KR101456859B1 - 레이저 광의 대역폭을 안정화하고 튜닝하는 방법 및 장치 - Google Patents

레이저 광의 대역폭을 안정화하고 튜닝하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예의 측면에 따라, 오차 신호에 기초하여, 대역폭 제어를 위해, 또는 임의의 빔 배율 제어를 이용하지 않으면서, 대역폭이 아닌 다른 레이저 동작 파라미터의 제어를 위해, 시드 레이저 및 증폭기 레이저에서의 가스 방전 사이의 미분 타이밍을 조정하거나, 또는 오차 신호에 기초하여, 대역폭 제어를 위해, 또는 대역폭 제어가 아닌 것을 위해 빔 배율 제어를 이용하면서, 대역폭이 아닌 다른 레이저 동작 파라미터의 제어를 위해, 시드 레이저 및 증폭기 레이저에서의 가스 방전 사이의 미분 타이밍을 조정하고, 오차 신호에 기초하여, 대역폭 제어를 위해, 또는 오차 신호에 기초한 대역폭 제어를 위해 빔 배율 제어를 이용하면서, 대역폭이 아닌 다른 레이저 동작 파라미터의 제어를 위해, 시드 레이저 및 증폭기 레이저에서의 가스 방전 사이의 미분 타이밍을 조정하는 것을 포함하는 방법 및 장치가 개시된다.
Figure R1020097023062
레이저 시스템, 대역폭, 캐비티, 시드 레이저 출력, 가스 방전 시드 레이저, 가스 방전 증폭기 레이저, 대역폭 측량 유닛, 대역폭 측정치, 대역폭 세트 포인트, 대역폭 오차 신호 생성기, 격자, 가변 빔 배율 광학 시스템, 가변 배율 라인 협대화 유닛, 미분 타이밍 컨트롤러, 대역폭 컨트롤러, 불감대, 대역폭 오차 신호

Description

레이저 광의 대역폭을 안정화하고 튜닝하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR STABILIZING AND TUNING THE BANDWIDTH OF LASER LIGHT}
개시된 주제는 포토리소그래피에서 집적회로를 제조하기 위한 레이저 광원과 같은 라인 협대화 애플리케이션 등에서 사용되는 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 시스템과 같은, DUV 가스 방전 레이저 시스템등에서의, 대역폭의 액티브 제어에 관한 것이다.
DUV 반도체 집적회로 포토리소그래피 레이저 광원 설계를 위한 E95와 같은 대역폭 안정화는 패시브 및 액티브 대역폭 제어를 포함한다. 액티브 제어는 광학 성능 보정("OPC") 및 상기 광원에 대한 도구에서 도구로의 매칭과 같은 것들의 효익을 얻을 수 있다. 2006년 4월 13일 출원된 "대역폭 제어를 위한 시스템을 구비한 2개 스테이지의 엑시머 레이저"라는 제하의 미국 가특허출원번호 제 60/923,486은 2006년 8월 25일 출원되고, 2007년 8월 23일 공개된 공개 번호 제 US-2007-0195836-A1의, "DUV 광원의 액티브 스펙트럼 제어"라는 제하의, 미국 특허 출원번호 제 11/510,037의 개시물을 포함하고, 이는 2006년 2월 17일 출원되고, 그 각각의 개시물이 참조에 의해 본문에 통합된 "OPE 최소화를 위한 DUV 광원의 액티브 스 펙트럼 제어"라는 제하의 미국 가특허출원번호 제 60/774,770의 우선권을 주장한다. 출원번호 제 11/510,037은 비정밀 및 정밀 제어 액추에이터를 이용하는 멀티 스테이지 대역폭 제어 시스템을 개시한다.
이러한 애플리케이션은 다른 액추에이터와 함께 액추에이터(전거 제어(authority control)로서 격자 만곡(격자를 구부러뜨리는 대역폭 제어 디바이스 "BCD"의 위치)의 활용을 개시한다. 대역폭 안정화를 가능하게 하는 다양한 기술이 개시된다. 액티브 대역폭 제어 시스템은 E95, 및 대역폭 오류 피드백과 같은 매우 정교한 온-보드 스펙트럼 측정을 이용할 수 있다. 타겟 에너지 및 듀티 사이클과 같은 다른 레이저 파라미터/출력 신호에 기초한 보상은 저주파수의 큰 진폭의 액추에이터와 고 주파수의 작은 진폭의 액추에이터를 포함하는 다양한 대역폭 선택 액추에이터의 제어를 가능하게 할 수 있다.
포토리소그래피 광원 레이저, 다중입력 다중출력(MIMO) 시변, 비선형 시스템은 그 자체가 바람직하건 아니건 대역폭을 변화시키는 레이저 성능에 대한 기타 영향을 일으키는 액추에이터(들)를 이용할 수 있다. 예를 들면 듀얼 스테이지 액추에이터 설계와 같은, 개별 동작 파라미터 입력(액추에이터)과 함께 레이저 동작에 영향을 주는 것을 포함하는, 함께 동작하는 멀티스테이지 액추에이터 설계가 특정한 클래스(들)의 장애(들)에 반응하기에 최적화될 수 있다. 장애는 시간의 스케일 및/또는 충격의 크기에 의해 분류될 수 있다. 펄스 에너지 설정은 낮은 크기의 고속 스케일의 장애(일반적으로 정밀 작동범위로 밀리초-초의 범위)를 포함한다. 듀 티 사이클 세트 포인트 및 플루오르 가스 소모(시간) 변화의 고(수초대의 시간 크기) 및 저(시간) 주파수 측면은 더 큰 크기의 효과를 포함할 수 있다. 다른 장시간의 파라미터 변화, 컴포넌트 에이징 및 오정렬(며칠 또는 몇주 또는 그보다 더 장기간의)은 가장 큰 크기(비정밀 조정 범위)의 변화를 가져올 수 있다.
따라서, 비정밀 조정 및 정밀 조정으로 분할된 제어 동작이 각각 하나 이상의 파라미터 변화 액추에이터를 활용하여 개시되었다. 하나는 큰 크기의 저 주파수 장애(예를 들면 느린 열 부하(thermal loading) 변화로부터 야기된, 레이저 컴포넌트 등의 수명을 증가시키는 큰 크기의 E95 세트포인트 변화, 가스 에이징 효과 및 긴 시간 크기의 듀티 사이클 변화의 컴포넌트)를 타켓으로 할 수 있다. 다른 것은 더 작은 크기의 고 주파수 장애(예를 들면 보다 빠른 열 부하 과도전류 등으로부터 야기된, 출력 펄스 에너지, 및 듀티 사이클 변화의 고속 컴포넌트)를 타켓으로 할 수 있다. 상기 비정밀 액추에이터는 또한 자신의 제어 범위내에서 미세 액추에이터(들)를 불포하 또는 리센터링하도록 기능할 수 있다.
(F2 가스 주입)과 같은 비정밀 액추에이터와 정밀 액추에이터(ΔtMOPA), 격자 만곡 또는 기타 등위상면 정합 조정, 또는 빔의 조정가능한 조리개 조절 등이 디커플링을 허용하는 피드백과 조정에 대한 측정치 및 대역폭 제어와 함께 사용하는 시간 프레임과 다른 레이저 파라미터에 대한 다양한 효과를가지고, 대역폭 조정을 하기 위해 도시된다. 본문에 사용된, dtMOPA 또는 ΔtMOPA 또는 차동 발사 타이밍, 또는 차동 방전 타이밍, 또는 차동 전환 제어는 모두 레이저 광원의 출력 대역폭을 선택하기 위해 증폭기 이득 매체에서의 시드 레이저 펄스의 일부를 선택적으로 증폭시키기 위해 시드 레이저 전극과 증폭기 레이저 전극 사이의 방전 타이밍의 개념에 대한 단축된 표현이다. 장기간의 듀티 사이클 변화, 가스 에이징, 및 컴포넌트 에이징으로부터 공통으로 억제될 필요가 있는 이러한 영향으로부터의 대역폭 편차를 설명할 수 있는 충분한 범위의 조정이 언급되어 있다. 컨트롤러는 다른 레이저 동작 파라미터(필터링 및 기타 정규화)에 기인한 오류 신호 변화에 대해 보상/둔감하게 될 수 있다.
분산 격자와 같은 중심 파장 선택 광학 소자에 입사하는 빔의 가변 배율은 또한 광원의 대역폭에 영향을 줄 수 있다. 이러한 시스템은 본문에 그의 컨텐츠가 참조에 의해 통합된 2002년 5월 21일 Basting 등에 발급된 미국 특허 번호 제 6,393,037에 개시된다. Basting 특허의 개요는 각도 분산 광학 소자(격자)를 포함하는 튜닝가능한 레이저 및 대역폭 조정을 위해 라인 협대화 모듈에 하나 또는 2개의 회전가능한 프리즘을 포함하는 빔 확장기를 기술한다. 프리즘 빔 확장기는 2개를 사용할 때, 서로 기계적으로 링크되어 분산 소자 상으로 빔의 입사 각도가 배율이 변할 때에도 변하지 않도록한다. 이러한 배치는, 그것이 가능하더라도, 회전가능한 프리즘을 활용하여 대역폭 뿐 아니라 중심 파장을 제어하는 것을 매우 어렵게한다. 추가로, 텐덤으로 동작하는 2개의 프리즘을 이용하는 대역폭 제어 시스템은 매우 어렵다.
GigaPhoton은 일정한 종류의 광학 조정을 이용하여 E95 제어를 수행하는 제품을 광고하는 것으로 믿어진다. 2004년 7월 9일 공개된 일본 공개 특허 출원 2006024855는, 2 개의 회전가능한 프리즘을 구비하고, 대역폭 제어를 위해 시드 레이저와 증폭기 레이저 사이의 차동 방전 발사 타이밍을 이용하는, 가변 배율 LNM을 개시한다. 이러한 배치는 그것이 가능하다고 하더라도 프리즘을 이용하여 중심 파장 및 대역폭을 제어하는 것을 어렵게하고, 이러한 시스템에서 dtMOPA로 대역폭을 제어하는 것은 특정한 단점을 가질 수 있다.
