JP4800145B2 - Driver laser for extreme ultraviolet light source device - Google Patents

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本発明は、半導体ウエハ等を露光するために用いられる極端紫外光を発生するLPP(laser produced plasma)型EUV(extreme ultra violet:極端紫外)光源装置においてターゲットに光を照射するドライバーレーザに関する。   The present invention relates to a driver laser that irradiates light to a target in an LPP (laser produced plasma) EUV (extreme ultra violet) light source device that generates extreme ultraviolet light used to expose a semiconductor wafer or the like.

近年、半導体プロセスの微細化に伴い、光リソグラフィの微細化も急速に進展しており、次世代においては、100nm〜70nmの微細加工、さらには50nm以下の微細加工が要求されるようになっている。そのため、例えば、50nm以下の微細加工に応じるべく、波長13nm程度の極端紫外光を発生するEUV光源と縮小投影反射光学系(catadioptric system)とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。   In recent years, along with miniaturization of semiconductor processes, miniaturization of photolithography has been rapidly progressing, and in the next generation, fine processing of 100 nm to 70 nm, and further fine processing of 50 nm or less have been required. Yes. For this reason, for example, an exposure apparatus that combines an EUV light source that generates extreme ultraviolet light with a wavelength of about 13 nm and a reduced projection reflection optical system (catadioptric system) is expected to meet fine processing of 50 nm or less.

そのようなEUV光源装置においては、一般に、駆動用光源(ドライバー)として短パルスレーザが用いられる。短パルスレーザは、LPP型EUV光源装置において高いCE(conversion efficiency:照射レーザ光からEUV光への変換効率)を得るのに適しているからである。   In such an EUV light source device, a short pulse laser is generally used as a driving light source (driver). This is because the short pulse laser is suitable for obtaining high CE (conversion efficiency: conversion efficiency from irradiation laser light to EUV light) in the LPP type EUV light source device.

図12は、ドライバーとして用いられる発振増幅型レーザの構成を示す概略図である。
図12に示す発振増幅型レーザ10は、短パルスCOレーザによって構成される発振器11と、短パルスCOレーザが発生したレーザ光を増幅する増幅器12とを含んでいる。ここで、増幅器12が光共振器を持たない場合に、そのような構成を有するレーザシステムは、MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)システムと呼ばれる。増幅器12は、二酸化炭素(CO)、窒素(N)、ヘリウム(He)、さらに、必要に応じて、水素(H)、一酸化炭素(CO)、キセノン(Xe)等を含むCOレーザガスを放電によって励起する放電装置を有している。
なお、図12に示す増幅器12と異なり、増幅段に共振器を設ける場合には、増幅段単体によるレーザ発振が可能である。そのような構成を有するレーザシステムは、MOPO(Master Oscillator Power Oscillator)システムと呼ばれる。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of an oscillation amplification type laser used as a driver.
Oscillation amplification type laser 10 shown in FIG. 12 includes a configured oscillator 11 by the short pulse CO 2 laser, an amplifier 12 for amplifying the laser light short pulse CO 2 laser is generated. Here, when the amplifier 12 does not have an optical resonator, the laser system having such a configuration is called a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) system. The amplifier 12 includes carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), helium (He), and, if necessary, CO containing hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), xenon (Xe), and the like. 2 It has the discharge device which excites laser gas by discharge.
Unlike the amplifier 12 shown in FIG. 12, when a resonator is provided in the amplification stage, laser oscillation can be performed by the amplification stage alone. A laser system having such a configuration is called a MOPO (Master Oscillator Power Oscillator) system.

発振器11から出射したエネルギーAを有するレーザ光は、増幅器12において所望のエネルギーBを有するレーザ光に増幅される。このエネルギーBを有するレーザ光は、レーザ光伝播系を通して、又は、レンズによって集光されて、錫(Sn)やキセノン(Xe)等から選択されるEUV発光ターゲット物質に照射される。
ここで、図12においては、レーザエネルギーAをレーザエネルギーBまで増幅するために、増幅器を1段しか設けていないが、所望のレーザエネルギーBが得られない場合には、複数段の増幅器を用いてもよい。
The laser beam having the energy A emitted from the oscillator 11 is amplified to the laser beam having the desired energy B by the amplifier 12. The laser light having this energy B is condensed through a laser light propagation system or by a lens, and irradiated to an EUV light emitting target material selected from tin (Sn), xenon (Xe), and the like.
Here, in FIG. 12, only one stage of amplifier is provided in order to amplify the laser energy A to the laser energy B. However, when the desired laser energy B cannot be obtained, a multi-stage amplifier is used. May be.

次に、発振器である短パルスCOレーザの構成例について説明する。特許文献1には、短パルスRF(Radio Frequency励起)−COレーザの構成が開示されている(特許文献1の図5)。このRF−COレーザにおいては、100kHz程度までレーザパルスの高繰り返し運転が可能である。実用上は、100W級のEUV発光を得る必要があるが、COレーザによるCEを0.5%と見積り、さらに伝播損失を70%と見積もると、COレーザに求められる出力は60kW程度になる。60kWの出力を短パルスレーザにおいて達成するためには、光学素子等の耐久性等を考慮すると、50kHz〜100kHz程度の繰り返し周波数が必要となる。なお、発振器から出射されるレーザ光のパルス幅は、100ns以下が望ましい。 Next, a configuration example of a short pulse CO 2 laser that is an oscillator will be described. Patent Document 1 discloses a configuration of a short pulse RF (Radio Frequency excitation) -CO 2 laser (FIG. 5 of Patent Document 1). In this RF-CO 2 laser, high repetition operation of laser pulses is possible up to about 100 kHz. In practical use, it is necessary to obtain 100 W class EUV emission. However, when the CE by the CO 2 laser is estimated to be 0.5% and the propagation loss is estimated to be 70%, the output required for the CO 2 laser is about 60 kW. Become. In order to achieve an output of 60 kW in a short pulse laser, a repetition frequency of about 50 kHz to 100 kHz is required in consideration of durability of an optical element or the like. Note that the pulse width of the laser light emitted from the oscillator is desirably 100 ns or less.

その理由は次の通りである。COレーザの出力をEtotal、パルス発振の繰返し周波数をf(i=1,2,3,…)、1つのパルスの光エネルギーをEpj(j=1,2,3,…)とすると、Etotal=f×Ep1=f×Ep2という関係がある。ここで、Eが大きい場合には、レーザ光が透過する光学素子に与えられるダメージも大きくなるので、光学素子の劣化が早くなる。そのため、Eは小さい方が望ましい。そこで、所望のEtotalを得るためにEを小さくして、繰返し周波数fを大きくすれば良い。 The reason is as follows. The output of the CO 2 laser is E total , the pulse oscillation repetition frequency is f i (i = 1, 2, 3,...), And the optical energy of one pulse is E pj (j = 1, 2, 3,...). Then, there is a relationship of E total = f 1 × E p1 = f 2 × E p2 . Here, when Ep is large, the damage given to the optical element through which the laser light is transmitted increases, so that the optical element is rapidly deteriorated. Therefore, E p is smaller is desirable. Therefore, to reduce the E p in order to obtain the desired E total, may be increased repetition frequency f.

