JP6151054B2 - レーザ装置及び極端紫外光生成装置 - Google Patents

レーザ装置及び極端紫外光生成装置 Download PDF

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Description

本開示は、レーザ装置及び極端紫外光生成装置に関する。
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、70nm〜45nmの微細加工、さらには32nm以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば32nm以下の微細加工の要求に応えるべく、波長13nm程度の極端紫外(EUV:Extreme Ultra Violet)光を生成するための極端紫外光生成装置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。
極端紫外光生成装置としては、ターゲット物質にレーザビームを照射することによって生成されるプラズマが用いられるLPP(Laser Produced Plasma:レーザ励起プラズマ)式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるDPP(Discharge Produced Plasma)式の装置と、シンクロトロン放射光が用いられるSR(Synchrotron Radiation)式の装置との3種類の装置が提案されている。
米国特許出願公開第2010/0078580号明細書 米国特許出願公開第2008/0069157号明細書 米国特許出願公開第2011/0058588号明細書 米国特許出願公開第2012/0193547号明細書 特開2008−283107号公報
概要
本開示の1つの観点に係るレーザ装置は、パルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、パルスレーザ光の光路に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、波長選択素子の選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、を備え、波長選択素子は、コントローラによって、第1の波長が選択波長であって第2の波長が選択波長ではない第1の状態と、第2の波長が選択波長であって第1の波長が選択波長ではない第2の状態との間で切り換えられるように構成され、マスターオシレータは、第1の波長の光を含むパルスレーザ光を出力するように構成され、増幅器は、第1の波長の光を、第2の波長の光よりも高い増幅率で増幅するように構成されてもよい。
本開示の他の1つの観点に係るレーザ装置は、パルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、パルスレーザ光の光路であって増幅器よりもパルスレーザ光の下流側に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、波長選択素子の選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、を備えてもよい。
本開示の他の1つの観点に係るレーザ装置は、複数のパルスを含むパルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、パルスレーザ光の光路に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、複数のパルスに含まれる個々のパルスと同期して、波長選択素子の選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、を備えてもよい。
本開示の1つの観点に係る極端紫外光生成装置は、パルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、パルスレーザ光の光路に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、波長選択素子の選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、を備えるレーザ装置と、
レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を内部に通過させる入射口が設けられたチャンバと、チャンバ内にターゲットを出力するターゲット生成部と、パルスレーザ光をチャンバ内で集光させるレーザ集光光学系と、を備えてもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図1は、例示的なLPP式のEUV光生成システムの構成を概略的に示す。 図2は、本開示の実施形態に係るEUV光生成システムの例示的な構成を概略的に示す。 図3A及び図3Bは、図2に示されたエタロンの構成を示す。 図4は、増幅器の増幅率及びエタロンの透過率と、光の波長との関係を示すグラフである。 図5は、図2に示されるレーザ装置の例示的な構成を示す。 図6は、図5に示されるレーザ装置におけるタイミングチャートである。 図7A〜図7Cは、波長選択素子の第1の変形例の構成を示す。 図8は、図7Cに示されるエタロンに接続されたレーザ制御部の例示的な動作を示すフローチャートである。 図9は、図8に示された選択波長の制御を示すフローチャートである。 図10は、図8に示された選択波長の制御を示すフローチャートである。 図11は、図8に示された初期設定の処理を示すフローチャートである。 図12A及び図12Bは、波長選択素子の第2の変形例の構成を示す。 図13A及び図13Bは、波長選択素子の第3の変形例の構成を示す。 図14は、波長選択素子の第4の変形例の構成を概略的に示す。 図15は、レーザ制御部の変形例を含むレーザ装置の構成を示す。 図16は、図15に示されるレーザ装置におけるタイミングチャートである。 図17は、コントローラの概略構成を示すブロック図である。
実施形態
以下、本開示のいくつかの実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
<内容>
1.概要
2.極端紫外光生成システムの全体説明
2.1 構成
2.2 動作
3.レーザ装置を含むEUV光生成システム
3.1 構成
3.2 動作
3.3 エタロンの詳細
3.4 動作タイミングの制御
4. 波長選択素子の変形例
4.1 フィードバック制御されるエタロン
4.1.1 構成
4.1.2 動作
4.2 高速制御可能なエタロン
4.3 冷却可能なエタロン
4.4 グレーティングとスリットとの組合せ
5.レーザ制御部の変形例
6.その他の変形例
7.コントローラの構成
1.概要
LPP式のEUV光生成装置では、チャンバ内に出力されたターゲット物質に、レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を集光して照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化してもよい。プラズマからは、EUV光を含む光が放射されてもよい。放射されたEUV光は、チャンバ内に配置されたEUV集光ミラーによって集光され、露光装置等の外部装置に出力されてもよい。
LPP式のEUV光生成装置に用いられるレーザ装置は、高いパルスエネルギーを有するパルスレーザ光を高い繰り返し周波数で出力してもよい。そのために、レーザ装置は、高い繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、そのパルスレーザ光を増幅する少なくとも1つの増幅器を含んでもよい。
増幅器には、マスターオシレータから出力されたパルスレーザ光だけでなく、ターゲット物質によって反射されたパルスレーザ光の反射光が入射することがあり得る。また、増幅器自身が自然放出光(ASE)を出力することもあり得る。そのような反射光や自然放出光が増幅器によって増幅されると、増幅された光がマスターオシレータなどの機器に入射してこれらの機器を損傷し得る。また、自然放出光が増幅器によって増幅されて、ターゲット物質に照射されると、EUV光の出力が不安定となり得る。
本開示の1つの観点によれば、マスターオシレータから出力されたパルスレーザ光の光路に波長選択素子を配置し、この波長選択素子の選択波長を変化させるように構成してもよい。ここで、選択波長とは、波長選択素子が選択的に透過させる光の波長を意味する。そして、マスターオシレータから出力されたパルスレーザ光をターゲット物質に向けて通過させるときは、このパルスレーザ光の波長に波長選択素子の選択波長を一致させるようにしてもよい。それ以外のときには、波長選択素子の選択波長を他の波長にずらすようにしてもよい。これにより、波長選択素子は、ターゲット物質による反射光や増幅器による自然放出光の通過を制限し得る。そして、これらの反射光や自然放出光がマスターオシレータなどの機器に入射したり、自然放出光がターゲット物質に照射されたりすることが抑制され得る。
2.極端紫外光生成システムの全体説明
2.1 構成
