JP2013207298A - レーザ装置、レーザシステムおよび極端紫外光生成装置 - Google Patents

レーザ装置、レーザシステムおよび極端紫外光生成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】増幅器の自励発振を抑制することを可能にする、ＬＰＰＥＵＶ光生成装置用のドライバレーザ装置を提供する。
【解決手段】レーザ装置３は、パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、パルスレーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器ＰＡと、増幅器ＰＡの入射側と出力側のどちらか一方の光路に配置され、増幅器ＰＡからの自励発振光のエネルギを検出するエネルギ検出器ＥＳと、増幅器ＰＡのゲインを調節するゲイン調節部ＧＣと、マスターオシレータからパルスレーザ光が増幅器ＰＡに入力されていない時のエネルギ検出器ＥＳの検出結果に基づいて、ゲイン調節部ＧＣを制御する制御部ＣＯＮと、を備える。
【選択図】図５Ｂ

Description

本開示は、極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するために、レーザ光に照射されるターゲットを供給する装置に関する。さらに、本開示は、そのようなターゲット供給装置を用いて極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するための装置に関する。
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を生成する極端紫外光生成装置と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
極端紫外光生成装置としては、ターゲット物質にレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（Laser Produced Plasma）方式の装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）方式の装置と、軌道放射光を用いたＳＲ（Synchrotron Radiation）方式の装置と、の３種類の装置が提案されている。
米国特許出願公開第２００６／０１９２１５４号明細書
概要
レーザ装置は、
パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
前記増幅器の入射側と出力側のどちらか一方の前記光路に配置され、前記増幅器からの自励発振光のエネルギを検出するエネルギ検出器と、
前記増幅器のゲインを調節するゲイン調節部と、
前記マスターオシレータからパルスレーザ光が前記増幅器に入力されていない時の前記エネルギ検出器の検出結果に基づいて、前記ゲイン調節部を制御する制御部と、
を備えてもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成装置の概略的な構成を示す。 図２は、一実施形態に係るレーザ装置３の概略を示す。 図３は、レーザコントローラＬＣの制御フローチャートを示す。 図４は、制御部ＣＯＮの制御フローチャートを示す。 図５は、一実施形態に係るモニタＭを含む増幅部の概略を示す。 図５Ｂは、一実施形態に係る増幅器ＰＡの増幅チャンバ７の概略を示す。 図６は、一実施形態に係るガス調節部ＧＣを含む増幅器ＰＡの概略を示す。 図７は、制御部ＣＯＮの制御フローチャートを示す図である。 図８は、Ｘｅ濃度と自励発振光のエネルギの関係を示す。
実施形態
＜内容＞
１．概要
２．用語の説明
３．極端紫外光生成装置の全体説明
３．１ 構成
３．２ 動作
４．増幅器を含むレーザ装置
４．１ 構成
４．２ 動作
４．３ 作用
５．モニタを含む増幅器
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用
５．４ その他
６．ガス調節部を含む増幅器
６．１ 構成
６．２ 動作
６．３ 作用
６．４ その他
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
１．概要
ＬＰＰＥＵＶ光生成装置用のドライバレーザ装置は、高いパルスエネルギを持つパルスレーザ光を高い繰り返し周波数で出力することが要求される。ＬＰＰＥＵＶ光生成装置用のドライバレーザとして、高出力ＣＯ2レーザ装置が使用されている。
ＭＯＰＡ方式の高出力ＣＯ2レーザ装置は、パルスレーザ光を高出力で得るために、短パルスのパルスレーザ光を高い繰り返し周波数で出力するマスターオシレータＭＯと、そのパルスレーザ光を増幅する複数の増幅器ＰＡと、を備えていてもよい。なお、増幅器ＰＡは、マスターオシレータＭＯからのパルスレーザ光が入射されない場合であっても、レーザガスを励起していれば、自励発振する場合がある。自励発振で生じる自励発振光は必ずしもパルスレーザ光ではなく、繰り返し周波数の制御が困難である場合が多い。
