TWI549390B - 具有用於極紫外線（ｅｕｖ）光源之晶種保護的振盪器放大器驅動雷射 - Google Patents

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Description

具有用於極紫外線(EUV)光源之晶種保護的振盪器放大器驅動雷射 參考相關申請案
本申請案係對於2011年3月31日提申名為“具有用於極紫外線(EUV)光源之晶種保護的振盪器放大器驅動雷射”的美國發明專利申請案No.13/077,757，事務所案號2010-0017-02作權利主張；且亦對於2010年10月18日提申名為“具有用於極紫外線(EUV)光源之晶種保護的振盪器放大器驅動雷射”的美國臨時申請案No.61/455,289，事務所案號2010-0017-01主張優先權，其整體內容合併於本文中以供參考。
本申請案亦有關於2010年6月24日提申名為“具有用於極紫外線(EUV)光源之預脈衝的主振盪器功率放大器驅動雷射”的美國專利申請案No.61/398,452，事務所案號2009-0038-01；2007年12月20日提申名為“用於極紫外線(EUV)光源之驅動雷射”的美國專利申請案No.12/004,905，事務所案號2006-0065-01；2007年4月10日提申名為“雷射生成式電漿極紫外線(EUV)光源”的美國專利申請案No.11/786,145，事務所案號2007-0010-02；2007年7月13日提申名為“具有利用一調變式擾波所生成的一滴粒流之雷射生成式電漿極紫外線(EUV)光源”的美國專利申請案No.11/827,803，事務所案號2007-0030-01；2006年2月21日提申名為“具有預脈衝之雷射生成式電漿極紫外線(EUV)光源”的美國專利申請案No.11/358,988，事務所案號 2005-0085-01；2005年2月25日提申名為“用於極紫外線(EUV)電漿源標靶輸送之方法及裝備”的美國專利申請案No.11/067,124，事務所案號2004-0008-01；2005年6月29日提申名為“雷射生成式電漿(LPP)極紫外線(EUV)電漿源材料標靶輸送系統”的美國專利申請案No.11/174,443，事務所案號2005-0003-01；2006年2月21日提申名為“用於極紫外線(EUV)光源之源材料配送器”的美國專利申請案No.11/358,983，事務所案號2005-0102-01；2006年2月21日提申名為“雷射生成式電漿極紫外線(EUV)光源”的美國專利申請案No.11/358,992，事務所案號2005-0081-01；2005年6月29日提申名為“雷射生成式電漿(LPP)極紫外線(EUV)光源驅動雷射系統”的美國專利申請案No.11/174,299，事務所案號2005-0044-01；2006年4月17日提申名為“用於極紫外線(EUV)光源之替代性燃料”的美國專利申請案No.11/406,216，事務所案號2006-0003-01；2006年10月13日提申名為“用於極紫外線(EUV)光源之驅動雷射輸送系統”的美國專利申請案No.11/580,414，事務所案號2006-0025-01；2006年12月22日提申名為“雷射生成式電漿極紫外線(EUV)光源”的美國專利申請案No.11/644,153，事務所案號2006-0006-01；2006年8月16日提申名為“極紫外線(EUV)光學裝置”的美國專利申請案No.11/505,177，事務所案號2006-0027-01；2006年6月14日提申名為“用於極紫外線(EUV)光源之驅動雷射”的美國專利申請案No.11/452,558，事務所案號2006-0001-01；2005年8月9日發證 予偉柏(Webb)等人名為“長延遲及高TIS脈衝拉伸器”的美國專利案No.6,928,093；2006年3月31日提申名為“共焦脈衝拉伸器”的美國專利申請案No.11/394,512，事務所案號2004-0144-01；2005年5月26日提申名為“用以在定形為一線束的雷射與沉積於基材上的膜之間實行交互作用之系統及方法”的美國專利申請案No.11/138,001，事務所案號2004-0128-01；2002年5月7日提申名為“具有束輸送之雷射微影術光源”的美國專利申請案No.10/142,216，現為美國專利案6,693,939；2003年9月23日發證予諾爾斯(Knowles)等人名為“極窄帶、兩腔室、高重覆率氣體放電雷射系統”的美國專利案No.6,625,191；美國專利申請案No.10/012,002，事務所案號2001-0090-01；2003年4月15日發證予奈思(Ness)等人名為“具有精密定時控制之注射晶種式雷射”的美國專利案No.6,549,551，美國申請案No.09/848,043，事務所案號2001-0020-01；2003年5月20日發證予邁爾斯(Myers)等人名為“極窄帶、兩腔室、高重覆率氣體放電雷射系統”的美國專利案No.6,567,450，美國申請案No.09/943,343，事務所案號2001-0084-01；及2006年8月25日提申名為“用於一雷射生成式電漿極紫外線(EUV)光源之源材料收集單元”的美國專利申請案No.11/509,925，事務所案號2005-0086-01；各案的整體內容合併於本文中以供參考。
發明領域
本申請案係有關於極紫外線(EUV)光源，其從一來自一源材料所生成且收集與導引至一中間區位之電漿提供EUV 光，以供EUV光源腔室外部利用，譬如用於半導體積體電路製造光微影術，譬如處於約100nm及以下的波長。
發明背景
極紫外線(EUV)光，譬如具有約5至100nm或更小波長的電磁輻射(有時亦稱為軟x射線)，且包括約13nm波長的光，係可使用於光微影術製程中以在譬如矽晶圓等基材中生成極小特徵構造。
生成EUV光之方法係包括但未必限於將一材料轉換成一電漿狀態，其具有一含有位於EUV範圍中的一發射線之譬如氙、鋰或錫等元素。一種常稱為雷射生成式電漿(LPP)的此方法中，可利用一雷射束輻照譬如呈現一滴粒、流或叢簇材料形式之一標靶材料，藉以生成所需要的電漿。
至今為止，已揭露其中使一滴粒流中的滴粒受到一分離的雷射脈衝所輻照以從各滴粒形成一電漿之LPP系統。並且，亦已揭露其中使各滴粒被不只一光脈衝順序性照射之系統。部分案例中，各滴粒可曝露於一所謂“預脈衝”以加熱、擴大、氣化、蒸氣化、離子化及/或產生一弱電漿，以及一所謂“主脈衝”以將大部份或全部受預脈衝影響的材料轉換成電漿並因此生成一EUV光發射。
如上述，一生成EUV光之技術係涉及輻照一標靶材料。因此，作為在LPP製程中輻照標靶材料之驅動雷射時，譬如輸出具有紅外波長、譬如約9.2μm至10.6μm範圍波長的光之CO2雷射係可提供特定優點。對於諸如含錫的材料等特 定的標靶材料，這可能尤其為真。譬如，優點可能係包括能夠生成相對較高之在驅動雷射輸入功率及輸出EUV功率之間的轉換效率。
