TWI459668B - 極高功率雷射腔室光學改良技術 - Google Patents

Description

極高功率雷射腔室光學改良技術

本申請案主張申請於2008年10月21日，名為「Very High Power Laser Chamber Optical Improvements」的美國臨時專利申請案第61/107,342號案之優先權，該案之全部內容在此併入此文以為參考資料用於所有目的。該申請案主張申請於2008年10月23日，名為「Very High Power Laser Chamber Optical Improvements」的美國臨時專利申請案第61/108,020號案之優先權，該案之全部內容在此併入此文以為所有目的之參考資料。

發明背景

所揭露之主題係關於極高功率雷射系統，諸如氣體放電雷射，且更特定地，係關於用於改進在一氣體放電雷射腔室中的光學元件之方法及系統。

放電氣體雷射以在諸如積體電路微影製造過程的領域中的使用而聞名。浸潤式微影術的出現要求此等雷射系統之製造商提供能產生60-90瓦特及更高的平均功率的雷射，意指雷射光源需要以4kHz的重複率的20mJ或更多的脈衝能量，或6kHz的15mJ的輸出脈衝能量之範例之方式產生輸出光脈衝，前者產生一80瓦特的雷射，而後者產生一90瓦特的雷射。

準分子雷射是放電氣體雷射的一種類型。準分子雷射自從20世紀70年代中期已為人知悉。可用於積體電路微影的一準分子雷射之描述被描述於1991年6月11日發證的名為「Compact Excimer Laser」的美國專利第5,023,884號案中。該‘884號專利被讓與本申請案之受讓人。該‘884號專利在此併入此文以為所有目的之參考資料。‘884號專利中描述的該準分子雷射是一高重複率脈衝雷射，不過所揭露之雷射的一輸出脈衝重複率為當代雷射系統的大約三分之一或二分之一。

為了產生以此脈衝重複的此等脈衝能量，上述提到的共同申請中之專利申請案中建議，使用一主振盪器/功率振盪器組配，特別在種子雷射(主振盪器(「MO」))被利用來以相對低的輸出脈衝能量微調諸如中心波長及射束品質參數如頻寬的諸參數，且放大器部份(功率振盪器(「PO」)或電源環路放大器(「PRA」)，也是一振盪器)進而放大該種子雷射輸出脈衝，以達到大約15-20mJ的雷射系統輸出脈衝的應用中。為了描述便利起見，在申請案全文中該雷射系統可稱為主振盪器/電源環路放大器(「MOPRA」)或一主振盪器/電源振盪器(「MOPO」)，一MOPRA也是，或一主振盪器/功率放大器(「MOPA」)。然而，為了此申請案及所附申請專利範圍之意義之目的，此等詞彙意欲可互換地使用，且進一步意欲在相關揭露中包括不是種子雷射/放大器雷射系統種類的高功率雷射系統，除非明確闡述，即所揭露主題之任一層面在應用中被限制於某一個或一個以上的此等雷射配置。即，不拘所包含的雷射配置，被相似地定位、配置及利用且面對短期及/或長期曝露於此高能量光的相似不利光效應之相似元件可使用所主張的主題的一實施例的任何層面。

也將理解在產生此等極高功率雷射系統輸出脈衝中面臨的一些或全部問題也可在產生此等極高功率輸出的單或雙雷射系統中被面臨，諸如用於諸如雷射退火以形成結晶半導體材料(例如，矽)用於薄膜電晶體的此等應用及在平板等等上的相似的製造。本揭露及所附申請專利範圍之意義，除非明確限制，並不排除此等雷射配置。

一振盪器作為放大鐳射機制的使用導致一定的操作問題，該等問題隨著輸出脈衝重複率增加在嚴重性上增加，因為它們主要是光效應及光熱暫態引起的問題。一振盪器在本質上，藉由兩個反光鏡界定腔體而被限制，該等兩個反光鏡其中之一必須部份地反射以允許藉由在該腔體中雷射所產生的有用光離開該腔體，該振盪器必須在每一雷射脈衝中產生比作為有用光離開該雷射腔體較多的能量。在該腔體中循環的能量與離開該腔體的能量之差取決於許多因素，諸如腔體幾何，部份反射的反光鏡(稱為輸出耦合器(「OC」))之反射性。然而，舉例而言，為了產生15mJ的輸出脈衝能量，該腔體可較接近20mJ或更高。當輸出脈衝能量更高，諸如20mJ時，一相似的關係存在於該腔體中的能量。藉此，以此等雷射，產生極高平均功率輸出，例如目前浸潤式微影術所需要的60-100W，可將光在極高效應負荷之下置於該腔體中，除其他外導致高熱應力及暫態。

相似但可能較不精確地，在寬頻種子雷射/放大器雷射配置中可能看到效果，放大器雷射的種子雷射輸入脈衝能量在該等配置中較高(可能高一數量級)且被放大，無論該放大器是否也是一振盪器。同樣地，甚至在一單一腔室雷射系統中的光學元件可經歷從所揭露主題的一實施例諸層面獲益的高負荷。因此，申請人提出在一雷射腔體中移除或至少降低此高光效應的手段，無論該腔體形成一單一腔室雷射或是在一種子雷射/放大器雷射系統或放大器雷射中的放大器，不論其等包括一振盪腔體或簡單地使用一固定地、光學定義的若干通過該放大器雷射增益介質之通道。

