JP5981652B2 - 電力増幅器向けの共振器内損失要素 - Google Patents
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Description
エキシマレーザは、フォトリソグラフィで使用される1つのタイプのガス放電レーザであり、低減させたスペクトル帯域幅でナノ秒のパルスを生成するように、紫外(UV)スペクトル領域において高い平均出力電力で動作することができる。
態様は、以下の特徴の1つまたは複数を含むことができる。たとえば、再生リング共振器は、光結合器と、放電チャンバ上で光結合器が面している側とは反対側に位置するビーム反転器とによって画定することができる。
再生リング共振器は、光ビームが第1の方向に沿って光結合器から放電チャンバの方へ進むときは光ビームを縮小し、光ビームが第2の方向に沿って放電チャンバから離れて光結合器の方へ進むときは光ビームを拡大するビーム拡大および縮小段を含むことができる。減衰光学系は、拡大および縮小段と光結合器との間に位置することができる。減衰光学系は、拡大および縮小段の内側に位置することもできる。拡大および縮小段は、1組のプリズムを含むことができる。プリズムセットは、第1、第2、および第3のプリズムを含むことができ、第1、第2、および第3のプリズムは、第1および第3のプリズムが、第1の方向に沿って拡大および縮小段を通って進む光ビームのプロファイルの横断方向の寸法を低減させ、第3および第2のプリズムが、第2の方向に沿って拡大および縮小段を通って進む光ビームのプロファイルの横断方向の寸法を増大させるように構成および配置される。
光ビームに適用される減衰率は、光ビームに適用される減衰の量を含むことができる。光ビームに適用される減衰量は、光ビームの光束の強度の損失とすることができる。
減衰光学系は、光結合器と放電チャンバとの間に位置することができる。減衰光学系は、複数の減衰領域を含むプレートを含むことができ、各領域が減衰率を規定し、プレートは、複数の位置間を動くことができ、各位置が、光ビームが進む減衰領域を画定する。
再生リング共振器内の光ビームの減衰は、光ビームの光束の少なくとも一部を吸収することによって調整することができる。光ビームの減衰は、光ビームの光束の少なくとも20%を吸収することによって調整することができる。
再生リング共振器内の光ビームの減衰は、再生リング共振器に損失を加えることによって調整することができる。
別の概略的な態様では、光ビームの経路内の再生リング共振器は、電極および電極間の利得媒体を有する放電チャンバと、部分的に反射性の光結合器であり、放電チャンバから光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が放電チャンバを通って後方反射され、放電チャンバから光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が光結合器を通って透過される、光結合器と、共振器内で光ビームの経路内に位置する減衰光学系であり、複数の別個の減衰状態を有し、各減衰状態が、光ビームのエネルギーの調整を提供するように光ビームに適用される別個の減衰率を規定する、減衰光学系とを含む。
別の概略的な態様では、フォトリソグラフィシステムは、リソグラフィ露出装置と、リソグラフィ露出装置に光を供給する遠紫外光源とを含む。光源は、再生リング共振器と、光源に接続された制御システムとを含む。再生リング共振器は、電極および電極間の利得媒体を有する放電チャンバと、部分的に反射性の光結合器であり、放電チャンバから光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が放電チャンバを通って後方反射され、放電チャンバから光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が光結合器を通って透過される、光結合器と、共振器内で光ビームの経路内に位置する減衰光学系であり、複数の別個の減衰状態を有し、各減衰状態が、光ビームに適用される別個の減衰率を規定する、減衰光学系とを含む。制御システムは、減衰光学系に接続されており、光ビームに適用される減衰状態を選択し、それによって光源から出力される光ビームのエネルギーを調整するように構成される。
減衰光学系は、一部反射面を画定して少なくとも1つのメッシュ部分を有するプレートを含むことができ、そのメッシュ部分を通って光ビームが進み、メッシュ部分は、光ビームに減衰率を適用する。メッシュ部分は、一部反射面内に画定された貫通開口を含むことができ、開口の寸法および幾何形状ならびに一部反射面の反射率が、光ビームの減衰率を決定する。
光ビームに適用される減衰率は、光ビームに適用される減衰の量を含むことができる。光ビームに適用される減衰量は、光ビームの光束の強度の損失とすることができる。
利用可能な電圧制御範囲に対するマスタ発振器電極に印加される電圧の変化の比は、この比を0.10未満で維持することによって、所定の値未満で維持することができる。