そこで、マスターオシレータＭＯからのパルスレーザ光が増幅器に入力されていない際に、増幅器からの自励発振光のエネルギを検出し、その結果に基づいて、増幅器のゲインを調節してもよい。このゲイン調節を実行するための装置としては、以下であってもよい。
例１．
パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
前記増幅器の入射側と出力側のどちらか一方の前記光路に配置され、前記増幅器からの自励発振光のエネルギを検出するエネルギ検出器と、
前記増幅器のゲインを調節するゲイン調節部と、
前記マスターオシレータからパルスレーザ光が前記増幅器に入力されていない時の前記エネルギ検出器の検出結果に基づいて、前記ゲイン調節部を制御する制御部と、
を備えるレーザ装置。
例２．
前記増幅器は、ＣＯ2レーザガスを含み、前記ＣＯ2レーザガスを放電励起する例１記載のレーザ装置。
例３．
前記ゲイン調節部は、ＣＯ2レーザガスの組成を調節する例２記載のレーザ装置。
例４．
前記ゲイン調節部は、レーザガス中のＣＯ2、Ｎ2、Ｘｅの少なくとも１つのガス濃度を調節する例３記載のレーザ装置。
例５．
前記ゲイン調節部は、Ｘｅガスの濃度は１％以下に調節する例４記載のレーザ装置。
例６．
前記ゲイン調節部は、放電による励起強度を調節する電源を含む例２記載の増幅器を備えるレーザ装置。
例７．
パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
を備え、
前記増幅器は、ＣＯ2レーザガスとしてＸｅガスを含むスラブ型増幅器であるレーザ装置。
例８．
前記スラブ型増幅器のレーザガスのＸｅ濃度は１％以下である例７記載のレーザ装置。
例９．
例１乃至８のいずれか１つに記載のレーザ装置を備える極端紫外光生成装置。
例１０．
マスターオシレータからのパルスレーザを増幅する少なくとも１つの増幅器と、
前記増幅器からの自励発振光のエネルギを検出するエネルギ検出器と、
前記マスターオシレータからパルスレーザ光が前記増幅器に入力されていない時の前記エネルギ検出器の検出結果に基づいて、前記増幅器のゲインを調節する制御部と、
を備えるレーザ装置。
マスターオシレータからのパルスレーザ光が増幅器に入力されていない際に自励発振光のエネルギを検出することにより、増幅器の自励発振を検出できてもよい。そして、その自励発振光のエネルギの検出値に基づいて、増幅器のゲインを調節するため、増幅器の自励発振を抑制することが可能となってもよい。
２．用語の説明
本願において使用される幾つかの用語を以下に説明する。「チャンバ」は、ＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成装置において、プラズマの生成が行われる空間を外部から隔絶するための容器である。「ドロップレット生成器」は、ＥＵＶ光を生成するために用いられる溶融スズ等のターゲット物質をチャンバ内に供給する装置である。「ＥＵＶ集光ミラー」は、プラズマから放射されるＥＵＶ光を反射してチャンバ外に出力するためのミラーである。「ゲイン」は、レーザ光が増幅される利得である。増幅器のゲインが非常に高い場合、自励発振を生じることがある。ゲインは、レーザ媒質の励起強度や、レーザ媒質の組成を変化させることで増減することができる。
３．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
３．１構成
図１に、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す。ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザ装置３と共に用いられてもよい。ここでは、ＥＵＶ光生成装置１及びレーザ装置３を含むシステムを、以下、ＥＵＶ光生成システム１１と称する。
ＥＵＶ光生成装置１は、例えば、チャンバ２及びドロップレット生成器２６を含んでもよい。チャンバ２は、密閉可能であってもよい。ドロップレット生成器２６は、例えば、チャンバ２の壁に取り付けられてもよい。ドロップレット生成器２６から供給されるターゲットの材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又はそれらのうちのいずれかを組み合わせたものでもよいが、これらに限定されない。
チャンバ２の壁には、少なくとも１つの貫通孔が設けられてもよい。その貫通孔をレーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３２が通過するようにしてもよい。チャンバ２には、レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３２が透過する少なくとも１つのウィンドウ２１が設けられてもよい。