'037 출원에서 얻어진 도 12는 ΔtMOPA를 이용하는 E95 대역폭 제어 권한을 도시한다. E95 대역폭을 제어하기 위한 정밀 액추에이터로서 차동 발사 시간을 사용할 때 다수의 이점을 가지는데, 이는 (1) E95의 측정치 및 ΔtMOPA의 변화 모두가 초고주파수 장애 거부를 허용하는 펄스-투-펄스와 같은 수십 펄스 시간 스케일 또는 그보다 짧은 스케일에서 발생할 수 있고, (2) 가용한 범위의 조정은 타게팅된 대역폭 편차의 소스, 즉 듀티 사이클 변화의 레이저 에너지 및 고 주파수 효과를 감쇄/억제하기에 충분히 크다는 것을 포함한다.
기존 유형의 액티브 대역폭 제어는 플루오르 주입후의 과도전류와 같은 커다란 장애로부터 또는 타겟 대역폭의 변화로부터 회복하는데에 너무 오래 걸리는 것과 같은, 다수의 단점을 경험할 수 있다. 이러한 것들은 직각 위상에 추가하여, 55 샷의 이동 평균을 예로서 고려하면 5 fm이상, 또는 55 샷의 이동 표준 편차를 고려하면 6 fm 이상 만큼 대역폭이 타겟으로부터 벗어나게 할 수 있다. 타겟으로의 복귀는 10초 이상이 걸릴수 있다.
추가로, 특히 낮은 듀티 사이클에서, 필요조건이 약 10초 정도로 낮을 때 300fm-400fm과 같은 타겟 변화는 너무 느리게, 즉, 약 20초 만큼 오래 걸리거나, 또는 400fm이하 290fm인 경우 약 30초 정도가 걸릴 수 있다.
무엇보다도, 컨트롤러 스텝 신호가 대역폭 액추에이터 스텝퍼에 발급될 수 있기 전에 너무 많은 펄스의 방지와 같은 제어 신호의 필터링으로부터 오류가 발생하여, 대역폭이 보다 덜 빈번하게 샘플링될수 있는 낮은 듀티 사이클에서 스텝 명령이 버스트 동안 발생하지 않는 경우가 매우 많아진다. 스텝퍼 명령 또는 스텝퍼 그 자체는 버스트간 간격 동안 디세이블되고, 대역폭에서의 버스트-투-버스트 오류는 따라서 서로 종속적이고, 대역폭 제어 액추에이터(들)로 보정 신호가 발급되지 않는다.
종래 기술의 대역폭 안정성 제어는 대역폭 제어 세트 포인트를 세팅 및 포겟 방식으로 설정하는 것을 가능하게 한다. 보다 엄격한 요구조건은 레이저 광원의 최종 사용자에 의해 제어가능한 튜닝가능한 대역폭 설정을 요구한다. 또한 대역폭 제어 시스템은 출력 펄스 에너지 및 도우즈 안정성 등과 같은, 다른 레이저 동작 또는 출력 파라미터의 제어에 네거티브한 영향을 주지않는 것이 요구된다.
레이저 공진 캐비티의 외부의 가변 어퍼처를 이용하고 다른 대역폭 제어 액추에이터와 조정하여 이용하는 본문에 제시된 것과 같은 액티브 대역폭 제어는 종래 기술에 비해 다양한 이점을 가진다. 캐비티 내의 광학기기는 특히 단일 챔버 또는 광학 부하가 최고로 심대해지는 다중 교환기 레이저 시스템의 증폭기에서 간략화되고 수에서 감소될 수 있다. 다른 액추에이터와 조합한 가변 어퍼처는 대역폭 제어를 위한 비정밀 또는 정밀 조정기가 될 수 있다.
개시된 본 발명의 실시예의 측면에 따라, 오차 신호에 기초하여, 대역폭 제어를 위해, 또는 임의의 빔 배율 제어를 이용하지 않으면서, 대역폭이 아닌 다른 레이저 동작 파라미터의 제어를 위해, 시드 레이저 및 증폭기 레이저에서의 가스 방전 사이의 차동 타이밍을 조정하거나, 또는 오차 신호에 기초하여, 대역폭 제어를 위해, 또는 대역폭 제어가 아닌 것을 위해 빔 배율 제어를 이용하면서, 대역폭이 아닌 다른 레이저 동작 파라미터의 제어를 위해, 시드 레이저 및 증폭기 레이저에서의 가스 방전 사이의 차동 타이밍을 조정하고, 오차 신호에 기초하여, 대역폭 제어를 위해, 또는 오차 신호에 기초한 대역폭 제어를 위해 빔 배율 제어를 이용하면서, 대역폭이 아닌 다른 레이저 동작 파라미터의 제어를 위해, 시드 레이저 및 증폭기 레이저에서의 가스 방전 사이의 차동 타이밍을 조정하는 것을 포함하는 방법 및 장치가 개시된다.
도 1은 대역폭 제어 디바이스 E95 민감도 곡선을 도시한다.
도 2는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른, 장애의 유형 및 시간 스케일 및 크기를 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른, 가변 배율 라인 협대화 모듈과 차동 발사 시간(dtMOPA) 대역폭 제어를 구비한 멀티-스테이지 가스 방전 레이저 시스템을 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른, 4개의 프리즘 및 격자를 구비한 실시예를 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시하고, 여기서 적어도 하나의 프리즘은 빔 폭을 증가/감소시키기 위해 회전되어 대역폭을 변화시킬수 있다.
도 5는 개시된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유용한 레이저 제어 시스템의 전체 아키텍처를 도시한다.
도 6은 개시된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제어될 대표적인 레이저 시스템 "플랜트"를 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 7은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 대역폭 컨트롤러를 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 8은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 샷 평활기를 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 9는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 불감대 히스테리시스 블록을 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 10은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 제어 모드 선택기를 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 11은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 프리즘 및 중심 파장 선택 거울을 가진 실시예를 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 12는 ΔtMOPA를 이용하는 E95 대역폭 제어 권한을 도시한다.
도 13은 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 가변 배율 LNM을 개 략적으로 도시한다.
도 14는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 조정가능한 어퍼처 대역폭 제어 액추에이터(제어 권한)을 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
도 15는 개시된 본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 대역폭 제어 시스템을 개략적으로 그리고 블록도의 형태로 도시한다.
본 발명의 하나의 실시예의 측면에 따른 액티브 대역폭 제어는 이전에 사용된 액티브 대역폭 제어 시스템과 동일하거나 유사한 입력 신호(들)을 활용하지만, 상이한 신호 처리 및 조정 메커니즘(들)을 가지고 레이저 광의 E95 대역폭을 제어하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 튜닝가능한 개선된 대역폭 안정화 "ABS"("T-ABS")가 일정한 타겟 세트 포인트에 대한 대역폭을 제어하기 위해 제시되고, 이는 레이저의 최종 사용자 또는 레이저 광 활용 도구 제어 시스템에 의해 선택될 수 있다.
±50fm 이하의 대역폭 제어(일정한 펄스 반복률 또는 기타 선택된 일정한 동작 파라미터에 대한)가 제시되며, 50fm 이상의 대역폭에서는 오차가 있고, 시스템은 0.0003fm/레이저 샷 이상에서 세트 포인트로 리턴할 수 있다. 중심 파장은 대역폭 제어가 타겟 변화 모드에 있지 않은 동안 영향을 받지 않거나 또는 최소한으로 영향을 받는다(<5m까지는, 예를 들면 55 샷 이동 평균 파장 값을 고려하고, <6fm까지는 55 이동 표준 편차를 고려하며, 이들은 구적법으로 부가될 수 있다.). 제어 알고리즘은, 본문에 개시된 바와 같이, 가변 배율 라인 협대화 모듈("VMLNM"), 대역폭 제어 모듈("BWCM"), 빔 분석 모듈("BAM")을 포함하는, 대역폭 선택(비정밀 또는 정밀)을 위한 다양한 대역폭 액추에이터 제어 스텝퍼를 활용한다.
측정된 E95 신호는 대역폭 제어 디바이스("BCD") 등에 대한 조정을 판정하기 위해 사용된다. 중심 파장 선택 격자를 변형시켜 레이저 광원의 출력 대역폭에 영향을 주기 위한 메커니즘을 포함하는 BCD가 종래기술에 공지되어 있다. 대역폭 제어는 도 1에 도시된 바와 같이, BCD 곡선의 우측 면 또는 좌측 면과 같은, BCD 동작 곡선의 특정한 면에 유지할 목적으로 달성될 수 있다.
발명자는 장애(80)가 그것들이 본문에 참조에 의해 통합된 2007년 8월 23일 공개되고 2006년 8월 25일 출원된 "DUV 광원의 액티브 스펙트럼 제어"라는 제하의 미국 특허 출원 번호 제 11//510037, 및 공개 번호 US-2007-0195863-A1에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 도 2의 차트에 도시된 것 처럼, E95 대역폭과 같은 레이저 동작 파라미터에 영향을 주는 시간 스케일 및/또는 크기에 의해 분류될 수 있다. 기술된 바와 같이, 에너지 변화, 고 주파수 듀티 사이클 효과와 같은 정밀 조정 범위(82), 또는, 저 주파수 듀티 사이클 효과, 가스 에이징 또는 컴포넌트 에이징/오정렬과 같은 비정밀 조정 범위(84)는 비정밀 또는 정밀 또는 2가지 모두로 함께 대역폭 제어 액추에이터에 의해 설명될 수 있다.
도 3은 가변 배율 라인 협대화 모듈과 차동 발사 시간(dtMOPA) 대역폭 제어 모두를 구비한 멀티-스테이지 가스 방전 레이저(500)를 도시한다. 제 1 스테이지는 마스터 오실레이터(MO)이고, 후속하는 스테이지는 원패스 파워 증폭기, 멀티-패스 증폭기, 파워 오실레이터 또는 파워 링 증폭기와 같은 횡단파 증폭기가 될 수 있으며, 여기서 발진은 증폭 스테이지와 같이 동작하는 공진 캐비티에서 발생한다.
