(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザのための線幅狭小化モジュールであって、
線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品であって、当該分散中央波長選択光学部品の分散表面上へのそれぞれのパルスを含む前記レーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が決定される各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択する分散中央波長選択光学部品と、
第１の方向に沿って移動する第１のヨークを含み、前記分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、前記第１の方向において、前記分散中央波長選択光学部品の前記分散表面の曲率を変化させることにより、帯域幅の第１の測定値を変更するように作動する第１の分散光学部品曲げ機構と、
前記第１の方向とほぼ垂直な第２の方向に沿って移動する第２のヨークを含み、前記分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、前記第２の方向において、前記分散中央波長選択光学部品の前記分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１の方向における曲率の変化は帯域幅の第１の測定値を変更し、前記第２の方向における曲率の変化は帯域幅の第２の測定値を変更し、その際、前記第１の測定値と前記第２の測定値の比率が実質的に変化することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の測定値はスペクトルピーク値の選択された割合におけるスペクトル幅であり（ＦＷＸ％Ｍ）、前記第２の測定値はスペクトル強度の幾つかの選択された割合が含まれる幅（ＥＸ％）であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の曲げ機構及び前記第２の曲げ機構の少なくとも一方は、前記パルスバーストにおける少なくとも１つの他のパルスにおけるビームパラメータを検出するビームパラメータ検出器からのフィードバックに基づいて、バースト中に、波面コントローラにより制御され、前記コントローラは、前記バーストにおける少なくとも１つの他のパルスの前記検出されたビームパラメータを用いるアルゴリズムに基づいて、フィードバックを与えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の方向における曲率の変化は前記第１の方向における円筒形曲率を変化させ、前記第２の方向における曲率の変化は前記第２の方向における円筒形の曲率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の方向における曲率の変化は前記第１の方向におけるカテナリ曲率を変化させ、前記第２の方向における曲率の変化は前記第２の方向におけるカテナリ曲率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の方向における曲率の変化は前記第１の方向における円筒形曲率及びカテナリ曲率の一方を変化させ、前記第２の方向における曲率の変化は前記第２の方向における円筒形曲率及びカテナリ曲率の他方を変化させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザのための線幅狭小化の方法であって、
分散波長選択光学部品の分散表面上へのそれぞれのパルスを含む前記レーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が決定される各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択するステップと、
カテナリ曲率を前記分散表面へ伝えることを含む第１の方法で前記分散表面の曲率を変えるステップと、
円筒形曲率を前記分散表面へ伝えることを含む第２の方法で前記分散表面の曲率を変えるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１の方法で前記分散表面の曲率を変えるステップによって、帯域幅の第１の測定値が変更され、前記第２の方法で前記分散表面の曲率を変えるステップによって、帯域幅の第２の測定値が変更されるとともに第２の測定値に対する第１の測定値の比が実質的に変化することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の測定値はスペクトルピーク値の選択された割合におけるスペクトル幅であり（ＦＷＸ％Ｍ）、前記第２の測定値はスペクトル強度の幾つかの選択された割合が含まれる幅（ＥＸ％）であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルスバーストにおける少なくとも１つの他のパルスにおけるビームパラメータを検出するステップと、
バースト中に、前記バーストにおける少なくとも１つの他のパルスの前記検出されたビームパラメータを用いるアルゴリズムに基づいて、前記第１及び第２の方法うちの１つ又はそれ以上の方法で、前記分散表面の曲率の変化を制御するためのフィードバックを与えるステップと、
をさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の方法における前記分散表面の曲率を変えることには、押すことと引くことが含まれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の方法における前記分散表面の曲率を変えることには、分散波長選択光学部品の端部に張力を適用することが含まれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の方法における前記分散表面の曲率を変えることには、分散波長選択光学部品の端部に圧縮力を適用することが含まれる、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力レーザ光パルスビームにおける出力レーザ光パルスの特定のパラメータに対して付随する厳格な制御をもつ、集積回路のフォトリソグラフィのフォトレジスト露光のような用途に適したＤＵＶ光を生成する高出力高繰り返し率ガス放電エキシマ及びフッ素分子レーザシステムに関する。
（関連出願）
本出願は、２００４年１１月３０日に出願された、ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲ  ＨＩＧＨ  ＰＵＬＳＥ  ＲＥＰＥＴＩＴＩＯＮ  ＲＡＴＥ  ＧＡＳ  ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ  ＬＡＳＥＲ  ＳＹＳＴＥＭという名称の米国特許出願整理番号１１／０００／５７１号、代理人生理番号２００４−００８１−０１に基づく優先権を主張するものであり、本出願の譲受人に譲渡された、２００４年１１月３０日に出願された、ＬＩＮＥ  ＮＡＲＲＯＷＩＮＧ  ＭＯＤＵＬＥという名称の米国特許出願整理番号１１／０００，６８４号、代理人整理番号２００４−００５６−０１に関連し、この開示は引用により本明細書に組み入れられる。本出願は、さらに、本発明の譲り受け人に譲渡された、２００４年１０月１日に出願された、ＲＥＬＡＸ  ＧＡＳ  ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ  ＬＡＳＥＲ  ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ  ＬＩＧＨＴ  ＳＯＵＲＣＥという名称の米国仮特許出願整理番号１０／９５６，７８４号に関し、この開示は引用により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ上のフォトレジストを露光するための半導体の集積回路リソグラフィ工具における例えばウェハのような加工物表面を処理する機器を製造する光源として用いるパルスの出力レーザ光パルスビームをパルスのバーストで生成する高出力高パルス反復率のガス放電レーザシステムにおいては、高い光学的フルエンスは伝播媒体において光学的非一様性を誘起させる。ＬＭＮプリズム、チャンバウィンドウ、及びパージガス（例えば、ヘリウム）において生成される屈折率勾配は、レーザ波面の歪みをもたらし、これはさらに光学スペクトルの広がりをもたらす。レージングチャンバにおけるガスの条件、例えばＦ2の含量は、さらに、例えば、レーザ光のパルスビーム波面を変化させるために、帯域幅を含むレーザ性能に影響を与えることがある。本出願人は、本発明の実施形態の態様により、これらの問題に対する解決法を提案する。