不幸的是，許多暴露於此極高效應/功率的光學元件由於預算限制、製造困難或簡單地具有適當性質以維持此效應/功率及/或長期暴露於此效應/功率的材料的可用性而不為高功率雷射束被最佳化。當光學元件不被最佳化時，比最佳元件少的可吸收一部份雷射，而不是將雷射束透射地或藉由全反射通過該光學元件。吸收一部份雷射可導致光學元件在溫度上增加，且溫度上的增加可導致該光學元件扭曲及誤導該光，這降級性能且降低該雷射之輸出功率，或降級雷射束特性諸如射束穩定性及極化。所需的是一種製造及/或使用包括在高功率雷射光路徑中的光學元件之成本較低的方法。

發明概要

大體而言，所揭露之主題藉由在一雷射腔體或在一功率放大器光學路徑對通過該放大雷射增益介質的固定數目通道提供改良的光學元件來滿足此等需求。應瞭解所揭露主題可以許多方式被實施，包括作為一程式、一設備、一系統或一裝置。所揭露主題的實施例之數個層面描述如下。

所揭露主題的一層面包括一種降低一射束反轉器稜鏡的雷射吸收的方法，該射束反轉器稜鏡由下列中的至少一者組成：增加一第一入射點與一削角之間的一第一距離，其中該第一入射點在該稜鏡的一第一反射面上，且該削角形成於該第一反射面與該稜鏡的一第二反射面之間，其中該削角具有一削角面；增加一第二入射點與該削角之間的一第二距離，其中該第二入射點在該稜鏡的第二反射面上；及增加該稜鏡的削角之削角面的一反射率。

增加第一距離與第二距離中的至少一者可包括增加該稜鏡與一雷射源之間的一第三距離。該第三距離可等於在該稜鏡的第一反射面上的第一反射點與該雷射源的一雷射輸出窗口之間的一距離。

增加第一距離與第二距離中的至少一者可包括減少該稜鏡的削角的削角面的一寬度。該稜鏡的削角的削角面的寬度可小於大約0.5mm。

增加該稜鏡的削角之反射率包括磨光該稜鏡的削角的削角面。增加該稜鏡的削角的削角面之反射率可包括對該削角面施加一優良表面光度。增加該稜鏡的削角的削角面之反射率可包括將該削角的削角面磨光成等於第一入射面與第二入射面中的至少一者的一反射面精度的精度。

所揭露主題之一層面包括一射束反轉器稜鏡，其包含一削角與該稜鏡的一輸入面相對，其中該削角在一第一反射面與一第二反射面之間，其中該削角具有一削角面，且其中該削角面在寬度上小於大約0.5mm，且其中該削角面具有一優良表面光度。該射束反轉器稜鏡可以是一基本切割射束反射器稜鏡。

所揭露主題之一層面包括一種決定一光學元件的一基本切割之方法，其包含：對包括熱應力及機械應力的光學元件確認一物理應力雙折射；對所選擇的光學元件確認一理想雙折射模型；對所選擇的光學元件模型化多個晶體對準；對所選擇的光學元件將熱應力與機械應力施加於該所選擇光學元件的該等多個晶體對準中的每一個；對所選擇的光學元件，相對應於該等多個晶體對準中的每一個產生多個雙折射模型中的一個；將該等多個雙折射模型中的每一個與理想雙折射模型比較；及對所選擇的最匹配理想雙折射模型的光學元件選擇該等多個晶體對準中的一個。

所揭露主題之另一層面包括一雷射，其包含一種子雷射源及具有一雷射輸出被光學耦接至一種子雷射輸出的一電源環路振盪器。該電源環路振盪器包括一第一輸入稜鏡、一第一輸出稜鏡、一第一窗口、一第二窗口、一射束反轉器、一第二輸出稜鏡及一輸出耦合器，其中該第一輸出稜鏡、第一窗口、第二窗口、射束反轉器及輸出耦合器中的至少一者是一基本切割光學元件。

該雷射也可包括一分光鏡及一脈衝伸展器。該電源環路振盪器的雷射輸入可透過一摺鏡被光學耦接至種子雷射輸出。

第一輸出稜鏡可以是具有第一輸出稜鏡被定向的一晶體結構的基本切割稜鏡，使得由於應力-雙折射的一極化損失被最小化。第一窗口可以是具有第一窗口被定向的一晶體結構的基本切割稜鏡，使得由於應力-雙折射的一極化損失被最小化。第二窗口可以是具有第二窗口被定向的一晶體結構的基本切割稜鏡，使得由於應力-雙折射的一極化損失被最小化。該射束反轉器可包括一基本切割射束反轉稜鏡，其具有該射束反轉器稜鏡被定向的一晶體結構，使得由於應力-雙折射的一極化損失被最小化。該輸出耦合器可以是一基本切割輸出耦合器，其具有該輸出耦合器被定向的一晶體結構，使得由於應力-雙折射的一極化損失被最小化。

所揭露主題之其他層面及優勢將由下文連同附圖的詳細描述變得明顯，以對所揭露主題之原理舉例之方式被說明。

圖式簡單說明

所揭露主題將藉由下文連同附圖的描述被簡單地理解。

第1圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，一MOPRA系統的方塊圖。

第2A圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過電源環路放大器及射束反轉器的光路徑之側視圖。

第2B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過該電源環路放大器及該射束反轉器(未依比例繪示)的光路徑之俯視圖。