이러한 레이저 시스템의 예는 설정에 따라 도 3에 도시된 컴포넌트의 일부 또는 모두를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 컴포넌트는 가변 배율 라인-협대화 모듈(502), 제 1 스테이지 챔버(시드 레이저)(504), 제 1 스테이지 출력 커플러(506), 터닝 광학기기(508a, 508b), 입력 커플러(510), 제 2 스테이지 챔버(증폭기 레이저)(512), 빔 스플리터(514), 대역폭 측정 모듈(516), 및 방전 타이밍 제어 모듈(518)을 포함한다. 시드 레이저(504)는 XCl, XF, KrF, ArF, F2 등의 기타 레이저와 같은, 가스 방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저가 될 수 있다. 이러한 유형의 레이저는 반도체 회로 제조를 위한 웨이퍼의 포토리소그래피 처리에 사용되는 것으로 알려져있다. 시드 레이저(504)는 라인 협대화 모듈(502)과 출력 커플러(506) 사이 등에서 광학 캐비티를 형성하고, 출력을 산출한다. 증폭기 레이저(512)는 중계 광학기기(거울(508a, 508b))를 통해 시드 레이저 출력을 수신하고, 레이저 시스템 출력을 산출하기 위해 시드 레이저 출력을 증폭한다. 종래 기술에 공지된 바와 같은, 대역폭 측정 모듈(516)은 레이저 출력의 대역폭을 측정하고, 하기에 논의된 바와 같은 대역폭 컨트롤러에 의해 사용될 수 있는 대역폭 측정치를 제공하고, 타겟/세트 포인트에 비교된 대역폭 오차를 생성하기 위한 개별 유닛이 될 수 있다. 시간의 차동은 레이저 시스템 출력 대역폭을 조정하기 위해 오류 신호에 응답하여 조정될 수 있다.
도 4는 4개의 프리즘(520, 522, 524, 526) 및 격자(528)를 구비한 대역폭(및 중심 파장) 액추에이터 메커니즘(제어 권한)의 가능한 실시예를 도시한다. 프리즘(520)은 예를 들면, 프리즘(520)이 빔 폭을 증가/감소시켜 대역폭을 변화시키도록 스테퍼 모터(도시되지 않음) 및/또는 PZT(도시되지 않음)와 같은 회전 액추에이터를 통해 회전가능하도록, 예를 들면 만곡 마운팅과 같은 회전 이동 마운팅을 포함하는 액추에이터(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있다. 프리즘(522)은 고정되어 유지되거나 또는 또한 회전 위치 액추에이터(도시되지 않음)를 구비한다. 프리즘(524)은 또한 예를 들면 중심파장을 정밀하게(예를 들면, 약 펨토미터의 변화로) 조정하기 위해, 프리즘(520)에 대해 기술된 바와 같이, 회전 이동을 위해 장착될 수 있다. 프리즘(524)은 또한 비정밀하게(예를 들면 약 수십 펨토미터로) 중심 파장을 조정하기 위해 장착될 수 있다.
도 11은 대역폭(및 중심 파장) 액추에이터 메커니즘(제어 권한)의 가능한 실시예를 개략적으로 도시하고, 여기서 레이저 시스템 중심파장 선택을 위해 종래기술에 공지된 바와 같은, RMAX 거울(540)과 그의 액추에이터(540a)는 빔 확장 프리즘(526)으로부터 나온 확장된 빔이 격자(528)로 들어가도록 하기 위해 활용될 수 있다. 격자(528)는 45X 확장 빔과 같은 확장된 빔을 활용하기 위해 기다란 격자가 될 수 있다. 거울(540)은 격자(528) 상의 빔의 입사각을 판정함으로써 중심 파장 제어에 일부 사용될 수 있다. 종래기술 분야에 공지된 RMAX 폴딩 거울은 단일 광학 소자에 대한 비정밀 및 정밀 중심 파장 제어, 즉, 상술한 바와 같은, 비정밀 제어를 위한 스테퍼 모터(도시되지 않음) 및 정밀하고 빠른 중심 파장 제어를 위한 PZT 스택(도시되지 않음) 활용을 포함할 수 있다. 프리즘(520)과 같은 중심 파장 제어 프리즘과 조합하여, RMAX 거울(540)은 격자(528)에 대한 이러한 자신의 각도의 제어를 유지하거나 또는 PZT 스택의 정밀 제어만을 활용하고 스테퍼 모터 제어는 채용하지 않는다. 프리즘(520)과 같은, 중심 파장 제어 프리즘이 비정밀 제어에 사용되고, RMAX 폴딩 거울(540)이 보다 정밀한 파장 제어에 사용되거나 또는 그 역이 될 수 있다.
상술한 실시예에서, PZT 스택은 생략되고, 스테퍼 모터만이 비정밀 중심 파장 제어를 위해 RMAX 폴딩 거울을 배치시키는 데에 사용되는 반면, 중심 파장 제어 프리즘은 보다 정밀한 중심 파장 선택에 사용될 수 있다. 대안으로, 빔 확장 메커니즘에서의 프리즘 체인에서 각각의 프리즘 마운트는 비정밀 조정을 위한 스테퍼 모터 및 정밀 조정을 위한 PZT 스택을 가진 RMAX 유형의 비정밀 및 정밀 제어를 구비하거나, 또는 비정밀 조정 프리즘이 스테퍼 모터, 또는 유사한 기계적 조정, 및 PZT 스택과 같은 보다 빠르고 정밀한 제어 액추에이터에 의한 정밀 조정 프리즘(들)로 제어될 수 있다.
신호는 최근의 레이저 광으로부터의 E95 대역폭의 측정치를 지시하기 위해 레이저 하드웨어에서 수용될 수 있다. 도 7에 도시된 것과 같은 컨트롤러, 또는 엘리먼트(502 및/또는 518)의 일부는 다양한 필터링, 불감대, 히스테리시스 및 평활화를 통해 이러한 신호들을 처리하고, 예를 들면, 기계적 및/또는 광학적 컴포넌트(들)를 이동 또는 왜곡시키는 것과 같은 기능들을 수행할 수 있는 액추에이터(들)에게 명령의 형태로 출력(들)을 산출할 수 있다. 이러한 컴포넌트(들)의 이동 또는 왜곡은 E95 대역폭에서의 변화가 대역폭 오차 감소를 가져오게 할 수 있다.
예를 들면, 수행될 비율 제어가 없는, 즉, 가변 배율 LNM 변형 시스템이 채용되지 않아서, 가변 배율에 의한 대역폭 제어에 영향을 주지 않는 다수의 제어 모드가 있다(그러나, 제한은 아님). 이러한 모드에서, 2개의 서브-모드가 있는데, 하나는 dtMOPA 레이저 타이밍이 직접 대역폭 제어에 사용되지 않는 모드이고, 다른 것은 dtMOPA가 직접 대역폭 제어에 사용되는 모드이다.
제 2 배율 드라이버 모드에서, 가변 배율은 또한 예를 들면 45X와 같은 최대치까지의 선택된 값으로 시스템이 가변 배율을 드라이브하더라도, 사용되지 않는다. 이러한 제 1 dtMOPA 타이밍 모드를 위한 제 2 가변 배율 모드에서, 에너지 및 타이밍 제어 알고리즘은 dtMOPA를 설정하고, dtMOPA도 가변 배율(풀 45X 배율과 같은 선택된 값으로 드라이브되는 것과는 별개로)은 대역폭 제어에 대해 변하지 않는다. 제 2 dtMOPA 타이밍 제어 모드에 대해, 대역폭은 배율이 예를 들면 45X 배율에 유지되는 동안 dtMOPA를 이용하여 설정된다.
배율이 일정한 대역폭 피드백에 기초하여 대역폭을 제어하는 또다른 배율 제어 모드가 채용될 수 있다. 배율은 상술한 바와 같이, 대역폭에 대한 타겟에 따라 선택될 수 있다. 이러한 제 1 dtMOPA 제어 모드에 대한 배율 제어의 모드에서, 에너지와 타이밍 제어 알고리즘은 레이저 효율 도우즈 안정성 등과 같은, 대역폭 제어가 아닌 이유로 dtMOPA 타이밍을 설정한다. 배율은 dtMOPA에 독립적인 선택된 대역폭을 달성하기 위해 선택된다. 제 2 dtMOPA 제어 모드에서, VMLNM 및 dtMOPA의 배율은 모두 타겟 대역폭을 달성하기 위해 선택되고, 여기서 하나는 비정밀 대역폭 선택 메커니즘으로서 사용되고 다른 하나는 정밀 선택 메커니즘으로서 사용된다.
히스테리시스 배치를 가진 불감대가 활용되어, 예를 들면 제어가 오차(절대값)가 더 큰/외부 불감대를 남길 때 켜지고, 오차가 더 작은/내부 불감대 내로 리턴할 때 턴오프하도록 시스템이 설정될 수 있다. 또한 방향을 변화시키기 전에 한 방향에서의 마이크로 스텝의 수를 더 작게 제한하면서 더 작은 제한을 가진 대역폭 모터 디더링이 채용된다. 추가로, 대역폭 타겟이 변하면서, 시스템은 예를들면 100 펄스 버스트 길이에 대해 5% DC에서 10초와 같은 주어진 듀티 사이클 동안 일정한 시간 제한내에서 새로운 타겟을 달성하도록 설정될 수 있지만, 포토리소그래피용 광원은 디세이블된다. 이는 지터를 제한하거나 및/또는 특정한 커스터머 요구조건에 대한 대역폭 제어를 커스터마이징한다.
