Brevet FR2837990A1 — publié le 20031003

surfaces de contact (70, 71). CAVITE LASER DE FORTE PUISSANCE CRETE ET ASSOCIATION DE PLUSIEURS DE CES CAVITES, NOTAMMENT POUR EXCITER UN GENERATEUR DE LUMIERE DANS L' EXTREME ULTRAVIOLET DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une cavité laser de forte puissance crête et de puissance moyenne et de cadence de récurrence élevées, tout en étant de coût et de complexité minimisés. Elle concerne également lassociation de plusieurs de ces cavités, notamment pour exciter un générateur de lumière dans l'extrême ultraviolet. L' invention s'applique ainsi plus particulièrement à la génération de lumière dans le domaine extrême ultraviolet. Les rayonnements appartenant à ce domaine, que lon appelle également " rayonnements E W ", ont des longueurs d'onde qui vont de 8 nanomètres à 25 nanomètres. Les rayonnements E W que l'on peut obtenir en faisant interagir des impulsions lumineuses, engendrces avec le dispositif objet de l' invention, et une cible appropriée ont de nombreuses applications, notamment en science des matériaux, en microscopie et tout particulièrement en microlithagraphie, pour fabriquer des cTrcuits intégrés à très haut degré d'intégration. Pour cette dernière application, il est particulièrement avantageux d'avoir une cadence de réaurrence élevée, ce qui est très difficile à obtenir pour des lasers de forte puissance crête. B 14074.3 PV L' invention s'applique à tout domaine qui nécessite un laser d' excitation du même genre que ceux dont on a besoin en microlithographie. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La lithagraphie E W est nécessaire en microélectronique pour la réalisation de cTrcuits intogrés dont les dimensions sont inférieures à 0, 1 micromètre. Parmi les sources de rayonnement EUV, plusieurs de ces sources utilisent un plasma engendré au moyen dun laser. On cherche en particulier à engendrer un rayonnement ultraviolet de longueur d'onde environ égale à 13nm en excitant un jet de xénon avec une source laser intense. Pour que cette source laser soi t sat is faisante du point de vue économique, trois conditions doivent être réunies: - la puissance crête de la lumière laser doit être très importante (de l'ordre de 10 W/cm2) afin de crécr un plasma suffisamment émissif autour de 13nm, - la cadence de répétition doit être élevoe (plusieurs kilohertz) pour réaliser le plus grand nombre de tranches de semiconducteur (" wafers ") à l'heure, et - la source laser doit être simple, avoir un coût d'investissement raisonnable et un coût de fonctionnement faible. Pour la création du plasma, il faut donc disposer d'un laser engendrant un fort éclairement B 14074.3 PV crête. On utilise à cet effet un laser impulelonnel, délivrant par exemple une énergie de lordre de 300 mJ par impuleion ou plus. IndiquonS dès à présent que l' invention utilise S par exemple des lasers YAG dopés au néodyme, lasers qui ont connu de nombreux développements dans bien des domaines industriels. Cependant, d'autres lasers à solide, c'est à dire dont le milieu amplificateur est solide, sont utilisables dans la présente invention. On reviendra sur ce point par là suite. Pour obtenir une très bonne stabilité de lénergie tir à tir, il est connu d'utiliser un pompage par diodes lasers. En outre, pour obtenir la puissance-crête nécessaire à la génération de rayonnements E W destiné à la photolithagraphie, il est connu d'utiliser des diodes impulsionnelles. A ce sujet on se reportera au document suivant: [1] Article de H. Rieger et al., High brightness and power Nd:YAG laser, Advanced solid-state lasers, 1999, Boston MA, p.49 à 53. Ce document divulgue un dispositif pour la photolithographie, générant des impuleions laser de forte amplitude crête à une cadence de réaurrence relativement faible. Également, pour obtenir la puissance-crête nécessaire, il est connu d'utiliser un oscillateur et des amplificateurs. Il en résulte un laser complexe et coûteux. B 14074.3 PV A ce suj et, on se reportera au document suivant: [2] Article de G. Holleman et al., Modeling high brighEness kW solid-state lasers, SPIE Vol. 2989, p.15 à 22. Ce doeument mentionne deux besoins en lasers de puissance correspondant à deux technologies opposées: dune part, les applications de soudage, d'usinage ou de traitement des matériaux, qui nécessitent des lasers émettant des impulelons longues, obtenues par des technologies très simples, et d'autre part, les applications de photolithographie qui noces-sitent des impuleLons brèves et, si possible, à haute cadence, obtenues par une technologie très sophistiquce et coûtese, utilisant notamment deux étages d'amplification optique. On se reportera aussi au document suivant, qui vise à obtenir un dispositif laser de forte puissance crête: [3] Article de G. Kubiak et al. , Scale-up of a cluster jet laser plasma source for Extreme Ultraviolet lithography, SPIE Vol. 3676, p.669 à 678. Le dispositif décrit dans ce document [3] recourt à des lasers YAG dapés au ncodyme, pempés par des diodes pulsoes, comme dans le reste de lart antérieur concernant la photolithographie. Il utilise en outre des amplificateurs optiques complexes et coûteux. De plus, la cadence de récurrence visoe dans ce document [3] est de 6 kHz, pour une énergie par impuleLon de 280 mJ. B 14074.3 PV Une version perfectionnée de ce laser fait lobjet du document [6] discuté ci-dessous. On se reportera aussi au document suivant: [4] Article de H. Rieger et al. , High brighÉness and power Nd: YAG Laser, OSA Trends in Optics and Photonics, Vol.26, from the topical Mesting january 31, february 3 1999 à Boston, Optical Society of America, p. 49 à 53 qui décrit sommairement un dispositif ayant un oscillateur maître de très faible puissance délivrant des impulsions de 1 mJ à une fréquence maximale de 1 kHz (donc de puissance moyenne au plus égale à 1W), suivi dune chaine damplification complexe et coûteuse. L'essentiel de l' article consiste à étudier la dégradation de la qualité du faisceau dans cette chaîne d' amplification. Le dispositif décrit reste loin des performances requises pour une source EUN destinée à la microlithograPhie, à la fois pour la puissance moyenne et pour la