図1に、例示的なLPP式のEUV光生成システムの構成を概略的に示す。EUV光生成装置1は、少なくとも1つのレーザ装置3と共に用いられてもよい。本願においては、EUV光生成装置1及びレーザ装置3を含むシステムを、EUV光生成システム11と称する。図1に示し、かつ、以下に詳細に説明するように、EUV光生成装置1は、チャンバ2、ターゲット生成部26を含んでもよい。チャンバ2は、密閉可能であってもよい。ターゲット生成部26は、例えば、チャンバ2の壁を貫通するように取り付けられてもよい。ターゲット生成部26から出力されるターゲット物質の材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又は、それらの内のいずれか2つ以上の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。
チャンバ2の壁には、少なくとも1つの貫通孔が設けられていてもよい。その貫通孔には、ウインドウ21が設けられてもよく、ウインドウ21をレーザ装置3から出力されるパルスレーザ光32が透過してもよい。チャンバ2の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するEUV集光ミラー23が配置されてもよい。EUV集光ミラー23は、第1及び第2の焦点を有し得る。EUV集光ミラー23の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されていてもよい。EUV集光ミラー23は、例えば、その第1の焦点がプラズマ生成領域25に位置し、その第2の焦点が中間集光点(IF)292に位置するように配置されるのが好ましい。必要な場合には、EUV集光ミラー23の中央部には貫通孔24が設けられていてもよく、貫通孔24をパルスレーザ光33が通過してもよい。
EUV光生成装置1は、EUV光生成制御部5、ターゲットセンサ4等を含んでもよい。ターゲットセンサ4は、撮像機能を有してもよく、ターゲット27の存在、軌跡、位置、速度等を検出するよう構成されてもよい。
また、EUV光生成装置1は、チャンバ2の内部と露光装置6の内部とを連通させる接続部29を含んでもよい。接続部29内部には、アパーチャが形成された壁291が設けられてもよい。壁291は、そのアパーチャがEUV集光ミラー23の第2の焦点位置に位置するように配置されてもよい。
さらに、EUV光生成装置1は、レーザ光進行方向制御部34、レーザ光集光ミラー22、ターゲット27を回収するためのターゲット回収部28等を含んでもよい。レーザ光進行方向制御部34は、レーザ光の進行方向を規定するための光学素子と、この光学素子の位置、姿勢等を調整するためのアクチュエータとを備えてもよい。
2.2 動作
図1を参照に、レーザ装置3から出力されたパルスレーザ光31は、レーザ光進行方向制御部34を経て、パルスレーザ光32としてウインドウ21を透過してチャンバ2内に入射してもよい。パルスレーザ光32は、少なくとも1つのレーザ光経路に沿ってチャンバ2内を進み、レーザ光集光ミラー22で反射されて、パルスレーザ光33として少なくとも1つのターゲット27に照射されてもよい。
ターゲット生成部26は、ターゲット27をチャンバ2内部のプラズマ生成領域25に向けて出力するよう構成されてもよい。ターゲット27には、パルスレーザ光33に含まれる少なくとも1つのパルスが照射されてもよい。パルスレーザ光が照射されたターゲット27はプラズマ化し、そのプラズマから放射光251が放射され得る。EUV集光ミラー23は、放射光251に含まれるEUV光を、他の波長域の光に比べて高い反射率で反射してもよい。EUV集光ミラー23によって反射されたEUV光を含む反射光252は、中間集光点292で集光され、露光装置6に出力されてもよい。なお、1つのターゲット27に、パルスレーザ光33に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。
EUV光生成制御部5は、EUV光生成システム11全体の制御を統括するよう構成されてもよい。EUV光生成制御部5は、ターゲットセンサ4によって撮像されたターゲット27のイメージデータ等を処理するよう構成されてもよい。また、EUV光生成制御部5は、例えば、ターゲット27が出力されるタイミング、ターゲット27の出力方向等を制御するよう構成されてもよい。さらに、EUV光生成制御部5は、例えば、レーザ装置3の発振タイミング、パルスレーザ光32の進行方向、パルスレーザ光33の集光位置等を制御するよう構成されてもよい。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加されてもよい。
3.レーザ装置を含むEUV光生成システム
3.1 構成
図2は、本開示の実施形態に係るEUV光生成システム11の例示的な構成を概略的に示す。レーザ装置3は、マスターオシレータMOと、複数の増幅器PA1、PA2、…、PAnと、複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enとを含んでいてもよい。マスターオシレータMOは、第1の波長(後述)を含むパルスレーザ光35を、所定の繰り返し周波数で出力してもよい。所定の繰り返し周波数は、例えば100kHzでもよい。
複数の増幅器PA1、PA2、…、PAnは、マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光35の光路に、この順で配置されていてもよい。増幅器の個数は、n個でよく、nは1以上の整数でもよい。複数の増幅器PA1、PA2、…、PAnのそれぞれは、COレーザガスを媒質とするCOレーザ増幅器であってもよい。複数の増幅器PA1、PA2、…、PAnのそれぞれは、第1の波長を有する光を、第2の波長(後述)を有する光よりも高い増幅率で増幅するように構成されてもよい。
マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光35を、増幅器PA1が増幅してもよい。増幅器PA1によって増幅されて出力されたパルスレーザ光35を、増幅器PA2が増幅してもよい。以下同様にしてパルスレーザ光35が順次増幅され、増幅器PAnによって増幅されて出力されたパルスレーザ光が、パルスレーザ光31としてレーザ光進行方向制御部34に入射してもよい。
エタロンE0は、マスターオシレータMOと増幅器PA1との間のパルスレーザ光35の光路に配置されてもよい。エタロンE1は、増幅器PA1と増幅器PA2との間のパルスレーザ光35の光路に配置されてもよい。以下同様に、エタロンE2は、増幅器PA2から出力されたパルスレーザ光35の光路に配置され、エタロンEnは、増幅器PAnから出力されたパルスレーザ光35の光路に配置されてもよい。エタロンの個数は、図2に示されるようにn+1個でもよい。
複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enのそれぞれは、本開示の波長選択素子に相当し得る。複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enのそれぞれは、エタロンが選択的に透過させる光の波長である選択波長を変更可能に構成されてもよい。複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enのそれぞれは、第1の状態と第2の状態との間で切り換え可能であってもよい。上記第1の状態は、第1の波長を有する光を、第2の波長を有する光よりも高い透過率で透過させる状態であってもよい。上記第2の状態は、第2の波長を有する光を、第1の波長を有する光よりも高い透過率で透過させる状態であってもよい。
3.2 動作
複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enのそれぞれは、マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光35が通過するタイミングで、上記第1の状態に変化させられてもよい。それ以外のタイミングで、複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enのそれぞれは上記第2の状態に変化させられてもよい。
これにより、マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光35は、複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enを通過し、且つ、複数の増幅器PA1、PA2、…、PAnによって増幅されて、パルスレーザ光31としてレーザ装置3から出力され得る。パルスレーザ光31は、レーザ光進行方向制御部34を経て、パルスレーザ光32としてウインドウ21を透過してチャンバ2内に入射し、レーザ光集光ミラー22で反射されて、パルスレーザ光33として少なくとも1つのターゲット27に照射されてもよい。
一方、ターゲット27は、パルスレーザ光33を反射光33aとして反射し得る。反射光33aは、反射光32a及び反射光31aとして、パルスレーザ光31、32、33の光路とは逆方向に進行し得る。しかし、反射光31aがエタロンEnに到達するタイミングで、エタロンEnが上記第2の状態となっている場合には、反射光31aはエタロンEnにおいて減衰され得る。
また、例えば増幅器PA1において発生した自然放出光35aがエタロンE0に到達するタイミングで、エタロンE0が上記第2の状態となっている場合には、自然放出光35aはエタロンE0において減衰され得る。また、例えば増幅器PAnにおいて発生した自然放出光36aがエタロンEnに到達するタイミングで、エタロンEnが上記第2の状態となっている場合には、自然放出光36aはエタロンEnにおいて減衰され得る。