【０００３】
当該技術分野においては、例えば、単一チャンバのレーザ発振器、又は、主発振器の電力増幅器（「ＭＯＰＡ」）構成における、例えば電力増幅器のような増幅器部分にシードビームを供給する発振器部分を有する２つのチャンバをもつレーザシステムの発振器部分において、例えば、部分的に反射性のある出力カプラと、キャビティを形成する十分に反射性のあるミラーとの間のレーザチャンバとして定義されるレーザ共振キャビティ内に、線幅狭小化モジュールを用いることが知られている。線幅狭小化モジュールは、波長の狭帯域の周りで望ましい中央波長を選択するように位置決めされ、そのように適合されており、狭帯域の帯域幅は、さらに、通常、例えば、走査リソグラフィのフォトレジスト露光装置のレンズにおける色収差が重要になるリソグラフィ用途のために、できるだけ狭くなるように慎重に選択されるが、さらに、例えば、フォトリソグラフィの理由のため、例えば、マスク（レチクル）を準備するのに一般に用いられる現代の光学的近接性修正技術を最適化して可能にするために、幾らかの範囲の帯域幅、すなわち、大きすぎもせず、小さすぎもしない範囲内になるように選択される。こうした理由のために、帯域幅の制御は、「超えない」だけのモードにおいてのみ必要とされるだけでなく、すなわち、「超えない」及び「下にならない」指定された帯域幅の値の狭い範囲内で制御が必要とされ、これらの必要条件と併せてパルス間の安定性を含む。
【０００４】
現行の線幅狭小化モジュールは、例えば、リトロー構成におけるエシェル格子のような格子を分散光学的素子として含み、選択されたグレイズ角度は、線幅狭小化モジュールが配置されるレーザ共振器のキャビティに選択された中央波長を戻す。時間の経過とともに、例えば、半導体製造フォトリソグラフィにおいて、この種の光源から得ることが必要とされる非常に高いエネルギのパルスレーザビームを非常に高いパルス繰り返し率で送給することができるＤＵＶ光源として用いられる、高出力ガス放電エキシマ又はフッ素分子レーザシステムに存在するような、高エネルギＤＵＶ光のフルエンスにより、格子の光学的分散表面、又は少なくとも通常はアルミニウムである反射性コーティングが、劣化する。この劣化は、中央波長選択及び／又は線幅狭小化が、要求される仕様内では達成できなくなる点に到達することがある。本出願人は、本発明の実施形態の態様により、この寿命末期問題に対して、格子の使用可能な寿命を延ばすことにより、レーザシステムの寿命にわたり動作の費用を改善することを通して、レーザシステム全体の効率を改善する解決法を提案する。
【０００５】
さらに、多数の要因が、パルスが指定範囲内に正確な帯域幅を含む、出力レーザ光パルスビームを繰り返し生成するガス放電レーザシステムの能力に影響を与えることが理解される。これらは、単一チャンバレーザ、又は、発振チャンバと線幅狭小化のない別の発振チャンバ又は発振器ではない増幅器チャンバ、例えば、前者の場合においては、主発振器電力発振システム（「ＭＯＰＯ」）又は後者の場合においては主発振器電力増幅器システム（「ＭＯＰＡ」）の組み合わせのいずれかに対して、レーザシステム内でレーザ光パルスビームの波面を、例えば、レーザ発振キャビティ内の線幅狭小化モジュールに変更することができる多数の要因を含む。多くの場合、レーザ出力光パルスビームのパルス、ＦＷＨＭ及びＥ９５の帯域幅の各々を別個に変更することが望ましい。帯域幅を修正するための既存の方法は、ＦＷＨＭ及びＥ９５の両方を同じ方法により変更する傾向があり、すなわち、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、両方が減少又は増加し、互いに相対的に一定の比率で残る。本出願人は、本発明の実施形態の態様により、２つの間の相対的に線形で連続的に可変の比率を取得して、上記の２つの間の相対的に一定の差異なしで、選択的に、一方に対して他方を変更する、ＦＷＨＭ及びＥ９５の変更を提案する。
【０００６】
帯域幅の安定性を維持する能力に影響を与えることがあるガス放電レーザシステムの特性は、レーザ光パルスビームの分岐する性質であり、これは、システム、例えば、発振キャビティにおける、時には線幅狭小化パッケージ（「ＬＮＰ」）とも呼ばれる線幅狭小化モジュール（「ＬＮＭ」）を通過し、中央波長及び帯域幅が、パルスの最終的なレーザシステム出力光パルスビームについて求められるか又は部分的に求められる。１つの場合においては、レーザシステムは、共振発振器キャビティをもつ単一チャンバを含むことができ、このキャビティ内には線幅狭小化モジュールを含み、例えば、別の、主発振器電力増幅器（「ＭＯＰＡ」）レーザシステムのような２つのシステムにおいては、ＬＮＭはシステムの主発振器部分のキャビティ内にあるとすることができ、ＭＯを出て行くパルスのレーザ光パルスビームの帯域幅を求め、したがって、部分的に、さらに、全体としてレーザシステムを出て行くパルスの最終的な出力レーザ光パルスビームの帯域幅を求める。本出願人は、本発明の実施形態の態様により、この帯域幅制御及び帯域幅安定性制御において、バーストにわたるパルス毎の改善、及びバースト毎の改善を提案する。
【０００７】
帯域幅の測定値は、種々の目的のためにレーザ制御システムに用いられ、例えば、０．１２ｐｍ、或いは、相対的に狭帯域内の例えば約±０．０５ｐｍＦＷＨＭ、又は、例えばＥ９５として測定された対応する幅のような所定の帯域幅であるレーザ出力光パルスを生成する能力は非常に重要であり、特に、集積回路のフォトリソグラフィの光源として用いられる場合に重要である。ＦＷＨＭ（「半値全幅」）は、ピーク値の幾らかの割合における帯域幅の測定値であり、この場合、ＦＷＨＭについてはピーク値の５０％であるが、例えば２５％（「ＦＷ２５Ｍ」）又は７５％（「ＦＷ７５Ｍ」）のようなピーク値の幾らかの他の割合であることも適当であり、本明細書及び特許請求の範囲におけるＦＷＨＭの使用は、特に指定されない限り、この帯域幅のピーク値の割合を示す方法のすべての形態をカバーすることを意図することが理解される。さらに、Ｅ９５は、例えば、Ｅ９５については９５％のような、スペクトルの中央波長のいずれかの側のスペクトル内に含まれるスペクトル強度の整数の幾らかの割合が含まれる幅における帯域幅の測定値であることが理解される。このことは、例えば、２５％（「Ｅ２５」）又は７５％（「Ｅ７５」）のような幾らかの他の割合であっても適当であり、本明細書及び特許請求の範囲におけるＥ９５の使用は、特に明らかに示されない限り、ＦＷＨＭの方法とは対照的な、この帯域幅を示す方法のすべての形態をカバーすることを意図することが理解される。
【０００８】
過去には、１９９２年３月１０日にＳａｎｄｓｔｒｏｍに付与され、本明細書の譲受人に譲渡されたＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＮＡＲＲＯＷＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥという名称の米国特許番号第５，０９５，４９２号に説明されるように、格子をカテナリのようなものに引くことが知られており、この開示は本明細書において引用により組み入れられる。さらに、当該技術分野においては、２００１年４月３日にＥｒｉｅ他に付与され、本明細書の譲受人に譲渡されたＳＭＡＲＴ  ＬＡＳＥＲ  ＷＩＴＨ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＢＥＡＭ  ＱＵＡＬＩＴＹ  ＣＯＮＴＲＯＬという名称の米国特許番号第６，２１２，２１７号において、一例として説明されるように、別の形態で帯域幅制御デバイスを使用することが知られており、この開示は本明細書において引用により組み入れられる。本出願人は、本発明の実施形態の態様により、これらの帯域幅制御デバイスの態様を用いて、改善された波面制御を提案する。
【０００９】
２００４年６月６日にＺｉｍｍｅｒｍａｎに付与され、その開示が本明細書に組み入れられる、ＬＩＮＥ−ＮＡＲＲＯＷＩＮＧ  ＯＰＴＩＣＳ  ＭＯＤＵＬＥ  ＨＡＶＩＮＧ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥという名称の米国特許番号第６，７６０，３５８号は、以下のように開示する。