fréquence de répétition. En fait, les caractéristiques requises pour un dispositif laser apte à exciter une source intense de rayonnement E W qui soit compatible avec les besoins de lindustrie des semiconducteurs ont été standardisées à liéchelle mondiale, sous la forme d'un cabier des charges, et de nombreuses tentatives ont été faites pour satisfaire ce cahier des charges. Cependant, jusqu'à présent, toutes ces tentatives ont échoué. Parmi les contraintes fortes du cahier des charges figure évidemment l 'aptitude à engendrer de fortes intensités créte avec une cadence de récurrence B 14074.3 PV très élevoe. Mais il y a aussi la nocessité dobtenir un faisccau de bonne qualité, caractérisé par une valeur la plus basse possible de la grandeur M2 qui est définie, à une constante près, comme le produit du diamètre du faisceau par langle de sa divergence. La limite inférieure théorique de M2 est égale à 1 mais plus la puissance du laser est élevée, plus la valeur de M2 augmente. Elle atteint couramment plusieurs dizaines avec un laser YAG dopé au néodyme, également appelé laser Nd: YAG. Le cahier des charges mentionné plus haut impose M2 D'autre documents plus récents divulguent des dispositifs visant à satisfaire à ce cabier des charges : [5] Article de K. Nicklaus et al., Industry- Laser Based Short Pulse Diode Pumped Solid State Power Amplifier With kW Average Power, GSA m. rends in Optics and Photonics, Vol.50, Advanced Solid-State Lasers, Christopher Marshall, ed., Optical Society of America, 2001, p. 388 à 391 qui décrit un dispositif dont la cavité laser délivre des impulsions de 4 mJ à 2 kHz (ou 8 mJ à 1 kHz) à un ensemble de deux préamplificateurs à double passage. Le trajet de retour du faisccau est défléchi par un cube polariseur vers une ligne de deux amplificateurs, dont la sortie délivre des impulsions de 76 mJ (la structure dun tel dispositif est dite MOPA: Master oscillator Power Amplifier). [6] Article de D.A. Tichenor et al., E W Engincering Test Stand, Emerging Lithographic B 14074.3 PV Technologies IV, Elisabeth A. Dobisz, Editor, Proccedings of SPIE Vol. 3997 (2000), p.48 à 69. Cet article décrit une installation laser utilisant trois modules identiques mis en parallèle, chacun de ces modules étant constitué du laser réalisé par la Société TRW et décrit dans le document suivant . [7] Active Tracker Laser (ATLAS), Randall St. Pierre et al., OSA TOPS, Vol. 10, Advanced Solid State Lasers, 1997, p. 288 à 291 La cavité laser solide au Nd: YAG décrite dans le document [7] fournit des impulsions de 1,6 mJ à 2,5 kHz, qui sont amplifiées dans une structure à double passage délivrant en sortie des impulsions de 276 mJ. Une version un peu antérieure de ce laser TRW a été décrite dans le document [3]. Selon les doeuments [5] et [6], afin dobtenir une puissance élevée avec une faible valeur M2, et des impulsions très courtes, on engendre des impulsions lumineuses dans un laser de base comportant un très petit oscillateur de faible énergie (moins de 10 mJ par impulelon) et de faible puissance moyenne (moins de W), et on les amplifie par de nombreux passages dans des étages amplificateurs à barreaux ou à plaques. On se heurte alors au fait que, lorsque la puissance lumineuse incidente est faible devant la fluence de saturation du barreau laser utilisé (et en particulier pour des fluences incidentes inférieures à mJ/cm2 pour le Nd: YAG), l'amplification apportée par le barreau est très faible. Il faut alors un nombre important de barreaux amplificateurs, qui sont B 14074.3 PV extrêmement coûteux, et plusieurs dizaines de diodes elles aussi très coûteuses, lensemble ayant un rendement énergétique très faible. Afin de limiter le coût de l' installation, le ou les premiers étages sont généralement parcourus deux fois (trajet aller-retour, do l'appellation d'amplificateur double passage), ce qui impose de travailler avec un faisceau polarisé et d'utiliser un polariseur (par exemple un cube polariseur) pour que le trajet de retour ne revienne pas sur l'oscillateur mais soit aiguillé vers un autre chemin optique o l'amplification sera poursuivie' Cette nocessité de polariser le faisceau induit un problème supplcmentaire dans le cas o l'amplification double passage utilise comme barreau amplificateur un matériau isatrope comme par exemple le Nd: YAG ou le Yb: YAG. De tels matériaux voient leur isatropie se modifier au moment du pompage, ce qui dégrade la polarisation du faisccau incident. Ainsi, si des dispositifs complexes nétaient pas mis en place pour limiter ce phénomène, la polarisation ne serait pas suffisamment maintenue, et une partie importante de l'énergie du faisccau (environ % pour le Nd: YAG) serait perdue lorsque le faisccau de retour entrerait dans le polariseur et risquerait de détruire l'oscillateur. Ces dispositifs complexes, c'est à dire essentiellement des associations de rotateurs de polarisation et de lames de phase judicieusement placées, limitent à une valeur faible la puissance du B 14074.3 PV faisceau retournant vers l'oscillateur (environ 2,4% pour le Nd: YAG). Ainsi, pour résoudre le problème de l'obtention dun dispositif laser apte à exciter une source intense de rayonnement EW qui soit compatible avec les besoins de lindustrie des semi-conducteurs, les auteurs du document [5], mais aussi ceux des documents [6] et [7], ont élaboré des impulsions les plus parfaites possibles mais de très faible puissance, puis ont multiplié le nombre d'amplificateurs et ont concentré tous leurs efforts sur la recherche de moyens permettant de limiter, dans ces amplificateurs, les pertes par dépolarisation. Cette méthode conduit à des dispositifs complexes, coûteux, de faible rendement énergétique. En outre, pour les dispositifs décrits dans les doenments [5] et [7], les principaux éléments sont placés en série. Ainsi toute panne de lun d'eux affecte la totalité du dispositif. Une autre méthode a été proposée dans le document suivant: [8] Compact 300-W diode-pumped oscillator with 500kW pulse peak power and external frequency doubling, Oliver Mehl et al., OSA trends in Optics and Photonics (TOPS), Vol. 56, Conference on Lasers and Electro- Optics (CLEO 2001) 6-11 mai 2001, Technical