KR20230165361A - 출력 광 빔 형성 장치 - Google Patents

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유다 왕
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사이머 엘엘씨
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Abstract

본 발명의 장치는 빔 경로 상에 있으며, 심자외(DUV) 광원으로부터 광을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터; 및 빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함한다. 빔 스플리터는 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 일부분을 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되고; 제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 광의 일부분의 발산을 회전시키도록 구성되며; 그리고 빔 스플리터는 회전된 광과 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 일부분을 출력 빔 경로 상으로 향하게 하도록 구성된다.

Description

출력 광 빔 형성 장치{OUTPUT LIGHT BEAM FORMATION APPARATUS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 6월 20일에 출원되고 발명의 명칭이 "OUTPUT LIGHT BEAM FORMATION APPARATUS"인 미국출원 제62/863,980호 및 2019년 10월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "OUTPUT LIGHT BEAM FORMATION APPARATUS"인 미국출원 제62/916,462호의 우선권을 주장하며, 이들 모두의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다.
본 발명은 출력 광 빔 형성 장치에 관한 것이다. 출력 광 빔 형성 장치는, 예를 들어 심자외(DUV) 광원과 함께 사용될 수 있다.
포토리소그래피는 반도체 회로가 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝되는 공정이다. 포토리소그래피 광학 소스는 웨이퍼 상의 포토레지스트를 노광시키기 위하여 사용되는 DUV (심자외) 광을 제공한다. 포토리소그래피에 사용되는 가스 방전 광원의 한 유형은 엑시머 광원 또는 레이저로 알려져 있다. 엑시머 광원은 전형적으로 아르곤, 크립톤 또는 크세논과 같은 하나 이상의 불활성 가스와, 불소 또는 염소와 같은 반응성 종(reactive specie)의 조합인 가스 혼합물을 이용한다. 엑시머 광원은 그 명칭이 전기 자극(공급된 에너지)과 (기체 혼합물의) 높은 압력의 적절한 조건 하에서 엑시머로 불리는 유사 분자가 생성되며, 이는 활성화된 상태에서만 존재하고 자외선 범위에서 증폭된 광을 발생시킨다는 점에서 유래된다. 엑시머 광원은 심자외(DUV) 범위 내의 파장을 갖는 광 빔을 생성하며, 이 광 빔은 포토리소그래피 장치에서 반도체 기판(또는 웨이퍼)을 패터닝하기 위해 사용된다. 엑시머 광원은 단일 가스 방전 챔버를 사용하거나 복수의 가스 방전 챔버를 사용하여 구성될 수 있다. 가스 방전 챔버 내의 가스 혼합물은 가스 방전 챔버 또는 챔버들로부터 배기될 수 있다.
하나의 전반적인 양태에서, 본 발명의 장치는 빔 경로 상에 있으며, 심자외(DUV) 광원으로부터 광을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터; 및 빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함한다. 빔 스플리터는 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 일부분을 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되며; 제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 광의 일부분의 발산을 회전시키도록 구성되며; 그리고 빔 스플리터는 회전된 광과 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 일부분을 출력 빔 경로 상으로 향하게 하도록 구성된다.
구현 형태는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 장치는 빔 경로 상에 있는 편광 요소를 더 포함할 수 있다. 편광 요소는 출력 빔 경로 상에서, 회전된 광이 DUV 광원으로부터 받아들여진 광과 동일한 편광 상태를 갖도록 회전된 광의 편광 상태를 변화시키도록 구성될 수 있다. 본 장치는 또한 빔 경로 상에서 제1 복수의 광학 요소와 편광 요소 사이에 있는 제2 복수의 반사식 광학 요소를 더 포함할 수 있다. 제1 복수의 반사식 광학 요소는 4개의 미러를 포함할 수 있다. 제1 복수의 반사식 광학 요소는 광의 일부분의 발산을 90도 회전시키도록 구성될 수 있다.
DUV 광원으로부터 받아들여진 광은 초기 수직 발산 값을 갖는 수직 발산 및 초기 수평 발산 값을 갖는 수평 발산을 가질 수 있으며, 출력 빔 경로 상에서, 회전된 광은 초기 수직 발산 값과 동일한 수평 발산 및 초기 수평 발산 값과 동일한 수직 발산을 가질 수 있다. 회전된 광과 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분은 빔 스플리터에서 결합되어 출력 빔 경로 상에서 전파되는 출력 빔을 형성할 수 있으며, 출력 빔은 회전된 광의 수직 발산과 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분의 수직 발산을 기반으로 하는 수직 발산 값, 및 회전된 광의 수평 발산과 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분의 수직 발산을 기반으로 하는 수평 발산 값을 가질 수 있다. 출력 빔의 수평 발산 값은 초기 수평 발산 값보다 클 수 있으며, 출력 빔의 수직 발산 값은 초기 수직 발산 값보다 작을 수 있다. DUV 광원으로부터의 광은 적어도 광의 제1 펄스를 포함할 수 있으며, 회전된 광은 광의 제1 펄스의 제1 부분의 반사로부터 형성된 광의 회전된 펄스를 포함하고, DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분은 광의 제1 펄스의 투과된 제2 부분을 포함하며, 출력 빔은 광의 회전된 펄스 및 또다른 부분의 반사를 기반으로 할 수 있다.
제2 복수의 반사식 광학 요소는 2개 이상의 미러를 포함할 수 있다. 편광 요소는 반 파장판 또는 위상 지연 미러를 포함할 수 있다. 빔 경로는 빔 스플리터, 제1 복수의 반사식 광학 요소, 제2 복수의 반사식 광학 요소, 및 편광 요소에 의해 규정된 폐쇄 경로일 수 있다.
또 다른 양태에서, 심자외 (DUV) 광원은, 기체 이득 매질을 유지하고 DUV 광 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 방전 챔버를 포함하는 광 생성 장치; 및 출력 빔 형성 장치를 포함하며, 여기서 출력 빔 형성 장치는 빔 경로 상에 있으며 DUV 광 빔을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터; 빔 경로 상에 있는 편광 요소; 및 빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함한다. 빔 스플리터는 DUV 광 빔의 일부분을 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되며; 제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 광의 일부분의 발산을 회전시키도록 구성되고; 파장판이, 출력 빔 경로 상에서 회전된 광이 DUV 광 빔과 동일한 편광 상태를 갖도록 회전된 광의 편광 상태를 변화시키도록 구성되며; 그리고 빔 스플리터는 회전된 광 및 DUV 광 빔의 일부분을 기반으로 출력 빔을 형성하도록 구성된다.
구현 형태는 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 빔 생성 장치는 제1 기체 이득 매질을 유지시키도록 그리고 DUV 시드 광 빔을 생성하도록 구성된 제1 방전 챔버; 및 제2 기체 이득 매질을 유지시키도록 그리고 시드 광 빔을 증폭시켜 증폭된 DUV 광 빔을 형성하도록 구성된 제2 방전 챔버를 포함할 수 있다. 출력 빔 형성 장치는 제1 방전 챔버와 제2 방전 챔버 사이에 위치되도록 구성될 수 있으며, DUV 광은 DUV 시드 광 빔일 수 있다.
DUV 광원은 또한 출력 빔을 받아들이도록 구성된 빔 스트레칭 장치를 더 포함할 수 있다. 출력 빔 형성 장치는 광 생성 장치와 빔 스트레칭 장치 사이에 있을 수 있다.
편광 요소는 제2 복수의 반사식 광학 요소와 빔 스플리터 사이에 있을 수 있다.
또 다른 양태에서, 심자외(DUV) 광원을 위한 방법은: 편광 상태, 초기 수직 발산 값의 수직 발산 및 초기 수평 발산 값의 수평 발산을 갖는 DUV 광 빔의 일부분을 받아들이는 것; 회전된 광 빔을 형성하기 위해 DUV 광의 일부분을 회전시키는 것 - 회전된 광 빔은 초기 수평 발산 값의 수직 발산 및 초기 수직 발산 값의 수평 발산을 가짐-; 회전된 광 빔을 광학 지연부(optical delay)에 통과시키는 것; 및 회전된 광 빔 및 DUV 광 빔의 또다른 부분을 기반으로 출력 빔 경로 상에서 전파되는 출력 광 빔을 형성하는 것을 포함한다.
구현 형태는 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현 형태에서, 회전된 광 빔과 DUV 광 빔의 또다른 부분을 결합하기 전에, 회전된 광 빔과 DUV 광 빔의 또다른 부분이 출력 광 빔 경로 상에서 동일한 편광 상태를 갖도록 회전된 광 빔은 편광 요소를 통과한다.
DUV 광 빔은 펄스형 DUV 광 빔을 포함할 수 있으며, 회전된 광 빔은 펄스형 DUV 광 빔 내의 펄스들 중 제1 펄스의 반사를 포함하고, DUV 광 빔의 또다른 부분은 펄스들 중 제1 펄스의 일부를 포함할 수 있다.
위에서 그리고 본 명세서에서 설명된 임의의 기술의 구현은 공정, 장치, 시스템, 및/또는 방법을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현 형태의 세부 사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에 제시되어 있다. 다른 특징들은 설명과 도면으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1a는 출력 형성 장치를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 1b 내지 도 1d는 입력 광 빔의 다양한 도면을 보여주고 있다.
도 2는 출력 빔 형성 장치의 블록도이다.
도 3a는 또 다른 출력 빔 형성 장치의 블록도이다.
도 3b는 광학 요소의 블록도이다.
도 4a는 포토리소그래피 시스템의 블록도이다.
도 4b는 도 4a의 포토리소그래피 시스템에 사용될 수 있는 투영 광학 시스템의 블록도이다.
도 5는 또 다른 포토리소그래피 시스템의 블록도이다.
