JP6134313B2 - レーザシステム及び極端紫外光生成システム - Google Patents

レーザシステム及び極端紫外光生成システム Download PDF

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Description

本開示は、レーザシステム及び極端紫外光生成システムに関する。
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するための装置と縮小投影反射光学系とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にパルスレーザ光を照射することによって生成されるプラズマが用いられるＬＰＰ（Laser Produced Plasma）式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）式の装置と、シンクロトロン放射光が用いられるＳＲ（Synchrotron Radiation）式の装置との３種類の装置が提案されている。
 概要
本開示の１つの観点に係るレーザシステムは、第１の繰り返し周波数でクロック信号を出力可能に構成されたクロック生成器と、光共振器を含み、相対的に位相が固定された複数の縦モードで光を発振させてパルスレーザ光を出力可能に構成されたモードロックレーザ装置と、光共振器の光共振器長を調整可能に構成された調整装置と、モードロックレーザ装置から出力されたパルスレーザ光の光路に配置され、パルスレーザ光を第１の光路と第２の光路とに分岐させるビームスプリッタと、パルスレーザ光の第１の光路に配置され、パルスレーザ光を検出して検出信号を出力可能に構成された検出器と、パルスレーザ光の第２の光路に配置され、パルスレーザ光をスイッチング可能に構成されたスイッチング装置と、制御部であって、クロック生成器によって出力されるクロック信号と検出器によって出力される検出信号とに基づいて、クロック信号に対して検出信号が所定の位相差で同期するように調整装置を制御可能に構成され、クロック生成器によって出力されるクロック信号と、第１の繰り返し周波数より小さい第２の繰り返し周波数で外部装置から入力されるタイミング信号とに基づいて、スイッチング装置を制御可能に構成された制御部と、を備え、クロック信号に同期してモードロックレーザ装置から出力されて第２の光路に進んだパルスレーザ光の複数のパルスの内から、外部装置から入力されるタイミング信号によってパルスを選択してもよい。
本開示の他の１つの観点に係る極端紫外光生成システムは、第１の繰り返し周波数でクロック信号を出力可能に構成されたクロック生成器と、光共振器を含み、相対的に位相が固定された複数の縦モードで光を発振させてパルスレーザ光を出力可能に構成されたモードロックレーザ装置と、光共振器の光共振器長を調整可能に構成された調整装置と、モードロックレーザ装置から出力されたパルスレーザ光の光路に配置され、パルスレーザ光を第１の光路と第２の光路とに分岐させるビームスプリッタと、パルスレーザ光の第１の光路に配置され、パルスレーザ光を検出して検出信号を出力可能に構成された検出器と、パルスレーザ光の第２の光路に配置され、パルスレーザ光をスイッチング可能に構成されたスイッチング装置と、パルスレーザ光の光路であってスイッチング装置の下流側に配置され、パルスレーザ光を内部に導入可能な位置に入射口が設けられたチャンバと、チャンバに設けられ、チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給可能に構成され、ターゲット物質の供給タイミングを示すタイミング信号を出力可能に構成されたターゲット供給装置と、パルスレーザ光の光路であってスイッチング装置と上記所定の領域との間に配置され、パルスレーザ光を上記所定の領域で集光可能に構成されたレーザ光集光光学系と、制御部であって、クロック生成器によって出力されるクロック信号と検出器によって出力される検出信号とに基づいて、クロック信号に対して検出信号が所定の位相差で同期するように調整装置を制御可能に構成され、クロック生成器によって出力されるクロック信号と、第１の繰り返し周波数より小さい第２の繰り返し周波数でターゲット供給装置によって出力されるタイミング信号とに基づいて、スイッチング装置を制御可能に構成された制御部と、を備え、クロック信号に同期してモードロックレーザ装置から出力されて第２の光路に進んだパルスレーザ光の複数のパルスの内から、ターゲット供給装置によって出力されるタイミング信号によってパルスを選択してもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、例示的なＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す。 図２は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成システムの構成例を概略的に示す一部断面図である。 図３は、図２に示すプリパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図４は、図３に示すモードロックレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図５は、図３に示す再生増幅器の構成例を概略的に示す。 図６は、図５に示す再生増幅器においてポッケルスセルに電圧が印加されている場合の光路を概略的に示す。 図７Ａ〜図７Ｅは、図３に示すプリパルスレーザ装置における各信号のタイミングチャートである。 図８は、第１の実施形態におけるメインパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図９は、第２の実施形態におけるＥＵＶ光生成システムの構成例を概略的に示す一部断面図である。 図１０は、第２の実施形態におけるプリパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図１１は、第３の実施形態におけるプリパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図１２は、第４の実施形態におけるプリパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図１３は、第５の実施形態におけるプリパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図１４は、ＥＵＶ光生成システムにおけるプリパルスレーザ光の照射条件とＣＥとの関係を示すグラフである。 図１５Ａは、ＥＵＶ光生成システムにおけるプリパルスレーザ光のフルーエンスとＣＥとの関係を示すグラフであり、図１５Ｂは、ＥＵＶ光生成システムにおけるプリパルスレーザ光の光強度とＣＥとの関係を示すグラフである。 図１６Ａ及び図１６Ｂは、ＥＵＶ光生成システムにおいてプリパルスレーザ光が照射されたターゲットの写真である。 図１７は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す写真を撮影したときの機器の配置を概略的に示す。 図１８Ａ及び図１８Ｂは、それぞれ、図１６Ａ及び図１６Ｂに示される拡散ターゲットを模式的に示す断面図である。 図１９Ａは、第６の実施形態におけるメインパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。図１９Ｂは、マスターオシレータから出力されたパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。図１９Ｃは、波形調節器から出力されたパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。図１９Ｄは、増幅器ＰＡ３から出力されたパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。 図２０Ａは、図１９に示す波形調節器の構成例を概略的に示す。図２０Ｂは、波形調節器に入力されるパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。図２０Ｃは、高電圧電源から出力されるパルス状の電圧の波形を示すグラフである。図２０Ｄは、波形調節器から出力されるパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。 図２１は、第７の実施形態におけるメインパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。 図２２Ａは、第８の実施形態におけるメインパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。図２２Ｂは、第２のマスターオシレータから出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２２Ｃは、第１のマスターオシレータから出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２２Ｄは、光路調節器から出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２２Ｅは、メインパルスレーザ装置から出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。 図２３Ａは、第９の実施形態におけるメインパルスレーザ装置の構成例を概略的に示す。図２３Ｂは、第２のマスターオシレータから出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２３Ｃは、第１のマスターオシレータから出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２３Ｄは、光路調節器から出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２３Ｅは、メインパルスレーザ装置から出力されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。 図２４は、第１０の実施形態に係るＥＵＶ光生成システムの構成例を概略的に示す一部断面図である。 図２５は、図２４に示すビーム整形光学系の構成例を概略的に示す。 図２６は、図２４に示すビーム整形光学系の別の構成例を概略的に示す。 図２７は、図２４に示すビーム整形光学系のさらに別の構成例を概略的に示す。
実施形態
＜内容＞
１．概要
２．用語の説明
３．極端紫外光生成システムの全体説明
３．１ 構成
３．２ 動作
４．プリパルスレーザ装置を含む極端紫外光生成システム
４．１ 構成
４．２ 動作
５．プリパルスレーザ装置
５．１ 概略構成
５．２ モードロックレーザ装置
５．３ 再生増幅器
５．３．１ ポッケルスセルに電圧を印加しない場合
５．３．２ ポッケルスセルに電圧を印加する場合
５．４ タイミング制御
６．メインパルスレーザ装置
７．その他
７．１ タイミング信号の変形例
７．２ プリパルスレーザ装置の変形例（１）
７．３ プリパルスレーザ装置の変形例（２）
７．４ プリパルスレーザ装置の変形例（３）
７．５ プリパルスレーザ光のパルス幅
７．６ メインパルスレーザ装置の変形例（１）
７．７ メインパルスレーザ装置の変形例（２）
７．８ メインパルスレーザ装置の変形例（３）
７．９ メインパルスレーザ装置の変形例（４）
７．１０ メインパルスレーザ光の光強度分布
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
１．概要
ＬＰＰ式のＥＵＶ光生成装置においては、レーザシステムから出力されるパルスレーザ光を、チャンバ内に供給されるドロップレット状のターゲットに集光して照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化してもよい。プラズマからは、ＥＵＶ光を含む光が放射されてもよい。放射されたＥＵＶ光は、チャンバ内に配置されたＥＵＶ集光ミラーによって集光され、露光装置等に出力されてもよい。
ＬＰＰ式のＥＵＶ光生成装置において、ドロップレット状のターゲットにプリパルスレーザ光を照射してターゲットを拡散させ、拡散ターゲットを形成した後、この拡散ターゲットにメインパルスレーザ光を照射する場合がある。このように、拡散ターゲットにメインパルスレーザ光を照射すれば、ターゲット物質が効率良くプラズマ化され得る。これによれば、パルスレーザ光のエネルギーからＥＵＶ光のエネルギーへの変換効率（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＣＥ）が向上し得る。本発明者らは、ターゲットを拡散させるためのプリパルスレーザ光は、そのパルス幅が数十ピコ秒以下の短パルスとされるのが望ましいことを発見した。
