TW569510B - High repetition rate UV excimer laser - Google Patents

Description

569510 五、發明說明（1) 目則發明依據200 1年3月2日提出之美國第60/272, 814 唬專利申請案主張優先權。此處將它合併進來，作為參考 文件。 σ 發明領域： 本孓明是關於南重複率的紫外線準分子雷射。 發明背景： 在正個申請案中，我們參考了不同的發表文獻。每一 文獻的發現都合併在此申請案中作為參考文件。 # μ ϊ ΐ以來，準分子雷射被發展在商業上作為一個減小 ^ ^的光源，以及半導體製造儀器的曝光裝置，因為準分 雷射可以完成相當精準的產品。 j自於準分子雷射的光振盈，具有各種波長成分，以及 長的變異。結果，如果光線處於此不能者 學元件例如透鏡時，就會發生色散，：此K 低j扣的準確性。為了這個原因，存在廣泛使用之製造 頻帶技術’在其中將準分子雷射配備波長選擇元件例如 栅，以便將雷射振盪波長的頻譜寬度變窄，並且將 穩定在此振盪波長的中心值。 长 美國第6, 181，724號專利提出了準分子雷射。 氣體密封在雷射室中，而由放電電極的放電來件认处=’ ，當通過第一稜鏡和第二棱鏡時，此光束的尺寸會缉声外1 後此雷射光束進入光栅。在此光柵中，相對於此雷"·射 之光學路徑的一個角度，由致動器來控制；而經由曰在預定 569510 五、發明說明（2) 下振盡此雷射^束可以達成狹窄頻帶 3ί:稜鏡，第二稜鏡，和光栅被集合起來元件， ，光子組件。自此狹窄頻帶光學組件夂：為狹窄頻 „過第-窗孔和部分反射的前方鏡子n長的雷射 射光束離開此雷射室。 …、炱邵分的雷 通常，合成熔融矽石或鈣氟化物被 射之光學元件的材料。然而，使用這分子雷 。為了有效地大量製造半導體，必須要增加Π者的缺點 雷射振盪脈衝數(也稱為重複頻率立時間的 率。然而，在雷射之譜振器中的能量密=):二:雷射功 光束在譜振器中往復，並且通過光學元；此外’雷射 :因’當雷射的功率變得較高時，這些光學元夕二。為了此 r的變形，或材料内的不均勾而磨損。即使是於非常 子凡件磨損，也會對振盪雷射光束的 ^ 、勺先

:::學元件的耐受性是不足夠的，而且當使用這：光T 的波長將會很困難。 于田射 發明大要： 雷射ί ί明是關於高重複率（千赫兹）的紫外線準分子 田、^雷射光源，# -個或多個含鎂氟化物的窗孔。 本發明的另一方面包括高重複率的紫外線準分子 匕含雷射光源，一個或多個含鎂氟化物田 源作為將該一個或多個窗孔退火。 孔’以及先

第6頁 569510 五、發明說明（3) 本發明另一項包括含鎂氟化物的高重複率紫外線準分 子雷射。 本發明另一項包括一種方法以製造預定狹窄頻寬的雷 射光束。此方法包括振盪雷射光束，使得此雷射光束離開 槽室的第一窗孔；經由一個或多個稜鏡來加寬此雷射光束· 控制此雷射光束到預定的狹窄頻寬；並且讓此預定狹窄頻， 寬雷射光束通過此槽室的第二窗孔，其中此槽室之第一和 第二窗孔包含鎂氟化物。 詳細說明： 本發明是關於準分 多個含鎂氟化物的窗孔 準分子雷射裝置說 3 1 1和6 0 1 4 3 9 8號專利中 件0 子雷射，其包含雷射光源，和一個或 〇 明於美國第 6 1 8 1 724, 628222 1，60G7 此處將它們合併進來作為參考文 通常，準分子雷射的運徒Λ 射槽室中，而由放電電極的放二。冑雷射氣體密封在雷 會引起雷射光束的振m。此上來=給能量給此氧體。這 開此雷射槽室，當通過稜鏡時:此J :: 2方窗孔尚 然後此雷射光束進入光柵 $束的尺寸會變寬， 束之光學路徑的一個角度，由致動器柵中二對於此雷射气 波長下的振盪可以達到狹窄 工“：經由在預萍 光束通過第-窗孔和第—铲早u具、控制波長的雷制 此雷射槽室。 ，兄子，Μ後°卩为的雷射光束離開 569510 、發明說明（4) 有了此準分子雷射運作的一般概念，圖丨顯示了本發明 ^高重複率紫外線準分子雷射的實施例。如圖丨所示，高重 後率紫外線準分子雷射裝置1〇包含多個稜鏡，例如第一和 第二個（以及可選擇之第三個）稜鏡12,第一鏡子13,第二鏡 光柵14, j及第一16和第二18窗孔。雷射槽室17中的 一囪孔16和第二窗孔18相對於雷射光束丨丨形成尋常極化 角（Brewster angle)以降低能量損耗。元件，例如多個稜 ^12，第鏡子13，第二鏡子15，第一窗孔16，和第二窗孔 疋由I化物光學材料來製造出，例如職化物，鋇敦化物， 或鎂氟化物。在實施例中，這些元件是由鎮氣化物來製造 。在另一貫施例中，第一窗孔1 6和第二窗孔1 8是由鎂氟化 物製造出，而其他元件例如多個稜鏡丨2，第一鏡子丨3和第二 鏡子1 5則是由其他材料例如鈣氟化物製造出。 本發明的另一方面包括一種方法以製造預定狹窄頻寬 的雷射光束。此方法包括振盪雷射光束，使得此雷射光東、 離開槽室的第一窗孔；經由一個或多個棱鏡來加寬此雷射 光束·，控制此雷射光束到預定的狹窄頻寬；並且讓此預定狹 窄頻寬雷射光束通過此槽室的第二窗孔，其中此槽室的第 一和第二窗孔由鎂氟化物所構成。

