極端紫外光源用ドライバレーザ
【課題】単列構成で、パルスレーザ光の1パルス当り又は単位時間当りのエネルギーを抑えながら大きな出力を達成できる極端紫外光源用ドライバレーザを提供する。
【解決手段】このドライバレーザは、レーザ光をターゲットに照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、レーザ媒質としてCO2を用いて、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を生成する発振段レーザ装置と、発振段レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅することにより、レーザ光のパルス幅を伸長する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置とを具備する。
【解決手段】このドライバレーザは、レーザ光をターゲットに照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、レーザ媒質としてCO2を用いて、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を生成する発振段レーザ装置と、発振段レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅することにより、レーザ光のパルス幅を伸長する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外(EUV:extreme ultra violet)光源においてターゲットに光を照射するドライバレーザに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、100nm〜70nmの微細加工、更には50nm以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、50nm以下の微細加工の要求に応えるべく、波長13nm程度のEUV光源と縮小投影反射光学系(reduced projection reflective optics)とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【0003】
EUV光源としては、ターゲットにレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたLPP(laser produced plasma:レーザ励起プラズマ)光源(以下において、「LPP式EUV光源装置」ともいう)と、放電によって生成されるプラズマを用いたDPP(discharge produced plasma)光源と、軌道放射光を用いたSR(synchrotron radiation)光源との3種類がある。これらの内でも、LPP光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、2πsteradianという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、大きなパワーが要求されるEUVリソグラフィ用の光源として有力であると考えられている。
【0004】
ここで、LPP方式によるEUV光の生成原理について説明する。真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザ光を照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化する。このプラズマから、EUV光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、所望の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)を選択的に反射するEUVコレクタミラーを用いてEUV光が反射集光され、露光器に出力される。
【0005】
そのようなLPP式EUV光源装置においては、特に固体のターゲットを用いる場合に、プラズマから放出される中性粒子やイオンによる影響が問題となっている。EUVコレクタミラーはプラズマ近傍に設置されるので、プラズマから放出される中性粒子は、EUVコレクタミラーの反射面に付着してミラーの反射率を低下させる。一方、プラズマから放出されるイオンは、EUVコレクタミラーの反射面に形成されている多層膜を削り取る。なお、中性粒子やイオンを含むプラズマからの飛散物やターゲット物質の残骸は、デブリ(debris)と呼ばれている。ところが、最近になって、駆動用光源(ドライバレーザ)としてCO2レーザを用い、ターゲット物質として固体の錫(Sn)を用いることにより、レーザ光照射によって錫から発生するデブリの量が大幅に低減されることが確認された。
【0006】
ところで、現在、EUV光源に要求されている出力は、約140Wである。生産性向上の観点から、今後も出力の向上が要求される公算が高い。LPP方式の場合に、露光に使用されるEUV光として取り出せる出力は、ドライバレーザ出力の1〜2%程度である。従って、EUV光源に要求される出力が140Wである場合には、例えば、約10kWのドライバレーザ出力が必要となる。
【0007】
リソグラフィ用のエキシマレーザがそうであったように、単位時間当りのウエハ処理枚数向上の要求から、光源装置に要求される出力値は次第に上昇して行くことが予想される。例えば、エキシマレーザにおいては、光源装置に要求される出力値が、導入当初には10W程度であったのに対して、現在は40W以上となっている。同様に、EUV光源においても、現状の4倍以上の出力値が要求されることが容易に予想できる。その時に、ドライバレーザとしては、40kW以上の出力が必要となる。この出力値は、さらに上昇する可能性がある。
【0008】
CO2レーザを用いて錫(Sn)ターゲットにレーザ光を照射する場合に、文献にも拠るが、レーザ強度(インテンシティ)が1010W/cm2程度であるときに2%以上のCE(conversion efficiency:照射レーザ光からEUV光への変換効率)が可能とされ、それ以上高いインテンシティでは、却ってCEが低下してしまうことが明らかになりつつある。
【0009】
インテンシティは、次式(1)で定義される。
I=E/(τ・D) ・・・(1)
ここで、各符号は次のように定義される。
I: インテンシティ(W/cm2)
E: レーザエネルギー(J)
τ: レーザパルス幅 (s)
D: レーザスポット径 (cm)
【0010】
また、EUV光源には、エタンデュに関する制限が存在する。これは、後段の露光装置光学系によって制限される性能で、LPP方式のEUV光源においては、EUV発光径と集光立体角に依存する。例えば、典型的に要求されるエタンデュの値は1mm2・steradianよりも小さく、それを達成するためには、EUVコレクタミラーの捕集立体角が2πsteradianである場合に、EUV発光サイズは直径0.3mm以下である必要がある。ここで、EUV発光径≒集光スポット径とすると、直径0.3mmまでの集光スポット径が許容できる。
【0011】
以上のことから、EUV光源のドライバレーザという観点で考えると、レーザスポット径が0.3mm以下であり、インテンシティが、109W/cm2〜1011W/cm2、望ましくは、5×109W/cm2〜3×1010W/cm2、さらに望ましくは、ほぼ1×1010W/cm2であるという設計条件を満たすことが重要である。
【0012】
一方、レーザ光のパルス幅については、入手が容易な市販のCO2レーザにおいては、パルス幅が典型的に20ns〜30ns程度である。この様なパルス幅を達成するレーザとしては、例えば、TEAレーザやスラブレーザが存在する。あるいは、軸流型の連続発振レーザからキャビティダンプ等により上記のパルス幅を得ても良い。これらのレーザから出力されるレーザパルスのエネルギーは典型的に数μJであるので、EUV光を発生するために必要な数十mJのエネルギーを得ようとすると、CO2レーザをオシレータとして用いて増幅器と組み合わせたMOPA(master oscillator power amplifier)等によるレーザシステムが必要となる。CO2レーザをオシレータとして想定する場合に、例えば、パルス幅を20nsとして前述の設計条件を加味すると、MOPAによるドライバレーザとして、レーザパルスの1パルス当りのエネルギーが150mJ程度以下であると見積もることができる。
【0013】
即ち、最適なインテンシティ、露光装置としてのスポットサイズの制限、及び、入手が容易なオシレータのパルス幅による制約から、1パルス当りのエネルギーが150mJ程度以下であるという制約が課せられることになる。しかしながら、前述のように、レーザ出力としては40kW以上が予想され、これを典型的な繰り返し周波数100kHzで達成しようとすると、レーザエネルギーは400mJとなってしまう。
【0014】
関連する技術として、下記の特許文献1には、高能率で安定してEUV光を発生させることができるEUV光源装置用ドライバレーザシステムが開示されている。このドライバレーザシステムは、MOPA方式に従って構成されており、レーザ光を発生し、該レーザ光のパルス幅が所定の値まで短くなるようにレーザ光のパルス幅を制御して、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅するレーザシステムと、複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するようにレーザシステムの動作タイミングを制御するレーザシステム制御装置とを含んでいる。
【0015】
しかしながら、上記のように複数のオシレータ及び増幅器を並列に並べる構成によれば、オシレータ及び増幅器の数が増加してしまうので、コストの増大を招いてしまう。EUV光源装置におけるレーザシステムのコスト構成比率は非常に大きく、場合によっては装置価格の80%を越えてしまう。従って、特許文献1のレーザシステムでは、EUV光源装置が非常に高価になってしまう。
【0016】
また、下記の特許文献2には、複数のレーザ系列を同期動作させて、それらのレーザ系列からの出力光を重ねることにより任意のパルス波形を形成する技術が開示されている。これによれば、市販のレーザを組み合わせて任意のパルス幅を実現できる可能性がある。しかしながら、前述のように、EUV光源におけるレーザ装置のコストは非常に高いので、オシレータを多数使用する場合には、高コストのレーザシステムしか実現できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0017】
【特許文献1】特開2006−128157号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】米国特許出願公開第2005/0117620号明細書(第1頁、図1)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、単列の構成で、パルスレーザ光の1パルス当り又は単位時間当りのエネルギーを抑えながら大きなEUV光出力を達成できる極端紫外光源用ドライバレーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係るドライバレーザは、レーザ光をターゲットに照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、レーザ媒質としてCO2を用いて、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を生成する発振段レーザ装置と、発振段レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅することにより、レーザ光のパルス幅を伸長する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置とを具備する。
