JP2020506531A - 反射光ビームの光パワーの低減 - Google Patents

Abstract

極端紫外（ＥＵＶ）光源のためのシステムは、１以上の光ビームをビーム経路上に発するように構成された光発生システムと、１以上の光増幅器であって、光増幅器の各々はビーム経路上に利得媒質を含み、各利得媒質は１以上の光ビームを増幅して１以上の増幅光ビームを生成するように構成されている、１以上の光増幅器と、ビーム経路上の１以上の回折光学素子であって、１以上の回折光学素子の各々は複数の焦点距離を有し、回折光学素子の各焦点距離は特定の偏光状態に関連付けられている、１以上の回折光学素子と、を含む。【選択図】図６

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１７年１月９日に出願された米国特許出願第１５／４０２，１３４号に関連する。この出願は参照により全体が本願に含まれる。

本開示は、極端紫外光源において反射光ビームの光パワーを低減させることに関する。

例えば、約１３ｎｍの波長の光を含む、約５０ｎｍ以下の波長を有する電磁放射（時として軟ｘ線とも称される）のような極端紫外（「ＥＵＶ」：extreme ultraviolet）光は、フォトリソグラフィプロセスで使用され、例えばシリコンウェーハのような基板に極めて小さいフィーチャを生成することができる。

ＥＵＶ光を生成する方法は、必ずしも限定ではないが、例えば、ＥＵＶ範囲内に輝線があるキセノン、リチウム、又はスズ等の元素を有する材料を、プラズマ状態に変換することを含む。そのような方法の１つであり、しばしばレーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」：laser produced plasma）と呼ばれる方法では、例えば材料の小滴、プレート、テープ、流れ、又はクラスタの形態のターゲット材料を、ドライブレーザと称されることがある増幅光ビームで照射することにより、必要なプラズマを生成することができる。このプロセスでは、プラズマは通常、例えば真空チャンバのような密閉容器内で生成され、様々なタイプのメトロロジ機器を用いて監視される。

１つの一般的な態様において、極端紫外（ＥＵＶ）光源のためのシステムは、１以上の光ビームをビーム経路上に発するように構成された光発生システムと、１以上の光増幅器であって、光増幅器の各々はビーム経路上に利得媒質を含み、各利得媒質は１以上の光ビームを増幅して１以上の増幅光ビームを生成するように構成されている、１以上の光増幅器と、ビーム経路上の１以上の回折光学素子であって、１以上の回折光学素子の各々は複数の焦点距離を有し、回折光学素子の各焦点距離は特定の偏光状態に関連付けられている、１以上の回折光学素子と、を含む。

実施は以下の特徴（features）のうち１つ以上を含み得る。回折光学素子の複数の焦点距離は少なくとも第１の焦点距離及び第２の焦点距離を含み、第１の焦点距離は第１の偏光状態に関連付けられ、第２の焦点距離は第２の偏光状態に関連付けられ、第２の偏光状態は第１の偏光状態に直交し、１以上の回折光学素子の各々は、第１の焦点距離に基づいて第１の偏光状態の光を集束すると共に、第２の焦点距離に基づいて第２の偏光状態の光を集束することができる。

複数の焦点距離は少なくとも第１の焦点距離及び第２の焦点距離を含み、１以上の回折光学素子との相互作用の後、偏光状態のうち少なくとも一方の偏光状態の光が収束すると共に偏光状態のうち少なくとも一方の偏光状態の光が発散するように、第１の焦点距離は正の焦点距離であると共に第２の焦点距離は負の焦点距離であり得る。

回折光学素子は基板及び構造を含み、構造は複数の物理フィーチャを含むことができる。構造は基板内に形成され、構造の物理フィーチャは基板内に形成された複数の溝を含み得る。構造は基板の表面に形成され、構造の物理フィーチャは基板の表面に形成された複数の溝を含み得る。光発生システムによって発した１以上の光ビームの各々は波長を有し、物理フィーチャは１以上の光ビームのうち少なくとも１つの波長よりも小さい距離だけ相互に分離され得る。

構造の物理フィーチャは準周期構造として配置され、いくつかの実施では、準周期構造の物理フィーチャは少なくとも１対の溝を含み、この少なくとも１対の溝は別の対の溝間の距離とは異なる距離だけ相互に分離されている。基板はＮ個の位相レベルから形成された回折レンズを含み、Ｎは２以上の整数であり、構造の物理フィーチャは溝群の形態の複数の溝を含み、１つの溝群はＮ個の位相レベルの各々に形成され、Ｎ個の位相レベルのうち１つの溝はＮ個の位相レベルの少なくとも１つの他のものに形成された溝の配向の方向とは異なる方向に配向され得る。基板は、ダイヤモンド、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、及びゲルマニウム（Ｇｅ）のうち１つ以上を含み得る。

いくつかの実施において、１以上の光増幅器の各々はビーム経路上に入力ウィンドウ及び出力ウィンドウを含み、光増幅器の利得媒質は入力ウィンドウと出力ウィンドウとの間にあり、光増幅器のいずれかの少なくとも１つの入力ウィンドウ及び光増幅器のいずれかの少なくとも１つの出力ウィンドウは１以上の回折光学素子のうち１つであり得る。

ＥＵＶ光源のためのシステムは、ビーム経路上の１以上の光学素子を含む光学システムを更に含み、光学素子の各々は１以上の増幅光ビームと相互作用して１以上の増幅光ビームを集束するように構成され、光学システムは更に１以上の回折光学素子のうち少なくとも１つを含み得る。

別の一般的な態様では、極端紫外（ＥＵＶ）光源において反射光ビームの光パワーを低減させるための方法は、光ビームをビーム経路上に発することであって、光ビームは第１の偏光状態を有すると共にビーム経路上を第１の方向に伝搬する、ことと、回折光学素子に光ビームを通すことによって光ビームの波面を変更することであって、回折光学素子は第１の偏光状態を有する光に対する第１の焦点距離及び第２の偏光状態を有する光に対する第２の焦点距離を有する、ことと、回折光学素子に光ビームの反射を通すことによって反射の波面を変更することであって、回折光学素子は光ビームの波面及び光ビームの反射の波面を異なるように変更する、ことと、を含む。

実施は以下の特徴のうち１つ以上を含み得る。回折光学素子に光ビームを通すことによって光ビームの波面を変更することは、光ビームを第１の焦点距離に関連付けられた第１の焦点の方へ収束させることを含み、回折光学素子に光ビームの反射を通すことによって反射の波面を変更することは、光ビームの反射を発散させることを含み得る。

いくつかの実施において、方法は、光学素子に光ビームを通すことであって、光学素子は、光ビームの伝搬方向に垂直な面内の光ビームの寸法（extent）よりも大きい寸法の開口領域を有する、ことも含み、光ビームの反射を発散させることは、発散させた反射光ビームが光学素子に到達した時に反射光ビームの寸法がアパーチャの開口領域の寸法よりも大きくなるように光ビームを発散させることを含む。

光ビーム及び光ビームの反射はビーム経路上を異なる方向に伝搬し、光ビーム及び光ビームの反射は回折光学素子に入射する時に第１の偏光状態を有し得る。

第１の偏光状態及び第２の偏光状態は相互に直交した円偏光状態であり得る。

別の一般的な態様において、極端紫外光源は、光学駆動システムであって、光発生システムと、１以上の光増幅器と、基板及び基板に形成された溝を含む回折光学素子であって、回折光学素子は複数の別個の焦点距離を有し、別個の焦点距離の各々は特定の偏光状態の光に関連付けられている、回折光学素子と、を含む光学駆動システムと、ターゲット領域においてターゲット材料及び光学駆動システムからの増幅光ビームを受容するように構成された内部領域を含む真空チャンバであって、回折光学素子は光発生モジュールとターゲット領域との間に位置決めされている、真空チャンバと、を含む。

実施は以下の特徴のうち１つ以上を含み得る。光発生システムは、１以上の光前置増幅器と、１以上の光源と、偏光ベースの光アイソレータと、を含み、回折光学素子は１以上の光源と偏光ベースの光アイソレータとの間に位置決めされ得る。

光学駆動システムは２以上の光増幅器を含み、回折光学素子はターゲット位置とターゲット位置に最も近い光増幅器との間にあり得る。

いくつかの実施において、極端紫外光源は、ターゲット位置に最も近い光増幅器とターゲット位置との間にフォーカスアセンブリを更に含み、フォーカスアセンブリは光をターゲット位置の方へ集束するように構成された１以上の光学素子を含み、回折光学素子はフォーカスアセンブリの一部である。

上述の技法のうち任意のものの実施は、ＥＵＶ光源、システム、方法、プロセス、デバイス、又は装置を含み得る。添付図面及び以下の記載に、１以上の実施の詳細事項が述べられている。他の特徴は、記載及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

