JP6170928B2

JP6170928B2 - 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

Info

Publication number: JP6170928B2
Application number: JP2014536741A
Authority: JP
Inventors: ノバッククリストフ; 崇菅沼; 隆志斎藤; 川筋　康文; 康文川筋
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: WO2014045889A1; JPWO2014045889A1; US20150188277A1; US9680277B2

Description

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（ＬａｓｅｒＰｒｏｄｕｃｅｄＰｌａｓｍａ）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
５ＥＵＶ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
２３ＥＵＶ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
４１ＲＦ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
１３７ＥＵＶチャンバ
２９１壁
２９２中間焦点

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。