JP2013546172A - Ｅｕｖ光源のためのシード保護を備える発振器−増幅器駆動レーザー - Google Patents

Ｅｕｖ光源のためのシード保護を備える発振器−増幅器駆動レーザー Download PDF

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Abstract

本明細書に開示する第１の態様では、デバイスは、ビーム経路上に光出力を生成する発振器と、照射箇所におけるビーム経路上の光と相互作用するターゲット材料と、ビーム折り返し光学構成を有する、ビーム経路上のビーム遅延器と、ビーム経路に沿って位置決めされ、発振器とビーム遅延器との間に挿入され、ビーム経路上の光のうちの少なくとも一部分をビーム経路から経路変更するように閉じることが可能なスイッチとを備え、発振器を保護するために、スイッチは閉鎖時間ｔ１を有し、ビーム経路はスイッチから照射箇所までの経路に沿って長さＬ１を有し、ｃが経路上の光の速度である場合、ｔ１＜ｃＬ１ｃである。
【選択図】図４

Description

（関連出願への相互参照）
本発明は、２０１１年３月３１日出願の「ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＷＩＴＨ ＳＥＥＤ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＮ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のためのシード保護を備える発振器増幅器駆動レーザー）」米国出願第１３／０７７，７５７号、代理人整理番号２０１０−００１７−０２の優先権を主張し、更に２０１０年１０月１８日出願の「ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＷＩＴＨ ＳＥＥＤ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＮ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のためのシード保護を備える発振器増幅器駆動レーザー）」米国仮出願第６１／４５５，２８９号、代理人整理番号２０１０−００１７−０１の優先権を主張するものであり、これらの全ての内容は引用によって本明細書に組み込まれている。
更に本出願は、２０１０年６月２４日出願の「ＭＡＳＴＥＲ ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ−ＰＯＷＥＲ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＷＩＴＨ ＰＲＥ−ＰＵＬＳＥ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための、予備パルスを用いる主発振器−電力増幅器駆動レーザー）」米国特許出願第６１／３９８，４５２号、代理人整理番号２００９−００３８−０１、２００７年１２月２０日出願の「ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための駆動レーザー）」米国特許出願第１２／００４，９０５号、代理人整理番号２００６−００６５−０１、２００７年４月１０日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（レーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／７８６，１４５号、代理人整理番号２００７−００１０−０２、２００７年７月１３日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＤＲＯＰＬＥＴ ＳＴＲＥＡＭ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＤＵＬＡＴＥＤ ＤＩＳＴＵＲＢＡＮＣＥ ＷＡＶＥ（変調擾乱波を用いて生成された小滴流を有するレーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／８２７，８０３号、代理人整理番号２００７−００３０−０１、２００６年２月２１日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＥ−ＰＵＬＳＥ（予備パルスを用いるレーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／３５８，９８８号、代理人整理番号２００５−００８５−０１、２００５年２月２５日出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＵＶ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣＥ ＴＡＲＧＥＴ ＤＥＬＩＶＥＲＹ（ＥＵＶプラズマ源ターゲット送達のための方法及び装置）」米国特許出願第１１／０６７，１２４号、代理人整理番号２００４−０００８−０１、２００５年６月２９日出願の「ＬＰＰ ＥＵＶ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＴＡＲＧＥＴ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭ（ＬＰＰ ＥＵＶプラズマ源材料ターゲット送達システム）」米国特許出願第１１／１７４，４４３号、代理人整理番号２００５−０００３−０１、２００６年２月２１日出願の「ＳＯＵＲＣＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＤＩＳＰＥＮＳＥＲ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のためのプラズマ源材料ディスペンサ）」米国特許出願第１１／３５８，９８３号、代理人整理番号２００５−０１０２−０１、２００６年２月２１日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（レーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／３５８，９９２号、代理人整理番号２００５−００８１−０１、２００５年６月２９日出願の「ＬＰＰ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＳＹＳＴＥＭ（ＬＰＰ ＥＵＶ光源駆動レーザーシステム）」米国特許出願第１１／１７４，２９９号、代理人整理番号２００５−００４４−０１、２００６年４月１７日出願の「ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＶＥ ＦＵＥＬＳ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための代替燃料）」米国特許出願第１１／４０６，２１６号、代理人整理番号２００６−０００３−０１、２００６年１０月１３日出願の「ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための駆動レーザー送達システム）」米国特許出願第１１／５８０，４１４号、代理人整理番号２００６−００２５−０１、２００６年１２月２２日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（レーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／６４４，１５３号、代理人整理番号２００６−０００６−０１、２００６年８月１６日出願の「ＥＵＶ ＯＰＴＩＣＳ（ＥＵＶ光学系）」米国特許出願第１１／５０５，１７７号、代理人整理番号２００６−００２７−０１、２００６年６月１４日出願の「ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための駆動レーザー）」米国特許出願第１１／４５２，５５８号、代理人整理番号２００６−０００１−０１、２００５年８月９日にＷｅｂｂ他に特許付与された「ＬＯＮＧ ＤＥＬＡＹ ＡＮＤ ＨＩＧＨ ＴＩＳ ＰＵＬＳＥ ＳＴＲＥＴＣＨＥＲ（長遅延及び高ＴＩＳパルスストレッチャー）」米国特許第６，９２８，０９３号、２００６年３月３１日出願の「ＣＯＮＦＯＣＡＬ ＰＵＬＳＥ ＳＴＲＥＴＣＨＥＲ（共焦点パルスストレッチャー）」米国出願第１１／３９４，５１２号、代理人整理番号２００４−０１４４−０１、２００５年５月２６日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＩＮＧ ＡＮ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ Ａ ＬＡＳＥＲ ＳＨＡＰＥＤ ＡＳ Ａ ＬＩＮＥ ＢＥＡＭ ＡＮＤ Ａ ＦＩＬＭ ＤＥＰＯＳＩＴＥＤ ＯＮ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ（線ビームとして整形されたレーザーと基板上に堆積された膜との間の相互作用を実行するためのシステム及び方法）」米国出願第１１／１３８，００１号、代理人整理番号２００４−０１２８−０１、２００２年５月７日出願の「ＬＡＳＥＲ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＷＩＴＨ ＢＥＡＭ ＤＥＬＩＶＥＲＹ（ビーム送達を用いるレーザーリソグラフィ光源）」米国出願第１０／１４１，２１６号、２００３年９月２３日にＫｎｏｗｌｅｓ他に特許付与された「ＶＥＲＹ ＮＡＲＲＯＷ ＢＡＮＤ， ＴＷＯ ＣＨＡＭＢＥＲ， ＨＩＧＨ ＲＥＰ ＲＡＴＥ ＧＡＳ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ ＬＡＳＥＲ ＳＹＳＴＥＭ（超狭帯域２チャンバ高繰り返し率ガス放電レーザーシステム）」米国特許第６，６２５，１９１号、米国出願第１０／０１２，００２号、代理人整理番号２００１−００９０−０１、２００３年４月１５日にＮｅｓｓ他に特許付与された「ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ ＳＥＥＤＥＤ ＬＡＳＥＲ ＷＩＴＨ ＰＲＥＣＩＳＥ ＴＩＭＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬ（正確なタイミング制御を用いる注入シードレーザー）」米国特許第６，５４９，５５１号、米国出願第０９／８４８，０４３号、代理人整理番号２００１−００２０−０１、２００３年５月２０日にＭｙｅｒｓ他に特許付与された「ＶＥＲＹ ＮＡＲＲＯＷ ＢＡＮＤ， ＴＷＯ ＣＨＡＭＢＥＲ， ＨＩＧＨ ＲＥＰ ＲＡＴＥ ＧＡＳ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ ＬＡＳＥＲ ＳＹＳＴＥＭ（超狭帯域２チャンバ高繰り返し率ガス放電レーザーシステム）」米国特許第６，５６７，４５０号、米国出願第０９／９４３，３４３号、代理人整理番号２００１−００８４−０１、及び２００６年８月２５日出願の「ＳＯＵＲＣＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＣＯＬＬＥＣＴＩＯＮ ＵＮＩＴ ＦＯＲ Ａ ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（レーザー生成プラズマＥＵＶ光源のためのプラズマ源材料収集ユニット）」米国特許出願第１１／５０９，９２５号、代理人整理番号２００５−００８６−０１に関連し、これらの各々の全体の内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
（技術分野）
本出願は、プラズマ源材料から生成され、ＥＵＶ光源チャンバの外部での利用のため、例えば半導体集積回路製造フォトリソグラフィのために、中間的な場所に集光されて導かれる、例えば約１００ｎｍ及びそれ以下の波長のＥＵＶ光を供給する極紫外（「ＥＵＶ」）光源に関する。
フォトリソグラフィプロセスでは、基板、例えばシリコンウェハ内に極めて小さい特徴部を生成するために、極紫外（「ＥＵＶ」）光、例えば、約１３ｎｍの波長の光を含む約５〜１００ｎｍ又はそれ以下の波長を有する電磁放射線（場合によっては軟Ｘ線とも呼ばれる）を用いることができる。
ＥＵＶ光を生成する方法は、材料を、ＥＵＶ範囲内に輝線を有する元素、例えば、キセノン、リチウム、又は錫を有するプラズマ状態へと変換する段階を含むが、必ずしもそれに限定されない。多くの場合レーザー生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれる１つのかかる方法では、例えば、材料の小滴、流れ、又は集塊の形態にあるターゲット材料をレーザービームで照射することによって所要のプラズマを生成することができる。
これまで、小滴流内の小滴が、別個のレーザーパルスによって照射されて各小滴からプラズマが形成されるＬＰＰシステムが開示されてきた。また、各小滴が、１つよりも多くの光パルスによって順次照明されるシステムが開示されてきた。幾つかの事例では、各小滴を、加熱する、膨張させる、気化させる、蒸発させる、電離させる、及び／又は弱いプラズマを発生させるために、いわゆる「予備パルス」に露光し、予備パルスによって影響を受けた材料のうちの大部分又は全てをプラズマへと変換し、それによってＥＵＶ光放出を生じさせるために、いわゆる「主パルス」に露光する場合がある。
上記に示したように、ＥＵＶ光を生成する１つの技法は、ターゲット材料を照射する段階を含む。この点に関して、例えば、赤外線波長、例えば約９．２μｍから１０．６μｍの範囲内の波長の光を出力するＣＯ2レーザーは、ＬＰＰプロセスにおいてターゲット材料を照射する駆動レーザーとしてある特定の利点を与えることができる。このことは、ある特定のターゲット材料、例えば錫を含む材料に特に当てはまる。例えば、１つの利点は、駆動レーザー入力パワーと出力ＥＵＶパワーとの間に比較的高い変換効率を生じる能力を含むことができる。
幾つかの事例では、ＬＰＰプロセスにおいて用いられる比較的高いパワーの主パルスを生成するために、発振器−増幅器構成を用いることが望ましい場合がある。一般的に、ＬＰＰ光源では、ＥＵＶ出力パワーは駆動レーザーパワーと共に増減し、その結果、比較的大きい増幅器が用いられる場合がある。例えば幾つかの構成では、１×１０5程度又はそれ以上のワンパスの小さい信号利得の多チャンバ増幅器に、１つ又はそれ以上の比較的高感度の光学体を含む場合がある幾分脆弱な発振器の出力によってシードされる場合がある。実際に幾つかの構成では、増幅器利得が非常に高いことから、例えば、逆伝播光の約９３〜９９パーセントを阻止することができる偏光識別光学アイソレーターでも、発振器を損傷から保護するには不十分である場合がある。
上記のことを念頭に置き、本出願人は、ＥＵＶ光源のためのシード保護を備えた発振器−増幅器駆動レーザーを開示する。
米国出願第１３／０７７，７５７号公報 米国仮出願第６１／４５５，２８９号公報 米国特許出願第６１／３９８，４５２号公報 米国特許出願第１２／００４，９０５号公報 米国特許出願第１１／７８６，１４５号公報 米国特許出願第１１／８２７，８０３号公報 米国特許出願第１１／３５８，９８８号公報 米国特許第７，４０５，４１６号公報 米国特許出願第１１／０６７，１２４号公報 米国特許第７，３７２，０５６号公報 米国特許出願第１１／１７４，４４３号公報 米国特許出願第１１／３５８，９８３号公報 米国特許出願第１１／３５８，９９２号公報 米国特許出願第１１／１７４，２９９号公報 米国特許出願第１１／４０６，２１６号公報 米国特許出願第１１／５８０，４１４号公報 米国特許出願第１１／６４４，１５３号公報 米国特許出願第１１／５０５，１７７号公報 米国特許出願第１１／４５２，５５８号公報 米国特許第６，９２８，０９３号公報 米国出願第１１／３９４，５１２号公報 米国出願第１１／１３８，００１号公報 米国出願第１０／１４１，２１６号公報 米国特許第６，６２５，１９１号公報 米国出願第１０／０１２，００２号公報 米国特許第６，５４９，５５１号公報 米国出願第０９／８４８，０４３号公報 米国特許第６，５６７，４５０号公報 米国出願第０９／９４３，３４３号公報 米国特許出願第１１／５０９，９２５号公報 米国特許出願第１２／７２１，３１７号公報 米国出願第１２／２１４，７３６号公報 米国特許出願ＵＳ２００６／０２５５２９８Ａ−１公報 米国特許第７，４６５，９４６号公報 米国特許第７，０８７，９１４号公報 米国特許出願第１０／８０３，５２６号公報 米国特許第７，１６４，１４４号公報 米国出願第１０／９００，８３９号公報 米国特許出願第１２／６３８，０９２号公報 米国特許出願第１２／９８０，９３９号公報
本明細書に開示する第１の態様では、デバイスは、ビーム経路上に光出力を生成する発振器と、照射箇所におけるビーム経路上の光と相互作用するターゲット材料と、ビーム折り返し光学構成を有する、ビーム経路上のビーム遅延器と、ビーム経路に沿って位置決めされ、発振器とビーム遅延器との間に挿入され、ビーム経路上の光のうちの少なくとも一部分をビーム経路から経路変更するように閉じることが可能なスイッチとを備え、発振器を保護するために、スイッチは閉鎖時間ｔ1を有し、ビーム経路はスイッチから照射箇所までの経路に沿って長さＬ1を有し、ｔ1＜ｃＬ1ｃである（ｃは経路上の光の速度）。
本態様の１つの実施形態では、スイッチは、音響−光学変調（ＡＯＭ）スイッチとすることができる。
本態様の特定の実施形態では、デバイスは、ビーム経路上に位置決めされた増幅器を更に備えることができる。
本態様の１つの実例では、デバイスは、ビーム経路上に位置決めされた光学アイソレーターを更に備えることができる。
本態様の特定の実例では、光学アイソレーターは、偏光識別光学体及び位相遅延光学体を備える。
本態様の１つの構成では、スイッチは、３００〜５００ｎｓの範囲内の閉鎖時間ｔ1を有することができる。
本態様の特定の構成では、発振器は、主パルスシード出力を発生させる第１の発振器であり、デバイスは、予備パルスシード出力を発生させる第２の発振器を更に備える。
本態様の１つの実施形態では、ビーム遅延器は、８０メートルから１２０メートルの範囲内の長さを有することができる。
本明細書で更に開示する別の態様では、デバイスは、ビーム経路上に光出力を生成し、出力カプラを有する発振器と、ビーム経路上に位置決めされた増幅器と、ビーム経路上の照射箇所においてビームくびれ部直径Ｄを有する集束光と相互作用し、くびれ部においてＴ＝Ｄ／２ｖである予備シード相互作用時間Ｔを有する、速度ｖで移動するターゲット材料小滴と、ビーム折り返し光学構成を有するビーム経路上のビーム遅延器とを備え、ビーム遅延器は、ｃが経路上の光の速度である場合に、出力カプラと小滴との間の振動を低減するために、ビーム経路が、出力カプラから照射箇所までの経路に沿って２ｃｌ＞Ｔである長さｌを有する（ｃは経路上の光の速度）。
本態様の１つの実施形態では、小滴速度ｖは、毎秒５０メートルから１００メートルの範囲内にあり、ビームくびれ部直径は、８０μｍから１２０μｍの範囲内にある。
本態様の特定の実施形態では、ビーム経路上に光学アイソレーターを位置決めすることができる。
本態様の特定の実例では、発振器は、予備パルスシード出力を発生させる第１の発振器であり、デバイスは、主パルスシード出力を発生させる第２の発振器を更に備える。
本態様の１つの実例では、増幅器は、１×１０5から１×１０7の範囲内にワンパス主パルス利得を有する。
この態様の特定の実装では、ビーム遅延器は、６０メートルから１４０メートルの範囲内の長さを有する。
本態様の１つの実例では、デバイスは、ビーム経路上の光を、ビームくびれ部直径Ｄを有するくびれ部に集束させるレンズを更に備えることができる。
本明細書に更に開示する別の態様では、デバイスは、光学増幅器と、予備パルスシードレーザーと、主パルスシードレーザーと、予備パルス出力と主パルス出力とを光学増幅器を通る共通のビーム経路上に導くためのビーム合成器と、予備パルスシードレーザーとビーム合成器との間に挿入される第１のスイッチと、主パルスシードレーザーとビーム合成器との間に挿入される第２のスイッチとを備えることができる。
