DE60012420T2 - Laser mit verringerter Linienbreite und Raumfilter - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Laser und insbesondere Laser mit verringerter Linienbreite.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine wichtige Verwendung von Lasern mit elektrischer Entladung, wie z.B. Excimerlasern, besteht in der Verwendung als Lichtquelle für die Lithografie bei integrierten Schaltkreisen. Herkömmliche KrF- und ArF-Excimerlaser haben eine natürliche Bandbreite von etwa 300 pm. Systeme, die eine Verringerung der Linienbreite bewirken und gegenwärtig im Einsatz sind, verringern diese natürliche Bandbreite beim KrF-Laser auf etwa 0,8 pm (FWHM) und etwa 3 pm (95 %), mit ähnlichen Verringerungen beim ArF-Laser. Ein solches System, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in 1 gezeigt. Bei diesem System wird der Strahl 18 in der Laserkammer 3 erzeugt. Der Resonanzhohlraum wird definiert durch einen Ausgangskoppler 4 (der typischerweise ein teilweise reflektierender Spiegel ist) und ein Linienbreite verringerndes Modul 6, das aus einem Strahlaufweiter mit drei Prismen (8, 10 und 12), einem Abstimmspiegel 14 und einem Gitter 16 besteht, welche in einer Littrow-Konfiguration angeordnet sind. Die Wellenlänge des Strahls wird durch ein Wellenlängenmessgerät 24 überwacht, welches ein Signal zum Steuern der Drehposition des Spiegels 14 liefert, um die Wellenlänge anzupassen. Das Wellenlängenmessgerät 24 umfasst typischerwreise auch Spektrometerinstrumente, um die Bandbreite des Ausgangsstrahls zu messen. In einigen Ausführungsformen können weitere Elemente zum Gitter hinzugefügt werden, um dessen Krümmung anzupassen, um so die Bandbreite zu verbessern.
  • Das US-Patent 5,835,520, das auf den Arbeitgeber des Anmelders übertragen ist, offenbart ein Verfahren zur Verringerung der Bandbreite, indem die Konzentration von Fluor in der Gasmischung verringert wird und indem entsprechend die Reflektivität des Ausgangskopplers erhöht wird, um die verringerte Effektivität des Lasers zu kompensieren.
  • Das US-Patent 5,856,991, das auf den Arbeitgeber des Anmelders übertragen ist, offenbart ein Verfahren zur Verringerung der Bandbreite, indem ein die Linienbreite verringernder Etalon-Ausgangskoppler 26 verwendet wird, der in 2 gezeigt ist. Dieser Etalon-Ausgangskoppler sorgt für eine zusätzliche spektrale Auswahl, wenn sein Maximum auf die Wellenlänge maximaler Reflektivität des die Linienbreite verringernden Packages eingestellt wird. Das Einstellen erfolgt durch die Betätigungseinrichtung 34, die durch das Steuermodul 30 gesteuert wird. Diese Technik ist sehr effektiv beim Verringern der Bandbreite des Lasers, insbesondere der 95 %-integralen-Bandbreite, aber bewirkt aufgrund der benötigten Extrateile eine erhöhte Komplexität und wegen deren Kosten auch beträchtliche Mehrkosten. Auch das Einstellen des Etalons erhöht die Komplexität der Vorrichtung.
  • Eine bekannte Technik zum Verringern der Bandbreite eines Ausgangsstrahls eines Lasers gemäß 1 besteht darin, im Ausgangsstrahl eine Blende vorzusehen.