第2C圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過PRA WEB的光路徑的一詳細俯視圖。

第2D圖繪示第1圖所示的一部份光學串與在PRA的輸出處的附加光學元件一起的透視圖。

第3A-3C圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，該射束反轉器及通過該射束反轉器的光路徑的詳細視圖。

第4圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，改良該射束反轉器性能之方法操作的流程圖。

第5A-5B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，該輸出耦合器之一基本切割的各種視圖。

第6A-6B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，第三稜鏡的一基本切割的各種視圖。

第7A-7B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，右腔室窗口的一基本切割的各種視圖。

第8圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，在一高功率UV雷射系統中的對一選擇的光學元件確認一基本切割的方法的流程圖。

第9A-9E圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，在一高功率UV雷射系統中一選擇的光學元件的基本切割光學元件之詳圖。

較佳實施例之詳細說明

用於改良光學元件，例如在電源環路放大器之腔體中的所揭露主題的一實施例之數個示範性層面現在將被描述。該技藝中具有通常知識者將瞭解所揭露主題可被實施而不需要本文所闡述之一些及全部特定細節。

第1圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，一MOPRA系統4的方塊圖。一雷射束被提供於一微影機制2，諸如由設施在日本的Canon或Nicon或設施在荷蘭的ASML所提供的步進機或掃描器機制的輸出埠處。此雷射系統包括一雷射能量控制系統用於以4000-6000Hz或更高的脈衝重複率控制脈衝能量及該系統的累積劑量能量輸出。該系統提供一主振盪器8雷射腔室與功率振盪器諸如一電源環路放大器10雷射腔室中的放電之及其精確的觸發，該等兩個腔室以該脈衝及劑量能量的回授及前授彼此相關。

MOPO/MOPRA系統4包括一射束輸送單元6，其提供一封閉射束路徑用於將該雷射束輸送至掃描器2的輸入埠。此特定光源系統包括一主振盪器8及一電源環路放大器10，該電源環路放大器10也形成一振盪器腔體，即，一功率振盪器(PO)且是一種稱為MOPO系統的雷射系統，且在本文特別是一MOPRA系統。MOPRA系統4也包括一脈衝伸展器16。

主振盪器8及電源環路放大器10包括相對應的腔室8A、10A。放電腔室8A、10A包括兩個伸長的電極、一雷射氣體、一切線風扇用於在該等電極與熱交換器之間循環該氣體。主振盪器8產生一第一雷射束14A，該雷射束14A藉由在電源環路放大器10中振盪或藉由通過功率放大器10的多個通道被放大以產生雷射束14B。

主振盪器8包括一共振腔體，由輸出耦合器8C與線窄化封包8B。主振盪器8的增益介質在兩個包含在主振盪器放電腔室8A中的50cm長的身長電極之間被產生。電源環路放大器10包括實質上與放電腔室8A相似的一放電腔室10A。電源環路放大器10也具有一輸出耦合器(第2D圖中的224)，也形成一共振腔體。此MOPRA組配允許主振盪器8被設計及操作以最大化射束品質參數，諸如波長穩定性，及極窄頻寬。電源環路放大器10被設計及操作以最大化功率輸出。第1圖所示系統，使用一環功率放大器形式作為放大器部份的一功率振盪器，該系統是一每脈衝15mJ(如果需要可更大)的4-6kHz ArF的雷射系統，其以60-90瓦特或更多的紫外線功率，以射束品質中的實質改良生產。

射束反轉器改良

第2A圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過電源環路放大器腔室10A及射束反轉器28的光路徑的側視圖。第2B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過電源環路放大器腔室10A及射束反轉器28(未依比例繪示)的光路徑之俯視圖。第2D圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過PRA WEB 26的光路徑之詳細側視圖，PRA WEB 26包括摺鏡222與輸出耦合器224、最大反光鏡(適當標稱中心波長)，及射束縮減/射束擴張稜鏡組230、236、228。第2C圖繪示第1圖所示的一部份光學串與在PRA腔室10A的輸出處的附加光學元件一起的透視圖。如上第1圖中所述，主振盪器8將雷射光14A輸出至PRA WEB 26。參考第2A-2D圖，雷射束14A進入PRA WEB 26，且最初遇到一摺鏡222，摺鏡222透過輸出耦合器224將雷射束14A指引至一最大反光鏡227。雷射束14A通過輸出耦合器224，但是該輸出耦合器實質上在其通過輸出耦合器224時不影響該雷射束。最大反光鏡227通過一第一稜鏡228及一第三稜鏡230反射雷射束14A。第三稜鏡230將雷射束14A與右腔室窗口232及所希望的通過PRA腔室10A的光路徑對準，通過左腔室窗口234且導電射束反轉器28。

從射束反轉器28，該雷射束路徑返回左腔室窗口234，且通過PRA腔室10A及右腔室窗口232到達第三稜鏡230。第三稜鏡230將該光路徑移至一第二稜鏡236，該第二稜鏡236使該光路徑通過輸出耦合器224，該輸出耦合器將現在已放大的雷射束14B指向一射束分析模組(BAM)、反光鏡38，且進而到達射束伸展器16，且進而到達自動快門52且最總到達雷射光使用裝置或系統(例如，上述第1圖所示的一下游微影系統2)。