本態様の特定の実例では、第１及び第２のスイッチの各々は、音響−光学変調（ＡＯＭ）スイッチを備えることができる。
本態様の特定の実施形態では、光学増幅器とビーム合成器との間のビーム経路上に光学アイソレーターを位置決めすることができる。
本態様の特定の実施形態では、ビーム合成器は、部分反射光学体である。
本態様の特定の実例では、ダイクロイックビーム合成器を備える。
本開示の態様によるレーザー生成プラズマＥＵＶ光源の簡略化した概略図である。 シードレーザー、シード保護ユニット、及び共通の増幅器を有するレーザー源の実施形態の簡略化した概略図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、シード保護ユニット、及び共通の増幅器を有するレーザー源の別の実施形態の簡略化した概略図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、シード保護ユニット、及び共通の増幅器を有するレーザー源の別の実施形態の簡略化した概略図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、シード保護ユニット、共通の増幅器、及び予備パルスシードレーザー出力と主パルスシードレーザー出力とを組み合わせるための回折格子を有するレーザー源の別の実施形態の簡略化した概略図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、シード保護ユニット、及び共通の増幅器を有するレーザー源の別の実施形態の簡略化した概略図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、シード保護ユニット、及び共通の増幅器を有するレーザー源の別の実施形態の簡略化した概略図である。 波長可変予備パルスシードレーザーの実施形態の簡略化した概略図である。 パルス整形ユニットを有する波長可変予備パルスシードレーザーの実施形態の簡略化した概略図である。 パルス整形ユニットに入射するパルスの強度−時間グラフである。 図８に示すパルス整形の後のパルスの強度−時間グラフである。 別のパルス整形ユニットに入射するパルスの強度−時間グラフである。 図９Ｂに示すパルス整形の後のパルスの強度−時間グラフである。 約１５０ｎｓの持続時間を有する主パルスでシードされた増幅済みレーザビームで錫小滴を照射することによって形成されるＥＵＶ出力パルスについてのＥＵＶ変換効率パーセント対時間の測定曲線を示す図である。 主パルスシードレーザーの実施形態の簡略化した概略図である。 シード保護ユニットを有するデバイスの例を示す図である。 シード保護ユニット及び光学アイソレーターを有するデバイスの別の例を示す図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、及びシード保護ユニットを有するデバイスの例を示す図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、及びシード保護ユニットを有するデバイスの別の例を示す図である。 予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、及びシード保護ユニットを有するデバイスの別の例を示す図である。 ビームくびれ部内への中途に位置決めされたターゲット材料を示す図である。 異なる波長を有する予備パルス光と主パルス光とが、集束レンズの色収差に起因して異なるスポットに集束することになることを例示するＥＵＶ光源のうちの一部分の簡略化した断面図である。 予備パルスビームくびれ部内への中途に位置決めされたターゲット材料小滴を示す図である。
最初に図１を参照すると、ＥＵＶ光源の実施形態、例えばレーザー生成プラズマＥＵＶ光源２０の簡略化した概略図が示されている。図１に示すように、ＬＰＰ光源２０は、光を発生させ、この光をチャンバ２６に送達するためのシステム２２を含むことができる。光源２０では、光は、システム２２からチャンバ２６内へ１つ又はそれ以上のビーム経路に沿って進むことができ、照射領域２８においてそれぞれのターゲット小滴を照らす。図１に示すシステム２２での使用に適するものとすることができるレーザー構成の例を以下に詳細に説明する。
図１に更に示すように、ＥＵＶ光源２０は、例えば、ターゲット材料の小滴をチャンバ２６の内部の照射領域２８へと送達するターゲット材料送達システム２４を含むこともでき、この照射領域２８において、小滴は、１つ又はそれ以上の光パルス、例えば、ゼロ、１つ、又はそれ以上の予備パルス、及びその後の１つ又はそれ以上の主パルスと相互作用して、最終的にプラズマを生成してＥＵＶ放出を発生させることになる。様々な小滴滴出器構成及び関連する利点に関する更なる詳細は、２０１０年３月１０日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（レーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１２／７２１，３１７号、代理人整理番号２００８−００５５−０１、２００８年６月１９日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＴＡＲＧＥＴ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＩＮ Ａ ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（レーザー生成プラズマＥＵＶ光源におけるターゲット材料送達のためのシステム及び方法）」米国出願第１２／２１４，７３６号、代理人整理番号２００６−００６７−０２、２００７年７月１３日出願の「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＤＲＯＰＬＥＴ ＳＴＲＥＡＭ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＤＵＬＡＴＥＤ ＤＩＳＴＵＲＢＡＮＣＥ ＷＡＶＥ（変調擾乱波を用いて生成された小滴流を有するレーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／８２７，８０３号、代理人整理番号２００７−００３０−０１、２００６年２月２１日に出願され、２００６年１１月１６日にＵＳ２００６／０２５５２９８Ａ−１として公開された「ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＥ−ＰＵＬＳＥ（予備パルスを用いたレーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１１／３５８，９８８号、２００５年２月２５日に出願され、現在では２００８年７月２９日に特許付与された米国特許第７，４０５，４１６号である「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＵＶ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣＥ ＴＡＲＧＥＴ ＤＥＬＩＶＥＲＹ（ＥＵＶプラズマ源ターゲット送達のための方法及び装置）」米国特許出願第１１／０６７，１２４号、及び２００５年６月２９日に出願され、現在では２００８年５月１３日に特許付与された米国特許第７，３７２，０５６号である「ＬＰＰ ＥＵＶ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＴＡＲＧＥＴ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭ（ＬＰＰ ＥＵＶプラズマ源材料ターゲット送達システム）」米国特許出願第１１／１７４，４４３号、代理人整理番号２００５−０００３−０１に見出すことができ、これらの各々の開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
ターゲット材料は、錫、リチウム、キセノン、又はこれらの組み合わせを含むことができるが、必ずしもこれらに限定されない。ＥＵＶ放出元素、例えば、錫、リチウム、キセノン等は、液体小滴及び／又は液体小滴内に含まれる固体粒子の形態にあるものとすることができる。例えば、錫元素は、純錫として、錫化合物、例えば、ＳｎＢｒ4、ＳｎＢｒ2、ＳｎＨ4として、錫合金、例えば、錫−ガリウム合金、錫−インジウム合金、錫−インジウム−ガリウム合金として、又はこれらの組み合わせとして用いることができる。用いられる材料に依存して、ターゲット材料は、照射領域２８に室温又はほぼ室温（例えば、錫合金、ＳｎＢｒ4）、高温（例えば純錫）、又は室温よりも低い温度（例えばＳｎＨ4）を含む様々な温度で与えることができ、幾つかの場合には、比較的高い揮発性のもの、例えばＳｎＢｒ4とすることができる。ＬＰＰ ＥＵＶ光源におけるこれらの材料の使用に関する更なる詳細は、２００６年４月１７日に出願され、現在では２００８年１２月１６日に特許付与された米国特許第７，４６５，９４６号である「ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＶＥ ＦＵＥＬＳ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための代替燃料）」米国特許出願第１１／４０６，２１６号、代理人整理番号２００６−０００３−０１に提示されており、この開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
