DE112020006895T5

DE112020006895T5 - Laserverstärkungsvorrichtung und Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht

Info

Publication number: DE112020006895T5
Application number: DE112020006895.1T
Authority: DE
Inventors: Yuzuru TADOKORO; Tatsuya Yamamoto; Junichi Nishimae
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2022-12-29
Also published as: JPWO2021186508A1; WO2021186508A1; JP6793893B1; CN115244801A; US20230051665A1; KR20220130226A

Abstract

Ein Laseroszillator (20), der ein erstes laseraktives Medium beinhaltet, das ein Mischgas beinhaltet, das Kohlenstoffdioxidgas enthält, und gepulstes Laserlicht mit einer Halbwertsbreite von zwischen 15 ns bis 200 ns zu emittieren, und ein Laserverstärker (30), der ein zweites laseraktives Medium beinhaltet, das ein Mischgas beinhaltet, das Kohlenstoffdioxidgas enthält, durch welches das vom Laseroszillator (20) emittierte gepulste Laserlicht hindurchgeht, um zu gepulstem Laserlicht mit der Halbwertsbreite von zwischen 5 ns und 30 ns verkürzt zu werden, das auszugeben ist, sind beinhaltet.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Laserverstärkungsvorrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, welche die Laserverstärkungsvorrichtung beinhaltet.
Hintergrund
Patentliteratur 1 offenbart eine Technik zur Erweiterung der Impulsbreite von Laserlicht durch das Verstärken von gepulstem Laserlicht, das von einer Laservorrichtung mit Oszillationsstufe ausgegeben wird und dessen Intensität sich mit der Zeit erhöht, bei einem sich mit der Zeit verringernden Verstärkungsfaktor.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-084971
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Patentliteratur 1 weist das Problem auf, dass Laserlicht, das in einen Verstärker eintritt, eine kurze Impulsbreite aufweist und daher durch die Rotationsrelaxation eines Lasermediums beeinflusst wird, was zu einer Reduzierung des Verstärkungsfaktors führt.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der vorstehenden Ausführungen gemacht und eine Aufgabe davon besteht darin, eine Laserverstärkungsvorrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Reduzierung des Verstärkungsfaktors zu verhindern und extrem ultraviolettes Licht mit hoher Leistung zu erzeugen.
Lösung des Problems
Um das Problem zu Lösen und die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, beinhaltet eine Laserverstärkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung Folgendes: einen Laseroszillator, der ein erstes laseraktives Medium beinhaltet, das ein Mischgas beinhaltet, das Kohlenstoffdioxidgas enthält, um gepulstes Laserlicht mit einer Halbwertsbreite von zwischen 15 ns bis 200 ns zu emittieren; und einen Laserverstärker, der ein zweites laseraktives Medium beinhaltet, das ein Mischgas beinhaltet, das Kohlenstoffdioxidgas enthält, durch welches das vom Laseroszillator emittierte gepulste Laserlicht hindurchgeht, um zu gepulstem Laserlicht mit einer Halbwertsbreite von zwischen 5 ns und 30 ns verkürzt zu werden, das auszugeben ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung kann eine Laserverstärkungsvorrichtung bereitstellen, die in der Lage ist, eine Reduzierung des Verstärkungsfaktors in einem Laserverstärker zu verhindern und extrem ultraviolettes Licht mit hoher Leistung zu erzeugen.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend eine Laserverstärkungsvorrichtung, gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das die impulsbreitenabhängigen Eigenschaften der Verstärkung eines Laserverstärkers in einem MOPA-CO₂-Laser veranschaulicht.
3 ist eine Darstellung, die eine detaillierte Konfiguration der Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend die Laserverstärkungsvorrichtung, gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Impulsbreite des gepulsten Laserlichts, das in den Laserverstärker eingegeben wird, und der Impulsbreite des gepulsten Laserlichts, das vom Laserverstärker ausgegeben wird, veranschaulicht.
5 ist eine Darstellung, die einen Impulsformänderungsprozess bei der Verstärkung eines super-gaußförmigen Laserimpulses veranschaulicht.
6 ist eine Darstellung, die einen Impulsformänderungsprozess bei der Verstärkung eines gaußförmigen Laserimpulses veranschaulicht.
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Form des super-gaußförmigen Laserimpulses veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis T_r und einem Koeffizienten P veranschaulicht.
9 ist eine Darstellung, die Änderungen der Impulsform und der Intensität in einem Prozess zum Verstärken eines Laserimpulses veranschaulicht.
10 ist eine erläuternde Darstellung der Erzeugung von super-gaußförmigen Impulsen durch gütegeschaltete Oszillation mit Cavity Dumping.
11 ist eine erläuternde Darstellung zur Erzeugung von gaußförmigen Impulsen, wenn die Schaltzeit einer elektrooptischen Vorrichtung lang ist.
12 ist eine Darstellung, welche die Impulsverkürzung veranschaulicht, wenn ein Laserimpuls mit einer anderen Impulsbreite in den Laserverstärker eintritt.
13 ist eine Darstellung, welche die Impulsverkürzung veranschaulicht, wenn ein Laserimpuls mit einer anderen Impulsbreite in den Laserverstärker eintritt.
14 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend eine Laserverstärkungsvorrichtung, gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine Darstellung, die den Weg gehenden Lichts von einem Laseroszillator zu einem Laserverstärker in der Laserverstärkungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist eine Darstellung, die den Rückweg des Lichts vom Laserverstärker zum Laseroszillator in der Laserverstärkungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist ein Zeitdiagramm einer an eine elektrooptische Vorrichtung angelegten Spannung und ein Zeitdiagramm eines vom Laseroszillator ausgegebenen Laserimpulses.
18 ist eine Darstellung, die einen Betrieb der elektrooptischen Vorrichtung und eines Polarisationsstrahlteilers als Impulsformer veranschaulicht.
19 ist eine Darstellung, die einen Betrieb der elektrooptischen Vorrichtung und des Polarisationsstrahlteilers als Impulsformer veranschaulicht.
20 ist eine Darstellung, die einen Betrieb der elektrooptischen Vorrichtung und des Polarisationsstrahlteilers als Impulsformer veranschaulicht.
21 ist eine Darstellung, die eine andere Konfiguration der Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend die Laserverstärkungsvorrichtung, gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist eine Darstellung, die in den Laserverstärker eingegebene und von ihm ausgegebene Laserimpulse veranschaulicht.
23 ist eine Darstellung, die in den Laserverstärker eingegebene und von ihm ausgegebene Laserimpulse veranschaulicht.
24 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend eine Laserverstärkungsvorrichtung, gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
25 ist eine Darstellung, die eine andere Konfiguration der Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend die Laserverstärkungsvorrichtung, gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Verstärkungsmerkmale veranschaulicht, wenn sich der Gasdruck eines CO₂-Laserverstärkers ändert.
27 ist eine Darstellung, die einen Fall veranschaulicht, in dem starke Schwankungen in Wiederholungsimpulsen vorhanden sind, die von einem Oszillator ausgegeben werden.
28 ist eine Darstellung, die eine Reduzierung der Schwankungen in den Wiederholungsimpulsen nach der Verstärkung veranschaulicht.
29 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Ableitungseinrichtung veranschaulicht, die eine Impulsformausgabe aus einem Laserverstärker gemäß einer vierten Ausführungsform ableitet.
30 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Ableitungseinrichtung veranschaulicht.
31 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Lerneinrichtung veranschaulicht, die eine Impulsformausgabe aus dem Laserverstärker gemäß der vierten Ausführungsform lernt.
32 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Lerneinrichtung veranschaulicht.
33 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine andere Lerneinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Laserverstärkungsvorrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend eine Laserverstärkungsvorrichtung 10, gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Extrem ultraviolettes Licht wird auch als EUV-Licht bezeichnet und das Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht wird auch als die EUV-Lichterzeugungseinrichtung bezeichnet. Die EUV-Lichterzeugungseinrichtung 100 wird als eine Lichtquelle einer Belichtungseinrichtung verwendet und erzeugt EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm. Die EUV-Lichterzeugungseinrichtung 100 beinhaltet die Laserverstärkungsvorrichtung 10 und einen EUV-Lichtgenerator 40.
Die Laserverstärkungsvorrichtung 10 ist eine Master-Osillator-Power-Amplifier(MOPA)-Laserverstärkungsvorrichtung. Die Laserverstärkungsvorrichtung 10 beinhaltet einen Laseroszillator 20 und einen Laserverstärker 30. Der Laseroszillator 20 beinhaltet einen Oszillator, der ein laseraktives Medium beinhaltet, das aus einem Mischgas besteht, das Kohlenstoffdioxidgas (CO₂-Gas) enthält, und erzeugt gepulstes Laserlicht 25. Der Laserverstärker 30 verstärkt das vom Laseroszillator 20 ausgegebene gepulste Laserlicht 25 und gibt ein verstärktes gepulstes Laserlicht 35 an den EUV-Lichtgenerator 40 aus. Das gepulste Laserlicht 25 wird auch als eingehender Laserimpuls 25 bezeichnet und das gepulste Laserlicht 35 wird auch als ausgehender Laserimpuls 35 bezeichnet. Gepulstes Laserlicht wird auch als Laserimpuls bezeichnet.
Der EUV-Lichtgenerator 40 beinhaltet einen Tröpfchengenerator 41 und einen Kollektorspiegel 42. Der Kollektorspiegel 42 beinhaltet in einem zentralen Abschnitt einen Übertragungsteil, der das vom Laserverstärker 30 eingegebene gepulste Laserlicht 35 überträgt. Im EUV-Lichtgenerator 40 werden Tröpfchen DL, die aus dem Tröpfchengenerator 41 tropfen, mit dem aus dem Laserverstärker 30 eingegebenen gepulsten Laserlicht 35 bestrahlt. Als Tröpfchen DL werden Zinn (Sn), Xenon (Xe), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb) oder dergleichen verwendet. Wenn die Tröpfchen DL mit dem gepulsten Laserlicht 35 bestrahlt werden, werden die Tröpfchen DL in Plasma umgewandelt und wird EUV-Licht 50 mit einer Wellenlänge von 13,5 nm aus den in Plasma umgewandelten Tröpfchen DL erzeugt. Das erzeugte EUV-Licht 50 wird durch den Kollektorspiegel 42 auf einen Zwischenfokus(intermediate focus - IF)-Punkt 60 konzentriert. Obwohl dies in 1 nicht veranschaulicht ist, beinhaltet der EUV-Lichtgenerator 40 zudem einen Tröpfchenfänger oder dergleichen. Im EUV-Lichtgenerator 40 kann ein Vorimpuls angewendet werden, um die EUV-Lichtausgabe zu erhöhen.
