Abstract:
The present invention provides a control system for a modular high repetition rate two discharge chamber ultraviolet. In preferred embodiments, the laser is a production line machine with a master oscillator (10) producing a very narrow band seed beam which is amplified (12) in the second discharge chamber. Novel control features specially adapted for a two-chamber gas discharge laser system include (1) pulse energy controls, with nanosecond timing precision (2) precision pulse to pulse wavelength controls with high speed and extreme speed wavelength tuning (3) fast response gas temperature control and (4) F2 injection controls with novel learning algorithm.
Abstract:
A reliable, modular, production quality narrow-band KrF excimer laser capable of producing 10 mJ laser pulses at 1000 Hz with a bandwidth of about 0.6 pm or less. The present invention is especially suited to long-term round-the-clock operation in the lithographic production of integrated circuits. Improvements over prior art lasers include a single upstream preionizer tube and acoustic baffles. A preferred embodiment includes reduced fluorine concentration, an anode support bar shaped to reduce aerodynamic reaction forces on blower bearings, a modified pulse power system providing faster pulse rise time, an output coupler with substantially increased reflectivity, a line narrowing module with CaF prism beam expanders, a more accurate wavemeter, a laser computer controller programmed with new and improved pulse energy control algorithm.
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신뢰성 있으며, 모듈화되어 있고, 1000 내지 2000Hz 이상 범위의 반복율에서 생성가능한 생성능력을 갖는 F₂엑시머 레이저로서, 레이저 펄스는 대역폭이 157nm의 범위의 파장에서 약 1pm 이하인 반치전폭을 가지며, 펄스에너지가 10mJ이상이 된다. 레이저 가스 농도는 레이저에서의 불필요한 적외선 방사의 감소에 대하여 개시되어 있다. 또한 적외선광을 실제로 감광하지 않는 UV 에너지 검출기를 개시한다. 본 발명의 바람직한 실시예는, 10 내지 40 와트범위의 전력출력으로 10 내지 5 mJ 범위의 펄스 에너지로 1000 내지 4000 Hz범위로 동작할 수 있다. 조명원으로서 이 레이저를 사용하면, 스테퍼 또는 스캐너 장치는 0.1㎛ 이하의 집적회로 해상도를 만들어낼 수 있다. 대체가능한 모듈은 레이저 챔버와 모듈러 펄스 전력 시스템을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 레이저는 2개의 외부 프리즘 세트를 사용하여 F₂157.6nm라인으로 동조된다. 바람직한 제 2 실시예에서, 레이저는 광대역에서 동작하고, 157.6nm 라인은 공동공진기 외부에 선택된다. 바람직한 제 3 실시예에서, 0.2pm의 라인폭이 주입 시딩을 사용하여 제공된다. 또 다른 실시예는 4기압을 초과하는 압력에서 레이저를 동작시켜 동조 범위를 증가시키고 라인 선택용 회절격자를 사용한다.
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마스크(36) 근처의 노출 시스템내에 위치된 제 1 광 강도 검출기(44) 및 레이저(12)의 출력부 근처에 위치된 제2 광 강도 검출기(46)를 구비한 스테퍼(20) 또는 스캐너와 같은 레이저가 조명되는 웨이퍼 노출 시스템. 피드백 제어 시스템은 상기 검출기중 적어도 하나에 의해 검출된 신호에 근거하여 레이저의 출력을 제어한다. 피드백 제어 시스템은 버스트 모드에서 동작하는 레이저에 마스크에서의 요구되는 강도를 가진 광 펄스를 제공하기 위해 레이저 방전 전압을 제어하기 위해 사용되는 알고리즘으로 프로그래밍된 프로세서를 포함한다. 상기 알고리즘은 적어도 다음의 파라미터를 사용한다; 이전에 측정된 펄스 에너지, 계산된 에너지 에러, 계산된 선량 에러, 전압을 갖는 펄스 에너지의 변화율에 대한 값, 및 적어도 하나의 기준 전압. 바람직한 실시예에서, 알고리즘은 레이저의 출력이 소정 범위내에서 유지되도록 하기 위해 레이저의 출력부에서 피드백 제어를 제공하여 광 강도 검출기를 사용하도록 마스크 근처에 위치된 광 강도 검출기로 측정된 펄스 에너지를 사용한다.