抑制ヒステリシスをもつレーザ共振器内に取り付けられた光学部品の配向を調節するための装置は、電気機械デバイスと、駆動素子と、取り付けられた光学部品に結合されたメカノオプチカルデバイスとを含む。駆動素子は、メカノオプチカルデバイスの配向、したがって、光学部品の配向を、レーザ共振器内の既知の配向に調節するようにメカノオプチカルデバイスに接触し、これに力を適用するように構成される。光学部品は、マウントにより光学部品に適用された応力が均質であり、実質的に、熱的に独立するように取り付けられる。
【発明の開示】
【００１０】
出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザのための線幅狭小化装置及び方法が開示され、線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方法により、分散表面の曲率を変化させるように作動する第１の分散光学部品曲げ機構と、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第２の方法により、分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構と、を含むことができる。第１の方法は帯域幅の第１の測定値を変更し、第２の方法は帯域幅の第２の測定値を変更して、第１の測定値と第２の測定値の比率が実質的に変化するようにすることができる。第１の測定値はスペクトルピーク値の選択された割合におけるスペクトル幅であり（ＦＷＸ％Ｍ）、第２の測定値はスペクトル強度の幾つかの選択された割合が含まれる幅（ＥＸ％）とすることができる。第１の方法は分散表面の円筒形曲率を変化させ、第２の方法は分散表面のカテナリ曲率を変化させることができる。第１の曲げ機構及び第２の曲げ機構の少なくとも一方は、パルスバーストにおける少なくとも１つの他のパルスにおけるビームパラメータを検出するビームパラメータ検出器からのフィードバックに基づいて、バースト中に、波面コントローラにより制御され、コントローラは、バーストにおける少なくとも１つの他のパルスの検出されたビームパラメータを用いるアルゴリズムに基づいて、フィードバックを与えることができる。線幅狭小化モジュールは、線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第１の分散光学部品曲げ機構と、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向に対して一般に直角である第２の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構と、を含むことができる。第１の方向における曲率の変化は帯域幅の第１の測定値を変更し、第２の方向における曲率の変化は帯域幅の第２の測定値を変更して、第１の測定値と第２の測定値の比率が実質的に変化するようにすることができる。第１の方向における曲率の変化は第１の方向における円筒形曲率を変化させ、第２の方向における曲率の変化は第２の方向における円筒形の曲率を変化させることができ、又は、第１の方向における円筒形曲率及びカテナリ曲率の一方を変化させ、第２の方向における円筒形曲率及びカテナリ曲率の他方を変化させることができる。
【００１１】
出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザは、第２の屈折率と、第１の屈折率の温度勾配とは反対の第２の屈折率の温度勾配とを有し、ビーム経路に置かれ、隣接する光学素子と本質的に同じ周囲環境を受ける第２の材料を含むビーム経路挿入体を含むことができる。ビーム経路挿入体は薄板を含むことができる。第１の材料はＭgＦ2を含み、第２の材料は溶融石英のようなアモルファス形態のシリコンを含むことができる。光学素子は、プリズム、ウィンドウ、及び分散光学素子を含む群から選択することができる。ビーム経路挿入体は、入射表面と伝送表面とを有し、入射表面及び伝送表面の少なくとも一方が反射防止コーティングにより被覆されて、ビーム経路挿入体を通るフレネル損失を最小にすることができる。ビーム経路挿入体の厚さは、最高フルエンスが通る隣接する光学素子の厚さ、及び、第１の材料と第２の材料の体積吸収係数の比率に基づいて選択することができる。線幅狭小化モジュールは、線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第１の分散光学部品曲げ機構と、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向に対して一般に平行である第２の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構と、を含むことができる。
【００１２】
出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成するレーザシステムは、共振レージングキャビティと、共振レージングキャビティ内の線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、レーザ光パルスビームを光学的にねじって、ねじられた波面を分散中央波長選択光学部品に提示する、レージングキャビティにおける光学ビームねじり素子と、を含むことができる。光学ビームねじり素子は、入れ子式構成で第１の円筒形レンズと第２の円筒形レンズとを含むことができる。第１の円筒形レンズ及び第２の円筒形レンズの少なくとも一方は、第１の円筒形レンズ及び第２の円筒形レンズの少なくとも一方の横方向中心軸の周りで回転可能であるとすることができる。第１の円筒形レンズは第１の円筒形レンズの横方向中心軸の周りで回転可能であり、第２の円筒形レンズは第２の円筒形レンズの横方向中心軸の周りで回転可能であるとすることができる。出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザのための線幅狭小化モジュールは、線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、分散表面の曲率を変化させるように作動する分散光学部品曲げ機構と、第１の中央波長に中心がある第１のスペクトルと、第１の中央波長から分離された第２中央波長に中心がある第２のスペクトルとを生成することによりレーザ光パルスビームの有効スペクトルを変更するように作動する光学的帯域幅選択素子と、を含むことができ、第１の中央波長と第２の中央波長とは、第１のスペクトルと第２のスペクトルとが実質的に重なるのに十分に小さい選択された間隔だけ分離されている。光学的帯域幅選択素子は、バーストにおける幾つかのパルスの第１の中央波長と、バーストにおける他のパルスの第２の中央波長とを選択して、２つの選択された重なる中央波長スペクトルを含むバーストの有効統合スペクトルを提供する、例えば調整ミラー又は調整プリズムのようなディザ処理された調整機構を含むことができ、又は、分散波長選択光学部品上のレーザ光パルスビームの第１の部分の第１の入射角と、分散波長選択光学部品上の、第１の部分から空間的に分離した、レーザ光パルスビームの第２の部分の第２の入射角とを定義する可変屈折光学素子を含むことができる。可変屈折光学素子は、レーザ光パルスビームの断面の中心軸に対して一般に平行な縦方向の円筒形中心軸を有し、レーザ光パルスビームの第１の部分の経路に可変に挿入可能な円筒形レンズを含むことができる。曲げ機構は主として帯域幅の第１の測定値を変更し、光学帯域幅選択素子は主として帯域幅の第２の測定値を変更する。第１の測定値はＥＸ％であり、第２の測定値はＦＷＸ％Ｍであるとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