他の概略的な態様では、再生リング共振器が光ビームの経路内に位置する。共振器は、電極および電極間の利得媒体を有する放電チャンバと、部分的に反射性の光結合器であり、放電チャンバから光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が放電チャンバを通って後方反射され、放電チャンバから光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が光結合器を通って透過される、光結合器と、共振器内で光ビームの経路内に位置する減衰光学系であり、複数の別個の減衰状態を有し、各減衰状態が、光ビームのエネルギーの調整を提供するように光ビームに適用される別個の減衰率を規定し、減衰光学系が、貫通開口を有する反射面を備える、減衰光学系とを含む。
他の概略的な態様では、減衰光学系は、再生リング共振器を通って進む光ビームのビーム経路内に位置する。減衰光学系は、電磁信号を受け取るように構成されたアクチュエータと、複数の位置間を動くことができるようにアクチュエータに取り付けられたプレートとを含み、各位置は、ビームプロファイルが減衰領域によって覆われるようにビーム経路内に減衰領域を配置し、各減衰領域は、減衰領域の幾何形状によって決定された、光ビームに適用される減衰率を表す。少なくとも1つの減衰領域は、固体エネルギー反射面間に複数の均等に隔置された細長い開口を含み、少なくとも1つの減衰領域は、光ビームのビームプロファイルより大きい開放面積を含む。
システム100はまた、システム100の様々な動作を制御するように光源110の構成要素ならびにリソグラフィ露出装置165に接続された制御システム170を含む。
電力増幅器130はまた、増幅器130内に画定された共振器内の光ビームの経路内に減衰光学系152を含む。以下でより詳細に論じるように、減衰光学系152は、複数の別個の減衰状態を有し、各減衰状態は、光ビーム160に適用される別個の減衰率を規定する。
制御システム170は、減衰光学系152の構成要素を動かして、(光ビームに適用される減衰率を補正することによって)電力増幅器130内の損失を調整し、それによって光ビーム160の平均出力電力を調整するように、減衰光学系152のアクチュエータに接続される。
これらの例では、電力リング増幅器130は、再生リング共振器として設計される。そのような設計では、放電チャンバ140を通る標準的な傾斜した複光路が、光結合器234の使用によって閉じられて、マスタ発振器112からのシード光ビームパルスの再生増幅を可能にする再循環共振構造を形成する。マスタ発振器112からのシード光ビーム124は、光結合器234を通って誘導される。光結合器234は、部分反射鏡であり(入出力結合器と呼ぶことができる)、リング共振器内への入口とリング共振器からの出口との両方として働く。光結合器234は、約10%〜約60%の反射率を有することができ、放電中に放電チャンバ140内の電極間で励起された利得媒体を通って発振中にパルス強度を増加させることが可能な発振共振器を形成する。
加えて、鏡236から放電チャンバ140を通って反射される光ビームは通常、圧縮されてから放電チャンバ140に入り、その結果、放電チャンバ140内の利得媒体の横断方向の寸法に実質上整合することができる。光ビームが圧縮されてから放電チャンバ140に入る場合、光ビームはまた、放電チャンバ140から出るときに拡張する。圧縮および拡張を実行するために、放電チャンバ140と鏡236および光結合器234との間にビーム拡大/縮小システム238が位置決めされる。ビーム拡大/縮小システム238は、ビームの圧縮および拡張を実行するために、任意の数のプリズムなどの光学要素を含むことができる。
以下の議論では、電力リング増幅器130内で見られる光学効果について説明するために、「ビームプロファイル」、「近接場」、および「遠方場」という用語を使用する。「ビームプロファイル」という用語は、ビーム伝搬方向を横断する方向におけるエネルギーの位置的な分布である。「近接場」ビームプロファイルは、ビームの形状を変化させる物体(たとえば、開口またはマスク)近傍の電磁エネルギーの分布を指す。「遠方場」ビームプロファイルは、物体から遠く離れた電磁エネルギーの分布である。
減衰光学系1052に対する例示的な設計を、図10A〜10Dに示す。この設計で、システム1052は、複数の貫通開口1056を有する固体プレート1054を含み、プレート1054が光ビームの経路1058内へ直接挿入されたとき、光ビームの一部は、貫通開口1056を通過することができる。
加えて、開口1056の幾何形状は、ビームプロファイルの特定の特性を改善するように選択することができる。したがって、たとえば、図10A〜10Dに示すような細長い方形の開口は、光ビームの近接場ビームパラメータの仕様を維持するために、または光ビームの遠方場プロファイル上ではビーム変調の効果を低減させるために、適したものとすることができる。選択される実際の幾何形状は、ビームプロファイル特性に依存する。