パルス幅の短いパルスレーザ光を出力する装置として、モードロックレーザ装置が考えられる。モードロックレーザ装置は、相対的に位相が固定された複数の縦モードでレーザ光を発振させ得る。そして、それらの縦モードが合波された出力光は、パルス幅の短いパルスレーザ光となり得る。しかしながら、モードロックレーザ装置がパルスレーザ光の各パルスを出力するタイミングは、１つ前のパルスを出力したタイミングと、当該モードロックレーザ装置の光共振器長に応じた繰り返し周波数とに依存し得る。従って、所望のタイミングで各パルスが出力されるようにモードロックレーザ装置を制御することは容易ではない。このため、チャンバ内に供給されるドロップレット状のターゲットにプリパルスレーザ光を照射することが困難な場合がある。なお、繰り返し周波数は、１秒あたりの発振パルス数であってよい。
本開示の１つの観点においては、レーザシステムがクロック生成器を備え、クロック生成器によって出力されるクロック信号にモードロックレーザ装置が同期するように、モードロックレーザ装置の光共振器長を調整してもよい。さらに、上記クロック生成器によって出力されるクロック信号とターゲット供給装置によって出力されるタイミング信号とに基づいて、モードロックレーザ装置から出力されるパルスレーザ光をスイッチングしてもよい。モードロックレーザ装置から出力されるパルスレーザ光の繰り返し周波数は、タイミング信号の繰り返し周波数より高くてもよく、例えば１００ＭＨｚ程度でもよい。タイミング信号は、ターゲット供給装置によるターゲットの供給タイミングに一定の遅延時間を与えた信号であってもよい。このタイミング信号の繰り返し周波数は、例えば１００ｋＨｚ程度でもよい。
このような構成によれば、タイミング信号に応じてパルスレーザ光のスイッチングをするので、ターゲットが所定の領域を通過するタイミングに合わせて、当該所定の領域にパルスレーザ光を照射することができる。また、クロック信号にモードロックレーザ装置を同期させ、且つ、当該クロック信号に基づいたタイミングでパルスレーザ光のスイッチングをするので、パルスレーザ光に含まれる所望数のパルスのみを、ターゲットに照射し得る。パルスレーザ光に含まれる所望数のパルスは、例えば、所望の１パルスであってもよい。
２．用語の説明
「パルスレーザ光」は、複数のパルスを含むレーザ光を意味し得る。
「レーザ光」は、パルスレーザ光に限らずレーザ光一般を意味し得る。
「ターゲット物質」は、パルスレーザ光が照射されることによってプラズマ化し、そのプラズマからＥＵＶ光を放射し得るスズ、ガドリニウム、テルビウム等の物質を意味し得る。
「ターゲット」は、ターゲット供給装置によってチャンバ内に供給され、パルスレーザ光が照射される、微小量のターゲット物質を含む塊を意味し得る。特に、「ドロップレット状のターゲット」というときは、微小量の溶融したターゲット物質がチャンバ内に放出され、当該ターゲット物質の表面張力によってほぼ球状となったものを意味し得る。
「拡散ターゲット」は、ターゲットにプリパルスレーザ光が照射されたことにより拡散したターゲットを意味し得る。この拡散ターゲットにメインパルスレーザ光が照射されることにより、ターゲットを効率良くプラズマ化し得る。
３．極端紫外光生成システムの全体説明
３．１ 構成
図１に、例示的なＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システム１１の構成を概略的に示す。ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザシステム３と共に用いられてもよい。本願においては、ＥＵＶ光生成装置１及びレーザシステム３を含むシステムを、ＥＵＶ光生成システム１１と称する。図１に示し、かつ、以下に詳細に説明するように、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２及びターゲット供給装置２６を含んでもよい。チャンバ２は、密閉可能であってもよい。ターゲット供給装置２６は、例えば、チャンバ２の壁を貫通するように取り付けられてもよい。ターゲット供給装置２６から供給されるターゲット物質の材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又は、それらの内のいずれか２つ以上の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。
チャンバ２の壁には、少なくとも１つの貫通孔が設けられてもよい。その貫通孔には、ウインドウ２１が設けられてもよく、ウインドウ２１をパルスレーザ光３２が透過してもよい。チャンバ２の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１及び第２の焦点を有し得る。ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点が、プラズマ生成領域２５に位置し、その第２の焦点が、中間集光点（ＩＦ）２９２に位置するように配置されるのが好ましい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には、パルスレーザ光３３を通過させるための貫通孔２４が設けられてもよい。
ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御装置５及びターゲットセンサ４をさらに含んでもよい。ターゲットセンサ４は、撮像機能を有してもよく、ターゲットの存在、軌道、位置、速度等を検出してもよい。
さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２の内部と露光装置６の内部とを連通させる接続部２９を含んでもよい。接続部２９内部には、アパーチャが形成された壁２９１が設けられてもよい。壁２９１は、そのアパーチャがＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点に位置するように配置されるのが好ましい。
さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光進行方向制御装置３４、レーザ光集光ミラー２２、ターゲット２７を回収するためのターゲット回収部２８等を含んでもよい。レーザ光進行方向制御装置３４は、パルスレーザ光の進行方向を規定するための光学系と、この光学系の配置、姿勢等を調節するためのアクチュエータとを備えてもよい。
３．２ 動作
図１を参照に、レーザシステム３から出力されたパルスレーザ光３１は、レーザ光進行方向制御装置３４を経て、パルスレーザ光３２としてウインドウ２１を透過して、チャンバ２内に入射してもよい。パルスレーザ光３２は、少なくとも１つのレーザ光路に沿ってチャンバ２内に進み、レーザ光集光ミラー２２で反射されて、パルスレーザ光３３として少なくとも１つのターゲット２７に照射されてもよい。
ターゲット供給装置２６は、ターゲット２７をチャンバ２内のプラズマ生成領域２５に向けて出力するよう構成されてもよい。ターゲット２７には、パルスレーザ光３３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射されてもよい。パルスレーザ光３３が照射されたターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマから放射光２５１が放射され得る。放射光２５１に含まれるＥＵＶ光２５２は、ＥＵＶ集光ミラー２３によって選択的に反射されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されたＥＵＶ光２５２は、中間集光点２９２を通って露光装置６に出力されてもよい。なお、１つのターゲット２７に、パルスレーザ光３３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。
ＥＵＶ光生成制御装置５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括するよう構成されてもよい。ＥＵＶ光生成制御装置５は、ターゲットセンサ４によって撮像されたターゲット２７のイメージデータ等を処理してもよい。また、ＥＵＶ光生成制御装置５は、例えば、ターゲット２７を出力するタイミング、ターゲット２７の出力方向等を制御するよう構成されてもよい。さらに、ＥＵＶ光生成制御装置５は、例えば、レーザシステム３の発振タイミング、パルスレーザ光３２の進行方向、パルスレーザ光３３の集光位置等を制御するよう構成されてもよい。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加されてもよい。
４．プリパルスレーザ装置を含む極端紫外光生成システム
４．１ 構成
図２は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光生成システム１１の構成例を概略的に示す一部断面図である。図２に示すように、チャンバ２の内部には、レーザ光集光光学系２２ａと、ＥＵＶ集光ミラー２３と、ターゲット回収部２８と、ＥＵＶ集光ミラーホルダ４１と、プレート４２及び４３と、ビームダンプ４４と、ビームダンプ支持部材４５とが設けられてもよい。
チャンバ２にプレート４２が固定され、プレート４２にプレート４３が固定されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、ＥＵＶ集光ミラーホルダ４１を介してプレート４２に固定されてもよい。
レーザ光集光光学系２２ａは、軸外放物面ミラー２２１及び平面ミラー２２２と、それらのミラーをそれぞれ保持するためのホルダとを含んでもよい。軸外放物面ミラー２２１及び平面ミラー２２２は、それぞれのミラーで反射されたパルスレーザ光がプラズマ生成領域２５で集光するような位置及び姿勢となるように、それぞれのホルダを介してプレート４３に固定されてもよい。
ビームダンプ４４は、パルスレーザ光の光路の延長線上に位置するように、ビームダンプ支持部材４５を介してチャンバ２に固定されてもよい。ターゲット回収部２８は、ターゲット２７の軌道の延長線上に配置されてもよい。
チャンバ２には、ターゲットセンサ４と、ＥＵＶ光センサ７と、ウインドウ２１と、ターゲット供給装置２６とが取り付けられてもよい。チャンバ２の外部には、レーザ光進行方向制御装置３４と、ＥＵＶ光生成制御装置５とが配置されてもよい。
ＥＵＶ光センサ７は、プラズマ生成領域２５において発生したＥＵＶ光の光強度を検出して検出信号をＥＵＶコントローラ５１へ出力してもよい。ターゲット供給装置２６は、ターゲットを一定の時間間隔で出力し続ける装置でもよいし、ターゲットコントローラ５２から受信するトリガ信号に応じたタイミングで一滴一滴のターゲットを出力するオンデマンド式の装置でもよい。レーザ光進行方向制御装置３４は、高反射ミラー３５１、３５２及び３５３と、ダイクロイックミラー３５４と、それらのミラーをそれぞれ保持するためのホルダとを含んでもよい。
ＥＵＶ光生成制御装置５は、ＥＵＶコントローラ５１と、ターゲットコントローラ５２と、遅延回路５３とを含んでもよい。ＥＵＶコントローラ５１は、ターゲットコントローラ５２、遅延回路５３及びレーザシステム３に制御信号を出力してもよい。
ＥＵＶ光生成システム１１に含まれるレーザシステム３は、プリパルスレーザ光を出力するプリパルスレーザ装置３００と、メインパルスレーザ光を出力するメインパルスレーザ装置３９０とを含んでもよい。上述のダイクロイックミラー３５４は、プリパルスレーザ光に含まれる波長成分を高い反射率で反射し、メインパルスレーザ光に含まれる波長成分を高い透過率で透過させるコーティングを有し、ビームコンバイナとして機能してもよい。
４．２ 動作
ターゲットコントローラ５２は、ターゲット供給装置２６がターゲット２７をチャンバ２内のプラズマ生成領域２５に供給開始するように、ターゲット供給装置２６にターゲット供給開始信号を出力してもよい。
ターゲット供給装置２６は、ターゲットコントローラ５２からのターゲット供給開始信号を受信して、ドロップレット状のターゲット２７をプラズマ生成領域２５に向けて出力してもよい。ターゲットコントローラ５２は、ターゲットセンサ４によるターゲット検出信号を受信し、その信号を遅延回路５３に出力してもよい。ターゲットセンサ４は、ターゲット２７がプラズマ生成領域２５に到達する前の所定の位置を通過したタイミングを検出するセンサであってもよい。例えば、ターゲットセンサ４は図示しない照明装置及び光センサを含んでいてもよい。照明装置は例えばレーザ装置であってよく、レーザ装置は上記所定の位置にＣＷレーザ光を照射するように配置されてもよい。光センサはターゲット２７が通過した時にＣＷレーザ光をターゲット２７が反射した反射光を検出する位置に配置されてもよい。ターゲット２７がプラズマ生成領域に到達する前の所定の位置を通過すると、光センサはターゲット２７による反射光を検出することによってターゲット２７の通過タイミングを検出し、ターゲット検出信号を出力し得る。