引き続き図１を参照すると、ＥＵＶ光源２０は、例えば、モリブデンとシリコンとの交番層を有し、幾つかの場合には１つ又はそれ以上の高温度拡散バリア層、平滑化層、キャッピング層、及び／又はエッチング停止層を有する傾斜多層被覆を有する長球面（すなわち、楕円がその主軸の回りに回転されたもの）の形態にある反射面を有する近法線入射コレクターミラー等の光学体３０を含むこともできる。図１は、光学体３０に、システム２２によって発生する光パルスが通過して照射領域２８に達することを可能にする開口部を形成できることを示す。図示のように、光学体３０は、例えば、照射領域２８内又はその近くに第１の焦点を有し、ＥＵＶ光を、ＥＵＶ光源２０から出力して、ＥＵＶ光を利用するデバイス、例えば集積回路リソグラフィツール（図示せず）に入力することができる、いわゆる中間領域４０に第２の焦点を有する長球面ミラーとすることができる。ＥＵＶ光を利用するデバイスへの後続の送達のために光を中間の場所へと集光して導くために、長球面ミラーの代わりにその他の光学体を用いることができることは明らかであり、例えば、光学体は、放物線がその主軸の回りに回転されたものとすることができ、又は円環形断面を有するビームを中間の場所に送達するように構成することができ、例えば、引用によって本明細書に組み込まれている、２００６年８月１６日出願の「ＥＵＶ ＯＰＴＩＣＳ（ＥＵＶ光学系）」米国特許出願第１１／５０５，１７７号、代理人整理番号２００６−００２７−０１を参照されたい。
また、図１は、光源２０が、システム２２と集束ユニット４６との間でビームを拡大、操向、パルス整形、及び／又は整形するための１つ又はそれ以上の光学体を有するビーム調節ユニット４２を含むことができることを示す。ビーム調節に関する更なる詳細は、２００４年３月１７日に出願され、現在では２００６年８月８日に特許付与された米国特許第７，０８７，９１４号である「ＨＩＧＨ ＲＥＰＥＴＩＴＩＯＮ ＲＡＴＥ ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（高繰り返し率レーザー生成プラズマＥＵＶ光源）」米国特許出願第１０／８０３，５２６号、２００４年７月２７日に出願され、現在では２００７年１月１６日に特許付与された米国特許第７，１６４，１４４号である「ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源）」米国出願第１０／９００，８３９号、代理人整理番号２００４−００４４−０１、及び２００９年１２月１５日出願の「ＢＥＡＭ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＥＸＴＲＥＭＥ ＵＬＴＲＡＶＩＯＬＥＴ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（極紫外光源のためのビーム転送システム）」米国特許出願第１２／６３８，０９２号、代理人整理番号２００９−００２９−０１に提示されており、これらの開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
光源２２では、集束ユニット４６は、照射箇所にある集束スポットにビームを集束させるための１つ又はそれ以上の光学体を含むことができる。例えば、集束ユニットは、１つ又はそれ以上のミラー、レンズ、色収差補正ダブレット等の色収差補正レンズ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
本明細書で用いる「光学体」という用語及びその派生語は、入射光を反射及び／又は透過する、及び／又はそれに対して動作する１つ又はそれ以上の構成要素を含むが、必ずしもこれらに限定されず、１つ又はそれ以上のレンズ、窓、フィルタ、楔、プリズム、グリズム、グレーディング、透過ファイバ、エタロン、拡散器、ホモジナイザ、検出器及びその他の機器構成要素、開口部、アキシコン、及び多層ミラー、近法線入射ミラー、かすめ入射ミラー、鏡面反射体、拡散反射体を含むミラー、並びにこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。更に、別途明示しない限り、本明細書で用いる「光学体」という用語又はその派生語のどちらも、単独で動作する構成要素、又はＥＵＶ出力光波長、照射レーザー波長、計測に適する波長、又は何らかの他の波長等の１つ又はそれ以上の特定の波長範囲内の利点に限定されることを意味しない。
図２Ａは、図１に示す光源２０で使用するためのレーザー源２２ａの実施例を示す。図２２ａに示すように、レーザー源２２ａは、シード保護ユニット５９及び増幅器５４を通るビーム経路５２上に導かれる出力を生成するシードレーザー５６を含むことができる。
図２Ｂは、図１に示す光源２０で使用するためのレーザー源２２の実施例を示す。図２Ｂに示すように、レーザー源２２は、共通の増幅器５４を通るビーム経路５２上に導かれる出力を生成する予備パルスシードレーザー５０と、シード保護ユニット５９及び共通の増幅器５４を通るビーム経路５８上に導かれる出力を生成する主パルスシードレーザー５６とを含むことができる。予備パルスシードレーザー５０を保護するために、シード保護ユニットをビーム経路５２上に配置できることを理解されたい。
図３は、図１に示す光源２０で使用するためのレーザー源の別の例２２’を示す。図３に示すように、レーザー源２２’は、光学体６０からの反射の後に共通のビーム経路５２’上に導かれ、共通の増幅器５４を通る出力を生成する予備パルスシードレーザー５０と、光学体６０を通過して共通のビーム経路５２’上に導かれ、共通の増幅器５４を通る出力を生成する主パルスシードレーザー５６とを含むことができる。図３に示す構成では、光学体６０は、ダイクロイックビーム合成器、偏光識別ビーム合成器プリズム、体積ブラッグ格子、又は部分反射ビーム合成器とすることができる。予備パルスシードレーザー出力が光学体６０を透過し、主パルスシードレーザー出力が光学体６０によって反射されるように構成を修正することができることを理解されたい。図３からは、シード保護ユニット５９を、主パルスシードレーザー５６と光学体６０との間のビーム経路５２’上に位置決めできることも分かる。図示のシード保護ユニット５９の代わりに、又はそれに加えて、シード保護ユニットを、予備パルスシードレーザー５０と光学体６０との間に位置決めすることもできる。シード保護ユニットのうちの幾つか又は全ては、光学体６０と増幅器５４との間に位置決めすることができ、複数のシード保護ユニットが、１つ、幾つか、又は全てのシード保護ユニット構成要素を共有することができることを更に理解されたい。
図３Ａは、図１に示す光源２０で使用するためのレーザー源２２ａ’の別の実施例を示す。図３Ａに示すように、レーザー源２２ａ’は、光学体６０ａからの回折の後に共通のビーム経路５２’上に導かれ、共通の増幅器５４を通る出力を生成する予備パルスシードレーザー５０と、光学体６０ａから共通のビーム経路５２’上に回折され、共通の増幅器５４を通る出力を生成する主パルスシードレーザー５６とを含むことができる。図３に示す構成では、光学体６０ａは、回折格子とすることができる。図３Ａからは、シード保護ユニット５９を、光学的に主パルスシードレーザー５６と光学体６０ａとの間に位置決めできることも分かる。図示のシード保護ユニット５９の代わりに、又はそれに加えて、予備パルスシードレーザー５０と光学体６０ａとの間にシード保護ユニットを位置決めすることができる。シード保護ユニットのうちの幾つか又は全ては、光学体６０と増幅器５４との間に位置決めすることができ、複数のシード保護ユニットが、１つ、幾つか、又は全てのシード保護ユニット構成要素を共有することができることを更に理解されたい。
図４は、図１に示す光源２０で使用するためのレーザー源２２’’の別の実施例を示す。図４に示すように、レーザー源２２’’は、光学体６０からの反射の後に共通の経路５２’上に導かれ、共通の増幅器５４’を通る出力を生成する予備パルスシードレーザー５０と、光学体６０を通過して共通のビーム経路５２’上に導かれ、増幅器５４’を通る出力を生成する主パルスシードレーザー５６とを含むことができる。更に図示するように、増幅器５４’は、各々が、独自の活性媒質及び励起源、例えばポンピング電極を有するチャンバを有する２つ（又はそれ以上）の増幅ユニット６２、６４を有することができる。図４に示す構成では、光学体６０は、ダイクロイックビーム合成器、偏光識別ビーム合成器、部分反射ビーム合成器プリズム、体積ブラッグ格子、又は回折格子とすることができる（図３Ａを参照されたい）。予備パルスシードレーザー出力が光学体６０を透過し、主パルスシードレーザー出力が光学体６０によって反射されるように構成を修正できることを理解されたい。図４では、シード保護ユニット５９を、主パルスシードレーザー５６と光学体６０との間のビーム経路５２’上に位置決めできることも分かる。図示するシード保護ユニット５９の代わりに、又はそれに加えて、予備パルスシードレーザー５０と光学体６０との間にシード保護ユニットを位置決めすることができる。シード保護ユニットのうちの幾つか又は全てを光学体６０と増幅器５４’との間に位置決めすることができ、複数のシード保護ユニットが、１つ、幾つか、又は全てのシード保護ユニット構成要素を共有することができることを更に理解されたい。
図５は、図１に示す光源２０で使用するためのレーザー源２２’’’の別の実施例を示す。図５に示すように、レーザー源２２’’’は、各々が独自の活性媒質及び励起源、例えばポンピング電極を有する２つ（又はそれ以上）の増幅ユニット６２’、６４’を有する増幅器５４’’を含むことができる。更に図示するように、光学体６０’からの反射の後に共通のビーム経路５８’上に導かれ、共通の増幅ユニット６４’を通る出力を生成する予備パルスシードレーザー５０を設けることができる。図５は、増幅ユニット６４’を通り、続いて光学体６０’を通って共通のビーム経路５８’上に導かれ、共通の増幅器５４’’を通る出力を生成する主パルスシードレーザー５６を設けることができることも示す。図３に示す構成では、光学体６０’は、ダイクロイックビーム合成器、偏光識別ビーム合成器プリズム、体積ブラッグ格子、又は部分反射ビーム合成器とすることができる。予備パルスシードレーザー出力が光学体６０’を透過し、主パルスシードレーザー出力が光学体６０’によって反射されるように構成を修正できることを理解されたい。光学体６０’と主パルスシードレーザー５６との間に１つよりも多くの増幅ユニットを位置決めすることができる、及び／又は予備パルスシードレーザー出力と増幅ユニット６２’の出力との両方を増幅するために、共通のビーム経路５８’上に１つよりも多くの共有増幅ユニットを位置決めすることができることを更に理解されたい。図５からは、シード保護ユニット５９を、主パルスシードレーザー５６と増幅器６２’との間に位置決めできることも分かる。図示するシード保護ユニット５９の代わりに、又はそれに加えて、予備パルスシードレーザー５０と光学体６０’との間にシード保護ユニットを位置決めすることができる。