部分案例中，可能欲採用一振盪器放大器配置以生成LPP製程中所用的相對較高功率主脈衝。一般而言，對於一LPP光源，EUV輸出功率係隨著驅動雷射功率而縮放，且因此可採用一相對較大的放大器。譬如，部分配置中，一具有1x105或更大級數的單通小信號增益之多腔室放大器係可以一包括有一或多個相對較敏感光學件之略為脆弱的振盪器之輸出被晶種化。事實上，對於部分建置，放大器增益係高到使得一譬如可阻止約93至99%回傳光之偏振區別光學隔離器可能不足以保護振盪器不受損害。
有鑒於上文，申請人係揭露一具有用於EUV光源之晶種保護的振盪器放大器驅動雷射。
發明概要
如本文所揭露，在第一態樣中，一裝置係可包含：一振盪器，其生成一光輸出於一束路徑上；一標靶材料，其用於在一輻照部位與束路徑上的光作交互作用；一束延遲件，其位於束路徑上，該束延遲件具有一束摺疊光學配置；及一開關，其沿著束路徑被定位且介於振盪器與束延遲件之間；開關可關閉以使束路徑上的光之至少一部分從束路徑轉向，該開關具有關閉時間t1，且束路徑具有沿著路徑從開關至輻照部位之一長度L1；其中t1<L1/c，c是路徑上的光 速，以保護振盪器。
此態樣的一實施例中，開關係可為一聲光調變(AOM)開關。
此態樣的一特定實施例中，裝置可進一步包含一被定位於束路徑上之放大器。
此態樣的一實行方式中，裝置可進一步包含一被定位於束路徑上之光學隔離器。
此態樣的一特定實行方式中，光學隔離器係包含一偏振區別光學件及一相位阻滯光學件。
此態樣的一配置中，開關可具有一關閉時間t1，位於300至500ns範圍中。
此態樣的一特定建置中，振盪器係為一用於產生一主脈衝晶種輸出之第一振盪器，且裝置進一步包含一用於產生一預脈衝晶種輸出之第二振盪器。
此態樣的一實施例中，束延遲件可具有介於80至120公尺範圍中的一長度。
亦於本文揭露的另一態樣中，一裝置係可包含：一振盪器，其生成一光輸出於一束路徑上，該振盪器具有一輸出耦合器；一放大器，其被定位於束路徑上；一標靶材料滴粒，其以一速度v移行，以在一輻照部位與束路徑上具有束腰直徑D的經聚焦光作交互作用，滴粒在腰部具有一預晶種交互作用時間T，其中T=D/2v；一束延遲件，其位於束路徑上，該束延遲件具有一束摺疊光學配置，束路徑沿著路徑從輸出耦合器至輻照部位具有一長度l；其中2(l/c)>T， c是路徑上的光速，以降低輸出耦合器與滴粒之間的振盪。
此態樣的一實施例中，滴粒速度v係位於50至100公尺每秒的範圍中，且束腰直徑位於80至120μm的範圍中。
此態樣的一特定實施例中，一光學隔離器可被定位於束路徑上。
此態樣的一特定實行方式中，振盪器係為一用於產生一預脈衝晶種輸出之第一振盪器，且裝置進一步包含一用於產生一主脈衝晶種輸出之第二振盪器。
此態樣的一實行方式中，放大器具有位於1x105至1x107的範圍中之單通、主脈衝增益。
此態樣的一特定實行方式中，束延遲件具有位於60至140公尺的範圍中之一長度。
此態樣的一實行方式中，裝置可進一步包含一透鏡以將束路徑上的光聚焦至一具有束腰直徑D之腰部。
亦於本文揭露的另一態樣中，一裝置係可包含：一光學放大器，一預脈衝晶種雷射，一主脈衝晶種雷射；及一束整合器，其用於導引一共同束路徑上之預脈衝輸出及主脈衝輸出經過光學放大器；一第一開關，其介於預脈衝晶種雷射與束整合器之間；及一第二開關，其介於主脈衝晶種雷射與束整合器之間。
此態樣的一特定實行方式中，第一及第二開關可各包含一聲光調變(AOM)開關。
此態樣的一特定實施例中，一光學隔離器可被定位於束路徑上介於光學放大器與束整合器之間。
本態樣的一特定實施例中，束整合器係為一部份反射性光學件。
本態樣的一特定實行方式中，束整合器係包含一二向色性束整合器。
20‧‧‧雷射生成式電漿EUV光源
22,22’,22”,22''',22a,22a’,22a'''‧‧‧雷射源
24‧‧‧標靶材料輸送系統
26‧‧‧腔室
28‧‧‧輻照區
30,60,60a,60’‧‧‧光學件
40‧‧‧中間區
42‧‧‧束調控單元
46‧‧‧聚焦單元
50,50’‧‧‧波長可調式預脈衝晶種雷射
52,58,76,96,106,304,406,606‧‧‧束路徑
52’,58’‧‧‧共同束路徑
54,54’,54”,112‧‧‧共同放大器
53,62,64,62’,64’‧‧‧共同放大單元
56,308‧‧‧主脈衝晶種雷射
59,102‧‧‧晶種保護單元
70‧‧‧光柵
72,92‧‧‧輸出耦合器
74a、b,94a、b‧‧‧面鏡
78,98‧‧‧主動媒體
80‧‧‧致動器
81‧‧‧脈衝，光學件
81’‧‧‧脈衝
82‧‧‧偵測器
83,83a,83b,83c,85‧‧‧虛線
84‧‧‧控制電路
86,108,108a,108b‧‧‧開關
87‧‧‧脈衝81的尾隨部分
87a‧‧‧脈衝81’的前導部分
87b‧‧‧脈衝81’的尾隨部分
89,89’‧‧‧經修整脈衝
90‧‧‧完全反射性後面鏡
91‧‧‧電光開關，經測量曲線
93‧‧‧偏光器
100,200,300,500‧‧‧裝置
104‧‧‧振盪器
110‧‧‧束延遲件
114‧‧‧束調控及聚焦單元
116‧‧‧輻照部位
202‧‧‧光學隔離器
204‧‧‧相位阻滯光學件
206‧‧‧偏光器
302‧‧‧預脈衝晶種雷射
306‧‧‧束整合器
400‧‧‧經聚焦光束腰部，裝置
404,604‧‧‧標靶材料滴粒
502,508‧‧‧區位
504‧‧‧滴粒路徑
506‧‧‧主脈衝光束
600‧‧‧主脈衝束腰部
602‧‧‧預脈衝束腰部
c‧‧‧光速
D‧‧‧束腰直徑
d延遲‧‧‧光學延遲距離
l‧‧‧沿著從輸出耦合器至輻照部 位的路徑之長度
T‧‧‧預晶種交互作用時間
v‧‧‧標靶材料滴粒速度
λ1‧‧‧預脈衝光束波長
λ2‧‧‧主脈衝光束波長
第1圖顯示根據本揭示的一態樣之一雷射生成式電漿EUV光源的簡化示意圖；第2A圖顯示一雷射源的一實施例之簡化示意圖，其具有一晶種雷射、晶種保護單元及共同放大器；第2B圖顯示一雷射源的另一實施例之簡化示意圖，其具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射、晶種保護單元及共同放大器；第3圖顯示一雷射源的另一實施例之簡化示意圖，其具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射、晶種保護單元及共同放大器；第3A圖顯示一雷射源的另一實施例之簡化示意圖，其具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射、晶種保護單元及共同放大器及一用於合併預脈衝與主脈衝晶種雷射輸出之繞射光柵；第4圖顯示一雷射源的另一實施例之簡化示意圖，其具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射、晶種保護單元及共同放大器；第5圖顯示一雷射源的另一實施例之簡化示意圖，其具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射、晶種保護單元及 共同放大器；第6圖顯示一波長可調式預脈衝晶種雷射的一實施例之簡化示意圖；第7圖顯示一具有一脈衝定形單元之波長可調式預脈衝晶種雷射的一實施例之簡化示意圖；第8圖顯示一進入一脈衝定形單元之脈衝的強烈度-時間圖形；第9A圖顯示一脈衝在如第8圖所示脈衝定形後之強烈度-時間圖形；第9B圖顯示一進入另一脈衝定形單元之脈衝的強烈度-時間圖形；第9C圖顯示一脈衝在如第9B圖所示脈衝定形後之強烈度-時間圖形；第9D圖顯示對於藉由一具有約150ns時程的主脈衝被晶種化之一經放大雷射束輻照一錫滴粒所形成的一EUV輸出脈衝之EUV轉換效率百分比vs.