RU2298271C2 - Line-selectable double-chamber f2 laser system - Google Patents

Line-selectable double-chamber f2 laser system Download PDF

Info

Publication number
RU2298271C2
RU2298271C2 RU2004109144/28A RU2004109144A RU2298271C2 RU 2298271 C2 RU2298271 C2 RU 2298271C2 RU 2004109144/28 A RU2004109144/28 A RU 2004109144/28A RU 2004109144 A RU2004109144 A RU 2004109144A RU 2298271 C2 RU2298271 C2 RU 2298271C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
laser system
discharge
gas
pulse
Prior art date
Application number
RU2004109144/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004109144A (en
Inventor
Дэвид С. НОУЛЕС (US)
Дэвид С. НОУЛЕС
Дэниел Дж. В. БРАУН (US)
Дэниел Дж. В. БРАУН
Ричард Л. СЭНДСТРОМ (US)
Ричард Л. СЭНДСТРОМ
Герман Е. РИЛОВ (US)
Герман Е. РИЛОВ
Эккехард Д. ОНКЕЛЬС (US)
Эккехард Д. ОНКЕЛЬС
Эрве А. БЕЗОСЕЛЬ (US)
Эрве А. БЕЗОСЕЛЬ
Дэвид В. МАЙЕРС (US)
Дэвид В. МАЙЕРС
Александр И. ЕРШОВ (US)
Александр И. ЕРШОВ
Вилль м Н. ПАРТЛО (US)
Вилльям Н. ПАРТЛО
Игорь В. ФОМЕНКОВ (US)
Игорь В. ФОМЕНКОВ
Ричард К. УЖАЗДОВСКИ (US)
Ричард К. УЖАЗДОВСКИ
Ричард М. НЕСС (US)
Ричард М. НЕСС
Скотт Т. СМИТ (US)
Скотт Т. СМИТ
Вилль м Дж. ХАЛБЕРД (US)
Вилльям Дж. ХАЛБЕРД
Original Assignee
Саймер, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/943,343 external-priority patent/US6567450B2/en
Priority claimed from US09/970,503 external-priority patent/US20020071468A1/en
Priority claimed from US10/006,913 external-priority patent/US6535531B1/en
Priority claimed from US10/036,727 external-priority patent/US6865210B2/en
Priority claimed from US10/056,619 external-priority patent/US6801560B2/en
Application filed by Саймер, Инк. filed Critical Саймер, Инк.
Publication of RU2004109144A publication Critical patent/RU2004109144A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298271C2 publication Critical patent/RU2298271C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: laser engineering; narrow-band double-discharge gas lasers used as light sources for integrated-circuit lithography.
SUBSTANCE: two separate gas-discharge chambers are provided of which one chamber is part of master oscillator producing extremely narrow-band seed beam amplified in other discharge chamber. Each chamber can be separately controlled and has one tangential blower affording sufficient gas flow enabling operation at pulse repetition frequency of 4000 pulses per second or more due to removal of discharge products from discharge area within pulse-to-pulse time interval shorter than approximately 0.25 milliseconds. Master oscillator is provided with line choice unit enabling selection of most intensive spectral line F2.
EFFECT: improved design and ability of regulating beam parameters, including pulse wavelength and energy.
154 cl, 74 dwg

Description

Газоразрядные лазерыGas discharge lasers

Газоразрядные лазеры хорошо известны и появились вскоре после изобретения лазера в 1960-х годах. Высоковольтный разряд между двумя электродами возбуждает лазерный газ, создавая газообразную активную среду. Резонатор, в котором находится активная среда, обеспечивает вынужденное усиление света, который затем выводится из резонатора в виде лазерного пучка. Многие из таких газоразрядных лазеров работают в импульсном режиме.Gas discharge lasers are well known and appeared shortly after the invention of the laser in the 1960s. A high voltage discharge between the two electrodes excites the laser gas, creating a gaseous active medium. The resonator, in which the active medium is located, provides stimulated amplification of light, which is then removed from the resonator in the form of a laser beam. Many of these discharge lasers are pulsed.

Эксимерные лазерыExcimer Lasers

Эксимерные лазеры представляют собой особый вид газоразрядных лазеров и известны с середины 1970-х. Эксимерный лазер, предназначенный для литографии интегральных схем, описан в патенте США №5023884, выданном 11 июня 1991 г., на изобретение "Компактный эксимерный лазер". Этот патент упоминается здесь в качестве ссылки. Эксимерный лазер, описанный в патенте '884, является импульсным лазером с высокой частотой следования. Эти эксимерные лазеры при их использовании в литографии интегральных схем обычно круглосуточно работают на технологической линии, производя тысячи ценных интегральных схем в час, поэтому время их простоя может стоить очень дорого. По этой причине большинство компонентов указанных лазеров организованы в виде модулей, которые можно заменить за несколько минут. Ширина полосы выходного пучка эксимерных лазеров, используемых в литографии, должна быть уменьшена до доли пикометра. В газоразрядных лазерах описанного в патенте '884 типа используется импульсная система питания для создания электрических разрядов между двумя удлиненными электродами. В таких известных системах источник постоянного тока заряжает конденсаторную батарею, так называемый "зарядный конденсатор" или "С0", до заданного регулируемого напряжения, так называемого "зарядного напряжения", для каждого импульса. В известных устройствах величина этого зарядного напряжения может быть в пределах около 500-1000 вольт. После зарядки С0 до заданного напряжения замыкается полупроводниковый переключатель, и это позволяет электрической энергии, сохраненной в С0, очень быстро осциллировать через последовательность цепей магнитной компрессии и трансформатор напряжения для выработки высоковольтного электрического потенциала порядка около 16000 вольт (или выше) на электродах, которые создают разряды продолжительностью около 20-50 нс.Excimer lasers are a special type of gas discharge lasers and have been known since the mid-1970s. An excimer laser intended for integrated circuit lithography is described in US Pat. No. 5,023,884, issued June 11, 1991, to the invention of the "Compact Excimer Laser." This patent is incorporated herein by reference. The excimer laser described in the '884 patent is a pulsed laser with a high repetition rate. These excimer lasers, when used in integrated circuit lithography, usually operate around the clock around the clock, producing thousands of valuable integrated circuits per hour, so their downtime can be very expensive. For this reason, most of the components of these lasers are organized in the form of modules that can be replaced in a few minutes. The bandwidth of the output beam of excimer lasers used in lithography should be reduced to a fraction of a picometer. Discharge lasers of the type '884 patent use a pulsed power system to create electrical discharges between two elongated electrodes. In such known systems, a direct current source charges the capacitor bank, the so-called "charging capacitor" or "C 0 ", to a predetermined regulated voltage, the so-called "charging voltage", for each pulse. In known devices, the magnitude of this charging voltage can be in the range of about 500-1000 volts. After charging C 0 to a predetermined voltage, the semiconductor switch closes, and this allows the electric energy stored in C 0 to oscillate very quickly through a sequence of magnetic compression circuits and a voltage transformer to generate a high-voltage electric potential of about 16,000 volts (or higher) on electrodes that create discharges lasting about 20-50 ns.

Основные достижения в области источников света для литографииMajor advances in light sources for lithography

За период 1989-2001 гг. эксимерные лазеры, подобные лазеру, описанному в патенте '884, стали основным источником света для литографии интегральных схем. В настоящее время более 1000 таких лазеров используется на самых современных предприятиях по производству интегральных схем. Почти все эти лазеры имеют основные конструктивные особенности, описанные в патенте '884. Они включают в себя следующее:For the period 1989-2001 excimer lasers, like the laser described in the '884 patent, have become the main light source for integrated circuit lithography. Currently, more than 1000 of these lasers are used in the most modern enterprises for the production of integrated circuits. Almost all of these lasers have the basic design features described in the '884 patent. They include the following:

(1) одна импульсная система питания, обеспечивающая электрические импульсы на электродах с частотой около 100-2500 импульсов в секунду;(1) one pulsed power system that provides electrical pulses on the electrodes with a frequency of about 100-2500 pulses per second;

(2) один резонатор, состоящий из выходного ответвителя типа частично отражающего зеркала, и блока сужения линии, состоящего из призменного расширителя пучка, поворотного зеркала и дифракционной решетки;(2) one resonator, consisting of an output coupler of the type of a partially reflecting mirror, and a line narrowing unit, consisting of a prism beam expander, a rotary mirror, and a diffraction grating;

(3) одна разрядная камера, содержащая лазерный газ (KrF или ArF), два удлиненных электрода и тангенциальный вентилятор для обеспечения достаточно быстрой циркуляции лазерного газа между двумя электродами, чтобы очистить область разряда между импульсами, и(3) one discharge chamber containing a laser gas (KrF or ArF), two elongated electrodes, and a tangential fan to allow the laser gas to circulate sufficiently quickly between the two electrodes to clear the discharge region between pulses, and

(4) монитор пучка для контролирования энергии импульса, длины волны и ширины полосы выходных импульсов системой управления с обратной связью, предназначенной для регулирования энергии импульса, дозы энергии и длины волны каждого последующего импульса.(4) a beam monitor for monitoring the pulse energy, wavelength and bandwidth of the output pulses by a feedback control system for controlling the pulse energy, dose of energy and wavelength of each subsequent pulse.

В течение 1989-2001 гг. выходная мощность таких лазеров постепенно повышалась, и требования к качеству пучка для обеспечения стабильности энергии пучка, стабильности длины волны и ширины полосы становились все более жесткими. Рабочие параметры популярной модели литографического лазера, широко используемой в производстве интегральных схем, таковы: энергия импульса 8 мДж, частота 2500 импульсов в секунду (при средней мощности пучка до около 20 ватт), ширина полосы, рассчитанная по полной ширине кривой распределения на полувысоте (ПШПВ), около 0,5 пм и стабильность энергии импульса +/-0,35%.During 1989-2001 the output power of such lasers gradually increased, and the requirements for the quality of the beam to ensure stability of the beam energy, stability of the wavelength and bandwidth became more stringent. The operating parameters of the popular lithographic laser model, widely used in the manufacture of integrated circuits, are as follows: pulse energy 8 mJ, frequency 2500 pulses per second (with an average beam power of up to about 20 watts), the bandwidth calculated from the full width of the distribution curve at half maximum ), about 0.5 pm and the stability of the pulse energy +/- 0.35%.

F2 лазерыF 2 lasers

F2 лазеры хорошо известны из уровня техники. Эти лазеры подобны лазерам KrF и ArF. Основное отличие заключается в смеси газа, которая в F2 лазере состоит из небольшой доли F2 с гелием и/или неоном в качестве буферного газа. Естественный выходной спектр F2 лазера сконцентрирован в двух спектральных линиях с узкой шириной полосы, при этом относительно сильная линия центрируется приблизительно на 157,63 нм, а относительно слабая линия центрируется приблизительно на 157,52 нм.F 2 lasers are well known in the art. These lasers are similar to KrF and ArF lasers. The main difference is in the gas mixture, which in the F 2 laser consists of a small fraction of F 2 with helium and / or neon as a buffer gas. The natural output spectrum of the F 2 laser is concentrated in two spectral lines with a narrow bandwidth, with a relatively strong line being centered around 157.63 nm, and a relatively weak line centered around 157.52 nm.

Ширина полосы F2 лазеровBandwidth F 2 lasers

Типичный KrF лазер имеет естественную ширину полосы, рассчитанную по полной ширине кривой распределения на полувысоте (ПШПВ), около 300 пм и центрированную приблизительно на 248 нм, причем для использования в литографии линию обычно сужают до менее чем 0,6 пм. (В данном описании значения ширины полосы будут относиться к ширине полосы ПШПВ, если не указано иначе). ArF лазеры имеют естественную ширину полосы около 500, центрированную приблизительно на 193 нм, обычно с сужением линии до менее чем 0,5 пм. Эти лазеры можно относительно легко настраивать на большой части их естественной ширины полосы, используя упомянутый выше модуль сужения линии на основе дифракционной решетки. F2 лазеры, как отмечалось выше, традиционно генерируют лазерные пучки, большая часть энергии которых находится в двух узких спектральных элементах (иногда называемых "спектральными линиями"), центрированных на длине волны около 157,63 нм и 157,52 нм. Часто менее интенсивную из этих двух спектральных линий (т.е. линия 157,52 нм) подавляют, и лазер вынуждают работать на линии 157,63 нм. Естественная ширина полосы линии 157,63 нм зависит от давления и содержания газа и колеблется от около 0,6 до 1,2 пм (ПШПВ). F2 лазер с шириной полосы в таком интервале можно использовать с литографическими устройствами с зеркально-линзовым объективом, в котором используются как преломляющие, так и отражающие оптические элементы, но для всепреломляющего объектива ширину полосы лазерного пучка возможно надо уменьшить до около 0,1 пм для получения требуемых результатов.A typical KrF laser has a natural bandwidth calculated from the full width of the distribution curve at half maximum (FWHM), about 300 pm and centered at about 248 nm, and for use in lithography the line is usually narrowed to less than 0.6 pm. (In this description, the bandwidth values will refer to the bandwidth of the UWB, unless otherwise indicated). ArF lasers have a natural bandwidth of about 500 centered at approximately 193 nm, usually with a narrowing of the line to less than 0.5 pm. These lasers can be relatively easily tuned over much of their natural bandwidth using the diffraction grating line narrowing module mentioned above. F 2 lasers, as noted above, traditionally generate laser beams, most of whose energy is in two narrow spectral elements (sometimes called "spectral lines"), centered at a wavelength of about 157.63 nm and 157.52 nm. Often the less intense of these two spectral lines (i.e., the 157.52 nm line) is suppressed, and the laser is forced to work on the 157.63 nm line. The natural line width of the 157.63 nm line depends on the pressure and gas content and ranges from about 0.6 to 1.2 pm (FWHM). A F 2 laser with a bandwidth in this interval can be used with lithographic devices with a mirror lens, which uses both refractive and reflective optical elements, but for an all-refractive lens, the laser beam bandwidth may need to be reduced to about 0.1 pm for obtaining the required results.

Инжекционная затравкаInjection seed

Известным методом уменьшения ширины полосы газоразрядных лазерных систем (включая эксимерные лазерные системы) является инжекция узкополосного "затравочного" пучка в активную среду. В одной такой системе лазер, генерирующий затравочный пучок, который называют "задающий генератор", предназначен для генерации пучка с очень узкой шириной полосы в первой активной среде, и этот пучок используется в качестве затравочного пучка во второй активной среде. Если вторая активная среда действует как усилитель мощности, то такую систему называют системой "задающий генератор-усилитель мощности" (ЗГУМ). Если вторая активная среда сама имеет резонатор (в котором происходят лазерные колебания), то систему называют системой "генератор на инжекционной затравке" (ГИЗ) или системой "задающий генератор-генератор мощности" (ЗГГМ), в этом случае затравочный лазер называют задающим генератором, а расположенную после него систему называют генератором мощности. Лазерные системы, состоящие из двух отдельных систем, обычно отличаются более высокой ценой и большими габаритами, их сложнее построить и эксплуатировать, чем сопоставимые однокамерные лазерные системы. Поэтому коммерческое применение таких двухкамерных лазерных систем до настоящего времени было ограничено.A well-known method for reducing the bandwidth of gas-discharge laser systems (including excimer laser systems) is the injection of a narrow-band "seed" beam into the active medium. In one such system, a seed-beam generating laser called a “master oscillator” is intended to generate a beam with a very narrow bandwidth in the first active medium, and this beam is used as a seed beam in the second active medium. If the second active medium acts as a power amplifier, then such a system is called the "master oscillator-power amplifier" (PGM) system. If the second active medium itself has a resonator (in which laser oscillations occur), then the system is called the “injection seed generator” (GIZ) system or the “master oscillator-power generator” (ZGGM) system, in this case the seed laser is called the master oscillator, and the system located after it is called a power generator. Laser systems consisting of two separate systems usually have a higher price and larger dimensions; they are more difficult to build and operate than comparable single-chamber laser systems. Therefore, the commercial use of such two-chamber laser systems has so far been limited.

Существует потребность в улучшении конструкции импульсного газоразрядного F2 лазера для работы с частотой следования порядка 4000 импульсов в секунду или выше, в котором можно было бы точно регулировать все параметры качества пучка, включая длину волны и энергию импульса.There is a need to improve the design of a pulsed gas-discharge F 2 laser for operation with a repetition rate of the order of 4000 pulses per second or higher, in which all beam quality parameters, including wavelength and pulse energy, could be precisely controlled.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Предложена модульная система газоразрядного лазера с инжекционной затравкой, способного генерировать высококачественные импульсные лазерные пучки с частотой около 4000 Гц или выше и с энергией импульса около 5-10 мДж или выше для интегрированной мощности около 20-40 Вт или выше. Предусмотрены две разрядные камеры, одна из которых является частью задающего генератора, генерирующего очень узкополосный затравочный пучок, который усиливается во второй разрядной камере. Камерами можно управлять раздельно, что позволяет оптимизировать параметры длины волны в задающем генераторе и параметры энергии импульса в усилительной камере. Предпочтительный вариант реализации представляет собой систему F2 лазера с конфигурацией ЗГУМ и специально предназначен для использования в качестве источника света для литографии интегральных схем. В данном предпочтительном варианте как камеры, так и лазерная оптическая система установлены на вертикальном оптическом столе в корпусе лазера. В данном предпочтительном варианте системы ЗГУМ каждая камера содержит тангенциальный вентилятор, создающий достаточный поток газа, для обеспечения функционирования с частотой 4000 Гц или выше благодаря очистке продуктов разряда из области разряда за время, меньше чем приблизительно 0,25 миллисекунд между импульсами. Задающий генератор оснащен блоком выбора линии для выбора самой сильной спектральной линии F2. Этот предпочтительный вариант реализации также включает в себя модуль умножения импульса, который делит каждый импульс из усилителя мощности на два или четыре импульса, чтобы существенно уменьшить скорость разрушения литографической оптики. В предпочтительных вариантах изобретения используется "платформа для трех длин волны". Она включает в себя закрытый оптический стол и генеральную компоновку оборудования, одинаковую для всех трех типов разрядных лазерных систем, которые предположительно будут использоваться в производстве интегральных схем в начале 21 века, т.е. для KrF, ArF и F2 лазеров.A modular injection-discharge gas discharge laser system capable of generating high-quality pulsed laser beams with a frequency of about 4000 Hz or higher and a pulse energy of about 5-10 mJ or higher for an integrated power of about 20-40 W or higher is proposed. Two discharge chambers are provided, one of which is part of a master oscillator generating a very narrow-band seed beam, which is amplified in the second discharge chamber. The cameras can be controlled separately, which allows optimizing the wavelength parameters in the master oscillator and the pulse energy parameters in the amplification chamber. A preferred embodiment is an F 2 laser system with a ZGUM configuration and is specifically designed to be used as a light source for lithography integrated circuits. In this preferred embodiment, both the cameras and the laser optical system are mounted on a vertical optical table in the laser housing. In this preferred embodiment of the ZGUM system, each chamber contains a tangential fan that generates a sufficient gas flow to operate at a frequency of 4000 Hz or higher by cleaning the discharge products from the discharge region in a time less than about 0.25 milliseconds between pulses. The master oscillator is equipped with a line selection unit for selecting the strongest spectral line F 2 . This preferred embodiment also includes a pulse multiplier module that divides each pulse from the power amplifier into two or four pulses in order to substantially reduce the rate of destruction of lithographic optics. In preferred embodiments of the invention, a “three wavelength platform” is used. It includes a closed optical table and a general layout of equipment, the same for all three types of discharge laser systems, which are supposed to be used in the production of integrated circuits in the early 21st century, i.e. for KrF, ArF and F 2 lasers.

Таким образом, согласно заявленному изобретению предусмотрена система очень узкополосного двухкамерного газоразрядного F2 лазера с высокой частотой следования, содержащаяThus, according to the claimed invention, there is provided a system of a very narrow-band double-chamber gas-discharge F 2 laser with a high repetition rate, comprising

А) первый лазерный блок, содержащийA) a first laser unit containing

1) первую разрядную камеру, вмещающую1) the first discharge chamber accommodating

a) первый лазерный газ,a) the first laser gas,

b) первую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих первую область разряда,b) a first pair of elongated spaced apart electrodes forming a first discharge region,

2) первый вентилятор для обеспечения достаточных скоростей первого лазерного газа в первой области разряда для удаления из первой области разряда после каждого импульса по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим импульсом при работе с частотой следования в пределах 4000 импульсов в секунду или выше,2) the first fan to ensure sufficient speeds of the first laser gas in the first region of the discharge to remove from the first region of the discharge after each pulse essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next pulse when operating with a repetition rate of 4000 pulses per second or higher,

3) первую систему теплообменника, выполненную с возможностью удаления по меньшей мере 16 кВт тепловой энергии из первого лазерного газа,3) a first heat exchanger system configured to remove at least 16 kW of thermal energy from the first laser gas,

B) блок выбора линии для минимизации энергии за пределами спектра одной выбранной линии,B) a line selection unit for minimizing energy outside the spectrum of one selected line,

C) второй лазерный блок, содержащийC) a second laser unit containing

1) вторую разрядную камеру, вмещающую1) a second discharge chamber containing

a) второй лазерный газ,a) a second laser gas,

b) вторую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих вторую область разряда,b) a second pair of elongated spaced apart electrodes forming a second discharge region,

2) второй вентилятор для обеспечения достаточных скоростей второго лазерного газа во второй области разряда для удаления из второй области разряда после каждого импульса по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим импульсом при работе с частотой следования в пределах 4000 импульсов в секунду или выше,2) a second fan to ensure sufficient speeds of the second laser gas in the second region of the discharge to remove from the second region of the discharge after each pulse essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next pulse when operating at a repetition rate of 4000 pulses per second or higher,

3) вторую систему теплообменника, выполненную с возможностью удаления по меньшей мере 16 кВт тепловой энергии из второго лазерного газа,3) a second heat exchanger system, configured to remove at least 16 kW of thermal energy from the second laser gas,

D) импульсную систему питания, выполненную с возможностью подачи к первой паре электродов и второй паре электродов электрических импульсов, достаточных для генерации лазерных импульсов с частотой около 4000 импульсов в секунду с точно регулируемой энергией импульсов выше около 5 мДж,D) a pulsed power system configured to supply electric pulses to the first pair of electrodes and the second pair of electrodes, sufficient to generate laser pulses with a frequency of about 4000 pulses per second with precisely controlled pulse energy above about 5 mJ,

Е) систему измерения и управления лазерным пучком для измерения энергии выходных лазерных импульсов, генерированных системой двухкамерного лазера, и управления выходными лазерными импульсами в устройстве управления с обратной связью, причем выходные лазерные пучки из первого лазерного блока используются в качестве затравочного пучка для затравки второго лазерного блока.E) a laser beam measurement and control system for measuring the energy of the output laser pulses generated by the two-chamber laser system and for controlling the output laser pulses in a feedback control device, the output laser beams from the first laser unit being used as a seed beam to seed the second laser unit .

Кроме того, в указанной системе лазера первый лазерный блок выполнен в форме задающего генератора, а второй лазерный блок выполнен в форме усилителя мощности.In addition, in the specified laser system, the first laser unit is made in the form of a master oscillator, and the second laser unit is made in the form of a power amplifier.

При этом в указанной системе лазера первый лазерный газ содержит фтор и неон или может содержать фтор и гелий.Moreover, in the specified laser system, the first laser gas contains fluorine and neon, or may contain fluorine and helium.

Кроме того, первый и второй лазерный газ могут содержать фтор и буферный газ, выбранный из группы, состоящей из неона, гелия или смеси неона и гелия.In addition, the first and second laser gas may contain fluorine and a buffer gas selected from the group consisting of neon, helium, or a mixture of neon and helium.

В указанной системе лазера усилитель мощности выполнен с возможностью одного прохода пучка через вторую область разряда, при этом усилитель мощности выполнен с возможностью множества проходов через вторую область разряда.In this laser system, the power amplifier is configured to pass a beam through the second discharge region one time, while the power amplifier is configured to have multiple passes through the second discharge region.

Кроме того, в указанной системе лазера задающий генератор содержит оптические компоненты, образующие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда, при этом задающий генератор содержит оптические компоненты, обеспечивающие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда, и в котором усилитель мощности содержит оптические компоненты, обеспечивающие множество проходов пучка через вторую область разряда.In addition, in the specified laser system, the master oscillator contains optical components that form a resonant path for two passes through the first discharge region, while the master oscillator contains optical components that provide a resonant path for two passes through the first discharge region, and in which the power amplifier contains optical components that provide multiple passages of the beam through the second region of the discharge.

Кроме того, в указанной системе лазера указанный первый лазерный блок содержит оптическую систему резонатора, и указанная система лазера дополнительно содержит оптический стол для удержания оптической системы резонатора первого лазерного блока независимо от первой разрядной камеры.In addition, in said laser system, said first laser unit comprises an optical cavity system, and said laser system further comprises an optical table for holding a resonator optical system of the first laser unit independently of the first discharge chamber.

При этом в системе лазера оптический стол имеет U-образную форму и образует U-образную полость, в которой установлена первая разрядная камера.In this case, the optical table in the laser system has a U-shape and forms a U-shaped cavity in which the first discharge chamber is installed.

Система лазера также дополнительно содержит вертикально установленный оптический стол с установленными на нем первой и второй разрядными камерами.The laser system also further comprises a vertically mounted optical table with first and second discharge cameras mounted thereon.

Кроме того, каждая из первой и второй лазерных камер в системе лазера образует путь потока газа с постепенно увеличивающимся поперечным сечением за электродами, позволяющий восстановить большой процент падения статического давления, происходящего в области разряда.In addition, each of the first and second laser chambers in the laser system forms a gas flow path with a gradually increasing cross section behind the electrodes, which allows to restore a large percentage of the static pressure drop that occurs in the discharge region.

Каждая из первой и второй камер системы лазера содержит лопастную структуру за областью разряда для нормализации скорости газа после области разряда.Each of the first and second chambers of the laser system contains a blade structure behind the discharge region to normalize the gas velocity after the discharge region.

В системе лазера первый вентилятор и второй вентилятор являются тангенциальными вентиляторами и каждый содержит вал, приводимый во вращение двумя бесщеточными двигателями постоянного тока, при этом двигатели являются водоохлаждаемыми двигателями.In a laser system, the first fan and the second fan are tangential fans and each contains a shaft driven by two brushless DC motors, the motors being water-cooled motors.

Кроме того, каждый из двигателей содержит статор и каждый из двигателей содержит магнитный ротор, заключенный в прижимной колпак, отделяющий статор от лазерного газа.In addition, each of the motors contains a stator and each of the motors contains a magnetic rotor enclosed in a pressure cap separating the stator from the laser gas.

Причем первый и второй вентиляторы являются тангенциальными вентиляторами, каждый из которых содержит лопастную конструкцию, выполненную на станке из одной части алюминиевого сырья, и упомянутая лопастная конструкция имеет внешний диаметр около пяти дюймов, при этом лопастная конструкция содержит лопастные элементы, имеющие острые ведущие кромки.Moreover, the first and second fans are tangential fans, each of which contains a blade structure made on a machine made of one part of aluminum raw materials, and said blade structure has an outer diameter of about five inches, while the blade structure contains blade elements having sharp leading edges.

В системе лазера двигатели не имеют датчиков, и указанная система лазера дополнительно содержит контроллер задающего двигателя для управления одним из двигателей и контроллер подчиненного двигателя для управления другим двигателем.Engines in the laser system do not have sensors, and said laser system further comprises a master motor controller for controlling one of the motors and a slave motor controller for controlling the other motor.

Кроме того, в системе лазера каждый тангенциальный вентилятор содержит лопасти, расположенные под углом к валу, а каждая система теплообменника охлаждается водой, при этом каждая система теплообменника содержит по меньшей мере четыре отдельных водоохлаждаемых теплообменника.In addition, in the laser system, each tangential fan contains blades located at an angle to the shaft, and each heat exchanger system is cooled by water, with each heat exchanger system containing at least four separate water-cooled heat exchangers.

При этом каждая система теплообменника содержит по меньшей мере один теплообменник, имеющий трубчатый канал для потока воды, на пути которого расположен по меньшей мере один турбулизатор.Moreover, each heat exchanger system contains at least one heat exchanger having a tubular channel for the flow of water, in the path of which at least one turbulator is located.

Кроме того, в системе каждый из четырех теплообменников содержит трубчатый канал для потока воды с расположенным в нем турбулизатором.In addition, in the system, each of the four heat exchangers contains a tubular channel for the flow of water with a turbulator located in it.

В системе лазера согласно изобретению импульсная система питания содержит водоохлаждаемые электрические элементы, при этом по меньшей мере один из водоохлаждаемых элементов работает при высоких напряжениях выше 12000 вольт, причем высокое напряжение изолировано от земли с помощью катушки индуктивности, через которую течет охлаждающая вода.In the laser system of the invention, the pulsed power system comprises water-cooled electrical elements, wherein at least one of the water-cooled elements operates at high voltages above 12,000 volts, the high voltage being isolated from earth by means of an inductor through which cooling water flows.

В системе лазера согласно изобретению импульсная система питания содержит первую батарею зарядных конденсаторов и первую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов к первой паре электродов, и вторую батарею зарядных конденсаторов и вторую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов ко второй паре электродов, и резонансную зарядную систему для зарядки параллельно первой и второй батарей зарядных конденсаторов до точно регулируемого напряжения, при этом резонансная зарядная система содержит схему De-Qing, кроме того резонансная зарядная система может содержать схему стравливания или схему De-Qing и схему стравливания.In the laser system of the invention, the pulse power system comprises a first battery of charging capacitors and a first pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the first pair of electrodes, and a second battery of charging capacitors and a second pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the second pair of electrodes, and a resonant charging system for charging parallel to the first and second batteries of charging capacitors to a precisely controlled voltage, while the resonant charging system contains a De-Qing circuit, chrome Moreover, the resonant charging system may comprise a bleed circuit or a De-Qing circuit and a bleed circuit.

Кроме того, в системе лазера импульсная система питания содержит зарядную систему, состоящую по меньшей мере из трех источников питания, скомпонованных параллельно, а блок выбора расположен после задающего генератора, при этом блок выбора линии содержит множество призм, причем множество призм состоит из пяти призм.In addition, in the laser system, the pulsed power system contains a charging system consisting of at least three power sources arranged in parallel, and the selection unit is located after the master oscillator, while the line selection unit contains many prisms, and many prisms consists of five prisms.

Множество призм может быть расположено в виде петли, чтобы обеспечить поворот лазерных пучков из первого лазерного блока на 360° до входа во второй лазерный блок.A plurality of prisms can be arranged in a loop to allow the laser beams to rotate 360 ° from the first laser unit 360 ° before entering the second laser unit.

Кроме того, система лазера дополнительно содержит лазер-визир видимого света, а блок выбора линии содержит фильтр Лио, кроме того первая разрядная камера и вторая разрядная камера содержат окна, расположенные таким образом, чтобы все углы падения лазерных пучков на упомянутые окна были больше угла Брюстера.In addition, the laser system further comprises a visible light laser-sighting device, and the line selection unit contains a Lyo filter, in addition, the first discharge chamber and the second discharge chamber contain windows arranged so that all the angles of incidence of the laser beams on said windows are greater than the Brewster angle .

В системе лазера дополнительно предусмотрено средство управления пучком для управления лазерными пучками, генерированными в первом лазерном блоке, при этом средство управления содержит средство для поворота оптического элемента, кроме того средство управления пучком содержит средство для регулировки давления в блоке выбора линии.In the laser system, a beam control means is additionally provided for controlling the laser beams generated in the first laser unit, the control means comprising means for rotating the optical element, and the beam control means further comprising means for adjusting the pressure in the line selection unit.

Система лазера также содержит призменный выходной ответвитель, частично образующий резонатор для первого лазерного блока, причем призменный выходной ответвитель содержит две поверхности, первая из которых ориентирована под углом с малыми потерями для p-поляризации, а вторая расположена ортогонально к лазерным пучкам из первого лазерного блока, а также дополнительно содержит А) первый монитор температуры для контролирования температуры газа в первой разрядной камере, В) первую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами.The laser system also includes a prismatic output coupler, partially forming a resonator for the first laser unit, the prismatic output coupler containing two surfaces, the first of which is oriented at an angle with low loss for p-polarization, and the second is located orthogonal to the laser beams from the first laser unit, and further comprises A) a first temperature monitor for monitoring the temperature of the gas in the first discharge chamber, B) a first gas temperature control system comprising s algorithm for adjusting gas temperature to avoid adverse acoustic effects resulting from reflected acoustic waves.

Кроме того, система лазера дополнительно содержит А) второй монитор температуры для контролирования температуры газа во второй разрядной камере, В) вторую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами, и дополнительно содержит азотный фильтр, систему продувки азотом, содержащую продувочный модуль с мониторами потока, при этом лазер также содержит трубы для транспортировки отработавшего продувочного газа из лазера, а также блок затвора, содержащий электрический затвор, и измеритель мощности, который можно расположить на пути прохождения выходного пучка лазера по сигналу управления, кроме того дополнительно содержит систему ограждения пучка, содержащую А) по меньшей мере одно уплотнения пучка, содержащее металлический сильфон, и В) продувочное средство для продувки ограждения пучка продувочным газом.In addition, the laser system further comprises A) a second temperature monitor for monitoring the gas temperature in the second discharge chamber, B) a second gas temperature control system containing a control algorithm for adjusting the gas temperature to eliminate negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves, and further contains a nitrogen filter, a nitrogen purge system containing a purge module with flow monitors, while the laser also contains tubes for transporting waste of the main purge gas from the laser, as well as a shutter unit containing an electric shutter and a power meter that can be positioned along the path of the output laser beam by the control signal, further comprises a beam shielding system containing A) at least one beam seal, containing a metal bellows; and B) a purge means for purging the beam enclosure with purge gas.

При этом в системе лазера согласно изобретению средство ограждения пучка содержит средство направления потока для создания продувочного потока, перпендикулярного лазерным пучкам, генерируемым во втором лазерном блоке.Moreover, in the laser system according to the invention, the beam shielding means comprises a flow guiding means for generating a purge stream perpendicular to the laser beams generated in the second laser unit.

Кроме того, в системе лазера упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка выполнено с возможностью легкой замены лазерной камеры, при этом упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка не содержит эластомер, обеспечивает изоляцию от вибраций камеры, обеспечивает изоляцию пути прохождения пучка от атмосферных газов и позволяет беспрепятственно заменять лазерную камеру, не нарушая блок выбора линии, и упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка сопоставимо с вакуумом.In addition, in the laser system, the at least one beam seal is configured to easily replace the laser chamber, while the at least one beam seal does not contain an elastomer, provides isolation from camera vibrations, provides isolation of the beam path from atmospheric gases and allows replace the laser chamber without breaking the line selection unit, and the at least one beam seal is comparable to a vacuum.

При этом в системе лазера упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка представляет собой множество уплотнений пучка, в качестве которых используются легко уплотняемые сильфонные уплотнения, выполненные с возможностью легкого снятия вручную.Moreover, in the laser system, the at least one beam seal is a plurality of beam seals, which are easily sealed bellows seals made with the possibility of easy manual removal.

В системе лазера упомянутая система измерения и управления содержит первичный расщепитель пучка для отделения небольшого процента каждого выходного лазерного импульса из второго лазерного блока и оптическое средство для направления части этого небольшого процента в детектор энергии импульса, и изолирующее средство для изоляции объема, ограниченного, по меньшей мере частично, первичным расщепителем пучка и окном детектора энергии импульса от других частей системы измерения и управления, для образования изолированной области.In the laser system, said measuring and control system comprises a primary beam splitter for separating a small percentage of each output laser pulse from the second laser unit and optical means for directing part of this small percentage to the pulse energy detector, and an insulating means for isolating the volume limited to at least partially, by the primary beam splitter and the window of the pulse energy detector from other parts of the measurement and control system, for the formation of an isolated region.

Кроме того, система лазера дополнительно содержит продувочное средство для продувки изолированной области продувочным газом.In addition, the laser system further comprises purge means for purging the insulated region with purge gas.

При этом система лазера согласно изобретению выполнена с возможностью работы как система KrF лазера, или система ArF лазера, или система F2 лазера при незначительных модификациях.Moreover, the laser system according to the invention is configured to operate as a KrF laser system, or an ArF laser system, or an F 2 laser system with minor modifications.

В заявленной системе лазера по существу все компоненты заключены в корпус лазера, но система содержит модуль переменного тока/постоянного тока, физически отдельный от корпуса лазера.In the claimed laser system, substantially all of the components are enclosed in a laser housing, but the system comprises an AC / DC module physically separate from the laser housing.

В системе лазера импульсная система питания содержит батарею зарядных конденсаторов задающего генератора, батарею зарядных конденсаторов усилителя мощности и резонансное зарядное устройство, выполненное с возможностью зарядки обеих батарей зарядных конденсаторов параллельно, при этом импульсная система питания содержит источник питания, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере 2000 В питания к резонансному зарядному устройству.In the laser system, the pulsed power system comprises a battery of charging capacitors of the master oscillator, a battery of charging capacitors of the power amplifier and a resonant charger configured to charge both batteries of charging capacitors in parallel, while the pulsed power system comprises a power source configured to supply at least 2000 In power to the resonant charger.

Заявленная система лазера дополнительно содержит систему управления газом для регулирования концентрации F2 в первом лазерном газе для управления параметрами пучка задающего генератора, а также дополнительно содержит систему управления газом для регулирования давления первого лазерного газа для управления параметрами пучка задающего генератора, кроме того дополнительно содержит контроллер расчета времени разряда для запуска зарядов в усилителе мощности, чтобы они происходили через 20-60 нс после разрядов в задающем генераторе, дополнительно содержит контроллер разряда, запрограммированный вызывать в некоторых обстоятельствах разряды в момент времени, позволяющий избежать значительной энергии выходного импульса, при этом упомянутый контроллер в некоторых обстоятельствах запрограммирован вызывать разряд в усилителе мощности по меньшей мере за 20 нс раньше, чем разряд в задающем генераторе.The claimed laser system further comprises a gas control system for controlling the concentration of F 2 in the first laser gas to control the parameters of the beam of the master oscillator, and further comprises a gas control system for regulating the pressure of the first laser gas to control the parameters of the beam of the master oscillator, in addition further comprises a calculation controller the discharge time to start the charges in the power amplifier, so that they occur 20-60 ns after the discharges in the master oscillator, additional In fact, it contains a discharge controller programmed to cause discharges in some circumstances at a moment in time, which makes it possible to avoid significant energy of the output pulse, while the controller in some circumstances is programmed to cause a discharge in a power amplifier at least 20 ns earlier than a discharge in a master oscillator.