このように高い繰返し周波数を実現するためには、RF(Radio Frequency励起)−COレーザを用いることが適当である。その理由は、パルスCOレーザとしては、この他にもTEA(Transverse Excitation Atmospheric)−COレーザがあるが、現状の技術では、2kHz程度の繰返し動作が限界だからである。 In order to realize such a high repetition frequency, it is appropriate to use an RF (Radio Frequency excitation) -CO 2 laser. The reason is, as the pulsed CO 2 lasers, but this addition also has TEA (Transverse Excitation Atmospheric) -CO 2 laser, the state of the art, 2 kHz about repetitive operation is because the limit.

特許文献1の図5を参照すると、このレーザ装置は、マルチパス導波管レーザ発振器(Multipass Waveguide Laser Oscillator)400とマルチパス導波管レーザ増幅器(Maltipass Waveguide Laser Amplifier)400aとを含んでいる。発振器400の共振器は全反射ミラー408及び406によって構成されている。これらのミラー間に、Qスイッチ、RF放電部、及び、偏光薄膜(Thin Film Polarizer:TFP)が設けてある。Qスイッチがオフの時には、レーザ光がミラー408とミラー406との間を往復し、その際の誘導放出によって光強度が増加する。この光強度が十分に増加したところでQスイッチをオンにすると、ピークの立った短パルスがTFP404において反射され、ミラー409及びλ/2波長板を経由して、図5の下部に示されているマルチパス導波管レーザ増幅器(Multipass Waveguide Laser Amplifier)400aに導入される。そして、導入された光が増幅器(Amplifier)において増幅され、レーザ光が外部に出射する。このような構成を有するレーザは、Qスイッチ・キャビティダンプ・レーザ(Q-switched cavity-dumped laser)と呼ばれている。   Referring to FIG. 5 of Patent Document 1, this laser apparatus includes a multipass waveguide laser oscillator 400 and a multipass waveguide laser amplifier 400a. The resonator of the oscillator 400 is constituted by total reflection mirrors 408 and 406. Between these mirrors, a Q switch, an RF discharge unit, and a thin film polarizer (TFP) are provided. When the Q switch is off, the laser light reciprocates between the mirror 408 and the mirror 406, and the light intensity increases due to stimulated emission at that time. When the Q switch is turned on when the light intensity is sufficiently increased, a short pulse with a peak is reflected by the TFP 404 and is shown in the lower part of FIG. 5 via the mirror 409 and the λ / 2 wave plate. It is introduced into a multipass waveguide laser amplifier 400a. The introduced light is amplified by an amplifier, and the laser light is emitted to the outside. A laser having such a configuration is called a Q-switched cavity-dumped laser.

ところで、発振増幅型レーザの増幅器の利得が高い場合に、増幅器において自励発振又は寄生発振(以下において、単に、「自励発振」と言う)が発生し得ることが知られている。このような自励発振は、MOPOシステム内の共振器を有している増幅器だけではなく、MOPAシステム内の共振器を有していない増幅器においても発生し得る。そして、増幅器において発生した自励発振光が発振器の方向に戻って発振器に入射すると、発振器内の光学素子(例えば、ポッケルスセル、波長板、偏光素子等)が破壊されたり、発振器内におけるレーザ共振が乱されることにより、レーザ発振が不安定になり得る。   By the way, it is known that self-excited oscillation or parasitic oscillation (hereinafter simply referred to as “self-excited oscillation”) can occur in the amplifier when the gain of the amplifier of the oscillation amplification type laser is high. Such self-excited oscillation can occur not only in amplifiers having resonators in the MOPO system, but also in amplifiers having no resonators in the MOPA system. When the self-oscillation light generated in the amplifier returns to the direction of the oscillator and enters the oscillator, the optical elements (eg, Pockels cell, wave plate, polarizing element, etc.) in the oscillator are destroyed, or laser resonance in the oscillator The laser oscillation may become unstable due to the disturbance.

上記のような自励発振光による発振器の破壊は、発振器と増幅器との間に空間フィルタを配置することで、ある程度防止できることが知られている(例えば、下記の非特許文献1参照)。
非特許文献1には、発振段COレーザ自身が空間フィルタ内でエアブレークダウン(Air Breakdown)を起こしてはならないことが記載されている。たとえば、発振段レーザから空間フィルタに入射されるレーザ強度が1mJの場合には、1mJではエアブレークダウンが生じないように、レンズとピンホールを配置することが記載されている。また、このように配置することにより、増幅段から発振段に向かう1mJより少し強い指向性の高い自励発振光はエアブレークダウンを発生させることが記載されている。そして、エアブレークダウンによって生じたプラズマによって、自励発振光は吸収され発振段に到達しないか、かなり減衰して発振段に到達することが記載されている。また、発振段COレーザの光学素子等の構成部品は1mJ(発振段出力)に対しては耐性があるものが使用されているので、発振段に到達する自励発振光の強度が1mJ(発振段出力)以下であれば発振段を破壊することがないことが記載されている。
米国特許6,697,408(図5) トチツキー(S. Ya. Tochitsky)他、「高出力CO2増幅器における自己チャープされたピコ秒パルスの効率的な短縮(Efficient shortening of self-chirped picosecond pulses in a high-power CO2 amplifier)」、オプティクス・レター(Optics Letters)、2001年、第26巻、第11号、p.813−815
It is known that the destruction of the oscillator due to the self-oscillation light as described above can be prevented to some extent by arranging a spatial filter between the oscillator and the amplifier (for example, see Non-Patent Document 1 below).
Non-Patent Document 1 describes that the oscillation stage CO 2 laser itself should not cause an air breakdown in the spatial filter. For example, it is described that when a laser intensity incident on a spatial filter from an oscillation stage laser is 1 mJ, a lens and a pinhole are arranged so that air breakdown does not occur at 1 mJ. In addition, it is described that the self-oscillation light having a high directivity slightly stronger than 1 mJ from the amplification stage to the oscillation stage causes air breakdown by being arranged in this way. It is described that the self-oscillation light is absorbed by the plasma generated by the air breakdown and does not reach the oscillation stage or is considerably attenuated to reach the oscillation stage. Further, since components such as an optical element of the oscillation stage CO 2 laser are resistant to 1 mJ (oscillation stage output), the intensity of the self-excited oscillation light reaching the oscillation stage is 1 mJ ( It is described that the oscillation stage is not destroyed if the output is less than (oscillation stage output).
US Pat. No. 6,697,408 (FIG. 5) Tochitsky et al., “Efficient shortening of self-chirped picosecond pulses in a high-power CO2 amplifier”, Optics Letter (Optics Letters), 2001, Vol. 26, No. 11, p. 813-815

上記したように、非特許文献1には、発振段と増幅段との間に空間フィルタを配置することで、自励発振光による発振段の破壊をある程度防止できることが記載されている。しかしながら、エアブレークダウンによって生じたプラズマによって減衰した後の自励発振光の強度が発振段の光学素子等の耐性より強い場合には、発振段の光学素子等が破壊されてしまう。特に、増幅段が複数の増幅器を含んでいる場合に、後段の増幅器において自励発振が発生すると、自励発振光が、自励発振が発生した増幅器より前段に位置する増幅器によって増幅され、発振段が破壊されてしまう可能性が高くなる。   As described above, Non-Patent Document 1 describes that the destruction of the oscillation stage due to the self-excited oscillation light can be prevented to some extent by arranging the spatial filter between the oscillation stage and the amplification stage. However, if the intensity of the self-excited oscillation light after being attenuated by the plasma generated by the air breakdown is stronger than the tolerance of the oscillation stage optical element or the like, the oscillation stage optical element or the like is destroyed. In particular, when the amplification stage includes a plurality of amplifiers and self-excited oscillation occurs in the subsequent-stage amplifier, the self-excited oscillation light is amplified by an amplifier positioned in front of the amplifier in which the self-excited oscillation has occurred and oscillated. There is a high possibility that the steps will be destroyed.