Wenn die Impulsbreite des gepulsten Laserlichts 35, das auf die Tröpfchen DL angewandt wird, etwa 5 ns bis 30 ns beträgt, weist die Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht eine erhöhte Effizienz der Umwandlung in EUV-Licht auf und stellt EUV-Licht mit hoher Leistung bereit. Es ist wünschenswert, dass die Belichtungseinrichtung, auf welche die Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht angewendet wird, am IF-Punkt 60 EUV-Licht mit einer Leistung von mehr als 250 W erfasst. Das gepulste Laserlicht 35 mit mehr als 20 kW ist für die Erzeugung von EUV-Licht mit hoher Leistung effektiv.
Um EUV-Licht mit hoher Leistung zu erhalten, ist es somit wünschenswert, dass die Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht die Tröpfchen DL als Ziele mit dem gepulsten Laserlicht 35 bestrahlt, das eine Impulsbreite von 5 ns bis 30 ns aufweist und eine Ausgabe von 20 kW oder mehr aufweist.
2 veranschaulicht ein Beispiel für die impulsbreitenabhängigen Eigenschaften der Verstärkung des Laserverstärkers 30 im MOPA-CO₂-Laser. Die horizontale Achse in 2 gibt einen Wert τ_p/τ_r an, der durch Dividieren der Impulsbreite τ_p des gepulsten Laserlichts 25, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, durch die Rotationsrelaxationszeit τ_r der CO₂-Moleküle erhalten wird. Die Impulsbreite τ_p ist durch die Halbwertsbreite dargestellt. Die vertikale Achse in 2 gibt die normalisierte extrahierte Energie η_ext an. Die normalisierte extrahierte Energie η_ext ist ein Wert, der durch Dividieren der extrahierten Energie, die vom Laserverstärker 30 extrahiert wird, durch die extrahierte Energie bei τ_p>>τ_r erhalten wird. Nachfolgend wird die normalisierte extrahierte Energie η_ext auch einfach als extrahierte Energie η_ext bezeichnet. τ_p>>τ_r gibt an, dass die Impulsbreite τ_p des gepulsten Laserlichts 25 ausreichend größer ist als die Rotationsrelaxationszeit τ_r der CO₂-Moleküle. In den Eigenschaften aus 2 ist die Fluenz E_in des gepulsten Laserlichts 25, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, ausreichend größer als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 30.
2 veranschaulicht, dass die extrahierte Energie η_ext und die Energie, die aus dem Laserverstärker 30 extrahiert werden kann, umso größer sind, je größer der Wert τ_p/τ_r ist, anders ausgedrückt, je länger die Impulsbreite τ_p des in den Laserverstärker 30 eingegebenen gepulsten Laserlichts 25 als die Rotationsrelaxationszeit τ_r ist. Bei einem Druck von mehr als 20 Torr, bei dem die Druckverbreiterung im Verstärkungsspektrum des aktiven Mediums des CO₂-Lasers dominiert, beträgt die Rotationsrelaxationszeit τ_r typischerweise etwa einige Nanosekunden. Wenn somit, wie in 2 veranschaulicht, ein Laserimpuls mit einer Impulsbreite τ_p von 5 ns bis 30 ns, der für die Erzeugung von EUV-Licht mit hoher Leistung effektiv ist, in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, wird die extrahierte Energie η_ext nicht annähernd gleich 1 und kann nicht ausreichend Energie aus dem Laserverstärker 30 extrahiert werden. Infolgedessen verringert sich der Verstärkungsfaktor des Laserverstärkers 30, wodurch sich die Ausgabe von EUV-Licht verringert, die am IF-Punkt 60 erhalten wird.
In der ersten Ausführungsform wird durch Einstellen der Impulsbreite τ_p des gepulsten Laserlichts 25, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, auf 15 ns bis 200 ns eine Verstärkung durchgeführt, wobei der Effekt der Rotationsrelaxation der CO₂-Moleküle reduziert wird, wodurch die verstärkte Ausgabe des Laserverstärkers 30 erhöht wird.
3 ist eine Darstellung, die ein detaillierteres Konfigurationsbeispiel der Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht beinhaltet den Laseroszillator 20, der das gepulste Laserlicht 25 mit der Impulsbreite τ_p von 15 ns bis 200 ns ausgibt, den Laserverstärker 30, der das vom Laseroszillator 20 ausgegebene gepulste Laserlicht 25 verstärkt und das gepulste Laserlicht 35 mit einer Impulsbreite von 5 ns bis 30 ns ausgibt, und den EUV-Lichtgenerator 40, der die Tröpfchen DL als Ziele mit dem vom Laserverstärker 30 ausgegebenen gepulsten Laserlicht 35 bestrahlt, um EUV-Licht zu erzeugen.
In 3 ist der Laseroszillator 20 ein gütegeschalteter Oszillator mit Cavity Dumping. Der Laseroszillator 20 beinhaltet ein laseraktives Medium 21, bei dem es sich um ein Mischgas handelt, das CO2-Gas enthält, eine elektrooptische Vorrichtung 22, einen Polarisationsstrahlteiler 23, einen Resonatorspiegel 24 und einen Resonatorspiegel 26. Das vom Laseroszillator 20 ausgegebene gepulste Laserlicht wird durch einen Spiegel 27 an den Laserverstärker 30 übertragen. Der Laseroszillator 20 bildet einen Resonator mit dem Resonatorspiegel 24 und dem Resonatorspiegel 26. Das Mischgas, welches das CO₂-Gas enthält, kann zusätzlich zum CO₂-Gas Gase wie Stickstoff (N₂), Helium (He), Kohlenstoffmonoxid (CO), Xenon (Xe), Sauerstoff (O₂) und/oder Wasserstoff (H₂) enthalten. Der Laseroszillator 20 moduliert eine an die elektrooptische Vorrichtung 22 angelegte Spannung mit einer hohen Wiederholfrequenz von z. B. 5 kHz oder mehr, wodurch das gepulste Laserlicht 25 mit der Impulsbreite τ_p von 15 ns bis 200 ns durch gütegeschaltete Oszillation mit Cavity Dumping erzeugt wird. Obwohl 3 ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Laseroszillator 20 gütegeschaltete Oszillation mit Cavity Dumping durchführt, kann eine andere Impulsoszillation wie gütegeschaltete Oszillation verwendet werden. Der Laseroszillator 20 kann ein gepulster Laseroszillator sein, z. B. ein Quantenkaskadenlaser, der mit der Oszillationswellenlänge des CO₂-Lasers oszillieren kann. Obwohl in 3 die elektrooptische Vorrichtung 22 verwendet wird, kann eine akusto-optische Vorrichtung verwendet werden, um das gepulste Laserlicht 25 mit einer Impulsbreite von 15 ns bis 200 ns zu erzeugen.
Der Laserverstärker 30 ist ein Verstärker, der ein Mischgas, das CO₂-Gas enthält, als aktives Verstärkungsmedium beinhaltet. Obwohl in 3 der Laserverstärker 30 als einstufiger Verstärker veranschaulicht ist, kann auch ein mehrstufiger Laserverstärker verwendet werden, in dem zwei oder mehr Verstärker angeordnet sind. Der Strahldurchmesser des gepulsten Laserlichts kann durch eine Linse, einen Spiegel oder dergleichen im Laserverstärker 30 angepasst werden, um die verstärkte Ausgabe des Laserverstärkers 30 zu maximieren. Das gepulste Laserlicht 25 mit der Impulsbreite τ_p von 15 ns bis 200 ns, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, wird durch den Laserverstärker 30 verstärkt und als gepulstes Laserlicht 35 mit einer Impulsbreite von 5 ns bis 30 ns ausgegeben.
Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet der EUV-Lichtgenerator 40 den Tröpfchengenerator 41 und den Kollektorspiegel 42.
In der Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform wird die Impulsbreite τ_p des gepulsten Laserlichts 25, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, auf 15 ns bis 200 ns eingestellt, sodass eine Verstärkung durchgeführt werden kann, wobei der Effekt der Rotationsrelaxation der CO₂-Moleküle reduziert wird und die verstärkte Ausgabe des Laserverstärkers 30 erhöht werden kann. Der Erläuterung halber wird im Folgenden die Beschreibung mit einer Rotationsrelaxationszeit τ_r von 1,5 ns fortgesetzt, ohne dass damit eine Begrenzung der Rotationsrelaxationszeit τ_r beabsichtigt ist.
4 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Impulsbreite τ_p des gepulsten Laserlichts 25, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, und der Impulsbreite des gepulsten Laserlichts 35, das vom Laserverstärker 30 ausgegeben wird, veranschaulicht. In 4 stellt die vertikale Achse die Impulsbreite (ns) des ausgehenden Laserimpulses 35 dar und stellt die horizontale Achse die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 dar. Wie vorstehend beschrieben, erhöht sich die Effizienz des EUV-Lichtgenerators 40 bei der Umwandlung in EUV-Licht, wenn die Impulsbreite des ausgehenden Laserimpulses 35 5 ns bis 30 ns beträgt. In 4 ist die Region, in dem die Impulsbreite des ausgehenden Laserimpulses 35 5 ns bis 30 ns beträgt, womit die Effizienz der Umwandlung in EUV-Licht erhöht wird, in vier Regionen unterteilt, einschließlich einer Region A, einer Region B, einer Region C und einer Region D, auf der Grundlage des Werts der normalisierten extrahierten Energie η_ext, wenn die Rotationsrelaxationszeit τ_r 1,5 ns beträgt.