Система лазера согласно изобретению дополнительно содержит блок умножителя импульса для увеличения длительности выходных импульсов лазера, при этом блок умножителя импульсов выполнен с возможностью приема лазерного выходного импульса и умножения количества лазерных выходных импульсов в секунду по меньшей мере в два раза, чтобы генерировать один умноженный лазерный выходной импульсный пучок, состоящий из большего количества импульсов с существенно меньшими значениями интенсивности, чем лазерные выходные импульсы, причем упомянутый блок умножителя импульса содержит (1) первый расщепитель пучка, предназначенный для отделения части лазерного выходного импульсного пучка, причем отделенная часть образует задержанную часть, и лазерный выходной импульсный пучок определяет размер и угловое расхождение пучка в первом расщепителе пучка, (2) первый путь задержки, начинающийся и заканчивающийся в первом расщепителе пучка, причем первый путь задержки содержит по меньшей мере два фокусирующих зеркала, выполненных с возможностью фокусирования упомянутой задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру пучка и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка, причем по меньшей мере два фокусирующих зеркала являются сферическими зеркалами.The laser system according to the invention further comprises a pulse multiplier unit for increasing the duration of the laser output pulses, wherein the pulse multiplier unit is adapted to receive the laser output pulse and multiply the number of laser output pulses per second by at least two times to generate one multiplied laser pulse output a beam consisting of a larger number of pulses with significantly lower intensities than the laser output pulses, moreover, the pulse multiplier unit contains (1) a first beam splitter designed to separate a part of the laser output pulse beam, the separated part forming a delayed part, and the laser output pulse beam determines the size and angular divergence of the beam in the first beam splitter, (2) the first delay path, starting and ending in the first beam splitter, the first delay path comprising at least two focusing mirrors configured to focus said delayed part in f in the first path of delay and return of the delayed part to the first beam splitter with a beam size and angular divergence equal to or approximately equal to the beam size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter, at least two focusing mirrors are spherical mirrors.

Система лазера согласно изобретению дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два сферических зеркала, при этом первый путь задержки содержит четыре фокусирующих зеркала.The laser system according to the invention further comprises a second delay path comprising at least two spherical mirrors, wherein the first delay path comprises four focusing mirrors.

При этом система лазера согласно изобретению дополнительно содержит второй путь задержки, образованный вторым расщепителем пучка, расположенным на первом пути задержки.Moreover, the laser system according to the invention further comprises a second delay path formed by a second beam splitter located on the first delay path.

Кроме того, упомянутый первый путь задержки содержит второй расщепитель пучка, при этом система дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два фокусирующих зеркала, расположенных с возможностью фокусирования задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка, причем первый расщепитель пучка выполнен с возможностью направления лазерного пучка по меньшей мере в двух направлениях с использованием оптического свойства усеченного внутреннего отражения, и первый расщепитель пучка состоит из двух прозрачных оптических элементов, каждый из которых имеет плоскую поверхность, причем оба оптических элемента расположены так, что их первые поверхности параллельны друг другу и разделены расстоянием меньше 200 нм.Furthermore, said first delay path comprises a second beam splitter, the system further comprising a second delay path comprising at least two focusing mirrors arranged to focus the delayed part in focus on the first delay path and return the delayed part to the first beam splitter with the size and angular divergence of the beam equal to or approximately equal to the size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter, the first splitting The beam is configured to direct the laser beam in at least two directions using the optical property of the truncated internal reflection, and the first beam splitter consists of two transparent optical elements, each of which has a flat surface, both optical elements being arranged so that their first surfaces are parallel to each other and separated by a distance of less than 200 nm.

Кроме того, в системе лазера согласно изобретению первый расщепитель пучка представляет собой оптический элемент без покрытия, ориентированный под углом к лазерному выходному импульсному пучку, для достижения требуемого отношения отражение-передача.In addition, in the laser system of the invention, the first beam splitter is an uncoated optical element oriented at an angle to the laser output pulse beam to achieve the desired reflection-transmission ratio.

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрена система очень узкополосного двухкамерного газоразрядного F2 лазера с высокой частотой следования, содержащаяAccording to a second aspect of the invention, there is provided a system of a very narrow-band dual-chamber gas-discharge F 2 laser with a high repetition rate, comprising

A) первый лазерный блок, содержащийA) a first laser unit containing

1) первую разрядную камеру, вмещающую1) the first discharge chamber accommodating

a) первый лазерный газ,a) the first laser gas,

b) первую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих первую область разряда,b) a first pair of elongated spaced apart electrodes forming a first discharge region,

2) первый вентилятор для обеспечения достаточного движения первого лазерного газа в первой области разряда для удаления из первой области разряда после каждого газового разряда по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим газовым разрядом при работе с частотой следования в пределах 4000 газовых разрядов в секунду или выше,2) the first fan to ensure sufficient movement of the first laser gas in the first region of the discharge to remove from the first region of the discharge after each gas discharge essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next gas discharge when operating at a repetition rate of 4,000 gas discharges per second or above,

3) первую систему теплообменника для удаления тепловой энергии из первого лазерного газа,3) a first heat exchanger system for removing heat energy from a first laser gas,

B) блок выбора линии для минимизации энергии за пределами спектра одной выбранной линии,B) a line selection unit for minimizing energy outside the spectrum of one selected line,

C) второй лазерный блок, содержащийC) a second laser unit containing

1) вторую разрядную камеру, вмещающую1) a second discharge chamber containing

a) второй лазерный газ,a) a second laser gas,

b) вторую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих вторую область разряда,b) a second pair of elongated spaced apart electrodes forming a second discharge region,

2) второй вентилятор для обеспечения достаточного движения второго лазерного газа во второй области разряда для удаления из второй области разряда после каждого газового разряда по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим газовым разрядом при работе с частотой следования в пределах 4000 газовых разрядов в секунду или выше,2) a second fan to ensure sufficient movement of the second laser gas in the second region of the discharge to remove from the second region of the discharge after each gas discharge essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next gas discharge when operating at a repetition rate of 4,000 gas discharges per second or above,

3) вторую систему теплообменника для удаления тепловой энергии из второго лазерного газа,3) a second heat exchanger system for removing thermal energy from the second laser gas,

D) импульсную систему питания, выполненную с возможностью подачи к первой паре электродов и второй паре электродов электрических импульсов, достаточных для генерации лазерных выходных импульсов с частотой около 4000 лазерных выходных импульсов в секунду с точно регулируемой энергией лазерных выходных импульсов выше около 5 мДж,D) a pulsed power supply system configured to supply electric pulses to the first pair of electrodes and the second pair of electrodes sufficient to generate laser output pulses with a frequency of about 4000 laser output pulses per second with precisely controlled laser output pulse energies above about 5 mJ,

Е) систему измерения и управления лазерным пучком для измерения энергии лазерных выходных импульсов, генерированных системой двухкамерного лазера, и управления лазерными выходными импульсами в устройстве управления с обратной связью, причем выходные лазерные пучки из первого лазерного блока используются в качестве затравочного пучка для затравки второго лазерного блока.E) a laser beam measurement and control system for measuring the energy of the laser output pulses generated by the two-chamber laser system and for controlling the laser output pulses in a feedback control device, the output laser beams from the first laser unit being used as a seed beam to seed the second laser unit .

В указанной системе лазера первый лазерный блок выполнен в форме задающего генератора, а второй лазерный блок выполнен в форме усилителя мощности.In the specified laser system, the first laser unit is made in the form of a master oscillator, and the second laser unit is made in the form of a power amplifier.

В системе лазера первый лазерный газ содержит фтор и неон или первый лазерный газ содержит фтор и гелий.In a laser system, the first laser gas contains fluorine and neon, or the first laser gas contains fluorine and helium.

В системе лазера первый и второй лазерный газ содержит фтор и буферный газ, выбранный из группы, состоящей из неона, гелия или смеси неона и гелия.In a laser system, the first and second laser gas contains fluorine and a buffer gas selected from the group consisting of neon, helium, or a mixture of neon and helium.

Кроме того, в системе лазера усилитель мощности выполнен с возможностью одного прохода пучка через вторую область разряда, при этом усилитель мощности выполнен с возможностью множества проходов через вторую область разряда, а задающий генератор содержит оптические компоненты, образующие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда.In addition, in the laser system, the power amplifier is capable of one beam passage through the second discharge region, while the power amplifier is configured to have multiple passes through the second discharge region, and the master oscillator contains optical components that form a resonant path for making two passes through the first region discharge.

При этом в системе лазера задающий генератор содержит оптические компоненты, обеспечивающие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда, и в котором усилитель мощности содержит оптические компоненты, обеспечивающие множество проходов пучка через вторую область разряда.Moreover, in the laser system, the master oscillator contains optical components that provide a resonant path for two passes through the first region of the discharge, and in which the power amplifier contains optical components that provide multiple passes of the beam through the second region of the discharge.

Согласно второму аспекту изобретения в системе лазера указанный первый лазерный блок содержит оптическую систему резонатора и указанная система лазера дополнительно содержит оптический стол для удержания оптической системы резонатора первого лазерного блока независимо от первой разрядной камеры, при этом оптический стол имеет U-образную форму и образует U-образную полость, в которой установлена первая разрядная камера.According to a second aspect of the invention, in the laser system, said first laser unit comprises an optical resonator system and said laser system further comprises an optical table for holding the optical system of the resonator of the first laser unit independently of the first discharge chamber, wherein the optical table is U-shaped and forms a U- shaped cavity in which the first discharge chamber is installed.

Кроме того, система лазера дополнительно содержит вертикально установленный оптический стол с установленными на нем первой и второй разрядными камерами.In addition, the laser system further comprises a vertically mounted optical table with first and second discharge cameras mounted thereon.

В система лазера согласно изобретению каждая из первой и второй лазерных камер образует путь потока газа с постепенно увеличивающимся поперечным сечением за электродами, позволяющий восстановить большой процент падения статического давления, происходящего в области разряда, причем каждая из первой и второй камер содержит лопастную структуру за областью разряда для нормализации скорости газа после области разряда.In the laser system according to the invention, each of the first and second laser chambers forms a gas flow path with a gradually increasing cross section behind the electrodes, which allows to restore a large percentage of the static pressure drop occurring in the discharge region, each of the first and second chambers containing a blade structure behind the discharge region to normalize the gas velocity after the discharge region.

При этом в системе лазера каждый из первого вентилятора и второго вентилятора является тангенциальным вентилятором и каждый содержит вал, приводимый во вращение двумя бесщеточными двигателями постоянного тока, а двигатели являются водоохлаждаемыми двигателями, причем каждый из двигателей содержит статор и каждый из двигателей содержит магнитный ротор, заключенный в прижимной колпак, отделяющий статор от лазерного газа.Moreover, in the laser system, each of the first fan and the second fan is a tangential fan and each contains a shaft driven by two brushless DC motors, and the motors are water-cooled motors, each of the motors contains a stator and each of the motors contains a magnetic rotor enclosed into the pressure cap separating the stator from the laser gas.

Кроме того, в системе лазера каждый из первого и второго вентиляторов является тангенциальным вентилятором, содержащим лопастную конструкцию, выполненную на станке из одной части алюминиевого сырья, при этом упомянутая лопастная конструкция имеет внешний диаметр около пяти дюймов и лопастная конструкция содержит лопастные элементы, имеющие острые ведущие кромки.In addition, in the laser system, each of the first and second fans is a tangential fan containing a blade structure made on a machine made of one part of aluminum raw materials, while the blade structure has an outer diameter of about five inches and the blade structure contains blade elements having sharp leading edges.

В системе лазера двигатели не имеют датчиков и указанная система лазера дополнительно содержит контроллер задающего двигателя для управления одним из двигателей и контроллер подчиненного двигателя для управления другим двигателем.In the laser system, the engines do not have sensors, and said laser system further comprises a master motor controller for controlling one of the engines and a slave motor controller for controlling the other motor.

При этом в системе лазера каждый тангенциальный вентилятор содержит лопасти, расположенные под углом к валу, а каждая система теплообменника охлаждается водой, причем каждая система теплообменника содержит по меньшей мере четыре отдельных водоохлаждаемых теплообменника.In the laser system, each tangential fan contains blades located at an angle to the shaft, and each heat exchanger system is cooled by water, and each heat exchanger system contains at least four separate water-cooled heat exchangers.

Кроме того, в системе лазера каждая система теплообменника содержит по меньшей мере один теплообменник, имеющий трубчатый канал для потока воды, на пути которого расположен по меньшей мере один турбулизатор.In addition, in the laser system, each heat exchanger system contains at least one heat exchanger having a tubular channel for the flow of water, in the path of which at least one turbulator is located.

При этом каждый из четырех теплообменников содержит трубчатый канал для потока воды с расположенным в нем турбулизатором.Moreover, each of the four heat exchangers contains a tubular channel for the flow of water with a turbulator located in it.

В системе лазера импульсная система питания содержит водоохлаждаемые электрические элементы, а по меньшей мере один из водоохлаждаемых элементов работает при высоких напряжениях выше 12000 вольт, при этом высокое напряжение изолировано от земли с помощью катушки индуктивности, через которую течет охлаждающая вода.In a laser system, a pulsed power system contains water-cooled electrical elements, and at least one of the water-cooled elements operates at high voltages above 12,000 volts, while the high voltage is isolated from the ground by means of an inductor through which cooling water flows.

В системе лазера согласно изобретению импульсная система питания содержит первую батарею зарядных конденсаторов и первую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов к первой паре электродов, и вторую батарею зарядных конденсаторов и вторую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов ко второй паре электродов, и резонансную зарядную систему для зарядки параллельно первой и второй батарей зарядных конденсаторов до точно регулируемого напряжения, при этом резонансная зарядная система содержит схему De-Qing.In the laser system of the invention, the pulse power system comprises a first battery of charging capacitors and a first pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the first pair of electrodes, and a second battery of charging capacitors and a second pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the second pair of electrodes, and a resonant charging system for charging parallel to the first and second batteries of the charging capacitors to a precisely controlled voltage, while the resonant charging system contains a De-Qing circuit.

В система лазера резонансная зарядная система содержит схему стравливания.In a laser system, a resonant charging system comprises a bleed circuit.

Кроме того, в системе лазера резонансная зарядная система содержит схему De-Qing и схему стравливания.In addition, in the laser system, the resonant charging system includes a De-Qing circuit and a bleed circuit.

А импульсная система питания содержит зарядную систему, состоящую по меньшей мере из трех источников питания, скомпонованных параллельно.A pulsed power system contains a charging system consisting of at least three power sources arranged in parallel.

В системе лазера блок выбора расположен после задающего генератора, а блок выбора линии содержит множество призм, при этом множество призм состоит из пяти призм, причем множество призм может быть расположено в виде петли для обеспечения поворота лазерными пучками из первого лазерного блока на 360° до входа во второй лазерный блок.In the laser system, the selection unit is located after the master oscillator, and the line selection unit contains many prisms, with many prisms consisting of five prisms, and many prisms can be arranged in a loop to ensure that the laser beams rotate 360 ° from the first laser unit to the entrance into the second laser unit.

Система лазера дополнительно содержит лазер-визир видимого света.The laser system further comprises a visible light laser-sight.

Кроме того, в системе лазера блок выбора линии содержит фильтр Лио, а первая разрядная камера и вторая разрядная камера содержат окна, расположенные таким образом, чтобы все углы падения лазерных пучков на упомянутые окна были больше угла Брюстера.In addition, in the laser system, the line selection unit contains a Lio filter, and the first discharge chamber and the second discharge chamber contain windows arranged so that all the angles of incidence of the laser beams on said windows are greater than the Brewster angle.

Система лазера дополнительно содержит средство управления пучком для управления лазерными пучками, генерированными в первом лазерном блоке, при этом средство управления содержит средство для поворота оптического элемента.The laser system further comprises a beam control means for controlling laser beams generated in the first laser unit, wherein the control means comprises means for rotating the optical element.

Кроме того, средство управления пучком содержит средство для регулировки давления в блоке выбора линии.In addition, the beam control means comprises means for adjusting the pressure in the line selection unit.

При этом система лазера содержит призменный выходной ответвитель, частично образующий резонатор для первого лазерного блока, причем призменный выходной ответвитель содержит две поверхности, первая из которых ориентирована под углом с малыми потерями для p-поляризации, а вторая расположена ортогонально к лазерным пучкам из первого лазерного блока.The laser system comprises a prismatic output coupler partially forming a resonator for the first laser unit, the prismatic output coupler containing two surfaces, the first of which is oriented at an angle with low loss for p-polarization, and the second is located orthogonally to the laser beams from the first laser unit .

Кроме того, система лазера дополнительно содержит А) первый монитор температуры для контролирования температуры газа в первой разрядной камере, В) первую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами, а также дополнительно содержит А) второй монитор температуры для контролирования температуры газа во второй разрядной камере, В) вторую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами, и азотный фильтр, дополнительно содержит систему продувки азотом, содержащую продувочный модуль с мониторами потока, при этом лазер также содержит трубы для транспортировки отработанного продувочного газа из лазера, а также система лазера дополнительно содержит блок затвора, содержащий электрический затвор и измеритель мощности, который можно расположить на пути прохождения выходного пучка лазера по сигналу управления.In addition, the laser system further comprises A) a first temperature monitor for monitoring the temperature of the gas in the first discharge chamber, B) a first gas temperature control system comprising a control algorithm for adjusting the gas temperature to eliminate negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves, and further comprises A) a second temperature monitor for monitoring the temperature of the gas in the second discharge chamber, B) a second gas temperature control system, comprising a control algorithm for adjusting the temperature of the gas in order to eliminate negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves, and the nitrogen filter further comprises a nitrogen purge system comprising a purge module with flow monitors, the laser also comprising tubes for conveying the exhaust purge gas from the laser, and the laser system further comprises a shutter unit comprising an electric shutter and a power meter that can be positioned along the exit path laser beam by a control signal.

Система лазера дополнительно содержит систему ограждения пучка, содержащую А) по меньшей мере одно уплотнения пучка, содержащее металлический сильфон, и В) продувочное средство для продувки ограждения пучка продувочным газом, при этом средство ограждения пучка содержит средство направления потока для создания продувочного потока, перпендикулярного лазерным пучкам, генерируемым во втором лазерном блоке.The laser system further comprises a beam shielding system comprising A) at least one beam seal containing a metal bellows, and B) purge means for purging the beam shielding with the purge gas, the beam shielding means comprising flow guiding means for generating a purge stream perpendicular to the laser beams generated in the second laser unit.

В системе лазера упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка выполнено с возможностью легкой замены лазерной камеры, при этом упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка не содержит эластомер, обеспечивает изоляцию от вибраций камеры, обеспечивает изоляцию пути прохождения пучка от атмосферных газов и позволяет беспрепятственно заменять лазерную камеру, не нарушая блок выбора линии, причем упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка сопоставимо с вакуумом, при этом упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка может представлять собой множество уплотнений пучка, в качестве которых используются легко уплотняемые сильфонные уплотнения, выполненные с возможностью легкого снятия вручную.In the laser system, said at least one beam seal is capable of easily replacing a laser chamber, wherein said at least one beam seal does not contain elastomers, provides isolation from camera vibrations, provides isolation of the beam path from atmospheric gases, and allows the laser to be easily replaced the chamber without disturbing the line selection unit, wherein said at least one beam seal is comparable to a vacuum, while said at least one beam seal may represent a lot of beam seals, which use easily sealed bellows seals made with the possibility of easy removal by hand.

В системе лазера упомянутая система измерения и управления содержит первичный расщепитель пучка для отделения небольшого процента каждого выходного лазерного импульса из второго лазерного блока, и оптическое средство для направления части этого небольшого процента в детектор энергии импульса, и изолирующее средство для изоляции объема, ограниченного, по меньшей мере, частично, первичным расщепителем пучка и окном детектора энергии импульса от других частей системы измерения и управления, для образования изолированной области.In the laser system, said measurement and control system comprises a primary beam splitter for separating a small percentage of each output laser pulse from the second laser unit, and optical means for directing a portion of this small percentage to the pulse energy detector, and an insulating means for isolating a volume limited to at least partially, by the primary beam splitter and the window of the pulse energy detector from other parts of the measurement and control system, to form an isolated region.

Система лазера согласно изобретению дополнительно содержит продувочное средство для продувки изолированной области продувочным газом.The laser system according to the invention further comprises purge means for purging the insulated region with purge gas.

Система лазера выполнена с возможностью работы как система KrF лазера, или система ArF лазера, или система F2 лазера при незначительных модификациях.The laser system is configured to operate as a KrF laser system, or an ArF laser system, or an F 2 laser system with minor modifications.

При этом в системе лазера по существу все компоненты заключены в корпус лазера, но система содержит модуль переменного тока/постоянного тока, физически отдельный от корпуса лазера.Moreover, in the laser system, essentially all components are enclosed in the laser housing, but the system contains an AC / DC module physically separate from the laser housing.

Кроме того, в системе лазера импульсная система питания содержит батарею зарядных конденсаторов задающего генератора, батарею зарядных конденсаторов усилителя мощности и резонансное зарядное устройство, выполненное с возможностью зарядки обеих батарей зарядных конденсаторов параллельно, при этом импульсная система питания содержит источник питания, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере 2000 В питания к резонансному зарядному устройству.In addition, in the laser system, the pulsed power system comprises a battery of charging capacitors of the master oscillator, a battery of charging capacitors of the power amplifier and a resonant charger configured to charge both batteries of charging capacitors in parallel, while the pulsed power system comprises a power source configured to supply at least 2000 V power to a resonant charger.

Система лазера дополнительно содержит систему управления газом для регулирования концентрации F2 в первом лазерном газе для управления параметрами пучка задающего генератора, а также дополнительно содержит систему управления газом для регулирования давления первого лазерного газа для управления параметрами пучка задающего генератора, контроллер расчета времени разряда для запуска зарядов в усилителе мощности, чтобы они происходили через 20-60 нс после разрядов в задающем генераторе, а также дополнительно содержит контроллер разряда, запрограммированный вызывать в некоторых обстоятельствах разряды в момент времени, позволяющий избежать значительной энергии выходного импульса.The laser system further comprises a gas control system for controlling the concentration of F 2 in the first laser gas to control the parameters of the master oscillator beam, and further comprises a gas control system for regulating the pressure of the first laser gas to control the parameters of the master oscillator beam, a discharge time calculation controller for triggering charges in the power amplifier, so that they occur in 20-60 ns after the discharges in the master oscillator, and also additionally contains a discharge controller, programmed to cause in some circumstances discharges at a point in time, avoiding significant energy output pulse.

При этом в системе лазера упомянутый контроллер в некоторых обстоятельствах запрограммирован вызывать разряд в усилителе мощности по меньшей мере за 20 нс раньше, чем разряд в задающем генераторе.Moreover, in the laser system, the controller in some circumstances is programmed to cause a discharge in the power amplifier at least 20 ns earlier than the discharge in the master oscillator.

Кроме того, система лазера дополнительно содержит блок умножителя импульса для увеличения длительности выходных импульсов лазера, при этом блок умножителя импульсов выполнен с возможностью приема лазерного выходного импульсного пучка и умножения количества импульсов в секунду по меньшей мере в два раза, чтобы генерировать один умноженный лазерный выходной импульсный пучок, состоящий из большего количества лазерных выходных импульсов с существенно меньшими значениями интенсивности, чем лазерные выходные импульсы, причем упомянутый блок умножителя импульса содержит (1) первый расщепитель пучка, предназначенный для отделения части лазерного выходного импульсного пучка, причем отделенная часть образует задержанную часть, и лазерный выходной импульсный пучок определяет размер и угловое расхождение пучка в первом расщепителе пучка, (2) первый путь задержки, начинающийся и заканчивающийся в первом расщепителе пучка, причем первый путь задержки содержит по меньшей мере два фокусирующих зеркала, выполненных с возможностью фокусирования упомянутой задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру пучка и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка.In addition, the laser system further comprises a pulse multiplier unit for increasing the duration of the laser output pulses, wherein the pulse multiplier unit is configured to receive the laser output pulse beam and multiply the number of pulses per second by at least two times to generate one multiplied laser pulse output a beam consisting of a larger number of laser output pulses with significantly lower values of intensity than laser output pulses, moreover, the pulse multiplier unit contains (1) a first beam splitter designed to separate a part of the laser output pulse beam, the separated part forming a delayed part, and the laser output pulse beam determines the size and angular divergence of the beam in the first beam splitter, (2) the first delay path, starting and ending in the first beam splitter, the first delay path comprising at least two focusing mirrors configured to focus said delayed part in piece on the first path of delay and return of the delayed part to the first beam splitter with a beam size and angular divergence equal to or approximately equal to the beam size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter.

При этом в системе лазера по меньшей мере два фокусирующих зеркала являются сферическими зеркалами.Moreover, in the laser system, at least two focusing mirrors are spherical mirrors.

Система лазера согласно второму аспекту изобретения дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два сферических зеркала, при этом первый путь задержки содержит четыре фокусирующих зеркала.The laser system according to the second aspect of the invention further comprises a second delay path comprising at least two spherical mirrors, wherein the first delay path contains four focusing mirrors.

Система лазера дополнительно содержит второй путь задержки, образованный вторым расщепителем пучка, расположенным на первом пути задержки, при этом упомянутый первый путь задержки содержит второй расщепитель пучка, при этом лазер дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два фокусирующих зеркала, расположенных с возможностью фокусирования задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка.The laser system further comprises a second delay path formed by a second beam splitter located on the first delay path, said first delay path comprising a second beam splitter, wherein the laser further comprises a second delay path comprising at least two focusing mirrors arranged to focusing the delayed part in focus on the first delay path and returning the delayed part to the first beam splitter with a beam size and angular divergence equal to or approximately equal to the size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter.

Первый расщепитель пучка в системе лазера согласно изобретению выполнен с возможностью направления лазерного пучка по меньшей мере в двух направлениях с использованием оптического свойства усеченного внутреннего отражения, при этом первый расщепитель пучка состоит из двух прозрачных оптических элементов, каждый из которых имеет плоскую поверхность, причем оба оптических элемента расположены так, что их первые плоские поверхности параллельны друг другу и разделены расстоянием меньше 200 нм, причем первый расщепитель пучка может быть выполнен в виде оптического элемента без покрытия, ориентированного под углом к лазерному выходному импульсному пучку, для достижения требуемого отношения отражение-передача.The first beam splitter in the laser system according to the invention is configured to direct the laser beam in at least two directions using the optical property of truncated internal reflection, wherein the first beam splitter consists of two transparent optical elements, each of which has a flat surface, both optical elements are arranged so that their first flat surfaces are parallel to each other and separated by a distance of less than 200 nm, and the first beam splitter can be in made in the form of an optical element without coating, oriented at an angle to the laser output pulse beam, to achieve the desired reflection-transmission ratio.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 изображает перспективный вид предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения,Figure 1 depicts a perspective view of a preferred embodiment of the present invention,

фиг.1А и 1В - U-образный оптический стол,figa and 1B - U-shaped optical table,

фиг.1С и 1С1 - второй предпочтительный вариант реализации изобретения,figs and 1C1 - the second preferred embodiment of the invention,

фиг.1D - третий предпочтительный вариант реализации изобретения,fig.1D is a third preferred embodiment of the invention,

фиг.2 и 3 - детали камеры,figure 2 and 3 - details of the camera,

фиг.4 и 4А-Е - детали предпочтительной импульсной системы питания,4 and 4A-E are details of a preferred switching power system,

фиг.5А, 5В, 5С1, 5С2, 5С3 и 5D - дополнительные детали импульсного источника питания,5A, 5B, 5C1, 5C2, 5C3 and 5D are additional details of a switching power supply,

фиг.6 - 12В - детали импульсного источника питания,6 - 12V - details of the switching power supply,

фиг.13 - способ минимизации проблем колебания,13 is a method of minimizing oscillation problems,

фиг.13А1-13А6 - детали предпочтительной конструкции для возврата тока,figa1-13a6 - details of the preferred design for current return,

фиг.14 и 15 - детали электрода,Fig and 15 - details of the electrode,

фиг.16А-16Е - способ выбора линии,figa-16E is a method of selecting a line,

фиг.17 - призму, использованную в качестве выходного ответвителя,Fig - prism used as an output coupler,

фиг.18 - электропривод вентилятора,Fig.18 - electric fan,

фиг.18А - предпочтительную конструкцию лопасти вентилятора,figa - the preferred design of the fan blades,

фиг.19 и 19A-19D5 - детали системы продувки,Fig.19 and 19A-19D5 - details of the purge system,

фиг.20, 20А и 20В - детали предпочтительного затвора,20, 20A and 20B are details of a preferred shutter,

фиг.21 и 21А - детали теплообменника,Fig.21 and 21A - details of the heat exchanger,

фиг.22A-22D - детали блока умножителя импульса,figa-22D - details of the block of the pulse multiplier,

фиг.23, 23А и 23В - способы пространственной фильтрации затравочного пучка.Fig.23, 23A and 23B are methods of spatial filtering of the seed beam.

Подробное описание предпочтительных вариантовDetailed Description of Preferred Options

Первый предпочтительный вариантFirst Preferred Option

Платформа для трех длин волныThree wavelength platform

Первая общая компоновка оборудованияFirst general equipment layout

На фиг.1 представлен перспективный вид первого предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения. Этот вариант представляет собой систему узкополосного F2 лазера с инжекционной затравкой, имеющего конфигурацию лазерной системы ЗГУМ. Он особенно предназначен для использования в качестве источника света для литографии интегральных схем. Основные усовершенствования настоящего изобретения на примере данного варианта реализации по сравнению с известными литографическими лазерами заключаются в преобразовании его в источник света с длиной волны 157,63 нм на базе F2 лазера и в использовании инжекционной затравки, и особенно в конфигурации "задающий генератор-усилитель мощности" (ЗГУМ) с двумя отдельными разрядными камерами.1 is a perspective view of a first preferred embodiment of the present invention. This embodiment is a narrow-band F 2 laser injection injection system having the configuration of a ZGUM laser system. It is especially designed to be used as a light source for lithography integrated circuits. The main improvements of the present invention by the example of this embodiment compared with the known lithographic lasers consist in converting it into a light source with a wavelength of 157.63 nm based on F 2 laser and in the use of injection seeds, and especially in the configuration of the master oscillator-power amplifier "(ZGUM) with two separate discharge chambers.

Первый предпочтительный вариант реализации изобретения представляет собой систему F2 лазера, однако в этой системе используется модульная платформа, выполненная с возможностью использования для компонентов лазеров на фторе (F2), фториде криптона (KrF) или фториде аргона (ArF). Конструкция этой платформы позволяет использовать один и тот же основной корпус и множество модулей лазерной системы и компонентов любого из этих трех типов лазеров. Авторы назвали эту платформу "платформа для трех длин волн", поскольку эти три конструкции лазеров генерируют лазерные пучки с длинами волны около 248 нм для KrF, около 193 нм для ArF и около 157,63 нм для F2. Эта платформа также оснащена элементами сопряжения, обеспечивающих совместимость лазерных систем на каждой из трех длин волны с современным литографическим оборудованием основных производителей. Предпочтительные параметры F2 лазера таковы:A first preferred embodiment of the invention is a F 2 laser system, however, this system uses a modular platform configured to use fluorine (F 2 ), krypton fluoride (KrF) or argon fluoride (ArF) components for the components. The design of this platform allows you to use the same main body and many modules of the laser system and components of any of these three types of lasers. The authors called this platform a “platform for three wavelengths,” because these three laser designs generate laser beams with wavelengths of about 248 nm for KrF, about 193 nm for ArF, and about 157.63 nm for F 2 . This platform is also equipped with interface elements that ensure the compatibility of laser systems at each of the three wavelengths with modern lithographic equipment from major manufacturers. Preferred parameters of the F 2 laser are as follows:

Частота повторенияRepetition rate Энергия импульсаPulse energy Длительность импульсаPulse duration 4 кГц4 kHz 7 мДж7 mJ 24 нс24 ns 4 кГц4 kHz 7 мДж7 mJ 40 нс40 ns 4 кГц4 kHz 10 мДж10 mJ 24 нс24 ns 4 кГц4 kHz 12 мДж12 mJ 12 нс12 ns

Основные компоненты этой предпочтительной лазерной системы 2 представлены на фиг.1. Они включают в себя следующее:The main components of this preferred laser system 2 are shown in FIG. They include the following:

(1) Каркас 4 лазерной системы выполнен с возможностью размещения всех модулей лазера за исключением модуля источника питания постоянного/переменного тока,(1) The frame 4 of the laser system is configured to accommodate all laser modules except for the module of the DC / AC power source,

(2) Модуль 6 высоковольтного источника питания постоянного/переменного тока,(2) Module 6 of a high voltage AC / DC power supply,

(3) Модуль 7 резонансного зарядного устройства для зарядки двух батарей зарядных конденсаторов до примерно 1000 вольт с частотой 4000 зарядов в секунду,(3) Module 7 of a resonant charger for charging two batteries of charging capacitors up to about 1000 volts with a frequency of 4000 charges per second,

(4) два модуля 8А и 8В коммутатора, каждый из которых содержит одну из упомянутых выше конденсаторных батарей и схему коммутатора для формирования очень коротких высоковольтных электрических импульсов около 16000 вольт длительностью около 1 мкс из энергии, сохраненной в батареях зарядных конденсаторов,(4) two switch modules 8A and 8B, each of which contains one of the capacitor banks mentioned above and a switch circuit for generating very short high voltage electrical pulses of about 16,000 volts with a duration of about 1 μs from the energy stored in the batteries of the charging capacitors,

(5) два модуля разрядных камер, установленные один над другим в каркасе 4 и состоящие из модуля 10 задающего генератора и модуля 12 усилителя мощности. Каждый модуль имеет разрядную камеру 10А и 12А и головку 10В и 12В сжатия, установленную сверху камеры. Головка сжатия сжимает (во времени) электрические импульсы из модуля коммутатора, имеющие длительность около 1 мкс, до около 50 нс с соответствующим увеличением тока,(5) two modules of discharge chambers mounted one above the other in the frame 4 and consisting of module 10 of the master oscillator and module 12 of the power amplifier. Each module has a discharge chamber 10A and 12A and a compression head 10B and 12B mounted on top of the camera. The compression head compresses (in time) the electrical pulses from the switch module having a duration of about 1 μs to about 50 ns with a corresponding increase in current,

(6) оптическая система задающего генератора, включающая в себя заднее зеркало 100 и блок выбора линии, БВЛ, 10С, который содержит выходной ответвитель и пятипризменный селектор линии,(6) the optical system of the master oscillator, which includes a rear mirror 100 and a line selection unit, BVL, 10C, which contains an output coupler and a five-prism line selector,

(7) волновой технологический блок 14, содержащий оптическую систему и устройства для формирования и направления затравочного пучка в усилитель мощности и для контролирования выходной мощности ЗГ,(7) a wave process unit 14, comprising an optical system and devices for generating and directing a seed beam to a power amplifier and for controlling the output power of the ZG,

(8) модуль 16 стабилизатора пучка, содержащий мониторы длины волны, ширины полосы и энергии,(8) a beam stabilizer module 16 comprising monitors for wavelength, bandwidth, and energy,

(9) модуль 18 затвора,(9) shutter module 18,

(10) вспомогательный корпус, в котором расположены модуль 20 управления газом, модуль 22 снабжения охлаждающей водой и модуль 24 воздушной вентиляции,(10) an auxiliary housing in which the gas control module 20, the cooling water supply module 22, and the air ventilation module 24 are located,

(11) модуль 26 интерфейса потребителя,(11) a user interface module 26,

(12) модуль 28 управления лазером и(12) a laser control unit 28 and

(13) лампа 30 состояния.(13) status lamp 30.

Для многих применений лазерная система предпочтительно будет иметь блок расширения импульса (не показан) для расширения длительности импульса до более 12 нс.For many applications, the laser system will preferably have a pulse expansion unit (not shown) to extend the pulse duration to more than 12 ns.

U-образный оптический столU-shaped optical table

В варианте, изображенном на фиг.1, оптическая система как ЗГ, так и УМ расположена на U-образном оптическом столе, показанном на фиг.1А и 1В. U-образный оптический стол кинематически связан с основанием лазера, как описано в патенте США №5863017, упоминаемом в Описании для ссылки. Обе камеры УМ и ЗГ не установлены на столе, а каждая опирается на три колеса (два на одной стороне и одно на другой) на рельсах, закрепленных с нижней рамы камеры 2. (Колеса и рельсы предпочтительно расположены, как описано в патенте США 6109574, упоминаемом для ссылки). Такая компоновка обеспечивает изоляцию оптической системы от вибраций, вызванных камерами.In the embodiment depicted in FIG. 1, the optical system of both 3D and PA is located on the U-shaped optical table shown in FIGS. 1A and 1B. The U-shaped optical table is kinematically coupled to the base of the laser, as described in US Pat. No. 5,863,017, referred to in the Description for reference. Both UM and ZG cameras are not mounted on the table, and each is supported by three wheels (two on one side and one on the other) on rails mounted from the lower frame of chamber 2. (Wheels and rails are preferably located as described in US Pat. No. 6,109,574, referenced for reference). This arrangement provides isolation of the optical system from vibrations caused by cameras.

Вторая общая компоновка оборудованияSecond general arrangement of equipment

Изображенная на фиг.1С вторая общая компоновка оборудования подобна первой, описанной выше, но имеет следующие отличительные признаки:The second general arrangement of equipment depicted in FIG. 1C is similar to the first described above, but has the following distinguishing features:

(1) Две камеры и лазерная оптическая система установлены на вертикальном оптическом столе 11, который кинематически смонтирован (как будет описано в следующем разделе) в корпусе 4 лазера. Камеры опираются на жесткие консоли, прикрепленные болтами к оптическому столу. В этой конструкции задающий генератор 10 установлен над усилителем 12 мощности.(1) Two cameras and a laser optical system are mounted on a vertical optical table 11, which is kinematically mounted (as will be described in the next section) in the laser housing 4. The cameras rest on rigid consoles bolted to the optical table. In this design, the driving generator 10 is mounted above the power amplifier 12.

(2) Высоковольтный источник питания (ВВИП) 6В находится в корпусе 4 лазера. Этот двухкамерный F2 лазер с частотой 4000 Гц требует наличия двух источников питания с напряжением 1200 вольт. Однако в корпусе лазера предусмотрено пространство для дополнительных высоковольтных источников питания, которые могут потребоваться для системы F2 лазера с частотой 6000 Гц.(2) The 6V high-voltage power supply (VVIP) is located in the laser housing 4. This two-chamber F 2 laser with a frequency of 4000 Hz requires two power supplies with a voltage of 1200 volts. However, space is provided in the laser housing for additional high voltage power supplies that may be required for the F 2 laser system at a frequency of 6000 Hz.

(3) Каждая из двух камер лазера и импульсные источники питания для этих камер очень похожи на камеру и источник импульсного питания, используемые в системе однокамерного ArF лазера с частотой 4000 Гц, описанной в заявке на патент США №09/854097, упоминаемой здесь для ссылки,(3) Each of the two laser chambers and switching power supplies for these cameras are very similar to the camera and switching power supply used in a single-chamber ArF laser system with a frequency of 4000 Hz, described in US patent application No. 09/854097, referred to here for reference ,

(4) Модуль 13 умножителя импульса, расположенный сзади оптического стола 11, включен в состав данного варианта для расширения длительности импульса, выходящего из усилителя мощности.(4) The pulse multiplier module 13 located at the rear of the optical table 11 is included in this embodiment to extend the duration of the pulse exiting the power amplifier.