図６は、図２〜図５及び図１３〜図１５に示すレーザー源のうちのいずれかで使用するための波長可変予備パルスシードレーザーの実施形態５０の簡略化した概略図を示す。図示するように、予備パルスシードレーザー５０は、格子７０、出力カプラ７２、ミラー７４ａ、７４ｂ、及びビーム経路７６によって定義される光学空洞を含むことができる。更に図示するように、ビーム経路７６は、活性媒質７８を通過することができる。この構成では、出力カプラは、部分反射光学体とすることができ、格子７０は、入射ビームに対してリトロー構成で配置されたブレーズ回折のエシェル型格子とすることができる。予備パルスシードレーザー５０では、格子７０を回転させ、予備パルスシードレーザー出力の中心波長を変更するために、アクチュエータ８０を設けることができる。例えば、アクチュエータは、ステッパモータ、圧電体要素／積層体、又はステッパモータ／圧電体の組み合わせを含むことができる。他のアクチュエータ設計が可能である。リトロー構成にある格子を、プリズムミラー構成、空洞内エタロン、又は格子／ミラーの組み合わせ等の他の構成に置き換えできることを理解されたい。
図６は、予備パルスシードレーザー出力ビームの診断部分を検出器８２に導くために、部分反射ビームスプリッタ又はピックオフミラー等の光学体８１を設けることができることを更に示す。検出器８２は、中心波長を示す信号を制御回路８４に出力することができ、続いて制御回路８４は、アクチュエータ８０を駆動する制御信号を発生させることができる。図６は、光学空洞の品質Ｑを制御して、２０〜１５０ｋｈｚの範囲内のパルス繰り返し率でパルスレーザー出力を供給するために、音響−光学変調（ＡＯＭ）スイッチ等のスイッチ８６を設けることができることを更に示す。
１つの構成では、予備パルスシードレーザー５０は、無線周波数放電によってポンピングされる準大気圧、例えば０．０５〜０．２ａｔｍのＣＯ2を含む気密充填ガスを有するＣＯ2レーザーとすることができる。この構成を用いると、予備パルスシードレーザー５０を選択された回転線へ同調させるために、格子を回転させることができる。
図７は、図２〜図５及び図１３〜図１５に示すレーザー源のうちのいずれかで使用するための、パルス整形ユニットを有する波長可変予備パルスシードレーザーの実施形態５０’の簡略化した概略図を示す。図示するように、予備パルスシードレーザー５０’は、格子７０、出力カプラ７２、ミラー７４ａ、７４ｂ、及びビーム経路７６によって定義される光学空洞を含むことができる（全ては、図６を参照しながら上記に説明したように）。更に図示するように、ビーム経路７６は活性媒質７８を通過することができ、図６を参照して説明したように、格子７０を回転させるために、アクチュエータ８０を設けることができる。
図７は、予備パルスシードレーザー出力ビームの診断部分を検出器８２に導くために、部分反射ビームスプリッタ又はピックオフミラー等の光学体８１を設けることができることを更に示す。検出器８２は、中心波長を示す信号を制御回路８４に出力することができ、続いて制御回路８４は、アクチュエータ８０を駆動する制御信号を発生させることができる。図７は、光学空洞の品質Ｑを制御して、２０〜１５０ｋｈｚの範囲内のパルス繰り返し率でパルスレーザー出力を供給するために、音響−光学変調（ＡＯＭ）スイッチ等のスイッチ８６を設けることができることを更に示す。
図７に示す予備パルスシードレーザー５０’は、光学空洞の出力に対して動作可能なパルス整形ユニットを含むこともできる。図７、図８、及び図９Ａを相互参照することによって良く分かるように、パルス整形ユニットは、予備パルスシード光学空洞によって出力されるパルス８１の一部分をトリミングするためのシャッターを含むことができる。図８は、シャッターの開放（破線８３）及び閉鎖（破線８５）を示す破線によって示すように、シャッターを、時間ｔ＝ｔ0において開放状態から閉鎖状態へと切り替えることができることを示す。図示するように、シャッターは、パルス８１の後方部分８７をトリミングして、より短いパルス持続時間及び比較的速い立ち下がり時間を有するトリミング済みパルス８９（図９Ａ）を生成するように閉鎖することができる。この短いパルス持続時間及び比較的速い立ち下がり時間は、パルスとターゲットとの間の短い相互作用時間、及びパルスの不必要な部分が増幅器利得を減少させないことから、ＥＵＶ出力及び光源効率を高めることができる。
予備パルスの一部分をトリミングする代わりに、又はそれに加えて、パルス整形ユニットは、以下に詳細に説明するように、主パルスの一部分をトリミングするために用いることができる。予備パルスシードと主パルスシードとをトリミングするために、共通のパルス整形ユニット又は２つの異なるパルス整形ユニットを用いることができる。
図９Ｂは、シャッターの閉鎖（破線８３ａ）、開放（破線８３ｂ）、及び閉鎖（破線８３ｃ）を示す破線によって示すように、シャッターを、ｔ＝ｔ1において閉鎖状態から開放状態へと切り替え、その後ｔ＝ｔ2において閉鎖状態へと切り替えることができることを示す。図示するように、シャッターは、パルス８１’の前方部分８７ａ及び後方部分８７ｂをトリミングして、より短いパルス持続時間及び比較的速い立ち上がり時間及び立ち下がり時間を有するトリミング済みパルス８９’（図９Ｃ）を生成するように閉鎖することができる。この短いパルス持続時間及び比較的速い立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、パルスとターゲットとの間の短い相互作用時間、及びパルスの不必要な部分が増幅器利得を減少させないことから、ＥＵＶ出力及び光源効率を高めることができる。
要約すると、図７、図８、図９Ａ〜図９Ｄは、前方部分、後方部分、又はこれらの両方を、予備パルスシード、主パルスシード、又はこれらの両方からトリミングすることができることを例示す。
予備パルスシードレーザー５０’では、光学空洞を出射する光が主偏光方向を有するように、１つ又はそれ以上の偏光子及び／又はブルースター窓を用いることができる。この構成では、シャッターは、電気−光学スイッチ９１、例えばポッケルスセル又はカーセル、並びに主偏光方向に対して平行に整列された透過軸を有する薄膜偏光子等の偏光子９３を含むことができる。従って、合スイッチが消勢されると、光は出力カプラ７２から光学体８１へ進むことができ、スイッチが付勢されると、光は出力カプラ７２から光学体８１へ進むことができない。シャッターの構成要素のうちの幾つか又は全てを光学体８１の下流に配置できることを理解されたい。
前述の構成の１つの用途において、予備パルスシード光学空洞から出力される約２００ｎｓよりも長い半値全幅（ＦＷＨＭ）パルス持続時間を有するパルスは、約２００ｎｍよりも短い（ＦＷＨＭ）パルス持続時間を有するパルスを生成するようにトリミングすることができる。１つの特定の用途では、予備パルスシード光学空洞から出力される約５００ｎｍ（ＦＷＨＭ）のパルス持続時間を有するパルスを、約８ｎｓの立ち上がり時間及び３０ｎｍ（ＦＷＨＭ）のパルス持続時間を有するパルスを生成するようにトリミングすることができる。
図６又は図７に示す波長可変シードレーザーの実施形態は、図２〜図５及び図１１〜図１５に示す構成のうちのいずれかにおいて主パルスシードレーザー５６として用いることもできる、又は図１０に示すレーザー５６等のより単純化されたレーザーの実施形態を用いることができる。図１０に示すように、主パルスシードレーザー５６は、完全反射後部ミラー９０、出力カプラ９２、ミラー９４ａ、９４ｂ、及びビーム経路９６によって定義される光学空洞を含むことができる。更に図示するように、ビーム経路９６は、活性媒質９８を通過することができる。この構成では、出力カプラ９２は、部分反射光学体とすることができる。
図７に示す予備パルスシードレーザー５０’に対してパルス整形ユニットを用いる代わりに、又はそれに加えて、主パルス出力をトリミングして比較的速い立ち上がり時間を有する主パルスを生成するために、図１０に示す主パルスシードレーザー５６等の主パルスシードレーザーに対してパルス整形ユニットを用いることができる。１つの構成では、主パルスシードレーザー５６は、無線周波数放電によってポンピングされる、準大気圧、例えば０．０５〜０．２ａｔｍのＣＯ2を含む気密ガスを有するＣＯ2レーザーとすることができる。この構成を用いると、主パルスシードレーザーは、波長１０．５９１０３５２μｍを有する１０Ｐ（２０）線等の主線のうちの１つに自己同調することができる。場合によっては、後部ミラー９０を移動させてモードホッピングを防止するために、アクチュエータ（図示していない）を設けることができる。
前述の構成の１つの用途において、主パルスシード光学空洞から出力される約２００ｎｓよりも長い（ＦＷＨＭ）パルス持続時間を有するパルスは、約２００ｎｓよりも短い（ＦＷＨＭ）パルス持続時間を有するパルスを生成するようにトリミングすることができる。１つの特定の用途において、主パルスシード光学空洞から出力される約５００ｎｓ（ＦＷＨＭ）のパルス持続時間を有するパルスは、約１５０ｎｓ（ＦＷＨＭ）のパルス持続時間を有するパルスを生成するようにトリミングすることができる。
図９Ｄは、約１５０ｎｓ（ＦＷＨＭ）の持続時間を有するトリミング済み主パルスでシードされた増幅済みレーザービームで錫小滴を照射することによって形成されたＥＵＶ出力パルスに関して、ＥＵＶ変換効率パーセント（すなわち、レーザー出力パワーに対するＥＵＶ出力パワーのパーセント）対時間の測定曲線９１を示す。