例えば、ＦＷＨＭ及びＥ９５の一方又は両方のレーザ帯域幅の能動制御に対する必要性が、レーザシステムの本出願人の譲受人の顧客、及びこうした製品のエンドユーザの多くにより要求されている。本出願人は、本発明の実施形態の態様により、より良好な帯域幅制御のための方法、及び、さらにＦＷＨＭ及びＥ９５の両方を独立して制御するための方法を、例えば、両方のパラメータを調節して、一定の値の範囲内に維持することができるように２つの独立した調節を用いることによって提案する。図１Ａ及び図１Ｂに示される帯域幅を変更するための既存の方法の１つは、例えば、本出願人の譲受人の７ＸＸＸ及びＸＬＡ−ＸＸＸシリーズの製品において、例えば、レーザの線幅狭小化モジュール（「ＬＮＭ」）で現在実施されるような、例えば、帯域幅制御デバイス（「ＢＣＤ」）を使用する。ＢＣＤは、分散中央波長選択光学素子の円筒形曲率に影響を与え、これはさらに、上述のレーザ製品における線幅狭小化モジュールに用いられるような、例えば、リトロー構成における格子、例えば、エシェル格子に幾らかの幅のＦＷＨＭ及びＥ９５の帯域幅を生成する。例えば、格子の円筒形曲率のような格子の分散表面における変化は、レーザの帯域幅のＦＷＨＭ及びＥ９５の両方に影響を与える。この影響の例が図１Ａ及び図１Ｂに示されており、ここでは、生の値（測定された幅を示すフォトダイオードアレイ外の信号）及びたたみこまれていない値（計量器の寄与、例えばエタロンを信号から除去するように処理される）が、ＢＣＤ分散表面の種々の円筒形曲率のＦＷＨＭ及びＥ９５について示され、これは当該技術分野に知られるＢＣＤ張力／圧縮力適用デバイスの湾曲により示される。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂからわかるように、ＦＷＦＭ及びＥ９５の帯域幅は両方とも、ＢＣＤが調節されると、同じ方向及びほぼ同じ様式で変化して、一方に対する他方の比率が相対的に一定のまま残り、一方を変化させることは、他方をほぼ同じ方法で、ほぼ同じ程度だけ変化させる。本発明の実施形態の態様によれば、本出願人は、例えば、格子に付与される別の波面の曲率、さらに、例えば、円筒形の曲率、を加えて、異なるＦＷＨＭ及びＥ９５の変動を生成することにより、異なる波面形状を使用することを提案する。
【００１５】
異なる波面形状、したがって、異なるＦＷＨＭ及びＥ９５変動を付与するための１つの方法は、格子をその中央で「引く」又は「押す」ことである。この動作は、本出願人が、既知の現在使用されているＢＣＤとは異なるＦＷＨＭ及びＥ９５の影響を生成するようにシミュレーションしたカテナリ状の波面曲率を付与する。過去には、１９９２年３月１０日にＳａｍｄｓｔｒｏｍに付与され、本発明の同一譲受人に譲渡されるＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＮＡＲＲＯＷＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥという名称の米国特許番号第５，０９５，４９２号に説明され、その開示が本明細書に引用により組み入れられる、格子をカテナリ形状のようなものに引くことが知られていた。この形態の帯域幅制御デバイスは、この特許から取られ、図２に示される。上述の曲げられた格子形状の正規化された方程式は、ｙ（ｘ）＝３／２（ｘ／Ｌ）2−１／２（ｘ／Ｌ）3であり、ここでｘは中央からの距離であり、２Ｌは格子の長さであり、ｙは表面の正規化された偏位（端部においてｙ＝１、中央においてｙ＝０）である。しかし、これは、双曲線余弦（ｘ）関数である真のカテナリを形成しない。しかし、本明細書に用いられるカテナリは、別の方法により明らかに示されない限り、真のカテナリ双曲線余弦（ｘ）関数、及び、本明細書に説明されるように、カテナリ状曲率を格子に付与するように帯域制御装置を使用して生成されたカテナリ状関数の両方をカバーするのに十分なだけ広いものを意味する。
【００１６】
図２に部分的に概略的に示されるように、格子２２は、線幅狭小化モジュールに収容することができ、例えば、帯域幅センサ１２及びサーボモータ１４の制御下で、格子２２の分散表面２４上に衝突するレーザ光パルスビームの波面に対処するために、例えば、格子２２の縦方向軸における格子２２の形状を変化させることにより、帯域幅の変更に対して能動的に制御することができる。格子アセンブリは、さらに、ボールマウント２５を含むことができ、これは、格子２２をベースプレート２６と接続するように、３つが三角形に配置されるものであってもよいし、又は、４つが格子２２の細長い長方形形状の本体の角に一般的に配置されるものであってもよい。格子２２には、分散表面２４の反対側の、その裏面に、取り付けプレート３０を取り付けることができ、この取り付けプレート３０は、一対のばね２８により、力プレート３４に取り付けることができる。取り付けプレートは、力適用プレート３０と一体的なスリーブ３８にねじ込むことができる力適用ねじ３２により引いて（押して）、格子２２の分散表面２４の曲率を変更することができる。ねじ込まれたねじ３２は、モータ１４により能動的に回転されて、格子２２の分散表面２４の形状を能動的に変更することができる。
【００１７】
本出願人は、この形態の帯域幅制御デバイスを、図３に示される、２００１年４月３日にＥｒｉｅ他に付与されたＳＭＡＲＴ  ＬＡＳＥＲ  ＷＩＴＨ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＢＥＡＭ  ＱＵＡＬＩＴＹ  ＣＯＮＴＲＯＬという名称の米国特許番号第６，２１２，２１７号に関して上述された当該技術分野で既知の別の形態の帯域幅制御デバイスと組み合わせることを提案する。この種の帯域幅制御デバイス６６の形態は、現在、本出願人の譲受人、例えば、７ＸＸＸ及びＸＬＡ−ＸＸＸシリーズのレーザシステムにおいて使用されている。この種の帯域幅制御デバイス６６は、例えば、接着剤により端部プレート４０に取り付けることができる分散表面２４をもつ格子２２を含むことができる。端部プレート４０の各々は、次いで、例えばねじ４３により、力プレート４２に取り付けることができる。格子２２、次いで、その分散表面２４は、例えば、格子２２を壊すことなく、制御された様式により、ばね張力又は圧縮力を端部力プレート４３に可変に適用するように設計された、特別に設計された力適用ユニット３６により、張力又は圧縮力を力適用プレート４２に適用することによって、円筒形の凹状又は凸状の形状に湾曲させることができる。力適用ユニットは、スラスト軸受４６により、ピストン４８に取り付けられる圧縮ばね４４を含むことができる。圧縮ばね４４の端部はヨーク５０内に保持され、ヨーク５０の切り込み部分５１内には、座金５３により、ピストンが力設定ロッド５４にねじ係合される。力ロッドは線形軸受け５２によりヨーク５０の切り込み部分５１のそれぞれの端部を通る。力ロッド５４は、ヨーク５０の第２の切り込み部分５５の一端に移動制限ピストン５６を有し、他端には、ロックナット５９及びソケットネット６０により、１つの力適用プレートが取り付けられている。ヨーク５０の他端は、半径方向軸受６８におけるヨークの突出部を通るピボットピン６９により他方の力適用プレート４２に取り付けられる。さらに図に示されるように、格子のためのベースプレート５８は、低い（本質的にゼロの）熱膨張係数を有し、その点で格子自体と同様であるインバーのような好適な材料で製造することができる。格子は、例えば、非常に低い熱膨張係数の材料、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇにより製造されるＵＬＥで製造することができる。一般的に言えば、例えば、ＵＬＥのような材料を選択し、こうしたものを撓み取り付けなどの技術として使用することによって、格子上の熱応力及び機械的応力により引き起こされる望ましくない影響を最小にするための注意が必要である。
【００１８】
作動中、本発明の実施形態の態様によれば、格子２２は、２つの異なる方法により同時に曲率を変化させることができ、例えば、図３に例示的に示される種類の帯域幅制御装置の使用して、例えば、力設定ロッド５４が、例えばピストン４８を中央点から離れるように移動させるときに、円筒形の方法により格子２２の分散表面２４を曲げて、例えば、図３に示される右側のばね４４がヨーク５０を、図３に示される左側に引き、左側のばね４４がヨークを図３に示される左側に押して、端部プレート４３及び取り付けられたプレート４０を互いに離れるように押し、結果として凹状の円筒形曲率が格子２２の分散表面２４に付与され、反対方向におけるシャフト５４の回転について逆もまた同様であり、分散表面２４の凹状の円筒形曲率を減少させて、最終的に、凸状の曲率を分散表面に付与することができる。
【００１９】
同時に、曲率の第２の形態、例えば、上述のカテナリ状曲率を、例えば、図３に例示的に示されるヨーク５０に対して直角の第２のヨーク（図示せず）を、図２に示される取り付けプレート３０に取って代わるように取り付けることにより、格子２２の分散表面２４に付与することができる。このことは、例えば、図２に示される力及び結果としてもたらされるカテナリ状曲率を付与するために格子２２の側部２３に取り付けられたＵ字形状のヨーク（図示せず）により行うことができる。
