WO2014045889A1 - スラブ型増幅器、それを含むレーザ装置および極短紫外光生成装置 - Google Patents

スラブ型増幅器、それを含むレーザ装置および極短紫外光生成装置 Download PDF

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WO2014045889A1
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崇 菅沼
隆志 斎藤
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ギガフォトン株式会社
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    • H05G2/001Production of X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/008Production of X-ray radiation generated from plasma involving an energy-carrying beam in the process of plasma generation

Definitions

  • the present disclosure relates to a slab amplifier, a laser apparatus including the amplifier, and an apparatus for generating extreme ultraviolet (EUV) light.
  • EUV extreme ultraviolet
  • a lithography apparatus used for manufacturing an integrated circuit or the like is an apparatus for transferring a desired pattern onto a substrate.
  • a patterning device called a mask or a reticle is used.
  • the pattern is transferred onto the substrate by imaging onto a radiation sensitive material (resist) layer provided on the substrate (eg, a silicon wafer substrate).
  • CD k1 ⁇ ⁇ / NA (1)
  • is the wavelength of the exposure light used for pattern transfer
  • NA is the numerical aperture of the projection system used for pattern transfer
  • k1 is a process-dependent coefficient called Rayleigh constant
  • CD is a printed critical dimension.
  • Typical EUV light generation apparatuses include a laser generation plasma type EUV light generation apparatus, a discharge plasma type EUV light generation apparatus, and a synchrotron radiation type EUV light generation apparatus from an electron storage ring.
  • LPP Laser Produced Plasma
  • tin (Sn) droplets are irradiated with a laser beam to become plasma, and light in the EUV wavelength range is generated.
  • This laser beam may be supplied, for example, by a CO2 laser device.
  • a slab type amplifier that receives and amplifies seed light output from at least one seed light source is provided with a first through hole and a second through hole, a chamber in which a laser amplification medium is accommodated, and the first through hole.
  • a first window provided to seal the mouth, a first window holder for holding the first window, a second window provided to seal the second through-hole, and a second A second window holder for holding the window, a pair of plate-like electrodes opposed to each other at a predetermined interval in the chamber, and an optical system arranged in the chamber, the seed light Passes through the first window, enters between the pair of electrodes, is repeatedly reflected, passes through the pair of electrodes, and passes through the second window to exit.
  • An optical system arranged to generate amplified light by repeatedly reflecting seed light within the interval, and generating amplified light by repeatedly reflecting within the interval.
  • An optical system arranged in such a manner as to seal the chamber at the second through-hole, provided between the first window and the electrode, and having a beam cross-sectional area of the seed light or more
  • a first aperture plate provided with an opening having an area less than or equal to the area of the first window; and between the second window and the electrode; And a second aperture plate having an opening having an area that is not less than the area and not more than the area of the second window.
  • FIG. 1 illustrates a schematic configuration of an exemplary laser-produced plasma EUV light generation apparatus according to an aspect of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a slab amplifier.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a slab amplifier.
  • FIG. 4 shows a slab amplifier in which self-excited oscillation occurs.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a slab type amplifier provided with an aperture plate for limiting the beam of laser light.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a slab type amplifier in which an aperture plate for limiting the laser beam is installed.
  • FIG. 7 shows the aperture plate installed in the embodiment of the slab amplifier shown in FIGS.
  • FIG. 8 shows an embodiment of a slab amplifier with a V-shaped aperture plate.
  • FIG. 9 shows an embodiment of a slab amplifier with a V-shaped aperture plate.
  • FIG. 1 illustrates a schematic configuration of an exemplary laser-produced plasma EUV light generation apparatus according to an aspect of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a slab amplifier.
  • FIG. 10 shows a V-shaped aperture plate installed in the embodiment of the slab amplifier shown in FIGS.
  • FIG. 11 shows an embodiment of a slab type amplifier in which a holder including a window is installed so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the seed light and the amplified light, respectively.
  • FIG. 12 shows an embodiment of a slab type amplifier in which a holder including a window is installed so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the seed light and the amplified light.
  • FIG. 13 shows an embodiment of a slab amplifier in which a container is installed between the window and the chamber.
  • FIG. 14 shows an embodiment of a slab amplifier in which a container is installed between the window and the chamber.
  • FIG. 15 shows an embodiment of a slab amplifier in which a labyrinth is installed inside the container.
  • FIG. 16 shows an embodiment of a slab amplifier in which a labyrinth is installed inside the container.
  • FIG. 17 shows a laser apparatus including a regenerative amplifier to which the slab type amplifier of the embodiment of the present disclosure can be applied.
  • FIG. 18 shows a laser apparatus including a slab type amplifier according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an exemplary laser-generated plasma EUV light generation apparatus (hereinafter referred to as an LPP-type EUV light generation apparatus) 1 according to an aspect of the present disclosure.
  • the LPP type EUV light generation apparatus 1 can be used with at least one laser apparatus 3.
  • a system including the LPP type EUV light generation apparatus 1 and the laser apparatus 3 is hereinafter referred to as an EUV light generation system.
  • the LPP EUV light generation apparatus 1 can include a chamber 2.
  • the inside of the chamber 2 is preferably a vacuum.
  • a gas having a high EUV light transmittance may be present inside the chamber 2.
  • the LPP EUV light generation apparatus 1 may further include a target supply system.
  • the target supply system may be a droplet generator 26, for example.
  • the target supply system may be attached to the wall of the chamber 2, for example.
  • the target supply system can include tin, lithium, xenon, or any combination thereof as the target material, but the target material is not limited thereto.
  • the chamber 2 is provided with at least one hole penetrating the wall.
  • the through hole may be blocked by the window 21.
  • an EUV light collecting mirror 23 having a spheroidal reflecting surface may be disposed inside the chamber 2.
  • the spheroidal mirror has a first focal point and a second focal point.
  • a multilayer reflective film in which molybdenum and silicon are alternately laminated may be formed on the surface of the EUV light collector mirror 23.
  • the EUV collector mirror 23 is, for example, a EUV light collector whose first focus is located at or near the plasma generation site 25 where the plasma generation position is, and whose second focus is reflected by the EUV collector mirror 23. It is preferably arranged to be located at the intermediate focus (IF) 292, which is the light position.
  • IF intermediate focus
  • a through hole 24 may be provided at the center of the EUV light collector mirror 23, and the pulse laser beam 33 can pass through the through hole 24.
  • the LPP type EUV light generation apparatus 1 can include an EUV light generation control system 5. Further, the LPP type EUV light generation apparatus 1 can include a target imaging device 4.
  • the LPP type EUV light generation apparatus 1 can include a communication pipe 29 that communicates the inside of the chamber 2 and the inside of the exposure apparatus 6.
  • a wall 291 having an aperture plate can be included in the communication pipe 29, and the wall 291 can be installed such that the aperture plate is at the second focal position.
  • the LPP type EUV light generation apparatus 1 can also include a laser light traveling direction control actuator 34, a laser light condensing mirror 22, a target recovery device 28 for a droplet 27, and the like.
  • the pulsed laser beam 31 emitted from the laser device 3 may pass through the window 21 as the pulsed laser beam 32 through the laser beam traveling direction control actuator 34 and enter the chamber 2.
  • the pulsed laser light 32 may travel from the laser device 3 along the at least one laser beam path into the chamber 2, be reflected by the laser light collecting mirror 22, and be applied to at least one target.
  • the droplet generator 26 may output the droplet target toward the plasma generation site 25 inside the chamber 2.
  • the droplet target is irradiated with at least one pulsed laser beam 33.
  • the droplet target irradiated with the laser light is turned into plasma, and EUV light is generated from the plasma.
  • a single droplet target may be irradiated with a plurality of pulsed laser beams.
  • the EUV light generation control system 5 can control the entire EUV light generation system.
  • the EUV light generation control system 5 can process image information and the like of the droplet 27 imaged by the droplet imaging device.
  • the EUV light generation control system 5 can also perform at least one of, for example, control of timing for outputting the droplet target 27 and control of the output direction of the droplet target 27.
  • the EUV light generation control system 5 can further perform at least one of, for example, control of the laser oscillation timing of the laser device 3, control of the traveling direction of the pulsed laser light 31, and control of change of the focusing position.
  • the various controls described above are merely examples, and other controls can be added as necessary.
  • Slab Amplifier> ⁇ 2.1 Configuration> 2 and 3 show schematic diagrams of the slab amplifier 40.
  • the slab type amplifier 40 may include a chamber 47 and an RF power source 41.
  • the chamber 47 may include an entrance window holder 50 including an entrance window 54, an exit window holder 53 including an exit window 55, a pair of flat electrodes 42 and 43, and an optical system.
  • the slab amplifier 40 includes a first concave mirror 48, a first concave mirror holder 49 that holds the first concave mirror 48, a second concave mirror 51, and a second concave mirror holder 52 that holds the second concave mirror 51. May be included.
