 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 주파수 변환 스테이지는, 예컨대, 제2하모닉 제너레이터, 또는 합-주파수 믹서를 포함할 수 있는, 비선형 주파수 변환기를 포함할 수 있다.
본 출원인은 펄스가 레이저 시스템, 예컨대, 리소그래피 툴 스캐너 조명기로부터의 출력 광을 사용하여 툴 내의 광학 부재에 레이저 출력 펄스의 피크 강도의 임팩트를 줄이기 위해 전체 통합 스펙트럼(Tis)을 증가시키는 펄스 스트레칭을 위해 사용되는, 출원인의 양수인 'Cymer, Inc.'에 의해 생산되는 레이저 시스템 상의 판매된 두 개의 OPuS 펄스 스트레처를 통과한 후, 단일 가스방전(예컨대, ArF 또는 FrK 엑시머) 레이저 시스템 출력 펄스 내의 코히어런스 길이의 위치와 관련된 스페클 감소를 계산을 통해 시뮬레이션하였다. 두 OPuS는 직렬이고, 제1OPuS는 출력 펄스 Tis를 대략 18.6ns 내지 47.8ns로 스트레칭하기 충분한 지연 경로를 가지고, 제2OPuS는 그 펄스를, 예컨대, E95%(펄스 에너지의 95%가 포함된 스팩트럼의 폭)에서 측정된, 대략 83.5ns로 더 스트레칭하기 충분한 지연 경로를 가진다.
스트레칭되지 않은 펄스로 시작하여, 0.10pm의 FWHM 대역폭, 및 코히어런스 길이 함수에 대하여 가우시안 형상을 가정하여, 본 출원인은 펄스를 대략 코히어런스 길이와 동일한 부분으로 분할하였다. 제1OPuS를 통과한 후 펄스의 코히어런스 길이 부분에 펄스 스트레칭의 임팩트는 스트레칭된 펄스의 스펙트럼 내의 제1강도 험프가 메인 펄스의 코히어런스 길이 부분으로 구성되고, 제1강도 험프가 제1딸 펄스의 코히어런스 길이 부분과 오버래핑되는 메인 펄스의 코히어런스 길이 부분으로 구성됨을 보여주는 것이다. 강도 스펙트럼의 제3험프는 제1 및 제2딸 펄스의 오버래핑의 결과이다. 두 험프의 개별 코히어런스 길이 부분을 보아, 본 출원인은 (딸을 포함한)복수의 버전의 코히어런스 길이 부분이 서로 간섭하지 않을 만큼 충분한 간격을 유지하고 있음을 관찰하였다.
제2OPuS 시뮬레이션된 스펙트럼을 통과한 후, (제2험프는 앞서와 같은 오리지널 지연되지 않은 펄스, 앞서와 같은 제1OPuS로부터의 제1지연된 펄스, 그리고 제2OPuS로부터의 제1지연된 경로의 영향을 받는) 시뮬레이션에서, 스트레칭된 펄스 내 3개의 제1험프의 내용만 다시 보아, 본 출원인은 이러한 제2펄스에서, 복수의 버전의 코히어런스 길이 부분이 서로 매우 가깝다는 것을 관찰하였다. 이것은 제1OPuS가 ~18ns의 지연을 가지고, 제2OPuS가 ~22ns의 지연을 가지기 때문이다. 그러므로, 단 ~4ns는 그 버전의 코히어런스 길이 부분을 분리하고, 여전히 간섭할 만큼 충분히 가깝지 않다.
제3험프 하에서, 본 출원인은 제1OPuS로부터의 제1지연된 펄스, 제1OPuS로부터의 제2지연된 펄스, 제2OPuS로부터의 제1지연된 경로, 및 제2OPuS로부터의 제2지연된 경로의 영향을 관찰하였다. 본 출원인은 일부 관련된 코히어런스 부분 사이의 간격이 두 OPuS에 의해 스트레칭된 펄스의 강도 스펙트럼에서, 제3험프 내의 다른 것들보다 더 크다는 것을 관찰하였다. 이러한 간격의 증가는 각각의 OPuS를 통한 두 왕복 트립이 ~36ns=18×2, 및~44ns=22×2와 같다는 점 때문이다. 그러므로, 코히어런스 길이 사이의 간격은 각각의 왕복 트립과 함께 증가한다.
본 출원인은 각각의 단일 미니-OPuS를 효율적이 되게 하기 위해서, 두 메인 OPuS는 임의 두 코히어런스 길이를 서로 대략 4 코히어런스 길이 내로 가져가지 않아야한다고 판단하였다. 즉, 코릴레이트된 시간적 코히어런스 엘리먼트는 오버래핑하지 않음을 보장하기 위해, 메인 빔으로부터의 시간적 코히어런스 엘리먼트가 상이한 지연 경로로 인한 엘리먼트의 지연된 버전의 일치를 통해 그들 자신과 후에 재결합되지 않도록, 개별 딜레이 경로의 명세사항을 고려해야 한다. 지연 경로의 다양한 조합의 효과에 의한 시간에서의 이러한 오버래핑은 스페클 감소 관점에서 볼 때 바람직하지 않다.