도 1a를 참고하면, 시스템(100)의 블록도가 보여지고 있다. 시스템(100)은 입력 광 빔(102)을 생성하는 광원(101), 출력 광 빔(111)을 생성하는 출력 빔 형성 장치(110), 및 출력 광 빔(111)을 받아들이는 광학 조립체(190)를 포함하고 있다. 입력 광 빔(102)은 입력 경로(105) 상에서 전파된다. 출력 빔은 출력 경로(112) 상에서 전파된다. 출력 빔 형성 장치(110)는 입력 광 빔(102)의 발산을 변조함으로써 입력 광 빔(102)의 공간적 간섭성을 감소시킨다. 발산을 변조하는 것은 입력 광 빔(102)을 구부리거나 접고 및/또는 전향시킴으로써 가장 적은, 최소의 또는 가장 작은 발산이 연장되는 축 및/또는 가장 큰, 최고의 또는 최대 발산이 연장되는 축을 회전시키거나 그렇지 않으면 변화시키는 것을 의미한다. 일부 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(110)는 또한 출력 광 빔(111)이 입력 광 빔(102)과 동일한 편광 상태를 갖도록 입력 광 빔(102)의 편광 상태를 유지시킨다.
광학 조립체(190)는 전자 피처를 형성하기 위해 출력 광 빔(111)으로 웨이퍼를 노광시키는 (도 4a에서 보여지는 도시된 리소그래피 노광 장치(469)와 같은) 심자외(DUV) 스캐너 장치이거나, 광학 조립체(190)는 출력 광 빔(111)이 DUV 스캐너 장치에 도달하기 전에 출력 광 빔(111)을 지향 및/또는 변경시키는 중간 광학 요소이다. 예를 들어, 광학 조립체(190)는 (도 5에서 보여지는 방전 챔버(565_2)와 같은) 광학 발진기, 미러, 렌즈, 또는 출력 빔 형성 장치(110)와 DUV 스캐너 장치 사이의 펄스 스트레처(pulse stretcher)일 수 있다. 입력 광 빔(102)과 출력 광 빔(111)은 공간적 및/또는 시간적 간섭성을 나타낼 수 있는 전자기장이다. 전자기장의 위상이 파면을 따라 상이한 위치에서 동일하면 전자기장은 공간적 간섭성을 갖는다. 단일 위치에서의 전자기장의 위상이 상이한 시간에 주기적으로 동일하다면, 빔(102)은 시간적 간섭성을 갖는다. 광 빔이 공간적 및/또는 시간적 간섭성을 가질 때, 빔의 파면들은 무작위로 서로 간섭하여 스페클(speckle)을 생성할 수 있다. 스페클은 광 빔 내에서 공간적 및/또는 시간적 노이즈를 유발하며, 또한 스페클은 광 빔을 받아들이는 장치 (이 예에서의 광학 조립체(190))에서 X-Y 평면에 균일하지 않은 세기 프로파일을 갖는 스페클 패턴을 유발할 수 있다. 스페클의 존재는 광학 조립체(190)에서의 광이 X-Y 평면에서 불균일한 세기를 갖게 할 수 있다. 이 불균일성은 웨이퍼의 불균일한 노광을 초래할 수 있다. 예를 들어, 스페클은 마이크로전자 피처의 형성을 규정하는 포토레지스트의 노광된 영역의 크기 변화를 초래하여 피처가 적절하지 않게 형성되게 하고 결함을 야기할 수 있다. 따라서 일부 적용에 대해, 공간적 간섭성을 줄이는 것이 바람직하다.
아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 출력 빔 형성 장치(110)는 입력 광 빔(102)의 발산을 변조함으로써 입력 광 빔(102)의 공간적 간섭성을 감소시킨다. 발산 (또는 빔 발산)은 빔 웨이스트(beam waist)로부터의 또는 빔을 방출하는 구멍 또는 소스로부터의 거리 함수로서의 빔 직경 증가의 각도상 측도(angular measure)이다. 입력 광 빔(102)은 Z 방향으로 전파된다. 입력 광 빔(102)의 발산은 전파 방향(Z)에 직교하는 평면인 X-Y 평면에서 2개의 직교 축을 따라 상이하다. 도 1b 내지 도 1d는 입력 광 빔(102)의 예의 다양한 도면을 보여주고 있다. 2개의 직교 평면에서의 입력 광 빔(102)의 발산이 도 1b 및 도 1c에 도시되어 있다. 도 1b는 X-Z 평면에서의 입력 광 빔(102)의 횡단면도이다. 도 1c는 Y-Z 평면에서의 입력 광 빔(102)의 횡단면도이다. X-Z 평면에서의 입력 광 빔(102)의 발산은 수직 발산으로도 불리며 도 1b에서 Dv로 표시되어 있다. Y-Z 평면에서의 입력 광 빔(102)의 발산은 수평 발산으로도 불리며 도 1c에서 Dh로 표시되어 있다. 도 1d는 X-Y 평면에서의 입력 광 빔(102)을 보여주고 있다. 입력 광 빔(102)의 공간적 간섭성은 입력 광 빔(102)의 발산을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, Y 축을 따라 입력 광 빔(102)의 발산을 증가시키는 것은 수평 공간적 간섭성 (Y 축을 따른 공간적 간섭성)을 감소시킨다.
도 1b 내지 도 1d의 예에서, 입력 광 빔(102)의 수직 발산(Dv)은 수평 발산(Dh)보다 크며, 입력 광 빔(102)은 X-Y 평면에서 타원형 형상 또는 프로파일을 갖고 있다. 입력 광 빔(102)은 X-Y 평면에서 다른 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 입력 광 빔(102)은 X-Y 평면에서 직사각형 형상을 가질 수 있다.
출력 빔 형성 장치(110)는 최소 및 최대 발산이 연장되는 축이 변조되도록 입력 광 빔(102)을 회전시킴으로써 입력 광 빔(102)의 발산을 변조시킨다. 예를 들어, 출력 빔 형성 장치(110)는 입력 광 빔(102)의 복수의 연속 반사 부분들의 각각의 최소 및 최대 발산의 축들을 90° 회전시킴으로써 입력 광 빔(102)의 발산을 변조시킬 수 있다.
광 빔은 전파 방향에 수직인 평면에서 모든 방향으로의 발산을 갖는다. 입력 광 빔(102)의 발산은 하나의 축을 따라 가장 큰 또는 최대 범위를 가지며, 또 다른 축을 따라 가장 작은 또는 가장 적은 범위를 갖는다. 도 1d를 참조하면, 평면 X-Y에서의 입력 광 빔(102)의 발산의 최대 범위 또는 최대 발산은 X 축을 따른다. 입력 광 빔(102)의 최소의, 가장 적은, 또는 가장 작은 발산은 Y 축을 따른다. 출력 빔 형성 장치(110)는 전파에 수직인 평면에서 최소 및 최대 발산의 축을 회전시킴으로써 입력 광 빔(102)의 발산을 회전시킨다. 예를 들어, 출력 빔 형성 장치(102)가 입력 광 빔(102)의 발산을 90° 회전시키도록 구성되는 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(110)는 광 빔(102)의 발산이 90° 회전되도록 입력 광 빔(102)의 방향을 접고 변화시킨다. 이 예에서 출력 광 빔(111)은 X-Y 평면에서 타원형 형상을 갖고 있지만 Y 축을 따른 최대 발산 및 X 축을 따른 최소 발산을 갖는다 (따라서 입력 빔의 발산과 비교하여 90° 회전된다). 이렇게 하여, 광학 조립체(190)에서의 출력 광 빔(111)의 발산은 입력 빔(102)의 발산과 비교하여 변조된다. 발산을 변조시킴으로써 공간적 간섭성은 적어도 하나의 방향으로 감소된다.
입력 광 빔(102)은 임의의 편광 상태를 가질 수 있거나 편광되지 않을 수 있다. 편광은 광 빔의 전기장의 진동(oscillation) 방향을 설명하는 매개변수이다. 편광의 유형 및 편광의 방향은 편광 상태를 규정한다. 편광의 유형은 선형, 원형, 타원형 또는 무작위일 수 있거나, 광 빔은 편광되지 않을 수 있다. 선형적으로 편광된 광 빔은 시간이 지남에 따라 일정한 단일 평면에서 진동하는 전기장을 가지면서, 편광 상태는 진동의 평면을 나타낸다. 선형적으로 편광된 광에 대해, 진동은 단일 평면에 제한된다. 원형적으로 편광된 광은 전파 방향을 따르는 나선을 설명하는 전기장을 갖는다. 원형적으로 편광된 광은 상이한 직교 상태들을 가질 수 있다. 예를 들어, 원형적으로 편광된 광은 (광을 받아들이는 지점에서 볼 때) 전기장이 시계 방향으로 회전하는 우측 편광, 또는 (광을 받아들이는 지점에서 볼 때) 전기장이 반시계 방향으로 회전하는 좌측 편광일 수 있다. 아래에서 논의되는 예에서, 입력 광 빔(102)은 Y 축을 따라 선형적으로 편광된다.
도 2를 참조하면, 출력 빔 형성 장치(210)의 블록도가 보여지고 있다. 출력 빔 형성 장치(210)는 장치(110)(도 1)의 구현 형태이다. 출력 빔 형성 장치(210)는 입력 광 빔(202)의 발산을 변조하여 출력 광 빔(211)을 생성한다. 출력 광 빔(211)은 광학 조립체(190)(도 1)와 같은 광학 조립체에 제공될 수 있다. 입력 광 빔(202)과 출력 광 빔(211)은 펄스형 광 빔이다.
출력 빔 형성 장치(210)는 빔 분할 장치(213), 빔 회전 장치(215) 및 빔 지연 장치(217)를 포함하고 있다. 빔 분할 장치(213), 빔 회전 장치(215) 및 빔 지연 장치(217)는 빔 경로(216) 상에 있다. 빔 경로(216)는 폐쇄 경로이다. 광은 빔 분할 장치(213)에서 경로(216)로 들어오고 나간다. 빔 경로(216)에 들어간 광은 빔 경로(216)를 한 번 이상 가로지를 수 있다.
빔 분할 장치(213)는 입력 광 빔(202)을 분할 또는 나눌 수 있는 임의의 광학 요소이다. 빔 분할 장치(213)는, 예를 들어 빔 스플리터(beam splitter)일 수 있다. 빔 분할 장치(213)는 입력 광 빔(202)의 일부를 출력 빔 경로(212) 상으로 반사시키고 나머지를 빔 경로(216) 상으로 투과시키는 인터페이스(214)를 포함하고 있다. 빔 분할 장치(213)는 입력 광 빔(202)을 제1 부분(203)과 제2 부분(204)으로 나눈다. 제1 부분(203)은 입력 광 빔(202)의 투과된 부분이며 제2 부분(204)은 입력 광 빔(202)의 반사된 부분이다. 이 예에서, 입력 광 빔(202)은 광의 펄스이다. 제1 부분(203)과 제2 부분(204) 또한 광의 펄스이며, 또한 각각은 빔 분할 장치(213)에 의해 결정되는 세기를 갖는다. 예를 들어, 빔 분할 장치(213)가 입사 광의 절반을 반사시키고 나머지 입사 광을 투과시키는 구현 형태에서, 제1 부분(203)과 제2 부분(204)은 동일한 펄스 에너지를 갖는다.