(5) Оптическая система вывода пучка из задающего генератора в блоке 10С выбора линии направляет выходной пучок из ЗГ во входную оптику 14С усилителя мощности для осуществления одного прохода через усилитель мощности 12. Короткий импульс (около 12 нс) с выхода усилителя мощности 12 расширяется в блоке 13 расширения импульса, расположенном сзади оптического стола 11. Весь путь движения пучка через лазерную систему, включая расширитель импульса, герметично закрыт кожухами (не показаны), через которые продувается азот или гелий.(5) The optical system for outputting the beam from the master oscillator in the line selection unit 10C directs the output beam from the MH to the input optics 14C of the power amplifier for one passage through the power amplifier 12. A short pulse (about 12 ns) from the output of the power amplifier 12 expands in the block 13 of the expansion pulse located at the back of the optical table 11. The entire path of the beam through the laser system, including the pulse expander, is hermetically sealed by shells (not shown) through which nitrogen or helium is blown.

Третья общая компоновка оборудованияThird overall equipment layout

Части третьей общей компоновки показаны на фиг.1D. Эта компоновка представляет вариант реализации настоящего изобретения с использованием лазерных камер, в которых длина области разряда составляет приблизительно половину длины области разряда в первых двух вариантах реализации изобретения. То есть длина области разряда составляет около 26,5 см в отличие от обычной длины около 53 см. В этом случае резонатор задающего генератора 10(1) образован двумя проходами через область разряда между максимально отражающим зеркалом 10Е и выходным ответвителем, который расположен вместе с пятипризменным селектором линии в БВЛ 10С. В этой схеме пучок осуществляет четыре прохода через усилитель мощности 12(1). Первый проход после отражения от зеркала 15А идет через нижнюю половину области разряда под углом к оси электродов (например, в нижней половине слева направо под углом около 10 миллирадиан). Второй проход после отражения от зеркал 15В идет через верхнюю половину под углом справа налево около 4 градусов. Третий проход после отражения от двух зеркал 15С идет соосно с электродами через верхнюю половину области разряда, и последний проход после отражения от зеркал 15D идет соосно с электродами через нижнюю половину области разряда. Этот последний проход образует выходной пучок усилителя мощности. Он обходит зеркала 15С и направляется зеркалами (не показаны) в блок умножителя импульса (также не показан).Parts of a third general arrangement are shown in FIG. This arrangement represents an embodiment of the present invention using laser cameras in which the length of the discharge region is approximately half the length of the discharge region in the first two embodiments of the invention. That is, the length of the discharge region is about 26.5 cm, in contrast to the usual length of about 53 cm. In this case, the resonator of the master oscillator 10 (1) is formed by two passes through the discharge region between the maximum reflecting mirror 10E and the output coupler, which is located together with the five-prism line selector in BVL 10C. In this scheme, the beam makes four passes through the power amplifier 12 (1). The first pass after reflection from the mirror 15A goes through the lower half of the discharge region at an angle to the axis of the electrodes (for example, in the lower half from left to right at an angle of about 10 milliradians). The second passage after reflection from the mirrors 15B goes through the upper half at an angle from right to left of about 4 degrees. The third passage after reflection from two mirrors 15C is aligned with the electrodes through the upper half of the discharge region, and the last passage after reflection from mirrors 15D is aligned with the electrodes through the lower half of the discharge region. This last passage forms the output beam of the power amplifier. It bypasses the mirrors 15C and is guided by mirrors (not shown) to the pulse multiplier block (also not shown).

В каждой из описанных выше компоновок оборудования предпочтительно предусмотрены меры, позволяющие выходному пучку выходить с левой или с правой стороны кожуха лазера, чтобы учесть предпочтения пользователя без внесения значительных изменений в конструкцию.In each of the equipment configurations described above, measures are preferably provided to allow the output beam to exit from the left or right side of the laser casing in order to take into account the user's preferences without making significant changes to the design.

В характеристики каждой из трех компоновок можно внести некоторые усовершенствования посредством объединения коммутатора и головки сжатия в один модуль. В прошлом авторы отклонили такое объединение, потому что отказ какого-либо элемента потребовал бы замены всего модуля. Однако опыт показал, что эти элементы исключительно надежные и их можно скомпоновать в одном модуле. На практике один из небольшого числа отказов импульсного блока питания был вызван повреждением электрического кабеля, соединяющего эти два модуля. В объединенном модуле этот кабель не требуется.You can make some improvements to the characteristics of each of the three layouts by combining the switch and compression head into one module. In the past, authors rejected such a union because the failure of an element would require the replacement of the entire module. However, experience has shown that these elements are extremely reliable and can be combined in one module. In practice, one of the small number of failures of the switching power supply was caused by damage to the electrical cable connecting the two modules. In a federated module, this cable is not required.

В дальнейшем будут более подробно описаны конструкция и работа описанных выше предпочтительных лазерных систем и модулей.In the future, the construction and operation of the preferred laser systems and modules described above will be described in more detail.

Задающий генераторMaster oscillator

Задающий генератор 10, изображенный на фиг.1 и 1С, во многом похож на известные ArF лазеры, описанные в патенте '884 и патенте США 6128323, и на ArF лазер, описанный в заявке на патент США 09/854097, за исключением того, что камеры и оптическая система резонатора выполнены специально для работы F2 лазера в спектральном диапазоне 157,63 нм. Кроме того, энергия выходного импульса составляет около 0,1-1,0 мДж вместо приблизительно 5 мДж. Однако основные усовершенствования по сравнению с лазером согласно патенту '323 позволяют работать при частоте 4000 Гц и выше. Задающий генератор можно оптимизировать для спектральных характеристик, включая управление шириной линии. Задающий генератор содержит разрядную камеру 10А, изображенную на фиг.1, фиг.2 и фиг.3, в которой расположены два удлиненных электрода 10А2 и 10А3, каждый длиной около 50 см, разнесенных на расстояние около 12 мм. Анод 10А4 установлен на анодной балке 10А6, формирующей поток. Предусмотрено четыре отдельных ребристых водоохлаждаемых теплообменных блока 10А-8. Тангенциальный вентилятор 10А10 приводится во вращение двумя двигателями (не показаны) для подачи потока лазерного газа со скоростью 80 м/с между электродами. Камера имеет оконные блоки (не показаны) с окнами из CaF2, расположенными под углом 47° относительно лазерного пучка. Блок электростатического фильтра с впускным отверстием в центре камеры отфильтровывает небольшую часть газового потока, как показано позицией 11 на фиг.2, и очищенный газ направляется к оконным блокам, как описано в патенте США 5359620 (упоминаемом как ссылка), чтобы уносить продукты разряда от окон. Область усиления в задающем генераторе создается разрядами между электродами через лазерный газ, который в данном варианте содержит около 0,5% F2, остальное - неон, гелий или комбинация гелия и неона. Газовый поток очищает продукты каждого разряда из области разряда перед следующим импульсом. Резонатор образован на выходной стороне выходным ответвителем, расположенным в БВЛ 10С. Выходной ответвитель состоит из отражающей CaF2 оптики без покрытия, установленной перпендикулярно к направлению пучка, чтобы отражать около 5% лазерного света с длиной волны около 157 нм и пропускать около 95% света с длиной волны 157 нм. Противоположная граница резонатора образована максимально отражающим зеркалом 100, как показано на фиг.1. Блок 10С выбора линии будет описан более подробно ниже со ссылкой на фиг.16.The master oscillator 10 shown in FIGS. 1 and 1C is in many respects similar to the known ArF lasers described in the '884 patent and US 6,128,323, and the ArF laser described in US patent application 09/854097, except that The cameras and the optical system of the resonator are made specifically for the operation of the F 2 laser in the spectral range of 157.63 nm. In addition, the energy of the output pulse is about 0.1-1.0 mJ instead of about 5 mJ. However, the main improvements compared to the laser according to the '323 patent allow operation at a frequency of 4000 Hz and higher. The master oscillator can be optimized for spectral characteristics, including line width control. The master oscillator comprises a discharge chamber 10A shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, in which two elongated electrodes 10A2 and 10A3 are located, each about 50 cm long, spaced about 12 mm apart. Anode 10A4 is mounted on the anode beam 10A6 forming a flow. Four separate finned water-cooled heat exchange units 10A-8 are provided. The tangential fan 10A10 is driven by two engines (not shown) to supply a laser gas stream at a speed of 80 m / s between the electrodes. The camera has window units (not shown) with CaF 2 windows located at an angle of 47 ° relative to the laser beam. An electrostatic filter unit with an inlet in the center of the chamber filters out a small portion of the gas stream, as shown at 11 in FIG. 2, and the cleaned gas is directed to the window units as described in US Pat. No. 5,359,620 (referred to as reference) to carry discharge products from the windows. . The amplification region in the master oscillator is created by discharges between the electrodes through a laser gas, which in this embodiment contains about 0.5% F 2 , the rest is neon, helium, or a combination of helium and neon. The gas stream cleans the products of each discharge from the discharge region before the next pulse. The resonator is formed on the output side by an output coupler located in the BVL 10C. The output coupler consists of uncoated CaF 2 reflective optics mounted perpendicular to the beam direction to reflect about 5% of the laser light with a wavelength of about 157 nm and transmit about 95% of the light with a wavelength of 157 nm. The opposite boundary of the cavity is formed by a maximum reflective mirror 100, as shown in FIG. The line selection unit 10C will be described in more detail below with reference to FIG.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения главные батареи зарядных конденсаторов для задающего генератора и усилителя мощности заряжаются параллельно, для снижения проблемы колебания. Это является предпочтительным, так как время на сжатие импульса в схемах сжатия импульса двух импульсных систем питания зависит от уровня заряда зарядных конденсаторов. Предпочтительно энергия импульса на выходе усилителя мощности регулируется последовательно для каждого импульса путем регулировки зарядного напряжения. Это в некоторой степени ограничивает использование напряжения для управления параметрами пучка задающего генератора. Однако давление лазерного газа и концентрацию F2 можно легко регулировать для получения требуемых параметров пучка для широкого интервала энергии импульса. Ширина полосы уменьшается с уменьшением концентрации F2 и давления лазерного газа. Для задающего генератора время между разрядом и свечением зависит от концентрации F2 (1 нс/кПа), поэтому концентрацию F2 также можно изменять для изменения расчета времени, но это может быть нежелательным, поскольку может усложнить другие аспекты управления лазерным пучком.In preferred embodiments of the invention, the main batteries of the charging capacitors for the master oscillator and the power amplifier are charged in parallel to reduce the oscillation problem. This is preferred since the pulse compression time in the pulse compression circuits of two pulse power systems depends on the charge level of the charging capacitors. Preferably, the pulse energy at the output of the power amplifier is controlled sequentially for each pulse by adjusting the charging voltage. This to some extent limits the use of voltage to control the parameters of the beam of the master oscillator. However, the pressure of the laser gas and the concentration of F 2 can be easily adjusted to obtain the required beam parameters for a wide range of pulse energy. The bandwidth decreases with decreasing F 2 concentration and laser gas pressure. For a master oscillator, the time between discharge and luminescence depends on the concentration of F 2 (1 ns / kPa), therefore, the concentration of F 2 can also be changed to change the calculation of time, but this may be undesirable, since it may complicate other aspects of controlling the laser beam.

Усилитель мощностиAmplifier

Усилитель мощности в каждом из трех вариантов реализации изобретения состоит из лазерной камеры, которая очень похожа на соответствующую разрядную камеру задающего генератора. Наличие двух отдельных камер позволяет контролировать в значительной степени энергию импульса и интегрированную энергию последовательности импульсов (называемую дозой) отдельно от длины волны и ширины полосы. Это позволяет улучшить стабильность дозы. Все элементы камеры одинаковы и взаимозаменяемы в процессе производства. Однако при функционировании давление газа в ЗГ предпочтительно значительно ниже, чем в УМ. Головка 12В сжатия усилителя мощности, показанная на фиг.1, также по существу идентична в этом варианте головке 10В сжатия, и элементы головки сжатия также взаимозаменяемы при изготовлении. Одно отличие заключается в том, что конденсаторы батарей конденсаторов головки сжатия размещены более широко для задающего генератора, для получения значительно более высокой индуктивности по сравнению с УМ. Кроме того, расстояние между электродами в усилителе мощности предпочтительно составляет около 8 мм (по сравнению с расстоянием около 12 мм в ЗГ). Это подобие камер и электрических элементов импульсных систем питания гарантирует, что характеристики расчета времени для схем формирования импульса будут одинаковыми или практически одинаковыми, и это позволит минимизировать проблемы колебания.The power amplifier in each of the three embodiments of the invention consists of a laser chamber, which is very similar to the corresponding discharge chamber of the master oscillator. The presence of two separate chambers makes it possible to control to a large extent the pulse energy and the integrated pulse sequence energy (called the dose) separately from the wavelength and bandwidth. This improves the stability of the dose. All camera elements are the same and interchangeable during the manufacturing process. However, during operation, the gas pressure in the exhaust gas is preferably significantly lower than in the CM. The power amplifier compression head 12B shown in FIG. 1 is also substantially identical in this embodiment to the compression head 10B, and the elements of the compression head are also interchangeable in manufacturing. One difference is that the capacitors of the batteries of the condensers of the compression head are placed more widely for the master oscillator, in order to obtain a significantly higher inductance compared to the PA. In addition, the distance between the electrodes in the power amplifier is preferably about 8 mm (compared with a distance of about 12 mm in the 3G). This similarity of chambers and electrical elements of pulsed power supply systems ensures that the characteristics of the calculation of time for pulse shaping circuits will be the same or almost the same, and this will minimize the problems of oscillation.

Усилитель мощности выполнен с возможностью одного прохода через область разряда разрядной камеры усилителя мощности в вариантах изобретения согласно фиг.1 и фиг.1С и четырех проходов в варианте согласно фиг.1D, как описано выше. В варианте реализации изобретения согласно фиг.1 выбор линии происходит в БВЛ 10С с использованием пятипризменного селектора линии, показанного на фиг.16. Выбор линии предпочтительно осуществляется после активной среды МО, так как в F2 лазерах усиление очень высокое по сравнению с KrF и ArF лазерами. Затравочный пучок с выбранной линией отражается вверх зеркалом 14А и отражается горизонтально для одного прохода через усилитель мощности, как обсуждалось выше. Зарядные напряжения предпочтительно выбираются последовательно для каждого импульса, чтобы поддерживать требуемые энергии импульса и дозы. Концентрацию F2 и давление лазерного газа можно регулировать в усилителе мощности для обеспечения требуемого рабочего диапазона зарядного напряжения. Этот требуемый диапазон можно выбрать таким образом, чтобы получить требуемое значение dE/dV, так как изменение энергии с изменением напряжения зависит от концентрации F2 и давления лазерного газа. Расчет времени инжекций предпочтительно основан на зарядном напряжении. Частота инжекций предпочтительно должна быть высокой для сохранения относительно постоянных условий в лазерной камере и может быть непрерывной или полунепрерывной. Некоторые пользователи этих вариантов могут предпочитать большие длительности (например, 2 часа) между инжекциями F2.The power amplifier is capable of one passage through the discharge region of the discharge chamber of the power amplifier in the variants of the invention according to FIG. 1 and FIG. 1C and four passes in the embodiment according to FIG. 1D, as described above. In the embodiment of FIG. 1, a line is selected in the BWL 10C using the five prism line selector shown in FIG. 16. The line selection is preferably carried out after the active medium of the MO, since the gain in F 2 lasers is very high compared to KrF and ArF lasers. A seed beam with a selected line is reflected upward by mirror 14A and is reflected horizontally for one pass through the power amplifier, as discussed above. Charging voltages are preferably selected sequentially for each pulse in order to maintain the required pulse energies and doses. The concentration of F 2 and the pressure of the laser gas can be adjusted in the power amplifier to provide the required operating range of the charging voltage. This desired range can be chosen so as to obtain the desired value of dE / dV, since the change in energy with a change in voltage depends on the concentration of F 2 and the pressure of the laser gas. The calculation of the injection time is preferably based on the charging voltage. The injection frequency should preferably be high to maintain relatively constant conditions in the laser chamber and may be continuous or semi-continuous. Some users of these options may prefer longer durations (e.g. 2 hours) between F 2 injections.

Импульсная схема питанияSwitching power supply

В предпочтительном варианте реализации изобретения, показанном на фиг.1, 1С и 1D, основные импульсные схемы питания подобны импульсным схемам питания известных источников света на основе эксимерного лазера, предназначенных для литографии. Однако предусмотрены отдельные импульсные схемы питания после зарядных конденсаторов для каждой разрядной камеры. Предпочтительно одно резонансное зарядное устройство заряжает две батареи зарядных конденсаторов, соединенных параллельно, чтобы гарантировать, что обе батареи зарядных конденсаторов заряжаются точно одинаковым напряжением. Важные усовершенствования также предусмотрены для регулировки температуры элементов импульсных схем питания. В предпочтительных вариантах температуры магнитных сердечников насыщающихся катушек индуктивности контролируются, и сигналы температуры используются в схеме обратной связи для регулировки относительного времени разряда в двух камерах. На фиг.5А и 5В показаны важные элементы предпочтительной основной импульсной схемы питания, которая используется для ЗГ. Такая же основная схема используется и для УМ.In the preferred embodiment of the invention shown in FIGS. 1, 1C and 1D, the main switching power supply circuits are similar to the switching power supply circuits of known excimer laser light sources intended for lithography. However, separate impulse power circuits are provided after the charging capacitors for each discharge chamber. Preferably, one resonant charger charges two batteries of charging capacitors connected in parallel to ensure that both batteries of charging capacitors are charged with exactly the same voltage. Important improvements are also provided for adjusting the temperature of elements of switching power circuits. In preferred embodiments, the temperatures of the magnetic cores of the saturable inductance coils are controlled, and the temperature signals are used in the feedback circuit to adjust the relative discharge time in the two chambers. FIGS. 5A and 5B show important elements of a preferred main switching power supply circuit that is used for MH. The same basic scheme is used for PA.

Резонансное зарядное устройствоResonant Charger

Предпочтительная система резонансного зарядного устройства показана на фиг.5 В. Основные элементы этой схемы:A preferred resonant charger system is shown in FIG. 5 B. The main elements of this circuit are:

I1 - трехфазный источник питания 300 с постоянным выходом постоянного тока.I1 is a three-phase power supply 300 with a constant DC output.

С-1 - исходный конденсатор 302, который на порядок величины или гораздо больше превосходит существующий С0 конденсатор 42.C-1 is the original capacitor 302, which is an order of magnitude or much greater than the existing C 0 capacitor 42.

Q1, Q2 и Q3 - переключатели для управления потоком тока для зарядки и поддержания регулируемого напряжения на С0.Q1, Q2 and Q3 are switches for controlling the flow of current for charging and maintaining an adjustable voltage at C 0 .

D1, D2 и D3 обеспечивают поток тока в одном направлении.D1, D2 and D3 provide current flow in one direction.

R1 и R2 обеспечивают обратную связь по напряжению в схемы управления.R1 and R2 provide voltage feedback to the control circuit.

R3 позволяет быстро разряжать напряжение на С0 в случае небольшого избыточного заряда.R3 allows you to quickly discharge the voltage at C 0 in the case of a small excess charge.

L1 - резонансная катушка индуктивности между конденсатором С-1 302 и батареями 42 конденсаторов С0 для ограничения потока тока и установки времени передачи заряда.L1 is a resonant inductor between the capacitor C-1 302 and the batteries 42 of the capacitors C 0 to limit the current flow and set the time of charge transfer.

Плата управления 304 дает команды на размыкание и замыкание Q1, Q2, Q3 на основании схемных параметров обратной связи.The control board 304 gives commands to open and close Q1, Q2, Q3 based on the feedback circuit parameters.

Эта схема содержит переключатель Q2 и диод D3, которые вместе известны как переключатель De-Qing. Этот переключатель улучшает регулировку схемы, позволяя блоку управления накоротко замыкать катушку индуктивности во время процесса резонансной зарядки. Этот "de-qing" препятствует передаче дополнительной энергии, сохраненной в токе зарядной катушки индуктивности, L1, в конденсатор С0.This circuit contains a switch Q2 and a diode D3, which are collectively known as a De-Qing switch. This switch improves circuit adjustment by allowing the control unit to short-circuit the inductor during the resonant charging process. This “de-qing" prevents the transfer of the additional energy stored in the current of the charging inductance coil, L1, to the capacitor C 0 .

До возникновения необходимости в лазерном импульсе напряжение на С-1 заряжается до 600-800 вольт, и переключатели Q1-Q3 размыкаются. После команды из лазера замыкается Q1. В это время ток будет течь из С-1 в С0 через зарядную катушку индуктивности L1. Как было описано в предыдущем разделе, вычислитель на панели управления оценивает напряжение на С0 и ток, протекающий в L1, относительно значения напряжения, заданного командой из лазера. Q1 размыкается, когда напряжение на батареях конденсаторов CO плюс эквивалентная энергия, сохраненная в катушке индуктивности L1, равны требуемому напряжению согласно команде. Это вычисляется какBefore the need for a laser pulse arises, the voltage at C-1 is charged to 600-800 volts, and the switches Q1-Q3 open. After a command from the laser, Q1 closes. At this time, current will flow from C-1 to C 0 through the charging inductor L1. As described in the previous section, the computer on the control panel estimates the voltage at C 0 and the current flowing in L1, relative to the voltage value set by the laser command. Q1 opens when the voltage across the capacitor banks CO plus the equivalent energy stored in the inductor L1 is equal to the required voltage according to the command. It is calculated as

Vf=[VC0s2+((L1·IL1s2)/C0)]0,5 V f = [V C0s 2 + ((L 1 · I L1s 2 ) / C 0 )] 0.5

где Vf= напряжение на С0 после того, как размыкается Q1 и ток в L1 стремится к нулю.where V f = voltage at C 0 after Q1 opens and the current in L1 tends to zero.

VC0s= напряжение на С0, когда размыкается Q1.V C0s = voltage at C 0 when Q1 opens.

IL1s= ток, протекающий через L1, когда размыкается Q1.I L1s = current flowing through L1 when Q1 opens.

После размыкания Q1 энергия, сохраненная в L1, начинает передаваться в батареи конденсаторов СО через D2 до тех пор, пока напряжение на батареях конденсаторов СО не станет приблизительно равно напряжению, заданному командой. В это время Q2 замыкается, и ток перестает течь в СО и направляется через D3. В дополнение к схеме "de-jing", Q3 и R3 из схемы отвода позволяют осуществлять дополнительную точную регулировку напряжения на СО.After opening Q1, the energy stored in L1 begins to be transferred to the CO capacitor banks through D2 until the voltage across the CO capacitor banks becomes approximately equal to the voltage specified by the command. At this time, Q2 closes, and the current stops flowing in CO and is directed through D3. In addition to the de-jing circuit, Q3 and R3 from the tap circuit allow for additional fine-tuning of the CO voltage.

Переключатель Q3 схемы 216 стравливания получит команду на замыкание от панели управления, при этом ток, протекающий через катушку индуктивности L1, остановится и напряжение на СО будет стравливаться до достижения требуемого управляющего напряжения, после чего разомкнется переключатель Q3. Постоянная времени конденсатора С0 и резистора R3 должны быть достаточно малыми, для возможности осуществления стравливания конденсатора С0 до командного напряжения, не занимая при этом существенной части общего цикла зарядки.The switch Q3 of the bleed circuit 216 will receive a short circuit command from the control panel, while the current flowing through the inductor L1 will stop and the voltage across the CO will be etched until the desired control voltage is reached, and then the switch Q3 will open. The time constant of the capacitor C 0 and the resistor R3 must be small enough to enable the capacitor C 0 to be pitted to the command voltage, without taking up a significant part of the total charging cycle.

В результате резонансное зарядное устройство может быть сконфигурировано с тремя уровнями регулировочного управления. Несколько грубая регулировка осуществляется вычислителем энергии и размыканием переключателя Q1 во время цикла зарядки. Когда напряжение на батареях конденсаторов СО приближается к целевому значению, замыкается переключатель de-qing, останавливая резонансную зарядку, когда напряжение на С0 равно или немного выше целевого значения. В предпочтительном варианте переключатель Q1 и переключатель de-jing используются для обеспечения регулировки с точностью выше чем +/-0,1%. Если требуется дополнительная регулировка, то можно использовать третье управление регулировкой напряжения. Это схема стравливания, образованная переключателем Q3 и R3 (показанная как 216 на фиг.5 В), для разрядки СО до точного целевого значения.As a result, the resonant charger can be configured with three levels of control. Somewhat coarse adjustment is carried out by the energy calculator and the opening of switch Q1 during the charging cycle. When the voltage across the CO capacitor banks approaches the target value, the de-qing switch closes, stopping the resonant charging when the voltage at C 0 is equal to or slightly higher than the target value. In a preferred embodiment, the Q1 switch and the de-jing switch are used to provide adjustment with an accuracy higher than +/- 0.1%. If additional adjustment is required, a third voltage adjustment control can be used. This is a bleed circuit formed by switch Q3 and R3 (shown as 216 in FIG. 5B) to discharge the CO to the exact target value.

Усовершенствования после СОImprovements after CO

Как указывалось выше, каждая из импульсных систем питания ЗГ и УМ согласно изобретению имеет такую же основную конструкцию (фиг.5А), как использующаяся в известных системах. Однако потребовались некоторые значительные усовершенствования этой основной конструкции, чтобы приблизительно в 3 раза увеличить тепловую нагрузку, вызванную значительно увеличенной частотой следования. Эти усовершенствования будут обсуждаться ниже.As indicated above, each of the pulse power supply systems ZG and UM according to the invention has the same basic structure (figa), as used in known systems. However, some significant improvements to this basic design were required in order to increase the heat load by approximately 3 times, caused by a significantly increased repetition rate. These enhancements will be discussed below.

Подробное описание коммутатора и головки сжатияDetailed description of the switch and compression head

В этом разделе будут описаны детали конструкции коммутатора и головки сжатия.This section will describe the design details of the switch and compression head.

Полупроводниковый переключательSemiconductor switch

Полупроводниковый переключатель 46 представляет собой переключатель P/N СМ 800 НА-34Н IGBT, выпускаемый компанией Powerex, Inc., Юнгвуд, Пенсильвания. В предпочтительном варианте используются параллельно два таких переключателя.The semiconductor switch 46 is a P / N switch CM 800 HA-34H IGBT manufactured by Powerex, Inc., Youngwood, PA. In a preferred embodiment, two such switches are used in parallel.

Катушки индуктивностиInductors

Катушки индуктивности 48,54 и 64 представляют собой насыщаемые катушки индуктивности, подобные тем, которые используются в известных системах, описанных в патентах США №5448580 и №5315611. На фиг.6 показана предпочтительная конструкция катушки индуктивности L0 48. В этой катушке индуктивности четыре проводника от двух переключателей IGBT 46B проходят через шестнадцать ферритовых кольцевых сердечников 49, образуя часть 48А полого цилиндра длиной 8 дюймов из высоко проницаемого материала с внутренним диаметром (ВД) около 1 дюйма и наружным диаметром (НД) около 1,5 дюйма. Каждый из четырех проводников затем дважды оборачивается вокруг изолирующего тороидного сердечника, образуя часть 48 В. Далее четыре проводника подсоединены к пластине, которая, в свою очередь, подсоединена к высоковольтной стороне батареи 52 конденсаторов C1.Inductors 48.54 and 64 are saturable inductors, similar to those used in known systems described in US patent No. 5448580 and No. 5315611. 6 shows the preferred design of the inductor L 0 48. In this inductor, four conductors from two IGBT switches 46B pass through sixteen ferrite ring cores 49, forming a portion 8A of a hollow cylinder 8 inches long of a highly permeable material with an inner diameter (ID) about 1 inch and an outer diameter (OD) of about 1.5 inches. Each of the four conductors is then wrapped twice around the insulating toroidal core, forming a 48 V. Part. Next, the four conductors are connected to a plate, which, in turn, is connected to the high voltage side of the battery 52 of capacitors C 1 .

На фиг.8 показан чертеж предпочтительной насыщаемой катушки индуктивности 54. В этом случае катушка индуктивности имеет одновитковую геометрию, при которой верхняя и нижняя крышки 541 и 542 сборки и центральный сердечник 543, все находящиеся под высоким напряжением, образуют один виток через магнитные сердечники катушки индуктивности. Наружный корпус 545 имеет потенциал земли. Магнитные сердечники выполнены из ленты толщиной 0,0005 дюйма из сплава 50-50% Ni-Fe, поставляемого компанией Magnetics, Батлер, Пенсильвания или National Arnold, Аделанто, Калифорния. Ребра 546 на корпусе катушки индуктивности облегчают передачу рассеянного внутри тепла к вынужденному воздушному охлаждению. Кроме того, керамический диск (не показан) установлен под нижней крышкой реактора, чтобы способствовать передаче тепла из центральной части этой сборки к основной пластине модульного шасси. На фиг.8 также показаны высоковольтные соединения с одним конденсатором батареи 52 конденсаторов C1 и с высоковольтным проводом на одном из индукционных блоков импульсного трансформатора 56 с повышающим коэффициентом 1:25. Корпус 545 подсоединен к проводу заземления блока 56.Fig. 8 shows a drawing of a preferred saturable inductor 54. In this case, the inductor has a single-turn geometry in which the upper and lower assembly covers 541 and 542 and the central core 543, all under high voltage, form one turn through the magnetic cores of the inductor . The outer casing 545 has ground potential. The magnetic cores are made of 0.0005 inch thick tape of 50-50% Ni-Fe alloy supplied by Magnetics, Butler, PA or National Arnold, Adelanto, CA. The fins 546 on the inductor housing facilitate the transfer of the heat dissipated inside to forced air cooling. In addition, a ceramic disk (not shown) is mounted under the bottom cover of the reactor to facilitate heat transfer from the central part of this assembly to the main plate of the modular chassis. On Fig also shows high-voltage connections with one capacitor of the battery 52 of the capacitors C 1 and with a high-voltage wire on one of the induction blocks of the pulse transformer 56 with a boost factor of 1:25. Case 545 is connected to the ground wire of block 56.

На фиг.9А и 9В соответственно показан вид насыщаемой катушки индуктивности 64 сверху и в сечении. В катушки индуктивности согласно этому варианту добавлены исключающие поток металлические детали 301, 302, 303 и 304, как показано на фиг.9В, для уменьшения потока утечки в катушках индуктивности. Эти исключающие поток части существенно уменьшают площадь, в которую может проникать магнитный поток, и тем самым способствуют уменьшению насыщенной индуктивности катушки индуктивности. Ток делает пять петель через вертикальные проводящие стержни в сборке катушки индуктивности вокруг магнитного сердечника 307. Ток входит в точке 305, проходит вниз по проводнику большого диаметра в центре, обозначенному как "1", и вверх по шести малым проводникам на окружности, также обозначенным как "1", как показано на фиг.9А. Затем ток течет вниз по двум проводникам, обозначенным как 2, на внутренней стороне, затем вверх по шести проводникам, обозначенным как 2 на наружной стороне, затем вниз по исключающему поток металлу на внутренней стороне и вверх по шести проводникам, обозначенным как 3, по наружной стороне, затем вниз по двум проводникам, обозначенным как 3, на внутренней стороне, затем вверх по шести проводникам, обозначенным как 4, на наружной стороне, затем вниз по проводнику, обозначенному как 4, на внутренней стороне. В исключающих поток металлических элементах поддерживается напряжение, равное половине полного импульсного напряжения на проводнике, что позволяет уменьшить безопасное расстояние между исключающими поток металлическими частями и металлическими стержнями других витков. Магнитный сердечник 307 выполнен из трех катушек 307А, В, и С, сформированных путем намотки ленты толщиной 0,0005 дюйма из сплава 80-20% Ni-Fe, поставляемого компанией Magnetics, Батлер, Пенсильвания или National Arnold, Аделанто, Калифорния. Следует отметить, что для катушек индуктивности 54 и 64 можно использовать нанокристаллические материалы, такие как VITROPERM, выпускаемый компанией VACUUM SCHITELZE GmbH, Германия, и FINEMET, выпускаемый компанией Hitachi Metals, Япония. В известных импульсных системах питания потенциальную проблему может представлять утечка масла из электрических элементов. В данном предпочтительном варианте реализации изобретения элементы с масляной изоляцией ограничены только насыщаемыми катушками индуктивности. Более того, насыщаемая катушка индуктивности 64, показанная на фиг.9В, помещена в корпус с маслом в виде контейнера, в котором все уплотнительные соединения расположены над уровнем масла, чтобы по существу исключить возможность утечки масла. Например, самое нижнее уплотнение в катушке индуктивности 64 показано как 308 на фиг.8В. Так как нормальный уровень масла находится под верхней крышкой корпуса 306, не существует никакой возможности вытекания масла из сборки наружу, пока корпус удерживается в вертикальном положении.On figa and 9B, respectively, shows a view of the saturated inductor 64 from above and in section. In the inductors of this embodiment, flow-extinguishing metal parts 301, 302, 303 and 304 are added, as shown in FIG. 9B, to reduce leakage flow in the inductors. These parts excluding the flux significantly reduce the area into which the magnetic flux can penetrate, and thereby contribute to the reduction of the saturated inductance of the inductor. The current makes five loops through the vertical conductive rods in the assembly of the inductor around the magnetic core 307. The current enters at point 305, passes down the large diameter conductor in the center, designated as "1", and up through six small conductors on the circle, also indicated as “1” as shown in FIG. 9A. Then, the current flows down two conductors, designated as 2, on the inside, then up six conductors, designated as 2 on the outside, then downstream to prevent metal flow on the inside and upward through six conductors, indicated as 3, on the outside side, then down two conductors labeled 3 on the inside, then up six conductors labeled 4 on the outside, then down a conductor labeled 4 on the inside. A voltage equal to half the total pulse voltage across the conductor is maintained in the metal-excluding metal elements, which reduces the safe distance between the metal-excluding metal parts and the metal rods of other turns. The magnetic core 307 is made up of three coils 307A, B, and C formed by winding a 0.0005 inch thick tape of 80-20% Ni-Fe alloy supplied by Magnetics, Butler, PA or National Arnold, Adelanto, CA. It should be noted that nanocrystalline materials such as VITROPERM manufactured by VACUUM SCHITELZE GmbH, Germany and FINEMET manufactured by Hitachi Metals, Japan, can be used for inductors 54 and 64. In known switching power systems, a potential problem may be oil leakage from electrical elements. In this preferred embodiment, oil-insulated elements are limited only by saturable inductor coils. Moreover, the saturable inductor 64 shown in FIG. 9B is housed in an oil housing in the form of a container in which all sealing connections are located above the oil level to substantially eliminate the possibility of oil leakage. For example, the lowest seal in inductor 64 is shown as 308 in FIG. Since the normal oil level is located under the top cover of the housing 306, there is no possibility of oil flowing out of the assembly to the outside while the housing is held upright.

КонденсаторыCapacitors

Все батареи 42, 52, 62 и 82 конденсаторов (т.е. С0, C1, Cp-1 и Ср), показанные на фиг.5А, состоят из батареи серийно выпускаемых конденсаторов, соединенных параллельно. Конденсаторы 42 и 52 представляют собой конденсаторы пленочного типа, поставляемые компанией Vishay Roederstein, Стейтсвилл, Северная Каролина, или компанией Wima, Германия. Авторы предпочли в качестве способа соединения конденсаторов и катушек индуктивности их пайку к положительным и отрицательным выводам на специальной печатной плате, имеющей медные провода с толстым никелевым покрытием, как описано в патенте США №5448580. Батареи 62 и 64 конденсаторов традиционно состоят из параллельной матрицы высоковольтных керамических конденсаторов от таких поставщиков, как Murata или TDK, Япония. В предпочтительном варианте для использования этого ArF лазера батарея 82 конденсаторов (т.е. Ср) представляет собой батарею из тридцати трех конденсаторов по 0,3 нФ с суммарной емкостью 9,9 нФ; Cp-1 представляет собой батарею из двадцати четырех конденсаторов по 0,40 нФ с суммарной емкостью 9,6 нФ; C1 представляет собой конденсаторную батарею на 5,7 мкФ и С0 представляет собой батарею на 5,3 мкФ.All capacitor banks 42, 52, 62, and 82 (i.e., C 0 , C 1 , C p-1, and C p ) shown in FIG. 5A are comprised of a commercially available capacitor bank connected in parallel. Capacitors 42 and 52 are film-type capacitors supplied by Vishay Roederstein, Statesville, North Carolina, or Wima, Germany. The authors preferred soldering their capacitors and inductors to the positive and negative terminals on a special printed circuit board having copper wires with a thick nickel coating, as described in US patent No. 5448580. Batteries 62 and 64 capacitors traditionally consist of a parallel matrix of high voltage ceramic capacitors from suppliers such as Murata or TDK, Japan. In a preferred embodiment, to use this ArF laser, the capacitor bank 82 (i.e., C p ) is a thirty-three 0.3 nF capacitor bank with a total capacitance of 9.9 nF; C p-1 is a battery of twenty-four 0.40 nF capacitors with a total capacitance of 9.6 nF; C 1 is a 5.7 uF capacitor bank and C 0 is a 5.3 uF battery.

Импульсный трансформаторPulse transformer

Импульсный трансформатор 56 также подобен импульсному трансформатору, описанному в патентах США №5448580 и №5313481, однако импульсные трансформаторы в данном варианте имеют всего один виток во вторичной обмотке и 24 индукционных элемента, эквивалентных 1/24 одного первичного витка для эквивалентного коэффициента повышения 1:24. На фиг.10 представлен чертеж импульсного трансформатора 56. Каждый из 24 индукционных блоков содержит алюминиевую катушку 56А, имеющую два фланца (каждый с плоской кромкой с резьбовыми отверстиями под болты), которые прикреплены болтами к положительным и отрицательным выводам на печатной плате 56В, как показано вдоль нижнего края на фиг.10. (Отрицательные выводы являются высоковольтными выводами двадцати четырех первичных обмоток). Изоляторы 56С отделяют положительный вывод каждой катушки от отрицательного вывода смежной катушки. Между фланцами катушки находится полый цилиндр длиной l 1/16 дюйма с НД 0,875 и толщиной стенки около 1/32 дюйма. Катушка обернута материалом Metglas 2605 S3A шириной один дюйм, толщиной 0,7 мил, и пленкой из майлара толщиной 1 мил до достижения НД 2,24 дюйма изоляционной обертки Metglas. Перспективный вид одной обернутой катушки, образующей одну первичную обмотку, показан на фиг.10А.Pulse transformer 56 is also similar to the pulse transformer described in US patent No. 5448580 and No. 5313481, however, pulse transformers in this embodiment have only one turn in the secondary winding and 24 induction elements equivalent to 1/24 of one primary turn for an equivalent gain of 1:24 . 10 is a drawing of a pulse transformer 56. Each of the 24 induction blocks contains an aluminum coil 56A having two flanges (each with a flat edge with threaded holes for bolts) that are bolted to the positive and negative terminals on the printed circuit board 56B, as shown along the bottom edge of FIG. 10. (The negative terminals are the high voltage terminals of the twenty-four primary windings). Insulators 56C separate the positive terminal of each coil from the negative terminal of an adjacent coil. Between the flanges of the coil there is a hollow cylinder with a length of 1/16 inch with a diameter of 0.875 and a wall thickness of about 1/32 inch. The coil is wrapped with Metglas 2605 S3A material one inch wide, 0.7 mils thick, and 1 mil thick Mylar film until the ND reaches 2.24 inches of the Metglas insulation wrap. A perspective view of one wrapped coil forming one primary winding is shown in FIG. 10A.