시간적 코히어런스 엘리먼트의 시간적 충돌을 피하기 위해 미니-OPuS, 및 메인 OPuS의 지연 길이의 선택에 주의를 기울여야 한다. 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 본 출원인은 미니-OPuS가 그들이 레이저 시스템의 일부이거나, 레귤러 메인 OPuS의 다운 스트림, 예컨대, 리소그래피 툴 자체에 설치된 경우를 포함하여, 설치된 때, 레귤러 OPuS 지연 경로의 좌표 변환을 제안한다. 본 출원인은 이러한 미니-OPuS가 펄스 기간의 계곡을 다소 채워줄 수 있어, Tis를 증가시키고, 예컨대, 더 우수한 전체 코히어런스 길이 분리를 위해 두 개의 메인 OPuS 중 하나의 지연 경로를 감소를 가능하게 함을 믿는다.
개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 코히어런스 부스팅은 한 조합의 지연 경로, 및 상술된 특정 수단, 예컨대, 상술된 바와 같이 구현된, 빔 플립핑, -1 이미징, 빔 변환/쉬어, 빔 첩 또는 빔 팬 아웃을 관통할 수 있다.
지금부터 도 81a-c를 참조하면, 예컨대, MO 챔버(22), 및 증폭기 이득 매체 챔버(144)를 포함하는, 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 대한 레이 트레이스가 투시적으로, 부분적으로 개략적으로 도시되어 있고, 도 81a는 상부에 시드 레이저 챔버(22) 내의 진행 레이의 좌측 부분, 및 아래에 증폭기 이득 매체 챔버를 도시한다. 빔은 (도 81a에 도시되지 않은) 라인 내로우잉 모듈 LNM을 LNM 조리개(29)를 통해 떠나고, MO 챔버 후방 윈도우(28)를 통해 시드 레이저 챔버(22)로 들어간다. 보타이의 좌측에서, 빔은 증폭 이득 매체 챔버(144)를 그것의 후방 윈도우(167)를 통해 빠져나가고, 빔 리버서 조리개(71)를 통과하고, 상술된 바와 같이 빔 리버서(70)에서 리버싱되고, 보타이를 형성하는 교차 배열인 예시적인 경우에, 빔 리버서/리터너(70)로의 경로와 약간 상이한 경로로 조리개(71) 및 윈도우(167)를 통해 증폭기 이득 매체 챔버(144)로 리턴한다.
도 81b를 참조하면, 릴레이 광학 부재의 일부분, 및 시드 레이저 챔버(22)와 증폭 이득 매체 챔버(144) 사이의 코히어런스 부스팅 지연 경로가 투시적으로, 부분적이고 개략적으로 도시되어 있다. 시드 레이저 출력 광 펄스 빔의 펄스에서 시드 레이저 챔버(22)로부터의 시드 펄스 출력은 시드 레이저 우측 윈도우(27), 출력 커플러(28), 및, 예컨대, 빔의 일부분이 측정을 위해 우회되는 LAM 빔 스플리터를 통과한다. 그 다음, 그 빔은 한 쌍의 터닝 미러(44a 및 44b)에서 수평으로 그리고 수직으로 터닝되고, 제1미니-OPuS 지연 경로(376), 예컨대, 3ns 지연 경로 내의 빔 스플리터(526)로 다이랙팅되고, 빔의 일부분, 예컨대, 40%는 그 지연 경로로 반사되고, 나머지는 제2지연 경로(380)를 통과한다. 보상기 웨지(530)는 지연 경로(376)를 빠져나가는 딸 펄스를 오버래핑하도록 배열되거나, 각각의 딸 펄스에게 지연 경로(376)로부터의 출구 상의 약간 상이한 공간적 경로를 제공하기 위해 약간 어긋나게 배열될 수 있다(빔 쉬어). 지연 경로(376)는 한 쌍의 동초점 미러(522, 524), 또는 빔 스플리터(526)로 지연된 빔을 다시 전달하는 지연 경로(376)의 각 끝부에, 예컨대, 둘 이상의 공초점 또는 비-공초점 미러를 포함하는, 다른 미러 배열에 의해 형성될 수 있다. 그 다음, 그 빔은 빔의 일부분(예컨대, 405)은 그 지연 경로로 반사되고, 나머지는 지연 경로(380)를 통과하고, 예컨대, 빔 확대기(30)로, 패싱되는 빔 스플리터(526`)를 가진 제2지연 경로(380), 예컨대, 4ns 지연 경로로 패싱할 수 있다. 상이한 지연, 예컨대, 4ns를 가지는 것을 제외하고, 지연 경로는 지연 경로(376)와 동일하게 구성될 수 있고, 또는 상이한 특성, 예컨대, 빔 플립핑 및/또는 -1 이미징 등을 위해 배열된, 예컨대, 상이한 미러 구성을 가질 수도 있다. 어긋나게 배열된 보상 판을 대신하여, 제1 또는 제2지연 경로(376, 380)는 출력 빔 오버랩을 위해 배열된 다른 것을 포함할 수 있고, 다른 부분에서 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 빔 플립핑 광 엘리먼트로 대체된 다른 것을 포함할 수 있다.