빔 분할 장치(213)는 인터페이스(214)에서 함께 연결되는 2개의 프리즘으로 만들어질 수 있다. 반사되는 입력 광 빔(202)의 양은 빔 분할 장치(213)의 재료 특성 및 구성에 의존한다. 예를 들어, 빔 분할 장치(213)는 입사 광의 절반을 출력 빔 경로(212) 상으로 반사시키고 나머지를 빔 경로(216) 상으로 투과시키도록 구성될 수 있다. 무시할 수 있는 양의 광이 빔 분할 장치(213)에 의해 흡수되거나 산란될지라도, 임의의 주어진 시간에 빔 분할 장치(213)에 의하여 투과 및 반사된 광의 결합 세기는 그 시간에 빔 분할 장치(213)에 입사하는 광의 세기와 실질적으로 동일하다.
빔 회전 장치(215)는 제1 부분(203)의 빔 발산을 회전시키도록 배열되어 있는 복수의 광학 요소이다. 예를 들어, 빔 회전 장치(215)는 회전된 부분(203')을 형성하기 위해 제1 부분(203)을 접고 및/또는 전향시키는 3개 또는 4개의 (미러와 같은) 반사식 광학 요소를 포함할 수 있다. 회전된 부분(203')의 가장 큰 그리고 가장 적은 (또는 가장 작은) 발산량은 제1 부분(203)의 발산에 대해 회전된다. 예를 들어, 빔 회전 장치(215)가 제1 부분(203)을 90° 회전시키도록 구성된다면, 회전된 제1 부분(203')은 제1 부분(203)의 수직 발산과 동일한 수평 발산을 가지며, 회전된 제1 부분(203')은 제1 부분(203)의 수평 발산과 동일한 수직 발산을 갖는다. 빔 회전 장치(215)는 부분(203)을 하나보다 많은 방향으로 향하게 하여 회전된 부분(203')을 형성할 수 있다. 예를 들어, 빔 회전 장치(215)는 제1 부분(203)을 도면의 평면 밖으로 향하게 할 수 있다. 빔 회전 장치(215)의 구현 형태가 도 3a에서 보여지고 있다.
출력 빔 형성 장치(210)는 또한 빔 지연 장치(217)를 포함하고 있다. 빔 지연 장치(217)는 빔 경로(216)의 길이를 결정하며 따라서 회전된 부분(203')이 빔 분할 장치(213)에 도달하는 때를 결정한다. 빔 지연 장치(217)는 빔 경로(216) 상의 하나 이상의 광학 요소이다. 예를 들어, 빔 지연 장치(217)는 미러와 같은 복수의 반사식 광학 요소를 포함할 수 있다. (빔 지연 장치(217) 포함하는) 빔 경로(216)를 규정하는 모든 광학 요소에 의해 도입된 지연이 입력 빔 펄스(202)의 시간적 지속 시간보다 작다면, 그러면 회전된 부분(203')은 시간적으로 입력 빔과 부분적으로 겹칠 것이다. 빔 지연 장치(217)는 또한 회전된 부분(203')을 빔 스플리터 장치(215)를 향하여 조종한다.
빔 지연 장치(217)를 통과한 후, 회전된 부분(203')은 빔 분할 장치(213)에 입사된다. 회전된 부분(203') 내의 광 중 일부는 빔 분할 장치(213)를 통하여 출력 빔 경로(212)로 투과된다. 회전된 부분(203')의 나머지는 부분(203_1)으로서 빔 경로(216) 상으로 반사된다. 부분(203_1)은 빔 회전 장치(215) 및 빔 지연 장치(217)와 다시 상호작용하여, 빔 스플리터 장치(213)로 복귀되는 또 다른 회전된 부분(203_1')을 생성한다.
회전된 부분(203_1')의 일부는 출력 빔 경로(212) 상으로 투과된다. 회전된 부분(203_1')이 회전된 부분(203')의 반사를 기반으로 하고 회전된 부분(203')은 입력 광 빔(202)을 기반으로 하기 때문에, 회전된 부분(203')의 발산과 회전된 부분(203_1')의 발산은 동일하지 않다. 예를 들어, 회전된 부분(203')의 최대 발산의 방향이 입력 광 빔(202)의 최대 발산의 방향과 90° 다르다면, 회전된 부분(203_1')의 최대 발산의 방향은 입력 광 빔(202)의 최대 발산의 방향 등과 동일하다. 각 후속 부분의 세기는 빔 분할 장치(213)의 반사 및 투과 특성에 따라 감소한다. 출력 광 빔(211)은 인터페이스(214)에 의해 반사되거나 투과되는 광으로부터 형성된다. 따라서, 출력 광 빔(211)은 제2 부분(204) 및 회전된 부분(203', 203_1' ... 203_n')의 투과된 부분을 포함한다. 이 구성 요소의 발산 (및 세기)은 달라지며, 그 효과는 출력 빔 경로(212) 상의 (예를 들어, 광학 조립체(190)와 같은) 조립체가 변조된 발산을 갖는 출력 광 빔(211)을 받아들인다는 것이다. 변조된 발산은 적어도 하나의 방향을 따라 더 낮은 공간적 간섭성을 갖는 출력 광 빔(211)을 야기한다.
출력 빔 형성 장치(210)의 다른 구현 형태가 가능하다. 예를 들어, 빔 지연 장치(217)는 빔 분할 장치(213)와 빔 회전 장치(215) 사이에 있을 수 있다. 일부 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(210)는 회전된 부분(20')의 편광이 입력 펄스(205)와 동일하다는 것을 보장하는 빔 경로(216) 상의 편광 요소를 포함한다. 또 다른 예에서, 빔 분할 장치(213)는 도 2에서 보여지는 구성과 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 빔 분할 장치(214)는 부분(203)이 입력 광 빔(202)의 일부를 반사시키는 빔 분할 장치(213)에 의해 형성되고 제2 부분(204)이 입력 광 빔(202)의 일부를 투과하는 빔 분할 장치(213)에 의해 형성되도록 배열될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 또 다른 출력 빔 형성 장치(310)의 블록도가 보여지고 있다. 출력 빔 형성 장치(310)는 출력 빔 형성 장치(110)(도 1)의 구현 형태의 또 다른 예이다. 출력 빔 형성 장치(310)는 광학 경로(316)를 규정하는 빔 분할 장치(313), 빔 회전 장치(315), 빔 지연 장치(317) 및 파장판(318)을 포함하고 있다. 파장판(318)은, 예를 들어 반 파장판 또는 위상 지연 미러일 수 있다. 파장판(318)은 입사 광의 편광 상태를 직교 편광 상태로 변화시키도록 구성되어 있다. 예를 들어, 파장판(318) 상의 입사 광이 수평적으로 선형적으로 편광되면, 파장판(318)을 나가는 광은 수직적으로 선형적으로 편광된다. 광은 빔 분할 장치(313)에서 광학 경로(316)로 들어가고 나온다. 광학 경로(316)는 폐쇄 경로이며, 광은 광학 경로(316)를 2번 이상 가로지를 수 있다. 출력 빔 형성 장치(310)는 입력 광 빔(302)을 기반으로 출력 광 빔(311)을 형성한다.
도 3a의 예에 대하여, X, Y 및 Z 축은 좌표계(391)에 의해 규정된다. 다양한 구성 요소 및 요소의 방향을 논의할 때, 용어 축은 원점에서 멀어지거나 원점을 향하는 방향을 포함한다. 예를 들어, X 축을 따라 연장되는 요소는 +X 및 -X 방향으로 연장될 수 있다. 아래에서 논의되는 예에서, 입력 광 빔(302)은 수평 선형 편광 상태 (편광 벡터가 X 축을 따르지 않는다) 및 Y 축보다 X 축을 따라 더 큰 빔 발산을 갖고 있다. 도 3a에서 양방향 화살표는 편광 상태를 나타낸다.
입력 광 빔(302)은 +Z 방향으로 전파되며 빔 분할 장치(313)에 입사된다. 빔 분할 장치(313)는 빔 분할 장치(313)에 사용된 재료 또는 재료들의 광학적 특성을 기반으로 계면(314)에서 광을 반사 및 투과시킨다. 빔 분할 장치(313)는 입사 광을 반사 부분과 투과 부분으로 나눌 수 있는 임의의 디바이스이다. 빔 분할 장치(313)는 계면(314)에서 입사 광의 50%를 투과시키고 입사 광의 50%를 반사하도록 구성되어 있다. 빔 분할 장치(313)는, 예를 들어 함께 연결된 2개의 삼각형 프리즘을 포함하는 비편광 큐브 빔 스플리터(cube beam splitter)일 수 있다. 이 예에서, 2개의 삼각형 프리즘이 연결되는 평면은 인터페이스(314)이다.
빔 분할 장치(313) 및, 빔 회전 장치(315)와 지연 장치(317)를 구성하는 광학 요소들은 모두 동일한 입사각을 갖고 있지 않으며, X, Y 또는 Z 축을 중심으로 회전될 수 있다. 아래의 논의에서, 광학 요소의 공칭 평면은 그 광학 요소의 활성 표면에서 가까운 평면이지만, 광학 요소의 활성 표면은 그 평면으로부터 회전된다. 또한 도 3b를 참조하면, 광학 요소(322)의 블록도가 보여지고 있다. 빔 회전 장치(315), 빔 지연 장치(317) 및 빔 분할 장치(313)를 구성하는 광학 요소는 광학 요소(322)와 유사하다. 광학 요소는 활성 표면(323) 및 베이스(324)를 포함하고 있다. 함께, 활성 표면(323)과 베이스(324)는 광학 요소(322)를 형성한다. 광학 요소(322)는 베이스(324) 없이 구현될 수 있다. 활성 표면(323)은 입사 광과 상호작용하는 광학 요소(322)의 일부분이다. 도 3b의 예에서, 활성 표면(323)은 명목상 X-Z 평면에 있으며 또한 Z 축을 중심으로 반시계 방향으로 각도(α) 회전된다. 도 3b에서, +Z 방향은 도면 안으로 향한다. 도 3b 및 아래의 논의에서, 축을 중심으로 하는 회전은 원점을 향하는 관점에서 주어진다.