【発明の効果】
【0020】
本発明の1つの観点によれば、レーザ光のパルス幅を伸長するパルス整形を行うことにより、単列の構成で、パルスレーザ光の1パルス当り又は単位時間当りのエネルギーを抑えながら大きなEUV光出力を達成できる極端紫外光源用ドライバレーザを提供することができる。この技術は、将来のEUV光源に対する要求出力の増大にも対応可能であり、長期間に亘って低価格なEUV光源を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係るドライバレーザが適用されるEUV光源装置の構成を示す概略図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の出力波形を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図5】本発明の第3の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。
【図6】本発明の第4の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図7】本発明の第5の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。
【図8】本発明の第6の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。
【図9】本発明の第7の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す図である。
【図10】本発明の第7の実施形態における複数のパルスのタイミング及び波形を示す図である。
【図11】本発明の第8の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す概略図である。
【図12】本発明の第8の実施形態におけるパルスの波形を示す図である。
【図13】本発明の第9の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。
【図14】本発明の第10の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図15】本発明の第11の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる増幅器の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明に係るドライバレーザが適用されるEUV光源装置の構成を示す概略図である。このEUV光源装置は、レーザ光をターゲット物質に照射して励起させることによりEUV光を生成するレーザ励起プラズマ(LPP)方式を採用している。
【0023】
図1に示すように、このEUV光源装置は、EUV光の生成が行われる真空チャンバ10と、ターゲット1を供給するターゲット供給装置11と、ターゲット1に照射される励起用のパルスレーザ光2を生成するドライバレーザ12と、ドライバレーザ12によって生成されるパルスレーザ光2を集光してターゲット1に照射することによりプラズマ3を発生させるレーザ集光光学系14と、プラズマ3から放出されるEUV光4を集光して出射するEUVコレクタミラー15と、ターゲット1を回収するターゲット回収装置16とを備えている。
【0024】
真空チャンバ10には、励起用のパルスレーザ光2を導入する導入窓18と、プラズマから放射されるEUV光の内で不要な光(EUV光よりも波長が短い電磁波やEUV光よりも波長が長い紫外線等)を除去し、所望の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)を通過させて露光器に導出するSPF(spectral purity filter)19とが設けられている。なお、露光器の内部も、真空チャンバ10の内部と同様に、真空又は減圧状態に保たれる。
【0025】
ドライバレーザ12は、MOPA方式による単列の構成であり、パルスレーザ光を出力する発振段レーザ装置(OSC:オシレータ)121と、発振段レーザ装置121から出力されるパルスレーザ光を増幅するN段の増幅器AMP(1)〜AMP(N)を含む増幅段装置122と、発振段レーザ装置121の動作を制御するレーザ制御部123とによって構成される。ここで、Nは自然数であり、増幅段装置122は、少なくとも1段の増幅器を含んでいる。ドライバレーザ12は、オシレータOSCから出力されるパルスレーザ光を増幅器AMP(1)、AMP(2)、・・・に順次通過させることによって徐々に増幅し、AMP(N)からEUV発生用レーザ光を出力する。
【0026】
以下に、図1に示すドライバレーザ12の好適な実施形態について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。第1の実施形態においては、発振段レーザ装置121として、高い繰り返し周波数でパルス発振可能なCO2レーザが用いられる。例えば、40kWの出力を達成するために、繰り返し周波数を400kHzとすれば、1パルス当りのエネルギーは100mJで良いことになる。このように、発振段レーザ装置121において高繰り返し化を行うことにより、ドライバレーザ12を構成するオシレータ及び増幅器の数を最小限とすることができる。
【0027】
この発振段レーザ装置121は、レーザ媒質としてCO2を用いてレーザ光を励起するCO2レーザ放電管20と、レーザ放電管20を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21及び部分反射ミラー22と、レーザ制御部123(図1)の制御の下で光をスイッチングするAOQスイッチ(Acousto−Optic Q−スイッチ)等の音響光学素子23とを含む能動モードロックレーザである。モードロックレーザにおけるパルスの繰り返し周波数fは、次式(2)で表される。ここで、cは光速を表し、Lは共振器長を表している。
f=c/(2L) ・・・(2)
【0028】
式(2)によれば、L=1mのときに、パルスの繰り返し周波数は150MHzとなる。式(2)から明らかなように、共振器長Lを任意に選択することにより、繰り返し周波数fを変えることができる。CO2をレーザ媒質として用いるCW(連続波)レーザにモードロックを使用した場合には、パルス幅は10ns〜20ns程度となり、CO2をレーザ媒質として用いるTEA(Transversely Excited Atmospheric)レーザにモードロックを使用した場合には、パルス幅は1ns程度となる。
【0029】
モードロックには、能動モードロック(Active Mode Locking)と、受動モードロック(Passive Mode Locking)とがある。能動モードロックにおいては、図2に示すように、共振器内にモジュレータが挿入されて、モジュレータが共振をオン/オフする。CO2レーザの波長域においては、モジュレータとして、ゲルマニウム(Ge)等の結晶を用いた音響光学素子23が用いられる。音響光学素子23は、結晶に音響波を印加することにより、結晶内に音響光学効果を誘起し、結晶の屈折率を変化させる。この屈折率の変化が、共振器内においてレーザ光の切り出しを行い、レーザ共振器からパルスレーザ光が出力される。
【0030】
結晶に印加される音響波の周波数は、c/(2L)であるが、EUV光源として実用的な繰り返し周波数、例えば、400kHzを実現しようとすると、共振器長Lが375mとなってしまう。これでは実現可能性が低いので、本実施形態においては、音響波をバースト状に発生させるようにする。例えば、共振器長Lを1mとしてレーザパルスの繰り返し周波数を150MHzに設定し、図3に示すように、繰り返し周波数が150MHzのレーザパルス列を2.5μs毎に発生させてバースト波形とする。
【0031】
その場合には、1バースト内で発生する繰り返し周波数が150MHzのパルスレーザ光は、プラズマ発生において、ほぼ連続光とみなせるので、実質的に、繰り返し周波数が400kHzのレーザ光を得ることができる。バースト間隔を変化させたり、又は、1バースト内におけるパルス数を変化させたりすることによって、容易に高繰り返し化が可能であり、また、実質的なパルス幅も任意に変更できる。このようにオシレータを構成することにより、任意の繰り返し周波数やパルス幅を得ることができる。
【0032】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図4に示す発振段レーザ装置は、図2に示す発振段レーザ装置において音響光学素子23を過飽和吸収体24に変更することにより、受動モードロックレーザを構成したものである。
【0033】
受動モードロックレーザにおいては、レーザ共振器内に、上準位緩和時間の短い過飽和吸収体24が挿入される。過飽和吸収体24は、レーザ強度が大きいほど透過率が高く、光ゲートとして機能する。即ち、式(2)において、整数倍の強い縦モードが選択されてパルスとなり、レーザ共振器が発振動作を行う。過飽和吸収体24としては、SF6、又は、SF6の混合ガス等が用いられる。その場合には、過飽和吸収体24の混合比やガス圧を調整することにより、繰り返し周波数が調整される。
【0034】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、先に説明した第1の実施形態又は第2の実施形態を改良したものである。
図5は、本発明の第3の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。図2に示す発振段レーザ装置においては、CO2レーザ放電管20のゲインが高い場合に、音響光学素子23によるバースト休止時にもレーザ光が連続して発生してしまうことがある。これを防止するために、偏光ビームスプリッタ25及び26と、電気光学効果により光をスイッチングするポッケルスセル27とを組み合わせることにより、バースト休止時に発生してしまうレーザ光を後段の増幅器に出力しないようにしている。
【0035】
ポッケルスセル27は、所定の電圧が印加されることによって、入射される光の位相をλ/2だけ回転させて出射する。ここで、λは光の波長を表している。これにより、P偏光のレーザ光はS偏光となり、S偏光のレーザ光はP偏光となる。例えば、偏光ビームスプリッタ25及び26がP偏光のレーザ光を透過する場合には、P偏光のレーザ光がポッケルスセル27に入射し、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されていない状態においては、ポッケルスセル27から出射されるP偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26を透過する。一方、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されている状態においては、ポッケルスセル27から出射されるS偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26によって反射され、矢印の方向に出射される。
【0036】
ポッケルスセル27の動作タイミングは、音響光学素子23の動作タイミングと同期されており、レーザ制御部123(図1)が、音響光学素子23をバースト的にオンする間に、ポッケルスセル27をオンさせることにより、必要なパルスレーザ光だけが後段の増幅器に出力される。なお、音響光学素子23の替わりに過飽和吸収体24を用いる場合にも、同様の構成とすることができる。