開口1056は、ビームプロファイル1062全体が確実に覆われるように、ビームプロファイル1062を越えて延びるように配置することができる。加えて、開口1056の配置および形状は、ビームの平面に追加の変調を加えなくても、ビームプロファイル1062全体にわたって均一の幾何学的分布を提供するように選択することができる。しかし、適用分野およびビームプロファイル1062の特性に応じて、開口1056を不均一またはさらには無作為に配置することも可能とすることができる。
熱安定性が減衰光学系1052および152に伴う問題である場合、プレートからヒートシンクへの専用の熱流経路を提供することが可能である。
第1の減衰状態S1を、図11Aおよび図11Bに示す。この状態で、1の減衰率が光ビームに適用されているため、減衰は存在しない。プレート1154のうち、ビームプロファイル1162の経路1158内に位置する領域は完全に開放されており、したがって、第1の減衰状態では、光ビームプロファイル1162全体が、阻害されずに経路1158に沿って電力リング増幅器130を通過する。
記載の実装形態では、減衰光学系152は、機械加工された貫通孔または開口を有する固体プレートである。しかし、他の設計も可能である。たとえば、他の実装形態では、減衰光学系152は、金属などの細長い材料の撚り線を接続して作られた反透過性の障壁からなるメッシュ構造を含むことができる。メッシュ構造は、ネット構造に類似のものとすることができ、織り込まれた撚り線を有することができる。
他の実装形態では、減衰光学系152は、光ビームの一部分を拡散屈折させ、それによって電力リング増幅器内の損失を増大させるように設計することができる。他の実装形態(後述する図13A〜15Cに示すものなど)では、減衰光学系152は、一定割合の光ビームを離れる方へ反射し、反射した光をビームダンプへ誘導するように設計することができる。
電力リング増幅器130の他の構成要素は、本質的な減衰を光ビームに提供するが、減衰光学系152は、調整可能な減衰を提供し、動作電圧またはガス圧力を調整することなくパルスエネルギーの調整を可能にする。
光ビームの減衰は、光ビームの光束の約20%を吸収することによって、1の減衰率(減衰なし)から0.8の減衰率に調整することができる。
図13Aおよび図13Bを参照すると、上記のように、減衰光学系1352は、一定割合の光ビームを経路から離れる方へ反射し、反射した光をビームダンプ1357へ誘導するように設計することができる。減衰光学系1352は、ビーム拡大/縮小システム238の内側に配置される。この場合、減衰光学系1352は、光ビームが第1のプリズム242から第3のプリズム246の方へ進むときの光ビームの経路内に位置する。
上記の減衰光学系152と同様に、減衰光学系1352は、制御システム170から電磁信号を受け取るように構成されたアクチュエータ1353と、複数の位置間を動くことができるようにアクチュエータに取り付けられたプレート1354とを含む。この場合、プレート1354は、2つの位置間を動くことができ、各位置は、ビームプロファイルが減衰領域によって覆われるようにビーム経路内に減衰領域(AR1またはAR2)を配置し、各減衰領域は、減衰領域の幾何形状によって決定された、光ビームに適用される減衰率を表す。少なくとも1つの減衰領域は、固体エネルギー反射面間に複数の均等に隔置された細長い開口を含み、少なくとも1つの減衰領域は、光ビームのビームプロファイルより大きい開放面積を含む。
図14A〜14Cを参照すると、第2の減衰状態にある例示的な反射減衰光学系1452(図13Aおよび図13Bに記載の原理に基づいて設計される)が示されており、第2の減衰状態では、光ビーム1424のビームプロファイル1462全体が、プレート1454の領域AR2の方へ進む。プレート1454は、光ビームの光束の少なくとも一部(反射した光ビーム1461)をビームダンプ1357の方へ反射するエネルギー反射面1459を有する。プレート1454はまた、固体エネルギー反射面1459を貫通して形成された複数の細長い開口1456を含む。したがって、光ビーム1424の光束の一部は、電力増幅器130内で開口1456を通過する。
Claims (19)
- 再生リング共振器と制御システムとを備える遠紫外光源であって、
前記再生リング共振器は、
電極と、前記電極の間の利得媒体を有する放電チャンバと、
部分的に反射性の光結合器であって、前記放電チャンバから前記光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が、前記放電チャンバを通って後方反射され、前記放電チャンバから前記光結合器に当たる前記光ビームの少なくとも一部分が前記光結合器を通って透過される、光結合器と、
前記光ビームに対して少なくとも部分的に反射性の表面を有し、前記共振器内で前記光ビームの経路内に配置される減衰光学系であって、複数の別個の減衰状態を有し、各減衰状態が、光ビームに適用される別個の減衰率を規定する、減衰光学系と、を含み、