【００２０】
図４は、分散表面２４に付与される結果としてもたらされる組み合わされた曲率、例えば、カテナリ曲率１００及び円筒形曲率１０１が１．３*円筒形・カテナリ曲線１０２に組み合わされたものを示す。この方法により、２つの別個の帯域幅の表示、例えば、ＦＷＨＭ及びＥ９５を、格子２２の分散表面２４に付与される曲率の区別できる別個の種類により別個に変更することができる。本発明の実施形態の態様によれば、曲率は、反対の符号を有し、この場合、正味形状は、円筒形とカテナリ状の２つの曲線の差異により求められる。正味波面は、図４に示される端部において減衰する。
【００２１】
本発明の実施形態の態様によれば、正味波面の平坦さ及びマグニチュードは、例えば、２つの直角のＢＣＤ動作の調整された適用によりダイアル調整することができる。図３に示される帯域幅制御デバイスからの「垂直」円筒形ＢＣＤ動作は、手が付けられないまま残り、システム曲率を修正する。
【００２２】
本発明の実施形態の別の態様によれば、カテナリ状の第２の曲率モードは、例えば、図３に示す、格子２２の縦方向及び横方向スパンの本質的に中心とヨーク５０との間に直角ばね機構（図示せず）を加えることにより、格子２２の分散表面上、及び、図３に示すように、ＢＣＤに対して直角に格子２２を押し引きする格子２２の裏側に付与することができる。こうした実施形態においては、直角搭載を採用するために、ロッド５４の剛性を高めなければならない。
【００２３】
本発明の実施形態の別の態様によれば、図３に示される標準的なＢＣＤアセンブリを使用することに加えて、レーザ光パルスビームの波面との格子２２の分散表面２４の相互作用に変化を及ぼすための第２の方法は、例えば、上部に取り付けられた又は垂直方向ＢＣＤアセンブリ（図示せず）を使用することとすることができる。この種のＢＣＤアセンブリ（図示せず）は、例えば、格子２２の分散表面２４に対して異なる配向、例えば格子２２の上部、すなわち図３に示されるように、格子本体２２の裏側ではなく、側部表面２３の１つに対して平行な平面に取り付けることができること以外には、この標準的なＢＣＤアセンブリと同じであるか又は同様とすることができる。この構成及び配向は、格子２２の分散表面２４にわたる溝の配向の方向に対応して、水平方向ではなく、図３に示されるように、垂直方向において円筒形曲率を付与することができる。格子上の垂直方向における円筒形曲率は、例えば、分散方向におけるＳ字形状の波面を生成するのに使用することができる。本発明の実施形態の態様によれば、本出願人は、Ｓ字形状の波面は、さらに、単純に、既存のＢＣＤ設定を所定の値に設定することに対して、異なるＦＷＨＭ及びＥ９５ＢＷの変化を有することを期待する（すなわち、設定ロッド５４における湾曲数）。
【００２４】
上述の方法のいずれか又はこれらの組み合わせを用いて、現在使用されている標準的なＢＣＤの調節とは異なる方法により、レーザシステムのＦＷＨＭ及びＥ９５に影響を与えることができる。この付加的なアクチュエータが利用可能になると、調整されたアクチュエータの調節を用いて、レーザのＦＷＨＭ及びＥ９５ＢＷを独立して制御することができる。
【００２５】
本発明の実施形態の態様によれば、レーザのＢＷ（ＦＷＨＭ及びＥ９５）を光学的に制御するための幾つかの方法が提案される。本出願人は、すべてのこうした方法を、例えば、単独で又は互いに組み合わせて及び／又は標準的なＢＣＤと共にＦＷＨＭ及びＥ９５の独立した制御のために用いることを提案する。これらの方法は、
１．例えば、２つの重なるピークをもつバースト幅有効スペクトルを取得するための高周波数ライン・中央ディザ
２．上部に取り付けられるＢＣＤ
３．中央引き水平方向ＢＣＤ
４．重なるピークを取得するための挿入可能な円筒形レンズ（又は他のＲＥＬＡＸ光学的方法のいずれか）
を含む。
【００２６】
項目２及び項目３は、上述のように、標準的なＢＣＤにより生成される円筒形曲率とは異なる格子の分散表面２４上の波面曲率を生成するための方法である。上部に取り付けられるＢＣＤは、分散方向にＳ字形状の波面を生成し、中央引き水平方向ＢＣＤは分散方向にカテナリ状の波面を生成する。これらの波面は、標準的なＢＣＤと共に組み合わせて用いられたときに十分に異なる場合には、ＦＷＨＭ及びＥ９５の独立した制御を提供できるため、有益であると考えられる。
【００２７】
第４の方法、挿入可能な円筒形レンズによるレーザスペクトルに対する影響は、ＮＬ−７０００に対するＲｉｃｋのＥ９５監視作業中に取られる典型的なスペクトルを取り、これを種々の量だけシフトさせることによりシミュレーションされた。この方法により生成されるスペクトルを、グラフに示した。
【００２８】
０．３ｐｍのシフトは、０．３ｐｍＦＷＨＭのスペクトルについて現れ始める（たたみこまれていない）。第１の検査により、本発明の実施形態の態様による挿入可能な円筒形レンズの概念は、本出願人にとって、標準的なＢＣＤ曲線とは異なる方法においてＦＷＨＭ値及びＥ９５値に影響を与えるのに有効であるように見える。このＮＬ−７０００に対する計算されたＦＥＨＭ及びＥ９５の変更とスペクトルシフトが図７に示される。
【００２９】
同様のレーザ構成においては、Ｅ９５／ＦＷＨＭの比率は、分離が０ｐｍから０．３ｐｍに変化したときに約２倍だけ変化する。この場合においては、Ｅ９５／ＦＷＨＭの比率は、ＢＣＤ値が約９回点までの幅広い範囲をカバーするため、相対的に安定したまま残り、これは本出願人の譲受人のレーザシステムにおいて現在用いられるＢＣＤでは帯域幅制御の最適な量に近い。９より大きい湾曲は、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、比率は大幅に変化し始める。相対的に一定の比率の領域においては、本発明の実施形態の態様によれば、本出願人は、例えば、ＢＣＤを用いて所望のＥ９５に調整し、次いで、例えば挿入可能な円筒形レンズにより所望のＦＷＨＭを調節することを提案する。本発明の実施形態の態様によれば、各々の正確な値にヒットするように反復法を使用してもよいし、又は、例えば、位置決めと指示のためのビーム送出ユニット（「ＢＤＵ」）ミラーに使用されるものと同様な直交化アルゴリズムを用いてもよい。
【００３０】
ここで図６を参照すると、本発明の実施形態の態様による線幅狭小化モジュール１０が示されており、線幅狭小化モジュールのハウジング６２のプリズムアセンブリ６４と、格子アセンブリ６６とを含むことができる。ハウジング６２は、正面プレート７０を有することができ、これを通してＬＭＮ１０が振動隔離ベロー７２によりレーザチャンバ（図示せず）と接続する。プリズムアセンブリ６４は、例えば、レーザ倍率係数を各々が有して合計６０Ｘになる、例えば、第１のプリズム８２と、第２のプリズム８４と、第３のプリズム８６と、第４のプリズム８８とを含む、例えば６０Ｘ倍率プリズムビーム拡張器を含むことができる。この６０Ｘ倍率ビーム拡張器６４は、例えば、長さ、溝の数、したがって溝のピッチ、溝の角度、及び溝のブレーズ角などについて本質的に同一の第１の格子部分と第２の格子部分とを含むことができ、又は、１つの一体的な細長い格子９０を含むことができる。
【００３１】
格子９０は、単一のモノリシック構成で、上述のように変形させるか、又は、適用可能な場合には、別個の部分９２、９４の各々を別個に変形させて、上述のように一体部品として変形される単一のモノリシック格子９０と同じ効果を与えるようにすることができる。
【００３２】
さらに、ＬＭＮ１０には、本発明の実施形態の態様により、上で引用された同時係属中の特許出願連続番号第１０／９５６，７８４号において説明される可変屈折光学素子９６を加えることができる。ＲＷＬＡＸ分割スペクトルを生成するための挿入可能な円筒形レンズ９６の概念を代わりに用いて、２つのピーク間の分離が小さい値、例えば、単一スペクトルの幅より小さく設定されているときに本発明の実施形態の態様によるレーザスペクトルのＦＷＨＭ及びＥ９５の値に変化を及ぼして、２つのピークが重なるようにすることができる。本発明の実施形態の別の態様による挿入可能な円筒形レンズ９６を標準的なＢＣＤと組み合わせて用いて、独立してＦＷＨＭの帯域幅値及びＥ９５の帯域幅値の両方を調節することができる。図７には、ＦＷＨＭ及びＥ９５に対する計算された影響と、円筒形レンズ９６及び例えば図９に示される重なるピークにより引き起こされたピークシフトが示される。さらに、図７には、計算されたＦＷＨＭ及びＥ９５の比率が示される。
【００３３】
