JP2012523705A - アライメント用レーザ - Google Patents

Abstract

極端紫外光を生成する方法は、標的材料を標的位置に生成し、増幅帯域を有する少なくとも１つの光増幅器の利得媒質にポンピングエネルギーを供給して増幅光ビームを生成し、光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を用いて増幅光ビームを利得媒質を通して伝搬させ、光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を用いて増幅光ビームを標的位置に送出し、ガイドレーザを用いて利得媒質の増幅帯域外且つ光学部品の波長範囲内の波長を有するガイドレーザ・ビームを生成し、ガイドレーザ・ビームを光学部品の組を通して方向付け、それにより光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を光軸調整するステップを含む。
【選択図】図１

Description

本開示の主題は、高出力レーザシステムの光学部品を光軸調整するのに用いるアライメント用レーザに関する。
本出願は、２００９年４月１０日出願の米国特許仮出願第６１／１６８，３３２号の優先権を主張し、さらに２００９年１２月１５日出願の米国実用出願第１２／６３８，４１３号の優先権を主張するものであり、これらの両方とも全体が引用により本明細書に組み入れられる。

極端紫外（ＥＵＶ）光、例えば、約１３ｎｍの波長の光を含む５０ｎｍ付近又はそれより低い波長を有する電磁放射（また軟Ｘ線と呼ぶこともある）は、フォトリソグラフィプロセスに用いて、基板内、例えばシリコンウェハ内に非常に小さい構造を形成することができる。

ＥＵＶ光を生成する方法は、それらに限定されないが、例えば、キセノン、リチウム、又はスズなどの元素を有する材料を、ＥＵＶ領域に輝線を有するプラズマ状態に転換するステップを含む。その１つの方法においては、多くの場合レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ばれる必要なプラズマは、例えば、材料の液滴、ストリーム、又はクラスタの形態の標的材料を、駆動レーザと呼ぶことができる増幅光ビームで照射することによって生成することができる。このプロセスに関して、プラズマは通常、密封容器、例えば、真空チャンバ内で生成され、様々な種類の計量装置を用いてモニタされる。

ＣＯ₂レーザは、約１０６００ｎｍの波長の光を出力し、ＰＰＬプロセスにおいて標的材料を照射する駆動レーザとして特定の利点を与えることができる。これは、特定の標的材料、例えばスズを含む材料に対して特に当てはまる。例えば、１つの利点は、駆動レーザ入力エネルギーと出力ＥＵＶエネルギーの間の比較的高い変換効率を生成する能力である。ＣＯ₂駆動レーザの別の利点は、比較的長波長の光（例えば、１９３ｎｍの遠ＵＶに比較して）が、スズのデブリで覆われた反射光学部品などの比較的粗い表面から反射する能力である。１０６００ｎｍ放射のこの特性は、例えば、駆動レーザビームを操作し、合焦し、及び／又は焦点エネルギーを調節するための反射鏡をプラズマの近くで用いることを可能にすることができる。

米国特許出願第１２／６３７，９６１号 米国特許出願第１１／１７４，２９９号 米国特許出願第１１／５８０，４１４号 米国特許出願公開第２００６／０２１９９５７号 米国特許第６，６２５，１９１号 米国特許第６，５４９，５５１号 米国特許第６，５６７，４５０号 米国特許第７，４９１，９５４号 米国特許出願第１２／６３８，０９２号

一般的な一態様において、方法は、気体レーザシステムの少なくとも１つの光増幅器の利得媒質にポンピングエネルギーを供給し、利得媒質中に反転分布をもたらして増幅光ビームを生成し、ガイド波長を有するガイドレーザからのガイドレーザ・ビームを光学部品に向けて方向付け、方向付けられたガイドレーザ・ビームを用いて光学部品を光軸調整するステップを含む。少なくとも１つの光増幅器は動作波長で動作する。各々の光学部品は波長範囲を伴う。ガイド波長は動作波長とは異なり且つ光学部品の波長範囲に入る。

実施は、以下の特徴の１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、各々の光学部品は、少なくとも１つの光増幅器の動作波長を包含する波長範囲を有することができる。
ガイド波長は動作波長とは異なるようにすることができるので、ガイドレーザ・ビームは気体レーザシステムの利得には実質的に寄与しない。

光学部品の１つ又はそれ以上は、気体レーザシステム内に存在することができる。ガイドレーザ・ビームは、気体レーザシステムを通してガイドレーザ・ビームを方向付けることにより、光学部品に向けて方向付けることができる。この方法はまた、気体レーザシステムの裏面に反射鏡を配置して、気体レーザシステムを出た増幅光ビームが反射鏡で反射して裏面を通して気体レーザシステム内に戻るようにするステップを含む。ガイドレーザ・ビームは、光反射鏡を通してガイドレーザ・ビームを方向付けることにより光学部品に向けて方向付けることができる。

本方法はまた、増幅光ビームを、動作レーザビームとなる程度に増幅するステップを含むことができる。本方法はまた、動作レーザビームを標的位置に向けて方向付けるステップを含む。１つ又はそれ以上の光学部品が気体レーザシステムと標的位置の間に存在することができる。本方法は、ガイドレーザ・ビームを用いて動作レーザビームを標的位置に対して光軸調整するステップを含むことができる。動作レーザビームは、ガイドレーザ・ビームを１つ又はそれ以上の光学部品を通して標的位置に向けて方向付けることによって光軸調整することができる。本方法はまた、標的材料を標的位置に標的時間の間に供給するステップを含むことができる。この場合、ガイドレーザ・ビームは、ガイドレーザ・ビームを標的時間外の時間に標的位置に向けて方向付けることによって、標的位置に向けて方向付けることができる。本方法は標的材料を標的位置に供給するステップを含むことができる。この場合、動作レーザビームを標的位置に向けて方向付けて、標的材料においてプラズマの生成を引き起こすことができる。

標的材料はスズを含むことができる。標的材料は液滴とすることができる。
光学部品は、増幅光ビームを用いて、気体レーザシステムの初期セットアップ中に光学部品を光軸調整することによって、光軸調整することができる。
光学部品は、増幅光ビームを用いて、気体レーザシステムのレーザ動作中に光学部品を光軸調整することによって、光軸調整することができる。
ガイド波長は、少なくとも１つの光増幅器の動作波長から約１００ｎｍ以内とすることができる。

別の一般的態様において、光学部品を光軸調整するためのシステムは、各々が動作波長で動作し、且つ各々がポンピングされた状態のときに増幅光ビームを生成する利得媒質を含む、１つ又はそれ以上の光増幅器を有する気体レーザシステムと、各々が波長範囲を伴う光学部品と、ガイド波長を有するガイドレーザ・ビームを生成するガイドレーザと、を含む。ガイドレーザは、気体レーザシステムの１つ又はそれ以上の光増幅器の利得媒質がポンピングされた状態にある間に、ガイドレーザ・ビームが光学部品に向けて方向付けられるように配置される。ガイド波長は動作波長とは異なり且つ光学部品の波長範囲内にある。

実施は、次の特徴の１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、各々の光学部品の波長範囲は、気体レーザシステムの動作波長を包含することができる。ガイド波長は動作波長とは異なるようにすることができるので、ガイドレーザ・ビームは気体レーザシステムの利得には実質的に寄与しない。

気体レーザシステムには主発信器がなくてもよい。気体レーザシステムは、互いに直列に配置された３つの光増幅器を含むことができる。
気体レーザシステムの１つ又はそれ以上の光増幅器は、利得媒質としてＣＯ₂を含むことができる。
気体レーザシステムは、約１０６００ｎｍの波長で動作することができる。

光学部品は、１つ又はそれ以上の光増幅器の外部の曲面鏡を含むことができる。曲面鏡は放物面鏡とすることができる。光学部品は１つ又はそれ以上の鏡を含むことができる。

本システムは、気体レーザシステムの前面の出力カップラと、気体レーザシステムの前面とは異なる裏面の反射鏡とを含むことができる。反射鏡は、気体レーザシステムから出射した増幅光ビームが反射鏡の前面から反射して裏面を通して気体レーザシステム内に戻るように配置することができる。ガイドレーザ・ビームは反射鏡の裏面を通して光学部品に向けて方向付けることができる。

気体レーザシステムは、約１０ｋＷを越える出力で動作することができる。
ガイドレーザ・ビームは、気体レーザシステムが増幅光ビームを動作レーザビームに転換するのに十分な利得を有した後に、光学部品に向けて方向付けることができる。
光学部品は１つ又はそれ以上の光増幅器の内部に存在することができる。光学部品は１つ又はそれ以上の光増幅器の外部に存在することができる。
１つ又はそれ以上の光増幅器は直列に配置することができ、また空洞形成鏡を含むことができ、空洞形成鏡の１つは高反射鏡を含み、空洞形成鏡の他方は出力カップラを含む。
ガイドレーザは同位体ＣＯ₂気体レーザを含むことができる。同位体ＣＯ₂気体レーザは約１１０００ｎｍの動作波長で動作することができる。
ガイドレーザは、約８１００ｎｍの波長で動作する量子カスケードレーザを含むことができる。

