(57)【要約】【課題】レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光システム内のシードレーザを保護する方法及び装置を開示する。【解決手段】一実施形態において、ブラッグＡＯＭは、シードレーザから他の光学構成要素まで、かつ最終的に照射部位までのビーム経路上のスイッチとして使用される。電力がブラッグＡＯＭに印加され、シードレーザからのパルスは、従って、ブラッグＡＯＭを真っ直ぐに通過するのではなく望ましいビーム経路上に偏向される。パルスがブラッグＡＯＭを通過した状態で、照射部位からのいずれの反射もブラッグＡＯＭを真っ直ぐに通過し、偏向されてシードレーザに戻らないことになるように、ブラッグＡＯＭへの電力が中止される。以前に使用された構成要素ではなくブラッグＡＯＭの使用は、より低い電力消費及びシードレーザのためのより良い保護をもたらす。【選択図】図１
2018046304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の経路上にレーザ光を生成するレーザ源と、
前記レーザ光が前記第１の経路から該レーザ光によってターゲット材料を照射することができる照射部位に向かう第２の経路上に偏向される第１の状態と、該レーザ光が該第２の経路上以外の方向に透過される第２の状態との間で切換可能なブラッグ音響光学変調デバイスと、
前記レーザ光を遅延させるための前記ブラッグデバイスと前記照射部位の間の前記第２の経路上の遅延デバイスと、
前記照射部位からの前記レーザ光のいずれの反射も前記第１の経路に沿った以外の方向に透過され、従って、前記レーザ源に到達することが防止されるように、該レーザ光が前記第２の経路上に偏向された後に前記ブラッグデバイスを前記第１の状態から前記第２の状態に切り換えるための手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記レーザ源は、シードレーザであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記遅延デバイスは、折り返し式光学配置を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記遅延デバイスは、前記ブラッグデバイスから前記照射部位に到達して戻るのに前記第２の経路上で光に掛かる時間が、該ブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる時間よりも長いように、該照射部位への前記レーザ光の前記透過及び該照射部位からの該レーザ光のあらゆる反射における遅延を生成することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる前記時間は、３００から５００ナノ秒の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ブラッグデバイスと前記照射部位の間の前記第２の経路上に位置決めされた光増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ブラッグデバイスと前記照射部位の間の前記第２の経路上の光アイソレ−タを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光アイソレ−タは、偏向識別光学構成要素及び位相遅延光学構成要素を含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
レーザ光を生成するプレパルスシードレーザと、
前記プレパルスシードレーザからの前記レーザ光が第１のビーム経路上に偏向される第１の状態と、該レーザ光が該第１のビーム経路上以外の方向に透過される第２の状態との間で切換可能な第１のブラッグ音響光学変調デバイスと、
レーザ光を生成する主パルスシードレーザと、
前記主パルスシードレーザからの前記レーザ光が第２のビーム経路上に偏向される第１の状態と、該レーザ光が該第２のビーム経路上以外の方向に透過される第２の状態との間で切換可能な第２のブラッグ音響光学変調デバイスと、
前記第１のビーム経路上の前記プレパルスシードレーザからの前記レーザ光及び前記第２のビーム経路上の前記主パルスレーザからの前記レーザ光をターゲット材料を該レーザ光によって照射することができる照射部位に向かう共通ビーム経路上に向けるための結合器と、
前記照射部位からの前記レーザ光のいずれの反射も前記プレパルスシードレーザに到達することが防止されるように、該プレパルスシードレーザからの該レーザ光が前記第１のビーム経路上に偏向された後に前記第１のブラッグデバイスを前記第１の状態から前記第２の状態に切り換えるための手段と、
