JP6151054B2 - レーザ装置及び極端紫外光生成装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
FSR=λ2/2nd ・・・(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。
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。
また、以上の説明において、10.59μmを第1の波長としたが、CO2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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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)。
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)。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (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、
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。 - 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。 - 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。
- 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1記載のレーザ装置。 - 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、
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。 - 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1記載のレーザ装置。 - 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1記載のレーザ装置。 - 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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