遅延回路５３は、入力されたターゲット検出信号に所定の遅延時間を与えてタイミング信号を出力してもよい。遅延回路５３は、ターゲット２７がプラズマ生成領域２５に到達するタイミングにおいてプリパルスレーザ光がプラズマ生成領域２５に照射されるように、第１のタイミング信号をプリパルスレーザ装置３００に出力してもよい。また、遅延回路５３は、プリパルスレーザ光を照射されたターゲットが拡散して所定の拡散径に達するタイミングにおいてメインパルスレーザ光がプラズマ生成領域２５に照射されるように、第２のタイミング信号をメインパルスレーザ装置３９０に出力してもよい。
プリパルスレーザ装置３００は、遅延回路５３からの第１のタイミング信号に応じてプリパルスレーザ光を出力してもよい。メインパルスレーザ装置３９０は、遅延回路５３からの第２のタイミング信号に応じてメインパルスレーザ光を出力してもよい。
プリパルスレーザ装置３００から出力されたプリパルスレーザ光は、高反射ミラー３５３及びダイクロイックミラー３５４によって反射されて、ウインドウ２１を介してレーザ光集光光学系２２ａに入射してもよい。メインパルスレーザ装置３９０から出力されたメインパルスレーザ光は、高反射ミラー３５１及び高反射ミラー３５２によって反射され、ダイクロイックミラー３５４を透過して、ウインドウ２１を介してレーザ光集光光学系２２ａに入射してもよい。
レーザ光集光光学系２２ａに入射したプリパルスレーザ光及びメインパルスレーザ光は、軸外放物面ミラー２２１及び平面ミラー２２２によって反射されて、プラズマ生成領域２５に導かれてもよい。プリパルスレーザ光が照射されたターゲット２７は拡散し、拡散ターゲットとなり得る。メインパルスレーザ光は、この拡散ターゲットに照射され、ターゲットをプラズマ化し得る。
５．プリパルスレーザ装置
５．１ 概略構成
図３は、図２に示すプリパルスレーザ装置３００の構成例を概略的に示す。プリパルスレーザ装置３００は、クロック生成器３０１と、モードロックレーザ装置３０２と、光共振器長調整ドライバ３０３と、パルスレーザ光検出器３０４と、再生増幅器３０５と、励起用電源３０６と、制御部３１０とを含んでもよい。
クロック生成器３０１は、例えば繰り返し周波数を１００ＭＨｚとするクロック信号を出力してもよい。モードロックレーザ装置３０２は、相対的に位相が固定された複数の縦モードでレーザ光を発振させて、例えば繰り返し周波数を１００ＭＨｚ程度とするパルスレーザ光を出力してもよい。モードロックレーザ装置３０２は、後述の光共振器を含んでもよく、その光共振器長は、光共振器長調整ドライバ３０３によって調整可能であってもよい。
モードロックレーザ装置３０２から出力されるパルスレーザ光の光路には、ビームスプリッタ３０７が配置されてもよい。ビームスプリッタ３０７によって２つの光路に分岐されたパルスレーザ光の一方の光路には、パルスレーザ光検出器３０４が配置されてもよい。パルスレーザ光検出器３０４は、パルスレーザ光を検出して検出信号を出力してもよい。
再生増幅器３０５は、ビームスプリッタ３０７によって分岐されたパルスレーザ光の他方の光路に配置されてもよい。再生増幅器３０５は、光共振器を含んでもよく、その光共振器内でパルスレーザ光を複数回往復させて増幅し、パルスレーザ光が所定回数往復したタイミングで増幅されたパルスレーザ光を取り出す装置であってもよい。再生増幅器３０５の光共振器内にはレーザ媒質（後述）が配置され、このレーザ媒質を励起するためのエネルギーが、励起用電源３０６を介して与えられてもよい。再生増幅器３０５は、内部にポッケルスセル（後述）を含んでもよい。
制御部３１０は、位相調整部３１１と、ＡＮＤ回路３１２とを含んでもよい。位相調整部３１１は、クロック生成器３０１によって出力されるクロック信号と、パルスレーザ光検出器３０４によって出力される検出信号とに基づいて、光共振器長調整ドライバ３０３をフィードバック制御してもよい。
また、制御部３１０は、クロック生成器３０１によって出力されるクロック信号と、上述の遅延回路５３からのタイミング信号とに基づいて、再生増幅器３０５を制御してもよい。遅延回路５３からのタイミング信号は、上述の第１のタイミング信号であってよい。具体的には、ＡＮＤ回路３１２が、クロック信号とタイミング信号とのＡＮＤ信号を生成し、このＡＮＤ信号に基づいて再生増幅器３０５内のポッケルスセルを制御してもよい。
５．２ モードロックレーザ装置
図４は、図３に示すモードロックレーザ装置３０２の構成例を概略的に示す。モードロックレーザ装置３０２は、平面ミラー３２０と可飽和吸収体ミラー３２１との間に、レーザ結晶３２２と、凹面ミラー３２３と、平面ミラー３２４と、出力結合ミラー３２５と、凹面ミラー３２６とが、この順に平面ミラー３２０側から配置された光共振器を含んでもよい。この光共振器の光路は紙面にほぼ平行でもよい。さらに、モードロックレーザ装置３０２は、光共振器の外部からレーザ結晶３２２に励起光Ｅ１を出力する励起光源３２７を含んでもよい。励起光源３２７は、励起光Ｅ１を発生するレーザダイオードを含んでもよい。
平面ミラー３２０は、励起光源３２７からの励起光Ｅ１に含まれる波長成分を高い透過率で透過させ、レーザ結晶３２２からの放出光に含まれる波長成分を高い反射率で反射するミラーでもよい。レーザ結晶３２２は、励起光Ｅ１を受けて励起されて誘導放出を行うレーザ媒質であり、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４（neodymium-doped yttrium orthovanadate）の結晶であってもよい。レーザ結晶３２２から放出される光は、複数の縦モード（周波数成分）を含んでもよい。さらに、このレーザ結晶３２２はレーザ光の入射角度がブリュースタ角となるように配置されてもよい。
凹面ミラー３２３と、平面ミラー３２４と、凹面ミラー３２６とは、レーザ結晶３２２から放出された光をそれぞれ高い反射率で反射してもよい。出力結合ミラー３２５は、光共振器内で増幅されたレーザ光の一部を、光共振器の外部に向けて透過させ、残りの一部を、光共振器内でさらに増幅されるように反射してもよい。出力結合ミラー３２５からは進行方向の異なる第１の光と第２の光とが光共振器の外部に透過してもよい。第１の光は平面ミラー３２４からの反射光のうち出力結合ミラー３２５を透過した光である。第２の光は凹面ミラー３２６からの反射光のうち出力結合ミラー３２５を透過した光である。第１の光の光路には、上述のビームスプリッタ３０７が配置されてもよい。第２の光の光路には、図示しないレーザダンパが配置されてもよい。
可飽和吸収体ミラー３２１は、ミラー基板に反射層と可飽和吸収体層とがこの順で積層されたミラーでもよい。可飽和吸収体ミラー３２１においては、入射光が所定の閾値より弱い間は可飽和吸収体層が入射光を吸収し、入射光がその閾値以上に強くなると、可飽和吸収体層が入射光を高い透過率で透過させて、反射層が入射光を反射してもよい。これにより、複数の縦モードの光の位相がそろったタイミングで瞬間的に強度が高くなった光のみが、可飽和吸収体ミラー３２１によって反射され得る。
こうして、複数の縦モードの光の位相が相対的に固定されたパルス光が、光共振器内を往復することにより、増幅され得る。この状態はモードロックと呼ばれる場合がある。増幅されたパルス光は出力結合ミラー３２５からパルスレーザ光として周期的に出力され得る。このパルスレーザ光の繰り返し周波数は、光が光共振器内を一往復する時間の逆数に相当し得る。例えば、光共振器長Ｌ＝１．５ｍ、光速ｃ＝３×１０８ｍ／ｓとすると、繰り返し周波数ｆは、次式の通り、１００ＭＨｚとなり得る。
ｆ＝ｃ／（２Ｌ）
＝（３×１０８）／（２×１．５）
＝１００ＭＨｚ
この出力されるパルスレーザ光は、レーザ結晶３２２がブリュースタ角で図４のように配置されている場合、紙面に対して平行な直線偏光となり得る。
可飽和吸収体ミラー３２１は、ミラーホルダに支持され、このミラーホルダが、リニアステージ３２８によって光の進行方向に沿って移動可能であってもよい。光の進行方向は、図中の左右方向であってよい。リニアステージ３２８は、上述の光共振器長調整ドライバ３０３によって駆動可能であってもよい。可飽和吸収体ミラー３２１が光の進行方向に沿って移動させられることにより、光共振器長が調整され、パルスレーザ光の繰り返し周波数が調整されてもよい。
上述のように、位相調整部３１１は、クロック生成器３０１によって出力されるクロック信号と、パルスレーザ光検出器３０４によって出力される検出信号とに基づいて、光共振器長調整ドライバ３０３を制御してもよい。具体的には、位相調整部３１１は、クロック信号と検出信号との位相差を検出し、クロック信号と検出信号とが一定の遅延時間をもって同期するように、光共振器長調整ドライバ３０３を制御してもよい。クロック信号と検出信号との遅延時間については、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら後述する。
５．３ 再生増幅器
図５は、図３に示す再生増幅器３０５の構成例を概略的に示す。再生増幅器３０５は、平面ミラー３３４と凹面ミラー３３５との間に、レーザ結晶３３６と、凹面ミラー３３７と、平面ミラー３３８と、偏光ビームスプリッタ３３９と、ポッケルスセル３４０と、λ／４波長板３４１とが、この順に平面ミラー３３４側から配置された光共振器を含んでもよい。例えば、再生増幅器３０５の光共振器は、上述のモードロックレーザ装置３０２の光共振器よりも短い光共振器長を有してもよい。さらに、再生増幅器３０５は、光共振器の外部からレーザ結晶３３６に励起光Ｅ２を出力する励起光源３４２を含んでもよい。励起光源３４２は、励起光Ｅ２を発生するレーザダイオードを含んでもよい。また、再生増幅器３０５は、偏光ビームスプリッタ３３０と、ファラデー光アイソレータ３３１と、平面ミラー３３２と、平面ミラー３３３とを含んでもよい。さらに、レーザ結晶３３６はレーザ光の入射角度がブリュースタ角となるように配置されてもよい。ファラデー光アイソレータ３３１は、図示しないファラデーローテータと図示しないλ／２波長板を含んでいてもよい。
平面ミラー３３４は、励起光源３４２からの励起光Ｅ２に含まれる波長成分を高い透過率で透過させ、レーザ結晶３３６からの放出光に含まれる波長成分を高い反射率で反射するミラーでもよい。レーザ結晶３３６は、励起光Ｅ２を受けて励起されるレーザ媒質であり、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（neodymium-doped yttrium aluminum garnet）の結晶であってもよい。励起光Ｅ２を受けて励起されたレーザ結晶３３６に、モードロックレーザ装置３０２から出力された種光が入射すると、誘導放出によって種光が増幅され得る。
５．３．１ ポッケルスセルに電圧を印加しない場合
偏光ビームスプリッタ３３０は、モードロックレーザ装置３０２から出力されたパルスレーザ光Ｂ１の光路に配置されてもよい。偏光ビームスプリッタ３３０は、パルスレーザ光Ｂ１が入射する面が紙面に対して垂直に配置されてもよい。偏光ビームスプリッタ３３０は、紙面に平行な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ１を高い透過率で透過させてもよい。偏光ビームスプリッタ３３０は、後述のように、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ２９を高い反射率で反射してもよい。
ファラデー光アイソレータ３３１は、図中下側から偏光ビームスプリッタ３３０を透過したパルスレーザ光Ｂ２の光路に配置されてもよい。ファラデー光アイソレータ３３１は、図中下側から入射した直線偏光のパルスレーザ光Ｂ２の偏光面を９０度回転させてパルスレーザ光Ｂ３として透過させてもよい。また、ファラデー光アイソレータ３３１は、後述のように、図中上側に相当する逆方向から入射するパルスレーザ光Ｂ２８の偏光面を回転させずに、偏光ビームスプリッタ３３０に向けて透過させてもよい。
平面ミラー３３２は、ファラデー光アイソレータ３３１を透過したパルスレーザ光Ｂ３の光路に配置されてもよい。平面ミラー３３２は、パルスレーザ光Ｂ３を高い反射率で反射してもよい。平面ミラー３３３は、平面ミラー３３２によって反射されたパルスレーザ光Ｂ４を高い反射率で反射してもよい。
光共振器内に配置された偏光ビームスプリッタ３３９は、平面ミラー３３３によって反射されたパルスレーザ光Ｂ５の光路上に位置していてもよい。偏光ビームスプリッタ３３９は、パルスレーザ光Ｂ５が入射する面が紙面に対して垂直に配置されてもよく、パルスレーザ光Ｂ５は、偏光ビームスプリッタ３３９の図中右側の面に入射してもよい。偏光ビームスプリッタ３３９は、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ５を高い反射率で反射し、パルスレーザ光Ｂ６として光共振器内に導いてもよい。偏光ビームスプリッタ３３９は、後述のように、紙面に平行な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ１１等を高い透過率で透過させてもよい。