前記照射部位からの前記レーザ光のいずれの反射も前記主パルスシードレーザに到達することが防止されるように、該主パルスシードレーザからの該レーザ光が前記第２のビーム経路上に偏向された後に前記第２のブラッグデバイスを前記第１の状態から前記第２の状態に切り換えるための手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記結合器と前記照射部位の間の前記共通ビーム経路上に位置決めされた光増幅器を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記レーザパルスを遅延させるための前記結合器と前記照射部位の間の前記共通ビーム経路上の遅延デバイスを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記遅延デバイスは、ビーム折り返し光学配置を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記遅延デバイスは、前記第１のブラッグデバイス又は前記第２のブラッグデバイスのいずれかから前記照射部位に到達して戻るのに前記ビーム経路上で光が掛かる時間が、該第１のブラッグデバイス及び該第２のブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる時間よりも長いように、該照射部位への前記レーザ光の前記透過及び該照射部位からの該レーザ光のあらゆる反射における遅延を生成することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のブラッグデバイス及び前記第２のブラッグデバイスが前記開状態から前記閉状態に切り換わることができる前記時間は、３００から５００ナノ秒の範囲にあることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記結合器と前記照射部位の間の前記共通ビーム経路上の光アイソレ−タを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記光アイソレ−タは、偏向識別光学構成要素及び位相遅延光学構成要素を含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
レーザパルス源をパルス反射から保護する方法であって、
レーザ源から第１の経路上にレーザパルスを発生させる段階と、
前記レーザパルスをブラッグ音響光学変調デバイスに通過させる段階であって、該ブラッグデバイスが、ターゲット材料を該レーザパルスによって照射することができる照射部位に向かう第２の経路上に該パルスが偏向される第１の状態と、該ブラッグデバイスが該第１の状態にある間に該レーザパルスが該第２の経路上以外の方向に透過される第２の状態との間で切換可能である前記通過させる段階と、
前記照射部位からの前記レーザパルスのいずれの反射も前記第１の経路に沿った以外の方向に透過され、従って、前記レーザ源に到達することが防止されるように、該レーザパルスが前記第２の経路上に偏向された後に前記ブラッグデバイスを前記第１の状態から前記第２の状態に切り換える段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記レーザ源は、シードレーザであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ブラッグデバイスが前記第１の状態にある間に前記レーザパルスが該ブラッグデバイスを通過した後に該レーザパルスを遅延デバイスに通過させる段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記遅延デバイスは、前記ブラッグデバイスから前記照射部位に到達して戻るのに前記第２の経路上で光に掛かる時間が、該ブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる時間よりも長いように、該照射部位への前記レーザ光の前記透過及び該照射部位からの該レーザ光のあらゆる反射における遅延を生成することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、代理人整理番号ＰＡ１１６１ＰＲＶである２０１２年５月３１日出願の「ＥＵＶ光源内のシードレーザをブラッグＡＯＭで保護するためのシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願出願番号第６１／６５３，９７８号に対する優先権を主張し、かつ代理人整理番号ＰＡ１１６１ＵＳである２０１３年１月９日出願の「ＥＵＶ光源内のシードレーザをブラッグＡＯＭで保護するためのシステム及び方法」という名称の米国一般特許出願出願番号第１３／７３７，８５８号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許の内容全体は、これにより引用によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般的に、レーザ生成プラズマ極紫外光源に関する。より具体的には、本発明は、このような光源としてシードレーザを使用する方法及びそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体業界は、益々小さくなる集積回路寸法を印刷することができるリソグラフィ技術を開発し続けている。極紫外線（ＥＵＶ）光（時に軟Ｘ線とも称される）は、１０と１２０ナノメートル（ｎｍ）の間の波長を有する電磁放射線であると一般的に定義される。ＥＵＶリソグラフィは、現時点で１０〜１４ｎｍの範囲の波長のＥＵＶ光を含むと一般的に考えられ、かつ極めて小さい特徴部、例えば、３２ｎｍ未満の特徴部をシリコンウェーハのような基板に生成するのに使用される。商業的に有用であるためには、これらのシステムは、非常に信頼性が高く、かつ費用効率が高いスループット及び妥当な処理許容度を提供することが望ましい。
【０００４】