Digest, pp. 421-422. Ce document décrit un laser Nd: YAG comprenant, dans une cavité laser, deux barreaux en Md: YAG, un rotateur de polarisation entre ces barreaux, deux B 14074.3 PV modulateurs acousto-optiques respectivement de part et d'autre des deux barreaux et une lentille divergente entre chaque modulateur et le barreau correspondant. La puissance moyenne de sortie de la cavité du laser est de 260 W, avec une cadence de réaurrence de kHz. Toutefois la réalisation décrite dans ce doeument ne prend pas en compte un problème important lié aux dispositifs de déclenchement des impulelons lumineuses, notamment acousto- optiques utilisés dans le laser décrit dans ce document: leur fonctionnement dépend de la divergence du faisceau laser. Les déclencheurs acousto-optiques comportent essentiellement un cristal acousto-optique et un dispositif de commande, et forctionnent comme suit. Lorsqu'il reçoit un signal électrique, le dispositif de commande émet dans le cristal une onde d' excitation radio-fréquence, qui génère dans ce cristal un réscau de Bragg. En l'absence dexcitation, ce cristal laisse passer les rayons incidents, qui, dans les conditions nominales de fonctionnement n'arrivent pas selon la normale à la face d'entré du cristal, mais en faisant avec elle un angle de Bragg. Lorsque la commande est activoe, londe radio-fréquence génère le réscau de Bragg, qui défléchit alors les rayons lumineux incidents; l' angle de déflexion est suffisant pour que ces rayons sortent de la cavité laser, ce qui correspond pour le laser à une coupure du faisccau. Lorsque des rayons lumineux arrivent sur la face dentrée du cristal en s'écartant de l 'angle de Bragg, B 14074.3 PV ils ne peuvent plus être déLléchis convenablement, notamment s'ils s'en écartent d'un angle limite ou supérieur à cet angle limite. La valeur de cet angle limite est pratiquement la même que la valeur de l'angle qui existe entre les directions des faisceaux diffractés au premier et au second ordre par le réseau de Bragg formé dans ce cristal lorsqu'il est excité (typiquement environ 4 mrad). Les rayons dont l' angle d'incidence est voisin de cet angle ne sont pas interceptés correctement lorsque le cristal est excité. Les rayons dont lincidence dépasse cet angle ne sont pas non plus défléchis convenablement, mais en outre ils reviennent vers la partie centrale de la cavité laser puisque leur incidence est incluse dans l' acceptance angulaire de cette cavité. Ils font alors émettre la cavité de manière non voulue, ce qui génère en sortie liémission d'une certaine puissance de lumière laser continue. Le fonctionnement devient erratique, et à cette émission laser continue se superposent, en sortie de la cavité, des impulsions instables en amplitude et en durée. Pour une même divergence du faisceau, l'instabilité croit lorsque la puissance impulsionnelle demandée à la cavité augmente. EXPOSÉ DE L' INVENTION La présente invention a pour but de résoudre à la fois les problèmes inhérents aux structure MOPA mi ses en _uvre dans les réal i sat ions décri tes par les B 14074.3 PV des documents [5] à [7], et les problèmes inhérents aux structures ayant un oscillateur délivrant une puissance élevée mais dont la stabilité est affectée par les limitations des déclencheurs acousto-optiques, comme dans la réalisation décrite dans le document [8]. L' invention vise à les résoudre, au moyen d'une cavité laser susceptible d'avoir une forte puissance crête et une cadence de récurrence élevée, et au moyen de l' association de cette cavité avec d'autre cavités identiques pour constituer un dispositif laser qui permet d'atteindre des performances plus élevées en ce qui concerne la puissance crête, que les dispositifs divulgués par les doeuments [5] à [8], tout en étant moins complexe, moins coûteux et de fonctionnement plus fiable. Il convient en outre de noter que les dispositifs lasers divulgués par le document [5] visent à obtenir des durées d'impulsions courtes, de 5ns a ns, ce que l'homme du métier considère comme favorable à l'obtention d'un plasma très émissif. De façon précise, la présente invention a pour objet une cavité laser (en anglais "optical resonatoré') à milieu amplificateur solide, cette cavité laser étant impulsionnelle et pompée par des diodes fonctionnant de facon continue, caractérisée en ce qu'elle comprend: - au moins deux barreaux laser, au moins un moyen de déclenchement des impulsions optiques, situé dans la partie de la cavité o le faisceau diverge le moins, et B 14074.3 PV - deux miroirs qui délimitent cette cavité, l'un étant hautement réfléchissant et l'autre partiellement réiléchissant. Dans le cas le plus simple d'une cavité à deux barreaux laser, la partie de la cavité o le faisceau diverge le moins est la partie située entre les deux barreaux. A 1' opposé, les parties de la cavité situées à l'extérieur des barreaux, entre l'un de barreaux et l'un des miroirs de la cavité, sont les parties o le faisceau diverge le plus. La réalisation décrite par le doeument [8] place dans ces dernières les moyens de déclenchement des impulsions lumineuses, ce qui les expose aux dysfonctionnements éveaués dans létat de la technique antérieure. Si les barreaux laser sont en matériau isotrope comme le Nd: YAG ou le Yb: YAG, il est nécessaire, pour obtenir la qualité de faisceau spécifiée pour l'industrie de la microlithographie, daj outer dans la cavité, sur le trajet du faisceau, un moyen de rotation de la polarisation, dans chacun des espaces constitués par deux barreaux successifs, cette rotation étant préférentiellement de 90 . De façon avantageuse, on corrige la légère convergence que produisent certains barreaux laser, notamment en Nd: YAG, en plagant sur le faisceau, au milieu de chaque intervalle entre deux barreaux adjacents, une lentille ayant un effet opposé sur la convergence. B 14074.3 PV Selon un mode de réal i s at ion pré féré du dispositif objet de l' invention, le matériau des barreaux laser est choisi dans le groupe comprenant Nd : YAG, Nd: YLF, Nd: YALO, Yb: YAG, Nd: ScO3 et Yb: Y2O3. De préférence, la cavité objet de l' invention comprend deux barreaux en matériau laser, de préférence sensiblement identiques, des moyens