例示的なＥＵＶフォトリソグラフィシステムのブロック図である。 例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 別の例示的な回折光学素子の側面図である。 図３Ａの回折光学素子の正面図である。 例示的な回折光学素子の位相プロファイル情報を示す。 例示的な回折光学素子の位相プロファイル情報を示す。 典型的な屈折レンズの側面ブロック図である。 典型的な屈折レンズの側面ブロック図である。 別の例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 別の例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 別の例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 別の例示的な回折光学素子の側面ブロック図である。 例示的なＥＵＶ光源のブロック図である。 図５ＡのＥＵＶ光源において使用できる例示的な偏光依存型光アイソレーションシステムのブロック図である。 例示的なＥＵＶ光源のブロック図である。 例示的なＥＵＶ光学駆動システムのブロック図である。 ＥＵＶ光源において反射の光パワーを低減させるための例示的なプロセスのフローチャートである。 例示的なＥＵＶ光学駆動システムの一部のブロック図である。 例示的なＥＵＶ光源のブロック図である。 例示的なＥＵＶ光源のブロック図である。

図１を参照すると、例示的な光リソグラフィシステム１００のブロック図が示されている。光学システム１００は、フォトリソグラフィツール１９５で使用されるＥＵＶ光１９６を発生する極端紫外（ＥＵＶ）光源１０１を含む。光源１０１は光学駆動システム１０２を含み、これは光発生システム１０４及び偏光依存型光アイソレーションシステム１３０を含む。光発生システム１０４は光源である（例えば１つ以上のレーザ、ランプ、又はそのような要素の任意の組み合わせ）。光学駆動システム１０２は、経路１１２に沿ってターゲット領域１１５の方へ伝搬する光ビーム１１０を発する。ターゲット領域１１５は、プラズマ状態である場合にＥＵＶ光を発するターゲット材料を含むターゲット１１８と、光ビーム１１０と、を受容する。ターゲット材料と光ビーム１１０との相互作用が、ＥＵＶ光１９６を発するプラズマ１９８を生成する。

光ビーム１１０の他に、反射１１３も経路１１２上を伝搬する可能性がある。反射１１３は光ビーム１１０とは異なる方向に伝搬する。例えば、光ビーム１１０及び反射１１３は経路１１２上を反対方向に伝搬し得る。反射１１３は、光ビーム１１０と、ターゲット材料及び／又はＥＵＶ光１９６を発するプラズマ１９８と、の相互作用から生じ得る。反射１１３の全体又は一部は、光ビーム１１０と、光学素子（例えばレンズ）又はデバイス（例えば空間フィルタ）のような経路１１２上のターゲット１１８以外の物体との相互作用から生じ得る。反射１１３の発生源にかかわらず、反射１１３の光パワー（単位時間当たりのエネルギ）を低減することが望ましい。その理由は、光パワーの低減が、自己レーザ発振（self-lasing）を防止又は低減することで光源１０１の安定性を高めると共に、光源１０１によって生成可能なＥＵＶ光の量を増大させ得るからである。偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、反射１１３の光パワーを低減させる。

偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、光の偏光状態及び光の伝搬方向に基づいて光の伝搬を変化させる回折光学素子を含む。例えば回折光学素子は、光の偏光状態に応じて光を集束することによって光の伝搬を変化させることができる。偏光は、光ビームの電界の振動方向を記述するパラメータである。偏光の種類と偏光の方向が偏光状態を規定する。偏光の種類は、直線、円、楕円、もしくはランダムであり、又は光ビームは非偏光である場合もある。直線偏光の光ビームは、経時的に一定である単一面内で振動する電界を有し、偏光状態が振動面を示す。直線偏光の光では、電界が第１の面内で振動する偏光状態は、電界が第１の面と直交する（例えば垂直である）第２の面内で振動する偏光状態に対して直交している。入射面に対して平行に偏光された電界を有する直線偏光はＰ偏光と称され、入射面に対して垂直な電界を有する直線偏光の光はＳ偏光である。円偏光の光は、伝搬方向に沿ってらせんを描く電界を有する。円偏光の光はいくつかの異なる直交状態を有し得る。例えば円偏光の光は、（光を受光するポイントから見て）電界が時計回りに回転する右回りの偏光であるか、又は（光を受光するポイントから見て）電界が反時計回りに回転する左回りの偏光であり得る。

偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、２つ以上の焦点距離を有する光学素子を含み、各焦点距離は異なる偏光状態に関連付けられている。例えば偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、回折光学素子が光ビーム１１０を収束させると共に反射１１３を発散させるように光学駆動システム１０２内に位置決めすることができる。偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、反射１１３を発散させることによって、反射１１３が分散するエリアを拡大する。このため、反射１１３の一部が経路１１２上に残ったとしても、偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は経路１１２上の反射１１３の光パワーの量を低減する。

偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、単独で又は他の光アイソレーション機構（例えば図５Ａ及び図５Ｂを参照して検討される）と共に使用することができる。他の光アイソレーション機構には、例えば、偏光に基づいて反射１１３を遮断又は伝送する薄膜偏光子（ＴＦＰ：thin-film polarizer）及び／又はブルースタープレート（Brewster plate）、並びに、反射１１３及び光ビーム１１０を異なる方向に偏向させる音響光学変調器（ＡＯＭ：acousto-optic modulator）のようなアクティブ光アイソレーション機構が含まれる。しかしながら、これらの他の光アイソレーション機構は、偏光依存型光アイソレーションシステム１３０のように反射１１３を収束又は発散させることで反射１１３の伝搬を変化させるわけではない。更に、偏光に基づく他の光アイソレーション機構（例えばＴＦＰ及び／又はブルースタープレート）は典型的に直線偏光を受光するよう意図されているのに対し、偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、最初に円偏光を直線偏光に変換することなく円偏光を受光して直接これに作用することができる。これにより偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、他のアイソレータを使用できない光学駆動システム１０２内の位置で使用することができる。更に、様々な実施において、偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は受動コンポーネントのみを含み、典型的にＡＯＭと共に使用される駆動電子機器及び制御回路を含まないことがある。このため、偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は必要なコンポーネント数が少なく、実施及び動作が簡単になる可能性がある。

いくつかの実施において、偏光依存型光アイソレーションシステム１３０は、上述した他の機構のような、偏光に基づいて入射光の伝搬を変化させない１つ以上の光アイソレーション機構と共に使用される。偏光依存型光アイソレーションシステム１３０の動作は他の光アイソレーション機構とは異なる原理に基づくので、システム１３０は、他の機構の性能を補足し改善すると共に、光学駆動システム１０２内の反射を更に低減させることができる。

図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、例示的な偏光依存型光アイソレーションシステム２３０のブロック図が示されている。偏光依存型光アイソレーションシステム２３０は、光学駆動システム１０２（図１）において使用することができる。偏光依存型光アイソレーションシステム２３０は、入射光の偏光に応じて入射光と相互作用する回折光学素子２３２を含む。

図２Ａの例において、回折光学素子２３２は、第１の偏光状態を有しｚ方向に伝搬する光２３３Ａと相互作用する。図２Ｂは、同様にｚ方向に伝搬するが第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有する光２３３Ｂと相互作用する回折光学素子２３２を示す。回折光学素子２３２は、第１の偏光状態の光の焦点距離２３４Ａ及び第２の偏光状態の光の焦点距離２３４Ｂを有する。図２Ａ及び図２Ｂの例では、焦点距離２３４Ａは正の焦点距離であり、これは、入射光２３３Ａ（第１の偏光状態を有する）が回折光学素子２３２と相互作用した後に焦点２３５Ａに収束することを意味する。焦点距離２３４Ｂは負の焦点距離であり、これは、入射光２３３Ｂ（第２の偏光状態を有する）が回折光学素子２３２と相互作用した後に発散することを意味する。

図２Ａ及び図２Ｂの例では、第１及び第２の偏光状態は異なる偏光状態であり、直交した偏光状態とすることができる。例えば、光２３３Ａは右回りの円偏光の光であり、光２３３Ｂは左回りの円偏光の光であり得る（又はその逆も同様である）。別の例では、光２３３Ａは第１の直線偏光状態であり、光２３３Ｂは第１の直線偏光状態とは異なる第２の直線偏光状態であり得る。回折光学素子２３２は、直線偏光を右回りの円偏光の光と左回りの円偏光の合成として扱い、この結果として光の収束及び発散が生じ得る。

更に図２Ｃ及び図２Ｄを参照すると、回折光学素子２３２が入射光とどのように相互作用するかは、入射光の伝搬方向にも依存し得る。図２Ｃは、図２Ａに示したものと同一の光ビームである光ビーム２３３Ａと相互作用する回折光学素子２３２を示す。回折光学素子２３２は光ビーム２３３Ａを焦点２３５Ａに収束する。図２Ｄは、光ビーム２３３Ｄと相互作用する回折光学素子２３２を示す。光ビーム２３３Ｄは光ビーム２３３Ａと同一の偏光状態を有するが、反対方向（この例では−ｚ方向）に伝搬する。例えば、光ビーム２３３Ａ及び２３３Ｄは双方とも右回り偏光の光であるか、又は光ビーム２３３Ａ及び２３３Ｄは電界がｘ−ｚ面内で振動する直線偏光の光であり得る。