Вторичная обмотка трансформатора представляет собой один стержень с НД из нержавеющей стали, установленный в плотно пригнанной изоляционной трубке из PTFE (Тефлон). Обмотка состоит из четырех секций, как показано на фиг.10. Низковольтный конец вторичной обмотки из нержавеющей стали, показанный как 56D на фиг.10, подсоединен к первичному высоковольтному проводу на печатной плате 56В в точке 56Е, при этом высоковольтный вывод показан как 56F. В результате трансформатор имеет конфигурацию автотрансформатора с коэффициентом повышения 1:25 вместо 1:24. Таким образом, импульс приблизительно -1400 вольт между выводами + и - индукционных узлов формирует импульс приблизительно -35000 вольт на выводе 56F на вторичной стороне. Такая конструкция одновитковой вторичной обмотки обеспечивает очень низкую индуктивность утечки, позволяющую получить очень быстрое время подъема выхода.The secondary winding of the transformer is a single rod with stainless steel ND mounted in a tightly fitting PTFE (Teflon) insulating tube. The winding consists of four sections, as shown in Fig.10. The low voltage end of the stainless steel secondary winding, shown as 56D in FIG. 10, is connected to the primary high voltage wire on the 56B circuit board at 56E, wherein the high voltage terminal is shown as 56F. As a result, the transformer has an autotransformer configuration with a boost factor of 1:25 instead of 1:24. Thus, a pulse of approximately -1400 volts between the + and - terminals of the induction nodes generates a pulse of approximately -35000 volts at terminal 56F on the secondary side. This single-turn secondary winding design provides a very low leakage inductance, resulting in a very fast rise time.

Подробное описание электрических элементов лазерной камерыDetailed description of the electrical elements of the laser camera

Конденсатор Ср 82 представляет собой батарею из тридцати трех конденсаторов на 0,3 нФ, установленных сверху камеры давления. (Обычно ArF лазер работает с лазерным газом, состоящим из 3,5% аргона, 0,1% фтора, остальное неон). Электроды имеют длину около 28 дюймов и разнесены между собой на расстояние около 0,5-1,0 дюйма, предпочтительно около 5/8 дюйма. Ниже будут описаны предпочтительные электроды. В этом варианте верхний электрод называется катодом, а нижний электрод заземлен, как показано на фиг.5А, и называется анодом.Capacitor Cp 82 is a battery of thirty-three 0.3 nF capacitors mounted on top of the pressure chamber. (Usually, an ArF laser works with a laser gas consisting of 3.5% argon, 0.1% fluorine, the rest is neon). The electrodes are about 28 inches long and spaced about 0.5-1.0 inches apart, preferably about 5/8 inches apart. Preferred electrodes will be described below. In this embodiment, the upper electrode is called the cathode, and the lower electrode is grounded, as shown in FIG. 5A, and is called the anode.

Расчет времени разрядаDischarge time calculation

В разрядных ArF, KrF и F2 лазерах электрический разряд длится всего около 50 нс (т.е. 50 миллиардных долей секунды). Этот разряд создает инверсию популяции, необходимую для усиления, но инверсия существует только во время разряда. Поэтому важным требованием для инжекционной затравки лазера ArF, KrF и F2 является гарантия того, что затравочный пучок из задающего генератора пройдет через область разряда усилителя мощности в течение этих приблизительно 50 миллиардных долей секунды, когда популяция подвергается инверсии в лазерном газе, чтобы могло произойти усиление затравочного пучка. Важным препятствием для точного расчета времени разряда является тот факт, что существует задержка приблизительно на 5 микросекунд между запуском переключателя 46 времени (как показано на фиг.5А) для замыкания и началом разряда, который длится всего около 40-50 нс. Приблизительно 5 микросекунд времени уходит на то, чтобы импульс осциллировал через схему между С0 и электродами. Этот интервал времени значительно изменяется в зависимости от величины зарядного напряжения и температуры катушек индуктивности в цепи.In ArF, KrF, and F 2 discharge lasers, the electrical discharge lasts only about 50 ns (i.e., 50 billionths of a second). This discharge creates the population inversion necessary for amplification, but the inversion exists only during the discharge. Therefore, an important requirement for the injection seed of an ArF, KrF, and F 2 laser is to ensure that the seed beam from the master oscillator passes through the discharge region of the power amplifier during these approximately 50 billionths of a second when the population is inverted in the laser gas so that amplification can occur seed beam. An important obstacle to accurate calculation of the discharge time is the fact that there is a delay of approximately 5 microseconds between the start of the time switch 46 (as shown in FIG. 5A) for closing and the start of the discharge, which lasts only about 40-50 ns. About 5 microseconds of time are spent for the pulse to oscillate through the circuit between C 0 and the electrodes. This time interval varies significantly depending on the magnitude of the charging voltage and the temperature of the inductors in the circuit.

Тем не менее в описанном предпочтительном варианте реализации авторы разработали электрические импульсные схемы питания, которые обеспечивают управление расчетом времени разрядов двух разрядных камер в пределах относительной точности менее чем около 2 нс (т.е. 2 миллиардных долей секунды). Структурные схемы двух схем показаны на фиг.4.Nevertheless, in the described preferred embodiment, the authors have developed electrical pulse power circuits that provide control over the calculation of the discharge time of two discharge chambers within a relative accuracy of less than about 2 ns (i.e., 2 billionths of a second). Structural diagrams of two circuits are shown in FIG.

Авторы провели испытания, которые показывали, что расчет времени изменяется с изменением зарядного напряжения приблизительно на 5-10 нс/вольт. Это налагает жесткое требование на точность и повторяемость высоковольтного источника питания, заряжающего зарядные конденсаторы. Например, если требуется управление расчетом времени на 5 нс при сдвиге чувствительности 10 нс на вольт, то точность разрешения будет составлять 0,5 вольт. Для номинального зарядного напряжения 1000 вольт это потребует точности зарядки 0,05%, что очень трудно обеспечить, особенно когда конденсаторы необходимо заряжать до этих конкретных значений 4000 раз в секунду.The authors conducted tests that showed that the calculation of time changes with a change in the charging voltage by approximately 5-10 ns / volt. This imposes a strict requirement on the accuracy and repeatability of a high voltage power supply that charges charging capacitors. For example, if you want to control the calculation of time by 5 ns with a sensitivity shift of 10 ns per volt, then the resolution accuracy will be 0.5 volts. For a nominal charging voltage of 1000 volts, this will require a charging accuracy of 0.05%, which is very difficult to achieve, especially when capacitors need to be charged to these specific values 4000 times per second.

Авторы предпочли решить эту проблему путем зарядки зарядного конденсатора как ЗГ, так и УМ параллельно из одного резонансного зарядного устройства 7, как показано на фиг.1 и 4 и описано выше. Также важно сконструировать две импульсные схемы сжатия/усиления для этих двух систем таким образом, чтобы кривые соотношения временной задержки и зарядного напряжения были согласованы, как показано на фиг.4А. Это требование легко осуществить, используя в каждой схеме максимально возможно одинаковые элементы.The authors preferred to solve this problem by charging the charging capacitor of both the MH and the PA in parallel from one resonant charger 7, as shown in FIGS. 1 and 4 and described above. It is also important to design two pulse compression / gain circuits for these two systems so that the time delay versus charge voltage relationship curves are consistent, as shown in FIG. 4A. This requirement is easy to implement using the same elements as possible in each circuit.

Следовательно, для минимизации изменений в расчете времени (которые называются колебаниями) в данном предпочтительном варианте авторы разработали импульсные элементы питания для обеих разрядных камер с одинаковыми компонентами и подтвердили, что кривые отношения временной задержки к напряжению фактически повторяют друг друга, как показано на фиг.4А. Авторы подтвердили, что в нормальном рабочем диапазоне зарядного напряжения существует значительное изменение временной задержки с изменением напряжения, но это изменение фактически одинаково для обеих схем. Следовательно, при параллельной зарядке обоих зарядных конденсаторов зарядные напряжения можно изменять в широких рабочих пределах без изменения относительного времени разрядов.Therefore, to minimize changes in the calculation of time (called oscillations), in this preferred embodiment, the authors developed switching batteries for both discharge chambers with the same components and confirmed that the curves of the ratio of the time delay to voltage actually repeat each other, as shown in figa . The authors confirmed that in the normal operating range of the charging voltage there is a significant change in the time delay with a change in voltage, but this change is practically the same for both circuits. Therefore, when both charging capacitors are simultaneously charged, the charging voltages can be changed over a wide operating range without changing the relative discharge time.

Температурный контроль электрических элементов в импульсной схеме питания также имеет значение, так как изменения температуры могут повлиять на время сжатия импульса (особенно изменения температуры в насыщаемых катушках индуктивности). Таким образом, перед конструктором стоит задача минимизировать температурные изменения, и вторая задача - контролировать температуру чувствительных к температуре элементов и, используя управление с обратной связью, регулировать время запуска для компенсации. Управление можно осуществлять с использованием процессора, запрограммированного алгоритмом обучения для выполнения регулировок на основании статистических данных, при которых определяются соотношения прошлых изменений расчета времени с известными рабочими статистиками. Эти статистические данные затем используются для прогнозирования изменений расчета времени на основании текущей работы лазерной системы.The temperature control of electrical elements in a pulsed power circuit is also important, since temperature changes can affect the pulse compression time (especially temperature changes in saturable inductors). Thus, the designer is faced with the task of minimizing temperature changes, and the second task is to control the temperature of temperature-sensitive elements and, using feedback control, adjust the start time for compensation. Management can be carried out using a processor programmed by the learning algorithm to make adjustments based on statistical data, which determines the relationship of past changes in the calculation of time with known working statistics. These statistics are then used to predict changes in the timing calculation based on the current operation of the laser system.

Управление запускомLaunch control

Запуск разряда для каждой из двух камер осуществляется отдельно с использованием в качестве каждой пусковой схемы, например схемы, описанной в патенте США №6016325. Эти схемы добавляют временные задержки для коррекции изменений зарядного напряжения и температуры в электрических элементах импульсного источника питания, чтобы время между запуском и разрядом удерживалось постоянным, насколько это возможно. Как отмечалось выше, поскольку эти две схемы в основном одинаковые, изменения после коррекции почти равны (т.е. в пределах 2 нс относительно друг друга).The discharge is launched for each of the two chambers separately using each starting circuit, for example, the circuit described in US Pat. No. 6,016325. These circuits add time delays to correct changes in the charging voltage and temperature in the electrical elements of the switching power supply so that the time between start-up and discharge is kept as constant as possible. As noted above, since these two schemes are basically the same, the changes after correction are almost equal (i.e., within 2 ns relative to each other).

Характеристики этого предпочтительного варианта существенно улучшаются, если разряд в усилителе мощности происходит приблизительно через 40-50 нс после разряда в задающем генераторе. Это объясняется тем, что несколько наносекунд требуется для развития лазерного импульса в задающем генераторе и еще несколько наносекунд для того, чтобы фронт лазерного пучка из генератора достиг усилителя, а также потому, что задний конец лазерного импульса из задающего генератора имеет намного более узкую ширину полосы, чем его передняя часть. По этой причине для каждой камеры подаются отдельные сигналы запуска в пусковой переключатель 46. Действительная задержка выбирается для достижения требуемого качества пучка на основании действительных рабочих характеристик. Можно, например, заметить, что более узкую ширину полосы и более длинные импульсы можно получить за счет энергии импульса, увеличив задержку между триггером ЗГ и триггером УМ.The characteristics of this preferred embodiment are significantly improved if the discharge in the power amplifier occurs approximately 40-50 ns after the discharge in the master oscillator. This is because several nanoseconds are required for the development of a laser pulse in the master oscillator and a few more nanoseconds for the front of the laser beam from the generator to reach the amplifier, and also because the rear end of the laser pulse from the master oscillator has a much narrower bandwidth, than its front end. For this reason, for each camera, separate trigger signals are sent to the start switch 46. The actual delay is selected to achieve the desired beam quality based on the actual performance. You can, for example, notice that a narrower bandwidth and longer pulses can be obtained due to the pulse energy by increasing the delay between the ZG trigger and the UM trigger.

Другие способы управления расчетом времени разрядаOther ways to manage discharge time calculation

Так как относительное время разрядов может оказывать важное воздействие на качество пучка, могут быть оправданы дополнительные меры для управления расчетом времени разряда. Например, некоторые режимы работы лазера могут вызвать широкие колебания зарядного напряжения или температуры индукционной катушки. Эти широкие колебания могут усложнить управление временем разряда.Since the relative discharge time can have an important effect on the quality of the beam, additional measures can be justified to control the calculation of the discharge time. For example, some laser modes can cause wide fluctuations in the charging voltage or temperature of the induction coil. These wide fluctuations can complicate discharge time management.

Время контролированияMonitoring time

Время разряда можно контролировать на каждом последовательном импульсе, и разность времени можно использовать в системе управления с обратной связью для регулировки времени сигналов запуска, замыкающих переключатель 42. Предпочтительно разряд УМ можно контролировать с использованием фотодатчика для наблюдения флуоресценции разряда (называемой ASE), а не лазерного пучка, так как в случае отсутствия образования лазерного пучка в УМ расчет времени будет очень неверным. Для ЗГ можно использовать либо ASE, либо затравочный лазерный импульс.The discharge time can be monitored on each consecutive pulse, and the time difference can be used in a feedback control system to adjust the timing of the trigger signals closing switch 42. Preferably, the discharge of the MIND can be controlled using a photosensor to observe the fluorescence of the discharge (called ASE) rather than laser beam, since in the absence of the formation of a laser beam in the CM, the calculation of time will be very incorrect. For MH, either ASE or a seed laser pulse can be used.

Регулировка напряжения смещенияBias voltage adjustment

Время импульса можно увеличить или уменьшить путем регулировки токов смещения через катушки индуктивности LB1 LB2 и LB3, которые обеспечивают смещение для катушек индуктивности 48, 54 и 64, как показано на фиг.5А. Можно использовать и другие методы для увеличения времени, необходимого для насыщения этих катушек индуктивности. Например, материал сердечника можно механически отделить от очень быстро реагирующего элемента PZT, которым можно управлять с обратной связью на основании сигнала обратной связи из монитора синхронизации импульсов.The pulse time can be increased or decreased by adjusting the bias currents through the inductors L B1 L B2 and L B3 , which provide bias for the inductors 48, 54 and 64, as shown in figa. Other methods can be used to increase the time required to saturate these inductors. For example, the core material can be mechanically separated from the very responsive PZT element, which can be controlled with feedback based on the feedback signal from the pulse synchronization monitor.

Регулируемая паразитная нагрузкаAdjustable spurious load

В одну или обе импульсные схемы питания после СО можно добавить регулируемую паразитную нагрузку.An adjustable spurious load can be added to one or both switching power supply circuits after CO.

Дополнительное управление с обратной связьюAdditional feedback control

Кроме сигналов контроля синхронизации импульсов в управлении с обратной связью можно использовать сигналы зарядного напряжения и температуры катушки индуктивности для регулировки напряжения смещения или механического отделения сердечника, как указывалось выше, в дополнение к регулировке расчета времени запуска, описанной выше.In addition to the control signals of the synchronization of pulses in feedback control, you can use the signals of the charging voltage and temperature of the inductor to adjust the bias voltage or mechanical separation of the core, as mentioned above, in addition to the adjustment of the calculation of the start time described above.

Работа в пакетном режимеWork in batch mode

Управление расчетом времени с обратной связью осуществляется относительно легко и эффективно, когда лазер работает в непрерывном режиме. Однако обычно литографические лазеры работают в пакетном режиме, например, проиллюстрированном ниже для обработки 20 участков на каждой из множества пластин:Feedback time management is relatively easy and efficient when the laser is in continuous operation. However, typically lithographic lasers operate in batch mode, for example, illustrated below to process 20 sections on each of a plurality of plates:

Выключить на 1 минуту для перемещения пластины на местоSwitch off for 1 minute to move the plate into place

4000 Гц на 0,2 секунды для освещения участка 14000 Hz for 0.2 seconds to illuminate area 1

Выключить на 0,3 секунды для перемещения к участку 2Turn off for 0.3 seconds to move to section 2

4000 Гц на 0,2 секунды для освещения участка 24000 Hz for 0.2 seconds to illuminate area 2

Выключить на 0,3 секунды для перемещения к участку 3Turn off for 0.3 seconds to move to section 3

4000 Гц на 0,2 секунды для освещения участка 34000 Hz for 0.2 seconds to illuminate section 3

......

4000 Гц на 0,2 секунды для освещения участка 1994000 Hz for 0.2 seconds to illuminate area 199

Выключить на 0,3 секунды для перемещения к участку 200Turn off for 0.3 seconds to move to area 200

4000 Гц на 0,2 секунды для освещения участка 2004000 Hz for 0.2 seconds to illuminate 200

Выключить на 1 минуту для замены пластинSwitch off for 1 minute to replace the plates

4000 Гц на 0,2 секунды для освещения участка 1 на следующей пластине и т.д.4000 Hz for 0.2 seconds to illuminate section 1 on the next plate, etc.

Этот процесс можно повторять в течение многих часов, но время от времени он будет прерываться на периоды продолжительнее чем 1 минута.This process can be repeated for many hours, but from time to time it will be interrupted for periods longer than 1 minute.

Продолжительность времени простоя повлияет на относительный расчет времени между импульсными системами питания ЗГ и УМ, и может потребоваться регулировка управления запуском, чтобы гарантировать, что разряд в УМ произойдет, когда затравочный луч из ЗГ будет в требуемом месте. Контролируя разряды и время выхода света из каждой камеры, оператор лазера может регулировать время запуска (с точностью около 2 нс) для достижения наилучших рабочих характеристик.The length of downtime will affect the relative timing between the pulsed power supply systems of the gas generator and the amplifier, and it may be necessary to adjust the start control to ensure that a discharge in the amplifier will occur when the seed beam from the generator is in the desired location. By controlling the discharges and the time the light exits from each camera, the laser operator can adjust the start time (with an accuracy of about 2 ns) to achieve the best performance.

Предпочтительно процессор для управления лазером запрограммирован на автоматическое контролирование расчета времени и качества пучка и регулировку времени для обеспечения наилучших рабочих характеристик. В предпочтительных вариантах изобретения используются алгоритмы расчета времени, которые вырабатывают наборы двоичных значений, применимые для различных рабочих режимов. Эти алгоритмы в предпочтительных вариантах выполнены с возможностью переключения на управление с обратной связью во время непрерывной работы, когда значения времени для текущего импульса являются набором, основанным на данных обратной связи, собранных для одного или более предыдущих импульсов (например, непосредственно предшествующего импульса).Preferably, the laser control processor is programmed to automatically control the calculation of the time and quality of the beam and adjust the time to ensure the best performance. In preferred embodiments of the invention, time calculation algorithms are used that generate sets of binary values applicable to various operating modes. These algorithms in preferred embodiments are configured to switch to feedback control during continuous operation when the time values for the current pulse are a set based on feedback data collected for one or more previous pulses (e.g., immediately preceding pulse).

Отсутствие выходного разрядаNo output discharge

Алгоритмы расчета времени, такие как описаны выше, очень хорошо подходят для непрерывной или регулярно повторяемой работы. Однако точность расчета времени может быть не достаточно удовлетворительной в необычной ситуации, например для первого импульса после выключения лазера на нештатный период времени, например, 5 минут. В некоторых ситуациях неточный расчет времени для первого одного или двух импульсов пакета может не составлять проблемы. Предпочтительным методом является предварительное программирование лазера таким образом, чтобы разряды ЗГ и УМ преднамеренно происходили вне последовательности для одного или двух импульсов, для усиления затравочного пучка из ЗГ было невозможным. Например, лазер можно запрограммировать на запуск разряда УМ на 80 нс раньше запуска ЗГ. В этом случае из лазера не произойдет никакого значительного выхода, но метрологические датчики лазера смогут определить параметры времени, так что параметры времени для первого выходного импульса будут точными. Альтернативно, ЗГ можно запустить достаточно рано по отношению к запуску УМ, так что пучок ЗГ пройдет через УМ до разряда УМ. На фиг.40, 4D1, 4Е и 4Е1 изображены возможные алгоритмы управления с использованием этих методов.Time calculation algorithms, such as those described above, are very well suited for continuous or regularly repeated work. However, the accuracy of the time calculation may not be satisfactory enough in an unusual situation, for example, for the first pulse after turning off the laser for an abnormal period of time, for example, 5 minutes. In some situations, inaccurate timing for the first one or two bursts of a packet may not be a problem. The preferred method is to pre-program the laser in such a way that the discharges of GB and AM deliberately occurred out of sequence for one or two pulses, to amplify the seed beam from the GB was impossible. For example, a laser can be programmed to start a UM discharge 80 ns before the start of a 3G. In this case, no significant output will occur from the laser, but the laser metrological sensors will be able to determine the time parameters, so that the time parameters for the first output pulse will be accurate. Alternatively, the GB can be launched quite early in relation to the launch of the MIND, so that the GB beam passes through the MIND before the AM discharge. 40, 4D1, 4E and 4E1 illustrate possible control algorithms using these methods.

Водяное охлаждение элементовWater cooling elements

Для учета больших тепловых нагрузок предусмотрено водяное охлаждение импульсных элементов питания в дополнение к обычному воздушному охлаждению, обеспечиваемому охлаждающими вентиляторами внутри корпуса лазера, для поддержки рабочей частоты импульсов 4 КГц или выше.To account for large thermal loads, water cooling of pulsed batteries is provided in addition to the usual air cooling provided by cooling fans inside the laser housing to support an operating pulse frequency of 4 KHz or higher.

Одним недостатком водяного охлаждения традиционно является возможность возникновения утечек вблизи электрических элементов или высоковольтных проводов. В данном конкретном варианте эта потенциальная проблема по существу исключена за счет использования одного сплошного куска охлаждающей трубы, который проложен в модуле для охлаждения тех элементов, которые обычно рассеивают большую часть тепла в модуле. Так как внутри камеры модуля нет никаких соединений и охлаждающая труба является непрерывным куском сплошного металла (например, меди, нержавеющей стали и т.п.), возможности утечки существенно снижены. Поэтому модульные соединения с охлаждающей водой выполняются снаружи корпуса сборки, выполненного из листового металла, где охлаждающая труба сочленяется с быстро разъединяемым соединителем.One drawback of water cooling is traditionally the possibility of leaks near electrical elements or high voltage wires. In this particular embodiment, this potential problem is essentially eliminated by the use of one solid piece of cooling pipe, which is laid in the module to cool those elements that usually dissipate most of the heat in the module. Since there are no connections inside the module chamber and the cooling pipe is a continuous piece of solid metal (for example, copper, stainless steel, etc.), the leakage potential is significantly reduced. Therefore, modular connections with cooling water are made outside the assembly housing made of sheet metal, where the cooling pipe articulates with a quick disconnect connector.

Насыщаемая катушка индуктивностиSaturable Inductor

В модуле коммутатора предусмотрена водоохлаждаемая насыщаемая катушка индуктивности 54А, как показано на фиг.11, которая подобна катушке индуктивности 54, показанной на фиг.8, за исключением того, что ребра 54 заменены водоохлаждаемой рубашкой 54А1, как показано на фиг.11. Охлаждающая линия 54А2 проложена в модуле вокруг рубашки 54А1 и через алюминиевую опорную плиту, где установлены переключатели IGBT и последовательные диоды. Эти три компонента обеспечивают большую часть рассеяния мощности внутри модуля. Другие элементы, которые также рассеивают тепло (демпфирующие диоды и резисторы, конденсаторы и т.п.), охлаждаются вынужденным потоком воздуха, создаваемым двумя вентиляторами в задней части модуля.A water-cooled saturable inductor 54A is provided in the switch module, as shown in FIG. 11, which is similar to the inductor 54 shown in FIG. 8, except that the fins 54 are replaced by a water-cooled jacket 54A1, as shown in FIG. 11. The cooling line 54A2 is laid in the module around the jacket 54A1 and through the aluminum base plate, where IGBT switches and serial diodes are installed. These three components provide most of the power dissipation inside the module. Other elements that also dissipate heat (damping diodes and resistors, capacitors, etc.) are cooled by the forced air flow generated by two fans at the rear of the module.

Так как рубашка 54А1 удерживается на потенциале земли, не возникает проблем изоляции от напряжения при прямом присоединении охлаждающего трубопровода к корпусу реактора. Это осуществляется путем запрессовки трубы в трапецеидальную канавку, вырезанную в наружной стороне корпуса, как показано позицией 54А3, и используя теплопроводящее соединение, способствующее хорошему тепловому контакту между охлаждающей трубой и корпусом.Since jacket 54A1 is held at ground potential, there is no problem of isolation from voltage when the cooling pipe is directly connected to the reactor vessel. This is done by pressing the pipe into the trapezoidal groove cut in the outside of the casing, as shown at 54A3, and using a thermally conductive joint that contributes to good thermal contact between the cooling pipe and the casing.

Охлаждение высоковольтных элементовCooling high voltage elements

Хотя переключатели IGBT "плавают" при высоком напряжении, они установлены на алюминиевом основании, электрически изолированном от переключателей алюминиевой плитой толщиной 1/16 дюйма. Алюминиевую опорную плиту, функционирующую в качестве теплоотвода и при потенциале земли, гораздо легче охладить, так как не требуется высоковольтная изоляция в охлаждающей схеме.Although IGBT switches “float” at high voltage, they are mounted on an aluminum base that is electrically isolated from the switches with an 1/16 inch thick aluminum plate. The aluminum base plate, which functions as a heat sink and with earth potential, is much easier to cool since high-voltage insulation is not required in the cooling circuit.

Чертеж водоохлаждаемой алюминиевой плиты представлен на фиг.7. В этом случае охлаждающая труба запрессована в канавку в алюминиевой основе, на которой установлены IGBT. Как и в случае с катушкой индуктивности 54а, используется теплопроводящее соединение для улучшения общего соединения между трубой и опорной плитой.A drawing of a water-cooled aluminum plate is shown in Fig.7. In this case, the cooling pipe is pressed into the groove in the aluminum base on which the IGBTs are mounted. As with the inductor 54a, a heat-conducting connection is used to improve the overall connection between the pipe and the base plate.

Последовательные диоды также "плавают" при высоком потенциале во время нормальной работы. В этом случае корпус диода, традиционно используемый в данной конструкции, не обеспечивает изоляции от высокого напряжения. Для ее обеспечения пакет диодов в виде "хоккейной шайбы" зажимается в сборке теплоотвода, которая затем устанавливается сверху на керамическом основании, а оно, в свою очередь, устанавливается на водоохлаждаемой алюминиевой опорной плите. Керамическое основание всего лишь имеет достаточную толщину для обеспечения необходимой электрической изоляции, но оно не настолько толстое, чтобы внести тепловой импеданс выше необходимого. В этой конструкции в качестве керамики используется оксид алюминия толщиной 1/16 дюйма, хотя можно также использовать и другие, более экзотические, материалы, например оксид бериллия, для дальнейшего снижения теплового импеданса между диодным соединением и охлаждающей водой.Series diodes also “float” at high potential during normal operation. In this case, the diode case, traditionally used in this design, does not provide isolation from high voltage. To ensure this, a package of diodes in the form of a “hockey puck” is clamped in the heat sink assembly, which is then mounted on top of a ceramic base, and it, in turn, is mounted on a water-cooled aluminum base plate. The ceramic base only has a sufficient thickness to provide the necessary electrical insulation, but it is not so thick as to introduce a thermal impedance higher than necessary. 1/16 inch thick alumina is used as ceramic in this design, although other, more exotic, materials such as beryllium oxide can also be used to further reduce the thermal impedance between the diode compound and cooling water.

Во втором варианте водоохлаждаемого коммутатора используется одна сборка с холодной плитой, которая присоединена к основанию шасси для IGBT и диодов. Холодная плита может быть изготовлена путем пайки твердым припоем одной цельной никелевой трубы к двум алюминиевым "верхней" и "нижней" плитам. Как описывалось выше, IGBT и диоды выполнены с возможностью передачи своего тепла к холодной плите за счет использования упомянутых выше керамических дисков, расположенных под сборкой. В предпочтительном варианте изобретения метод охлаждения холодной плитой также используется для охлаждения IGBT и диодов в резонансном зарядном устройстве. Также используются теплопроводные стержни или тепловая труба для передачи тепла снаружи корпуса к плите шасси.The second version of the water-cooled switch uses one assembly with a cold plate, which is attached to the base of the chassis for IGBT and diodes. A cold plate can be made by brazing one solid nickel pipe to two aluminum "upper" and "lower" plates. As described above, the IGBTs and diodes are configured to transfer their heat to the cold plate by using the above-mentioned ceramic disks located under the assembly. In a preferred embodiment of the invention, a cold plate cooling method is also used to cool IGBTs and diodes in a resonant charger. Thermally conductive rods or a heat pipe are also used to transfer heat from the outside of the chassis to the chassis plate.

Подробное описание головки сжатияDetailed description of the compression head

Водоохлаждаемая головка сжатия имеет конструкцию, подобную в части электрической схемы известному из уровня техники охлаждаемому воздухом варианту (используется такой же вид керамических конденсаторов и аналогичный материал в конструкциях реактора). Основные отличия в этом случае заключаются в том, что модуль должен работать при более высоких частотах и поэтому с более высокой средней мощностью. В случае модуля головки сжатия большая часть тепла рассеивается внутри модифицированной насыщаемой катушки индуктивности 64А. Охлаждение этой части не является единственной проблемой, так как весь корпус функционирует с короткими импульсами очень высокого напряжения. Решение этой проблемы показано на фиг.12, 12А и 12В для индуктивной развязки корпуса от потенциала земли. Эта индуктивность обеспечивается путем оборачивания охлаждающей трубы вокруг двух цилиндрических форм, которые содержат ферритовый магнитный сердечник. Как входная, так и выходная линии охлаждения обмотаны вокруг цилиндрических частей ферритового сердечника, образованного из двух цилиндрических частей и двух ферритовых блоков, как показано на фиг.12, 12А и 12В.The water-cooled compression head has a design similar in part to the circuitry known to the prior art air-cooled version (uses the same type of ceramic capacitors and similar material in the reactor structures). The main differences in this case are that the module must operate at higher frequencies and therefore with a higher average power. In the case of the compression head module, most of the heat is dissipated inside the modified saturable inductor 64A. The cooling of this part is not the only problem, since the entire body operates with short pulses of very high voltage. A solution to this problem is shown in FIGS. 12, 12A and 12B for inductively decoupling the case from ground potential. This inductance is provided by wrapping the cooling pipe around two cylindrical shapes that contain a ferrite magnetic core. Both the inlet and outlet cooling lines are wound around the cylindrical parts of the ferrite core formed of two cylindrical parts and two ferrite blocks, as shown in FIGS. 12, 12A and 12B.

Ферритовые элементы выполнены из материала CN-20, выпускаемого компанией Ceramic Magnetics Inc., Ферфилд, Нью Джерси. Одна часть медной трубы (диаметром 0,187 дюйма) посажена прессовой посадкой и намотана на обмоточную форму вокруг корпуса 64А1 катушки индуктивности 64А и вокруг второй обмоточной формы. На концах оставлена достаточная длина, позволяющая проходить через фитинги в крышке головки сжатия, выполненной из листового металла, таким образом, что не существует никаких соединений охлаждающей трубы внутри шасси.Ferrite elements are made of CN-20 material manufactured by Ceramic Magnetics Inc., Ferfield, New Jersey. One part of the copper pipe (0.187 inch in diameter) is press fit and wound around a winding shape around body 64A1 of inductor 64A and around a second winding shape. Sufficient length is left at the ends allowing it to pass through fittings in the cover of the compression head made of sheet metal, so that there are no cooling pipe connections inside the chassis.

Катушка индуктивности 64А содержит трапецеидальную канавку, как показано позицией 64А2, подобную той, которая используется в водоохлаждаемом корпусе первой ступени реактора коммутатора. Этот корпус практически такой же, как предыдущие охлаждаемые воздухом варианты реализации за исключением трапециидальной канавки. Медная водоохлаждаемая трубка посажена прессовой посадкой в эту канавку для получения хорошего теплового соединения между корпусом и водоохлаждаемой трубкой. Для минимизации теплового импеданса также добавлено теплопроводящее соединение.The inductor 64A comprises a trapezoidal groove, as shown at 64A2, similar to that used in the water-cooled housing of the first stage of the switch reactor. This case is almost the same as previous air-cooled versions except for the trapezoidal groove. A copper water-cooled tube is press-fit into this groove to obtain a good thermal connection between the body and the water-cooled tube. A heat-conducting compound is also added to minimize thermal impedance.

Электрическая схема катушки индуктивности 64А слегка изменена по сравнению с 64, показанной на фиг.9А и 9В. Катушка индуктивности 64А образует всего две петли (вместо пяти) вокруг магнитного сердечника 64А3, который состоит из четырех витков ленты (вместо трех).The electrical circuit of the inductor 64A is slightly changed compared to 64 shown in FIGS. 9A and 9B. The inductor 64A forms only two loops (instead of five) around the magnetic core 64A3, which consists of four turns of tape (instead of three).

В результате этого водоохлаждаемого тюбинга от выходного потенциала к земле цепь тока смещения в данном случае несколько иная. Как и ранее, ток смещения подается преобразователем постоянного тока в коммутатор по кабелю в головке сжатия. Ток проходит через "положительную" катушку индуктивности смещения LB2 и соединяется с узлом напряжения Ср-1. Затем ток разделяется, и одна часть возвращается в коммутатор по высоковольтному кабелю (проходя через вторичную обмотку трансформатора в землю и обратно в преобразователь постоянного тока). Другая часть проходит через реактор Lp-1 головки сжатия (для смещения магнитного переключателя) и затем через "отрицательную" катушку индуктивности смещения LB3 водоохлаждаемой трубы обратно к земле и в преобразователь постоянного тока. Уравновесив сопротивление в каждой ветви, конструктор сможет обеспечить наличие достаточного тока как для реактора головки сжатия, так и для трансформатора коммутатора.As a result of this water-cooled tubing from the output potential to the ground, the bias current circuit in this case is somewhat different. As before, the bias current is supplied by the DC / DC converter to the switch via a cable in the compression head. The current passes through the "positive" bias inductor L B2 and is connected to the voltage node Ср-1. Then the current is separated, and one part is returned to the switch via a high-voltage cable (passing through the secondary winding of the transformer to the ground and back to the DC-DC converter). The other part passes through the reactor Lp-1 of the compression head (to bias the magnetic switch) and then through the "negative" bias inductor L B3 of the water-cooled pipe back to earth and to the DC / DC converter. By balancing the resistance in each branch, the designer will be able to ensure that there is sufficient current for both the compression head reactor and the switch transformer.

"Положительная" катушка индуктивности смещения LB2 выполнена аналогично "отрицательной" катушке индуктивности смещения LB2. В этом случае используются такие же ферритовые стержни и блоки в качестве магнитного сердечника. Однако используются две пластиковые распорки толщиной 0,125 дюйма для создания воздушного зазора в магнитной схеме, чтобы сердечники не насыщались постоянным током. Вместо обмотки катушки индуктивности с водоохлаждаемым тюбингом вокруг форм намотана тефлоновая проволока 18AWG.A "positive" bias inductor L B2 is similar to a "negative" bias inductor L B2 . In this case, the same ferrite rods and blocks are used as a magnetic core. However, two 0.125-inch-thick plastic spacers are used to create an air gap in the magnetic circuit so that the cores are not saturated with direct current. Instead of winding an inductor with water-cooled tubing, 18AWG Teflon wire is wound around the molds.

Быстрые соединенияQuick connections

В этом предпочтительном варианте реализации изобретения в трех модулях импульсных источников питания используются реактивные сопряженные электрические соединения, так что все электрические соединения с частями лазерной системы осуществляются просто путем скользящей установки модуля на место в корпусе лазера. Эти модули включают в себя модуль распределения переменного тока, модуль источника питания и модуль резонансной зарядки. В каждом случае штепсель на модуле сопрягается с ответной частью на обратной стороне корпуса. В каждом случае два приблизительно 3-х дюймовых конусных штифта на модуле направляют модуль в его точное положение, чтобы электрические соединители правильно сопрягались. Реактивные сопряженные соединители, такие как модель АМР №194242-1, выпускаются серийно компанией АМР, Инк, Харрисбург, Пенсильвания. В данном варианте соединители предназначены для различных схем питания, например 208 вольт переменного тока, 400 вольт переменного тока, 1000 вольт постоянного тока (выход источника питания и вход резонансных зарядов) и нескольких сигнальных напряжений. Эти реактивные сопряженные соединения позволяют извлекать модули для обслуживания и заменять их в течение нескольких секунд или минут. В данном варианте реактивные сопряженные соединения не используются для модуля коммутатора, выходное напряжение которого находится в диапазоне 20-30000 вольт. Вместо этого используется обычный высоковольтный соединитель.In this preferred embodiment of the invention, the three modules of switching power supplies use reactive conjugated electrical connections, so that all electrical connections to parts of the laser system are made simply by sliding the module in place in the laser housing. These modules include an AC distribution module, a power supply module, and a resonant charging module. In each case, the plug on the module mates with the counterpart on the back of the case. In each case, two approximately 3-inch taper pins on the module guide the module to its exact position so that the electrical connectors fit correctly. Reactive mating connectors, such as the AMP Model No. 194242-1, are commercially available from AMP, Inc., Harrisburg, PA. In this embodiment, the connectors are designed for various power circuits, for example, 208 volts of alternating current, 400 volts of alternating current, 1000 volts of direct current (output of the power source and input of resonant charges) and several signal voltages. These reactive mates allow you to remove the modules for maintenance and replace them within seconds or minutes. In this embodiment, reactive coupled connections are not used for the switch module, the output voltage of which is in the range of 20-30000 volts. Instead, a conventional high voltage connector is used.