図２から図５を再び参照すると、各構成は、１つ又はそれ以上の増幅ユニット５４、６２、６４、６２’、６４’を有する増幅器５４、５４’、５４’’を含むことが分かる。予備パルスシードレーザー５０、５０’及び主パルスシードレーザー５６が前述のＣＯ2を含む活性媒質を含む場合、増幅ユニット５４、６２、６４、６２’、６４’での使用に適するレーザーは、ＤＣ励起又はＲＦ励起によってポンピングされるＣＯ2ガスを含む活性媒質を含むことができる。１つの特定の実施例では、増幅器は、約１６〜２０メートルの総利得長を有し、比較的高いパワー、例えば２０ｋＷ又はそれ以上で協働して作動する３つ又は４つ等の複数の軸流ＲＦポンピング（連続した又はパルス変調を含む）ＣＯ2増幅ユニットを含むことができる。ファイバ形態、ロッド形態、平板形態、又は円盤形態の活性媒質を有する他の種類の増幅ユニットを用いることができる。幾つかの場合には、固体活性媒質を用いることができる。
図２Ｂ、図３、図３Ａ、図４、及び図５に示すレーザー源２２、２２’、２２ａ’、２２’’、及び２２’’’では、予備パルスシード出力と主パルスシード出力とは同じ中心波長を有すること、又は異なる波長とすることができる。これらの波長は、予備パルス対主パルスのシード出力コントラスト比を改善する、予備パルス利得減損を低減する、及び／又は集束レンズの色収差を低減するように選択することができる。予備パルス及び主パルスの波長選択に関する更なる詳細は、２０１０年６月２４日出願の「ＭＡＳＴＥＲ ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ − ＰＯＷＥＲ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＲＩＶＥ ＬＡＳＥＲ ＷＩＴＨ ＰＲＥ−ＰＵＬＳＥ ＦＯＲ ＥＵＶ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（ＥＵＶ光源のための予備パルスを用いる主発振器−パワー増幅器駆動レーザー）」米国特許出願第６１／３９８，４５２号、代理人整理番号２００９−００３８−０１に求めることができ、この開示内容は引用によって本明細書に組み込まれている。
図１１は、シード保護ユニット１０２を有するデバイス１００の第１の実施例をより詳細に示す。この図から分かるように、デバイス１００は、スイッチ１０８、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後に、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する光出力をビーム経路１０６上に生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザー、又は任意の他の適切なシードレーザー等の発振器１０４を含むことができる。デバイス１００では、増幅器は、各々が気密ガス及び励起源を有する１つ又はそれ以上の増幅ユニットを有することができ、ビーム調節及び集束ユニット１１４は、ビームを拡大する、操向する、パルス整形する、集束させる、及び／又は整形するための１つ又はそれ以上の光学体を有することができる。
デバイス１００では、スイッチ１００は、光が、スイッチを通ってビーム経路１０６に沿って実質的に妨害されずに流れることを可能にする第１の開放状態と、光のうちの実質的な部分をビーム経路１０６から偏向／拡散させる第２の閉鎖状態との間で再設定可能な、ラマン‐ナス（ＡＯＭ）スイッチとも呼ばれる場合もある音響−光学変調スイッチとすることができる。幾つかの場合には、スイッチが閉鎖されている場合にビーム経路から偏向される光量を増加させるために、２つのスイッチをビーム経路に沿って互いに隣接して直列に配置することができる。ラマン‐ナス（ＡＯＭ）スイッチでは、３ｍｍ径ビームに対して約３００〜５００ｎｓの範囲の完全開放から完全閉鎖への切り替え時間を得ることができ、幾つかの場合には、設計目的で、約４００ｎｓの閉鎖時間を想定することができる。
また、図１１は、デバイス１００が、増幅器１１２とスイッチ１０８との間のビーム経路１０６上にビーム遅延器１１０を含むことができること示す。図示するように、ビーム遅延器は、ミラー、プリズム等の光学体を含み、光学遅延距離ｄdelayを設定する折り返し光学構成をもつことができる。毎秒約３Ｅ０８の推定光速度を用いると、ビーム遅延器の各メートルは、ビーム経路１０６上の光に対して付加的な３．３３ｎｓの伝搬時間を追加することになる。適切な遅延器構成は、２０１０年１２月２９日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＰＡＳＳ ＯＰＴＩＣＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ（多重通過光学装置）」米国特許出願第１２／９８０，９３９号、代理人整理番号２０１０−００１２−０１に求めることができ、この開示内容全体は、引用によって本明細書に組み込まれている。
１つの構成では、ビーム遅延器１１０は、照射箇所においてターゲット材料から反射される光が、出力カプラ、偏光子、後部ミラー、格子、電気−光学変調（ＥＯＭ）スイッチ等の発振器１０４の壊れやすい光学体に到達して損傷するのを防止する長さで形成される。例えば１つの設計では、ビーム遅延器１１０は、スイッチ１０８から照射箇所１１６まで及びとその戻りの往復時間に適切な安全範囲を加えたものが、スイッチ１０８の閉鎖時間を超えるような長さで形成することができる。この往復時間は、スイッチ１０８からビーム遅延器１１０までの伝搬時間の２倍、ビーム遅延器１１０内の片道伝搬時間の２倍、ビーム遅延器１１０から増幅器１１２までの伝搬時間の２倍、増幅器１１２内の片道伝搬時間の２倍、増幅器１１２から調節ユニット１１４までの伝搬時間の２倍、ビーム調節及び集束ユニット１１４内の片道伝搬時間の２倍、及びビーム調節及び集束ユニット１１４から照射箇所１１６までの伝搬時間の２倍を含むことができる。従って、約３００〜５００ｎｓの範囲の閉鎖時間を有するスイッチ１０８では、約８００〜１０００ｎｓの往復時間が適切とすることができる。
図１１に示すデバイス１００の動作では、最初に、例えば約１００ｎｓのパルス持続時間を有する光パルスがｔ＝０において発振器から放出される。パルスの後方エッジは、時間スイッチ１０８が閉鎖するように作動する約ｔ＝１００ｎｓにおいてスイッチを出ていく。１００ｍのパルス遅延（３３３ｎｓ）及びパルス遅延から照射箇所１１６までの約１５０ｎｓの光伝搬時間を想定すると、パルスの前方エッジは照射箇所１１６に約ｔ＝４８３ｎｓで到達し、後方エッジは約５８３ｎｓで到達することになる。ｔ＝５００ｎｓにおいて、約４００ｎｓの閉鎖時間を有するスイッチ１０８は完全に閉鎖されることになる。小滴からの反射は、閉鎖されたスイッチ１０８に到達することになり（前方エッジがｔ＝９６６ｎｓで後方エッジがｔ＝１０６６ｎｓにおいて）、約４６６ｎｓの安全係数が与えられる。
図１２は、シード保護ユニット１０２及び光学アイソレーター２０２を有するデバイス２００の別の実施例を示す。この図で分かるように、デバイス２００は、全てが図１１を参照して説明したとおり、スイッチ１０８、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後に、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する光出力をビーム経路１０６上に生成する発振器１０４を含むことができる。デバイス２００では、発振器１０４は、発振器１０４を出射する光が主偏光方向を有するように、１つ又はそれ以上の偏光子及び／又はブルースター窓を含むことができる。図示するように、光学アイソレーター２０２は、４分の１波長組立体等の位相遅延光学体２０４と、発振器の主偏光方向に対して平行に整列された偏光子２０６とを含むことができる。この構成を用いると、主偏光方向で発振器を出射する光が偏光子２０６を通過し、位相遅延光学体２０４（４分の１波長組立体）によって変更を受けることになり、そこから円偏光で出射する。この光は、増幅器１１２、更にビーム調節器及び集束ユニット１１４へと続き、ターゲット材料から反射し、ここでプラズマ反射に起因して付加的な位相遅延が発生することになり、ビーム調節器及び集束ユニット１１４、更に増幅器１１２を通って戻り、位相遅延光学体２０４（４分の１波長組立体）上に楕円偏光状態で入射することになる。位相遅延光学体２０４（４分の１波長組立体）を通過する時に、光は再度変更を受けることになり、光のうちの約６〜７％が偏光子２０６を通じて漏れる偏光状態で位相遅延光学体２０４（４分の１波長組立体）を出射する。偏光子２０６では、位相遅延光学体２０４（４分の１波長組立体）からの光のうちの実質的な部分、例えば９２〜９３％が吸収／反射されることになる。増幅器１１２の大きい利得、例えば３００〜３５０ワット又はそれ以上に起因して実在する、偏光子２０６を通じて漏れる光は、ビーム遅延器１１０を通過して閉鎖されたスイッチ１０８に到達することになる。
図１３は、予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、及びシード保護ユニットを有するデバイス３００の別の実施例を示す。この図に示すように、デバイス３００は、出力を共通のビーム経路１０６上に導くビーム合成器３０６上に入射する光出力をビーム経路３０４上に生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザー又は何らかの他の適切なシードレーザー等の、予備パルスシードレーザー３０２を含むことができる。例えば、ビーム合成器３０６は、回折格子、ダイクロイックビーム合成器、プリズム、体積ブラッグ格子偏光識別ビーム合成器、又は部分反射ビーム合成器とすることができる。ビーム合成器３０６は、予備パルスシードを反射し、主パルスシードを透過するように示されるが、ビーム合成器３０６は、主パルスシードを反射し、予備パルスシードを透過するように構成できることを理解されたい。