チャンバ２の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１の焦点、及び第２の焦点を有してもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されてもよい。
ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ発生位置（プラズマ生成領域２５）又はその近傍に位置し、その第２の焦点が露光装置の仕様によって規定される所望の集光位置（中間焦点（ＩＦ）２９２）に位置するように配置されるのが好ましい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には、パルスレーザ光３３が通過することができる貫通孔２４が設けられてもよい。
ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御システム５を含んでもよい。また、ＥＵＶ光生成装置１は、ターゲットセンサ４を含んでもよい。ターゲットセンサ４は、ターゲットの存在、軌道、位置の少なくとも１つを検出してもよい。ターゲットセンサ４は、撮像機能を有していてもよい。
更に、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２内部と露光装置６内部とを連通する接続部２９を含んでもよい。接続部２９内部には、アパーチャが形成された壁２９１を設けてもよい。壁２９１は、そのアパーチャがＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点位置に位置するように配置してもよい。
更に、ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光進行方向制御装置３４、レーザ光集光ミラー２２、ターゲット２７を回収するターゲット回収器２８などを含んでもよい。レーザ光進行方向制御装置３４は、レーザ光の進行方向を制御するために、レーザ光の進行方向を規定する光学素子と、この光学素子の位置または姿勢を調整するためのアクチュエータとを備えてもよい。
３．２ 動作
図１を参照すると、レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３１は、レーザ光進行方向制御装置３４を経て、パルスレーザ光３２としてウィンドウ２１を透過して、チャンバ２内に入射されてもよい。パルスレーザ光３２は、少なくとも１つのレーザビーム経路に沿ってチャンバ２内に進み、レーザ光集光光学系２２で反射されてもよい。そして、パルスレーザ光３３として、少なくとも１つのドロップレットターゲット２７に照射されてもよい。
ドロップレット生成器２６は、ドロップレットターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて出力してもよい。ドロップレットターゲット２７には、パルスレーザ光３３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射されてもよい。レーザ光が照射されたドロップレットターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマからＥＵＶ光２５１が生成されてもよい。ＥＵＶ光２５１は、ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されるとともに集光されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３に反射されたＥＵＶ光２５２は、中間焦点２９２を通って露光装置６に出力されてもよい。なお、１つのドロップレットターゲット２７に、パルスレーザ光３３に含まれる複数のパルスレーザ光が照射されてもよい。
ＥＵＶ光生成制御システム５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括してもよい。ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲットセンサ４によって撮像されたドロップレットターゲット２７のイメージデータ等を処理してもよい。ＥＵＶ光生成制御システム５は、例えば、ドロップレットターゲット２７を出力するタイミングの制御およびドロップレットターゲット２７の出力方向の制御の内の少なくとも１つを行ってもよい。ＥＵＶ光生成制御システム５は、例えば、レーザ装置３のレーザ発振タイミングの制御、パルスレーザ光３２の進行方向の制御、及びパルスレーザ光３３の集光位置の制御の内の少なくとも１つを行ってもよい。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御を追加してもよい。
４．増幅器システムを含むレーザ装置
４．１ 構成
図２は、一実施形態に係るレーザ装置３の概略を示す図である。