  • a laser amplification medium may be enclosed in the chamber 47.
  • the laser amplification medium may be a laser gas containing CO 2 gas.
  • the entrance window holder 50 including the entrance window 54 and the exit window holder 53 including the exit window 55 may be installed so as to seal the chamber 47, respectively.
  • the pair of flat electrodes 42 and 43 may be installed to face each other with a predetermined interval in the Y-axis direction, and may be connected to the RF power source 41.
  • Each configuration of the slab amplifier 40 may be arranged so that the following 1 to 4 are realized. 1.
  • the seed light 45 incident on the discharge region 44 between the electrode 42 and the electrode 43 from the incident window 54 is reflected at a predetermined reflection angle by the second concave mirror 51 in the XZ plane. 2. Subsequently, the light reflected by the second concave mirror 51 is reflected at a predetermined reflection angle by the first concave mirror 48 in the XZ plane. 3.
  • the light traveling back and forth in the discharge region 44 proceeds in a zigzag manner and is amplified. 4). Finally, the amplified light is output from the emission window 55 as amplified light 46.
  • a voltage may be applied between the pair of electrodes 42 and 43 of the slab type amplifier 40 by the RF power source 41. As a result, a discharge occurs between the electrodes 42 and 43, a discharge region 44 is formed, and a laser gas containing CO2 gas can be excited.
  • the seed light 45 that is a pulsed laser light enters the chamber 47 through the incident window 54, passes through the discharge region 44, and is amplified, and the second concave mirror 51 Can reach.
  • this amplified light is reflected by the second concave mirror 51, further amplified by passing through the discharge region 44, and can reach the first concave mirror 48.
  • this amplified light is highly reflected by the first concave mirror 48, further amplified by passing through the discharge region 44, and can reach the second concave mirror 51 again.
  • the amplified light is repeatedly reflected by the first concave mirror 48 and the second concave mirror 51, and proceeds in the discharge region 44 in a zigzag manner.
  • the amplified light may be reflected four times by the first concave mirror 48 and the second concave mirror 51 to generate nine optical paths. As a result, this amplified light can be further amplified.
  • the amplified light traveling in the final optical path which is the ninth optical path in the slab amplifier 40, can be output as the amplified light 46 through the emission window 55.
  • the seed light 45 may be a pulsed laser light output from a master oscillator (MO) 58 that is a seed light source, or in the case of a laser device including an MO 58 and a plurality of stages of amplifiers, the seed light. 45 may be a pulsed laser beam amplified by the preceding amplifier.
  • MO master oscillator
  • FIG. 4 shows an optical path when self-excited oscillation occurs in the slab type amplifier 40.
  • the reason why the self-excited oscillation occurs is presumed that the spontaneous emission light generated in the discharge region 44 is reflected by the reflecting object such as the incident window 54 or the incident window holder 50 and the exit window 55 or the exit window holder 53.
  • the in more detail, the following is considered to have occurred. 1.
  • the spontaneous emission light reflected by the entrance window 54 or the entrance window holder 50 and the exit window 55 or the exit window holder 53 is reflected by the second concave mirror 51 at a predetermined reflection angle. 2.
  • the light reflected by the second concave mirror 51 is reflected by the first concave mirror 48 at a predetermined reflection angle.
  • the spontaneous emission light reflected by the discharge region 44 proceeds in a zigzag manner and is amplified.
  • the windows 54 and 55 are provided with anti-reflection (AR) coating, the reflectivity does not become about 0.2% or less, which may cause self-excited oscillation. Further, since the window holders 50 and 53 and the metal parts around them have a reflectance of 50% or more, the self-excited oscillation can occur due to the reflection of spontaneous emission light.
  • AR anti-reflection
  • FIGS. 5 and 6 show an embodiment of a slab type amplifier in which an aperture plate for suppressing a laser beam is installed.
  • FIG. 7 shows the aperture plate installed in the embodiment of the slab amplifier shown in FIGS.
  • the slab type amplifier 60 shown in FIGS. 5 and 6 is substantially the same as the slab type amplifier 40 shown in FIGS. 2 to 4, but each has an aperture plate in which openings are formed on the designed optical path. It differs from the slab type amplifier 40 in that 61 and 62 are arranged.
  • the aperture plates 61 and 62 are illustrated as separate members from the chamber 47, but the aperture plates 61 and 62 may be formed as the same member as the chamber 47.
  • the central axis of the first through-hole 63 provided in the chamber 47 and the central axis of the first opening 65 of the first aperture plate 61 may be arranged to coincide. Furthermore, the central axis of the second through hole 64 and the central axis of the second opening 66 of the second aperture plate 62 may be arranged to coincide.
  • the shapes of the first opening 65 and the second opening 66 may be substantially rectangular as shown in FIG. 7 in which the dimension in the X-axis direction is longer than the dimension in the Y-axis direction.
  • the shapes of the first opening 65 of the first aperture plate 61 and the second opening 66 of the second aperture plate 62 are designed for the seed light 45 and the amplified light 46 at the positions of the aperture plates 61 and 62, respectively. It may be similar to the beam cross section.
  • the areas of the first opening 65 and the second opening 66 are approximately the same as or slightly larger than the designed beam cross-sectional areas of the seed light 45 and the amplified light 46 at the positions of the aperture plates 61 and 62, respectively. May be.
  • the area of the first opening 65 and the second opening 66 may be smaller than the area of the surface through which the laser light passes in the entrance window 54 and the exit window 55.
  • the first through-hole 63 and the second through-hole 64 may also serve as the configurations of the first opening 65 and the second opening 66, respectively. .
  • the material of the aperture plate may be a metal material containing aluminum, and the surface of the aperture plate may be a black alumite treated with low CO2 laser beam reflectivity.
  • the seed light 45 and the amplified light 46 can pass through the aperture plates 61 and 62, respectively.
  • the aperture plates 61 and 62 since most of spontaneously emitted light generated in the discharge region 44 is inhibited from passing by the aperture plates 61 and 62, generation of reflected light by the window or the holder or their peripheral parts can be reduced. As a result, the output of self-oscillation light can be suppressed.
  • the reduction of the reflected light generation can be realized, for example, by the aperture plates 61 and 62 absorbing or scattering the reflected light.
  • the self-excited oscillation in the slab type amplifier 60 of FIGS. 5 to 7 with the aperture plates 61 and 62 installed is the slab type amplifier 40 of FIGS. 2 to 4 with no aperture plate installed. It was revealed that the oscillation was suppressed to about 1/15 of the self-excited oscillation.
  • the radius of curvature of the first concave mirror 48 and the second concave mirror 51 constituting the optical system of the slab amplifier 60 is determined by transferring the seed laser light image at the position of the first aperture plate 61 to the position of the second aperture plate 62. It may be designed to image.
  • the image of the seed laser beam at the position of the first aperture plate 61 may be designed to be a beam waist image. Such a design can reduce the size of the first opening 65 and the second opening 66 of the aperture plates 61 and 62, so that self-excited oscillation can be further suppressed.
  • Other materials and surfaces of the aperture plates 61 and 62 may be a silicon substrate coated with carbon nanotubes, carbon, diamond-like carbon (DLC), or a dielectric multilayer film.
  • DLC diamond-like carbon
  • the aperture plates 61 and 62 are formed with such thicknesses that the seed light 45 and the amplified light 46 do not travel in the guided mode in the first opening 65 and the second opening 66, respectively. Good.
  • the plate thickness on the side close to the optical path of the first opening 65 and the second opening 66 may be formed thinner than the other parts to form a knife edge shape.
  • FIG. 8 and 9 show an embodiment of a slab type amplifier 70 provided with V-shaped aperture plates 71 and 72 instead of the aperture plates 61 and 62.
  • FIG. FIG. 10 shows V-shaped aperture plates 71 and 72.
  • the installation angle of the blade 73 of each aperture plate is with respect to a plane perpendicular to the optical path central axis of the laser beam passing through the opening. It is installed at an angle to make an angle. The reflected light from the blade 73 can be prevented from entering the discharge region 44.
  • the holders 81 and 82 including the aperture plates 61 and 62 and including the windows are respectively predetermined with respect to the central axis of the optical path of the seed light 45 and the amplified light 46 obtained by amplifying the seed light.
  • mold amplifier 80 installed so that it may incline at the angle of may be shown.
  • the slab type amplifier 80 shown in FIGS. 11 and 12 is substantially the same as the slab type amplifiers 60 and 70 shown in FIGS. 5 to 10, but the holders 50 and 53 including windows are formed in the through holes of the chamber 47. Is different from the slab type amplifiers 60 and 70 in that the laser beam passing through the laser beam is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical path central axis.
  • the entrance window holder 50 including the entrance window 54 and the exit window holder 53 including the exit window 55 suppress the reflected light from entering the discharge region 44 via the first holder receiver 81 and the second holder receiver 82, respectively.