빔 분할 장치(313)와 인터페이스(314)는 명목상 X-Z 평면에 있으며 X 축을 중심으로 시계 방향으로 45° 회전된다. 입력 빔(302)의 부분(302")은 인터페이스(314)를 통해 출력 빔 경로(312) 상으로 투과된다. 부분(302")은 출력 광 빔(311)의 일부를 형성한다. 부분(302")은 입력 광 빔(302)의 세기의 50%인 세기를 갖는다. 빔 분할 장치(313)는 비편광이다. 따라서 부분(302")의 편광 상태는 입력 광 빔(302)의 편광 상태와 동일하다. 부분(302")의 발산은 또한 입력 빔(302)의 발산과 동일하다. 인터페이스(314)는 또한 부분(302')으로서 입력 광 빔의 일부를 반사시킨다. 부분(302')은 Z 축을 따라서 편광되면 가장 큰 발산은 X 축을 따른다. 부분(302')은 +Y 방향을 따라서 빔 회전 장치(315)로 전파된다.
빔 회전 장치(315)는 부분(302')의 발산을 회전시킨다. 빔 회전 장치(315)는 4개의 반사식 광학 요소(322a, 322b, 322c 및 322d)를 포함하고 있다. 또한, 도 3b를 참조하면, 반사식 광학 요소(322a, 322b, 322c, 322d)의 각각은 활성 표면(323)과 유사한 반사 표면을 포함하고 있다. 각 반사식 광학 요소(322a 내지 322d)는, 예를 들어 입사 광과 상호작용하는 평평한 반사 표면을 갖는 평면 미러일 수 있다. 반사 표면(323)은 입력 빔(302)에서 광의 파장 또는 파장들을 반사시키는 재료로 만들어진다. 반사 표면(323)은, 예를 들어 코팅된 칼슘 플루오라이드(CaF) 또는 용융 실리카일 수 있다. 간략화를 위하여, 개별 반사 표면들은 도 3a의 광학 요소(322a, 322b, 322c, 322d) 상에서 보여지지 않는다. 그러나 반사 표면은 광과 상호작용하고 또한 빔 회전 장치(315)를 통과하는 빔 경로(316)의 일부분을 규정하는 광학 요소(322a, 322b, 322c, 322d)의 부분이다. 광학 요소(322a, 322c, 및 322d) 및 빔 분할 장치(313)는 동일 평면 배열체에서 구성된다: 광학 요소(322a, 322c, 322d)의 각각은 빔 분할 장치(313)와 동일한 X-Y 평면에서 반사 표면을 갖는다. 광학 요소(322b)의 반사 표면은 그 X-Y 평면으로부터 +Z 방향으로 변위된다. 광학 요소(322a 내지 322d)의 반사 표면은 좌표계(391)의 축 중 하나에 대해 회전된다.
광학 요소(322a)의 반사 표면은 명목상 X-Z 평면에서 연장되며 X 축을 중심으로 시계 방향으로 45° 회전된다. 광학 요소(322a)의 반사 표면은 빔 분할 장치(313)의 인터페이스(314)와 평행하다. 광학 요소(322a)의 반사 표면의 중심과 계면(314)의 중심은 동일한 X-Y 평면에 있다. 광학 요소(322b)의 반사 표면은 명목상, 광학 요소(322a 및 322c)의 반사 표면의 중심을 포함하는 X-Y 평면에 대해 +Z 방향으로 변위된 X-Y 평면에서 연장된다. 광학 요소(322b)에 입사된 광이 광학 요소(322c)를 향하여 반사되도록 광학 요소(322b)의 반사 표면은 X 축을 중심으로 약간 회전된다. 광학 요소(322c)는 광학 요소(322a)에 가깝다. 광학 요소(322c)의 반사 표면의 중심은 광학 요소(322a)의 반사 표면의 중심과 동일한 X-Y 평면에 있다. 광학 요소(322c)의 반사 표면은 명목상 X-Y 평면에서 연장되며 Y 축을 중심으로 시계 방향으로 45° 회전된다. 광학 요소(322d)의 반사 표면의 중심은 반사형 광학 요소(322a 및 322c)의 중심과 동일한 X-Y 평면에 있다. 광학 요소(322d)의 반사 표면은 명목상 X-Z 평면에서 연장되며 Z 축을 중심으로 시계 방향으로 45° 회전된다.
빔 회전 장치(315)를 통해 전파되는 부분(302')의 예가 다음에 논의된다. 이 예에서, 입력 빔(302)은 Y 축을 따라 선형적으로 편광되며 Y 축보다 X 축을 따라 더 큰 발산을 갖는다.
입력 빔(302)과 인터페이스(314) 사이의 상호작용은 부분(302')을 생성하며, 이는 입력 빔(302)의 반사 부분이다. 부분(302')은 +Y 방향으로 전파된다. 부분(302')은 Z 축을 따라 선형적으로 편광된다. 빔 회전 장치(315)에 대한 입력에서, 부분(302') 및 광 빔(302)은 X 축을 따라 동일한 발산을 갖는다. Z 축을 따른 부분(302')의 발산은 Y 축을 따른 입력 광 빔(302)의 발산과 동일하다. 다시 말해서, 부분(302')의 가장 큰 발산은 X 축을 따른다.
빔 회전 장치를 구성하는 광학 요소(322a 내지 322d) 중에서, 광학 요소(322a)는 빔 분할 장치(313)에 가장 가깝다. 따라서, 부분(302')은 광학 요소(322b 내지 322d)와 상호작용하기 전에 광학 요소(322a)와 상호작용한다. 광학 요소(322a)는 부분(302')을 광학 요소(322b)를 향하여 +Z 방향으로 반사시키다. 광학 요소(322a)와 상호작용한 후, 부분(302')은 Y 방향을 따라 선형적으로 편광된다. 부분(302')의 가장 큰 발산은 광학 요소(322a)와 상호작용한 직후에 X 축을 따른다. 광학 요소(322b)는 부분(302')을 -Z 방향으로 (또는 Z 방향에 대해 작은 각도로) 광학 요소(322c)를 향해 반사시킨다. 부분(302')의 가장 큰 발산은 광학 요소(322b)와 상호작용한 직후에 X 축을 따른다. 광학 요소(322c)는 부분(302')을 +X 방향을 따라 광학 요소(322d)에 반사시킨다. 광학 요소(322c)와 상호작용한 후, 부분(302')의 가장 큰 발산의 방향은 Z 축을 따른다. 따라서, 광학 요소(322c)는 부분(302')의 발산을 회전시킨다. 부분(302')은 -Y 방향을 따라 광학 요소(322d)에서 반사된다. 광학 요소(322d)와 상호작용한 후, 부분(302')의 가장 큰 발산은 Z 축을 따른다.
따라서, 빔 회전 장치(315)는 부분(302')의 발산을 90° 회전시킨다. 이 예에서, 빔 회전 장치(315) (광학 요소(322a))의 입력부에서, 부분(302')은 +Y 방향으로 전파되고 있으며, 가장 큰 발산은 X 축을 따르고, 가장 적은 (또는 가장 작은) 발산은 Z 축을 따른다. (광학 요소(322d) 직후의) 빔 회전 장치(315)의 출력부에서, 부분(302')은 -Y 방향으로 전파되며, 가장 큰 발산은 Z 축을 따르고, 가장 적은 (또는 가장 작은) 발산은 X 축을 따른다.
광학 요소(322a 내지 322d)는 편광 요소가 아니며, 부분(302')은 빔 회전 장치(315)를 통해 전파되고 있는 동안 선형적으로 편광된 상태를 유지한다. 부분(302')의 편광은 부분(302')이 입사하는 표면에 대해 규정된다. 광학 요소(322a 내지 322d)의 반사 표면들이 모두 동일한 입사각을 갖지 않기 때문에 부분(302')의 편광 축은 빔 회전 장치(315) 내에서 회전한다. 부분(302')은 광학 요소(322a)에서 Z 축을 따라 선형적으로 편광된다. 광학 요소(322a)와의 상호작용은 편광을 Y 축으로 회전시킨다. 광학 요소(322b)는 부분(302')을 -Z 방향을 따라 뒤로 반사시키며 부분(302')은 Y 축을 따라 선형으로 편광된 상태를 유지한다. 광학 요소(332c)는 부분(302')의 편광을 회전시키지 않는다. 그러나 광학 요소(322d)는 편광을 Y 축을 따르는 것에서 X 축을 따르는 것으로 회전시킨다. 따라서, 빔 회전 장치(315)는 또한 부분(302')의 축 편광을 변화시킨다. 이 예에서, 빔 회전 장치(315)는 편광을 빔 회전 장치(315)의 입력부에서 Z 축을 따르는 것에서 빔 회전 장치(315)의 출력부에서 X 축을 따르는 것으로 변화시킨다.
출력 빔 형성 장치(310)는 또한 지연 장치(317)를 포함하고 있다. 지연 장치(317)는 부분(302')을 빔 분할 장치(313)로 다시 지향시킨다. 지연 장치(317)는 또한 광 경로(316)의 길이를 결정하기 위해 사용되며, 그에 의하여 부분(302')이 빔 분할 장치(313)에 도달할 때를 제어한다. 예를 들어, (입력 광 펄스의 반사로부터 형성된) 부분(302')이 이 동일한 광 펄스의 나중에 발생하는 부분과 중첩되어야 한다면, 그러면 지연 장치(317)는 부분(302')이 입력 광 펄스의 마지막 전에 빔 분할 장치(313)에 도달하도록 구성된다. 광학 조립체(190)에 의해 받아들여진 출력 광 빔(311)은 빔 분할 장치(313)와 상호작용하는 광에 의해 형성된 광의 펄스이다.