【0037】
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態においては、発振段レーザ装置を、固体レーザと複数の非線形結晶とを組み合わせた構成としている。
図6は、本発明の第4の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図6に示すように、この発振段レーザ装置121は、高い繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力することが可能な固体レーザ31と、非線形結晶32(非線形結晶A)と、非線形結晶33(非線形結晶B)と、スペクトル整合器34とによって構成される。
【0038】
固体レーザ31としては、例えば、660nm〜900nm付近の波長域で発振するチタンサファイアレーザが用いられる。また、非線形結晶Aとしては、例えば、BBO(ベータ・バリウム・ボライト:βBaB2O4)が用いられる。この非線形結晶Aを、固体レーザ31の発振波長λ1に対して位相整合することにより、1/λ1=1/λ2+1/λ3の関係に従って、非線形結晶Aから、波長λ2を有する波長成分(波長成分λ2)と、波長λ3を有する波長成分(波長成分λ3)とが出力される。
【0039】
それらの波長成分λ2及びλ3に対して、非線形結晶Bを位相整合することにより、波長成分λ2と波長成分λ3との差周波に相当する波長λ4を有する波長成分(波長成分λ4)が得られる。非線形結晶Bとしては、例えば、AgGaS2やHgGa2S2が用いられ、それにより、波長成分λ4として、9μm〜12μmの波長を有する広帯域なレーザ光が得られる。スペクトル整合器34は、非線形結晶Bによって生成されるレーザ光のスペクトルを増幅段装置122(図1)の増幅特性に整合させて、該レーザ光を出力する。
【0040】
スペクトル整合器34としては、例えば、再生増幅器が利用される。非線形結晶Bの出力としては広帯域のレーザ光が得られるが、これを増幅段装置122に入射しても、高い増幅効率は得られない。増幅段装置122のレーザ媒質(ゲイン媒質)が、離散的な利得スペクトルを有しているからである。そこで、例えば、再生増幅器を利用して、広帯域のレーザ光にレーザ媒質を何度も通過させることによって、広帯域のスペクトルから、増幅段装置122の離散的な利得スペクトルに整合するスペクトル成分を成長させる。そのようにして得られたレーザ光を増幅段装置122に入射させることにより、高い増幅効率を得ることができる。
【0041】
本実施形態は、チタンサファイアレーザのように、広帯域発振が可能なレーザ装置を用いる場合に実現することができる。チタンサファイアレーザは、数十kHz〜数十MHz程度の繰り返し周波数でレーザ光を出力することが可能であり、この構成により、発振段レーザ装置の高繰り返し化が可能となる。例えば、λ1=950nmとした場合に、λ2=1400.88nm、λ3=1614.21nmとすることにより、λ4=10600nm(10.6μm)を得ることができる。
【0042】
以下の実施形態においては、ドライバレーザにおいて40kW以上の出力を達成するために、入手が容易なオシレータを利用しつつ、オシレータ又はその付近でパルス幅を伸長することにより、単位時間当りのエネルギーが抑えられて、設計制約が緩和される。例えは、パルス幅を100nsとすれば、レーザエネルギーは、750mJまで許容される。オシレータは1台で良く、それに繋がる増幅システムも単列で済むため、レーザコストを非常に低く抑えることができる。パルス幅を伸長する手段は、光路遅延的手法によるものと、レーザ共振器の内部又は外部に光スイッチ素子を配する手法と、それらを組み合わせた手法とがある。それらの手法を用いることにより、パルス幅を伸長してレーザエネルギーの制限を緩和しつつ、最小限のコストでドライバレーザシステムを構成することができる。
【0043】
本発明の第5及び第6の実施形態について説明する。第5及び第6の実施形態によれば、図1に示すドライバレーザ12において、発振段レーザ装置121と増幅段装置122との間にパルス伸長光学系を挿入して、レーザ光のパルス幅を伸長することにより、1パルス当りのレーザエネルギーの制限を緩和することができる。
【0044】
図7は、本発明の第5の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。図7に示すパルス伸長光学系124は、光学素子として、2つのビームスプリッタ41及び42と、4つのミラー43〜46とを含んでいる。このような光学系124において、ビームスプリッタ41に入射したレーザ光の一部は、ビームスプリッタ41を透過し、他の一部は、ミラー43の方向に反射される。ビームスプリッタ41によって反射された反射光は、距離的に透過光よりも長い遅延光路を通ることにより遅延され、ビームスプリッタ42において透過光と結合される。遅延光路としては、例えば、ビームスプリッタ41→ミラー43→ミラー44→ビームスプリッタ42の光路や、ビームスプリッタ41→ミラー43→ミラー44→ミラー45→ミラー46→ミラー43→ミラー44→ビームスプリッタ42の光路が存在する。
【0045】
また、ビームスプリッタ41からビームスプリッタ42に入射したレーザ光の一部は、ビームスプリッタ42を透過し、他の一部は、ミラー45の方向に反射され、遅延光路を通ることにより遅延される。遅延光路としては、例えば、ビームスプリッタ42→ミラー45→ミラー46→ミラー43→ミラー44→ビームスプリッタ42の光路が存在する。そのようなことを繰り返すと、光学的に遅延された光が、透過光に時間的遅れをもって重ね合わされるため、結果として、パルス幅の長いレーザ光が得られる。ここで、光学素子間の距離を矢印の方向に調整することにより、任意のパルス幅が得られる。さらに、ビームスプリッタの反射率を調整するによって、パルス波形をある程度調整することが可能である。
【0046】
図8は、本発明の第6の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。図8に示すパルス伸長光学系126は、第5の実施形態におけるパルス伸長光学系124に、増幅器47を組み合わせたものである。増幅器47を用いることにより、パルス伸長と同時にパルス整形を行うことができるので、第5の実施形態よりも自由度が高いという利点がある。
【0047】
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。第7の実施形態においては、1つの発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を複数の光路に分岐させて、光路差により互いに異なる遅延を持たせた複数のレーザ光を合成するようにしている。
【0048】
図9は、本発明の第7の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す図である。ドライバレーザ12は、パルスレーザ光を出力する発振段レーザ装置(OSC:オシレータ)121と、発振段レーザ装置121から出力されるパルスレーザ光を複数の光路に分岐させるビーム分岐手段としてのビームスプリッタ51a〜51c及びミラー52と、光路に応じて互いに異なる遅延を伴う複数のパルスレーザ光を合成するビーム合成器53a〜53cと、ビーム合成器53cから出力されるパルスレーザ光を増幅するN段の増幅器AMP(1)〜AMP(N)を含む増幅段装置122とを含んでいる。ここで、Nは自然数である。
【0049】
図10の(a)に示すように、発振段レーザ装置121から出力されるレーザ光のパルス幅は約30nsであり、観測点1A〜1Dにおいて、順次遅延されたタイミングでパルスが観測される。ビームスプリッタ51a〜51c及びミラー52からそれぞれ出力される複数のパルスレーザ光をビーム合成器53a〜53cによって順次合成することにより、図10の(b)に示すように、観測点2〜4において観測されるようなパルスを得ることができる。さらに、ビーム合成器53cから出力されるパルスレーザ光を増幅段装置122によって増幅することにより、観測点5において、ほぼ一定の強度で100nsオーダーのパルス幅を有する矩形状パルスが得られる。
【0050】
増幅器AMP(1)〜AMP(N)の増幅特性を考慮して、増幅器AMP(1)の入力において、図10の(b)に示す観測点4におけるようなパルス波形にすることが望ましい。これは、観測点1A〜1Dにおけるパルス強度に、図10の(a)に示すような強度差を持たせることにより実現できる。そのような強度差を設定するためには、ビームスプリッタ51a〜51cの反射率を徐々に低くなるようにすれば良い。
【0051】
例えば、ビームスプリッタ51aの反射率を95%、ビームスプリッタ51bの反射率を85%、ビームスプリッタ51cの反射率を55%とすると、観測点1Aにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの5%となり、観測点1Bにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの10%となり、観測点1Cにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの30%となり、観測点1Dにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの55%となるので、図10の(a)に示すような強度比をほぼ達成することができる。本実施形態によれば、遅延のための光路長とビームスプリッタの反射率によって、レーザ光の波形を整形することが容易であり、また、整形後の波形が把握し易い。
【0052】
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。第8の実施形態においては、ドライバレーザにおいて、レーザ増幅における飽和現象を利用して、レーザ光のパルス幅を伸長している。即ち、所定の値以上の強度を有する光を増幅段装置に入力すると、増幅率が一定値に漸近する現象が起こるので、これをパルス整形に利用している。
【0053】
図11は、本発明の第8の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す概略図である。ドライバレーザ12は、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を出力する発振段レーザ装置(OSC:オシレータ)127と、発振段レーザ装置127から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅するN段の増幅器AMP(1)〜AMP(N)を含む増幅段装置128とを含んでいる。ここで、Nは自然数である。
【0054】
例えは、発振段レーザ装置127は、図12に示す観測点1における波形のように、パルス幅(FWHM)が30ns程度で、裾野が100ns程度で、時間と共に強度が増加するパルスを発振する。これは、キャビティダンプ等の光スイッチ素子によるパルス切り出しを行うレーザにおいては、その立上り時間を調整することにより比較的容易に実現できる。例えば、Cd/Te等の結晶に印加する電圧波形を調整することによって、このようなパルス波形を簡単に形成することができる。
【0055】
そのような波形を有するパルスを、飽和増幅となるように励起強度を調整した増幅器に通すと、パルス前半部は、エネルギーが低いので高い増幅率で増幅され、パルス後半部は、増幅器が飽和してしまうので低い増幅率で増幅される。この現象を利用すると、パルスの裾野部分を選択的に増幅させることができる。増幅器AMP(1)〜AMP(N)において、これを繰り返せば、観測点2〜4におけるようにパルス幅が順次増加して、最終的には、100nsオーダーのパルス幅を有するパルスを得ることができる。本実施形態によれば、増幅器の容量を小さくすることが可能であり、制御要素も少なく、比較的簡単な構成で低コストのレーザシステムが可能となる。