また、発振増幅型レーザから出射したレーザ光が、EUV発光ターゲット物質やデブリ等によって反射され、発振増幅型レーザに入射することがある。この場合、EUV発光ターゲット物質等によって反射された反射光が、増幅段によって増幅され、発振段が破壊されてしまうことが起こり得る。   Further, the laser light emitted from the oscillation amplification type laser may be reflected by the EUV light emission target material, debris, etc., and may enter the oscillation amplification type laser. In this case, the reflected light reflected by the EUV light emission target material or the like may be amplified by the amplification stage, and the oscillation stage may be destroyed.

一方、増幅段においてレーザ光の増幅を効率的に行うとともに、レーザ光をターゲット物質に効率的に集光するためには、発振段から増幅段に入射するレーザ光が、高次モードを含まないシングルモードであり、そのビームプロファイルが円形に近いことが望ましい。   On the other hand, in order to efficiently amplify the laser beam in the amplification stage and efficiently focus the laser beam on the target material, the laser beam incident on the amplification stage from the oscillation stage does not include a higher-order mode. It is desirable that the beam profile be a single mode and that the beam profile be close to a circle.

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、発振器の破壊を防止することができるとともに、レーザ光の増幅を効率的に行うことが可能な極端紫外光源装置用ドライバーレーザを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to provide a driver laser for an extreme ultraviolet light source device that can prevent destruction of an oscillator and can efficiently amplify laser light. To do.

上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る極端紫外光源装置用ドライバーレーザは、レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することによりターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバーレーザシステムであって、レーザ光を発振して出力する発振器と、発振器から出力されたレーザ光を入力し、該レーザ光を増幅して出力する少なくとも1つの増幅器と、発振器及び前記少なくとも1つの増幅器を駆動する駆動手段と、発振器又は少なくとも1つの増幅器から出力されたレーザ光を入力し、該レーザ光を空間フィルタ処理して出力する少なくとも1つの空間フィルタと、少なくとも1つの空間フィルタにおけるブレークダウンの発生を検出するための少なくとも1つのブレークダウン検出手段と、少なくとも1つのブレークダウン検出手段がブレークダウンの発生を検出した場合に、少なくとも1つの増幅器の駆動の停止を駆動手段に行わせる制御手段とを具備する。   In order to solve the above problems, a driver laser for an extreme ultraviolet light source apparatus according to one aspect of the present invention irradiates a target material with laser light output from a laser light source, thereby converting the target material into plasma and generating extreme ultraviolet light. A driver laser system used in an extreme ultraviolet light source device for generating an oscillator that oscillates and outputs laser light, and at least one that inputs laser light output from the oscillator and amplifies and outputs the laser light An amplifier, an oscillator and driving means for driving the at least one amplifier, and at least one spatial filter that inputs laser light output from the oscillator or at least one amplifier, and spatially filters and outputs the laser light. To detect the occurrence of breakdown in at least one spatial filter At least one breakdown detection means, at least one breakdown detecting means when detecting the occurrence of a breakdown, and control means for causing the drive means to stop the drive of the at least one amplifier.

本発明によれば、ブレークダウンが発生した場合に増幅器の駆動を停止することができる。これにより、発振器の破壊を防止することができる。また、高次モードを含まないシングルモードでレーザ光の増幅を効率的に行うことができる。   According to the present invention, it is possible to stop the driving of the amplifier when breakdown occurs. Thereby, destruction of the oscillator can be prevented. Further, it is possible to efficiently amplify laser light in a single mode that does not include a higher-order mode.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明に係る極端紫外光源用ドライバーレーザ(以下において、単に「ドライバーレーザ」とも言う)が適用されるLPP型EUV光源装置の概要を示す模式図である。図1に示すように、このLPP型EUV光源装置は、ドライバーレーザ1と、EUV光発生チャンバ2と、ターゲット物質供給部3と、光学系4とを含んでいる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an LPP type EUV light source apparatus to which a driver laser for an extreme ultraviolet light source according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “driver laser”) is applied. As shown in FIG. 1, the LPP type EUV light source device includes a driver laser 1, an EUV light generation chamber 2, a target material supply unit 3, and an optical system 4.

ドライバーレーザ1は、ターゲット物質を励起させるために用いられる駆動用のレーザ光を発生する発振増幅型レーザ装置である。ドライバーレーザ1の構成については、後で詳しく説明する。
EUV光発生チャンバ2は、EUV光の生成が行われる真空チャンバである。EUV光発生チャンバ2には、ドライバーレーザ1から発生したレーザ光6をEUV光発生チャンバ2内に透過させるための窓21が設けられている。また、EUV光発生チャンバ2の内部には、ターゲット噴射ノズル31と、ターゲット回収筒32と、集光ミラー8とが配置されている。
The driver laser 1 is an oscillation amplification type laser device that generates a driving laser beam used to excite a target material. The configuration of the driver laser 1 will be described in detail later.
The EUV light generation chamber 2 is a vacuum chamber in which EUV light is generated. The EUV light generation chamber 2 is provided with a window 21 for transmitting the laser light 6 generated from the driver laser 1 into the EUV light generation chamber 2. In addition, a target injection nozzle 31, a target collection cylinder 32, and a condenser mirror 8 are disposed inside the EUV light generation chamber 2.

ターゲット物質供給部3は、EUV光を発生するために用いられるターゲット物質を、ターゲット物質供給部3の一部であるターゲット噴射ノズル31を介して、EUV光発生チャンバ2内に供給する。供給されたターゲット物質の内、レーザ光が照射されずに不要となったものは、ターゲット回収筒32によって回収される。ターゲット物質としては、公知の様々な材料(例えば、錫(Sn)、キセノン(Xe)等)を用いることができる。また、ターゲット物質の状態は、固体、液体、気体のいずれでも良く、連続流れ(ターゲット噴流)や液滴(ドロップレット)等の公知のいずれの態様でEUV光発生チャンバ2内の空間に供給しても良い。例えば、ターゲット物質として液体のキセノン(Xe)ターゲットを用いる場合には、ターゲット物質供給部3は、高純度キセノンガスを供給するガスボンベ、マスフローコントローラ、キセノンガスを液化するための冷却装置、ターゲット噴射ノズル等によって構成される。また、ドロップレットを生成する場合には、それらを含む構成に、ピエゾ素子等の加振装置が追加される。   The target material supply unit 3 supplies a target material used for generating EUV light into the EUV light generation chamber 2 via a target injection nozzle 31 that is a part of the target material supply unit 3. Among the supplied target materials, those which are no longer necessary without being irradiated with the laser light are recovered by the target recovery cylinder 32. As the target substance, various known materials (eg, tin (Sn), xenon (Xe), etc.) can be used. The state of the target material may be any of solid, liquid, and gas, and is supplied to the space in the EUV light generation chamber 2 in any known manner such as a continuous flow (target jet) or a droplet (droplet). May be. For example, when a liquid xenon (Xe) target is used as the target material, the target material supply unit 3 includes a gas cylinder for supplying high-purity xenon gas, a mass flow controller, a cooling device for liquefying xenon gas, and a target injection nozzle. Composed of etc. When generating droplets, a vibration device such as a piezo element is added to the configuration including them.