Разрядные элементыBit elements

На фиг.13 и 13А(1) показаны детали усовершенствованной разрядной конфигурации, используемой в предпочтительных вариантах настоящего изобретения. Эта конфигурация включает в себя конфигурацию электрода, которую авторы назвали лопастно-диэлектрический электрод. В этой конструкции анод 540 содержит электрод 542 в виде тупоконечной лопатки с диэлектрическими распорками 544, установленными на обеих сторонах анода, как показано на чертеже, для улучшения прохождения потока газа в разрядной области. Распорки присоединены к опорной балке 546 анода винтами на каждом конце распорок под областью разряда. Эти винты допускают скольжение при тепловом расширении между распорками и балкой. Анод имеет длину 26,4 дюйма и высоту 0,439 дюйма. Его ширина 0,284 дюйма внизу и 0,141 дюйма вверху. Он присоединен к опорной балке 546 формирующего поток анода винтами через гнезда, которые допускают дифференциальное тепловое расширение электрода из его центрального положения. Анод состоит из сплава на основе меди, предпочтительно С36000, С95400 или С19400. Катод 541 имеет форму поперечного сечения, показанную на фиг.14. Предпочтительно в качестве материала катода используется С36000. Дополнительные детали этой лопастно-диэлектрической конфигурации описаны в заявке на патент США №09/768753, упоминаемой здесь в качестве ссылки. Обратный путь тока 548 в этой конфигурации состоит из части в форме китового уса с 27 ребрами, равномерно разнесенными по длине электрода 542, поперечное сечение которого показано на фиг.13А(1). Как отмечалось выше, обратный путь тока выполнен из листового металла, а ребра в виде китового уса (каждое с размерами поперечного сечения около 0,15×0,09 дюйма) изогнуты так, что длинное измерение каждого ребра расположено в направлении потока тока.13 and 13A (1) show details of an improved bit configuration used in preferred embodiments of the present invention. This configuration includes the configuration of the electrode, which the authors called a blade-dielectric electrode. In this design, the anode 540 contains an electrode 542 in the form of a blunt-ended blade with dielectric spacers 544 mounted on both sides of the anode, as shown in the drawing, to improve the passage of gas flow in the discharge region. The spacers are attached to the support beam 546 of the anode with screws at each end of the spacers under the discharge region. These screws allow thermal expansion between the spacers and the beam. The anode has a length of 26.4 inches and a height of 0.439 inches. Its width is 0.284 inches at the bottom and 0.141 inches at the top. It is connected to the support beam 546 by forming anode flow with screws through sockets that allow differential thermal expansion of the electrode from its central position. The anode consists of an alloy based on copper, preferably C36000, C95400 or C19400. The cathode 541 has the cross-sectional shape shown in FIG. Preferably, C36000 is used as the cathode material. Additional details of this blade-dielectric configuration are described in US patent application No. 09/768753, incorporated herein by reference. The current return path 548 in this configuration consists of a whalebone part with 27 ribs evenly spaced along the length of the electrode 542, the cross section of which is shown in FIG. 13A (1). As noted above, the current return path is made of sheet metal, and the fins in the form of a whalebone (each with a cross-sectional size of about 0.15 × 0.09 inches) are bent so that a long dimension of each edge is located in the direction of the current flow.

Альтернативная конструкция диэлектрической распорки для анода, предназначенная для дальнейшего улучшения потока, показана на фиг.13А2. В этом случае распорки более точно сопрягаются с опорной балкой формирующего поток анода для обеспечения лучшего прохождения потока газа. Авторы назвали эту конструкцию лопастно-диэлектрическим анодом "с быстрым возвращением".An alternative dielectric spacer structure for the anode, designed to further improve flow, is shown in FIG. 13A2. In this case, the spacers more accurately mate with the support beam forming the flow of the anode to ensure better passage of the gas stream. The authors called this design a "quick return" blade-dielectric anode.

Альтернативная импульсная схема питанияAlternative switching power supply

Вторая предпочтительная импульсная схема питания показана на фиг.5С1, 5С2 и 5С3. Эта схема подобна описанной выше, но в ней используется источник питания с более высоким напряжением для зарядки Со до более высокого значения. Как и в описанных выше вариантах, высоковольтный импульсный источник питания, работающий от промышленной мощности 230 или 460 вольт переменного тока, представляет собой источник питания для быстро заряжающего резонансного зарядного устройства, описанного выше, и предназначен для точной зарядки двух 2,27 мФ с частотой 4000-6000 Гц до напряжений в интервале 1100-2250 В. Электрические элементы в коммутаторе и головке сжатия для задающего генератора по возможности идентичны соответствующим элементам в усилителе мощности. Это сделано для того, чтобы сохранять по возможности одинаковые временные характеристики в двух схемах. Переключатели 46 представляют собой расположенные параллельно группы двух IGBT переключателей, каждый из которых рассчитан на 3300 В. Батареи 42 конденсаторов С0 состоят из 128 конденсаторов на 0,068 мФ, 1600 В, расположенных в 64 параллельных ветвях для обеспечения батареи Со на 2,17 мФ. Батареи 52 конденсаторов C1 состоят из 136 конденсаторов по 0,068 мФ, 1600 В, расположенных в 68 параллельных ветвях, для обеспечения емкости батареи 2,33 мФ. Батареи конденсаторов Cp-1 и Ср такие же, как были описаны выше со ссылкой на фиг.5А. 54 насыщаемые катушки индуктивности представляют собой одновитковые катушки индуктивности, обеспечивающие насыщенную индуктивность около 3,3 нГ с пятью сердечниками из сплава 50%-50% Ni-Fe толщиной 0,5 дюйма с НД 4,9 дюйма и ВД 3,8 дюйма. 64 насыщаемые катушки индуктивности представляют собой двухвитковые катушки индуктивности, обеспечивающие насыщенную индуктивность около 38 нГ, каждая из которых состоит из 5 сердечников толщиной 0,5 дюйма из сплава 80%-20% Ni-Fe с НД 5 дюймов и ВД 2,28 дюйма. Пусковые схемы предусмотрены для замыкания IGBT 46 с точностью расчета времени две наносекунды. Задающий генератор обычно запускается на 40 нс раньше запуска IGBT 46 для усилителя мощности. Однако точный расчет времени предпочтительно определяется сигналами обратной связи от датчиков, которые измеряют время выхода из задающего генератора и разряда в усилителе мощности.A second preferred switching power supply circuit is shown in FIGS. 5C1, 5C2 and 5C3. This circuit is similar to that described above, but it uses a higher voltage power supply to charge C ° to a higher value. As in the options described above, a high-voltage switching power supply operating from an industrial power of 230 or 460 volts AC is a power source for the fast-charging resonant charger described above, and is designed to accurately charge two 2.27 mF with a frequency of 4000 -6000 Hz to voltages in the range 1100-2250 V. The electric elements in the switch and the compression head for the master oscillator are, as far as possible, identical to the corresponding elements in the power amplifier. This is done in order to maintain the same temporal characteristics as possible in two circuits. Switches 46 are parallel groups of two IGBT switches, each rated at 3300 V. The batteries of 42 C 0 capacitors consist of 128 capacitors at 0.068 mF, 1600 V located in 64 parallel branches to provide a 2.17 mF Co battery. Batteries 52 of capacitors C 1 consist of 136 capacitors of 0.068 mF, 1600 V located in 68 parallel branches, to ensure a battery capacity of 2.33 mF. The capacitor banks C p-1 and C p are the same as described above with reference to FIG. 5A. 54 saturable inductors are single-coil inductors providing a saturated inductance of about 3.3 nG with five cores made of 50% -50% Ni-Fe alloy 0.5-inch thick with 4.9-inch ID and 3.8-inch ID. 64 saturable inductors are double-coil inductors providing a saturated inductance of about 38 nG, each of which consists of 5 0.5-inch-thick cores made from an 80% -20% Ni-Fe alloy with a 5-inch diameter and 2.28-inch high-pressure impellers. Trigger circuits are provided for closing the IGBT 46 with two nanosecond timing accuracy. The master oscillator typically starts 40 ns before the IGBT 46 starts for the power amplifier. However, the accurate timing is preferably determined by feedback signals from sensors that measure the time it takes to exit the master oscillator and discharge in the power amplifier.

Длина импульсаImpulse length

Длина выходного импульса, измеренная в экспериментах, проведенными авторами изобретения на этих F2 лазерах, составляет около 12 нс и в некоторой степени зависит от относительного времени двух разрядов. Большая длина импульса (при прочих равных условиях) может увеличить срок службы оптических элементов литографического оборудования.The length of the output pulse measured in the experiments conducted by the inventors on these F 2 lasers is about 12 ns and to some extent depends on the relative time of the two discharges. A large pulse length (ceteris paribus) can increase the service life of the optical elements of lithographic equipment.

Авторы определили несколько методов увеличения длины импульса. Как отмечалось выше, можно оптимизировать относительное время между разрядами для длины импульса. Импульсные схемы питания ЗГ и УМ можно оптимизировать для обеспечения более длинных импульсов, используя методы, которые описаны в заявке на патент США №09/451995, упоминаемой здесь в качестве ссылки. Система оптического умножителя импульса, как описанная в патенте США 6067311, упоминаемом здесь в качестве ссылки, может быть добавлена после УМ для снижения интенсивности отдельных импульсов. Предпочтительный блок умножителя импульса (также называемый расширитель импульса) будет описан в следующем разделе. Этот умножитель импульса может быть частью пути прохождения пучка до линзовых элементов литографического устройства. Камера может быть выполнена более протяженной, и электроды можно выполнить с возможностью выдачи разрядов бегущей волны, предназначенных для получения большей длины импульса.The authors identified several methods for increasing the pulse length. As noted above, the relative time between discharges can be optimized for the pulse length. The pulse power supply circuits of ZG and UM can be optimized to provide longer pulses using the methods described in US patent application No. 09/451995, referred to here by reference. An optical pulse multiplier system, as described in US Pat. No. 6,067,311, incorporated herein by reference, may be added after the CM to reduce the intensity of individual pulses. A preferred pulse multiplier unit (also called a pulse expander) will be described in the next section. This pulse multiplier can be part of the beam path to the lens elements of the lithographic device. The camera can be made more extended, and the electrodes can be made with the possibility of issuing discharges of the traveling wave, designed to obtain a longer pulse length.

Блок умножения импульсаPulse Multiplier

Предпочтительный блок умножения импульса показан на фиг.22А. Пучок света 20 из лазера 50 ударяет по расщепителю 22 пучка. Расщепитель имеет отражающую способность около 40%. Около 40% света отражается как первая часть выходного пучка 30. Остальная часть входящего пучка передается через расщепитель 22 как пучок 24. Этот пучок отражается обратно под очень малым углом зеркалом 26, которое является сферическим зеркалом с фокусным расстоянием, равным расстоянию от расщепителя 22 пучка до зеркала. Итак, пучок фокусируется в точке 27 возле расщепителя 22 пучка, слегка не попадая на него. Этот пучок распространяется дальше и теперь отражается зеркалом 28, которое также является сферическим зеркалом с фокусным расстоянием, равным расстоянию от этого зеркала до точки 27. Зеркало 28 отражает пучок обратно под малым углом и также коллимирует отраженный пучок. Этот отраженный пучок 32 распространяется вправо и отражается зеркалом 29 к расщепителю 22 пучка, где около 60% пучка передается через расщепитель 22 пучка, чтобы объединиться и стать второй частью выходного пучка 30. Часть (около 40%) пучка 34 отражается расщепителем 22 пучка в направлении пучка 24 для повторения движения пучка 32. В результате короткий входной импульс делится на несколько частей, так что общая продолжительность пучка увеличивается, а его пиковая интенсивность уменьшается. Зеркала 26 и 28 формируют систему передачи, которая воспроизводит части исходящего пучка друг на друге. Благодаря этому воспроизведению каждая часть выходного пучка по существу одинакова. (Если бы зеркала 26 и 28 были плоскими, расходимость пучка распространяла бы пучок при каждом последующем повторении, так что размер пучка был бы разным для каждого повторения). Общая длина оптического пути от расщепителя 22 пучка до зеркала 26, зеркала 28, зеркала 27 и, наконец, до расщепителя 22 пучка определяет временную задержку между повторениями. На фиг.22 В1 показан профиль типичного импульса, сформированного ArF лазером. (Эти результаты можно применить для F2 лазера за исключением того, что неумноженный импульс 12 F0 лазера составляет около 12 нс вместо 18 нс для ArF лазера). На фиг.22В2 показан смоделированный выходной профиль подобного импульса ArF лазера после его расширения в расширителе импульса, сконфигурированном в соответствии с фиг.6. В этом примере Tis импульса была увеличена от 18,16 нс до 46,78 нс. (Tis импульса - это мера длительности, используемая для описания лазерных импульсов, означающая квадрат целого числа длительности импульса).A preferred pulse multiplier is shown in FIG. 22A. A beam of light 20 from a laser 50 hits a beam splitter 22. The splitter has a reflectivity of about 40%. About 40% of the light is reflected as the first part of the output beam 30. The rest of the incoming beam is transmitted through the splitter 22 as a beam 24. This beam is reflected back at a very small angle by a mirror 26, which is a spherical mirror with a focal length equal to the distance from the beam splitter 22 to mirrors. So, the beam is focused at a point 27 near the beam splitter 22, slightly not falling on it. This beam propagates further and is now reflected by mirror 28, which is also a spherical mirror with a focal length equal to the distance from this mirror to point 27. Mirror 28 reflects the beam back at a small angle and also collimates the reflected beam. This reflected beam 32 propagates to the right and is reflected by the mirror 29 to the beam splitter 22, where about 60% of the beam is transmitted through the beam splitter 22 to combine and become the second part of the output beam 30. Part (about 40%) of the beam 34 is reflected by the beam splitter 22 in the direction beam 24 to repeat the movement of the beam 32. As a result, the short input pulse is divided into several parts, so that the total duration of the beam increases, and its peak intensity decreases. Mirrors 26 and 28 form a transmission system that reproduces parts of the outgoing beam on top of each other. Due to this reproduction, each part of the output beam is essentially the same. (If mirrors 26 and 28 were flat, the beam divergence would propagate the beam at each subsequent repetition, so that the size of the beam would be different for each repetition). The total length of the optical path from the beam splitter 22 to the mirror 26, mirror 28, mirror 27, and finally to the beam splitter 22 determines the time delay between repetitions. 22 B1 shows a profile of a typical pulse generated by an ArF laser. (These results can be applied to an F 2 laser, except that the non-multiplied laser pulse 12 F 0 is about 12 ns instead of 18 ns for an ArF laser). FIG. 22B2 shows a simulated output profile of such an ArF laser pulse after being expanded in a pulse expander configured in accordance with FIG. 6. In this example, the T is pulse was increased from 18.16 ns to 46.78 ns. (T is the pulse duration is a measure of the duration used to describe laser pulses, meaning the square of an integer number of pulse durations).

На фиг.22С показана компоновка, подобная компоновке на фиг.22А, но с дополнительным путем задержки. В этом случае первый расщепитель 22А пучка выполнен с возможностью отражения 25 процентов, а второй расщепитель 22В пучка выполнен с возможностью отражения 40 процентов. Форма пучка, полученная в результате компьютерного моделирования, показана на фиг.22D. Tis для этого растянутого импульса составляет около 73,2 нс. В варианте на фиг.22С части пучка, передаваемые через расщепитель 22В, совершают переворот ориентации, когда они возвращаются и объединяются в выходной пучок 30, что вызывает значительное уменьшение пространственной когерентности пучка.On figs shows a layout similar to the layout in figa, but with an additional delay path. In this case, the first beam splitter 22A is configured to reflect 25 percent, and the second beam splitter 22B is configured to reflect 40 percent. The beam shape obtained by computer simulation is shown in FIG. 22D. T is for this extended pulse is about 73.2 ns. In the embodiment of FIG. 22C, the parts of the beam transmitted through the splitter 22B rotate the orientation when they return and combine into the output beam 30, which causes a significant decrease in the spatial coherence of the beam.

Блок расширения импульса можно установить сзади вертикального оптического стола 11, как предлагалось выше, или на верху стола или даже внутри него.The pulse extension unit can be mounted behind the vertical optical table 11, as suggested above, either on top of the table or even inside it.

Управление энергией импульса и дозыPulse and dose energy management

Управление энергией импульса и энергией дозы предпочтительно осуществляется с помощью системы управления с обратной связью и алгоритма, например, описанного выше. Монитор энергии импульса может находиться на лазере как можно ближе к пластине в литографическом устройстве. При использовании этого метода выбирают зарядные напряжения для получения требуемой энергии импульса. В описанном выше предпочтительном варианте УМ и ЗГ получают одинаковое зарядное напряжение, так как СО заряжаются параллельно.The control of the pulse energy and the dose energy is preferably carried out using a feedback control system and an algorithm, for example, described above. The pulse energy monitor can be located on the laser as close as possible to the plate in the lithographic device. Using this method, charging voltages are selected to obtain the desired pulse energy. In the preferred embodiment described above, the AM and MH receive the same charging voltage, since the COs are charged in parallel.

Как отмечалось выше, авторы обнаружили, что этот метод работает очень хорошо и значительно минимизирует проблемы колебания времени. Однако он не снижает их до такой степени, чтобы оператор лазера мог управлять ЗГ независимо от УМ. Тем не менее существует ряд рабочих параметров ЗГ и УМ, которые можно контролировать отдельно, для оптимизирования работы каждого блока. Эти другие параметры включают в себя давление лазерного газа, концентрацию F2 и температуру лазерного газа. Предпочтительно, чтобы управление этими параметрами было независимым в каждой из двух камер и их регулировка осуществлялась в устройстве, управляемом процессором на основании обратной связи.As noted above, the authors found that this method works very well and significantly minimizes the problems of time fluctuations. However, it does not reduce them to such an extent that the laser operator can control the ZG independently of the CM. Nevertheless, there are a number of operational parameters of the ZG and UM, which can be controlled separately, to optimize the operation of each unit. These other parameters include laser gas pressure, F 2 concentration, and laser gas temperature. Preferably, the control of these parameters is independent in each of the two cameras and their adjustment is carried out in a device controlled by the processor based on feedback.

Дополнительное улучшение оптического качестваFurther improvement in optical quality

В настоящем изобретении предложена лазерная система, позволяющая получить гораздо более высокую энергию импульса и выходную мощность, чем известные из уровня техники однокамерные газоразрядные лазеры с высокой частотой следования. В этой системе задающий генератор в значительной степени определяет длину волны и ширину полосы, а усилитель мощности в основном регулирует энергию импульса. Энергия импульса, необходимая для эффективной затравки усилителя мощности, может составлять всего долю мДж. Так как лазер типа задающий генератор может легко генерировать импульсы 5 мДж, у него есть неиспользуемая энергия. Эта дополнительная энергия импульса дает возможность использовать специальные методы для улучшения качества пучка, которые не являются особо эффективными с точки зрения энергии.The present invention provides a laser system, which allows to obtain a much higher pulse energy and output power than known from the prior art single chamber gas discharge lasers with a high repetition rate. In this system, the master oscillator determines to a large extent the wavelength and bandwidth, and the power amplifier mainly controls the pulse energy. The pulse energy needed to effectively seed the power amplifier can be as small as a fraction of mJ. Since a master-type laser can easily generate 5 mJ pulses, it has unused energy. This additional pulse energy makes it possible to use special methods to improve the quality of the beam, which are not particularly effective in terms of energy.

Эти методы включают в себя:These methods include:

- Обрезку импульса, описанную в патенте США №5852621, упоминаемом здесь в качестве ссылки.- The pulse trim described in US patent No. 5852621, referred to here by reference.

Энергию импульса контролируют, импульс задерживают и часть задержанного импульса обрезают с помощью очень быстрого оптического переключателя, такого как ячейка Поккельса.The energy of the pulse is controlled, the pulse is delayed, and part of the delayed pulse is cut off using a very fast optical switch, such as a Pockels cell.

- Использование модуля сужения линии с очень большим расширением пучка и малыми апертурами, как будет описано дальше в настоящей заявке.- Use of a line narrowing module with very large beam expansion and small apertures, as will be described later in this application.

- Волновую технологию- wave technology

В задающий генератор или после него можно добавить внутрирезонаторную коррекцию волнового фронта. Для этого можно использовать дифракционную решетку с одним или несколькими изгибами, как описано в заявке на патент США №09/703317, упоминаемой здесь в качестве ссылки; статическую коррекцию волнового фронта деформируемым зеркалом, например неплоской зеркальной гранью призмы, выполненной с возможностью коррекции известного искажения волнового фронта.Intraresonator wavefront correction can be added to or after the master oscillator. To do this, you can use a diffraction grating with one or more bends, as described in application for US patent No. 09/703317, referred to here by reference; static correction of the wavefront by a deformable mirror, for example, a non-planar mirror facet of a prism, made with the possibility of correction of known wavefront distortion.

- Фильтрацию пучка- beam filtering

Для уменьшения ширины полосы можно добавить фильтры для пучка, такие как пространственный фильтр, описанный в заявке на патент США №09/309478, упоминаемой здесь в качестве ссылки, и обозначенный позицией 11 на фиг.23. Фильтр для пучка может находиться внутри резонатора ЗГ или между ЗГ и УМ. Он может быть также установлен после УМ. Предпочтительным пространственным фильтром, который не требует распространения пучка через фокус, является общий внутренний пространственный фильтр, который описан в следующем разделе.To reduce the bandwidth, you can add filters for the beam, such as the spatial filter described in application for US patent No. 09/309478, referred to here by reference, and indicated by 11 in Fig.23. The filter for the beam can be located inside the cavity of the ЗГ or between the ЗГ and the PA. It can also be installed after UM. A preferred spatial filter that does not require beam propagation through the focus is a common internal spatial filter, which is described in the next section.

- Управление когерентностью- Coherence Management

Когерентность лазерного пучка может представлять проблему для производителей интегральных схем. Газоразрядные лазеры обычно генерируют лазерный пучок, имеющий низкую когерентность. Однако поскольку ширина полосы делается очень узкой, это может повысить когерентность выходного пучка. По этой причине может быть предпочтительна некоторая вынужденная пространственная некогерентность. Предпочтительно оптические элементы для уменьшения когерентности вводят либо в резонатор УМ, либо между ЗГ и УМ. Известно несколько оптических элементов для уменьшения когерентности, например подвижные фазовые пластины или акустико-оптические устройства.Laser beam coherence can be a problem for integrated circuit manufacturers. Gas discharge lasers typically generate a laser beam having low coherence. However, since the bandwidth is made very narrow, this can increase the coherence of the output beam. For this reason, some forced spatial incoherence may be preferable. Preferably, optical elements are introduced to reduce the coherence either into the resonator of the MIND or between the MG and the AM. Several optical elements are known to reduce coherence, for example, movable phase plates or acoustic-optical devices.

- Диафрагмирование- Aperture

Качество затравочного пучка можно также улучшить за счет более узкого диафрагмирования пучка.The quality of the seed beam can also be improved by narrowing the beam aperture.

Общий внутренний отражающий пространственный фильтрCommon internal reflective spatial filter

Пространственная фильтрация эффективна при уменьшении интегрированных 95 процентов ширины полосы. Однако все методы прямой пространственной фильтрации, предлагавшиеся ранее, требовали по меньшей мере концентрации пучка и в большинстве случаев действительного фокусирования пучка. Кроме того, все известные конструкции требуют использования множества оптических элементов. Простой компактный пространственный фильтр, который не требует фокусированного пучка, было бы легче приспособить для установки внутри лазерного резонатора, если требуется пространственная фильтрация.Spatial filtering is effective in reducing integrated 95 percent bandwidth. However, all the methods of direct spatial filtration proposed earlier required at least the concentration of the beam and, in most cases, the actual focusing of the beam. In addition, all known designs require the use of multiple optical elements. A simple compact spatial filter that does not require a focused beam would be easier to fit for installation inside a laser resonator if spatial filtering is required.

Предпочтительный фильтр представляет собой одну призму длиной приблизительно 2 дюйма. Входная и выходная грани призмы параллельны друг другу и перпендикулярны по отношению к падающему пучку. Две другие грани параллельны друг другу, но ориентированы под углом, равным критическому углу относительно входной и выходной граней. При длине волны около 157 нм критический угол для CaF2 составляет 38,89 градусов. Единственное необходимое покрытие - это антиотражающее покрытие для нормального угла падения на входной и выходной гранях призмы.A preferred filter is a single prism approximately 2 inches long. The input and output faces of the prism are parallel to each other and perpendicular to the incident beam. The other two faces are parallel to each other, but oriented at an angle equal to the critical angle relative to the input and output faces. At a wavelength of about 157 nm, the critical angle for CaF 2 is 38.89 degrees. The only necessary coating is an antireflection coating for the normal incidence angle at the input and output faces of the prism.

Этот пространственный фильтр работает следующим образом. Пучок входит с нормальным углом падения на входную грань призмы. Затем пучок распространяется к грани призмы с критическим углом. Если бы пучок был коллимирован, все лучи падали бы на эту вторую грань под критическим углом. Однако, если пучок расходится или сходится, некоторые лучи будут падать на эту поверхность под углами больше или меньше критического угла. Все лучи, падающие на эту грань под критическим углом или больше, будут отражаться на 100%. Лучи, падающие на эту грань под углом меньше критического, будут отражаться со значениями меньше 100% и ослабляться. Все отраженные лучи будут падать на противоположную поверхность призмы под одинаковым углом и также будут ослабляться в одинаковой степени. В предложенной конструкции происходит всего шесть отражений для каждого прохода. Отражающая способность для p-поляризованного света под углом на 1 мрад меньше критического угла составляет около 71%. Следовательно, все лучи с углами падения, отличающимися от критического угла на 1 мрад или больше, будут передаваться на выходную грань с интенсивностью меньше 13% их первоначальной интенсивности.This spatial filter works as follows. The beam enters with a normal angle of incidence on the input face of the prism. Then the beam propagates to the edge of the prism with a critical angle. If the beam were collimated, all the rays would fall on this second face at a critical angle. However, if the beam diverges or converges, some rays will fall on this surface at angles greater than or less than the critical angle. All rays incident on this face at a critical angle or more will be reflected 100%. Rays incident on this face at an angle less than critical will be reflected with values less than 100% and weaken. All reflected rays will fall on the opposite surface of the prism at the same angle and will also be weakened to the same degree. In the proposed design, there are only six reflections for each passage. The reflectance for p-polarized light at an angle of 1 mrad less than the critical angle is about 71%. Consequently, all rays with incidence angles different from the critical angle by 1 mrad or more will be transmitted to the output face with an intensity of less than 13% of their initial intensity.

Однако один проход через этот фильтр будет всего лишь односторонним. Все лучи, которые падают под углами больше критического угла, отражаются на 100%. После выхода из призмы пространственного фильтра пучок упадет на зеркало. Внутри лазерного резонатора это зеркало может быть выходным ответвителем. После отражения от зеркала лучи снова войдут в призму пространственного фильтра, но с одним важным отличием.However, one pass through this filter will be only one-way. All rays that fall at angles greater than the critical angle are reflected 100%. After exiting the prism of the spatial filter, the beam will fall on the mirror. Inside the laser cavity, this mirror may be an output coupler. After reflection from the mirror, the rays will again enter the prism of the spatial filter, but with one important difference.

Все лучи, которые вышли из пространственного фильтра под углами больше критического, после отражения от зеркала будут обращенными. Теперь эти лучи войдут снова в призму со значениями меньше критического угла и будут ослабляться. Именно второй проход через призму изменяет передающую функцию призмы с одностороннего фильтра на истинный полосно-пропускающий фильтр.All rays that come out of the spatial filter at angles greater than critical will be turned after reflection from the mirror. Now these rays will again enter the prism with values less than the critical angle and will weaken. It is the second pass through the prism that changes the transmitting function of the prism from a one-way filter to a true band-pass filter.

На фиг.23В показана конструкция пространственного фильтра. Входная и выходная грани призмы имеют толщину 1/2 дюйма. Грани критического угла составляют около 2 дюймов. Ширина входного пучка равна 2,6 мм и представляет ширину пучка по короткой оси. Эта призма имеет высоту 1 дюйм в плоскости чертежа. Фигура изображает три группы лучей. Первая группа лучей является коллимированной и падает на поверхности под критическим углом. Это зеленые лучи. Вторая группа лучей падает на поверхность под углом меньше критического и обрывается на первом отражении. Это синие лучи. Эти лучи более заметны в увеличенном сечении. Они представляют собой лучи, которые ослабляются при первом проходе. Последняя группа лучей падает под углом больше критического. Эти лучи проходят весь первый проход, но обрываются на первом отражении второго прохода. Они представляют собой лучи, которые ослабляются на втором проходе.On figv shows the design of the spatial filter. The inlet and outlet faces of the prism are 1/2 inch thick. The edges of the critical angle are about 2 inches. The width of the input beam is 2.6 mm and represents the width of the beam along the short axis. This prism has a height of 1 inch in the plane of the drawing. The figure depicts three groups of rays. The first group of rays is collimated and falls on the surface at a critical angle. These are green rays. The second group of rays falls on the surface at an angle less than critical and breaks off at the first reflection. These are blue rays. These rays are more visible in an enlarged section. They are rays that are attenuated during the first pass. The last group of rays falls at an angle greater than critical. These rays pass the entire first pass, but break off at the first reflection of the second pass. They are rays that are attenuated in the second pass.

Телескоп между камерамиTelescope between cameras

В предпочтительных вариантах предусмотрен цилиндрический преломляющий телескоп между выходом задающего генератора и входом усилителя мощности. Он контролирует горизонтальный размер пучка, входящего в усилитель мощности. Этот телескоп также можно выполнить с использованием известных методов для контроля горизонтального расхождения.In preferred embodiments, a cylindrical refracting telescope is provided between the output of the master oscillator and the input of the power amplifier. It controls the horizontal size of the beam entering the power amplifier. This telescope can also be performed using known methods for controlling horizontal divergence.

МетрологияMetrology

В предпочтительных вариантах настоящего изобретения энергию каждого последовательного импульса контролируют с использованием обратной связи от быстродействующего фотодиодного монитора энергии. Во многих применениях контролирование длины волны и ширины полосы каждого последовательного импульса не предусмотрено, так как естественная длина волны и ширина полосы главной линии F2 относительно неизменные. Однако при необходимости можно контролировать длину волны и ширину полосы по существу так же, как в известных эксимерных лазерах, но на диапазоне длины волны 157 нм.In preferred embodiments of the present invention, the energy of each serial pulse is controlled using feedback from a high-speed photodiode energy monitor. In many applications, control of the wavelength and bandwidth of each successive pulse is not provided, since the natural wavelength and bandwidth of the main line F 2 are relatively constant. However, if necessary, it is possible to control the wavelength and bandwidth essentially the same as in the known excimer lasers, but at a wavelength range of 157 nm.

Предпочтительно на выходе задающего генератора, после усиления мощности и после усиления импульса должны быть предусмотрены мониторы мощности (p-ячейки). Предпочтительно p-ячейка должна быть также предусмотрена для контролирования любых обратных отражений в задающий генератор. Такие обратные отражения могут усиливаться в генераторе и повреждать оптические элементы задающего генератора. Сигнал обратного отражения от монитора обратных отражений используется для отключения лазера, если превышен опасный порог. Также система должна быть выполнена с возможностью исключения мерцания на пути прохождения луча, которое могло бы вызвать любое значительное обратное отражение.Preferably, at the output of the master oscillator, after power amplification and after amplification of the pulse, power monitors (p-cells) should be provided. Preferably, a p-cell should also be provided to control any back reflections to the master oscillator. Such back reflections can be amplified in the generator and damage the optical elements of the master oscillator. The back reflection signal from the back reflection monitor is used to turn off the laser if a hazardous threshold is exceeded. Also, the system should be made with the possibility of eliminating flicker in the path of the beam, which could cause any significant back reflection.

Далее будут описаны измерение параметров пучка и управление этим лазером. Волномер, используемый в предпочтительном варианте, подобен волномеру, описанному в патенте США №5978394, и часть приведенного ниже описания взята из этого патента. При длине волны около 157 нм элементы для метрологии длины волны и ширины полосы подвергаются воздействию излучения, поэтому авторы рекомендуют, чтобы эти измерения осуществлялись периодически, а не на каждом импульсе. Например, длину волны и ширину полосы можно контролировать для каждых 30 импульсов через каждые 10 минут. При такой частоте метрологические элементы в F2 лазерах должны иметь срок службы, по меньшей мере, сопоставимый со сроком службы в KrF и ArF лазерах. С этой целью следует предусмотреть затвор для волномера, для блокировки доступа пучка к элементам для метрологии длины волны и ширины полосы.Next, measurement of the beam parameters and control of this laser will be described. The wavemeter used in the preferred embodiment is similar to the wavemeter described in US patent No. 5978394, and part of the description below is taken from this patent. At a wavelength of about 157 nm, elements for metrology of the wavelength and bandwidth are exposed to radiation, therefore, the authors recommend that these measurements be carried out periodically, and not at each pulse. For example, the wavelength and bandwidth can be controlled for every 30 pulses every 10 minutes. At this frequency, the metrological elements in F 2 lasers should have a service life of at least comparable to the service life of KrF and ArF lasers. For this purpose, a shutter should be provided for the wave meter, to block the access of the beam to the elements for metrology of the wavelength and bandwidth.

Оптическое оборудование в этих узлах измеряет энергию импульса, длину волны и ширину полосы. Эти измерения используются со схемами обратной связи для сохранения энергии импульса и длины волны в заданных пределах.The optical equipment in these nodes measures the pulse energy, wavelength and bandwidth. These measurements are used with feedback circuits to preserve the pulse energy and wavelength within specified limits.

Небольшая часть лазерного пучка отражается к детектору энергии, который содержит очень быстродействующий фотодиод, способный измерять энергию отдельных импульсов, возникающих с частотой 4000 импульсов в секунду. Энергия импульса составляет около 10 мДж, и выходной сигнал детектора 69 подается в контроллер компьютера, который использует специальный алгоритм для регулировки зарядного напряжения лазера, чтобы точно контролировать энергию будущих импульсов на основании сохраненных данных энергии импульсов в целях ограничения изменения энергии отдельных импульсов и интегрированной энергии пакетов импульсов.A small part of the laser beam is reflected to an energy detector, which contains a very high-speed photodiode, capable of measuring the energy of individual pulses arising at a frequency of 4000 pulses per second. The pulse energy is about 10 mJ, and the output of the detector 69 is supplied to a computer controller that uses a special algorithm to adjust the charging voltage of the laser to precisely control the energy of future pulses based on the stored pulse energy data in order to limit changes in the energy of individual pulses and the integrated packet energy pulses.

На основе описанного выше измерения энергии каждого импульса осуществляется управление энергией последующих импульсов, чтобы сохранять требуемые энергии импульса, а также требуемую суммарную интегрированную дозу заданного количества импульсов, как описано в патенте США №6005879 на изобретение "Управление энергией импульса для эксимерного лазера", упоминаемом здесь в качестве ссылки.Based on the energy measurement of each pulse described above, the energy of subsequent pulses is controlled to maintain the required pulse energies, as well as the required total integrated dose of a given number of pulses, as described in US Pat. as a reference.

Выбор линииLine selection

Селектор линии на основе призмыPrism Line Selector

В предпочтительных вариантах самая сильная из собственных резонансных линий F2 выбирается с помощью пятипризменного селектора линии, изображенного на фиг.16А и В. Эти пять призм 112А-Е прецизионно смонтированы на одной призменной пластине (не показана), расположенной в БВЛ 10С, показанном на фиг.1. БВЛ расположен после задающего генератора на небольшом расстоянии от выходного ответвителя задающего генератора. Каждая из пяти призм является 65-градусной призмой (угол при вершине) и расположена горизонтально, как показано на фиг.16А. Углы падения для призм в данном конкретном варианте таковы: для призм 112А-Е соответственно: 79,6°, 61,4°, 47,7° и 42,1°. (Многие другие конфигурации призм могут обеспечить аналогичные результаты).In preferred embodiments, the strongest of the intrinsic resonance lines F 2 is selected using the five-prism line selector shown in FIGS. 16A and B. These five prisms 112A-E are precision mounted on one prism plate (not shown) located in the BVL 10C shown in figure 1. BVL is located after the master oscillator at a small distance from the output coupler of the master oscillator. Each of the five prisms is a 65-degree prism (apex angle) and is horizontal, as shown in FIG. 16A. The angles of incidence for prisms in this particular embodiment are as follows: for prisms 112A-E, respectively: 79.6 °, 61.4 °, 47.7 ° and 42.1 °. (Many other prism configurations may provide similar results.)

Зеркало 114В расположено с возможностью отражения пучка вверх к зеркалу 114С, которое отражает пучок через апертуру (не показана) в область разряда усилителя мощности, как показано позицией 12А на фиг.1. Пятипризменный селектор линии создает угловое расхождение 10,56 миллирадиан между линиями F2 157,63 нм и 157,52 нм, что обеспечивает пространственное разделение около 5,5 мм на расстоянии около 0,5 метров за апертурой перед усилителем мощности. Это расхождение вполне достаточно, чтобы выделить линию 157,52 нм.The mirror 114B is arranged to reflect the beam upward to the mirror 114C, which reflects the beam through an aperture (not shown) in the discharge region of the power amplifier, as shown at 12A in FIG. 1. The five prism line selector creates an angular divergence of 10.56 milliradians between the F 2 lines of 157.63 nm and 157.52 nm, which provides a spatial separation of about 5.5 mm at a distance of about 0.5 meters behind the aperture in front of the power amplifier. This discrepancy is quite enough to highlight the 157.52 nm line.

Кольцевой селектор линииRing line selector

Альтернативный призменный блок выбора линии показан на фиг.16Е. Он имеет кольцевую конфигурацию. Его можно ввести в путь прохождения пучка без нарушения направления пучка. В данном варианте кольцо образовано четырьмя призмами с углом при вершине 45° и четырьмя призмами с углом при вершине 65°.An alternative prism line selection unit is shown in FIG. It has a ring configuration. It can be introduced into the path of the beam without violating the direction of the beam. In this embodiment, the ring is formed by four prisms with an angle at the apex of 45 ° and four prisms with an angle at the apex of 65 °.