제2지연 경로를 빠져나간 빔은 빔 확대기, 예컨대, 제1확대 프리즘(32) 및 제2확대 프리즘(30)을 포함한, 예컨대, 듀얼 프리즘 빔 확대기(30)를 통과할 수 있다.
지금부터 도 81c를 참조하면, 예컨대, 보타이 링 파워 증폭 스테이지 배열에서, 입/출력 커플링 광학 부재, 및 빔 확대기(30)를 나가고, 증폭 이득 매체 스테이지(144)를 들어오고 나가는 시드 레이저 레이저 빔의 입력과 연관된 레이서 시스템 출력 빔 광 경로가 도시되어 있다.빔 확대기(30)를 나가는 빔은 증폭 이득 매체 스테이지(144)에 대하여 빔/스플리터/입/출력 커플러 광학 부재로 역할하는 부분 반사 미러(162)로 미러(45)를 터닝함으로써 터닝된다. 부분 반사 미러(162)는 입력 입사 측에 안티-반사 코팅을 가질 수 있고, 출력 커플러 기능을 수행하기 위해, 마주한 증폭 이득 매체 챔버 캐비티 측에서, 예컨대, 20-30%의 반사율일 수 있다. 부분 반사 미러는 그 빔을 빔 확대기 광 어셈블리 및 챔버 우측 윈도우(168)를 통해 증폭 이등 매체 챔버(144)로 빔을 반사할 수 있는 (주어진 파장에 대하여) 최대 반사 미러로 패싱한다. 빔 확대기 광 배열은 제1(입력)빔 확대기 프리즘 부(146a) 및 온투 제2빔 확대기 프리즘(148)를 포함하고, 제1경로를 따라 증폭 이득 매체 챔버로, 예컨대, 보타이 루프에서 되돌아오는 빔은 제2빔 확대기 프리즘(148)을 통과하고, 제1빔 확대기 프리즘 제2부(146b)를 통과하고, 입/출력 커플러(162)를 통해 빠져나가거나, 보타이 오실레이션 루프 내의 출력 커플러(162) 및 최대 반사 미러(164)의 반사 오프를 통해 챔버로 리턴하는 증폭된 빔을 확대한다.
출력 커플러(162)를 통해 증폭 이득 매체 챔버(144)를 빠져나가는 빔은 빔의 일부가 측정을 위해 리디렉팅되는 BAM 빔 스플리터, 빔이 메인 부, 및 레이저 시스템 출력 펄스의 Tis를 늘이는 빔 스트레칭을 위한 하나 이상의 메인 OPuS를 통한 지연 부로 분리되는 OPuS 빔 스플리터, 시스템 조리개(92), 및 빔의 일부가 측정을 위해 분리되어 나가는 셔터 빔 스플리터를 통과할 수 있다.
지금부터 도 82a 및 82b를 참조하면, 시드 레이저 챔버와 증폭 이득 매체 레이저 챔버 사이에 릴레이 광학 부재를 포함하는, 도 81a-c의 광 트레인의 일부의 투시적이고, 부분적이고 개략적인 정상도가 도시되어 있다. 도 83a는 지연 경로(376 및 380) 및 빔 확대기(30)의 더욱 상세한 도면이 투시적이고, 부분적이고 개략적으로 도시한다. 도 83b는 빔 확대기(30)의 더욱 상세한 측면도를 도시한다.
지연 경로, 예컨대, 3ns 지연 경로의 설계는 반사된 빔이 전송된 빔을 오버래핑하도록, 3.18mm 두께의 빔 스플리터(526), 예컨대, 225mm의 굴곡 반경을 가진, 두 개의 오목 거울(522, 524), 및 보상 판(530)을 포함할 수 있다. 반사된/지연된 빔이 전송된 빔을 오버래핑하지 않는 것이 바람직하다면, 예컨대, 보상 판(530) 틸팅을 포함하는 다수의 실시예가 채용될 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 1.048mm에서 빔 스플리터(526)를 통해 나가는 빔의 오프셋과 함께, 보상 판(530)은 빔 스플리터(526)의 각의 반대 각으로 설치될 수 있다. 그 다음, 반사된 빔은 전송된 빔을 오버래핑할 것이다. 보상 판(530)의 회전각을 변경함으로써, 전송된 빔과 제1반사된 빔 사이의 오프셋이 컨트롤될 수 있다. 빔 스플리터(526)가 빔에 수직이면, 두 빔 사이의 오프셋은 1.048mm이다. 각의 함수인, 두 빔 사이의 델타 오프셋은 도 85에 도시되어 있다. 0.5mm의 오프셋을 산출하기 위해, 27도의 입사각이 필요로 된다. 오프셋을 산출하기 위한 다른 방법은, 예컨대, 보상 판(530)을 더 얇게 또는 더 두껍게 만드는 것일 수 있다. 1.66 또는 4.70mm의 판 두께는 0.5mm 오프셋을 산출할 것이다. 45도에서의 더 두꺼운 판을 사용하는 장점은 안티-반사 코팅이 동일하게 유지된다는 것이다. 그러나, 27도에서의 판을 사용하는 것은 빔 스플리터(526)로서 그 기판에 대하여 동일한 두께를 사용한다. 보상 판(530)에 입사한 빔은 s-편광이므로, 그 부분이 45도 보다는 27도인 것이 안티-반사 코팅에 대하여 더 우수하다.