光学系4は、例えば、集光レンズを含んでおり、ドライバーレーザ1から出射したレーザ光6を、ターゲット物質の軌道上に焦点を形成するように集光する。それにより、ターゲット物質5が励起してプラズマ化し、EUV光7が発生する。
集光ミラー8は、例えば、13.5nmの光を高反射率で反射するMo/Si膜がその表面に形成された凹面鏡であり、発生したEUV光7を反射することにより集光して伝送光学系に導く。さらに、このEUV光は、伝送光学系を介して露光装置等へ導かれる。なお、図1において、集光ミラー8は、紙面の手前方向にEUV光を集光する。
The optical system 4 includes, for example, a condensing lens, and condenses the laser light 6 emitted from the driver laser 1 so as to form a focal point on the trajectory of the target material. As a result, the target material 5 is excited and turned into plasma, and EUV light 7 is generated.
The condensing mirror 8 is a concave mirror in which, for example, a Mo / Si film that reflects 13.5 nm light with high reflectivity is formed on the surface thereof, and condenses and transmits the generated EUV light 7 by reflecting it. Guide to the optical system. Further, the EUV light is guided to an exposure apparatus or the like via a transmission optical system. In FIG. 1, the condensing mirror 8 condenses EUV light in the front direction of the paper.

次に、本発明の第1の実施形態に係るドライバーレーザについて説明する。
図2は、本実施形態に係るドライバーレーザを示す模式図である。図2に示すように、このドライバーレーザ1は、共振によりレーザ光を発振する発振器41と、発振器41から出射されるレーザ光を空間フィルタ処理する空間フィルタ42と、空間フィルタ42によってフィルタリングされたレーザ光を増幅する増幅器43と、空間フィルタ42におけるエアブレークダウンを検出するためのブレークダウンセンサ44と、発振器41及び増幅器43を駆動する駆動部46と、駆動部46を制御する制御部45とを具備する。
Next, the driver laser according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a driver laser according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the driver laser 1 includes an oscillator 41 that oscillates laser light by resonance, a spatial filter 42 that spatially filters laser light emitted from the oscillator 41, and a laser that is filtered by the spatial filter 42. An amplifier 43 for amplifying light, a breakdown sensor 44 for detecting an air breakdown in the spatial filter 42, a drive unit 46 for driving the oscillator 41 and the amplifier 43, and a control unit 45 for controlling the drive unit 46. It has.

図3は、発振器41を示す模式図である。図3に示すように、この発振器41は、レーザ媒質100と、共振器を構成するリアミラー101及び高反射(HR)ミラー102と、偏光ビームスプリッタ104と、ポッケルスセル(PC)105と、λ/4波長板106と、反射ミラー107とを含んでいる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the oscillator 41. As shown in FIG. 3, the oscillator 41 includes a laser medium 100, a rear mirror 101 and a high reflection (HR) mirror 102, a polarization beam splitter 104, a Pockels cell (PC) 105, and a λ / A four-wave plate 106 and a reflection mirror 107 are included.

レーザ媒質100は、放電管(又はチャンバ)(図示せず)内に充填されており、駆動部46(図2)が、放電管(又はチャンバ)に配置された電極対(図示せず)に所定のタイミングで放電を行わせてレーザ媒質100を励起する。なお、レーザ媒質100は、二酸化炭素(CO)、窒素(N)、ヘリウム(He)、さらに、必要に応じて、水素(H)、一酸化炭素(CO)、キセノン(Xe)等を含むCOレーザガスであっても良い。
レーザ光は、リアミラー101及びHRミラー102間を往復しながらレーザ媒質100を通過することにより、CW(連続発振)励起又はパルス励起される。
The laser medium 100 is filled in a discharge tube (or chamber) (not shown), and the drive unit 46 (FIG. 2) is disposed on an electrode pair (not shown) disposed in the discharge tube (or chamber). The laser medium 100 is excited by discharging at a predetermined timing. The laser medium 100 includes carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), helium (He), and, if necessary, hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), xenon (Xe), and the like. CO 2 laser gas containing
The laser light passes through the laser medium 100 while reciprocating between the rear mirror 101 and the HR mirror 102, and thereby is excited by CW (continuous oscillation) or pulse.

偏光ビームスプリッタ104は、p偏光を入射光の進行方向と同じ方向に出射し、s偏光を入射光とほぼ直角を為す方向に出射することにより、入射光をp偏光とs偏光とに分離する。
λ/4波長板106は、そこを通過する光の偏光面をλ/4(90°)回転させる。
The polarization beam splitter 104 emits p-polarized light in the same direction as the traveling direction of incident light, and emits s-polarized light in a direction substantially perpendicular to the incident light, thereby separating incident light into p-polarized light and s-polarized light. .
The λ / 4 wavelength plate 106 rotates the polarization plane of light passing therethrough by λ / 4 (90 °).

また、ポッケルスセル(Qスイッチ)とは、結晶に電界を印加することにより結晶の屈折率や異方性が変化するというEO効果(electro optic:電気光学効果)を利用した光学素子である。このポッケルスセルに印加される電界を制御することにより、それを透過する光の偏光面を所望の角度だけ回転させることができる。本実施形態においては、ポッケルスセル105のスイッチングを制御することにより、レーザ光を図の上方に取り出しており、そのために、取り出されたレーザ光の方向を変化させるための反射ミラー107を配置している。なお、このような構成は、Qスイッチ・キャビティ・ダンプ・レーザ(Q-switched cavity-dumped laser)と呼ばれる。   A Pockels cell (Q switch) is an optical element that utilizes an EO effect (electro optic effect) in which the refractive index and anisotropy of a crystal change when an electric field is applied to the crystal. By controlling the electric field applied to the Pockels cell, the plane of polarization of light passing through it can be rotated by a desired angle. In this embodiment, by controlling the switching of the Pockels cell 105, the laser beam is extracted upward in the figure. For this purpose, a reflection mirror 107 is provided for changing the direction of the extracted laser beam. Yes. Such a configuration is called a Q-switched cavity-dumped laser.

ポッケルスセル105を所定のタイミングで活性化及び非活性化させることにより、リアミラー101及びHRミラー102によって構成される共振器の外部に出射するレーザ光を、所望のパルス幅に切り出す。これにより、レーザ光を短パルス化することができる。   By activating and deactivating the Pockels cell 105 at a predetermined timing, the laser light emitted outside the resonator constituted by the rear mirror 101 and the HR mirror 102 is cut out to a desired pulse width. Thereby, the laser beam can be shortened.

図4は、空間フィルタ42及びブレークダウンセンサ44を示す模式図である。図4に示すように、空間フィルタ42は、集光レンズ111と、ピンホール板112と、コリメートレンズ113とを含んでいる。また、ブレークダウンセンサ44は、音センサ121と、光センサ122とを含んでいる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the spatial filter 42 and the breakdown sensor 44. As shown in FIG. 4, the spatial filter 42 includes a condenser lens 111, a pinhole plate 112, and a collimator lens 113. The breakdown sensor 44 includes a sound sensor 121 and an optical sensor 122.