de rotation de polarisation placés dans la cavité, entre ces deux barreaux, et deux moyens de déclenchement des impulelons, placés entre les deux barreaux, de part et d'autre des moyens de rotation de polarisation. De préférence, les moyens de déclenchement sont de type acousto-optique. La cavité laser selon l' invention peut, selon une variante de réalisation, être associce à un ou plusieurs amplificateurs laser à simple passage, pompés par diodes, le barreau de chaque amplificateur étant sollicité sur toute sa longueur à la fluence de saturation du matériau du barreau ou au dessus de cette fluence. De facon préférentielle, cette fluence atteint au moins trois fois la fluence de saturation du matériau. Fonctionnellement, la cavité laser est caractérisée par son aptitude à délivrer, de manière stable, une fluence élevée, sans qu'il soit nécessaire de faire converger le faisccau qu'elle engendre. Elle peut conserver le parallélisme de ce faisceau et atteindre ou dépasser cette fluence de saturation sur toute la longueur du barreau. B 14074.3 PV Dans l'application préférentielle qui sera détaillée ultérieurement, cette fluence vaut même une dizaine de fois la fluence de saturation du matériau. L' invention concerne aussi l' association d'au moins trois cavités du type ci-dessus, disposées en parallèle mais dont les faisceaux qu'elles engendrent sont dirigés vers une même cible. Le dispositif laser résultant de cette association de ces cavités est caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins trois cavités laser (en anglais: "optical resonatori') impuleionnelles, à milieu amplificateur solide, ces cavités étant conformes à la cavité laser objet de l'invention, et - des moyens optiques d'envoi de ces impulsions lumineuses sensiblement au même endroit d'une cible et sensiblement en même temps à cet endroit, et en ce que le dispositif comprend en outre des moyens de commande des cavités laser impulelonnelles, ces moyens de commande étant prévus pour que toutes les impulsions parviennent sur la cible quasiment à l' instant voulu avec une précision meilleure que 5ns, et préférentiellement meilleure que lns. Selon une variante, les cavités lasers sont associées à un ou plusieurs amplificateurs à simple passage. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de linvention, les moyens de déclenchement de chaque cavité laser impuleionnelle B 14074.3 PV comprennent deux déclencheurs placés dans cette cavité, de part et d'autre des moyens de rotation de polarisation, entre ces derniers et les barreaux en matériau laser. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens d'envoi des impulsions lumineuses comprennent des moyens pour envoyer ces impulsions lumineuses sur la cible suivant le même traj et. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l' invention, ce dispositif comprend en outre des moyens de modification de la répartition spatiale de limpulefon lumineuse résultant de l'addition des impuleions lumineuses fournies par les cavités laser. Selon un autre mode de réalisation particulier, les moyens de commande des cavités laser sont en outre aptes à modifier la répartition temporelle de l impuleion lumineuse résultant de l' addition des impulsions lumineuses fournies par les cavités laser, afin de créer des impulsions composites. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le profil de chaque impulsion composite comporte une première impuleion d'allumage du plasma destiné à être crcé par interaction des impulsions lumineuses avec la cible, un intervalle de temps o lénergie est minimale pendant la croissance du plasma, puis une seconde impulsion, composoe de plusieurs impulsions élémentaires, selon une séquence fonction de la croissance du plasma. B 14074.3 PV Dans le cas o l'on crée les impulelons composites, le dispositif objet de l' invention est de préférence apte à envoyer un premier faisceau très focalisé sur la cible, puis à appliquer le reste de l'énergie lumineuse sur la cible avec une focalisation plus large. La cible sur laquelle on envoie les impulelons lumineuses émises par les cavités laser du dispositif objet de l' invention peut être prévue pour fournir une lumière dans le domaine extrême ultraviolet par interaction avec ces impulsions lumineuses. Cependant, la précente invention n'est pas limitée à l'obtention d'un rayonnement EUV. Elle s'applique à tout domaine o l'on a besoin de faisceaux lasers à forte puissance crête, dirigés sur une cible. Dans la précente invention, on utilise une superposition spatiale et, dans un mode de réalisation particulier, un séquencement temporel. Par " superposition spatiale ", on entend la superposition d'une pluralité de faisceaux lasers sensiblement au même endroit de la cible, sensiblement au même moment. " Sensiblement au même moment ", signifie que les décalages temporels entre les diverses impulsions élémentaires respectivement fournies par les cavités laser du dispositif laser sont faibles devant la période de récurrence de ces cavités laser. Cette superposition permet de multiplier lénergie par impulsion et les puissances de crête. Comme on le verra plus loin, une souplesse d'utilisation peut être obtenue avec une superposition B 14074.3 PV des faisceaux lasers presque au même endroit et presque en même temps. Cette souplesse d'utilisation permet dadapter le faisceau laser résultant aux exigences du plasma. Dans la présente invention, les points (a) à (c) qui suivent sont importants. a) La superposition spatiale Elle permet d' augmenter la puissance crête et de disposer d'une grande liberté de modification de la répartition spatiale de l'impulelon lumineuse qui résulte de l'addition des impulsions lumineuses élémentaires émises par les cavités laser. Par exemple, l'utilisation dune impulsion lumineuse plus focalisée que les autres, utilisation qui est mise en _uvre dans un mode de réalisation préféré de l'invention, permet d'obtenir un éclairement localement plus grand, comme le montrent schématiquement les figures 1 et 2 o l'on ne considère, pour simplifier, que deux faisceaux. Un premier faisceau lumineux F1 et un deuxième faisccau lumineux F2 sont vus en coupe sur la figure 1, dans un plan qui est défini