Фильтр ЛиоLio Filter

Альтернативой селектору линии на основе призм, показанному на фиг.16А, является фильтр Лио. В этом фильтре используется дисперсия двупреломления неизотропного кристаллического материала, такого как MgF2, для поворота поляризации света в зависимости от длины волны. Путем соответствующего выбора толщины кристалла можно существенно изменять общий угол поворота поляризации двух длин волны VUV (вакуумного ультрафиолета). Дискриминировать эти повернутые волны можно с помощью зависимых от поляризации оптических элементов, таких как окна Брюстера в газоразрядной камере F2 лазера. Одно окно Брюстера из материала CaF2 обеспечивает отношение интенсивности передачи между p-поляризованными и s-поляризованными волнами соответственно, равное 1:0,7. Потери на s-поляризованных волнах вызваны отражениями на поверхностях. Так как камера имеет два окна, следует считать, что эти значения с четвертой мощностью дадут правильное отношение для полного пути, равное 1:0,24. Оптимальная дискриминация одной из линий достигается, если общий угол поворота поляризации при двойном проходе через кристалл составляет точно 90 градусов. Это можно обеспечить путем подгонки толщины кристалла до толщины характеристической четвертьволновой пластинки. Однако длина волны другой линии не должна подвергаться такому повороту, фактически общий поворот поляризации на этой длине волны должен быть полным кратным 180 градусам (полуволновая пластинка), чтобы дискриминирующие элементы не влияли на передачу этой волны. Следовательно, комбинация дисперсионного двупреломляющего кристалла, поляризационных элементов (окон Брюстера) и заднего зеркала (для второго прохода обратно через кристалл) подавляет одну из длин волны, тогда как другая остается незатронутой.An alternative to the prism line selector shown in FIG. 16A is a Lyo filter. This filter uses a birefringence dispersion of a non-isotropic crystalline material, such as MgF 2 , to rotate the polarization of light depending on the wavelength. By appropriate selection of the crystal thickness, the total angle of rotation of the polarization of two wavelengths VUV (vacuum ultraviolet) can be substantially changed. These rotated waves can be discriminated by using polarization-dependent optical elements, such as Brewster windows in the gas discharge chamber of an F 2 laser. One Brewster window made of CaF 2 material provides a ratio of transmission intensity between p-polarized and s-polarized waves, respectively, equal to 1: 0.7. Losses on s-polarized waves are caused by reflections on surfaces. Since the camera has two windows, it should be considered that these values with the fourth power will give the correct ratio for the full path, equal to 1: 0.24. Optimum discrimination of one of the lines is achieved if the total angle of rotation of the polarization during double passage through the crystal is exactly 90 degrees. This can be achieved by adjusting the thickness of the crystal to the thickness of the characteristic quarter-wave plate. However, the wavelength of the other line should not be subjected to such a rotation; in fact, the total polarization rotation at this wavelength should be a full multiple of 180 degrees (half-wave plate) so that the discriminating elements do not affect the transmission of this wave. Therefore, the combination of a dispersive birefringent crystal, polarizing elements (Brewster windows) and a rear mirror (for the second pass back through the crystal) suppresses one of the wavelengths, while the other remains unaffected.

Преимущества этой схемы заключаются в присущей ей устойчивости, легкости регулировки, меньшем количестве оптических элементов и возможности использовать только антиотражающие покрытия на кристалле для малых (близких к нулю) углов падения.The advantages of this scheme are its inherent stability, ease of adjustment, fewer optical elements and the ability to use only antireflection coatings on the crystal for small (close to zero) angles of incidence.

На фиг.16С1 схематически изображена система F2 лазера с выбором линии, содержащая внутрирезонаторный фильтр Лио. Резонатор сконфигурирован из высоко отражающего зеркала 116А, двулучепреломляющего дисперсионного кристалла 116В, окон Брюстера (в камере) 116С и 116D и выходного ответвляющего зеркала 116Е, которое является частично отражающим. Оптическое усиление создается в газовом разряде в камере 116F.FIG. 16C1 is a schematic view of a line-select laser system F 2 comprising an Lio intracavity filter. The resonator is configured from a highly reflective mirror 116A, a birefringent dispersion crystal 116B, Brewster windows (in the chamber) 116C and 116D, and an output branch mirror 116E, which is partially reflective. Optical amplification is generated in a gas discharge in chamber 116F.

На фиг.16С показана другая конструкция, в которой используется один или несколько дополнительных элементов Брюстера 116G для увеличения дискриминации между p- и s-поляризацией.On figs shows another design in which one or more additional elements of the Brewster 116G is used to increase discrimination between p - and s-polarization.

На фиг.16С3 показана альтернативная конструкции высоко отражающего зеркала и кристалла. Фактически оба элемента можно объединить, нанеся диэлектрическое отражающее покрытие 116Н прямо на заднюю сторону кристалла 116В, для уменьшения числа необходимых оптических элементов.On figs3 shows an alternative design of a highly reflective mirror and crystal. In fact, both elements can be combined by applying a dielectric reflective coating 116H directly to the back side of the crystal 116B to reduce the number of required optical elements.

Выбор линии на задней стороне ЗГLine selection on the back of the ZG

Вариант реализации изобретения, изображенный на фиг.1, предусматривает выбор линии после задающего генератора без выбора линии в резонаторе задающего генератора. Альтернативные варианты могут включать выбор линии в резонаторе, например, на задней стороне лазерной камеры 10А. Это селектор линии может быть предусмотрен в дополнение к селектору линии на фиг.16А или вместо него.The embodiment of the invention depicted in figure 1, provides for the selection of the line after the master oscillator without selecting a line in the resonator of the master oscillator. Alternative options may include selecting a line in the cavity, for example, on the rear side of the laser chamber 10A. This line selector may be provided in addition to or instead of the line selector in FIG.

При использовании призменного селектора линии внутри резонатора более важно, чтобы были сведены к минимуму оптические потери в выбранной поляризации. Предпочтительная конструкция такого селектора линии содержит пять призм CaF или MgF, ориентированных так, чтобы вход и выход из призмы были под углом Брюстера (около 57,3 градуса). Это позволяет использовать призмы без антиотражающих покрытий. Чертеж, иллюстрирующий такое решение для выбора линии, показан на фиг.16. Это устройство содержит пять призм 118А с углами при вершине, равными 2Х(90°-θв), где θв - угол Брюстера. Отражающая оптическая система 118В реализована в виде полупризмы с максимально отражающим покрытием 118С на задней стороне.When using a prism line selector inside the cavity, it is more important that the optical loss in the selected polarization is minimized. A preferred design of such a line selector contains five CaF or MgF prisms oriented so that the entry and exit of the prism are at a Brewster angle (about 57.3 degrees). This allows the use of prisms without antireflection coatings. A drawing illustrating such a decision for selecting a line is shown in FIG. This device contains five prisms 118A with apex angles of 2X (90 ° -θ in ), where θ in is the Brewster angle. Reflective optical system 118B is implemented as a half prism with a maximum reflective coating 118C on the rear side.

Здесь новой особенностью является исключение необходимости в антиотражающем покрытии на поверхности угла падения за счет использования угла Брюстера (обеспечивающего нулевой коэффициент отражения для правильно поляризованного лазера) и нанесение отражающего покрытия непосредственно на заднюю поверхность оптической системы.Here, a new feature is the elimination of the need for an antireflection coating on the surface of the angle of incidence due to the use of the Brewster angle (providing a zero reflection coefficient for a correctly polarized laser) and the application of a reflective coating directly on the back surface of the optical system.

Призменный выходной ответвительPrismatic output coupler

Выходной ответвитель газоразрядных лазеров, выполненных как генераторы, обычно является частично отражающим зеркалом, которое обычно представляет собой клиновидный оптический элемент с одной поверхностью, ориентированной поперечно пути прохождения пучка и имеющей покрытие для отражения требуемой части пучка и передачи остальной части. Другую поверхность часто покрывают антиотражающим покрытием, и она может быть ориентирована под углом, отличным от поперечного, к пути прохождения пучка, так что любые отражения от этой поверхности не будут возвращаться в область усиления.The output coupler of gas-discharge lasers made as generators is usually a partially reflecting mirror, which is usually a wedge-shaped optical element with one surface oriented transversely to the beam path and having a coating to reflect the desired part of the beam and transmit the rest. The other surface is often coated with an antireflection coating, and it can be oriented at an angle different from the transverse to the path of the beam, so that any reflections from this surface will not return to the amplification region.

Поверхности с покрытием иногда создают проблемы в течение всего срока службы, если они используются с ультрафиолетовым диапазоном высокой интенсивности. На фиг.17 показано решение этой проблемы. В этом случае выходной ответвитель 120 имеет форму призмы. Передняя поверхность (ближайшая к области усиления) ориентирована под углом наименьших потерь (для p-поляризации), а вторая поверхность ортогональна к преломленному лазерному пучку, для обеспечения отраженного пучка для усиления. Эта конструкция исключает потребность в антиотражающем покрытии, а также обеспечивает некоторое дополнительное спектральное разделение в результате дисперсий. В этом F2 применении призма состоит из CaF2 с углом при вершине 32,7 градусов и углом падения 57,2 градуса. В этом предпочтительном варианте нет покрытия на второй поверхности и приблизительно 4,7 процента отражения Френеля обеспечивает достаточное отражение для задающего генератора.Coated surfaces sometimes cause problems throughout their life if they are used with a high intensity UV range. On Fig shows a solution to this problem. In this case, the output coupler 120 is in the shape of a prism. The front surface (closest to the gain region) is oriented at the angle of least loss (for p-polarization), and the second surface is orthogonal to the refracted laser beam to provide a reflected beam for amplification. This design eliminates the need for an antireflection coating and also provides some additional spectral separation as a result of dispersions. In this F 2 application, the prism consists of CaF 2 with an apex angle of 32.7 degrees and a dip angle of 57.2 degrees. In this preferred embodiment, there is no coating on the second surface and approximately 4.7 percent of the Fresnel reflection provides sufficient reflection for the master oscillator.

Управление пучком с помощью оптического элементаBeam control using an optical element

Несмотря на усилия, направленные на поддержание постоянных условий на пути прохождения пучка, многие операции лазера, например работа в пакетном режиме, которая была описано выше, создают переходные условия, которые в некоторых случаях требуют значительного переходного управления выходящим лазерным пучком. Это переходное управление можно корректировать с помощью активной системы управления направлением пучка, которая включает в себя монитор направления пучка и механизм управления направлением пучка. В предпочтительном варианте монитор направления пучка является раздвоенным детектором, также известным как детектор на би-ячейке или сегментированный детектор. Этот тип детектора имеет два отдельных фоточувствительных элемента, разделенных небольшим зазором. Отношение выходов двух элементов является мерой направления луча. Механизм управления направлением пучка может быть поворотным зеркалом, предпочтительно в блоке 10С выбора линии на фиг.1. Альтернативно одна из призм в блоке селектора линии, показанном на фиг.16А, может быть поворотной. Если все призмы в блоке селектора установлены на призменной пластине, то может быть поворотной сама пластина. Привод, обеспечивающий этот поворот, предпочтительно является пьезоэлектрическим приводом, или же это может быть катушка линейного электропривода, или приводной узел шагового двигателя, или любой подобный приводной узел. Управление механизмом управления направлением предпочтительно должно содержать процессор, запрограммированный соответствующим алгоритмом обратной связи, а также дополнительный электронный контроль и программное обеспечение, позволяющие оператору регулировать направление пучка.Despite efforts to maintain constant conditions along the beam path, many laser operations, such as burst operation, which was described above, create transient conditions, which in some cases require significant transient control of the outgoing laser beam. This transient control can be corrected using an active beam direction control system, which includes a beam direction monitor and a beam direction control mechanism. In a preferred embodiment, the beam direction monitor is a bifurcated detector, also known as a bi-cell detector or segmented detector. This type of detector has two separate photosensitive elements, separated by a small gap. The ratio of the outputs of the two elements is a measure of the direction of the beam. The beam direction control mechanism may be a swivel mirror, preferably in the line selection unit 10C in FIG. 1. Alternatively, one of the prisms in the line selector unit shown in FIG. 16A may be rotatable. If all the prisms in the selector block are mounted on a prism plate, then the plate itself can be rotated. The drive providing this rotation is preferably a piezoelectric drive, or it can be a linear electric drive coil, or a stepper motor drive unit, or any similar drive unit. The control of the direction control mechanism should preferably comprise a processor programmed with an appropriate feedback algorithm, as well as additional electronic control and software allowing the operator to control the beam direction.

Компенсация управления пучком с помощью давления продувкиBeam control compensation using purge pressure

Как указывалось выше, небольшую степень управления пучком на пути его прохождения можно обеспечить такими операциями, как работа в пакетном режиме, обычно используемом для литографии интегральных схем. Даже очень незначительные изменения направления пучка могут быть крайне нежелательны. Как отмечалось выше, можно использовать методы исключения причин управления лучом. Кроме того, нежелательные изменения направлений пучка можно корректировать с помощью поворота оптических элементов, таких как призмы или зеркала. Другой подход заключается в корректировке нежелательных изменений направления пучка посредством регулировки давления продувочного газа в частях пути прохождения пучка. В предпочтительном варианте реализации контролируется давление продувки в блоке выбора линии для компенсации изменений направления пучка. Авторы разработали этот способ для пятипризменного селектора линии, изображенного на фиг.16А. Направление выходного пучка для данной пятипризменной конфигурации связано с давлением продувочного газа в пределах около 1 атм следующим коэффициентом: Δφ=15 миллирадиан на атмосферу. Предпочтительно направление пучка контролируется раздвоенным детектором, описанным выше, и сигнал обратной связи регулирует давление в БВЛ путем управления клапаном потока продувочного газа. Другим решением является использование температурного датчика для обеспечения сигнала обратной связи.As indicated above, a small degree of beam control along its path can be provided by operations such as batch mode operation, which is usually used for lithography of integrated circuits. Even very slight changes in beam direction can be extremely undesirable. As noted above, methods for eliminating the causes of beam control can be used. In addition, unwanted changes in beam directions can be corrected by rotating optical elements, such as prisms or mirrors. Another approach is to correct for unwanted changes in beam direction by adjusting the purge gas pressure in parts of the beam path. In a preferred embodiment, the purge pressure in the line selection unit is controlled to compensate for changes in beam direction. The authors developed this method for the five-prism line selector shown in figa. The direction of the output beam for this five-prism configuration is related to the purge gas pressure within about 1 atm by the following coefficient: Δφ = 15 milliradians per atmosphere. Preferably, the beam direction is controlled by the bifurcated detector described above, and the feedback signal controls the pressure in the LEL by controlling the purge gas flow valve. Another solution is to use a temperature sensor to provide a feedback signal.

Управление газомGas management

В предпочтительном варианте настоящего изобретения имеется модуль управления газом, показанный на фиг.1, который выполнен с возможностью заполнения каждой камеры соответствующим количеством лазерного газа. Предпочтительно предусмотрены соответствующие регуляторы и процессоры для поддержания постоянного потока газа в каждую камеру, для сохранения постоянной или приблизительно постоянной концентрации лазерного газа на требуемых уровнях. Это можно осуществить с помощью способов, описанных в патентах США №№6028880, или 6151349, или 6240117 (упоминаемых здесь в качестве ссылки).In a preferred embodiment of the present invention, there is a gas control module shown in FIG. 1, which is configured to fill each chamber with an appropriate amount of laser gas. Preferably, appropriate controllers and processors are provided to maintain a constant gas flow into each chamber, to maintain a constant or approximately constant concentration of laser gas at the required levels. This can be accomplished using the methods described in US patent No. 6028880, or 6151349, or 6240117 (referred to here as a reference).

Другой метод обеспечения постоянного потока лазерного газа в камеры, который авторы назвали методом бинарного заполнения, состоит в обеспечении нескольких (например, 5) линий заполнения, причем каждая последовательная линии имеет отверстия, позволяющие удвоить поток предыдущей линии, и каждая линия имеет отсечной клапан. Самая нижняя линия потока имеет отверстия, позволяющие получить минимальный равновесный поток газа. Путем выбора соответствующих комбинаций клапанов для открывания можно получить практически любой требуемый расход. Предпочтительно между линиями с отверстиями предусмотрен промежуточный резервуар, и источник лазерного газа поддерживается под давлением приблизительно вдвое выше давления в лазерных камерах.Another method for ensuring a constant flow of laser gas into the chambers, which the authors called the binary filling method, is to provide several (for example, 5) filling lines, with each consecutive line having openings allowing to double the flow of the previous line, and each line has a shut-off valve. The lowest flow line has openings allowing a minimum equilibrium gas flow to be obtained. By selecting the appropriate valve combinations for opening, almost any desired flow rate can be obtained. Preferably, an intermediate reservoir is provided between the orifice lines, and the laser gas source is maintained at a pressure approximately twice that of the laser chambers.

Вертикальный оптический столVertical optical table

В предпочтительных вариантах две камеры и лазерная оптическая система установлены на вертикально ориентированном оптическом столе. Этот стол предпочтительно закреплен в каркасе лазера с помощью трехточечной кинематической монтировки. Один предпочтительный вариант этой компоновки показан на фиг.1С1. Металлические планки предусмотрены на столе 11 на участках А, В и С, где стол монтируется на каркасе 4 лазера (не показан на фиг.1С1). Шкворневой шарнир предусмотрен на участке А, который закрепляет стол, но позволяет ему поворачиваться. На участке В предусмотрены шарик и V-образная канавка, которые оказывают сопротивление повороту в плоскости нижней поверхности стола и повороту в плоскости передней поверхности стола. Шарик и паз предусмотрены на участке С, чтобы препятствовать повороту вокруг оси А-В.In preferred embodiments, two cameras and a laser optical system are mounted on a vertically oriented optical table. This table is preferably fixed to the laser frame using a three-point kinematic mount. One preferred embodiment of this arrangement is shown in FIG. 1C1. Metal strips are provided on the table 11 in sections A, B and C, where the table is mounted on the laser frame 4 (not shown in FIG. 1C1). A pivot hinge is provided in area A, which secures the table but allows it to rotate. At section B, a ball and a V-groove are provided that resist rotation in the plane of the lower surface of the table and rotation in the plane of the front surface of the table. A ball and a groove are provided in section C to prevent rotation around axis AB.

Лазерные камерыLaser cameras

Функционирование при частоте 4 килогерца4 kHz operation

Предпочтительные варианты реализации изобретения предназначены для работы с частотой следования 4000 импульсов в секунду. Очистка области разряда от газа, подвергшегося воздействию разряда, между импульсами требует газового потока между электродами 18А и 20А со скоростью до около 67 м/с. Для достижения такой скорости диаметр блока тангенциального вентилятора был определен равным 5 дюймам (длина лопастной конструкции 26 дюймов), а скорость вращения была увеличена до 3500 об/мин. Для достижения таких характеристик в данном варианте используются два двигателя, которые вместе передают до около 4 кВт мощности привода лопастной конструкции вентилятора. При частоте импульсов 4000 Гц разряд добавит лазерному газу около 12 кВт тепловой энергии. Для удаления тепла, созданного разрядом вместе с теплом, добавленным вентилятором, предусмотрено четыре отдельных водоохлаждаемых ребристых теплообменника 58А. Двигатели и теплообменники будут подробно описаны ниже.Preferred embodiments of the invention are designed to operate at a pulse rate of 4000 pulses per second. Cleaning the discharge region from the gas subjected to the discharge between pulses requires a gas flow between electrodes 18A and 20A at a speed of up to about 67 m / s. To achieve this speed, the diameter of the tangential fan block was determined to be 5 inches (the length of the blade structure was 26 inches), and the rotation speed was increased to 3500 rpm. To achieve such characteristics in this embodiment, two motors are used, which together transmit up to about 4 kW of drive power of the fan blade structure. At a pulse frequency of 4000 Hz, the discharge will add about 12 kW of thermal energy to the laser gas. To remove the heat created by the discharge together with the heat added by the fan, four separate water-cooled finned heat exchangers 58A are provided. Engines and heat exchangers will be described in detail below.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения используется четыре ребристых водоохлаждаемых теплообменника 58А, показанных в общем виде на фиг.4. Каждый из этих теплообменников в некоторой степени похож на один теплообменник, показанный как 58 на фиг.1, однако имеет значительные усовершенствования.In a preferred embodiment of the present invention, four finned water-cooled heat exchangers 58A are used, shown generally in FIG. 4. Each of these heat exchangers is somewhat similar to one heat exchanger, shown as 58 in FIG. 1, but has significant improvements.

Составные элементы теплообменникаComponents of a heat exchanger

Чертеж поперечного сечения одного из теплообменников показан на фиг.21. Средняя секция теплообменника вырезана и показаны оба конца. На фиг.21А показан в увеличенном масштабе конец теплообменника, в котором учитываются тепловое расширение и сжатие.A cross-sectional drawing of one of the heat exchangers is shown in FIG. The middle section of the heat exchanger is cut out and both ends are shown. On figa shown on an enlarged scale the end of the heat exchanger, which takes into account thermal expansion and contraction.

Элементы теплообменника включают в себя ребристую конструкцию 302, которая изготовлена на станке из сплошной меди (CU 11000) и содержит двенадцать ребер 303 на дюйм. Поток воды проходит через осевой канал, имеющий внутренний диаметр 0,33 дюйма. Пластиковый турбулизатор 306, расположенный в осевом канале, препятствует расслоению воды в канале и образованию горячего граничного слоя на внутренней поверхности канала. Гибкий фланцевый блок 304 является сварным блоком, состоящим из внутреннего фланца 304А, сильфона 304В и внешнего фланца 304С. Блок теплообменника содержит три с-образных уплотнения 308, изолирующих воду, текущую в теплообменник, от лазерного газа. Сильфон 304В позволяет расширение и сжатие теплообменника относительно камеры. Гайка 400 с двумя отверстиями соединяет канал теплообменника со стандартным позиционным угловым фитингом 5/16 дюйма, который в свою очередь присоединен к источнику воды. Уплотнительное кольцо 402 обеспечивает уплотнение между гайкой 400 и ребристой конструкцией 302. В предпочтительных вариантах реализации направление охлаждающего потока в двух блоках противоположно направлению в двух других для минимизации осевых градиентов температуры.The heat exchanger elements include a ribbed structure 302, which is made on a solid copper machine (CU 11000) and contains twelve fins 303 per inch. The flow of water passes through an axial channel having an inner diameter of 0.33 inches. A plastic turbulizer 306 located in the axial channel prevents the stratification of water in the channel and the formation of a hot boundary layer on the inner surface of the channel. Flexible flange block 304 is a welded block consisting of an inner flange 304A, a bellows 304B, and an outer flange 304C. The heat exchanger block contains three c-shaped seals 308, isolating the water flowing into the heat exchanger from the laser gas. Bellows 304B allows expansion and contraction of the heat exchanger relative to the chamber. A two-hole nut 400 connects the heat exchanger duct to a standard 5/16 inch positional angle fitting, which in turn is connected to a water source. O-ring 402 provides a seal between nut 400 and ribbed structure 302. In preferred embodiments, the direction of the cooling flow in two blocks is opposite to that in the other two to minimize axial temperature gradients.

ТурбулизаторTurbulator

В предпочтительном варианте реализации турбулизатор состоит из четырех серийно выпускаемых, длинных перемешивающих элементов, которые обычно используются для перемешивания компонентов эпоксидной смолы и поставляются компанией ЗМ Corporation (Static mixer. Part №06-D1229-00). Эти поточные смесители показаны позицией 306 на фиг.21 и 21А. Они обеспечивают протекание воды практически по спиральной траектории, которая пересекает свое направление по часовой стрелке приблизительно на каждом шаговом расстоянии (равном 0,3 дюйма). Турбулизатор существенно улучшает работу теплообменника. Испытания, проведенные авторами, показали, что добавление турбулизатора уменьшает требуемый поток воды приблизительно в 5 раз, сохраняя при этом сопоставимые температурные условия газа.In a preferred embodiment, the turbulator consists of four commercially available, long mixing elements that are typically used to mix epoxy components and are supplied by 3M Corporation (Static mixer. Part No. 06-D1229-00). These in-line mixers are shown at 306 in FIGS. 21 and 21A. They allow water to flow almost in a spiral path that crosses its direction clockwise at approximately every step distance (equal to 0.3 inches). The turbulator significantly improves the operation of the heat exchanger. Tests conducted by the authors showed that the addition of a turbulizer reduces the required water flow by about 5 times, while maintaining comparable gas temperature conditions.

Путь движения потока и акустические эффектыFlow path and acoustic effects

В этом предпочтительном варианте поток газа в область разряда и из нее был значительно усовершенствован по сравнению с известными лазерными камерами. Область выше разряда и рядом с выходом вентилятора имеет такую форму, что образуется плавный переход от большого поперечного сечения к малому поперечному сечению разряда. Поперечное сечение области сразу после разряда плавно увеличивается для небольшой величины разряда до гораздо большей величины, прежде чем газ будет вынужден повернуть на 90° в теплообменники. Такая компоновка минимизирует падение давления и связанную с ним турбулентность, вызванную высокоскоростным потоком по острым ступеням. Обеспечение этого плавно и постепенно расширяющегося пути движения потока в направлении от лазера также уменьшает отрицательные акустические эффекты, вызванные акустическими волнами от импульса, отраженного обратно в область разряда во время следующего импульса. Способы уменьшения этих эффектов описаны в патенте США №6212211 и патенте США №6317447, упоминаемых в качестве ссылок. Время, необходимое для возврата акустической волны в область разряда, является в значительной степени зависимым. В результате отражение от конкретной поверхности может составить проблему только при определенной комбинации частоты следования и температуры газа. Если отражающую поверхность сложно исключить, то альтернативой может быть отказ от работы при проблемной комбинации температура-частота следования. Одним из решений может быть программирование контроллера лазера на автоматическое изменение температуры газа при необходимости, чтобы избежать работы при проблемной комбинации.In this preferred embodiment, the gas flow to and from the discharge region has been significantly improved compared to known laser chambers. The region above the discharge and near the outlet of the fan has such a shape that a smooth transition is formed from a large cross section to a small cross section of the discharge. The cross section of the region immediately after the discharge gradually increases for a small discharge to a much larger value before the gas is forced to rotate 90 ° into the heat exchangers. This arrangement minimizes the pressure drop and associated turbulence caused by the high-speed flow through sharp steps. Providing this smoothly and gradually expanding flow path away from the laser also reduces the negative acoustic effects caused by acoustic waves from a pulse reflected back into the discharge region during the next pulse. Methods of reducing these effects are described in US Pat. No. 6,212,211 and US Pat. No. 6,317,447, incorporated by reference. The time required to return the acoustic wave to the discharge region is largely dependent. As a result, reflection from a specific surface can be a problem only with a certain combination of repetition rate and gas temperature. If the reflective surface is difficult to exclude, the alternative may be a failure to work with a problematic combination of temperature-repetition rate. One solution could be to program the laser controller to automatically change the gas temperature if necessary, to avoid working with a problematic combination.

Двигатели воздуходувки и большая воздуходувкаBlower Motors and Large Blower

В первом предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения предусмотрен большой тангенциальный вентилятор, приводимый во вращение двумя двигателями, для циркуляции лазерного газа. В предпочтительной компоновке между электродами формируется поток газа со скоростью 67 м/с, которого достаточно для очистки пространства около 1,7 см в области разряда между импульсами с частотой 4000 Гц.In a first preferred embodiment of the present invention, there is provided a large tangential fan driven by two engines to circulate the laser gas. In a preferred arrangement, a gas flow is formed between the electrodes at a speed of 67 m / s, which is sufficient to clean a space of about 1.7 cm in the discharge region between pulses with a frequency of 4000 Hz.

Перспективный вид вентилятора представлен на фиг.18А. Лопастная конструкция имеет диаметр 5 дюймов и выполнена на станке из сплошного пруткового материала алюминиевого сплава 6061-Т7. Отдельная лопасть в каждой секции слегка сдвинута относительно соседней секции, как показано на фиг.18А. Этот сдвиг предпочтительно выполнен неравномерным для исключения образования фронта волны сжатия. В качестве альтернативы отдельные лопасти могут образовывать небольшой угол относительно их оси (тоже, чтобы избежать образования фронтов волны сжатия). Лопасти имеют очень острые ведущие края для уменьшения акустических отражений от края лопасти, обращенного к области разряда.A perspective view of the fan is shown in FIG. 18A. The blade structure has a diameter of 5 inches and is made on a machine made of a solid bar material of aluminum alloy 6061-T7. A separate blade in each section is slightly shifted relative to the adjacent section, as shown in FIG. 18A. This shift is preferably made uneven to prevent the formation of a compression wave front. Alternatively, individual blades may form a small angle relative to their axis (also to avoid the formation of compression wave fronts). The blades have very sharp leading edges to reduce acoustic reflections from the edge of the blade facing the discharge region.

В варианте реализации, изображенном на фиг.18, используется два трехфазных бесщеточных двигателя постоянного тока, каждый с магнитным ротором, заключенным в металлический прижимной колпак, который отделяет статорную часть двигателей от среды лазерного газа, как описано в патенте США №4950840. В этом варианте реализации прижимной колпак выполнен из тонкостенного никелевого сплава 400 толщиной 0,16 дюйма, который действует в качестве барьера для лазерного газа. Два двигателя 530 и 532 приводят в действие один и тот же вал и запрограммированы на вращение в противоположных направлениях. Оба двигателя не содержат датчиков (т.е. они работают без датчиков положения). Контроллер 534 правого двигателя, управляющий правым двигателем 530, действует как главный контроллер, управляющий подчиненным контроллером 536 двигателя через аналоговые и цифровые сигналы, и выдает команды для пуска/остановки, тока, обратной связи по току и т.п. Связь с контроллером 24А лазера осуществляется через последовательный порт RS-232 в задающем контроллере 534.In the embodiment of FIG. 18, two three-phase brushless DC motors are used, each with a magnetic rotor enclosed in a metal pressure cap that separates the stator portion of the motors from the laser gas medium, as described in US Pat. No. 4,950,840. In this embodiment, the pressure cap is made of 0.16-inch thin-walled nickel alloy 400, which acts as a barrier to the laser gas. Two motors 530 and 532 drive the same shaft and are programmed to rotate in opposite directions. Both motors do not contain sensors (i.e. they operate without position sensors). The right-hand motor controller 534 controlling the right-hand motor 530 acts as a master controller controlling the slave motor controller 536 via analog and digital signals, and issues commands for starting / stopping, current, current feedback, and the like. Communication with the controller 24A of the laser is carried out through the serial port RS-232 in the master controller 534.

Система продувкиPurge system

В первом варианте реализации настоящего изобретения содержится система продувки сверхчистым N2, которая значительно улучшает рабочие характеристики и существенно повышает срок службы элементов.In a first embodiment of the present invention, an ultrapure N 2 purge system is provided that significantly improves performance and substantially increases the life of the elements.

На фиг.19 представлена структурная схема системы продувки, иллюстрирующая основные признаки первого предпочтительного варианта реализации изобретения. Пять компонентов эксимерного лазера, через которые продувается газообразный азот, согласно данному варианту реализации настоящего изобретения включают в себя следующие компоненты: БВЛ 2Р, высоковольтные элементы 4Р, установленные на лазерной камере 6Р, высоковольтный кабель 8Р, соединяющий высоковольтные элементы 4Р с расположенными перед ними импульсными элементами питания 10Р, выходной ответвитель 12Р и волномер 14Р. Каждый из компонентов 2Р, 4Р, 8Р, 12Р и 14Р компонуется в герметичном контейнере или камере, каждая из которых имеет только два окна - окно для впуска N2 и окно для выпуска N2. Источник N2 16Р обычно представляет собой большой резервуар с N2 (обычно содержащийся при температуре жидкого азота) на интегрированной установке по производству интегральных схем, но это может быть и относительно небольшой баллон с N2. Исходный газ N2 выходит из источника N2 16Р, проходит в модуль продувки N2 17Р и через фильтр N2 18Р к распределительной панели 20Р, содержащей клапаны управления потоком N2, подаваемым в продуваемые элементы. Для каждого элемента продувочный поток направляется обратно в модуль 17Р к блоку 22Р монитора потока, который контролирует поток, возвращающийся из каждого продувочного узла, и, если контролируемый поток меньше заданного значения, активизируется аварийная сигнализация (не показана).19 is a structural diagram of a purge system illustrating the main features of the first preferred embodiment of the invention. The five excimer laser components through which nitrogen gas is blown, according to this embodiment of the present invention, include the following components: BVL 2P, high-voltage elements 4P mounted on the laser chamber 6P, high-voltage cable 8P connecting high-voltage elements 4P with impulse elements located in front of them power supply 10P, output coupler 12P and wave meter 14P. Each of the components 2P, 4P, 8P, 12P and 14P is assembled in an airtight container or chamber, each of which has only two windows - a window for inlet N 2 and a window for outlet N 2 . The 16P N 2 source is typically a large N 2 tank (typically contained at liquid nitrogen temperature) in an integrated integrated circuit plant, but it can also be a relatively small N 2 bottle. The source gas N 2 exits the source N 2 16P, passes into the purge module N 2 17P and through the filter N 2 18P to the distribution panel 20P, containing valves for controlling the flow of N 2 supplied to the blown elements. For each element, the purge flow is directed back to the module 17P to the flow monitor unit 22P, which controls the flow returning from each purge unit, and if the monitored flow is less than a predetermined value, an alarm (not shown) is activated.

На фиг.19А представлена линейная схема, иллюстрирующая специфические элементы этого предпочтительного варианта реализации, имеющего некоторые дополнительные признаки N2, не связанные специально с элементами продувки согласно настоящему изобретению.On figa presents a linear diagram illustrating the specific elements of this preferred variant of implementation, having some additional features N 2 not specifically associated with the elements of the purge according to the present invention.

Фильтр N2 Filter N 2

Важным признаком настоящего изобретения является включение в него фильтра N2 18. В прошлом производители эксимерных лазеров для литографии интегральных схем полагали, что фильтр для продувочного газа N2 не является необходимым, так как характеристики коммерческого N2 почти всегда достаточно высоки, и газ, отвечающий эти характеристикам, является достаточно чистым. Однако авторы обнаружили, что иногда газ источника может не соответствовать спецификации, или линии N2, ведущие к продувочной системе, могут содержать загрязнения. Кроме того, эти линии могут загрязняться во время ремонтных или эксплуатационных работ. Авторы определили, что стоимость такого фильтра является достаточно хорошей гарантией исключения даже малой вероятности повреждений, вызванных загрязнениями.An important feature of the present invention is the inclusion of an N 2 filter 18. In the past, manufacturers of excimer lasers for integrated circuit lithography have assumed that a N 2 purge gas filter is not necessary, since commercial N 2 characteristics are almost always high enough, and gas corresponding to These characteristics are reasonably clean. However, the authors found that sometimes the source gas may not meet specifications, or the N 2 lines leading to the purge system may contain contaminants. In addition, these lines may become contaminated during repairs or maintenance. The authors determined that the cost of such a filter is a good enough guarantee to exclude even a low probability of damage caused by pollution.

Предпочтительным фильтром N2 является очиститель инертного газа, модель 500К, поставляемый компанией Aeronex, Inc., Сан-Диего, Калифорния. Этот фильтр удаляет Н2O, O2, СО, CO2, Н2 и неметановые углеводороды до уровней доли частей на миллиард. Он удаляет 99,9999999 процентов всех частиц размером 0,003 микрона или больше.A preferred N 2 filter is an inert gas purifier, Model 500K, supplied by Aeronex, Inc., San Diego, California. This filter removes H 2 O, O 2 , CO, CO 2 , H 2 and non-methane hydrocarbons to levels of parts per billion. It removes 99.9999999 percent of all particles 0.003 microns or larger.

Мониторы потокаFlow monitors

В блоке 22 предусмотрен монитор потока для каждого из пяти продуваемых элементов. Существуют серийно выпускаемые блоки, предусматривающие выдачу сигнала тревоги при малом потоке.In block 22, a flow monitor is provided for each of the five blown elements. There are commercially available units that provide for the issuance of an alarm at low flow.

ТрубопроводыPipelines

Предпочтительно все трубопроводы выполнены из нержавеющей стали (316SST) с электрополированной внутренней стороной. Можно также использовать некоторые типы пластиковых труб, выполненных из PFA 400 или ультрачистого тефлона.Preferably, all pipelines are made of stainless steel (316SST) with an electropolished inner side. You can also use some types of plastic pipes made of PFA 400 or ultra-pure Teflon.

Рециркуляция и очисткаRecycling and Cleaning

Весь продувочный газ или его часть можно рециркулировать, как показано на фиг.19В. В этом случае в продувочный модуль добавляется воздуходувка и водоохлаждаемый теплообменник. Например, продувочный поток от оптических элементов можно рециркулировать, а продувочный поток от электрических компонентов можно выпустить в атмосферу, или же можно выпустить часть комбинированного потока. Кроме того, можно добавить элемент очистки от озона для удаления озона из закрытого пути прохождения пучка. Это может быть фильтр, выполненный из какого-либо материала, реагирующего с О3. All or part of the purge gas may be recycled as shown in FIG. In this case, a blower and a water-cooled heat exchanger are added to the purge module. For example, the purge stream from the optical elements can be recycled, and the purge stream from the electrical components can be released into the atmosphere, or a part of the combined stream can be released. In addition, an ozone decontamination element may be added to remove ozone from the closed beam path. This may be a filter made of any material that reacts with O 3.

Продувка БВЛ гелиемBVL purge with helium

В предпочтительных вариантах реализации изобретения гелий продувается через блок выбора линии, а через остальную часть пути прохождения пучка продувается азот. Гелий имеет гораздо более низкий коэффициент преломления, чем азот, поэтому при использовании гелия минимизируются тепловые эффекты в БВЛ. Однако гелий приблизительно в 1000 раз дороже, чем азот. Кроме того, при использовании гелия затрудняется контроль управления пучком с помощью давления продувки.In preferred embodiments of the invention, helium is blown through a line selection unit, and nitrogen is blown through the rest of the beam path. Helium has a much lower refractive index than nitrogen, so when using helium, the thermal effects in LEL are minimized. However, helium is approximately 1000 times more expensive than nitrogen. In addition, when using helium, it becomes difficult to control the control of the beam using the purge pressure.

Усовершенствованные уплотненияAdvanced seals

Предпочтительные методы ограждения пути прохождения пучка описаны в заявке на патент США №10/000991, поданной 14 ноября 2001 г. на изобретение "Газоразрядный лазер с усовершенствованным путем прохождения пучка", упоминаемой здесь в качестве ссылки. На фиг.19F1, 2, 3, 4 и 5 показано легко уплотняемое сильфонное уплотнение, которое обеспечивает уплотнения между модулями лазера, но позволяет быстро разъединять модули для их замены.Preferred beam path fencing methods are described in US Patent Application No. 10/000991, filed November 14, 2001 for the invention, "An Advanced Beam Passage Discharge Laser," referred to herein by reference. 19F1, 2, 3, 4, and 5 show an easy-to-seal bellows seal that provides seals between the laser modules but allows quick disconnection of the modules to replace them.

Легко уплотняемое сильфонное уплотнениеEasy to seal bellows seal

Авторы разработали легко уплотняемое сильфонное уплотнение, позволяющее быстро изолировать путь прохождения пучка до сопоставимого с вакуумом состояния при повторной установке модулей лазера на пути прохождения пучка. Следует отметить, что, хотя эти уплотнения образуют совместимые с вакуумом уплотнения соответствующих частей пути прохождения пучка, сам путь не работает как вакуум, а традиционно имеет давления несколько выше атмосферного.The authors have developed an easy-to-seal bellows seal, which allows one to quickly isolate the beam path to a state comparable to vacuum when reinstalling laser modules in the beam path. It should be noted that, although these seals form vacuum-compatible seals of the corresponding parts of the beam path, the path itself does not work like a vacuum, but traditionally has pressures slightly higher than atmospheric.