以上のようにして、反射光や自然放出光がマスターオシレータMOなどの機器に入射したり、自然放出光がターゲット27に照射されたりすることが抑制され得る。
3.3 エタロンの詳細
図3A及び図3Bは、図2に示されたエタロンの構成を示す。図3AはエタロンEnの平面図であり、図3Bは図3Aに示されるエタロンEnのIIIB−IIIB線における断面図である。ここではエタロンEnの構成について説明するが、エタロンE0、E1、E2等の構成についても同様でよい。
エタロンEnは、一対のダイヤモンド基板40及び41と、部分反射膜42及び43と、圧電素子44と、駆動電源50とを含んでもよい。図3Aにおいては、駆動電源50の図示が省略されている。
部分反射膜42はダイヤモンド基板40の一方の面にコーティングされ、部分反射膜43はダイヤモンド基板41の一方の面にコーティングされてもよい。一対のダイヤモンド基板40及び41は、部分反射膜42及び43が互いに対向するように配置されてもよい。一対のダイヤモンド基板40及び41の周縁部において、これらのダイヤモンド基板40及び41の間に、圧電素子44が固定されてもよい。圧電素子44は、リング状の形状に加工された圧電性セラミックスと、この圧電性セラミックスの両端に配置された図示しない電極とを含んでもよい。駆動電源50は、この電極に接続され、駆動電源50が印加する電圧に応じて圧電素子44が変形するように構成されてもよい。
図3Bに示すように、エタロンEnに光37がエタロンEnの左側から、すなわちダイヤモンド基板40側から入射すると、光37のうち、第1の部分は部分反射膜42によって図の左側に向けて反射され、他の一部は部分反射膜42を透過し得る。
部分反射膜42を透過した光37のうち、第2の部分は部分反射膜43を図の右側に向けて透過し得る。部分反射膜42を透過した光37のうち、他の一部は部分反射膜43によって反射され得る。
部分反射膜43によって反射された光37のうち、第3の部分は部分反射膜42を図の左側に向けて透過し得る。部分反射膜43によって反射された光37のうち、他の一部は部分反射膜42によって反射され、そのうちの第4の部分は部分反射膜43を図の右側に向けて透過し得る。
上記第2の部分及び上記第4の部分が重ね合わされるとき、部分反射膜42及び43の間隔dに対応した波長の光は位相が一致して互いに強め合うことができ、部分反射膜42及び43の間隔dに対応しない波長の光は位相が一致せずに互いに弱め合うことができる。この干渉作用の結果、部分反射膜42及び43の間隔dに応じた波長の光が選択的にエタロンEnを透過し得る。従って、駆動電源50によって圧電素子44に印加される電圧が制御されることにより、部分反射膜42及び43の間隔dが制御され、エタロンEnの選択波長が制御され得る。
上記第1の部分及び上記第3の部分も同様に重ね合わされて、反射光38となる。反射光38がマスターオシレータMOに戻ってしまうことを抑制するため、エタロンEnの部分反射膜42及び43はパルスレーザ光35(図2参照)の光軸に対して傾いて配置されることが望ましい。
ところで、エタロンEnの選択波長をλとするとき、下式に示される関係が知られている。
λ=2d/mcosθ
ここで、mは1以上の整数であり、θはエタロンEnの部分反射膜42及び43への光の入射角であり得る。
この式に示されるように、部分反射膜42及び43の間隔dが決定されたとき、エタロンEnの選択波長λとしては、mの値に応じて複数の値が存在し得る。
図4は、増幅器の増幅率及びエタロンの透過率と、光の波長との関係を示すグラフである。増幅器PA1、PA2、…、PAnの一例としてのCOレーザ増幅器が増幅し得る光の波長としては、図4に実線の縦線で示されるように、複数の値が存在し得る。特に、COレーザ増幅器は、波長10.59μmの光を高い増幅率で増幅し得る。そこで、例えばマスターオシレータMOから出力されるパルスレーザ光35が波長10.59μmの光を含むようにマスターオシレータMOが構成されれば、COレーザ増幅器による増幅性能が有効に発揮され得る。この場合、エタロンEnの第1の状態は、波長10.59μmの光を高い透過率で透過させるように設定されることが望ましい。すなわち、10.59μmを上記第1の波長としてもよい。
また、図4に示されるように、COレーザ増幅器は、波長10.24μmにも増幅率のピークを有し得る。以下の説明において、10.24μmを第3の波長としてもよい。これに対し、COレーザ増幅器は、第1の波長と第3の波長との間の波長である波長10.40μmの光の増幅率は低いか、又は増幅しないと言い得る。そこで、例えばエタロンEnの第2の状態は、波長10.40μmの光の透過率が高く、波長10.59μmの光の透過率が低いように設定されることが望ましい。すなわち、10.40μmを上記第2の波長としてもよい。
図3を参照しながら上述したように、エタロンEnの選択波長λとしては、mの値に応じて複数の値が存在し得る。図4に一点鎖線R1で示されるように、エタロンEnが波長10.59μmの光を透過させる場合に、このエタロンEnは、他の波長の光も高い透過率で透過させ得る。なお、エタロンの透過スペクトルにおける複数のピークの間隔を、フリースペクトラルレンジという。
一方、図4に示されるように、COレーザ増幅器は、上記第3の波長としての波長10.24μmの他にも、波長9.59μmと、波長9.27μmと、においてもそれぞれ増幅率のピークを有し得る。以下の説明において、9.59μmを第4の波長とし、9.27μmを第5の波長としてもよい。エタロンEnは、第3〜第5の波長をフリースペクトラルレンジの中に含むように構成されることが望ましい。例えば、エタロンEnが第1の状態である場合に、このエタロンEnのフリースペクトラルレンジが1.5μmであれば、図4に一点鎖線R1で示されるように、エタロンEnは第3〜第5の波長をフリースペクトラルレンジの中に含み得る。従って、このエタロンEnによって第3〜第5の波長の光が減衰され得る。さらに、エタロンEnが第2の状態となった場合にも、図4に一点鎖線R2で示されるように、エタロンEnは第3〜第5の波長をフリースペクトラルレンジの中に含み得る。これにより、自然放出光が増幅されてマスターオシレータMOなどの機器に入射したり、ターゲット27に照射されたりすることが抑制され得る。
エタロンのフリースペクトラルレンジは、以下の式1で与えられ得る。
FSR=λ/2nd ・・・(式1)
ここで、FSRはフリースペクトラルレンジであり、例えばFSR=1.5μmでよい。λは選択波長であり、例えばλ=10.59μmでよい。nは部分反射膜間における絶対屈折率であり、例えばn=1でよい。
dは部分反射膜間の間隔でよい。上記の式1から、d=37.4μmが算出され得る。
エタロンEnを、第1の波長10.59μmを透過させる第1の状態から、第2の波長10.40μmを透過させる第2の状態に変化させるために必要な間隔dの変化量Δdは、以下のように導かれ得る。
Δd=Δλ×λ/FSR
=(10.59−10.40)×10.59/1.5
=1.34
従って、駆動電源50は、圧電素子44の変形によって部分反射膜間の間隔dが1.34μm変化するように、圧電素子44に電圧を印加してもよい。
以上の説明において、10.40μmを第2の波長としたが、COレーザ増幅器による増幅率が低い他の波長、例えば10.3μm〜10.5μm、又は9.7μm〜10.2μmを第2の波長としてもよい。
また、以上の説明において、10.59μmを第1の波長としたが、COレーザ増幅器による増幅率が高い他の波長、例えば10.24μm、9.59μm又は9.27μmを第1の波長としてもよい。また、10.59μm、10.24μm、9.59μm及び9.27μmのうち、第1の波長とされた波長以外のいずれかを第3の波長としてもよい。
3.4 動作タイミングの制御
図5は、図2に示されるレーザ装置3の例示的な構成を示す。レーザ装置3は、レーザ制御部700を含んでもよい。レーザ制御部700は、遅延回路705と、複数のワンショット回路710、720、721、722、…、72nとを含んでもよい。
遅延回路705及びワンショット回路710は、EUV光生成制御部5と信号線で接続されてもよい。ワンショット回路710は、マスターオシレータMOと信号線で接続されてもよい。遅延回路705は、ワンショット回路720、721、722、…、72nとそれぞれ信号線で接続されてもよい。ワンショット回路720、721、722、…、72nは、エタロンE0、E1、E2、…、Enの駆動電源50とそれぞれ信号線で接続されてもよい。なお、図3Bに示された駆動電源50の図示は、図5においては省略されている。
EUV光生成制御部5は、トリガ信号Tsを遅延回路705及びワンショット回路710に出力してもよい。ワンショット回路710は、トリガ信号Tsに基づく駆動信号MOsをマスターオシレータMOに出力してもよい。遅延回路705は、トリガ信号Tsの受信タイミングに対して遅延した遅延信号を、ワンショット回路720、721、722、…、72nにそれぞれ出力してもよい。ワンショット回路720、721、722、…、72nには、それぞれ異なるタイミングの遅延信号が与えられてもよい。ワンショット回路720、721、722、…、72nは、遅延信号に基づく駆動信号E0s、E1s、E2s、…、Ensを、エタロンE0、E1、E2、…、Enの各駆動電源50(図3B)にそれぞれ出力してもよい。