ＥＵＶ光を生成する方法は、以下に限定されるものではないが、１つ又はそれよりも多くの輝線がＥＵＶ範囲にある１つ又はそれよりも多くの元素、例えば、キセノン、リチウム、錫、インジウム、アンチモン、テルル、アルミニウムなどを有する材料をプラズマ状態に変換することを含む。レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ばれることが多い１つのこのような方法では、所要のプラズマは、望ましい線放出元素を有する材料の液滴、流れ、又はクラスターのようなターゲット材料を照射部位でレーザビームを用いて照射することによって生成することができる。線放出元素は、純粋な形態又は合金の形態、例えば、望ましい温度で液体である合金とすることができ、又は液体のような別の材料と共に混合又は分散させることができる。
【０００５】
一部の従来技術ＬＰＰシステムでは、液滴流れにおける液滴は、プラズマを各液滴から形成するために個別のレーザパルスによって照射される。これに代えて、各液滴が１つよりも多い光パルスによって順次照射される一部の従来技術システムが開示されている。一部の場合に、各液滴は、いわゆる「プレパルス」に露光されてターゲット材料を加熱、膨脹、ガス化、蒸発、及び／又はイオン化し、及び／又は弱いプラズマを発生させ、次に、いわゆる「主パルス」に露光されて強いプラズマを発生させてプレパルスの影響を受けた材料の殆ど又は全てをプラズマに転換し、それによってＥＵＶ光放出を生成することができる。１つよりも多いプレパルスが使用される場合があり、かつ１つよりも多い主パルスが使用される場合があること、及びプレパルス及び主パルスの機能がある範囲で重なる場合があることは認められるであろう。
【０００６】
ＬＰＰシステム内のＥＵＶ出力電力は、ターゲット材料を照射する駆動レーザ電力を用いて一般的に計られるので、一部の場合に、比較的低い電力の発振器又は「シードレーザ」とシードレーザからのパルスを増幅する１つ又はそれよりも多くの増幅器とを含む装置を使用することが望ましいと考えられる場合もある。大型の増幅器の使用は、シードレーザの使用を可能にし、同時に依然としてＬＰＰ処理に使用される比較的高い電力パルスを与える。
【０００７】
しかし、レーザパルスによる液滴の照射は、反射及び従ってシードレーザに向けて伝播して戻る光をもたらす場合がある。更に、シードレーザは、敏感な光学系を含む場合があり、シードレーザからのパルスは増幅済みであるので、この逆伝播する光は、比較的脆弱なシードレーザを損傷するのに十分な強度のものである場合がある。
【０００８】
例えば、一部の場合に、増幅器は、１００，０００（すなわち、１０5）の程度の信号利得を有する場合がある。そのような場合に、逆伝播する光のほぼ９３から９９パーセントを例えば停止することができる偏光識別光アイソレ−タのような従来技術の典型的な保護デバイスは、シードレーザを損傷から保護するのに不十分である場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願第１３／０７７，７５７号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２０１２／００９２７４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、このようなＥＵＶ光源内のシードレーザを保護するための改良型システム及び方法を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ブラッグ音響光学変調器（ＡＯＭ）を使用してレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光システム内のシードレーザを保護する方法及びそのための装置を本明細書に開示する。
【００１２】
一実施形態は、第１の経路上にレーザ光を生成するレーザ源と、ターゲット材料をレーザ光によって照射することができる照射部位に向かう第２の経路上に第１の経路からレーザ光が偏向される第１の状態及びレーザ光が第２の経路上以外の方向に透過される第２の状態の間で切換可能なブラッグ音響光学変調デバイスと、レーザ光を遅延させるためのブラッグデバイスと照射部位の間の第２の経路上の遅延デバイスと、照射部位からのレーザ光のあらゆる反射が第１の経路に沿った以外の方向に透過され、従って、レーザ源に到達することが防止されるように、レーザ光が第２の経路上に偏向された後にブラッグデバイスを第１の状態から第２の状態に切り換えるための手段とを含むシステムを説明する。
【００１３】
別の実施形態において、レーザ光を生成するプレパルスシードレーザと、プレパルスシードレーザからのレーザ光が第１のビーム経路上に偏向される第１の状態及びレーザ光が第１のビーム経路上以外の方向に透過される第２の状態の間で切換可能な第１のブラッグ音響光学変調デバイスと、レーザ光を生成する主パルスシードレーザと、主パルスシードレーザからのレーザ光が第２のビーム経路上に偏向される第１の状態及びレーザ光が第２のビーム経路上以外の方向に透過される第２の状態の間で切換可能な第２のブラッグ音響光学変調デバイスと、第１のビーム経路上のプレパルスシードレーザからのレーザ光及び第２のビーム経路上の主パルスレーザからのレーザ光をターゲット材料をレーザ光によって照射することができる照射部位に向かう共通ビーム経路上に向けるための結合器と、照射部位からのレーザ光のあらゆる反射がプレパルスシードレーザに到達することが防止されるように、プレパルスシードレーザからのレーザ光が第１のビーム経路上に偏向された後に第１のブラッグデバイスを第１の状態から第２の状態に切り換えるための手段と、照射部位からのレーザ光のあらゆる反射が主パルスシードレーザに到達することが防止されるように、主パルスシードレーザからのレーザ光が第２のビーム経路上に偏向された後に第２のブラッグデバイスを第１の状態から第２の状態に切り換えるための手段とを含むシステムを説明する。