Die Region A ist die Region, in der die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 5 ns bis 15 ns beträgt, und ist die Region, in der die normalisierte extrahierte Energie η_ext < 0,5 beträgt, wie in 2 veranschaulicht.
Die Region B ist die Region, in der die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 15 ns bis 30 ns beträgt, und ist die Region, in der 0,5 < η_ext < 0,75 ist, wie in 2 veranschaulicht.
Die Region C ist die Region, in der die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 30 ns bis 50 ns beträgt, und ist die Region, in der 0,75 < η_ext < 0,9 ist, wie in 2 veranschaulicht.
Die Region D ist die Region, in der die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 50 ns bis 200 ns beträgt, und ist die Region, in der η_ext > 0,9 beträgt, wie in 2 veranschaulicht.
Die Ausgabe des Laserverstärkers 30 wird somit höher, wenn sie in Richtung der rechten Seiten in 4 angeordnet ist. Die Reihenfolge der verstärkten Ausgabe mit der Verringerung lautet Region D, Region C, Region B und Region A.
Bei einem typischen Verstärkungsbetrieb ändern sich die Impulsbreite des gepulsten Laserlichts, das in einen Laserverstärker eingegeben wird, und die Impulsbreite des gepulsten Laserlichts, das aus dem Laserverstärker ausgegeben wird, nicht signifikant und somit beträgt die Impulsbreite des gepulsten Laserlichts, das in den Laserverstärker eingegeben wird, in diesem Fall 5 ns bis 30 ns. Das heißt, es versteht sich, dass der typische Verstärkungsbetrieb auf einer gestrichelten Linie K in 4 durchgeführt wird.
Im Gegensatz dazu versteht es sich in der ersten Ausführungsform, da die Impulsbreite des gepulsten Laserlichts 25, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, 15 ns bis 200 ns beträgt, dass der Verstärkungsbetrieb in einer der Region B, der Region C und der Region D durchgeführt wird. Da die Region B, die Region C und die Region D Regionen sind, die sich auf der rechten Seite der gestrichelten Linie K befinden, kann die erste Ausführungsform eine verstärkte Ausgabe bereitstellen, die höher ist als die Ausgabe, die durch den typischen Verstärkungsbetrieb erhalten wird. Nachfolgend wird die Impulsbreite τ_p des in den Laserverstärker 30 eingegebenen gepulsten Laserlichts 25 als die eingehende Impulsbreite τ_p bezeichnet.
In der ersten Ausführungsform ist in der Region C und in der Region D, in welchen die eingehende Impulsbreite τ_p 30 ns bis 200 ns beträgt, die extrahierte Energie η_ext>0,75. Im typischen Verstärkungsbetrieb, der an der gestrichelten Linie K in 4 durchgeführt wird, übersteigt die extrahierte Energie η_ext 0,75 nicht, da die gestrichelte Linie K Teil der Region A und der Region B ist. Wenn die eingehende Impulsbreite τ_p 30 ns bis 200 ns beträgt, kann somit eine verstärkte Ausgabe erhalten werden, die höher ist als die durch den typischen Verstärkungsbetrieb erhaltene Ausgabe.
In der ersten Ausführungsform ist in der Region D, in welcher die eingehende Impulsbreite τ_p 50 ns bis 200 ns beträgt, die extrahierte Energie η_ext>0,9. Wenn die eingehende Impulsbreite τ_p 50 ns bis 200 ns beträgt, kann somit eine verstärkte Ausgabe erhalten werden, die höher ist als die durch den typischen Verstärkungsbetrieb erhaltene Ausgabe. Außerdem ist, wie in 2 veranschaulicht, in dieser Region die extrahierte Energie η_ext für die eingehende Impulsbreite τ_p gesättigt und eine Änderung der verstärkten Ausgabe wird relativ zu einer Änderung der eingehenden Impulsbreite τ_p kleiner. Daher ist diese Region dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verstärkungsfaktor weniger wahrscheinlich verringert, selbst wenn es während der Verstärkung zu einer Impulsverkürzung kommt, wie nachstehend beschrieben. In der Region, in der die eingehende Impulsbreite τ_p 50 ns bis 200 ns beträgt, ist es somit möglich, eine Verstärkung durchzuführen, während eine Verringerung des Verstärkungsfaktors minimiert wird.
Die eingehende Impulsbreite τ_p kann auf 15 ns oder mehr eingestellt werden, wobei die extrahierte Energie η_ext>0,5 ist. Die eingehende Impulsbreite τ_p kann wünschenswerterweise auf 20 ns oder mehr eingestellt werden, wobei die extrahierte Energie η_eXt>0,6 ist. Die eingehende Impulsbreite τ_p kann noch wünschenswerter auf 30 ns oder mehr eingestellt werden, wobei die extrahierte Energie η_ext>0,75 ist. Die eingehende Impulsbreite τ_p kann noch wünschenswerter auf 40 ns oder mehr eingestellt werden, wobei die extrahierte Energie η_ext>0,8 ist. Die eingehende Impulsbreite τ_p kann noch wünschenswerter auf 50 ns oder mehr eingestellt werden, wobei die extrahierte Energie η_ext>0.9 ist.
Wie in 2 veranschaulicht, ist die extrahierte Energie η_ext nahezu gleich 1, wenn die eingehende Impulsbreite τ_p 200 ns oder mehr beträgt. In dieser Region erhöht sich der Wert der extrahierten Energie η_ext nicht, selbst wenn die eingehende Impulsbreite τ_p verlängert wird, und eine große Erhöhung der verstärkten Ausgabe kann nicht erhalten werden. Außerdem verringert sich der Spitzenwert des vom Laserverstärker 30 ausgegebenen gepulsten Laserlichts 35 umso mehr, je länger die eingehende Impulsbreite τ_p ist. Um eine Verringerung des Spitzenwerts des Laserimpulses zu verhindern und eine hohe verstärkte Ausgabe zu erhalten, kann die eingehende Impulsbreite τ_p somit wünschenswerterweise auf 200 ns oder weniger eingestellt werden. Details bezüglich einer Verringerung des Spitzenwerts des Laserimpulses werden später beschrieben.
Als Nächstes wird der Impulsverkürzungseffekt einer Impulsformänderung während der Verstärkung im Laserverstärker 30 beschrieben. 5 veranschaulicht ein Beispiel für einen Impulsformänderungsprozess, wenn ein super-gaußförmiger Laserimpuls verstärkt wird. Hier werden nur Änderungen der Impulsform beachtet und somit werden die Maximalwerte der Impulsformen auf den in 5 veranschaulichten vertikalen Achsen gleich gemacht. In Wirklichkeit erhöht sich jedoch der Maximalwert auf der vertikalen Achse mit fortschreitender Verstärkung. Die horizontalen Achsen t stellen die Zeit dar und die vertikalen Achsen I stellen die Intensität dar. Nachfolgend wird t als Symbol für die Zeit verwendet und I für die Intensität. Wenn ein Laserimpuls in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, verbraucht ein vorderer Abschnitt des Laserimpulses zunächst die im Verstärkungsmedium gespeicherte Energie. Folglich ist der Verstärkungsfaktor des hinteren Abschnitts des Laserimpulses, der durch die verbleibende Energie verstärkt wird, niedriger als der Verstärkungsfaktor des vorderen Abschnitts des Laserimpulses. Hier bezieht sich der vordere Abschnitt des Laserimpulses auf den Abschnitt, der zuerst in den Laserverstärker 30 eintritt, und bezieht sich auf Abschnitte der Laserimpulsformen in 5, die sich näher an t=0 befinden. Da der vordere Abschnitt des Laserimpulses zunächst die im Laserverstärker 30 gespeicherte Energie verbraucht, wird der Laserpuls mit fortschreitender Verstärkung spitzer, wie in 5 veranschaulicht, was dazu führt, dass der ausgehende Laserimpuls 35 eine kürzere Impulsbreite als der eingehende Laserimpuls 25 aufweist.
Im Gegensatz dazu ist 6 eine Darstellung, die ein Beispiel für einen Impulsformänderungsprozess während der Verstärkung veranschaulicht, wenn der eingehende Laserimpuls 25 eine typische gaußförmige Wellenform aufweist. Bei der Gaußform ist der Energieverbrauch des vorderen Abschnitts des Laserimpulses geringer als derjenige bei der Super-Gaußform und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Zuspitzung des Laserimpulses auftritt. Infolgedessen kann kein Laserimpuls-Verkürzungseffekt erhalten werden, wie er erhalten wird, wenn die Super-Gaußform eingegeben wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn die supergaußförmige Impulsform als der eingehende Laserimpuls 25 verwendet wird, durch Eingeben des gepulsten Laserlichts 25 mit einer Impulsbreite von 15 ns bis 200 ns, das vom Laseroszillator 20 an den Laserverstärker 30 zur Verstärkung ausgegeben wird, das gepulste Laserlicht 35 mit einer Impulsbreite von 5 ns bis 30 ns ausgegeben werden.
7 veranschaulicht ein Beispiel für die Form des super-gaußförmigen Laserimpulses. Wenn die Zeit t=t₀ das Symmetriezentrum ist, I₀ ein Intensitätsmaximum ist, τ_p die Halbwertsbreite ist und P ein Koeffizient ist, kann eine Super-Gauß-Funktion I_sg(t) in Abhängigkeit von der Zeit t als Formel (1) ausgedrückt werden.