図6は、図5に示されるレーザ装置におけるタイミングチャートである。図6の水平方向は時間Tの流れを示し、破線は上述のトリガ信号Ts又は上述の駆動信号MOs、E0s、E1s、E2s、…、Ensを示す。まず、EUV光生成制御部5からトリガ信号Tsが出力されてもよい。トリガ信号Tsが出力された直後に、ワンショット回路710は駆動信号MOsを出力し、駆動信号MOsに応じてマスターオシレータMOはパルスレーザ光35を出力してもよい。
マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光35がエタロンE0に到達する直前のタイミングで、ワンショット回路720は駆動信号E0sをエタロンE0に出力してもよい。駆動信号E0sがONである間は、エタロンE0が第1の波長の光を透過させる第1の状態となり、パルスレーザ光35がエタロンE0を透過してもよい。パルスレーザ光35の波形が、図6に実線で示されている。遅延回路705が出力する遅延信号の出力タイミングが、駆動信号MOsに対する駆動信号E0sの遅延時間に反映されてもよい。この遅延時間は、マスターオシレータMOとエタロンE0との間の光路長を光速で除算して得られた値に基づいて決定されてもよい。
増幅器PA1から出力されたパルスレーザ光35がエタロンE1に到達する直前のタイミングで、ワンショット回路721は駆動信号E1sをエタロンE1に出力してもよい。駆動信号E1sがONである時間内は、エタロンE1が第1の波長の光を透過させる第1の状態となり、パルスレーザ光35がエタロンE1を透過してもよい。駆動信号E0sに対する駆動信号E1sの遅延時間は、エタロンE0とエタロンE1との間の光路長を光速によって除算して得られた値に基づいて決定されてもよい。
同様に、パルスレーザ光35がエタロンE2に到達する直前のタイミングで、ワンショット回路722は駆動信号E2sをエタロンE2に出力し、パルスレーザ光35がエタロンE2を透過してもよい。同様に、パルスレーザ光35がエタロンEnに到達する直前のタイミングで、ワンショット回路72nが駆動信号EnsをエタロンEnに出力し、パルスレーザ光35がエタロンEnを透過してもよい。これにより、パルスレーザ光35がエタロンE0〜Enを透過し、レーザ装置3からパルスレーザ光31として出力されてもよい。
駆動信号E0s、E1s、E2s、…、EnsがそれぞれONである時間の長さは、パルスレーザ光35のパルス幅に応じて、30ns〜5000ns程度でよい。パルスレーザ光35がエタロンE0〜Enをそれぞれ透過した直後のタイミングで、駆動信号E0s、E1s、E2s、…、EnsはそれぞれOFFとなってもよい。駆動信号E0s、E1s、E2s、…、EnsがOFFである間は、エタロンE0〜Enが第2の波長の光を透過させる第2の状態となり、ターゲットからの反射光や増幅器からの自然放出光を減衰させてもよい。
図6に示された処理によれば、パルスレーザ光35に含まれる個々のパルスと同期して、レーザ制御部700が、エタロンEnを第1の状態と第2の状態との間で切り換え得る。従って、複数のパルスが繰り返し出力されるバースト運転中であっても、反射光や自然放出光がマスターオシレータMOなどの機器に入射したり、自然放出光がターゲット27に照射されたりすることが抑制され得る。
4. 波長選択素子の変形例
4.1 フィードバック制御されるエタロン
4.1.1 構成
図7A〜図7Cは、波長選択素子の第1の変形例の構成を示す。図7AはエタロンEnaの平面図であり、図7Bは図7Aに示されるエタロンEnaのVIIB−VIIB線における断面図であり、図7Cは図7Aに示されるエタロンEnaのVIIC−VIIC線における断面図であり、エタロンEnaの素子部に付随した構成もエタロンEnaとして示す。ここではエタロンEnの変形例の構成について説明するが、エタロンE0、E1、E2等の構成についても同様でよい。
図7A〜図7Cに示されるエタロンEnaは、図3A及び図3Bを参照しながら説明したエタロンEnの構成に加えて、第1の光源51、第2の光源52、第1の光センサ53及び第2の光センサ54を含んでもよい。第1の光源51、第2の光源52、第1の光センサ53及び第2の光センサ54は、レーザ制御部700と信号線で接続されていてもよい。第1の光源51及び第2の光源52は、それぞれ、量子カスケードレーザであってもよい。図7A及び図7Bにおいては、第1の光源51、第2の光源52、第1の光センサ53、第2の光センサ54及びレーザ制御部700の図示が省略されている。駆動電源50は、レーザ制御部700のワンショット回路72nと信号線で接続されるほか、レーザ制御部700の図示しない電圧制御回路とも信号線で接続されていてもよい。なお、図5に示されたワンショット回路72nの図示は、図7Cにおいては省略されている。
第1の光源51は、レーザ制御部700による制御に従って、第1の波長を含むレーザ光55を部分反射膜42及び43に向けて出力してもよい。第2の光源52は、レーザ制御部700による制御に従って、第2の波長を含むレーザ光56を部分反射膜42及び43に向けて出力してもよい。第1の光源51が出力するレーザ光55及び第2の光源52が出力するレーザ光56は、パルスレーザ光でなくてもよい。第1の光源51が出力するレーザ光55及び第2の光源52が出力するレーザ光56の部分反射膜42及び43に対する入射角は、マスターオシレータMOが出力したパルスレーザ光35の部分反射膜42及び43に対する入射角とほぼ一致してもよい。但し、これらのレーザ光55、56及びパルスレーザ光35の部分反射膜42及び43に対する入射面は、互いにずれていてもよい。
第1の光センサ53は、第1の光源51から出力されて部分反射膜42及び43を透過したレーザ光55の光路に配置され、このレーザ光55の光強度を検出してもよい。第2の光センサ54は、第2の光源52から出力されて部分反射膜42及び43を透過したレーザ光56の光路に配置され、このレーザ光56の光強度を検出してもよい。第1の光センサ53及び第2の光センサ54は、検出された光強度のデータをレーザ制御部700に出力してもよい。
レーザ制御部700は、図示しない電圧制御回路により、第1の光センサ53及び第2の光センサ54が出力した光強度のデータに基づいて電圧制御信号を生成してもよい。レーザ制御部700は、ワンショット回路72nによるON又はOFFの駆動信号Ensとは別に、この電圧制御信号を駆動電源50に送信してもよい。具体的には、ワンショット回路72nによる駆動信号EnsがONであるときには第1の光センサ53の出力に基づいて生成された電圧制御信号が駆動電源50に送信されてもよい。ワンショット回路72nによる駆動信号EnsがOFFであるときには第2の光センサ54の出力に基づいて生成された電圧制御信号が駆動電源50に送信されてもよい。駆動電源50は、この電圧制御信号に従った電圧を圧電素子44に印加してもよい。これにより、エタロンEnaの選択波長が調整されてもよい。
他の点については、図3A及び図3Bを参照しながら説明したエタロンEnの構成と同様でよい。
4.1.2 動作
図8は、図7Cに示されるエタロンに接続されたレーザ制御部700の例示的な動作を示すフローチャートである。レーザ制御部700は、第1の光センサ53及び第2の光センサ54の出力に基づいて、以下のようにエタロンEnaをフィードバック制御してもよい。
まず、レーザ制御部700は、第1の光源51及び第2の光源52を発光させてもよい(S100)。これにより、第1の光源51が第1の波長を含むレーザ光を出力し、第2の光源52が第2の波長を含むレーザ光を出力してもよい。
次に、レーザ制御部700は、初期設定を行ってもよい(S200)。S200の処理の詳細については後述する。S200の後、レーザ制御部700は、第1のフラグFlaの値を0にセットしてもよい(S300)。
次に、レーザ制御部700は、目標の選択波長を判定してもよい(S400)。目標の選択波長の判定は、第1の波長又は第2の波長のいずれを目標とするかを判定するものでもよい。例えば、レーザ制御部700は、ワンショット回路72nが出力する駆動信号EnsがONである場合に、第1の波長を目標の選択波長としてもよい。レーザ制御部700は、ワンショット回路72nが出力する駆動信号EnsがOFFである場合に、第2の波長を目標の選択波長としてもよい。
第1の波長を目標の選択波長とする場合、レーザ制御部700は、処理をS500に進めてもよい。第2の波長を目標の選択波長とする場合、レーザ制御部700は、処理をS600に進めてもよい。
S500において、レーザ制御部700は、エタロンEnの選択波長を第1の波長に一致させるようにエタロンEnを制御してもよい。S500の処理の詳細については後述する。S500の後、レーザ制御部700は、第1のフラグFlaの値を1にセットしてもよい(S700)。S700の後、レーザ制御部700は、処理をS900に進めてもよい。
S600において、レーザ制御部700は、エタロンEnの選択波長を第2の波長に一致させるようにエタロンEnを制御してもよい。S600の処理の詳細については後述する。S600の後、レーザ制御部700は、第1のフラグFlaの値を0にセットしてもよい(S800)。S800の後、レーザ制御部700は、処理をS900に進めてもよい。
S900において、レーザ制御部700は、選択波長の制御を中止するか否かを判定してもよい。選択波長の制御を中止するか否かの判定は、例えば、パルスレーザ光31の出力中止を示す信号をEUV光生成制御部5から受信したか否かによって行われてもよい。選択波長の制御を中止しない場合(S900:NO)、レーザ制御部700は、処理を上述のS400に戻して、S400〜S900の処理を繰り返してもよい。選択波長の制御を中止する場合(S900:YES)、レーザ制御部700は、処理をS1000に進めてもよい。