共通のビーム経路１０６に入ると、予備パルスシード出力は、全て図１１を参照して説明したように、スイッチ１０８、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後に、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する。また、デバイスは、共通のビーム経路１０６上に出力を導くビーム合成器３０６上に入射する光出力を生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザーのうちの１つ又は何らかの他の適切なシードレーザー等の主パルスシードレーザー３０８を含む。共通のビーム経路１０６に入ると、主パルスシード出力は、スイッチ１０８、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する。
デバイス３００の１つの用途では、スイッチ１０８は最初に開放されて、予備パルスシードレーザーからのレーザーパルスがスイッチを通過することを可能にし、その後閉鎖されて、小滴からの「予備パルス」反射を遮断する。予備パルス持続時間及びスイッチ１０８から小滴までの経路長に関連する所定の期間の後に、主パルスシードレーザーからのレーザーパルスがスイッチを通過することを可能にするようにスイッチ１０８を開放することができ、その後スイッチ１０８は、小滴からの「主パルス」反射を遮断するように閉鎖される。その後、別のターゲット材料小滴を照射するために、このプロセスを繰り返すことができる。
図１４は、予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、及びシード保護ユニットを有するデバイス４００の別の実施例を示す。この図に示すように、デバイス４００は、出力を共通のビーム経路１０６上に導くビーム合成器３０６上に入射する光出力をビーム経路３０４上に生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザー、又は何らかの他の適切なシードレーザー等の予備パルスシードレーザー３０２を含むことができる。例えば、ビーム合成器３０６は、回折格子、ダイクロイックビーム合成器、プリズム、体積ブラッグ格子偏光識別ビーム合成器、又は部分反射ビーム合成器とすることができる。共通のビーム経路１０６に入ると、予備パルスシード出力は、全て図１１を参照して説明したように、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後に、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する。また、デバイスは、スイッチ１０８を通過した後に、共通のビーム経路１０６上に出力を導くビーム合成器３０６上に入射する光出力を生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザーのうちの１つ、又はいずれかその他の適切なシードレーザー等の主パルスシードレーザー３０８を含む。共通のビーム経路１０６に入ると、主パルスシード出力は、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後に、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する。
デバイス４００の１つの用途では、スイッチ１０８は最初に閉鎖される。予備パルスシードレーザーからのレーザーパルスが発生して小滴へと導かれる。スイッチ１０８は、主パルスシードレーザーを小滴からの「予備パルス」反射から保護するように閉鎖される。予備パルス持続時間及びスイッチ１０８から小滴までの経路長に関連する所定の期間の後に、主パルスシードレーザーからのレーザーパルスがスイッチを通過することを可能にするようにスイッチ１０８を開放することができ、その後スイッチ１０８は、小滴からの「主パルス」反射を遮断するように閉鎖される。その後、別のターゲット材料小滴を照射するために、このプロセスを繰り返すことができる。
図１５は、予備パルスシードレーザー、主パルスシードレーザー、及びシード保護ユニットを有するデバイス５００の別の実施例を示す。この図に示すように、デバイス５００は、スイッチ１０８ｂを通過した後、出力を共通のビーム経路１０６上に導くビーム合成器３０６上に入射する光出力をビーム経路３０４上に生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザー、又は何らかの他の適切なシードレーザー等の予備パルスシードレーザー３０２を含むことができる。例えば、ビーム合成器３０６は、回折格子、ダイクロイックビーム合成器、偏光識別ビーム合成器プリズム、体積ブラッグ格子、又は部分反射ビーム合成器とすることができる。共通のビーム経路１０６に入ると、予備パルスシード出力は、全て図１１を参照して説明したように、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する。デバイスは、スイッチ１０８ａを通過した後、共通のビーム経路１０６上に出力を導くビーム合成器３０６上に入射する光出力を生成する、図６、図７、図１０に示すシードレーザーのうちの１つ、又は何らかの他の適切なシードレーザー等の主パルスシードレーザー３０８も含む。共通のビーム経路１０６に入ると、主パルスシード出力は、ビーム遅延器１１０、増幅器１１２、ビーム調節ユニット１１４を通過した後に、照射箇所１１６においてターゲット材料と相互作用する。
デバイス５００の１つの用途では、スイッチ１０８ａは最初に閉鎖される。予備パルスシードレーザーからのレーザーパルスが発生して、開放されたスイッチ１０８ｂを通過し、小滴へと導かれる。続いて予備パルスシードレーザーを小滴からの「予備パルス」反射と「主パルス」反射との両方から保護するように、スイッチ１０８ｂが閉鎖される。予備パルス持続時間及びスイッチ１０８から小滴までの経路長に関連する所定の期間の後に、主パルスシードレーザーからのレーザーパルスがスイッチを通過することを可能にするようにスイッチ１０８ａを開放することができ、その後、スイッチ１０８ａは、小滴からの「主パルス」反射を遮断するように閉鎖される。その後、別のターゲット材料小滴を照射するために、このプロセスを繰り返すことができる。
幾つかの実施例では、「予備パルス」反射がビーム合成器３０６に到達する間に、主パルスからのレーザーパルスが依然として到達するようにスイッチ１０８ａを開放することができる。例えば、予備パルスと主パルスとの間の望ましい遅延は、予備パルス反射の間にスイッチ１０８ａが開放されるようなものとすることができる。幾つかの場合には、ビーム合成器３０６は、入射光のうちの５０パーセント超を反射し、５０パーセント未満を透過する部分反射体とすることができる。例えば、ビーム合成器３０６が９０パーセント反射体である場合には、光学アイソレーター２０２を通じて漏れる光のうちの９０パーセントが閉鎖されたスイッチ１０８ｂに到達することになり、約１０パーセントだけが主パルスシードレーザーに到達することになる。１つのプロセスでは、約１００ｎｓの予備パルス持続時間及び約１００ｎｓの主パルス持続時間の場合、予備パルスと主パルスとの間の約１０００ｎｓの遅延が適切とすることができる。
図１６は、図２Ａに示す構成等の、予備パルスシードを用いない発振器−増幅器システムに対応することができる集束光ビームくびれ部４００を示す。図１６は、速度ｖで移動し、小滴４０４からの実質的な反射が始まる時点を示すためにビームくびれ部４００への途中に置かれたターゲット材料小滴４０４を示す。特に、図示するように、実質的な反射は、ビーム経路４０６に垂直な表面を有する小滴４０４の一部がビームくびれ部４００に進入する時に始まる。言い換えれば、小滴４０４の反射率は、増幅器５４、５４’、５４’’、１１２（例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図３〜図５、及び図１１〜図１５を参照されたい）を通るビーム経路上で実質的になる。更に、この時点で、小滴４０４の反射率は、例えばシードレーザー出力カプラ等の光学体を備える増幅器を通る光学空洞を確立するのに十分なものとすることができる。更に、利得は、小滴及び光学体によって定義される光学空洞上の損失を超えることができ、光学体は、シード主パルスによる増幅器のシードの前に増幅器利得を減損させる、例えば出力カプラである。このことを念頭に置いて、本出願人は、予備シード相互作用の時間の間に光子が伝搬することができる往復数を低減することによって、増幅器シードの前の著しい増幅器利得減損を防止するように小滴−出力カプラ空洞の経路長が形成される構成を開示する。
より具体的には、１つの構成において、ビーム経路上の照射箇所でビームくびれ部の直径Ｄを有する集束光との相互作用のために速度ｖで移動する、約２５μｍから４０μｍの範囲の直径を有するターゲット材料小滴に関して、くびれ部における予備シード相互作用時間Ｔを、Ｔ＝Ｄ／２ｖと定義することができる。この構成では、「ｌ」が出力カプラから照射箇所までの経路に沿った長さ、「ｃ」がこの経路上の光の速度である場合、図１１から図１５のビーム遅延器１１０等のビーム折り返し光学構成を有するビーム遅延器は、往復伝搬時間２ｃｌがくびれ部における予備シード相互作用時間Ｔよりも長いように（２ｃｌ＞Ｔ）形成することができる。
定量的に説明すると、一般的な構成は、約２５μｍから４０μｍの範囲の直径ｄを有するターゲット材料小滴と、毎秒約５０メートルから１００メートルの範囲の小滴速度ｖと、約８０μｍから１２０μｍの範囲のビームくびれ部直径Ｄとを含むことができる。ｖ＝６５ｍ／ｓ及びＤ＝１００μｍの構成では、約７０メートルよりも長いビーム遅延器長に対応するものとすることができ、残りの長さが約４５メートルの増幅器を含む約４５０ｎｓよりも大きな長さ「ｌ」を用いることができる。