光ビーム２３３Ａ及び２３３Ｄは同一の偏光状態を有するが、回折光学素子２３２は光ビーム２３３Ａ及び２３３Ｄの伝搬を異なるように変化させる。この例において、回折光学素子２３２は、光ビーム２３３Ｄの偏光状態及び伝搬方向を有する光に対して焦点距離２３４Ｄを有する。焦点２３４Ｄは、−ｚ方向に伝搬する光に対する負の焦点距離であり、従って回折光学素子２３２は光ビーム２３３Ｄを発散させる。このように、回折光学素子２３２は光の偏光及び伝搬方向に基づいて光の伝搬を変化させる。言い換えると、回折光学素子２３２の焦点距離は、特定の偏光状態の光では、その光が回折光学素子２３２を通過する方向に応じて異なるものとすることができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ例示的な回折光学素子３３２の側面図及び正面図である。回折光学素子３３２は回折光学素子２３２（図２Ａから図２Ｄ）と同様とすればよく、回折光学素子３３２は偏光依存型光アイソレーションシステム１３０及び２３０において使用することができる。回折光学素子３３２は、位相フォーカス回折光学素子３３６（フォーカス要素（focusing element）３３６とも称される）と、物理フィーチャ３３８を含む構造３３７と、の組み合わせである。構造３３７の物理フィーチャ３３８の配置によって、回折光学素子３３２を偏光依存型にすることができる。図３Ａの例では、構造３３７は要素３３６の表面にあり、物理フィーチャ３３８は構造３３７の一部にブロックで表されている。しかしながら、構造３３７及び／又は物理フィーチャ３３８は要素３３６に対して他の位置にあってもよい。例えば構造３３７は、要素３３６内に、又は図示されている表面以外の要素３３６の表面に形成することも可能である。

物理フィーチャ３３８は、光を回折することができる任意のフィーチャとすることができる。例えば物理フィーチャ３３８は、要素３３６にエッチング又は他の方法で形成された溝とすればよい。いくつかの実施において、物理フィーチャ３３８は、要素３３６の材料とは異なる光学特性（例えば屈折率）を有する材料の領域を要素３３６上に及び／又は要素３３６内に堆積することによって形成できる。物理フィーチャ３３８は、入射光ビーム３３３の波長未満の距離だけ相互に離間させることができる。物理フィーチャ３３８は、図３Ａに示されているもの以外の構造３３７の領域に形成してもよい。

フォーカス要素３３６は、要素３３６を通過するか又は他の方法で要素３３６と相互作用する入射光３３３に位相シフト又は位相変調を与えることによって入射光３３３を変調する。要素３３６により与えられる位相シフトの量は、位相プロファイルによって規定される。位相プロファイルは、入射光３３３の伝搬方向とは異なる１つ以上の方向で変動し得る。例えば位相プロファイルは、フォーカス要素３３６のｘ方向及び／又はｙ方向に沿って変動し得る。要素３３６は入射光３３３に位相シフトを与え、この位相シフトの量は入射光３３３の伝搬方向とは異なる方向に沿って変動し得るので、要素３３６は光３３３の波面の形状を変化させ得る。波面は、光波が一定の位相を有する表面である。例えば、要素３３６の位相プロファイルは、要素３３６がレンズとして作用するようなものであり得る。いくつかの実施において、要素３３６はフレネルゾーンプレートとして実施される。

要素３３６は、光３３３の波長に対して透明である任意の材料から作製することができる。例えば光３３３の波長が９〜１１ミクロン（μｍ）である実施において、要素３３６は、ダイヤモンド、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、又はそのような材料の組み合わせから作製され得る。例えば、入射光の伝搬方向と直交する方向又は他の異なる方向に沿って要素３３６の材料の屈折率を変調又は変動させること、及び／又は入射光の伝搬方向に沿って要素３３６の厚さを変動させることによって、位相プロファイルを実施できる。

回折光学素子３３２は構造３３７も含む。図３Ｂは構造３３７の正面図を示す。図３Ａ及び図３Ｂの実施において、構造３３７は物理フィーチャ３３８の８つの同心円領域を含む（図３Ｂにおいて３３８Ａ〜３３８Ｈと示されている）。図３Ｂでは様々な物理フィーチャ３３８が異なる陰影パターンで表されているが、物理フィーチャ３３８の実際の配置は図示されているものとは異なることも可能である。

上記で検討したように、フォーカス要素３３６は位相シフトを与え、物理フィーチャ３３８を有する構造３３７は回折光学素子３３２がどのように特定の偏光状態と相互作用するかを決定する。フォーカス要素３３６と構造３３７の組み合わせによって、回折光学素子３３２は、入射光の偏光状態に基づいて入射光の伝搬を集束するか又は他の方法で変化させることができる。具体的には、構造３３７の物理フィーチャ３３８の配置によって、回折光学素子３３２は、光の偏光状態に基づいて光を集束することができる。例えば、８つの領域の物理フィーチャ３３８を異なる方向に配向することで、位置に依存する波長板（space-variant waveplate）として機能する準周期構造の物理フィーチャを形成できる。物理フィーチャの配向により、回折光学素子３３２は、入射光の偏光状態に基づいて入射光を収束又は発散させる偏光依存型光レンズとしてふるまうことができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、回折光学素子２３２又は３３２として使用できる回折光学素子の例に関連する。回折光学素子は、Ｎ個の離散位相レベル（例えば、ブレーズ回折格子の位相プロファイルを近似するＮレベルの二元位相ランプ。ここでＮは２、４、８、１６、又は１２８のような２のべき乗の整数である）を有するブレーズ回折格子とすることができる。図４Ａは、４の離散位相レベル（Ｎ＝４）を有する回折光学素子上の位置の関数としての予想量子化位相プロファイルのプロットである。図４Ａにおいて、０とｒの中心点は光学素子のジオメトリ中心に関連付けられている。図４Ｂは、８の離散位相レベルを含む回折光学素子について、所望の位相及び物理フィーチャの局所配向の関数としての位相のプロットである。図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂは、Erez Hasman等の「Polarization dependent focusing lens by use of quantized Pancharatnam-Berry phase diffractive optics」（Applied Physics Letters, Vol. 82, No. 3, Jan. 20, 2003, pp. 328-330）からの情報に基づいている。

図４Ｃから図４Ｈは、光と様々な光学素子との相互作用を示す。図４Ｃから図４Ｈは図３Ａと同一の座標系を有する。図４Ｃ及び図４Ｄは、屈折を用いて入射光４３３Ｃを焦点４３５Ｃに収束する典型的なレンズ４５０を示す。図４Ｃ及び図４Ｄに示されている例では、レンズ４５０は、これを通過する光を屈折を用いて焦点４３５Ｃに収束させる平凸レンズである。入射光４３３Ｃはｚ方向に伝搬し、ある偏光状態を有する。例えば、入射光４３３Ｃは右回りの円偏光とすることができる。図４Ｃに比べると、図４Ｄではレンズ４５０は異なる向きを有する。具体的には、図４Ｃでは、レンズ４５０の平面部４３９は入射光４３３Ｃから遠い方向に面し、図４Ｄでは、平面部４３９は入射光４３３Ｃに面している。しかしながら、レンズ４５０の向きは、レンズ４５０が入射光４３３Ｃに与える収束作用を変化させない。更に、レンズ４５０の向きにかかわらず、入射光４３３Ｃの偏光状態はレンズ４５０を通過することによって変化しない。

図４Ｅから図４Ｈは、回折光学素子２３２（図２Ａから図２Ｄ）又は回折光学素子３３２（図３Ａ）の別の例示的な実施である回折光学素子４３２Ｅを示す。回折光学素子４３２Ｅは、物理フィーチャ４３８Ｅを有する構造４３７Ｅを含む。図４Ｅの例では、回折光学素子４３２Ｅは、構造４３７Ｅが入射光ビーム４３３Ｅから遠い方向に面するような向きである。図４Ｆでは、回折光学素子４３２Ｅは、構造４３７Ｅが入射光ビーム４３３Ｅに面するような向きである。入射光ビーム４３３Ｅはｚ方向に伝搬し、ある偏光状態を有する。図４Ｅ及び図４Ｆの例において、光ビーム４３３Ｅは、回折光学素子４３２Ｅに入射する時に右回りの円偏光である。図４Ｅの例に示されている向きでは、回折光学素子４３２Ｅは光ビーム４３３Ｅを焦点２３５Ｅに収束させる。図４Ｆに示されている向きでは、回折光学素子４３２Ｅは光ビーム４３３Ｅを発散させる。更に、光ビーム４３３Ｅの偏光状態は、回折光学素子４３２Ｅを通過した結果として左回りの円偏光に変化する。

図４Ｇの例において、回折光学素子４３２Ｅは、構造４３７Ｅが入射光ビーム４３３Ｇから遠い方向に面するような向きである。図４Ｈでは、回折光学素子４３２Ｅは、構造４３７Ｅが入射光ビーム４３３Ｇに面するような向きである。光ビーム４３３Ｇはｚ方向に伝搬し、左回りの円偏光である。図４Ｇに示されている向きでは、回折光学素子４３２Ｅは光４３３Ｇを発散させる。図４Ｈに示されている向きでは、回折光学素子４３２Ｅは光４３３Ｇを焦点２３５Ｈに収束させる。更に、光ビーム４３３Ｇの偏光状態は、回折光学素子２３２Ｅを通過した後に右回りの円偏光に変化する。