S1000において、レーザ制御部700は、第1の光源51及び第2の光源52の発光を停止させ、本フローチャートによる処理を終了してもよい。
図9は、図8に示された選択波長の制御を示すフローチャートである。図9に示される処理は、図8に示されたS500のサブルーチンとして、レーザ制御部700によって行われてもよい。
まず、レーザ制御部700は、第1のフラグFlaの値を判定してもよい(S501)。図8のS400〜S900の処理が既に少なくとも1回行われた場合であって、前回のS400〜S900の処理において目標の選択波長が第2の波長であった場合には、上述のS800を経由しているので、第1のフラグFlaの値は0であり得る(S501:YES)。その場合には、今回のS400〜S900の処理において目標の選択波長が第1の波長に変更されたことになるので、レーザ制御部700は、初期値設定(S502)などの処理を行ってもよい。
一方、前回のS400〜S900の処理においても目標の選択波長が第1の波長であった場合には、上述のS700を経由しているので、第1のフラグFlaの値は1であり得る(S501:NO)。その場合には、目標の選択波長が変更されていないので、レーザ制御部700は、初期値設定(S502)などの処理をスキップして、処理を後述のS506に進めてもよい。
なお、図8のS300の後、S400〜S900の処理を初めて行う場合には、レーザ制御部700は、第1のフラグFlaの値が0であると判定してもよい。
第1のフラグFlaの値が0である場合(S501:YES)、レーザ制御部700は、電圧Vを初期値V1に設定してもよい(S502)。レーザ制御部700は、この電圧Vが圧電素子44に印加されるように、駆動電源50に電圧制御信号を送信してもよい。
次に、レーザ制御部700は、第1の光センサ53が検出したレーザ光の光強度I1のデータを受信してもよい(S503)。
次に、レーザ制御部700は、S503において受信した光強度I1を、過去の光強度I1pとしてメモリ1002(後述)に記憶させてもよい(S504)。
次に、レーザ制御部700は、電圧Vに所定値ΔVを加算して、新たな電圧Vとしてメモリ1002に上書きして記憶させてもよい(S505)。レーザ制御部700は、この新たな電圧Vが圧電素子44に印加されるように、駆動電源50に電圧制御信号を送信してもよい。さらに、レーザ制御部700は、第2のフラグFlbの値を1に設定してメモリ1002に記憶させ、処理をS506に進めてもよい。
S506において、レーザ制御部700は、第1の光センサ53が新たに検出したレーザ光の光強度I1のデータを受信してもよい。
次に、レーザ制御部700は、新たに検出したレーザ光の光強度I1が、メモリ1002に現在記憶されている過去の光強度I1pと同一であるか(I1p=I1)否かを判定してもよい(S507)。新たに検出したレーザ光の光強度I1が過去の光強度I1pと同一である場合には(S507:YES)、レーザ制御部700は、レーザ光の光強度I1がピークに達しているとみなして、本フローチャートの処理を一旦終了してもよい。新たに検出したレーザ光の光強度I1が過去の光強度I1pと同一でない場合には(S507:NO)、レーザ制御部700は、処理をS508に進めてもよい。
S508において、レーザ制御部700は、新たに検出したレーザ光の光強度I1が、メモリ1002に現在記憶されている過去の光強度I1pよりも上昇したか(I1p<I1)否かを判定してもよい。
S508の後、レーザ制御部700は、第2のフラグFlbの値が1であるか否かを判定してもよい(S509又はS510)。第2のフラグFlbの値が0となる場合についてはS512において後述する。
光強度I1が過去の光強度I1pよりも上昇した場合であって(I1p<I1)、且つ、第2のフラグFlbの値が1である場合(S508:YES、S509:YES)、レーザ制御部700は、処理をS511に進めてもよい。
光強度I1が過去の光強度I1pより上昇していない、すなわち、光強度I1が下降した場合であって、且つ、第2のフラグFlbの値が1である場合(S508:NO、S510:YES)、レーザ制御部700は、処理をS512に進めてもよい。
S511において、レーザ制御部700は、メモリ1002に現在記憶されている電圧Vに所定値ΔVを加算して、新たな電圧Vとしてメモリ1002に上書きして記憶させてもよい。レーザ制御部700は、この新たな電圧Vが圧電素子44に印加されるように、駆動電源50に電圧制御信号を送信してもよい。さらに、レーザ制御部700は、第2のフラグFlbの値を1に設定してメモリ1002に上書きして記憶させてもよい。
S512において、レーザ制御部700は、メモリ1002に現在記憶されている電圧Vから所定値ΔVを減算して、新たな電圧Vとしてメモリ1002に上書きして記憶させてもよい。レーザ制御部700は、この新たな電圧Vが圧電素子44に印加されるように、駆動電源50に電圧制御信号を送信してもよい。さらに、レーザ制御部700は、第2のフラグFlbの値を0に設定してメモリ1002に上書きして記憶させてもよい。
S511又はS512の後、レーザ制御部700は、S506において受信した光強度I1を、過去の光強度I1pとしてメモリ1002(後述)に上書きして記憶させてもよい(S513)。その後、レーザ制御部700は、本フローチャートの処理を一旦終了してもよい。
本フローチャートの処理が終了すると、図8のS700において第1のフラグFlaの値が1にセットされ得る。その後、S900において選択波長の制御が中止されず(S900:NO)、S400において目標の選択波長が第1の波長のまま変更されない場合には、再びS500の処理が行われてもよい。第1のフラグFlaの値が1にセットされているので、再び行われるS500の処理においては、図9のS501の判定結果はNOとなり、S502〜S505をスキップしてS506以降の処理が行われてもよい。この場合に、S509又はS510の判定においては、第2のフラグFlbの値が1である場合だけでなく、0である場合もあり得る。
光強度I1が過去の光強度I1pよりも上昇した場合であって(I1p<I1)、且つ、第2のフラグFlbの値が0である場合(S508:YES、S509:NO)、レーザ制御部700は、処理をS512に進めてもよい。
光強度I1が過去の光強度I1pより下降した場合であって、且つ、第2のフラグFlbの値が0である場合(S508:NO、S510:NO)、レーザ制御部700は、処理をS511に進めてもよい。
以上述べたように、電圧Vに所定値ΔVを加算したこと(V=V+ΔV,Flb=1)によって光強度I1が上昇した場合(I1p<I1)には、さらに電圧Vに所定値ΔVが加算され得る(S511)。
電圧Vに所定値ΔVを加算したこと(V=V+ΔV,Flb=1)によって光強度I1が下降した場合には、電圧Vから所定値ΔVが減算され得る(S512)。
また、電圧Vから所定値ΔVを減算したこと(V=V−ΔV,Flb=0)によって光強度I1が上昇した場合(I1p<I1)には、さらに電圧Vから所定値ΔVが減算され得る(S512)。
電圧Vから所定値ΔVを減算したこと(V=V−ΔV,Flb=0)によって光強度I1が下降した場合には、電圧Vに所定値ΔVが加算され得る(S511)。
これにより、第1の光センサ53によって検出される光強度I1が強くなるように、電圧Vが制御され得る。その結果、エタロンEnの選択波長が第1の波長に一致するように制御され得る。上述の通り、第1の波長はマスターオシレータMOが出力するパルスレーザ光35に含まれる波長であるので、上述の制御によって、エタロンEnが高い透過率でパルスレーザ光35を透過させるように制御され得る。
図10は、図8に示された選択波長の制御を示すフローチャートである。図10に示される処理は、図8に示されたS600のサブルーチンとして、レーザ制御部700によって行われてもよい。
まず、レーザ制御部700は、第1のフラグFlaの値を判定してもよい(S601)。図8のS400〜S900の処理が既に少なくとも1回行われた場合であって、前回のS400〜S900の処理において目標の選択波長が第1の波長であった場合には、上述のS700を経由しているので、第1のフラグFlaの値は1であり得る(S601:YES)。その場合には、今回のS400〜S900の処理において目標の選択波長が第2の波長に変更されたことになるので、レーザ制御部700は、初期値設定(S602)などの処理を行ってもよい。
一方、前回のS400〜S900の処理においても目標の選択波長が第2の波長であった場合には、上述のS800を経由しているので、第1のフラグFlaの値は0であり得る(S601:NO)。その場合には、目標の選択波長が変更されていないので、レーザ制御部700は、初期値設定(S602)などの処理をスキップして、処理をS606に進めてもよい。
なお、図8のS300の後、S400〜S900の処理を初めて行う場合については後述する。
第1のフラグFlaの値が1である場合(S601:YES)、レーザ制御部700は、電圧Vを初期値V2に設定してもよい(S602)。レーザ制御部700は、この電圧Vが圧電素子44に印加されるように、駆動電源50に電圧制御信号を送信してもよい。
次に、レーザ制御部700は、第2の光センサ54が検出したレーザ光の光強度I2のデータを受信してもよい(S603)。
次に、レーザ制御部700は、S603において受信した光強度I2を、過去の光強度I2pとしてメモリ1002(後述)に記憶させてもよい(S604)。