図１７は、異なる波長を有する予備パルス光と主パルス光とが、集束レンズの色収差に起因して異なるスポットに集束することを示す、ＥＵＶ光源の一部分の簡略化した断面図を示す。更に詳細には、集束光学体４６は、色収差を発生させる少なくとも１つのレンズ又は他の要素を含むことができる。図１７に示すように、色収差は、波長λ1を有する予備パルス光ビーム５００を小滴経路５０４に沿う場所５０２に集束させることができ、一方で波長λ2を有する主パルス光ビーム５０６を場所５０２から「ｄ」だけ離間した場所５０８に集束させることができる。
図１８は、前述の集束光学体の色収差に起因して空間的に分離された予備パルスビームくびれ部６０２と主パルスビームくびれ部６００とを示す。図１８は、速度ｖで移動し、小滴６０４からの実質的な反射が始まる時点を示すために、予備パルスビームくびれ部６０２への途中に置かれたターゲット材料小滴６０４を示す。特に、図示するように、実質的な反射は、ビーム経路６０６に垂直な面を有する小滴６０４の一部分が主パルスビームくびれ部６０２に進入する時に始まる。言い換えれば、小滴６０４の反射率は、増幅器５４、５４’、５４’’、１１２（例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図３〜図５、及び図１１〜図１５を参照されたい）を通るビーム経路上で実質的になる。更にこの時点で、小滴６０４の反射率は、シードレーザー出力カプラ、例えば、図６、図７に示す出力カプラ７２、及び図１０に示すもの（出力カプラ９２）等の光学体を備える増幅器を通る光学空洞を確立するのに十分なものとすることができる。更に、利得は、小滴及び光学体によって定義される光学空洞上の損失を超えることができ、光学体は、シード主パルスによる増幅器のシードの前に増幅器利得を減損させる、例えば出力カプラである。このことを念頭に置いて、本出願人は、予備シード相互作用時間の間に光子が伝搬することができる往復数を低減することによって、増幅器シードの前の著しい増幅器利得減損を防止するように小滴−出力カプラ空洞の経路長を形成する構成を開示する。
１つの構成において、ビーム経路上の照射箇所で予備パルスビームくびれ部の直径Ｄを有する集束光との相互作用のために速度ｖで移動する、約２５μｍから４０μｍの範囲の直径を有するターゲット材料小滴に関して、くびれ部における予備シード相互作用時間Ｔを、Ｔ＝Ｄ／２ｖと定義することができる。この構成では、「ｌ」が出力カプラから照射箇所までの経路に沿った長さ、「ｃ」がこの経路上の光の速度である場合、ビーム遅延器は、図１１から図１５のビーム遅延器１１０等のビーム折り返し光学構成を有することができ、往復伝搬時間２ｃｌがくびれ部における予備シード相互作用時間Ｔよりも長いように（２ｃｌ＞Ｔ）形成することができる。
定量的に説明すると、一般的な構成は、約２５μｍから４０μｍの範囲の直径ｄを有するターゲット材料小滴と、毎秒約５０メートルから１００メートルの範囲の小滴速度ｖと、約８０μｍから１２０μｍの範囲の予備パルスビームくびれ部直径Ｄとを含むことができる。ｖ＝６５ｍ／ｓ及びＤ＝１００μｍの構成では、約７０メートルよりも長いビーム遅延器長に対応するものとすることができ、残りの長さが約４５メートルの増幅器を含む約４５０ｎｓよりも大きな長さ「ｌ」を用いることができる。
米国特許法第１１２条を満たすことが必要とされる、本明細書で詳細に説明及び例示した特定の実施形態は、上述の実施形態の態様のあらゆる上述の目的、及び上述の実施形態の態様により又はその目的のあらゆる他の理由で又はその目的にために解決すべき問題を完全に達成することができるが、述の実施形態のここで説明した態様は、請求した本発明によって広く考察された内容を単に例示しかつ代表することは、当業者によって理解されるであろう。単数形でのこのような請求項における要素への言及は、解釈において、明示的に説明していない限り、このような要素が「１つ及び１つのみ」であることを意味するように意図しておらず、かつ意味しないものとし、「１つ又はそれよりも多い」を意味する意図とし、かつ意味するものとする。当業者に公知か又は後で公知になる実施形態の上述の態様の要素のいずれかに対する全ての構造的及び機能的均等物は、引用により本明細書に明示的に組み込まれると共に、特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。本明細書及び／又は本出願の請求項に使用され、かつ本明細書及び／又は本出願の請求項に明示的に意味を与えられたあらゆる用語は、このような用語に関するあらゆる辞書上の意味又は他の一般的に使用される意味によらず、その意味を有するものとする。実施形態のいずれかの態様として本明細書で説明した装置又は方法は、それが特許請求の範囲によって包含されるように本出願において開示する実施形態の態様によって解決するように求められる各及び全て問題に対処することを意図しておらず、また必要でもない。本発明の開示内容におけるいかなる要素、構成要素、又は方法段階も、その要素、構成要素、又は方法段階が特許請求の範囲において明示的に詳細に説明されているか否かに関係なく、一般大衆に捧げられることを意図したものではない。特許請求の範囲におけるいかなる請求項の要素も、その要素が「〜のための手段」という語句を使用して明示的に列挙されるか又は方法の請求項の場合にはその要素が「作用」ではなく「段階」として列挙されていない限り、米国特許法第１１２条第６項の規定に基づいて解釈されないものとする。

Claims (20)

  1. ビーム経路上に光出力を生成する発振器と、
    照射箇所における前記ビーム経路上の光と相互作用するためのターゲット材料と、
    ビーム折り返し光学構成を有する、前記ビーム経路上のビーム遅延器と、
    前記ビーム経路に沿って位置決めされ、前記発振器と前記ビーム遅延器との間に挿入されるスイッチと、
    を備えるデバイスであって、
    前記スイッチは、前記ビーム経路上の光のうちの少なくとも一部を前記ビーム経路から経路変更するように閉鎖可能であり、該スイッチは、閉鎖時間ｔ1を有し、該ビーム経路は、該スイッチから前記照射箇所までの経路に沿って長さＬ1を有し、ｃが前記経路上の光の速度である場合、ｔ1＜ｃＬ1であり、前記発振器を保護するようになっているデバイス。
  2. 前記スイッチは、音響−光学変調（ＡＯＭ）スイッチである、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記ビーム経路上に位置決めされた増幅器を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記ビーム経路上に位置決めされた光学アイソレーターを更に備える、請求項１に記載のデバイス。
  5. 前記光学アイソレーターは、偏光識別光学体及び位相遅延光学体を備える、請求項４に記載のデバイス。
  6. 前記スイッチは、３００〜５００ｎｓの範囲の閉鎖時間ｔ1を有する、請求項１に記載のデバイス。
  7. 請求項１に記載のデバイスであって、前記発振器は、主パルスシード出力を発生させる第１の発振器であり、前記デバイスは、予備パルスシード出力を発生させる第２の発振器を更に備えることを特徴とするデバイス。
  8. 前記ビーム遅延器は、８０メートルから１２０メートルの範囲の長さを有する、請求項１に記載のデバイス。
  9. ビーム経路上に光出力を生成し、出力カプラを有する発振器と、
    前記ビーム経路上に位置決めされた増幅器と、
    前記ビーム経路上の照射箇所においてビームくびれ部直径Ｄを有する集束光との相互作用のために速度ｖで移動し、前記くびれ部においてＴ＝Ｄ／２ｖである予備シード相互作用時間Ｔを有するターゲット材料小滴と、
    ビーム折り返し光学構成を有する、前記ビーム経路上のビーム遅延器と、
    を備えるデバイスであって、
    前記ビーム経路は、前記出力カプラから前記照射箇所までの前記経路に沿って長さｌを有し、ｃが該経路上の光の速度である場合、２ｃｌ＞Ｔであり、前記出力カプラと前記小滴との間の振動を低減するようになっているデバイス。
  10. 前記小滴速度ｖは、毎秒５０メートルから１００メートルの範囲にあり、前記ビームくびれ部直径は、８０μｍから１２０μｍの範囲にある、請求項９に記載のデバイス。
  11. 前記ビーム経路上に位置決めされた光学アイソレーターを更に備える、請求項９に記載のデバイス。
  12. 請求項９に記載のデバイスであって、前記発振器は、予備パルスシード出力を発生させる第１の発振器であり、前記デバイスは、主パルスシード出力を発生させる第２の発振器を更に備えることを特徴とするデバイス。
  13. 前記増幅器は、１×１０5から１×１０7の範囲のワンパス主パルス利得を有する、請求項１２に記載のデバイス。
  14. 前記ビーム遅延器は、６０メートルから１４０メートルの範囲の長さを有する、請求項９に記載のデバイス。
  15. 前記ビーム経路上の光を、ビームくびれ部直径Ｄを有するくびれ部に集束させるレンズを更に備える、請求項９に記載のデバイス。
  16. 光学増幅器と、
    予備パルスシードレーザーと、
    主パルスシードレーザーと、
    予備パルス出力と主パルス出力とを前記光学増幅器を通る共通のビーム経路上に導くためのビーム合成器と、
    前記予備パルスシードレーザーと前記ビーム合成器との間に挿入される第１のスイッチと、
    前記主パルスシードレーザーと前記ビーム合成器との間に挿入される第２のスイッチと、
    を備えるデバイス。
  17. 前記第１及び第２のスイッチの各々は、音響−光学変調（ＡＯＭ）スイッチを備える、請求項１６に記載のデバイス。
  18. 前記光学増幅器と前記ビーム合成器との間の前記ビーム経路上に位置決めされた光学アイソレーターを更に備える、請求項１６に記載のデバイス。
  19. 前記ビーム合成器は、部分反射光学体である、請求項１６に記載のデバイス。
  20. 前記ビーム合成器は、ダイクロイックビーム合成器を備える、請求項１６に記載のデバイス。
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