【００１４】
更に別の実施形態において、レーザ源から第１の経路上にレーザパルスを発生させる段階と、ブラッグ音響光学変調デバイスにレーザパルスを通過させる段階であって、ブラッグデバイスが、ターゲット材料をレーザパルスによって照射することができる照射部位に向かう第２の経路上にパルスが偏向される第１の状態及びブラッグデバイスが第１の状態にある間にレーザパルスが第２の経路上以外の方向に透過される第２の状態の間で切換可能である上記通過させる段階と、照射部位からのレーザパルスのあらゆる反射が第１の経路に沿った以外の方向に透過され、従って、レーザ源に到達することが防止されるように、レーザパルスが第２の経路上に偏向された後にブラッグデバイスを第１の状態から第２の状態に切り換える段階とを含むレーザパルス源をパルス反射から保護する方法を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムの実施形態の構成要素の一部の図である。
【図２】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムに使用することができるシードレーザモジュールの構成要素の一部の図である。
【図３】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムの実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図４】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムの実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図５】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムの実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図６】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムの実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図７】ＬＰＰ  ＥＵＶシステムの実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図８】本明細書に説明するようなシードレーザを保護する方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本出願は、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光システム内のシードレーザ源を保護する方法及びそのための装置を説明する。
【００１７】
一実施形態において、シードレーザ源を保護する方法は、シードレーザから他の光学構成要素及び最終的に照射部位へのビーム経路上のスイッチとしてブラッグ音響光学変調器（ＡＯＭ）を使用することを伴っている。シードレーザからのパルスが発生された時に、電力がブラッグＡＯＭに印加され、従って、パルスは、真っ直ぐにブラッグを通過するのではなく、望ましいビーム経路上に偏向される。パルスがブラッグＡＯＭを通過した状態で、ブラッグＡＯＭへの電力が止まり、従って、照射部位からのあらゆる反射は、ブラッグＡＯＭを真っ直ぐに通過することになり、偏向されてシードレーザに戻ったりはしない。必要に応じて、このような反射は、ブラッグＡＯＭを通過して「ビームダンプ」又は冷却構成要素に入ることができる。
【００１８】
図１は、ＬＰＰ  ＥＵＶ光源２０の一実施形態の構成要素の一部の概略図である。図１に示すように、ＥＵＶ光源１０は、レーザパルスのビームを発生し、かつビームをレーザ源１２から１つ又はそれよりも多くのビーム経路に沿ってチャンバ１４内に送出して液滴のようなそれぞれのターゲットを照射領域１６で照らすためのレーザ源１２を含む。図１に示すシステム１２における使用に適すると考えられるレーザ装置の例を以下でより詳細に説明する。
【００１９】
図１に同じく示すように、ＥＵＶ光源１０はまた、例えば、ターゲット材料の液滴をチャンバ１４の内部内にかつ液滴が１つ又はそれよりも多くのレーザパルスと相互作用して最終的にプラズマを生成してＥＵＶ光を発生させることになる照射領域１６まで送出するターゲット材料送出システム２６を含むことができる。様々なターゲット材料送出システムが従来技術に示されており、相対的な利点は、当業者に明らかであろう。
【００２０】
上述したように、ターゲット材料は、以下に限定されるものではないが、錫、リチウム、キセノン、又はその組合せを含む材料を含むことができる。ターゲット材料は、液滴の形態である場合があり、又はこれに代えて液滴内に含まれる固体粒子である場合がある。例えば、元素錫は、純粋錫として、ＳｎＢｒ4、ＳｎＢｒ2、ＳｎＨ4のような錫化合物として、錫合金、例えば、錫ガリウム合金、錫インジウム合金、又は錫インジウムガリウム合金として、又はその組合せとしてターゲット材料として提示することができる。使用される材料に基づいて、ターゲット材料は、室温又はほぼ室温を含む様々な温度で（例えば、錫合金又はＳｎＢｒ4）、室温よりも高い温度で（例えば、純粋錫），これに代えて室温よりも低い温度で（例えば、ＳｎＨ4）照射領域１６に提示することができる。一部の場合に、これらの化合物は、ＳｎＢｒ4のような比較的揮発性である場合がある。錫以外のＥＵＶ放射元素の類似の合金及び化合物及びこのような材料及び上述したものの相対的な利点は、当業者には明らかであろう。