  • the laser beam may be installed so as to be inclined with respect to a plane perpendicular to the optical path central axis of the laser light passing through the first through hole 63 and the second through hole 64, respectively.
  • the incident window holder 50 and the first holder receiver 81 may be integrally formed.
  • the exit window holder 53 and the second holder receiver 82 may be integrally formed.
  • the seed light 45 and the amplified light 46 can pass through the aperture plates 61 and 62, the seed light 45 can be amplified.
  • the reflected light from the window or the holder or their peripheral parts can be reduced. As a result, the output of self-oscillation light can be suppressed.
  • spontaneously emitted light that has passed through the openings of the aperture plates 61 and 62 is incident on the windows 54 and 55, and a part thereof can be reflected. As shown in FIG. 11, the reflected light is suppressed from entering the discharge region 44 by vignetting by the aperture plates 61 and 62. As a result, the self-excited oscillation can be further suppressed.
  • the output of self-oscillation in the slab type amplifier 80 in which the windows 54 and 55 are installed at an inclination is the slab in which the windows shown in FIGS. 5 to 10 are not installed at an inclination. It was further suppressed to about 1/10 of the self-excited oscillation output of the type amplifiers 60 and 70.
  • the entrance window 54 and the exit window 55 are inclined in different directions with respect to a plane perpendicular to the optical path central axis of the laser light passing through the through-hole.
  • both the entrance window 54 and the exit window 55 may be inclined in the same direction with respect to a plane perpendicular to the optical path central axis of the laser light passing through the through hole.
  • the entrance window 54 and the exit window 55 may be configured to be inclined with an axis other than the Z axis as a rotation axis, and may be configured to be inclined with the X axis or the Y axis as a rotation axis, for example.
  • the windows 54 and 55 By installing the windows 54 and 55 in this way, for example, when two slab amplifiers are installed in series, the reflected light of the emission window of the first slab amplifier and the incident window of the second slab amplifier are reflected. The incident on each amplifier can be suppressed.
  • 13 and 14 show an embodiment of a slab amplifier 90 in which containers 91 and 92 are installed between the window and the chamber.
  • the slab type amplifier 90 shown in FIGS. 13 and 14 is substantially the same as the slab type amplifier 80 shown in FIGS. 11 and 12, but two containers 91 and 92 each having two openings are provided in the first slab type amplifier 90. It differs from the slab type amplifier 80 in that it is installed between the holder receiver 81 and the chamber 47 and between the second holder receiver 82 and the chamber 47, respectively.
  • the openings of the containers 91 and 92 may be large enough to allow the seed light 45 and the amplified light 46 to pass therethrough.
  • the material of the container may be a metal material containing aluminum.
  • the inner and outer surfaces of the container may be black anodized so that the reflectance of the CO2 laser light is lowered. More preferably, the material and surface inside the container may be a carbon substrate coated with carbon nanotubes.
  • the seed light 45 and the amplified light 46 can pass through the openings of the aperture plates 61 and 62, the seed light 45 can enter the discharge region 44 and be amplified.
  • the aperture plates 61 and 62 since most of spontaneously emitted light is limited by the aperture plates 61 and 62, the reflected light from the window or the holder or their peripheral parts can be reduced. As a result, the output of self-oscillation light can be suppressed.
  • the spontaneous emission light that has passed through the openings of the aperture plates 61 and 62 is incident on the window, and a part of the light can be reflected by the window. This reflected light can enter the walls of the containers 91 and 92 as shown in FIG.
  • the light incident on the walls of the containers 91 and 92 can be absorbed and attenuated each time it is reflected.
  • black anodized aluminum has a reflectivity of about 3% for CO2 laser light.
  • the reflected spontaneously emitted light can be attenuated to 0.0027%.
  • the self-excited oscillation can be further suppressed as compared with the configurations of FIGS.
  • the material and surface of the inner surfaces of the containers 91 and 92 may be a silicon substrate coated with carbon nanotubes. Since such a coating has a reflectance of 1 to 2% or less, self-oscillation can be further suppressed.
  • the black alumite treatment may be applied to the inner surface of the window holder, the holder receiver, the aperture plates 61 and 62, and the through hole of the chamber. Parts that are irradiated with spontaneously emitted light or reflected light of spontaneously emitted light and are not made of aluminum, an aluminum part with a black anodized surface is placed on the surface where light enters. Also good.
  • a sealing treatment for closing fine pores on the surface of the alumite with an inorganic dye.
  • the first aperture plate 61 and the second aperture plate 62 are not installed. May be.
  • Labyrinth installation> 15 and 16 show an embodiment of the slab type amplifier 100 in which a labyrinth is installed inside the containers 91 and 92.
  • FIG. The slab type amplifier 100 shown in FIGS. 15 and 16 is substantially the same as the slab type amplifier 90 shown in FIGS. 13 and 14, but the labyrinths 101 and 102 are arranged in the containers 91 and 92. This is different from the slab type amplifier 90.
  • the labyrinths 101 and 102 may be composed of a plurality of aperture plates.
  • the slab type amplifier 100 may be installed so that the center of the openings of the plurality of aperture plates and the center of the design optical path of the seed light 45 and the amplified light 46 obtained by amplifying the seed light may coincide. .
  • the area of each opening of the plurality of aperture plates in the labyrinths 101 and 102 may be equal to or larger than the beam cross-sectional area of the seed light 45 and the amplified light 46 obtained by amplifying the seed light 45 at the position of each aperture plate. .
  • the plurality of aperture plates in the labyrinths 101 and 102 may be made of aluminum, and the surface thereof may be black anodized.
  • the reflected light from the window or holder can be attenuated by being reflected multiple times by the labyrinth. As a result, the reflected light from the window or the holder can be further reduced as compared with the configurations of FIGS.
  • the first aperture plate 61 and the second aperture plate 62 may not be installed.
  • FIG. 17 shows a laser apparatus including a regenerative amplifier 110 to which the slab type amplifier of this embodiment can be applied.
  • the laser device may include an MO 114 and a regenerative amplifier 110 including the slab type amplifier of the present embodiment.
  • the illustrated slab type amplifier includes the containers 91 and 92, the slab type amplifier of the present embodiment that does not include the containers 91 and 92 may also be applied to the regenerative amplifier 110.
  • the regenerative amplifier 110 includes a first high reflection mirror 112 and a second high reflection mirror 118, a first EO Pockels cell 111 and a second EO Pockels cell 119, a first polarizer 113 and a second polarizer 117, and a slab type amplifier 40, Any of 60, 70, 80, 90, and 100 may be included.
  • the MO 114 may be a quantum cascade laser (QCL) that oscillates a laser beam having a wavelength of a CO 2 laser.
  • QCL quantum cascade laser
  • the MO 114 may output pulsed laser light having a polarization direction perpendicular to the paper surface.
  • the EO Pockels cells 111 and 119 are connected to a power source (not shown), and a voltage is applied to the electro-optic crystal while the power source is turned on, so that the polarization state of light incident on the electro-optic crystal can be converted and emitted. .
  • the EO Pockels cells 111 and 119 can transmit without changing the polarization state of the light incident on the electro-optic crystal while the power supply (not shown) is OFF.
  • the pulsed laser light output from the MO 114 is reflected by the first polarizer 113, enters the first EO Pockels cell 111 with the power ON, and can be converted into circularly polarized light by passing therethrough. Subsequently, the pulsed laser light converted into circularly polarized light is folded back by the first high reflection mirror 112, passes through the first EO Pockels cell 111 whose power is on again, and has a polarization direction parallel to the paper surface. It can be converted into laser light.
  • This pulsed laser light enters the discharge region of the slab amplifier from the first window 115 through the container. Subsequently, the pulsed laser light incident on the discharge region is reflected at a predetermined reflection angle by the second concave mirror in the slab amplifier, and then reflected by the first concave mirror at a predetermined reflection angle. By repeating such reflection by the first concave mirror and the second concave mirror, the pulsed laser light incident on the discharge region can be amplified. As a result, amplified pulsed laser light having a polarization direction parallel to the paper surface can be emitted from the second window 116.
  • the pulsed laser light emitted from the second window and polarized in parallel with the paper surface can be transmitted through the second polarizer 117 and transmitted through the second EO Pockels cell 119 whose voltage is OFF. Thereafter, the pulse laser beam polarized in the horizontal direction with respect to the paper surface is folded back by the second high reflection mirror 118, passes through the second EO Pockels cell 119 whose voltage is OFF again, and can pass through the second polarizer 117 at a high pass. .
  • the pulsed laser light polarized in the direction parallel to the paper surface can enter the discharge region from the second window 116 to the slab amplifier. Subsequently, the pulsed laser light incident on the discharge region can be reflected at a predetermined reflection angle by the first concave mirror in the slab amplifier, and then reflected at a predetermined reflection angle by the second concave mirror. By repeating such reflection by the first concave mirror and the second concave mirror, the pulsed laser light incident on the discharge region can be amplified. As a result, the amplified light can be output to the first window 115 side.