Ｅ９５／ＦＷＨＭ比率及び絶対値とＢＣＤ設定の同様な曲線が図８に示される。図７及び図８のデータは、異なるレーザの種類から取られて、帯域幅値は異なるが、データは、上述の変化の傾向を示し、異なる形態の帯域幅の部類、例えばＦＷＨＭ及びＥ９５に影響を与える。
【００３４】
本出願人は、ＬＮＭ内の特定の問題、例えば、より大きい格子の使用、及び、例えば、現行のＢＣＤ設計を大型にして、大きい格子で用いられるようにすることに関して考慮した。本発明の実施形態の態様によれば、本出願人は、２つの平行なＢＣＤを用いることを提案する。問題の幾つかは、ａ）部品上の負荷を増加させること、及び、ｂ）ＢＣＤを格子ブランクに中央寄せする精度、である。２つの平行なＢＣＤの使用は、ａ）個々の部品に対する力を減少させるが、より重要なことには、ｂ）格子におけるねじれを除去して（又は加えて）帯域幅を微調整することを可能にする。ここで図５を参照すると、本発明の実施形態が示されており、ここでは、２つの帯域幅制御デバイスの力適用ユニット３６及び３６’を、格子２２の縦方向軸に沿って平行に格子に適用できるが、その方向は、図に示されるように、格子の縦方向中心軸から垂直方向に離間されている。この方法により、張力及び圧縮力の組み合わせを格子に適用して、格子分散面２３を、例えばＳ字曲線などの種々の形状に変形させることができる。図６Ａないし図６Ｄは、格子の分散面２４上の平坦な状態からの異なる変位マグニチュード領域を示し、図６Ａは、１．１４ｅ-5〜９．２８６ｅ-6の領域１１０と、９．２８６ｅ-6〜７．４２９ｅ-6の領域１１２と、７．４２９ｅ-6〜５．５７１ｅ-6の領域１１４と、５．５７１-6〜３．７１４ｅ-6の領域１１６と、３．７１４ｅ-6〜１．８５７ｅ-6の領域１１８と、１．８５７ｅ-6〜０．００の領域１２０とであり、図示されるように格子２２の側部２３を横切って延びるか又は部分的に横切り、図６Ｂは、−７．５４６ｅ-6〜−１．２００ｅ-6の領域１２８と、−１．２００ｅ-6〜−１．１００ｅ-6の領域１３０と、−１．０００ｅ-6〜−８．０００ｅ-7の領域１３２と、−８．０００-7〜−６．０００ｅ-7の領域１３４と、−６．０００ｅ-7〜−４．０００ｅ-7の領域１３６と、−４．０００ｅ-7〜−２．０００ｅ-7の領域１３８と、−２．０００ｅ-7〜−２．８４２ｅ-14の領域１４０と、−２．０００ｅ-14〜−２．０００ｅ-7の領域１４２とであり、図６Ｃは、１．００ｅ-5〜３．０４３ｅ-6の領域１５０と、３．０４３ｅ-6〜７．０８６ｅ-6の領域１５２と、７．０８６ｅ-6〜５．１２９ｅ-6の領域１５４と、５．１２９-6〜３．１７１ｅ-6の領域１５６と、３．１７１ｅ-6〜１．２１４ｅ-6の領域１５８と、１．２１４ｅ-6〜−７．４２９の領域１６０とであり、図６Ｄは、３．１４３ｅ-6〜２．２８６ｅ-6の領域１７０と、２．２８６ｅ-6〜１．４２９ｅ-6の領域１７２と、１．４２９ｅ-6〜５．７１４ｅ-6の領域１７４と、５．７１４-7〜−２．０５７ｅ-7の領域１７６と、−２．０５７ｅ-7〜−１．１４３ｅ-6の領域１７８と、−１．１４３ｅ-6〜−２．０００ｅ-6の領域１８０と、−２．０００ｅ-6〜５．０３４ｅ-6の領域１８２とである。
【００３５】
大きい格子２２、例えば６０×６０×３６０ｍｍの格子２２の使用は、２つの平行なＢＣＤ機構３６、３５’を、例えば、格子２２の分散面２４から離れるように格子２２の側部に配置するための空間を可能にする。次いで、ＢＣＤ３６、３６’は、格子２２上にモーメントを生成して、曲げることができる。２つの平行なＢＣＤの間の相対力を変化させることにより、格子２２の分散面２４に対して平行な平面にモーメントを生成して、格子２２に光学的ねじれを誘起させることができ、又は、同じ格子２２において固有の光学的ねじれを修正することができ、いずれの場合においても、必要に応じて、格子２２の分散面２４から戻ってくるレーザ光パルスビームの帯域幅に対する悪影響を最小にするように作用する。光学的ねじれは、性能を求めるときに、格子２２の重要な数値となり得る。ねじれの制御は、厳格な帯域幅制御においてより重要になる。
【００３６】
各々のＢＣＤにより働かせられる力を変化させることにより、格子面に対して垂直な軸の周りの曲げを誘起させることができ、これが「光学的ねじれ」をもたらす。このことは、格子２２のあらゆる固有の又は誘起されたねじれを最小にするのに用いることができる。次の画像は、（各々の側部に）５ニュートンの力が上部ＢＣＤ３６’の膨張により印加された場合を示し、及び、同様の３ニュートンの力が、さらに底部ＢＣＤ３６の膨張により印加された場合を示す、大きい格子面の変形を示す。４つの画像は、Ｘ軸方向（図６Ｄ）、Ｙ軸方向（図６Ｂ）、及びＺ軸方向（図６Ｃ）の変形と、合計の変形のマグニチュード（図６Ａ）を示す。ＢＣＤの分離は５０ｍｍである。
【００３７】
例えば、本発明の実施形態の態様によれば、一般に、両方のＢＣＤ３６を等しい数の湾曲だけ同じ方向に移動させ、次いで、例えば反対方向において、例えば帯域幅を測定基準として、一方に対して他方を微調整することができる。
【００３８】
本発明の実施形態の態様によれば、本出願人は、例えば、線幅狭小化モジュール１０における光学的素子及びその中のパージガスにより、波面の歪みを受動（フィードバックのない）減少させて、部分的に、熱により誘起された光学的非一様性を補償するための方法を提案する。本明細書において説明される格子２２の曲率調節を含む波面誤差のためのＬＮＭ１０における調節は、歪み波面形状を調節するように働いて、ビームの発散内の波長スパン（帯域幅）を最小にする。ビーム伝播媒体による（ＣaＦ2プリズム或いはチャンバウィンドウ、又はパージガスによる）光学エネルギの吸収は、こうした波面の歪みに寄与する屈折率勾配の発展をもたらすことになる。ＣaＦ2は、負のｄｎ／ｄＴを有し、例えば、アモルファス形態のシリコン、例えば溶融石英のような、要求されるフルエンスにおけるＤＵＶ光の伝送に適した他の材料は正の勾配を有する。溶融石英は、マグニチュードがさらに約１０倍だけ高い勾配を有する。本出願人は、ＣａＦ２部分が放散された光学出力からの熱負荷により潜在的に影響を受け、薄い溶融石英のビーム経路挿入光学プレートをこれらの部分の近くのビーム経路に加え、例えば、主光学部品を通る波面上の熱効果のような残留効果を減少させるようにする光学的構成を使用することを提案する。結果として、線幅狭小化モジュール１０のレーザ光学スペクトルの線幅狭小化出力の変動及び歪みが減少する。
【００３９】
フレネル損失を最小にするために、付加的なビーム経路挿入光学プレートの表面を反射防止コーティングで被覆することができる。ビーム挿入光学プレートの厚さは、各々の適用例に特有であるように調節することができ、実験的に求めることができ、歪みが修正されることになっている隣接する主要な光学素子、例えば、ＣａＦ2プリズムの厚さのおおよそ１／１０であるべきであり、これは各々に対して最も高いフルエンス×体積吸収係数比を示す。
【００４０】
ここで図１０を参照すると、本発明の実施形態の態様によるレーザシステム２００の平面部分概略図が示され、共振キャビティの一部を形成するチャンバ２１０を含むことができ、レーザビーム２１２とレーザビーム２１４とが出力カプラ２１６と線幅狭小化モジュール２２０との間で共振する。線幅狭小化モジュール２２０内で、ビーム拡張プリズム２２２と、挿入可能円筒形レンズ２２４と、格子２２６とが、正確な位置ではなく、縮尺通りでもなく、概略的に示される。格子２２６は、格子曲げ機２３０と格子曲げ機２３２とを有することができる。レーザ出力光ビーム２２４は、ビームスプリッタ２４０を通って、分離したビームサンプル２４２を形成し、これは、他の計測機器の中でも、中央波長及び帯域幅を測定することができる波長計２５０に向けられることができ、又は、測定或いは推測することができる信号は波長計２５０により生成することができ、例えば、信号ライン２５２上でコントローラ２７２に信号を生成することができる。レーザ出力光パルスビームは、さらに、例えば、波面検出器、電力計、形状検出器などの別のビームパラメータ検出器２６０を通ることができ、ここから信号ライン２６２上でコントローラ２７０に信号を出力することができる。コントローラは、例えば、信号ライン２７２上で、例えば、帯域幅制御信号のような制御信号を出力して、例えば円筒形レンズ２２４のような可変屈折光学素子の挿入又は撤退を制御することができ、又は、制御信号ライン２７４及び制御信号ライン２７６上で、それぞれの格子曲げ素子２３２、２３０に制御信号を出力することができる。線幅狭小化モジュールは、さらに、本発明の実施形態の態様に関して上述されたように、ビーム経路挿入プレート２８０を、例えばプリズム２２に隣接して有することができ、及び／又は、ビーム挿入プレート２８２を、例えば円筒形レンズ２２４に隣接して有することができる。