図２に例示されるように、レーザ装置３は、レーザコントローラＬＣと、マスターオシレータＭＯと、少なくとも１つ以上の増幅器ＰＡと、少なくとも１つ以上のモニタＭと、少なくとも１つ以上の制御部ＣＯＮと、少なくとも１つ以上のゲイン調節部ＧＣと、を含んでもよい。たとえば、ｎ台の増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎにそれぞれ対応したモニタＭ１〜Ｍｎと、制御部ＣＯＮ１〜ＣＯＮｎと、ゲイン調節部ＧＣ１〜ＧＣｎとを含んでもよい。
少なくとも１つ以上の増幅器ＰＡは、マスターオシレータＭＯから出力されるパルスレーザ光の光路上に配置してもよい。増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎは、ＣＯ2レーザガスを媒質としてもよい。
少なくとも１つ以上のモニタＭは、マスターオシレータＭＯから出力されるパルスレーザ光の光路上であって、増幅器ＰＡの出射側に配置してもよい。モニタＭ１〜Ｍｎは、増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎからそれぞれ出力された自励発生光のエネルギを検出するエネルギ検出器を構成してもよい。
レーザコントローラＬＣは、マスターオシレータＭＯ及び制御部ＣＯＮ１〜ＣＯＮｎと、信号ラインを介して接続されてもよい。
モニタＭ１〜Ｍｎの出力信号は、それぞれ制御部ＣＯＮ１〜ＣＯＮｎに入力されてもよい。制御部ＣＯＮ１〜ＣＯＮｎの出力信号は、それぞれゲイン調節部ＧＣ１〜ＧＣｎに入力されてもよい。ゲイン調節部ＧＣ１〜ＧＣｎの出力信号は、それぞれ増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎに入力されてもよい。増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎは、ゲイン調節部ＧＣ１〜ＧＣｎの出力信号に従って放電が調節され、増幅ゲインが制御されてもよい。
４．２ 動作
図３は、レーザコントローラＬＣが自励発振を抑制する制御のフローチャートを示す図である。図３は、実質的にはレーザコントローラＬＣが全ての制御部ＣＯＮに自励発振光のエネルギを計測させる動作であってよい。しかし、この過程で各制御部ＣＯＮは、各増幅器ＰＡの制御パラメータ値が、自励発振が抑制可能な範囲となるように特定してもよい。ＥＵＶ光生成のため、マスターオシレータＭＯから出力されたシードレーザ光を増幅器ＰＡｋで増幅して出力する場合、図３の動作で特定された範囲のパラメータ値を制御に用いてもよい。
まず、ステップ１で、レーザコントローラＬＣは、マスターオシレータＭＯへ、パルスレーザ光の出力を停止させる信号を送信してもよい（ＳＴ１）。
次に、ステップ２で、レーザコントローラＬＣは、制御部ＣＯＮ１〜ＣＯＮｎへ、すべての増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎの増幅ゲインを０とする信号を送信してもよい（ＳＴ２）。この結果、ゲイン調節部ＧＣ１〜ＧＣｎは、すべての増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎにおける放電を停止してもよい。
次に、ステップ３で、引数ｋをｋ＝１としてもよい（ＳＴ３）。
次に、ステップ４で、レーザコントローラＬＣは、制御部ＣＯＮｋに自励発振光のエネルギを計測するための信号を送信してもよい（ＳＴ４）。たとえばレーザコントローラＬＣは、ｋ＝１である場合、制御部ＣＯＮ１に信号を送信してもよい。信号を受信した制御部ＣＯＮｋは、図４に示す動作を実行して、自励発振が抑制可能なパラメータ値の範囲を特定してもよい。
次に、ステップ５で、レーザコントローラＬＣは、増幅器ＰＡｋの自励発振光のエネルギの計測を終了したか否かを判定してもよい（ＳＴ５）。ステップ５は、計測が終了するまで実行してもよい。自励発振光のエネルギの計測を終了したか否かは、たとえば制御部ＣＯＮｋが、後述する全てのパラメータ値に対する自励発振光のエネルギ値を受信したかどうかに基づいて判定してもよい。
ステップ５において、レーザコントローラＬＣが第ｋ番目の増幅器ＰＡｋの自励発振光のエネルギの計測を終了したと判定した場合、ステップ６において、ｋ＝ｋ＋１としてもよい（ＳＴ６）。
次に、ステップ７で、レーザコントローラＬＣは、ｋ＝ｎであるか否かを判定してもよい（ＳＴ７）。ステップ７において、ｋ＝ｎでない場合、ステップ４に戻ってもよい。ステップ７において、ｋ＝ｎである場合、レーザコントローラＬＣの制御を終了してもよい。
図４は、制御部ＣＯＮの制御フローチャートを示す図である。
制御部ＣＯＮｋによる制御は、図３に示したレーザコントローラＬＣによる制御のステップ４の段階で実行してもよい。
まず、ステップ１１で、制御部ＣＯＮｋは、増幅器ＰＡｋの放電を開始させる信号をゲイン調節部ＧＣｋを介して、第ｋ増幅器ＰＡｋの図示しない電源に送信してもよい（ＳＴ１１）。