時間的經測量曲線；第10圖顯示一主脈衝晶種雷射的一實施例之簡化示意圖；第11圖顯示一具有一晶種保護單元之裝置的一範例；第12圖顯示一具有一晶種保護單元及一光學隔離器之裝置的另一範例；第13圖顯示一具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射及一晶種保護單元之裝置的一範例；第14圖顯示一具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射及一晶種保護單元之裝置的另一範例； 第15圖顯示一具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射及一晶種保護單元之裝置的另一範例；第16圖顯示一被定位至一束腰部內半途之標靶材料；第17圖顯示一EUV光源的一部分之簡化剖視圖，其顯示具有不同波長的預脈衝及主脈衝光將由於聚焦透鏡的色像差而聚焦於不同斑點上；及第18圖顯示一被定位至一預脈衝束腰部內半途之標靶材料滴粒。
詳細描述
首先參照第1圖，顯示一EUV光源的一實施例之簡化示意圖，譬如一雷射生成式電漿EUV光源20。如第1圖所示，雷射生成式電漿EUV光源20可包括一用於產生光且輸送該光至一腔室26內之系統21。對於雷射生成式電漿光源20，光可沿著一或多個束路徑從系統21移行並進入腔室26內，以照射位於一輻照區28之一各別的標靶滴粒。下文更詳細地描述可能適合使用於第1圖所示系統21中之雷射配置的範例。
進一步如第1圖所示，雷射生成式電漿EUV光源20亦可包括一標靶材料輸送系統24，譬如輸送一標靶材料的滴粒至一腔室26的內部來到輻照區28，其中滴粒將與一或多個光脈衝-譬如零、一或多個預脈衝、及隨後的一或多個主脈衝-交互作用，以最終生成電漿且產生一EUV發射。關於不同滴粒配送器組態及其相關優點之更多細節係請見下 列文件：2010年3月10日提申名為“雷射生成式電漿EUV光源”的美國專利申請案No.12/721,317，事務所案號2008-0055-01；2008年6月19日提申名為“用於一雷射生成式電漿EUV光源中的標靶材料輸送之系統及方法”的美國No.12/214,736，事務所案號2006-0067-02；2007年7月13日提申名為“具有利用一調變式擾波所生成的一滴粒流之雷射生成式電漿EUV光源”的美國專利申請案No.11/827,803，事務所案號2007-0030-01；2006年2月21日提申且2006年11月16日以US2006/0255298A-1公開名為“具有預脈衝之雷射生成式電漿EUV光源”的美國專利申請案11/358,988，事務所案號2005-0085-01；2005年2月25日提申名為“用於EUV電漿源標靶輸送之方法及裝備”的美國專利申請案No.11/067,124，事務所案號2004-0008-01；現為2008年7月29日發證的美國專利案7,405,416；及2005年6月29日提申名為“LPP EUV電漿源材料標靶輸送系統”的美國專利申請案No.11/174,443，事務所案號2005-0003-01，現為2008年5月13日發證的美國專利案7,372,056；各案內容合併於本文中以供參考。
標靶材料可包括但未必限於一包括錫、鋰、氙或其組合之材料。例如錫、鋰、氙等EUV發射元素可能是液體滴粒及/或液體滴粒內所含的固體粒子之形式。譬如，元素錫可以純錫，以錫化合物，譬如SnBr4，SnBr2，SnH4，以錫合金，譬如錫鎵合金，錫銦合金，錫銦鎵合金，或其一組合作使用。依據使用材料而定，標靶材料可以包括室溫或 接近室溫(譬如錫合金，SnBr4)、升高溫度(譬如純錫)或低於室溫的溫度(譬如SnH4)等不同溫度提供至輻照區28，且在部分案例中可相對較具揮發性，譬如SnBr4。有關這些材料使用於一LPP EUV光源中的更多細節請見2006年4月17日提申名稱為“用於EUV光源之替代性燃料”且事務所案號為2006-0003-01的美國專利申請案No.11/406,216，現為2008年12月16日發證的美國專利案7,465,946，其內容先行合併於本文中以供參考。
繼續參照第1圖，雷射生成式電漿EUV光源20亦可包括一光學件30，譬如一呈扁長橢球(亦即繞其主軸線旋轉的橢圓)形式之具有一反射表面的近法向入射收集器面鏡，其譬如具有一包含鉬與矽交替層之階化多層塗覆物，且在部分案例中，一或多個高溫擴散障壁層，平撫層，蓋覆層及/或蝕刻停止層。第1圖顯示光學件30可形成有一開孔以容許系統21所產生的光脈衝通過且抵達輻照區28。如圖所示，光學件30可譬如為一扁長橢球面鏡，其具有一位於輻照區28內或接近於輻照區28之第一焦點，及一位於所謂中間區40之第二焦點，其中EUV光可從雷射生成式電漿EUV光源20輸出並輸入至一利用EUV光之裝置，譬如一積體電路微影術工具(未圖示)。請瞭解可使用其他光學件取代扁長橢球面鏡以收集並導引光至一中間區位供後續輸送至一利用EUV光之裝置，例如，光學件可為一繞其主軸線旋轉之拋物形或者可組構成將一具有環形橫剖面的光束輸送至一中間區位，譬如請見2006年8月16日提申名稱為“EUV光學件”且事 務所案號為2006-0027-01的美國專利申請案No.11/505,177，其內容合併於本文中以供參考。
第1圖亦顯示雷射生成式電漿EUV光源20可包括一束調控單元42，其具有一或多個用於在系統21與一聚焦單元46之間擴大、導向、脈衝定形及/或定形光束之光學件。關於束調控系統之其他細節請見下列文件：2004年3月17日提申名為“高重覆率雷射生成式電漿EUV光源”的美國專利申請案No.10/803,526，事務所案號2003-0125-01，現為2006年8月8日發證的美國專利案7,087,914號；2004年7月24日提申名為“EUV光源”的美國No.10/900,839，事務所案號2004-0044-01，現為2007年1月16日發證的美國專利案7,164,144號，及2009年12月15日提申名為“用於極紫外線光源之束運送系統”的美國專利申請案No.12/638,092，事務所案號2009-0029-01，各案的內容合併於本文中以供參考。
對於源22，聚焦單元46可包括一或多個用於聚焦一束至位於輻照部位的一焦斑之光學件。譬如，聚焦單元可包括一或多個面鏡、透鏡、消色差透鏡諸如一消色差雙合透鏡或其組合。
本文用語“光學件”及其衍生物係包括但未必限於：一或多個用以反射及/或透射及/或操作入射光之組件，並包括但不限於：一或多個透鏡，窗，濾器，楔件，稜鏡，稜柵，階件(gradings)，傳輸纖維，標準具，擴散器，均化器，偵測器及其他儀器組件，開孔，軸稜錐透鏡及面鏡包括多層面鏡，近法向入射面鏡，掠射入射面鏡，鏡面反射器，擴 散反射器及其組合。並且，除非另外指明，本文用語“光學件”及其衍生物皆無意侷限於僅在或有利地在諸如EUV輸出光波長、輻照雷射波長、適合量測術的波長或部分其他波長等一或多個特定波長範圍內操作之組件。