ポッケルスセル３４０と、λ／４波長板３４１と、凹面ミラー３３５とは、偏光ビームスプリッタ３３９からみて図中右側の光路に配置されていてもよい。平面ミラー３３４と、レーザ結晶３３６と、凹面ミラー３３７と、平面ミラー３３８とは、偏光ビームスプリッタ３３９からみて図中左側の光路に配置されていてもよい。
ポッケルスセル３４０は、高電圧電源３４３によって電圧を印加可能であってもよい。ポッケルスセル３４０は、高電圧電源３４３によって電圧が印加されていない状態においては、偏光ビームスプリッタ３３９によって反射されたパルスレーザ光Ｂ６の偏光面を回転させずにパルスレーザ光Ｂ７として透過させてもよい。なお、ポッケルスセル３４０に高電圧電源３４３が電圧を印加していない状態は「電圧がＯＦＦ」と称し、高電圧電源３４３が電圧を印加している状態は「電圧がＯＮ」と称する。
λ／４波長板３４１は、パルスレーザ光Ｂ７が入射する面が紙面に対して垂直な状態で配置されてもよい。更に、λ／４波長板３４１の結晶の光学軸が、入射光軸に垂直な面内において、紙面に対して４５度傾いた状態となるよう、λ／４波長板３４１が配置されてもよい。λ／４波長板３４１に入射するパルスレーザ光Ｂ７は、上記結晶の光学軸に平行な第１の偏光成分と、上記結晶の光学軸とパルスレーザ光Ｂ７の進行方向との両方に垂直な第２の偏光成分とを有し得る。第１の偏光成分と第２の偏光成分との合成ベクトルの方向は、パルスレーザ光Ｂ７の偏光面に沿った方向と一致し、その方向は紙面に垂直な方向であり得る。
λ／４波長板３４１は、第１の偏光成分と第２の偏光成分とを互いに異なる光路で透過させる複屈折作用を有してもよい。その結果、λ／４波長板３４１は、ポッケルスセル３４０を透過したパルスレーザ光Ｂ７を、第１の偏光成分の位相に対して第２の偏光成分の位相を１／４波長分ずらして透過させてもよい。凹面ミラー３３５は、λ／４波長板３４１を透過したパルスレーザ光Ｂ８を高い反射率で反射してもよい。凹面ミラー３３５によって反射されたパルスレーザ光Ｂ９は、λ／４波長板３４１を再び透過するので、第１の偏光成分の位相に対して第２の偏光成分の位相がさらに１／４波長分ずらされてもよい。つまり、パルスレーザ光Ｂ７は、λ／４波長板３４１を２回透過することにより、第１の偏光成分の位相に対して第２の偏光成分の位相が合計で１／２波長分ずらされてもよい。その結果、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ７は、その偏光面が９０度回転し、紙面に平行な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ１０としてポッケルスセル３４０に入射し得る。
ポッケルスセル３４０は、上述の通り、高電圧電源３４３による電圧が印加されていない状態においては、入射光の偏光面を回転させないで透過させ得る。従って、ポッケルスセル３４０を透過したパルスレーザ光Ｂ１１は、紙面に平行な方向に直線偏光した状態で偏光ビームスプリッタ３３９に入射し得る。偏光ビームスプリッタ３３９は、紙面に平行な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ１１を高い透過率で透過させてもよい。
平面ミラー３３８は、偏光ビームスプリッタ３３９を透過したパルスレーザ光Ｂ１２を高い反射率で反射してもよい。凹面ミラー３３７は、平面ミラー３３８によって反射されたパルスレーザ光Ｂ１３を高い反射率で反射してもよい。レーザ結晶３３６は、凹面ミラー３３７によって反射された種光としてのパルスレーザ光Ｂ１４を増幅して透過させてもよい。
平面ミラー３３４は、レーザ結晶３３６によって増幅されてレーザ結晶３３６を透過したパルスレーザ光Ｂ１５を高い反射率で反射し、パルスレーザ光Ｂ１６としてレーザ結晶３３６に入射させてもよい。レーザ結晶３３６によって再び増幅されたパルスレーザ光Ｂ１７は、凹面ミラー３３７と、平面ミラー３３８と、偏光ビームスプリッタ３３９と、ポッケルスセル３４０とを介して、パルスレーザ光Ｂ２１としてλ／４波長板３４１に入射してもよい。パルスレーザ光Ｂ２１はλ／４波長板３４１を透過し、凹面ミラー３３５によって反射されて再びλ／４波長板３４１を透過することにより、その偏光面が９０度回転し、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ２４となり得る。パルスレーザ光Ｂ２４は、ポッケルスセル３４０を透過した後、偏光ビームスプリッタ３３９によって高い反射率で反射され、パルスレーザ光Ｂ２６として光共振器の外部に出力されてもよい。
パルスレーザ光Ｂ２６は、平面ミラー３３３と平面ミラー３３２とを介して、パルスレーザ光Ｂ２８としてファラデー光アイソレータ３３１に図中上側から入射してもよい。ファラデー光アイソレータ３３１は、図中上側から入射した直線偏光のパルスレーザ光Ｂ２８を、その偏光面を回転させずに、パルスレーザ光Ｂ２９として透過させてもよい。偏光ビームスプリッタ３３０は、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ２９を高い反射率で反射してもよい。
偏光ビームスプリッタ３３０によって反射されたパルスレーザ光Ｂ３０は、図２に示したレーザ光集光光学系２２ａを介してプラズマ生成領域２５に導かれてもよい。ただし、再生増幅器３０５の光共振器内を一往復しただけで出力された、このパルスレーザ光Ｂ３０は、仮にターゲットに照射されても、ターゲットを拡散させず、ターゲットをプラズマ化もしない程度の弱い強度を有していてもよい。
５．３．２ ポッケルスセルに電圧を印加する場合
高電圧電源３４３は、一度ポッケルスセル３４０を透過したパルスレーザ光Ｂ１１の１つのパルスが、次にパルスレーザ光Ｂ２０としてポッケルスセル３４０に入射するまでの間のタイミングで、ポッケルスセル３４０に印加する電圧をＯＦＦからＯＮにしてもよい。ポッケルスセル３４０は、高電圧電源３４３によって電圧が印加されている状態においては、λ／４波長板３４１と同様に、入射光を、第１の偏光成分の位相に対して第２の偏光成分の位相を１／４波長分ずらして透過させてもよい。
図６は、図５に示す再生増幅器３０５においてポッケルスセル３４０に電圧が印加されている場合の光路を概略的に示す。このとき、パルスレーザ光Ｂ２０は、ポッケルスセル３４０及びλ／４波長板３４１をそれぞれ２回透過して（パルスレーザ光Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３、Ｂａ４）、パルスレーザ光Ｂ１１として戻ってきてもよい。λ／４波長板３４１を２回透過することで偏光面が９０度回転し、且つ、電圧が印加されているポッケルスセル３４０を２回透過することでさらに偏光面が９０度回転したパルスレーザ光Ｂ１１は、その偏光面の向きがパルスレーザ光Ｂ２０と同じであり得る。従って、パルスレーザ光Ｂ１１は、偏光ビームスプリッタ３３９を再び透過して、レーザ結晶３３６によって増幅され得る。ポッケルスセル３４０に高電圧電源３４３による電圧が印加されている間、この増幅動作が繰り返され得る。
増幅動作が繰り返された後、高電圧電源３４３は、一度ポッケルスセル３４０を透過したパルスレーザ光Ｂ１１が、次にパルスレーザ光Ｂ２０としてポッケルスセル３４０に入射するまでの間のタイミングで、ポッケルスセル３４０に印加する電圧をＯＮからＯＦＦにしてもよい。ポッケルスセル３４０は、上述の通り、図５のように高電圧電源３４３による電圧が印加されていない状態においては、入射光の偏光面を回転させなくてもよい。従って、このときポッケルスセル３４０に図中左側から入射したパルスレーザ光Ｂ２０は、図５のパルスレーザ光Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４として、λ／４波長板３４１を２回透過することによって、その偏光面が９０度だけ回転し得る。よって、増幅動作が繰り返された後のパルスレーザ光は、紙面に垂直な方向に直線偏光した状態で、パルスレーザ光Ｂ２５として偏光ビームスプリッタ３３９に図中右側から入射し、光共振器の外部に出力され得る。
なお、図６のようにポッケルスセル３４０に電圧が印加されて増幅動作が繰り返されている間、新たにモードロックレーザ装置３０２から出力されたパルスレーザ光Ｂ１は、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光Ｂ６としてポッケルスセル３４０に入射し得る。ポッケルスセル３４０に電圧が印加されている間は、パルスレーザ光Ｂ６は、λ／４波長板３４１及びポッケルスセル３４０を透過しながら、パルスレーザ光Ｂａ５、Ｂａ６、Ｂａ７、Ｂａ８として示す光路を経て、パルスレーザ光Ｂ２５として戻ってきてもよい。このとき、パルスレーザ光Ｂ２５は、その偏光面がパルスレーザ光Ｂ６と同じであり得る。従って、このパルスレーザ光Ｂ２５は、紙面に垂直な方向に直線偏光したまま偏光ビームスプリッタ３３９に図中右側から入射し、一度も増幅されることなく、パルスレーザ光Ｂ２６として光共振器の外部に出力され得る。
高電圧電源３４３がポッケルスセル３４０に印加する電圧をＯＮ／ＯＦＦするタイミングは、上述のクロック信号とタイミング信号とのＡＮＤ信号によって決定されてもよい。ＡＮＤ信号は、ＡＮＤ回路３１２から、再生増幅器３０５に含まれる電圧波形生成回路３４４に供給されてもよい。電圧波形生成回路３４４は、ＡＮＤ信号をトリガとして電圧波形を生成し、この電圧波形を高電圧電源３４３に供給してもよい。高電圧電源３４３は、この電圧波形に従ってパルス状の電圧を生成し、この電圧をポッケルスセル３４０に印加してもよい。タイミング信号と、ＡＮＤ信号と、電圧波形生成回路３４４による電圧波形とについては、図７Ｃ〜図７Ｅを参照しながら後述する。
５．４ タイミング制御
図７Ａ〜図７Ｅは、図３に示すプリパルスレーザ装置３００における各信号のタイミングチャートである。図７Ａは、クロック生成器３０１から出力されるクロック信号のタイミングチャートである。クロック生成器３０１から出力されるクロック信号は、例えば、繰り返し周波数を１００ＭＨｚとしてもよい。この場合、パルスの発生間隔は１０ｎｓとなり得る。
図７Ｂは、パルスレーザ光検出器３０４から出力される検出信号のタイミングチャートである。パルスレーザ光検出器３０４から出力される検出信号の繰り返し周波数は、モードロックレーザ装置３０２から出力されるパルスレーザ光の繰り返し周波数に依存し得る。モードロックレーザ装置３０２から出力されるパルスレーザ光の繰り返し周波数は、モードロックレーザ装置３０２の光共振器長を調整することによって、調整され得る。このパルスレーザ光は、例えば、繰り返し周波数が１００ＭＨｚ程度であってもよい。パルスレーザ光の繰り返し周波数を微調整することによって、図７Ａに示すクロック信号との位相差を調整し得る。これにより、パルスレーザ光の検出信号が図７Ａに示す例えば１００ＭＨｚのクロック信号に対して、例えば５ｎｓの一定の遅延時間をもって同期するように、モードロックレーザ装置３０２がフィードバック制御されてもよい。
図７Ｃは、遅延回路５３から出力されるタイミング信号のタイミングチャートである。上述のように、遅延回路５３から出力されるタイミング信号は、ターゲットセンサ４によるターゲット検出信号に所定の遅延時間を与えた信号であってもよい。タイミング信号の繰り返し周波数は、ターゲット供給装置２６によるターゲット出力の繰り返し周波数に依存し得る。ターゲット供給装置２６によるターゲット出力の繰り返し周波数は、例えば、１００ｋＨｚ程度であってもよい。タイミング信号のパルス幅は、図７Ａに示すクロック信号のパルスの発生間隔と同等の時間幅とされてもよい。よって、タイミング信号のパルス幅は、例えば１０ｎｓであってよい。
図７Ｄは、ＡＮＤ回路３１２から出力されるＡＮＤ信号のタイミングチャートである。ＡＮＤ回路３１２から出力されるＡＮＤ信号は、クロック信号とタイミング信号との論理積によって生成される信号であってもよい。タイミング信号のパルス幅が、クロック信号の発生間隔と同等の時間幅とされた場合には、タイミング信号の１つのパルスに対して、ＡＮＤ信号の１つのパルスが生成され得る。このＡＮＤ信号は、クロック信号の複数のパルスのうちの一部のパルスにほぼ同期して生成され得る。
図７Ｅは、電圧波形生成回路３４４から出力される電圧波形のタイミングチャートである。電圧波形生成回路３４４から出力される電圧波形は、ＡＮＤ回路３１２からＡＮＤ信号が出力されたときに、ＡＮＤ信号にほぼ同期して生成されてもよい。この電圧波形は、例えば、パルス幅が３００ｎｓのパルスであってもよい。例えば、再生増幅器３０５の光共振器長が１ｍの場合、光速３×１０８ｍ／ｓのパルスレーザ光が光共振器内を５０往復する時間は、３００ｎｓであり得る。このように電圧波形のパルス幅を設定することにより、パルスレーザ光を再生増幅器３０５の光共振器内で何回往復させて出力するかを設定し得る。