別の一般的態様において、極端紫外光を生成するためのレーザ生成プラズマシステムは、標的材料を標的位置に生成する標的材料送出システムと、増幅帯域を定める利得媒質を含んだ少なくとも１つの光増幅器と、利得媒質内で形成された増幅光ビームを利得媒質中に伝搬させ、増幅光ビームを標的位置に送出するように構成され配置された一組の光学部品と、利得媒質の増幅帯域外且つ光学部品の波長範囲内の波長を有するガイドレーザ・ビームを生成するガイドレーザとを含む。ガイドレーザ・ビームは光学部品の組を通して方向付けられる。

実施は、次の特徴の１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、光学部品の組は鏡を含むことができる。
少なくとも１つの光増幅器は、標的材料が標的位置にあるときに増幅光ビームを動作レーザビームに転換するのに十分な利得を有することができる。

光学部品の組は、少なくとも１つの光増幅器と標的位置の間の合焦アセンブリを含むことができる。合焦アセンブリは、増幅光ビームを標的位置に合焦させるように構成され配置される。ガイドレーザ・ビームは光学部品の組を通して方向付けられて、増幅光ビームを標的位置に対して操作することができる。合焦アセンブリは１つ又はそれ以上のレンズ及び１つ又はそれ以上の鏡を含むことができる。合焦アセンブリは曲面鏡を含むことができる。曲面鏡は、放物線様の形状の反射面を有することができる。合焦アセンブリはレンズを含むことができる。レンズはＺｎＳｅ製とすることができる。

レーザシステムは、光学素子を含んだ計量システムを含み、これはガイドレーザ・ビームの１つ又はそれ以上の部分及び増幅光ビームの一部分をサンプリングしてサンプリング部分の性質を分析し、増幅光ビームの光軸調整及び拡散を調節するためのフィードバックをもたらすように配置される。

少なくとも１つの光増幅器は、標的位置に向けられる気体レーザビームを生成することができる。
ガイドレーザ・ビームは、気体レーザシステムが、増幅光ビームを、標的位置に向けて方向付けられる動作レーザビームに転換するのに十分な利得を有する間に、光学部品の組を通して方向付けることができる。
少なくとも１つの光増幅器の利得媒質はＣＯ₂利得媒質を含むことができる。
少なくとも１つの光増幅器には主光増幅器がなくともよい。
少なくとも１つの光増幅器は、軸流システムとして設計することができる。
レーザシステムは、ガイドレーザのサンプリング光を分析し、この情報を用いて合焦アセンブリを調節する計量システムを含むことができる。

別の一般的態様において、極端紫外光を生成する方法は、標的材料を標的位置に生成し、増幅帯域を有する少なくとも１つの光増幅器の利得媒質にポンピングエネルギーを供給しして増幅光ビームを生成し、一組の光学部品のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を用いて増幅光ビームを利得媒質中に伝搬させ、光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を用いて増幅光ビームを標的位置に送出し、ガイドレーザを用いて利得媒質の増幅帯域外且つ光学部品の波長範囲内の波長を有するガイドレーザ・ビームを生成し、ガイドレーザ・ビームを光学部品の組を通して方向付け、それにより光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を光軸調整するステップを含む。

実施は、次の特徴の１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、増幅光ビームを少なくとも１つの光増幅器と標的位置の間の合焦アセンブリを通して方向付けることによって、増幅光ビームを標的位置に送出することができる。合焦アセンブリは、増幅光ビームを標的位置に合焦するように構成され配置される。ガイドレーザ・ビームは、増幅光ビームを標的位置上に光軸調整することによって方向付けることができる。

ガイドレーザを含む光源のブロック図である。 図１に光源内に用いることができる光学部品の透過率対波長のグラフである。 図１の光源内に用いることができる光学部品の反射率対波長のグラフである。 図１の光源内に用いることができるレーザシステムの利得対波長のグラフである。 図１の光源の、レーザシステム、ガイドレーザ、ビーム送出システム、及び標的チャンバの実施の概略図である。 図１の光源内に用いることができるレーザシステム、ビーム送出システム、及び標的チャンバの一部分の概略図である。 図１の光源の、レーザシステム、ガイドレーザ、ビーム送出システム、及び標的チャンバの別の実施の概略図である。 図１の光源内に用いることができるレーザシステム、ガイドレーザ、ビーム送出システム、及び標的チャンバの一部分の概略図である。 図１の光源のレーザシステムと標的位置の間に配置される例示的なビーム送出システムのブロック図である。

図１を参照すると、ＬＰＰＥＵＶ光源１００は、真空チャンバ１３０内の標的位置１０５で増幅光ビームを用いて標的材料１１４を照射して、標的材料１１４をＥＵＶ領域に輝線を有する元素を有するプラズマ状態に転換することによって形成される。光源１００は、レーザシステム１１５の利得媒質内の反転分布によって増幅光ビームを生成するレーザシステム１１５を含む。

図１に示すレーザシステム１１５内に用いることができる適切なレーザ増幅器には、必ずしもそれに限定されないが、パルスレーザ装置、例えば、ＤＣ又はＲＦ励起により９．３μｍ又は１０．６μｍの放射を生成し、例えば、１０ｋＷ又はそれより大きい比較的高出力、及び、例えば４０ｋＨｚ又はそれより大きい高パルス繰返し速度で動作する、パルス気体放電ＣＯ₂レーザ装置を挙げることができる。

光源１００はまた、レーザシステム１１５と標的位置１０５の間のビーム送出システム１１９を含み、ビーム送出システム１１９はビーム移送システム１２０及び合焦アセンブリ１２２を含む。ビーム移送システム１２０は、レーザシステム１１５から増幅光ビーム１１０を受け取り、増幅光ビーム１１０を必要に応じて操作及び修正して増幅光ビーム１１０を合焦アセンブリ１２２に向けて出力する。合焦アセンブリ１２２は増幅光ビーム１１０を受け取ってビーム１１０を標的位置１０５に合焦させる。

幾つかの実施において、レーザシステム１１５は、各々のレーザ増幅器が利得媒質、励起源及び内部光学系を含む１つ又はそれ以上のレーザ増幅器を有するように構成することができる。レーザ増幅器は、レーザ鏡、又はレーザ空洞を形成する他のフィードバック機器を有しても有さなくてもよい。従って、レーザシステム１１５は、レーザ空洞がない場合にも、レーザ増幅器の利得媒質内の反転分布による増幅光ビーム１１０を生成する。さらにレーザシステム１１５は、レーザシステム１１５に十分なフィードバックをもたらすレーザ空洞が存在する場合にコヒーレントなレーザビームとなる増幅光ビーム１１０を生成することができる。用語「増幅光ビーム」は、単に増幅されたが必ずしもコヒーレントなレーザ発振ではないレーザシステム１１５からの光、及び、増幅されたばかりでなくコヒーレントなレーザ発振でもあるレーザシステム１１５からの光のうちの１つ又はそれ以上を包含する。

図５に示す実施においては、以下で詳しく説明するように、レーザシステム１１５に背面部分反射光学素子（図５中で５３５とラベル付けされた）を加え、標的位置１０５に標的材料（図５中で５４０とラベル付けされた）を配置することによりレーザ空洞を形成することができる。標的材料５４０及び背面部分反射光学素子５３５は、増幅光ビーム１１０の一部を反射してレーザシステム１１５内に戻すように機能してレーザ空洞を形成する。従って、標的位置１０５における標的材料５４０の存在は、レーザシステム１１５がコヒーレントなレーザ発振を起こすのに十分なフィードバックを与え、この場合には増幅光ビームはレーザビームと見なすことができる。標的材料５４０が標的位置１０５に存在しないときは、レーザシステム１１５は依然としてポンピングされて増幅光ビームを生成することができるが、コヒーレントレーザ発振は生じない。

光源１００は、例えば、液体小滴、液体ストリーム、固体粒子又はクラスタ、液体小滴内に含まれる固体粒子、又は液体ストリーム内に含まれる固体粒子の形態の標的材料を送出する、標的材料送出システムを含む。標的材料には、例えば、水、スズ、リチウム、キセノン、又は、プラズマ状態に転化したときにＥＵＶ領域に輝線を有する任意の材料を含めることができる。例えば、元素スズは、純粋なスズ（Ｓｎ）として、スズ化合物、例えば、ＳｎＢｒ₄、ＳｎＢｒ₂、ＳｎＨ₄などとして、スズ合金、例えば、スズ・ガリウム合金、スズ・インジウム合金、スズ・インジウム・ガリウム合金、又はこれらの合金の任意の組合せとして、用いることができる。標的材料は、上記の元素の１つ、例えばスズで被覆されたワイヤを含むことができる。標的材料が固体状態である場合、任意の適切な形状、例えば、環、球、又は立方体などを有することができる。標的材料は、例えば、標的材料送出システム１２５によって、チャンバ１３０の内部に標的位置１０５に至るまで送出することができ、標的位置１０５は照射位置とも呼ばれ、そこで標的材料が増幅光ビーム１１０によって照射されてプラズマを生成する。

