JP2009026854A - 極端紫外光源用ドライバレーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このドライバレーザは、発振によりレーザ光を生成するレーザ発振器と、レーザ発振器によって生成されるレーザ光を入力し、該レーザ光を増幅して出力する少なくとも1つのスラブ型レーザ増幅器とを具備し、少なくとも1つのスラブ型レーザ増幅器が、第1のウィンドウ及び第2のウィンドウを有し、炭酸ガス(CO2)を含む気体で充たされたチャンバと、チャンバ内に配置され、高周波電圧が印加されることにより形成される放電領域において気体を励起してレーザ光を増幅する一対の電極と、チャンバ内に配置され、第1のウィンドウから入射するレーザ光を多重反射することにより放電領域内を伝播させて第2のウィンドウから出射させる複数のミラーを有する光学系とを含む。
【選択図】図2
Description
図18に示す発振増幅型レーザ90は、短パルスCO2レーザによって構成されるレーザ発振器91と、短パルスCO2レーザが発生したレーザ光を増幅するレーザ増幅器92とを含んでいる。ここで、レーザ増幅器92が光共振器を持たない場合に、そのような構成を有するレーザシステムは、MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)システムと呼ばれる。レーザ増幅器92は、二酸化炭素(CO2)、窒素(N2)、ヘリウム(He)、さらに、必要に応じて、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、キセノン(Xe)等を含むCO2レーザガスを放電によって励起する放電装置を有している。
なお、図18に示すレーザ増幅器92と異なり、増幅段に共振器を設ける場合には、増幅段単体によるレーザ発振が可能である。そのような構成を有するレーザシステムは、MOPO(Master Oscillator Power Oscillator)システムと呼ばれる。
有我達也、遠藤彰,「極端紫外線(EUV)リソグラフィー光源用CO2レーザー」,O plus E,新技術コミュニケーションズ,平成16年12月,第28巻,第12号,p.1263−1267 リチャード・エフ・ハグルンド(Richard F. Haglund)、外2名,「ヘリオスCO2レーザーシステムのための気体過飽和吸収体(Gaseous Saturable Absorbers for the Helios CO2 Laser System)」,(米国),アイイーイーイー・ジャーナル・オブ・クオンタムエレクトロニクス(IEEE Journal of Quantum Electronics)1981年9月,第QE−17巻,第9号,p.1799−1808
図1は、本発明の各実施形態に係る極端紫外光源用スラブ型CO2ドライバレーザ(以下において、単に「ドライバレーザ」とも言う)が適用されるLPP型EUV光源装置の概要を示す模式図である。図1に示すように、このLPP型EUV光源装置は、ドライバレーザ1と、EUV光発生チャンバ2と、ターゲット物質供給部3と、レーザ集光光学系4とを含んでいる。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザの概要を示す模式図である。このドライバレーザは、レーザ発振器21と、スラブ型CO2レーザ増幅器31とを有している。スラブ型CO2レーザ増幅器31は、炭酸ガス(CO2)を含む気体で充たされたチャンバ32と、チャンバ32内に配置された2個の電極33a及び33bと、チャンバ32内において2個の電極33a及び33bを挟む位置に配置されたリアミラー35a及びフロントミラー35bとを含む。チャンバ32には、第1のウィンドウであるリアウィンドウ37aと第2のウィンドウであるフロントウィンドウ37bとが設けられている。
S=4M2λf/πD=4λM2(f/♯)/π ・・・(1)
ここで、λは波長、fはレンズの焦点距離、Dはレンズにおける入力ビーム直径(強度が1/e2となる位置)、M2はビームモードパラメータ、(f/♯)は(レンズの焦点距離/ビーム径)で定義される。
A=g0×L ・・・(2)
ここで、g0は増幅利得であり、Lはシードレーザ光の光路長(利得長)である。
Claims (8)
- レーザ光をターゲット物質に照射することにより前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、
発振によりレーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器によって生成されるレーザ光を入力し、該レーザ光を増幅して出力する少なくとも1つのスラブ型レーザ増幅器と、
を具備し、前記少なくとも1つのスラブ型レーザ増幅器が、
第1のウィンドウ及び第2のウィンドウを有し、炭酸ガス(CO2)を含む気体で充たされたチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、高周波電圧が印加されることにより形成される放電領域において前記気体を励起してレーザ光を増幅する一対の電極と、
前記チャンバ内に配置され、前記第1のウィンドウから入射するレーザ光を多重反射することにより前記放電領域内を伝播させて前記第2のウィンドウから出射させる複数のミラーを有する光学系と、
を含む、極端紫外光源用ドライバレーザ。 - 前記一対の電極が、一対の平板型電極を含む、請求項1記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。
- 前記一対の電極が、内側管型電極と外側管型電極とを含み、前記内側管型電極と前記外側管型電極との間に形成される放電領域において前記気体を励起してレーザ光を増幅する、請求項1記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。
- 前記光学系が、互いに焦点距離が等しく、焦点の位置が一致するように光軸に沿って対向して配置されることにより共焦点光学系を構成する複数のミラーを有する、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。
- 前記光学系が、前記放電領域においてレーザ光が少なくとも1つの焦点を結ぶように対向して配置されることにより転写型光学系を構成する複数のミラーを有する、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。
- 前記光学系が、
複数のミラーを有し、前記第1のウィンドウから入射する第1の偏光のレーザ光を多重反射することにより前記放電領域内を伝播させる第1の光学系と、
複数の偏光子と複数のミラーとを有し、前記第1の光学系から出射する第1の偏光のレーザ光の伝播方向を変更すると共に第2の偏光のレーザ光に変換して前記第1の光学系に再度入射させ、前記第1の光学系から出射する第2の偏光のレーザ光は通過させる第2の光学系と、
を含み、前記第1のウィンドウから入射するレーザ光に対してダブルパス増幅を行い、増幅されたレーザ光を前記第2のウィンドウから出射させる請求項1〜5のいずれか1項記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。 - 前記光学系が、
ビームスプリッタを有し、前記第1のウィンドウから入射するレーザ光を第1のレーザ光と第2のレーザ光とに分割する第1の光学系と、
複数のミラーを有し、前記第1の光学系によって分割された第1のレーザ光と第2のレーザ光とを互いに異なる方向から前記放電領域内に入射させ、第1のレーザ光と第2のレーザ光とを多重反射することにより前記放電領域内を伝播させる第2の光学系と、
第2の光学系から出射する第1のレーザ光と第2のレーザ光とを合波する光学系と、
を含み、前記第1のウィンドウから入射するレーザ光に対して2方向増幅を行い、増幅されたレーザ光を前記第2のウィンドウから出射させる請求項1〜5のいずれか1項記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。 - 前記レーザ増幅器が、レーザ光が前記第1のウィンドウから入射して前記第2のウィンドウから出射するまでの光路中に、自励発振を抑制するための過飽和吸収体セルをさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の極端紫外光源用ドライバレーザ。
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