【0056】
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。第9の実施形態においては、発振段レーザ装置の外部に光スイッチ素子を配することにより、パルス幅が伸長される。
図13は、本発明の第9の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。図13に示すように、この発振段レーザ装置121は、CW励起又はパルス励起のレーザ放電管28と、レーザ放電管28を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21及び部分反射ミラー22とを含んでいる。さらに、発振段レーザ装置121には、偏光ビームスプリッタ25及び26と、ポッケルスセル27とが組み合わされている。
【0057】
ポッケルスセル27は、所定の電圧が印加されることによって、入射される光の位相をλ/2だけ回転させて出射する。ここで、λは光の波長を表している。これにより、P偏光のレーザ光はS偏光となり、S偏光のレーザ光はP偏光となる。例えば、偏光ビームスプリッタ25及び26がP偏光のレーザ光を透過する場合には、P偏光のパルスレーザ光がポッケルスセル27に入射し、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されていない状態においては、ポッケルスセル27から出射されるP偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26を透過する。一方、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されている状態においては、ポッケルスセル27から出射されるS偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26によって反射され、矢印の方向に出射される。
【0058】
これにより、CW励起のレーザ発振器から偏光を利用してレーザ光を切り出し、任意のパルス波形を得ることができる。パルス幅は、共振器の長さによって制限されることがあるので、所望のパルス幅に対して十分な共振器長を取っておく。CW発振器から発振した光は、偏光ビームスプリッタ25及び26とポッケルスセル27とによって、ポッケルスセル27がオンする時のみ、矢印方向に取り出すことができる。この時間間隔により、レーザ光のパルス幅が調整される。
【0059】
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。第10の実施形態においては、発振段レーザ装置の内部に光スイッチ素子を配することにより、パルス幅が伸長される。
図14は、本発明の第10の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図14に示すように、この発振段レーザ装置121は、CW励起又はパルス励起のレーザ放電管28と、レーザ放電管28を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21a及び21bと、偏光ビームスプリッタ25と、ポッケルスセル27aと、λ/4波長板29と、ミラー30とを含んでいる。
【0060】
ポッケルスセル27aは、所定の電圧が印加されることによって、入射される光の位相をλ/4だけ回転させて出射する。ここで、λは光の波長を表している。例えば、偏光ビームスプリッタ25がP偏光のレーザ光を透過する場合に、ポッケルスセル27aに所定の電圧が印加されている状態においては、偏光ビームスプリッタ25から出射されるP偏光のレーザ光が、ポッケルスセル27a及びλ/4波長板29を往復することによって再びP偏光となり、偏光ビームスプリッタ26を透過する。
【0061】
一方、ポッケルスセル27aに所定の電圧が印加されていない状態においては、偏光ビームスプリッタ25から出射されるP偏光のレーザ光が、λ/4波長板29を往復することによってS偏光となり、偏光ビームスプリッタ26によって反射されて矢印の方向に出射される。このようにして、ポッケルスセル27aをオンしている間、光は共振器内部を往復しているが、ポッケルスセル27aをオフすると、レーザ光が外部に取り出される。この時間間隔により、レーザ光のパルス幅を変化させることができる。第10の実施形態は、第9の実施形態と異なり、捨ててしまうレーザ光が少ないのでエネルギー効率が高い。
【0062】
次に、本発明の第11の実施形態について説明する。第11の実施形態においては、増幅器を利用して、レーザ光のパルス幅が伸長される。
図15は、本発明の第11の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる増幅器の構成を示す概略図である。図1に示す増幅器(例えば、AMP(1))において、図15に示すように、レーザ放電管60に設けられた入射ウインドウ61の付近に高反射ミラー63を配置すると共に、出射ウインドウ62の付近に部分反射ミラー64を配置することにより、部分反射ミラー64を透過したレーザ光と、部分反射ミラー64及び高反射ミラー63に反射された光とが、同一の方向に放出されるので、それぞれの時間だけ遅延した複数のパルスレーザ光が合成されて、パルス幅が伸長される。本実施形態に係るドライバレーザは、比較的簡単、かつ、省スペースな構成である。
【産業上の利用可能性】
【0063】
本発明は、露光装置の光源として用いられるEUV光源においてターゲットに光を照射するドライバレーザにおいて利用することが可能である。
【符号の説明】
【0064】
1…ターゲット、2…レーザ光、3…プラズマ、4…EUV光、10…真空チャンバ、11…ターゲット供給装置、12…ドライバレーザ、14…レーザ集光光学系、15…EUVコレクタミラー、16…ターゲット回収装置、18…導入窓、19…SPF、20、28、60…レーザ放電管、21、21a、21b…全反射ミラー、22…部分反射ミラー、23…音響光学素子、24…過飽和吸収体、25、26…偏光ビームスプリッタ、27、27a…ポッケルスセル、29…λ/4波長板、30…ミラー、31…固体レーザ、32、33…非線形結晶、34…スペクトル整合器、41、42…ビームスプリッタ、43〜46、52…ミラー、47…増幅器、51a〜51c…ビームスプリッタ、53a〜53c…ビーム合成器、61…入射ウインドウ、62…出射ウインドウ、63…高反射ミラー、64…部分反射ミラー、121、127…発振段レーザ装置、122、128…増幅段装置、123…レーザ制御部、124、126…パルス伸長光学系
【技術分野】
【0001】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外(EUV:extreme ultra violet)光源においてターゲットに光を照射するドライバレーザに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、100nm〜70nmの微細加工、更には50nm以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば、50nm以下の微細加工の要求に応えるべく、波長13nm程度のEUV光源と縮小投影反射光学系(reduced projection reflective optics)とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【0003】
EUV光源としては、ターゲットにレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたLPP(laser produced plasma:レーザ励起プラズマ)光源(以下において、「LPP式EUV光源装置」ともいう)と、放電によって生成されるプラズマを用いたDPP(discharge produced plasma)光源と、軌道放射光を用いたSR(synchrotron radiation)光源との3種類がある。これらの内でも、LPP光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、2πsteradianという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、大きなパワーが要求されるEUVリソグラフィ用の光源として有力であると考えられている。
【0004】
ここで、LPP方式によるEUV光の生成原理について説明する。真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザ光を照射することにより、ターゲット物質が励起してプラズマ化する。このプラズマから、EUV光を含む様々な波長成分が放射される。そこで、所望の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)を選択的に反射するEUVコレクタミラーを用いてEUV光が反射集光され、露光器に出力される。
【0005】
そのようなLPP式EUV光源装置においては、特に固体のターゲットを用いる場合に、プラズマから放出される中性粒子やイオンによる影響が問題となっている。EUVコレクタミラーはプラズマ近傍に設置されるので、プラズマから放出される中性粒子は、EUVコレクタミラーの反射面に付着してミラーの反射率を低下させる。一方、プラズマから放出されるイオンは、EUVコレクタミラーの反射面に形成されている多層膜を削り取る。なお、中性粒子やイオンを含むプラズマからの飛散物やターゲット物質の残骸は、デブリ(debris)と呼ばれている。ところが、最近になって、駆動用光源(ドライバレーザ)としてCO2レーザを用い、ターゲット物質として固体の錫(Sn)を用いることにより、レーザ光照射によって錫から発生するデブリの量が大幅に低減されることが確認された。
【0006】
ところで、現在、EUV光源に要求されている出力は、約140Wである。生産性向上の観点から、今後も出力の向上が要求される公算が高い。LPP方式の場合に、露光に使用されるEUV光として取り出せる出力は、ドライバレーザ出力の1〜2%程度である。従って、EUV光源に要求される出力が140Wである場合には、例えば、約10kWのドライバレーザ出力が必要となる。
【0007】
リソグラフィ用のエキシマレーザがそうであったように、単位時間当りのウエハ処理枚数向上の要求から、光源装置に要求される出力値は次第に上昇して行くことが予想される。例えば、エキシマレーザにおいては、光源装置に要求される出力値が、導入当初には10W程度であったのに対して、現在は40W以上となっている。同様に、EUV光源においても、現状の4倍以上の出力値が要求されることが容易に予想できる。その時に、ドライバレーザとしては、40kW以上の出力が必要となる。この出力値は、さらに上昇する可能性がある。
【0008】
CO2レーザを用いて錫(Sn)ターゲットにレーザ光を照射する場合に、文献にも拠るが、レーザ強度(インテンシティ)が1010W/cm2程度であるときに2%以上のCE(conversion efficiency:照射レーザ光からEUV光への変換効率)が可能とされ、それ以上高いインテンシティでは、却ってCEが低下してしまうことが明らかになりつつある。
【0009】
インテンシティは、次式(1)で定義される。
I=E/(τ・D) ・・・(1)
ここで、各符号は次のように定義される。
I: インテンシティ(W/cm2)
E: レーザエネルギー(J)
τ: レーザパルス幅 (s)
D: レーザスポット径 (cm)
【0010】