ピンホール板112には、ピンホール112aが形成されており、発振器41から出力されたレーザ光は、集光レンズ111によってピンホール112aに集光される。ピンホール112aに集光されたレーザ光は、その後拡散し、コリメートレンズ113によってコリメートされて増幅器43に入射する。   A pinhole 112 a is formed in the pinhole plate 112, and the laser light output from the oscillator 41 is condensed on the pinhole 112 a by the condenser lens 111. The laser beam focused on the pinhole 112a is then diffused, collimated by the collimating lens 113, and enters the amplifier 43.

空間フィルタ42においてエアブレークダウンが発生し、空気がプラズマ化すると、音及び/又は光が発生し、音センサ121及び/又は光センサ122が、そのような音及び/又は光を検出して、エアブレークダウンを検出したことを通知するエアブレークダウン検出信号を制御部45に出力する。なお、空間フィルタが空気中ではなく、N、He、Ar、CO、若しくは、SF、又は、これらの混合ガス中に配置されていても良い。 When air breakdown occurs in the spatial filter 42 and the air is turned into plasma, sound and / or light is generated, and the sound sensor 121 and / or the optical sensor 122 detects such sound and / or light, An air breakdown detection signal notifying that the air breakdown has been detected is output to the control unit 45. Instead of the spatial filter in the air, N 2, He, Ar, CO 2, or, SF 6, or may be arranged in these mixed gas.

発振器41の出力レーザ光の強度及びピンホール112aにおける集光スポット径は、発振器41から空間フィルタ42に入射するレーザ光によってブレークダウンが発生しないように決定(設計)されている。従って、空間フィルタ42においてブレークダウンが発生するのは、増幅器43において自励発振が発生する場合又はEUV発光ターゲット物質やデブリ等による反射光が増幅器43によって増幅される場合である。   The intensity of the output laser beam of the oscillator 41 and the focused spot diameter in the pinhole 112a are determined (designed) so that breakdown does not occur due to the laser beam incident on the spatial filter 42 from the oscillator 41. Therefore, breakdown occurs in the spatial filter 42 when self-excited oscillation occurs in the amplifier 43 or when reflected light from the EUV light emission target material or debris is amplified by the amplifier 43.

図5は、増幅器43を示す模式図である。図5に示すように、この増幅器43は、ウィンドウ131、132と、放電管141〜148と、ミラー151〜158とを含んでいる。放電管141〜148内には、レーザ媒質が充填されており、駆動部46(図2)が、放電管141〜148にそれぞれ配置された電極対(電極対については、後述する)に所定のタイミングで放電を行わせてレーザ媒質を励起する。なお、ウィンドウ131、132は、ZnSe等を含んでいても良い。また、レーザ媒質は、二酸化炭素(CO)、窒素(N)、ヘリウム(He)、さらに、必要に応じて、水素(H)、一酸化炭素(CO)、キセノン(Xe)等を含むCOレーザガスであっても良い。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the amplifier 43. As shown in FIG. 5, the amplifier 43 includes windows 131 and 132, discharge tubes 141 to 148, and mirrors 151 to 158. The discharge tubes 141 to 148 are filled with a laser medium, and the drive unit 46 (FIG. 2) applies predetermined electrodes to electrode pairs (the electrode pairs will be described later) disposed in the discharge tubes 141 to 148, respectively. The laser medium is excited by discharging at a timing. Note that the windows 131 and 132 may contain ZnSe or the like. The laser medium may be carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), helium (He), and, if necessary, hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), xenon (Xe), etc. The CO 2 laser gas may be included.

空間フィルタ42からX軸方向に入射したレーザ光は、ウィンドウ131を通過し、放電管141に入射して増幅される。放電管141内において増幅されたレーザ光は、ミラー151によってY軸方向に反射され、放電管142に入射して増幅される。放電管142内において増幅されたレーザ光は、ミラー152によってX軸の逆方向に反射され、放電管143に入射して増幅される。放電管143内において増幅されたレーザ光は、ミラー153によってY軸の逆方向に反射され、放電管144に入射して増幅される。   The laser light incident in the X-axis direction from the spatial filter 42 passes through the window 131 and enters the discharge tube 141 and is amplified. The laser light amplified in the discharge tube 141 is reflected by the mirror 151 in the Y-axis direction, and enters the discharge tube 142 to be amplified. The laser light amplified in the discharge tube 142 is reflected in the reverse direction of the X axis by the mirror 152 and is incident on the discharge tube 143 to be amplified. The laser light amplified in the discharge tube 143 is reflected by the mirror 153 in the reverse direction of the Y axis, and enters the discharge tube 144 to be amplified.

放電管144内において増幅されたレーザ光は、ミラー154によってZ軸方向に反射され、更に、ミラー155によってY軸方向に反射され、放電管145に入射して増幅される。放電管145内において増幅されたレーザ光は、ミラー156によってX軸方向に反射され、放電管146に入射して増幅される。放電管146内において増幅されたレーザ光は、ミラー157によってY軸の逆方向に反射され、放電管147に入射して増幅される。放電管147内において増幅されたレーザ光は、ミラー158によってX軸の逆方向に反射され、放電管148に入射して増幅される。放電管148内において増幅されたレーザ光は、ウィンドウ132を通過して、EUV光発生チャンバ(図1)に入射する。   The laser light amplified in the discharge tube 144 is reflected by the mirror 154 in the Z-axis direction, further reflected by the mirror 155 in the Y-axis direction, and incident on the discharge tube 145 and amplified. The laser light amplified in the discharge tube 145 is reflected in the X-axis direction by the mirror 156 and incident on the discharge tube 146 to be amplified. The laser beam amplified in the discharge tube 146 is reflected by the mirror 157 in the reverse direction of the Y axis, and enters the discharge tube 147 to be amplified. The laser light amplified in the discharge tube 147 is reflected by the mirror 158 in the direction opposite to the X axis, and enters the discharge tube 148 to be amplified. The laser light amplified in the discharge tube 148 passes through the window 132 and enters the EUV light generation chamber (FIG. 1).

図6(a)は、増幅器43の放電管における電極の配置の例を示す模式図であり、図6(b)は、増幅器43の利得領域をレーザ光軸側から見た模式図である。なお、図6(a)においては、ウィンドウ及びミラーの図示を省略している。   6A is a schematic diagram showing an example of the arrangement of electrodes in the discharge tube of the amplifier 43, and FIG. 6B is a schematic diagram of the gain region of the amplifier 43 as viewed from the laser optical axis side. In FIG. 6A, the window and the mirror are not shown.

図6(a)に示すように、放電管141の上部に電極141aが、放電管141の下部に電極141bがそれぞれ配置されており、放電管142の紙面の手前側に電極142aが、放電管142の紙面の奥側に電極142bが、それぞれ配置されている。このように、各放電管の電極対の配置方向をレーザ光軸を軸として90度ずつ回転させることにより、図6(b)に示すように、利得領域43aを放電管の内壁まで大きくすることができる。   As shown in FIG. 6 (a), an electrode 141a is disposed at the top of the discharge tube 141, an electrode 141b is disposed at the bottom of the discharge tube 141, and the electrode 142a is disposed on the front side of the discharge tube 142 in the drawing. Electrodes 142b are arranged on the back side of the paper surface of 142, respectively. Thus, by rotating the arrangement direction of the electrode pair of each discharge tube by 90 degrees about the laser optical axis as shown in FIG. 6B, the gain region 43a can be enlarged to the inner wall of the discharge tube. Can do.