次に、レーザ制御部700は、電圧Vに所定値ΔVを加算して、新たな電圧Vとしてメモリ1002に上書きして記憶させてもよい(S605)。レーザ制御部700は、この新たな電圧Vが圧電素子44に印加されるように、駆動電源50に電圧制御信号を送信してもよい。さらに、レーザ制御部700は、第2のフラグFlbの値を1に設定してメモリ1002に記憶させてもよい。
図10に示されるその後の処理(S606〜S613)は、図9に示されたS506〜S513の処理において第1の波長と第2の波長とが入れ替わり、そのために用いられる変数が変更されている他は、図9に示された処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。
上述のように、COレーザ増幅器などの増幅器PA1、PA2、…、PAnが増幅し得る波長としては、第1の波長以外にも複数の値が存在し得る。従って、第1の波長の光を透過させないようにエタロンEnが制御されるだけでは、増幅器PA1、PA2、…、PAnが増幅し得る複数の波長のいずれをも減衰させることは困難であり得る。
図10に示される処理によれば、第2の光センサ54によって検出される光強度I2が強くなるように、電圧Vが制御され得る。その結果、エタロンEnの選択波長が第2の波長にピンポイントで一致するように制御され得る。従って、増幅器PA1、PA2、…、PAnが増幅し得る複数の波長のいずれをも減衰させるように、エタロンEnが制御され得る。
図11は、図8に示された初期設定の処理を示すフローチャートである。図11に示される処理は、図8に示されたS200のサブルーチンとして、レーザ制御部700によって行われてもよい。
図11のS202〜S205に示されるように、レーザ制御部700は、図10に示されたS602〜S605と同様の処理を行ってもよい。この処理が行われる理由は、次の通りである。
図8のS300の後、S400〜S900の処理が初めて行われる場合であって、S400の処理において目標の選択波長が第2の波長となった場合には、図10のS601において、第1のフラグFlaの値が0であると判定され得る。その場合には、図10のS602〜S605の処理がスキップされてしまうので、予め、S200において、S602〜S605と同様の処理が行われるようにしたものである。
4.2 大きい制御範囲を有するエタロン
図12A及び図12Bは、波長選択素子の第2の変形例の構成を示す。図12AはエタロンEnbの平面図であり、図12Bは図12Aに示されるエタロンEnbのXIIB−XIIB線における断面図である。ここではエタロンEnの変形例の構成について説明するが、エタロンE0、E1、E2等の構成についても同様でよい。
図12A及び図12Bに示されるエタロンEnbは、図3A及び図3Bを参照しながら説明したエタロンEnの構成に加えて、固定部材45を含んでもよい。固定部材45は、光学研磨可能で熱伝導性の高い窒化アルミニウム(AlN)等のセラミックスで構成されてもよい。一対のダイヤモンド基板40及び41bのうち、ダイヤモンド基板41bは、ダイヤモンド基板40よりも小さい外形を有してもよい。
固定部材45は、リング状の形状を有していてもよい。固定部材45の外径の寸法は、ダイヤモンド基板40の外形寸法とほぼ同じでよく、固定部材45の内径の寸法は、ダイヤモンド基板41bの外形寸法より小さくてよい。ダイヤモンド基板41bの一方の面に部分反射膜43がコーティングされ、ダイヤモンド基板41bの他方の面の周縁部に固定部材45が接着されていてもよい。
ダイヤモンド基板41bの周囲において、3つの圧電素子441、442及び443がダイヤモンド基板40と固定部材45との間に固定されてもよい。ここではエタロンEnbが3つの圧電素子441、442及び443を含むものとしたが、圧電素子の数は1つ以上の任意の数でよい。圧電素子441、442及び443のそれぞれには、駆動電源50が接続されていてもよい。
以上説明した第2の変形例によれば、エタロンEnbに含まれる圧電素子441、442及び443の厚みを、部分反射膜42及び43の間隔dよりもダイヤモンド基板41bの厚み分だけ大きくすることができる。従って、圧電素子441、442及び443の変位量を大きくし得る。この結果、部分反射膜42及び43の間隔dの制御範囲を大きくすることができる。
4.3 冷却可能なエタロン
図13A及び図13Bは、波長選択素子の第3の変形例の構成を示す。図13AはエタロンEncの平面図であり、図13Bは図13Aに示されるエタロンEncのXIIIB−XIIIB線における断面図である。ここではエタロンEnの変形例の構成について説明するが、エタロンE0、E1、E2等の構成についても同様でよい。
図13A及び図13Bに示されるエタロンEncは、図3A及び図3Bを参照しながら説明したエタロンEnの構成に加えて、筒状ホルダ46と、リング状部材47とを含んでもよい。筒状ホルダ46の一端には、内側に突出したフランジ部46cが形成されていてもよい。筒状ホルダ46の他端には、リング状部材47が固定されていてもよい。リング状部材47の外径の寸法は、筒状ホルダ46の外径の寸法とほぼ同じでよい。リング状部材47の内径の寸法は、筒状ホルダ46のフランジ部46cの内径の寸法とほぼ同じでよく、ダイヤモンド基板40及び41の外形寸法より小さくてもよい。筒状ホルダ46及びリング状部材47の内部には、それぞれ冷媒流路57及び冷媒流路58が形成されていてもよい。
ダイヤモンド基板40及びダイヤモンド基板41と、リング状の圧電素子44cとが、筒状ホルダ46とリング状部材47とで囲まれた空間に収容されていてもよい。ダイヤモンド基板40の一方の面に部分反射膜42がコーティングされ、ダイヤモンド基板40の他方の面の周縁部は筒状ホルダ46のフランジ部46cに接着されていてもよい。ダイヤモンド基板41の一方の面に部分反射膜43がコーティングされ、ダイヤモンド基板41の他方の面の周縁部とリング状部材47との間に、圧電素子44cが固定されていてもよい。ダイヤモンド基板40とダイヤモンド基板41との間には、リング状の弾性部材49が挟まれていてもよい。筒状ホルダ46とリング状部材47とは、複数のボルト481、482によって互いに固定されてもよい。
駆動電源50によって圧電素子44cに電圧が印加されて圧電素子44cが変形することにより、弾性部材49が変形し、部分反射膜42及び43の間隔dが変化してもよい。冷媒流路57及び冷媒流路58には、図示しない冷媒ポンプ及び図示しない熱交換器が接続され、水などの冷媒が循環させられてもよい。弾性部材49は、省略されてもよい。
以上説明した第3の変形例によれば、エタロンEncは、パルスレーザ光35が繰り返し入射することにより加熱されたとしても、冷媒流路57及び冷媒流路58を流れる冷媒を介して放熱することができる。これにより、部分反射膜42及び43の間隔dがエタロンEncの熱膨張によって変動することを抑制し、エタロンEncの選択波長を高精度に制御することができる。
また、第3の変形例によれば、圧電素子44cの厚みが、部分反射膜42及び43の間隔dやダイヤモンド基板40及び41の厚みには拘束されることなく設計され得る。従って、圧電素子44cの厚みを大きくして、圧電素子44cの変位量を大きくし、部分反射膜42及び43の間隔dの制御範囲を拡大することができる。
4.4 グレーティングとスリットとの組合せ
図14は、波長選択素子の第4の変形例の構成を概略的に示す。本開示における波長選択素子は、エタロンE0、E1、E2、…、En(図2参照)に限定されるものではなく、波長選択素子80として、グレーティング81とスリット85が形成されたプレート84との組合せが用いられてもよい。
グレーティング81は、基板82と、基板82の一方の面に形成された複数の溝83とを含んでもよい。複数の溝83においては、第1の波長付近の波長帯の光が高い反射率で反射されてもよい。グレーティング81は、回転駆動機構86に固定されていてもよい。回転駆動機構86は、レーザ制御部700が出力する駆動信号に従って、グレーティング81の設置角度を変更可能であってもよい。回転駆動機構86によるグレーティング81の回転軸は、複数の溝83の方向とほぼ平行であってもよい。プレート84は、スリット85の長手方向がグレーティング81の複数の溝83の方向とほぼ平行となるように配置されてもよい。
グレーティング81は、マスターオシレータMO(図2参照)から出力されたパルスレーザ光35の光路に配置されてもよい。図14においては、グレーティング81が増幅器PA1の下流側に配置された例が示されているが、これに限定されるものではない。なお、「下流側」とは、マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光35、31、32、33の光路に沿って、プラズマ生成領域25へ向かう側であり得る。
パルスレーザ光35は、グレーティング81の複数の溝83が形成された面に入射してもよい。グレーティング81に入射したパルスレーザ光35は、複数の溝83の斜面において、複数の溝83の方向に対して垂直な、多方向に反射し得る。1つの溝の斜面において反射した反射光と、他の1つの溝の斜面において反射した反射光とが重なり合うとき、それらの反射光の間の光路長の差は、それらの反射光の反射角度に依存し得る。そして、当該光路長の差に対応する波長の光は、それらの反射光どうしで位相が一致して強め合うことができ、当該光路長の差に対応しない波長の光は、それらの反射光どうしで位相が一致せずに弱め合うことができる。この干渉作用の結果、反射角度に応じて特定の波長の光が強められ、当該特定の波長の光がスリット85を通過し得る。