以上のタイミング制御によれば、クロック信号とモードロックレーザ装置３０２からのパルスレーザ光とが一定の遅延時間をもって同期し、且つ、ＡＮＤ信号がクロック信号の複数のパルスのうちの一部のパルスに同期し得る。これにより、パルスレーザ光が再生増幅器３０５の光共振器内の特定の区間を伝搬している間に、高電圧電源３４３がポッケルスセル３４０に印加する電圧を切り替えることができる。従って、モードロックレーザ装置３０２から出力されたパルスレーザ光に含まれる所望のパルスのみを所望の強度に増幅し、ターゲットに照射することができる。
また、以上のタイミング制御によれば、モードロックレーザ装置３０２によるパルスの発生間隔に応じた分解能で、再生増幅器３０５から出力されるパルスの発生タイミングを制御し得る。例えば、ターゲット供給装置２６から出力されて３０ｍ／ｓ〜６０ｍ／ｓの速度でチャンバ２内を移動するターゲットは、モードロックレーザ装置３０２によるパルスの発生間隔である１０ｎｓの時間内に、０．３μｍ〜０．６μｍ移動し得る。ドロップレット状のターゲットの直径が２０μｍ程度であれば、１０ｎｓという分解能は、ターゲットにパルスレーザ光を照射するのに十分であり得る。
６．メインパルスレーザ装置
図８は、第１の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０の構成例を概略的に示す。メインパルスレーザ装置３９０は、マスターオシレータＭＯと、複数の増幅器ＰＡ１、ＰＡ２及びＰＡ３と、制御部３９１とを含んでもよい。
マスターオシレータＭＯは、ＣＯ２ガスをレーザ媒質として用いたＣＯ２レーザ装置であってもよいし、ＣＯ２レーザの波長域で発振する量子カスケードレーザ装置であってもよい。複数の増幅器ＰＡ１、ＰＡ２及びＰＡ３は、マスターオシレータＭＯから出力されるパルスレーザ光の光路に直列に配置されてもよい。複数の増幅器ＰＡ１、ＰＡ２及びＰＡ３は、それぞれ、例えばＣＯ２ガスをレーザ媒質として収容したレーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置された図示しない少なくとも一対の電極と、図示しない少なくとも一対の電極間に電圧を印加する電源とを含んでいてもよい。なお、以下の説明においてＣＯ２ガスをレーザ媒質とする場合、ＣＯ２ガスを窒素、ヘリウム、ネオン、キセノンあるいはその他のガスによって希釈して利用してもよい。
制御部３９１は、ＥＵＶコントローラ５１からの制御信号に基づいて、マスターオシレータＭＯと、複数の増幅器ＰＡ１、ＰＡ２及びＰＡ３とを制御してもよい。制御部３９１は、遅延回路５３からのタイミング信号をマスターオシレータＭＯに出力してもよい。遅延回路５３からのタイミング信号は、上述の第２のタイミング信号であってよい。マスターオシレータＭＯは、タイミング信号の各パルスをトリガとして、パルスレーザ光の各パルスを出力してもよい。これらのパルスレーザ光は、複数の増幅器ＰＡ１、ＰＡ２及びＰＡ３によって増幅されてもよい。これにより、メインパルスレーザ装置３９０は、遅延回路５３からのタイミング信号と同期して、メインパルスレーザ光を出力してもよい。
７．その他
７．１ タイミング信号の変形例
図９は、第２の実施形態におけるＥＵＶ光生成システム１１の構成例を概略的に示す一部断面図である。第２の実施形態においては、ＥＵＶ光生成制御装置５ａが、クロック生成器５４ａと、分周器５５ａとを含んでもよい。
クロック生成器５４ａは、例えば繰り返し周波数を１００ＭＨｚとするクロック信号を出力してもよい。分周器５５ａは、クロック生成器５４ａによるクロック信号に基づいて、当該クロック信号の繰り返し周波数より小さい繰り返し周波数を有する第３のタイミング信号を出力してもよい。分周器５５ａは、図示しないカウンタ回路を含んでもよく、クロック信号に含まれるパルスを一定数カウントするごとに、上記第３のタイミング信号を出力してもよい。
ターゲットコントローラ５２ａは、図示しない位相調整部を含んでもよい。この位相調整部は、ターゲットセンサ４によるターゲット検出信号と、分周器５５ａからの第３のタイミング信号との位相差を検出してもよい。そして、位相調整部は、ターゲット検出信号と第３のタイミング信号とが所定の位相差で同期するように、ターゲット供給装置２６をフィードバック制御してもよい。
プリパルスレーザ装置３００ａには、遅延回路５３からではなく、分周器５５ａから、上記第３のタイミング信号が出力されてもよい。メインパルスレーザ装置３９０には、第３のタイミング信号に一定の遅延時間を与えた第４のタイミング信号が、遅延回路５３から出力されてもよい。
図１０は、第２の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ａの構成例を概略的に示す。第２の実施形態においては、クロック信号は図９のＥＵＶ光生成制御装置５ａのクロック生成器５４ａから供給されるので、プリパルスレーザ装置３００ａにはクロック生成器が含まれていなくてもよい。また、図３のＡＮＤ回路３１２はなくてもよく、ＡＮＤ回路３１２からのＡＮＤ信号の代わりに、分周器５５ａからの第３のタイミング信号によって、再生増幅器３０５内のポッケルスセルが制御されてもよい。再生増幅器３０５内のポッケルスセルは、第３のタイミング信号に対して一定の遅延時間をもって制御されてもよい。その他の点は第１の実施形態と同様でもよい。
第２の実施形態によれば、クロック信号とモードロックレーザ装置３０２からのパルスレーザ光とが一定の遅延時間をもって同期し得る。また、ターゲット供給装置２６が、第３のタイミング信号と同期するように制御され得る。さらに、再生増幅器３０５内のポッケルスセルが、第３のタイミング信号に対して一定の遅延時間をもって制御され得る。この第３のタイミング信号は、クロック信号に基づいて分周器５５ａから出力されたものであるので、クロック信号の複数のパルスのうちの一部のパルスに同期し得る。従って、第１の実施形態と同様に、モードロックレーザ装置３０２から出力されたパルスレーザ光に含まれる所望のパルスのみを所望の強度に増幅し、ドロップレット状のターゲットに照射することができる。
７．２ プリパルスレーザ装置の変形例（１）
図１１は、第３の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ｂの構成例を概略的に示す。第３の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ｂは、第１の実施形態におけるプリパルスレーザ装置の図５におけるポッケルスセル３４０を含む図３の再生増幅器３０５の代わりに、光シャッタ３１３と、増幅器３１４とを含んでもよい。その他の点は第１の実施形態と同様でもよい。
光シャッタ３１３は、電圧波形生成回路と、高電圧電源と、ポッケルスセルと、偏光子と（いずれも図示せず）を含んでいてもよい。電圧波形生成回路は、ＡＮＤ回路３１２からのＡＮＤ信号をトリガとして電圧波形を生成し、この電圧波形を高電圧電源に供給してもよい。高電圧電源は、この電圧波形に従ってパルス状の電圧を生成し、光シャッタ３１３に含まれるポッケルスセルに印加してもよい。
光シャッタ３１３に含まれるポッケルスセルは、高電圧電源によって電圧が印加されているときと印加されていないときとで、ポッケルスセルを透過するパルスレーザ光の偏光面を変化させてもよい。偏光子は、ポッケルスセルを透過するパルスレーザ光の偏光面の向きに応じて、偏光面が第１の向きを有する場合においてはパルスレーザ光を透過させ、偏光面が第２の向きを有する場合においてはパルスレーザ光を反射又は吸収してもよい。
増幅器３１４は、光ファイバを含む光ファイバ増幅器であってもよい。増幅器３１４は、イッテルビウム（Ｙｂ）がドープされた図示しない光ファイバと、レーザダイオード等の図示しない励起光源とを含んでもよい。増幅器３１４は、光シャッタ３１３を透過したパルスレーザ光の光路に配置され、光シャッタ３１３を透過したパルスレーザ光を増幅してもよい。
第３の実施形態によっても、モードロックレーザ装置から出力される複数のパルスのうちから所望のパルスを選択して増幅することにより、パルスレーザ光をターゲットに照射し得る。
７．３ プリパルスレーザ装置の変形例（２）
図１２は、第４の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ｃの構成例を概略的に示す。第４の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ｃは、モードロックレーザ装置３０２ｃと、光シャッタ３１３と、増幅器３１４と、第１の非線形結晶３１５と、第２の非線形結晶３１６とを含んでもよい。その他の点は第３の実施形態と同様でよく、図１１に示した、クロック生成器３０１と、光共振器長調整ドライバ３０３と、パルスレーザ光検出器３０４と、励起用電源３０６と、ビームスプリッタ３０７と、制御部３１０とを含んでもよい。
モードロックレーザ装置３０２ｃは、イッテルビウムがドープされたガラスをレーザ媒質とし、例えば繰り返し周波数を１００ＭＨｚ程度とするパルスレーザ光を発振させて出力してもよい。モードロックレーザ装置３０２ｃは、波長λ１＝１０４０ｎｍでパルス幅１００ｐｓのパルスレーザ光を出力してもよい。
光シャッタ３１３及び増幅器３１４は、第３の実施形態において説明したものと同様でもよい。光シャッタ３１３は、モードロックレーザ装置３０２ｃから出力されたパルスレーザ光の透過及び遮断を制御してもよい。増幅器３１４は、光シャッタ３１３を透過したパルスレーザ光を増幅してもよい。
第１の非線形結晶３１５は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の結晶であってもよい。第１の非線形結晶３１５は、増幅器３１４によって増幅されたパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。第１の非線形結晶３１５は、光パラメトリック発振によって、波長λ１のパルスレーザ光を、波長λ２＝１６８０ｎｍのパルスレーザ光と、波長λ３＝２７３０ｎｍのパルスレーザ光とに変換し得る。ここで、１／λ１＝１／λ２＋１／λ３の関係となり得る。
第２の非線形結晶３１６は、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）の結晶であってもよい。第２の非線形結晶３１６は、第１の非線形結晶３１５によって変換された波長λ２のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。第２の非線形結晶３１６は、光パラメトリック発振によって、波長λ２のパルスレーザ光を、波長λ４＝１０６００ｎｍのパルスレーザ光と、波長λ５＝１９９６．４ｎｍのパルスレーザ光とに変換し得る。ここで、１／λ２＝１／λ４＋１／λ５の関係となり得る。
これにより、波長λ４＝１０６００ｎｍのパルスレーザ光を出力光として取り出すことができる。この波長λ４は、ＣＯ２レーザ装置によるパルスレーザ光の波長とほぼ同一であり得る。従って、図８におけるメインパルスレーザ装置３９０としてＣＯ２レーザ装置を用いた場合に、メインパルスレーザ光とプリパルスレーザ光とを共通のレンズで集光したとしても、色収差を抑制して集光点の位置をほぼ同じにすることができる。
７．４ プリパルスレーザ装置の変形例（３）
図１３は、第５の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ｄの構成例を概略的に示す。第５の実施形態におけるプリパルスレーザ装置３００ｄは、モードロックレーザ装置３０２ｄと、再生増幅器３０５ｄとを含んでもよい。その他の点は第１の実施形態と同様でよく、図３に示した、クロック生成器３０１と、光共振器長調整ドライバ３０３と、パルスレーザ光検出器３０４と、励起用電源３０６と、ビームスプリッタ３０７と、制御部３１０とを含んでもよい。
モードロックレーザ装置３０２ｄは、ＣＯ２レーザ発振器であってもよい。モードロックレーザ装置３０２ｄは、高反射ミラー３６１と出力結合ミラー３６２との間に、レーザチャンバ３６３と、可飽和吸収セル３６４とが、この順に高反射ミラー３６１側から配置された光共振器を含んでもよい。レーザチャンバ３６３内には、一対の電極３６５が配置されるとともに、ＣＯ２ガスがレーザ媒質として収容されてもよい。一対の電極３６５には、図示しない電源により電圧を印加可能であってもよい。
再生増幅器３０５ｄは、一対の高反射ミラー３７１及び３７２の間に、レーザチャンバ３７３と、偏光ビームスプリッタ３３９と、ポッケルスセル３４０と、λ／４波長板３４１とが、この順に高反射ミラー３７１側から配置された光共振器を含んでもよい。レーザチャンバ３７３内には、一対の電極３７５が配置されるとともに、ＣＯ２ガスがレーザ媒質として収容されてもよい。一対の電極３７５には、図示しない励起用電源により電圧を印加可能であってもよい。また、再生増幅器３０５ｄは、偏光ビームスプリッタ３３０と、ファラデー光アイソレータ３３１とを含んでもよい。