par deux axes perpendiculaires Ox et Oy, l'axe commun aux deux faisceaux étant l'axe Oy. Les deux faisccaux ont sensiblement une symétrie de révolution autour de cet axe Oy et sont focalisés au voisinage du point O. sensiblement dans le plan d'observation qui est défini par l'axe Oy et par un axe perpendiculaire aux axes Ox et Oy et qui passe par le point O. B 14074.3 PV Les focalisations des deux faisccaux sont différentes, le premier faisceau F1 étant plus focalisé que le second F2. La figure 2 montre les variations de l'éclairement I dans le plan d'observation en fonction de l'abscisse x comptée sur laxe Ox. Si le faisceau F1 est cinq fois plus focalisé que le faisceau F2, léclairement que produit ce faisceau F1 sur l'axe Oy est multiplié par vingt cinq par rapport à celui qui est produit par ce faisceau F1 lorsque les deux faisceaux ont la même puissance. Mais il convient de noter que, dans la présente invention, on peut utiliser des faisceaux dont les puissances sont identiques ou, au contraire, différentes les unes des autres, voire très différentes les unes des autres. Cette "superposition spatiale" de plusieurs faisceaux sur une même cible au même moment autorise le décalage, à une échelle de temps plus petite, des instants des impulsions de chaque cavité laser élémentaire. (b) Be séquencement dans le temps des diverses impuleions laser (impulsions "composites'') I1 est possible de crcer des salves d'impulelons, dans lesquelles les décalages temporels entre deux impulsions de deux cavités laser élémentaires sont très faibles devant le temps de récurrence entre deux salves. De telles salves peuvent être considérces comme des impulsions composites. On peut aussi, par un décalage temporel des impulsions lumineuses, crcer une pré-impuleLon. B 14074.3 PU A ce sujet on pourra se reporter au document suivant qui mentionne la possibilité de créer une pré- impulsion chargée de l'allumage du plasma: [9] Article de M. Berglund et al., Ultraviolet prepulse for enhanced X-ray emission and brightuess from droplet-target laser plasma, Applied Physics Letters, vol.69, 1996, page 1683. L'invention utilise, de préférence, ce séquencement, dans le temps, des diverses impulsions laser. Elle permet, par exemple, le séquencement ci- apres. Une première impulsion très focalisoe sur la cible (cette impuleion étant par exemple du genre du faisceau F1 de la figure 1) allume un plasma, puis, pendant le temps o le plasma croît, la cible est soumise à un éclairement minimal ou nul, et lorsque le plasma atteint le diamètre du faisccau F2, la cible est soumise à un maximum de puissance lumineuse. Il est alors avantageux de consacrer à la première impulsion une énergie inférieure à celle consacrée au restant de l'impuleion composite selon la Figure 3. Sur cette figure 3, les amplitudes A des impulsions lumineuses sont représentées en fonction du temps t. On voit un exemple d'impulsion composite I1. Cette dernière comprend une pré-impulsion ("prepulse") I2 puis un premier ensemble dimpulsions élémentaires simultanées I3, séparées de la préimpulsion par un temps T nécessaire à la croissance du plasma, puis un deuxième ensemble d'impulsions élémentaires simultanées I4 qui suit le premier ensemble. B 14074.3 PV (c) L'utilisation de diodes continues pour le pompage du matériau-laser Dans le cas d'une cavité laser utilisant un matériau YAG dopé avec du ncodyme et un pompage continu, la durée de vie du niveau supérieur de la cavité laser, qui est voisine de 250 microsecondes, oblige à travailler à une cadence supérieure à 5 kHz pour bien extraire la puissance lumineuse déposée. La présente invention, contrairement à l'art antérieur, permet d'obtenir des puissances crête élevoes en associant un point défavorable à cette puissance crête (point c), et un point favorable (point a) dont le poids est d'autant plus important que l'on augmente le nombre de cavités laser élémentaires. Le point (b) ne constitue qu'une possibilité d' adapter au mieux l' invention à ses applications. Pour l'application à la micro-lithographie cette possibilité permet d'optimiser le comportement de la source EUV pompée par le dispositif laser à diéventuelles exigences du plasma. Toutefois, dans l'état actuel des connaissances, on considère préférable de faire arriver toutes les impulsions au même instant, à mieux que 5 ns près, voire à mieux que 1 ns près. Dans la présente invention, on peut utiliser simultanément les points (a), (b) et (c), et cette association de points favorables et défavorables à ltobtention de puissances crête élevées va à l'encontre de l'art antérieur. B 14074.3 P Des avantages de la pr4senLe invenLion, ouLre la gn6raLion d'1mpulsions laser de forte puisance eL de cadence leve, sonL menLionns ci-apr>. Pe co0L des diodes puissance moyenne consLante esL neLLemenL inf foncLionnenL en conL1nu. En ouLre, un disposiLif laser conforme l'invenLion peuL Lre [eaucoup pls simle qe ceu uLiliser la mise en srie d'amlificaLers. L'exloiLaLion eL la mainLenance de ce disoiLif laser sonL moins coOLeuse du faiL du nombre rduiL de comoanLs opLiues uLiliss. La mie en parallle de lusieurs oscillaLeurs ermeL plus de oulesse d'uLilisation. L'augenLaLion u nombre de caviL4s laer ermeL aussi un disposiLif conforme l'invenLion d'@Lre moins ensible un incidenL relaLif aux erformaces inLaLanes de l'une de caviL4 lase. 2Q BR*V DSCRIPTION D2S DESS1NS La rsenLe invenLion sera mieux comrise la lecLure de la descripLion d'exemples de rdalisaLion donn B 14074.3 PV - la figure 3 illustre schématiquement un exemple d'impulsion lumineuse composite utilisable dans la présente invention et a déjà été décrite, la figure 4 est une vue schématique de l' association de plusieurs cavités laser selon linvention en vue de créer un dispositif d'excitation d'une source de lumière dans l'extrême ultraviolet, - la figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier de la cavité laser objet de linvention, et - les figures 6 et 7 illustrent schématiquement et partiellement d'autres exemples de l' invention, permettant un multiplexage spatial des faisceaux lasers élémentaires respectivement engendrés par plusieurs cavités laser.. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Une cavité laser conforme à l 'invention est représentée par la figure 5 sur laquelle on reviendra par la suite. Elle peut être suivie d'un ou plusieurs amplificateurs simple passage. * L' association de plusieurs cavités laser impuleionnelles selon l' invention en vue de créer un dispositif d' excitation d'une source de lumière dans l'extrême ultraviolet est schématiquement représentée sur la figure 4. Le dispositif de la figure 4 comprend plus de trois cavités laser impulsionnelles, que l'on appelle aussi lasers impuleTonnels, par exemple dix, mais seulement trois dentre eux sont représentés sur cette B 14074.3 PV figure 4 et ont respectivement les références 2, 4 et 6. Les faisccaux lumineux 8, 10 et 12 (plus exactement les impulsions lumineuses), qui sont respectivement fournis par ces cavités laser impulsionnelles 2, 4 et 6, sont envoyés, par l'intermédiaire dun ensemble de miroirs 14, sensiblement au même point P d'une cible 16 et sensiblement en même temps à ce point P. On a également reprécenté les moyens 18 de commande des lasers, permettant d'obtenir les impulsions lumineuses. On voit aussi sur la figure 4 des moyens de focalisation 20, 22 et 24 qui sont par exemple des doublets achromatiques, prévus pour focaliser respectivement les faisceaux lumineux 8, 10 et 12 sur le poirt P de la cible 16. Dans l'exemple considéré, les lasers et la cible sont choisis pour fournir, par interaction des faisceaux lumineux avec cette cible, un rayonnement EW 26. Pour ce faire, la cible comprend par exemple un jet 28 d'agrégats (par exemple de xénon) qui sont issus dune buse 30. On utilise par exemple ce rayonnement E W 26 pour la microlithographie d'un circuit intégré 32. Le bloc 34 de la figure 4 symbolise les divers moyens opt iques servant à met tre en forme le rayonnement EW avant qu'il n'atteigne le cTrcuit intogré 32. Les lasers 2, 4 et 6 sont identiques ou quasiment identiques et aptes à fournir des impulsions lumineuses. B 14074.3 PV Chacun d'entre eux comprend deux structures de pompage 36a et 36b dont l' aberration et la biréfringence sont faibles. La structure 36a (respectivement 36b) comprend un barreau-laser 38a (respectivement 38b) qui est pompé par un ensemble de diodes lasers 40a (respectivement 40b) fonctionnant de- facon continue. Le matériau choisi pour nos expérimentations est le Nd: YAG, dont la fluence de saturation est 200 mJ/cm2; Néanmoins il peut être avantageux de choisir un laser différent des autres pour créer la première impulsion dite "pré-impulsion' ("prepulse"). Chaque cavité laser produit directement une puissance de 300W à 10kHz, avec une qualité de faisccau compatible avec le multiplexage, la durée d'impuleion étant de 50ns et son énergie de 300 mJ. La fluence du faisceau à la sortie de la cavité est 2,3 J/cm2, soit près de 10 fois la fluence de saturation du matériau Nd : YAG. La focalisation du faisceau produit par chacun des lasers 2, 4 et 6 sur une zone de 50m de diamètre de la cible conduit alors à une puissance crête de 3xl0'3W/cm2 à 6xl01 W/cm2. Or, pour obtenir une émissivité suffisante sur une cible de xénon liquide, une valeur de xl01lW/cm2 est typiquement l'objectif à atteindre. Ceci est donc obtenu en combinant 10 lasers ayant les performances mentionnées ci-dessus. B 14074.3 PV Dans l'exemple de la figure 4, on n'utilise aucun amplificateur de lumière avec les lasers 2, 4 et 6. Cependant, on peut aj outer un tel amplificateur, voire plusieurs, à la suite de chaque cavité laser si cela s'avère nécessaire pour ajuster la puissance crête, à un optimum déterminé par l'expérience. Compte tenu des caractéristiques de la cavité laser selon l 'invention, ces amplificateurs fonctionneraient avec un gain relativement faible, mais avec une extraction optimale de l'énergie déposce dans le ba;--eau de cet amplificateur compte tenu de la fluence près de 10 fois supérieure à la fluence de saturation du matériau de ce barreau. La figure 5 est une vue schématique d'une cavité laser impuleLonnelle conforme à l' invention. Elle est constituce comme l'une quelconque des cavités 2, 4, 6 et comprend ainsi les structures 36a et 36b ainsi que les miroirs 42 et 44, le rotateur de polarisation 46 et/ou la lentille 46a et les moyens de déclenchement d'impuleions 50 et 52 dont il sera question par la suite. Dans une variante de réal i sat ion on place à la sortie de cette cavité laser un amplificateur de lumière 36c. Cet amplificateur 36c comprend un barreau laser 38c à simple passage, qui est pompé par un ensemble de diodes-lasers 40c fonctionnant de façon continue. Les moyens de commande 18 sont alors prévus pour commander cet amplificateur 36c. Ce dernier est B 14074.3 PU sensiblement identique aux structures 36a et 36b et son barreau-laser 38c est. de préférence, fait du même matériau-laser que les barreaux-lasers 38a et 38b. Ce matériau laser est choisi parmi Nd: YAG (matériau préféré), Nd: YLF, Nd: YALO, Yb: YAG, Nd: ScO3 et Yb: Y2O3. Revenons à la figure 4. Chaque cavité laser est délimitée par un premier miroir 42 hautement réfléchissant (coefficient de réflexion R égal à 100% à par exemple 1064nm) et par un deuxièmé miroir 44 qui est partiellement réfléchissant (R de l'ordre de 70% à %) pour laisser passer le faisceau lumineux engendré par cette cavité laser. Ces miroirs sont préférentiellement courbes et leurs rayons de courbure sont calculés de manière à permettre au faisceau d'avoir une faible divergence, telle que le paramètre M2 soit environ égal a 10. De plus, la longueur de la cavité est choisie en fonction de la durée des impuleions. Les deux miroirs courbes peuvent être remplacés par deux ensembles comprenant chacun une lentille divergente et un miroir plan. Dans chacun des lasers 2, 4 et 6 on utilise de préférence des structures de pompage identiques pour compenser divers effets thermiques susceptibles d'apparaître. Mais il convient alors de disposer un rotateur de polarisation 46, de 90 , à un endroit quelcouque entre les deux barreaux-lasers 38a et 38b. Au lieu du rotateur 46 on peut utiliser une lentille 46a légèrement divergente, exactement à mi- chemin entre les deux barreaux. B 14074.3 PV En variante, on peut utiliser cette lentille ainsi