[Formel 1] $I_{s g} (t) = I_{0} exp {- {[4 \sqrt[P]{ln 2} \frac{{(t - t_{0})}^{2}}{τ_{p}^{2}}]}^{P}}$
Wenn in Formel (1) der Koeffizient P gleich 1 ist, stimmt die Super-Gauß-Funktion mit einer Gauß-Funktion überein. Wie in 7 veranschaulicht, ist die Anstiegszeit τ_b definiert als die Zeit, bis die Intensität I 0,9 I₀ von 0,1 I₀ erreicht. Anders ausgedrückt wird in einer Impulszeitwellenform die Zeit von der Erhöhung der Intensität I auf 10 % Intensität der maximalen Intensität des gepulsten Licht bis zur Erhöhung der Intensität I auf 90 % Intensität der maximalen Intensität als die Anstiegszeit τ_b bezeichnet. Gleichermaßen wird die Zeit von der Verringerung der Intensität I auf 90 % der maximalen Intensität des gepulsten Licht bis zur Verringerung der Intensität I auf 10 % der maximalen Intensität als eine Abfallzeit τ_b bezeichnet. Wenn das Verhältnis zwischen der Halbwertsbreite τ_p der Super-Gaußform und der Anstiegszeit τ_b T_r=τ_b/τ_p ist, ist die Beziehung zwischen dem Verhältnis T_r und dem Koeffizienten P so, wie in 8 veranschaulicht. Das heißt, das Verhältnis T_r verringert sich bei sich erhöhendem Koeffizienten P. Wenn zum Beispiel das Verhältnis T_r in der Nähe von 0,72 liegt, ist der Koeffizient P in der Nähe von 1, was eine Gaußform bedeutet. Wenn das Verhältnis T_r in der Nähe von 0,35 liegt, bedeutet dies, dass die Impulsform eine Super-Gaußform mit P=2 ist. Wenn das Verhältnis T_r<<0,72 ist, ist P ein Wert, der ausreichend größer als 1 ist, was bedeutet, dass die Impulsform eine Form ist, die einer Rechteckform nahekommt.
Wenn der eingehende Laserimpuls 25 eine beliebige andere Form als die Super-Gaußform aufweist, z. B. auch dann, wenn der eingehende Laserpuls 25 ein asymmetrischer Laserimpuls ist, dessen Anstiegszeit und Abfallzeit unterschiedlich sind, ist T_r auch als das Verhältnis zwischen der Halbwertsbreite τ_p und der Anstiegszeit τ_b (T_r=τ_b/τ_p) definiert. In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wird eine Super-Gaußform in der Beschreibung verwendet, deren Anstiegszeit und Abfallzeit gleich sind, wodurch die Impulsform nicht eingeschränkt werden soll. Auch bei einer Impulsform einer willkürlichen Form, wie etwa der eines asymmetrischen Laserimpulses, kann der gleiche Effekt wie der eines symmetrischen Impulses erhalten werden.
Wie in 6 veranschaulicht, kann bei einer Form in der Nähe einer Gaußform mit dem Verhältnis T_r in der Nähe von 0,72 kein markanter Impulsverkürzungseffekt erhalten werden. Bei einer Form in der Nähe einer Super-Gaußform mit einem Verhältnis T_r kleiner als 0,72 kann ein markanter Impulsverkürzungseffekt erhalten werden. Verringert sich das Verhältnis T_r, nähert sich die Impulsform einer Rechteckform und wird ein größerer Impulsverkürzungseffekt erhalten.
Eine Änderung der Impulsform, die zu einer Impulsverkürzung führt, ist deutlicher, wenn die extrahierte Energie des Laserverstärkers 30 relativ zum eingehenden Laserimpuls 25 größer ist, anders ausgedrückt, wenn der Verstärkungsfaktor des Laserverstärkers 30 größer ist. 9 veranschaulicht ein Beispiel für Änderungen der Impulsform und Änderungen der Impulsintensität bei einem Impulsverstärkungsprozess. In 9, wenn die extrahierte Energie aus dem Laserverstärker 30 relativ zu dem eingehenden Laserimpuls 25 gering ist, zum Beispiel, wenn ein zu verstärkender Laserimpuls 53, der auf der linken Seite in 9 veranschaulicht ist, in den Laserverstärker 30 eintritt, verbleibt ein Nachsockel 55 in der Impulsform, wie in einem Laserimpuls 54, der als zweiter von links in 9 veranschaulicht ist, oder einem Laserimpuls 57, der in der dritten Darstellung von links in 9 veranschaulicht ist. Der Nachsockel 55 bezieht sich auf einen sockelförmigen Abschnitt, der hinter einem Hauptimpuls 56 erscheint. Der Grund dafür ist, dass im Laserimpuls 54 oder im Laserimpuls 57 der Hauptimpuls 56, bei dem es sich um einen vom Laserverstärker 30 extrahierten Energieabschnitt handelt, klein ist und der Beitrag eines Energieabschnitts des eingehenden Laserimpulses 53 groß ist. Wenn der Verstärkungsfaktor des Laserverstärkers 30 dagegen hoch ist, ist der Hauptimpuls 56, bei dem es sich um einen vom Laserverstärker 30 extrahierten Energieabschnitt handelt, groß, wie in einem Laserimpuls 58, der in der vierten Darstellung von links in 9 dargestellt ist, sodass eine Impulsform ohne den Nachsockel 55 erhalten werden kann.
Der Verstärkungsfaktor des Laserverstärkers 30 beträgt wünschenswerterweise das 1000-Fache oder mehr, um EUV-Licht von mehr als 250 W im EUV-Lichtgenerator 40 zu erhalten. Der Grund wird nachstehend beschrieben. Wenn die EUV-Lichtausgabe, die von der Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht ausgegeben wird, größer als 250 W ist, ist die Anzahl der Wafer, die von der Belichtungseinrichtung pro Stunde verarbeitet werden können, größer als 125, was für die Massenproduktion geeignet ist. Indem die Ausgabe des gepulsten Laserlichts 35, die von dem Laserverstärker 30 ausgegeben wird, größer als 20 kW gemacht, wird, um die EUV-Lichtausgabe>250 W zu erfüllen, kann eine optimal geeignete EUV-Lichterzeugungseinrichtung für die Belichtungseinrichtung erhalten werden. Wenn es sich bei dem Laseroszillator 20 um einen gütegeschalteten Oszillator mit Cavity Dumping handelt, ist due Ausgabe davon aufgrund der Lichtwiderstandsfestigkeit der elektrooptischen Vorrichtung 22 auf einige Dutzend Watt begrenzt. Da die Ausgabe des Laseroszillators 20 einige Dutzend Watt beträgt und für die Ausgabe des Laserverstärkers 30 eine Ausgabe von mehr als 20 kW erforderlich ist, beträgt der Verstärkungsfaktor des Laserverstärkers 30 wünschenswerterweise das 1000-Fache oder mehr. Wenn es sich bei dem Laserverstärker 30 um einen mehrstufigen Verstärker handelt, beträgt ein Wert, der durch Dividieren der Ausgabe eines Laserimpulses, die aus der letzten Stufe ausgegeben wird, durch die Ausgabe eines Laserimpulses vor dem Eintritt in einen Verstärker der ersten Stufe erhalten wird, wünschenswerterweise das 1000-Fache oder mehr.
Der Laseroszillator 20 ist nicht auf eine einzelne Wellenlänge beschränkt und kann einen Laserimpuls ausgeben, der zwei oder mehr Wellenlängen beinhaltet. Ein CO₂-Laser, der zwei oder mehr Wellenlängen ausgibt, wird als Multilinien-CO₂-Laser bezeichnet. Durch das Ausgeben von zwei oder mehr Wellenlängen kann der Effekt einer Verringerung des Verstärkungsfaktors des Laserverstärkers 30 aufgrund der Rotationsrelaxation reduziert werden, um eine hohe verstärkte Ausgabe zu erreichen. Die zwei oder mehr Wellenlängen sind wünschenswerterweise Übergangswellenlängen zwischen den Rotationsniveaus des CO₂-Lasers. Zum Beispiel kann zusätzlich zu einer Wellenlänge von P(20), bei welcher die maximale Ausgabe durch den CO₂-Laser erhalten wird, ein Laserimpuls von P(16), P(18), P(22), P(24) usw. ausgegeben werden.
In 3 ist für das gepulste Laserlicht 25 von 15 ns bis 200 ns, das in den Laserverstärker 30 eingegeben wird, ein super-gaußförmiger Laserimpuls mit dem Verhältnis T_r<0,72 veranschaulicht. Ein solcher super-gaußförmiger Laserimpuls kann beispielsweise durch die vorstehend beschriebene gütegeschaltete Oszillation mit Cavity Dumping bereitgestellt werden. Bei der gütegeschalteten Oszillation mit Cavity Dumping ist die Impulsbreite τ_p eines ausgegebenen Laserimpulses ungefähr gleich 2L/c, wobei L die Resonatorlänge ist und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die Resonatorlänge L kann somit so ausgewählt sein, dass 2L/c 15 ns bis 200 ns beträgt. 10 ist eine erläuternde Darstellung der Erzeugung von super-gaußförmigen Impulsen durch gütegeschaltete Oszillation mit Cavity Dumping. Wie in einer oberen Zeile aus 10 veranschaulicht, wenn die Schaltzeit der elektrooptischen Vorrichtung 22, das heißt die Zeit, während welcher der Verlust im Resonator von einem Zustand mit geringem Verlust zu einem Zustand mit hohem Verlust geändert wird, ausreichend kürzer ist als die Impulsbreite τ_p, steigt ein durch gütegeschaltete Oszillation mit Cavity Dumping ausgegebener Laserimpuls steil an und wird eine Super-Gaußform mit T_r<0,72 erhalten, wie in einer unteren Zeile aus 10 veranschaulicht.
Im Gegensatz dazu wird, wie in einer oberen Zeile aus 11 veranschaulicht, der steile Anstieg eines Laserimpulses durch das langsame Schalten der elektrooptischen Vorrichtung 22 verhindert, wenn die Schaltzeit der elektrooptischen Vorrichtung 22 z. B. etwa die Hälfte der Impulsbreite τ_p beträgt. Infolgedessen nähert sich die Form des Laserimpulses einer Gaußform an, wie in einer unteren Reihe aus 11 veranschaulicht.
Wie mit den 5 und 6 beschrieben, hängt der Laserimpulsverkürzungseffekt im Laserverstärker 30 nicht nur von der Form des eingehenden Laserimpulses 25 ab, sondern auch von dessen Impulsbreite τ_p. Der Grund dafür ist, dass, wie in 4 veranschaulichte, die normalisierte extrahierte Energie η_ext in Abhängigkeit von der Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 variiert. Wenn die extrahierte Energie η_ext gering ist, kann die Energie im Laserverstärker 30 nicht ausreichend extrahiert werden, sodass es weniger wahrscheinlich ist, dass die Zuspitzung eines vorderen Abschnitts eines Laserimpulses auftritt, und es weniger wahrscheinlich ist, dass die Verkürzung des Laserimpulses auftritt. Somit, wie vorstehend beschrieben, ist in 4 die Reihenfolge der sich verringernden Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Laserimpulsverkürzung die Reihenfolge der Regionen D, C, B und A. Die Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform kann die extrahierte Energie η_ext höher als diejenige des typischen Verstärkungsbetriebs machen und kann somit den erhaltenen Impulsverkürzungseffekt erhöhen.