第2A圖顯示使用於第1圖所示的雷射生成式電漿EUV光源20中之一雷射源22a的一範例。如第2A圖所示，雷射源22a可包括一晶種雷射56，晶種雷射56用於生成一經由晶種保護單元59及共同放大器54被導引至一束路徑52上之輸出。
第2B圖顯示使用於第1圖所示的雷射生成式電漿EUV光源20中之一雷射源22的一範例。如第2B圖所示，雷射源22係可包括一預脈衝晶種雷射50，其生成一經由共同放大器54被導引至一束路徑52上之輸出，及一主脈衝晶種雷射56，其生成一經由一晶種保護單元59及共同放大器54被導引至一束路徑58上之輸出。請瞭解一晶種保護單元亦可被定位於束路徑52上以保護預脈衝晶種雷射50。
第3圖顯示使用於第1圖所示雷射生成式電漿EUV光源20中之一雷射源22’的另一範例。如第3圖所示，雷射源22’係可包括一預脈衝晶種雷射50，其生成一在從光學件60反射後被導引至一共同束路徑52’上且經過共同放大器54之輸出，及一主脈衝晶種雷射56，其生成一被導引經過光學件60至共同束路徑52’上且經過共同放大器54之輸出。對於第3圖所示的配置，光學件60可為一二向色性束整合器，偏振區別束整合器稜鏡，容積布萊格(Bragg)光柵或部份反射 束整合器。請瞭解：可修改該配置使得預脈衝晶種雷射輸出被透射經過光學件60，且主脈衝晶種雷射輸出被光學件60所反射。第3圖亦可看出，一晶種保護單元59可被定位於共同束路徑52’上介於主脈衝晶種雷射56與光學件60之間，如圖所示。一晶種保護單元可對於晶種保護單元59以添加或取代方式被定位於預脈衝晶種雷射50與光學件60之間。進一步請瞭解：部分或全部的晶種保護單元可被定位於光學件60與共同放大器54之間，且多重的晶種保護單元可共用一個、部分或全部的晶種保護單元組件。
第3A圖顯示使用於第1圖所示雷射生成式電漿EUV光源20中之一雷射源22a’的另一範例。如第3A圖所示，雷射源22a’可包括一預脈衝晶種雷射50，其生成一在從光學件60a繞射後被導引至一共同束路徑52’上且經過共同放大器54之輸出，及一主脈衝晶種雷射56，其生成一從光學件60a被繞射至共同束路徑52’上且經過共同放大器54之輸出。對於第3圖所示的配置，光學件60a可為一繞射光柵。第3A圖亦可看出，一晶種保護單元59可被光學性定位於主脈衝晶種雷射56與光學件60a之間，如圖所示。一晶種保護單元可對於晶種保護單元59以添加或取代方式被定位於預脈衝晶種雷射50與光學件60a之間。進一步請瞭解：部分或全部的晶種保護單元可被定位於光學件60與共同放大器54之間，且多重的晶種保護單元可共用一個、部分或全部的晶種保護單元組件。
第4圖顯示使用於第1圖所示雷射生成式電漿EUV光源 20中之一雷射源22a’”的另一範例。如第4圖所示，雷射源22a’”可包括一預脈衝晶種雷射50，其生成一在從光學件60反射後被導引至一共同束路徑52’上且經過共同放大器54’之輸出，及一主脈衝晶種雷射56，其生成一被導引經過光學件60至共同束路徑52’上且經過共同放大器54’之輸出。進一步如圖所示，共同放大器54’可具有兩個(或更多個)共同放大單元62、64，其各具有一腔室，腔室具有其自己的主動媒體及激勵源，譬如泵送電極。對於第4圖所示的配置，光學件60可為一二向色性束整合器，偏振區別束整合器，部份反射束整合器稜鏡，容積布萊格(Bragg)光柵或繞射光柵(請見第3A圖)。請瞭解可修改該配置使得預脈衝晶種雷射輸出被透射經過光學件60且主脈衝晶種雷射輸出被光學件60反射。第4圖亦可看出，一晶種保護單元59可被定位於共同束路徑52’上介於主脈衝晶種雷射56與光學件60之間，如圖所示。一晶種保護單元可對於晶種保護單元59以添加或取代方式被定位於預脈衝晶種雷射50與光學件60之間。進一步請瞭解：部分或全部的晶種保護單元可被定位於光學件60與共同放大器54’之間，且多重的晶種保護單元可共用一個、部分或全部的晶種保護單元組件。
第5圖顯示使用於第1圖所示雷射生成式電漿EUV光源20中之一雷射源22a’”的另一範例。如第5圖所示，雷射源22a’”可包括一具有兩個(或更多個)共同放大單元62’、64”之共同放大器54”，各共同放大單元62’、64’具有其自己的主動媒體及激勵源，譬如泵送電極。進一步如圖所示，可 提供一預脈衝晶種雷射50，其生成一在從光學件60’反射後被導引至一共同束路徑58’上且經過共同放大單元64’之輸出。第5圖亦顯示可提供一主脈衝晶種雷射56，其生成一被導引經過共同放大單元64’然後經過光學件60’至共同束路徑58’上且經過共同放大器54”之輸出。對於第3圖所示的配置，光學件60’可為一二向色性束整合器，偏振區別束整合器稜鏡，容積布萊格(Bragg)光柵或部份反射束整合器。請瞭解可修改該配置使得預脈衝晶種雷射輸出被透射經過光學件60’且主脈衝晶種雷射輸出被光學件60’反射。進一步請瞭解：不只一個放大單元可被定位於光學件60’與主脈衝晶種雷射56之間，及/或不只一個共用的放大單元可被定位於共同束路徑58’上以放大預脈衝晶種雷射輸出及共同放大單元62’的輸出。第5圖亦可看出，一晶種保護單元56可被定位於共同束路徑58’上介於主脈衝晶種雷射56與共同放大單元62’之間。一晶種保護單元可對於晶種保護單元59以添加或取代方式被定位於預脈衝晶種雷射50與光學件60’之間。
第6圖顯示使用於第2至5圖及第13至15圖所示的任一雷射源中之一波長可調式預脈衝晶種雷射50的一實施例之簡化示意圖。如圖所示，預脈衝晶種雷射50可包括由一光柵70、輸出耦合器72、面鏡74a、b及束路徑76所界定之一光學腔。進一步如圖所示，束路徑76可通過主動媒體78。對於該配置，輸出耦合器可為一部份反射性光學件，且光柵70可身為相對於入射束配置在一里梭(Littrow)配置中之一炫耀式階梯型光柵。對於預脈衝晶種雷射50，可提供一 致動器80以旋轉光柵70及改變預脈衝晶種雷射輸出的中心波長。譬如，致動器可包括一步進器馬達，壓電元件/堆積體或一組合步進器馬達/壓電件。可能具有其他致動器設計。請瞭解可以其他配置代替里梭(Littrow)組態中的光柵，諸如一稜鏡/面鏡配置，一腔內標準具或一光柵/面鏡組合。
第6圖進一步顯示可提供一光學件81，諸如一部份反射性束分割器或揀除面鏡，以將預脈衝晶種雷射輸出束的一診斷性部分導引至一偵測器82。偵測器82可輸出一表明中心波長之信號至一控制電路84，控制電路84可轉而產生一控制信號以驅動致動器80。第6圖進一步顯示可提供一開關86、諸如一聲光調變(AOM)開關以控制光學腔的品質Q，並提供處於20至150kHz範圍中的脈衝重覆率之一脈衝式雷射輸出。
一建置中，預脈衝晶種雷射50可為一CO2雷射，其具有藉由一射頻(RF)放電所泵送之處於次大氣壓力、譬如0.05至0.2atm之一包括CO2的經密封氣體。藉由此配置，光柵可被旋轉以將預脈衝晶種雷射50調整至一經選定旋轉線。
第7圖顯示使用於第2至5圖及第13至15圖所示的任一光源中之一波長可調式預脈衝晶種雷射50’的一實施例之簡化示意圖，其具有一脈衝定形單元。如圖所示，預脈衝晶種雷射50’可包括由一光柵70、輸出耦合器72、面鏡74a、b及束路徑76(皆如同上文參照第6圖描述)所界定之一光學腔。進一步如圖所示，束路徑76可通過主動媒體78，且可提供一致動器80以旋轉光柵70，如上文參照第6圖描述。