、在使用上參考圖1，雷射氣體（例如Ar, Kr，Ne和/或n 被密封在雷射槽室1 7中，而由放電電極（沒有顯示）的放 來供給能量給此雷射氣體。這會引起雷射光束丨丨的振盪。 振盪雷射光束11經由後方窗孔1 6離開此雷射槽室丨7。雷 光束11通過稜鏡12,被第二鏡子15和光柵14反射。在第$二'

第8頁 569510 五、發明說明（5) 鏡子1 5中，相對於雷射本占 控制。經由在預定以ϋ光路徑的角度由致動器來 以達到狹窄頻= f射光束u，雷射光束11可 反射，使得雷射光束二先棘束」1由光柵14和第二鏡子15完全 離開槽室17,並且從第原始路徑’而從前方窗孔18 曰 且攸弟一鏡子1 3離開。 雷射二實施例。高重複率紫外線準分子 ，光柵;4以::二個稜，’例如第一和第二稜鏡22,鏡子25 窗孔26和第—和第二28窗孔。雷射槽室27中的第一 降低妒旦1相對於雷射光束21形成尋常極化角以 鏡子心^ Ϊ丄貫施例中，雷射光東21由部分反射的 2 ^。^刀反射，而部分的雷射光束21離開雷射槽室 2 7。το件例如多個稜鏡2 2箆— 而 二窗孔28是由氟化物光學材料一：J :由孔26’和第 錢氟化物製造出。在例如約氟化物’鎖氟化物，或 造出。例中，這些元件是由鎂氟化物製 t , 貫⑻例中，第—窗孔2 6和第：窗孔28是由錢 出’而其他元件，例如多個稜鏡22和鏡子25則是 由其他材料例如鈣氟化物製造出。 ^疋 士發明的另一項包括由鎖氣化物製造的 線準分子雷射窗孔。 後午糸外 々"φ i發明由鎂氟化物製造的雷射窗孔可以在高重複率紫 、本準分子雷射的長運作壽命内維持耐受性。 用 T維持耐受性”意指著這些嫩物窗孔沒有可 致之吸收。料輸出大於等於1G毫焦耳，而重複率大^斤十 大約4千赫茲的雷射，這些鎂氟化物窗孔可以維持耐受性。 569510 五、發明說明（6) — 此外，目前發明的鎂氟化物 焦耳，而重複率大於赤去了 ^為輸出大於等於]0亳 億個脈衝，或者=4二赫兹的雷射，維持耐受性超 士欲n 擇的超過90億個脈衝。 本表明的另一項包括準分帝 個或多個含鎂氟化物的窗田涔二=各运射光源，一 個窗孔進行退火。自孔，以及先源作為將該-個或多 顯示本發明的實施例，其 孔退火。如圖3所示，準分子 二由耵礼至的® 如第一和第-( 雷射4置30包含多個稜鏡，例 第二浐J 一止 第三個)稜鏡32,第-鏡子⑽， 37中的第一窗、孔及f -36和第二38窗孔。雷射槽室 當搞^t 窗孔38相對於雷射光束3〗形成尋 子33第低能量損耗。元件，例如多個稜鏡32,第一鏡 光與枒料—：子35,第一窗孔36,和第二窗孔⑽是由氟化物 化物，鋇氟化物，或·氟化物製造出。在 每 > 只施例中，這些元件是由鎂氟化物製造出。在另一個 ::例中’第-窗孔36和第二窗孔38是由鎮氟化物製造出 ，二他元件例如多個稜鏡32,第一鏡子33和第二鏡子35則， 疋由其他材料例如鈣氟化物製造出。 θ通常，第一雷射光束（如上面所描述）和第二雷射光束， 】由=射槽室37中的放電電極而產生。在使用上，參考圖’3 3二雷射氣體（例如Ar，Kr，Ne和/或F)被密封在雷射槽室 ^ 而由第二放電電極（沒有顯示）的第二放電來供給能 里給此第二雷射氣體。這會引起第二雷射光束3丨的振盪。 辰盈雷射光束31經由後方窗孔36離開此雷射槽室37。雷射