次に、ステップ１２で、制御部ＣＯＮ１は、ゲイン調節部ＧＣｋに、パラメータを設定するために、たとえばＬ種類のパラメータ値（Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｉ，・・・ＰＬ）を不図示のメモリ等から読み出してもよい（ＳＴ１２）。パラメータ値は、電圧又はデューティ比でもよい。
次に、ステップ１３で、制御部ＣＯＮｋは、引数ｉをｉ＝１としてもよい（ＳＴ１３）。
次に、ステップ１４で、制御部ＣＯＮｋは、ゲイン調節部ＧＣｋにパラメータ値Ｐｉを設定してもよい（ＳＴ１４）。
次に、ステップ１５で、制御部ＣＯＮｋは、ゲイン調節部ＧＣｋに設定したパラメータ値Ｐｉを含む制御信号を送信してもよい（ＳＴ１５）。これにより、第ｋ増幅器ＰＡｋが設定されたパラメータ値Ｐｉによって動作してよい。このとき、モニタＭｋが自励発振光のエネルギＥｉ値を計測してもよい。
次に、ステップ１６で、制御部ＣＯＮｋは、モニタＭｋが計測した自励発振光のエネルギＥｉ値の信号を受信してもよい（ＳＴ１６）。
次に、ステップ１７で、制御部ＣＯＮｋは、Ｅｉ≦Ｅ０であるか否かを判定してもよい（ＳＴ１７）。ここで、Ｅ０は、自励発振が許容されるエネルギであり、レーザ光路上に配置された光学部品のダメージ閾値等に基づいて決定されてもよい。Ｅ０は、好ましくは、０であってもよい。
ステップ１７において、Ｅｉ≦Ｅ０でない場合、ステップ１９に進んでもよい。
ステップ１７においてＥ１≦Ｅ０である場合、ステップ１８で、パラメータ値Ｐｉを自励発振抑制パラメータ値としてメモリに記憶してもよい（ＳＴ１８）。
次に、ステップ１９で、ｉ＝ｉ＋１と設定してもよい（ＳＴ１９）。
次に、ステップ２０で、ｉ＝Ｌであるか否かを判定してもよい（ＳＴ２０）。
ステップ２０において、ｉ＝Ｌでない場合、ステップ１４に戻ってもよい。
ステップ２０において、ｉ＝Ｌである場合、制御部ＣＯＮｋは増幅器ＰＡｋの放電を停止してもよい。
以上の動作は、まず、レーザコントローラＬＣは、マスターオシレータＭＯへパルスレーザ光の出力を停止させる信号を送信してもよい。次に、レーザコントローラＬＣは、制御部ＣＯＮｋを介して、すべての増幅器ＰＡｋのゲインが０となるような信号を送信し、放電を停止させてもよい。その後、レーザコントローラＬＣは、各制御部ＣＯＮｋに自励発振光のエネルギを計測させるための信号を送信してもよい。
制御部ＣＯＮ１は、ゲイン調節部ＧＣ１を介して、増幅器ＰＡ１のゲインを変更するために、対応するパラメータ値を順次変更する信号を送信してもよい。制御部ＣＯＮ１は、モニタＭ１を介して都度得られた自励発振光のエネルギ値の信号とそのときのパラメータ値から、自励発振が抑制されるパラメータ値の範囲を求めてもよい。そして、制御部ＣＯＮ１は、自励発振が抑制されるパラメータ値の範囲を記憶してもよい。その後、制御部ＣＯＮ１は、増幅器ＰＡ１のゲインが０となるような信号を送信し、放電を停止させてもよい。
制御部ＣＯＮ２〜ＣＯＮｎは、順次、制御部ＣＯＮ１と同様の処理を実行することができ、対応する増幅器ＰＡ２〜ＰＡｎの自励発振を抑制するパラメータ値の範囲をそれぞれ求めて、記憶してもよい。
マスターオシレータＭＯから出力されたパルスレーザ光を増幅器ＰＡｋで増幅して出力する際、制御部ＣＯＮｋは、対応する増幅器ＰＡｋの自励発振が抑制可能な、予め記憶しておいたパラメータ値の範囲内で、それぞれの増幅器ＰＡｋを制御することが可能となってよい。
４．３ 作用
増幅器ＰＡｋの自励発振を抑制可能なパラメータ値の範囲を予め計測し、そのパラメータ値の範囲内でその増幅器ＰＡｋを制御するので、増幅器ＰＡｋの自励発振を抑制することが可能となってよい。
５．モニタを含む増幅器
５．１ 構成
図５Ａは、一実施形態に係る増幅器ＰＡの増幅チャンバ７の概略を示す。図５Ｂは、一実施形態に係るモニタＭを含む増幅部の概略を示す。
増幅部は、増幅器ＰＡｋと、ゲイン調節部ＧＣｋと、第１モニタＭｋ１と、第２モニタＭｋ２と、制御部ＣＯＮｋと、を含んでもよい。
増幅器ＰＡｋは、スラブ型増幅器であって、増幅チャンバ７と、電源８と、を含んでもよい。
増幅チャンバ７は、例えば、入射ウィンドウ７１と、出射ウィンドウ７２と、第１凹面ミラー７３と、第２凹面ミラー７４と、第１電極７５と、第２電極７６と、を備えてもよい。
入射ウィンドウ７１および出射ウィンドウ７２は、レーザ光の光路上に配置してもよい。入射ウィンドウ７１および出射ウィンドウ７２は、増幅チャンバ７を密閉してもよい。
第１電極７５及び第２電極７６は、増幅チャンバ７の内部に所定の間隔を保って互いに対向して配置されてもよい。第１電極７５及び第２電極７６は、レーザ光の光路をはさむように配置してもよい。
第１凹面ミラー７３及び第２凹面ミラー７４は、入射ウィンドウ７１を介して増幅チャンバ７に入射したレーザ光が、第１電極７５及び第２電極７６間を所定の光路でマルチパスするように配置してもよい。
増幅チャンバ７は、ＣＯ2レーザガスを内部に封入してもよい。
電源８は、第１電極７５及び第２電極７６に接続されてもよい。
ゲイン調節部ＧＣｋは、電源８と制御部ＣＯＮｋに信号ラインを介して接続されてもよい。