【００２１】
図１に戻ると、ＥＵＶ光源１０は、光学要素１８が照射領域１６内又はその近くの第１のフォーカス及びいわゆる中間領域２０での第２のフォーカスを有するように偏長回転楕円体（すなわち、長軸周りに回転する楕円）の形態の反射面を有する近垂直入射コレクターミラーのような光学要素１８を含むこともでき、ＥＵＶ光は、光源１０から出力され、集積回路リソグラフィツール（図示せず）のようなＥＵＶ光を利用するデバイスに入力することができる。図１に示すように、光学要素１８は、レーザ源１２によって生成されたレーザ光パルスが照射領域１６を通過し、かつ到達することを可能にする開口を用いて形成される。
【００２２】
光学要素１８は、ＥＵＶ光を集光してＥＵＶ光を利用するデバイスへのその後の送出のために中間領域２０に向ける適切な表面を有するべきである。例えば、光学要素１８は、モリブデン及びシリコンの交互層を有する漸変多層コーティング、及び一部の場合に１つ又はそれよりも多くの高温拡散障壁層、平滑化層、キャップ層、及び／又はエッチング停止層を有する場合がある。
【００２３】
偏長回転楕円体ミラー以外の光学要素を光学要素１８として使用することができることは、当業者によって認められるであろう。例えば、光学要素１８は、長軸回りに回転する放物線である場合があり、又はリング形状断面を有するビームを中間位置に送出するように構成される場合がある。他の実施形態において、光学要素１８は、本明細書に説明するもの以外に又はそれに加えて、コーティング及び層を利用する場合がある。当業者は、適切な形状及び組成を特定の状況において光学要素１８に対して選択することができるであろう。
【００２４】
図１に示すように、ＥＵＶ光源１０は、レーザビームを照射部位で焦点にフォーカスさせる１つ又はそれよりも多くの光学要素を含むフォーカスユニット２２を含むことができる。ＥＵＶ光源１０は、レーザビームを拡張させ、ステアリングし、及び／又は成形し、及び／又はレーザパルスを成形するレーザ源１２とフォーカスユニット２２の間に１つ又はそれよりも多くの光学要素を有するビーム調整ユニット２４を含むこともできる。様々なフォーカスユニット及びビーム調整ユニットは、当業技術で公知であり、当業者によって適切に選択することができる。
【００２５】
上述したように、一部の場合に、ＬＰＰ  ＥＵＶシステムは、１つ又はそれよりも多くのシードレーザを使用してレーザパルスを発生させ、これは、次に、ＥＵＶ光を生成するプラズマを形成するために照射部位１６でのターゲット材料を照射するレーザビームになるように増幅することができる。図２は、ＬＰＰ  ＥＵＶシステム内のレーザ光源の一部として使用することができるシードレーザモジュール３０の一実施形態の概略図である。
【００２６】
図２に示すように、シードレーザモジュール３０は、２つのシードレーザ、すなわち、プレパルスシードレーザ３２と主パルスシードレーザ３４とを含む。当業者は、２つのシードレーザを含むこのような実施形態が使用される場合に、ターゲット材料は、最初にプレパルスシードレーザ３２からの１つ又はそれよりも多くのパルスにより、その後に主パルスシードレーザ３４からの１つ又はそれよりも多くのパルスによって照射することができることを認識するであろう。
【００２７】
シードレーザモジュール３０は、構成要素を直線に配置するのではなく「折り返し式」配置を有するように示されている。実際に、このような配置は、モジュールの寸法を制限するために典型的である。これを達成するために、プレパルスシードレーザ３２及び主パルスシードレーザ３４のレーザパルスによって生成されたビームは、複数の光学構成要素３６によって望ましいビーム経路上に向けられる。望ましい特定の構成に応じて、光学構成要素３６は、ビームを望ましい方向に向けるのに使用することができるレンズ、フィルタ、プリズム、ミラー、又はあらゆる他の要素のような要素とすることができる。一部の場合に、光学構成要素３６は、通過するビームの偏光を変えるなどの他の機能も実行する場合がある。
【００２８】
当業者に公知であるように、シードレーザは、出力カプラー、偏光子、後部ミラー、回折格子、音響光学変調（ＡＯＭ）スイッチのような比較的脆弱な光学構成要素を含む。従って、照射部位でターゲット材料から反射する可能性があるいずれかの光がこれらの構成要素に到達して構成要素を損傷するのを防止することが望ましい。
【００２９】
図２の実施形態において、各シードレーザからのビームは、まず電気光学変調器３８（ＥＯＭ）に通される。ＥＯＭ３８は、シードレーザによって生成されたパルスをより短い持続時間及びより速い立下り時間を有するパルスに整えるパルス成形ユニットとしてシードレーザと共に使用される。より短いパルス持続時間及び比較的速い立下り時間は、パルスとターゲットの間の短い相互作用時間のためにかつパルスの不要な部分が増幅器利得を消耗させないので、ＥＵＶ出力及び光源効率を増大させることができる。２つの別々のパルス成形ユニット（ＥＯＭ３８）が示されているが、これに代えて共通のパルス成形ユニットをプレパルス及び主パルスシード線源を整えるために使用することができる。
【００３０】