  • the amplified pulsed laser light passes through the first polarizer 113 and the first EO Pockels cell 111 whose voltage is in the OFF state, is highly reflected by the first high reflection mirror 112, and is again in the OFF state.
  • the 1EO Pockels cell 111 and the first polarizer 113 can be highly transmitted.
  • the pulse laser beam output from the MO 114 can be amplified by reciprocating between the resonators formed by the first high reflection mirror 112 and the second high reflection mirror 118.
  • the second EO Pockels cell 119 is turned on to turn on the amplified pulse laser beam. Can be converted from horizontal polarization to vertical polarization. Accordingly, the pulse laser beam converted into the vertically polarized light may be output to the outside of the resonator as the reproduction amplified light 120 by being highly reflected by the second polarizer 117.
  • FIG. 18 shows a laser device 130 including the slab type amplifier of the present embodiment.
  • the laser apparatus 130 for the LPP type EUV light generation apparatus may be a laser apparatus including at least one slab type amplifier.
  • the laser device 130 includes an MO 131, a first slab amplifier (PA1), a second slab amplifier 2 (PA2), a first high reflection mirror 132, a second high reflection mirror 133, and a relay optical system 134.
  • PA3 and PA4 may be included.
  • the illustrated slab amplifiers PA1 and PA2 include containers 91 and 92, respectively, but the slab amplifier of this embodiment that does not include the containers 91 and 92 may also be applied to the laser device 130.
  • the first slab amplifier and the second slab amplifier may be arranged continuously in series.
  • PA3 and PA4 may be high-speed axial flow amplifiers.
  • the relay optical system 134 may be an optical system that converts the beam shape of the laser light output from the first and second slab amplifiers so as to coincide with the discharge region of the PA 3.

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Abstract

 自励発振を抑制するスラブ型増幅器を提供する。 少なくともひとつのシード光源より出力されるシード光(45)が入力されて、当該シード光を増幅するスラブ型増幅器は、第1貫通口(63)及び第2貫通口(64)が設けられ、レーザ増幅媒体が収容されるチャンバ(47)と、第1貫通口を密閉するように設けられた第1のウインドウ(54)と、第1のウインドウを保持する第1のウインドウホルダ(50)と、第2貫通口を密閉するように設けられた第2のウインドウ(55)と、第2のウインドウを保持する第2のウインドウホルダ(53)と、チャンバ内において互いに所定の間隔(44)を設けて対向配置された一対の平板状電極(42,43)と、前記チャンバ内に配置された光学系(48,51)とを有し、シード光が第1のウインドウを透過して一対の平板状電極の間へ入射し、光学系によって繰り返し反射されることによって増幅光が生成され、第1のウインドウと一対の平板状電極との間に設けられ、シード光のビーム断面積以上であって第1のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部が設けられた第1のアパーチャ板(61)と、第2のウインドウと一対の平板状電極との間に設けられ、増幅光のビーム断面積以上であって第2のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第2のアパーチャ板(62)と、を備えてよい。

Description

スラブ型増幅器、それを含むレーザ装置および極短紫外光生成装置
 本開示は、スラブ型増幅器、それを含むレーザ装置および極端紫外(EUV)光を生成するための装置に関する。
 集積回路の製造等に用いるリソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に転写する装置である。基板上に回路パターンを生成するために、マスク又はレチクルと呼ばれるパターニングデバイスを用いる。基板上へのそのパターンの転写は、基板(例えばシリコンウェーハ基板)上に設けられた放射感応性材料(レジスト)層上への結像によって行われる。
 パターン転写の理論推定限界値CD(critical dimension)は、以下の式(1)によって与えられる。
 CD=k1・λ/NA        (1)
ここで、λは、パターン転写に用いられる露光用光の波長であり、NAは、パターン転写に用いられる投影システムの開口数であり、k1は、レイリー定数と呼ばれる、プロセス依存係数である。CDは、プリントされたクリティカルディメンションである。式(1)から分かる通り、転写可能サイズを縮小するためには、露光用光の波長λを短くすること、開口数NAを大きくすること、又はk1の値を小さくすることの3つのいずれかによって達成することができる。
 露光用光の波長を短くして、これにより転写可能サイズを縮小するためには、10nmから20nmの範囲内、望ましくは13nmから14nmの範囲内の波長のEUV光を生成する装置を用いることが提案されている。代表的なEUV光生成装置は、レーザ生成プラズマ式EUV光生成装置、放電プラズマ式EUV光生成装置、及び電子蓄積リングからのシンクロトロン放射式EUV光生成装置などが挙げられる。
 通常、レーザ生成プラズマ:LPP(Laser Produced Plasma)式EUV光生成装置では、スズ(Sn)のドロップレットがレーザビーム照射を受けてプラズマ化され、EUV波長範囲における光が生成される。このレーザビームは、例えばCO2レーザ装置によって供給されてもよい。
特開第2010‐186990号明細書 米国特許第5386431号明細書 特開第2009‐26854号明細書
概要
 少なくともひとつのシード光源より出力されるシード光が入力され、増幅されるスラブ型増幅器は、第1貫通口と第2貫通口が設けられ、レーザ増幅媒体が収容されるチャンバと、前記第1貫通口を密閉するように設けられた第1のウインドウと、第1のウインドウを保持する第1のウインドウホルダと、前記第2貫通口を密閉するように設けられた第2のウインドウと、第2のウインドウを保持する第2のウインドウホルダと、前記チャンバ内において互いに所定の間隔を設けて対向配置された一対の平板状電極と、前記チャンバ内に配置された光学系であって、前記シード光が前記第1のウインドウを透過して前記一対の電極間へ入射し、繰り返し反射されることによって前記一対の電極間を通過し、前記第2ウインドウを透過して出力されるように設置され、かつ、シード光を前記間隔内で繰り返し反射させることで増幅光を生成するように配置される光学系と、を前記間隔内で繰り返し反射させることで増幅光を生成するように配置される光学系と、前記第2貫通口にて前記チャンバを密閉するように設けられ、前記第1のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記シード光のビーム断面積以上であって前記第1のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部が設けられた第1のアパーチャ板と、前記第2のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記増幅光のビーム断面積以上であって前記第2のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第2のアパーチャ板と、を備えてよい。