  • Was benötigt wird, ist ein System, das zusätzliche Verringerung der Bandbreite ohne erhöhte Komplexität, wie beim US-Patent 5,856,991 der Fall, bewirken kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gasentladungslaser mit verringerter Linienbreite werden in den Ansprüchen 1 und 12 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen abgegeben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Lasersystem mit verringerter Linienbreite bereit, das einen räumlichen Filter aufweist, um Licht auszufiltern, dessen Wellenlänge größer und/oder kleiner als ein erwünschter Wellenlängenabschnitt ist. Die Linienbreite des Lasersystems wird verringert durch eine Linienbreiten verringernde Optik, die ein zerstreuendes Element aufweist, das Laserlicht in Wellenlängen abhängige Richtungen zerstreut. Durch räumliches Filtern des resultierenden Strahls kann die Bandbreite des Strahls beträchtlich reduziert werden. Als ein Ergebnis des räumlichen Filterns tritt auch eine Reduktion der Strahlenergie auf, aber diese Reduktion ist deutlich niedriger als bei herkömmlichen Verfahren zum Verringern von Bandbreiten. Ein bevorzugter räumlicher Filter zum Reduzieren der Bandbreite eines Gasentladungslasers mit verringerter Li nienbreite umfasst zwei zylindrische Spiegel, die in einem Abstand voneinander vorgesehen sind, der ihren Brennweiten entspricht, wobei eine Schlitzblende an ihrer gemeinsamen Brennlinie vorgesehen ist.
  • Die Technik des räumlichen Filterns gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine preisgünstige Technik, die relativ einfach zu implementieren ist und, verglichen mit einigen aufwändigeren Systemen zum Reduzieren der Bandweite von Lasern, das Betreiben des Lasers nicht stark verkompliziert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt einen ersten herkömmlichen schmalbandigen Excimerlaser.
  • 2 zeigt einen zweiten herkömmlichen schmalbandigen Excimerlaser.
  • 3 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines schmalbandigen Excimerlasers gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Spektrum eines Excimerlaserstrahls, der mit einem räumlichen Filter gemäß der vorliegenden Erfindung gefiltert wurde.
  • 5 zeigt eine Abnahme der 95 %igen integralen spektralen Bandweite durch räumliches Filtern.
  • 6 zeigt den Anteil des gesamten Laserstrahls, der durch einen räumlichen Filter durchgelassen wird, welcher bei verschiedenen Filterwinkeln vorgesehen ist, um das Licht zu filtern.
  • 7 zeigt die Abhängigkeit der Strahlleistung, die durch einen vertikalen Schlitz hindurchtritt, von der Größe dieses Schlitzes.
  • 8 zeigt die Abhängigkeit der 95 %igen spektralen integralen Bandbreite von der Größe des Schlitzes von 7.
  • 9 ist eine Skizze eines bevorzugten räumlichen Filters.
  • 10 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste bevorzugte Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Der Excimerlaser gemäß dieser Ausführungsform hat eine ähnliche Linienbreiten verringernde Optik (einschließlich eines Beugungsgitters) wie der herkömmliche Excimerlaser von 1. Aber bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Ausgangsstrahl 18 nach dem Passieren des Ausgangskopplers 4 durch einen räumlichen Filter 44 geschickt. Der räumliche Filter 44 besteht aus zwei zylindrischen Fokussierungslinsen 46 und 48, die in einem Abstand voneinander vorgesehen sind, der der Summe der Brennweiten beider Linsen entspricht. Die Linsen haben eine Brennweite von etwa 20 cm und die Zylinderachse ist in der vertikalen Richtung orientiert (in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene heraus), welche bei dieser Ausführungsform auch die Entladungsrichtung des Lasers ist. Die erste Linse fokussiert den Laserstrahl in horizontaler Richtung, aber fokussiert den Strahl nicht in vertikaler Richtung. Folglich wird der Strahl auf eine vertikale Linie fokussiert, die ungefähr auf halber Strecke zwischen den beiden Linsen ist. An dieser Stelle wird eine Apertur 50 vorgesehen. Diese Apertur ist ein vertikaler Schlitz, dessen Position sowohl entlang der Ausbreitungsrichtung des Strahls, als auch quer dazu mit Hilfe einer X-Y-verschiebbaren Halterung (nicht gezeigt) angepasst werden kann. Die Breite des Schlitzes beträgt vorzugsweise zwischen 100 μm und 200 μm. Die Länge des Schlitzes dieser Ausführungsform ist gerade etwas größer als der Elektrodenabstand, d.h. etwa 20 mm. Daher transmittiert die Apertur den Strahl, der sich ursprünglich innerhalb eines Winkels von 0,5 bis 1,0 mrad in horizontaler Richtung ausbreitet. (Die 1,5 mrad entsprechen einem Schlitz von 200 μm und einer Brennweite von 200000 μm.) Dieser Strahl wird dann mit einer Linse 48 rekollimiert. (Falls Linsen 46 und 48 mit größeren Brennweiten verwendet werden, so sollten der Abstand zwischen den Linsen und die Breite des Schlitzes 50 proportional erhöht werden. Dies kann durchgeführt werden, um die Leistungsdichte auf dem Schlitz 50 zu reduzieren und seine Lebensdauer zu erhöhen. Es können ebenfalls Linsen mit unterschiedlichen Brennweiten verwendet werden, wobei die Position der Apertur 50 proportional in Richtung der Linse mit der kürze ren Brennweite verschoben wird. Wie nachfolgend erläutert wird, filtert dieser räumliche Filter nicht nur die Divergenz des Laserstrahls aus, was eine wohlbekannte Wirkung ist, sondern hilft auch, die Bandbreite des Lasers weiter zu verringern. Daher hat der Strahl 52, der den räumlichen Filter 44 verlässt, eine verringerte spektrale Breite.