disposée et le rotateur 46, celui-ci étant encore entre les deux barreaux, à côté de la lentille. Le diamètre de ces barreaux-lasers est compris entre 3 mm et 6 mm. On utilise dans nos expérimentations des barreaux de 4mm de diamètre en Nd: YAG dopé à 1,1%. De plus, dans l'exemple de la figure 4, chaque barreau de Nd: YAG est pempé par 40 diodes lasers, chacune de ces diodes ayant une puissance de 30W et émettant à 808nm. De préférence, afin de minimiser les aberrations sphériques, le pompage de chaque barreau est homogène. Pour rendre chaque laser impulsionnel, on dispose dans la cavité sur le chemin du faisccau, à l'endroit o il diverge le moins, c'est à dire entre chacun des barreaux et le rotateur de polarisation, des moyens de déclenchement des impulsions acousto-optiques pour permettre un déclenchement à haute cadence de ces impulsions. Chacun de ces déclencheurs acousto-optiques utilise un cristal en silice, travaille en mode de compression avec une puissance de radio-fréquence de 90 W à 27 MHz, cette puissance étant appliquce sur le cristal par un transducteur de 4 mm. Dans l'exemple de la figure 4, on utilise deux déflecteurs acoustooptiques 50 et 52 du type défini ci-dessus, qui sont commandés par les moyens de commande 18 et disposés dans l'espace délimité par les B 14074.3 PV barreaux-lasers 38a et 38b, de part et d'autre du rotateur de polarisation 46. On utilise ces deux déflecteurs acousto- optiques 50 et 52 pour bloquer la cavité avec des gains correspondant à la puissance moyenne mentionnce plus haut. Les moyens de commande 18 déclenchent le fonctionnement de la source E W et permettent d' adapter ses caractéristiques aux besoins de la microlithographie. Le cas échéant, il déterminent la simultanéité des impulelons lumineuses des lasers 2, 4 et 6 au niveau de la cible. Si les trajets optiques sont de longueurs significativement différentes, ils permettent, en particulier, de compenser ces différences et de gérer les déclenchements de tous les déflecteurs acousto optiaues que contient le dispositif de la figure 4 de manière à ce que le synchronisme soit réalisé pour les impuleions lumineuses. Les moyens de commande 18 comprennent: - des moyens (non représentés) de génération des courants d'alimentation des diodes-lasers de pompage 40a et 40b (et éventuellement 40c) et - des moyens (non représentés) de génération de courants de radio-fréquence modulée, destinés à commander chaque couple de déflecteurs acousto-optiques et 52 de manière quasiment synchrone le décalage de ces déflecteurs étant de préférence inférieur à lus. De plus, ces moyens de commande 18 sont prévus pour commander les lasers 2, 4 et 6 en fonction de signaux de mesure du rayonnement du plasma (engendré B 14074.3 PV par interaction des faisccaux lasers avec la cible 16), fournis par un ou plusieurs capteurs appropriés tels que le capteur 54, par exemple une ou plusieurs photodiodes au siliclum rapides avec filtrage spectral ; pour le rayonnement E W. ce filtrage peut être effectué par du ziroonTum, et par un miroir multicouche Molybdène-Siliclum, éventuellement doublé; dans le cas o l'on observe la vitesse de croissance du plasma, il convient soit de modifier ce filtrage, soit dadjoindre une ou plusieurs autres photodiodes rapides dont le filtrage est plus proche du spectre visible. Les moyens de commandes 18 sont aussi prévus pour commander les lasers 2, 4 et 6 en fonction - de signaux de mesure de l'énergie des impulsions lumineuses des lasers 2, 4 et 6, signaux qui sont respectivement fournis par des capteurs appropriés 56, 5S et 60, par exemple des photodiodes au silicTum rapides avec des moyens intégrateurs, et - de signaux de mesure des formes temporelles des impulsions lumineuses des lasers 2, 4 et 6, signaux qui sont respectivement fournis par trois capteurs appropriés 62, 64 et 66, par exemple des photodiodes au silicTum rapides, qui peuvent être les mêmes capteurs que les capteurs 56, 58, 60 à ceci près que le signal est alors prélevé en amont des moyens intégrateurs. On précise que les moyens optiques formés par les miroirs de déflexion 14 et les doublets achromatiques de focalisation 20, 22 et 24 sont choisis pour permettre une superposition spatiale avec des fluctuations de position qui sont inférieures à un B 14074.3 PV fa11e pourcenLage, ar exemle de 1'oJe de 1% 10%, du dlam4re de la Lache focale (oinL P). Le dispos1Lif laser de la fIgre 4 comprend en ouLre des moyens prvus our modifier la r4parL1L10n saL1ale de 171mpuls10n rslLanL de 1'add1L10n des 1muls10ns lumineuses resecL1vmenL mises ar les lasers 2, 4 eL 6. Ces moyens, symboliss ar les flches 74, 76 eL 78, sonL par exemple prvus pour d6placer les doubleLs achromaL1ques 20, 22 eL 24, de man1re modifier les Lailles des Laches focales resecL1vemenL fourntes ar ces doubleLs. Les moyens de commande 18 euvenL Lre prvs our dcaler Lemorellement, les une ar raporL aux auLre, les 1mpuls10ns lumineues mises par les lasers 2, 4 eL 6, en dcalanL de fagon apropr1{e les dclenchemenLs des lasers les uns par rapporL aux auLres. I1 convienE e roLer que le disposiLif laser de la figure 4 n'esL as olar16, conLrairemenL 2Q d'auLres disosiL1fs lasers connUs, par exemple ceux ui sont dcriLs dans le doeumenL [5]. En fai, mainLenir la olariaLion avec des lasers base de d: YAC esL difficile eL complique le disosiLif. Or, la conceLion modulaire de linvenLion avec un mulL11exage spaL1a1 n'1mose pas que le disosiLif laser soiL polaris6. Si l'on vise les lus bauLes cadences de r4iLiL1on' sup41eure ou {gale lOkz, 11 esL prfrable de renoncer aux varianLes uL111sanL un molL11exage Lemorel. Les 1mpuls10ns issues des N B 14074.3 PV lasers (N=10 par exemple) arrivent alors sur la cible exactement au même moment. Une variante de réalisation de l' invention est schématiquement et partiellement représentée sur la figure 6. Dans cette variante, on met en _uvre un multiplexage spatial des faisccaux laser 8, 10 et 12 avant des les focaliser sur la cible P. Pour ce faire, on remplace les deux derniers miroirs 14 (haut de la figure 4), qui sont associés aux faisceaux 10 et 12, par deux miroirs percés 80 et 82, alignés avec le dernier miroir 14 (haut de la figure 4), qui est associé au