従って、典型的なレンズ４５０とは異なり、入射光ビームの伝搬方向に対する回折光学素子４３２Ｅの向きによって光ビームに与えられる位相プロファイルを決定できる。更に、回折光学素子４３２Ｅは入射光の偏光状態を変化させることができる。

図５Ａを参照すると、例示的なＥＵＶ光源５０１が示されている。ＥＵＶ光源５０１は、光学システム１００（図１）の光源１０１として使用できる。ＥＵＶ光源５０１は光学駆動システム５０２を含み、これは第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂをビーム経路５１２に沿って各ターゲット領域５４５ａ、５４５ｂへ誘導する。ターゲット領域５４５ａは初期ターゲット５４０ａを受容し、第１の光ビーム５１０ａと初期ターゲット５４０ａとの相互作用は初期ターゲット５４０ａを調節して調節ターゲット（conditioned target）５４０ｂを形成する。例えば、第１の光ビーム５１０ａと初期ターゲット５４０ａとの相互作用は、初期ターゲット５４０ａ内のターゲット材料のジオメトリ分布及び／又は初期ターゲット５４０ａの光学特性を変化させて、調節ターゲット５４０ｂを形成することができる。調節ターゲット５４０ｂはターゲット領域５４５ｂに移動し、第２の光ビーム５１０ｂと調節ターゲット５４０ｂとの相互作用は、調節ターゲット５４０ｂの少なくとも一部を、ＥＵＶ光を発するプラズマに変換する。この例では、第１の光ビーム５１０ａを「プレパルス」と称し、第２の光ビーム５１０ｂを「メインパルス」と称することができる。

第１の光ビーム５１０ａ及び第２の光ビーム５１０ｂに加えて、反射５１３ａ及び／又は反射５１３ｂもビーム経路５１２上を伝搬する可能性がある。反射５１３ａは、光ビーム５１０ａが初期ターゲット５４０ａから又は経路５１２上の要素（ビームステアリング及びフォーカスシステム５５５内の光学素子又は空間フィルタ等）から反射することによって発生し得る。反射５１３ａ、５１３ｂは、第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂが伝搬する方向とは異なる方向で経路５１２上を伝搬する。

光学駆動システム５０２は、第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂを生成する光発生システム５０４と、利得媒質５０９を含む光増幅器５０８と、光ビーム５１０ａ、５１０ｂを各ターゲット領域５４５ａ、５４５ｂに誘導するビーム伝送及びフォーカスシステム５５５と、を含む。また、光発生システム５０４は、経路５１２に沿って直列に配置された１つ以上の前置増幅器を含み得る。図５Ａの例では、前置増幅器５０７が光発生システム５０４の１つ以上の前置増幅器を表している。１つの前置増幅器５０７が示されているが、光発生システム５０４において２つ以上の前置増幅器を用いてもよい。前置増幅器５０７は、光発生システム５０４内で第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂを受光して増幅する。

また、光学駆動システム５０２は、上記で検討した偏光依存型光アイソレーションシステム１３０、２３０と同様とすることができる偏光依存型光アイソレーションシステム５３０も含む。図５Ａの例では、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は光発生システム５０４内にあり、発光モジュール５０４ａ及び５０４ｂと偏光ベースの光アイソレータ５０６との間に位置決めされている。偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は、前置増幅器５０７、発光モジュール５０４ａ及び５０４ｂ、並びに偏光ベースの光アイソレータ５０６とは物理的に別個とするか、又は偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は、これらのデバイスのうち１つ以上と一体化することができる。例えば、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は前置増幅器５０７上の伝送ウィンドウとして使用され得る。偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は、光発生システム５０４に対する反射５１３ａ及び／又は５１３ｂの影響を軽減する。具体的には、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は、反射５１３ａ及び／又は５１３ｂが前置増幅器５０７に到達する前に反射５１３ａ及び／又は５１３ｂの光パワー量を低減する。

光学駆動システム５０２内の位置及び光学駆動システム５０２の構成に応じて、光ビーム５１０ａ及び反射５１３ａは同一か又は異なる偏光状態を有し得る。同様に、光ビーム５１０ｂ及び反射５１３ｂは同一か又は異なる偏光状態を有し得る。図５Ａの例では、光ビーム５１０ａ及び反射５１３ａは、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０において同一の偏光状態を有する。例えば、光ビーム５１０ａ及び反射５１３ａは双方とも、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０に入射する時に右回り偏光の光であり得る。

光発生システム５０４は２つの発光モジュール５０４ａ、５０４ｂを含む。図５Ａの例では、発光モジュール５０４ａ、５０４ｂはそれぞれ第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂを生成する。発光モジュール５０４ａ、５０４ｂは、例えば２つのレーザとすることができる。例えば、発光モジュール５０４ａ、５０４ｂの各々は炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザとすればよい。第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂは、利得媒質５０９の利得帯域内の異なる波長を有する。例えば、発光モジュール５０４ａ、５０４ｂが２つのＣＯ_２レーザを含む実施では、光ビーム５１０ａ、５１０ｂはＣＯ_２レーザの異なるラインから発生され、このため光ビーム５１０ａ、５１０ｂは、双方のビームが同一種類のレーザ源から発生した場合であっても異なる波長を有し得る。いくつかの実施において、光ビーム５１０ａ、５１０ｂは９ミクロンから１１ミクロン（μｍ）の間の波長を有する。例えば、第１の光ビーム５１０ａの波長は約１０．２６μｍとすることができる。第２の光ビーム５１０ｂの波長は約１０．１８μｍから１０．２６μｍの間とするか、又は第２の光ビーム５１０ｂの波長は約１０．５９μｍとすることができる。

また、光発生システム５０４は、第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂをビーム経路５１２上に誘導するビームコンバイナ５４９を含む。ビームコンバイナ５４９は、第１のビーム５１０ａ及び／又は第２のビーム５１０ｂと相互作用して第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂをビーム経路５１２上に誘導することができる任意の光学素子又は光学素子群とすればよい。例えば、ビームコンバイナ５４９はミラー群とすることができ、それらのうちいくつかのものは第１の光ビーム５１０ａをビーム経路５１２上に誘導するよう位置決めされ、他のものは第２の光ビーム５１０ｂをビーム経路５１２上に誘導するよう位置決めされる。第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂは経路５１２上を異なる時点で伝搬し得るが、双方の光ビーム５１０ａ、５１０ｂは光学駆動システム５０２内で実質的に同一の空間領域を横断し、双方とも光増幅器５０８の利得媒質５０９を通過する。

また、光発生システム５０４は偏光ベースの光アイソレータ５０６も含む。偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は、偏光ベースの光アイソレータ５０６と前置増幅器５０７との間に位置決めされている。偏光ベースの光アイソレータ５０６は、入射光の偏光に基づいて入射光を遮断又は伝送する。光アイソレータ５０６は、光ビーム５１０ａ、５１０ｂを伝送すると共に反射５１３ａ、５１３ｂを遮断するよう構成されている。しかしながら、偏光ベースの光アイソレータ５０６は、例えば入射光を収束又は発散させることによって入射光の伝搬を変化させるわけではない。このように、偏光ベースの光アイソレータ５０６は偏光依存型光アイソレーションシステム５３０とは異なる原理で動作する。偏光ベースの光アイソレータ５０６は、例えば薄膜偏光子（ＴＦＰ）又はブルースタープレートとすればよい。

偏光ベースの光アイソレータ５０６及び偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は異なる機構に基づくので、双方のアイソレータ（図５Ａの例に示すもの等）を使用すると、反射５１３ａ、５１３ｂの阻止（rejection）を増大させることができる。例えば、偏光ベースの光アイソレータ５０６は経路５１２から反射５１３ａ、５１３ｂの一部を除去できるが、反射５１３ａ、５１３ｂからの一部の光は、偏光ベースの光アイソレータ５０６と相互作用した後であっても経路５１２上に残ることがある。偏光依存型光アイソレーションシステム５３０はこの残りの反射光を発散させることができ、これによって前置増幅器５０７に到達する反射光の量を更に低減させる。

例えば、光源５０１内で前置増幅器５０７と偏光ベースの光アイソレータ５０６との間に位置決めされた偏光依存型光学システム５３０Ｂの例示的な実施のブロック図である図５Ｂを参照すると、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０Ｂは、ビーム５１０ａ、５１０ｂの適正な伝搬を維持しながら、ビーム５１３ａ、５１３ｂを阻止又は軽減することができる。光ビーム５１０ａ、５１０ｂは、前置増幅器５０７から出射した後、直線偏光状態を有し得る。例えば偏光状態は、電界がｙ−ｚ面に対して４５度で振動する４５度直線偏光状態であり得る。偏光依存型光アイソレーションシステム５３０Ｂは、位相差板５５３と、レンズ５３６と、アパーチャ５５２を画定する空間フィルタ５５１と、上記で検討した回折光学素子２３２、３３３、及び４３２Ｅのいずれかと同様とすることができる回折光学素子５３２と、を含む。位相差板５３３は、直線偏光の光を円偏光の光に、及びその逆に変化させることができる任意の光学素子とすればよい。例えば位相差板５５３は、反射位相差板（ＲＰＲ：reflective phase retarder）又は４分の１波長板とすればよい。図５Ｂは、ビーム５１０ａ、５１０ｂ（実線）及びビーム５１３ａ、５１３ｂ（破線）の経路を示す。