照射位置において、増幅光ビーム１１０は合焦アセンブリ１２２によって適切に合焦され、標的材料の組成に依存する特定の特性を有するプラズマを生成するのに用いられる。これらの特性は、プラズマによって生成されるＥＵＶ光の波長並びにプラズマから放出されるデブリの種類及び量を含むことができる。

光源１１０は、増幅光ビーム１１０が通り抜けて標的位置１０５に達することを可能にする開口１４０を有する集光鏡１３５を含む。集光鏡１３５は、例えば、第１焦点を標的位置１０５に、そして第２焦点を中間位置１４５（中間焦点とも呼ぶ）に有する楕円鏡とすることができ、この中間位置１４５においてＥＵＶ光が光源１００から出射して、例えば、集積回路リソグラフィ・ツール（図示せず）に入射することができる。光源１００はまた、集光鏡１３５から標的位置１０５に向かって先細になる開放中空円錐型隔壁１５０（例えば、気体コーン）含むことができ、これがビーム送出システム１１９に入るプラズマ生成デブリの量を減らすと同時に増幅光ビーム１１０が標的位置１０５に達することを可能にする。

光源１００はまた、液滴位置検出フィードバックシステム１５６、レーザ制御システム１５７、及びビーム制御システムに接続される主コントローラ１５５を含むことができる。光源１００は１つ又はそれ以上の標的又は液滴撮像装置１６０を含むことができ、これが液滴の位置、例えば標的位置１０５に相対的な位置を示す出力をもたらし、この出力を液滴位置検出フィードバックシステム１５６に供給し、このシステム１５６が、例えば、液滴位置及び軌跡を計算することができ、これらから液滴位置誤差を液滴毎に又は平均的に計算することができる。従って、液滴位置検出フィードバックシステム１５６は液滴位置誤差を主コントローラ１５５に入力として供給する。その結果、主コントローラ１５５は、例えば、レーザタイミング回路を制御するため、及び／又は、増幅光ビームの位置及びビーム送出システムの１１９の成形機能を制御するために用いることができる、レーザの位置、方向、及びタイミング補正信号を、例えば、ビーム制御システム１５８に供給して、チャンバ１３０内のビーム焦点の位置及び／又は焦点出力を変えることができる。

標的材料送出システム１２５は、主コントローラ１５５からの信号に応答して、例えば、送出機構１２７から放出されるときの液滴の放出位置を修正して所望の標的位置１０５に到達する液滴の誤差を補正するように動作することができる標的材料送出制御システム１２６を含む。

さらに、光源１００は、パルスエネルギー、波長の関数としてのエネルギー分布、特定の波長帯域内のエネルギー、特定の波長対域外のエネルギー、並びにＥＵＶ強度及び／又は平均出力の角度分布を含むが、これらに限定されない１つ又はそれ以上のＥＵＶ光パラメータを計測する光源検出器１６５を含むことができる。光源検出器１６５は、主コントローラ１５５が使用するフィードバック信号を生成する。フィードバック信号は、例えば、効果的且つ効率的なＥＵＶ光生成のための適切な位置及び時間に液滴と適切に交差するためのレーザパルスのタイミング及び焦点などのパラメータの誤差を示すことができる。

光源１００はまたガイドレーザ１７５を含み、これは光源１００の種々の部分を光軸調整するため、又は増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に向けて操作するのを補助するために用いることができる。ガイドレーザ１７５に関連して、光源１００は、合焦アセンブリ内に配置されてガイドレーザ１７５からの光及び増幅光ビーム１１０の一部分をサンプリングする計量システム１２４を含む。他の実施において、計量システム１２４はビーム移送システム１２０内に配置される。

計量システム１２４は、光の一部をサンプリングするか又は方向変更する光学素子を含むことができ、この光学素子はガイドレーザ・ビーム及び増幅光ビーム１１０の出力に耐えることができる任意の材料から作られたものとすることができる。例えば、計量システム１２４内のサンプリング用光学素子は、反射防止膜で被覆されたセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）製基板を含むことができる。計量システム１２４内のサンプリング用光学素子は、増幅光ビーム１１０の縦方向に対してある角度で配置され、増幅光ビーム１１０の一部及びガイドレーザ１７５からの一部の光を診断目的で切り離すための回折格子とすることができる。増幅光ビーム１１０の波長とガイドレーザ１７５のビームの波長とは互いに異なるので、それらは回折格子から別々の角度で離れるように方向付けられて、ビームの分離が可能になる。他の実施において、サンプリング用光学素子は、ガイドレーザ１７５のビーム及び増幅光ビームの一部分を増幅光ビーム１１０の直接光路の外部に配置された回折格子に向ける部分反射鏡とする。

ビーム分析システムは計量システム１２４及び主コントローラ１５５から形成されるが、その理由は主コントローラ１５５がガイドレーザ１７５からのサンプリング光を分析し、この情報を用いて、ビーム制御システム１５８を通して合焦アセンブリ１２２内の部品を調整するからである。他の実施において、計量システム１２４は、合焦アセンブリ１２２内に配置され、増幅光ビーム１１０をガイドレーザ１７５の光から分離して別々の分析をもたらすための１つ又はそれ以上の二色性ミラーを含む。そのような計量システムは、２００９年１２月１５日に出願された整理番号００２−０１７００１／２００９−００２７−０１の「極端紫外光源のための計量」と題する特許文献１に記載されており、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる。

従って、要約すれば、光源１００は増幅光ビーム１１０を生成し、この増幅光ビーム１１０が標的位置１０５にある標的材料に向けられて、標的材料をＥＵＶ領域の光を放射するプラズマに転換する。増幅光ビーム１１０は、以下で詳しく説明するように、レーザシステム１１５の設計及び特性に基づいて定められる特定の波長で動作する。さらに、増幅光ビーム１１０は、標的材料がレーザシステム１１５に十分なフィードバックを戻すときにコヒーレントなレーザ光を生じるレーザビームとなり得る。

レーザシステム１１５は、１つ又はそれ以上の光増幅器、幾つかの光学部品（例えば、約２０乃至５０個の鏡）、及び、例えば、鏡、レンズ、及びプリズムなど幾つかの光学部品を含んだビーム送出システム１１９（ビーム移送システム１２０及び合焦アセンブリ１２２を含む）を含む。全てのこれら光学部品は、増幅光ビーム１１０の波長を包含する波長範囲を有して、増幅光ビーム１１０の効率的な形成、及び標的位置１０５への増幅光ビーム１１０の出力を可能にする。さらに、１つ又はそれ以上の光学部品は基板上に多層誘電体反射防止干渉膜を有するように形成することができる。レーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９には多数の光学部品があるので、ガイドレーザが十分な出力を有さず、及び／又はレーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９内の光学部品の動作波長範囲から離れ過ぎた動作波長を有する場合、又はレーザシステム１１５の増幅光ビーム１１０の波長から離れ過ぎた動作波長を有する場合、ガイドレーザを用いてレーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９内の１つ又はそれ以上の部品を光軸調整することは困難となる可能性がある。さらに、ガイドレーザの波長を、レーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９内の光学部品の波長範囲内に入るように選択して、ガイドレーザ・ビームの光学部品による損失が増幅光ビーム１１０の光学部品による損失と確実に同程度となるようにすることが好ましい。

例えば、ヘリウム−ネオン・レーザは、レーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９の部品の光軸調整に用いるのに実際的ではなく、その理由は、十分な出力を有さず（数ミリワットで動作する）、そして動作波長（６３２．８ｎｍ）がレーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９内の光学部品の波長範囲の外にあるのでヘリウム−レーザは増幅光ビーム１１０と同じようには伝搬しないためである。

具体的には、レーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９内の光学部品の波長範囲は増幅光ビーム１１０の動作波長を包含する。従って、増幅光ビーム１１０が１つ又はそれ以上のＣＯ₂光増幅器から生成される場合、増幅光ビーム１１０は約１０６００ｎｍの波長を有することができる。例えば、図２は、レーザシステム１１５又はビーム送出システム１１９内に見いだすことができる実例の透過型光学部品のパーセント透過率のグラフを示す。この場合、光学部品は一般に増幅光ビーム１１０を光路に沿って透過させるように設計されるので、特定の波長の透過率が高い程、光学部品はより効率的にその波長の増幅光ビームを伝搬する。例えば、透過型光学部品は、光学部品の透過率が９０％を上回る波長範囲２００を有し、この範囲２００はレーザシステム１１５の動作波長２０５を包含する。光学部品は、例えば、部分透過鏡、レンズ又は曲面鏡のような合焦素子、ビームスプリッタなどとすることができる。他の実施形態において、波長範囲２００は、透過率が、例えば、８０％、９５％、又は９８％を上回る波長に定めることができる。