第１モニタＭｋ１は、増幅チャンバ７に入射するレーザ光の光路上に配置されてもよい。第２モニタＭｋ２は、増幅チャンバ７から出射するレーザ光の光路上に配置されてもよい。
第１モニタＭｋ１は、例えば、第１ビームスプリッタＢＳｋ１と、第１エネルギ検出器ＥＳｋ１とを備えてよい。同様に第２モニタＭｋ２は、第２ビームスプリッタＢＳｋ２と、第２エネルギ検出器ＥＳｋ２とを備えてもよい。
第１ビームスプリッタＢＳｋ１は、増幅チャンバ７に入射するレーザ光の光路上に設置されてもよい。第１ビームスプリッタＢＳｋ１は、増幅器ＰＡｋから出力された光の一部を反射して、第１エネルギ検出器ＥＳｋ１に導くように配置してもよい。同様に、第２ビームスプリッタＢＳｋ２は、増幅チャンバ７から出射するレーザ光の光路上に設置され、増幅器ＰＡｋから出力された光の一部を反射して、第２エネルギ検出器ＥＳｋ１に導いてもよい。
制御部ＣＯＮｋは、信号ラインを介して、ゲイン調節部ＧＣｋ、第１モニタＭｋ１及び第２モニタＭｋ２に接続されてもよい。
５．２ 動作
図５Ｂに示す制御部ＣＯＮｋにおいて、増幅器ＰＡｋのゲインを制御するパラメータ値の一例として励起強度Ｄを利用した場合の動作を、図３及び図４に示したフローチャートにしたがって説明する。
レーザコントローラＬＣは、シードレーザ光が増幅器ＰＡｋに入射されることがないように、図１に示したマスターオシレータＭＯからのパルスレーザ光の出力を停止させる信号を送信してもよい。また、レーザコントローラＬＣは、増幅器ＰＡｋの放電を停止させる信号を送信してもよい。
制御部ＣＯＮｋは、ゲイン調節部ＧＣｋを介して、電源８を制御し、放電の励起強度値Ｄが所定の範囲（Ｄ１，Ｄ２，・・・Ｄｉ，・・・ＤＬ）で変化するように、第１電極７５及び第２電極７６間に印加する電位差を調整する信号を送信してもよい。
制御部ＣＯＮｋは、第１モニタＭｋ１及び第２モニタＭｋ２を用いて、励起強度値（Ｄ１，Ｄ２，・・・Ｄｉ，・・・ＤＬ）に対応する自励発振光のエネルギ（Ｅ１，Ｅ２，・・・Ｅｉ，・・・ＥＬ）を求めてもよい。各自励発振光のエネルギ値Ｅは、第１モニタＭｋ１及び第２モニタＭｋ２で得られた値の和であってもよい。
制御部ＣＯＮｋは、自励発振光のエネルギが許容値Ｅ０以下となるような励起強度値Ｄの範囲を記憶してもよい。制御部ＣＯＮｋは、図１に示したマスターオシレータＭＯから出力されたシードレーザ光を増幅器ＰＡｋで増幅して出力させる際、記憶された励起強度値Ｄの範囲内で、増幅器ＰＡｋを制御してもよい。
５．３ 作用
増幅器ＰＡｋの自励発振を抑制可能な励起強度値Ｄをあらかじめ計測し、その励起強度値Ｄの範囲内で、増幅器ＰＡｋを制御するので、自励発振を抑制することが可能となる。
５．４ その他
本開示において、自励発振光のエネルギを計測するために、第１モニタＭｋ１及び第２モニタＭｋ２を増幅器ＰＡｋの入射側と出射側の光路上に配置しているが、入射側と出射側のどちらか一方に配置してもよい。
励起強度値Ｄを変化させるパラメータとして、第１電極７５と第２電極７６間に印加する電位差、または高周波のパルス幅変調ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）におけるデューティ比、もしくはＰＷＭにおけるサイクルを制御してもよい。
ＣＯ2レーザガスを含むスラブ型の増幅器に代えて、高速軸流型の増幅器または３軸直交型の増幅器を用いてもよい。
６．ガス調節部を含む増幅器システム
６．１ 構成
図６は、一実施形態に係るガス調節部９１を含む増幅器ＰＡの概略を示す。
ガス調節部９１を含む増幅器ＰＡｋは、図５に示したスラブ型増幅器に、例えば、ガス調節部９１と、Ｘｅガス供給部９２と、ガス排気部９３と、を追加した構成であってもよい。
ガス供給部９２は、例えば、Ｘｅガスボンベ９２ａ、レーザガスボンベ９２ｂ、第１バルブ９２ｃ、及び第２バルブ９２ｄを含んでもよい。
Ｘｅガスを含むＸｅガスボンベ９２ａの配管は、第１バルブ９２ｃを介して、増幅チャンバ７に接続されてもよい。レーザガスを含むレーザガスボンベ９２ｂの配管は、第２バルブ９２ｄを介して、増幅チャンバ７に接続されてもよい。
Ｘｅガスを含むＸｅガスボンベ９２ａは、１００％Ｘｅガスであってもよいし、レーザガスを含んでもよい。レーザガスは、Ｘｅガスを含まないレーザガスボンベ９２ｂであってもよい。例えば、ＣＯ2ガス、Ｎ2ガス、Ｈｅガス、ＣＯガス、Ｏ2ガスを所定の濃度で混合したガスであってもよい。
ガス排気部９３は、排気バルブ９３ａ及び排気ポンプ９３ｂを含んでもよい。排気バルブ９３ａは、増幅チャンバ７と真空ポンプ９４の間の配管に接続されてもよい。
ガス調節部９１は、第１バルブ９２ｃ、第２バルブ９２ｄ、及び排気バルブ９３ａを開閉させる信号ラインと、排気ポンプ９３ｂを動作させる信号ラインに接続されてもよい。ガス調節部９１は、増幅チャンバ７内の圧力を計測する図示しない圧力センサの信号及びゲイン調節部ＧＣｋからの出力信号が入力されてもよい。
６．２ 動作
図７は、制御部ＣＯＮの制御フローチャートを示す図である。