필터링된 대역폭이 불감대 외부에 있으면, 컨트롤러는 하나의 방향으로만 스테퍼에 명령하여, 동작에 연관된 지터가 불감대 경계에 인접하는 것을 방지한다. 이러한 제어는 대역폭(오차 신호)이 고/외부 불감대 값보다 더 크다면 대역폭 제어 액추에이터 피드백 위치/최초 명령 발급을 이네이블하게 하고, 대역폭(오차 신호) 이 저/내부 불감대 값 이하라면 명령 발급을 디세이블하게 한다. 그렇지 않으면, 시스템은 대역폭(오차 신호)이 고/외부 불감대 값과 저/내부 불감대값 중간에 있는 동안에는 현재 명령 발급 상태(이네이블 또는 디세이블)를 변경하지 않는다. 즉, 진입시점시, 대역폭(오차) 신호가 명령 발급이 이네이블하게되는, 높은 값으로부터 이러한 영역으로 들어가는 불감대 한계 중간에 있을때, 그것은 대역폭(오차 신호)이 저/내부 불감대 값을 지나가고 명령 발급이 디세이블하게 될 때까지 이네이블한 상태를 유지한다. 유사하게, 명령 발급이 디세이블하게되는 저/내부 불감대 값 미만으로부터, 이러한 기능은 대역폭(오차 신호)이 고/외부 불감대 값을 지날때까지 디세이블한 상태를 유지한다.
불감대의 크기는 지터 감소, 장애에 대한 컨트롤러 반응 시간의 총 속도, 및 허용된 대역폭 오차의 크기와 같은 다수의 성능 값을 트레이드 오프시키기 위해 선택될 수 있다.
시스템은 예를 들면, 샷 카운트의 임의의 함수에 대해, 스테퍼 모터와 같은 대역폭 제어 액추에이터에 명령을 하기 위해 설정된 다수의 특징을 채용하는 함수 생성기를 활용할 수 있다.
개별 하드웨어 및 소프트웨어 "이득"이 소프트웨어(하드웨어를 업그레이드할 수 있도록 하기 위해)로 사용될 수 있다.
예를 들면, 버스트 시작후 30 샷 이내와 같이, 특정한 수의 펄스 내에서의 대역폭 스텝이 버스트 시작시 허용되도록 컨트롤러 지연이 또한 활용될 수 있다.
대역폭 제어 시스템의 3가지 기본 동작이 가변 배율 LNM과 같은 대역폭 액추 에이터를 이용하여 수행된다. 샷 처리는 매 샷(LAM 업데이트에 의해 지시되는 샷) 마다 발생할 수 있다. 대역폭 타겟 변경 처리는 대역폭 타겟이 변할때 발생한다.
라인중심(파장)분석 모듈("LAM")이 매 샷 마다의 베이시스와 같은 파장 데이터를 리턴할 때 마다, 샷 처리 로직이 수행된다. 입력 신호는 샷 데이터 레코드를 이용하여 전달된다. 알고리즘은 자신의 연산을 수행하고 그 결과를 동일한 샷 데이터 레코드에 상주시킨다. 대역폭 분석 모듈("BAM") 상태 신호는 E95 대역폭 데이터와 같은 새로운 대역폭 데이터가 가용한지 여부를 판정하기 위해 활용될 수 있다. 시스템은 그런다음 배드 또는 유효하지 않은 대역폭 데이터를 필터링하는 것을 시도할 수 있다.
가변 배율 라인 협대화 모듈("VMLNM")과 같은 대역폭 제어 액추에이터를 채용하는, 대역폭 제어 시스템이, (1)약 ±50 fm과 같은 선택된 대역폭 내에 대한 대역폭 안정성을 달성하고; (2) 약 0.0003 fm/샷과 같은 선택된 비율로 선택된 타겟 또는 세트포인트로부터 대역폭에서의 오차를 보정하고; (3) 55 샷 이동 평균 파장 오차에 약 5fm을 추가하는 것과 같은 선택된 값, 및 파장 오차에서 55 샷 이동 표준 편차에 6fm을 추가하는 것과 같은 선택된 값 만을 허용하는 대역폭 액추에이터로 대역폭 제어를 이용하는 경우와 같이, 파장 안정성이 유지되는 것을 보장하고; (4) 성능을 변화시키기 위해 사용될 수 있는 히스테리시스를 가진 불감대를 포함하고; (5) 다른 방향으로 스텝이 취해지기 전에 스테퍼가 하나의 방향으로 약 16 스텝과 같은 적어도 선택된 수를 취하도록 스테퍼 모터가 디더링되는 것을 방지하고; 및 (6) 대역폭에 대해 예를 들면 200 펄스/초의 최소 샷 비율(4kHz 펄스 반복율 레 이저 시스템에 대해)이 주어진 약 10초와 같은, 선택된 시간내에 달성될 수 있는 타겟 변화를 제공하기 위해 필요하다.
따라서, 필터는 대역폭 업데이트시에만 활용될 수 있다. 대역폭 업데이트 사이에, 다른 기능(예를 들면 스텝 평활화)이 발생할 수 있지만, 대부분의 다른 기능들은 필터링된 오차에 따른다. 따라서, 이것이 변화되지 않을때, 그리고 변화되지 않는다면, 다른 컨트롤러 상태는 또한 일정하게 유지될 것이다. 시스템은 또한 MOPA 타이밍 모드와 BW 스테퍼 모드를 이용하여 정해진 대역폭 제어 알고리즘을 이용하고, 또한 BW 스테퍼 모터 함수 생성기/플레이백을 활용하고, 베이스라인 배율에 대해 BW 스테퍼의 "리셋"을 제공한다.
대역폭 타겟은 약 10초와 같은 선택된 시간내에 변화되는 것이 필요하다. 파장 안정성은 대역폭 타겟 변화동안 스펙에 있을 필요가 없다, 타겟 변화는 스테퍼가 자신의 가장 빠른 속도로 이동할 필요가 있다는 것을 의미한다. 알고리즘은 스텝퍼에게 가능한 가장 빠른 속도로 정확한 방향으로 이동하며, 측정된 대역폭이 타겟이 근접하면 스테퍼를 멈추도록 명령한다. 대안으로, 알고리즘은 타겟 대역폭을 달성하기 위해 취해야하는 스텝의 정확한 수를 추측하여 계산(dead reckon)하기 위한 절대 스텝을 감지하는 대역폭-대-스텝 곡선 및 위치에 대한 지식을 이용한다.
현재 버스트에서 점화된 샷의 수가 버스트의 시작시 대역폭 스텝핑을 방지하기 위한 샷의 수를 지시하는 저장된 값 이하이고, 타겟 변화 모드의 상태가 이네이블("1")이라면, 시스템은 피드백 제어에 기초하여 이러한 샷에 대해 취해야한 스텝의 수를 0으로 설정할 수 있다. 상기 샷에서 취해야할 대역폭 스텝의 총 수는 피 드백 제어에 기초하여 명령된 스텝의 수와 동일한 가변 배율 프리즘 회전 스테퍼와 같은, 대역폭 제어 메커니즘 조정 스텝퍼에 명령하기 위한 마이크로 스텝의 수가 되도록 연산될 수 있다.
가변 배율 스텝퍼와 같은 제어 액추에이터에 명령할 마이크로스텝의 수의 절대값이 0보다 크거나 또는 현재 타겟 변화 상태가 이전의 타겟 변화 상태와 동일하지 않다면, 알고리즘 출력은 업데이트되고, 알고리즘 출력이 1로 설정되고, 그렇지 않으면 0으로 설정될 수 있다. 알고리즘 출력은 새로운 스테퍼 명령이, 하기에 보다 상세히 논의되는, BWCM으로 하여금 대역폭 제어 메커니즘 조정 스테퍼를 업데이트하기 위한 신호를 생성하는 것을 이네이블하게 하거나 또는 이네이블 하지 않게 하는 것과 같이, 오차 신호를 감소시키기 위해 대역폭 변화를 조정하도록 컨트롤러로 전송될 필요가 있는지를 지시하는 신호이다. 스텝퍼는 가변 배율 LNM 회전 프리즘을 위한 것이다.
타겟 변화가 검지되면, 알고리즘은 현재 필터링된 오차, 이전의 대역폭 타겟, 및 새로운 대역폭 타겟에 기초하여, 즉, 필터링된 오차에 이전의 타겟을 더하고, 여기에 새로운 타겟을 뺀값에 기초하여 새로운 추적 오차를 판정할 수 있다. 이는 스테퍼가 이동할 정확한 방향을 제공할 수 있다. 알고리즘은 또한 그런다음, 필터링된 오차가 새로운 추적 오차와 동일하게 되도록 하기 위해 필터를 리셋할 수 있다. 시스템은, 필터링된 대역폭 오차가 오버샷하지 않고 슬루잉(slewing)을 중단시킬 수 있는 타겟의 선택된 범위 내에 있을때까지 요구되는 방향으로 최대 속도 이동하도록("슬루잉"이라고 함) 스테퍼에게 명령할 수 있다. 알고리즘은 또한 필 터링된 오차가 슬루잉 동안 사인을 변경하는지 여부를 체크할 수 있다. 이러한 조건 중 어느 하나가 만족되면, 컨트롤러는 정상 제어로 복귀할 수 있다.
대역폭 "스파이크"는 커다란 파장 변화에 기인하여 발생할 수 있다. 대역폭 타겟 변화가 슬루잉하는 동안, 파장은 또한 파장에 대해 스텝핑하는 대역폭의 커플링에 기인하여 영향을 받을 수 있다. 파장 컨트롤러가 이러한 변화를 보상할 수 있지만, 스텝퍼가 슬루잉을 계속한다면 파장이 변할수 있도록 하기 위해 버스트 사이의 인터벌 동안은 이를 수행할 수 없다. 버스트 사이의 인터벌 후에, 파장 컨트롤러는 새로운 그리고 상대적으로 큰 파장 오차에 반응할 수 있어야한다. 이는 2pm까지 필수적으로 변하는 기능, RMAX에 대한 PZT 스택과 같은 초 고속(및 정밀) 파장 제어 매커니즘 또는 주된 파장 제어 소스로서 동작하는 격자 상의 빔의 입사각을 변화시키는 프리즘 포지셔닝 엘리먼트를 구비하면서도, 파장에 대해 급격하고 커다란 변화를 가져올 수 있다.