지연 장치(317)는 반사식 광학 요소(325a) 및 반사식 광학 요소(325b)를 포함하고 있다. 반사식 광학 요소(325a, 325b)는 반사식 광학 요소(322a 내지 322d)와 유사하다. 각 반사식 광학 요소(325a, 325b)는 반사 표면(323)(도 3b)과 유사한 반사 표면을 포함하고 있다. 간략함을 위하여, 광학 요소(325a, 325b)의 반사 표면들은 도 3b에서 보여지지 않는다. 광학 요소(325a)의 반사 표면은 X-Z 평면에서 명목상 연장되며 Z 축을 중심으로 반시계 방향으로 45° 회전된다. 광학 요소(325b)의 반사 표면은 X-Z 평면에서 명목상 연장되며 Z 축을 중심으로 시계 방향으로 45° 회전된다. 광학 요소(325a)의 반사 표면은 광학 요소(322d)의 반사 표면에 직교한다. 광학 요소(325b)의 반사 표면은 광학 요소(322d)의 반사 표면과 평행하다. 광학 요소(322d, 325a 및 325b)들의 반사 표면들의 중심들은 동일한 X-Y 평면에 있다. 광학 경로(316)의 길이는 광학 요소(325a 및 322d)들 사이의 거리 및/또는 광학 요소(325a 및 325b)들 사이의 거리를 조절함으로써 조절될 수 있다.
광학 요소(325a)는 광학 요소(322d)와 광학 요소(325b) 사이에 있다. 광학 요소(325a)는 광학 요소(322d)에 대해 -Y 방향으로 그리고 광학 요소(325b)에 대해 +X 방향으로 변위된다. 광학 요소(325a)의 반사 표면은 광학 요소(322d)로부터 부분(302')을 받아들인다. 광학 요소(352a)와 상호작용하기 전에, 부분(302')은 X 축을 따라 선형적으로 편광되며 최대 발산은 Z 축을 따른다. 광학 요소(325a)는 부분(302')을 -X 방향으로 광학 요소(325b)에 반사시킨다. 광학 요소(325a)와의 상호작용은 부분(302')의 편광을 Y 축을 따르도록 회전시키지만 발산을 회전시키지는 않는다. 부분(302')은 그 후 광학 요소(325b)와 상호작용한다. 광학 요소(325b)는 부분(302')을 빔 분할 장치(313)를 향하여 +Y 방향을 따라 반사시킨다. 광학 요소(325b)와의 상호작용은 부분(302')의 편광을 X 축을 따르도록 회전시키지만 발산을 회전시키지는 않는다.
따라서, 부분(302')은 Z 축을 따라 가장 큰 발산 및 X 축을 따른 편광을 갖고 빔 분할 장치(313)를 향하여 +Y 방향으로 전파된다. 부분(302')이 인터페이스(314)에 도달할 때, 부분(302')의 50%는 +Z 방향으로 그리고 출력 빔 경로(312) 상으로 반사된다. 부분(302')의 반사된 부분은 311'로 표시된다. 반사된 부분(311')은 Y 축을 따라 가장 큰 발산을 가지며 X 축을 따라 가장 작은 발산을 갖는다. 출력 부분(311') 및 부분(302")은 출력 광 빔(311)을 형성한다. 부분(302")은 X 축을 따라 가장 큰 발산을 가지며 Y 축을 따라 최소의 (또는 가장 작은) 발산을 갖는다. 한편, 출력 부분(311')은 Y 축을 따라 가장 큰 발산을 가지며 X 축을 따라 최소의 (또는 가장 작은) 발산을 갖는다. 출력 부분(311')은 출력 광 빔(311)이 입력 빔(302)보다 Y 축을 따라 더 큰 발산을 그리고 X 축을 따라 더 작은 발산을 갖도록 Y 축을 따라 발산을 추가한다. 결과적으로, 출력 광 빔(311)은 입력 빔(302)보다 Y 축을 따라 더 낮은 공간적 간섭성을 가지며 따라서 입력 빔(302)보다 Y 축을 따라 더 적은 노이즈를 갖는다. 이렇게 하여, 출력 빔 형성 장치(310)는 스페클을 감소시키며 시스템(300)의 성능을 향상시킨다.
위의 예의 논의에서, 입력 광 빔(302)은 +Z 방향으로 전파되며, Y 축을 따라 선형적으로 편광되며, X 축을 따른 가장 큰 발산을 가지며, Y 축을 따른 가장 적은 발산을 갖는다. 다른 예에서, 입력 광 빔은 전파 방향에 수직인 일부 다른 축을 따라 선형적으로 편광될 수 있으며 (또는 다른 편광을 가질 수 있거나 편광이 부족할 수 있다), 전파 방향에 수직인 일부 다른 축을 따른 가장 큰 발산을 가질 수 있고, 그리고 가장 큰 발산의 축에 수직일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 일부 다른 축을 따른 가장 적은 발산을 가질 수 있다.
부분(302')의 나머지 광은 인터페이스(314)를 통해 전송되고 빔 경로(316)에 남아 있다. 광은 빔 경로(316)에서 계속해서 순환하고 위에서 논의된 바와 같이 빔 회전 장치(315) 및 빔 지연 장치(317)에 의해 조작되며, 또한 출력 광 빔(311)에 대한 추가 기여가 이루어진다. 빔 분할 장치가 입사 광의 50%를 반사하고 입사 광의 50%를 투과시키는 도 3의 예에 대해, 출력 광 빔(311)의 발산은 수학식 1 및 2로 표현된다.
수학식 1 및 2에서, HDi는 입력 빔(302)의 수평 빔 발산(라디안)이며, VDi는 입력 빔(302)의 수직 빔 발산(라디안)이다. 수직 빔 발산은 좌표계(391)에서 X 축을 따른 빔 발산이다. 수평 빔 발산은 좌표계(391)에서 Y 축을 따른 빔 발산이다. 입력 빔(302)이 X 축을 따른 가장 큰 발산을 갖는 구현 형태에 대해, 출력 빔 형성 장치(310)는 X 축을 따른 발산을 감소시키며 Y 축을 따른 발산은 증가시킨다. 따라서, 이러한 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(310)는 Y 축을 따른 공간적 간섭성을 감소시키며, 출력 광 빔(311)은 입력 빔(302)과 비교하여 Y 축을 따른 더 낮은 공간적 간섭성 (및 더 적은 스페클)을 갖는다. 입력 빔(302)이 Y 축을 따른 최대 발산을 갖고 X 축을 따른 가장 적은 발산을 갖는 구현 형태에 대해, 출력 빔 형성 장치(310)는 Y 축을 따른 발산을 감소시키며 X 축을 따른 발산은 증가시킨다. 이 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(310)는 X 축을 따른 공간적 간섭성을 감소시킨다.
출력 광 빔(311)의 발산의 변조는 경로(316) 상에서 순환하는 광의 편광을 고려하지 않고 발생한다. 다시 말해서, 발산의 변조는 경로(216) 상에서 순환하는 광의 편광 상태에 상관없이 발생하며 또한 편광되지 않은 광으로 달성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일부 적용에 대하여, 출력 광 빔(311)이 특정 편광 상태를 갖는 것이 바람직하다. 이 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(310)는 파장판(318)을 포함할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 광학 요소(325b)와 상호작용한 후, 부분(302')의 편광은 X 축을 따른다. 입력 빔(302)의 편광은 Y 축을 따른다. 부분(302')과 입력 빔(302)이 동일한 편광을 갖고 있지 않을지라도, 출력 빔 형성 장치(310)는 입력 빔(302)의 발산을 변화시킨다. 그러나 일부 적용에 대하여, 출력 광 빔(311)이 입력 광 빔(302)과 동일한 편광을 갖는 것이 중요하다. 따라서, 출력 빔 형성 장치(310)는 부분(302')의 발산을 회전시키거나 그렇지 않으면 변화시키지 않고 부분(302')의 편광을 변화시키는 편광 요소를 포함할 수 있다. 도 3a의 예에서, 출력 빔 형성 장치(310)는 파장판(318)을 포함하여 부분(302')이 빔 분할 장치(313)에 도달하기 전에 부분(302')의 편광을 변화시킨다. 파장판(318)은 빔 경로(316) 상에 위치된 반파장판이다. 부분(302')은 반파장판을 통과하며 편광은 90° 회전된다. 파장판(318)을 통과한 후, 부분(302')은 Z 축을 따라 편광되지만 발산은 변화되지 않는다. 부분(302')이 빔 분할 장치(313)에 도달하면, 출력 부분(311')은 계면(314)에서 반사되며 편광은 회전되어 Y 축을 따르게 된다. 따라서, 출력 부분(311')과 입력 빔(302)의 편광이 동일하고 출력 광 빔(311)이 일정한 편광을 갖도록 파장판(318)은 부분(302')의 편광을 변화시킨다.
도 4a 및 도 5는 출력 빔 형성 장치(110, 210, 및/또는 310)를 사용할 수 있는 DUV 광원(460 및 560)의 예들을 각각 제공한다. 출력 빔 형성 장치(110, 210 또는 310)는 110으로 표시된 박스 요소에 의해 보여지는 위치들 중 임의의 하나에 배치될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 포토리소그래피 시스템(450)은 광 빔(441)을 리소그래피 노광 장치(469)에 제공하는 DUV 광원(460)을 포함하며, 리소그래피 노광 장치는 웨이퍼 홀더 또는 스테이지(471)에 의해 수용된 웨이퍼(470)를 처리한다. DUV 광원(460)은 방전 챔버(465)를 포함하고 있으며, 이 방전 챔버는 이득 매질(461), 캐소드(462a) 및 애노드(462b)를 둘러싸고 있다. 이득 매질(461)은 가스 이득 매질이다. 방전 챔버(465)는 이득 매질(461)이 방전 챔버(465) 내에 남아 있고 또한 이에 의해 담겨 있도록 밀봉되어 있다. 도 4a에는 하나의 가스 배출 챔버(465)만이 보여지고 있다. 그러나 광원(460)은 도 5에 도시된 바와 같은, 하나보다 많은 방전 챔버를 포함할 수 있다.