まず、ステップ２１で、制御部ＣＯＮｋは、増幅器ＰＡｋの放電を開始させる信号を、ゲイン調節部ＧＣｋを介して電源８に送信してもよい（ＳＴ２１）。
次に、ステップ２２で、制御部ＣＯＮ１は、ゲイン調節部ＧＣｋに、Ｘｅ濃度を設定するためのパラメータ値（Ｃ１，Ｃ２，・・・Ｃｉ，・・・ＣＬ）を不図示のメモリから読み出してもよい（ＳＴ２２）。
次に、ステップ２３で、制御部ＣＯＮ１は、引数ｉをｉ＝１としてもよい（ＳＴ２３）。
次に、ステップ２４で、制御部ＣＯＮ１は、ゲイン調節部ＧＣｋに最大ゲインを発生する励起強度値ＤmaxとＸｅガス濃度パラメータ値Ｃｉを設定してもよい（ＳＴ２４）。
次に、ステップ２５で、ゲイン調節部ＧＣｋは、最大ゲインの励起強度値Ｄmaxとなるように電源８を調節すると共に、Ｘｅガス濃度パラメータ値がＣｉとなるようにガス調節部９１を調節する信号を送信してもよい（ＳＴ２５）。これにより、第ｋ増幅器ＰＡｋは最大ゲインの励起強度値かつ設定されたＸｅガス濃度で動作してよい。このとき、モニタＭｋが自励発振光のエネルギＥｉ値を計測してもよい。
次に、ステップ２６で、制御部ＣＯＮ１は、モニタＭｋによって計測された自励発振光のエネルギＥｉを受信してもよい（ＳＴ２６）。
次に、ステップ２７で、制御部ＣＯＮ１は、Ｅｉ≦Ｅ０であるか否かを判定してもよい（ＳＴ２７）。
ステップ２７において、Ｅｉ≦Ｅ０でない場合、ステップ２９に進んでもよい。
ステップ２７において、Ｅ１≦Ｅ０である場合、ステップ２８で、Ｘｅガス濃度パラメータ値Ｃｉを自励発振抑制可能なＸｅガス濃度値としてメモリに記憶してもよい（ＳＴ２８）。
次に、ステップ２９で、制御部ＣＯＮ１は、ｉ＝ｉ＋１と設定してもよい（ＳＴ２９）。
次に、ステップ３０で、制御部ＣＯＮ１は、ｉ＝Ｌであるか否かを判定してもよい（ＳＴ３０）。
ステップ３０において、ｉ＝Ｌでない場合、ステップ２４に戻ってもよい。
ステップ３０において、ｉ＝Ｌである場合、ステップ３１で、メモリに記憶されたＸｅ濃度の最大値Ｃmaxを求めてもよい（ＳＴ３１）。
次に、ステップ３２で、増幅チャンバ７内のレーザガス中のＸｅ濃度がＣmaxとなるようにＸｅ濃度を調節してもよい（ＳＴ３２）。その後、制御を終了してもよい。
以上の動作は、まず、レーザコントローラＬＣは、マスターオシレータＭＯへパルスレーザ光の出力を停止させる信号を送信してもよい。次に、レーザコントローラＬＣは、制御部ＣＯＮｋを介して、すべての増幅器ＰＡｋのゲインが０となるような信号を送信し、放電を停止させてもよい。その後、レーザコントローラＬＣは、各制御部ＣＯＮｋに自励発振光のエネルギを計測させるための信号を送信してもよい。
制御部ＣＯＮ１は、ゲイン調節部ＧＣ１を介して電源８を制御し、ゲインが最大となる励起強度Ｄmaxを設定し、所定のＸｅ濃度範囲（Ｃ１，Ｃ２，・・・Ｃｉ，・・・ＣＬ）において、レーザガス中のＸｅ濃度Ｃを変化させてもよい。
制御部ＣＯＮ１は、Ｘｅ濃度Ｃの値に応じて、自励発振光のエネルギ（Ｅ１，Ｅ２，・・・Ｅｉ，・・・ＥＬ）を、モニタを用いて検出してもよい。制御部ＣＯＮ１は、自励発振光のエネルギの許容値Ｅ０以下の最大のＸｅ濃度Ｃmaxの値を記憶してもよい。
マスターオシレータＭＯから出力されたシードレーザ光を増幅器ＰＡｋで増幅して出力する際、制御部ＣＯＮｋは、増幅器ＰＡｋの自励発振を抑制可能な、記憶されたＸｅ濃度Ｃmaxとなるように、増幅チャンバ７内のＸｅガス濃度を調節してもよい。
次に、ガス調節部９１がＸｅガス濃度を調節する動作について説明する。
ガス調節部９１は、最初に第１バルブ９２ａ及び第２バルブ９２ｂを閉めた状態で、排気ポンプ９３ｂを動作させた後、排気バルブ９３ａを開けるよう、第１バルブ９２ａ、第２バルブ９２ｂ、排気ポンプ９３ｂ、排気バルブ９３ａに各々信号を送信してもよい。これにより、増幅器ＰＡｋ内を排気してもよい。そして、図示しない圧力センサの検出値が所定の低圧に到達した場合、ガス調節部９１は、排気バルブ９３ａを閉じる信号を送信してもよい。
そして、ガス調節部９１は、第２バルブ９２ｄを開け、レーザガスを供給し、全圧Ｔｐとなったら、第２バルブ９２ｄを閉じる信号を送信してもよい。この状態で、放電させれば、Ｘｅ濃度０の際の自励発振光のエネルギを計測することが可能となる。
次に、排気バルブ９３ａを開けて、所定の圧力Ｔｘｅとなったら、ガス調節部９１は、排気バルブ９３ａを閉じる信号を送信してもよい。そして、ガス調節部９１は、第１バルブ９２ｃを開け、Ｘｅを含むガスを供給し、全圧Ｔｐとなったら、第１バルブ９２ｃを閉じる信号を送信してもよい。
この状態で、放電させれば、所定のＸｅ濃度における自励発振光のエネルギを計測することが可能となる。
ガス調節部９１は、以上のような動作を異なるＴｘｅに対して繰り返してもよい。これにより、Ｘｅ濃度をＣ１、Ｃ２・・・Ｃｉ、・・・ＣＬまで変化させて、それぞれ対応する自励発振光のエネルギを計測することが可能となる。
引き続き異なるＸｅ濃度で自励発振光のエネルギを計測する場合、増幅器ＰＡｋ内を所定の低圧まで排気して上記処理を行ってもよいし、一部を排気して上記処理をおこなってもよい。