レーザチャンバ３６３内の全ガス圧及びレーザチャンバ３７３内の全ガス圧は、いずれも、３ａｔｍ以上、１０ａｔｍ以下の範囲に制御されてもよい。このようなガス圧にすることにより、レーザ媒質としてのＣＯ２ガスにより増幅可能な波長幅が広くなるので、複数の縦モードで光を発振させ、パルス幅が１ｐｓ〜２００ｐｓ程度のパルスレーザ光を生成し得る。
７．５ プリパルスレーザ光のパルス幅
図１４は、ＥＵＶ光生成システム１１におけるプリパルスレーザ光の照射条件とＣＥとの関係を示すグラフである。図１４において、横軸は、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間（μｓ）を示し、縦軸は、メインパルスレーザ光のエネルギーからＥＵＶ光のエネルギーへの変換効率すなわちＣＥ（％）を示す。プリパルスレーザ光の半値全幅で規定されるパルス幅とエネルギー密度の指標としてフルーエンスとの組合せを７通り設定し、それぞれの組合せについて、測定を行い、その結果を折れ線で示した。なお、フルーエンスとは、パルスレーザ光のエネルギーを、集光スポット径内の面積で除算した値とする。なお、集光スポット径は、集光点の強度分布において、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度を有する部分の直径とする。
測定条件の詳細は次の通りである。ターゲット物質としてスズ（Ｓｎ）を用い、これを溶融して直径約２１μｍのドロップレット状のターゲットとした。
プリパルスレーザ装置としては、パルス幅を１０ｎｓとする場合には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置を用い、波長を１．０６μｍとし、パルスエネルギーを０．５ｍＪ〜２．７ｍＪとした。パルス幅を１０ｐｓとする場合には、マスターオシレータとしてＮｄ：ＹＶＯ４の結晶を含むモードロックレーザ装置を用い、再生増幅器としてＮｄ：ＹＡＧの結晶を含むレーザ装置を用い、波長を１．０６μｍとし、パルスエネルギーを０．２５ｍＪ〜２ｍＪとした。これらのプリパルスレーザ装置によるプリパルスレーザ光の集光スポット径は、７０μｍとした。
メインパルスレーザ装置としては、ＣＯ２レーザ装置を用い、波長を１０．６μｍとし、パルスエネルギーを１３５ｍＪ〜１７０ｍＪとした。このメインパルスレーザ装置によるメインパルスレーザ光のパルス幅は１５ｎｓとし、集光スポット径を３００μｍとした。
測定結果は次の通りである。図１４に示されるように、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｎｓとした場合のＣＥは、最高でも３．５％に達することはなかった。また、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｎｓとした場合のＣＥは、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間が３μｓ以上の場合に、上記組合せのそれぞれにおける最高値が得られた。
一方、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｐｓとした場合のＣＥは、上記組合せのそれぞれにおける最高値が、いずれも３．５％を超えた。これらの最高値は、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間が３μｓ未満の場合に得られた。特に、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｐｓとし、フルーエンスを５２Ｊ／ｃｍ２とし、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間を１．２μｓとした場合に、ＣＥ４．７％を実現した。
以上の結果から、プリパルスレーザ光のパルス幅は、１０ｎｓ程度のナノ秒オーダーである場合よりも、１０ｐｓ程度のピコ秒オーダーである場合の方が、格段にＣＥを向上し得ることがわかった。また、プリパルスレーザ光のパルス幅が、ナノ秒オーダーである場合よりも、ピコ秒オーダーである場合の方が、最高のＣＥを得るためのプリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間が短かった。従って、プリパルスレーザ光のパルス幅が、ナノ秒オーダーである場合よりも、ピコ秒オーダーである場合の方が、高い繰り返し周波数でＥＵＶ光を生成するのに有利であることがわかった。
また、図１４に示された結果から、プリパルスレーザ光のパルス幅をピコ秒オーダーとし、フルーエンスを１３Ｊ／ｃｍ２〜５２Ｊ／ｃｍ２とする場合には、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間は、以下の範囲とするのが好ましい。
０．５μｓ以上、１．８μｓ以下、
より好ましくは、０．７μｓ以上、１．６μｓ以下、
さらに好ましくは、１．０μｓ以上、１．４μｓ以下。
図１５Ａは、ＥＵＶ光生成システム１１におけるプリパルスレーザ光のフルーエンスとＣＥとの関係を示すグラフである。図１５Ａにおいて、横軸は、プリパルスレーザ光のフルーエンス（Ｊ／ｃｍ２）を示し、縦軸は、ＣＥ（％）を示す。プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｐｓ、１０ｎｓ、１５ｎｓとした場合のそれぞれにおいて、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間を種々設定してＣＥを測定し、最適な遅延時間におけるＣＥのみをプロットした。なお、パルス幅を１０ｐｓ又は１０ｎｓとする場合の結果の一部については、図１４の結果を流用した。また、パルス幅を１５ｎｓとする場合については、パルス幅を１０ｎｓとする場合と同様のプリパルスレーザ装置を用いた。
その結果、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｐｓ、１０ｎｓ、１５ｎｓとした場合のいずれにおいても、プリパルスレーザ光のフルーエンスの増加に伴いＣＥは増大するが、それぞれ所定のフルーエンスを超えるとＣＥが飽和する傾向にあることがわかった。また、パルス幅を１０ｎｓ又は１５ｎｓとする場合よりも、パルス幅を１０ｐｓとする場合の方が、ＣＥが高く、低いフルーエンスでも比較的ＣＥが高いことがわかった。さらに、パルス幅をピコ秒オーダーとする場合に、フルーエンスを２．６Ｊ／ｃｍ２から６．５Ｊ／ｃｍ２の範囲にすると、ＣＥが急激に上昇し、フルーエンスを６．５Ｊ／ｃｍ２以上にすると、フルーエンスの上昇に対するＣＥの上昇の割合が小さくなることがわかった。
図１５Ｂは、ＥＵＶ光生成システム１１におけるプリパルスレーザ光の光強度とＣＥとの関係を示すグラフである。図１５Ｂにおいて、横軸は、プリパルスレーザ光の光強度（Ｗ／ｃｍ２）を示し、縦軸は、ＣＥ（％）を示す。光強度は、図１５Ａの結果から算出した。なお、光強度とは、パルスレーザ光のフルーエンスを、半値全幅で規定するパルス幅で除算した値とする。
その結果、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｐｓ、１０ｎｓ、１５ｎｓとした場合のいずれにおいても、プリパルスレーザ光の光強度を高くするとＣＥは増大する傾向にあることがわかった。また、パルス幅をナノ秒オーダーとする場合よりも、パルス幅をピコ秒オーダーとする場合の方が、ＣＥが高いことがわかった。さらに、パルス幅をピコ秒オーダーとする場合には、光強度を２．６×１０１１Ｗ／ｃｍ２から５．６×１０１１Ｗ／ｃｍ２の範囲にすると、ＣＥが急激に上昇し、光強度を５．６×１０１１Ｗ／ｃｍ２以上にすると、さらに高いＣＥが得られることがわかった。
以上の結果によれば、第１〜第５の実施形態におけるプリパルスレーザ装置を用いることにより、パルス幅の短いプリパルスレーザ光をターゲットに照射することができ、ＣＥを向上することが期待される。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、ＥＵＶ光生成システム１１においてプリパルスレーザ光がドロップレット状のターゲットに照射された後の拡散ターゲットの写真である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、プリパルスレーザ光に対するメインパルスレーザ光の遅延時間として、最大のＣＥが得られた遅延時間において撮影したものである。つまり、図１６Ａは、プリパルスレーザ光の照射後３μｓ未満のタイミングで拡散ターゲットを撮影したものであり、図１６Ｂは、プリパルスレーザ光の照射後３μｓ以上のタイミングで拡散ターゲットを撮影したものである。なお、ターゲットの拡散状態を観測するために、メインパルスレーザ光は照射していない。図１６Ａは、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｐｓとし、フルーエンスを３通り設定した場合の写真である。図１６Ｂは、プリパルスレーザ光のパルス幅を１０ｎｓとし、フルーエンスを２通り設定した場合の写真である。図１６Ａ及び図１６Ｂのいずれにおいても、プリパルスレーザ光の進行方向に対して６０度の方向と９０度の方向とから、拡散ターゲットを撮影した。
拡散ターゲットの直径Ｄｔは、プリパルスレーザ光のパルス幅が１０ｐｓである場合には３６０μｍ〜３８４μｍであり、プリパルスレーザ光のパルス幅が１０ｎｓである場合には３２５μｍ〜３８０μｍであった。つまり、拡散ターゲットの直径Ｄｔは、メインパルスレーザ光の集光スポット径である３００μｍに対して多少大きくなった。しかし、メインパルスレーザ光の集光スポット径は１／ｅ２幅の値であるため、メインパルスレーザ光は拡散ターゲットの径が４００μｍ程度でも拡散ターゲットの大部分に照射され得る。
図１７は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す写真を撮影したときの機器の配置を概略的に示す。図１７に示すように、プリパルスレーザ光の進行方向に対して６０度の方向と９０度の方向とにそれぞれカメラＣ１及びＣ２を配置し、ターゲットを基準としてカメラＣ１及びＣ２の位置と反対側の位置にそれぞれフラッシュランプＬ１及びＬ２を配置した。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、それぞれ、図１６Ａ及び図１６Ｂに示される拡散ターゲットを模式的に示す断面図である。プリパルスレーザ光のパルス幅をピコ秒オーダーとした場合、図１６Ａ及び図１８Ａに示されるように、ターゲットは、プリパルスレーザ光の進行方向であるＺ方向側には円環状に拡散し、プリパルスレーザ光の進行方向と逆側であるプリパルスレーザ光入射側にはドーム型に拡散した。より詳しくは、拡散ターゲットは、ターゲットが円環状に拡散した第１の部分Ｔ１と、第１の部分Ｔ１に隣接しターゲットがドーム型に拡散した第２の部分Ｔ２と、第１の部分Ｔ１及び第２の部分Ｔ２に囲まれた第３の部分Ｔ３とを有していた。第１の部分Ｔ１は第２の部分Ｔ２よりターゲット物質の密度が高く、第２の部分Ｔ２は第３の部分Ｔ３よりターゲット物質の密度が高かった。
一方、プリパルスレーザ光のパルス幅をナノ秒オーダーとした場合、図１６Ｂ及び図１８Ｂに示されるように、ターゲットは、円盤状又は円環状に拡散した。また、この拡散ターゲットは、プリパルスレーザ光が照射される前のターゲットの位置よりもプリパルスレーザ光の進行方向であるＺ方向側に拡散した。
プリパルスレーザ光のパルス幅がナノ秒オーダーである場合には、ターゲットへの入熱がナノ秒オーダーの時間にわたって生じ得る。その時間内に、ターゲット内部にも熱が伝達され、ターゲットの一部がアブレーションにより蒸発したり、アブレーションの反作用によりそのターゲットがレーザ光の進行方向に拡散したりするものと考えられる。これに対し、プリパルスレーザ光のパルス幅がピコ秒オーダーである場合には、ターゲット内部に熱が伝達されるよりも前に、瞬間的にドロップレット状のターゲットを破壊できるものと考えられる。このようなターゲットの拡散過程の相違が、パルス幅をナノ秒オーダーとする場合よりもピコ秒オーダーとする場合の方が高いＣＥが得られる原因の一つであると推定される。
７．６ メインパルスレーザ装置の変形例（１）
図１９Ａは、第６の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ａの構成例を概略的に示す。第６の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ａは、マスターオシレータＭＯと増幅器ＰＡ１との間に、波形調節器３９２を含んでもよい。また、メインパルスレーザ装置３９０ａは、増幅器ＰＡ３から出力されたメインパルスレーザ光の光路に配置されたビームスプリッタ３９４を含んでもよい。さらに、メインパルスレーザ装置３９０ａは、ビームスプリッタ３９４によって分岐された２つの光路のうちの、一方の光路に配置されたパルス波形検出器３９３を含んでもよい。