DUV 광원(460)은 또한 가스 관리 시스템(479)을 포함하고 있다. 가스 관리 시스템(479)은 DUV 광원(460)의 내부(478)와 유체 연통한다. 가스 관리 시스템(479)은 내부(478)의 압력 및/또는 유체 물질을 관리하는 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 관리 시스템(479)은 펌프, 팬, 필터, 및/또는 가스와 파편을 관리할 수 있는 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 가스 관리 시스템(479)은 내부(478)로부터의 원치 않는 화학 물질, 원소 또는 혼합물을 제거할 수 있다. 예를 들어, 가스 관리 시스템(479)은, 예를 들어 질소(Ni) 또는 헬륨(He)과 같은 (가스 형태의) 또 다른 화학 물질을 이용하여 내부(478)로부터 산소를 제거할 수 있다. 원치 않는 물질을 제거하기 위해 가스 관리 시스템(479)에 의하여 사용되는 가스는 퍼지 가스(412)로 지칭된다. 퍼지 가스(412)가 내부(478)에 있고 방전 챔버(465)를 둘러쌀 수 있지만, 퍼지 가스(412)는 방전 챔버(465)를 뚫고 들어가지 않으며 이득 매질(461)의 화학적 조성을 교란하거나 변화시키지 않는다. 광 빔(441)은 내부(478)에서 전파되며 따라서 퍼지 가스(412) 내에서 전파된다.
광 빔(441)은 시간적으로 서로 분리된 광의 펄스들을 포함하는 펄스형 광 빔일 수 있다. 리소그래피 노광 장치(469)는 웨이퍼(470)에 도달하기 전에 광 빔(441)이 통과하는 투영 광학 시스템(475), 및 계측 시스템(472)을 포함하고 있다. 계측 시스템(472)은, 예를 들어 웨이퍼(470) 및/또는 웨이퍼(470)에서의 광 빔(441)의 이미지를 캡처할 수 있는 카메라 또는 다른 디바이스, 또는 x-y 평면 내의 웨이퍼(470)에서의 광 빔(441)의 세기와 같은, 광 빔(441)의 특성을 설명하는 데이터를 캡처할 수 있는 광학 검출기를 포함할 수 있다. 리소그래피 노광 장치(469)는 액체 침지 시스템 또는 건조 시스템일 수 있다. 포토리소그래피 시스템(450)은 또한 제어 시스템(480)을 포함하여 광원(460) 및/또는 리소그래피 노광 장치(469)를 제어한다.
예를 들어, 광 빔(441)으로 웨이퍼(470) 상의 방사선 민감성 포토레지스트 재료 층을 노광시킴으로써 마이크로 전자 피처가 웨이퍼(470) 상에 형성된다. 또한 도 4b를 참조하면, 투영 광학 시스템(475)은 슬릿(476), 마스크(474), 및 투영 대물렌즈를 포함하고 있으며, 이 투영 대물렌즈는 렌즈 시스템(477)을 포함하고 있다. 렌즈 시스템(477)은 DUV 범위 내의 광과 상호작용할 수 있는 하나 이상의 반사 또는 굴절 광학 요소를 포함하고 있다. 광 빔(441)은 광학 시스템(475)에 들어가고 슬릿(476)에 충돌하며, 빔(441)의 적어도 일부는 슬릿(476)을 통과한다. 도 4a 및 도 4b의 예에서, 슬릿(476)은 직사각형이며 광 빔(441)을 세장형의 직사각형 형상의 광 빔으로 성형한다. 마스크(474)는 패턴을 포함하며, 이 패턴은 성형된 광 빔의 어느 부분이 마스크(474)에 의해 투과되고 어느 부분이 마스크(474)에 의해 차단되는지를 결정한다. 패턴의 디자인은 웨이퍼(470) 상에 형성될 특정 마이크로 전자 회로 디자인에 의해 결정된다.
도 4의 예에서, 출력 빔 형성 장치(110)는 광원(460)과 리소그래피 노광 장치(469) 사이에 있다. 출력 빔 형성 장치(110)는 빔(441)을 받아들이며 빔이 리소그래피 노광 장치(469)에 제공되기 전에 빔(441)의 공간적 간섭성을 감소시킨다.
도 5를 참조하면, 포토리소그래피 시스템(550)의 블록도가 보여지고 있다. 시스템(550)은 시스템(450)(도 4a)의 구현 형태의 예이다. 예를 들어, 포토리소그래피 시스템(550)에서, 광원(560)은 광원(460)(도 4a)으로서 사용된다. 광원(560)은 펄스형 광 빔(541)을 생성하며, 이 펄스형 광 빔은 리소그래피 노광 장치(469)에 제공된다. 포토리소그래피 시스템(550)은 또한 제어 시스템(580)을 포함하며, 도 5의 예에서 이 제어 시스템은 광원(560)의 구성 요소뿐만 아니라 리소그래피 노광 장치(469)에 연결되어 있어 시스템(550)의 다양한 작동을 제어한다. 다른 구현 형태에서, 제어 시스템(580)은 2개의 개별 제어 시스템으로서 구현될 수 있으며, 하나는 광원(560)의 다양한 양태를 제어하기 위한 것이고 또 다른 것은 리소그래피 노광 장치(469)를 제어하기 위한 것이다. 또 다른 구현 형태에서, 다양한 다른 제어 시스템(580)이 구현될 수 있다.
도 5에서 보여지는 예에서, 광원(560)은 시드 광 빔(542)을 파워 증폭기(PA)(5682)에 제공하는 마스터 발진기(MO)(5671)를 포함하는 2단계 레이저 시스템이다. MO(567) 및 PA(568)는 광원(560)의 서브시스템 또는 광원(560)의 일부인 시스템으로 간주될 수 있다. PA(568)는 MO(567)로부터의 시드 광 빔(542)을 받아들이며 시드 광 빔(542)을 증폭하여 리소그래피 노광 장치(469)에서 사용하기 위한 광 빔(541)을 생성한다. 예를 들어, 일부 구현 형태에서 MO(567)는 펄스당 약 1밀리줄(mJ)의 시드 펄스 에너지를 갖는 펄스형 시드 광 빔을 방출할 수 있으며, 이 시드 펄스는 PA(568)에 의해 약 10 내지 15mJ로 증폭될 수 있다.
MO(567)는 2개의 세장형 전극(562a_l 및 562b_l)을 갖는 방전 챔버(565_1), 혼합 기체인 이득 매질(561_1), 및 전극(562a_l 및 562b_l)들 사이에서 기체 혼합물을 순환시키기 위한 팬(보이지 않음)을 포함하고 있다. 방전 챔버(565_1)의 일 측부 상의 라인 협소화 모듈(586)과 방전 챔버(565_1)의 제2 측부 상의 출력 커플러(581) 사이에 공진기가 형성되어 있다.
방전 챔버(565_1)는 제1 챔버 윈도우(563_1) 및 제2 챔버 윈도우(564_1)를 포함하고 있다. 제1 및 제2 챔버 윈도우(563_1 및 564_1)는 방전 챔버(565_1)의 양 측에 있다. 제1 및 제2 챔버 윈도우(563_1 및 564_1)는 DUV 범위 내의 광을 투과시키며 DUV 광이 방전 챔버(565_1)에 들어가고 나오는 것을 허용한다.
라인 협소화 모듈(586)은 방전 챔버(565_1)의 스펙트럼 출력을 미세하게 조정하는 격자(grating)와 같은 회절 광학계를 포함할 수 있다. 광원(560)은 또한 출력 커플러(581)와 빔 결합 광학 시스템(583)으로부터의 출력 광 빔을 받아들이는 라인 중심 분석 모듈(584)을 포함하고 있다. 라인 중심 분석 모듈(584)은 시드 광 빔(542)의 파장을 측정 또는 모니터링하기 위해 사용될 수 있는 측정 시스템이다. 라인 중심 분석 모듈(584)은 광원(560) 내의 다른 위치에 배치될 수 있거나, 광원(560)의 출력부에 배치될 수 있다.
이득 매질(561_1)인 가스 혼합물은 적용을 위하여 요구되는 파장 및 대역폭에서 광 빔을 생성하는데 적합한 임의의 가스일 수 있다. 엑시머 소스를 위하여, 가스 혼합물(561_1)은, 예를 들어 아르곤 또는 크립톤과 같은 불활성 가스 (희가스), 예를 들어 불소 또는 염소와 같은 할로겐, 및 헬륨과 같은 버퍼 가스 외에도 미량의 크세논을 포함할 수 있다. 가스 혼합물의 구체적인 예는 약 193㎚의 파장의 광을 방출하는 아르곤 플루오라이드(ArF), 약 248㎚의 파장의 광을 방출하는 크립톤 플루오라이드(KrF) 또는 약 351㎚의 파장의 광을 방출하는 크세논 클로라이드(XeCl)를 포함한다. 따라서 광 빔(541 및 542)은 이 구현 형태에서 DUV 범위 내의 파장을 포함하고 있다. 엑시머 이득 매질 (가스 혼합물)은 세장형 전극(562a_1, 562b_1)으로의 전압의 인가에 의하여 고전압 전기 방전에서 짧은 (예를 들어, 나노초) 전류 펄스로 펌핑된다.
PA(568)는 MO(567)로부터 시드 광 빔(542)을 받아들이고 시드 광 빔(542)을 방전 챔버(565_2)를 통해 그리고 빔 방향 전환 광학 요소(beam turning optical element)(582)로 향하게 하는 빔 결합 광학 시스템(583)을 포함하며, 빔 회전 광학 요소는 시드 광 빔(542)의 방향을 변경 또는 변화시키고 따라서 시드 광 빔은 방전 챔버(565_2)로 다시 보내진다. 빔 방향 전환 광학 요소(582) 및 빔 결합 광학 시스템(583)은 링 증폭기로의 입력이 빔 결합 광학 시스템(583)에서 링 증폭기의 출력과 교차하는 순환 및 폐루프 광학 경로를 형성한다.
방전 챔버(565_2)는 한 쌍의 세장형 전극(562a_2, 562b_2), 이득 매질(561_2) 및 전극(562a_2, 562b_2)들 사이에서 이득 매질(561_2)을 순환시키기 위한 팬(보이지 않음)을 포함하고 있다. 이득 매질(561_2)을 형성하는 가스 혼합물은 이득 매질(561_1)을 형성하는 가스 혼합물과 동일할 수 있다.