BAM 집적 기간동안의 파장의 변화는 대역폭이 증가할때 BAM에 의해 인지될 수 있다. 일반적으로, 파장이 보다 빨리 변화하면 할수록, BAM 측정치에서의 포지티브 바이어스가 점점 더 커진다. 파장 변화가 충분히 빠르다면, 일부경우에, 매우 큰 "스파이크"가 BAM에 의해 보고될 수 있다. 타겟의 변화동안, 이러한 스파이크는 컨트롤러가 대역폭 슬루잉이 완료되고, 타겟에 도달하기 전에 정상적인 제어를 길게 복귀시키는 것을 의미하는 스파이크로 잘못번역하도록 할 수 있다. 이는 타겟 변화가 예를 들면, 10초 이상의, 선택된 시간 보다 매우 더 긴 시간이 걸리도 록 할 수 있다.
컨트롤러는 이러한 대역폭 스파이크를 필터링하기 위한 다수의 방법들을 실시한다. 스파이크는 짧은 시간동안의 커다란 파장 변화에 의해 야기될 수 있다. BAM 집적 동안 파장이 특정한 크기 이상만큼 변화될 때 대역폭 측정치를 무시하면서, 윈도우는 파장의 총 포함된 범위(TIR)가 일정한 미리 정해진 값보다 더 클때 대역폭 층정치를 무시하는 필터로서 동작한다. 실제 대역폭에 대한 물리적 한계(플러스 노이즈)는 필터링이 일정한 미리정해진 값(예를 들면, 2x 최대 대역폭) 보다 더 큰 대역폭의 판독을 무시할 수 있도록 한다. 대역폭 판독이 필터링/무시될 때, 최근의 양호한(즉, 무시되지 않는) 측정치가 적절한 위치에서 사용될 수 있다. 일반적인 값은 최대 허용된 파장 TIR=300fm, 최대 허용된 보고된 대역폭 = 1000fm이다.
제 1의 소수의 버스트 샷은 대개 파장과 에너지 양측면에서의 크고 때때로 반복될 수 있는 과도전류를 특징으로 한다. 파장 제어 알고리즘은 이러한 버스트 과도 전류에 대한 과도한 반응을 방지할 수 있는 로직을 포함할 수 있다. 그러나, 파장은 이러한 최초의 기간동안 장애에 대해 보다 민감하다. 대역폭 스텝(파장이 변하도록 하는)은, 본 출원에서 버스트 지연이라고 하는, 버스트 샷 중에서 제 1 선택된 수에 대해 방지될 수 있다. 지연할 샷의 수는 컨트롤러 동작 파라미터이고, 약 3 샷이 될 수 있다.
도 13에 개략적으로 도시된 또다른 가능한 실시예에 따르면, 대역폭 및 파장을 제어하기 위한 4개의 프리즘(520, 522, 524, 및 526)을 구비한 LNM이 도시된다. 프리즘 중 2개(524 및 526)는 도 4 및 5에 도시된 프리즘(524, 526)에 대한 액추에이터와 유사하게 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 프리즘(526)은 스테퍼 모터 액추에이터(도시되지 않은)에 의해 회전되고, 다른 프리즘(524)은 PZT 스택(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 이러한 2개의 프리즘(524, 526)들은 각각 파장의 비정밀 및 정밀 조정에 사용될 수 있다. 타겟 변화 또는 중심 파장 드리프트에 기인하여 중심파장이 타겟에 상에 없는 것에 반응하는 중심 파장 컨트롤러 시스템으로부터의 신호에 응답하여 이러한 프리즘들의 위치 조정이 있을 수 있다. 프리즘(520)과 같은, 다른 프리즘들 중에 적어도 하나는 대역폭 제어를 위해 회전가능하다. 회전은 스테퍼 모터(도시되지 않음)를 이용하여 달성될 수 있다.
도 5는, 전체적으로 참조에 의해 본문에 통합된 미국 특허번호 제 6690704에 기술된 컨트롤로와 동일한, 대역폭 제어 모듈("BWCM")(220) 및 가변 배율 라인 협대화 모듈("VMLNM")(222)을 추가로 구비한 대역폭 및 파장 제어를 포함하는 레이저 시스템 컨트롤러(200)를 위한 전체 아키텍처를 블록도의 형태로 도시한다. 점화 제어 플랫폼("FCP") 프로세서(202)는 Cymer의 7000 시리즈 레이저 시스템과 같은 단일 챔버 레이저 시스템에서의 전극 사이, 또는 MOPA 레이저 시스템의 Cymer XLA 시리즈 또는 링 파워 증폭기 MOPO 레이저 시스템의 XLR 시리즈와 같은 시드 레이저 증폭기 배치에서의 복수의 레이저 챔버 각각에서의 전극 사이의, 방전의 점화를 제어할 수 있다. FCP(202)는 제어 알고리즘 소프트웨어를 활용하고, 제어 신호를 점화 제어 커뮤니케이터("FCC")(204)에 제공한다.
FCP(202)는 레이저 제어 프로세서("LCP")(206)로부터의 명령 신호에 응답하고, LCP(206)와 통신한다. FCC(204)는 대역폭에 대해 '704 특허에서 논의된 스펙트럼 분석 모듈("SAM")과 다소 유사한 빔 분석 모듈("BAM")(210)로부터, 그리고 중심 파장에 대해서는 라인 중심 분석 모듈("LAM")(212)로부터의 파장 및 대역폭 정보를 수신할 수 있고, 파장 또는 대역폭 제어 알고리즘, 또는 2개 모두를 실행하기 위해 FCP(202)를 인터럽트한다. FCC(204)는 또한 FCP(202) 명령을 대역폭 제어 모듈("BWCM")(220)로 전달하고, 이는 가변 배율 라인 협대화 모듈("VMLNM")(222)에 제공된 것과 같은, 대역폭 또는 파장을 제어하는데에 사용되는 모든 액추에이터에 명령하기 위해 사용될 수 있다. VMLNM(222)과 그의 액추에이터들은 다시 FCC(204)를 통해 FCP(202)로 돌아가도록 통신된다.
도 6은 블록도의 형태로 대표적인 레이저 시스템 "플랜트 모델"을 도시하고, 여기서 대역폭(또는 파장) 스테퍼 모터 스텝 명령(232)이, 서머(summer)(234)로 입력되고, 장애 블록(240)으로부터 장애의 표시와 합계하여 계산되고 서머(242)에 입력되는 예측된 대역폭 값을 산출하는 스텝-투-BW 검색으로 입력을 제공하기 위해 하나의 샘플 지연(236)의 출력과 합산된다. 하나의 샘플 지연 블록(244) 다음에, 서머(242)의 출력이 측정된 대역폭이 출력(249)에 나타나야하는 것 중 대표적인 것을 산출하기 위해 상수 블록(248)으로부터의 상수와 노이즈 블록(247)으로부터의 노이즈를 합하여 서머(246)에서 합산된다.
도 7은 대역폭 컨트롤러(250)의 예시적인 예를 도시한다. 컨트롤러(250)는 대역폭(또는 파장) 타겟(252)의 입력, 측정된 대역폭(파장)(254) 및 파장 샥(256) 을 구비하고, 측정된 대역폭(254) 및 파장 TIR(256)은 입력을 노이즈 필터(260)로 제공하기 위한 타겟 대역폭 입력(252)으로 서머(258)에서 합산되는 "굿" 대역폭의 출력을 가진 "배드" 대역폭 측정 프로세서(257)에 대한 입력이 된다. 대역폭 측정치가 필터링/무시(예를 들면 측정치 또는 TIR이 너무 크기 때문에)된다면, 블록(257)의 출력은 이전에 측정된 "굿" 대역폭이 되고, 그렇지 않으면, 측정 대역폭은 블록(257)을 통해 전달될 수 있다.
노이즈 필터(260)의 출력은 입력을 스텝 명령 경로, 모드 선택 경로 및 슬루일 스텝 경로로 제공한다. 스텝 명령 경로는 히스테리시스 "온/오프" 상자(262)를 가진 불감대를 포함하고, 이의 예가 도 9에 보다 상세히 도시된다. 히스테리시스를 가진 불감대의 출력이 피드백 조정 이네이블드/온 모드(예를 들면, a 1)에 있다면, 배율기(270)의 출력은 노이즈 필터(260)의 출력이 되고, 그것이 피드백 조정 디세이블드/오프 모드 0에 있으면, 배율기(270)의 출력은 0이 된다. 배율기(270)의 출력은 제어 이득 증폭기(274)에서 이득 팩터 K에 의해 증폭되어, 명령 포화 블록(274)을 통해 스텝 평활기(276)로 전달되고, 이의 예는 도 8에 보다 상세히 도시된다. 명령 포화 블록은 중심 파장 제어에 대한 대역폭 스텝 률의 영향을 제한하기 위해 사용될 수 있다. 제한은 샷 당 최대 스텝(예를 들면, BAM/대역폭 측정치 업데이트(일반적으로 30)의 0.1배)과 동일하도록 구축되고, 이러한 경우에 3 스텝이 있다.
모드 선택 경로는 제어 모드 선택기(264)를 포함하고, 이의 예는 도 10에 보다 상세히 도시된다. 모드 선택기(264)는 입력으로서 BW 오차 입력에 대한 노이즈 필터(260)의 출력과 입력으로서 입력(252)로부터의 대역폭 타겟을 가진 타겟 변화 검출기(268)의 출력을 수신한다. 타겟 변화 검출기(268)의 출력은 모드 선택기(264)의 타겟 변화 입력에 대한 입력을 형성한다. 슬루잉 스텝 경로는 타겟 변화 슬루 스텝 증폭기(278)에서 팩터 N만큼 증폭된, 노이즈 필터(260)의 출력을 수신하는 사인 상자(266)를 포함한다.
이러한 각각의 경로의 출력은 그의 출력이 스텝 명령(284)인 3개 폴의 스위치(280)의 각각의 단자로 입력을 제공한다.