ビーム５１０ａ、５１０ｂは直線偏光の光として前置増幅器５０７から出射し、位相差板５５３に入射する。位相差板５５３は、ビーム５１０ａ、５１０ｂが円偏光されるようにビーム５１０ａ、５１０ｂの偏光状態を変化させる。この例では、ビーム５１０ａ、５１０ｂは、位相差板５５３を通過した後に右回りの円偏光となる。ビーム５１０ａ、５１０は次いでレンズ５３６を通過する。レンズ５３６は、ビーム５１０ａ、５１０ｂが空間フィルタ５５１のアパーチャ５５２を通過できるようにビーム５１０ａ、５１０ｂを収束させる。ビーム５１０ａ、５１０ｂは、アパーチャ５５２を通過した後に発散し、回折光学素子５３２によって収束される。また、回折光学素子５３２は、ビーム５１０ａ、５１０ｂの偏光状態を左回りの円偏光に変える。ビーム５１０ａ、５１０ｂはレンズ５３６の別のインスタンスを通過し、コリメートされ、次いで位相差板５５３の別のインスタンスを通過し、これはビーム５１０ａ、５１０ｂの偏光状態を直線偏光に変える。ビーム５１０ａ、５１０ｂは偏光ベースの光アイソレータ５０６を通過する。

反射５１３ａ、５１３ｂは、偏光ベースの光アイソレータ５０６に入射する際に円偏光であり、左回り又は右回り（handedness）は光源５０１の同一部分におけるビーム５１０ａ、５１０ｂのものと反対である。偏光ベースの光アイソレータ５０６と相互作用した後、ビーム５１３ａ、５１３ｂの偏光状態は直線になり、光のほとんどは、ビーム５１０ａ、５１０ｂが偏光ベースの光アイソレータ５０６に入射する時のビーム５１０ａ、５１０ｂの偏光状態に直交した直線偏光状態である。偏光ベースの光アイソレータ５０６は、ビーム５１０ａ、５１０ｂの偏光状態に直交した偏光状態を有する光を阻止する（例えば経路５１２から除去する）よう意図されている。しかしながら、ビーム５１３ａ、５１３ｂの光の全てがビーム５１０ａ、５１０ｂの偏光状態に直交した偏光状態ではないので、ビーム５１３ａ、５１３ｂの光の一部は偏光ベースの光アイソレータ５０６によって阻止されず、経路５１２上に残っている。この漏光（偏光依存型光アイソレータ５０６を通過するビーム５１３ａ、５１３ｂの部分）は、光源５０１の同一部分を反対方向に伝搬しているビーム５１０ａ、５１０ｂと同一の偏光状態を有し得る。しかしながら、漏光が回折光学素子５３２に入射した場合、（ビーム５１０ａ、５１０ｂが回折光学素子５３２によって発散されない場合であっても）漏光は発散される。これは、回折光学素子５３２が光の偏光状態及び光の伝搬方向に基づいて入射光の伝搬を変化させることができるからである。ビーム５１３ａ、５１３ｂはビーム５１０ａ、５１０ｂとは異なる方向に伝搬するので、回折光学素子５３２は、ビーム５１３ａ、５１３ｂがビーム５１０ａ、５１０ｂと同一の偏光状態を有する場合であっても、ビーム５１０ａ、５１０ｂの適正な伝搬を維持しながらビーム５１３ａ、５１３ｂを発散させることができる。

このように、光アイソレーションシステム５３０及び光アイソレータ５０６は異なる原理に基づいて動作し、一緒に使用された場合に性能の向上を与えると共にビーム５１３ａ、５１３ｂの光パワー低減を増すことができる。例えば、アイソレータ５０６から漏れたビーム５１３ａ及び／又は５１３ｂが比較的少量（例えば１０〜３０ワット）であったとしても、システム５３０がなければ、この漏光の全てが前置増幅器５０７によって増幅され、大きな光量（例えば１〜９００ワット）が光発生モジュール５０４ａ、５０４ｂに到達するので、不安定さ、ビーム５１０ａ、５１０ｂの増幅の低減、及び／又は他の問題を引き起こす恐れがある。

図５Ａ及び図５Ｂに示されている例では、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は前置増幅器５０７と偏光ベースの光アイソレータ５０６との間にある。光ビーム５１０ａ、５１０ｂは、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０によって収束又はコリメートされる。図２Ｃ及び図２Ｄに関連付けて検討したように、反射５１３ａ、５１３ｂが各光ビーム５１０ａ、５１０ｂと同一の偏光状態を有し得るとしても、反射５１３ａ、５１３ｂは各光ビーム５１０ａ、５１０ｂとは異なる方向で偏光依存型光アイソレーションシステム５３０を通って伝搬するので、偏光依存型光アイソレーションシステム５３０は、反射５１３ａ、５１３ｂとは異なるように光ビーム５１０ａ、５１０ｂの伝搬を変化させる。例えば、前置増幅器５０７に到達する反射５１３ａ、５１３ｂのいずれかからの光の量が低減するように、反射５１３ａ、５１３ｂを発散させることができる。

図６を参照すると、別の例示的なＥＵＶ光源６０１のブロック図が示されている。ＥＵＶ光源６０１は光源１０１（図１）として使用できる。ＥＵＶ光源６０１は、第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂを発生する光学駆動システム６０２を含む。光学駆動システム６０２は光発生システム６０４を含み、これは、光ビーム５１０ａ、５１０ｂが伝搬する別個の経路６１２ａ及び６１２ｂを有すること以外は光発生システム５０４（図５Ａ）と同様である。

図６の例では、第１の発光モジュール５０４ａ及び第２の発光モジュール５０４ｂは別個の光源である。第１の発光モジュール５０４ａは例えば固体レーザであり、第２の発光モジュール５０４ｂはＣＯ_２レーザであり得る。第１の発光モジュール５０４ａが固体レーザである実施では、第１の光ビーム５１０ａの波長は例えば１．０６μｍであり得る。光ビーム５１０ａ、５１０ｂは異なる強度を有し得る。

第１の発光モジュール５０４ａは第１の光ビーム５１０ａを経路６１２ａ上に発し、第２の発光モジュール５０４ｂは第２の光ビーム５１０ｂを経路６１２ｂ上に発する。光ビーム５１０ａ、５１０ｂは別個の増幅器チェーンにおいて増幅される。図６に示されている例では、第１の光ビーム５１０ａは、利得媒質６０９ａを含む増幅器６０８ａによって増幅される。第２の光ビーム５１０ｂは、利得媒質６０９ａを含む増幅器６０８ｂによって増幅される。増幅器６０８ａ、６０８ｂは別個の増幅器であるが、それらは同一の特性を有し得る。このように、光学駆動システム６０２において、第１の光ビーム５１０ａ及び第２の光ビーム５１０ｂは異なる経路で別々に増幅される。図６の例では、第１の光ビーム５１０ａ及び第２の光ビーム５１０ｂは、各増幅器６０８ａ、６０８ｂによって増幅される前に各前置増幅器６０７ａ、６０７ｂによって増幅される。

光学駆動システム６０２はビームコンバイナ６４９も含む。ビームコンバイナ６４９は、第１の光ビーム５１０ａ及び第２の光ビーム５１０ｂを受光し、これらのビーム５１０ａ、５１０ｂをビーム経路６１２上にビームステアリング及びフォーカスシステム５５５の方へ誘導する。ビームコンバイナ６４９は、第１の光ビーム５１０ａ及び／又は第２の光ビーム５１０ｂと相互作用して第１及び第２の光ビーム５１０ａ、５１０ｂをビーム経路６１２上に誘導することができる任意の光学素子又は光学素子群とすればよい。

光学駆動システム６０２は、偏光依存型光アイソレーションシステム６３０ａ及び６３０ｂも含む。偏光依存型光アイソレーションシステム６３０ａは経路６１２ａ上にあり、偏光依存型光アイソレーションシステム６３０ｂは経路６１２ｂ上にある。偏光依存型光アイソレーションシステム６３０ａ、６３０ｂは偏光依存型光アイソレーションシステム１３０、２３０と同様のものとすればよい。上記で検討したように、光ビーム５１０ａ、５１０ｂの波長は異なる場合がある。このため、偏光依存型光アイソレーションシステム６３０ａ、６３０ｂの各々は、各光ビーム５１０ａ、５１０ｂの波長で最適に実行するように構成できる。