  • Da die Funktion von Beugungsgittern darauf beruht, dass sie Licht in Winkel dispergieren, die von den Wellenlängen des Lichts im Strahl abhängen, hängt das Spektrum von Licht in Strahlen, die mit Hilfe von Lasersystemen, die vergleichbar mit dem von 1 sind, eine Verringerung der Linienbreite erfahren, normalerweise mit der Divergenz des Strahls zusammen. Als ein Beispiel zeigt 4 die Laserspektren eines KrF-Excimerlasers, welche durch den Anmelder gemessen wurden, nachdem verschiedene divergierende Abschnitte des Laserstrahls durch einen räumlichen Filter ausgefiltert wurden. Bei diesem Experiment betrug die Brennweite jeder zwei Linsen 50 cm und die Schlitzbreite betrug 0,5 mm. Daher betrug das Divergenzdurchlassband des räumlichen Filters etwa 1 mrad. Bei diesem Experiment wurde der Schlitz in horizontaler Richtung quer zum Strahl in Schritten von 0,15 mm verschoben, was Divergenzschritten von etwa 0,3 mrad entspricht. Man erkennt, dass ein Zusammenhang zwischen dem Spektrum von unterschiedlichen Abschnitten des Strahls und ihrer Divergenz besteht. Während der Hauptteil des Strahls ein Spektrum aufweist, das in der Nähe des Mittelpunkts zentriert ist, gibt es Abschnitte des Strahls, die bezüglich der zentralen Wellenlängen entweder zu kürzerer oder zu größerer Wellenlänge verschoben sind. Diese Teile des Spektrums tragen einen relativ geringen Anteil der Gesamtenergie, der jedoch sehr wichtig hinsichtlich der Messungen der 95 %igen spektralen Bandbreite sind, welche sehr empfindlich selbst gegenüber vergleichsweise geringen spektralen Komponenten sind. Wegen der niedrigeren Energie dieser "schlechten" Abschnitte des Spektrums, ist es möglich, den räumlichen Filter zu verwenden, um diese "schlechten" Abschnitte des Spektrums unter vergleichsweise geringen Verlusten der Gesamtausgangsenergie des Strahls zu eliminieren.
  • 5 und 6 zeigen die Ergebnisse von Experimenten, die durch den Anmelder durchgeführt wurden, wobei ein räumlicher Filter mit 1,0 mrad bei Divergenzwinkeln von –0,9, –0,6, –0,3, 0, 0,3, 06 und 0,9 mrad bezüglich der Richtung der optischen Achse des Lasers verwendet wurde. 5 zeigt das 95 %-Integral, das innerhalb entsprechender angulärer Bänder gemessen wurde. 6 zeigt den Anteil der Strahlenergie, die inner halb der jeweiligen Bänder gemessen wurde. Zum Beispiel betrug im 1,0 mrad-Band zwischen –0,5 mrad und +0,5 mrad der Anteil der Strahlenergie etwa 80 % und die 95 %-Integralbandbreite betrug 1,46 pm. Dem stehen gegenüber die ungefilterte 95 %-Integralbandbreite von 2,00 pm.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft im Vergleich mit anderen Techniken, welche verwendet werden können, um die Bandbreite eines Excimerlasers zu steuern, wie z.B. das einfache Verwenden einer Blende im ausgehenden Strahl. In einer wohlbekannten Technik kann eine Apertur im Strahlengang anstelle des räumlichen Filters 44 vorgesehen werden, welche den Strahl in horizontaler Richtung begrenzen.