부가적으로 딜레이 경로 중 하나는 본 명세서의 다른 부분에 서술된 하나 이상의 특별한 수단을 위해 설정될 수 있고, 서술된 빔 공유 기술은 (특정 길이의 지연과 함께) 동일하거나 본질적으로 동일한 빔 조절을 가진 다른 지연 경로, 예컨대, 4ns 지연 경로를 가진 것일 수 있거나, 상이한 코히어런스 부스팅 스킴일 수 있다. 도 83에 개략적으로 도시된 바와 같은 예로서, 제2의 더 긴 지연 경로, 예컨대, 4ns 지연 경로(380)는 또한, 예컨대, 빔을 그 자신에서 하나 이상의 축으로 플립핑할 수 있는, 상기 참조된, 2005년 12월 29일 출원된, 출원번호 제10/881553호, "METHOD AND APPARATUS FOR GAS DISCHARGE LASER OUTPUT LIGHT COHERENCY REDUCTION"이란 제목의, 상기 언급된 동시계류특허에 개시된 코히어런스 부스팅 광학 부재와 유사한, 빔 플립핑 메카니즘, 예컨대, 이등변(isosceles) 프리즘과 같은 프리즘을 통합할 수 있다. 예시적인 빔 플립핑 광학 부재(525)는 도 86에 개략적으로 도시된 바와 같이, 그것은 프리즘을 통과하고, 프리즘 내에서 내부 반사할 때, 예컨대, 장축으로 그 자신에서 각각의 딸 펄스를 플립핑할 수 있다. 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은, 지연 경로 또는 경로들, 또는 본 명세서의 다른 부분에 서술된 바와 같은 빔 플립핑, 변환, 이미징 등과 같은, 관련된 다른 특별한 수단를 가진, 이러한 코히어런스 부스팅은 시드 레이저와 증폭 이득 매체 사이, 레이저 시스템 셔터 뒤, 빔 전달 유닛 내에서 수행될 수 있다, 예컨대, 인클로징된 그리고 흡수성 프리 빔 경로는 레이저 셔터와 그 레이저 툴을 사용하는 툴의 입력부 사이에, 또는 그 툴 자체, 예컨대, 스캐너 또는 tbSLS 머신 내부에 놓인다.
당업자들은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내에 라인 내로우잉 모듈을 포함하고, 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 문자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있는 장치 및 방법이 개시되어 있음이 이해될 것이다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔이 자신을 통해 링 파워 증폭 스테이지로 주입되는 부분 반사 광 엘리먼트를 포함한 주입 메카니즘을 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 보타이 루프 또는 레이스 트랙 루프를 포함할 수 있다. 링 파워 증폭 스테이지는 시드 레이저 오실레이터 캐비티의 출력을 >1mJ, 또는 >2mJ, 또는 >5mJ, 또는 >10mJ, 또는 >15mJ의 펄스 에너지로 증폭할 수 있다. 레이저 시스템은 12kHz, 또는 ≥2 및 ≤8kHz, 또는 ≥4 및 ≤6kHz 까지의 출력 펄스 반복률에서 오퍼레이팅할 수 있다. 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 포함하고, 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 광대역 펄스 엑시머 또는 문자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 따라, 코히어런스 부스팅 메카니즘이 시드 레이저 오실레이터와 증폭기 이득 매체 사이에 위치될 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스의 코히어런스 길이 보다 긴 지연 길이를 가진 광 지연 경로를 포함할 수 있다. 광 지연 경로는 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 제2길이의 제2광 지연경로를 포함할 수 있고, 각각의 제1 및 제2지연 경로 내의 광 지연은 시드 레이저 오실레이터 레이저 출력 광 빔의 펄스에서 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 실질적으로 펄스의 길이를 증가시키지는 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 일 실시예의 형태에 따른 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내에 라인 내로우잉 모듈을 포함하고, 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이의 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 문자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예의 형태에 따라, 본 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 포함하고, 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 갖춘 레이저 증폭 스테이지; 링 파워 증폭 스테이지; 및 시드 레이저 오실레이터와 링 파워 증폭 스테이지 사이의 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있는 광대역 펄스 엑시머 또는 문자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예의 형태에 따른 장치 및 방법은 제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈, 및 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함한 레이저 증폭 스테이지를 갖춘 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함한 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 및 시드 레이저 출력 광 빔 펄스의 코히어런스 길이를 초과하는 광 지연 경로를 포함하는, 시드 레이저 오실레이터와 상기 레이저 증폭 스테이지 사이에 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 증폭 스테이지는 증폭 이득 매체를 통한 고정 개수의 경로를 형성하는 광 경로 또는 레이저 오실레이션 캐비티를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 단일 입력 펄스로부터 순차적으로 지연된 복수의 서브-펄스를 생성하는 코히어런스 부스팅 광 지연 구조를 포함할 수 있고, 각각의 서브-펄스는 후속 서브-펄스로부터 펄스 광의 코히어런스 길이 이상으로 지연된다. 