第3A圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過射束反轉器28的光路徑之一部份示意圖，且不是依比例的詳細光線圖。雷射束14A離開左腔室窗口234且被指向射束反轉器稜鏡300的一第一面302。射束反轉器稜鏡300的第一面302將該輸入雷射束指向在該射束反轉器稜鏡的一第二面304上的一第一入射點304A。第二面304將該輸入雷射束反射至一第三面306上的一第二入射點310A。第三面306將該輸入雷射束反射回第一面302，第一面302將現在已反射雷射束14A’指回至左腔室窗口234。

射束反轉器稜鏡300是由精密光學材料製成的一精密光學裝置，且具有精密光學加工面302、304及306。因為通過PRA放大器腔室10A的放電區之該射束被偏斜，如第2B圖所示(未依比例繪示)但是事實上幾乎與彼此對齊，使得實質上通過用於藉由放大的受激發射的放大的放電形成的雷射氣體增益的狹窄水準寬度，及射束(該射束之僅一射線被繪示成第3A圖的射線圖)組成一最終寬度。射束反轉器之內部全反射稜鏡300之幾何及該等射束路徑被極緊密地控制。典型地，射束反轉器稜鏡300的該等角被削角成降低邊緣應力，及使稜鏡300作為光學製造諸如降低該角的鏨平的一標準實施而較持久。以範例之方式，射束反轉器稜鏡300的角310被繪示成削角的。角310的削角具有一接近1mm的寬度。申請人決定初始雷射束14A是否照射在角310的削角上而不是在第一入射點304A及第二入射點310A上，進而角310將開始吸收雷射束14A，使射束反轉器稜鏡300加熱及加入不需要的熱應力至射束反轉器稜鏡300。這可導致極不利的稜鏡變形誘發的放電區的射束非對準，且該的光在PRA 10的輸出耦合器端。即使射束14A不照射在削角310，藉由通過稜鏡300散射的DUV光可加熱角310。

使可照射在或通過接近角310之削角的初始雷射束14A總量最小化的一個方法是包括一削角遮罩320，初始雷射束14A在進入第一面302之前必須先經過該削角遮罩320。削角遮罩320試圖將角310的削角置於由遮罩320產生的一雷射陰影區。然而，隨著初始雷射束14A與反射雷射束14a’由一極窄的角β(典型地按少於10毫弧度的比例)被分離，初始雷射束14A與反射的雷射束14A’之間的該分離極接近與角310之1mm寬削角相同的寬度。以另一種方式描述，在第一入射點304A與角310的削角之間的一第一距離304B接近零，且相似地，第二入射點310A與角310的削角之間的一第二距離310B接近零。

射束反轉器稜鏡300的一個改良是將角310的削角之寬度降低至在寬度上小於大約0.5mm。此較窄的削角需要藉由射束反轉器稜鏡300之光學製造的較精確地處理，且因此增加成本，然而該削角之該較窄寬度增加距離304B及310B，且藉此，減少照射在角310的削角上或接近該削角的初始雷射束14A之總量。

射束反轉器稜鏡300的另一改良是改進角310之削角面處理。以範例之方式，角310之削角可光學地拋光。光學拋光角310之削角產生照射在該削角上要被較優先地反射或透射而不是被吸收的任何光。

減少照射在角310的削角上的光之總量的射束反轉器稜鏡300的又一改良是減少稜鏡300與PRA腔室10A的左腔室窗口234之間的距離330。典型地，射束反射器稜鏡300及左腔室窗口234由一距離330被分開，該距離330典型地在大約100mm與大約1000mm的範圍內。

將稜鏡射束反轉器稜鏡300移動距左腔室窗口234較遠，由於分離初始雷射束14A與反射的雷射束14A’的角β增加了兩者之間的距離332。即使角β典型地按少於10毫弧度的比例，甚至幾毫米，諸如舉例而言，40mm可增加距離332，以足以同樣增加距離304B及310B，這進一步也分離304A與310A之間的射束路徑，使散射的DUV光較不可能照射在削角310上，及/或如果照射在其上，其由較低能量組成。

應理解射束反轉器稜鏡300的各該此等改良可被單獨或結合使用，以改良該射束反轉器稜鏡之性能且減少由削角310吸收的光之總量。以範例之方式，一改良的射束反轉器稜鏡300可被不佈置在距左腔室窗口234大約40mm遠，且角310之削角可在寬度上被減少至大約0.5mm，且該削角可被拋光成較具有透射性及反射性。

第4圖是依據所揭露主題的一實施例之層面，改良該射束反轉器300性能的方法操作400之流程圖。在操作405，在第一反射面304上的第一入射點與角310之削角之間的第一距離304B被增加。第一距離304B可藉由減少該削角之尺寸或藉由增加表面302上初始雷射束14A與反射的雷射束14A’的距離而被增加。

在操作410，第二反射面306上的第二入射點與角310的削角之間的第二距離310B被增加。第二距離310B可藉由減少該削角之尺寸或藉由增加表面302上初始雷射束14A與反射的雷射束14A’的距離而被增加。操作405及410可以且通常被同時執行。

在一操作415，角310的削角之表面光度可被拋光成一較具反射性的光度。如上所述，在削角310上的一較具反射性的光度將減少吸收的光之總量，且增加反射的光之總量。舉例而言，該削角之表面可如同工業界習知地被拋光成一精細拋光。該削角之表面可被拋光成一具反射性的光度。該削角之表面可被拋光成與稜鏡300的第一面302、第二面304及第三面306相同的光度。