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분산 파장 선택 광학장치에 대해 각각의 펄스를 포함하고 있는 레이저 광 펄스 빔의 입사각에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 각각의 펄스에 대해 적어도 하나의 중심 파장을 선택하는 분산 대역폭 선택 광학 장치(도 1의 참조기호 120); 분산 중심 파장 선택 광학장치에 대해 각각의 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 적어도 하나의 입사각( )을 선택하도록 동작하는 튜닝 메커니즘; 상기 분산 중심 파장 선택 광학장치로부터, 각 부분이 적어도 2 개의 상이한 선택된 중심 파장중에 하나를 가지는, 복수의 공간적으로 분리되지만 시간적으로는 분리되지 않는 부분들을 구비한 레이저 광 펄스를 복귀시키기 위해 레이저 광 펄스의 상이한 공간적으로 분리되지만 시간적으로는 분리되지 않는 부분에 대한 입사각을 각각 정의하는 복수의 입사각 선택 엘리먼트를 포함하는 튜닝 메커니즘을 포함하는, 협대역 단펄스 듀레이션 가스 방출 레이저 출력 광 펄스 빔 생성 시스템으로서, 선택된 펄스 반복율에서 레이저 출력 광 펄스를 구비하는 빔을 생성하는 시스템에 대역폭 제어를 제공하는 장치 및 방법이 개시된다. 상기 튜닝 메커니즘은, 상기 분산 대역폭 선택 광학장치로부터, 각 펄스의 각각의 시간적으로 분리된 부분이 적어도 2 개의 상이한 선택된 중심 파장중에 하나를 가지는, 각 펄스의 복수의 시간적으로 분리된 부분들을 구비한 레이저 빔을 복귀시키기 위해 펄스의 상이한 시간적으로 분리된 부분에 대한 입사각을 각각 정의하는 시간 입사각( ) 선택 엘리먼트를 포함할 수 있다. 상기 튜닝 메커니즘은, 레이저 광 펄스의 공간적으로 분리되지만 시간적으로는 분리되지 않은 부분에 대해 각각 입사각을 정의하는 복수의 공간 입사각 선택 엘리먼트; 및 상기 펄스의 각각의 공간적으로 분리되지만 시간적으로 분리되지 않은 부분중 적어도 제 1 시간적으로 분리된 부분에 대한 적어도 제 1 입사각과, 상기 펄스의 각각의 공간적으로 분리된 부분 중에서 제 2의 시간적으로 분리되지만 공간적으로 분리되지 않은 부분에 대한 제 2 입사각을 각각 정의하는 복수의 시간 입사각 선택 엘리먼트를 포함할 수 있다. 협대역 단펄스 듀레이션의 가스 방출 레이저 출력 광 펄스 빔 생성 시스템, 펄스 반복율, 레이저 출력 광 펄스, 분산 파장 선택 광학장치, 펄스, 입사각, 튜닝 메커니즘, 입사각 선택 엘리먼트
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제1가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 및 제1오실레이터 캐비티 내의 라인 내로우잉 모듈을 포함하는 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 출력을 산출하는 시드 레이저 오실레이터; 레이저 출력 광 빔 펄스를 포함하는 레이저 시스템 출력을 형성하기 위해 시드 레이저 오실레이터의 출력을 수신하고, 시드 레이저 오실레이터의 출력을 증폭하는 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버 내에 증폭 이득 매체를 포함하는 레이저 증폭 스테이지; 및 링 파워 증폭 스테이지를 포함하는 라인 내로우드 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템을 포함할 수 있는 방법 및 장치가 개시된다. 펄스 엑시머 또는 분자 플루오르 가스방전 레이저 시스템, 레이저 출력 광 빔 펄스, 시드 레이저 오실레이터, 레이저 증폭 스테이지, 링 파워 증폭 스테이지, 가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 오실레이터 캐비티, 라인 내로우잉 모듈, 제2가스방전 엑시머 또는 분자 플루오르 레이저 챔버, 증폭 이득 매체.