また、EUV光源には、エタンデュに関する制限が存在する。これは、後段の露光装置光学系によって制限される性能で、LPP方式のEUV光源においては、EUV発光径と集光立体角に依存する。例えば、典型的に要求されるエタンデュの値は1mm2・steradianよりも小さく、それを達成するためには、EUVコレクタミラーの捕集立体角が2πsteradianである場合に、EUV発光サイズは直径0.3mm以下である必要がある。ここで、EUV発光径≒集光スポット径とすると、直径0.3mmまでの集光スポット径が許容できる。
【0011】
以上のことから、EUV光源のドライバレーザという観点で考えると、レーザスポット径が0.3mm以下であり、インテンシティが、109W/cm2〜1011W/cm2、望ましくは、5×109W/cm2〜3×1010W/cm2、さらに望ましくは、ほぼ1×1010W/cm2であるという設計条件を満たすことが重要である。
【0012】
一方、レーザ光のパルス幅については、入手が容易な市販のCO2レーザにおいては、パルス幅が典型的に20ns〜30ns程度である。この様なパルス幅を達成するレーザとしては、例えば、TEAレーザやスラブレーザが存在する。あるいは、軸流型の連続発振レーザからキャビティダンプ等により上記のパルス幅を得ても良い。これらのレーザから出力されるレーザパルスのエネルギーは典型的に数μJであるので、EUV光を発生するために必要な数十mJのエネルギーを得ようとすると、CO2レーザをオシレータとして用いて増幅器と組み合わせたMOPA(master oscillator power amplifier)等によるレーザシステムが必要となる。CO2レーザをオシレータとして想定する場合に、例えば、パルス幅を20nsとして前述の設計条件を加味すると、MOPAによるドライバレーザとして、レーザパルスの1パルス当りのエネルギーが150mJ程度以下であると見積もることができる。
【0013】
即ち、最適なインテンシティ、露光装置としてのスポットサイズの制限、及び、入手が容易なオシレータのパルス幅による制約から、1パルス当りのエネルギーが150mJ程度以下であるという制約が課せられることになる。しかしながら、前述のように、レーザ出力としては40kW以上が予想され、これを典型的な繰り返し周波数100kHzで達成しようとすると、レーザエネルギーは400mJとなってしまう。
【0014】
関連する技術として、下記の特許文献1には、高能率で安定してEUV光を発生させることができるEUV光源装置用ドライバレーザシステムが開示されている。このドライバレーザシステムは、MOPA方式に従って構成されており、レーザ光を発生し、該レーザ光のパルス幅が所定の値まで短くなるようにレーザ光のパルス幅を制御して、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅するレーザシステムと、複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するようにレーザシステムの動作タイミングを制御するレーザシステム制御装置とを含んでいる。
【0015】
しかしながら、上記のように複数のオシレータ及び増幅器を並列に並べる構成によれば、オシレータ及び増幅器の数が増加してしまうので、コストの増大を招いてしまう。EUV光源装置におけるレーザシステムのコスト構成比率は非常に大きく、場合によっては装置価格の80%を越えてしまう。従って、特許文献1のレーザシステムでは、EUV光源装置が非常に高価になってしまう。
【0016】
また、下記の特許文献2には、複数のレーザ系列を同期動作させて、それらのレーザ系列からの出力光を重ねることにより任意のパルス波形を形成する技術が開示されている。これによれば、市販のレーザを組み合わせて任意のパルス幅を実現できる可能性がある。しかしながら、前述のように、EUV光源におけるレーザ装置のコストは非常に高いので、オシレータを多数使用する場合には、高コストのレーザシステムしか実現できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0017】
【特許文献1】特開2006−128157号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】米国特許出願公開第2005/0117620号明細書(第1頁、図1)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、単列の構成で、パルスレーザ光の1パルス当り又は単位時間当りのエネルギーを抑えながら大きなEUV光出力を達成できる極端紫外光源用ドライバレーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係るドライバレーザは、レーザ光をターゲットに照射することによりターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、レーザ媒質としてCO2を用いて、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を生成する発振段レーザ装置と、発振段レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅することにより、レーザ光のパルス幅を伸長する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置とを具備する。
【発明の効果】
【0020】
本発明の1つの観点によれば、レーザ光のパルス幅を伸長するパルス整形を行うことにより、単列の構成で、パルスレーザ光の1パルス当り又は単位時間当りのエネルギーを抑えながら大きなEUV光出力を達成できる極端紫外光源用ドライバレーザを提供することができる。この技術は、将来のEUV光源に対する要求出力の増大にも対応可能であり、長期間に亘って低価格なEUV光源を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係るドライバレーザが適用されるEUV光源装置の構成を示す概略図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の出力波形を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図5】本発明の第3の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。
【図6】本発明の第4の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図7】本発明の第5の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。
【図8】本発明の第6の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。
【図9】本発明の第7の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す図である。
【図10】本発明の第7の実施形態における複数のパルスのタイミング及び波形を示す図である。
【図11】本発明の第8の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す概略図である。
【図12】本発明の第8の実施形態におけるパルスの波形を示す図である。
【図13】本発明の第9の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。
【図14】本発明の第10の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。
【図15】本発明の第11の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる増幅器の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明に係るドライバレーザが適用されるEUV光源装置の構成を示す概略図である。このEUV光源装置は、レーザ光をターゲット物質に照射して励起させることによりEUV光を生成するレーザ励起プラズマ(LPP)方式を採用している。
【0023】
図1に示すように、このEUV光源装置は、EUV光の生成が行われる真空チャンバ10と、ターゲット1を供給するターゲット供給装置11と、ターゲット1に照射される励起用のパルスレーザ光2を生成するドライバレーザ12と、ドライバレーザ12によって生成されるパルスレーザ光2を集光してターゲット1に照射することによりプラズマ3を発生させるレーザ集光光学系14と、プラズマ3から放出されるEUV光4を集光して出射するEUVコレクタミラー15と、ターゲット1を回収するターゲット回収装置16とを備えている。
【0024】
真空チャンバ10には、励起用のパルスレーザ光2を導入する導入窓18と、プラズマから放射されるEUV光の内で不要な光(EUV光よりも波長が短い電磁波やEUV光よりも波長が長い紫外線等)を除去し、所望の波長成分(例えば、13.5nmの波長を有する成分)を通過させて露光器に導出するSPF(spectral purity filter)19とが設けられている。なお、露光器の内部も、真空チャンバ10の内部と同様に、真空又は減圧状態に保たれる。
【0025】
ドライバレーザ12は、MOPA方式による単列の構成であり、パルスレーザ光を出力する発振段レーザ装置(OSC:オシレータ)121と、発振段レーザ装置121から出力されるパルスレーザ光を増幅するN段の増幅器AMP(1)〜AMP(N)を含む増幅段装置122と、発振段レーザ装置121の動作を制御するレーザ制御部123とによって構成される。ここで、Nは自然数であり、増幅段装置122は、少なくとも1段の増幅器を含んでいる。ドライバレーザ12は、オシレータOSCから出力されるパルスレーザ光を増幅器AMP(1)、AMP(2)、・・・に順次通過させることによって徐々に増幅し、AMP(N)からEUV発生用レーザ光を出力する。
【0026】
以下に、図1に示すドライバレーザ12の好適な実施形態について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。第1の実施形態においては、発振段レーザ装置121として、高い繰り返し周波数でパルス発振可能なCO2レーザが用いられる。例えば、40kWの出力を達成するために、繰り返し周波数を400kHzとすれば、1パルス当りのエネルギーは100mJで良いことになる。このように、発振段レーザ装置121において高繰り返し化を行うことにより、ドライバレーザ12を構成するオシレータ及び増幅器の数を最小限とすることができる。
【0027】
この発振段レーザ装置121は、レーザ媒質としてCO2を用いてレーザ光を励起するCO2レーザ放電管20と、レーザ放電管20を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21及び部分反射ミラー22と、レーザ制御部123(図1)の制御の下で光をスイッチングするAOQスイッチ(Acousto−Optic Q−スイッチ)等の音響光学素子23とを含む能動モードロックレーザである。モードロックレーザにおけるパルスの繰り返し周波数fは、次式(2)で表される。ここで、cは光速を表し、Lは共振器長を表している。
f=c/(2L) ・・・(2)
【0028】
式(2)によれば、L=1mのときに、パルスの繰り返し周波数は150MHzとなる。式(2)から明らかなように、共振器長Lを任意に選択することにより、繰り返し周波数fを変えることができる。CO2をレーザ媒質として用いるCW(連続波)レーザにモードロックを使用した場合には、パルス幅は10ns〜20ns程度となり、CO2をレーザ媒質として用いるTEA(Transversely Excited Atmospheric)レーザにモードロックを使用した場合には、パルス幅は1ns程度となる。