光學元件改良技術

再次參考上述第2B圖，輸入雷射14A路徑從主振盪器進入PRA WEB 26。PRA WEB 26中的光學元件222、224、227、228、230指引該輸入雷射束通過PRA腔室10A，其中輸入雷射14A被放大，且進而被傳遞至射束反轉器28，射束反轉器28將反射的雷射14A’指回至PRA腔室10A中，在其中反射的類似14A’被進一步放大，且被進一步放大的雷射14B被傳遞至輸出耦合器224。輸出耦合器224是一部份具反射性鏡，例如以大約10%到大約60%之間的反射性反射回該腔室(例如，大約20%)，形成一振盪腔體且允許雷射脈衝強度在放電期間，透過PRA 10A中的電極之間的受激雷射氣體增益媒介的振盪期間建立，且藉此來自PRA的輸出脈衝被形成。該脈衝的放大雷射束14B被輸出至BAM分光鏡38及射束脈衝伸展器16及自動快門52。

脈衝之放大的輸出雷射束14B是一在每脈衝區域能量上比在此類型應用之前被碰到的較高密度的雷射。因此，該較高的功率密度可增加對傳導該脈衝被放大的雷射束14B的光學元件的應力，即使該射束隨其退出PRA腔室10A在稜鏡230及236中延伸，且通過PRA WEB傳遞至輸出耦合器224。該等傳導放大雷射14B的組件包括左腔室窗口234、射束反轉器稜鏡300、右腔室窗口232、第三稜鏡230且從一光學不利影響的觀點而言程度稍低但依然顯著，包括第二稜鏡236、輸出耦合器224、BAM分光鏡38、射束脈衝伸展器16及自動快門52。

光學元件，諸如上述所列的，是典型地晶體結構。它們需要以極短的波長，諸如248nm且特別地193nm傳導極高的脈衝能量雷射光脈衝，脈衝放大的雷射束14B之波長也包含，且與PRA腔體(或，例如通過該放大器的一PA多通道)中的光學元件相比，且特別是第三稜鏡230、腔室窗口232、234及射束反轉器300。以範例之方式，它們可由具有一晶體結構的氟化鈣(CaF2)製成。氟化鈣晶體結構具有一固有雙折射且當應力出現於該材料中時具有一附加雙折射。該雙折射是該材料可依據進入射束的極化狀態具有不同的折射率之現象。然而，雖然該固有雙折射趨向於實質上被固定，且僅依賴該晶體定向，一應力雙折射是該晶體結構上的機械應力的一函數。對於大部份CaF2的高功率應用而言，該應力雙折射相當高於該固有雙折射，且該固有雙折射可被忽略。該機械應力可因該晶體結構被安裝之方式及被施加於該晶體結構的溫度變化而產生。

一理想雙折射受到每一特定光學元件支配，且是基於該特定光學元件被要求用於何種目的，及要求該光學元件 有何種精確性能。舉例而言，如果一特定極化被要求，那麼典型地，用於傳導所希望的盡可能接近百分之百的極化之光的一光學元件將被選擇。

鑑於上文，對一特定光學元件確認一理想或最小雙折射結果是重要的。一理想雙折射是該晶體結構之數個層面的一函數，該晶體結構包括其關於通過該晶體結構的光路徑之方向的定向，及其關於該光學元件之表面的定向。

第5A-5B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，輸出耦合器224的一基本切割之各種視圖。該基本切割輸出耦合器224是具數個平坦光學表面502、503及一圓形周邊的氟化鈣晶體結構。該基本切割輸出耦合器224具有第5B圖所示晶體軸[111]504的方向，從法線506到表面502是12+/-大約2度。在第5A圖中，該基本切割輸出耦合器224繪示垂直於由光學平面法線及[111]定義的平面的晶體軸[101]的方向。一指標可被包括在該基本切割輸出耦合器224上，以對準該輸出耦合器，使得脈衝的放大雷射輸出束14B以法線506到該表面45度入射到表面503，且被產生以最小化雙折射。

第6A-6B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之諸層面，第三稜鏡230的一基本切割之各種視圖。該基本切割第三稜鏡230具有第6A圖中所示的晶體軸[111]604之方向，從法線到表面602是97+/-大約2度。在第6B圖中，基本切割第三稜鏡230繪示晶體軸[101]的方向垂直於由光學表面法線及晶體軸[111]定義的平面。放大雷射14B以法線到該表面的一入射角入射至表面603。放大鐳射14B與表面603之間的入射角大約68度+/-大約5度。

第7A-7B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之多個層面，右腔室窗口232的一基本切割之各種視圖。基本切割右腔室窗口232可以是具有平坦光學表面702、703及一圓形周邊的一氟化鈣晶體結構。該基本切割右腔室窗口232具有第7B圖所示晶體軸[111]704的方向，從法線706到表面703是19+/-大約2度。在第7A圖中，該基本切割右腔室窗口232繪示晶體軸[]的方向垂直於由光學表面法線及晶體軸[111]定義的平面。一指標可被包括在該基本切割右腔室窗口232上，以對準該右腔室窗口，使得放大雷射14B以一對表面法線706的一入射角入射到表面702且儘量減少雙折射。該入射角是70度+/-大約5度。左腔室窗口234的一基本切割實質上與上述基本切割右腔室窗口232相似。