  • 7 und 8 zeigen Ergebnisse von Experimenten, die vom Anmelder durchgeführt wurden. Die 95 %ige integrale spektrale Bandbreite des ursprünglichen Strahls, der bei diesen Experimenten verwendet wurde, betrug 2,00 pm. Ein Vergleich dieser Daten mit denjenigen für den räumlichen Filter der vorliegenden Erfindung zeigt, dass es notwendig ist, eine Apertur von etwa 1 mm Breite, welche nur etwa 35 % der ursprünglichen Strahlenergie durchlässt, zu verwenden, um die gleiche spektrale Bandbreite von 1,46 pm zu erreichen. Im Vergleich dazu wird durch Verwendung des räumlichen Filters der vorliegenden Erfindung mehr als 80 % des ursprünglichen Lichts beibehalten.
  • 9 zeigt eine Skizze eines bevorzugten räumlichen Filters 44. Filter 44 besteht aus zwei zylindrischen Linsen 46 und 48, deren Zylinderachse vertikal orientiert ist (in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene heraus). Der vertikale Schritt 50 besteht aus zwei kleinen Prismen 50a und 50b, deren Spitzkanten um den kleinen Abstand d voneinander beabstandet sind. Die Prismen sind aus Quarzglas oder einem anderen UV-durchlässigen Material hergestellt. Der Abstand d kann aus der Gleichung d = α/fbestimmt werden, wobei α ein erwünschter Divergenzbandpass des Filters und f die Brennweite der Linse 46 sind. Für f = 200 mm und α = 1 mrad beträgt der erforderliche Abstand d = 0,2 mm. Beide Prismen 50a und 50b werden durch Halterungseinrichtungen (nicht gezeigt) an Ort und Stelle gehalten. Der Apexwinkel des Prismas beträgt vor zugsweise 10 bis 60 Grad. Das eingehende Licht 60 wird durch Linse 46 in horizontaler Richtung fokussiert. Der Abstand 61 des Strahls, der aus Strahlen mit Richtungen besteht, die innerhalb 1 mrad der Strahlenachse sind, wird auf eine schmale Linie zwischen den Prismen 50a und 50b fokussiert. Das heißt, diese Strahlen können unbeeinflusst zwischen den Prismen hindurchtreten. Dieser Anteil des Lichts wird dann durch die Linse 48 in den Ausgangsstrahl 64 rekollimiert. Der Anteil des Strahls 62, der aus Strahlen besteht, deren Richtungen außerhalb des 1 mrad-Bereichs liegen, werden durch die Linse 46 entweder in das Prisma 50a oder das Prisma 50b fokussiert. Das Prisma lenkt die Strahlen von der Achse weg, wie in 9 gezeigt ist. Daher werden diese Strahlen durch Schirme 52a und b absorbiert, die zu beiden Seiten der Linse 48 vorgesehen sind. Daher kann nur der Anteil des Strahls, der innerhalb eines 1,0 mrad-Winkelbereichs propagiert, durch diesen Filter hindurchgehen. Die Verwendung von UV-durchlässigem Material anstelle eines undurchlässigen Metallschlitzes vermeidet jedes deutliche Erhitzen oder mögliche Laserablagerung von Schlitzmaterial. Jedoch kann ein herkömmlicher undurchlässiger Metallschlitz in den meisten Situationen ebenfalls verwendet werden. Der Schlitz blockiert (absorbiert und/oder reflektiert) jeden Strahl 62, dessen Ausbreitungsrichtung außerhalb des ausgewählten mrad-Bereichs liegt.