図6(c)は、増幅器43の放電管における電極の配置の他の例を示す模式図である。なお、図6(c)においては、ウィンドウ及びミラーの図示を省略している。
図6(c)に示すように、放電管141には、電極141a,141bを螺旋(スパイラル)状に配置されている。このように、電極対を放電管に螺旋(スパイラル)状に配置することによっても、図6(b)と同様に、利得領域43aを放電管の内壁まで大きくすることができる。
FIG. 6C is a schematic diagram showing another example of the arrangement of electrodes in the discharge tube of the amplifier 43. In FIG. 6C, the window and the mirror are not shown.
As shown in FIG. 6C, the discharge tube 141 has electrodes 141a and 141b arranged in a spiral shape. As described above, by arranging the electrode pairs in a spiral shape on the discharge tube, the gain region 43a can be enlarged to the inner wall of the discharge tube as in FIG. 6B.

このように、増幅器43が光共振器を持たない場合には、そのような構成を有するレーザシステムは、MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)システムと呼ばれる。なお、増幅器43が、更に、光共振器を持つこととしても良い。そのような構成を有するレーザシステムは、MOPO(Master Oscillator Power Oscillator)システムと呼ばれる。   Thus, when the amplifier 43 does not have an optical resonator, the laser system having such a configuration is called a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) system. The amplifier 43 may further include an optical resonator. A laser system having such a configuration is called a MOPO (Master Oscillator Power Oscillator) system.

再び図1を参照すると、ドライバーレーザ1から出射されたレーザ光は、光学系4によってターゲット物質の軌道上に集光される。それにより、ターゲット物質5が励起してプラズマ化し、EUV光7が発生する。   Referring again to FIG. 1, the laser light emitted from the driver laser 1 is condensed on the trajectory of the target material by the optical system 4. As a result, the target material 5 is excited and turned into plasma, and EUV light 7 is generated.

次に、ドライバーレーザ1の増幅器43において自励発振が発生した場合について説明する。
図7は、増幅器43において発生した自励発振光が空間フィルタ42に入射した様子を示す模式図である。
Next, a case where self-excited oscillation occurs in the amplifier 43 of the driver laser 1 will be described.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a state in which self-oscillation light generated in the amplifier 43 is incident on the spatial filter 42.

図7において実線で示すように、指向性が強い自励発振光は、コリメートレンズ113によってピンホール板112のピンホールに集光される。なお、空間フィルタ42が空気中に配置されている場合に、エアブレークダウンが発生するレーザ光強度は、2.5〜3J/cmであることが知られている(非特許文献1参照)。従って、集光スポット径が10−2cmの場合には、自励発振光の強度が約0.2mJ以上のときに、ピンホール板112のピンホールの近傍においてエアブレークダウンが発生し、プラズマ114が生成される。 As shown by a solid line in FIG. 7, self-excited oscillation light having strong directivity is condensed on the pinhole of the pinhole plate 112 by the collimator lens 113. In addition, when the spatial filter 42 is arrange | positioned in the air, it is known that the laser beam intensity | strength which an air breakdown generate | occur | produces is 2.5-3 J / cm < 2 > (refer nonpatent literature 1). . Therefore, when the focused spot diameter is 10 −2 cm, air breakdown occurs in the vicinity of the pinhole of the pinhole plate 112 when the intensity of the self-excited oscillation light is about 0.2 mJ or more, and the plasma 114 is generated.

エアブレークダウンが発生すると、音及び/又は光がピンホール板112のピンホールの近傍から拡散する。そして、音センサ121及び/又は光センサ122が、そのような音及び/又は光を検出して、エアブレークダウン検出信号を制御部45(図2)に出力する。制御部45は、音センサ121及び/又は光センサ122からエアブレークダウン検出信号を受け取ると、増幅器43内の電極対(図6)における放電を停止させるように、駆動部46(図2)を制御する。なお、このとき、制御部45が、発振器41内の電極対における放電をも停止させるように、駆動部46を制御するようにしても良い。   When the air breakdown occurs, sound and / or light diffuses from the vicinity of the pinhole of the pinhole plate 112. And the sound sensor 121 and / or the optical sensor 122 detects such a sound and / or light, and outputs an air breakdown detection signal to the control part 45 (FIG. 2). When the control unit 45 receives the air breakdown detection signal from the sound sensor 121 and / or the optical sensor 122, the control unit 45 causes the driving unit 46 (FIG. 2) to stop discharging in the electrode pair (FIG. 6) in the amplifier 43. Control. At this time, the control unit 45 may control the drive unit 46 so as to stop the discharge in the electrode pair in the oscillator 41.

エアブレークダウンによりプラズマ114が生成されると、増幅器43内の電極対における放電停止前に発生してピンホール板112のピンホールに到達した自励発振光は、プラズマ114によって吸収及び/又は拡散されるので、発振器41内に入射する自励発振光の強度及び/又は総量は、非常に小さくなる。
また、図7において点線で示すように、指向性が弱い自励発振光は、ピンホール板112のピンホールに集光されず、ピンホール板112によって遮光されるので、発振器41に入射しない。
When the plasma 114 is generated by the air breakdown, the self-oscillation light generated before stopping the discharge in the electrode pair in the amplifier 43 and reaching the pinhole of the pinhole plate 112 is absorbed and / or diffused by the plasma 114. Therefore, the intensity and / or the total amount of the self-oscillation light incident on the oscillator 41 becomes very small.
Further, as indicated by a dotted line in FIG. 7, the self-oscillation light having a weak directivity is not condensed on the pinhole of the pinhole plate 112 but is blocked by the pinhole plate 112, and thus does not enter the oscillator 41.

このように、本実施形態によれば、空間フィルタ42においてエアブレークダウンが発生した場合に、増幅器43において発生した自励発振を停止させることができる。また、指向性が弱い自励発振光は、ピンホール板112によって遮光される。これにより、発振器41の光学素子の破壊を防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the air breakdown occurs in the spatial filter 42, the self-excited oscillation generated in the amplifier 43 can be stopped. Further, the self-excited oscillation light having low directivity is shielded by the pinhole plate 112. Thereby, destruction of the optical element of the oscillator 41 can be prevented.

なお、EUV光発生チャンバ2(図1)内のターゲット物質やデブリ等によって反射されたレーザ光(反射光)が増幅器43で増幅され空間フィルタ42に入射してエアブレークダウンが発生した場合にも、上記と同様に、増幅器43内の電極対(図6)における放電を停止させることができる。これにより、反射光の増幅を停止することができ、発振器41の光学素子の破壊を防止することができる。   Even when the laser beam (reflected light) reflected by the target material or debris in the EUV light generation chamber 2 (FIG. 1) is amplified by the amplifier 43 and incident on the spatial filter 42, an air breakdown occurs. Similarly to the above, the discharge at the electrode pair (FIG. 6) in the amplifier 43 can be stopped. Thereby, amplification of reflected light can be stopped, and destruction of the optical element of the oscillator 41 can be prevented.

また、本実施形態によれば、空間フィルタ42を用いることにより、レーザ光の増幅を効率的に行うことができるとともに、レーザ光をターゲット物質に効率的に集光することができる。図8は、空間フィルタ42を通過するレーザ光の空間分布を示す模式図であり、図9は、レーザ光のビームプロファイルを示す模式図である。   In addition, according to the present embodiment, by using the spatial filter 42, it is possible to efficiently amplify the laser light and efficiently focus the laser light on the target material. FIG. 8 is a schematic diagram showing a spatial distribution of laser light passing through the spatial filter 42, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a beam profile of the laser light.

