JP2012049564A - 極端紫外光源装置用ドライバーレーザ及びlpp型極端紫外光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このドライバーレーザは、(i)短パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、レーザ装置から出力される短パルスレーザ光を光パラメトリック発振により広帯域化する光パラメトリック発振装置とを有するレーザ発振器と、(ii)レーザ発振器から出力されるレーザ光を入力し、該レーザ光を櫛状の利得スペクトルで増幅して出力する少なくとも1つのCO2レーザ増幅器とを具備し、レーザ発振器が、CO2レーザの再生増幅器を用いてレーザ光を櫛状のスペクトルを有する光パルスに変換することにより、光パラメトリック発振装置によって広帯域化されたレーザ光を少なくとも1つの増幅器の利得スペクトルに整合させるスペクトル整合器をさらに有する。
【選択図】図8
Description
図10に示す発振増幅型レーザ10は、短パルスCO2レーザによって構成される発振器11と、短パルスCO2レーザが発生したレーザ光を増幅する増幅器12とを含んでいる。ここで、増幅器12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。増幅器12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10に示す増幅器12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。
ここで、図10においては、レーザエネルギーAをレーザエネルギーBまで増幅するために、増幅器を1段しか設けていないが、所望のレーザエネルギーBが得られない場合には、複数段の増幅器を用いてもよい。
また、非特許文献1〜5にも、関連する技術が記載されている。
図1は、本発明に係る極端紫外光源用ドライバーレーザ(以下において、単に「ドライバーレーザ」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、ドライバーレーザ1と、EUV光発生チャンバ2と、ターゲット物質供給部3と、光学系4とを含んでいる。
EUV光発生チャンバ2は、EUV光の生成が行われる真空チャンバである。EUV光発生チャンバ2には、ドライバーレーザ1から発生したレーザ光6をEUV光発生チャンバ2内に透過させるための窓21が設けられている。また、EUV光発生チャンバ2の内部には、ターゲット噴射ノズル31と、ターゲット回収筒32と、集光ミラー8とが配置されている。
集光ミラー8は、例えば、13.5nmの光を高反射率で反射するMo/Si膜がその表面に形成された凹面鏡であり、発生したEUV光7を反射することにより集光して伝送光学系に導く。さらに、このEUV光は、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。なお、図1において、集光ミラー8は、紙面の手前方向にEUV光を集光する。
本実施形態においては、光軸に対するエタロンの傾斜又は温度を調整することにより、エタロンが図2の(a)の破線に示すような波長依存透過特性を示すように透過率を制御している。
図3は、本実施形態に係るドライバーレーザにおいて用いられる短パルス−マルチスペクトルCO2レーザの第1の実施例を示す模式図である。図3の(a)に示すように、本実施例に係る短パルス−マルチスペクトルCO2レーザは、レーザ媒質100と、共振器を構成するリアミラー101及びフロントミラー102と、エタロン103と、偏光ビームスプリッタ104及び106と、ポッケルスセル(PC)105とを含んでいる。
種レーザは、リアミラー101及びフロントミラー102間を往復しながらレーザ媒質100を通過することにより、CW(連続発振)励起又はパルス励起する。その際に、先に述べたように、レーザ光に含まれる複数のスペクトル成分について、発振強度の抑制及び増幅が行わせる。
また、ポッケルスセル(Qスイッチ)とは、結晶に電界を印加することにより結晶の屈折率や異方性が変化するというEO効果(electro optic:電気光学効果)を利用した光学素子である。このポッケルスセルに印加される電界を制御することにより、それを透過する光の偏光面を所望の角度だけ回転させることができる。本実施例においては、ポッケルスセル105により、光の偏光面をλ/2(90°)回転させる。即ち、活性化されたポッケルスセルを1回透過することにより、p偏光はs偏光となり、s偏光はp偏光となる。
図4の(a)に示す短パルス−マルチスペクトルCO2レーザは、図3の(a)に示す構成に対して、リアミラー101及びアウトプットカップラー(カプラ)110によって共振器を構成しており、さらに、共振器の内部に偏光ビームスプリッタ104、ポッケルスセル105、及び、λ/4波長板111を配置している。本実施例においては、ポッケルスセル105により、光の偏光面をλ/4(45°)回転させる。即ち、活性化されたポッケルスセルを1回往復することにより、p偏光はs偏光となり、s偏光はp偏光となる。また、λ/4波長板111は、そこを通過する光の偏光面をλ/4(45°)回転させる。
図5の(a)に示す短パルス−マルチスペクトルCO2レーザにおいては、図3の(a)に示す偏光ビームスプリッタ104及び106並びにポッケルスセル105の替わりに、光スイッチ素子として、ゲルマニウム(Ge)ブリュースタープレート(ゲルマニウムミラー)120が配置されている。また、Geブリュースタープレート120に照射される短パルスレーザ光を出射する短パルスレーザ装置(例えば、Nd:YAGレーザ)121が設けられている。
図6の(a)に示す短パルス−マルチスペクトルCO2レーザは、共振器を構成するリアミラー101及びアウトプットカップラー130と、共振器内に配置されたレーザ媒質100及びエタロン103と、レーザ光を集光する集光光学系(例えば、集光レンズ)131とを含んでいる。
このような波長選択手段としてグレーティングやプリズムを用いる構成は、第1〜第4の実施例に適用することができる。
反射ミラー171及び177、並びに、CO2レーザ媒質174は、共振器を構成している。
Claims (2)
- 短パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、前記レーザ装置から出力される短パルスレーザ光を光パラメトリック発振により広帯域化する光パラメトリック発振装置とを有し、短パルス・マルチライン発振を行う短パルス・マルチライン発振レーザ発振器と、
前記短パルス・マルチライン発振レーザ発振器から出力されるレーザ光を入力し、該レーザ光を櫛状の利得スペクトルで増幅して出力する少なくとも1つのCO2レーザ増幅器と、
を具備し、前記短パルス・マルチライン発振レーザ発振器が、CO2レーザの再生増幅器を用いてレーザ光を櫛状のスペクトルを有する光パルスに変換することにより、前記光パラメトリック発振装置によって広帯域化されたレーザ光を前記少なくとも1つの増幅器の利得スペクトルに整合させるスペクトル整合器をさらに有する、極端紫外光源装置用ドライバーレーザ。 - 請求項1記載の極端紫外光源装置用ドライバーレーザと、
ターゲット物質供給手段と、
前記極端紫外光源装置用ドライバーレーザから出力されるレーザ光が、前記ターゲット物質供給手段から供給されるターゲット物質を照射するように、前記レーザ光を導光する光学系と、
を具備するLPP型極端紫外光源装置。
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