【００４１】
本出願人は、例えば、線幅狭小化レーザの共振器の内側に適用して、出力光のスペクトル形状を変更することができる、波面形状を変更するための別の方法を提案する。この方法は、例えば、同じ目的のために提案された他の方法と比較すると、異なる形状の波面変形を可能にする。したがって、これは、例えば、別のスペクトル制御方法と組み合わせて用いられるときに、例えば、異なるスペクトルの測定基準（ＦＷＨＭ及びＥ９５）を独立して又は半独立して制御するのに潜在的に有益である。本発明の実施形態の態様によれば、例えば、２つの円筒形の入れ子式に配置された同様な、等しい、ほぼ等しい出力のレンズ３０２、３０４を含むことができる光学的ツイスタ２００を用いることができ、以下でより詳細に説明されるように、反対の符号の出力を用いることができる。本発明の別の実施形態の態様によれば、別の手法はこうしたレンズは１つだけに対するものとすることができ、ＢＣＤをもつＬＮＭ２２０格子は、第２のレンズと同様な効果を生成するのに用いることができ、ＢＣＤは、例えば、ＬＮＭ２２０がレンズと同じで反対の光学的出力を有するように調整される。例えば、格子２４は、当業者に理解されるように、レンズ２０２の光学的存在に対処するようにチャンバからさらに後方に設置することができる。
【００４２】
第１の実施形態におけるレンズ２０２、２０４は、互いに近接して、レーザキャビティのどこにでも、すなわち、出力カプラと線幅狭小化モジュールの波長選択光学部品、例えば格子との間に配置することができ、本発明の実施形態の態様によれば、レーザチャンバ２１０と線幅狭小化モジュールとの間に配置されることが好ましい。第２の実施形態においては、単一の回転可能に取り付けられたレンズ３０２は、例えばＬＭＮ２２０とチャンバ２１０との間のようなキャビティ内に配置することができる。レンズ３０２は、ビーム方向の周りの回転を可能にする回転段階、すなわち、ビームの高さ及び幅に応じて、一般に、レーザビームパルスの水平方向及び垂直方向の断面の平面に取り付けることができる。他方のレンズ３０４は、一定の位置に取り付けることができるが、回転可能に取り付けられてもよい。ニュートラルな位置においては、レンズの円筒形軸は、最初は垂直方向である。第１の実施形態においては、レンズの反対の出力は、互いに補償し合い、波面の数値及び帯域幅に対する正味効果はゼロである。第２の実施形態においては、格子２の格子曲率２４は、レンズの波面の変形を補償するように選択されるため、レーザは、レンズのない平坦な格子と同じ最初の帯域幅を生成する。波面に影響を与えるためには、回転可能レンズ３０２を回転させて、その円筒形軸が１つの方向又は別の方向における水平方向／垂直方向の元の又はホーム位置にないようにする。波面の変形及びスペクトル形状の変化は、このビーム波面に対するほぼ純粋なねじれの導入によりもたらされる。一方向、正の方向における回転、又は、別の負の方向における回転は、帯域幅ＦＷＨＭを、図１３に示されるように、ほぼ対称的に変化させる。回転可能アクチュエータ（図示せず）は、波面センサ又は帯域幅センサ２５０をもつフィードバック制御システムにより連係されて閉ループシステムを生成して一定の帯域幅を維持し、又は、所望の帯域幅又は波面の変化を生む。レンズ３０２、３０４の両方を反対方向に回転させることにより、同様なねじれが生成される。
【００４３】
図１２は、影付きゾーン３１０ないし３３０が、例えば、２４８ｎｍの波において、対称的に回転されたレンズをもつテレスコープ３００のための波面マップを表わす例示的な波面マップを示す。これらの値はねじれの相対的なマグニチュードの例示的なものに過ぎず、実際には、レンズ、波長などのパラメータに依存する。波長マップは、例えば、本出願人の譲受人、Ｃｙｍｅｒ，Ｉｎｃにより販売される７ＸＸＸシリーズのレーザシステムにおけるほぼビームの方向であり、長軸は一般にＬＮＭにおける水平線に位置合わせされる。波面マップは０．０１〜−０．０１の領域３１０と、０．０１〜−０．０５の領域３１２と、０．０５〜０．１０の領域３１４と、０．１０〜０．２０の領域３１６と、０．２０〜０．３０の領域３１７と、０．３０〜０．３５の領域３１８と、−０．３０〜−０．３５の領域３２０と、−０．２０〜−０．３０の領域３２２と、−０．１０〜−０．２０の領域３２４と、−０．１０〜−０．０５の領域３２６と、−０．０５〜−０．０１の領域３２８とを含む。
【００４４】
レンズ３０２、３０４の一方だけが回転され、他方のレンズ３０２、３０４（又は場合によっては曲げ格子）が孔、例えば、ビームが線幅狭小化モジュール２２に入る際に通る孔に対して同じ配向に留まる場合には、波面の変形は、垂直方向の円筒形部品を有して、ビームの垂直方向の分岐及び形状を変化させることがあり、これは望ましくないとすることができる。この影響は、２つのレンズの設定の場合には避けることができる。図１１及び図１４に示されるように、両方のレンズが同じ角度で反対方向に回転される場合には、垂直方向シリンダ上の２つの回転の正味効果は相殺される。
【００４５】
上記により、当業者であれば、出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザのための線幅狭小化装置２２０及び方法が開示され、線幅狭小化モジュール２２０内に収容される分散中央波長選択光学部品、例えば２２を含み、分散波長選択光学部品２２の分散表面２４上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品２２に作動的に連結され、第１の方法、例えば、格子２４の縦方向の中央部分又はその周りの格子を押す又は引くことによってであるか、又は、格子端部に張力又は圧縮力を適用して格子２２を湾曲させることによって、分散表面２４の曲率を変化させるように作動する第１の分散光学部品曲げ機構と、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第２の方法、上述されたものの中からによって、分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構と、を含むことができる。第１の方法は帯域幅の第１の測定値を変更し、第２の方法は帯域幅の第２の測定値を変更して、第１の測定値と第２の測定値の比率が実質的に変化するようにすることができる。第１の測定値はスペクトルピーク値の選択された割合におけるスペクトル幅であり（ＦＷＸ％Ｍ）、第２の測定値はスペクトル強度の幾つかの選択された割合が含まれる幅（ＥＸ％）とすることができる。一方の方法は分散表面の円筒形曲率を変化させ、他方の方法は分散表面のカテナリ曲率を変化させることができる。第１の曲げ機構及び第２の曲げ機構の少なくとも一方は、パルスバーストにおける少なくとも１つの他のパルスにおけるビームパラメータを検出するビームパラメータ検出器からのフィードバックに基づいて、バースト中に、波面コントローラにより制御され、コントローラは、バーストにおける少なくとも１つの他のパルスの検出されたビームパラメータを用いるアルゴリズムに基づいて、フィードバックを与えることができる。
【００４６】
線幅狭小化モジュール２２０は、線幅狭小化モジュール２２０内に収容される分散中央波長選択光学部品２２を含み、分散波長選択光学部品２２の分散表面２４上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第１の分散光学部品曲げ機構と、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向に対して一般に直角である第２の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構と、を含むことができる。第１の方向における曲率の変化は帯域幅の第１の測定値を変更し、第２の方向における曲率の変化は帯域幅の第２の測定値を変更して、第１の測定値と第２の測定値の比率が実質的に変化するようにすることができる。第１の方向における曲率の変化は第１の方向における円筒形曲率を変化させ、第２の方向における曲率の変化は第２の方向における円筒形の曲率を変化させることができ、又は、第１の方向における円筒形曲率及びカテナリ曲率の一方を変化させ、第２の方向における円筒形曲率及びカテナリ曲率の他方を変化させることができる。出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザ２００は、第２の屈折率と、第１の屈折率の温度勾配とは反対の第２の屈折率の温度勾配とを有し、ビーム経路に置かれ、隣接する光学素子と本質的に同じ周囲環境を受ける第２の材料を含むビーム経路挿入体、例えば２８０又は２８２を含むことができる。ビーム経路挿入体、例えば２８０又は２８２は、薄板を含むことができる。第１の材料はＭgＦ2を含み、第２の材料は溶融石英のようなアモルファス形態のシリコンを含むことができる。光学素子は、プリズム、ウィンドウ、及び分散光学素子を含む群から選択することができる。ビーム経路挿入体は、入射表面と伝送表面とを有し、入射表面及び伝送表面の少なくとも一方が反射防止コーティングにより被覆されて、ビーム経路挿入体を通るフレネル損失を最小にすることができる。ビーム経路挿入体、例えば２８０又は２８２の厚さは、最高フルエンスが通る隣接する光学素子、例えば２２２、２２４の厚さ、及び、第１の材料と第２の材料の体積吸収係数の比率に基づいて選択することができる。