第7圖進一步顯示可提供一光學件81，諸如一部份反射性束分割器或揀除面鏡，以將預脈衝晶種雷射輸出束的一診斷性部分導引至一偵測器82。偵測器82可輸出一表明中心波長之信號至一控制電路84，控制電路84可轉而產生一控制信號以驅動致動器80。第7圖進一步顯示可提供一開關86、諸如一聲光調變(AOM)開關以控制光學腔的品質Q，並提供處於20至150kHz範圍中的脈衝重覆率之一脈衝式雷射輸出。
第7圖所示的預脈衝晶種雷射50’亦可包括一可在光學腔的輸出上操作之脈衝定形單元。如交叉參照第7、8及9A圖清楚顯示，脈衝定形單元可包括一擋器，其用於修整由預脈衝晶種光學腔所輸出之一脈衝81的部分。第8圖顯示擋器可在時間t=t0從一開啟狀態切換至一關閉狀態，如顯示擋器開啟(虛線83)及關閉(虛線85)的虛線所表明。如圖所示，擋器係可關閉以修整脈衝81的一尾隨部分87以生成一具有一較短脈衝時程及一相對較快下降時間的經修整脈衝89(第9A圖)。因為脈衝與一標靶之間的一短交互作用時間、且因為脈衝之不需要的部分未耗盡放大器增益，此較短的脈衝時程及相對較快的下降時間可增加EUV輸出及光源效率。
可對於預脈衝的修整部分以添加或取代方式使用一脈衝定形單元，以修整一主脈衝的部分，進一步如下文討論。可使用一共同脈衝定形單元、或兩不同的脈衝定形單元來修整預脈衝及主脈衝晶種。
第9B圖顯示擋器可在時間t=t0從一關閉狀態切換至一開啟狀態，且隨後在t=t2切換至一關閉狀態，如顯示擋器關閉(虛線83a)、開啟(虛線83b)及關閉(虛線83c)的虛線所表明。如圖所示，擋器係可關閉以修整脈衝81’的一前導部分87a及尾隨部分87b以生成一具有一較短脈衝時程及一相對較快上升時間與下降時間的經修整脈衝89’(第9C圖)。因為脈衝與標靶之間的一短交互作用時間、且因為脈衝之不需要的部分未耗盡放大器增益，此較短的脈衝時程及相對較快的上升時間與下降時間可增加EUV輸出及光源效率。
綜言之，第7、8、9A至9D圖顯示可從一預脈衝晶種、主脈衝晶種或兩者修整一前導部分、尾隨部分或兩者。
對於預脈衝晶種雷射50’，可採用一或多個偏光器及/或布魯斯特角窗(Brewster’s windows)，故離開光學腔的光具有一主要偏振方向。藉由此配置，擋器可包括一電光開關91，譬如波寇(Pockel)或柯爾(Kerr)單元，及一偏光器93諸如一薄膜偏光器，其具有一平行於主要偏振方向對準之傳輸軸線。因此，當開關消能時，光能夠從輸出耦合器72通至光學件81，且當開關增能時，光無法從輸出耦合器72通至光學件81。請瞭解擋器的部分或全部組件可被定位於光學件81下游。
上述配置的一應用中，具有大於約200ns全寬半最大值(FWHM)脈衝時程之藉由預脈衝晶種光學腔的一脈衝輸出係可被修整以生成一具有小於約200ns(FWHM)的脈衝時程之脈衝。一特定應用中，具有約500ns(FWHM)之藉由預脈 衝晶種光學腔的一脈衝輸出係可被修整以生成一具有約8ns的上升時間及30ns脈衝時程之脈衝。
亦可使用第6或7圖所示的可調式晶種雷射實施例作為第2至5圖及第11至15圖所示的任一配置中之主脈衝晶種雷射56，或者可使用第10圖所示的一較簡化雷射實施例、諸如雷射56。如圖所示，主脈衝晶種雷射56可包括由一完全反射性後面鏡90、輸出耦合器92、面鏡94a、b及束路徑96所界定之一光學腔。進一步如圖所示，束路徑96可通過主動媒體98。對於該配置，輸出耦合器92可為一部份反射性光學件。
對於在第7圖所示的預脈衝晶種雷射50’上使用一脈衝定形單元以添加或取代方式，可在主脈衝晶種雷射、諸如第10圖所示的主脈衝晶種雷射56上採用一脈衝定形單元，以修整一主脈衝輸出並生成一具有一相對較快上升時間之主脈衝。一建置中，主脈衝晶種雷射56可為一CO2雷射，其具有藉由一射頻放電所泵送之處於例如0.05至0.2atm的次大氣壓力之一包括CO2的經密封氣體。藉由此配置，主脈衝晶種雷射可自我調整至主導線的一者，諸如具有波長10.5910352μm的10P(20)線。部分案例中，可提供一致動器(未圖示)以移動後面鏡90來防止模躍遷(mode-hopping)。
上述配置的一應用中，具有大於約200ns(FWHM)脈衝時程之藉由主脈衝晶種光學腔的一脈衝輸出係可被修整以生成一具有小於約200ns(FWHM)的脈衝時程之脈衝。一特定應用中，具有約500ns(FWHM)之藉由主脈衝晶種光學腔 的一脈衝輸出係可被修整以生成一具有約150ns(DWHM)脈衝時程之脈衝。
第9D圖顯示EUV轉換效率百分比(亦即EUV輸出功率對於雷射輸出功率的百分比)vs.對於以約有150ns(FWHM)時程的一經修整主脈衝被晶種化之一放大雷射束輻照一錫滴粒所形成的一EUV輸出脈衝之時間之一經測量曲線91。
再度參照第2至5圖可看出，各配置係包括一共同放大器54、54’、54”，其具有一或多個共同放大單元53、62、64、62’、64’。對於預脈衝晶種雷射50、50’及主脈衝晶種雷射56包括含有上述CO2的主動媒體之案例，用來作為共同放大單元53、62、64、62’、64’之適當雷射係可包括由DC或RF激勵所泵送之一含有CO2氣體的主動媒體。一特定實行方式中，放大器可包括複數個、諸如三或四個的軸向流、RF泵送式(連續性或以脈衝調變)CO2放大單元，其具有約16至25公尺的總增益長度，且協同地在例如20kW或更高的相對較高功率操作。可使用具有纖維、桿、板片或碟形主動媒體的其他類型放大單元。部分案例中，可採用一固體主動媒體。
對於第2B、3、3A、4及5圖所示的雷射源22、22’、22a’、22”及22’”，預脈衝晶種雷射及主脈衝晶種雷射可具有相同的中央波長或者波長可能不同。可選擇這些波長以改良預脈衝對於主脈衝晶種輸出對比比值，降低脈衝增益耗盡(pulse gain depletion)及/或降低聚焦透鏡色像差。關於預脈衝及主脈衝波長選擇的更多細節請見2010年6月24日提申 名為“用於EUV光源之具有預脈衝的主振盪器功率放大器驅動雷射”的美國專利申請案No.61/398,452，事務所案號2009-0038-01，其合併於本文中以供參考。
第11圖更詳細地顯示具有一晶種保護單元102之一裝置100的第一範例。如圖所示，裝置100可包括一振盪器104，諸如第6、7、10圖所示的種晶雷射或部分其他適當雷射，用以生成束路徑106上的一光輸出，其通過開關108、束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用。對於裝置100，放大器可具有一或多個放大單元，其各具有一經密封氣體及激勵源，且束調控及聚焦單元114可具有一或多個用於使束擴大、導向、脈衝定形、聚焦及/或定形之光學件。
對於裝置100，開關100可為一聲光調變開關、有時稱為拉曼-奈思(Raman-Nath)(AOM)開關，其可重新組構於一其中容許光實質未受阻地沿著束路徑106流過開關之第一開啟狀態與一其中從束路徑106偏向/擴散一實質部分的光之第二關閉狀態之間。部分案例中，兩個此等開關可沿著束路徑彼此相鄰被序列式定位，以當開關關閉時增加從束路徑偏向的光量。對於拉曼-奈思(Raman-Nath)(AOM)開關，可對於一3mm直徑的束獲得位於約300至500ns範圍中之完全開啟至完全關閉的切換時間，且在部分案例中，基於設計用途可採行約400ns的關閉時間。