別の例として、図３はレーザシステム１１５又はビーム送出システム１１９内で用いることができる実例の反射型光学部品のパーセント反射率のグラフを示す。この場合、光学部品は増幅光ビーム１１０を反射するように設計されるので、特定の波長における反射率が高い程、光学部品はより効率的にその波長の増幅光ビームを反射する。例えば、反射型光学部品は、光学部品の反射率が９０％を上回る波長範囲３００を有し、この範囲３００はレーザシステム１１５の動作波長２０５を包含する。他の実施形態において、波長範囲３００は、反射率が、例えば、８０％、９５％、又は９８％を上回る波長に定めることができる。

レーザシステム１１５を光軸調整し、及び／又は増幅光ビーム１１０を標的位置に向けて操作するためのガイドレーザを選択する上での別の因子は、ガイドレーザが化学作用を有してはならないことである。図４を参照すると、レーザシステム１１５の一般化利得プロファイルは、レーザシステム１１５はレーザシステム１１５が動作する明確な利得ピークを有することを示す。レーザシステム１１５は、これらのピークのうちの１つの、動作波長２０５と呼ぶことができるピークにおいて増幅光ビーム１１０を生成するように構成される。ガイドレーザはガイド波長（例えば、波長４００又は４０５など）において動作する。ガイドレーザは、ガイドレーザから出力されるレーザビームのガイド波長（例えば、波長４００又は４０５）がレーザシステム１１５の動作波長２０５とは異なる（即ち、完全には一致しない）場合に化学作用を有しない。この場合、ガイドレーザ・ビームは、レーザシステム１１５の利得には実質的に寄与しない、即ち、ガイドレーザ・ビームはレーザシステム１１５の光増幅器内のレーザ利得媒質の増幅帯域の外にある。さらに、ガイド波長（例えば、波長４００又は４０５）が動作波長２０５と異なる場合、ガイドレーザを増幅光ビーム１１０から診断目的で分離することが技術的により実際的である。例えば、増幅光ビーム１１０は、その強度が何桁も変化し得る、例えば、レーザシステム１１５内部の利得媒質が反転しない場合のほぼゼロから、例えば、レーザシステム１１５内部の利得媒質が反転する場合のガイドレーザ１７５の出力の約１，０００乃至１，０００，０００倍まで変化し得る。そのような出力の大きな変化を扱うことは、２つのビームがビーム分析モジュールに達したときに空間的に分離していない場合には非常に困難となり得る。従って、動作波長２０５とは異なるガイド波長を用いることが有用となり得る。ガイド波長が動作波長２０５に接近するが一致はしない場合、診断目的で、２つのビームを分離する光学機器、例えば、回折格子を用いてガイドレーザ・ビームを増幅光ビーム１１０から区別することが依然として可能であり得る。例えば、ガイド波長を動作波長からのある範囲内（例えば、１ｎｍ、１０ｎｍ、又は１００ｎｍ）にすることができる。従って、図４の例において、ガイド波長４００は動作波長２０５からの範囲４５０内にあり、ガイド波長４０５は動作波長２０５からの範囲４５５内にある。図４に示す値及びグラフは単に概略的表現であり、範囲のスケールを反映するものではなく、いかにしてガイド波長を光源１００の構成要素の設計に基づいて選択することができるかを示すための単なる例証のために与えたものである。

再び図２及び図３を参照すると、例示的なガイド波長２５０、２５５、及び２６０が、動作波長２０５及び光学部品の波長範囲に関連して示される。これらの例示的なガイド波長２５０、２５５、及び２６０は単に例証目的のためだけに示したものであり、ガイド波長を選択するときに上記の制約条件、即ち、ガイド波長が光学部品の定められた波長範囲内にあり、しかし動作波長２０５とは異なるという条件に従う限り、任意の波長をガイド波長に選択することができることに留意されたい。

さらに、レーザシステム１１５が高出力レーザシステムである場合、レーザシステム１１５の動作出力の変化に伴って、レーザシステム１１５及びビーム送出システム１１９内の光学部品の局所的な加熱のために、アライメントが変化する可能性がある。

光源１００は、上で識別したこれらの問題の全てを考慮に入れて配置し設計されたガイドレーザ１７５を含む。従って、ガイドレーザ１７５は、レーザシステム１１５の動作波長とは異なり、且つレーザシステム１１５及び／又はビーム送出システム１１９内の光学部品の波長範囲に入るガイド波長を有するガイドレーザ・ビームを生成する。さらに、ガイドレーザ１７５のガイドレーザ・ビームは、光軸調整する必要のある光学部品を通過するのに十分な出力を有する必要がある。ガイド波長が動作波長２０５から遠く離れ、且つ光学部品の波長範囲の外にある場合、ガイドレーザをより高出力で動作させ得ることも可能であるが、このようにガイドレーザを動作させることは、ガイドレーザが光学部品の波長範囲の外で駆動されるときに生じる効率の低下により必要な出力量が非線形的に（例えば、指数関数的に）増加するために、好ましくない。

図１に示し、以下で図５−図７に関連して詳しく論じるように、ガイドレーザ１７５は、第１の実施１７６において、レーザシステム１１５内の部品を光軸調整するために、例えば、レーザシステム１１５の１つの光増幅器を別の光増幅器と光軸調整するために用いることができる。この実施１７６において、ガイドレーザ１７５は、光源１００の初期セットアップ中、且つチャンバ１３０内でのＥＵＶ生成の前に部品を光軸調整するのに用いることができる。チャンバ１３０内でのＥＵＶ生成には、増幅光ビーム１１０を生成することばかりでなく、増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に向けて方向付け、標的材料に当てて標的材料をＥＵＶ領域内で放射するプラズマに転換させることが必要である。さらに、この実施１７６において、ガイドレーザ１７５はまた、ビーム送出システム１１９内の部品を光軸調整し、増幅光ビーム１１０を、ビーム送出システム１１９を通して標的位置１０５に至るように操作するのに用いることができる。従って、この実施１７６において、ガイドレーザ１７５は、レーザシステム１１５の利得媒質が反転しているがコヒーレントレーザ発振を起こしていない（レーザ空洞が存在しない場合）間に、又はチャンバ１３０内でのＥＵＶ生成中に（レーザ空洞が存在し、レーザシステムがコヒーレントレーザ発振を起こしている場合）光学部品及び増幅光ビーム１１０を光軸調整するのに用いることができる。利得媒質が反転している間、反転利得媒質内で起り得るが非反転利得媒質中には現れないレンズ効果を打ち消すように光軸調整が行われる。

また図１に示し、以下で図８に関して詳しく論じるように、ガイドレーザ１７５は第２の実施１７７において、ビーム送出システム１１９内の光学部品を光軸調整し、増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に向けて操作するのに用いることができる。この実施１７７においてガイドレーザ１７５は、レーザシステム１１５の利得媒質が反転しているが、コヒーレントレーザ発振を起こしていない間に、又は、レーザ空洞が存在してレーザシステムがコヒーレントレーザ発振を起こしている場合にチャンバ１３０内でのＥＵＶ生成中ではない間に、光学部品及び増幅光ビーム１１０を光軸調整するのに用いることができる。

図５を参照すると、ガイドレーザ１７５は第１の実施１７６において、セットアップ中且つ標的位置１０５におけるＥＵＶ生成の前に、レーザシステム５１５の光学部品を光軸調整するために、又は、標的位置１０５におけるＥＵＶ生成中にレーザシステム５１５及びビーム送出システム１１９の光学部品を光軸調整して増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に向けて操作するために用いられる。

レーザシステム５１５は１つ又はそれ以上の光増幅器５００、５０５、及び５１０を有し、各々の光増幅器が、例えば所望の波長（動作波長）λ₀を高利得で光学的に増幅する機能のある利得媒質を有するように設計される。具体的には、各々の光増幅器５００、５０５、及び５１０は、他のチャンバと直列に配置されたチャンバとし、各チャンバがそれ自体の利得媒質、励起源、例えば、電極、並びに、例えば、鏡、レンズ及び窓などの光学部品を有するようにすることができる。例えば、光増幅器５００、５０５、及び５１０は、利得媒質としてＣＯ₂を含む充填気体を含むことができ、約９１００ｎｍ及び約１１０００ｎｍの間の波長において、そして、特に利得が１０００より大きいか又はそれに等しい約１０６００ｎｍにおいて光を増幅することができる。ＣＯ₂光増幅器５００、５０５、５１０はまた、高出力において水などの冷却システムを含むことができる。３つの光増幅器５００、５０５、５１０を図示したが、この実施においては、わずか１つの増幅器又は３つより多い増幅器を用いることも可能である。幾つかの実施において、各々のＣＯ₂光増幅器は、８個の鏡で折り返される１０メートルの増幅器長を有するＲＦ励起の軸流ＣＯ₂レーザキューブとすることができる。