図8に示すように、発振器41から出射されるレーザ光の空間分布B1が整っていても、レーザ光の光路上に塵D1が存在していると、塵D1を通過後のレーザ光の空間分布B2は乱れてしまう。図9(a)は、このときのレーザ光のビームプロファイルを示す図である。再び図8を参照すると、レーザ光がピンホール板112のピンホール112aを通過してフィルタリングされることにより、レーザ光の空間分布B3は再び整うことになる。図9(b)は、このときのレーザ光のビームプロファイルを示す図である。図9(b)に示すようなビームプロファイルを有するレーザ光が増幅器43に入射することによって、増幅器43においてレーザ光の増幅を効率的に行うこととともに、レーザ光をターゲット物質に効率的に集光することが可能となる。   As shown in FIG. 8, even if the spatial distribution B1 of the laser light emitted from the oscillator 41 is in order, if the dust D1 exists on the optical path of the laser light, the space of the laser light after passing through the dust D1. The distribution B2 is disturbed. FIG. 9A shows a beam profile of the laser light at this time. Referring to FIG. 8 again, the laser light passes through the pinhole 112a of the pinhole plate 112 and is filtered, so that the spatial distribution B3 of the laser light is adjusted again. FIG. 9B is a diagram showing the beam profile of the laser light at this time. When laser light having a beam profile as shown in FIG. 9B enters the amplifier 43, the amplifier 43 efficiently amplifies the laser light and efficiently concentrates the laser light on the target material. It becomes possible to do.

なお、発振器41から出射されるレーザ光が高次横モードを含んでいる場合にも、レーザ光が空間フィルタ42を通過すると、高次横モードがフィルタリングされるので、増幅器43においてレーザ光の増幅を効率的に行うとともに、レーザ光をターゲット物質に効率的に集光することが可能となる。   Even when the laser light emitted from the oscillator 41 includes a high-order transverse mode, if the laser light passes through the spatial filter 42, the high-order transverse mode is filtered, so that the amplifier 43 amplifies the laser light. It is possible to efficiently focus the laser beam on the target material.

本実施形態においては、空間フィルタ42(図4)を集光レンズ111、ピンホール板112、及び、コリメートレンズ113を用いて実現した場合について説明したが、図10(a)に示すように、集光レンズ111に代えて凹面鏡114を用いて空間フィルタを実現することも可能である。さらに、図10(b)に示すように、コリメートレンズ113に代えて凹面鏡115を用いて空間フィルタを実現することも可能である。   In the present embodiment, the case where the spatial filter 42 (FIG. 4) is realized by using the condensing lens 111, the pinhole plate 112, and the collimating lens 113 has been described, but as shown in FIG. It is also possible to realize a spatial filter using a concave mirror 114 instead of the condenser lens 111. Furthermore, as shown in FIG. 10B, a spatial filter can be realized by using a concave mirror 115 instead of the collimating lens 113.

次に、本発明の第2の実施形態に係るドライバーレーザについて説明する。
図11は、本実施形態に係るドライバーレーザを示す模式図である。図11に示すように、このドライバーレーザ9は、発振器41、空間フィルタ42、増幅器43、ブレークダウンセンサ44、制御部45、及び、駆動部46に加えて、増幅器43から出射されるレーザ光をフィルタリングする第2の空間フィルタ47と、空間フィルタ47によってフィルタリングされたレーザ光を増幅する第2の増幅器48と、空間フィルタ47におけるエアブレークダウンを検出するための第2のブレークダウンセンサ49とを更に具備する。空間フィルタ47、増幅器48、及び、ブレークダウンセンサ49は、空間フィルタ42、増幅器43、及び、ブレークダウンセンサ44と同様に構成可能である。
Next, a driver laser according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a driver laser according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the driver laser 9 emits laser light emitted from the amplifier 43 in addition to the oscillator 41, the spatial filter 42, the amplifier 43, the breakdown sensor 44, the control unit 45, and the driving unit 46. A second spatial filter 47 for filtering, a second amplifier 48 for amplifying the laser light filtered by the spatial filter 47, and a second breakdown sensor 49 for detecting an air breakdown in the spatial filter 47 In addition. The spatial filter 47, the amplifier 48, and the breakdown sensor 49 can be configured similarly to the spatial filter 42, the amplifier 43, and the breakdown sensor 44.

空間フィルタ42においてエアブレークダウンが発生すると、ブレークダウンセンサ44が、エアブレークダウンを検出したことを通知する第1のエアブレークダウン検出信号を制御部45に出力する。また、空間フィルタ47においてエアブレークダウンが発生すると、ブレークダウンセンサ49が、エアブレークダウンを検出したことを通知する第2のエアブレークダウン検出信号を制御部45に出力する。制御部45は、第1及び/又は第2のエアブレークダウン検出信号を受け取ると、増幅器43及び/又は増幅器48内の電極対における放電を停止させるように、駆動部46を制御する。なお、このとき、制御部45が、発振器41内の電極対における放電をも停止させるように、駆動部46を制御するようにしても良い。また、制御部45が、第1のエアブレークダウン検出信号を受け取った場合に、増幅器43内の電極対における放電を停止させるように、駆動部46を制御しても良い。さらに、制御部45が、第2のエアブレークダウン検出信号を受け取った場合に、増幅器48内の電極対における放電を停止させるように、駆動部46を制御しても良い。   When an air breakdown occurs in the spatial filter 42, the breakdown sensor 44 outputs a first air breakdown detection signal notifying that the air breakdown has been detected to the control unit 45. When an air breakdown occurs in the spatial filter 47, the breakdown sensor 49 outputs a second air breakdown detection signal notifying that the air breakdown has been detected to the control unit 45. When the control unit 45 receives the first and / or second air breakdown detection signal, the control unit 45 controls the driving unit 46 to stop the discharge in the electrode pair in the amplifier 43 and / or the amplifier 48. At this time, the control unit 45 may control the drive unit 46 so as to stop the discharge in the electrode pair in the oscillator 41. Further, when the control unit 45 receives the first air breakdown detection signal, the driving unit 46 may be controlled so as to stop the discharge at the electrode pair in the amplifier 43. Further, when the control unit 45 receives the second air breakdown detection signal, the driving unit 46 may be controlled so as to stop the discharge at the electrode pair in the amplifier 48.

本実施形態によれば、空間フィルタ42及び/又は空間フィルタ47においてエアブレークダウンが発生した場合に、増幅器43及び/又は増幅器48の駆動を停止させることができる。これにより、発振器41の光学素子の破壊を防止することができる。   According to the present embodiment, when an air breakdown occurs in the spatial filter 42 and / or the spatial filter 47, the driving of the amplifier 43 and / or the amplifier 48 can be stopped. Thereby, destruction of the optical element of the oscillator 41 can be prevented.

本実施形態においては、発振器41と増幅器43との間に空間フィルタ42を配置するとともに、増幅器43と増幅器48との間に空間フィルタ47を配置しているが、必要に応じて、空間フィルタ42、空間フィルタ47のいずれか一方だけを配置するようにしても良い。例えば、増幅器43、48が自励発振する可能性は低いがレーザ光がターゲット物質等によって反射される可能性が高い場合には、空間フィルタ47だけを配置するようにしても良い。また、増幅器43が自励発振する可能性が高い場合には、空間フィルタ42を配置するようにしても良い。   In this embodiment, the spatial filter 42 is disposed between the oscillator 41 and the amplifier 43, and the spatial filter 47 is disposed between the amplifier 43 and the amplifier 48. However, the spatial filter 42 is provided as necessary. Only one of the spatial filters 47 may be arranged. For example, if the amplifiers 43 and 48 are unlikely to self-oscillate but the laser beam is highly likely to be reflected by the target material or the like, only the spatial filter 47 may be disposed. Further, when there is a high possibility that the amplifier 43 self-oscillates, the spatial filter 42 may be disposed.