Die 12 und 13 veranschaulichen Beispiele für die Impulsverkürzung, wenn Laserimpulse mit unterschiedlichen Impulsbreiten in den Laserverstärker 30 eintreten. 12 veranschaulicht einen Fall, in dem die Impulsbreite des eingehenden Laserimpulses 25 länger ist als die Impulsbreite des ausgehenden Laserimpulses 35. In diesem Fall weist der ausgehende Laserimpuls 35 eine Form auf, die steil ansteigt und sanft abfällt. 13 veranschaulicht einen Fall, in dem die Impulsbreite des eingehenden Laserimpulses 25 länger ist als diejenige des eingehenden Laserimpulses 25, der in 12 veranschaulicht ist. Obwohl der in 13 veranschaulichte ausgehende Laserimpuls 35 eine Impulsbreite aufweist, die derjenigen des in 12 veranschaulichten ausgehenden Laserpulses 35 entspricht, weist der in 13 veranschaulichte ausgehende Laserimpuls 35 eine längere Abfallzeit als der in 12 veranschaulichte ausgehende Laserimpuls 35 auf. Wenn die Ausgabe des in 12 veranschaulichten ausgehenden Laserimpulses 35 dieselbe ist wie die Ausgabe des in 13 veranschaulichten ausgehenden Laserimpulses 35, weist der in 13 veranschaulichte ausgehende Laserimpuls 35 folglich eine geringere Spitzenausgabe auf. Wie vorstehend beschrieben, ändert sich die extrahierte Energie η_ext nicht signifikant, wenn die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 größer als 200 ns ist. Selbst wenn die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 auf mehr als 200 ns verlängert wird, ändert sich die verstärkte Ausgabe nicht signifikant. Wenn jedoch die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 verlängert wird, verlängert sich die Abfallzeit des ausgehenden Laserimpulses 35. Folglich, selbst wenn die Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 auf mehr als 200 ns verlängert wird, ändert sich die verstärkte Ausgabe nicht signifikant, während sich die Abfallzeit verlängert, sodass sich die Spitzenausgabe verringert. Daher kann durch das Einstellen der Impulsbreite τ_p des eingehenden Laserimpulses 25 auf 200 ns oder weniger sowohl eine hohe verstärkte Ausgabe als auch ein Impuls mit einem hohen Spitzenwert erzielt werden.
Wie vorstehend beschrieben, emittiert der Laseroszillator 20 in der ersten Ausführungsform gepulstes Laserlicht mit einer Halbwertsbreite zwischen 15 ns und 200 ns zur Eingabe in den Laserverstärker 30 und lässt der Laserverstärker 30 das gepulste Laserlicht durch das aktive Medium des Verstärkerlasers hindurchgehen, um die Impulsbreite auf gepulstes Laserlicht mit der Halbwertsbreite zwischen 5 ns und 30 ns zur Ausgabe zu verkürzen. Somit kann die erste Ausführungsform gepulstes Laserlicht erzeugen, das eine optimale Halbwertsbreite von zwischen 5 ns und 30 ns für die Erzeugung von extremem ultraviolettem Licht mit hoher Leistung aufweist und eine hohe Ausgabe von 20 kW oder mehr aufweist.
Darüber hinaus führt die erste Ausführungsform einen Verstärkungsbetrieb durch, sodass der Wert T_r (=τ_b/τ_p), der durch Dividieren der Halbwertsbreite τ_p des in den Laserverstärker 30 eingegebenen gepulsten Laserlichts 25 durch die Anstiegszeit τ_b erhalten wird, wobei es sich um die Zeit von dem Zeitpunkt, zu dem sich die Intensität des in den Laserverstärker 30 eingegebenen gepulsten Laserlichts 25 auf 10 % der maximalen Intensität erhöht, bis zu dem Zeitpunkt handelt, zu dem sich die Intensität auf 90 % der maximalen Intensität erhöht, kleiner als 0,72 wird und somit einen markanten Impulsverkürzungseffekt bereitstellen kann.
Zweite Ausführungsform.
14 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Einrichtung 200 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend eine Laserverstärkungsvorrichtung 110, gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. In 14 beinhaltet die Laserverstärkungsvorrichtung 110 den Laseroszillator 20, ein optisches Übertragungssystem 120 und den Laserverstärker 30. Das optische Übertragungssystem 120 beinhaltet einen Polarisationsstrahlteiler 70, eine elektrooptische Vorrichtung 71, einen Polarisationsstrahlteiler 72, einen Strahlteiler 73, einen Wellenformmesssensor 74 und einen Spiegel 75. Die elektrooptische Vorrichtung 71, der Polarisationsstrahlteiler 70 und der Polarisationsstrahlteiler 72 fungieren sowohl als optischer Isolator als auch als Impulsformformer. Der Wellenformmesssensor 74 misst die Wellenform I_in des gepulsten Laserlichts, bevor es in den Laserverstärker 30 eingegeben wird.
Der Betrieb der elektrooptischen Vorrichtung 71, des Polarisationsstrahlteilers 70 und des Polarisationsstrahlteilers 72 als optischer Isolator wird unter Bezugnahme auf die 15, 16 und 17 beschrieben. 15 veranschaulicht den Weg gehenden Lichts vom Laseroszillator 20 zum Laserverstärker 30. 16 veranschaulicht den Rückweg des Lichts vom Laserverstärker 30 zum Laseroszillator 20. 17 ist eine Darstellung, die ein Zeitdiagramm einer angelegten Spannung zur Rotation von polarisiertem Licht um 90 Grad in der elektrooptischen Vorrichtung 71 und ein Zeitdiagramm einer Laserimpulsausgabe aus dem Laseroszillator 20 veranschaulicht. Eine mit einer Schattierung H bereitgestellte Region in 17 entspricht einem Zeitraum, in dem die angelegte Spannung in 17 eingeschaltet ist.
Die angelegte Spannung zur Rotation des polarisierten Lichts um 90 Grad wird an die elektrooptische Vorrichtung 71 in Synchronisation mit der Wiederholungsfrequenz der vom Laseroszillator 20 ausgegebenen Laserimpulse angelegt. Dann, wie in 15 veranschaulicht, rotiert das gehende Licht, das durch die elektrooptische Vorrichtung 71 hindurchgegangen ist, um 90 Grad von vertikalem polarisierten Licht 77 zu horizontalem polarisierten Licht 78 nur während des eingeschalteten Zeitraums der angelegten Spannung, was in einer oberen Zeile aus 17 veranschaulicht ist. Infolgedessen wird, wie in einer unteren Zeile aus 17 veranschaulicht, nur ein mit der Schattierung H bereitgestellter Impuls ausgeschnitten und durch den Polarisationsstrahlteiler 72 übertragen und der Rest wird vom Polarisationsstrahlteiler 72 reflektiert.
Das Rücklicht von der Seite des Laserverstärkers 30 ist z. B. selbstoszillierendes Licht des Laserverstärkers 30 usw. Das Rücklicht von der Seite des Laserverstärkers 30 ist nicht synchron mit der an die elektrooptische Vorrichtung 71 angelegten Spannung, wie in der oberen Zeile aus 17 veranschaulicht. Selbst wenn das Rücklicht durch die elektrooptische Vorrichtung 71 hindurchgeht, rotiert das polarisierte Licht nicht, sodass das horizontale polarisierte Licht 78 beibehalten wird. Infolgedessen, wie in 16 veranschaulicht, geht das Rücklicht von der Seite des Laserverstärkers 30 nicht durch den Polarisationsstrahlteiler 70 hindurch und kehrt nicht zum Laseroszillator 20 zurück. Folglich kann der Laseroszillator 20 stabil oszillieren, ohne durch das Rücklicht beeinträchtigt zu werden. Unter Verwendung desselben Prinzips können die elektrooptische Vorrichtung 71 und die Polarisationsstrahlteiler 70 und 72 parasitäre Oszillationen verhindern, die zwischen dem Laseroszillator 20 und dem Laserverstärker 30 auftreten. Obwohl 14 die Polarisationsstrahlteiler 70 und 72 veranschaulicht, können auch absorbierende Dünnschichtreflektoren (absorbing thinfilm reflector - ATFRs), die optische Elemente mit derselben Funktion sind, oder dergleichen verwendet werden.
18 veranschaulicht den Betrieb der elektrooptischen Vorrichtung 71, des Polarisationsstrahlteilers 70 und des Polarisationsstrahlteilers 72 als Impulsformer. Eine mit einer Schattierung H bereitgestellte Region in 18 entspricht einem Zeitraum, in dem die angelegte Spannung zur Rotation polarisierten Lichts um 90 Grad in der elektrooptischen Vorrichtung 71 eingeschaltet ist, wie in 17 veranschaulicht. Der in 3 veranschaulichte Laserimpuls mit einer Impulsbreite von 15 ns bis 200 ns ist in der Super-Gaußform mit T_r<0,72 veranschaulicht. In diesem super-gaußförmigen Laserimpuls, wie auf der linken Seite in 18 veranschaulicht, kann jedoch ein Sockel 15 vor einem Hauptimpuls 14 erscheinen und kann ein Nachimpuls 16 oder dergleichen nach dem Hauptpuls 14 erscheinen. Wenn der Sockel 15 oder der Nachimpuls 16 in den Laserverstärker 30 eintritt und Energie im Laserverstärker 30 verbraucht, wird die Verstärkung des Hauptimpulses 14 gehemmt. Wie durch die Schattierung H in 18 angegeben, wird somit das polarisierte Licht nur des Hauptimpulses 14 um 90 Grad rotiert und von der elektrooptischen Vorrichtung 71 ausgeschnitten, sodass ein vom Wellenformmesssensor 74 gemessener Impuls nur den Hauptimpuls 14 beinhaltet, wobei der Sockel 15 und der Nachimpuls 16 entfernt sind, wie auf der rechten Seite in 18 veranschaulicht. Da in dem auf der rechten Seite in 18 veranschaulichten Impuls der Sockel 15 und der Nachimpuls 16 entfernt werden, verbrauchen der Sockel 15 und der Nachimpuls 16 keine Energie im Laserverstärker 30 und wird die verstärkte Ausgabe des Hauptimpulses 14 erhöht.