回転駆動機構86が、グレーティング81の設置角度を破線で示されるように変更することにより、複数の溝83の斜面において反射してスリット85に到達する反射光の光路長の差を変更することができる。これにより、波長選択素子80の選択波長を第1の波長と第2の波長とに制御することができる。
第4の変形例においてはグレーティング81が用いられる場合について説明したが、分散プリズムが用いられてもよい。
5.レーザ制御部の変形例
図15は、レーザ制御部の変形例を含むレーザ装置の構成を示す。変形例に係るレーザ制御部702は、遅延回路を含まなくてもよい。レーザ制御部702は、ワンショット回路710と、複数のバッファ回路730、731、732、…、73nとを含んでもよい。
ワンショット回路710は、EUV光生成制御部5と信号線で接続されてもよい。ワンショット回路710は、マスターオシレータMOと信号線で接続されてもよい。複数のバッファ回路730、731、732、…、73nは、EUV光生成制御部5と信号線で接続されてもよい。複数のバッファ回路730、731、732、…、73nは、エタロンE0、E1、E2、…、Enの駆動電源50とそれぞれ信号線で接続されてもよい。なお、図3Bに示された駆動電源50の図示は、図15においては省略されている。
EUV光生成制御部5は、露光装置6(図1参照)に含まれる露光装置制御部600からバースト信号Bsを受信してもよい。EUV光生成制御部5は、バースト信号Bsに基づいてトリガ信号Tsを生成し、トリガ信号Tsをワンショット回路710に出力してもよい。さらに、EUV光生成制御部5は、バースト信号Bsをそのまま複数のバッファ回路730、731、732、…、73nに出力してもよい。
ワンショット回路710は、トリガ信号Tsに基づく駆動信号MOsをマスターオシレータMOに出力してもよい。複数のバッファ回路730、731、732、…、73nは、バースト信号Bsに基づく駆動信号E0s、E1s、E2s、…、Ensを、エタロンE0、E1、E2、…、Enの各駆動電源50(図3B)にそれぞれ出力してもよい。
図16は、図15に示されるレーザ装置におけるタイミングチャートである。図16の水平方向は時間Tの流れを示し、破線は上述のバースト信号Bs、上述のトリガ信号Ts又は上述の駆動信号MOs、E0s、E1s、E2s、…、Ensを示す。図16のタイミングチャートは、図6における時間スケールよりも大きい時間スケールで示されている。
EUV光生成制御部5は、露光装置制御部600からバースト信号Bsを受信してもよい。バースト信号Bsは、第1の期間T1にわたってON状態となり、第1の期間T1終了後の第2の期間T2にわたってOFF状態となる信号でもよい。第1の期間T1は、マスターオシレータMOがパルスレーザ光35の繰り返し出力を行う期間として露光装置制御部600によって指定される期間でもよい。第2の期間T2は、マスターオシレータMOがパルスレーザ光35の繰り返し出力を休止する期間として露光装置制御部600によって指定される期間でもよい。
EUV光生成制御部5は、バースト信号BsがONである第1の期間T1にわたって、トリガ信号Tsを繰り返し出力してもよい。EUV光生成制御部5は、バースト信号BsがOFFである第2の期間T2にわたって、トリガ信号Tsの出力を休止してもよい。トリガ信号Tsに応じて、ワンショット回路710が駆動信号MOsを繰り返し出力し、駆動信号MOsに応じて、マスターオシレータMOがパルスレーザ光35を繰り返し出力するバースト運転をしてもよい。
バースト信号Bsに同期して、バッファ回路730が駆動信号E0sをエタロンE0に出力してもよい。バースト信号BsがONである第1の期間T1にわたって、駆動信号E0sがONとなり、エタロンE0は第1の波長の光を透過させる第1の状態となってもよい。これにより、パルスレーザ光35がエタロンE0を透過してもよい。パルスレーザ光35の波形が、図16に実線で模式的に示されている。バースト信号BsがOFFである第2の期間T2にわたって、駆動信号E0sがOFFとなり、エタロンE0は第2の波長の光を透過させる第2の状態となってもよい。これにより、増幅器からの自然放出光がエタロンE0において減衰されてもよい。
同様に、バースト信号Bsに同期して、バッファ回路731、732、…、73nが駆動信号E1s、E2s、…、EnsをそれぞれエタロンE1、E2、…、Enに出力してもよい。
この変形例によれば、バースト信号BsがOFFである第2の期間T2において、増幅器からの自然放出光がマスターオシレータMOやターゲット27に入射することを抑制し得る。この制御は、図5及び図6を参照しながら説明した制御に比べて、駆動信号に対する複数のエタロンE0、E1、E2、…、Enの動作速度が遅い場合でも実現され得る。
6.その他の変形例
以上の説明においては、マスターオシレータMO及び複数の増幅器PA1〜PAnの下流側にそれぞれ波長選択素子が配置される場合が示されているが、本開示はこれに限定されない。波長選択素子は、マスターオシレータMOとプラズマ生成領域25との間のパルスレーザ光35の光路のいずれかの位置に少なくとも1つ配置されていればよい。
また、図5及び図6の説明においては、パルスレーザ光35に含まれる個々のパルスに同期して波長選択素子の選択波長が切り換えられる場合について説明した。また、図15及び図16の説明においては、バースト信号Bsに同期して波長選択素子の選択波長が切り換えられる場合について説明した。しかし、本開示はこれらに限定されない。パルスレーザ光35の光路に配置された複数の波長選択素子のいずれかがパルスレーザ光35に含まれる個々のパルスに同期し、他のいずれかがバースト信号Bsに同期して、選択波長が切り換えられてもよい。
また、以上の説明において示された複数の波長選択素子のいずれかは、光シャッタに置き換えられてもよい。この光シャッタは、パルスレーザ光35の透過及び不透過をレーザ制御部700又はレーザ制御部702によって制御可能な光学素子であってもよい。例えば、マスターオシレータMOと増幅器PA1との間や、増幅器PA1と増幅器PA2との間に、光シャッタが配置され、最終段の増幅器PAnの下流側には、エタロンEnが配置されてもよい。エタロンは高エネルギーのパルスレーザ光35への耐性が一般的に高いので、最終段の増幅器PAnの下流側においても十分に性能を発揮し得る。
7.コントローラの構成
図17は、コントローラの概略構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態におけるレーザ制御部700やレーザ制御部702等のコントローラは、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。たとえば、以下のように構成されてもよい。
(構成)
コントローラは、処理部1000と、処理部1000に接続される、ストレージメモリ1005と、ユーザインターフェイス1010と、パラレルI/Oコントローラ1020と、シリアルI/Oコントローラ1030と、A/D、D/Aコンバータ1040とによって構成されてもよい。また、処理部1000は、CPU1001と、CPU1001に接続された、メモリ1002と、タイマー1003と、GPU1004とから構成されてもよい。
(動作)
処理部1000は、ストレージメモリ1005に記憶されたプログラムを読み出してもよい。また、処理部1000は、読み出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ1005からデータを読み出したり、ストレージメモリ1005にデータを記憶させたりしてもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020は、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器1021〜102xに接続されてもよい。パラレルI/Oコントローラ1020は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うパラレルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030は、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xに接続されてもよい。シリアルI/Oコントローラ1030は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うシリアルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
A/D、D/Aコンバータ1040は、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xに接続されてもよい。A/D、D/Aコンバータ1040は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
ユーザインターフェイス1010は、オペレータが処理部1000によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部1000に行わせたりするよう構成されてもよい。