ここでは、増幅器の段数が1段及び2段の場合について説明したが、増幅器の段数が3段以上の場合においても、本発明を適用可能である。   Here, the case where the number of amplifier stages is one and two has been described, but the present invention can also be applied to the case where the number of amplifier stages is three or more.

本発明は、半導体ウエハ等を露光する極端紫外光を発生するLPP型EUV光源のターゲットへ光を照射するドライバーレーザにおいて利用することが可能である。   The present invention can be used in a driver laser that irradiates light onto a target of an LPP type EUV light source that generates extreme ultraviolet light for exposing a semiconductor wafer or the like.

本発明に係る極端紫外光源用ドライバーレーザが適用されるLPP型EUV光源装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the LPP type EUV light source device to which the driver laser for extreme ultraviolet light sources which concerns on this invention is applied. 本発明の第1の実施形態に係るドライバーレーザを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a driver laser concerning a 1st embodiment of the present invention. 図2に示す発振器を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the oscillator shown in FIG. 2. 図2に示す空間フィルタ及びブレークダウンセンサを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spatial filter and breakdown sensor which are shown in FIG. 図2に示す増幅器を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the amplifier shown in FIG. 2. 図2に示す増幅器を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the amplifier shown in FIG. 2. 図2に示す空間フィルタ及びブレークダウンセンサを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spatial filter and breakdown sensor which are shown in FIG. 図2に示す空間フィルタを通過するレーザ光の空間分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spatial distribution of the laser beam which passes the spatial filter shown in FIG. 図2に示す空間フィルタを通過するレーザ光のビームプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the beam profile of the laser beam which passes the spatial filter shown in FIG. 図2に示す空間フィルタの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the spatial filter shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係るドライバーレーザを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the driver laser which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 発振増幅型レーザの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an oscillation amplification type laser.

符号の説明Explanation of symbols

1…ドライバーレーザ、2…EUV光発生チャンバ、3…ターゲット物質供給部、4…光学系、5…ターゲット物質、6…レーザ光、7…EUV光、8…集光ミラー、10…発振増幅型レーザ、11、41…発振器、12、43、48…増幅器、21…窓、31…ターゲット噴射ノズル、32…ターゲット回収筒、42、47…空間フィルタ、44、49…ブレークダウンセンサ、45…制御部、46…駆動部、100…レーザ媒質、101…リアミラー、102…フロントミラー、104…偏光ビームスプリッタ、105…ポッケルスセル、106…λ/4波長板、111…集光レンズ、112…ピンホール板、112a…ピンホール、113…コリメートレンズ、114、115…凹面鏡、121…音センサ、122…光センサ、131、132…ウィンドウ、141〜148…放電管、141a、141b、142a、142b…電極、151〜158…ミラー   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Driver laser, 2 ... EUV light generation chamber, 3 ... Target material supply part, 4 ... Optical system, 5 ... Target material, 6 ... Laser light, 7 ... EUV light, 8 ... Condensing mirror, 10 ... Oscillation amplification type Laser, 11, 41 ... Oscillator, 12, 43, 48 ... Amplifier, 21 ... Window, 31 ... Target injection nozzle, 32 ... Target recovery cylinder, 42, 47 ... Spatial filter, 44, 49 ... Breakdown sensor, 45 ... Control 46, drive unit, 100 ... laser medium, 101 ... rear mirror, 102 ... front mirror, 104 ... polarization beam splitter, 105 ... Pockels cell, 106 ... λ / 4 wavelength plate, 111 ... condensing lens, 112 ... pinhole Plate, 112a ... Pinhole, 113 ... Collimate lens, 114, 115 ... Concave mirror, 121 ... Sound sensor, 122 ... Optical sensor, 131 132 ... window, 141 to 148 ... discharge tube, 141a, 141b, 142a, 142b ... electrode, 151-158 ... mirror

Claims (5)

レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバーレーザであって、
レーザ光を発振して出力する発振器と、
前記発振器から出力されたレーザ光を入力し、該レーザ光を増幅して出力する少なくとも1つの増幅器と、
前記発振器及び前記少なくとも1つの増幅器を駆動する駆動手段と、
前記発振器又は前記少なくとも1つの増幅器から出力されたレーザ光を入力し、該レーザ光を空間フィルタ処理して出力する少なくとも1つの空間フィルタと、
前記少なくとも1つの空間フィルタにおけるブレークダウンの発生を検出するための少なくとも1つのブレークダウン検出手段と、
前記少なくとも1つのブレークダウン検出手段がブレークダウンの発生を検出した場合に、前記少なくとも1つの増幅器の駆動の停止を前記駆動手段に行わせる制御手段と、
を具備する極端紫外光源装置用ドライバーレーザ。
A driver laser used in an extreme ultraviolet light source device that generates extreme ultraviolet light by irradiating a target material with laser light output from a laser light source to turn the target material into plasma,
An oscillator that oscillates and outputs laser light;
At least one amplifier for inputting the laser beam output from the oscillator, amplifying the laser beam and outputting the amplified laser beam;
Driving means for driving the oscillator and the at least one amplifier;
At least one spatial filter that inputs laser light output from the oscillator or the at least one amplifier, and spatially filters the laser light to output the laser light;
At least one breakdown detection means for detecting occurrence of breakdown in the at least one spatial filter;
Control means for causing the drive means to stop driving the at least one amplifier when the at least one breakdown detection means detects the occurrence of a breakdown;
A driver laser for an extreme ultraviolet light source device.
前記空間フィルタが、
ピンホールが形成されたピンホール板と、
前記発振器又は前記少なくとも1つの増幅器から出力されたレーザ光を前記ピンホールに集光させるための集光手段と、
前記ピンホールを通過したレーザ光をコリメートするためのコリメート手段と、
を含む、請求項1記載の極端紫外光源装置用ドライバーレーザ。
The spatial filter is
A pinhole plate with pinholes formed thereon;
Condensing means for condensing the laser light output from the oscillator or the at least one amplifier in the pinhole;
Collimating means for collimating the laser light that has passed through the pinhole;
The driver laser for an extreme ultraviolet light source device according to claim 1, comprising:
前記ブレークダウン検出手段が、音センサ及び/又は光センサを含む、請求項1又は2記載の極端紫外光源装置用ドライバーレーザ。   3. The driver laser for an extreme ultraviolet light source device according to claim 1, wherein the breakdown detection means includes a sound sensor and / or an optical sensor. 前記発振器及び/又は前記増幅器がレーザ媒質としてCOを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の極端紫外光源装置用ドライバーレーザ。 4. The driver laser for an extreme ultraviolet light source device according to claim 1, wherein the oscillator and / or the amplifier includes CO 2 as a laser medium. MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)又はMOPO(Master Oscillator Power Oscillator)である、請求項1〜4のいずれか1項記載の極端紫外光源装置用ドライバーレーザ。   The driver laser for an extreme ultraviolet light source device according to any one of claims 1 to 4, which is a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) or a MOPO (Master Oscillator Power Oscillator).
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