 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、本開示の一態様による例示的なレーザ生成プラズマ式EUV光生成装置の概略構成を示す。 図2は、スラブ型増幅器の概略図を示す。 図3は、スラブ型増幅器の概略図を示す。 図4は、自励発振が起こっているスラブ型増幅器を示す。 図5は、レーザ光のビームを制限するアパーチャ板が設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図6は、レーザ光のビームを制限するアパーチャ板が設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図7は、図5,6に図示されたスラブ型増幅器の実施形態に設置されたアパーチャ板を示す。 図8は、V字型アパーチャ板を備えるスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図9は、V字型アパーチャ板を備えるスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図10は、図5,6に図示されたスラブ型増幅器の実施形態に設置されたV字型アパーチャ板を示す。 図11は、ウインドウを含むホルダが、シード光と増幅光に対してそれぞれ所定の角度で傾斜するように設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図12は、ウインドウを含むホルダが、シード光と増幅光に対してそれぞれ所定の角度で傾斜するように設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図13は、ウインドウとチャンバの間に容器が設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図14は、ウインドウとチャンバの間に容器が設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図15は、容器内部にラビリンスが設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図16は、容器内部にラビリンスが設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。 図17は、本開示の実施形態のスラブ型増幅器が適用されうる再生増幅器を含むレーザ装置を示す。 図18は、本開示の実施形態のスラブ型増幅器を含むレーザ装置を示す。
実施形態
 <内容>
<1.極端紫外(EUV)光生成装置の全体説明>
<1.1 構成>
<1.2 動作>
<2.スラブ型増幅器>
<2.1 構成>
<2.2 動作>
<2.3 課題>
<3.自励発振を抑制するスラブ型増幅器>
<3.1 レーザ光のビームを抑制するアパーチャ板の設置>
<3.2 放電領域へ入る反射光を減らすウインドウを含むホルダの設置角度>
<3.3 反射光を吸収する容器の設置>
<3.4 ラビリンスの設置>
<4.スラブ型増幅器の適用例>
<4.1 スラブ型増幅器を含む再生増幅器>
<4.2 スラブ型増幅器を含むEUV光生成装置>
 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、本開示の一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.EUV光生成装置の全体説明>
 <1.1 構成>
 図1に本開示の一態様による例示的なレーザ生成プラズマ式EUV光生成装置(以下、LPP式EUV光生成装置と称する)1の概略構成を示す。LPP式EUV光生成装置1は、少なくとも1つのレーザ装置3と共に用いることができる。LPP式EUV光生成装置1及びレーザ装置3を含むシステムを、以下、EUV光生成システムと称する。図1に示し、かつ以下に詳細に説明するように、LPP式EUV光生成装置1は、チャンバ2を含むことができる。チャンバ2内は好ましくは真空である。あるいは、チャンバ2の内部にEUV光の透過率が高いガスが存在していてもよい。また、LPP式EUV光生成装置1は、ターゲット供給システムを更に含むことができる。ターゲット供給システムは、例えばドロップレット生成器26であってもよい。ターゲット供給システムは、例えばチャンバ2の壁に取り付けられていてもよい。ターゲット供給システムは、ターゲットの材料となるスズ、リチウム、キセノン、又はそのいずれかの組合せを含むことができるが、ターゲットの材料はこれらに限定されない。
 チャンバ2には、その壁を貫通する少なくとも1つの孔が設けられている。その貫通孔はウインドウ21によって塞がれていてもよい。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光集光ミラー23が配置されてもよい。回転楕円面形状のミラーは、第1の焦点、及び第2の焦点を有する。EUV光集光ミラー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いてもよい。EUV集光ミラー23は、例えば、その第1の焦点がプラズマ発生位置であるプラズマ生成サイト25又はその近傍に位置し、その第2の焦点がEUV集光ミラー23によって反射されるEUV光の集光位置である中間焦点(IF)292に位置するよう配置されるのが好ましい。EUV光集光ミラー23の中央部には貫通孔24が設けられていてもよく、その貫通孔24をパルスレーザ光33が通過することができる。
 再び図1を参照するに、LPP式EUV光生成装置1は、EUV光生成制御システム5を含むことができる。また、LPP式EUV光生成装置1は、ターゲット撮像装置4を含むことができる。
 更に、LPP式EUV光生成装置1は、チャンバ2内部と露光装置6内部とを連通する連通管29を含むことができる。連通管29内部にはアパーチャ板を備えた壁291を含むことができ、そのアパーチャ板が第2の焦点位置にあるように壁291を設置することができる。
 更に、LPP式EUV光生成装置1は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ34、レーザ光集光ミラー22、ドロップレット27のターゲット回収器28なども含むことができる。
 <1.2 動作>
 図1を参照するに、レーザ装置3から出射されたパルスレーザ光31は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ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、レーザ装置3から少なくとも1つのレーザビーム経路に沿ってチャンバ2内に進み、レーザ光集光ミラー22で反射して少なくとも1つのターゲットに照射されてもよい。
 ドロップレット生成器26は、ドロップレットターゲットをチャンバ2内部のプラズマ生成サイト25に向けて出力してもよい。ドロップレットターゲットには、少なくとも1つのパルスレーザ光33が照射される。レーザ光に照射されたドロップレットターゲットはプラズマ化し、そのプラズマからEUV光が発生する。なお、1つのドロップレットターゲットに、複数のパルスレーザ光が照射されてもよい。
 EUV光生成制御システム5は、EUV光生成システム全体の制御を統括することができる。EUV光生成制御システム5はドロップレット撮像装置によって撮像されたドロップレット27のイメージ情報等を処理することができる。EUV光生成制御システム5はまた、例えばドロップレットターゲット27を出力するタイミングの制御、及びドロップレットターゲット27の出力方向の制御の少なくとも1つを行うことができる。EUV光生成制御システム5は更に、例えばレーザ装置3のレーザ発振タイミングの制御、パルスレーザ光31の進行方向の制御、及び集光位置変更の制御の少なくとも1つを行うことができる。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御を追加することもできる。
 <2.スラブ型増幅器>
 <2.1 構成>
 図2と図3は、スラブ型増幅器40の概略図を示す。図1に示されたLPP式EUV光生成装置1おいては、スラブ型増幅器40は、レーザ装置3内に設けられてよい。図2の左下と図3の左下には、それぞれの図の座標系が示されている。
 スラブ型増幅器40は、チャンバ47とRF電源41を含んでいてもよい。チャンバ47は、入射ウインドウ54を含む入射ウインドウホルダ50と出射ウインドウ55を含む出射ウインドウホルダ53と、1対の平板状の電極42,43と、光学系を含んでもよい。スラブ型増幅器40は、第1凹面ミラー48、該第1凹面ミラー48を保持する第1凹面ミラーホルダ49、第2凹面ミラー51、及び該第2凹面ミラー51を保持する第2凹面ミラーホルダ52を含んでよい。
 チャンバ47の内部には、レーザ増幅媒体が封入されていてもよい。本実施形態では、レーザ増幅媒体はCO2ガスを含むレーザガスであってよい。入射ウインドウ54を含む入射ウインドウホルダ50と出射ウインドウ55を含む出射ウインドウホルダ53は、それぞれチャンバ47を密閉するように設置されてよい。
 1対の平板状の電極42,43は、Y軸方向に所定の間隔を設けて対向するように設置され、かつ、RF電源41と接続されてもよい。スラブ型増幅器40の各構成は以下の1~4が実現されるように配置されてよい。
1. 入射ウインドウ54から電極42と電極43との間の放電領域44へ入射したシード光45が、XZ面内で、第2凹面ミラー51によって所定の反射角で反射される。
2. 続いて第2凹面ミラー51によって反射された光が、XZ面内で、第1凹面ミラー48によって所定の反射角で反射される。
3. その後1と2が繰り返されながら、放電領域44を往復する光は、ジグザグ状に進行して増幅される。
4. 最終的に、増幅された光は、増幅光46として出射ウインドウ55から出力される。
 <2.2 動作>
 RF電源41によって、スラブ型増幅器40の1対の電極42,43間には電圧が印加されてもよい。その結果、電極42,43間で放電が生じ、放電領域44が形成され、CO2ガスを含むレーザガスが励起され得る。
 CO2ガスを含むレーザガスが励起された状態で、パルスレーザ光であるシード光45が、入射ウインドウ54を介してチャンバ47内に入射し、放電領域44を通過して増幅され、第2凹面ミラー51に到達し得る。
 その後この増幅光は、第2凹面ミラー51によって反射され、放電領域44を通過することによってさらに増幅され、第1凹面ミラー48に到達し得る。
 その後この増幅光は、第1凹面ミラー48によって高反射され、放電領域44を通過することによってさらに増幅され、再び第2凹面ミラー51に到達し得る。
 上述したように、この増幅光は、第1凹面ミラー48と第2凹面ミラー51により繰り返し反射されることで、放電領域44をジグザグ状に進行する。たとえば、スラブ型増幅器40では、増幅光は、第1凹面ミラー48と第2凹面ミラー51によって各4回反射され、9本の光路を生成してもよい。その結果この増幅光は、さらに増幅され得る。
 スラブ型増幅器40における9番目の光路である最終光路を進行する増幅光は、出射ウインドウ55を介して、増幅光46として出力され得る。
 ここで、シード光45は、シード光源であるマスターオシレータ(MO)58から出力されたパルスレーザ光であってもよいし、MO58と複数段の増幅器を備えるレーザ装置の場合であれば、シード光45は、前段の増幅器で増幅されたパルスレーザ光であってもよい。