第11圖亦顯示裝置100可包括位於束路徑106上介於共同放大器112與開關108之間的一束延遲件110。如圖所示， 束延遲件可具有一束摺疊光學配置，其包括諸如面鏡、稜鏡等光學件且建立一光學延遲距離d延遲。利用約3 E 08公尺每秒的一估計光速，各公尺的束延遲件將對於束路徑106上的光增加額外3.33ns的移行時間。適當的延遲配置請見2010年12月29日提申名為“多通光學裝備”的美國專利申請案No.12/980,939，事務所案號2010-0012-01，其整體內容合併於本文中以供參考。
一建置中，束延遲件110係設定尺寸成具有一長度，該長度可防止在輻照部位從標靶材料所反射的光抵達及損害振盪器104中的脆弱光學件，諸如輸出耦合器，偏光器，後面鏡，光柵，電光調變(EOM)開關等。譬如，一設計中，束延遲件110可設定尺寸成具有一長度，該長度係使得從開關108至輻照部位116且返回的來回時間、加上一適當安全邊際值超過了開關108的關閉時間。此來回時間係可包括從開關108至束延遲件110之移行時間的兩倍，束延遲件110中單程移行時間的兩倍，從束延遲件110至共同放大器112之移行時間的兩倍，共同放大器112中單程移行時間的兩倍，從共同放大器112至束調控及聚焦單元114之移行時間的兩倍，束調控及聚焦單元114中單程移行時間的兩倍以及從束調控及聚焦單元114至輻照部位116之移行時間的兩倍。因此，對於一具有約300至500ns範圍中的關閉時間之開關108，約800至1000ns的來回時間係可能適合。
在第11圖的裝置100之操作中，首先係在t=0從振盪器發射一脈衝的光，其譬如具有約100ns的一脈衝時程。脈衝 的尾隨邊緣係在約t=100ns離開開關，在該時間，開關108被啟動以關閉。採行一100m脈衝延遲(333ns)以及來自相距輻照部位116的脈衝延遲之約150ns的一光移行時間，脈衝的前導邊緣將在約t=483ns抵達輻照部位116，且尾隨邊緣在約583ns抵達。在t=500ns，具有約400ns關閉時間之開關108將完全關閉。來自滴粒的反射將抵達關閉的開關108(前導邊緣在t=966ns，且尾隨邊緣在t=1066)，而提供約466ns的安全因數。
第12圖顯示一具有一晶種保護單元102及一光學隔離器202之裝置200的另一範例。如圖所示，裝置200可包括一用於在束路徑106上生成一光輸出之振盪器104，該光輸出係通過開關108、束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用，其皆如同上文參照第11圖所描述。對於裝置200，振盪器104可包括一或多個偏光器及/或布魯斯特角窗(Brewster’s windows)，故離開振盪器104的光具有一主要偏振方向。如圖所示，光學隔離器202可包括像是四分之一波總成之相位阻滯光學件204及平行於振盪器的主要偏振方向之偏光器206。藉由此配置，具有主要偏振方向之離開振盪器的光將通過偏光器206且藉由相位阻滯光學件204(四分之一波總成)所更改而以圓形偏振自其離開。此光將繼續經過共同放大器112及束調控及聚焦單元114、從標靶材料反射而將在該處發生由於電漿反射所致的一額外相位阻滯光、往回通過束調控及聚焦單元114及共同放大器112，其 在該處將入射於相位阻滯光學件204(四分之一波總成)上，處於一橢圓偏振狀態。通過相位阻滯光學件204(四分之一波總成)時，光將再度被更改，而以其中約6至7%的光洩漏經過偏光器206之一偏振狀態離開相位阻滯光學件204(四分之一波總成)。在偏光器206處，來自相位阻滯光學件204(四分之一波總成)之一實質部分譬如92至3%的光將被吸收/反射。洩漏經過偏光器206之光-由於共同放大器112之譬如300至350瓦特或更高的大增益而可能具有實質數量-將通過束延遲件110且抵達關閉的開關108。
第13圖顯示一具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射及一晶種保護單元之裝置300的另一範例。如圖所示，裝置300係可包括一預脈衝晶種雷射302，諸如第6、7、10圖所示的晶種雷射或部分其他適當的晶種雷射，而生成束路徑304上的一光輸出，其係入射於用以在共同束路徑106上導引該輸出之束整合器306上。譬如，束整合器306可為一繞射光柵，二向色性束整合器，稜鏡，容積布萊格(Bragg)光柵偏振區別束整合器或部份反射束整合器。雖然顯示束整合器306反射預脈衝晶種且透射主脈衝晶種，請瞭解束整合器306可配置為反射主脈衝晶種且透射預脈衝晶種。
一旦位於束路徑106上，預脈衝晶種輸出係通過開關108、束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114、且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用，其皆如同上文參照第11圖所描述。裝置亦包括主脈衝晶種雷射308，諸如第6、7、10圖所示的晶種雷射之一者或 部分其他適當的晶種雷射，而生成一光輸出，其係入射在用以將該輸出導引至共同束路徑106上之束整合器306上。一旦位於共同束路徑106上，主脈衝晶種輸出係通過開關108、束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114、且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用。
裝置300的一應用中，開關108起初係開啟而容許一來自預脈衝晶種雷射的雷射脈衝通過該開關，並隨後關閉以阻絕來自滴粒的“預脈衝”反射。在與預脈衝時程及從開關108至滴粒的路徑長度相關之一預定期間過後，開關108係可開啟以容許一來自主脈衝晶種雷射的雷射脈衝通過該開關，且隨後關閉以阻絕來自滴粒的“主脈衝”反射。隨後可重覆該製程以輻照另一標靶材料滴粒。
第14圖顯示一具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射及一晶種保護單元之裝置400的另一範例。如圖所示，裝置400係可包括一預脈衝晶種雷射302，諸如第6、7、10圖所示的晶種雷射或部分其他適當的晶種雷射，而生成束路徑304上的一光輸出，其係入射於用以在共同束路徑106上導引該輸出之束整合器306上。譬如，束整合器306可為一繞射光柵，二向色性束整合器，稜鏡，容積布萊格(Bragg)光柵偏振區別束整合器或部份反射束整合器。一旦位於共同束路徑106上，預脈衝晶種輸出係通過束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114、且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用，其皆如同上文參照第 11圖所描述。裝置亦包括主脈衝晶種雷射308，諸如第6、7、10圖所示的晶種雷射之一者或部分其他適當的晶種雷射，而生成一光輸出，其係通過開關108且隨後入射在用以將該輸出導引至共同束路徑106上之束整合器306上。一旦位於共同束路徑106上，主脈衝晶種輸出係通過束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114、且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用。