I 第10頁 569510 五、發明說明（7) 光束31通過稜鏡32被第二鏡子35和光柵34反射。在第二鏡 子3 5中，相對於雷射光束3 1之光路徑的角度由個致動器來 控制。經由在預定波長下振盪雷射光束3丨，雷射光束3丨就 可以達到狹窄頻寬。雷射光束3 1由光栅3 4和第二鏡子3 5完 全反射，使得雷射光束3 1倒轉它的原始路徑而從前方窗孔 3 8離開槽室3 7，並且從第一鏡子3 3離開。 第二雷射光束31被用來在準分子雷射運作的同時將 第了個和第二窗孔38和36退火。這些窗孔由第二雷射光、 3 1以波長大約為2 5 0毫微米的光來照射。此波長相去

:::頻帶的波長。或者，第二雷射光束31被用來：準 子台射運作之前或之後，當準分子雷射沒有使用時 刀— 和第二個窗孔36和38退火。 、弟 或者，窗孔3 6和38也可以經由熱來退火。埶退 由=如惰性氣體或真空的環境中，加熱第一和/或第^ 成然用來加熱這些窗孔的溫度決定於導致； ’旦疋一般來說此溫度約為2 〇 〇到8 〇 〇它。 来，然我們在這裡已經詳細描述了優先實施例但3 ^ 技術的人將了解本發明可以有各種修改: ' 、、以動作，但是都不脫離本發明的精神。因此，

被視為在底下申請專利範圍所定義本發明的範圍二U

569510 圖式簡單說明 附圖簡要說明： 本發明的這些和其他特性和優點，將可以從底下的優 先實施例詳細說明配合附圖而清楚明白，其中： 第一圖（圖1)顯示根據本發明實施例的高重複率紫外 線準分子雷射。 第二圖（圖2)顯示根據本發明另一個實施例的高重複 率紫外線準分子雷射。 第三圖（圖3)顯示根據本發明另一個實施例的高重複 率紫外線準分子雷射。 附圖元件符號說明： 高重複率紫外線準分子雷射裝置1 0 ;雷射光束i 1 ;稜 鏡1 2 ;鏡子1 3 ;光栅1 4 ;鏡子1 5 ;第一窗孔1 6 ;雷射槽室 1 7 ;第二窗孔1 8 ;高重複率紫外線準分子雷射裝置20 ;雷 射光束21 ;棱鏡22 ;光柵24;鏡子25 ;第一窗孔26 ;雷射 槽室27;第二窗孔28;雷射裝置30;雷射光束31 ;稜鏡 32;鏡子33;光柵34;鏡子35;第一窗孔36;雷射槽室 37;第二窗孔38。

第12頁

Claims (1)

1. 569510

   ‘ Ή §t專利範圍第4項之準分子f射，其中f孔保持耐 久性為超過500百萬雷射光束脈衝。 10. —種準分子雷射其包含： 雷射光束之光源， =個或多個由鎂氟化物晶體所構成之窗孔；以及 光源’其對一個或多個由鎂氟化物晶體所構成之窗孔退 火。 11 ·依據申請專利範圍第10項之準分子雷射，其中雷射光束 具有功率大於或等於10毫焦耳。 12 ·依據申請專利範圍第1 0項之準分子雷射，其中雷射光束 具有重複率為-4千赫茲。 13·依據申請專利範圍第1〇項之準分子雷射，其中雷射光束 光源為氬氟化物。 1 4·依據申請專利範圍第1〇項之準分子雷射，其中雷射光束 光源為氪氟化物。 1 5'· 一種製造出預先決定狹窄頻寬雷射光束之方法，其包 含：

   振盪雷射光束，使得此雷射光束離開槽室之第一窗孔； 經由一個或多個稜鏡擴寬雷射光束； 控制擴寬雷射光束至預先決定之狹窄寬度；以及 通過預先決定狹窄寬度雷射光束經由槽室之第二窗孔， 其中槽室之第一及第二窗孔由鎂氟化物所構成。 16·依據申請專利範圍第15項之方法，其中雷射光束具有 功率大於或等於10宅焦耳。

   第14頁 569510

   17.依據申請專利範圍第15項之方法，其中雷射光束具有 重複率為-4千赫茲。 18·依據申請專利範圍第15項之方法，其中更進一步包含 產生雷射光束脈衝超過5〇〇百萬脈衝。 19·依據申請專利範圍第18項之方法，其中第一及第二窗 孔保持耐久性。 ，又康申請專利範圍第1 8項之方法，其中雷射光束脈衝 超過9〇〇百萬脈衝以及第一及第二窗孔保持耐久性。

   21 ·依據申請專利範圍第1 5項之方法，其中更進一步包含 將第一窗孔退火。 依據申請專利範圍第21項之方法，其中更進一 第二窗孔退火 2 3 ·依據申請專利範圍第1 5項 為氬氟化物。 之方法，其中雷射光束光源 2 4.依據申請專利範圍第15項之方法，其中 為氛氟化物。 雷射光束光源

   第15頁