再次參考第3A圖，一基本切割反轉器稜鏡300是一具有平坦光學表面302、304、306的一氟化鈣晶體結構。該基本切割反轉器稜鏡300的晶體軸[111]352方向被繪示成從法線346到第一光學表面302的一角350。角350可以是20+/-大約2度。初始雷射束14A以法線346到該表面的一角348入射至表面302。角248是大約56.6度+/-大約2度。

第8圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，確認一高功率UV雷射系統中的一選擇光學元件的一基本切割的方法之流程圖。在一操作810，在一系統中的一光學元件被選擇用於其雙折射特性之最佳化。

在操作820，用於該選擇光學元件的一理想雙折射模型被確認，包括確認用於選擇光學元件的固有雙折射特性。

在一操作830，應力雙折射特性被評估，使該選擇的光學元件確認該選擇光學元件的多個雙折射模型。該等應力雙折射特性包括機械應力、熱應力，及可影響該選擇光學元件的應力雙折射特性的任何其他應力。

在一操作840，各該等多個被確認的雙折射模型被針對所選擇的光學元件而與被確認的理想雙折射模型作比較。

在一操作850，被確認的雙折射模型中與該被確認的理想雙折射模型最相似的一個被選擇。在一操作860，如果附加光學元件被要求被最佳化，該等方法操作如下所述在操作870中繼續。

如果沒有附加光學元件被要求被最佳化，那麼該等方法操作可結束。在操作870，一隨後光學元件被選擇，以如上所述操作810在該等方程操作中開始。

第9A-9E圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，用於一高功率UV雷射系統中的一選擇光學元件的一基本切割光學元件的詳細視圖。第9A圖繪示包括一高功率UV雷射系統中的該基本切割光學元件的光學路徑的一俯視圖。第9B圖繪示包括一高功率UV雷射系統中的該基本切割光學元件的光學路徑的一側視圖。第9C圖繪示PRA WEB 26的一詳細側視圖。如上所述，該應力雙折射之最小化可改進該雷射性能。PRA WEB 26包括摺鏡222與輸出耦合器224，最大反光鏡(用於適當的標稱中心波長)Rmax 227，及束縮減/束擴張稜鏡組230、236、228。第9D圖繪示射束反轉器稜鏡300的一詳細視圖。第9E圖繪示右腔室窗口232的詳細視圖。束入射角及晶體定向被繪示成具有光學元件在六個不同位置，具有一基本切割。晶體軸[111]方向針對各該光學元件被繪示於第9C-9E圖中：軸[]方向垂直於該圖式的平面，指示軸[]方向的一環形及中心點指向向上，指示軸[]方向的一環形及一十字向下指向該圖式的平面。

該應力雙折射可具有對晶體結構定向的一重要的依賴。以範例之方式，對於在一腔室窗口232、234中的孔中的區域而言，該極化損失可簡單地藉由調整該晶體方向從幾乎100%到幾乎0改變。此管側確認最小化雙折射的一機會。特定地，該選擇的光學元件之晶體結構可被定性，使得由於應力雙折射的該極化損失被最小化(例如，一基本切割光學方向)。使用試驗驗證的雙折射模型，對於任意晶體方向的極化損失可被計算。

藉由包含全部可能的晶體方向及相對應的極化損失，一最小極化損失及產生該最小損失的相對應的晶體方向，可被確認且被用於晶體窗口設計中。此方法可被用以最小化腔室窗口設計中的極化損失。

晶體方向可針對每一光學元件被檢查。晶體軸[111]及[]定義該唯一晶體方向。晶體軸[111]被設定在x-z平面，且沿y軸從z軸到x軸漸進旋轉。(θ：0到90°)。接著晶體軸[111]沿Z軸旋轉。(Φ：0到360°)。接著晶體軸[]沿[111]旋轉，(Ψ：0到360°)。

為了比較每一晶體方向的極化損失，一單一度量：全部PRA/MO雷射束路徑中的平均極化損失PL(θ:Φ:Ψ)被計算、測定及比較。為了測定2-d的極化損失，PL(θ:Φ:Ψ)可藉由以全部範圍的Ψ(從0到360°)採用PL(θ:Φ:Ψ)的最小化，來被減小。

各該如下美國專利及美國公開專利申請案通常由本申請案之受讓人所有，且其全部內容基於所有目的被併入此文以為參考資料：Hofmann等人的名為「Reliable,Modular,Production Quality Narrow-Band High Rep Rate F2 Laser」的美國專利第6018537號案，及Myers等人的名為「Reliable Modular Production Quality Narrow-Band High Rep Rate Excimer Laser」的美國專利第6128323號案，Azzola等人的名為「Shock Wave Dissipating Laser Chamber」的美國專利第6212211號案，Ishihara等人的名為「Reliable,Modular,Production Quality Narrow-Band High Rep Rate Arf Excimer Laser」的美國專利第6330261號案，Oliver等人的名為「Extreme repetition rate gas discharge laser」的美國專利第6442181號案，Oliver等人的名為「Extreme Repetition Rate Gas Discharge Laser with Improved Blower Motor」的美國專利第6477193號案，Ness等人的名為「Injection Seeded Laser with Precise Timing Control」的美國專利第6549551號案，Besaucele等人的名為「ArF Laser with Low Pulse Energy and High Rep」的美國專利第6553049號案，Myers等人的名為「Very Narrow Band,Two Chamber,High Rep Rate Gas Discharge Laser System」的美國專利第6567450號案，Das等人的名為「High Repetition Rate Gas Discharge Laser With Precise Pulse Timing Control」的美國專利第6618421號案，Knowles等人的名為「Very Narrow Band,Two Chamber,High Rep Rate Gas Discharge Laser System」的美國專利第6625191號案，Ujazdowski等人的名為「Flow Shaping Electrode With Erosion Pad For Gas Discharge Laser」的美國專利第6654403號案，Gillespie等人的名為「High Pulse Repetition Rate Gas Discharge Laser」的美國公開專利申請案第20060291517號案，Amada等人的名為「Gas Discharge Laser System Electrodes and Power Supply for Delivering Electrical Energy to Same」的美國公開專利申請案第20070071058號案，及Partlo等人的名為「Gas Discharge Laser Chamber Improvements」的美國公開專利申請案第20050226301號案。