또한, 당업자들은 개시된 장치 및 방법이 일 실시예의 형태에 따라, 시드 레이저 출력을 제공하는 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔 소스; 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장으로 변환하는 주파수 변환 스테이지; 변환된 시드 레이저 출력을 대략 상기 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력 빔의 펄스를 산출하기 위해 증폭하는 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체; 및 출력 펄스의 코히어런스 길이 보다 더 긴 지연 경로를 가진 광 지연 엘리먼트를 포함하는 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함하는 레이저 광원 시스템을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저는 XeCl, XeF, KrF, ArF, 및 F2 레이저 시스템을 포함한 그룹으로부터 선택될 수 있다. 레이저 이득 매체는 단일 경로 증폭기 스테이지 또는 멀티-경로 증폭기 스테이지를 포함할 수 있는 파워 증폭기를 포함할 수 있다. 이득 매체는 보타이 구조 또는 레이스 트랙 구조를 포함할 수 있고, 또한, 입/출력 커플러 시드 주입 메카니즘을 더 포함할 수 있는, 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 레이저 시드 빔 소스와 가스방전 레이저 이득 매체 사이에 놓일 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저 빔 소스는 Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있고, Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 펌핑하는 주파수 더블드 펌프를 포함할 수 있다. Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저는 섬유 증폭기 레이저를 포함할 수 있고, Nd:YAG, Nd:YLF, 및 Nd:YVO4 솔리드 스테이트 레이저를 포함한 그룹으로부터 선택된 Nd-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있다. 솔리드 스테이트 시드 레이저 빔 소스는 섬유 레이저를 포함할 수 있는, Er-기반 솔리드 스테이트 레이저를 포함할 수 있다. Er-기반 솔리드 스테이트 레이저는 Er:YAG 레이저를 포함할 수 있다. 주파수 변환 스테이지는 Ti:샤파이어 크리스탈, 또는 알렉산드라이트를 함유한 크리스탈을 포함할 수 있는, 선형 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 주파수 변환 스테이지는 제2하모닉 제너레이터, 또는 합-주파수 믹서를 포함할 수 있는, 비선형 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 일 실시예의 형태에 따른 장치 및 방법은 시드 레이저 출력을 제공하는 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔 소스; 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장으로 변환하는 주파수 변환 스테이지; 변환된 시드 레이저 출력을 대략 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력 빔의 펄스를 산출하기 위해 증폭하는 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함할 수 있는 레이저 광원 시스템을 포함할 수 있다. 본 방법은 시드 레이저 출력을 제공하기 위해 솔리드 스테이트 레이저 시드 빔을 사용하는 단계; 시드 레이저 출력을 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저를 시딩하기 적합한 파장으로 주파수 변환 스테이지에서 주파수 변환하는 단계; 대략 변환된 파장에서 가스방전 레이저 출력을 산출하기 위해 변환된 시드 레이저 출력을 증폭하는, 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 이득 매체를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 당업자들은 개시된 장치 및 방법이, 예컨대, 248nm 또는 193nm의 펄스식 UV 광, 예컨대, DUV 광, 또는, 예컨대, 대략 13nm의 EUV 광으로, 예컨대, 전자의 경우에 포토리소그래피 프로세스의 일부, 및 후자의 경우에 비결정질 실리콘 결정화를 위한 레이저 애닐링과 같은, 반도체 제조 웨이퍼, 또는 조사되는 박막 트랜지스터 패널과 같은, 워크피스를 조사하는 조사 메카니즘; UV 광 입력 개구; 워크피스 홀딩 플랫폼, 예컨대, 웨이퍼 전송 스테이지 또는 박막 패널 전송 스테이지; 및 UV 광 펄스의 코히어런스 길이를 초과하는 광 지연 경로를 갖춘 코히어런스 부스팅 메카니즘을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 광 지연 경로는 UV 광 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않을 수 있다. 코히어런스 부스팅 메카니즘은 제1길이의 제1광 지연 경로, 및 제2길이의 제2광 지연 경로를 포함하고, 제1 및 제2지연 경로의 각각의 광 지연은 UV 광 펄스의 코히어런스 길이를 초과하지만, 펄스의 길이를 실질적으로 증가시키지 않고, 제1지연 경로와 제2지연 경로의 길이 차이는 펄스의 코히어런스 길이를 초과한다. 제1 및 제2 광 지연 경로 중 적어도 하나는 빔 플립핑 또는 빔 변환 메카니즘, 예컨대, 오배열된 보상판, 플립핑 광 엘리먼트, 및 -1 이미징 광 엘리먼트 등을 포함할 수 있다.
당업자들은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태가 바람직한 실시예를 위한 것이고, 개시된 본 발명의 내용을 임의의 방법으로 제한하고자 한 것이 아니며, 특히 특정의 바람직한 실시예로만 한정하고자 한 것이 아님이 이해될 것이다. 다양한 변형 및 수정이 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태에 대하여 이루어질 수 있음이 당업자들은 이해될 것이다. 첨부된 청구항의 범위는 개시된 본 발명의 실시예의 형태를 커버함은 물론, 당업자들에게 명백한 동등물, 다른 변형 및 수정을 커버한다. 본 발명의 실시예의 개시되고 청구된 형태에 대한 변형 및 수정과 함께, 구현될 수 있다.