 <2.3 課題>
 本願発明者等の実験によれば、RF電源41により電極42,43間で放電が起こることで、スラブ型増幅器40のレーザガスが励起された状態では、シード光45が入射しなくても、自励発振が観測された。自励発振が起きた状態でシード光45が入射すると、シード光45を、パルス波形等シード光45の特性を反映した増幅をすることが困難になり得る。
 図4は、スラブ型増幅器40内部で自励発振が起こっている場合の光路を示す。自励発振が起こる原因は、放電領域44で生成される自然放出光が、入射ウインドウ54又は入射ウインドウホルダ50と出射ウインドウ55又は出射ウインドウホルダ53のような反射物によって反射されるためと推定される。より詳細に説明すると、以下のようなことが起こっていると考えられる。
1. 入射ウインドウ54又は入射ウインドウホルダ50と出射ウインドウ55又は出射ウインドウホルダ53によって反射された自然放出光は、第2凹面ミラー51によって所定の反射角で反射される。
2. 続いて第2凹面ミラー51よって反射された光は、第1凹面ミラー48によって所定の反射角で反射される。
3. その後1と2が繰り返されながら、放電領域44で反射された自然放出光は、ジグザグ状に進行して増幅される。
 その結果、自励発振光56,57が、入射ウインドウ54と出射ウインドウ55の両方を透過して出力されると考えられる。
 たとえウインドウ54,55に反射防止(AR)コーティングが施されても、反射率が約0.2%以下とならず、自励発振の原因となり得る。また、ウインドウホルダ50,53及びその周りの金属部品は、50%以上の反射率を有するので、自然放出光の反射が生じることで、自励発振が起こり得る。
 <3.自励発振を抑制するスラブ型増幅器>
 <3.1 レーザ光のビームを抑制するアパーチャ板の設置>
 図5と図6は、レーザ光のビームを抑制するアパーチャ板が設置されたスラブ型増幅器の実施形態を示す。図7は、図5,6に図示されたスラブ型増幅器の実施形態に設置されたアパーチャ板を示す。図5と図6に図示されたスラブ型増幅器60は、図2~4に図示されたスラブ型増幅器40と略同一であるが、設計された光路上に、それぞれ開口部が形成されたアパーチャ板61,62が配置されている点でスラブ型増幅器40とは異なる。図5と図6では、アパーチャ板61,62は、チャンバ47と別部材として図示されているが、アパーチャ板61,62は、チャンバ47と同一部材として形成されてもよい。
 チャンバ47に設けられた第1貫通口63の中心軸と第1アパーチャ板61の第1開口部65の中心軸が一致するように配置されてよい。さらに第2貫通口64の中心軸と第2アパーチャ板62の第2開口部66の中心軸が一致するように配置されてよい。
 第1開口部65,第2開口部66の形状は、図7のように、X軸方向の寸法がY軸方向の寸法よりも長い略長方形であってよい。第1アパーチャ板61の第1開口部65および第2アパーチャ板62の第2開口部66の形状は、アパーチャ板61,62の位置でのそれぞれのシード光45とその増幅光46の設計されたビーム断面と相似形でもよい。第1開口部65および第2開口部66の面積は、アパーチャ板61,62の位置でのそれぞれのシード光45とその増幅光46の設計されたビーム断面積の大きさと略同一か僅かに大きくてもよい。また、第1開口部65および第2開口部66の面積は、入射ウインドウ54および出射ウインドウ55におけるレーザ光が透過する面の面積以下の大きさであってよい。アパーチャ板61,62が、チャンバ47と一体で形成される場合は、第1貫通口63、第2貫通口64が、それぞれ第1開口部65および第2開口部66の構成を兼ねてもよい。
 アパーチャ板の材料は、アルミニウムを含む金属材料であってよく、アパーチャ板の表面は、CO2レーザ光の反射率が低い黒アルマイト処理したものであってもよい。
 図5と図6に図示されているように、シード光45およびその増幅光46は、それぞれアパーチャ板61,62を通過し得る。一方、放電領域44で生成される自然放出光の多くはアパーチャ板61,62によって通過を抑制されるので、ウインドウ若しくはホルダ又はそれらの周辺部による反射光の発生が低減され得る。その結果、自励発振光の出力は抑制され得る。反射光発生の低減はたとえば、アパーチャ板61,62が、反射光を吸収又は散乱することによって実現されうる。
 本願発明者等による試験結果では、アパーチャ板61,62が設置された図5~7のスラブ型増幅器60での自励発振は、アパーチャ板が設置されていない図2~4のスラブ型増幅器40での自励発振の約1/15に抑制されたことが明らかになった。
 スラブ型増幅器60の光学系を構成する第1凹面ミラー48と第2凹面ミラー51の曲率半径は、第1アパーチャ板61位置におけるシードレーザ光の像を第2アパーチャ板62の位置に転写して結像するように設計されてもよい。第1アパーチャ板61位置におけるシードレーザ光の像は、ビームウエストの像とする様に設計されてもよい。このような設計は、アパーチャ板61,62の第1開口部65,第2開口部66のサイズを小さくし得るので、自励発振はさらに抑制され得る。
 アパーチャ板61,62の他の材料および表面としては、シリコン基板の上にカーボンナノチューブ、カーボン、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、又は誘電体多層膜がコーティングされたものであってもよい。このように、アパーチャ板61,62によりCO2レーザ光を吸収する構成とすることで、アパーチャ板61,62からの反射による自励発振が抑制され得る。
 アパーチャ板61,62の厚さは、それぞれシード光45と増幅光46が、第1開口部65と第2開口部66内を導波モード(guided mode)で進行しないような厚さで形成されるとよい。また、例えば第1開口部65と第2開口部66の光路に近い側の板厚を他の部分よりも薄く形成してナイフエッジ形状としてもよい。
 図8,9は、アパーチャ板61,62の代わりにV字型アパーチャ板71,72を備えるスラブ型増幅器70の実施形態を示す。図10は、V字型アパーチャ板71,72を示す。図8に示されているように、V字型アパーチャ板71,72は、各アパーチャ板のブレード73の設置角度が、開口部を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対してある角度をなすように傾斜して設置されている。ブレード73による反射光が放電領域44内へ入ることが抑制され得る。
 <3.2 放電領域へ入る反射光を減らすウインドウを含むホルダの設置角度>
 図11と図12は、アパーチャ板61,62が設置され、かつウインドウを含むホルダ81、82が、シード光45とそのシード光が増幅された増幅光46の光路の中心軸に対してそれぞれ所定の角度で傾斜するように設置されたスラブ型増幅器80の実施形態を示す。
 図11と図12に図示されたスラブ型増幅器80は、図5~10に図示されたスラブ型増幅器60、70と略同一であるが、ウインドウを含むホルダ50、53が、チャンバ47の貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾いて設置された点でスラブ型増幅器60、70とは異なる。
 入射ウインドウ54を含む入射ウインドウホルダ50と出射ウインドウ55を含む出射ウインドウホルダ53は、それぞれ第1ホルダ受け81と第2ホルダ受け82を介して、反射光が放電領域44に入射するのを抑制するように、それぞれ第1貫通口63および第2貫通口64を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾けて設置されてもよい。入射ウインドウホルダ50と第1ホルダ受け81は一体で形成されてもよい。出射ウインドウホルダ53と第2ホルダ受け82は一体で形成されてもよい。
 シード光45およびその増幅光46は、アパーチャ板61,62を通過できるので、シード光45は増幅され得る。一方、自然放出光の多くは、アパーチャ板61,62によって通過を制限されるので、ウインドウ若しくはホルダ又はそれらの周辺部からの反射光は低減され得る。その結果、自励発振光の出力は抑制され得る。
 さらに、アパーチャ板61,62の各開口部を通過した自然放出光は、ウインドウ54,55に入射し、一部は反射され得る。この反射光は、図11に示されているように、アパーチャ板61,62によるケラレ(mechanical vignetting)によって、放電領域44へ入射することが抑制される。その結果、さらに自励発振は抑制され得る。
 本願発明者等による試験結果では、ウインドウ54,55が傾けて設置されているスラブ型増幅器80での自励発振の出力は、図5~10に図示されたウインドウが傾けて設置されていないスラブ型増幅器60,70での自励発振の出力よりも、さらに約1/10に抑制された。
 図11では、入射ウインドウ54と出射ウインドウ55が、貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して互いに異なる方向に傾斜している。しかし入射ウインドウ54と出射ウインドウ55の両方が、貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して同じ方向に傾斜してもよい。また、入射ウインドウ54と出射ウインドウ55とは、Z軸以外の軸を回転軸として傾斜する構成であってもよく、例えばX軸やY軸を回転軸として傾斜する構成でもよい。
 このようにウインドウ54,55を設置することによって、例えば2つのスラブ型増幅器が直列に設置された場合、第1のスラブ型増幅器の出射ウインドウと第2のスラブ型増幅器の入射ウインドウの反射光がそれぞれの増幅器に入射するのを抑制し得る。
 <3.3 反射光を吸収する容器の設置>
 図13と図14は、ウインドウとチャンバの間に容器91,92が設置されたスラブ型増幅器90の実施形態を示す。
 図13と図14に図示されたスラブ型増幅器90は、図11,12に図示されたスラブ型増幅器80と略同一であるが、それぞれ2つの開口を備える2つの容器91,92が、第1ホルダ受け81とチャンバ47との間及び第2ホルダ受け82とチャンバ47との間にそれぞれ設置されている点でスラブ型増幅器80とは異なる。
 容器91,92の開口は、シード光45とその増幅光46を通過させるのに十分な大きさであってよい。
 容器の材料は、アルミニウムを含む金属材料であってもよい。容器内外部の表面は、CO2レーザ光の反射率が低くなるように黒アルマイト処理されていてもよい。さらに好ましくは、容器内部の材料および表面は、シリコン基板の上にカーボンナノチューブをコーティングしたものであってもよい。