図１９Ｂは、マスターオシレータＭＯから出力され図１９Ａに破線ＸＩＸＢで示されたパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。図１９Ｃは、波形調節器３９２から出力され図１９Ａに破線ＸＩＸＣで示されたパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。図１９Ｄは、増幅器ＰＡ３から出力され図１９Ａに破線ＸＩＸＤで示されたパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。なお、以下の実施形態の説明では、パルスレーザ光のパルス波形のグラフの縦軸は相対強度であり、パルス波形の代表的なピーク値によって規格化されている。
波形調節器３９２は、マスターオシレータＭＯから出力されたパルスレーザ光の波形を調節してもよい。例えば、波形調節器３９２は、図１９Ｂに示すパルス波形のパルスレーザ光を入力して、図１９Ｃに示す波形のように調節されたパルス波形のパルスレーザ光を出力してもよい。図１９Ｃに示すパルス波形のパルスレーザ光は複数の増幅器によって増幅され、例えば増幅器ＰＡ３から図１９Ｄに示すパルス波形のパルスレーザ光として出力されてもよい。図１９Ｃに示すように、波形調節器３９２から出力されるメインパルスレーザ光のパルス波形は、光強度が低い第１段階と、第１段階から急峻に光強度が増大してピーク値に達する第２段階と、第２段階の終わりから光強度が減少する第３段階とを含んでもよい。ターゲットにプリパルスレーザ光を照射して拡散ターゲットとした後、上記のようなパルス波形のメインパルスレーザ光を拡散ターゲットに照射することにより、ＣＥが向上し得る。上記第１段階における光強度の積分値をＥｐｄとし、第１段階から第３段階までを含むパルス波形全体の光強度の積分値をＥｔｏとしたときに、そのエネルギー比をＲとすると、Ｒ＝Ｅｐｄ／Ｅｔｏと表せる。その場合、ＣＥをより向上するため、Ｒは好ましくは１％≦Ｒ≦７．５％、さらに、好ましくは２％≦Ｒ≦５％の範囲であってもよい。ＣＥが最大となるＲは３．５％とすることが望ましい。制御部３９１は、パルス波形検出器３９３によって検出されたメインパルスレーザ光のパルス波形に基づいて、波形調節器３９２を制御してもよい。その他の点は図８を用いて説明した第１の実施形態と同様でもよい。
図２０Ａは、図１９Ａに示す波形調節器３９２の構成例を概略的に示す。波形調節器３９２は、遅延回路３８１と、電圧波形生成回路３８２と、高電圧電源３８３と、ポッケルスセル３８４と、偏光子３８６とを含んでいてもよい。
ポッケルスセル３８４は、電気光学結晶を挟んで対向する位置に設けられた一対の電極３８５を含んでもよい。マスターオシレータＭＯから出力されたパルスレーザ光は、一対の電極３８５の間を透過してもよい。ポッケルスセル３８４は、一対の電極３８５間に電圧が印加されたときに、パルスレーザ光の偏光面を９０度回転させて透過させてもよい。ポッケルスセル３８４は、一対の電極３８５間に電圧が印加されていないときに、パルスレーザ光の偏光面を回転させずに透過させてもよい。
偏光子３８６は、紙面に平行な方向に直線偏光したパルスレーザ光を、増幅器ＰＡ１に向けて高い透過率で透過させてもよい。偏光子３８６は、紙面に垂直な方向に直線偏光したパルスレーザ光を高い反射率で反射してもよい。
遅延回路３８１は、図１９Ａにおける遅延回路５３からマスターオシレータＭＯに出力されるタイミング信号に対して所定の遅延時間を与えた信号を、電圧波形生成回路３８２に出力してもよい。電圧波形生成回路３８２は、遅延回路３８１からの信号をトリガとして電圧波形を生成し、この電圧波形を高電圧電源３８３に供給してもよい。高電圧電源３８３は、この電圧波形に基づいたパルス状の電圧を生成し、この電圧をポッケルスセル３８４の一対の電極３８５間に印加してもよい。
図２０Ｂは、図２０Ａに破線ＸＸＢで示され波形調節器３９２に入力されるパルスレーザ光のパルス波形のグラフである。マスターオシレータＭＯから出力されて波形調節器３９２に入力されるパルスレーザ光は、紙面に対して垂直な方向に直線偏光していてもよく、各パルスレーザ光のパルス幅は、２０ｎｓであってもよい。各パルスレーザ光のパルス波形は、光強度が増大する第１段階と、光強度がピーク値に達する第２段階と、第２段階の終わりから光強度が減少する第３段階とを含んでもよい。
図２０Ｃは、高電圧電源３８３から出力され図２０ＡにＸＸＣで示される配線を伝搬するパルス状の電圧の波形を示すグラフである。高電圧電源３８３から出力されるパルス状の電圧の波形は、その前半部において比較的低い電圧値Ｐを有し、後半部において比較的高い電圧値Ｐｈを有する波形であってもよい。電圧の波形の前半部から後半部に移行するタイミングは、図２０Ｂに示すパルスレーザ光のパルス波形におけるピークのタイミングに合わせられてもよい。電圧の波形の前半部はおよそ２０ｎｓの時間を有し、後半部もおよそ２０ｎｓの時間を有していてもよい。
図２０Ｄは、波形調節器３９２から出力され図２０Ａに破線ＸＸＤで示されるパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２０Ｃに示す電圧がポッケルスセル３８４に印加されると、パルスレーザ光のパルス波形の前半部においては、紙面に平行な偏光成分の少ないパルスレーザ光が、後半部においては、紙面に平行な偏光成分の多いパルスレーザ光が、それぞれポッケルスセル３８４を透過し得る。従って、パルスレーザ光のパルス波形の前半部においては、マスターオシレータＭＯから出力されたパルスレーザ光のごく一部が偏光子３８６を透過し、後半部においては、マスターオシレータＭＯから出力されたパルスレーザ光の大部分が偏光子３８６を透過し得る。これにより、波形調節器３９２から出力されるパルスレーザ光は、光強度が低い第１段階と、第１段階から急峻に光強度が増大してピーク値に達する第２段階と、第２段階の終わりから光強度が減少する第３段階とを含み得る。第１段階における光強度の積分値Ｅｐｄと、第１段階から第３段階を含むパルス波形全体の光強度の積分値Ｅｔｏとの比率Ｒは、高電圧電源３８３が生成する図２０Ｃに示すような電圧波形によって調整し得る。高電圧電源３８３が生成する電圧波形は、遅延回路３８１によって設定される遅延時間と、電圧波形生成回路３８２が出力する電圧値とによって制御するようにしてもよい。
７．７ メインパルスレーザ装置の変形例（２）
図２１は、第７の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ｂの構成例を概略的に示す。第７の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ｂは、マスターオシレータＭＯと増幅器ＰＡ１との間に、高反射ミラー４６７と、可飽和吸収体セル３９７とを含んでもよい。また、メインパルスレーザ装置３９０ｂは、電圧波形生成回路３９５と、高電圧電源３９６とを含んでもよい。
メインパルスレーザ装置３９０ｂに含まれるマスターオシレータＭＯは、高反射ミラー４６１及び４６２の間に、レーザチャンバ４６３と、偏光子４６６と、ポッケルスセル４６４とが、この順に高反射ミラー４６１側から配置された光共振器を含んでもよい。レーザチャンバ４６３内には、一対の電極４６５が配置されるとともに、ＣＯ２ガスがレーザ媒質として収容されてもよい。
マスターオシレータＭＯは、一対の電極４６５間に発生させる放電によってレーザチャンバ４６３内のレーザ媒質を励起し、高反射ミラー４６１及び４６２の間でレーザ光を往復させることによって増幅してもよい。高反射ミラー４６１及び４６２の間で往復するレーザ光は、紙面に平行な方向に直線偏光していてもよい。偏光子４６６は、紙面に平行な方向に直線偏光したレーザ光を高い透過率で透過させてもよい。
ポッケルスセル４６４には、電圧波形生成回路３９５によって生成された電圧波形に基づいて高電圧電源３９６が出力する、パルス状の電圧が印加されてもよい。ポッケルスセル４６４は、電圧が印加されると、入射したレーザ光を、第１の偏光成分の位相に対して第２の偏光成分の位相を１／４波長分ずらして透過させてもよい。ポッケルスセル４６４を図中左側から右側に透過し、高反射ミラー４６２によって反射されて、ポッケルスセル４６４を図中右側から左側に透過したレーザ光は、第１の偏光成分の位相に対して第２の偏光成分の位相が合計で１／２波長分ずらされてもよい。そして、このレーザ光は、紙面に垂直な方向に直線偏光したレーザ光として偏光子４６６に入射してもよい。偏光子４６６は、紙面に垂直な方向に直線偏光したレーザ光を反射し、マスターオシレータＭＯから出力してもよい。
ここで、高電圧電源３９６によってポッケルスセル４６４に印加されるパルス状の電圧の波形は、図２０Ｃに示したパルス状の電圧の波形と同様に、その前半部において比較的低い電圧値を有し、後半部において比較的高い電圧値を有してもよい。これにより、波形の前半部においては、紙面に垂直な偏光成分の少ないレーザ光が、後半部においては、紙面に垂直な偏光成分の多いレーザ光が、それぞれポッケルスセル４６４を透過し得る。これにより、偏光子４６６によって反射されるパルスレーザ光のパルス波形は、光強度が低い第１段階と、第１段階から急峻に光強度が増大してピーク値に達する第２段階と、第２段階の終わりから光強度が減少する第３段階とを含み得る。第１段階における光強度の積分値Ｅｐｄと、第１段階から第３段階を含むパルス波形全体の光強度の積分値Ｅｔｏとの比率Ｒは、図２０Ｃに示す電圧波形によって調整し得る。
高反射ミラー４６７は、偏光子４６６によって反射されたパスルレーザ光の光路に配置され、パルスレーザ光を可飽和吸収体セル３９７に向けて高い反射率で反射してもよい。可飽和吸収体セル３９７は、例えばガス状の可飽和吸収体を内部に収容していてもよく、入射光が弱い間は可飽和吸収体が入射光を吸収し、入射光が強くなると、可飽和吸収体が入射光を透過させてもよい。高反射ミラー４６７によって反射されたパスルレーザ光は、可飽和吸収体セル３９７を透過することにより、パスルレーザ光の波形における上述の比率Ｒが小さくなり得る。可飽和吸収体セル３９７の内部の可飽和吸収体ガスの濃度あるいは圧力を高くしたり、可飽和吸収体セル３９７の光路長を長くしたりすれば、上述の比率Ｒを一層小さくし得る。
その他の点は図１９Ａを用いて説明した第６の実施形態と同様でもよい。
７．８ メインパルスレーザ装置の変形例（３）
図２２Ａは、第８の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ｃの構成例を概略的に示す。第８の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ｃは、第１及び第２のマスターオシレータＭＯ１及びＭＯ２を含んでもよい。メインパルスレーザ装置３９０ｃは、さらに、遅延回路３９８と光路調節器３９９とを含んでもよい。その他の点は図１９Ａを用いて説明した第６の実施形態と同様でもよい。
第１のマスターオシレータＭＯ１は、遅延回路５３からのタイミング信号と同期して、第１のパルスレーザ光を出力してもよい。遅延回路３９８は、遅延回路５３からのタイミング信号に一定の遅延時間を与えた信号を出力してもよい。第２のマスターオシレータＭＯ２は、遅延回路３９８から出力された信号に同期して、第２のパルスレーザ光を出力してもよい。光路調節器３９９は、第１及び第２のマスターオシレータＭＯ１及びＭＯ２からそれぞれ出力されたパルスレーザ光の光路を合わせて、増幅器ＰＡ１に向けて出力してもよい。光路調節器３９９は、ハーフミラーやグレーティングによって構成されてもよい。
図２２Ｂは、第２のマスターオシレータＭＯ２から出力され図２２Ａに破線ＸＸＩＩＢで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２２Ｃは、第１のマスターオシレータＭＯ１から出力され図２２Ａに破線ＸＸＩＩＣで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。説明のため、図２２Ｃのグラフにおける縦軸は、図２２Ｂに示すパルスレーザ光のピーク値で規格化してある。第１のマスターオシレータＭＯ１から出力されるパルスレーザ光は、第２のマスターオシレータＭＯ２から出力されるパルスレーザ光よりも小さいピーク強度を有していてもよい。第２のマスターオシレータＭＯ２から出力されるパルスレーザ光は、第１のマスターオシレータＭＯ１から出力されるパルスレーザ光に対して一定の遅延時間を有していてもよい。
図２２Ｄは、光路調節器３９９から出力され図２２Ａに破線ＸＸＩＩＤで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２２Ｅは、メインパルスレーザ装置３９０ｃから出力され図２２Ａに破線ＸＸＩＩＥで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。第１及び第２のマスターオシレータＭＯ１及びＭＯ２からそれぞれ出力されたパルスレーザ光の光路を合わせることにより、これらの図に示すようなパルス波形を有するパルスレーザ光が出力され得る。これらのパルス波形は、光強度が低い第１段階と、第１段階から急峻に光強度が増大してピーク値に達する第２段階と、第２段階の終わりから光強度が減少する第３段階とを含み得る。第１段階における光強度の積分値Ｅｐｄと、第１段階から第３段階を含むパルス波形全体の光強度の積分値Ｅｔｏとの比率Ｒは、第１及び第２のマスターオシレータＭＯ１及びＭＯ２からそれぞれ出力されたパルスレーザ光の強度によって調整し得る。