図７を参照すると、例示的な光学駆動システム７０２が示されている。光学駆動システム７０２は、１つ以上の偏光依存型光アイソレーションシステム（システム１３０、２３０等）を含む。光学駆動システム７０２を用いて、偏光依存型光アイソレーションシステム（システム１３０、２３０等）を配置することができるシステム７０２内の位置を示す。光学駆動システムは、経路７１２上に配置された光発生システム７０４、前置増幅器７４７、増幅器７０８、及びビームステアリング及びフォーカスシステム７５５を含む。

偏光依存型光アイソレーションシステムを配置できる位置は、経路７１２上であって、反射（経路７１２上で光発生システム７０４の方へ伝搬する光ビーム）が偏光依存型光アイソレーションシステムの回折光学素子によって発散される偏光状態を有する（又は、回折光学素子によって発散される偏光状態に変換され得る偏光状態を有する）位置である。図７において、「Ｘ」は、偏光依存型光アイソレーションシステムを配置できる位置を示す。光学駆動システム７０２では、２つ以上の偏光依存型光アイソレーションシステムを同時に使用できる。更に、「Ｘ」で示したもの以外の位置も可能である。例えば、偏光依存型光アイソレーションシステムは、ビームステアリング及びフォーカスシステム７５５内の光学素子の代わりに又は光学素子上で、前置増幅器７４７の１つ以上のウィンドウとして、及び／又は増幅器７０８の１つ以上のウィンドウとして実施できる。

図８Ａを参照すると、反射光ビームにおける光パワーの量を低減させるための例示的なプロセス８００のフローチャートが示されている。プロセス８００は、上記で検討したＥＵＶ光源のいずれか、又はＥＵＶ光源９００（図９Ａ及び図９Ｂ）において使用することができる。プロセス８００について、光源１０１と、例示的な光学駆動システム８０２の一部を示す図８Ｂに関連付けて検討する。

ビーム経路１１２上に光ビーム１１０を発する（８１０）。光ビーム１１０は第１の方向に伝搬し、第１の偏光状態を有する。例えば、光ビーム１１０は経路１１２上でターゲット領域１１５の方へ伝搬する。光ビーム１１０は例えば、右回りの円偏光、左回りの円偏光、直線偏光（例えばｓ偏光又はｐ偏光）、左回りの楕円偏光、又は右回りの楕円偏光の偏光状態を有し得る。光ビーム１１０の偏光状態は、光ビーム１１０が経路１１２上で伝搬し経路１１２上の光学素子と相互作用する際に変化し得る。言い換えると、光ビーム１１０の偏光状態は経路１１２に沿って変動し得る。

偏光依存型光アイソレーションシステム１３０の回折光学素子に光ビーム１１０を通すことによって、光ビーム１１０の波面を変更する（８２０）。例えばシステム１３０は、光ビーム１１０が第１の焦点の方へ収束されるように光ビーム１１０の波面を変更することができる。光ビーム１１０は、ｚ方向に（ターゲット領域１１５の方へ）偏光依存型光アイソレーションシステム１３０を通過する。図２Ａも参照すると、光ビーム１１０は回折光学素子２３２のような回折光学素子を通過することができる。回折光学素子２３２は、光ビーム１１０の偏光状態を有する光を焦点２３５Ａに収束させるよう構成されている。回折光学素子２３２は、異なる偏光状態を有しｚ方向（光ビーム１１０と同一の方向）に回折光学素子２３２を伝搬する光に対して異なる焦点距離を有する。例えば図２Ｂを参照すると、光ビーム１１０とは異なる偏光状態を有するがｚ方向に伝搬する光は、焦点距離２３４Ｂに基づいて集束されるので、光は収束せずに発散する。

回折光学素子２３２に反射１１３を通すことによって、反射１１３の波面を変更する（８３０）。反射１１３の波面は、光ビーム１１０の波面とは異なるように変更される。例えば、反射１１３の波面は反射１１３が発散するように変更され得る。光ビーム１１３の反射１１３は、光ビーム１１０が伝搬する方向以外の方向でビーム経路１１２上を伝搬する。図１の例では、反射１１３は−ｚ方向（光ビーム１１０が伝搬する方向と反対の方向）に伝搬する。反射１１３は偏光依存型光アイソレーションシステム１３０に到達し、−ｚ方向で回折光学素子２３２を通過する。反射１１３は回折光学素子２３２において、光ビーム１１０が回折光学素子５３２で有したのと同一の偏光状態を有し得るが、反射１１３は反対方向で回折光学素子２３２を通過する。いくつかの実施では、回折光学素子２３２のフォーカス特性は、入射光ビームが回折光学素子２３２を通過する方向に依存し得る。

このように、反射１１３が回折光学素子２３２における光ビーム１１０と同一の偏光状態を有するにもかかわらず、反射１１３及び光ビーム１１０は異なる方向に回折光学素子２３２を通過するので、回折光学素子２３２は光ビーム１１０とは異なるように反射１１３の伝搬を変化させる。例えば、図２Ｄに示されている例と同様、反射１１３は回折光学素子２３２を通過した後に発散し得る。反射を発散させることで、反射の光パワーはより大きいエリアに分散し、従ってビーム経路１１２上に残っている反射１１３の部分のパワーは低減する。

図８Ｂも参照すると、反射光ビーム８１３の光パワーを低減させる例が示されている。図８Ｂは光学駆動システム８０２の領域を示す。光学駆動システム８０２の領域は、上記で検討した光学駆動システムのいずれかにおいて使用できる。更に、図８Ｂに示されている光学駆動システム８０２の領域は、完全な光学駆動システムの任意の部分とすることができる。例えば、光学駆動システム８０２の領域は、光発生システム５０４（図５Ａ）のような光発生システムの一部とすればよい。

光学駆動システム８０２において、光ビーム８１０は反射性要素８５４の方へ伝搬する。反射性要素８５４は、例えばターゲット材料小滴、レンズ又はミラー等の光学素子、ホルダ又はポスト、又は空間フィルタであり得る。光ビーム８１０は第１の偏光状態を有する。光ビーム８１０はレンズを通って伝搬し、光ビーム８１０が空間フィルタ８５１のアパーチャ８５２を通過するように集束される。光ビーム８１０は回折光学素子２３２を通過し、第１の偏光状態に対する光学素子２３２の焦点距離に基づいて集束される。この例では、光ビーム８１０は回折光学素子２３２によってコリメートされる。

光ビーム８１０の全体又は一部は、反射性要素８５４から反射して反射８１３を生成する。反射８１３は、光ビーム８１０に対して反対方向に回折光学素子を通過する。反射８１３は光ビーム８１０と同一の偏光状態を有し得るが、回折光学素子２３２は光ビーム８１０とは異なるように反射８１３を集束させる。この例では、回折光学素子２３２は反射８１３を発散させる。発散した反射は回折光学素子２３２から離れる方へ伝搬し、空間フィルタにおいて、発散した反射はアパーチャ８５２の幅よりも大きいｘｙ面内の直径を有する。このため、反射ビーム８１３のごく一部のみがレンズ８５０に到達する。このように、回折光学素子は反射ビームの光パワーを低減させる。

上記で検討した例では、回折光学素子２３２は前進ビーム（図１の光ビーム１１０等）を収束させ、そのビームの反射（反射ビーム１１３等）を発散させる。しかしながら、回折光学素子２３２は、これとは異なるように入射光の伝搬を変化させるよう構成することも可能である。例えば、回折光学素子を用いて前進ビーム１１０を発散させると共に反射１１３を収束させてもよい。これらの実施では、反射光ビームの光パワーを低減させるため、回折光学素子２３２と共に他の光学素子を使用することができる。例えば、回折光学素子によって収束させた反射ビームを発散させるように、回折光学素子と共に使用されるレーザ又はミラーを位置決めすることができる。

図９Ａを参照すると、ＬＰＰ ＥＵＶ光源９００が示されている。光学駆動システム１０２、５０２、６０２、及び７０２は、光源９００のようなＥＵＶ光源の一部であり得る。ＬＰＰ ＥＵＶ光源９００は、ターゲット位置９０５にあるターゲット混合物９１４を、ビーム経路に沿ってターゲット混合物９１４の方へ進行する増幅光ビーム９１０で照射することによって形成される。ターゲット１１８、５４０ａ、及び５４０ｂのターゲット材料は、ターゲット混合物９１４とするか又はターゲット混合物９１４を含むことができる。照射サイトとも称されるターゲット位置９０５は、真空チャンバ９３０の内部９０７にある。増幅光ビーム９１０がターゲット混合物９１４に当たると、ターゲット混合物９１４内のターゲット材料は、ＥＵＶ範囲内に輝線がある元素を有するプラズマ状態に変換される。生成されたプラズマは、ターゲット混合物９１４内のターゲット材料の組成に応じた特定の特徴を有する。これらの特徴には、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が含まれ得る。