 シード光45およびその増幅光46は、アパーチャ板61,62の各開口部を通過できるので、シード光45は放電領域44内へ進入し、増幅され得る。一方、自然放出光の多くは、アパーチャ板61,62によって制限されるので、ウインドウ若しくはホルダ又はそれらの周辺部からの反射光が低減され得る。その結果、自励発振光の出力は抑制され得る。
 さらに、アパーチャ板61,62の各開口部を通過した自然放出光は、ウインドウに入射し、一部はそのウインドウによって反射され得る。この反射光は、図13に示すように、容器91,92の壁に入射し得る。
 その後、この容器91,92の壁に入射した光は、反射する度に吸収され減衰し得る。たとえば、黒アルマイト処理されたアルミニウムは、CO2レーザ光に対して約3%の反射率を有する。よってたとえば、自然放出光が容器内部で3回反射されると、その反射された自然放出光は0.0027%に減衰しうる。その結果、図11,12の構成よりもさらに、自励発振は抑制され得る。
 容器91,92の内面の材料および表面は、シリコン基板の上にカーボンナノチューブをコーティングしたものであってもよい。係るコーティングは、1~2%以下の反射率を有するので、自励発振をさらに抑制し得る。
 黒アルマイト処理は、ウインドウのホルダ、ホルダ受け、アパーチャ板61,62、チャンバの貫通孔の内面に施されてもよい。自然放出光や自然放出光の反射光が照射される部品で、アルミニウムで形成されていない部品には、表面が黒アルマイト処理されたアルミニウムの部品が、光が入射する部位の表面に設置されてもよい。黒アルマイト処理が行われる際には、無機染料によってアルマイト表面の微細な孔を閉じる封孔処理が行われることが好ましい。
 容器91,92内において、ウインドウまたはホルダからの反射光が十分に低減されうるように容器91,92が構成されている場合は、第1アパーチャ板61と第2アパーチャ板62は、設置しなくてもよい。
 <3.4 ラビリンスの設置>
 図15と図16は、容器91,92内部にラビリンスが設置されたスラブ型増幅器100の実施形態を示す。図15と図16に図示されたスラブ型増幅器100は、図13,14に図示されたスラブ型増幅器90と略同一であるが、容器91,92内にラビリンス101,102が配置されている点でスラブ型増幅器90とは異なる。
 ラビリンス101,102は、複数個のアパーチャ板によって構成されてもよい。スラブ型増幅器100は、前記複数個のアパーチャ板の開口の中心と、シード光45とそのシード光が増幅された増幅光46の設計上の光路の中心とが一致するように設置されてもよい。
 ラビリンス101,102における複数個のアパーチャ板の各開口の面積は、各アパーチャ板の位置におけるシード光45とそのシード光45を増幅した増幅光46のビーム断面積の大きさ以上であってもよい。
 ラビリンス101,102における複数個のアパーチャ板はアルミニウムで形成され、その表面には黒アルマイト処理が施されていてもよい。
 ウインドウまたはホルダからの反射光はラビリンスによって、複数回反射されることで減衰し得る。その結果、図13,14の構成に比べて、さらに、ウインドウまたはホルダからの反射光は低減し得る。
 容器内91,92のラビリンス101,102が、ウインドウまたはホルダからの反射光を十分に低減できる場合は、第1アパーチャ板61と第2アパーチャ板62は、設置しなくてもよい。
 <4.スラブ型増幅器の適用例>
 <4.1 スラブ型増幅器を含む再生増幅器>
 図17は、本実施形態のスラブ型増幅器が適用されうる再生増幅器110を含むレーザ装置を示す。当該レーザ装置は、MO114と、本実施形態のスラブ型増幅器を備える再生増幅器110を含んでもよい。図示されているスラブ型増幅器は容器91,92を備えているが、容器91,92を備えていない本実施形態のスラブ型増幅器も、再生増幅器110に適用されてよい。
 再生増幅器110は、第1高反射ミラー112と第2高反射ミラー118、第1EOポッケルスセル111と第2EOポッケルスセル119、第1偏光子113と第2偏光子117、及び、スラブ型増幅器40,60,70,80,90,100のいずれかを含んでもよい。
 MO114は、CO2レーザの波長のレーザ光を発振する量子カスケードレーザ(QCL)であってよい。MO114は、例えば紙面に対して垂直な偏光方向を有するパルスレーザ光を出力してもよい。
 EOポッケルスセル111,119は、図示されない電源に接続され、電源をON状態にしている間は電気光学結晶に電圧が印加され、電気光学結晶に入射する光の偏光状態を変換させて出射させうる。EOポッケルスセル111,119は、図示されない電源がOFF状態の間は電気光学結晶に入射する光の偏光状態を変換させずに透過させうる。
 MO114から出力されたパルスレーザ光が、第1偏光子113によって反射され、電源がON状態の第1EOポッケルスセル111に入射し、透過することによって円偏光に変換され得る。続いて、円偏光に変換されたパルスレーザ光は、第1高反射ミラー112によって折り返され、再び電源がON状態の第1EOポッケルスセル111を透過して、紙面に対して平行な偏光方向を有するレーザ光に変換され得る。
 このパルスレーザ光は、第1ウインドウ115から容器を介してスラブ型増幅器の放電領域へ入射する。続いて放電領域へ入射したパルスレーザ光は、スラブ型増幅器内の第2凹面ミラーによって所定の反射角で反射され、その後第1凹面ミラーによって所定の反射角で反射される。このような第1凹面ミラーと第2凹面ミラーによる反射が繰り返されることで、放電領域へ入射したパルスレーザ光は増幅され得る。その結果、紙面に対して平行な偏光方向を有する増幅されたパルスレーザ光が、第2ウインドウ116から出射され得る。
 この第2ウインドウから出射された、紙面に対して平行な偏光のパルスレーザ光は、第2偏光子117を高透過し、電圧がOFF状態の第2EOポッケルスセル119を透過し得る。その後紙面に対して水平方向に偏光したパルスレーザ光は、第2高反射ミラー118によって折り返され、再び電圧がOFF状態の第2EOポッケルスセル119を透過し、第2偏光子117を高通過し得る。
 第2偏光子117を高通過した後、紙面に対して平行方向に偏光したパルスレーザ光は、スラブ型増幅器へ第2ウインドウ116から放電領域へ入射し得る。続いて放電領域へ入射したパルスレーザ光は、スラブ型増幅器内の第1凹面ミラーによって所定の反射角で反射され、その後第2凹面ミラーによって所定の反射角で反射され得る。このような第1凹面ミラーと第2凹面ミラーによる反射が繰り返されることで、放電領域へ入射したパルスレーザ光は増幅され得る。その結果、増幅光が、第1ウインドウ115側に出力され得る。
 さらに、この増幅されたパルスレーザ光は、第1偏光子113と電圧がOFF状態の第1EOポッケルスセル111を透過し、第1高反射ミラー112によって高反射されて、再び電圧がOFF状態の第1EOポッケルスセル111及び第1偏光子113を高透過し得る。
 上述したように、MO114から出力されたパルスレーザ光は、第1高反射ミラー112と第2高反射ミラー118による共振器間を往復して、増幅され得る。
 MO114から出力されたパルスレーザ光が、この共振器間を往復して所定のエネルギーまで増幅された後、第2EOポッケルスセル119は、電源をON状態とすることによって、前記増幅されたパルスレーザ光の偏光状態を、水平方向の偏光から垂直方向の偏光に変換し得る。それにより前記の垂直方向の偏光に変換されたパルスレーザ光は、第2偏光子117によって高反射されることで、再生増幅光120として共振器の外部へ出力されてよい。
 <4.2 スラブ型増幅器を含むEUV光生成装置>
 図18は、本実施形態のスラブ型増幅器を含むレーザ装置130を示す。
 LPP式EUV光生成装置用のレーザ装置130は、少なくとも1つのスラブ型増幅器を含むレーザ装置であってもよい。当該、レーザ装置130はMO131と、第1スラブ型増幅器(PA1)と、第2スラブ型増幅器2(PA2)と、第1高反射ミラー132と、第2高反射ミラー133と、リレー光学系134と、PA3と、PA4を含んでいてもよい。図示されているスラブ型増幅器PA1、PA2はそれぞれ容器91,92を備えているが、容器91,92を備えていない本実施形態のスラブ型増幅器も、レーザ装置130に適用されてよい。
 第1スラブ型増幅器と第2スラブ型増幅器は直列に連続して配置してもよい。PA3およびPA4は、高速軸流型の増幅器であってもよい。リレー光学系134は、第1及び第2のスラブ型増幅器から出力されたレーザ光のビーム形状をPA3の放電領域に一致させるように変換する光学系であってもよい。
 上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
 本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
 1 レーザ生成プラズマ式EUV光生成装置
 2 チャンバ
 3 レーザ装置
 4 ターゲット撮像装置
 5 EUV光生成制御システム
 6 露光装置
 21 ウインドウ
 22 レーザ光集光ミラー
 23 EUV集光ミラー
 24 貫通孔
 25 プラズマ生成サイト
 26 ドロップレット生成器
 27 ドロップレット
 28 ターゲット回収器
 32 パルスレーザ光
 33 パルスレーザ光
 34 アクチュエータ
 40 スラブ型増幅器
 41 RF電源
 42 平板状の電極
 43 平板状の電極
 44 放電領域
 45 シード光
 46 増幅光
 47 チャンバ
 48 第1凹面ミラー
 49 第1凹面ミラーホルダ
 50 入射ウインドウホルダ
 51 第2凹面ミラー
 52 第2凹面ミラーホルダ
 54 入射ウインドウ
 55 出射ウインドウ
 56 自励発振光
 57 自励発振光
 58 マスターオシレータ(MO)
 60 スラブ型増幅器
 61 アパーチャ板
 62 アパーチャ板
 63 第1貫通口
 64 第2貫通口
 65 第1開口部
 66 第2開口部
 70 スラブ型増幅器
 80 スラブ型増幅器
 81 第1ホルダ
 82 第2ホルダ
 90 スラブ型増幅器
 91 第1容器
 92 第2容器
 100 スラブ型増幅器
 101 ラビリンス
 102 ラビリンス
 110 再生増幅器
 111 第1EOポッケルスセル
 112 第1高反射ミラー
 113 第1偏光子
 114 マスターオシレータ(MO)
 117 第2偏光子
 118 第2高反射ミラー
 119 第2EOポッケルスセル
 120 再生増幅光
 130 レーザ装置
 131 マスターオシレータ(MO)
 132 第1高反射ミラー
 133 第2高反射ミラー