35 U.S.C.§112를 충족하기 위해 요구되는 세부사항은 본 특허 출원에 개시되고 서술된 레이저 시스템의 특정 형태의 실시예가 해결해야할 문제점에 대한 상술된 임의의 목적 또는 상술된 실시예의 형태의 목적을 위한 임의의 다른 목적을 완전히 해결할 수 있으나, 당업자들은 개시된 본 발명의 서술된 실시예의 현재 서술된 형태는 예시일 뿐임이 이해될 것이다. 현재 청구되고 서술된 실시예의 형태의 범위는 본 명세서를 통해 당업자들에게 명백한 실시예를 모두 포함한다. 본 레이저 시스템의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 단독으로 완전히 한정된다. 이러한 청구항 내의 엘리먼트를 단수로 참조하는 것은 그러한 청구항의 엘리먼트가 "하나 및 단 하나"임을 의미하는 것이 아니라 특별히 명시된 것이 없다면, 그 청구항 엘리먼트가 "하나 이상"임을 의미한다. 당업자들이 이미 알고 있거나 이후 알게될 상술된 임의의 엘리먼트의 모든 구조 및 기능적 동등물은 참조로서 본 명세서에 표현적으로 통합되고, 본 청구항에 의해 포함된다. 본 명세서 및/또는 청구항에 사용된 임의의 용어, 및 명세서 및/또는 청구항에서 표현적으로 주어진 의미는 그러한 용어에 대하여 통상적으로 사용되거나 임의의 사전적 의미와 관계없이, 그 의미를 가진다. 본 명세서에 개시된 실시예의 형태에 의해 해결되어야 할 각각의 모든 문제를 다루기 위해, 임의의 형태의 실시예로서 명세서에 서술된 디바이스 또는 방법은 필수요건이 아니고, 본 청구항에 의해 포함될 수 있다. 본 명세서의 엘리먼트, 컴포넌트, 또는 방법 단계는 엘리먼트, 컴포넌트, 방법 단계가 청구항에 명백하게 서술되었는지 여부와 관계없이 대중에게 제공하고자 하는 것이 아니다. 첨부된 청구항의 청구 엘리먼트는 그 엘리먼트가 "~에 대한 수단", 또는, 방법 청구항인 경우에 그 엘리먼트가 "동작" 대신에 "단계"로 분명하게 서술되어 있지 않다면, 35 U.S.C. §, 6번째 단락에 따라 해석되지 않아야 한다.
또한, 당업자들은 본 출원인이 본 출원의 명세서에 첨부된 임의의 개별 청구항에 인용된 각각의 발명의 적어도 하나의 가능한 실시예를 개시하였고, 아마도 몇몇 경우에는 하나만 개시하였음이 이해될 것이다. 본 특허 출원의 길이 및 도면 시간을 줄이고, 본 특허 출원을 발명자 및 다른 사람들에게 더욱 이해하기 쉽게 하기 위해, 본 출원인은 시간순으로, 또는 본 출원의 한정 동사(예컨대, "이다", "갖추다", "포함한다" 등) 및 다른 한정 동사(예컨대, "산출하다", "야기하다", "샘플링하다", "판독하다", "시그널링하다" 등)은 개시된 본 발명의 일 실시예의 형태/피처/엘리먼트의 형태/피처/엘리먼트, 그것의 동작, 또는 그것의 기능을 정의하고, 그리고/또는 그것의 임의의 다른 정의를 서술하는 것이다. 이러한 임의의 정의하는 단어 또는 문구 등은 "예시의 방법으로", "예를 들어", "예로서", "도시적으로만", "설명의 방법으로만"등과 같은 문구와 같은 하나 이상의, 한정 문구가 앞서고, 본 명세서에 개시된 임의의 하나 이상의 실시예의 형태/피처, 엘리먼트, 즉, 임의의 피처, 엘리먼트, 시스템, 서브-시스템, 컴포넌트, 서브-컴포넌트, 프로세스, 또는 알고리즘 스템, 특정 재료, 등을 서술하기 위해 사용되고, 이것은 본 출원인이 개발하고 청구한 본 발명의 범위를 이해하기 위한 목적으로 해석되어야 하고, "될 수 있다", "할 수 있다" 등의 임의의 하나 이상의 문구를 포함한다. 모든 이러한 피처, 엘리먼트, 단계, 재료 등은 임의의 실시예의 임의의 하나 이상의 형태/피처/엘리먼트의 유일한 가능한 실시예, 또는 부모 청구항의 요구사항을 충족한다 하더라도, 청구된 본 발명의 유일한 가능한 실시예로서가 아니라, 단지 하나 이상의 개시된 실시예의 가능한 형태로서 서술된 것으로 간주되어야 하고, 본 출원인은 실시예 또는 청구된 본 발명의 임의의 실시예의 임의의 이러한 형태/피처/엘리먼트의 단독 가능한 예를 개시한다. 본 출원의 실행 또는 본출원에 분명하게 특별하게 언급되어 있지 않다면, 본 출원인은 임의의 개시된 실시예의 특정 형태/피처/엘리먼트, 또는 청구된 본 발명의 개시된 임의의 특정 실시예가 임의의 청구항에 열거된 임의의 형태/피처/엘리먼트, 또는 청구된 발명을 구현하기 위한 최선책이라 생각하고, 본 출원인은, 전체 실시예 또는 본 출원에서 청구된 발명의 임의의 개시된 실시예의 임의의 개시된 형태/피처/엘리먼트의 임의의 내용이 그것의 임의의 형태/피처/엘리먼트 또는 청구된 본 발명을 구현하기 위한 최선책으로서 해석되어야 하는 것으로 의도하지 않았으며, 그러므로, 이러한 개시된 실시예, 또는 개시된 실시예의 개시된 형태/피처/엘리먼트에 대하여, 청구된 본 발명의 다른 가능한 구현방법과 함께, 임의의 개시된 구현방법을 커버하기 충분히 넓게 한정된다. 