光源９００はターゲット材料送出システム９２５も含む。ターゲット材料送出システム９２５は、液体小滴、液体流、固体粒子もしくはクラスタ、液体小滴に含まれる固体粒子、又は液体流に含まれる固体粒子の形態であるターゲット混合物９１４を、送出、制御、及び誘導する。ターゲット混合物９１４は、例えば水、スズ、リチウム、キセノン、又は、プラズマ状態に変換された場合にＥＵＶ範囲内に輝線を有する任意の材料等のターゲット材料を含む。例えば元素スズは、純粋なスズ（Ｓｎ）として、例えばＳｎＢｒ_４、ＳｎＢｒ_２、ＳｎＨ_４のようなスズ化合物として、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組み合わせのようなスズ合金として、使用され得る。ターゲット混合物９１４は、非ターゲット粒子のような不純物も含み得る。従って、不純物が存在しない状況では、ターゲット混合物９１４はターゲット材料でのみ構成される。ターゲット混合物９１４は、ターゲット材料送出システム９２５によって、チャンバ９３０の内部９０７へ、更にターゲット位置９０５へ送出される。

光源９００はドライブレーザシステム９１５を含み、これは、レーザシステム９１５の１又は複数の利得媒質内の反転分布のために増幅光ビーム９１０を生成する。光源９００は、レーザシステム９１５とターゲット位置９０５との間にビームデリバリシステムを含む。ビームデリバリシステムは、ビーム伝送システム９２０及びフォーカスアセンブリ９２２を含む。ビーム伝送システム９２０は、レーザシステム９１５から増幅光ビーム９１０を受光し、必要に応じて増幅光ビーム９１０を方向操作及び変更し、増幅光ビーム９１０をフォーカスアセンブリ９２２に出力する。フォーカスアセンブリ９２２は、増幅光ビーム９１０を受光し、ビーム９１０をターゲット位置９０５に集束する。

いくつかの実施において、レーザシステム９１５は、１以上のメインパルスを提供し、場合によっては１以上のプレパルスも提供するための、１以上の光増幅器、レーザ、及び／又はランプを含み得る。各光増幅器は、所望の波長を高い利得で光学的に増幅することができる利得媒質、励起源、及び内部光学部品を含む。光増幅器は、レーザミラー、又はレーザキャビティを形成する他のフィードバックデバイスを有する場合も有しない場合もある。従ってレーザシステム９１５は、レーザキャビティが存在しない場合であっても、レーザ増幅器の利得媒質における反転分布のために増幅光ビーム９１０を生成する。更に、レーザシステム９１５は、レーザシステム９１５に充分なフィードバックを与えるレーザキャビティが存在する場合、コヒーレントなレーザビームである増幅光ビーム９１０を生成できる。「増幅光ビーム」という言葉は、増幅されているだけで必ずしもコヒーレントなレーザ発振でないレーザシステム９１５からの光、及び増幅されていると共にコヒーレントなレーザ発振であるレーザシステム９１５からの光のうち１つ以上を包含する。

レーザシステム９１５における光増幅器は、利得媒質としてＣＯ_２を含む充填ガスを含み、波長が約９１００ｎｍから約１１０００ｎｍ、特に約１０６００ｎｍの光を、８００以上の利得で増幅できる。レーザシステム９１５で使用するのに適した増幅器及びレーザは、パルスレーザデバイスを含み得る。これは例えば、ＤＣ又はＲＦ励起によって約９３００ｎｍ又は約１０６００ｎｍの放射を生成し、例えば１０ｋＷ以上の比較的高いパワーで、例えば４０ｋＨｚ以上の高いパルス繰り返し率で動作するパルスガス放電ＣＯ_２レーザデバイスである。また、レーザシステム９１５における光増幅器は、レーザシステム９１５をより高いパワーで動作させる場合に使用され得る水のような冷却システムも含むことができる。

図９Ｂは、例示的なドライブレーザシステム９８０のブロック図を示す。ドライブレーザシステム９８０は、光源９００内のドライブレーザシステム９１５の一部として使用することができる。ドライブレーザシステム９８０は、３つの電力増幅器９８１、９８２、及び９８３を含む。電力増幅器９８１、９８２、及び９８３のいずれか又は全ては、内部光学素子（図示せず）を含み得る。

光９８４は、電力増幅器９８１から出力ウィンドウ９８５を通って出射し、曲面鏡９８６によって反射される。反射後、光９８４は空間フィルタ９８７を通過し、曲面鏡９８８によって反射され、入力ウィンドウ９８９を通って電力増幅器９８２に入射する。光９８４は、電力増幅器９８２において増幅され、電力増幅器９８２から出力ウィンドウ９９０を通って光９９１として再誘導される。光９９１は、折り畳みミラー９９２によって増幅器９８３の方へ誘導され、入力ウィンドウ９９３を通って増幅器９８３に入射する。増幅器９８３は光９９１を増幅し、光９９１を増幅器９８３から出力ウィンドウ９９４を通って出力ビーム９９５として誘導する。折り畳みミラー９９６は、出力ビーム９９５を上方へ（紙面外に）、ビーム伝送システム９２０（図９Ａ）の方へ誘導する。

ウィンドウ９８５、９８９、９９０、９９３、９９４のうち任意のものを、上記で検討したシステム１３０、２３０、５３０等の偏光依存型光アイソレーションシステムとして実施することができる。

再び図９Ｂを参照すると、空間フィルタ９８７は、例えば直径が約２．２ｍｍから３ｍｍの円であり得るアパーチャ９９７を画定する。曲面鏡９８６及び９８８は、例えば、それぞれ焦点距離が約１．７ｍ及び２．３ｍであるオフアクシスパラボラミラーとすることができる。空間フィルタ９８７は、アパーチャ９９７がドライブレーザシステム９８０の焦点と一致するように位置決めできる。

再び図９Ａを参照すると、光源９００は、増幅光ビーム９１０を通過させてターゲット位置９０５に到達させるアパーチャ９４０を有する集光ミラー９３５を含む。集光ミラー９３５は、例えば、ターゲット位置９０５に主焦点を有し、中間位置９４５に二次焦点（中間焦点とも呼ばれる）を有する楕円ミラーであり得る。中間位置９４５において、ＥＵＶ光は光源９００から出力し、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。光源９００は、端部が開口した中空円錐形シュラウド９５０（例えばガス円錐（gas cone））も含むことができる。これは、集光ミラー９３５からターゲット位置９０５に向かってテーパ状であり、増幅光ビーム９１０がターゲット位置９０５に到達することを可能としながら、フォーカスアセンブリ９２２及び／又はビーム伝送システム９２０内に入るプラズマ生成デブリの量を低減させる。この目的のため、シュラウドにおいて、ターゲット位置９０５の方へ誘導されるガス流を提供することができる。

光源９００は、小滴位置検出フィードバックシステム９５６と、レーザ制御システム９５７と、ビーム制御システム９５８と、に接続されているマスタコントローラ９５５も含むことができる。光源９００は１以上のターゲット又は小滴撮像器９６０を含むことができ、これは、例えばターゲット位置９０５に対する小滴の位置を示す出力を与え、この出力を小滴位置検出フィードバックシステム９５６に提供する。小滴位置検出フィードバックシステム９５６は、例えば小滴の位置及び軌道を計算することができ、それらから小滴ごとに又は平均値として小滴位置誤差が計算され得る。従って、小滴位置検出フィードバックシステム９５６は、小滴位置誤差をマスタコントローラ９５５に対する入力として提供する。従ってマスタコントローラ９５５は、レーザ位置、方向、及び、例えばタイミング補正信号を、例えばレーザタイミング回路の制御に使用するためレーザ制御システム９５７に提供し、及び／又はビーム制御システム９５８に提供して、ビーム伝送システム９２０の増幅光ビームの位置及び整形を制御し、チャンバ９３０内のビーム焦点スポットの位置及び／又は集光力を変化させることができる。

ターゲット材料送出システム９２５はターゲット材料送出制御システム９２６を含む。ターゲット材料送出制御システム９２６は、マスタコントローラ９５５からの信号に応答して動作可能であり、例えば、ターゲット材料供給装置９２７によって放出される小滴の放出点を変更して、所望のターゲット位置９０５に到達する小滴の誤差を補正する。

更に、光源９００は光源検出器９６５及び９７０を含むことができ、これらは、限定ではないが、パルスエネルギ、波長の関数としてのエネルギ分布、特定の波長帯内のエネルギ、特定の波長帯外のエネルギ、ＥＵＶ強度の角度分布、及び／又は平均パワーを含む１つ以上のＥＵＶ光パラメータを測定する。光源検出器９６５は、マスタコントローラ９５５によって使用されるフィードバック信号を発生する。フィードバック信号は、効果的かつ効率的なＥＵＶ光生成のため適切な時に適切な場所で小滴を正確に捕らえるために、例えばレーザパルスのタイミング及び焦点のようなパラメータの誤差を示すことができる。

光源９００は、光源９００の様々な領域を位置合わせするため又は増幅光ビーム９１０をターゲット位置９０５へ方向操作するのを支援するために使用され得るガイドレーザ９７５も含むことができる。ガイドレーザ９７５に関連して、光源９００は、フォーカスアセンブリ９２２内に配置されてガイドレーザ９７５からの光の一部と増幅光ビーム９１０をサンプリングするメトロロジーシステム９２４を含む。他の実施では、メトロロジーシステム９２４はビーム伝送システム９２０内に配置される。メトロロジーシステム９２４は、光のサブセットをサンプリング又は方向転換（re-direct）する光学素子を含むことができ、そのような光学素子は、ガイドレーザビーム及び増幅光ビーム９１０のパワーに耐えられる任意の材料から作製される。マスタコントローラ９５５がガイドレーザ９７５からのサンプリングされた光を解析し、この情報を用いてビーム制御システム９５８を介してフォーカスアセンブリ９２２内のコンポーネントを調整するので、メトロロジーシステム９２４及びマスタコントローラ９５５からビーム解析システムが形成されている。