前記制御システムは、前記減衰光学系に接続されており、前記光ビームに適用される減衰状態を選択し、それによって前記光源から出力される前記光ビームのエネルギーを調整するように構成され、
前記再生リング共振器が、前記光ビームが第1の方向に沿って前記光結合器から前記放電チャンバの方へ進むときは前記光ビームを縮小し、前記光ビームが第2の方向に沿って前記放電チャンバから離れて前記光結合器の方へ進むときは前記光ビームを拡大するビーム拡大および縮小段を備え、
前記減衰光学系が、前記拡大および縮小段の内側に位置する、遠紫外光源。 - 前記再生リング共振器が、前記光結合器と、前記放電チャンバ上で前記光結合器が面している側とは反対側に位置するビーム反転器とによって画定される、請求項1に記載の光源。
- 前記拡大および縮小段が、プリズムセッットを含む、請求項1に記載の光源。
- 前記プリズムセットが、第1、第2、および第3のプリズムを含み、前記第1および第3のプリズムが、第1の方向に沿って前記拡大および縮小段を通って進む前記光ビームのプロファイルの横断方向の寸法を低減させ、前記第3および第2のプリズムが、第2の方向に沿って前記拡大および縮小段を通って進む前記光ビームのプロファイルの横断方向の寸法を増大させるように構成されている、請求項3に記載の光源。
- 前記減衰光学系が、前記一部反射面を画定し、前記光ビームが進む少なくとも1つのメッシュ部分を有するプレートを含み、前記メッシュ部分が、光ビームに減衰率を適用する、請求項1に記載の光源。
- 前記メッシュ部分が、前記一部反射面内に画定された貫通開口を含み、前記開口の寸法及び幾何形状並びに前記一部反射面の反射率が、前記光ビームの反射率を決定する、請求項5に記載の光源。
- 前記光ビームに適用される前記減衰率が、前記光ビームに適用される減衰量を含む、請求項1に記載の光源。
- 前記光ビームに適用される前記減衰量が、前記光ビームの光束の強度の損失である、請求項7に記載の光源。
- 前記減衰光学系が、前記反射面が適用されるプレートを備え、前記プレートが、前記光ビームが進む開口を有し、前記反射面が、前記共振器内で前記光ビームの経路からの前記光ビームの一部を反射する、請求項1に記載の光源。
- 前記プレートが、銅から作られており、前記反射面が、少なくとも部分的に前記銅プレート上のアルミニウム被覆から形成される、請求項9に記載の光源。
- 前記反射面が、前記アルミニウム被覆の上にフッ化マグネシウムのオーバーコーティングをさらに含む、請求項10に記載の光源。
- 電極と、前記電極の間の利得媒体を有する放電チャンバと、
部分的に反射性の光結合器であって、前記放電チャンバから前記光結合器に当たる光ビームの少なくとも一部分が、前記放電チャンバを通って後方反射され、前記放電チャンバから前記光結合器に当たる前記光ビームの少なくとも一部分が前記光結合器を通って透過される、光結合器と、
前記光ビームの減衰を調整する減衰光学系と、を備え、
前記減衰光学系は、複数の位置の間を動くことができるようにアクチュエータに取り付けられた、減衰領域を有するプレートを備え、ビームプロファイルが減衰領域によって覆われるようにビーム経路内の各位置に減衰領域が配置され、前記光ビームが当たる前記減衰領域の面積は、前記減衰領域の位置の変化に応じて変化し、前記減衰領域の位置及び幾何学的形状が前記光ビームに適用される減衰率を決定する、再生リング共振器。 - 前記プレートが、部分的に反射性の表面を画定し、前記プレートが、前記光ビームが進む少なくとも1つのメッシュ部分を有し、前記メッシュ部分が、前記光ビームに減衰率を適用する、請求項12に記載の再生リング共振器。
- 前記メッシュ部分が、前記部分的に反射性の表面内に画定された貫通開口を含み、前記開口の寸法及び幾何形状並びに前記部分的に反射性の表面の反射率が、前記光ビームの減衰率を決定する、請求項13に記載の再生リング共振器。
- 前記光ビームに適用される前記減衰率が、前記光ビームに適用される減衰量を含む、請求項12に記載の再生リング共振器。
- 前記光ビームに適用される前記減衰量が、前記光ビームの光束の強度の損失である、請求項15に記載の再生リング共振器。
- 前記プレートが、部分的に反射性の表面を画定し、前記プレートが、前記光ビームが進む開口を有し、前記部分的に反射性の表面が、前記再生リング共振器内で前記光ビームの経路からの前記光ビームの一部を反射する、請求項12に記載の再生リング共振器。
- 前記プレートが、銅から作られており、前記プレートが、前記銅から作られたプレート上のアルミニウム被覆から形成されている、少なくとも部分的に反射性の表面を含む、請求項17に記載の再生リング共振器。
- 前記部分的に反射性の表面は、前記アルミニウム被覆の上にフッ化マグネシウムのオーバーコーティングを更に含む、請求項18に記載の再生リング共振器。
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