レーザシステム５１５は、隣り合う光増幅器５００と５０５及び５０５と５１０の間に、それぞれ配置され、各光増幅器からの増幅光を次の光増幅器に導き方向付ける、１つ又はそれ以上の光接続システム５２０及び５２５を含むことができる。ビーム送出システム１１９は、増幅光ビーム１１０を、標的材料５４０が配置される（少なくともある時間の間）標的位置に向けて操作する。

各々の光増幅器５００、５０５、及び５１０は、レーザ空洞（共振器）鏡を有しないように設計することができ、その結果、それだけをセットアップするときは、増幅光ビームを、利得媒質中に一回を越えて通過させるのに必要な光学部品を含まない。それでも、前述のように、レーザ空洞は以下のように形成され得る。標的材料５４０の液滴が標的位置に配置される場合（明瞭にするためにビーム送出システム１１９及びチャンバ１３０の細部を省略した図５に示すように）、光増幅器５００、５０５、及び５１０から自然放射され、増幅光ビーム１１０に沿って標的位置１０５に向けて方向付けられた光子は、標的材料５４０によって散乱されることができ、散乱された光子の一部は光路５４５に入ることができ、そこで光増幅器５００、５０５、及び５１０を通して逆に進む。レーザシステム５１５は、光増幅器５００、５０５、及び５１０からの光路５４５上の光子を受け取り、その光子を、標的材料５４０との次の相互作用のために、逆向きに光増幅器５００、５０５、及び５１０を通して方向付ける光学素子５３５を含むことができ、ＥＵＶ光放射プラズマを生成することができる。光学素子５３５は、例えば、平面鏡、曲面鏡、位相共役鏡、又は、約１０６００ｎｍの波長に対して約９５％の反射率を有するコーナー反射鏡とすることができる。

従って、ガイドレーザ１７５は第１の実施１７６において、レーザシステム５１５の光学部品を、例えば、セットアップ中且つ標的位置１０５におけるＥＵＶ生成の前に、光軸調整するのに用いることができる。ガイドレーザ１７５は、図５に示すように、ガイドレーザ・ビーム５５０を光学素子５３５の裏面を通し、次いで光増幅器５００を通して送ることによってレーザシステム５１５に結合させることができる。光学素子５０５はその前面においてガイド波長の光に対するより低い反射率を有し、その結果ガイド波長においてより高い透過性を有するので、光学素子５３５を通してガイドレーザ・ビーム５５０を方向付けることが実際的となる。代替的に、光軸調整中に光学素子５３５をレーザシステム５１５から取り除き、ガイドレーザ・ビーム５５０を、直接光増幅器５００を通して送ることにより、ガイドレーザ・ビーム５５０をレーザシステム５１５内に結合させることができる。この場合、レーザシステム５１５は増幅光ビームとしてコヒーレントレーザ・ビームを生成しないことになる。

いずれの場合にも、ガイドレーザ・ビーム５５０は光増幅器５００に向けて方向付けられ、各増幅器５０５、５１０は光増幅器５００と光軸調整される。任意の適切な光軸調整技法を用いることができる。例えば、技術者は、ガイドレーザ１７５からのガイドレーザ・ビーム５５０を光増幅器５０５の出力部において技術者が観測又は検出するまで光接続システム５２０及び５２５を移動させることができる。このことを、光学素子５３５からビーム送出システム１１９を通るチェーン内の各光学部品に対して行うことができる。

また前述のように、ガイドレーザ１７５は、第１の実施１７６において、ビーム送出システム１１９の光学部品を光軸調整し、例えば、標的位置におけるＥＵＶ生成中に増幅光ビーム１１０を、ビーム送出システム１１９を通して標的位置１０５に向けて操作するために用いることができる。この場合、ガイドレーザ・ビーム５５０は、図５に示すように、それを光学素子５３５の裏面を通し、次いで光増幅器チェーン５００、５０５、５１０を通して送ることによって、レーザシステム５１５内に結合させることができる。この時点で、レーザシステム５１５の光学部品は、既にセットアップ中に光軸調整されているので、ここで光増幅器５１０から出力されるガイドレーザ・ビームを用いてビーム送出システム１１９内の光学部品を光軸調整することができる。さらに、ＥＵＶ生成中に、ガイドレーザ１７５を用いて増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に向けて操作し合焦させることができる。

ガイドレーザ１７５は十分な出力を有し、その波長は上記の基準を用いて選択されるのでガイドレーザ・ビーム５５０は光学素子５３５から標的位置１０５までの全光路を通して検出可能な十分な出力を伴って伝搬することができ、それでもなお、増幅光ビーム１１０に対する光路に沿って起こり得る乱れに敏感であり、その敏感さが光軸調整の助けとなる。

また図６を参照すると、図５のビーム送出システム１１９内で実施することができるビーム移送システム６２０及び合焦アセンブリ６２２の細部が示される。円錐型隔壁１５０がチャンバ１３０内に配置されてチャンバ１３０を２つのコンパートメント６００と６０５に分離し、それでもなおコンパートメント６００と６０５の間の流体連通を維持する。コンパートメント６００は合焦アセンブリ６２２を収容するコンパートメントである。レーザ入射窓６１０はチャンバ１３０を密封すると同時に増幅光ビーム１１０がコンパートメント６００に入ることができるようにする。レーザ入射窓６１０は、プラズマ生成デブリが発生し得る標的位置１０５との直接的な見通し線内に入らないように、そして標的位置１０５近傍の高温に対する露出を減らために標的位置１０５から十分に遠くなるように配置することができる。

合焦アセンブリ６２２は、コンパートメント６００内に配置された合焦及び操作アセンブリ６２５を含むことができる。合焦及び操作アセンブリ６２５は、１つ又はそれ以上の鏡、プリズム、レンズなどを含むことができ、増幅光ビームを焦点に合焦させる（例えば、増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に合焦させる）ように配置された合焦光学素子を含む。この実施において、合焦及び操作アセンブリ６２５の合焦光学素子は、軸外し放物面鏡とすることができて増幅光ビーム１１０を標的位置１０５の焦点に合焦させるのに用いられる鏡６３０を含む。合焦及び操作アセンブリ６２５はまた、１つ又はそれ以上の鏡、プリズム、レンズなどを含むことができ、合焦光学素子によってチャンバ１３０内の所望の位置に確立される焦点を操作するように配置された操作光学素子を含むことができる。操作光学素子は、平面鏡６３５を２次元内で独立に動かすことができるチップチルト・アクチュエータ６４０上に取り付けられた平面鏡６３５を含むことができる。チップチルト・アクチュエータ６４０によって可能になる焦点の２次元移動に加えて、矢印６４５の方向の焦点の移動は、矢印６４５によって示される方向に平行の、合焦及び操作アセンブリ６２５の選択された移動によって得ることができる。

さらに、ビーム移送システム６２０は、１つ又はそれ以上の鏡、プリズム、又はレンズなどを含むことができ、増幅光ビーム１１０の合焦出力を調節するように配置される。例えば、ビーム移送システム６２０は、折り返し式望遠鏡として一般に知られる光学配置にある２つの球面鏡６５０及び６５５を含むことができる。鏡６５０、６５５の一方又は両方を、それぞれの方向矢印６６０、６６５に平行に選択的に移動させて合焦出力を調節することができる。ビーム移送システム６２０はまた、折り返し式望遠鏡機構からの増幅光ビーム１１０を合焦アセンブリ６２２内に方向付ける反射鏡６７０を含むことができる。合焦アセンブリ６２２はまた、反射鏡６７０からの増幅光ビームを受け取り、この増幅光ビームを合焦光学系（鏡６３０）に向けて方向付ける反射鏡６７５を含む。

この設計において、ガイドレーザ１７５からのガイドレーザ・ビーム５５０を用いて既にレーザシステム５１５内の光学部品を光軸調整しているので、ここでガイドレーザ１７５（具体的にはガイドレーザ・ビーム５５０）を用いて、ビーム送出システム１１９をレーザシステム５１５と光軸調整し、ビーム送出システム１１９内の種々の光学部品を互いに光軸調整して増幅光ビーム１１０を標的位置１０５に向けて操作することができる。