본 출원인은 분명히, 특별히, 그리고, 명백하게 의도한 바와 같이, 그것이 직접적으로 그리고 간접적으로 종속하는 부모 청구항 또는 청구항들에 인용 청구된 본 발명의 임의의 형태/피처/엘리먼트, 단계 등의 임의의 추가 세부사항을 가진 종속항으로부터 종속하는 임의의 청구항들이 부모 청구항에 열거된 내용은 다른 구현을 가진 종속항 내의 추가 세부사항을 커버할만큼 충분히 넓고, 그 추가 세부사항은 임의의 이러한 부모 청구항에 청구된 형태/피처/엘리먼트를 구현하기 위한 유일한 방법이 아니고, 그러므로, 임의의 이러한 부모 청구항의 더 넓은 형태/피처/엘리먼트의 범위를 임이의 방법으로 제한하기 위해 임의의 이러한 종속항에 열거된 임의의 형태/피처/엘리먼트의 추가 세부사항에 한정됨을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
당업자들은 상술된 본 발명의 실시예의 형태는 바람직한 실시예일 뿐이고, 개시된 본 발명을 임의의 방법으로, 특히 특정의 바람직한 실시예로만 제한하지 않음을 이해될 것이다. 당업자들은 개시된 본 발명의 실시예의 개시된 형태에 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 첨부된 청구항은 개시된 본 발명의 실시예의 개시된 형태는, 물론 당업자들에게 명백한 동등물, 및 다른 수정 및 변형을 커버하는 범위 및 의미를 포함한다. 상술된 개시된 본 발명의 실시예의 개시되고, 청구된 형태에 대한 변형 및 수정과 함께, 다른 것들이 구현될 수도 있다.

Claims (25)

  1. 펄스식 레이저 시스템의 작동 방법으로서,
    제1 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 포함하는 시드 레이저 오실레이터에서, 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 출력을 산출하는 단계;
    제2 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함하는 레이저 증폭 스테이지에서, 펄스의 레이저 출력 광 빔을 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 상기 산출된 출력을 증폭하는 단계; 및
    증폭된 자연발생적 방출을 선택된 한계 아래로 유지하고 상기 레이저 시스템 출력 광 빔의 펄스의 펄스 에너지를 본질적으로 일정하게 유지하기 위해, 상기 제1 레이저 챔버 내의 전극 쌍과 상기 제2 레이저 챔버 내의 전극 쌍 사이의 전기방전 간 시간차를 선택하는 단계;를 포함하고,
    상기 증폭은 상기 산출된 출력을 링 파워 증폭 스테이지를 통과하도록 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시간차를 선택하는 단계는 상기 레이저 시스템 출력 광 빔의 펄스 내의 펄스 대역폭 제어를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템의 작동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔의 펄스의 대역폭을 능동적으로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템의 작동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 대역폭을 조절하는 단계는 상기 시드 레이저 오실레이터의 라인 내로우잉 모듈 내의 대역폭 선택 광학부재와 펄스 파면의 상호작용을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템의 작동 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 대역폭 선택 광학부재는 격자를 포함하고,
    상기 상호작용을 조절하는 단계는 상기 펄스가 입사하는 상기 격자의 면의 형상을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템의 작동 방법.