その後に、シードレーザからのビームは、音響光学変調器（ＡＯＭ）４０及び４２に通される。以下に説明するように、ＡＯＭ４０及び４２は、シードレーザに到達しないようにターゲット材料からのレーザパルスのあらゆる反射の向きを変えるように作動する「スイッチ」又は「シャッター」として作用し、上述したように、シードレーザは、典型的に敏感な光学系を含み、ＡＯＭ４０及び４２は、従って、あらゆる反射がシードレーザ要素の損傷を引き起こすのを防止する。ここに示す実施形態において、各シードレーザからのビームは、２つのＡＯＭを通過するが、一部の実施形態において、各シードレーザからのビームは、各経路で単一ＡＯＭを通過することができる。
【００３１】
ＡＯＭ４０及び４２を通過した後に、２つのビームは、ビーム結合器４４によって「組み合わされる」。各シードレーザからのパルスは、異なる時間に生成されるので、これは、２つの時間的に分離されたビームが更に別の処理及び使用ために共通ビーム経路４６上に置かれることを実際は意味する。
【００３２】
共通ビーム経路上に置かれた後に、シードレーザの１つからのビーム（ここでもまた、一度に１つのみがあることになる）は、当業技術で公知であり、かつ以下で更に説明するようにビーム遅延ユニット４８を通過する。次に、ビームは、前置増幅器５０を通るように向けられ、その後に、ビーム拡張器５２を通る。この後に、ビームは、薄膜偏光子５４を通過し、その後に、光学構成要素５６によって前方に向けられ、この光学構成要素は、ここでもまたビームをＬＰＰ  ＥＵＶシステムにおいて次の段階に向けて同様に他の機能を実行することができる要素である。光学構成要素５６から、ビームは、典型的には、以下で例証するように１つ又はそれよりも多くの光増幅器及び他の構成要素に進む。
【００３３】
プレパルス及び主パルスシードレーザとしての使用に適する様々な波長同調可能シードレーザは、当業技術で公知である。例えば、一実施形態において、シードレーザは、準大気圧、例えば、０．０５〜０．２の大気でＣＯ2を含む密封充填ガスを有するＣＯ2レーザとすることができ、かつ高周波放電によって励起することができる。一部の実施形態において、回折格子は、シードレーザの光キャビティを定めるのを補助するために使用することができ、回折格子は、選択した回転線に対してシードレーザを同調させるために回転することができる。
【００３４】
図３〜図７は、各々が異なる構成である図１に示す光源１２に使用されるレーザ源１００の一部の様々な実施形態の簡略図である。これらの図に示す要素の一部は、上述の図１及び図２にある要素に対応する。
【００３５】
図３は、反射光からのシードレーザの保護を行う構成要素を有するレーザ源１００の第１の例を示している。図示のように、デバイス１００は、スイッチ１０８、ビーム遅延ユニット１１０、増幅器１１２、及びビーム調整ユニット１１４を通過し、その後に、照射部位１１６でターゲット材料と相互作用する光出力をビーム経路１０６で生成する単一シードレーザ１０４を含む。
【００３６】
増幅器１１２は、各々が密封ガス及び励起光源を有する１つ又はそれよりも多くの増幅ユニットを有することができ、ビーム調整ユニット１１４は、ビームを拡張、ステアリング、パルス成形、フォーカス、及び／又は成形する１つ又はそれよりも多くの光学要素を有することができる。
【００３７】
スイッチ１０８は、光がビーム経路１０６に沿ってスイッチを通って実質的に妨げられずに流れることを可能にする第１の開状態と、光の実質的な部分をビーム経路１０６から偏向及び／又は拡散させる第２の閉状態との間で再構成可能である。一部の場合に、２つのこのようなスイッチは、スイッチが閉状態である時にビーム経路から偏向される光の量を増大させるために、ビーム経路に沿って互いと隣接して直列に位置決めすることができる。従って、第１のスイッチが入射光の９０％を偏向させて、残りの１０％を第２のスイッチに通し、第２のスイッチが入射する光の９０％を同様に偏向させる場合に、２つのスイッチの併用効果は、第１のスイッチに入射する光の９９％を偏向させることになる。
【００３８】
当業技術で公知であるようなビーム遅延ユニット１１０は、ビーム経路１０６上でスイッチ１０８と増幅器１１２の間に位置する。ビーム遅延ユニット１１０は、このユニットを通過する光が光学遅延距離ｄdelayを進むようにミラー、プリズムのような光学要素を含むビーム折り返し光学装置を有する。秒当たり約３×１０8メートルの推定光速度をビーム遅延の各計器に使用することによって、更にほぼ３．３３ｎsの進行時間がビーム経路１０６上の光に対して追加される。
【００３９】
一実施形態において、ビーム遅延ユニット１１０は、スイッチ１０８から照射部位１１６に至って戻る往復時間が、安全の適切な余裕を含むスイッチ１０８の閉時間よりも長いように長さでサイズ設定され、スイッチ１０８は、照射部位でターゲット材料から反射した光がシードレーザ１０４に到達するのを防止するように閉状態になる時間を有するようになっている。このような往復時間は、従って、スイッチ１０８からビーム遅延ユニット１１０までの進行時間の２倍、ビーム遅延ユニット１１０内の片道進行時間の２倍、ビーム遅延ユニット１１０から増幅器１１２への進行時間の２倍、増幅器１１２内の片道進行時間の２倍、増幅器１１２からビーム調整ユニット１１４への進行時間の２倍、ビーム調整ユニット１１４内の片道進行時間の２倍、及びビーム調整ユニット１１４から照射部位１１６への進行時間の２倍を含むことになると考えられる。
【００４０】
光がビーム経路１０６に沿ってスイッチを通って流れることを可能にする第１の開状態と、光の殆どを偏向及び／又は拡散させる第２の閉状態との間で切り換わることができる様々なタイプのスイッチがある。１つのこのようなタイプのスイッチは、音響光学変調器（ＡＯＭ）である。ＡＯＭは、材料内の音響（音）波が、ＡＯＭを通過する光の周波数を回析してシフトさせる材料の光学特性の変化を引き起こす音響光学効果を利用する。