  • Darüber hinaus kann die UV-durchlässige Apertur 50 in jeder anderen, von einem Prisma verschiedenen Form hergestellt werden, wie z.B. als Zylinder mit kleinen Radien von etwa 1 bis 2 mm, Halbmonden oder Ähnlichem.
  • Zweite bevorzugte Ausführungsform
  • 10 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der räumliche Filter 130 innerhalb des optischen Hohlraums des Lasers 102 vorgesehen, der durch das Beugungsgitter 16 und den Ausgangskoppler 4 definiert wird. Bei dieser Ausführungsform haben Prismen 8, 10 und 12, Spiegel 14 und Kammer 3 die gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 3. Die Funktionsprinzipien und die Ausbildung des räumlichen Filters 130 gemäß dieser Ausführungsform sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform von 3. Das Platzieren des Filters innerhalb des Laserhohlraums kann für eine erhöhte Effektivität des Laserbetriebs sorgen, da Teile des Strahls mit einem "schlechten" Spektrum so blockiert wird, dass sie durch den Laser gar nicht erzeugt werden. Daher ziehen sie die La serverstärkung nicht herab, welche statt dessen zur Erhöhung der Erzeugung eines "guten" Spektrums verwendet werden kann, d.h. eines Spektrums mit einer Divergenz innerhalb eines definierten Winkels, wie z.B. 1 mrad, und verringerter Bandbreite des Spektrums. Das Einfügen des räumlichen Filters 130 innerhalb des Laserhohlraums erhöht allerdings die Gesamtlänge des Hohlraums, was möglicherweise die Effektivität des Lasers nachteilig beeinflussen kann.
  • Obwohl die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte der Laser verstehen, dass viele Variationen der obigen Ausführungsformen möglich sind. Zum Beispiel können anstelle von zylindrischen Linsen sphärische Fokussierlinsen verwendet werden. Komplexere Teleskoplinsenstrukturen können anstelle einer einzigen Linse, wie beschrieben, verwendet werden. Das Linienbreiten verringernde Package auf Grundlage eines Gitters könnte durch ein Linienbreite verringerndes Package auf Grundlage eines Prismas ersetzt werden, da Prismen, ähnlich wie Gitter, Einzelstrahlen eines Strahls gemäß den Wellenlängen des Lichts im Strahl dispergieren. Eine gute Anwendung für eine Linienbreiten verringernde Vorrichtung auf Grundlage eines Prismas mit räumlichen Filtern ist ein F2-Laser. Das Lasergas in einem typischen F2-Laser umfasst einen kleinen Anteil an Fluorgas, wobei der Rest aus Helium oder Neon besteht. Daher sollte der Leser verstehen, dass der Umfang der Erfindung durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre gesetzlichen Äquivalente bestimmt werden sollte.

Claims (14)

  1. Ein Gasentladungslaser mit verringerter Linienbreite, umfassend: A) ein aktives Medium (3), welches ein entladungsangeregtes Lasergas umfasst, um einen Laserstrahl zu erzeugen; B) eine Linienbreiten verringernde Optik, welche ein dispersives Element auf Grundlage eines Brechungsgitters umfasst, welches eine Dispersionsrichtung definiert, um Laserlicht, das im aktiven Medium (3) erzeugt wurde, in Wellenlängen abhängige Richtungen zu dispergieren, C) ein räumlicher Filter (44; 130), welcher eine Apertur (50; 110) umfasst, die so vorgesehen ist, dass sie eine Aperturposition definiert, und wenigstens zwei Fokussierelemente (46, 48; 106, 108), von denen jedes einen Brennpunkt an dieser Aperturposition aufweist; wobei der räumliche Filter (44; 130) im Laserstrahl ausgerichtet ist, um aus dem Strahl Licht mit Wellenlängen herauszufiltern, die größer oder kleiner als ein erwünschter Bereich von Wellenlängen sind; dadurch gekennzeichnet, dass der räumliche Filter (44; 130) an der Lichtausgangsseite des Gasentladungslasers mit verringerter Linienbreite vorgesehen ist.