ひとたびこれらの光学部品が光軸調整されると、例えば、ＥＵＶ生成中に、ガイドレーザ・ビーム５５０を用いて増幅光ビーム１１０を、ビーム送出システム１１９を通して標的位置１０５に向けて操作することができる。前述のように、ガイド波長は、動作波長２０５から空間的に移動させて、ガイドレーザ・ビーム５５０と増幅光ビーム１１０の間の診断目的のための分離を可能にするように選択される。

例えば、ガイドレーザ・ビーム５５０を標的位置１０５への標的材料の送出の間の時間と同期させることによる時間的分離を用いて、ガイドレーザ・ビーム５５０を増幅光ビーム１１０から分離することも可能である。前述のように、レーザシステム５１５はパルスモードで動作することができ、その結果レーザシステム５１５は増幅光ビーム１１０のパルスを短い繰り返し時間間隔で生成する。従って、診断計測値は、レーザシステム５１５がパルスを生成せずにガイドレーザ１７５からのガイドレーザ・ビーム５５０のみが標的位置に達する瞬間に取得することができる。ガイドレーザ・ビーム５５０を同期させる１つの方法は、ガイドレーザ・ビーム５５０の光路内にチョッパ輪を挿入して、チョッパ輪が、標的位置１０５への標的材料の送出の間の時間に、ガイドレーザ・ビーム５５０を通過させて標的位置１０５に達するようにし、しかし標的位置１０５への標的材料の送出中にはガイドレーザ・ビーム５５０を遮断するようにすることである。或いは、ガイドレーザ１７５は、レーザシステム５１５のパルスとパルスの間にパルスを生成するように構成することも可能である。いずれの場合にも、診断計測値はレーザシステム５１５がパルスを生成しない間に取得されることになる。

他の実施においてガイドレーザ・ビーム５５０は、ガイドレーザ・ビーム５５０又は増幅光ビーム１１０のうちの一方を透過させると同時にガイドレーザ・ビーム５５０又は増幅光ビーム１１０のうちの他方を反射する二色性フィルタ又は鏡などの二色性光学デバイスを用いて、増幅光ビーム１１０から分離することができる。そのようなシステムは２００９年１２月１５日に出願された整理番号００２−０１７００１／２００９−００２７−０１の「極端紫外光源のための計量」と題する特許文献１に記載されている。

ガイドレーザ・ビーム５５０は、標的位置１０５への標的材料の送出中に（従ってＥＵＶ生成中に）標的位置１０５における他の診断テストを実施するのに用いることができる。ガイドレーザ・ビーム５５０は、ＥＵＶ生成中及びＥＵＶ生成の間に常にサンプリングされる。このサンプリングから得られる情報は、例えば、合焦アセンブリ６２２内の光学部品を細かく調整してビーム合焦鏡６３０が標的位置１０５において最良のスポット品質をもたらすために用いることができる。

図７を参照すると、別の実施においてレーザシステム７１５は、主発信器（ＭＯ）７００及び１つ又はそれ以上の電力増幅器７２０、７２５、７３０（ＰＡと呼ぶ）を有する、軸流ＲＦ励起ＣＯ₂レーザとすることができる。このような構成はＭＯＰＡ構成と呼ばれる。

ＭＯ７００はシード光ビーム７３５をＰＡ７２０に供給する。主発信器７００は、中心波長及び帯域幅などのパラメータを微調整することができる。主発信器７００は、比較的低い出力エネルギー及び高繰返し速度を有する、例えば約１００ｋＨｚ動作が可能な、ＱスィッチＭＯとすることができる。ＭＯ７００からのシード光ビーム７３５は、ＰＡ７２０、７２５、及び７３０のチェーンによって増幅され、次いでビーム送出システム１１９によって成形され合焦されて、標的位置１０５に達することができる。例えば、主発信器及び３つの電力増幅器を有する適切なＣＯ₂レーザ装置（ＭＯ−ＰＡ１−ＰＡ２−ＰＡ３構成）は、引用によりその全内容が本明細書に組み入れられる２００５年６月２９日出願の「ＬＰＰＥＵＶ光源駆動レーザシステム」と題する特許文献２に開示されている。

代替的に、レーザシステム１１５は、標的材料が光学的空洞の１つの鏡として働くいわゆる「自動ターゲッティング」レーザシステムとして構成することができる。幾つかの「自動ターゲッティング」構成において、主発信器は不要となり得る。自動ターゲッティング・レーザシステムは、引用によりその全内容が本明細書に組み入れられる２００６年１０月１３日出願の「ＥＵＶ光源用の駆動レーザ送出システム」と題する特許文献３に開示され特許請求されている。

ビーム送出システム１１９は、増幅光ビームを必要に応じて修正して、チャンバ１３０内に結合させる。前述のように、ビーム送出システム１１９は、１つ又はそれ以上の鏡、プリズム、レンズなどを含むことができ、これらは、チャンバ１３０から出る前に増幅光ビームの合焦出力を調節するように配置される。鏡、プリズム、レンズは、レーザシステム７１５からの増幅光ビームをチャンバ１３０内に向けて曲げる又は方向付けるのに用いることができる。ビーム送出システムの一例が特許文献４に記載されている。

前述のように、ガイドレーザ１７５は第１の実施１７６において、例えば、セットアップ中且つ標的位置１０５におけるＥＵＶ生成の前に、レーザシステム７１５の光学部品を光軸調整するのに用いることができる。ガイドレーザ・ビーム７５０（ガイドレーザ１７５からの）は、図７に示すように、主発信器７００の出力部にあるビームスプリッタ７５５を通して送ることによってレーザシステム７１５内に結合させることができる。この場合、ガイドレーザ・ビーム７５０はビームスプリッタ７５５で反射されるが、主発信器７００からの出力ビームはビームスプリッタ７５５を透過するので、ガイドレーザ・ビーム７５０及び主発信器出力ビームの両方がＰＡ７２０に入射する。従ってガイドレーザ・ビーム７５０を用いて、ＰＡ７２０、７２５、７３０の各々を相互に及びＭＯ７００に対して光軸調整し、さらにビーム送出システム１１９内の光学部品を光軸調整することができる。

また前述のように、ガイドレーザ１７５は付加的に又は代替的に第１の実施１７６において、ビーム送出システム１１９の光学部品を光軸調整するため、及び、増幅光ビーム１１０を、例えば標的位置１０５におけるＥＵＶ生成中に、ビーム送出システム１１９を通して標的位置１０５に向けて操作するために用いることができる。この場合、ガイドレーザ・ビーム７５０は、図７に示すように、ビームスプリッタ７５５を通して送ることによってレーザシステム７１５内に結合させることができる。ガイドレーザ・ビーム７５０は十分な出力を有し、その波長は前述の基準を用いて選択されるので、ガイドレーザ・ビーム７５０は、ビームスプリッタ７５５から標的位置１０５までの全光路を通して伝搬することができ、それでもなお、増幅光ビーム１１０に対する光路に沿って起こり得る乱れに敏感であり、そこでそのような敏感さが光軸調整の助けとなる。

図８を参照すると、ガイドレーザ１７５が第２の実施１７７においてビーム送出システム１２０の光学部品を光軸調整するため、及び、標的位置１０５におけるＥＵＶ生成中に増幅光ビーム１１０を標的位置に向けて操作するために用いられる。第２の実施１７７においてガイドレーザ１７５は、レーザシステム１１５内の光学部品の光軸調整には用いられないことになり、それゆえに第２の実施１７７はＥＵＶ生成中及び初期セットアップの後にのみ用いることができる。ガイドレーザ１７５から出力されたガイドレーザ・ビーム８５０は、チャンバ１３０を密封すると同時にガイドレーザ・ビーム８５０がビーム送出システム１１９内に入ることを可能にする窓８５５を通してビーム送出システム１１９内に結合させることができる。前述のように、チャンバ１３０は２つのコンパートメントを含み、このうちの１つのコンパートメントはビーム送出システム１１９の少なくとも一部分を含み、他のコンパートメントは標的位置１０５を含む。

ガイドレーザ１７５は、光増幅器内の利得媒質として、ＣＯ₂を含み約９１００乃至約１１０００ｎｍ、特に約１０６００ｎｍの波長の光を増幅することができる充填気体を含むレーザシステム１１５に関して前述した基準に適合するものを選択することができる。第１の実施においてガイドレーザ１７５は、量子カスケード技術に基づく広範囲に調節可能な中赤外外部空洞レーザとする。このようなレーザは、例えば、約８１００ｎｍの波長に調節することができ、この波長はＣＯ₂増幅器の動作波長に近く、そしてＣＯ₂増幅器のセットアップに用いることができる光学部品の波長範囲内にある。そのような量子カスケードレーザは、カリフォルニア州ポーウェイ所在のＤａｙｌｉｇｈｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓから購入することができる。第２の実施においてガイドレーザ１７５は、回折格子調整型又は無回折格子調整型とすることができ、空洞内の特別の光学系及び／又はＣＯ₂同位体気体充填を選択することによって、レーザシステム１１５内に用いられるＣＯ₂光増幅器とは異なるようにすることができる選択可能な波長範囲を有するチューナブルＣＯ₂レーザとする。そのようなレーザはワシントン州メリーズビル所在のＡｃｅｓｓ Ｌａｓｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから購入することができる。例えば、ガイドレーザ１７５が、利得媒質としてＣＯ₂同位体を用いたＣＯ₂レーザである場合、ガイド波長は約１１０００ｎｍ、又は９０００ｎｍから１１０００ｎｍまでの間の任意の波長に選ぶことができる。