faisceau 8. Ainsi le miroir percé 80 laisse passer une partie du faisceau 8 vers la cible et réLléchit une partie du faisceau 10 vers cette dernière. Un moyen darrêt de faisceau 84 est prévu pour-arrêter le reste du faisceau 10 (non réfléchi vers la cible). De même, le miroir percé 82, dont le percage est plus grand que celui du miroir 80, laisse passer une partie des faisceaux 8 et 10 vers la cible et réfléchit une partie du faisceau 12 vers cette dernière. Un moyen d'arrêt de faisceau 86 est prévu pour arrêter le reste du faisccau 12 (non réfléchi vers la cible). un doublet achromatique de focalisation 88 est prévu pour focaliser les faisceaux issus des miroirs alignés 14, 80 et 82 sur la cible. Une autre variante de réal i sat ion de l' invention est schématiquement et partiellement représentée sur la figure 7. Dans cette variante, on remplace le miroir percé 80 par un miroir à bord vif 90 B 14074.3 PV prévu pour réiléchir, vers la cible, une partie du faisceau 8 vers cette cible. Un moyen d'arrêt de faisceau 94 est prévu pour arrêter le reste du faisceau (non réfléchi vers la cible). On remplace également le miroir percé 82 par un autre à bord vif 92 prévu pour réfléchir, vers la cible, une partie du faisceau incident 12, en laissant passer, à sa périphérie, une partie des faisceaux 8 et vers cette cible. Un moyen d'arrêt de faisceau 96 est prévu pour arrêter le reste du faisccau 12 (non réfléchi vers la cible). Les doublets achromatiques de focalisation 20, 22, 24 et 88 sont avantageusement étudiés pour minimiser les aberrations. Mais ils peuvent être remplacées par des miroirs courbes. B 14074.3 PV REVENDICATIONS 1. Cavité laser à milieu amplificateur solide, cette cavité laser étant impulsionnelle et pempée par des diodes fonctionnant de facon continue, caractérisoe en ce qu'elle comprend: - au moins deux barreaux laser, - au moins un moyen de déclenchement des impulsions optiques situé dans la partie de la cavité o le faisceau diverge le moins, et - deux miroirs qui délimitent cette cavité, l'un étant hautement réfléchissant et l'autre partiellement- réfléchissant. 2. Cavité laser selon la revendication 1, dans laquelle les barreaux laser sont en matériau isatrope comme le Nd: YAG ou le Yb: YAG, la cavité comportant aussi sur le trajet du faisceau un moyen de rotation de la polarisation, dans chacun des espaces constitués par deux barreaux successifs, cette rotation étant préférentiellement de 90 . 3. Cavité laser selon à la revendication 1, comportant aussi, au milieu de chaque intervalle entre deux barreaux adjacents, une lentille de préférence divergente. 4. Cavité laser selon la revendication 1, dans laquelle le matériau laser est choisi dans le groupe comprenant Nd: YAG, Nd: YLF, Nd: YALO, Yb: YAG, Nd: ScO3 et Yb: Y2O3. 5. Cavité laser selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant deux barreaux (3Sa, 3Sb) sensiblement identiques en matériau laser et des B 14074.3 PV moyens de rotation de polarisation placés dans la cavité entre ces deux barreaux. 6. Cavité laser selon la revendication 3, dans laquelle les moyens de déclenchement de chaque laser solide impulsionnel comprennent deux déclencheurs placés dans la cavité de celui-ci, de part et d'autre des moyens de rotation de polarisation, entre ces derniers et les barreaux en matériau laser. 7. Cavité laser selon l'une quelcouque des revendications 1 à 4, dans laquelle les moyens de déclenchement (50, 52) sont de type acousto-optique. 8. Cavité laser selon la revendication 1, suivie dun ou plusieurs amplificateur simple passage 9. Dispositif laser, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins trois cavités laser impulsionnelles (2, 4, 6) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 8, et - des moyens (14) d'envoi des impuleTons lumineuses sensiblement au même endroit d'une cible (16) et sensiblement en même temps à cet endroit, et en ce que le dispositif comprend en outre des moyens (18) de commande des lasers solides impuleLonnels, ces moyens de commande étant prévus pour un fonctionnement synchrone de tous les moyens de déclenchement que comporte le dispositif. 10. Dispositif selon la revendications 9, comprenant au moins dix lasers sol ides impuls ionnels (2, 4, 6) en parallèle. 11. Dispositif selon l'une quelcouque des revendications 9 et 10, dans lequel les moyens d'envoi B 14074.3 PV des impuleLons lumineuses comprennent des moyens (80, 82, 90, 92) pour envoyer ces impulsions lumineuses sur la cible (16) suivant le même traj et. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, comprenant en outre des moyens (74, 76, 78) de modification de la répartition spatiale de l'impuleLon lumineuse résultant de l'addition des impulsions lumineuses fournies par les lasers. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel les moyens (18) de commande des lasers sont en outre aptes à modifier la répartition temporelle de l'impuleTon lumineuse résultant de l'addition des impulsions lumineuses fournies par les lasers, afin de créer des impulsions composites. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel le profil de chaque impulsion composite comporte une première impuleion d'allumage du plasma destinée à être créé par interaction des impulsions lumineuses avec la cible, un intervalle de temps o l'énergie est minimale pendant la croissance du plasma, puis une seconde impulsion, composée de plusieurs impulelons élémentaires, selon une séquence fonction de la croissance du plasma. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, comprenant en outre des moyens (18) de modification de la cadence de récurrence des impulsions lumineuses émises par les lasers ou de la séquence de ces impulsions lumineuses émises par les lasers. B 14074.3 PV 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, ante à envoyer un premier faisceau très focalisé (F1) sur la cible, puis à appliquer le reste de lénergie lumineuse sur la cible avec une focalization plus large. 17. 3ispositif selon l'une queleanque des revendications 9 à 16, dans lequel la cible (16) est prévue pour fournir une lumière dans le domaine extréme ultraviolet par interaction avec les impuleions lumineuses émises par les lasers (2, 4, 6).