  2. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens eines der zwei Fokussierelemente eine zylindrische Linse ist, die eine Achse definiert, deren Achse senkrecht zur Dispersionsrichtung ausgerichtet ist.
  3. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei Fokussierelemente zwei zylindrische Linsen sind, wobei jede Linse eine Achse definiert und die Achse senkrecht zur Dispersionsrichtung ausgerichtet ist.
  4. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei die Apertur zwei Prismen umfasst, die transparent für den Laserstrahl sind.
  5. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei die Apertur ein rechteckiger Schlitz in einem Material ist, das für den Strahl undurchlässig ist.
  6. Ein Lasersystem gemäß Anspruch 1, wobei das System optische Elemente umfasst, die einen Resonanzhohlraum definieren, und der räumliche Filter außerhalb des Resonanzhohlraums vorgesehen ist.
  7. Ein Lasersystem gemäß Anspruch 1, wobei das System optische Elemente umfasst, die einen Resonanzhohlraum definieren, und der räumliche Filter innerhalb des Resonanzhohlraums vorgesehen ist.
  8. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei das dispersive Element ein Gitter ist.
  9. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei das Gitter in einer Littrow-Konfiguration angeordnet ist.
  10. Ein Laser gemäß Anspruch 1, wobei die linienbreiten verringernde Optik einen Strahlaufweiter umfasst.
  11. Ein Laser gemäß Anspruch 10, wobei der Strahlaufweiter eine Vielzahl von Prismen umfasst.
  12. Ein Gasentladungslaser mit verringerter Linienbreite, umfassend: A) ein aktives Medium (3), welches ein entladungsangeregtes Lasergas umfasst, um einen Laserstrahl zu erzeugen; B) eine Linienbreiten verringernde Optik, welche ein dispersives Element auf Grundlage eines Brechungsgitters umfasst, welches eine Dispersionsrichtung definiert, um Laserlicht, das im aktiven Medium (3) erzeugt wurde, in Wellenlängen abhängige Richtungen zu dispergieren, C) ein räumlicher Filter (44; 130) welcher eine Apertur (50; 110) umfasst, die so vorgesehen ist, dass sie eine Aperturposition definiert, und wenigstens zwei Fokussierelemente (46, 48; 106, 108), von denen jedes einen Brennpunkt an dieser Aperturposition aufweist; wobei der räumliche Filter (44; 130) im Laserstrahl ausgerichtet ist, um aus dem Strahllicht mit Wellenlängen herauszufiltern, die größer oder kleiner als ein erwünschter Bereich von Wellenlängen sind; wobei der räumliche Filter (44; 130) an der Lichtausgangsseite des Gasentladungslasers mit verringerter Linienbreite vorgesehen ist.
  13. Ein Laser gemäß Anspruch 12, wobei der Laser ein F2-Laser ist.
  14. Ein Laser gemäß Anspruch 13, wobei das Lasergas Fluor und Helium oder Neon umfasst.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020127497A1 (en) * 1998-09-10 2002-09-12 Brown Daniel J. W. Large diffraction grating for gas discharge laser
US6801560B2 (en) * 1999-05-10 2004-10-05 Cymer, Inc. Line selected F2 two chamber laser system
US7856044B2 (en) 1999-05-10 2010-12-21 Cymer, Inc. Extendable electrode for gas discharge laser
JP3365500B2 (ja) * 2000-01-19 2003-01-14 ウシオ電機株式会社 狭帯化ＡｒＦエキシマレーザ装置
US6928093B2 (en) * 2002-05-07 2005-08-09 Cymer, Inc. Long delay and high TIS pulse stretcher
US7671349B2 (en) * 2003-04-08 2010-03-02 Cymer, Inc. Laser produced plasma EUV light source
JP4334261B2 (ja) * 2003-04-08 2009-09-30 ウシオ電機株式会社 露光用２ステージレーザ装置
US20050286599A1 (en) * 2004-06-29 2005-12-29 Rafac Robert J Method and apparatus for gas discharge laser output light coherency reduction
US9018561B2 (en) * 2007-05-23 2015-04-28 Cymer, Llc High power seed/amplifier laser system with beam shaping intermediate the seed and amplifier
US20090034576A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 Newport Corporation Linewidth-narrowed excimer laser cavity
US7655925B2 (en) * 2007-08-31 2010-02-02 Cymer, Inc. Gas management system for a laser-produced-plasma EUV light source
US7812329B2 (en) * 2007-12-14 2010-10-12 Cymer, Inc. System managing gas flow between chambers of an extreme ultraviolet (EUV) photolithography apparatus
US8519366B2 (en) * 2008-08-06 2013-08-27 Cymer, Inc. Debris protection system having a magnetic field for an EUV light source
DE102008050869A1 (de) * 2008-09-30 2009-11-26 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Optische Vorrichtung zur Vergrößerung des Einstellbereichs der spektralen Bandbreite eines Laserstrahls
JP5687488B2 (ja) 2010-02-22 2015-03-18 ギガフォトン株式会社 極端紫外光生成装置
NL2006747A (en) * 2010-07-26 2012-01-30 Asml Netherlands Bv Imprint lithography alignment method and apparatus.