【００４７】
線幅狭小化モジュール２２０は、線幅狭小化モジュール２２０内に収容される分散中央波長選択光学部品２２を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第１の分散光学部品曲げ機構、例えば３６と、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、第１の方向に対して一般に平行である第２の方向において、分散表面の曲率を変化させるように作動する第２の分散光学部品曲げ機構３６と、を含むことができる。出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成するレーザシステム２００は、共振レージングキャビティ２２０、２１０と、共振レージングキャビティ内の線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、レーザ光パルスビームを光学的にねじって、ねじられた波面を分散中央波長選択光学部品に提示する、レージングキャビティにおける光学ビームねじり素子と、を含むことができる。光学ビームねじり素子は、入れ子式構成で第１の円筒形レンズと第２の円筒形レンズとを含むことができる。第１の円筒形レンズ及び第２の円筒形レンズの少なくとも一方は、第１の円筒形レンズ及び第２の円筒形レンズの少なくとも一方の横方向中心軸の周りで回転可能であるとすることができる。第１の円筒形レンズは第１の円筒形レンズの横方向中心軸の周りで回転可能であり、第２の円筒形レンズは第２の円筒形レンズの横方向中心軸の周りで回転可能であるとすることができる。出力レーザ光パルスビームのパルスをパルスバーストで生成する、狭帯域ＤＵＶ高出力高繰り返し率ガス放電レーザのための線幅狭小化モジュールは、線幅狭小化モジュール内に収容される分散中央波長選択光学部品を含み、分散波長選択光学部品の分散表面上にそれぞれのパルスを含むレーザ光パルスビームの入射角により少なくとも一部が求められる各々のパルスに対する少なくとも１つの中央波長を選択し、分散中央波長選択光学部品に作動的に連結され、分散表面の曲率を変化させるように作動する分散光学部品曲げ機構と、第１の中央波長に中心がある第１のスペクトルと、第１の中央波長から分離された第２の中央波長に中心がある第２のスペクトルとを生成することによりレーザ光パルスビームの有効スペクトルを変更するように作動する光学的帯域幅選択素子と、を含むことができ、第１の中央波長と第２の中央波長とは、第１のスペクトルと第２のスペクトルとが実質的に重なるのに十分に小さい選択された間隔だけ分離されている。光学的帯域幅選択素子は、バーストにおける幾つかのパルスの第１の中央波長と、バーストにおける他のパルスの第２の中央波長とを選択して、２つの選択された重なる中央波長スペクトルを含むバーストの有効統合スペクトルを提供するディザ処理された調整ミラーを含むことができ、又は、分散波長選択光学部品上のレーザ光パルスビームの第１の部分の第１の入射角と、分散波長選択光学部品上の、第１の部分から空間的に分離した、レーザ光パルスビームの第２の部分の第２の入射角とを定義する可変屈折光学素子を含むことができる。可変屈折光学素子は、レーザ光パルスビームの断面の中心軸に対して一般に平行な縦方向の円筒形中心軸を有し、レーザ光パルスビームの第１の部分の経路に可変に挿入可能な円筒形レンズを含むことができる。曲げ機構は主として帯域幅の第１の測定値を変更し、光学帯域幅選択素子は主として帯域幅の第２の測定値を変更する。第１の測定値はＥＸ％であり、第２の測定値はＦＷＸ％Ｍであるとすることができることを理解するであろう。
【００４８】
当業者であれば、本発明は、特許請求の範囲を変更することなく、多数の方法により修正することができ、本発明の好ましい実施形態の本明細書に開示された態様は、こうした好ましい実施形態だけに限定されるものではない。例えば、この説明は、複数の波面変更器を使用して帯域幅のＦＷＨＭ及びＥ９５の両方の測定値を変更することでなされるが、同じ技術は、さらに、有益な結果、すなわち帯域幅制御の改善、すなわち選択された範囲及び／又はパルス間の帯域幅の安定性の維持管理を有利にもたらすように、ＦＷＨＭだけ又はＥ９５だけを変更する／制御するのに有益とすることができる。すなわち、例えば、異なる曲率を異なる軸に付与することは、上述の有利な効果を有することができ、同じ技術は、さらに、現在利用可能な手法に加えて、例えば、ＦＹＸ％Ｍ又はＥＸ％のような帯域幅の測定値のより良い制御に対応して、本明細書に説明されるレーザシステムの種類の帯域幅を変更する／制御することができる。さらに、レーザの光学的波面のねじれ機構は、１つのレンズしかないことがあるが、依然として、例えば、ＦＷＺ％Ｍ及びＥＸ％を独立して制御する上述の目的に有利であり、さらに、当該技術分野に知られる既存の技術に対する改良点として、一方或いは他方の又は他の帯域幅だけの方策のより良い変更／制御に有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】帯域幅制御デバイスが調整されたときのＥ９５の帯域幅変化のグラフを示す。
【図１Ｂ】帯域幅制御デバイスが調整されたときのＦＷＨＭの帯域幅変化のグラフを示す。
【図２】上で引用された米国特許番号第５，０９５，４９２号に説明される従来技術の能動帯域幅制御デバイスを部分的に概略的に示す。
【図３】米国特許番号第６，２１２，２１７号に説明される従来技術の能動帯域幅制御デバイスを示す。
【図４】本発明の実施形態の態様による、異なるモードで格子を曲げる帯域幅制御デバイスを組み合わせた効果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の態様による、多数の歪みを同時に格子に付与するための装置を概略的に示す。
【図６】本発明の実施形態の態様による線幅狭小化モジュールを部分的に概略的に示す。
【図６Ａ】本発明の実施形態の態様による図５の装置により例示的な力の対を格子に適用した際の歪みの影響を示す。
【図６Ｂ】本発明の実施形態の態様による図５の装置により例示的な力の対を格子に適用した際の歪みの影響を示す。
【図６Ｃ】本発明の実施形態の態様による図５の装置により例示的な力の対を格子に適用した際の歪みの影響を示す。
【図６Ｄ】本発明の実施形態の態様による図５の装置により例示的な力の対を格子に適用した際の歪みの影響を示す。
【図７】本発明の実施形態の態様による異なる方法で測定された帯域幅の変化のチャートである。
【図８】図１Ａ及び図１Ｂと同様なチャートである。
【図９】シミュレーションされた波長ピーク分離と、図７に示されるＥ９５及びＦＷＨＭに対する影響の結果のチャートである。
【図１０】本発明の実施形態の態様によるレーザシステムを概略的に示す。
【図１１】本発明の実施形態の態様による光学ビームねじれ素子を部分的に概略的に示す。
【図１２】図１１の光学ビームねじれ素子により生成されたねじれビーム形状の例を示す。
【図１３】帯域幅の測定値に対するビームのねじれの影響の例を示す。
【図１４】本発明の実施形態の態様による互いに対して回転された２つのレンズの配向を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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