【0029】
モードロックには、能動モードロック(Active Mode Locking)と、受動モードロック(Passive Mode Locking)とがある。能動モードロックにおいては、図2に示すように、共振器内にモジュレータが挿入されて、モジュレータが共振をオン/オフする。CO2レーザの波長域においては、モジュレータとして、ゲルマニウム(Ge)等の結晶を用いた音響光学素子23が用いられる。音響光学素子23は、結晶に音響波を印加することにより、結晶内に音響光学効果を誘起し、結晶の屈折率を変化させる。この屈折率の変化が、共振器内においてレーザ光の切り出しを行い、レーザ共振器からパルスレーザ光が出力される。
【0030】
結晶に印加される音響波の周波数は、c/(2L)であるが、EUV光源として実用的な繰り返し周波数、例えば、400kHzを実現しようとすると、共振器長Lが375mとなってしまう。これでは実現可能性が低いので、本実施形態においては、音響波をバースト状に発生させるようにする。例えば、共振器長Lを1mとしてレーザパルスの繰り返し周波数を150MHzに設定し、図3に示すように、繰り返し周波数が150MHzのレーザパルス列を2.5μs毎に発生させてバースト波形とする。
【0031】
その場合には、1バースト内で発生する繰り返し周波数が150MHzのパルスレーザ光は、プラズマ発生において、ほぼ連続光とみなせるので、実質的に、繰り返し周波数が400kHzのレーザ光を得ることができる。バースト間隔を変化させたり、又は、1バースト内におけるパルス数を変化させたりすることによって、容易に高繰り返し化が可能であり、また、実質的なパルス幅も任意に変更できる。このようにオシレータを構成することにより、任意の繰り返し周波数やパルス幅を得ることができる。
【0032】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図4に示す発振段レーザ装置は、図2に示す発振段レーザ装置において音響光学素子23を過飽和吸収体24に変更することにより、受動モードロックレーザを構成したものである。
【0033】
受動モードロックレーザにおいては、レーザ共振器内に、上準位緩和時間の短い過飽和吸収体24が挿入される。過飽和吸収体24は、レーザ強度が大きいほど透過率が高く、光ゲートとして機能する。即ち、式(2)において、整数倍の強い縦モードが選択されてパルスとなり、レーザ共振器が発振動作を行う。過飽和吸収体24としては、SF6、又は、SF6の混合ガス等が用いられる。その場合には、過飽和吸収体24の混合比やガス圧を調整することにより、繰り返し周波数が調整される。
【0034】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、先に説明した第1の実施形態又は第2の実施形態を改良したものである。
図5は、本発明の第3の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。図2に示す発振段レーザ装置においては、CO2レーザ放電管20のゲインが高い場合に、音響光学素子23によるバースト休止時にもレーザ光が連続して発生してしまうことがある。これを防止するために、偏光ビームスプリッタ25及び26と、電気光学効果により光をスイッチングするポッケルスセル27とを組み合わせることにより、バースト休止時に発生してしまうレーザ光を後段の増幅器に出力しないようにしている。
【0035】
ポッケルスセル27は、所定の電圧が印加されることによって、入射される光の位相をλ/2だけ回転させて出射する。ここで、λは光の波長を表している。これにより、P偏光のレーザ光はS偏光となり、S偏光のレーザ光はP偏光となる。例えば、偏光ビームスプリッタ25及び26がP偏光のレーザ光を透過する場合には、P偏光のレーザ光がポッケルスセル27に入射し、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されていない状態においては、ポッケルスセル27から出射されるP偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26を透過する。一方、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されている状態においては、ポッケルスセル27から出射されるS偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26によって反射され、矢印の方向に出射される。
【0036】
ポッケルスセル27の動作タイミングは、音響光学素子23の動作タイミングと同期されており、レーザ制御部123(図1)が、音響光学素子23をバースト的にオンする間に、ポッケルスセル27をオンさせることにより、必要なパルスレーザ光だけが後段の増幅器に出力される。なお、音響光学素子23の替わりに過飽和吸収体24を用いる場合にも、同様の構成とすることができる。
【0037】
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態においては、発振段レーザ装置を、固体レーザと複数の非線形結晶とを組み合わせた構成としている。
図6は、本発明の第4の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図6に示すように、この発振段レーザ装置121は、高い繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力することが可能な固体レーザ31と、非線形結晶32(非線形結晶A)と、非線形結晶33(非線形結晶B)と、スペクトル整合器34とによって構成される。
【0038】
固体レーザ31としては、例えば、660nm〜900nm付近の波長域で発振するチタンサファイアレーザが用いられる。また、非線形結晶Aとしては、例えば、BBO(ベータ・バリウム・ボライト:βBaB2O4)が用いられる。この非線形結晶Aを、固体レーザ31の発振波長λ1に対して位相整合することにより、1/λ1=1/λ2+1/λ3の関係に従って、非線形結晶Aから、波長λ2を有する波長成分(波長成分λ2)と、波長λ3を有する波長成分(波長成分λ3)とが出力される。
【0039】
それらの波長成分λ2及びλ3に対して、非線形結晶Bを位相整合することにより、波長成分λ2と波長成分λ3との差周波に相当する波長λ4を有する波長成分(波長成分λ4)が得られる。非線形結晶Bとしては、例えば、AgGaS2やHgGa2S2が用いられ、それにより、波長成分λ4として、9μm〜12μmの波長を有する広帯域なレーザ光が得られる。スペクトル整合器34は、非線形結晶Bによって生成されるレーザ光のスペクトルを増幅段装置122(図1)の増幅特性に整合させて、該レーザ光を出力する。
【0040】
スペクトル整合器34としては、例えば、再生増幅器が利用される。非線形結晶Bの出力としては広帯域のレーザ光が得られるが、これを増幅段装置122に入射しても、高い増幅効率は得られない。増幅段装置122のレーザ媒質(ゲイン媒質)が、離散的な利得スペクトルを有しているからである。そこで、例えば、再生増幅器を利用して、広帯域のレーザ光にレーザ媒質を何度も通過させることによって、広帯域のスペクトルから、増幅段装置122の離散的な利得スペクトルに整合するスペクトル成分を成長させる。そのようにして得られたレーザ光を増幅段装置122に入射させることにより、高い増幅効率を得ることができる。
【0041】
本実施形態は、チタンサファイアレーザのように、広帯域発振が可能なレーザ装置を用いる場合に実現することができる。チタンサファイアレーザは、数十kHz〜数十MHz程度の繰り返し周波数でレーザ光を出力することが可能であり、この構成により、発振段レーザ装置の高繰り返し化が可能となる。例えば、λ1=950nmとした場合に、λ2=1400.88nm、λ3=1614.21nmとすることにより、λ4=10600nm(10.6μm)を得ることができる。
【0042】
以下の実施形態においては、ドライバレーザにおいて40kW以上の出力を達成するために、入手が容易なオシレータを利用しつつ、オシレータ又はその付近でパルス幅を伸長することにより、単位時間当りのエネルギーが抑えられて、設計制約が緩和される。例えは、パルス幅を100nsとすれば、レーザエネルギーは、750mJまで許容される。オシレータは1台で良く、それに繋がる増幅システムも単列で済むため、レーザコストを非常に低く抑えることができる。パルス幅を伸長する手段は、光路遅延的手法によるものと、レーザ共振器の内部又は外部に光スイッチ素子を配する手法と、それらを組み合わせた手法とがある。それらの手法を用いることにより、パルス幅を伸長してレーザエネルギーの制限を緩和しつつ、最小限のコストでドライバレーザシステムを構成することができる。
【0043】
本発明の第5及び第6の実施形態について説明する。第5及び第6の実施形態によれば、図1に示すドライバレーザ12において、発振段レーザ装置121と増幅段装置122との間にパルス伸長光学系を挿入して、レーザ光のパルス幅を伸長することにより、1パルス当りのレーザエネルギーの制限を緩和することができる。
【0044】
図7は、本発明の第5の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。図7に示すパルス伸長光学系124は、光学素子として、2つのビームスプリッタ41及び42と、4つのミラー43〜46とを含んでいる。このような光学系124において、ビームスプリッタ41に入射したレーザ光の一部は、ビームスプリッタ41を透過し、他の一部は、ミラー43の方向に反射される。ビームスプリッタ41によって反射された反射光は、距離的に透過光よりも長い遅延光路を通ることにより遅延され、ビームスプリッタ42において透過光と結合される。遅延光路としては、例えば、ビームスプリッタ41→ミラー43→ミラー44→ビームスプリッタ42の光路や、ビームスプリッタ41→ミラー43→ミラー44→ミラー45→ミラー46→ミラー43→ミラー44→ビームスプリッタ42の光路が存在する。
【0045】
また、ビームスプリッタ41からビームスプリッタ42に入射したレーザ光の一部は、ビームスプリッタ42を透過し、他の一部は、ミラー45の方向に反射され、遅延光路を通ることにより遅延される。遅延光路としては、例えば、ビームスプリッタ42→ミラー45→ミラー46→ミラー43→ミラー44→ビームスプリッタ42の光路が存在する。そのようなことを繰り返すと、光学的に遅延された光が、透過光に時間的遅れをもって重ね合わされるため、結果として、パルス幅の長いレーザ光が得られる。ここで、光学素子間の距離を矢印の方向に調整することにより、任意のパルス幅が得られる。さらに、ビームスプリッタの反射率を調整するによって、パルス波形をある程度調整することが可能である。
【0046】
図8は、本発明の第6の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられるパルス伸長光学系の構成を示す概略図である。図8に示すパルス伸長光学系126は、第5の実施形態におけるパルス伸長光学系124に、増幅器47を組み合わせたものである。増幅器47を用いることにより、パルス伸長と同時にパルス整形を行うことができるので、第5の実施形態よりも自由度が高いという利点がある。
【0047】