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공칭 광경로를 갖고 있고, 펄스의 버스트내의 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스를 생성하는 협대역 DUV 고전력 고반복율 가스 방전 레이저용 라인 내로잉 모듈에 있어서, 분산 중심 파장 선택 광학기구상의 각각의 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 입사각에 의해 적어도 부분적으로 결정된 각 펄스에 대하여 적어도 하나의 중심 파장을 선택하는, 상기 라인 내로우잉 모듈의 광경로내에 이동가능하게 장착된 상기 분산 중심 파장 선택 광학기구; 상기 분산 중심 파장 선택 광학기구쪽으로 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 투사각을 선택함으로써, 상기 분산 중심 파장 선택 광학 기구상에 각 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 입사각을 선택하도록 부분적으로 동작하는 제1 튜닝 메커니즘; 및 상기 라인 내로우잉 모듈의 공칭 광경로에 대하여 상기 분산 중심 파장 선택 광학기구의 위치를 변경함으로써 상기 각 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 입사각을 선택하도록 부분적으로 동작하는 제2 튜닝 메커니즘;을 포함하고, 상기 제2 튜닝 메커니즘은 상기 중심 파장에 대한 값을 거칠게 선택하고 상기 제1 튜닝 메커니즘은 상기 중심 파장에 대한 값을 보다 미세하게 선택하는 라인 내로우잉 방법 및 모듈이 개시되어 있다. 라인 내로우잉 모듈, 가스 방전 레이저, 분산 중심 파장 선택 광학 기구, 튜 닝 메커니즘, 거친 조정, 미세조정, 입사각, 투사각, 광경로, 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스
Abstract:
공칭 광경로를 갖고 있고, 펄스의 버스트내의 출력 레이저 광 펄스 빔 펄스를 생성하는 협대역 DUV 고전력 고반복율 가스 방전 레이저용 라인 내로잉 모듈에 있어서, 분산 중심 파장 선택 광학기구상의 각각의 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 입사각에 의해 적어도 부분적으로 결정된 각 펄스에 대하여 적어도 하나의 중심 파장을 선택하는, 상기 라인 내로우잉 모듈의 광경로내에 이동가능하게 장착된 상기 분산 중심 파장 선택 광학기구; 상기 분산 중심 파장 선택 광학기구쪽으로 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 투사각을 선택함으로써, 상기 분산 중심 파장 선택 광학 기구상에 각 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 입사각을 선택하도록 부분적으로 동작하는 제1 튜닝 메커니즘; 및 상기 라인 내로우잉 모듈의 공칭 광경로에 대하여 상기 분산 중심 파장 선택 광학기구의 위치를 변경함으로써 상기 각 펄스를 포함하는 레이저 광 펄스 빔의 입사각을 선택하도록 부분적으로 동작하는 제2 튜닝 메커니즘;을 포함하고, 상기 제2 튜닝 메커니즘은 상기 중심 파장에 대한 값을 거칠게 선택하고 상기 제1 튜닝 메커니즘은 상기 중심 파장에 대한 값을 보다 미세하게 선택하는 라인 내로우잉 방법 및 모듈이 개시되어 있다.
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본 발명은 고 반복율 고전력 출력 빔(38)을 발생하는 모듈러, 고 반복율, 자외선 가스 방전 레이저 시스템(도 1)을 위한 수명이 긴 광학기구를 제공한다. 본 발명은 프로토타입 레이저 시스템의 출력 빔(14C)의 고 펄스 강도 섹션(10)(26)에 위치된 CaF 2 광학기구(4260)(422)(424)(426)상에서의 표면 손상 문제에 대해 본원인에 의해 발견된 해결책을 포함한다. 실시예는 수십억 출력 레이저 펄스(38)의 빔 운반을 위한 빔 포인팅 컨트롤(40A)(40B)(6)에 의한 인클로우징된(4) 및 퍼지된 빔 경로(14C)를 포함한다. 본원에 설명된 광학 컴포넌트 및 모듈은 수십억 펄스(14A)에 대해 3.5 x10 6 Watts/㎠ 이상의 피크 강도 및 1.75 x 10 6 Watts/㎠ 이상의평균 출력 펄스 강도로 200nm 이하의 파장을 갖춘 자외선 레이저 출력 펄스(14A)를 제어할 수 있는 데 이는 상기 펄스 강도에서 수분 후엔 고장나는 종래기술의 광학 컴포넌트 및 모듈과 비교된다. 파장, 펄스, 반복율, 자외선 가스 방전, 레이저, 빔, 퍼지