７．９ メインパルスレーザ装置の変形例（４）
図２３Ａは、第９の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ｄの構成例を概略的に示す。図２３Ｂは、第２のマスターオシレータＭＯ２から出力され図２３Ａに破線ＸＸＩＩＩＢで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２３Ｃは、第１のマスターオシレータＭＯ１から出力され図２３Ａに破線ＸＸＩＩＩＣで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２３Ｄは、光路調節器３９９ａから出力され図２３Ａに破線ＸＸＩＩＩＤで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。図２３Ｅは、メインパルスレーザ装置３９０ｄから出力され図２３Ａに破線ＸＸＩＩＩＥで示されたパルスレーザ光のパルス波形を示すグラフである。また、図２３Ｃのグラフにおける縦軸は、図２３Ｂに示すパルスレーザ光のピーク値で規格化してある。第９の実施形態におけるメインパルスレーザ装置３９０ｄは、光路調節器３９９ａの配置が、図２２Ａを用いて説明した第８の実施形態における光路調節器３９９の配置と異なっていてもよい。その他の点は第８の実施形態と同様でもよい。
第２のマスターオシレータＭＯ２から出力されたパルスレーザ光は、光路調節器を経ずに、増幅器ＰＡ１に直接導かれてもよい。光路調節器３９９ａは、複数の増幅器の間の光路に配置されてもよく、例えば増幅器ＰＡ２と増幅器ＰＡ３との間の光路に配置されてもよい。光路調節器３９９ａは、増幅器ＰＡ１及びＰＡ２によって増幅されたパルスレーザ光を増幅器ＰＡ３に向けて透過させてもよい。また、光路調節器３９９ａは、第１のマスターオシレータＭＯ１から出力されたパルスレーザ光を、増幅器ＰＡ３に向けて反射してもよい。これにより、第２のマスターオシレータＭＯ２から出力されたパルスレーザ光と、第１のマスターオシレータＭＯ１から出力されたパルスレーザ光との光路が合わせられてもよい。例えば、ＭＯ１とＭＯ２から出力されるパルスレーザ光の波長はそれぞれ９．３μｍと１０．６μｍであってもよい。この場合の、光路調節器３９９ａは波長９．３μｍの光を高反射し、波長１０．６μｍの光を高透過するダイクロイックミラーであってもよい。図２３Ｅに示すように、第９の実施形態も第８の実施形態と同様のパルス波形を備えたパルスレーザ光を出力し得る。また、第９の実施形態も第１及び第２のマスターオシレータＭＯ１及びＭＯ２からそれぞれ出力されたパルスレーザ光の強度によって比率Ｒを調整し得る。
７．１０ メインパルスレーザ光の光強度分布
図２４は、第１０の実施形態に係るＥＵＶ光生成システム１１の構成例を概略的に示す一部断面図である。第１０の実施形態においては、メインパルスレーザ装置３９０によって出力されるメインパルスレーザ光の光路に、メインパルスレーザ光の集光点における光強度分布を整形するビーム整形光学系４００が配置されてもよい。その他の点は図２を用いて説明した第１の実施形態と同様でもよい。
ビーム整形光学系４００は、プラズマ生成領域２５におけるメインパルスレーザ光のビーム断面が所望の光強度分布となるように設計された光学系であってもよい。プラズマ生成領域２５は、所望のタイミングにおける拡散ターゲットの位置と一致してよい。ビーム整形光学系４００の具体的な構成について、図２５〜図２７を参照しながら説明する。
図２５は、図２４に示すビーム整形光学系４００の構成例を概略的に示す。ビーム整形光学系４００は、回折光学素子４００ａを含んでもよい。回折光学素子４００ａは、例えば、表面に入射光を回折させるための微小な凹凸が形成され、メインパルスレーザ光の波長に対して透過性のある材料によって形成された板材によって構成されてもよい。回折光学素子４００ａの凹凸パターンは、回折光を集光光学系によって集光した場合に集光点において光強度分布を均一化させるように設計されてもよい。回折光学素子４００ａから出力された回折光は、レーザ光集光光学系２２ａを用いて集光されてもよい。これにより、トップハット型の光強度分布を有するメインパルスレーザ光が、拡散ターゲットに照射され得る。
図２６は、図２４に示すビーム整形光学系４００の別の構成例を概略的に示す。ビーム整形光学系４００は、位相シフト光学系４００ｂを含んでもよい。位相シフト光学系４００ｂは、例えば、中央部を周辺部より肉厚とし、メインパルスレーザ光の波長に対して透過性のある材料によって形成された板材によって構成されてもよい。位相シフト光学系４００ｂは、その中央部を透過する光と周辺部を透過する光との間に位相差πを与えてもよい。これにより、光強度分布がガウス分布である入射光が、エアリー関数に近似した電界強度分布を有する光に変換されて、位相シフト光学系４００ｂから出力され得る。
そして、例えば、レーザ光集光光学系２２ａの後焦点の位置が拡散ターゲットの位置と一致するようにレーザ光集光光学系２２ａを配置し、当該レーザ光集光光学系２２ａの前焦点の位置に位相シフト光学系４００ｂを配置してもよい。これにより、エアリー関数をフーリエ変換したトップハット型の光強度分布を有するメインパルスレーザ光が、拡散ターゲットに照射され得る。発明者らは、ピコ秒オーダーのパルス幅を有するパルスレーザ光によって生成された拡散ターゲットは、図１８Ａに示したようにＴ１の領域のターゲット密度が高い形状をしているという知見を得ている。そのため、メインパルスレーザ光の集光形状をトップハットの形状とし、集光スポット径と拡散ターゲットの径を略一致させることで、ＣＥが向上し得る。
図２７は、図２４に示すビーム整形光学系４００のさらに別の構成例を概略的に示す。ビーム整形光学系４００は、アキシコンレンズ４００ｃを含んでもよい。アキシコンレンズ４００ｃは、円錐形のレンズであってもよく、その回転対称軸がメインパルスレーザ光の進行方向と実質的に一致するように配置されてもよい。アキシコンレンズ４００ｃに入射したレーザビームは、アキシコンレンズ４００ｃの回転対称軸に対して軸対称に、かつ回転対称軸からの距離に関わらず一定の角度で屈折して、アキシコンレンズ４００ｃから出射し得る。
アキシコンレンズ４００ｃから出射したメインパルスレーザ光は、レーザ光集光光学系２２ａによって、レーザ光集光光学系２２ａの主面から焦点距離ｆの位置において集光し得る。この集光位置における光強度分布は、中央部に低強度領域を有する円環状の分布となり得る。この集光位置においてメインパルスレーザ光が拡散ターゲットに照射され得る。発明者らは、ピコ秒オーダーのパルス幅を有するパルスレーザ光によって生成された拡散ターゲットは、図１８Ａに示したようにＴ１の領域のターゲット密度が高い形状をしているという知見を得ている。そのため、メインパルスレーザ光の集光形状を円環状の形状とし、円環状の形状の外側の径と拡散ターゲットの径を略一致させることで、ＣＥが向上し得る。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (7)

  1. 第１の繰り返し周波数でクロック信号を出力可能に構成されたクロック生成器と、
    光共振器を含み、相対的に位相が固定された複数の縦モードで光を発振させてパルスレーザ光を出力可能に構成されたモードロックレーザ装置と、
    前記光共振器の光共振器長を調整可能に構成された調整装置と、
    前記モードロックレーザ装置から出力された前記パルスレーザ光の光路に配置され、前記パルスレーザ光を第１の光路と第２の光路とに分岐させるビームスプリッタと、
    前記パルスレーザ光の第１の光路に配置され、前記パルスレーザ光を検出して検出信号を出力可能に構成された検出器と、
    前記パルスレーザ光の第２の光路に配置され、前記パルスレーザ光をスイッチング可能に構成されたスイッチング装置と、
    制御部であって、
    前記クロック生成器によって出力されるクロック信号と前記検出器によって出力される検出信号とに基づいて、前記クロック信号に対して前記検出信号が所定の位相差で同期するように前記調整装置を制御可能に構成され、
    前記クロック生成器によって出力されるクロック信号と、前記第１の繰り返し周波数より小さい第２の繰り返し周波数で外部装置から入力されるタイミング信号とに基づいて、前記スイッチング装置を制御可能に構成された
    前記制御部と、
    を備え、前記クロック信号に同期して前記モードロックレーザ装置から出力されて前記第２の光路に進んだパルスレーザ光の複数のパルスの内から、前記外部装置から入力される前記タイミング信号によってパルスを選択するレーザシステム。
  2. 前記スイッチング装置は、ポッケルスセルを含む再生増幅器を有しており、
    前記ポッケルスセルは、前記制御部によって出力される制御信号に基づいて、その光学特性が変化するように構成され、
    前記再生増幅器は、前記ポッケルスセルの光学特性の変化により、前記パルスレーザ光を所定値以上の光強度に増幅するか否かが切り替わるように構成された、
    請求項１記載のレーザシステム。
  3. 前記スイッチング装置は、光シャッタを有しており、
    前記光シャッタは、前記制御部によって出力される制御信号に基づいて、前記パルスレーザ光の透過率が変化するように構成された、
    請求項１記載のレーザシステム。
  4. 前記クロック信号のパルス間隔と、前記タイミング信号のパルス時間幅とが実質的に等しく、
    前記制御部は、前記クロック信号と前記タイミング信号との論理積に基づいて、前記スイッチング装置を制御可能に構成された、
    請求項１記載のレーザシステム。
  5. 第１の繰り返し周波数でクロック信号を出力可能に構成されたクロック生成器と、
    光共振器を含み、相対的に位相が固定された複数の縦モードで光を発振させてパルスレーザ光を出力可能に構成されたモードロックレーザ装置と、
    前記光共振器の光共振器長を調整可能に構成された調整装置と、
    前記モードロックレーザ装置から出力された前記パルスレーザ光の光路に配置され、前記パルスレーザ光を第１の光路と第２の光路とに分岐させるビームスプリッタと、
    前記パルスレーザ光の第１の光路に配置され、前記パルスレーザ光を検出して検出信号を出力可能に構成された検出器と、
    前記パルスレーザ光の第２の光路に配置され、前記パルスレーザ光をスイッチング可能に構成されたスイッチング装置と、
    前記パルスレーザ光の光路であって前記スイッチング装置の下流側に配置され、前記パルスレーザ光を内部に導入可能な位置に入射口が設けられたチャンバと、
    前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を供給可能に構成され、ターゲット物質の供給タイミングを示すタイミング信号を出力可能に構成されたターゲット供給装置と、
    前記パルスレーザ光の光路であって前記スイッチング装置と前記所定の領域との間に配置され、前記パルスレーザ光を前記所定の領域で集光可能に構成されたレーザ光集光光学系と、
    制御部であって、
    前記クロック生成器によって出力されるクロック信号と前記検出器によって出力される検出信号とに基づいて、前記クロック信号に対して前記検出信号が所定の位相差で同期するように前記調整装置を制御可能に構成され、
    前記クロック生成器によって出力されるクロック信号と、前記第１の繰り返し周波数より小さい第２の繰り返し周波数で前記ターゲット供給装置によって出力されるタイミング信号とに基づいて、前記スイッチング装置を制御可能に構成された
    前記制御部と、
    を備え、前記クロック信号に同期して前記モードロックレーザ装置から出力されて前記第２の光路に進んだパルスレーザ光の複数のパルスの内から、前記ターゲット供給装置によって出力される前記タイミング信号によってパルスを選択する極端紫外光生成システム。
  6. 前記ターゲット供給装置は、前記チャンバ内に供給されたターゲット物質を検出するターゲット検出器を有しており、
    前記ターゲット検出器は、前記タイミング信号を出力可能に構成された、
    請求項５記載の極端紫外光生成システム。
  7. 前記クロック信号のパルス間隔と、前記タイミング信号のパルス時間幅とが実質的に等しく、
    前記制御部は、前記クロック信号と前記タイミング信号との論理積に基づいて、前記スイッチング装置を制御可能に構成された、
    請求項５記載の極端紫外光生成システム。
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