방전 챔버(565_2)는 제1 챔버 윈도우(563_2)와 제2 챔버 윈도우(564_2)를 포함하고 있다. 제1 및 제2 챔버 윈도우(563_2 및 564_2)는 방전 챔버(565_2)의 양 측에 있다. 제1 및 제2 챔버 윈도우(563_2 및 564_2)는 DUV 범위 내의 광을 투과시키며 DUV 광이 방전 챔버(565_2)에 들어가고 나오는 것을 허용한다.
출력 광 빔(541)은 리소그래피 노광 장치(469)에 도달하기 전에 빔 준비 시스템(585)을 통해 지향될 수 있다. 빔 준비 시스템(585)은 빔(541)의 (대역폭 또는 파장과 같은) 다양한 매개변수를 측정하는 대역폭 분석 모듈을 포함할 수 있다. 빔 준비 시스템(585)은 또한 시간적으로 출력 광 빔(541)의 각 펄스를 신장시키는 펄스 스트레처 (pulse stretcher)(보이지 않음)를 포함할 수 있다. 빔 준비 시스템(585)은 또한, 예를 들어 (예를 들어, 렌즈 및 미러와 같은) 반사 및/또는 굴절 광학 요소, 필터 및 (자동 셔터를 포함하는) 광학 개구와 같은, 빔에 작용할 수 있는 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
DUV 광원(560)은 또한 가스 관리 시스템(479)을 포함하고 있으며, 이 가스 관리 시스템은 DUV 광원(560)의 내부(578)와 유체 연통한다. 위에서 논의된 바와 같이, 가스 관리 시스템(479)은 내부(578)에 퍼지 가스(412)를 제공한다. 도 5의 예에서, 퍼지 가스(412)는 챔버(565_1 및 565_2)를 둘러싸고 있으며 또한 DUV 광원(560)의 서브시스템 중 일부의 광학 구성 요소를 둘러싸고 있다. 예를 들어, 퍼지 가스(412)는 라인 협소화 모듈(586), 출력 커플러(581), 라인 중심 분석 모듈(584), 빔 결합 광학 시스템(583), 및 빔 방향 전환 광학 요소(582)의 구성 요소를 둘러싼다. 퍼지 가스(412)가 내부(578)에 있고 방전 챔버(565_1 및 565_2) 및 다양한 다른 광학 구성 요소를 둘러싸지만, 퍼지 가스(412)는 방전 챔버(565_1 및 565_2)를 뚫고 들어가지 않으며 이득 매질(561_1 및 561_2)의 화학적 조성을 교란하거나 변화시키지 않는다.
리소그래피 시스템(550)은 또한 제어 시스템(580)을 포함하고 있다. 제어 시스템(580)은 광원(560)에 하나 이상의 신호를 전송함으로써 광원(560)이 광의 펄스, 또는 하나 이상의 광의 펄스를 포함하는 광의 펄스의 버스트(burst)를 방출하는 시기를 제어할 수 있다. 제어 시스템(580)은 또한 리소그래피 노광 장치(469)에 연결되어 있다. 따라서, 제어 시스템(580)은 또한 리소그래피 노광 장치(469)의 다양한 양태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(580)은 웨이퍼(470)(도 4a)의 노광을 제어할 수 있으며 따라서 전자 피처가 웨이퍼(470) 상에 어떻게 프린트되는지를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현 형태에서, 제어 시스템(580)은 x-y 평면(도 4b)에서의 슬릿(476)의 움직임을 제어함으로써 웨이퍼(470)의 스캐닝을 제어할 수 있다. 더욱이, 제어 시스템(580)은 계측 시스템(472) 및/또는 광학 시스템(475)(도 4b)과 데이터를 교환할 수 있다.
리소그래피 노광 장치(469)는 또한, 예를 들어 (공기 컨디셔닝 디바이스 및/또는 가열 디바이스와 같은) 온도 제어 디바이스, 및/또는 다양한 전기 구성 요소를 위한 파워 공급부를 포함할 수 있다. 제어 시스템(580)은 또한 이 구성 요소들을 제어할 수 있다. 일부 구현 형태에서, 제어 시스템(580)은 하나보다 많은 서브-제어 시스템을 포함하도록 구현되면서, 적어도 하나의 서브-제어 시스템 (리소그래피 컨트롤러)는 리소그래피 노광 장치(469)의 양태를 제어하기 위한 전용이다. 이 구현 형태에서, 제어 시스템(580)은 리소그래피 컨트롤러를 사용하는 대신에, 또는 그에 더하여 리소그래피 노광 장치(469)의 양태를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
전극(562a_1, 562b_l 또는 62a_2, 562b_2)에 전압을 각각 인가함으로써 이득 매질(561_1 또는 561_2)이 펌핑되면, 이득 매질(561_1, 561_2)은 광을 방출한다. 전압이 일정한 시간적 간격으로 전극에 인가될 때, 광 빔(541)은 펄스화된다. 따라서, 펄스형 광 빔(541)의 반복률은 전압이 전극에 인가되는 속도에 의해 결정된다. 펄스의 반복률은 다양한 적용에 대해 약 500 내지 6,000㎐ 범위일 수 있다. 일부 구현 형태에서, 반복률은 6,000Hz보다 클 수 있으며, 예를 들어 12,000Hz 이상일 수 있지만, 다른 구현 형태에서는 다른 반복률이 사용될 수 있다.
출력 빔 형성 장치(110) (또는 210 또는 310)는 방전 챔버(565_1 및 565_2)들 사이 또는 방전 챔버(565_2)와 리소그래피 장치(469) 사이에 배치될 수 있다. 빔 준비 시스템(585)을 포함하는 구현 형태에서, 출력 빔 형성 장치(110) (또는 210 또는 310)는 방전 챔버(565_2)와 빔 준비 시스템(585) 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 양태가 다음의 번호가 부여된 조항에 제시되어 있다.
1. 본 발명의 장치는;
빔 경로 상에 있으며, 심자외(DUV) 광원으로부터 광을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터; 및
빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함하며,
빔 스플리터는 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 일부분을 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되고;
제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 광의 일부분의 발산을 회전시키도록 구성되며; 그리고
빔 스플리터는 회전된 광과 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 일부분을 출력 빔 경로 상으로 향하게 하도록 구성된다.
2. 조항 1의 장치는 빔 경로 상에 있는 편광 요소를 더 포함하며, 편광 요소는 출력 빔 경로 상에서, 회전된 광이 DUV 광원으로부터 받아들여진 광과 동일한 편광 상태를 갖도록 회전된 광의 편광 상태를 변화시키도록 구성된다.
3. 조항 2의 장치는 빔 경로 상에서 제1 복수의 광학 요소와 편광 요소 사이에 있는 제2 복수의 반사식 광학 요소를 더 포함한다.
4. 조항 3의 장치에서, 제1 복수의 반사식 광학 요소는 4개의 미러를 포함한다.
5. 조항 1의 장치에서, 제1 복수의 반사식 광학 요소는 광의 일부분의 발산을 90도 회전시키도록 구성된다.
6. 조항 1의 장치에서, DUV 광원으로부터 받아들여진 광은 초기 수직 발산 값을 갖는 수직 발산 및 초기 수평 발산 값을 갖는 수평 발산을 가지며, 출력 빔 경로 상에서, 회전된 광은 초기 수직 발산 값과 동일한 수평 발산 및 초기 수평 발산 값과 동일한 수직 발산을 갖는다.
7. 조항 6의 장치에서, 회전된 광과 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분은 빔 스플리터에서 결합되어 출력 빔 경로 상에서 전파되는 출력 빔을 형성하며, 출력 빔은 회전된 광의 수직 발산과 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분의 수직 발산을 기반으로 하는 수직 발산 값, 및 회전된 광의 수평 발산과 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분의 수직 발산을 기반으로 하는 수평 발산 값을 갖는다.
8. 조항 7의 장치에서, 출력 빔의 수평 발산 값은 초기 수평 발산 값보다 크며, 출력 빔의 수직 발산 값은 초기 수직 발산 값보다 작다.
9. 조항 8의 장치에서, DUV 광원으로부터의 광은 적어도 광의 제1 펄스를 포함하며, 회전된 광은 광의 제1 펄스의 제1 부분의 반사로부터 형성된 광의 회전된 펄스를 포함하고, DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분은 광의 제1 펄스의 투과된 제2 부분을 포함하며, 출력 빔은 광의 회전된 펄스 및 또다른 부분의 반사를 기반으로 한다.
10. 조항 3의 장치에서, 제2 복수의 반사식 광학 요소는 2개 이상의 미러를 포함한다.
11. 조항 2의 장치에서, 편광 요소는 반 파장판 또는 위상 지연 미러를 포함한다.
12. 조항 2의 장치에서, 빔 경로는 빔 스플리터, 제1 복수의 반사식 광학 요소, 제2 복수의 반사식 광학 요소, 및 편광 요소에 의해 규정된 폐쇄 경로이다.
13. 심자외 (DUV) 광원은;
기체 이득 매질을 유지하고 DUV 광 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 방전 챔버를 포함하는 광 생성 장치; 및
출력 빔 형성 장치를 포함하며,
출력 빔 형성 장치는:
빔 경로 상에 있으며, DUV 광 빔을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터;
빔 경로 상에 있는 편광 요소; 및
빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함하고,
빔 스플리터는 DUV 광 빔의 일부분을 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되며;
제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 광의 일부분의 발산을 회전시키도록 구성되고;
파장판이, 출력 빔 경로 상에서 회전된 광이 DUV 광 빔과 동일한 편광 상태를 갖도록 회전된 광의 편광 상태를 변화시키도록 구성되며; 그리고
빔 스플리터는 회전된 광 및 DUV 광 빔의 일부분을 기반으로 출력 빔을 형성하도록 구성된다.
14. 조항 13의 DUV 광원에서, 빔 생성 장치는,
제1 기체 이득 매질을 유지시키도록 그리고 DUV 시드 광 빔을 생성하도록 구성된 제1 방전 챔버; 및
제2 기체 이득 매질을 유지시키도록 그리고 시드 광 빔을 증폭시켜 증폭된 DUV 광 빔을 형성하도록 구성된 제2 방전 챔버를 포함한다.
15. 조항 14의 DUV 광원에서, 출력 빔 형성 장치는 제1 방전 챔버와 제2 방전 챔버 사이에 위치되도록 구성되며, DUV 광은 DUV 시드 광 빔을 포함한다.