【００４１】
ＡＯＭは、典型的にはＡＯＭに取り付けられた圧電変換器（ＰＺＴ）によって起動される。電力（典型的にはＲＦ電力）が、発振電気信号としてＰＺＴに印加され、発振電気信号によってＰＺＴが振動し、音波をＡＯＭ内に生成する。従って、電力が印加されない時に、音波はなく、光は、直接にＡＯＭを通って透過され、電力が印加された時に、音波が存在し、入射光ビームが「偏向モード」で偏向されて周波数がシフトする。望ましい切り換え速度に起因して、電力は、典型的にプロセッサ又はコントローラの指示でＰＺＴに印加される。
【００４２】
図２に示すように、ＡＯＭが対で使用されるのは周波数シフトのためである。このために、第１のＡＯＭによる周波数のシフトは、第２のＡＯＭの使用によって対処することができ、第２のＡＯＭでは、音波は、類似のシフトを但し反対方向に生成するようにＡＯＭの反対側から印加され、従って、元の周波数の信号が発生する。これは、増幅器による適切な増幅のために信号の適切な中心周波数を維持する際に重要であるとすることができる。しかし、一部の状況では、単一ＡＯＭのみを使用することができる。当業者は、周波数のシフトは回折次数の関数であることを認識するであろう。＋１回析次数は、周波数を増し、一方、−１回折次数は、周波数から差し引く。次数の符号は、結晶内の音波の方向及び結晶内のビームの入射角によって決定される。当業者はまた、いつ１対のＡＯＭを使用しなければならず、かついつ単一ＡＯＭが適切である場合があるかを認識するであろう。
【００４３】
異なるタイプのＡＯＭがあり、２つのこのようなタイプは、ラマン−ナスＡＯＭ及びブラッグＡＯＭである。ラマン−ナスＡＯＭは、最初は、この目的に対して不適切であると考えられていたブラッグＡＯＭに優る予想される利点のために、いくつかの従来技術の実施形態では（図２のＡＯＭ４０２と同様に）スイッチ１０８としての使用に選択されている。
【００４４】
ＡＯＭをスイッチ１０８として使用する際に、ＡＯＭは、シードパルスが通過するのを可能にするために「オフ」又は「開」、その後に、あらゆる反射光の向きを変えるために「オン」又は「閉」にしなければならないと以前は考えられていた。それによって歪みを引き起こす可能性があるシードパルスのあらゆる偏向が回避される。反射光に関して、一般的に、ラマン−ナスＡＯＭは、ＡＯＭが「オン」又は「偏向モード」である時にブラッグＡＯＭよりも効率的に作動する。ラマン−ナスＡＯＭはまた、入射光ビームの完全性をより良好に維持すると考えられていた。最後に、ラマン−ナスＡＯＭは、ブラッグＡＯＭよりも速く「開」から「閉」位置に切り換わる。こういう理由で、ＡＯＭが「オフ」である間にシードパルスを通過させ、あらゆる反射光の戻りが偏向されるようにシードパルスが通ると電力ＡＯＭに印加することにより、スイッチ１０８としてラマン−ナスＡＯＭを使用することが最良であると以前は考えられていた。
【００４５】
スイッチ１０８としてのラマン−ナスＡＯＭを使用するデバイスの説明は、２０１１年３月１３日出願で本出願人所有の米国特許出願第１３／０７７，７５７号明細書、米国特許公開第２０１２／００９２７４６号明細書に見ることができる。その明細書に説明されているように、典型的なラマン−ナスＡＯＭでは、直径３ミリメートル（ｍｍ）ビームの全開から全閉へのスイッチ時間は、約３００〜５００ｎsの範囲になる場合がある。従って、一部の場合に、約８００〜１０００ｎsのスイッチ１０８から照射部位１１６に至って戻る往復時間がスイッチ１０８が閉じることを可能にするために十分であると考えられるように、約４００ｎsの閉時間を設計上仮定することができる。
【００４６】
図３に示すデバイス１００の作動では、例えば、約１００ｎsのパルス持続時間を有する光のパルスが時間ｔ＝０でシードレーザ１０４からまず出射されると仮定する。パルスの後縁は、時間スイッチ１０８が閉じるように起動する約ｔ＝１００ｎｓでスイッチ１０８を出る。遅延ユニット１１０内の１００ｍのビーム遅延経路を仮定すると、それによってほぼ３３３ｎsのパルス遅延が発生する。ビーム遅延ユニット１１０から照射部位１１６までの約１５０ｎsの光進行時間を追加すると、パルスの前縁は、約ｔ＝４８３ｎｓで照射部位１１６に到達することになり、パルスの後縁は、約５８３ｎsで照射部位１１６に到達することになる。
【００４７】
スイッチ１０８が４００ｎｓ辺りの閉時間を有する場合に、ｔ＝５００ｎｓによって全閉しなければならない。液滴からのあらゆる反射は、照射部位から進んでパルス遅延ユニット１１０に戻る反射の時間、すなわち、１５０ｎｓとパルス遅延ユニット１１０による３３３ｎｓとの遅延後に時間４８３ｎｓで閉状態のスイッチ１０８に到達することになる。従って、パルスの前縁からのあらゆる反射は、ほぼｔ＝９６６ｎｓでスイッチ１０８に到達することになり、一方、パルスの後縁からの反射は、ほぼｔ＝１０６６ｎｓでスイッチ１０８に到達しなければならない。スイッチ１０８がｔ＝５００ｎｓによって閉じられると仮定すると、それによって少なくともほぼ４６６ｎｓの安全係数が得られる。
【００４８】