US9905990B1 (en) 2014-04-17 2018-02-27 Alakai Defense Systems, Inc. Background removal from Raman spectra by an intracavity active-tuning element for a laser
US10416471B2 (en) * 2016-10-17 2019-09-17 Cymer, Llc Spectral feature control apparatus
CN112462464B (zh) * 2020-11-25 2022-11-01 上海思量量子科技有限公司 可级联滤波***及其光子滤波方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE295957C (de)
US4549144A (en) * 1983-08-31 1985-10-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Reflex ring laser amplifier system
US4649544A (en) * 1984-10-19 1987-03-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electro-optic harmonic conversion to switch a laser beam out of a cavity
JPH01225186A (ja) * 1988-03-03 1989-09-08 Mitsubishi Electric Corp 狭帯域化レーザ
DD295957A5 (de) * 1988-06-07 1991-11-14 Friedrich-Schiller-Universitaet Jena,De Anordnung zur erzeugung schmalbandiger laserstrahlung hoher leistung vorzugsweise fuer laser mit aktivem volumen rechteckigen querschitts
US5050174A (en) * 1989-02-14 1991-09-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Laser device
JP3360078B2 (ja) 1990-02-28 2002-12-24 株式会社小松製作所 狭帯域発振レーザ
IT1238711B (it) * 1990-04-13 1993-09-01 Galileo Spa Off Metodo ed impianto interferometrico a frange codificate per rivelazione del fronte d'onda in ottica.
JPH05152666A (ja) 1991-11-27 1993-06-18 Mitsubishi Electric Corp 狭帯域化レーザ
US5386426A (en) * 1992-09-10 1995-01-31 Hughes Aircraft Company Narrow bandwidth laser array system
US5298971A (en) * 1992-09-23 1994-03-29 Industrial Technology Research Institute Lateral shear interferometer for testing aspheric surfaces
JPH09509010A (ja) * 1994-02-15 1997-09-09 コヒーレント・インク 熱的に誘起された複屈折によるレーザビームの減偏光を最小化する装置
WO1996031929A1 (fr) 1995-04-03 1996-10-10 Komatsu Ltd. Laser a bande etroite
US6331994B1 (en) 1996-07-19 2001-12-18 Canon Kabushiki Kaisha Excimer laser oscillation apparatus and method, excimer laser exposure apparatus, and laser tube
JP3958819B2 (ja) 1997-01-31 2007-08-15 ミネベア株式会社 情報記憶装置の記録円盤駆動装置に用いられる２相クローポール型ステッピングモータの駆動方法
US5835520A (en) 1997-04-23 1998-11-10 Cymer, Inc. Very narrow band KrF laser
US5856991A (en) 1997-06-04 1999-01-05 Cymer, Inc. Very narrow band laser
US6137821A (en) * 1997-06-04 2000-10-24 Cymer, Inc. Durable etalon based output coupler
JP4117856B2 (ja) * 1997-12-12 2008-07-16 株式会社小松製作所 狭帯域発振エキシマレーザ及びフッ化物プリズム

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Publication number Publication date
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