裝置400的一應用中，開關108起初係關閉。一來自預脈衝晶種雷射的雷射脈衝係被產生且導引至滴粒。開關係關閉以保護主脈衝晶種雷射不受到來自滴粒的“預脈衝”反射。在與預脈衝時程及從開關108至滴粒的路徑長度相關之一預定期間過後，開關108係可開啟以容許一來自主脈衝晶種雷射的雷射脈衝通過該開關，且隨後關閉以阻絕來自滴粒的“主脈衝”反射。隨後可重覆該製程以輻照另一標靶材料滴粒。
第15圖顯示一具有一預脈衝晶種雷射、主脈衝晶種雷射及一晶種保護單元之裝置500的另一範例。如圖所示，裝置500係可包括一預脈衝晶種雷射302，諸如第6、7、10圖所示的晶種雷射或部分其他適當的晶種雷射，而生成束路徑304上的一光輸出，其係通過開關108b且隨後入射於用以在共同束路徑106上導引該輸出之束整合器306上。譬如，束整合器306可為一繞射光柵，二向色性束整合器，偏振區別束整合器稜鏡，容積布萊格(Bragg)光柵或部份反射束整合器。一旦位於共同束路徑106上，預脈衝晶種輸出係通過 束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114、且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用，其皆如同上文參照第11圖所描述。裝置亦包括主脈衝晶種雷射308，諸如第6、7、10圖所示的晶種雷射之一者或部分其他適當的晶種雷射，而生成一光輸出，其係通過開關108a且隨後入射在用以將該輸出導引至共同束路徑106上之束整合器306上。一旦位於共同束路徑106上，主脈衝晶種輸出係通過束延遲件110、共同放大器112、束調控及聚焦單元114、且隨後與位於一輻照部位116的一標靶材料作交互作用。
裝置500的一應用中，開關108a起始係關閉。一來自預脈衝晶種雷射的雷射脈衝係被產生且通過開啟的開關108b且被導引至滴粒。開關108b係關閉以保護預脈衝晶種雷射不受到來自滴粒的“預脈衝”及“主脈衝”反射。在與預脈衝時程及從開關108至滴粒的路徑長度相關之一預定期間過後，開關108a係可開啟以容許一來自主脈衝晶種雷射的雷射脈衝通過該開關，且隨後關閉以阻絕來自滴粒的“主脈衝”反射。隨後可重覆該製程以輻照另一標靶材料滴粒。
部分實行方式中，開關108a可開啟以使來自主脈衝的一雷射脈衝通過，同時“預脈衝”則仍抵達束整合器306。譬如，預脈衝與主脈衝之間的一所想要延遲係可使得開關108a在預脈衝反射期間開啟。對於部分案例，束整合器306可為一反射大於50%且透射小於50%的入射光之部份反射器。譬如，若束整合器306是90%反射器，則洩漏經過光學 隔離器202之90%的光將抵達關閉的開關108b且只有約10%將抵達主脈衝晶種雷射。一製程中，預脈衝與主脈衝之間約1000ns的一延遲係可能適合，其中具有約100ns的預脈衝時程及約100ns的主脈衝時程。
第16圖顯示一經聚焦光束腰部400，其可對應於一不具有預脈衝晶種之振盪器放大器系統，諸如第2A圖所示的建置。第16圖亦顯示以速度v移動、且被定位至束腰部400內半途之一標靶材料滴粒404，以顯示從滴粒404實質反射開始的時間。確切來說，如圖所示，當具有一與束路徑406呈法向的表面之滴粒404部分進入束腰部400時，係開始實質反射。換言之，滴粒404的反射率經過共同放大器54、54’、54”、112(譬如請見第2A、2B、3至5、11至15圖)而在束路徑上變得具實質性。並且，在此時，例如，滴粒404反射率可能足以與一諸如晶種雷射輸出耦合器等光學件建立經過放大器的一光學腔。此外，增益可能超過了滴粒與例如輸出耦合器等光學件所界定的光學腔上之損失，其在放大器以一晶種主脈衝被晶種化之前耗盡放大器增益。有鑒於此，申請人係揭露一配置，其中滴粒-輸出耦合器腔的路徑長度尺寸可藉由降低一光子在一預晶種交互作用時間中可移行的來回數以防止放大器晶種化之前顯著的放大器增益耗盡。
更確切來說，一建置中，對於以速度v移行之一具有約25至40μm範圍的直徑之標靶材料滴粒，為了與具有束腰直徑D的經聚焦光作交互作用，在位於一輻照部位的一束路徑 上，預晶種交互作用時間T在腰部係可被定義為T=D/2v。對於此建置，一具有一束摺疊光學配置之束延遲件、諸如第11至15圖的束延遲件110係可設定尺寸使得來回移行時間2(l/c)大於在腰部的預晶種交互作用時間T(2(l/c)>T)，其中l是沿著從輸出耦合器至輻照部位的路徑之長度，且c是該路徑上的光速。
更量化來說，一典型配置係可包括一具有約25至40μm範圍的直徑d、約50至100公尺每秒範圍的滴粒速度v及約80至120μm範圍的束腰直徑D之標靶材料滴粒。對於一其中v=65m/s且D=100μm之配置，可採用大於約70公尺的一長度l，其可對應於大於約450ns的束延遲件長度且其餘長度包括約45公尺的放大器。
第17圖顯示一EUV光源的一部分之簡化剖視圖，顯示具有不同波長的預脈衝及主脈衝光將由於聚焦透鏡的色像差而聚焦於不同斑點上。更詳細來說，聚焦光學件46可包括會導入色像差的至少一透鏡或其他元件。如第11圖所示，色像差可能造成具有波長λ1的預脈衝光束500沿著滴粒路徑504聚焦於區位502，同時具有波長λ2的主脈衝光束506聚焦於與區位502相距“d”之區位508。
第18圖顯示一預脈衝束腰部602及主脈衝束腰部600，其由於如上述的聚焦光學色像差而被空間性分離。第18圖亦顯示以速度v移動、且被定位至一預脈衝束腰部602內半途之一標靶材料滴粒604，以顯示從滴粒604實質反射開始的時間。確切來說，如圖所示，當具有一與束路徑606呈法 向的表面之滴粒604部分進入預脈衝束腰部602時，係開始實質反射。換言之，滴粒604的反射率經過共同放大器54、54’、54”、112(譬如請見第2A、2B、3至5、11至15圖)而在束路徑上變得具實質性。並且，在此時，例如，滴粒604反射率可能足以與一諸如晶種雷射輸出耦合器等光學件建立經過放大器的一光學腔。此外，增益可能超過了滴粒與例如振盪器輸出耦合器等光學件所界定的光學腔上之損失，其在放大器以一預脈衝晶種及/或主脈衝晶種被晶種化之前耗盡放大器增益。有鑒於此，申請人係揭露一配置，其中滴粒-輸出耦合器腔的路徑長度尺寸可藉由降低一光子在一預晶種交互作用時間中可移行的來回數以防止放大器晶種化之前顯著的放大器增益耗盡。
更確切來說，一建置中，對於以速度v移行之一具有約25至40μm範圍的直徑之標靶材料滴粒，為了與具有預脈衝束腰直徑D的經聚焦光作交互作用，在位於一輻照部位的一束路徑上，預晶種交互作用時間T在腰部係可被定義為T=D/2v。對於此建置，一具有一束摺疊光學配置之束延遲件、諸如第11至15圖的束延遲件100係可設定尺寸使得來回移行時間2(l/c)大於在腰部的預晶種交互作用時間T(2(l/c)>T)，其中l是沿著從輸出耦合器至輻照部位的路徑之長度，且c是該路徑上的光速。