19 veranschaulicht ein zweites Beispiel für die Impulsformung. Eine mit einer Schattierung H bereitgestellte Region in 19 entspricht einem Zeitraum, in dem die angelegte Spannung zur Rotation polarisierten Lichts um 90 Grad in der elektrooptischen Vorrichtung 71 eingeschaltet ist, wie in 17 veranschaulicht. In 19 wird durch das Steuern der Impulsbreite der angelegten Spannung zur Rotation von polarisiertem Licht um 90 Grad in der elektrooptischen Vorrichtung 71 ein Laserimpuls 19 mit einer Impulsbreite von 15 ns bis 200 ns aus einem von der elektrooptischen Vorrichtung 71 ausgegebenen Laserimpuls 18 ausgeschnitten. Infolgedessen kann, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, die Impulsbreite eines vom Laserverstärker 30 ausgegebenen Laserimpulses auf 5 ns bis 30 ns eingestellt werden und kann die EUV-Lichtausgabe durch den EUV-Lichtgenerator 40 erhöht werden. Wenn der ausgeschnittene Laserimpuls eine Rechteckform aufweist, stellt der Laserverstärker 30 einen bemerkenswerten Effekt der Impulsverkürzung bereit.
20 veranschaulicht ein drittes Beispiel für die Impulsformung. Eine mit einer Schattierung H bereitgestellte Region in 20 entspricht einem Zeitraum, in dem die angelegte Spannung zur Rotation polarisierten Lichts um 90 Grad in der elektrooptischen Vorrichtung 71 eingeschaltet ist, wie in 17 veranschaulicht. Wenn der Laseroszillator 20 durch gütegeschaltete Oszillation oder dergleichen zum Oszillieren gebracht wird, kann eine Gaußform wie ein Laserimpuls 12 gebildet werden, der auf der linken Seite in 20 veranschaulicht ist. Dann, durch Ausschneiden nur der mit der Schattierung H bereitgestellten Region, das heißt eines hinteren Abschnitts des Laserimpulses 12, durch die elektrooptische Vorrichtung 71, misst der Wellenformmesssensor 74 einen Laserimpuls 13, wie auf der rechten Seite in 20 veranschaulicht. Im Laserpuls 13 ist die Intensität eines vorderen Abschnitts des Impulses größer als die Intensität eines hinteren Abschnitts und weist der vordere Abschnitt eine zugespitzte Form auf. Wenn der Laserimpuls 13 dieser Form durch den Laserverstärker 30 hindurchgeht, erscheint die Zuspitzung des vorderen Abschnitts des Impulses aufgrund der Verstärkung markant und kann ein markanterer Impulsverkürzungseffekt erhalten werden.
21 ist eine Darstellung, die eine Modifikation der Einrichtung 200 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht veranschaulicht, welche die Laserverstärkungsvorrichtung 110 beinhaltet, wie in 14 veranschaulicht. In 21 sind ein Strahlteiler 81, ein Wellenformmesssensor 82 und ein Spiegel 99 zu der in 14 veranschaulichten Einrichtung 200 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht hinzugefügt. Ein Teil des vom Laserverstärker 30 ausgegebenen Laserimpulses wird durch den Strahlteiler 81 extrahiert und seine Form wird durch den Wellenformmesssensor 82 gemessen. Der Wellenformmesssensor 82 misst die Wellenform I_out des gepulsten Laserlichts, das vom Laserverstärker 30 ausgegeben wird. Durch die Überwachung der Wellenform I_out kann bestimmt werden, ob die Wellenform I_out ein optimaler Laserimpuls für die Umwandlung in EUV-Licht ist.
Ein auf der linken Seite in 22 veranschaulichter Laserimpuls gibt die Form eines Laserimpulses an, der in den Laserverstärker 30 eingegeben und durch den Wellenformmesssensor 74 gemessen wird. Ein auf der rechten Seite in 22 veranschaulichter Laserimpuls gibt ein Beispiel für die Form eines Laserimpulses an, der von dem Laserverstärker 30 ausgegeben und durch den Wellenformmesssensor 82 gemessen wird. Wie in 22 veranschaulicht, kann der Laserimpuls vor der Eingabe in den Laserverstärker 30 eine Form aufweisen, die einen Nachsockel 83 in einem hinteren Abschnitt eines Hauptimpulses nach der Verstärkung durch den Laserverstärker 30 beinhaltet.
Dann wird die vom Wellenformmesssensor 82 gemessene Impulsform überwacht und wird die elektrooptische Vorrichtung 71 wird so angepasst, dass ein Laserimpuls 84, wie auf der linken Seite in 23 veranschaulicht, ausgeschnitten wird, sodass kein Nachsockel in einer Nachverstärkungslaserimpulsform vorhanden, wie in einem Laserimpuls 85, der auf der rechten Seite in 23 veranschaulicht ist. Unter Verwendung des Wellenformmesssensors 82 kann ein optimales Ausschneiden einer Laserimpulsform, wie auf der linken Seite in 23 veranschaulicht, erzielt werden und kann ein optimaler Laserimpuls in den EUV-Lichtgenerator 40 eingegeben werden, um die erzeugte EUV-Lichtausgabe zu erhöhen. Hier wird eine Anpassung so vorgenommen, dass kein Nachsockel erscheint, aber die elektrooptische Vorrichtung 71 kann angepasst werden, um einen Laserimpuls so auszuschneiden, dass eine Laserimpulsform zum Erhöhen der EUV-Lichtausgabe gebildet wird.
Wie vorstehend beschrieben, steuert die zweite Ausführungsform den Zeitraum, während dessen die Polarisationsrotationsfunktion der elektrooptischen Vorrichtung 71 eingeschaltet ist, um die elektrooptische Vorrichtung 71, den Polarisationsstrahlteiler 70 und den Polarisationsstrahlteiler 72 dazu zu veranlassen, als optischer Isolator zu fungieren, wodurch der Laseroszillator 20 stabil oszillieren kann, ohne durch Rücklicht beeinträchtigt zu werden. Darüber hinaus werden die elektrooptische Vorrichtung 71, der Polarisationsstrahlteiler 70 und der Polarisationsstrahlteiler 72 durch das Steuern des Zeitraums, während dessen die Polarisationsrotationsfunktion der elektrooptischen Vorrichtung 71 eingeschaltet ist, als Impulsformer zu fungieren, wodurch der Sockel 15 oder der Nachimpuls 16, die vor und nach dem Hauptimpuls 14 erscheinen, entfernt werden kann und die Impulsbreite so verkürzt und geformt werden kann, dass die Verstärkungsleistung im Laserverstärker 30 verbessert werden kann. Außerdem werden die in den Laserverstärker 30 eingegebenen und davon ausgegebenen Laserimpulse überwacht und wird die elektrooptische Vorrichtung 71 unter Verwendung der Überwachungsergebnisse so gesteuert, dass ein optimaler Laserimpuls in den EUV-Lichtgenerator 40 eingegeben werden kann.
Dritte Ausführungsform.
24 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Einrichtung 300 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, beinhaltend eine Laserverstärkungsvorrichtung 130, gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. In 24 beinhaltet die Laserverstärkungsvorrichtung 130 den Laseroszillator 20, den Spiegel 27 und einen Mehrwegelaserverstärker 31. In 24 wird der Laserverstärker 30 in der in 3 veranschaulichten Einrichtung 100 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht durch den Mehrwegelaserverstärker 31 ersetzt. Wenn in 3 die Fluenz E_in des eingehenden Laserimpulses 25 ausreichend größer ist als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 30, kann die im Laserverstärker 30 gespeicherte Energie ausreichend extrahiert werden und kann eine hohe verstärkte Ausgabe erzielt werden. Wenn die Fluenz E_in des eingehenden Laserimpulses 25 jedoch kleiner ist als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 30, kann die im Laserverstärker 30 gespeicherte Energie nicht ausreichend extrahiert werden. Infolgedessen kann der Impulsverkürzungseffekt nicht ausreichend erhalten werden. Wenn die Fluenz E_in des eingehenden Laserimpulses 25 kleiner ist als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 30, kann somit durch die Verwendung des Mehrwegelaserverstärkers 31, wie in 24 veranschaulicht, die Energieextraktionseffizienz weiter erhöht werden. Infolgedessen kann eine hohe verstärkte Ausgabe erhalten werden und infolgedessen kann eine hohe EUV-Lichtausgabe erhalten werden. Obwohl 24 einen Fünfwegeverstärker veranschaulicht, bei dem die Anzahl der Wege fünf beträgt, kann die Anzahl der Wege zwei oder mehr sein und ist die Anzahl der Wege nicht auf fünf beschränkt.
Wenn die Fluenz E_in des eingehenden Laserimpulses 25 kleiner ist als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 30, zum Beispiel durch Optimieren des Gasdrucks im Laserverstärker 30, kann eine optimale Impulsform für eine höhere verstärkte Ausgabe und eine hohe EUV-Lichtausgabe erhalten werden. In einer Einrichtung 400 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht in 25 beinhaltet ein Laserverstärker 33 einen Gasdruckanpassungsmechanismus 32, der den Gasdruck des Lasergases anpasst. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie diejenigen der in 3 veranschaulichten Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht 100. In dem CO₂-Laser erhöht sich die Sättigungsfluenz E_s proportional zum Gasdruck N. Wenn also der Gasdruck N gesenkt wird, verringert sich die Sättigungsfluenz E_s. Umgekehrt erhöht sich die Sättigungsfluenz E_s, wenn der Gasdruck N angehoben wird. Wenn die Fluenz E_in des eingehenden Impulses gleich ist, kann die Sättigungsfluenz E_s durch Anpassen des Gasdrucks N angepasst werden und kann die Energie, die aus dem Laserverstärker 33 extrahiert werden kann, angepasst werden.