16. 조항 13의 DUV 광원은 출력 빔을 받아들이도록 구성된 빔 스트레칭 장치를 더 포함한다.
17. 조항 16의 DUV 광원에서, 출력 빔 형성 장치는 광 생성 장치와 빔 스트레칭 장치 사이에 있다.
18. 조항 13의 DUV 광원에서, 편광 요소는 제2 복수의 반사식 광학 요소와 빔 스플리터 사이에 있다.
19. 심자외(DUV) 광원을 위한 방법은;
편광 상태, 초기 수직 발산 값의 수직 발산 및 초기 수평 발산 값의 수평 발산을 갖는 DUV 광 빔의 일부분을 받아들이는 것;
회전된 광 빔을 형성하기 위해 DUV 광의 일부분을 회전시키는 것 - 회전된 광 빔은 초기 수평 발산 값의 수직 발산 및 초기 수직 발산 값의 수평 발산을 가짐-;
회전된 광 빔을 광학 지연부(optical delay)에 통과시키는 것; 및
회전된 광 빔 및 DUV 광 빔의 또다른 부분을 기반으로 출력 빔 경로 상에서 전파되는 출력 광 빔을 형성하는 것을 포함한다.
20. 조항 19의 방법은, 회전된 광 빔과 DUV 광 빔의 또다른 부분을 결합하기 전에, 회전된 광 빔과 DUV 광 빔의 또다른 부분이 출력 광 빔 경로 상에서 동일한 편광 상태를 갖도록 회전된 광 빔을 편광 요소에 통과시키는 것을 더 포함한다.
21. 조항 19의 방법에서, DUV 광 빔은 펄스형 DUV 광 빔을 포함하며, 회전된 광 빔은 펄스형 DUV 광 빔 내의 펄스들 중 제1 펄스의 반사를 포함하고, DUV 광 빔의 또다른 부분은 펄스들 중 제1 펄스의 일부를 포함한다.
또 다른 구현 형태가 청구범위의 범위 내에 있다.

Claims (26)

  1. 빔 경로 상에 있으며, 심자외(DUV) 광원으로부터 광을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터; 및
    상기 빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함하며,
    상기 빔 스플리터는 상기 DUV 광원으로부터 받아들여진 상기 광의 제1 부분을 상기 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되고;
    상기 제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 상기 광의 상기 제1 부분의 발산을 변조하도록 구성되며; 그리고
    상기 빔 스플리터는 상기 회전된 광과 상기 DUV 광원으로부터 받아들여진 광의 제2 부분을 출력 빔 경로 상으로 향하게 하도록 구성된 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빔 경로 상에 있는 편광 요소를 더 포함하며, 상기 편광 요소는 상기 출력 빔 경로 상에서 상기 회전된 광이 상기 DUV 광원으로부터 받아들여진 광과 동일한 편광 상태를 갖도록 상기 회전된 광의 편광 상태를 변화시키도록 구성된 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 빔 경로 상에서 상기 제1 복수의 광학 요소와 상기 편광 요소 사이에 있는 제2 복수의 반사식 광학 요소를 더 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 복수의 반사식 광학 요소는 4개의 미러를 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 반사식 광학 요소는 상기 광의 제1 부분의 발산을 90도 회전시키도록 구성된 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 DUV 광원으로부터 받아들여진 상기 광은 초기 수직 발산 값을 갖는 수직 발산 및 초기 수평 발산 값을 갖는 수평 발산을 가지며, 상기 출력 빔 경로 상에서, 상기 회전된 광은 상기 초기 수직 발산 값과 동일한 수평 발산 및 상기 초기 수평 발산 값과 동일한 수직 발산을 갖는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 회전된 광과 상기 DUV 광원으로부터의 광의 또다른 부분이 상기 빔 스플리터에서 결합되어 상기 출력 빔 경로 상에서 전파되는 출력 빔을 형성하며, 상기 출력 빔은 상기 회전된 광의 수직 발산과 상기 DUV 광원으로부터의 광의 상기 또다른 부분의 수직 발산을 기반으로 하는 수직 발산 값, 및 상기 회전된 광의 수평 발산과 상기 DUV 광원으로부터의 광의 상기 또다른 부분의 수직 발산을 기반으로 하는 수평 발산 값을 갖는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 출력 빔의 상기 수평 발산 값은 상기 초기 수평 발산 값보다 크며, 상기 출력 빔의 상기 수직 발산 값은 상기 초기 수직 발산 값보다 작은 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 DUV 광원으로부터의 광은 적어도 광의 제1 펄스를 포함하며, 상기 회전된 광은 광의 상기 제1 펄스의 제1 부분의 반사로부터 형성된 광의 회전된 펄스를 포함하고, 상기 DUV 광원으로부터의 광의 상기 또다른 부분은 광의 상기 제1 펄스의 투과된 제2 부분을 포함하며, 상기 출력 빔은 광의 상기 회전된 펄스 및 상기 또다른 부분의 반사를 기반으로 하는 장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 제2 복수의 반사식 광학 요소는 2개 이상의 미러를 포함하는 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 편광 요소는 반 파장판 또는 위상 지연 미러를 포함하는 장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 빔 경로는 상기 빔 스플리터, 상기 제1 복수의 반사식 광학 요소, 상기 제2 복수의 반사식 광학 요소, 및 상기 편광 요소에 의해 규정된 폐쇄 경로인 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광의 제1 부분은 상기 DUV 광 빔의 전파 방향에 수직인 횡방향 평면에서 발산하되, 상기 광의 제1 부분은 상기 횡방향 평면에서 제1 광폭 축을 따라 최대 범위로 발산을 가지며,
    상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 발산하되, 상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 제2 광폭 축을 따라 최대 범위로 발산을 가지며, 상기 제2 광폭 축은 상기 제1 광폭 축과 상이한 것인 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 회전된 광은 상기 광의 제1 부분과 동일한 편광 상태를 갖는 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 광의 제1 부분은 상기 DUV 광 빔의 전파 방향에 수직인 횡방향 평면에서 발산하되, 상기 광의 제1 부분은 상기 횡방향 평면에서 제1 협폭 축을 따라 최소 범위로 발산을 가지며,
    상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 발산하되, 상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 제2 협폭 축을 따라 최소 범위로 발산을 가지며, 상기 제2 협폭 축은 상기 제1 협폭 축과 상이한 것인 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 회전된 광은 상기 광의 제1 부분과 동일한 편광 상태를 갖는 장치.
  17. 심자외 (DUV) 광원에 있어서,
    기체 이득 매질을 유지하고 DUV 광 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 방전 챔버를 포함하는 광 생성 장치; 및
    출력 빔 형성 장치를 포함하며,
    상기 출력 빔 형성 장치는:
    빔 경로 상에 있으며, 상기 DUV 광 빔을 받아들이도록 구성된 빔 스플리터;
    상기 빔 경로 상에 있는 편광 요소; 및
    상기 빔 경로 상에 있는 제1 복수의 반사식 광학 요소를 포함하고,
    상기 빔 스플리터는 상기 DUV 광 빔의 일부분을 상기 제1 복수의 반사식 광학 요소로 향하게 하도록 구성되며;
    상기 제1 복수의 반사식 광학 요소는 회전된 광을 생성하기 위해 광의 상기 일부분의 발산을 변조하도록 구성되고;
    파장판이, 상기 출력 빔 경로 상에서 상기 회전된 광이 상기 DUV 광 빔과 동일한 편광 상태를 갖도록 상기 회전된 광의 편광 상태를 변화시키도록 구성되며; 그리고
    상기 빔 스플리터는 상기 회전된 광 및 상기 DUV 광 빔의 일부분을 기반으로 출력 빔을 형성하도록 구성된 DUV 광원.
  18. 제17항에 있어서, 상기 광 생성 장치는,
    제1 기체 이득 매질을 유지시키도록 그리고 DUV 시드 광 빔을 생성하도록 구성된 제1 방전 챔버; 및
    제2 기체 이득 매질을 유지시키도록 그리고 상기 시드 광 빔을 증폭시켜 증폭된 DUV 광 빔을 형성하도록 구성된 제2 방전 챔버를 포함하는 DUV 광원.
  19. 제18항에 있어서, 상기 출력 빔 형성 장치는 상기 제1 방전 챔버와 상기 제2 방전 챔버 사이에 위치되도록 구성되며, 상기 DUV 광은 상기 DUV 시드 광 빔을 포함하는 DUV 광원.
  20. 제17항에 있어서, 상기 출력 빔을 받아들이도록 구성된 빔 스트레칭(stretching) 장치를 더 포함하는 DUV 광원.
  21. 제20항에 있어서, 상기 출력 빔 형성 장치는 상기 광 생성 장치와 상기 빔 스트레칭 장치 사이에 배치되는 DUV 광원.
  22. 제17항에 있어서, 상기 편광 요소는 제2 복수의 반사식 광학 요소와 상기 빔 스플리터 사이에 있는 DUV 광원.
  23. 제17항에 있어서, 광의 상기 일부분은 상기 DUV 광 빔의 전파 방향에 수직인 횡방향 평면에서 발산하되, 광의 상기 일부분은 상기 횡방향 평면에서 제1 광폭 축을 따라 최대 범위로 발산을 가지며,
    상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 발산하되, 상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 제2 광폭 축을 따라 최대 범위로 발산을 가지며, 상기 제2 광폭 축은 상기 제1 광폭 축과 상이한 것인 DUV 광원.
  24. 제23항에 있어서, 상기 회전된 광은 상기 광의 일부분과 동일한 편광 상태를 갖는 DUV 광원.
  25. 제17항에 있어서, 광의 상기 일부분은 상기 DUV 광 빔의 전파 방향에 수직인 횡방향 평면에서 발산하되, 광의 상기 일부분은 상기 횡방향 평면에서 제1 협폭 축을 따라 최소 범위로 발산을 가지며,
    상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 발산하되, 상기 회전된 광은 상기 횡방향 평면에서 제2 협폭 축을 따라 최소 범위로 발산을 가지며, 상기 제2 협폭 축은 상기 제1 협폭 축과 상이한 것인 DUV 광원.
  26. 제25항에 있어서, 상기 회전된 광은 상기 광의 일부분과 동일한 편광 상태를 갖는 DUV 광원.
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