Быстрое уплотнение имеет большое значение, так как существует большая необходимость в возможности замены этих модулей в течение нескольких минут. Основная конструкция легко уплотняемого сильфонного уплотнения показана на фиг.8А-Е. Легко уплотняемое сильфонное уплотнение состоит из четырех частей. Эти четыре части включают в себя следующее: (1) сильфонная часть 93А на фиг.8А, фланцевая часть 93А, показанная на фиг.8А и 8В, металлическое c-образное кольцо 93С, показанное на фиг.8А, и первый прессуемый кольцевой зажим 93D, показанный на фиг.8С. Альтернативный второй прессуемый кольцевой зажим показан на фиг.8Е. Легко уплотняемое сильфонное уплотнение показано в собранном виде на фиг.80. Два дополнительных металлических c-образных уплотнения можно использовать для уплотнения фланцевой части 93В с первой лазерной частью 93Е и сильфонной части 93А со второй лазерной частью 93F. Эти дополнительные уплотнения помещены в пазы 102 и 104. Фланцевая часть 93В уплотнена с первой лазерной частью винтами, проходящими через встречные утопленные отверстия 106 и затянутыми универсальным гаечным ключом через отверстия 108.Rapid sealing is essential, as there is a great need for the ability to replace these modules within minutes. The basic design of an easily sealed bellows seal is shown in FIGS. 8A-E. The easy-to-seal bellows seal consists of four parts. These four parts include the following: (1) the bellows portion 93A in FIG. 8A, the flange portion 93A shown in FIGS. 8A and 8B, the metal c-ring 93C shown in FIG. 8A, and the first extruded ring clip 93D shown in figs. An alternative second compression ring clamp is shown in FIG. An easy-to-seal bellows seal is shown assembled in FIG. 80. Two additional metal c-shaped seals can be used to seal the flange portion 93B with the first laser portion 93E and the bellows portion 93A with the second laser portion 93F. These additional seals are placed in the grooves 102 and 104. The flange part 93B is sealed with the first laser part by screws passing through the counter recessed holes 106 and tightened with a universal wrench through the holes 108.

Фланцевая часть 93В содержит сужающийся фланец 120. Этот фланец имеет сужение 20°, как показано на фиг.8А. Фланец 114 также имеет сужение 20°. Прессуемый зажим 93D при этом открывается путем вывинчивания пальцевого болта 118 и помещается вокруг конических фланцев 120 и 114. Прессуемый зажим 93D имеет шарнирную секцию 122 и болтовую секцию 124. Он имеет коническую внутреннюю поверхность с пазами, согласованную с типом фланцев 114 и 120. Диаметр паза с полностью вставленным болтом 118 несколько меньше, чем согласованные наклонные поверхности фланцев 114 и 120, так что при затягивании болта 118 два фланца придавливаются друг к другу, зажимая уплотнение 93С между ними, и образуется совместимое с вакуумом уплотнение. Авторы определили, что предпочтительно применять сжатие силой 400 фунтов для гарантии требуемого вакуумного уплотнения. Для этого необходимо приложить крутящий момент около 40 дюймов на фунт к рукоятке болта 118 первого прессуемого кольцевого зажима. В этом предпочтительном варианте рукоятка имеет длину всего 1 дюйм, поэтому большинству механиков понадобится скоростной гаечный ключ (или подобный инструмент) для обеспечения 40 дюймов на фунт. При двухдюймовой рукоятке уплотнение можно обеспечить усилием пальцев. Второй легко уплотняемый кольцевой прессуемый зажим, показанный на фиг.8Е, прижимает два конических фланца друг к другу, когда изогнутое плечо рычага 119 придавливается на место к окружности кольца. Зажим открывается путем поворота рычага от окружности кольца, после чего две половины кольцевого зажима можно разделить. Авторы оценили, что усилие 40 фунтов, приложенное к концу плеча рычага 119, обеспечивает сжимающее усилие около 400 фунтов на c-образном уплотнении 93С. Эта конструкция зажима базируется на конструкции серийно выпускаемых зажимов, известных как коленно-рычажные зажимы вытяжного действия.Flange portion 93B comprises a tapering flange 120. This flange has a taper of 20 °, as shown in FIG. 8A. Flange 114 also has a constriction of 20 °. The compression clamp 93D is then opened by unscrewing the finger bolt 118 and placed around the conical flanges 120 and 114. The compression clamp 93D has a hinge section 122 and a bolt section 124. It has a conical inner surface with grooves consistent with the type of flanges 114 and 120. The diameter of the groove with bolt 118 fully inserted, slightly smaller than the aligned inclined surfaces of the flanges 114 and 120, so that when the bolt 118 is tightened, the two flanges are pressed against each other, clamping the seal 93C between them, and a vacuum-compatible seal. The authors determined that it is preferable to apply compression force of 400 pounds to guarantee the required vacuum seal. To do this, apply a torque of about 40 inches per pound to the handle of the bolt 118 of the first extruded ring clamp. In this preferred embodiment, the handle is only 1 inch long, so most mechanics will need a high-speed wrench (or similar tool) to provide 40 inches per pound. With a two-inch grip, the seal can be provided with finger force. The second easy-to-seal annular compression clamp shown in FIG. 8E presses the two conical flanges against each other as the curved arm of the lever 119 is pressed into place against the circumference of the ring. The clamp is opened by turning the lever away from the circumference of the ring, after which the two halves of the ring clamp can be separated. The authors estimated that a force of 40 pounds applied to the end of the shoulder of the lever 119 provides a compressive force of about 400 pounds on the c-seal 93C. This design of the clamp is based on the construction of commercially available clamps, known as knee-type pull-pull clamps.

Эта уплотнительная система имеет следующие важные преимущества:This sealing system has the following important advantages:

(1) уплотнение можно сформировать за незначительное время (около 1-2 минут);(1) the seal can be formed in a short time (about 1-2 minutes);

(2) получается отличное вакуумное уплотнение;(2) an excellent vacuum seal is obtained;

(3) исключается существенная вибрационная связь между камерой и оптическими компонентами;(3) substantial vibrational coupling between the camera and optical components is eliminated;

(4) уплотнение относительно дешево по сравнению с большинством других методов вакуумного уплотнения.(4) sealing is relatively cheap compared to most other vacuum sealing methods.

Уплотнение между фланцевой частью 93В и 93А выполняют с использованием металлического c-образного уплотнения 93С, расположенного между двумя частями, как показано на фиг.8А, с использованием прессуемого кольцевого зажима 93D, показанного на фиг.80. Металлическое уплотнение посажено в паз 110. Уплотнения в этих вариантах реализации выполнены слегка овальными, чтобы соответствовать круглому пазу 110. Более длинный диаметр уплотнительного c-образного кольца равен 1,946 дюйма, а более короткий диаметр - 1,84 дюйма. Пружинное усилие овального c-образного уплотнительного кольца прижимает его к краю паза 110, что препятствует выпадению c-образного уплотнительного кольца во время сборки. Сильфонная часть 93А содержит кольцевой выступ 112, который защищает уплотнительное кольцо 93С от царапин, создаваемых частью 93 В, когда эти две части скользят относительно друг друга во время сборки.The seal between the flange portion 93B and 93A is performed using a metal c-seal 93C located between the two parts, as shown in FIG. 8A, using the extruded ring clamp 93D shown in FIG. 80. The metal seal is seated in a groove 110. The seals in these embodiments are slightly oval to fit a circular groove 110. The longer the diameter of the c-ring is 1.946 inches and the shorter diameter is 1.84 inches. The spring force of the oval c-shaped o-ring presses it against the edge of the groove 110, which prevents the c-shaped o-ring from falling out during assembly. The bellows portion 93A includes an annular protrusion 112 that protects the seal ring 93C from scratches caused by part 93B when these two parts slip relative to each other during assembly.

Поперечный поток продувочного газаCrossflow purge gas

Авторы установили экспериментальным путем, что F2 лазеры при высоких частотах следования, таких как 4000 Гц, и нескольких миллиджоулей на импульсный пучок будут подвергаться переходным процессам расходимости и отражения, вызванным взаимодействием пучка с продувочным газом. Авторы также установили, что эти эффекты можно минимизировать путем формирования продувочных потоков поперечно пути прохождения пучка. Авторы нашли несколько способов для реализации указанного режима. Четыре таких способа показаны на фиг.19С1, 19С2, 19С3 и 19С4. На фиг.19С1 и 2 показаны дефлекторы на пути прохождения пучка, которые обеспечивают поперечный продувочный поток. На фиг.19С3 показан вентилятор на линии продувки для рециркуляции продувочного газа, а на фиг.19С4 продувочный поток направляется продувочными соплами поперечно к пути прохождения пучка.The authors found experimentally that F 2 lasers at high repetition frequencies, such as 4000 Hz, and several millijoules per pulsed beam will undergo transient divergence and reflection processes caused by the interaction of the beam with the purge gas. The authors also found that these effects can be minimized by forming purge flows transversely to the beam path. The authors found several ways to implement this mode. Four such methods are shown in FIGS. 19C1, 19C2, 19C3 and 19C4. On figs C1 and 2 shows the deflectors in the path of the beam, which provide a transverse purge flow. Fig. 19C3 shows a fan on the purge line for recirculating the purge gas, and in Fig. 19C4, the purge flow is directed by the purge nozzles transversely to the beam path.

Лазер-визирLaser sight

Обеспечение огражденного пути продувки вакуумного типа усложняет юстировку лазерной оптической системы. В известных системах продувочный путь нужно разбить, чтобы ввести небольшой лазер-визир видимого света. В предпочтительных вариантах реализации небольшой лазер видимого света можно включить как постоянную часть на пути прохождения пучка, которая очень полезна во время операций по обслуживанию. Предпочтительно в качестве лазера-визира используется лазер на гелии и неоне или небольшой диодный лазер, установленный на задней стороне высоко отражающего зеркала 10D, которое в этой конструкции должно состоять из пластины CaF, имеющей диэлектрическое отражающее покрытие, предназначенное для отражения очень высокой части 157 нм ультрафиолетового света, но передающее высокую часть видимого света. Лазер-визир можно использовать для юстировки всего пути прохождения пучка через ЗГ, УМ и расширитель импульса без прерывания пути прохождения пучка. (Понятно, что любая оптическая система выбора линии изменит направление лазера-визира. Оптику выбора линии можно удалить для юстировки остальной части системы, или можно отрегулировать направление пучка юстировочного лазера-визира для учета оптики выбора линии).Providing a fenced vacuum-type purge path complicates the alignment of the laser optical system. In known systems, the purge path needs to be broken in order to introduce a small visible laser laser. In preferred embodiments, the small visible laser can be turned on as a constant part of the beam path, which is very useful during maintenance operations. Preferably, a helium and neon laser or a small diode laser mounted on the back side of the highly reflective 10D mirror, which in this design should consist of a CaF plate having a dielectric reflective coating designed to reflect a very high part of 157 nm ultraviolet, is preferably used as a laser light, but transmitting a high portion of visible light. The laser-sight can be used to align the entire path of the beam through the 3G, PA and pulse expander without interrupting the path of the beam. (It is clear that any optical system for selecting a line will change the direction of the laser-sight. The line optics can be removed to align the rest of the system, or you can adjust the beam direction of the alignment laser-sight to take into account the optics of line selection).

Преимущества пути пучка с вакуумным качествомAdvantages of a beam path with vacuum quality

Продувочная система вакуумного качества, описанная выше, представляет основное усовершенствование для обеспечения долгосрочной работы эксимерного лазера, особенно F2 лазеров. В ней в основном решены проблемы загрязнения, что обуславливает значительное увеличение срока службы компонентов и улучшение качества пучка. Кроме того, поскольку исключается утечка за исключением выпускных окон, поток можно регулировать до получения требуемых величин, что позволяет снизить потребность в N2 почти на 50 процентов.The vacuum-quality purge system described above represents a major improvement to ensure long-term operation of an excimer laser, especially F 2 lasers. It basically solved the problems of contamination, which leads to a significant increase in the service life of the components and an improvement in the quality of the beam. In addition, since leakage is excluded, with the exception of the exhaust windows, the flow can be adjusted to the required values, which reduces the need for N 2 by almost 50 percent.

Герметичный блок затвора с измерителем мощностиSealed shutter unit with power meter

В первом предпочтительном варианте реализации изобретения предусмотрен уплотненный затвор 500 со встроенным измерителем мощности, как показано на фиг.20, 20А и 20В. В этом важном усовершенствовании затвор выполняет две функции: во-первых, он действует как затвор, блокирующий лазерный пучок, и, во-вторых, как измеритель полной мощности пучка для контролирования мощности пучка, когда требуется измерение.In a first preferred embodiment of the invention, there is provided a sealed shutter 500 with an integrated power meter, as shown in FIGS. 20, 20A and 20B. In this important improvement, the shutter has two functions: firstly, it acts as a shutter blocking the laser beam, and secondly, as a full beam power meter to control beam power when measurement is required.

На фиг.20 представлен вид сверху, показывающий основные элементы блока затвора. Они включают в себя затвор 502, дамп 504 пучка и измеритель 506 мощности. Путь выходного пучка лазера с затвором в закрытом положении показан как 510 на фиг.20. Путь с открытым пучком показан как 512. Активная поверхность затвора элемента остановки 516 пучка расположена под углом 45° к направлению пучка, выходящего из камеры, и, когда затвор закрыт, пучок поглощается поверхностью затвора и отражается к дампу 504 пучка. Как активная поверхность дампа пучка, так и активная поверхность затвора покрыты хромом для высокого поглощения пучка. В этом варианте элемент 516 остановки пучка установлен на гибком пружинном стальном рычаге 518. Затвор открывается при подаче тока в катушку 514, как показано на фиг.20В, которая тянет гибкий рычаг 518 и элемент 516 остановки пучка к катушке, отводя элемент 516 остановки пучка с пути выходного лазерного пучка. Затвор закрывается при прекращении потока тока через катушку 514, что позволяет постоянным магнитам 520 притянуть элемент 516 остановки пучка и гибкий рычаг 518 обратно в закрытое положение. В предпочтительном варианте реализации поток тока тщательно подбирается для обеспечения легкого перемещения этих элемента и рычага между открытым и закрытым положениями.On Fig presents a top view showing the main elements of the shutter block. These include a gate 502, a beam dump 504, and a power meter 506. The output path of the laser beam with the shutter in the closed position is shown as 510 in FIG. An open beam path is shown as 512. The active gate surface of the beam stop element 516 is located at an angle of 45 ° to the direction of the beam exiting the chamber, and when the shutter is closed, the beam is absorbed by the gate surface and is reflected to the beam dump 504. Both the active surface of the beam dump and the active surface of the shutter are coated with chrome for high absorption of the beam. In this embodiment, the beam stop element 516 is mounted on a flexible spring steel lever 518. The shutter opens when current is supplied to the coil 514, as shown in FIG. 20B, which pulls the flexible lever 518 and the beam stop element 516 to the coil, retracting the beam stop element 516 with paths of the output laser beam. The shutter closes when the current flow through the coil 514 ceases, which allows the permanent magnets 520 to pull the beam stop element 516 and the flexible arm 518 back to the closed position. In a preferred embodiment, the current flow is carefully selected to allow easy movement of these element and lever between open and closed positions.

Измеритель 506 мощности работает аналогичным образом, помещая пироэлектрический фотодетектор на пути прохождения выходного лазерного пучка, как показано на фиг.20 и 20А. В этом случае катушка 520 и магниты 522 притягивают детекторный блок 524 и его гибкий рычаг 526 на путь прохождения пучка и от него для измерения выходной мощности. Этот измеритель мощности может работать как с открытым, так и закрытым затвором. Ток подается в катушку так же, как и в случае с затвором, управляемую для обеспечения легкого перехода блока 524 на путь прохождения пучка и из него.The power meter 506 operates in a similar manner by placing a pyroelectric photodetector in the path of the output laser beam, as shown in FIGS. 20 and 20A. In this case, the coil 520 and magnets 522 attract the detector unit 524 and its flexible arm 526 to and from the beam path to measure the output power. This power meter can operate with both an open and a closed shutter. Current is supplied to the coil in the same way as in the case of the shutter, which is controlled to ensure easy transition of block 524 to and from the beam path.

Улучшенная поляризация с углом окон камеры больше, чем угол БрюстераEnhanced polarization with a camera window angle greater than the Brewster angle

Известные окна камеры часто располагают под углом Брюстера, чтобы обеспечить около 100% передачи в направлении s-поляризации при примерно 58% в направлении p-поляризации. В других известных конструкциях окна располагают под углом около 45 градусов, в этом случае передача s-поляризации немного меньше, а p-поляризации немного больше указанных значений.Known camera windows are often positioned at the Brewster angle to provide about 100% transmission in the s-polarization direction with about 58% in the p-polarization direction. In other known constructions, windows are arranged at an angle of about 45 degrees, in this case, the s-polarization transmission is slightly less, and the p-polarization is slightly larger than the indicated values.

Для F2 лазеров авторы определили, что при расположении окон камеры под углом несколько меньше угла Брюстера существует значительная конкуренция в области усиления между s- и p-поляризациями. Это вызвано тем, что обычно в области разряда F2 лазеров существует очень большое усиление по сравнению с KrF и ArF лазерами. Эта конкуренция не желательна, так как в большинстве применений свет с s-поляризацией не полезен и обычно теряется как нежелательное тепло. Поэтому существует необходимость в минимизации s-поляризации, создаваемой в лазере.For F 2 lasers, the authors determined that when the camera windows are located at an angle slightly less than the Brewster angle, there is significant competition in the gain region between s and p polarizations. This is because usually in the discharge region of F 2 lasers there is a very large gain compared to KrF and ArF lasers. This competition is not desirable, since in most applications s-polarized light is not useful and is usually lost as unwanted heat. Therefore, there is a need to minimize the s-polarization generated in the laser.

Предпочтительным легкореализуемым методом является существенное увеличение угла падения для окон камер по сравнению с углом Брюстера. Например, при угле Брюстера для пучка F2 157 нм передается около 100% p-поляризации и около 83% s-поляризации.The preferred easy-to-implement method is to significantly increase the angle of incidence for camera windows compared to the Brewster angle. For example, at the Brewster angle, about 100% p-polarization and about 83% s-polarization are transmitted for the F 2 157 nm beam.

Если увеличить угол падения до 64°, передача p-поляризации уменьшится до около 99%, но при этом будет передаваться только 76% s-поляризации. Так как в задающем генераторе выходной свет из области усиления делает около двух проходов через каждое из двух окон (для 4 проходов через окна и 2 поверхностей для каждого окна), отношение этих двух поляризаций в выходном пучке (если допустить, что углы окон равны 64°) составляет:If the angle of incidence is increased to 64 °, the p-polarization transmission will decrease to about 99%, but only 76% s-polarization will be transmitted. Since the output light from the amplification region makes about two passes through each of the two windows in the master oscillator (for 4 passes through the windows and 2 surfaces for each window), the ratio of these two polarizations in the output beam (assuming that the angles of the windows are 64 ° ) is:

Figure 00000002
Figure 00000002

В испытаниях на окнах с углом 47° авторы получили около 72% света с p-поляризацией и 28% с s-поляризацией.In tests on windows with an angle of 47 °, the authors received about 72% of the light with p-polarization and 28% with s-polarization.

При изменении угла окон на 64° и добавлении дополнительного окна с углом 64° перед высокоотражающим зеркалом 10D согласно фиг.1 процент s-поляризации в выходном пучке уменьшается до около 4%, а остальные 96% света имеют p-поляризацию.When changing the window angle by 64 ° and adding an additional window with an angle of 64 ° in front of the highly reflective mirror 10D according to Fig. 1, the percentage of s-polarization in the output beam decreases to about 4%, and the remaining 96% of the light has p-polarization.

В настоящее изобретение можно внести различные модификации, не изменяющие его объема. Для специалистов будет очевидно множество других возможных вариантов. Например, импульсная схема питания может быть обычной схемой до выхода импульсного трансформатора 56, изображенного на фиг.5А. Такое решение позволяет дополнительно уменьшить колебания, как поясняется в заявке на патент США №09/848043, упоминаемой здесь в качестве ссылки. Фиг.3В этой заявки из уровня техники с изображением входа и выхода импульсного трансформатора включена в настоящую заявку как фиг.13 для удобства читателя. Другие конфигурации теплообменника могут быть очевидными модификациями изображенной здесь конфигурации. Например, все четыре узла можно объединить в один. Значительные преимущества может обеспечить использование ребер на теплообменнике гораздо большего размера для уменьшения эффектов быстрого изменения температуры газа, которые происходят в результате работы лазера в пакетном режиме. Понятно, что при исключительно высоких частотах импульсов управление с обратной связью на энергии импульса не обязательно должно быть достаточно быстрым, для управления энергией конкретного импульса с использованием непосредственно предшествующего импульса. Например, можно предусмотреть способы управления, в которых измеренная энергия конкретного импульса используется для управления вторым или третьим последующим импульсом. Можно использовать многие другие компоновки, отличные от компоновки, изображенной на фиг.1. Например, камеры можно установить рядом, или расположить УМ снизу. Кроме того, второй лазерный блок можно выполнить как подчиненный генератор, включив в него выходной ответвитель, например частично отражающее зеркало. Возможны и другие варианты. Кроме тангенциальных вентиляторов можно использовать и другие вентиляторы. Это может потребоваться при частоте повторения, намного превышающей 4 кГц. Вентиляторы и теплообменник можно расположить снаружи разрядных камер. Можно также использовать способы расчета времени импульса, описанные в заявке на патент США №09/837035 (упоминаемой здесь в качестве ссылки). Можно использовать способы выбора линии, отличные от описанной выше пятипризменной конструкции. Например, сильную линию можно выбирать, используя 3, 4 или 6 призм и применяя методы конструирования, описанные выше. Может быть предпочтительным производить точные измерения ширины полосы. Это можно сделать с помощью эталона, имеющего меньший свободный спектральный диапазон, чем эталоны, описанные выше. Для точного измерения ширины полосы можно приспособить другие хорошо известные методы. Таким образом, представленное выше описание не следует рассматривать как ограничительное, а объем изобретения следует определять на основании прилагаемой формулы изобретения и законных эквивалентов.Various modifications may be made to the present invention without altering its scope. For specialists, many other possible options will be apparent. For example, the switching power supply may be a conventional circuit before the output of the switching transformer 56 of FIG. 5A. This solution can further reduce fluctuations, as explained in application for US patent No. 09/848043, referred to here by reference. Fig.3B of this application from the prior art with the image of the input and output of a pulse transformer is included in the present application as Fig.13 for the convenience of the reader. Other heat exchanger configurations may be obvious modifications to the configuration shown here. For example, all four nodes can be combined into one. Significant advantages can be achieved by using fins on a heat exchanger of a much larger size to reduce the effects of rapid changes in gas temperature that occur as a result of laser operation in batch mode. It is clear that at extremely high pulse frequencies, feedback control on the pulse energy does not have to be fast enough to control the energy of a particular pulse using the immediately preceding pulse. For example, control methods may be provided in which the measured energy of a particular pulse is used to control a second or third subsequent pulse. You can use many other layouts other than the layout shown in figure 1. For example, cameras can be installed side by side, or arrange the MIND from below. In addition, the second laser unit can be performed as a slave generator by including an output coupler, for example a partially reflecting mirror. Other options are possible. In addition to tangential fans, other fans can also be used. This may be required with a repetition frequency far exceeding 4 kHz. Fans and a heat exchanger can be located outside the discharge chambers. You can also use the methods for calculating the pulse time described in application for US patent No. 09/837035 (referred to here as a reference). Line selection methods other than the five prism design described above may be used. For example, a strong line can be selected using 3, 4 or 6 prisms and using the construction methods described above. It may be preferable to make accurate measurements of the bandwidth. This can be done using a standard having a smaller free spectral range than the standards described above. Other well-known methods can be adapted to accurately measure the width of the strip. Thus, the above description should not be construed as limiting, and the scope of the invention should be determined on the basis of the attached claims and legal equivalents.

Claims (154)