26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Verstärkungsmerkmale veranschaulicht, wenn sich der Gasdruck N des Laserverstärkers 33 ändert. E_s0 ist die Sättigungsfluenz bei einem anfänglichen Gasdruck, E_s1 ist die Sättigungsfluenz, wenn der Gasdruck gegenüber dem anfänglichen Gasdruck gesenkt wird, und E_s2 ist die Sättigungsfluenz, wenn der Gasdruck gegenüber dem anfänglichen Gasdruck angehoben wird. Wie in 26 veranschaulicht, wenn der Gasdruck gegenüber dem anfänglichen Gasdruck gesenkt wird, E_s1<E_s0, sodass sich ein Diagramm 34 der Verstärkungsmerkmale zu einem Diagramm 37 ändert. Zu diesem Zeitpunkt erscheinen die Sättigungsmerkmale einer verstärkten Ausgabe E_out relativ zu einer Erhöhung der Fluenz E_in des eingehenden Impulses markanter. Wenn auf der anderen Seite der Gasdruck gegenüber dem anfänglichen Gasdruck angehoben wird, E_s0<E_s2, sodass sich das Diagramm 34 der Verstärkungsmerkmale zu einem Diagramm 38 ändert. Zu diesem Zeitpunkt sind die Sättigungsmerkmale der verstärkten Ausgabe E_out relativ zu einer Erhöhung der Fluenz E_in des eingehenden Impulses undeutlich und nähern sich linearen Merkmalen an. Wenn die Fluenz E_in des eingehenden Laserimpulses 25 somit kleiner ist als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 33 und die im Laserverstärker 33 gespeicherte Energie nicht ausreichend extrahiert werden kann, zum Beispiel durch Senken des Gasdrucks, kann die Sättigungsfluenz E_s reduziert werden und kann die verstärkte Ausgabe erhöht werden. Umgekehrt kann der Gasdruck erhöht werden, wenn es gewünscht ist, die verstärkte Ausgabe zu senken. Wenn der Gasdruck geändert wird, kann es sein, dass die Impedanz zwischen einer Entladungsschaltung und einem Verstärker des Laserverstärkers 33 nicht angeglichen ist. Bei nicht angeglichener Impedanz kann die Entladungsleistung, wobei es sich um Leistung handelt, die zum Entladen verwendet wird, nicht effektiv verwendet werden. Wenn die Impedanz angeglichen ist, kann die Entladungsleistung effektiv verwendet werden und kann die verstärkte Ausgabe weiter verbessert werden.
Wenn der Gasdruck verringert wird, erhöht sich darüber hinaus zusätzlich zu einer Erhöhung der verstärkten Ausgabe die aus dem Verstärker extrahierte Energie, sodass der Effekt, dass die Impulsverkürzung markant wird, erhalten wird. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der Sättigungsverstärkungsmerkmale wie im Diagramm 37 eine Verbesserung der Stabilität der vom Laseroszillator 20 ausgegebenen Wiederholungsimpulse. Dies wird durch die folgenden Ausführungen erläutert. 27 veranschaulicht einen Fall, in dem starke Schwankungen in Wiederholungsimpulsen vorhanden sind, die von dem Laseroszillator 20 ausgegeben werden. Wenn solche Schwankungen vorhanden sind, kann die Verstärkung durch den Laserverstärker, dessen verstärkte Ausgabe wie im Diagramm 37 gesättigt ist, die Schwankungen in den Wiederholungsimpulsen nach der Verstärkung reduzieren, wie in 28 veranschaulicht. Infolgedessen kann die Impulsstabilität verbessert werden. Wie vorstehend beschrieben, können bei einer Verringerung des Gasdrucks durch den Gasdruckanpassungsmechanismus 32 drei Effekte gleichzeitig erhalten werden: eine Erhöhung der verstärkten Ausgabe, eine markante Impulsverkürzung und eine Verbesserung der Impulsstabilität. In der vorliegenden Ausführungsform sind die drei oben genannten Effekte zu erwarten, wenn der Gasdruck in dem Bereich von Gasdrücken angepasst wird, in dem die Rotationsrelaxationszeit einige Nanosekunden beträgt. Die Rotationsrelaxationszeit beträgt typischerweise bei etwa 20 Torr bis 100 Torr einige Nanosekunden. Somit kann der Gasdruck im Bereich von 20 Torr bis 100 Torr angepasst werden.
Die Verbesserung der Impulsstabilität der eingehenden Impulse wird durch die Verstärkungsmerkmale mit einer Tendenz in Richtung der Sättigung erhalten. Wenn beispielsweise die Fluenz E_in des eingehenden Laserimpulses 25 ausreichend größer ist als die Sättigungsfluenz E_s des Laserverstärkers 30, kann der Mehrwegelaserverstärker 31 denselben Effekt der Verbesserung der Impulsstabilität bereitstellen.
Wie vorstehend beschrieben, verwendet die dritte Ausführungsform den Mehrwegelaserverstärker 31 und kann so die Energieextraktionseffizienz weiter erhöhen und kann eine hohe verstärkte Ausgabe bereitstellen. Darüber hinaus wird der Gasdruck des Lasergases im Laserverstärker 33 so angepasst, dass er gesenkt wird, sodass die Sättigungsfluenz Es des Laserverstärkers reduziert werden kann und die verstärkte Ausgabe des Laserverstärkers erhöht werden kann.
Vierte Ausführungsform.
29 ist ein Diagramm, das eine Ableitungseinrichtung 90 veranschaulicht, welche die Impulsform des gepulsten Laserlichts 35 ableitet, das von dem Laserverstärker 30 der in 14 oder 21 veranschaulichten Laserverstärkungsvorrichtung 110 ausgegeben wird. Die Ableitungseinrichtung 90 beinhaltet eine Datenerfassungseinheit 91 und eine Ableitungseinheit 92. Die Datenerfassungseinheit 91 erfasst die Laserimpulsform vor der Verstärkung I_in, die von dem in 14 oder 21 veranschaulichten Wellenformmesssensor 74 gemessen wurde. Die Ableitungseinheit 92 leitet nach der Verstärkung durch den Laserverstärker 30 unter Verwendung einer Speichereinheit 93 für gelernte Modelle eine Laserimpulsform ab. Das heißt, durch das Eingeben der durch die Datenerfassungseinheit 91 erfassten Laserimpulsform I_in in ein gelerntes Modell, das in der Speichereinheit 93 für gelernte Modelle gespeichert ist, kann eine Impulsform nach der Verstärkung I_oif, die durch die Ableitungseinheit 92 abgeleitet wurde, von der Ableitungseinheit 92 ausgegeben werden. Unter Verwendung der Ableitungseinrichtung 90 kann die Impulsform vor der Verstärkung durch den Impulsformer optimiert werden, der aus der elektrooptischen Vorrichtung 71, dem Polarisationsstrahlteiler 70 und dem Polarisationsstrahlteiler 72 besteht, die in 14 dargestellt sind, sodass die abgeleitete Impulsform nach der Verstärkung I_oif zu einem optimalen Impuls von 5 ns bis 30 ns für die EUV-Lichterzeugung wird. Durch diese Optimierung kann EUV-Licht mit hoher Leistung erzeugt werden.
30 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Ableitungseinrichtung 90 veranschaulicht. In Schritt S1 erfasst die Datenerfassungseinheit 91 erfasst die Impulsform vor der Verstärkung I_in, die von dem Wellenformmesssensor 74 gemessen wurde. In Schritt S2 gibt die Ableitungseinheit 92 die Impulsform I_in in das gelernte Modell ein, das in der Speichereinheit 93 für gelernte Modelle gespeichert ist, um die abgeleitete Impulsform nach der Verstärkung I_oif zu erhalten. In Schritt S3 gibt die Ableitungseinheit 92 die durch das gelernte Modell erhaltene Impulsform I_oif an die Einrichtung 200 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht aus. In Schritt S4 optimiert die Einrichtung 200 zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht den Impuls nach der Verstärkung zu Laserimpulslicht mit einer Impulsbreite von 5 ns bis 30 ns unter Verwendung der abgeleiteten Impulsform I_oif. Infolgedessen kann EUV-Licht mit hoher Leistung erzeugt werden.
31 veranschaulicht eine Lerneinrichtung 94, die das gelernte Modell erzeugt, das von der in 29 veranschaulichten Ableitungseinrichtung 90 verwendet wird. Die Lerneinrichtung 94 beinhaltet eine Datenerfassungseinheit 95, eine Modellerzeugungseinheit 96 und die Speichereinheit 93 für gelernte Modelle. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem es sich bei einem Lernalgorithmus, der von der Modellerzeugungseinheit 96 verwendet wird, um überwachtes Lernen handelt, aber ein bekannter Algorithmus wie unüberwachtes Lernen oder verstärkendes Lernen kann verwendet werden. Die Datenerfassungseinheit 95 erfasst die vom Wellenformmesssensor 74 gemessene Laserimpulsform vor der Verstärkung I_in und die vom in 21 veranschaulichten Wellenformmesssensor 82 gemessene Laserimpulsform nach der Verstärkung I_out.
Die Modellerzeugungseinheit 96 lernt die Ausgabe I_oif, bei der es sich um die Impulsform nach der Verstärkung handelt, auf der Grundlage von Lerndaten, die auf der Grundlage der Laserimpulsform I_in und der Laserimpulsform I_out, die von der Datenerfassungseinheit 95 ausgegeben werden, erzeugt werden. Das heißt, das gelernte Modell wird erstellt, das die Ausgabe I_oif aus den Eingaben I_in und I_out schätzt. Hier sind die Lerndaten Daten, bei denen die Eingaben I_in und I_out miteinander assoziiert sind.