更量化來說，一典型配置係可包括一具有約25至40μm範圍的直徑d、約50至100公尺每秒範圍的滴粒速度v及約80至120μm範圍的預脈衝束腰直徑D之標靶材料滴粒。對於一 其中v=65m/s且D=100μm之配置，可採用大於約70公尺的一長度l，其可對應於大於約450ns的束延遲件長度且其餘長度包括約45公尺的放大器。
雖然此專利申請案中以滿足35 U.S.C.§112所需細節作描述及顯示之特定實施例係完全能夠達成上述實施例之上述用途、據以解決的問題、或任何其他理由或目的中之一或多者，熟習該技術者可瞭解：上述實施例僅示範、說明及代表本申請案廣泛想見之標的物。下列申請專利範圍中若以單數提及一元件，除非明述，否則無意表示且將不表示此申請專利範圍元件被詮釋成“一且唯一”，而應該是“一或多”。一般熟習該技術者已知或稍後將得知之任何上述實施例的元件之所有結構性及功能性均等物係被明確合併於本文中以供參考且預定被本申請專利範圍所涵蓋。說明書及/或申請專利範圍中所使用以及在本申請案的說明書及/或申請專利範圍中明確提供意義之任何用語係將具有該意義，無論此用語的任何字典或其他常用意義為何。說明書中所討論的裝置或方法係無意作為且不需作為針對或解決此申請案所討論的各項與每項問題之一實施例，因為其係由申請專利範圍所涵蓋。本揭示中的元件、組件或方法步驟皆無意貢獻予公眾，不論該元件、組件或方法步驟是否明述於申請專利範圍中皆然。除非使用“用於之裝置(means for)”語句明述該元件、或在方法請求項案例中以“步驟(step)”而非“動作(act)”引述該元件，申請專利範圍中的請求元件皆不被視為落在35 U.S.C.§112第六段條款之下。
22”‧‧‧雷射源
50‧‧‧波長可調式預脈衝晶種雷射
52’‧‧‧共同束路徑
54’‧‧‧共同放大器
56‧‧‧主脈衝晶種雷射
59‧‧‧晶種保護單元
60‧‧‧光學件
62,64‧‧‧共同放大單元

Claims (20)

  1. 一種雷射裝置，包含：一振盪器，其生成一光輸出於一束(beam)路徑上；一標靶材料，其用於在一輻照部位與該束路徑上的光進行交互作用；一束延遲件，其位於該束路徑上，該束延遲件具有一束摺疊光學配置；及一開關，其沿著該束路徑被定位且插入(interpose)於該振盪器與該束延遲件之間；該開關可關閉以使該束路徑上的光之至少一部分從該束路徑轉向(divert)，該開關具有關閉時間t1，且該束路徑具有沿著該路徑從該開關至該輻照部位之一長度L1；其中t1<L1/c，c是該路徑上的光速，以保護該振盪器。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該開關係為一聲光調變(AOM)開關。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含一被定位於該束路徑上之放大器。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含一被定位於該束路徑上之光學隔離器。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該光學隔離器係包含一偏振區別光學件及一相位阻滯光學件。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該開關具有一關閉時間t1，位於300至500ns之範圍中。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該振盪器係為一產 生一主脈衝晶種輸出之第一振盪器，且該裝置進一步包含一產生一預脈衝晶種輸出之第二振盪器。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該束延遲件具有於80至120公尺之範圍中的一長度。
  9. 一種雷射裝置，包含：一振盪器，其生成一光輸出於一束路徑上，該振盪器具有一輸出耦合器；一放大器，其被定位於該束路徑上；一標靶材料滴粒(droplet)，其以一速度v行進，以在一輻照部位在該束路徑上具有一束腰(waist)直徑D的經聚焦光作交互作用，該滴粒在腰部具有一預晶種(pre-seed)交互作用時間T，其中T=D/2v；一束延遲件，其位於該束路徑上，該束延遲件具有一束摺疊光學配置，該束路徑沿著該路徑從該輸出耦合器至該輻照部位具有一長度l；其中2(l/c)>T，c是該路徑上的光速，以降低該輸出耦合器與該滴粒之間的振盪。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該滴粒速度v係位於50至100公尺每秒的範圍中，且該束腰直徑位於80至120μm的範圍中。
  11. 如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包含一被定位於該束路徑上之光學隔離器。
  12. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該振盪器係為一產生一預脈衝晶種輸出之第一振盪器，且該裝置進一步包含一產生一主脈衝晶種輸出之第二振盪器。
  13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該放大器具有於1x105至1x107的範圍中之單通、主脈衝增益。
  14. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該束延遲件具有於60至140公尺的範圍中之一長度。
  15. 如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包含一透鏡以將該束路徑上的光聚焦至一具有束腰直徑D之腰部。
  16. 一種雷射裝置，包含：一光學放大器，一預脈衝(pre-pulse)晶種雷射，一主脈衝晶種雷射；及一束整合器，其用於導引一共同束路徑上之該預脈衝輸出及該主脈衝輸出經過該光學放大器；一第一開關，其插入於該預脈衝晶種雷射與該束整合器之間；及一第二開關，其插入於該主脈衝晶種雷射與該束整合器之間。
  17. 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該等第一及第二開關係各包含一聲光調變(AOM)開關。
  18. 如申請專利範圍第16項之裝置，進一步包含一被定位於該束路徑上介於該光學放大器與該束整合器之間的光學隔離器。
  19. 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該束整合器係為一部份反射性光學件。
  20. 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該束整合器係包含一二向色性束整合器。
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