他の実施は、添付の特許請求の範囲に含まれる。図１を参照すると、他の型のレーザシステム１１５、例えば、固体レーザ、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる特許文献５、特許文献６、及び特許文献７に示されるような２チャンバ発信器−増幅器システム（ＭＯＰＡ又はＭＯＰＲＡとも呼ばれる）、単一チャンバを有するエキシマレーザ、２つ又はそれ以上のチャンバ、例えば、１つの発信器チャンバ及び１つ又はそれ以上の増幅チャンバ（増幅チャンバは並列又は直列）を有するエキシマレーザ、主発信器／電力発信器（ＭＯＰＯ）構成、電力発信器／電力増幅器（ＰＯＰＡ）構成、又は、１つ又はそれ以上のエキシマ又はフッ素分子増幅器又は発信器チャンバにシードする固体レーザなどが適切であり得る。

図１には、検出器１６５は標的位置１０５から直接光を受けるように配置して示したが、検出器１６５は、代替的に中間焦点１４５において又はその下流で、或いはどこか他の位置で光をサンプリングするように配置することができる。

一般に、標的材料の照射はまた標的位置１０５においてデブリを発生する可能性があり、このデブリが集光鏡１３５を含むがそれに限定されない光学素子の表面を汚染する可能性がある。従って、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる特許文献８に記載されているように、標的材料の成分と反応することができる気体エッチャント源をチャンバ１３０内に導入して、光学素子の表面に付着した汚染物質を取り除くことができる。例えば、１つの用途において、標的材料はＳｎを含むことができ、エッチャントはＨＢｒ、Ｂｒ₂、Ｃｌ₂、ＨＣｌ、Ｈ₂、ＨＣＦ₃、又はこれら化合物のいずれかの組合せとすることができる。

光源１００はまた、光学素子の表面上での付着標的材料とエッチャントの間の化学反応を起こさせ及び／又は反応速度を高める１つ又はそれ以上のヒータ１７０を含むことができる。例えば、ＨＢｒエッチャントと共に用いられるＳｎを含んだ標的材料に対して、ヒータ１７０は、光学素子、例えば、動作レーザシステム１１５とビーム送出システム１１９の間の界面にあるレーザ入射窓、の汚染表面を、１５０乃至４００℃範囲の温度に、そして幾つかの用途に対しては４００℃を越える温度に加熱することができる。Ｌｉを含むプラズマ標的材料に対しては、ヒータ１７０は１つ又はそれ以上の光学素子の表面を約４００乃至５５０℃の範囲の温度に加熱してＬｉを表面から蒸発させる、即ち、必ずしもエッチャントを使用せずに蒸発させるように設計することができる。適切であり得るヒータの型には、放射ヒータ、マイクロ波ヒータ、ＲＦヒータ、オームヒータ、又はこれらヒータの組合せが含まれる。ヒータは特定の光学素子表面に向けることができ、それゆえに指向性とすることができ、又は非指向性としてチャンバ１３０全体若しくはチャンバ１３０の実質的な部分を加熱できるようにすることができる。

例えば、ビーム送出システム１１９は、必ずしもチャンバ１３０と流体連通する必要はなく、むしろビーム送出システム１１９は、分離チャンバとして設計することができる。 図９を参照すると、他の実施において、合焦アセンブリ１２２は、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる２００９年１２月１５日に出願された整理番号００２−０１８００１／２００９−００２９−０１の「極端紫外光源のためのビーム移送システム」と題する特許文献９に記載されているように、反射合焦素子９００、及び、二色性ミラー９０５を含んだ計量システムを含む。ビーム送出システム１１９は、レーザシステム１１５と標的位置１０５の間に配置され、ビーム送出システム１１９は、ビーム移送システム１２０及び合焦アセンブリ１２２を含む。ビーム移送システム１２０はレーザシステム１１５によって生成された増幅光ビーム９１０を受け取り、増幅光ビーム９１０を方向転換させ拡大し、次いで拡大し方向転換された増幅光ビーム９１０を合焦アセンブリに向けて方向付ける。合焦アセンブリ１２２は、増幅光ビーム９１０を標的位置１０５に合焦させる。

ビーム移送システム１２０は、増幅光ビーム９１０の方向を変える鏡（折返し鏡と呼ばれることもある）などの一組の光学部品を含む。折返し鏡は、増幅光ビーム９１０を反射するのに適した任意の基板及びコーティングで作られたものとすることができる。

合焦アセンブリ１２２は、最後の折返し鏡９１５及び屈折合焦素子９００を含み、この屈折合焦素子９００は鏡９１５から反射された増幅光ビーム９１０を標的位置１０５に合焦させるように構成され配置された収束レンズである。屈折合焦素子９００は、増幅光ビーム９１０の波長において透過させることができる材料から作られたものとする。幾つかの実施において、屈折合焦素子９００はＺｎＳｅ製のものとする。

合焦アセンブリ１２２はまた、屈折合焦素子９００からの反射光９２０を捕捉する計量システム１２４を含むことができる。この捕捉された光を用いて、増幅光ビーム９１０及びガイドレーザ１７５からの光の性質を分析し、例えば、増幅光ビーム９１０の位置を決定して増幅光ビーム９１０の焦点距離の変化をモニタすることができる。具体的には、捕捉された光は、屈折合焦素子９００上の増幅光ビーム９１０の位置に関する情報をもたらすため、及び、屈折合焦素子９００の温度変化（例えば加熱）による屈折合焦素子９００の焦点距離の変化をモニタするために用いることができる。

屈折合焦素子９００は、鏡９１５から反射された増幅光ビーム９１０の、標的位置１０５の所望の位置への合焦を可能にする又は促進するためのメニスカスレンズとすることができる。さらに、屈折合焦素子９００は、その各々の表面上に非球面補正を含むことができ、強く収束した透過増幅光ビーム９１０、及び屈折合焦素子９００から反射された強く収束した光９２０を同時に供給する。屈折合焦素子９００は、放物面の軸上セグメントである少なくとも１つの表面を有するように設計することができる。

屈折合焦素子９００は、赤外用途に用いることができる材料であるＺｎＳｅで作成されたものとすることができる。ＺｎＳｅは０．６乃至２０μｍの透過範囲を有し、高出力増幅器から生成された高出力光ビーム用に用いることができる。ＺｎＳｅは、電磁スペクトルの赤（具体的には赤外）末端において低い熱吸収を有する。屈折合焦素子９００用に用いることができる他の材料には、それらに限定されないが、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ゲルマニウム、シリコン、赤外放射を透過させる非晶質材料（ＡＭＴＩＲ）、及びダイアモンドが含まれる。

ビーム移送システム１２０内の折返し鏡の少なくとも幾つか及び鏡９１５は、主コントローラ１５５によって制御できるモータにより作動される可動架台を用いて可動にすることができ、標的位置１０５に対する増幅光ビーム９１０の能動的位置決め制御をもたらすことができる。可動折返し鏡は、屈折合焦素子９００上の増幅光ビーム９１０の位置、及び標的材料における増幅光ビーム９１０の焦点を維持するように調節することができる。

二色性ミラー９０５は、光９２０の診断部分を、各々の部分の波長に基づいて１つの部分の実質的に全てを透過させ、他の部分の実質的に全てを反射することによって分離するように構成される。以下で説明する実施において、二色性ミラー９０５は実質的に全ての（即ち、約９９％を上回る）ガイドレーザ・ビームを透過させ、実質的に全ての（即ち、約９９％を上回る）増幅光ビームを反射する。しかし、二色性ミラーは実質的に全部の（即ち、約９９％を上回る）増幅光ビームを透過させ、実質的に全部の（即ち、約９９％を上回る）ガイドレーザ・ビームを反射するように構成することができることに留意されたい。