도 9는 입력(290)으로서 도 7에 도시된 노이즈 필터(260)의 출력을 포함하는 불감대 히스테리시스 제어 블록(262)을 블록도의 형태로 도시한다. 입력(290)은 절대값 함수 블록(292)으로 제공되고, 이의 출력은 릴레이 블록(294)으로 제공되고, 예시로서, "온/오프" 출력(296)을 제공하는 히스테레시스를 가진 대칭 스위치를 포함한다. 대칭적인 스위치(294)는 대역폭 오차(또는 대역폭 오차에 대향되는 대역폭 자체에 있는 불감대를 가지는 것으로 측정된 대역폭)가 외부/고 불감대 값 보다 더 클때에는 "온" 출력("1")을 산출하고, 그것이 내부/저 대역폭 값 이하일 때에는 "오프"("0")을 산출하도록 기능한다. 대역폭 오차를 이용하면, 논리적으로 구현하는 것이 보다 용이하고, 오차 신호의 절대값을 이용하면 고 또는 저 불감대 값에 비교된다. 스위치(294)는 이전의 출력이 "1"/"온"이고 대역폭 오차가 고/외부 불감대 값과 저/내부 불감대 값 사이에 있을때 "온" 출력을 산출하고, 이전의 출력이 "0"/"오프" 였다면 반대가 된다. 이것이 본 문장의 문맥에서 히스테리시스의 의미이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 스텝 평활기(276)는 입력으로서 도 7에 도시된 명령 포화 블록(274)으로부터의 것과 같은 스텝 명령을 구비한다. 스텝 평활기(276)는 취해야할 스텝의 수 c에 대한, 샷(또는 시간) T의 수에 의해, 취해야할 스텝의 입력 스텝 명령을, c로 분할하는 분할기(340)를 포함한다. 분할기(340)의 출력은 서머(342)와 절단 블록(360)으로 입력을 제공한다.
서머(342)의 출력이 배율기 블록(346)으로 제공되고, 이의 출력인, X 스텝이 라운딩 블록(350)에서 가장 인접한 정수로 반올림된다. 블록(350)의 출력은 도 7에서 도시된 스위치(280)로 제공된, 스텝 s의 출력 명령을 형성한다. 배율기 블록(346)의 출력은 또한 샘플 지연(344)으로 입력을 제공하기 위해 라운딩 블록(350)의 출력으로부터 서머(348)에서 차감되고, 이의 출력은 서머(342)로의 입력 a를 제공한다. 파장 락에 대한 것과 같은, 파장 제어에 대한 역효과를 제한하기 위한, WL 락을 유지하기 위해 매 10 샷 마다 ≤1 BW 스텝이 될 수 있고, 평균값이 되어서는 안되는, 대역폭 제어 액추에이터 스텝에 대한 제한이 있도록 보장하는 것이 필요하다. BW 제어 루프는 매 30 샷 마다 한번 실행되고(BAM 업데이트율에 해당), 제어 루프가 이러한 30 샷 동안 최대 3 스텝을 필요로하는 경우, 이는 1스텝/10 샷 만을 평균화할 것이다. 그러나, BWCM이 동시에 3개 모두에 명령을 하면, 다른 시스템 요구조건이 위배될 수 있다. 스텝 평활기(276)가 수행하는 것인, 30 샷 동안이들 3개의 스텝들을 균일하게 스프레드할 필요성이 있다.
명령을 받은 입력, c 스텝이 또한 서머(370)에서 합산한 결과, 라운딩 블록(350)의 출력, 및 블록(368)에서 지연된 그 출력의 단일 샘플 지연과 합산되는 서머(364)로 제공되고, 서머(364)의 출력은 단일 샘플 지연 블록(366)으로 입력을 제공한다. 블록(364)의 출력은 하나의 샘플이 블록(360)에서 지연된후 절대값 블록(354)으로 입력을 제공한다. 블록(354)의 출력은, 블록(340)에서의 분할의 결과가 그 결과의 소수 부분을 제거함으로써 끝수를 버리고, 1.0과 같은 상수로 서머(358)에서 합산되고, 비교기 블록(352)으로 입력, r을 제공하기 위해 0.5와 같은 값을 배율기 블록(356)에서 곱하는, 절단 블록(360)으로부터 기원한 값 "r"보다 그것이 더 큰지 여부를 확인하기 위해 블록(352)에서 비교된다. 점선 밖의 스텝 평활기(256)의 엘리먼트는 명령을 받은 필요한 스텝의 수, 즉, c 다음의 스텝핑의 중단을 보장한다. 그렇지 않으면, BAM 업데이트에 대한 다음번의 BAM 업데이트가 없다면, 스텝퍼는 불감대 하부/상부 제한이 교차될 지라도 대역폭 제어 메커니즘을 스텝핑하는 것을 유지할 수 있다.
컨트롤러(250)는 노이즈 필터 계수 C(0.9735), 컨트롤러 이득 K(1), 불감대 내부 및 외부 제한 di(1.0 fm) 및 do(9.5fm), 명령 포화 제한 L(BAM 업데이트 기간당 2 스텝), 타겟 변화 완료 오차 제한 M(15fm), 최대 허용 파장 TIR(300-400fm), 및 최대 허용 보고 대역폭(600-1000 fm)과 같이, 그 값이 선택될 수 있고, 대표적인 값이 괄호로 표시되어 있는 다수의 파라미터를 구비한다.
센서 노이즈, 성능 요구조건, 및 강건함과 같은 팩터가 주어지면, 이러한 파라미터들은 폐루프에서의 전체 성능을 판정하는 매우 비선형적인 방식으로 조합할 수 있다. 따라서, 발명자는 우선 보다 느슨하게 결합되는 파라미터를 선택하였다. 최악의 경우의 지속된 동작이라고 믿어지는, 최대 허용 TIR이 타겟 변화 슬루동안 실험에 기초하여 선택되었다. 예시적인 ArF 레이저 시스템에 대해, 정상 동작 조건하에서, 최대 가능한 대역폭은 약 300-500fm이고, 따라서 2배의 선택된 제한을 준다.
ArF 레이저 시스템의 예에서, 과도하게 필터링된 테스트 신호가 실제 신호와 테스트 신호 사이에서 현저한 지연을 가질 수 있기 때문에, 과도한 오버샷을 방지하기 위한 타겟 변화 슬루를 조기에 중단시키도록 하는 M이 선택된다. L에 대해, 대역폭 및 파장 스텝퍼가 대역폭에 영향을 줄 수 있기 때문에, 파장 스텝퍼가 예를 들면 파장 컨트롤러에서 PZT 불포화를 통해 대역폭 스텝퍼 이동(제어 권한의 대역폭 제어 조정)을 보상하도록 이동할 수 있다. 대역폭 스텝에 기인한 파장 변화는 파장 스텝에 의해 취소될 수 있다. K에 대해, 대역폭 스텝퍼 비율을 제한하면서, 컨트롤러는 필수적으로 많은 이득 마진을 가진다. 제어 이득이 선택되어, 명령은 효과적으로 항상 포화되어, 가장 빠른 응답 시간을 제공한다. 대역폭 스텝퍼가 스텝당 ~0.005fm을 제공하면서, 매 30 샷 당 2개의 스텝에서, 샷 당 0.00033fm이 다른 시스템 요구조건을 만족시킨다. do=9.5에 대해, 커스터머 대역폭 제어 니즈와 같은 내부 불감대 제한 di를 튜닝하고, 필터링된 값이 실제 즉각적인 대역폭(스텝과 같은 대역폭에서의 급속한 변화하에 있는 경우를 제외하고)인 것을 포함하는 고 필터링과 함께, do은 실제 대역폭에 대해 정상적인 전체 불감대를 제공할 수 있다. 대략적으로 백색 가우시안(표준 편차 ~20fm, 총 대역폭 범위=(2*9.5=19fm) 이하)인 대역폭 측정 노이즈가 스텝퍼의 조정을 제한하기에 적합하다. 내부 불감대 제한 di=1.0은 대역폭 제어 조정 스텝퍼 또는 제어 권한에 대한 기타 액추에이터에 대한 명령에서의 지터를 최소화하는 불감대 히스테리시스를 최대화할 수 있다. 또한, 약 1fm 해상도에서의 대역폭 측정치라면, 내부 불감대는 1fm 이하로 설정되는 경우 효과가 없을 수 있다. C에 대해, 증가된 안정성 및 노이즈 필터로부터의 지터 방지는 또한 지연을 부가하는데, 이의 과도한 크기는 바람직하지 않다. 명령 포화는 파장 및 대역폭 컨트롤러 조정 스텝으로부터의 파장 변화의 비율과 단일 파장 스텝에 의한 대역폭 조정 스텝에 대해 보상될 요구조건으로부터 선택되고, 올림이 되는 경우 파장 스텝퍼가 대역폭 스텝핑을 지체시킬 수 있기 때문에, 정수 스텝에 대해 내림을 할 수 있다. 30 샷의 BAM 집적 기간 동안, 파장 컨트롤러는 매 30 샷에 대해 1 파장 스텝을 허용한다. 따라서, 샷당 약 0.00033fm인 L=2는 시스템 요구조건을 만족시킨다. 스텝의 크기가 증가하면(또는 그의 대역폭에 대한 영향이 증가하면), 이는 이득 마진을 감소시킬 수 있다.