  6. 펄스식 레이저 시스템을 구비한 장치로서,
    상기 펄스식 레이저 시스템은
    제1 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버를 포함하고, 레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터;
    레이저 출력 광 빔의 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 상기 시드 레이저 오실레이터의 상기 출력을 수신하고, 상기 시드 레이저 오실레이터의 상기 출력을 증폭하는 제2 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함하는 레이저 증폭 스테이지; 및
    증폭된 자연발생적 방출을 선택된 한계 아래로 유지하고 상기 레이저 시스템 출력 광 빔의 펄스의 펄스 에너지를 본질적으로 일정하게 유지하기 위해, 상기 제1 레이저 챔버와 상기 제2 레이저 챔버 내의 전극 쌍 사이의 전기방전 간 시간차를 선택하는 타이밍 및 에너지 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 레이저 증폭 스테이지는
    링 파워 증폭 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템을 구비한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 시드 레이저 오실레이터는 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템을 구비한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 라인 내로우잉 모듈은 상기 컨트롤러가 상기 시드 레이저 오실레이터 출력 광 빔의 펄스의 대역폭을 조절하게 하기 위해, 상기 타이밍 및 에너지 컨트롤러에 연결되어 있는 대역폭 선택 광학부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템을 구비한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 대역폭 선택 광학부재는 격자를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 펄스가 입사한 상기 격자의 면의 형상의 변화를 일으키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템을 구비한 장치.
  10. 각각 X kHz의 속도로 동작하는 복수의 펄스식 레이저 빔 소스; 및
    2X kHz의 펄스 반복률로 출력 레이저 펄스 빔을 산출하기 위해 상기 펄스식 레이저 빔 소스 중 적어도 2개의 소스로부터의 출력 펄스를 결합하도록 구성되어 있는 빔 결합 시스템;을 포함하고,
    상기 복수의 펄스식 레이저 빔 소스는 각각
    X kHz의 속도로 시드 펄스의 시드 레이저 빔을 산출하도록 구성된 펄스식 시드 레이저; 및
    상기 펄스식 시드 레이저로부터의 상기 시드 레이저 빔 상에서 동작하도록 구성된 펄스식 가스방전 증폭 이득 매체를 포함하는 증폭 이득 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 증폭 이득 시스템은 각각 폐회로 재생 링 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 폐쇄형 재생 링 구성은
    상기 시드 레이저 빔이 상기 가스방전 증폭 이득 매체로 주입될 때 통과하는 상기 증폭 이득 매체의 제1 사이드 상의 부분 반사 광학부재; 및
    상기 가스방전 증폭 이득 매체의 제2의 반대 사이드 상의 빔 리버서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 증폭 이득 시스템은 상기 시드 레이저 빔의 상기 시드 펄스 상에서 X kHz로 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 증폭 이득 시스템 각각은 폐회로 재생 링 구성에 있는 다른 펄스식 가스방전 증폭 이득 매체를 포함하고, 상기 증폭 이득 시스템 내의 증폭 이득 매체 각각은 상기 펄스식 시드 레이저로부터의 출력 펄스에 대하여 1/2X kHz로 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 펄스식 레이저 빔 소스는 각각 상기 펄스식 가스방전 증폭 이득 매체에 그리고 상기 다른 펄스식 가스방전 증폭 이득 매체에 상기 시드 레이저 빔의 시드 펄스를 제공하는 빔 분할기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 펄스식 레이저 빔 소스는 각각 상기 펄스식 시드 레이저에 의해 상기 시드 레이저 빔 출력에 대한 바람직한 대역폭을 선택하는 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 빔 결합 시스템은 상기 각각의 증폭 이득 시스템의 상기 출력 펄스를 수신하는 하나 이상의 펄스 스트레처를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 펄스식 시드 레이저는 각각 가스방전 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 펄스식 레이저 빔 소스 각각은 오버리빙 방식으로 상기 빔 결합 시스템에 출력 광 펄스 빔을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 10 항에 있어서, 상기 펄스식 레이저 빔 소스는 각각 인터리빙식 방전 시간을 가진 출력 펄스를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 10 항에 있어서, 상기 증폭 이득 시스템은 각각 하나의 펄스식 가스방전 증폭 이득 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 시스템을 구비한 장치.
  22. 펄스식 레이저 광원을 구비한 장치로서,
    시드 펄스의 빔을 산출하는 펄스식 시드 레이저 시스템; 및 상기 시드 레이저 시스템의 출력을 수신하고 펄스 스플리터로부터 모든 펄스의 스플릿 출력을 제공하는 빔 스플리터;를 구비한 시드 펄스 제공 레이저 시스템; 및
    상기 펄스 스플리터로부터의 각각의 출력에 대하여 Y kHz로 작동하는 제1 가스방전 증폭 이득 매체, 및 상기 펄스 스플리터로부터의 각각의 출력에 대하여 Z kHz로 작동하는 제2 가스방전 증폭 이득 매체를 구비한 증폭 이득 시스템(여기서, Y+Z=X);
    X kHz의 펄스 반복률로 출력 레이저 광 펄스 빔을 산출하기 위해 상기 제1 및 제2 증폭 이득 시스템으로부터의 상기 출력 펄스를 결합하는 펄스 결합기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 광원을 구비한 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    복수의 추가 펄스식 레이저 광원; 및
    NZ(N은 상기 장치 내의 펄스식 레이저 광원의 총 개수)의 펄스 반복률로 상기 펄스식 레이저 광원으로부터의 레이저 펄스의 출력을 제공하는 다른 펄스 결합기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 광원을 구비한 장치.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 시드 펄스 제공 시스템은 엑시머 가스방전 레이저 및 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 광원을 구비한 장치.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 가스방전 증폭 이득 매체는 폐회로 재생 링 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스식 레이저 광원을 구비한 장치.
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