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。第7の実施形態においては、1つの発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を複数の光路に分岐させて、光路差により互いに異なる遅延を持たせた複数のレーザ光を合成するようにしている。
【0048】
図9は、本発明の第7の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す図である。ドライバレーザ12は、パルスレーザ光を出力する発振段レーザ装置(OSC:オシレータ)121と、発振段レーザ装置121から出力されるパルスレーザ光を複数の光路に分岐させるビーム分岐手段としてのビームスプリッタ51a〜51c及びミラー52と、光路に応じて互いに異なる遅延を伴う複数のパルスレーザ光を合成するビーム合成器53a〜53cと、ビーム合成器53cから出力されるパルスレーザ光を増幅するN段の増幅器AMP(1)〜AMP(N)を含む増幅段装置122とを含んでいる。ここで、Nは自然数である。
【0049】
図10の(a)に示すように、発振段レーザ装置121から出力されるレーザ光のパルス幅は約30nsであり、観測点1A〜1Dにおいて、順次遅延されたタイミングでパルスが観測される。ビームスプリッタ51a〜51c及びミラー52からそれぞれ出力される複数のパルスレーザ光をビーム合成器53a〜53cによって順次合成することにより、図10の(b)に示すように、観測点2〜4において観測されるようなパルスを得ることができる。さらに、ビーム合成器53cから出力されるパルスレーザ光を増幅段装置122によって増幅することにより、観測点5において、ほぼ一定の強度で100nsオーダーのパルス幅を有する矩形状パルスが得られる。
【0050】
増幅器AMP(1)〜AMP(N)の増幅特性を考慮して、増幅器AMP(1)の入力において、図10の(b)に示す観測点4におけるようなパルス波形にすることが望ましい。これは、観測点1A〜1Dにおけるパルス強度に、図10の(a)に示すような強度差を持たせることにより実現できる。そのような強度差を設定するためには、ビームスプリッタ51a〜51cの反射率を徐々に低くなるようにすれば良い。
【0051】
例えば、ビームスプリッタ51aの反射率を95%、ビームスプリッタ51bの反射率を85%、ビームスプリッタ51cの反射率を55%とすると、観測点1Aにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの5%となり、観測点1Bにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの10%となり、観測点1Cにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの30%となり、観測点1Dにおけるエネルギーは、発振段レーザ装置121から出力されるエネルギーの55%となるので、図10の(a)に示すような強度比をほぼ達成することができる。本実施形態によれば、遅延のための光路長とビームスプリッタの反射率によって、レーザ光の波形を整形することが容易であり、また、整形後の波形が把握し易い。
【0052】
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。第8の実施形態においては、ドライバレーザにおいて、レーザ増幅における飽和現象を利用して、レーザ光のパルス幅を伸長している。即ち、所定の値以上の強度を有する光を増幅段装置に入力すると、増幅率が一定値に漸近する現象が起こるので、これをパルス整形に利用している。
【0053】
図11は、本発明の第8の実施形態に係るドライバレーザの構成を示す概略図である。ドライバレーザ12は、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を出力する発振段レーザ装置(OSC:オシレータ)127と、発振段レーザ装置127から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅するN段の増幅器AMP(1)〜AMP(N)を含む増幅段装置128とを含んでいる。ここで、Nは自然数である。
【0054】
例えは、発振段レーザ装置127は、図12に示す観測点1における波形のように、パルス幅(FWHM)が30ns程度で、裾野が100ns程度で、時間と共に強度が増加するパルスを発振する。これは、キャビティダンプ等の光スイッチ素子によるパルス切り出しを行うレーザにおいては、その立上り時間を調整することにより比較的容易に実現できる。例えば、Cd/Te等の結晶に印加する電圧波形を調整することによって、このようなパルス波形を簡単に形成することができる。
【0055】
そのような波形を有するパルスを、飽和増幅となるように励起強度を調整した増幅器に通すと、パルス前半部は、エネルギーが低いので高い増幅率で増幅され、パルス後半部は、増幅器が飽和してしまうので低い増幅率で増幅される。この現象を利用すると、パルスの裾野部分を選択的に増幅させることができる。増幅器AMP(1)〜AMP(N)において、これを繰り返せば、観測点2〜4におけるようにパルス幅が順次増加して、最終的には、100nsオーダーのパルス幅を有するパルスを得ることができる。本実施形態によれば、増幅器の容量を小さくすることが可能であり、制御要素も少なく、比較的簡単な構成で低コストのレーザシステムが可能となる。
【0056】
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。第9の実施形態においては、発振段レーザ装置の外部に光スイッチ素子を配することにより、パルス幅が伸長される。
図13は、本発明の第9の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。図13に示すように、この発振段レーザ装置121は、CW励起又はパルス励起のレーザ放電管28と、レーザ放電管28を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21及び部分反射ミラー22とを含んでいる。さらに、発振段レーザ装置121には、偏光ビームスプリッタ25及び26と、ポッケルスセル27とが組み合わされている。
【0057】
ポッケルスセル27は、所定の電圧が印加されることによって、入射される光の位相をλ/2だけ回転させて出射する。ここで、λは光の波長を表している。これにより、P偏光のレーザ光はS偏光となり、S偏光のレーザ光はP偏光となる。例えば、偏光ビームスプリッタ25及び26がP偏光のレーザ光を透過する場合には、P偏光のパルスレーザ光がポッケルスセル27に入射し、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されていない状態においては、ポッケルスセル27から出射されるP偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26を透過する。一方、ポッケルスセル27に所定の電圧が印加されている状態においては、ポッケルスセル27から出射されるS偏光のパルスレーザ光が偏光ビームスプリッタ26によって反射され、矢印の方向に出射される。
【0058】
これにより、CW励起のレーザ発振器から偏光を利用してレーザ光を切り出し、任意のパルス波形を得ることができる。パルス幅は、共振器の長さによって制限されることがあるので、所望のパルス幅に対して十分な共振器長を取っておく。CW発振器から発振した光は、偏光ビームスプリッタ25及び26とポッケルスセル27とによって、ポッケルスセル27がオンする時のみ、矢印方向に取り出すことができる。この時間間隔により、レーザ光のパルス幅が調整される。
【0059】
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。第10の実施形態においては、発振段レーザ装置の内部に光スイッチ素子を配することにより、パルス幅が伸長される。
図14は、本発明の第10の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図14に示すように、この発振段レーザ装置121は、CW励起又はパルス励起のレーザ放電管28と、レーザ放電管28を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21a及び21bと、偏光ビームスプリッタ25と、ポッケルスセル27aと、λ/4波長板29と、ミラー30とを含んでいる。
【0060】
ポッケルスセル27aは、所定の電圧が印加されることによって、入射される光の位相をλ/4だけ回転させて出射する。ここで、λは光の波長を表している。例えば、偏光ビームスプリッタ25がP偏光のレーザ光を透過する場合に、ポッケルスセル27aに所定の電圧が印加されている状態においては、偏光ビームスプリッタ25から出射されるP偏光のレーザ光が、ポッケルスセル27a及びλ/4波長板29を往復することによって再びP偏光となり、偏光ビームスプリッタ26を透過する。
【0061】
一方、ポッケルスセル27aに所定の電圧が印加されていない状態においては、偏光ビームスプリッタ25から出射されるP偏光のレーザ光が、λ/4波長板29を往復することによってS偏光となり、偏光ビームスプリッタ26によって反射されて矢印の方向に出射される。このようにして、ポッケルスセル27aをオンしている間、光は共振器内部を往復しているが、ポッケルスセル27aをオフすると、レーザ光が外部に取り出される。この時間間隔により、レーザ光のパルス幅を変化させることができる。第10の実施形態は、第9の実施形態と異なり、捨ててしまうレーザ光が少ないのでエネルギー効率が高い。
【0062】
次に、本発明の第11の実施形態について説明する。第11の実施形態においては、増幅器を利用して、レーザ光のパルス幅が伸長される。
図15は、本発明の第11の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる増幅器の構成を示す概略図である。図1に示す増幅器(例えば、AMP(1))において、図15に示すように、レーザ放電管60に設けられた入射ウインドウ61の付近に高反射ミラー63を配置すると共に、出射ウインドウ62の付近に部分反射ミラー64を配置することにより、部分反射ミラー64を透過したレーザ光と、部分反射ミラー64及び高反射ミラー63に反射された光とが、同一の方向に放出されるので、それぞれの時間だけ遅延した複数のパルスレーザ光が合成されて、パルス幅が伸長される。本実施形態に係るドライバレーザは、比較的簡単、かつ、省スペースな構成である。
【産業上の利用可能性】
【0063】
本発明は、露光装置の光源として用いられるEUV光源においてターゲットに光を照射するドライバレーザにおいて利用することが可能である。
【符号の説明】
【0064】
1…ターゲット、2…レーザ光、3…プラズマ、4…EUV光、10…真空チャンバ、11…ターゲット供給装置、12…ドライバレーザ、14…レーザ集光光学系、15…EUVコレクタミラー、16…ターゲット回収装置、18…導入窓、19…SPF、20、28、60…レーザ放電管、21、21a、21b…全反射ミラー、22…部分反射ミラー、23…音響光学素子、24…過飽和吸収体、25、26…偏光ビームスプリッタ、27、27a…ポッケルスセル、29…λ/4波長板、30…ミラー、31…固体レーザ、32、33…非線形結晶、34…スペクトル整合器、41、42…ビームスプリッタ、43〜46、52…ミラー、47…増幅器、51a〜51c…ビームスプリッタ、53a〜53c…ビーム合成器、61…入射ウインドウ、62…出射ウインドウ、63…高反射ミラー、64…部分反射ミラー、121、127…発振段レーザ装置、122、128…増幅段装置、123…レーザ制御部、124、126…パルス伸長光学系