従って、要約すると、光源９００は増幅光ビーム９１０を生成し、これはビーム経路に沿って誘導されてターゲット位置９０５のターゲット混合物９１４を照射して、混合物９１４内のターゲット材料を、ＥＵＶ範囲内の光を発するプラズマに変換する。増幅光ビーム９１０は、レーザシステム９１５の設計及び特性に基づいて決定される特定の波長（ドライブレーザ波長とも称される）で動作する。更に、ターゲット材料がコヒーレントなレーザ光を生成するのに充分なフィードバックをレーザシステム９１５に与える場合、又はドライブレーザシステム９１５がレーザキャビティを形成するのに適した光学フィードバックを含む場合、増幅光ビーム９１０はレーザビームであり得る。

他の実施も特許請求の範囲の範囲内である。ビーム経路１１２、５１２、６１２ａ、６１２ｂ、６１２、及び７１２は、ｚ次元に沿って実質的に直線として示されている。しかしながら、これらの経路のいずれも、必ずしも単一の次元に沿っていないより複雑な空間的配置を有し得る。偏光依存型光アイソレーションシステム５３０Ｂ（図５Ｂ）は一例として与えられており、他の実施も可能である。

Claims (21)

1. 極端紫外（ＥＵＶ）光源のためのシステムであって、
   １以上の光ビームをビーム経路上に発するように構成された光発生システムと、
   １以上の光増幅器であって、前記光増幅器の各々は前記ビーム経路上に利得媒質を含み、各利得媒質は前記１以上の光ビームを増幅して１以上の増幅光ビームを生成するように構成されている、１以上の光増幅器と、
   前記ビーム経路上の１以上の回折光学素子であって、前記１以上の回折光学素子の各々は複数の焦点距離を有し、前記回折光学素子の各焦点距離は特定の偏光状態に関連付けられている、１以上の回折光学素子と、
   を備えるシステム。
2. 回折光学素子の前記複数の焦点距離は少なくとも第１の焦点距離及び第２の焦点距離を含み、
   前記第１の焦点距離は第１の偏光状態に関連付けられ、
   前記第２の焦点距離は第２の偏光状態に関連付けられ、前記第２の偏光状態は前記第１の偏光状態に直交し、
   前記１以上の回折光学素子の各々は、前記第１の焦点距離に基づいて前記第１の偏光状態の光を集束すると共に、前記第２の焦点距離に基づいて前記第２の偏光状態の光を集束する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数の焦点距離は少なくとも第１の焦点距離及び第２の焦点距離を含み、
   前記１以上の回折光学素子との相互作用の後、前記偏光状態のうち少なくとも一方の偏光状態の光が収束すると共に前記偏光状態のうち少なくとも一方の偏光状態の光が発散するように、前記第１の焦点距離は正の焦点距離であると共に前記第２の焦点距離は負の焦点距離である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記回折光学素子は基板及び構造を含み、前記構造は複数の物理フィーチャを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記構造は前記基板内に形成され、前記構造の前記物理フィーチャは前記基板内に形成された複数の溝を含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記構造は前記基板の表面に形成され、前記構造の前記物理フィーチャは前記基板の前記表面に形成された複数の溝を含む、請求項４に記載のシステム。
7. 前記光発生システムによって発した前記１以上の光ビームの各々は波長を有し、前記物理フィーチャは前記１以上の光ビームのうち少なくとも１つの前記波長よりも小さい距離だけ相互に分離されている、請求項４に記載のシステム。
8. 前記構造の前記物理フィーチャは準周期構造として配置され、前記準周期構造の前記物理フィーチャは少なくとも１対の溝を含み、前記少なくとも１対の溝は別の対の溝間の距離とは異なる距離だけ相互に分離されている、請求項４に記載のシステム。
9. 前記基板はＮ個の位相レベルから形成された回折レンズを含み、Ｎは２以上の整数であり、前記構造の前記物理フィーチャは溝群の形態の複数の溝を含み、１つの溝群は前記Ｎ個の位相レベルの各々に形成され、前記Ｎ個の位相レベルのうち１つの前記溝は前記Ｎ個の位相レベルの少なくとも１つの他のものに形成された前記溝の配向の方向とは異なる方向に配向されている、請求項７に記載のシステム。
10. 前記基板は、ダイヤモンド、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、及びゲルマニウム（Ｇｅ）のうち１つ以上を含む、請求項４に記載のシステム。
11. 前記１以上の光増幅器の各々は前記ビーム経路上に入力ウィンドウ及び出力ウィンドウを含み、前記光増幅器の前記利得媒質は前記入力ウィンドウと前記出力ウィンドウとの間にあり、
    前記光増幅器のいずれかの少なくとも１つの入力ウィンドウ及び前記光増幅器のいずれかの少なくとも１つの出力ウィンドウは前記１以上の回折光学素子のうち１つである、請求項１に記載のシステム。
12. 前記ビーム経路上の１以上の光学素子を含む光学システムを更に備え、前記光学素子の各々は前記１以上の増幅光ビームと相互作用して前記１以上の増幅光ビームを集束するように構成され、前記光学システムは更に前記１以上の回折光学素子のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
13. 極端紫外（ＥＵＶ）光源において反射光ビームの光パワーを低減させるための方法であって、
    光ビームをビーム経路上に発することであって、前記光ビームは第１の偏光状態を有すると共に前記ビーム経路上を第１の方向に伝搬する、ことと、
    回折光学素子に前記光ビームを通すことによって前記光ビームの波面を変更することであって、前記回折光学素子は前記第１の偏光状態を有する光に対する第１の焦点距離及び第２の偏光状態を有する光に対する第２の焦点距離を有する、ことと、
    前記回折光学素子に前記光ビームの反射を通すことによって前記反射の波面を変更することであって、前記回折光学素子は前記光ビームの前記波面及び前記光ビームの前記反射の前記波面を異なるように変更する、ことと、
    を含む方法。
14. 前記回折光学素子に前記光ビームを通すことによって前記光ビームの前記波面を変更することは、前記光ビームを、前記第１の焦点距離に関連付けられた第１の焦点の方へ収束させることを含み、
    前記回折光学素子に前記光ビームの前記反射を通すことによって前記反射の前記波面を変更することは、前記光ビームの前記反射を発散させることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 光学素子に前記光ビームを通すことであって、前記光学素子は、前記光ビームの伝搬方向に垂直な面内の前記光ビームの寸法よりも大きい寸法の開口領域を有する、ことを更に含み、
    前記光ビームの前記反射を発散させることは、前記発散させた反射光ビームが前記光学素子に到達した時に前記反射光ビームの前記寸法が前記アパーチャの前記開口領域の前記寸法よりも大きくなるように前記光ビームを発散させることを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記光ビーム及び前記光ビームの前記反射は前記ビーム経路上を異なる方向に伝搬し、前記光ビーム及び前記光ビームの前記反射は前記回折光学素子に入射する時に前記第１の偏光状態を有する、請求項１３に記載の方法。
17. 前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態は相互に直交した円偏光状態である、請求項１３に記載の方法。
18. 光学駆動システムであって、
    光発生システムと、
    １以上の光増幅器と、
    基板及び前記基板に形成された溝を含む回折光学素子であって、前記回折光学素子は複数の別個の焦点距離を有し、前記別個の焦点距離の各々は特定の偏光状態の光に関連付けられている、回折光学素子と、
    を含む光学駆動システムと、
    ターゲット領域においてターゲット材料及び前記光学駆動システムからの増幅光ビームを受容するように構成された内部領域を含む真空チャンバであって、前記回折光学素子は前記光発生モジュールと前記ターゲット領域との間に位置決めされている、真空チャンバと、
    を備える極端紫外光源。
19. 前記光発生システムは、
    １以上の光前置増幅器と、
    １以上の光源と、
    偏光ベースの光アイソレータと、
    を備え、前記回折光学素子は前記１以上の光源と前記偏光ベースの光アイソレータとの間に位置決めされている、請求項１８に記載の極端紫外光源。
20. 前記光学駆動システムは２以上の光増幅器を備え、前記回折光学素子は前記ターゲット位置と前記ターゲット位置に最も近い前記光増幅器との間にある、請求項１８に記載の極端紫外光源。
21. 前記ターゲット位置に最も近い前記光増幅器と前記ターゲット位置との間にフォーカスアセンブリを更に備え、前記フォーカスアセンブリは光を前記ターゲット位置の方へ集束するように構成された１以上の光学素子を備え、前記回折光学素子は前記フォーカスアセンブリの一部である、請求項１８に記載の極端紫外光源。

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