１００：ＬＰＰＥＵＶ光源
１０５：標的位置
１１０、９１０：増幅光ビーム
１１４、５４０：標的材料
１１５、５１５、７１５：レーザシステム
１１９：ビーム送出システム
１２０、６２０：ビーム移送システム
１２２、６２２：合焦アセンブリ
１２４：計量システム
１２５：標的材料送出システム
１２７：送出機構
１３０：真空チャンバ
１３５：集光鏡
１４０：開口
１４５：中間位置（中間焦点）
１５０：隔壁
１５５：主コントローラ
１５６：液滴位置検出フィードバックシステム
１５７：レーザ制御システム
１５８：ビーム制御システム
１６０：液滴撮像装置
１６５：光源検出器
１７０：ヒータ
１７５：ガイドレーザ
１７６、１７７：実施
２００、３００：波長の範囲
２０５：動作波長
２５０、２５５、２６０：ガイド波長
４００、４０５：波長
４５５：範囲
５００、５０５、５１０：光増幅器
５２０、５２５：光接続システム
５３５：部分反射光学素子
５５０、７５０、８５０：ガイドレーザ・ビーム
６００、６０５：コンパートメント
６１０：レーザ入射窓
６２５：操作アセンブリ
６３０、６３５、９１５：鏡
６４０：チップチルト・アクチュエータ
６４５、６６０、６６５：矢印
６５０、６５５：球面鏡
６７０、６７５：反射鏡
７００：主発信器（ＭＯ）
７２０、７２５、７３０：電力増幅器（ＰＡ）
７３５：シード光ビーム
７５５：ビームスプリッタ
８５５：窓
９００：屈折合焦素子
９０５：二色性ミラー
９２０：強く収束した光

Claims (31)

1. 気体レーザシステムの、動作波長で動作する少なくとも１つの光増幅器の利得媒質にポンピングエネルギーを供給して該利得媒質内に反転分布を生じさせ、増幅光ビームを生成するステップと、
   ガイド波長を有するガイドレーザからのガイドレーザ・ビームを、各々が波長範囲を伴う光学部品に向けて方向付けるステップと、
   前記方向付けられたガイドレーザ・ビームを用いて前記光学部品を光軸調整するステップと、
   を含み、
   前記ガイド波長は、前記動作波長とは異なり且つ前記光学部品の前記波長範囲内にあることを特徴とする方法。
2. 各々の光学部品は、前記少なくとも１つの光増幅器の前記動作波長を包含する波長範囲を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ガイド波長は前記動作波長とは異なるために、前記ガイドレーザ・ビームは前記気体レーザシステムの利得に実質的に寄与しないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. １つ又はそれ以上の前記光学部品は前記気体レーザシステム内に存在することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記ガイドレーザ・ビームを前記光学部品に向けて方向付けるステップは、前記ガイドレーザ・ビームを、前記気体レーザシステムを通して方向付けるステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記気体レーザシステムの裏面に反射鏡を配置し、前記気体レーザシステムを出射した前記増幅光ビームが該反射鏡によって反射されて前記裏面を通して前記気体レーザシステム内に戻るようにするステップをさらに含み、
   前記ガイドレーザ・ビームを前記光学部品に向けて方向付けるステップは、前記ガイドレーザ・ビームを、前記反射鏡を通して方向付けるステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記増幅光ビームを動作レーザビームになる程度まで増幅するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. １つ又はそれ以上の前記光学部品は、前記気体レーザシステムと、前記動作レーザビームが向けられる標的位置との間に存在することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記ガイドレーザ・ビームを用いて前記動作レーザビームを前記標的位置に対して光軸調整するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記動作レーザビームを光軸調整するステップは、前記ガイドレーザ・ビームを、前記１つ又はそれ以上の光学部品を通して前記標的位置に向けて方向付けるステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 標的時間の間に前記標的位置に標的材料を供給するステップをさらに含み、
    前記ガイドレーザ・ビームを前記標的位置に向けて方向付けるステップは、前記標的時間の時間外に前記ガイドレーザ・ビームを前記標的位置に向けて方向付けるステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 標的材料を前記標的位置に供給するステップをさらに含み、
    前記動作レーザビームを前記標的位置に向けて方向付けるステップは、前記標的材料においてプラズマ生成を引き起こす、
    ことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
13. 前記増幅光ビームを用いて前記光学部品を光軸調整するステップは、気体レーザシステムの初期セットアップ中に前記光学部品を光軸調整するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
14. 前記増幅光ビームを用いて前記光学部品を光軸調整するステップは、気体レーザシステムのレーザ動作中に前記光学部品を光軸調整するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
15. 光学部品を光軸調整するためのシステムであって、
    各々が動作波長で動作し、各々が励起状態のときに増幅光ビームを生成する利得媒質を含む、１つ又はそれ以上の光増幅器を有する気体レーザシステムと、
    各々が波長範囲を伴う光学部品と、
    ガイド波長を有するガイドレーザ・ビームを生成するガイドレーザと、
    を備え、
    前記ガイドレーザは、前記気体レーザシステムの前記１つ又はそれ以上の光増幅器の利得媒質が励起状態にある間に、前記ガイドレーザ・ビームが前記光学部品に向けて方向付けられるように配置され、
    前記ガイド波長は前記動作波長とは異なり且つ前記光学部品の前記波長範囲内にある、
    ことを特徴とするシステム。
16. 各々の前記光学部品の前記波長範囲は、前記気体レーザシステムの前記動作波長を包含することを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ガイド波長は前記動作波長とは異なるために、前記ガイドレーザ・ビームは前記気体レーザシステムの利得に実質的に寄与しないことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記気体レーザシステムは主発信器を有しないことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記気体レーザシステムの前記１つ又はそれ以上の光増幅器は前記利得媒質としてＣＯ₂を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記気体レーザシステムの前面における出力カップラと、
    前記気体レーザシステムの、前記前面とは異なる裏面における反射鏡と、
    をさらに備え、
    前記反射鏡は、前記気体レーザシステムを出射する増幅光ビームが前記反射鏡の前面から反射されて、前記裏面を通して前記気体レーザシステム内に戻るように方向付けられるように配置される、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
21. 前記ガイドレーザ・ビームは、前記反射鏡の裏面を通して前記光学部品に向けて方向付けられることを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記光学部品は、１つ又はそれ以上の前記光増幅器の内部に存在することを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
23. 前記光学部品は、前記１つ又はそれ以上の前記光増幅器の外部に存在することを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
24. 前記１つ又はそれ以上の光増幅器は直列に配置され、空洞形成鏡を含み、該空洞形成鏡の一方は高反射鏡であり、該空洞形成鏡の他方は出力カップラを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
25. 前記ガイドレーザは同位体ＣＯ₂気体レーザを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
26. 前記ガイドレーザは、約８１００ｎｍの波長で動作する量子カスケードレーザを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
27. 極端紫外光を生成するためのレーザ生成プラズマシステムであって、
    標的位置に標的材料を生成する標的材料送出システムと、
    増幅帯域を定める利得媒質を含んだ少なくとも１つの光増幅器と、
    前記利得媒質内で生成された増幅光ビームを、前記利得媒質を通して伝搬させ、該増幅光ビームを前記標的位置に向けて送出するように構成され配置された一組の光学部品と、
    前記利得媒質の増幅帯域外且つ前記光学部品の波長範囲内の波長を有するガイドレーザ・ビームを生成するガイドレーザと、
    を備え、
    前記ガイドレーザ・ビームは前記光学部品の組を通して方向付けられる、
    ことを特徴とするレーザシステム。
28. 前記少なくとも１つの光増幅器は、前記標的材料が前記標的位置にあるときに前記増幅光ビームを動作レーザビームに転換するのに十分な利得を有することを特徴とする、請求項２７に記載のレーザシステム。
29. 前記光学部品の組は、前記少なくとも１つの光増幅器と前記標的位置との間の合焦アセンブリを含み、
    前記合焦アセンブリは、前記増幅光ビームを前記標的位置に合焦させるように構成され配置されることを特徴とする、請求項２７に記載のレーザシステム。
30. 前記合焦アセンブリは１つ又はそれ以上のレンズ及び鏡を含むことを特徴とする、請求項２９に記載のレーザシステム。
31. 極端紫外光を生成する方法であって、
    標的材料を標的位置に生成するステップと、
    増幅帯域を有する少なくとも１つの光増幅器の利得媒質にポンピングエネルギーを供給して増幅光ビームを生成するステップと、
    光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を用いて、前記増幅光ビームを前記利得媒質を通して伝搬させるステップと、
    前記光学部品の組のうちの１つ又はそれ以上の光学部品を用いて、前記増幅光ビームを前記標的位置に送出するステップと、
    ガイドレーザを用いて、前記利得媒質の前記増幅帯域外且つ前記光学部品の前記波長範囲内の波長を有するガイドレーザ・ビームを生成するステップと、
    前記ガイドレーザ・ビームを前記光学部品の組を通して方向付け、それにより前記光学部品の組の１つ又はそれ以上の光学部品を光軸調整するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。

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