노이즈 필터의 스텝 응답은 하기와 같을 수 있다:
Figure 112009067786579-pct00001
여기서, u는 스텝 입력의 크기이고, y0는 최초 출력이며, C는 계수, ν는 필터링된 노이즈, 및 k=30*(샷 수)이다. 스텝 장애가 발생할 때의 불감대 내의 컨트롤러(250)에 대해, 제어 액션은 필터링된 오차가 do 이상으로 증가할 때까지 시작하지 않고, 여기서 필요한 시간은 필터로 인한 최초 지연이다. y가 불감대에 교차할 때, k를 풀면 하기와 같다:
Figure 112009067786579-pct00002
여기서 C<1이다. 실제 필터링된 대역폭이 불감대에 도달하기 전에, 불감대가 평균적으로 1 시그마이고(노이즈에 기인하고, 노이즈 "스파이크"를 무시함), do>y0이고, u+y0<do가 아니고, u+y0-do>0을 포함한다면, k는 u가 크고 u+y0-do이 작을때 최대가 될 수 있다. 비록 그렇게 된다고 하더라도, C를 고려하지 않고, 상기 do를 지나가는 필터링된 오차에 대해 거의 무한대의 시간이 걸리는 장애 및 최초 조건의 조합이 있을 수 있다. 1fm 해상도(u+y0-do=1의 최소값이 적당한) 및 do=9.5(u+y0-do=1를 최소가 되게하는 u의 가장 큰 값은 u=2*do+1=20)로 측정되는 대역폭에 대해, 최초 조건은 불감대의 "바닥"이 될 수 있고, 스텝 장애는 불감대의 "상부"를 벗어나기에 충분할 수 있다. 제 1 오더 필터 반응(오버샷이 없는)은 불감대를 벗어나기에 가장 긴 시간이 걸릴 수 있다. 샘플당 30 샷 및 200샷/초의 최소 샷 점유율로, 불감대를 벗어나기 위한 최대 시간은 하기와 같이 판정될 수 있다:
Figure 112009067786579-pct00003
여기서,
Figure 112009067786579-pct00004
는 예를 들면 20fm과 같은 센서 노이즈 표준 편차이다. 이는 절대적인 최악의 경우를 정의하고, 몬테카를로 연구에서 나타나는 일반적인 지연은 0.5초 미만이므로, C=0.9735의 필터 계수가 적당하게 되도록 하기 위해, 10초의 지연이 적당한 선택이 되도록한다.
스텝퍼 모터 및 BWCM의 조합은 비율 제한(4000 마이크로스텝/초)을 가진 축적자(적분기)로서 기능할 수 있으며, 이는 또한 매우 노이즈가 적다. BW는 절대 스텝퍼 위치의 비선형 함수이고, 여기에는 또한 WL에서 BW로 무시해도 좋은 정도의 작은 커플링이 있으며, 이는 BW 제어 루프를 다른 루프와 별개로 그리고 독립적으로 폐하도록 할 수 있다. 그러나, BW에서 WL로의 결합은 ≤5fm을 유도하기 위한 요구조건과 함께, WL오차가 특별한 고려사항을 필요로할 수 있다. 제어되는 플랜트가 양질의 노이즈 거부 특성을 가진 자연수 적분기로서 기능할 수 있다고 하더라도, 추가적인 필터링이 스텝퍼 명령에서의 지터를 방지하는 것을 보조하기 위해 필요하다.
시스템은 베이스라인 배율, 또는 베이스 라인 어퍼처 개구 등과 같은, 베이스 라인 위치로 대역폭 제어 메커니즘 스텝퍼를 이동시키기 위한 것이다. 이는 LNM에서와 같은 제한 스위치를 이용하고, 최대 배율로와 같은 매우 다수의 스텝을 명령하고, BWCM으로 하여금 제한 스위치로부터의 신호에 기인한 스텝퍼 조정을 명령하는 것을 중단시키도록 하는 각각의 제한 스위치로부터의 인터럽트 신호를 대기함으로써 수행될 수 있다. 동일한 것이 조정가능 어퍼처와 같은 기타 대역폭 제어 액추에이터에 관해 적용될 수 있다. 제한 스위치 위치는 공지된 배율 또는 공지된 어퍼처 크기 및 위치와 같은, 공지된 대역폭 설정에 대해 세팅되어야 한다. 이러한 기능이 수행되고 있을 때, BW-대-스텝 곡선을 측정하고 업데이트할 수 있다.
발명자는 이러한 대역폭 제어 시스템을 시뮬레이션하고, 이러한 시뮬레이션으로부터 시스템 반응이 알고리즘 BW 스텝퍼 비율 제한, 예를 들면, ~0.0005fm/샷에 의해 지배되는지를 판정한다. 필터링은 효과적으로 불감대를 엄격하게 적용하기 위해 노이즈 반응을 개선할 수 있다. 컨트롤러 이득은 스텝퍼 명령이 항상 포화 또는 "오프"가 되도록 충분히 높게 설정될 수 있다. 시스템은 오차=(내부 불감대) + (~3
Figure 112009067786579-pct00005
필터링된 노이즈)를 달성하고, 이는 그런다음 노이스 스파이크 트리거의 간헐적인 스텝(장애가 없는 것으로 가정)으로서 낮게 "크리핑(creep)"한다. 크리핑은 히스테리시스의 크기를 증가시킴으로써 최소화될 수 있다. 불감대에 노이즈 필터를 더하면, 효과적으로 지터를 제거할 수 있다. 시스템은 매우 강건하며, 이득 마진은 필수적으로 무한대이다. 불감대와 함께 BW 스텝퍼 비율 제한은 노이즈가 불안정화 모션을 시스템으로 주입하는 것을 방지할 수 있다.
중심 파장 선택 메커니즘은 분산 광학 소자를 포함하고, 중심 파장 선택 프리즘 및/또는 기타 중심 파장 선택 광학 소자는 분산 광학 소자 상의 빔의 입사각을 제어가능하게 조정할 수 있다. 차동 타이밍 시스템은 비정밀 대역폭 제어 조정, 또는 그 역을 포함할 수 있다. 비정밀 및 정밀 대역폭 및/또는 중심 파장 제어 조정의 다양한 조합이 채용될 수 있다.
또다른 가능한 실시예에 따라, 대역폭 및 파장을 제어하기 위한 4개의 프리즘(520, 522, 524, 526)을 가진 LNM이 도 13에 개략적으로 도시된다. 프리즘 중 2 개(524, 526)는 도 4 및 11에 도시된 프리즘(524, 526)에 대한 액추에이터와 유사하게 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 하나의 프리즘(526)은 스텝퍼 모터 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있고, 다른 프리즘(524)은 PZT 스택(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 이들 2개의 프리즘(524 및 526)은 각각 파장의 비정밀 및 정밀 조정에 사용될 수 있다. 타겟 변화 또는 중심 파장 드리프트에 기인하여 중심 파장이 타겟상에 없는 것에 반응하는 중심 파장 컨트롤러 시스템으로부터의 신호에 응답하여 이러한 프리즘들의 위치조정이 있을 수 있다. 프리즘(520)과 같은, 다른 프리즘들 중 적어도 하나는 대역폭 제어에 대해 회전가능하다. 회전은 스텝퍼 모터(도시되지 않음)를 이용하여 달성될 수 있다.
MOPA 또는 MOPO 레이저 시스템과 같은 시드 레이저 증폭기 레이저 배치의 스펙트럼 프로파일(대역폭)을 제어하기 위한 방법이 사용되고, 이는 그것이 제 2(증폭기) 스테이지(512)로의 MO 에너지 입력을 감소시키기 때문에 MOPO 레이저에 보다 적합하다. 이러한 방법은 dtMOPA 타이밍 제어에 의존하지 않고, 그의 활용은 dtMOPA 타이밍 제어가 본문에 기술된 장치 및 방법을 증대시키는데에 사용될 수 있을지라도, 에너지 안정성과 같은 하나 이상의 기타 레이저 시스템 동작 파라미터에 대한 바람직하지 않은 측면의 효과를 가질 수 있다. 상기 장치 및 방법은 레이저 출력 스펙트럼의 대칭 및 비대칭 제어 모두를 제공하는데에 사용될 수 있다.
프리즘 및/또는 폴딩 거울 및 격자 기반 스펙트럼 협대화 방법을 이용하는 레이저의 출력 스펙트럼은 예를 들면 격자의 톱니 구조에 대해 직교하는 방향으로 파장의 공간 불균일성을 가질 수 있다. 도 16은 빔이 통과하는 어퍼처의 크기에 따른 대역폭 변화의 예를 도시한다. 예를 들면 도 14에서의 158 또는 도 15에서의 610과 같은, 또는 본문에 참조에 의해 통합된 2005년 6월 30일 출원된 "튜닝된 레이저용 액티브 대역폭 제어"라는 제하의 미국 공동 출원 번호 제 11/173,988에 도 14로 도시된 것과 같은, 조정가능한 어퍼처에 의해 마스터 오실레이터로부터 레이저 빔의 일부를 선택하고, 도 3에 개략적으로 도시된 것과 같은 증폭기(512)와 같은 파워 증폭기 또는 파워 오실레이터로 그 부분적인 빔을 주입함으로써, 시스템 출력 스펙트럼 대역폭이 제어될 수 있다. 제 2 스테이지(증폭기)로서 사용되는 도 3에서의 512와 같은 파워 증폭기 또는 파워 오실레이터는 특정한 입력 빔 크기를 요구할 수 있고, 이는, 그것이 대역폭 조정 또는 선택의 목적을 위해 원하는 부분을 선택하기 위해 어퍼처로 조정된 후에, 빔 연장기(예를 들면 프리즘을 이용한) 또는 빔을 확장 또는 시준하는 것과 같은, 빔을 크기 조정 및 형태조정하기 위한 또다른 조정가능한 어퍼처 등의 2개의 렌즈 또는 유사한 수단의 조합에 의해 제공될 수 있다. 예시로서, 도 15에 개략적으로 도시된 조정가능한 빔 확장기 시준기(600)가 사용될 수 있다.
대역폭 분석기 모듈("BAM")에서와 같은 대역폭 모니터(도 3에서 516)가, 조정가능한 빔 확장기/시준기(600)에서 예시의 방식으로 수행될 수 있는, 스펙트럼 형상(대역폭)의 대칭 및 비대칭 제어 모두를 제공하기 위해, 빔 선택 어퍼처 크기와 빔 형성이 모두 레이저 시스템의 증폭 스테이지로의 대역폭 및 빔 크기를 선택하도록 제어되는 것과 같은, 조정가능한 어퍼처(610)를 통과하는 빔의 일부를 조정하는 대역폭 신호를 활용하는, 도 15에서 620과 같은 대역폭 컨트롤러로 피드백 신 호를 제공할 수 있다. 조정가능한 어퍼처를 지난후에 원하는 범위의 스펙트럼 대역폭을 제공하기 위해 조정가능한 어퍼처 이전의 MO 빔과 같은 시드 레이저 빔의 대역폭이 충분히 커야만한다는 것이 이해될 것이다.