処理部1000のCPU1001はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ1002は、CPU1001がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー1003は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってCPU1001に時刻や経過時間を出力してもよい。GPU1004は、処理部1000に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をCPU1001に出力してもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020に接続される、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器1021〜102xは、EUV光生成制御部5、他のコントローラ等であってもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030に接続される、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xは、マスターオシレータMO、エタロンの駆動電源50、第1の光源51、第2の光源52等であってもよい。
A/D、D/Aコンバータ1040に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xは、第1の光センサ53、第2の光センサ54等の各種センサであってもよい。
以上のように構成されることで、コントローラはフローチャートに示された動作を実現可能であってよい。
上記の実施形態とそれらの変形例は、本開示を実施するための例示に過ぎず、本開示はこれらの例示に限定されない。この明細書に従って様々な変形を行うことは本開示の範囲内であり、本開示の範囲内で他の様々な変形を行うことが可能である。実施形態の1つにおいて説明された変形例は、他の実施形態(ここに説明された他の実施形態を含む)においても可能である。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、修飾句「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
1…EUV光生成装置、2…チャンバ、3…レーザ装置、4…ターゲットセンサ、5…EUV光生成制御部、6…露光装置、11…EUV光生成システム、21…ウインドウ、22…レーザ光集光ミラー、23…EUV集光ミラー、24…貫通孔、25…プラズマ生成領域、26…ターゲット生成部、27…ターゲット、28…ターゲット回収部、29…接続部、31、32、33…パルスレーザ光、31a、32a、33a…反射光、34…レーザ光進行方向制御部、35…パルスレーザ光、35a、36a…自然放出光、37…光、38…反射光、40、41、41b…ダイヤモンド基板、42、43…部分反射膜、44、44c…圧電素子、45…固定部材、46…筒状ホルダ、46c…フランジ部、47…リング状部材、49…弾性部材、50…駆動電源、51…第1の光源、52…第2の光源、53…第1の光センサ、54…第2の光センサ、55、56…レーザ光、57、58…冷媒流路、80…波長選択素子、81…グレーティング、82…基板、83…溝、84…プレート、85…スリット、86…回転駆動機構、251…放射光、252…反射光、291…壁、292…中間集光点、441、442、443…圧電素子、481、482…ボルト、600…露光装置制御部、700…レーザ制御部、702…レーザ制御部、705…遅延回路、710、720、721、722、72n…ワンショット回路、730、731、732、73n…バッファ回路、1021〜102x、1031〜103x、1041〜104x…機器、1000…処理部、1002…メモリ、1003…タイマー、1005…ストレージメモリ、1010…ユーザインターフェイス、1020…パラレルI/Oコントローラ、1030…シリアルI/Oコントローラ、1040…A/D、D/Aコンバータ、Bs…バースト信号、E0、E1、E2、En、Ena、Enb、Enc…エタロン、E0s、E1s、E2s、Ens…駆動信号、MO…マスターオシレータ、MOs…駆動信号、PA1、PA2、PAn…増幅器、T…時間、T1…第1の期間、T2…第2の期間、Ts…トリガ信号

Claims (8)

  1. パルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、
    前記パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、
    前記パルスレーザ光の光路に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、
    前記波長選択素子の前記選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、
    を備え
    前記波長選択素子は、前記コントローラによって、第1の波長が前記選択波長であって第2の波長が前記選択波長ではない第1の状態と、前記第2の波長が前記選択波長であって前記第1の波長が前記選択波長ではない第2の状態との間で切り換えられるように構成され、
    前記マスターオシレータは、前記第1の波長の光を含む前記パルスレーザ光を出力するように構成され、
    前記増幅器は、前記第1の波長の光を、前記第2の波長の光よりも高い増幅率で増幅するように構成された、
    レーザ装置。
  2. パルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、
    前記パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、
    前記パルスレーザ光の光路であって前記増幅器よりも前記パルスレーザ光の下流側に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成され波長選択素子と、
    前記波長選択素子の前記選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、
    を備えるレーザ装置。
  3. 前記波長選択素子は、一方の面に第1の部分反射膜が形成された第1の基板と、前記第1の部分反射膜に対向して配置され、前記第1の部分反射膜に対向する面に第2の部分反射膜が形成された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との距離を増減するように構成された圧電素子と、を有するエタロンを含む、請求項1記載のレーザ装置。
  4. 前記増幅器は、第1の波長とは異なる第3の波長の光を、前記第2の波長の光よりも高い増幅率で増幅するように構成され、
    前記波長選択素子は、前記第3の波長を、前記第1の状態におけるフリースペクトラルレンジの中に含み、且つ、前記第2の状態におけるフリースペクトラルレンジの中に含む、請求項記載のレーザ装置。
  5. 数のパルスを含むパルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと
    前記パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、
    前記パルスレーザ光の光路に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、
    記複数のパルスに含まれる個々のパルスと同期して、前記波長選択素子の選択波長を変化させるように構成されたコントローラと
    を備えるレーザ装置。
  6. 前記マスターオシレータは、複数のパルスを含む前記パルスレーザ光を出力するように構成され、
    前記コントローラは、前記マスターオシレータが前記複数のパルスの繰り返し出力を行う第1の期間においては前記波長選択素子が前記第1の状態となり、前記マスターオシレータが前記複数のパルスの繰り返し出力を休止する第2の期間においては前記波長選択素子が前記第2の状態となるように、前記波長選択素子の選択波長を変化させるように構成された、請求項記載のレーザ装置。
  7. 前記第2の波長の光を前記波長選択素子に向けて出力するように構成された光源と、
    前記光源から出力されて前記波長選択素子を通過した光の光路に配置された光センサと、
    をさらに備え、
    前記コントローラは、前記光センサの出力に基づいて、前記波長選択素子の選択波長を変化させるように構成された、請求項記載のレーザ装置。
  8. パルスレーザ光を出力するように構成されたマスターオシレータと、
    前記パルスレーザ光の光路に配置された増幅器と、
    前記パルスレーザ光の光路に配置され、選択波長の光を他の波長の光よりも高い透過率で透過させるように構成された波長選択素子と、
    前記波長選択素子の前記選択波長を変化させるように構成されたコントローラと、
    を備えるレーザ装置と、
    前記レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を内部に通過させる入射口が設けられたチャンバと、
    前記チャンバ内にターゲットを出力するターゲット生成部と、
    前記パルスレーザ光を前記チャンバ内で集光させるレーザ集光光学系と、
    を備える極端紫外光生成装置。
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