1. Система очень узкополосного двухкамерного газоразрядного F2 лазера с высокой частотой следования, содержащая1. The system is a very narrow-band double-chamber gas discharge F 2 laser with a high repetition rate, containing A) первый лазерный блок, содержащийA) a first laser unit containing 1) первую разрядную камеру, вмещающую1) the first discharge chamber accommodating a) первый лазерный газ,a) the first laser gas, b) первую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих первую область разряда,b) a first pair of elongated spaced apart electrodes forming a first discharge region, 2) первый вентилятор для обеспечения достаточных скоростей первого лазерного газа в первой области разряда для удаления из первой области разряда после каждого импульса по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим импульсом при работе с частотой следования в пределах 4000 импульсов в секунду или выше,2) the first fan to ensure sufficient speeds of the first laser gas in the first region of the discharge to remove from the first region of the discharge after each pulse essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next pulse when operating with a repetition rate of 4000 pulses per second or higher, 3) первую систему теплообменника, выполненную с возможностью удаления по меньшей мере 16 кВт тепловой энергии из первого лазерного газа,3) a first heat exchanger system configured to remove at least 16 kW of thermal energy from the first laser gas, B) блок выбора линии для минимизации энергии за пределами спектра одной выбранной линии,B) a line selection unit for minimizing energy outside the spectrum of one selected line, C) второй лазерный блок, содержащийC) a second laser unit containing 1) вторую разрядную камеру, вмещающую1) a second discharge chamber containing а) второй лазерный газ,a) a second laser gas, b) вторую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих вторую область разряда,b) a second pair of elongated spaced apart electrodes forming a second discharge region, 2) второй вентилятор для обеспечения достаточных скоростей второго лазерного газа во второй области разряда для удаления из второй области разряда после каждого импульса по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим импульсом при работе с частотой следования в пределах 4000 импульсов в секунду или выше,2) a second fan to ensure sufficient speeds of the second laser gas in the second region of the discharge to remove from the second region of the discharge after each pulse essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next pulse when operating at a repetition rate of 4000 pulses per second or higher, 3) вторую систему теплообменника, выполненную с возможностью удаления по меньшей мере 16 кВт тепловой энергии из второго лазерного газа,3) a second heat exchanger system, configured to remove at least 16 kW of thermal energy from the second laser gas, D) импульсную систему питания, выполненную с возможностью подачи к первой паре электродов и второй паре электродов электрических импульсов, достаточных для генерации лазерных импульсов с частотой около 4000 импульсов в секунду с точно регулируемой энергией импульсов выше около 5 мДж,D) a pulsed power system configured to supply electric pulses to the first pair of electrodes and the second pair of electrodes, sufficient to generate laser pulses with a frequency of about 4000 pulses per second with precisely controlled pulse energy above about 5 mJ, Е) систему измерения и управления лазерным пучком для измерения энергии выходных лазерных импульсов, генерированных системой двухкамерного лазера, и управления выходными лазерными импульсами в устройстве управления с обратной связью, причем выходные лазерные пучки из первого лазерного блока используются в качестве затравочного пучка для затравки второго лазерного блока.E) a laser beam measurement and control system for measuring the energy of the output laser pulses generated by the two-chamber laser system and for controlling the output laser pulses in a feedback control device, the output laser beams from the first laser unit being used as a seed beam to seed the second laser unit . 2. Система лазера по п.1, в которой первый лазерный блок выполнен в форме задающего генератора, а второй лазерный блок выполнен в форме усилителя мощности.2. The laser system according to claim 1, in which the first laser unit is made in the form of a master oscillator, and the second laser unit is made in the form of a power amplifier. 3. Система лазера по п.2, в которой первый лазерный газ содержит фтор и неон.3. The laser system according to claim 2, in which the first laser gas contains fluorine and neon. 4. Система лазера по п.2, в которой первый лазерный газ содержит фтор и гелий.4. The laser system according to claim 2, in which the first laser gas contains fluorine and helium. 5. Система лазера по п.2, в которой первый и второй лазерный газ содержит фтор и буферный газ, выбранный из группы, состоящей из неона, гелия или смеси неона и гелия.5. The laser system according to claim 2, in which the first and second laser gas contains fluorine and a buffer gas selected from the group consisting of neon, helium, or a mixture of neon and helium. 6. Система лазера по п.2, в которой усилитель мощности выполнен с возможностью одного прохода пучка через вторую область разряда.6. The laser system according to claim 2, in which the power amplifier is configured to one passage of the beam through the second region of the discharge. 7. Система лазера по п.2, в которой усилитель мощности выполнен с возможностью множества проходов через вторую область разряда.7. The laser system according to claim 2, in which the power amplifier is configured to have multiple passes through the second region of the discharge. 8. Система лазера по п.2, в которой задающий генератор содержит оптические компоненты, образующие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда.8. The laser system according to claim 2, in which the master oscillator contains optical components that form a resonant path for making two passes through the first region of the discharge. 9. Система лазера по п.2, в которой задающий генератор содержит оптические компоненты, обеспечивающие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда, и усилитель мощности содержит оптические компоненты, обеспечивающие множество проходов пучка через вторую область разряда.9. The laser system according to claim 2, in which the master oscillator contains optical components that provide a resonant path for two passes through the first region of the discharge, and the power amplifier contains optical components that provide multiple passes of the beam through the second region of the discharge. 10. Система лазера по п.1, в которой указанный первый лазерный блок содержит оптическую систему резонатора и указанная система лазера дополнительно содержит оптический стол для удержания оптической системы резонатора первого лазерного блока независимо от первой разрядной камеры.10. The laser system according to claim 1, wherein said first laser unit comprises an optical resonator system and said laser system further comprises an optical table for holding the optical system of the resonator of the first laser unit independently of the first discharge chamber. 11. Система лазера по п.10, в которой оптический стол имеет U-образную форму и образует U-образную полость, в которой установлена первая разрядная камера,11. The laser system of claim 10, in which the optical table is U-shaped and forms a U-shaped cavity in which the first discharge chamber is installed, 12. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит вертикально установленный оптический стол с установленными на нем первой и второй разрядными камерами.12. The laser system according to claim 1, which further comprises a vertically mounted optical table with first and second discharge cameras mounted on it. 13. Система лазера по п.1, в которой каждая из первой и второй лазерной камер образует путь потока газа с постепенно увеличивающимся поперечным сечением за электродами, позволяющий восстановить большой процент падения статического давления, происходящего в области разряда.13. The laser system according to claim 1, in which each of the first and second laser chambers forms a gas flow path with a gradually increasing cross section behind the electrodes, allowing you to restore a large percentage of the static pressure drop occurring in the discharge region. 14. Система лазера по п.2, в которой каждая из первой и второй камер содержит лопастную структуру за областью разряда для нормализации скорости газа после области разряда.14. The laser system according to claim 2, in which each of the first and second chambers contains a blade structure behind the discharge region to normalize the gas velocity after the discharge region. 15. Система лазера по п.1, в которой первый вентилятор и второй вентилятор являются тангенциальными вентиляторами и каждый содержит вал, приводимый во вращение двумя бесщеточными двигателями постоянного тока.15. The laser system according to claim 1, in which the first fan and the second fan are tangential fans and each contains a shaft driven by two brushless DC motors. 16. Система лазера по п.15, в которой двигатели являются водоохлаждаемыми двигателями.16. The laser system according to clause 15, in which the engines are water-cooled engines. 17. Система лазера по п.15, в которой каждый из двигателей содержит статор и каждый из двигателей содержит магнитный ротор, заключенный в прижимной колпак, отделяющий статор от лазерного газа.17. The laser system according to clause 15, in which each of the engines contains a stator and each of the engines contains a magnetic rotor enclosed in a pressure cap that separates the stator from the laser gas. 18. Система лазера по п.1, в которой первый и второй вентиляторы являются тангенциальными вентиляторами, каждый из которых содержит лопастную конструкцию, выполненную на станке из одной части алюминиевого сырья.18. The laser system according to claim 1, in which the first and second fans are tangential fans, each of which contains a blade structure made on the machine from one part of aluminum raw materials. 19. Система лазера по п.18, в которой упомянутая лопастная конструкция имеет внешний диаметр около пяти дюймов.19. The laser system of claim 18, wherein said blade structure has an outer diameter of about five inches. 20. Система лазера по п.19, в которой лопастная конструкция содержит лопастные элементы, имеющие острые ведущие кромки.20. The laser system according to claim 19, in which the blade structure contains blade elements having sharp leading edges. 21. Система лазера по п.15, в которой двигатели не имеют датчиков и которая дополнительно содержит контроллер задающего двигателя для управления одним из двигателей и контроллер подчиненного двигателя для управления другим двигателем.21. The laser system according to clause 15, in which the engines do not have sensors and which further comprises a master motor controller for controlling one of the engines and a slave motor controller for controlling the other engine. 22. Система лазера по п.15, в которой каждый тангенциальный вентилятор содержит лопасти, расположенные под углом к валу.22. The laser system according to clause 15, in which each tangential fan contains blades located at an angle to the shaft. 23. Система лазера по п.1, в которой каждая система теплообменника охлаждается водой.23. The laser system according to claim 1, in which each heat exchanger system is cooled by water. 24. Система лазера по п.23, в которой каждая система теплообменника содержит по меньшей мере четыре отдельных водоохлаждаемых теплообменника.24. The laser system of claim 23, wherein each heat exchanger system comprises at least four separate water-cooled heat exchangers. 25. Система лазера по п.23, в которой каждая система теплообменника содержит по меньшей мере один теплообменник, имеющий трубчатый канал для потока воды, на пути которого расположен по меньшей мере один турбулизатор.25. The laser system according to item 23, in which each heat exchanger system contains at least one heat exchanger having a tubular channel for the flow of water, in the path of which at least one turbulator is located. 26. Система лазера по п.24, в которой каждый из четырех теплообменников содержит трубчатый канал для потока воды с расположенным в нем турбулизатором.26. The laser system according to paragraph 24, in which each of the four heat exchangers contains a tubular channel for the flow of water with a turbulator located in it. 27. Система лазера по п.1, в которой импульсная система питания содержит водоохлаждаемые электрические элементы.27. The laser system of claim 1, wherein the pulsed power system comprises water-cooled electrical elements. 28. Система лазера по п.27, в которой по меньшей мере один из водоохлаждаемых элементов работает при высоких напряжениях выше 12000 В.28. The laser system according to item 27, in which at least one of the water-cooled elements operates at high voltages above 12000 V. 29. Система лазера по п.28, в которой высокое напряжение изолировано от земли с помощью катушки индуктивности, через которую течет охлаждающая вода.29. The laser system of claim 28, wherein the high voltage is isolated from the earth using an inductor through which cooling water flows. 30. Система лазера по п.1, в которой импульсная система питания содержит первую батарею зарядных конденсаторов и первую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов к первой паре электродов, и вторую батарею зарядных конденсаторов и вторую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов ко второй паре электродов, и резонансную зарядную систему для зарядки параллельно первой и второй батарей зарядных конденсаторов до точно регулируемого напряжения.30. The laser system of claim 1, wherein the pulsed power system comprises a first battery of charging capacitors and a first pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the first pair of electrodes, and a second battery of charging capacitors and a second pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the second pair electrodes, and a resonant charging system for charging in parallel the first and second batteries of the charging capacitors to precisely regulated voltage. 31. Система лазера по п.30, в которой резонансная зарядная система содержит схему De-Qing.31. The laser system of claim 30, wherein the resonant charging system comprises a De-Qing circuit. 32. Система лазера по п.30, в которой резонансная зарядная система содержит схему стравливания.32. The laser system of claim 30, wherein the resonant charging system comprises a bleed circuit. 33. Система лазера по п.30, в которой резонансная зарядная система содержит схему De-Qing и схему стравливания.33. The laser system of claim 30, wherein the resonant charging system comprises a De-Qing circuit and a bleed circuit. 34. Система лазера по п.1, в которой импульсная система питания содержит зарядную систему, состоящую по меньшей мере из трех источников питания, скомпонованных параллельно.34. The laser system according to claim 1, in which the pulsed power system comprises a charging system consisting of at least three power sources arranged in parallel. 35. Система лазера по п.1, в которой блок выбора расположен после задающего генератора.35. The laser system according to claim 1, in which the selection unit is located after the master oscillator. 36. Система лазера по п.35, в которой блок выбора линии содержит множество призм.36. The laser system according to clause 35, in which the line selection unit contains many prisms. 37. Система лазера по п.36, в которой множество призм состоит из пяти призм.37. The laser system of claim 36, wherein the plurality of prisms consists of five prisms. 38. Система лазера по п.36, в которой множество призм расположено в виде петли, чтобы обеспечить поворот лазерных пучков из первого лазерного блока на 360° до входа во второй лазерный блок.38. The laser system of claim 36, wherein the plurality of prisms are arranged in a loop to allow the laser beams to rotate 360 ° from the first laser unit 360 ° before entering the second laser unit. 39. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит лазер-визир видимого света.39. The laser system according to claim 1, which further comprises a laser-visor of visible light. 40. Система лазера по п.1, в которой блок выбора линии содержит фильтр Лио.40. The laser system according to claim 1, in which the line selection unit contains a Lyo filter. 41. Система лазера по п.30, в которой первая разрядная камера и вторая разрядная камера содержат окна, расположенные таким образом, чтобы все углы падения лазерных пучков на упомянутые окна были больше угла Брюстера.41. The laser system of claim 30, wherein the first discharge chamber and the second discharge chamber comprise windows arranged such that all angles of incidence of the laser beams on said windows are greater than the Brewster angle. 42. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит средство управления пучком для управления лазерными пучками, генерированными в первом лазерном блоке.42. The laser system according to claim 1, which further comprises a beam control means for controlling laser beams generated in the first laser unit. 43. Система лазера по п.42, в которой средство управления содержит средство для поворота оптического элемента.43. The laser system of claim 42, wherein the control means comprises means for rotating the optical element. 44. Система лазера по п.42, в которой средство управления пучком содержит средство для регулировки давления в блоке выбора линии.44. The laser system of claim 42, wherein the beam control means comprises means for adjusting pressure in the line selection unit. 45. Система лазера по п.1, в которой система лазера содержит призменный выходной ответвитель, частично образующий резонатор для первого лазерного блока, причем призменный выходной ответвитель содержит две поверхности, первая из которых ориентирована под углом с малыми потерями для p-поляризации, а вторая расположена ортогонально к лазерным пучкам из первого лазерного блока.45. The laser system according to claim 1, in which the laser system comprises a prismatic output coupler, partially forming a resonator for the first laser unit, the prismatic output coupler containing two surfaces, the first of which is oriented at an angle with low loss for p-polarization, and the second located orthogonally to the laser beams from the first laser unit. 46. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит А) первый монитор температуры для контролирования температуры газа в первой разрядной камере, В) первую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами.46. The laser system according to claim 1, which further comprises A) a first temperature monitor for monitoring the temperature of the gas in the first discharge chamber, B) a first gas temperature control system containing a control algorithm for adjusting the gas temperature to prevent negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves. 47. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит А) второй монитор температуры для контролирования температуры газа во второй разрядной камере, В) вторую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами.47. The laser system according to claim 1, which further comprises A) a second temperature monitor for monitoring the gas temperature in the second discharge chamber, B) a second gas temperature control system containing a control algorithm for adjusting the gas temperature in order to eliminate negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves. 48. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит азотный фильтр.48. The laser system according to claim 1, which further comprises a nitrogen filter. 49. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит систему продувки азотом, содержащую продувочный модуль с мониторами потока, при этом лазер также содержит трубы для транспортировки отработавшего продувочного газа из лазера.49. The laser system according to claim 1, which further comprises a nitrogen purge system comprising a purge module with flow monitors, the laser also comprising tubes for transporting exhaust purge gas from the laser. 50. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит блок затвора, содержащий электрический затвор, и измеритель мощности, который можно расположить на пути прохождения выходного пучка лазера по сигналу управления.50. The laser system according to claim 1, which further comprises a shutter unit containing an electric shutter, and a power meter that can be positioned along the path of the output laser beam by the control signal. 51. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит систему ограждения пучка, содержащую А) по меньшей мере одно уплотнение пучка, содержащее металлический сильфон, и В) продувочное средство для продувки ограждения пучка продувочным газом.51. The laser system according to claim 1, which further comprises a beam enclosure system comprising A) at least one beam seal containing a metal bellows, and B) purge means for purging the beam enclosure with purge gas. 52. Система лазера по п.51, в которой средство ограждения пучка содержит средство направления потока для создания продувочного потока, перпендикулярного лазерным пучкам, генерируемым во втором лазерном блоке.52. The laser system of claim 51, wherein the beam shielding means comprises a flow guiding means for generating a purge stream perpendicular to the laser beams generated in the second laser unit. 53. Система лазера по п.51, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка выполнено с возможностью легкой замены лазерной камеры.53. The laser system of claim 51, wherein said at least one beam seal is configured to easily replace the laser camera. 54. Система лазера по п.51, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка не содержит эластомер, обеспечивает изоляцию от вибраций камеры, обеспечивает изоляцию пути прохождения пучка от атмосферных газов и позволяет беспрепятственно заменять лазерную камеру, не нарушая блок выбора линии.54. The laser system of claim 51, wherein said at least one beam seal does not contain an elastomer, provides isolation from camera vibrations, isolates the beam path from atmospheric gases, and allows the laser camera to be easily replaced without disturbing the line selection unit. 55. Система лазера по п.51, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка сопоставимо с вакуумом.55. The laser system of claim 51, wherein said at least one beam seal is comparable to a vacuum. 56. Система лазера по п.55, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка представляет собой множество уплотнений пучка, в качестве которых используются легко уплотняемые сильфонные уплотнения, выполненные с возможностью легкого снятия вручную.56. The laser system of claim 55, wherein said at least one beam seal is a plurality of beam seals, which use easily sealed bellows seals that are easily removable manually. 57. Система лазера по п.1, в которой упомянутая система измерения и управления содержит первичный расщепитель пучка для отделения небольшого процента каждого выходного лазерного импульса из второго лазерного блока, и оптическое средство для направления части этого небольшого процента в детектор энергии импульса, и изолирующее средство для изоляции объема, ограниченного, по меньшей мере частично, первичным расщепителем пучка и окном детектора энергии импульса от других частей системы измерения и управления, для образования изолированной области.57. The laser system of claim 1, wherein said measuring and control system comprises a primary beam splitter for separating a small percentage of each output laser pulse from the second laser unit, and optical means for directing a portion of this small percentage to the pulse energy detector, and an isolation means for isolating the volume limited, at least in part, by the primary beam splitter and the window of the pulse energy detector from other parts of the measurement and control system, for forming in isolation area. 58. Система лазера по п.57, которая дополнительно содержит продувочное средство для продувки изолированной области продувочным газом.58. The laser system of claim 57, further comprising purge means for purging the insulated region with purge gas. 59. Система лазера по п.1, которая выполнена с возможностью работы как система KrF лазера, или система ArF лазера, или система F2 лазера при незначительных модификациях.59. The laser system according to claim 1, which is configured to operate as a KrF laser system, or an ArF laser system, or an F 2 laser system with minor modifications. 60. Система лазера по п.1, в которой по существу все компоненты заключены в корпус лазера, но система содержит модуль переменного тока/постоянного тока, физически отдельный от корпуса лазера.60. The laser system according to claim 1, in which essentially all the components are enclosed in the laser housing, but the system contains an AC / DC module physically separate from the laser housing. 61. Система лазера по п.1, в которой импульсная система питания содержит батарею зарядных конденсаторов задающего генератора, батарею зарядных конденсаторов усилителя мощности и резонансное зарядное устройство, выполненное с возможностью зарядки обеих батарей зарядных конденсаторов параллельно.61. The laser system according to claim 1, in which the pulsed power system comprises a battery of charging capacitors of the master oscillator, a battery of charging capacitors of a power amplifier and a resonant charger configured to charge both batteries of charging capacitors in parallel. 62. Система лазера по п.61, в которой импульсная система питания содержит источник питания, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере 2000 В питания к резонансному зарядному устройству.62. The laser system of claim 61, wherein the pulsed power system comprises a power source configured to supply at least 2000 V of power to the resonant charger. 63. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит систему управления газом для регулирования концентрации F2 в первом лазерном газе для управления параметрами пучка задающего генератора.63. The laser system according to claim 1, which further comprises a gas control system for controlling the concentration of F 2 in the first laser gas to control the parameters of the beam of the master oscillator. 64. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит систему управления газом для регулирования давления первого лазерного газа для управления параметрами пучка задающего генератора.64. The laser system according to claim 1, which further comprises a gas control system for regulating the pressure of the first laser gas to control the parameters of the beam of the master oscillator. 65. Система лазера по п.2, которая дополнительно содержит контроллер расчета времени разряда для запуска зарядов в усилителе мощности, чтобы они происходили через 20-60 нс после разрядов в задающем генераторе.65. The laser system according to claim 2, which further comprises a controller for calculating the discharge time for starting charges in the power amplifier, so that they occur 20-60 ns after the discharges in the master oscillator. 66. Система лазера по п.2, которая дополнительно содержит контроллер разряда, запрограммированный вызывать в некоторых обстоятельствах разряды в момент времени, позволяющий избежать значительной энергии выходного импульса.66. The laser system according to claim 2, which further comprises a discharge controller programmed to cause discharges in some circumstances at a point in time, avoiding significant energy of the output pulse. 67. Система лазера по п.66, в которой упомянутый контроллер в некоторых обстоятельствах запрограммирован вызывать разряд в усилителе мощности по меньшей мере за 20 нс раньше чем разряд в задающем генераторе.67. The laser system of claim 66, wherein said controller is programmed in some circumstances to cause a discharge in the power amplifier at least 20 ns earlier than the discharge in the master oscillator. 68. Система лазера по п.1, которая дополнительно содержит блок умножителя импульса для увеличения длительности выходных импульсов лазера.68. The laser system according to claim 1, which further comprises a pulse multiplier unit for increasing the duration of the laser output pulses. 69. Система лазера по п.68, в которой блок умножителя импульсов выполнен с возможностью приема лазерного выходного импульса и умножения количества лазерных выходных импульсов в секунду по меньшей мере в два раза, чтобы генерировать один умноженный лазерный выходной импульсный пучок, состоящий из большего количества импульсов с существенно меньшими значениями интенсивности, чем лазерные выходные импульсы, причем упомянутый блок умножителя импульса содержит (1) первый расщепитель пучка, предназначенный для отделения части лазерного выходного импульсного пучка, причем отделенная часть образует задержанную часть, и лазерный выходной импульсный пучок определяет размер и угловое расхождение пучка в первом расщепителе пучка, (2) первый путь задержки, начинающийся и заканчивающийся в первом расщепителе пучка, причем первый путь задержки содержит по меньшей мере два фокусирующих зеркала, выполненных с возможностью фокусирования упомянутой задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру пучка и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка.69. The laser system of claim 68, wherein the pulse multiplier unit is configured to receive the laser output pulse and multiply the number of laser output pulses per second by at least two times to generate one multiplied laser output pulse beam consisting of a larger number of pulses with significantly lower intensities than the laser output pulses, and said pulse multiplier unit contains (1) a first beam splitter designed to separate part of the laser output of the pulsed beam, the separated part forming the delayed part, and the laser output pulsed beam determines the size and angular divergence of the beam in the first beam splitter, (2) the first delay path starting and ending in the first beam splitter, the first delay path containing at least two focusing mirrors configured to focus said delayed part in focus on the first delay path and return the delayed part to the first beam splitter with a size and angular divergence it beam equal to or approximately equal to the beam size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter. 70. Система лазера по п.69, в которой по меньшей мере два фокусирующих зеркала являются сферическими зеркалами.70. The laser system of claim 69, wherein the at least two focusing mirrors are spherical mirrors. 71. Система лазера по п.69, которая дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два сферических зеркала.71. The laser system of claim 69, further comprising a second delay path comprising at least two spherical mirrors. 72. Система лазера по п.69, в которой первый путь задержки содержит четыре фокусирующих зеркала.72. The laser system of claim 69, wherein the first delay path comprises four focusing mirrors. 73. Система лазера по п.72, которая дополнительно содержит второй путь задержки, образованный вторым расщепителем пучка, расположенным на первом пути задержки.73. The laser system of claim 72, further comprising a second delay path formed by a second beam splitter located on the first delay path. 74. Система лазера по п.69, в которой упомянутый первый путь задержки содержит второй расщепитель пучка, при этом система дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два фокусирующих зеркала, расположенных с возможностью фокусирования задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка.74. The laser system of claim 69, wherein said first delay path comprises a second beam splitter, the system further comprising a second delay path comprising at least two focusing mirrors arranged to focus the delayed portion in focus on the first delay path and returning the delayed part to the first beam splitter with a size and angular divergence of the beam equal to or approximately equal to the size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter. 75. Система лазера по п.69, в которой первый расщепитель пучка выполнен с возможностью направления лазерного пучка по меньшей мере в двух направлениях с использованием оптического свойства усеченного внутреннего отражения.75. The laser system of claim 69, wherein the first beam splitter is configured to direct the laser beam in at least two directions using the optical property of the truncated internal reflection. 76. Система лазера по п.69, в которой первый расщепитель пучка состоит из двух прозрачных оптических элементов, каждый из которых имеет плоскую поверхность, причем оба оптических элемента расположены так, что их первые поверхности параллельны друг другу и разделены расстоянием меньше 200 нм.76. The laser system of claim 69, wherein the first beam splitter consists of two transparent optical elements, each of which has a flat surface, both optical elements being arranged so that their first surfaces are parallel to each other and separated by a distance of less than 200 nm. 77. Система лазера по п.69, в которой первый расщепитель пучка представляет собой оптический элемент без покрытия, ориентированный под углом к лазерному выходному импульсному пучку, для достижения требуемого отношения отражение-передача.77. The laser system of claim 69, wherein the first beam splitter is an uncoated optical element oriented at an angle to the laser output pulse beam to achieve the desired reflection-transmission ratio. 78. Система очень узкополосного двухкамерного газоразрядного F2 лазера с высокой частотой следования, содержащая78. The system is very narrow-band double-chamber gas discharge F 2 laser with a high repetition rate containing A) первый лазерный блок, содержащийA) a first laser unit containing 1) первую разрядную камеру, вмещающую1) the first discharge chamber accommodating a) первый лазерный газ,a) the first laser gas, b) первую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих первую область разряда,b) a first pair of elongated spaced apart electrodes forming a first discharge region, 2) первый вентилятор для обеспечения достаточного движения первого лазерного газа в первой области разряда для удаления из первой области разряда после каждого газового разряда по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим газовым разрядом при работе с частотой следования в пределах 4000 газовых разрядов в секунду или выше,2) the first fan to ensure sufficient movement of the first laser gas in the first region of the discharge to remove from the first region of the discharge after each gas discharge essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next gas discharge when operating at a repetition rate of 4,000 gas discharges per second or above, 3) первую систему теплообменника для удаления тепловой энергии из первого лазерного газа,3) a first heat exchanger system for removing heat energy from a first laser gas, B) блок выбора линии для минимизации энергии за пределами спектра одной выбранной линии,B) a line selection unit for minimizing energy outside the spectrum of one selected line, C) второй лазерный блок, содержащийC) a second laser unit containing 1) вторую разрядную камеру, вмещающую1) a second discharge chamber containing a) второй лазерный газ,a) a second laser gas, b) вторую пару удлиненных удаленных друг от друга электродов, образующих вторую область разряда,b) a second pair of elongated spaced apart electrodes forming a second discharge region, 2) второй вентилятор для обеспечения достаточного движения второго лазерного газа во второй области разряда для удаления из второй области разряда после каждого газового разряда по существу всех образовавшихся в результате разряда ионов перед следующим газовым разрядом при работе с частотой следования в пределах 4000 газовых разрядов в секунду или выше,2) a second fan to ensure sufficient movement of the second laser gas in the second region of the discharge to remove from the second region of the discharge after each gas discharge essentially all of the ions formed as a result of the discharge before the next gas discharge when operating at a repetition rate of 4,000 gas discharges per second or above, 3) вторую систему теплообменника для удаления тепловой энергии из второго лазерного газа,3) a second heat exchanger system for removing thermal energy from the second laser gas, D) импульсную систему питания, выполненную с возможностью подачи к первой паре электродов и второй паре электродов электрических импульсов, достаточных для генерации лазерных выходных импульсов с частотой около 4000 лазерных выходных импульсов в секунду с точно регулируемой энергией лазерных выходных импульсов выше около 5 мДж,D) a pulsed power supply system configured to supply electric pulses to the first pair of electrodes and the second pair of electrodes sufficient to generate laser output pulses with a frequency of about 4000 laser output pulses per second with precisely controlled laser output pulse energies above about 5 mJ, Е) систему измерения и управления лазерным пучком для измерения энергии лазерных выходных импульсов, генерированных системой двухкамерного лазера, и управления лазерными выходными импульсами в устройстве управления с обратной связью, причем выходные лазерные пучки из первого лазерного блока используются в качестве затравочного пучка для затравки второго лазерного блока.E) a laser beam measurement and control system for measuring the energy of the laser output pulses generated by the two-chamber laser system and for controlling the laser output pulses in a feedback control device, the output laser beams from the first laser unit being used as a seed beam to seed the second laser unit . 79. Система лазера по п.78, в которой первый лазерный блок выполнен в форме задающего генератора, а второй лазерный блок выполнен в форме усилителя мощности.79. The laser system according to p, in which the first laser unit is made in the form of a master oscillator, and the second laser unit is made in the form of a power amplifier. 80. Система лазера по п.79, в которой первый лазерный газ содержит фтор и неон.80. The laser system of claim 79, wherein the first laser gas contains fluorine and neon. 81. Система лазера по п.79, в которой первый лазерный газ содержит фтор и гелий.81. The laser system of claim 79, wherein the first laser gas contains fluorine and helium. 82. Система лазера по п.80, в которой первый и второй лазерный газ содержит фтор и буферный газ, выбранный из группы, состоящей из неона, гелия или смеси неона и гелия.82. The laser system of claim 80, wherein the first and second laser gas contains fluorine and a buffer gas selected from the group consisting of neon, helium, or a mixture of neon and helium. 83. Система лазера по п.80, в которой усилитель мощности выполнен с возможностью одного прохода пучка через вторую область разряда.83. The laser system according to claim 80, in which the power amplifier is configured to one passage of the beam through the second region of the discharge. 84. Система лазера по п.79, в которой усилитель мощности выполнен с возможностью множества проходов через вторую область разряда.84. The laser system of claim 79, wherein the power amplifier is configured to have multiple passes through a second discharge region. 85. Система лазера по п.79, в которой задающий генератор содержит оптические компоненты, образующие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда.85. The laser system according to p, in which the master oscillator contains optical components that form a resonant path for making two passes through the first region of the discharge. 86. Система лазера по п.79, в которой задающий генератор содержит оптические компоненты, обеспечивающие резонансный путь для совершения двух проходов через первую область разряда, и усилитель мощности содержит оптические компоненты, обеспечивающие множество проходов пучка через вторую область разряда.86. The laser system of claim 79, wherein the master oscillator comprises optical components that provide a resonant path for making two passes through the first discharge region, and the power amplifier contains optical components that provide multiple beam passes through the second discharge region. 87. Система лазера по п.78, в которой указанный первый лазерный блок содержит оптическую систему резонатора и указанная система лазера дополнительно содержит оптический стол для удержания оптической системы резонатора первого лазерного блока независимо от первой разрядной камеры.87. The laser system of claim 78, wherein said first laser unit comprises a cavity optical system and said laser system further comprises an optical table for holding a cavity optical system of a first laser block independently of the first discharge chamber. 88. Система лазера по п.87, в которой оптический стол имеет U-образную форму и образует U-образную полость, в которой установлена первая разрядная камера.88. The laser system of claim 87, wherein the optical table is U-shaped and forms a U-shaped cavity in which the first discharge chamber is mounted. 89. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит вертикально установленный оптический стол с установленными на нем первой и второй разрядными камерами.89. The laser system of claim 78, further comprising a vertically mounted optical table with first and second discharge cameras mounted thereon. 90. Система лазера по п.78, в которой каждая из первой и второй лазерных камер образует путь потока газа с постепенно увеличивающимся поперечным сечением за электродами, позволяющий восстановить большой процент падения статического давления, происходящего в области разряда.90. The laser system of claim 78, wherein each of the first and second laser chambers forms a gas flow path with a gradually increasing cross section behind the electrodes, allowing a large percentage of the drop in static pressure that occurs in the discharge region to be restored. 91. Система лазера по п.79, в которой каждая из первой и второй камер содержит лопастную структуру за областью разряда для нормализации скорости газа после области разряда.91. The laser system of claim 79, wherein each of the first and second chambers comprises a blade structure behind the discharge region to normalize the gas velocity after the discharge region. 92. Система лазера по п.78, в которой каждый из первого вентилятора и второго вентилятора является тангенциальным вентилятором и каждый содержит вал, приводимый во вращение двумя бесщеточными двигателями постоянного тока.92. The laser system of claim 78, wherein each of the first fan and the second fan is a tangential fan and each comprises a shaft driven by two brushless DC motors. 93. Система лазера по п.92, в которой двигатели являются водоохлаждаемыми двигателями.93. The laser system of claim 92, wherein the engines are water cooled engines. 94. Система лазера по п.92, в которой каждый из двигателей содержит статор и каждый из двигателей содержит магнитный ротор, заключенный в прижимной колпак, отделяющий статор от лазерного газа.94. The laser system according to paragraph 92, in which each of the engines contains a stator and each of the engines contains a magnetic rotor enclosed in a pressure cap that separates the stator from the laser gas. 95. Система лазера по п.78, в которой каждый из первого и второго вентиляторов является тангенциальным вентилятором, содержащим лопастную конструкцию, выполненную на станке из одной части алюминиевого сырья.95. The laser system according to p, in which each of the first and second fans is a tangential fan containing a blade structure made on the machine from one part of aluminum raw materials. 96. Система лазера по п.95, в которой упомянутая лопастная конструкция имеет внешний диаметр около пяти дюймов.96. The laser system of claim 95, wherein said blade structure has an outer diameter of about five inches. 97. Система лазера по п.96, в которой лопастная конструкция содержит лопастные элементы, имеющие острые ведущие кромки.97. The laser system of claim 96, wherein the blade structure comprises blade elements having sharp leading edges. 98. Система лазера по п.92, в которой двигатели не имеют датчиков и которая дополнительно содержит контроллер задающего двигателя для управления одним из двигателей и контроллер подчиненного двигателя для управления другим двигателем.98. The laser system according to paragraph 92, in which the engines do not have sensors and which further comprises a master motor controller for controlling one of the engines and a slave motor controller for controlling the other motor. 99. Система лазера по п.92, в которой каждый тангенциальный вентилятор содержит лопасти, расположенные под углом к валу.99. The laser system according to paragraph 92, in which each tangential fan contains blades located at an angle to the shaft. 100. Система лазера по п.78, в которой каждая система теплообменника охлаждается водой.100. The laser system of claim 78, wherein each heat exchanger system is water cooled. 101. Система лазера по п.100, в которой каждая система теплообменника содержит по меньшей мере четыре отдельных водоохлаждаемых теплообменника.101. The laser system of claim 100, wherein each heat exchanger system comprises at least four separate water-cooled heat exchangers. 102. Система лазера по п.100, в которой каждая система теплообменника содержит по меньшей мере один теплообменник, имеющий трубчатый канал для потока воды, на пути которого расположен по меньшей мере один турбулизатор.102. The laser system according to claim 100, wherein each heat exchanger system comprises at least one heat exchanger having a tubular channel for the flow of water, at least one turbulator is located in its path. 103. Система лазера по п.101, в которой каждый из четырех теплообменников содержит трубчатый канал для потока воды с расположенным в нем турбулизатором.103. The laser system of claim 101, wherein each of the four heat exchangers comprises a tubular channel for the flow of water with a turbulator located therein. 104. Система лазера по п.78, в которой импульсная система питания содержит водоохлаждаемые электрические элементы.104. The laser system of claim 78, wherein the pulsed power system comprises water-cooled electrical elements. 105. Система лазера по п.104, в которой по меньшей мере один из водоохлаждаемых элементов работает при высоких напряжениях выше 12000 В.105. The laser system of claim 104, wherein at least one of the water-cooled elements operates at high voltages above 12,000 V. 106. Система лазера по п.105, в которой высокое напряжение изолировано от земли с помощью катушки индуктивности, через которую течет охлаждающая вода.106. The laser system of claim 105, wherein the high voltage is isolated from the earth using an inductor through which cooling water flows. 107. Система лазера по п.78, в которой импульсная система питания содержит первую батарею зарядных конденсаторов и первую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов к первой паре электродов, и вторую батарею зарядных конденсаторов и вторую схему сжатия импульса для подачи электрических импульсов ко второй паре электродов, и резонансную зарядную систему для зарядки параллельно первой и второй батарей зарядных конденсаторов до точно регулируемого напряжения.107. The laser system of claim 78, wherein the pulsed power system comprises a first battery of charging capacitors and a first pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the first pair of electrodes, and a second battery of charging capacitors and a second pulse compression circuit for supplying electrical pulses to the second pair electrodes, and a resonant charging system for charging in parallel the first and second batteries of the charging capacitors to precisely regulated voltage. 108. Система лазера по п.107, в которой резонансная зарядная система содержит схему De-Qing.108. The laser system of claim 107, wherein the resonant charging system comprises a De-Qing circuit. 109. Система лазера по п.107, в которой резонансная зарядная система содержит схему стравливания.109. The laser system of claim 107, wherein the resonant charging system comprises an etching circuit. 110. Система лазера по п.107, в которой резонансная зарядная система содержит схему De-Qing и схему стравливания.110. The laser system of claim 107, wherein the resonant charging system comprises a De-Qing circuit and a bleed circuit. 111. Система лазера по п.78, в которой импульсная система питания содержит зарядную систему, состоящую по меньшей мере из трех источников питания, скомпонованных параллельно.111. The laser system of claim 78, wherein the pulsed power system comprises a charging system consisting of at least three power sources arranged in parallel. 112. Система лазера по п.78, в которой блок выбора расположен после задающего генератора.112. The laser system of claim 78, wherein the selection unit is located after the master oscillator. 113. Система лазера по п.112, в которой блок выбора линии содержит множество призм.113. The laser system of claim 112, wherein the line selection unit comprises a plurality of prisms. 114. Система лазера по п.113, в которой множество призм состоит из пяти призм.114. The laser system of claim 113, wherein the plurality of prisms consists of five prisms. 115. Система лазера по п.113, в которой множество призм расположено в виде петли, для обеспечения поворота лазерными пучками из первого лазерного блока на 360° до входа во второй лазерный блок.115. The laser system of claim 113, wherein the plurality of prisms are arranged in a loop to allow the laser beams to rotate 360 ° from the first laser unit to enter the second laser unit. 116. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит лазер-визир видимого света.116. The laser system of claim 78, further comprising a laser-sighting laser. 117. Система лазера по п.78, в которой блок выбора линии содержит фильтр Лио.117. The laser system of claim 78, wherein the line selection unit comprises a Lyo filter. 118. Система лазера по п.78, в которой первая разрядная камера и вторая разрядная камера содержат окна, расположенные таким образом, чтобы все углы падения лазерных пучков на упомянутые окна были больше угла Брюстера.118. The laser system of claim 78, wherein the first discharge chamber and the second discharge chamber comprise windows arranged such that all angles of incidence of the laser beams on said windows are greater than the Brewster angle. 119. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит средство управления пучком для управления лазерными пучками, генерированными в первом лазерном блоке.119. The laser system of claim 78, further comprising a beam control means for controlling laser beams generated in the first laser unit. 120. Система лазера по п.119, в которой средство управления содержит средство для поворота оптического элемента.120. The laser system according p, in which the control means comprises means for rotating the optical element. 121. Система лазера по п.119, в которой средство управления пучком содержит средство для регулировки давления в блоке выбора линии.121. The laser system according p, in which the beam control means comprises means for adjusting the pressure in the line selection unit. 122. Система лазера по п.78, в которой система лазера содержит призменный выходной ответвитель, частично образующий резонатор для первого лазерного блока, причем призменный выходной ответвитель содержит две поверхности, первая из которых ориентирована под углом с малыми потерями для p-поляризации, а вторая расположена ортогонально к лазерным пучкам из первого лазерного блока.122. The laser system of claim 78, wherein the laser system comprises a prismatic output coupler partially forming a resonator for the first laser unit, the prismatic output coupler containing two surfaces, the first of which is oriented at an angle with low loss for p-polarization, and the second located orthogonally to the laser beams from the first laser unit. 123. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит А) первый монитор температуры для контролирования температуры газа в первой разрядной камере, В) первую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами.123. The laser system of claim 78, which further comprises A) a first temperature monitor for monitoring the gas temperature in the first discharge chamber, B) a first gas temperature control system comprising a control algorithm for adjusting the gas temperature to eliminate negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves. 124. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит А) второй монитор температуры для контролирования температуры газа во второй разрядной камере, В) вторую систему управления температурой газа, содержащую управляющий алгоритм для регулировки температуры газа, чтобы исключить отрицательные акустические эффекты, вызванные отраженными акустическими волнами.124. The laser system of claim 78, which further comprises A) a second temperature monitor for monitoring the gas temperature in the second discharge chamber, B) a second gas temperature control system containing a control algorithm for adjusting the gas temperature to eliminate negative acoustic effects caused by reflected acoustic waves. 125. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит азотный фильтр.125. The laser system of claim 78, further comprising a nitrogen filter. 126. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит систему продувки азотом, содержащую продувочный модуль с мониторами потока, при этом лазер также содержит трубы для транспортировки отработанного продувочного газа из лазера.126. The laser system of claim 78, further comprising a nitrogen purge system comprising a purge module with flow monitors, the laser also comprising tubes for transporting exhaust purge gas from the laser. 127. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит блок затвора, содержащий электрический затвор и измеритель мощности, который можно расположить на пути прохождения выходного пучка лазера по сигналу управления.127. The laser system of claim 78, further comprising a shutter unit comprising an electric shutter and a power meter that can be positioned along the path of the output laser beam from the control signal. 128. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит систему ограждения пучка, содержащую А) по меньшей мере одно уплотнение пучка, содержащее металлический сильфон, и В) продувочное средство для продувки ограждения пучка продувочным газом.128. The laser system of claim 78, further comprising a beam guarding system comprising A) at least one beam seal comprising a metal bellows, and B) purge means for purging the beam enclosure with purge gas. 129. Система лазера по п.128, в которой средство ограждения пучка содержит средство направления потока для создания продувочного потока, перпендикулярного лазерным пучкам, генерируемым во втором лазерном блоке.129. The laser system of claim 128, wherein the beam shielding means comprises flow guiding means for generating a purge stream perpendicular to the laser beams generated in the second laser unit. 130. Система лазера по п.128, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка выполнено с возможностью легкой замены лазерной камеры.130. The laser system of claim 128, wherein said at least one beam seal is configured to easily replace the laser camera. 131. Система лазера по п.128, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка не содержит эластомер, обеспечивает изоляцию от вибраций камеры, обеспечивает изоляцию пути прохождения пучка от атмосферных газов и позволяет беспрепятственно заменять лазерную камеру, не нарушая блок выбора линии.131. The laser system of claim 128, wherein said at least one beam seal does not contain an elastomer, provides isolation from camera vibrations, isolates the beam path from atmospheric gases, and allows the laser camera to be easily replaced without disturbing the line selection unit. 132. Система лазера по п.128, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка сопоставимо с вакуумом.132. The laser system of claim 128, wherein said at least one beam seal is comparable to a vacuum. 133. Система лазера по п.132, в которой упомянутое по меньшей мере одно уплотнение пучка представляет собой множество уплотнений пучка, в качестве которых используются легко уплотняемые сильфонные уплотнения, выполненные с возможностью легкого снятия вручную.133. The laser system of claim 132, wherein said at least one beam seal is a plurality of beam seals, which utilize easily sealed bellows seals that are easily removable by hand. 134. Система лазера по п.78, в которой упомянутая система измерения и управления содержит первичный расщепитель пучка для отделения небольшого процента каждого выходного лазерного импульса из второго лазерного блока, и оптическое средство для направления части этого небольшого процента в детектор энергии импульса, и изолирующее средство для изоляции объема, ограниченного, по меньшей мере, частично, первичным расщепителем пучка и окном детектора энергии импульса от других частей системы измерения и управления, для образования изолированной области.134. The laser system of claim 78, wherein said measuring and control system comprises a primary beam splitter for separating a small percentage of each output laser pulse from the second laser unit, and optical means for directing a portion of this small percentage to the pulse energy detector, and an isolation means for isolating the volume limited, at least in part, by the primary beam splitter and the window of the pulse energy detector from other parts of the measurement and control system, to form an isolated oh area. 135. Система лазера по п.134, которая дополнительно содержит продувочное средство для продувки изолированной области продувочным газом.135. The laser system of claim 134, further comprising purge means for purging the insulated region with purge gas. 136. Система лазера по п.78, которая выполнена с возможностью работы как система KrF лазера, или система ArF лазера, или система F2 лазера при незначительных модификациях.136. The laser system of claim 78, which is configured to operate as a KrF laser system, or an ArF laser system, or an F 2 laser system with minor modifications. 137. Система лазера по п.78, в которой по существу все компоненты заключены в корпус лазера, но система содержит модуль переменного тока/постоянного тока, физически отдельный от корпуса лазера.137. The laser system of claim 78, wherein substantially all components are enclosed in the laser housing, but the system comprises an AC / DC module physically separate from the laser housing. 138. Система лазера по п.78, в которой импульсная система питания содержит батарею зарядных конденсаторов задающего генератора, батарею зарядных конденсаторов усилителя мощности и резонансное зарядное устройство, выполненное с возможностью зарядки обеих батарей зарядных конденсаторов параллельно.138. The laser system of claim 78, wherein the pulse power system comprises a charging capacitor bank of a master oscillator, a battery of charging capacitors of a power amplifier and a resonant charger configured to charge both charging capacitor banks in parallel. 139. Система лазера по п.138, в которой импульсная система питания содержит источник питания, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере 2000 В питания к резонансному зарядному устройству.139. The laser system according to p, in which the pulsed power system contains a power source configured to supply at least 2000 V power to a resonant charger. 140. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит систему управления газом для регулирования концентрации F2 в первом лазерном газе для управления параметрами пучка задающего генератора.140. The laser system of claim 78, further comprising a gas control system for controlling a concentration of F 2 in the first laser gas to control beam parameters of the master oscillator. 141. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит систему управления газом для регулирования давления первого лазерного газа для управления параметрами пучка задающего генератора.141. The laser system of claim 78, further comprising a gas control system for controlling a pressure of the first laser gas for controlling beam parameters of a master oscillator. 142. Система лазера по п.79, которая дополнительно содержит контроллер расчета времени разряда для запуска зарядов в усилителе мощности, чтобы они происходили через 20-60 нс после разрядов в задающем генераторе.142. The laser system of claim 79, further comprising a controller for calculating the discharge time for triggering the charges in the power amplifier so that they occur 20-60 ns after the discharges in the master oscillator. 143. Система лазера по п.79, которая дополнительно содержит контроллер разряда, запрограммированный вызывать в некоторых обстоятельствах разряды в момент времени, позволяющий избежать значительной энергии выходного импульса.143. The laser system of claim 79, further comprising a discharge controller programmed to cause discharges in some circumstances at a point in time to avoid significant output pulse energy. 144. Система лазера по п.143, в которой упомянутый контроллер в некоторых обстоятельствах запрограммирован вызывать разряд в усилителе мощности по меньшей мере за 20 нс раньше чем разряд в задающем генераторе.144. The laser system of claim 143, wherein said controller in some circumstances is programmed to cause a discharge in the power amplifier at least 20 ns earlier than the discharge in the master oscillator. 145. Система лазера по п.78, которая дополнительно содержит блок умножителя импульса для увеличения длительности выходных импульсов лазера.145. The laser system of claim 78, further comprising a pulse multiplier unit for increasing the duration of the laser output pulses. 146. Система лазера по п.145, в которой блок умножителя импульсов выполнен с возможностью приема лазерного выходного импульсного пучка и умножения количества импульсов в секунду по меньшей мере в два раза, чтобы генерировать один умноженный лазерный выходной импульсный пучок, состоящий из большего количества лазерных выходных импульсов с существенно меньшими значениями интенсивности, чем лазерные выходные импульсы, причем упомянутый блок умножителя импульса содержит (1) первый расщепитель пучка, предназначенный для отделения части лазерного выходного импульсного пучка, причем отделенная часть образует задержанную часть, и лазерный выходной импульсный пучок определяет размер и угловое расхождение пучка, в первом расщепителе пучка, (2) первый путь задержки, начинающийся и заканчивающийся в первом расщепителе пучка, причем первый путь задержки содержит по меньшей мере два фокусирующих зеркала, выполненных с возможностью фокусирования упомянутой задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру пучка и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка.146. The laser system of claim 145, wherein the pulse multiplier unit is configured to receive the laser output pulse beam and multiply the number of pulses per second by at least two times to generate one multiplied laser output pulse beam consisting of a larger number of laser outputs pulses with significantly lower intensities than the laser output pulses, wherein said pulse multiplier unit contains (1) a first beam splitter designed to separate a part of the laser of the output pulse beam, wherein the separated part forms the delayed part, and the laser output pulse beam determines the size and angular divergence of the beam in the first beam splitter, (2) the first delay path starting and ending in the first beam splitter, the first delay path containing at least two focusing mirrors configured to focus said delayed part in focus on the first delay path and return the delayed part to the first beam splitter with a size and angular a beam divergence equal to or approximately equal to the beam size and the angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter. 147. Система лазера по п.146, в которой по меньшей мере два фокусирующих зеркала являются сферическими зеркалами.147. The laser system of claim 146, wherein the at least two focusing mirrors are spherical mirrors. 148. Система лазера по п.147, которая дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два сферических зеркала.148. The laser system of claim 144, further comprising a second delay path comprising at least two spherical mirrors. 149. Система лазера по п.126, в которой первый путь задержки содержит четыре фокусирующих зеркала.149. The laser system of claim 126, wherein the first delay path comprises four focusing mirrors. 150. Система лазера по п.149, которая дополнительно содержит второй путь задержки, образованный вторым расщепителем пучка, расположенным на первом пути задержки.150. The laser system of claim 149, further comprising a second delay path formed by a second beam splitter located on the first delay path. 151. Система лазера по п.146, в которой упомянутый первый путь задержки содержит второй расщепитель пучка, при этом лазер дополнительно содержит второй путь задержки, содержащий по меньшей мере два фокусирующих зеркала, расположенных с возможностью фокусирования задержанной части в фокусе на первом пути задержки и возврата задержанной части в первый расщепитель пучка с размером и угловым расхождением пучка, равным или приблизительно равным размеру и угловому расхождению лазерного выходного импульсного пучка в первом расщепителе пучка.151. The laser system of claim 146, wherein said first delay path comprises a second beam splitter, wherein the laser further comprises a second delay path comprising at least two focusing mirrors arranged to focus the delayed portion in focus on the first delay path and returning the delayed part to the first beam splitter with a size and angular divergence of the beam equal to or approximately equal to the size and angular divergence of the laser output pulse beam in the first beam splitter. 152. Система лазера по п.146, в которой первый расщепитель пучка выполнен с возможностью направления лазерного пучка по меньшей мере в двух направлениях с использованием оптического свойства усеченного внутреннего отражения.152. The laser system of claim 146, wherein the first beam splitter is configured to direct the laser beam in at least two directions using the optical property of the truncated internal reflection. 153. Система лазера по п.146, в которой первый расщепитель пучка состоит из двух прозрачных оптических элементов, каждый из которых имеет плоскую поверхность, причем оба оптических элемента расположены так, что их первые плоские поверхности параллельны друг другу и разделены расстоянием меньше 200 нм.153. The laser system of claim 146, wherein the first beam splitter consists of two transparent optical elements, each of which has a flat surface, both optical elements being arranged so that their first flat surfaces are parallel to each other and separated by a distance of less than 200 nm. 154. Система лазера по п.146, в которой первый расщепитель пучка представляет собой оптический элемент без покрытия, ориентированный под углом к лазерному выходному импульсному пучку, для достижения требуемого отношения отражение-передача.154. The laser system of claim 146, wherein the first beam splitter is an uncoated optical element oriented at an angle to the laser output pulse beam to achieve the desired reflection-transmission ratio.
RU2004109144/28A 2001-08-29 2002-08-19 Line-selectable double-chamber f2 laser system RU2298271C2 (en)

Applications Claiming Priority (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/943,343 2001-08-29
US09/943,343 US6567450B2 (en) 1999-12-10 2001-08-29 Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
US09/970,503 2001-10-03
US09/970,503 US20020071468A1 (en) 1999-09-27 2001-10-03 Injection seeded F2 laser with pre-injection filter
US10/000,991 2001-11-14
US10/006,913 2001-11-29
US10/006,913 US6535531B1 (en) 2001-11-29 2001-11-29 Gas discharge laser with pulse multiplier
US10/012,002 2001-11-30
US10/036,727 US6865210B2 (en) 2001-05-03 2001-12-21 Timing control for two-chamber gas discharge laser system
US10/036,676 2001-12-21
US10/036,727 2001-12-21
US10/056,619 2002-01-23
US10/056,619 US6801560B2 (en) 1999-05-10 2002-01-23 Line selected F2 two chamber laser system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004109144A RU2004109144A (en) 2005-02-10
RU2298271C2 true RU2298271C2 (en) 2007-04-27

Family

ID=35208687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004109144/28A RU2298271C2 (en) 2001-08-29 2002-08-19 Line-selectable double-chamber f2 laser system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298271C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004109144A (en) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7058107B2 (en) Line selected F2 two chamber laser system
US6798812B2 (en) Two chamber F2 laser system with F2 pressure based line selection
KR100965770B1 (en) Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
KR100850450B1 (en) Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
JP2008294477A (en) Super narrow band, two-chamber, high repetition rate gas discharge laser system
JP2002043669A (en) 4 KHz GAS DISCHARGE LASER
CA2458111A1 (en) Laser lithography light source with beam delivery
JP2004526334A (en) 4KHz gas discharge laser system
EP1378037A1 (en) Injection seeded f2 laser with line selection and discrimination
RU2298271C2 (en) Line-selectable double-chamber f2 laser system
TW564585B (en) Line selected F2 two chamber laser system
TW507408B (en) Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090820