원한다면, 개시된 본 발명에 따라, dtMOPA 타이밍은 펄스 에너지, 도우즈 안정성 등과 같은 대역폭이 아닌 다른 기타 레이저 동작 파라미터의 효익에 대해, MOPA 레이저가 자신의 최적 dtMOPA 타이밍으로 동작할 수 있도록 하는 반면, 조정가능한 어퍼처(610) 또는 액티브 대역폭 제어의 기타 형태는 비정밀 또는 정밀 조정기로서 또는 대역폭을 선택하기 위한 대역폭 선택 액추에이터(제어 권한)로서 상대적으로 동일한 속도의 조정을 하면서, 하나이상의 다른 대역폭 제어 액추에이터와 조합하여 활용될 수 있다. 대안으로, dtMOPA 대역폭 선택 액추에이터가 정밀 조정에 대해서만 사용될 수 있고, 따라서 이는 펄스 에너지 안정성, 도우즈 안정성 등과 같은 기타 동작 표준점으로부터 최적의 dtMOPA와 현저하게 편차를 나타내기에 필요하지 않다.
MOPA 또는 MOPO와 같은 시드 레이저 증폭기 레이저의 에너지 안정성이 PA/PO로의 MO 에너지 입력에 의해 매우 강하게 영향을 받을수 있기 때문에, PA/PO와 같은 증폭기 부분에 독립적인 MO 에너지 출력을 조정 및 제어하기 위한 MO 및 PA/PO에 대한 개별 전압 제어를 구비하는 것이 요구된다.
Cymer의 7XXX 시리즈 또는, XLA 또는 LXLR 시리즈 레이저 시스템과 같은, 출원인의 양수인의 레이저 시스템에서, 도 14에서 예를 들여 도시된 바와 같은, 라인-협대화된 레이저의 경우에 일반적으로 수평 방향으로 크기를 조정하는, 조정가능 한 어퍼처가 빔의 단축으로 조정하기 위해 장방형이 될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 빔은, 빔 확장기(612), 프리즘 또는 복수의 프리즘, 또는 렌즈의 조합 등으로, 제어를 개선시키기 위해 조정가능한 어퍼처 이전에 확장될 수 있다. 빔의 일부가 조정가능한 어퍼처에 의해 선택된 후에, 상술한 바와 같이, 그것은 조정가능한 빔 확장기 시준기에서의 PA 또는 PO의 빔 크기 요구조건을 만족시키기 위해 확장/수축 및 시준될 수 있고, 이는, 예를 들면 개별 시준 렌즈를 가진 텔레스코프 또는 조정가능한 텔레스코프가 될 수 있다. 빔 확장은 전극 사이의 전기 방전 동안의 증폭기 전극의 영역에서의 빔 크기가 고정된 패스(들) 증폭기에서와 같이 중요하지 않은 MOPO 배치에 대해서는 필요하지는 않을 수 있다. 빔 형성 광학기기는 예를 들면 2개의 조정된 렌즈 사이에 거리를 가질수 있는 원통형 렌즈의 조합이 될 수 있다. 대칭형 스펙트럼 제어에 대해, 조정가능한 어퍼처의 중심이 빔의 중심에 대해 정렬될 수 있다. 비대칭 스펙트럼 제어에 대해, 조정가능한 어퍼처의 중심은 예를 들면 대역폭을 증가 또는 감소시키기위해 하나의 에지 또는 빔의 다른 에지로 향하는 수평방향으로와 같이, 하나의 축에서 이동될 수 있다.
대역폭과 같은 빔 퀄리티에 대한 레이저 동작 파라미터에 대한 일부 장애에 대해, 편차가 빔의 수직방향에서 보다 나타날 수 있다. 이는 장애 종속 반복률에 대해 예시로서 참이 될 수 있다. 따라서, 도 14에 도시된 가변 어퍼처는 도시된 바와 같은 페이지 평면에서 90°로 회전될 수 있고, 대역폭 선택과 같은 빔 퀄리티 파라미터 선택에 대해 빔의 수직 방향 부분을 선택할 수 있다. 이는 또한 도 14에서와 같은 선택 어퍼처와 상술한 또다른 어퍼처로 함께 수행될 수 있다.
일부 애플리케이션에 대해, 가변 배율 라인-협대화 모듈(502)은 대역폭 측정 모듈(516)에 의해 생성된 신호에 응답할 수 있다. 가변 배율 라인-협대화 모듈(502)은 대역폭 제어 회전가능한 프리즘(520, 522, 524, 및/또는 526)과 차동 발사 타이밍(dtMOPA)과 같은 또다른 대역폭 제어 액추에이터 중 하나 또는 2개 모두로 비정밀 대역폭 제어를 하는데에 사용될 수 있거나, 또는 도 7의 630으로 개략적으로 도시된 대역폭 제어 디바이스("BCD") 격자 변형기를 가지고 격자 만곡, 또는 캐비티의 내부 또는 외부의 가변 어퍼처가 정밀 대역폭 제어에 사용될 수 있다. 이러한 대역폭 선택 액추에이터 각각이 비정밀 제어 액추에이터와 정밀 제어 액추에이터 중 하나 또는 다른 것으로서 기타의 것들 중에 하나 이상과 조합하여 사용될 수 있다.
당업자는, 상술한 본 발명의 실시예들의 측면이 각각의 청구범위의 주제의 적어도 하나의 가능한 실시예를 개시하는 필요조건을 만족시키고, 단지 하나 이상의 예시적인 실시예들일 뿐이고, 어떠한 방식으로든 청구범위의 범위 및 특히 특정한 개시된 실시예에만 한정되지 않도록 의도된다는 것을 이해할 것이다. 당업자는, 특히 등가물의 원리의 목적을 위한 청구범위의 해석에 관해, 다수의 변형과 변조가 청구범위의 개시된 주제의 실시예의 개시된 측면들에 대해 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 첨부된 청구범위들은 청구된 주제의 실시예의 개시된 측면들 뿐만 아니라, 당업자에 명료한 등가물 및 기타 변형 및 변조를 커버하고 위한 범위 및 의미로 의도된다. 상술한 본 발명(들)의 개시된 주제의 개시되고 청구된 측면들에 대한 변경 및 변조에 추가하여, 기타 다른 것들이 구현될 수 있다.

Claims (52)

  1. 광학 캐비티를 구비하고 출력을 산출하는 시드 레이저;
    상기 시드 레이저의 출력을 수신 및 증폭시키고 증폭된 출력을 제공하는 증폭기 레이저;
    상기 증폭된 출력의 대역폭을 측정하고 대역폭 측정치를 제공하는 대역폭 측량 모듈;
    상기 시드 레이저와 증폭기 레이저 사이의 차동 발사 시간을 선택적으로 조정하기 위해 상기 대역폭 측정치에 응답하는 차동 타이밍 시스템;
    상기 시드 레이저의 출력의 대역폭을 선택적으로 변경하기 위해 상기 시드 레이저의 광학 캐비티 내의 빔의 빔 크기를 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 프리즘을 구비한, 상기 대역폭 측정치에 응답하는 빔 크기 조정 시스템; 및
    상기 시드 펄스의 중심 파장을 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 프리즘을 구비한 중심 파장 선택 메커니즘;
    을 포함하고,
    상기 시드 펄스의 중심 파장을 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 상기 프리즘은 비정밀(coarse) 중심 파장 조정 프리즘이고, 상기 중심 파장 선택 메커니즘은 정밀(fine) 중심 파장 조정 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 빔 크기 조정 시스템은 제 2 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 프리즘은 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 프리즘은 상기 대역폭을 선택적으로 변경시키기 위해 상기 시드 레이저의 광학 캐비티 내에서의 빔의 빔 크기를 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 상기 프리즘의 회전에 의한 빔의 탈출 각도에서의 변화를 보상하기 위해 회전가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 파장 선택 메커니즘은 격자를 포함하고, 상기 시드 펄스의 상기 중심 파장을 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 프리즘은 상기 격자상의 입사 빔의 각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 타이밍 시스템은 정밀 대역폭 제어 조정 시스템이고, 상기 빔 크기 조정 시스템은 비정밀 대역폭 제어 조정 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 광학 캐비티를 구비하고 출력을 산출하는 시드 레이저;
    격자;
    상기 시드 레이저의 출력을 수신 및 증폭시키고 증폭된 출력을 제공하는 증폭기 레이저;
    상기 증폭된 출력의 대역폭을 측정하고 대역폭 측정치를 제공하는 대역폭 측량 모듈;
    상기 시드 레이저와 증폭기 사이의 차동 발사 시간을 선택적으로 조정하기 위해 상기 대역폭 측정치에 응답하는 차동 타이밍 시스템;
    상기 시드 레이저의 출력의 대역폭을 선택적으로 변경하기 위해 상기 시드 레이저의 광학 캐비티 내의 빔의 빔 크기를 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 프리즘을 구비한, 상기 대역폭 측정치에 응답하는 빔 크기 조정 시스템; 및
    상기 시드 펄스의 중심 파장을 제어가능하게 조정하기 위해 상기 격자 상의 입사 빔의 각도를 변경시키도록 회전가능한 거울을 구비한 중심 파장 선택 메커니즘;
    을 포함하고,
    상기 거울은 비정밀(coarse) 중심 파장 조정 거울이고, 상기 중심 파장 선택 메커니즘은 정밀(fine) 중심 파장 조정 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 빔 크기 조정 시스템은 제 2 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 프리즘은 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 프리즘은 상기 대역폭을 선택적으로 변경시키기 위해 상기 시드 레이저의 캐비티 내에서의 빔의 빔 크기를 제어가능하게 조정하도록 회전가능한 상기 프리즘의 회전에 의한 빔의 탈출 각도에서의 변화를 보상하기 위해 회전가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 차동 타이밍 시스템은 정밀 대역폭 제어 조정 시스템이고, 상기 빔 크기 조정 시스템은 비정밀 대역폭 제어 조정 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
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