 134 リレー光学系
 135 スラブ型増幅器
 136 スラブ型増幅器
 137 EUVチャンバ
 291 壁
 292 中間焦点
 

Claims (16)

  1.  少なくともひとつのシード光源より出力されるシード光が入力され、増幅されるスラブ型増幅器であって、
     第1貫通口と第2貫通口が設けられ、レーザ増幅媒体が収容されるチャンバと、
     前記第1貫通口を密閉するように設けられた第1のウインドウと、第1のウインドウを保持する第1のウインドウホルダと、
     前記第2貫通口を密閉するように設けられた第2のウインドウと、第2のウインドウを保持する第2のウインドウホルダと、
     前記チャンバ内において互いに所定の間隔を設けて対向配置された一対の平板状電極と、
     前記チャンバ内に配置された光学系であって、前記シード光が前記第1のウインドウを透過して前記一対の電極間へ入射し、繰り返し反射されることによって前記一対の電極間を通過し、前記第2ウインドウを透過して出力されるように設置され、かつ、シード光を前記間隔内で繰り返し反射させることで増幅光を生成するように配置される光学系と、
     前記第1のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記シード光のビーム断面積以上であって前記第1のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第1のアパーチャ板と、
     前記第2のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記増幅光のビーム断面積以上であって前記第2のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第2のアパーチャ板と、
     を備えるスラブ型増幅器。
  2.  前記第1のアパーチャ板の厚さは、前記シード光が、前記第1のアパーチャ板の開口部内を導波モードで進行することを抑制するのに十分な薄さで、かつ、
     前記第2のアパーチャ板の厚さは、前記増幅光が、前記第2のアパーチャ板の開口部内を導波モードで進行することを抑制するのに十分な薄さである、
     請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  3.  前記第1のアパーチャ板及び前記第2のアパーチャ板は、ナイフエッジ形状を有する、請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  4.  前記第1のアパーチャ板及び前記第2のアパーチャ板は、CO2レーザの波長に対して低反射率表面を有する、請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  5.  前記第1のアパーチャ板及び前記第2のアパーチャ板は、カーボンナノチューブ、カーボン、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、及び誘電多層膜のうちの少なくとも1つによりコーティングされた表面を有する、請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  6.  前記アパーチャ板は、前記チャンバと一体に構成されている、請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  7.  前記アパーチャ板の開口周辺部が、前記アパーチャ板により反射される光が前記放電領域へ入射することを抑制するように、前記開口部を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾斜する、請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  8.  前記第1のウインドウホルダは、前記第1貫通口にて前記チャンバを密閉するように設けられた前記第1のウインドウを保持して前記第1貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾斜するよう構成され、
     前記第2のウインドウホルダは、前記第2貫通口にて前記チャンバを密閉するように設けられた前記第2のウインドウを保持して前記第2貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾斜するよう構成される、
     請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  9.  前記第1のウインドウ及び前記第1のウインドウホルダと前記チャンバとの間に設けられた、前記第1貫通口と位置合わせされた第1入射開口と、該第1入射開口に対向して設けられた第2入射開口を備え、光を吸収する壁を備える第1容器と、
     前記第2のウインドウ及び前記第2のウインドウホルダと前記チャンバとの間に設けられた、前記第2貫通口と位置合わせされた第1出射開口と、該第1出射開口に対向して設けられた第2出射開口を備え、光を吸収する壁を備える第2容器と、
     をさらに備え、
     前記第1のウインドウ及び前記第1のウインドウホルダは前記第1容器に対して傾斜し、
     前記第2のウインドウ及び前記第2のウインドウホルダは前記第2容器に対して傾斜する、
     請求項1に記載のスラブ型増幅器。
  10.  少なくともひとつのシード光源より出力されるシード光が入力され、増幅されるスラブ型増幅器であって、
     第1貫通口と第2貫通口が設けられ、レーザ増幅媒体を収容するチャンバと、
     前記チャンバ内において互いに所定の間隔を設けて対向配置された一対の平板状電極と、
     前記第1貫通口を密閉するように設けられた第1のウインドウと、該第1のウインドウを、前記第1のウインドウの法線が前記第1貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾斜するように保持する第1のウインドウホルダと、
     前記第2貫通口を密閉するように設けられた第2のウインドウと、該第2のウインドウを、前記第2のウインドウの法線が第2貫通口を通過するレーザ光の光路中心軸に垂直な面に対して傾斜するように保持する第2のウインドウホルダと、
     前記チャンバ内に配置された光学系であって、前記シード光が前記第1のウインドウを透過して前記一対の電極間へ入射し、繰り返し反射されることによって前記一対の電極間を通過し、前記第2のウインドウを透過して出力されるように設置され、かつ、シード光を前記間隔内で繰り返し反射させることで増幅光を生成するように配置される光学系と、
     を備えるスラブ型増幅器。
  11.  前記第1のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記シード光のビーム断面積以上であって前記第1のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第1のアパーチャ板と、
     前記第2のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記増幅光のビーム断面積以上であって前記第2のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第2のアパーチャ、
     をさらに備える、請求項10に記載のスラブ型増幅器。
  12.  前記第1のウインドウ及び前記第1のウインドウホルダと前記チャンバとの間に設けられた、前記第1貫通口と位置合わせされた第1入射開口と、該第1入射開口に対向して設けられた第2入射開口を備え、光を吸収する壁を備える第1容器と、
     前記第2のウインドウ及び前記第2のウインドウホルダと前記チャンバとの間に設けられた、前記第2貫通口と位置合わせされた第1出射開口と、該第1出射開口に対向して設けられた第2出射開口を備え、光を吸収する壁を備える第2容器と、
     をさらに備える、請求項10に記載のスラブ型増幅器。
  13.  少なくともひとつのシード光源より出力されるシード光が入力され、増幅されるスラブ型増幅器であって、
     第1貫通口と第2貫通口が設けられ、レーザ増幅媒体が収容されるチャンバと、
     前記チャンバ内において互いに所定の間隔を設けて対向配置された一対の平板状電極と、
     前記第1貫通口と位置合わせされた第1入射開口と、該第1入射開口に対向して設けられた第2入射開口を備え、光を吸収する壁を備える第1容器と、
     前記第2入射開口にて前記第1容器を密閉するように設けられ、前記第1容器の密閉された面に対して傾斜する第1のウインドウホルダと、
     前記第1のウインドウホルダに保持される第1のウインドウと、
     前記第2貫通口と位置合わせされた第1出射開口と、該第1出射開口に対向して設けられた第2出射開口を備え、光を吸収する壁を備える第2容器と、
     前記第2出射開口にて前記第2容器を密閉するように設けられ、前記第2容器の密閉された面に対して傾斜する第2のウインドウホルダと、
     前記第2のウインドウホルダに保持される第2のウインドウと、
     前記チャンバ内に配置された光学系であって、前記シード光が前記第1のウインドウを透過して前記一対の電極間へ入射し、繰り返し反射されることによって前記一対の電極間を通過し、前記第2のウインドウを透過して出力されるように設置され、かつ、シード光を前記間隔内で繰り返し反射させることで増幅光を生成するように配置される光学系と、
     を備えるスラブ型増幅器。
  14.  前記第1容器及び/又は前記第2容器は、低反射率の内面を有する、請求項13に記載のスラブ型増幅器。
  15.  前記第1容器及び/又は前記第2容器は、ブレード又はベーンを内部に備える、請求項13に記載のスラブ型増幅器。
  16.  前記第1のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記シード光のビーム断面積以上であって前記第1のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第1のアパーチャ板と、
     前記第2のウインドウと前記電極との間に設けられ、前記増幅光のビーム断面積以上であって前記第2のウインドウの面積以下の大きさの面積の開口部を有する第2のアパーチャと、
     をさらに備える、請求項13に記載のスラブ型増幅器。
     
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