32 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Lerneinrichtung 94 veranschaulicht. In Schritt S10 erfasst die Datenerfassungseinheit 95 die Eingaben I_in und I_out. Es ist nicht notwendig, die Eingaben I_in und I_out gleichzeitig zu erfassen. Es ist nur notwendig, die Eingaben I_in und I_out in Assoziation miteinander zu erfassen. Jede von ihnen kann zu einem anderen Zeitpunkt erfasst werden. In Schritt S11 lernt die Modellerzeugungseinheit 96 die Ausgabe I_oif durch sogenanntes überwachtes Lernen gemäß den Lerndaten, die auf der Grundlage der Kombination der von der Datenerfassungseinheit 95 erfassten Eingaben I_in und I_out erstellt wurden, um das gelernte Modell zu erzeugen. In Schritt S12 speichert die Speichereinheit 93 für gelernte Modelle das von der Modellerzeugungseinheit 96 erzeugte gelernte Modell.
Die Modellerzeugungseinheit 96 kann die Ausgabe I_oif gemäß Lerndaten erlernen, die für zwei oder mehr EUV-Lichterzeugungseinrichtungen erstellt wurden. So können beispielsweise Lerndaten von zwei oder mehr EUV-Lichterzeugungseinrichtungen erfasst werden, die in demselben Bereich verwendet werden, oder können Lerndaten von zwei oder mehr EUV-Lichterzeugungseinrichtungen erfasst werden, die unabhängig voneinander in unterschiedlichen Bereichen betrieben werden. Ferner kann eine EUV-Lichterzeugungseinrichtung, von der Lerndaten zu sammeln sind, zu denjenigen in der Mitte hinzugefügt oder davon ausgeschlossen werden. Darüber hinaus kann eine Lerneinrichtung, welche die Ausgabe I_oif für eine gewisse EUV-Lichterzeugungseinrichtung gelernt hat, auf eine andere EUV-Lichterzeugungseinrichtung angewendet werden und kann die Ausgabe I_oif für die andere EUV-Lichterzeugungseinrichtung neu gelernt und aktualisiert werden.
Darüber hinaus kann als Lernalgorithmus, der von der Modellerzeugungseinheit 96 verwendet wird, Deep Learning verwendet werden, um die Extraktion von Merkmalen selbst zu lernen, und maschinelles Lernen kann gemäß einem anderen bekannten Verfahren, wie etwa genetischer Programmierung, funktionaler Logikprogrammierung oder einer Support-Vector-Maschine, ausgeführt werden.
In 33 lernt die Lerneinrichtung 97 die Ausgabe I_oif unter Verwendung eines Eingabesatzes 98, der eine Vielzahl von unterschiedlichen Parameterwerten beinhaltet, und der Eingabe I_out als Lerndaten. Der Eingabesatz 98 beinhaltet als Parameter die Impulsform vor der Verstärkung I_in, den Gasdruck im Laserverstärker 30 und die Anzahl der Wege im Laserverstärker 30. Faktoren, welche die im ersten bis dritten Element beschriebene Impulsform nach der Verstärkung ändern können, können in den Eingabesatz 98 eingegeben werden. Faktoren, wie etwa die Entladungsleistung des Laserverstärkers 30 und die Ausgabe des Laseroszillators 20, können zum Eingabesatz 98 hinzugefügt werden.
Die Modellerzeugungseinheit 96 lernt die Ausgabe I_oif, wobei es sich um die Impulsform nach der Verstärkung handelt, durch sogenanntes überwachtes Lernen gemäß Lerndaten, die auf der Grundlage des Eingabesatzes 98 und der durch die Datenerfassungseinheit 95 erfassten Eingabe I_out erstellt wurden, um das gelernte Modell zu erzeugen. Die Speichereinheit 93 für gelernte Modelle speichert das von der Modellerzeugungseinheit 96 erzeugte gelernte Modell.
Wenn das von der Lerneinrichtung 97 gelernte Modell auf die Ableitungseinrichtung 90 angewendet wird, erfasst die in 29 veranschaulichte Datenerfassungseinheit 91 den Eingabesatz 98 anstelle der Eingabe I_in. Die Ableitungseinheit 92 in 29 verwendet das gelernte Modell, das in der Speichereinheit 93 für gelernte Modelle gespeichert ist, um die Impulsform nach der Verstärkung durch den Laserverstärker 30 abzuleiten. Das heißt, durch das Eingeben des durch die Datenerfassungseinheit 91 erfassten Eingabesatzes 98 in das gelernte Modell kann die Impulsform nach der Verstärkung I_oif, die durch die Ableitungseinheit 92 abgeleitet wurde, von der Ableitungseinheit 92 ausgegeben werden. Faktoren, wie etwa die Impulsform vor der Verstärkung, der Gasdruck im Laserverstärker 30 und die Anzahl der Wege im Laserverstärker 30, können so optimiert werden, dass die abgeleitete Impulsform nach der Verstärkung I_oif zu einem optimalen Impuls von 5 ns bis 30 ns für die EUV-Lichterzeugung wird. Durch diese Optimierung kann EUV-Licht mit hoher Leistung erzeugt werden. Darüber hinaus kann unter Verwendung des Eingabesatzes 98, der eine Vielzahl von Faktoren beinhaltet, als Eingabe I_in die Vielzahl von Faktoren optimiert werden und kann EUV-Licht mit höherer Leistung erzeugt werden.
Die in den vorstehenden Ausführungen beschriebenen Konfigurationen zeigen ein Beispiel für den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung und können mit einer anderen bekannten Technik kombiniert werden. Die Konfigurationen können teilweise weggelassen oder geändert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10, 110, 130: Laserverstärkungsvorrichtung;
20: Laseroszillator;
21: laseraktives Medium;
22, 71: elektrooptische Vorrichtung;
23, 70, 72: Polarisationsstrahlteiler;
24, 26: Resonatorspiegel;
25: gepulstes Laserlicht (eingehender Laserimpuls);
30, 33: Laserverstärker;
31: Mehrwegelaserverstärker;
32: Gasdruckanpassungsmechanismus;
35: gepulstes Laserlicht (ausgehender Laserimpuls);
40: EUV-Lichtgenerator;
41: Tröpfchengenerator;
42: Kollektorspiegel;
50: EUV-Licht;
60: Zwischenfokuspunkt;
70, 72: Polarisationsstrahlteiler;
74, 82: Wellenformmesssensor;
90: Ableitungseinrichtung;
94, 97: Lerneinrichtung;
100, 200, 300, 400: Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht (EUV- Lichterzeugungseinrichtung);
120: optisches Übertragungssystem.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013084971 [0003]

Claims

Laserverstärkungsvorrichtung, umfassend: einen Laseroszillator, der ein erstes laseraktives Medium beinhaltet, das ein Mischgas beinhaltet, das Kohlenstoffdioxidgas enthält, um gepulstes Laserlicht mit einer Halbwertsbreite von zwischen 15 ns bis 200 ns zu emittieren; und einen Laserverstärker, der ein zweites laseraktives Medium beinhaltet, das ein Mischgas beinhaltet, das Kohlenstoffdioxidgas enthält, durch welches das vom Laseroszillator emittierte gepulste Laserlicht hindurchgeht, um zu gepulstem Laserlicht mit einer Halbwertsbreite von zwischen 5 ns und 30 ns verkürzt zu werden, das auszugeben ist.
Laserverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: mindestens einen Polarisationsstrahlteiler, der einen ersten Polarisationsstrahlteiler beinhaltet, der in einem Strahlengang des gepulsten Laserlichts zwischen dem Laseroszillator und dem Laserverstärker installiert ist; und eine elektrooptische Vorrichtung, die im Strahlengang des gepulsten Laserlichts zwischen dem ersten Polarisationsstrahlteiler und dem Laseroszillator installiert ist, um eine 90-Grad-Polarisationssteuerung durchzuführen, um es nur einem Teil des gepulsten Laserlichts zu ermöglichen, durch den ersten Polarisationsstrahlteiler hindurchzugehen.
Laserverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die elektrooptische Vorrichtung die 90-Grad-Polarisationssteuerung durchführt, um eine Impulsbreitenformung zu ermöglichen, bei der ein erster Halbabschnitt und ein letzter Halbabschnitt des eingegebenen gepulsten Laserlichts von dem ersten Polarisationsstrahlteiler reflektiert werden und nur ein zentraler Abschnitt übertragen wird.
Laserverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Wert, der durch Dividieren der Halbwertsbreite des in den Laserverstärker eingegebenen gepulsten Laserlichts durch eine Anstiegszeit erhalten wird, bei der es sich um eine Zeit von dem Zeitpunkt, zu dem die Intensität des in den Laserverstärker eingegebenen gepulsten Laserlichts auf 10 % einer maximalen Intensität ansteigt, bis zu dem Zeitpunkt handelt, zu dem die Intensität auf 90 % der maximalen Intensität ansteigt, kleiner als 0,72 ist.
Laserverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Mischgas einen Gasdruck zwischen 20 Torr und 100 Torr aufweist.
Laserverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Laserverstärker zwei oder mehr Wege, die Strahlengänge sind, von dem Zeitpunkt, an dem das gepulste Laserlicht in das zweite laseraktive Medium eintritt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das gepulste Laserlicht austritt, beinhaltet.
Laserverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Datenerfassungseinheit zum Erfassen eines ersten Signals, das eine Zeitreihenwellenform der Intensität des in den Laserverstärker eingegebenen gepulsten Laserlichts angibt, und eines zweiten Signals, das eine Zeitreihenwellenform der Intensität des vom Laserverstärker ausgegebenen gepulsten Laserlichts angibt; eine Lerneinheit zum Ausführen von Lernen zum Schätzen einer Zeitreihenwellenform der Intensität des gepulsten Laserlichts, das ausgegebenen wird, wenn das erste Signal in den Laserverstärker eingegeben wird, auf der Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals; und eine Schätzeinheit zum Schätzen eines Zeitreihensignals der Intensität des gepulsten Laserlichts, das ausgegebenen wird, wenn das erste Signal in den Laserverstärker eingegeben wird, auf der Grundlage eines Ergebnisses des Lernens durch die Lerneinheit.
Einrichtung zur Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht, umfassend: die Laserverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und einen Generator für extrem ultraviolettes Licht, um ein Ziel mit dem von der Laserverstärkungsvorrichtung ausgegebenen gepulsten Laserlicht zu bestrahlen, um extrem ultraviolettes Licht zu erzeugen.