考慮到所揭露主題之上述實施例的層面，應理解本發明可使用各種電腦實施的操作，包括儲存在電腦系統的資料，諸如選擇光學元件的模型的雙折射型樣之電腦模型。此等操作是要求物理量之物理操作的操作。通常，雖然不是必須的，此等量採取能夠被儲存、轉移、組合、比較及操作的電子或電磁信號形式。另外，該等被實施的操作經常以諸如產生、確認、決定或比較的措辭被提及。

任一本文所描述的形成本發明之部份的操作都是有用的機器操作。本發明也關於一種用於執行此等操作的裝置或設備。該設備可被特別被組構成供所需目的之用，其可以是一通用電腦，藉由儲存在該電腦上的一電腦程式被選擇性地啟動或組配。特別地，各種通用機器可與依據本文之教示所寫的電腦程式一起使用，或其可以較便利地構成一較特別的設備以執行該所需操作。

將進一步理解由上述圖式中的操作表示的指令不需要依照所述順序被執行，且由該等操作表示的全部過程對實施本發明可能是非必要的。另外，在上述任一圖式中描述的該等過程也可被實施成儲存在RAM、ROM或硬碟驅動機中的任何一個或組合中的軟體。

雖然上述發明為了理解之清晰的目的已被詳細描述，將理解某些改變及修改可在所附申請專利範圍之內被實施。因此，所揭露主題的實施例之該等層面被考慮成說明性而非限制性的，且本發明不限制於本文所提出的細節，而是可在所附申請專利範圍之範圍與等效物中被修改。

2．．．掃描器

4．．．MOPO/MOPRA

6．．．束輸送單元

8、MO．．．主振盪器

8A、10A．．．腔室

8B、LMN．．．線窄化封包

8C、OC．．．輸出耦合器

10、PRA．．．電源環路放大器

14A．．．第一雷射束

14B．．．已放大雷射束

16．．．脈衝伸展器

26．．．PRA WEB

28、BR．．．射束反轉器

38．．．反光鏡

52．．．自動快門

222．．．摺鏡

224．．．輸出耦合器

227、RMAX．．．最大反光鏡

228．．．第一稜鏡

230．．．第三稜鏡

232．．．右腔室窗口

234．．．左腔室窗口

236．．．第二稜鏡

300．．．射束反轉器稜鏡

302．．．第一面

304．．．第二面

304A．．．第一入射點

304B．．．第一距離

306．．．第二反射面

310、348、350、β．．．角

310A．．．第二入射點

310B．．．第二距離

320．．．削角遮罩

330、332、d．．．距離

346、506、706．．．法線

352、504、604、704、[111]、[]．．．晶體軸

400、800．．．方法

405~415、810~870．．．操作步驟

502、702、703．．．光學表面

602、603．．．表面

第1圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，一MOPRA系統的方塊圖。

第2A圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過電源環路放大器及射束反轉器的光路徑之側視圖。

第2B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過該電源環路放大器及該射束反轉器(未依比例繪示)的光路徑之俯視圖。

第2C圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，通過PRA WEB的光路徑的一詳細俯視圖。

第2D圖繪示第1圖所示的一部份光學串與在PRA的輸出處的附加光學元件一起的透視圖。

第3A-3C圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，該射束反轉器及通過該射束反轉器的光路徑的詳細視圖。

第4圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，改良該射束反轉器性能之方法操作的流程圖。

第5A-5B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，該輸出耦合器之一基本切割的各種視圖。

第6A-6B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，第三稜鏡的一基本切割的各種視圖。

第7A-7B圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，右腔室窗口的一基本切割的各種視圖。

第8圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，在一高功率UV雷射系統中的對一選擇的光學元件確認一基本切割的方法的流程圖。

第9A-9E圖繪示依據所揭露主題的一實施例之層面，在一高功率UV雷射系統中一選擇的光學元件的基本切割光學元件之詳圖。

2．．．掃描器

4．．．MOPO/MOPRA

6．．．射束輸送單元

8．．．主振盪器

8A、10A．．．腔室

8B．．．線窄化封包

8C．．．輸出耦合器

10．．．電源環路放大器

14A．．．第一雷射束

14B．．．已放大雷射束

16．．．脈衝伸展器

26．．．PRA WEB

28．．．射束反轉器

38．．．反光鏡

52．．．自動快門

Claims (23)