６．３ 作用
増幅器ＰＡｋの自励発振を抑制可能なゲイン調節部ＧＣｋのＸｅ濃度Ｃmaxをあらかじめ計測し、そのＸｅ濃度Ｃmaxで、増幅器ＰＡｋを動作させるので、自励発振を抑制することが可能となる。
６．４ その他
本開示において、増幅器ＰＡｋ内のＸｅガスの濃度を調節する例を示したが、ＣＯ2ガス濃度、Ｎ2ガス濃度、及び増幅チャンバ７内の全圧力のうち、少なくとも１つを調節してもよい。
ＣＯ2レーザガスを含むスラブ型の増幅器に代えて、高速軸流型の増幅器または３軸直交型の増幅器を用いてもよい。
また、レーザガスは、Ｘｅガスを含まなくてもよい。例えば、ＣＯ2ガス、Ｎ2ガス、及び増幅チャンバ７内の全圧力のうち、少なくとも１つを調節して、増幅器ＰＡｋのゲインを調節してもよい。
図８は、Ｘｅ濃度と自励発振光のエネルギの関係を示す。
例えば、自励発振光のエネルギ許容値をＥ０とした場合、自励発振光のエネルギとＸｅ濃度の関係曲線は、Ｘｅ濃度の増加にともなってＥ０を超えてもよい。このとき、関係曲線がＥ０を越える交点のＸｅ濃度をＣmaxとしてもよい。発明者らはスラブ型増幅器で試験した結果、実用的なＥ０を超えないＸｅ濃度は、１％以下であるという知見を得た。
さらに好ましい場合として、発明者らは、エネルギ検出器の検出限界以下の自励発振光の許容エネルギＥ０＝０（Ｗ）におけるＸｅ濃度は、０．７２％であることを確認した。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
１…ＥＵＶ光生成装置、２…チャンバ、３…レーザ装置、４…ターゲットセンサ、５…ＥＵＶ光生成制御システム、６…露光装置、１１…ＥＵＶ光生成システム、２１…ウィンドウ、２２…レーザ光集光ミラー、２３…ＥＵＶ集光ミラー、２４…貫通孔、２５…プラズマ生成領域、２５１…放射光、２５２…ＥＵＶ光、２６…ドロップレット生成器、２７…ターゲット、２８…ターゲット回収部、２９…接続部、２９１…壁、２９２…中間集光点、３１，３２，３３…パルスレーザ光、３４…レーザ光進行方向制御装置、７…増幅チャンバ、７１…入射ウィンドウ、７２…出射ウィンドウ、７３…第１凹面ミラー、７４…第２凹面ミラー、７５…第１電極、７６…第２電極、８…電源、ＬＣ…レーザコントローラ、ＭＯ…マスターオシレータ、ＰＡ…増幅器、ＧＣ…ゲイン調節部、ＣＯＮ…制御部、Ｍ…モニタ

Claims (10)

  1. パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
    前記パルスレーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
    前記増幅器の入射側と出力側のどちらか一方の前記光路に配置され、前記増幅器からの自励発振光のエネルギを検出するエネルギ検出器と、
    前記増幅器のゲインを調節するゲイン調節部と、
    前記マスターオシレータからパルスレーザ光が前記増幅器に入力されていない時の前記エネルギ検出器の検出結果に基づいて、前記ゲイン調節部を制御する制御部と、
    を備えるレーザ装置。
  2. 前記増幅器は、ＣＯ2レーザガスを含み、前記ＣＯ2レーザガスを放電励起する
    請求項１に記載のレーザ装置。
  3. 前記ゲイン調節部は、ＣＯ2レーザガスの組成を調節する
    請求項２に記載のレーザ装置。
  4. 前記ゲイン調節部は、レーザガス中のＣＯ2、Ｎ2、Ｘｅの少なくとも１つのガス濃度を調節する
    請求項３に記載のレーザ装置。
  5. 前記ゲイン調節部は、Ｘｅガスの濃度は１％以下に調節する
    請求項４に記載のレーザ装置。
  6. 前記ゲイン調節部は、放電による励起強度を調節する電源を含む
    請求項２に記載のレーザ装置。
  7. パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
    前記パルスレーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器は、ＣＯ2レーザガスとしてＸｅガスを含む
    スラブ型増幅器であるレーザ装置。
  8. 前記スラブ型増幅器のレーザガスのＸｅ濃度は１％以下である
    請求項７に記載のレーザ装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載のレーザ装置を備える極端紫外光生成装置。
  10. マスターオシレータからのパルスレーザを増幅する少なくとも１つの増幅器と、
    前記増幅器からの自励発振光のエネルギを検出するエネルギ検出器と、
    前記マスターオシレータからパルスレーザ光が前記増幅器に入力されていない時の前記エネルギ検出器の検出結果に基づいて、前記増幅器のゲインを調節する制御部と、
    を備えるレーザ装置。
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