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光をターゲットに照射することにより前記ターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、
レーザ媒質としてCO2を用いて、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を生成する発振段レーザ装置と、
前記発振段レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅することにより、レーザ光のパルス幅を伸長する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置と、
を具備するドライバレーザ。
【請求項2】
前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を複数の光路に分岐させるビーム分岐手段と、
それぞれの光路に応じて互いに異なる遅延を伴う複数のレーザ光を合成することにより、レーザ光のパルス幅を伸長するビーム合成手段と、
をさらに具備し、前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記ビーム合成手段から出力されるレーザ光を増幅する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項3】
前記発振段レーザ装置によって生成されるレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を第1の方向に透過すると共に、第2の偏光を有するレーザ光を第1の方向と平行でない第2の方向に反射する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記第1の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を第1の方向に透過すると共に、第2の偏光を有するレーザ光を第1の方向と平行でない第3の方向に反射する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1又は第2の偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザ光を複数回反射して前記第2の偏光ビームスプリッタに入射させ、該レーザ光を前記第2の偏光ビームスプリッタから第1の方向に出射させることにより、レーザ光のパルス幅を伸長する複数のミラーと、
をさらに具備し、前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記第2の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光を増幅する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項4】
前記第1又は第2の偏光ビームスプリッタと前記複数のミラーの内の1つとの間に挿入された増幅器をさらに具備する、請求項3記載のドライバレーザ。
【請求項5】
前記発振段レーザ装置によって生成されるレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を第1の方向に出射する第1の偏光ビームスプリッタと、
所定の電圧が印加されたときに、前記第1の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光の偏光を第2の偏光に変化させる光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子から出射されるレーザ光を受けて、第2の偏光を有する光を第2の方向に出射する第2の偏光ビームスプリッタと、
所定のパルス幅を有するレーザ光が前記増幅段装置に出射されるように前記光スイッチ素子を制御するレーザ制御部と、
をさらに具備し、前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記第2の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光を増幅する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項6】
前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を励起するレーザ放電管と、前記レーザ放電管を挟んで光共振器を構成する全反射ミラー及び部分反射ミラーとを有し、前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を増幅すると共にレーザ光のパルス幅を伸長する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項1】
レーザ光をターゲットに照射することにより前記ターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、
レーザ媒質としてCO2を用いて、時間と共に強度が増加するパルスレーザ光を生成する発振段レーザ装置と、
前記発振段レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を、時間と共に減少する増幅率で増幅することにより、レーザ光のパルス幅を伸長する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置と、
を具備するドライバレーザ。
【請求項2】
前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を複数の光路に分岐させるビーム分岐手段と、
それぞれの光路に応じて互いに異なる遅延を伴う複数のレーザ光を合成することにより、レーザ光のパルス幅を伸長するビーム合成手段と、
をさらに具備し、前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記ビーム合成手段から出力されるレーザ光を増幅する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項3】
前記発振段レーザ装置によって生成されるレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を第1の方向に透過すると共に、第2の偏光を有するレーザ光を第1の方向と平行でない第2の方向に反射する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記第1の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を第1の方向に透過すると共に、第2の偏光を有するレーザ光を第1の方向と平行でない第3の方向に反射する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1又は第2の偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザ光を複数回反射して前記第2の偏光ビームスプリッタに入射させ、該レーザ光を前記第2の偏光ビームスプリッタから第1の方向に出射させることにより、レーザ光のパルス幅を伸長する複数のミラーと、
をさらに具備し、前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記第2の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光を増幅する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項4】
前記第1又は第2の偏光ビームスプリッタと前記複数のミラーの内の1つとの間に挿入された増幅器をさらに具備する、請求項3記載のドライバレーザ。
【請求項5】
前記発振段レーザ装置によって生成されるレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を第1の方向に出射する第1の偏光ビームスプリッタと、
所定の電圧が印加されたときに、前記第1の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光の偏光を第2の偏光に変化させる光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子から出射されるレーザ光を受けて、第2の偏光を有する光を第2の方向に出射する第2の偏光ビームスプリッタと、
所定のパルス幅を有するレーザ光が前記増幅段装置に出射されるように前記光スイッチ素子を制御するレーザ制御部と、
をさらに具備し、前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記第2の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光を増幅する、請求項1記載のドライバレーザ。
【請求項6】
前記増幅段装置の前記少なくとも1段の増幅器が、前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を励起するレーザ放電管と、前記レーザ放電管を挟んで光共振器を構成する全反射ミラー及び部分反射ミラーとを有し、前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を増幅すると共にレーザ光のパルス幅を伸長する、請求項1記載のドライバレーザ。
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図1】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図1】
【公開番号】特開2013−84971(P2013−84971A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−264404(P2012−264404)
【出願日】平成24年12月3日(2012.12.3)
【分割の表示】特願2007−111929(P2007−111929)の分割
【原出願日】平成19年4月20日(2007.4.20)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成17年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線(EUV)露光システムの基盤開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第30条の適用を受ける特許出願
【出願人】(300073919)ギガフォトン株式会社 (227)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年12月3日(2012.12.3)
【分割の表示】特願2007−111929(P2007−111929)の分割
【原出願日】平成19年4月20日(2007.4.20)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成17年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線(EUV)露光システムの基盤開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第30条の適用を受ける特許出願
【出願人】(300073919)ギガフォトン株式会社 (227)
【Fターム(参考)】
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