1. 一種用於減少一射束反轉器稜鏡的雷射吸收之方法，由下述中的至少一者組成：增加一第一入射點與一削角之間的一第一距離，其中該第一入射點在該稜鏡的一第一反射面上，且該削角在該第一反射面與該稜鏡的一第二反射面之間被形成，其中該削角具有一拋光的削角面；增加一第二入射點與該削角之間的一第二距離，其中該第二入射點在該稜鏡之該第二反射面上；增加該稜鏡之該削角的該拋光的削角面的一反射性；以及將一輸入雷射光束指向該第一入射點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中增加該第一距離與該第二距離中的至少一者包括增加該稜鏡與一雷射源之間的一第三距離。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中增加該稜鏡與該雷射源之間的該第三距離，其中該第三距離等於該稜鏡的該第一反射面上的該第一入射點與該雷射源的一雷射輸出窗口之間的一距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中增加該第一距離與該第二距離中的至少一者包括減少該稜鏡的該削角的該削角面的一寬度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該稜鏡的該削角的該削角面的該寬度小於大約0.5mm。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中增加該稜鏡的該削角之該反射性包括拋光該稜鏡的該削角之該削角面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中增加該稜鏡的該削角之該削角面的該反射性包括對該削角面施用一精細表面加工。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中增加該稜鏡的該削角之該削角面的該反射性包括將該削角之該削角面拋光成實質上等於該第一反射面或該第二反射面中的至少一者的一反射面的一加工面。
9. 一種射束反轉器式稜鏡包含：一削角與該稜鏡的一輸入面相對，其中該削角在一第一反射面與一第二反射面之間，其中該削角具有一削角面，且其中該削角面在寬度上小於大約0.5mm，其中一第一距離在一第一入射面與一削角之間，其中該第一入射點係在該稜鏡之該第一反射面上且該削角係形成於該稜鏡之該第一反射面與一第二反射面之間，其中一輸入雷射光束係指向該第一入射點，其中該削角包括一拋光的削角面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之射束反轉器式稜鏡，其中該稜鏡是一基本切割稜鏡。
11. 如申請專利範圍第10項所述之射束反轉器式稜鏡，其中該稜鏡之該基本切割步驟包括：確認包括熱應力及機械應力之稜鏡的一物理應力 雙折射；確認該稜鏡的一理想雙折射模型；模型化該稜鏡的多個晶體排列；對該稜鏡施用該熱應力及該機械應力至該稜鏡的各該多個晶體排列中；對應於該稜鏡的多數晶體排列的每一者，產生多個雙折射模型中的一者；將各該多個雙折射模型與該理想雙折射模型相比較；且其中該稜鏡具有最匹配該理想雙折射模型之一晶體排列。
12. 如申請專利範圍第9項所述之射束反轉器，更包含：在一第二入射點與該削角之間的一第二距離，其中該第二入射點係在該稜鏡之該第二反射面上。
13. 如申請專利範圍第9項所述之射束反轉器，更包含在該稜鏡與一雷射源之間的一第三距離，其中該第三距離係等於在該稜鏡之該第一反射面上的該第一入射點與該雷射源之一雷射輸出窗口之間的一距離。
14. 如申請專利範圍第9項所述之射束反轉器，其中該拋光的削角面包括在該削角面上之一精細表面加工面。
15. 如申請專利範圍第9項所述之射束反轉器，其中該拋光的削角面包括一拋光的加工面實質上等於該輸入面、該第一反射面和該第二反射面之其中一者的一反射面加工面，
16. 如申請專利範圍第9項所述之射束反轉器，其中該射束反轉器係被包括在一雷射系統中。
17. 如申請專利範圍第16項所述之射束反轉器，其中該雷射系統更包括：一種子雷射源；及一電源環路振盪器，其具有一雷射輸入光學耦接至一種子雷射輸出，該電源環路振盪器包括：一第一輸入稜鏡；一第一輸出稜鏡；一第一窗口；一第二窗口；一第二輸出稜鏡；及一輸出耦合器，其中該第一輸出稜鏡、該第一窗口、該第二窗口、該射束反轉器及該輸出耦合器中的至少一者是一基本切割光學元件。
18. 如申請專利範圍第12項所述之射束反轉器，進一步包含：一分光鏡；一脈衝伸展器。
19. 如申請專利範圍第17項所述之射束反轉器，其中該第一輸出稜鏡是一基本切割稜鏡，其具有該第一輸出稜鏡之一晶體結構被定向，使得應力雙折射造成的一極化損失被最小化。
20. 如申請專利範圍第17項所述之射束反轉器，其中該第一 窗口是一基本切割窗口，其具有該第一窗口之一晶體結構被定向，使得應力雙折射造成的一極化損失被最小化。
21. 如申請專利範圍第17項所述之射束反轉器，其中該第二窗口是一基本切割窗口，其具有該第二窗口之一晶體結構被定向，使得應力雙折射造成的一極化損失被最小化。
22. 如申請專利範圍第16項所述之射束反轉器，其中該射束反轉器包括一基本切割射束反轉稜鏡，其具有該射束反轉器稜鏡之一晶體結構被定向，使得應力雙折射造成的一極化損失最小化。
23. 如申請專利範圍第17項所述之射束反轉器，其中該輸出耦合器是一基本切割輸出耦合器，其具有該輸出耦合器之一晶體結構被定向，使得應力雙折射造成的一極化損失被最小化。