しかし、スイッチ１０８としてのラマン−ナスＡＯＭの選択以来、ラマン−ナスＡＯＭが実際の使用においていくつかの問題があることが実際に分かっている。上述したように、ラマン−ナスＡＯＭは、「閉」であり、それが「オン」、すなわち、受電時に入射光ビームの向きを変える。スイッチ１０８がほとんど常に閉状態であると意図されるので、これは、ラマン−ナスＡＯＭがほとんど常に受電しなければならないことを意味する。作動時に、ラマン−ナスＡＯＭは、典型的には時間の約９０％又はそれよりも多くで受電している。このような９０％又はそれよりも多くの負荷サイクル時に、ラマン−ナスＡＯＭは、一般的に長い寿命を有さず、従って、比較的頻繁に交換しなければならないことになる。
【００４９】
このような高い負荷サイクルはまた、約１００ワットの平均電力が音波によってラマン−ナスＡＯＭ材料（結晶）に送出され、ラマン−ナスＡＯＭ材料が加熱され、スイッチを通じた透過を事実上中断してビームの収差を導入するビームの厳しい円柱レンズ効果（例えば、非点収差及び／又は不要なフォーカス）を生成する。ラマン−ナスＡＯＭの温度の増加は、スイッチの光吸収を増大させ、これは、予想よりも低い光出力で光学的な熱暴走の状態を潜在的に引き起こす可能性があるとして公知である。
【００５０】
別の問題は、スイッチ１０８をオン及びオフにしなければならない頻度である。シードレーザは、ほぼ５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ又はそれよりも高い範囲である周波数で作動させることができ、従って、これは、スイッチ１０８もその速度で循環させなければならないことを意味する。５０ｋＨｚのパルス繰返し数では、ラマン−ナスＡＯＭは機能するが、１００ｋＨｚのようなより高い周波数になると、信頼性が劣るようになる。また、このような高周波数になると、ビーム歪みがある。
【００５１】
これに加えて、ラマン−ナスＡＯＭの偏向効率は、負荷サイクル及び激しい使用と共に容易に低下する。一部の場合に、実質的な使用後に、ラマン−ナスＡＯＭは、「閉」状態の時でさえも、新しかった時に通した３％ではなく入射ビームの１０％を通すことが観測されている。２つのこのようなＡＯＭが直列の状態では、それによってコントラスト比が発生し、上述したように、入射光：透過光の比率は、１０００：１から１００〜１まで落ち、すなわち、入射光の僅か０．１％が通ることを可能にするのではなく、光の１０倍よりも大きい又は１％が、２つの「閉状態の」スイッチさえ通ることになる。
【００５２】
最後に、ラマン−ナスは、「閉状態」スイッチとして作動し、音波が印加されると反射光の向きを変えるので、ラマン−ナススイッチの電力が失われた場合に、スイッチは、「開」機能に戻って反射光が通過することを許容する。従って、このような状況では、あらゆる反射がスイッチを通過することになり、シードレーザを損傷する可能性がある。
【００５３】
これらの理由で、ブラッグＡＯＭは、今では上述のラマン−ナスＡＯＭの利点にもかかわらずラマン−ナスＡＯＭの代替品と見なされている。特に、「オン」、すなわち、「偏向モード」中にシードレーザパルスを通すためにブラッグＡＯＭを使用することによって、ラマン−ナスＡＯＭの従来の使用に優るいくつかの利点が得られる。「オン」時にブラッグＡＯＭによるシードレーザパルスの何らかの歪みがあるが、この場合のビームエネルギ内の損失は、満足できるものであり、シードレーザパルスは、作動中のブラッグＡＯＭを通過した後でさえも、十分に増幅することができることが見出されている。
【００５４】
ラマン−ナスＡＯＭの場合と同様に「オフ」モードではなくシードレーザパルスを「オン」位置又は「偏向モード」で通すためにブラッグＡＯＭを使用することによって、ブラッグＡＯＭは、ラマン−ナスＡＯＭが電力を供給しなければならない時間の９０％＋ではなく時間の僅か約２〜３％であるようにブラッグＡＯＭに印加される電力が遥かに少なくなるので、ビームの熱レンズ作用及び歪みが少なくなり、ブラッグＡＯＭの耐用期間の延長、並びにより低い作動パラメータによって利用可能なより多くの市販品がある。
【００５５】
最後に、ブラッグＡＯＭへの電力が失われた場合に、ブラッグＡＯＭは、「オフ」位置に戻り、反射ビームは、ビーム経路に沿って逆方向に偏向されるのではなく、直接に透過され、従って、反射がシードレーザに到達することが防止される。ブラッグＡＯＭがラマン−ナスＡＯＭほど速くないという事実は、ビーム遅延ユニット（例えば、図１のビーム遅延ユニット４８又は図３のビーム遅延ユニット１１０）内の光学遅延を必要であればより長い期間に増大させることによって補償することができる。
【００５６】
ブラッグＡＯＭが偏向モードにおいて作動される時に、ブラッグＡＯＭを通過するビームは偏向される。これを図２に示すが、ビーム４０が通過する第１のブラッグＡＯＭは、ビームの方向を変え、第２のブラッグＡＯＭ４２は、ビームを第１のブラッグＡＯＭの前でビームの経路に平行であるがこの経路からオフセットした経路に戻す。従って、反射がブラッグＡＯＭ４２に到達し、ブラッグＡＯＭ４２がオフにされてもはや偏向モードにない場合に、ビームは、ビーム経路に沿って進んでそれぞれのシードレーザに戻らずに、ビームが入る方向にブラッグＡＯＭ４２を出るということを見ることができるであろう。更に別の安全が得られるように、冷却要素を含むことができる「ビームダンプ」要素（図示せず）をこのような反射ビームを収容するために追加することができる。
【００５７】
ブラッグＡＯＭが４０ＭＨｚの音波によって励起される時に、ビームの偏向は、入射ビームの方向から７７ミリラジアン（ｍｒａｄ）離れる方向である。ブラッグＡＯＭ４０及び４２のような２つのブラッグＡＯＭが５２５ミリメートル（ｍｍ）間隔で位置する場合に、それによって第２のブラッグＡＯＭ４２を出るビームの経路は、第１のブラッグＡＯＭ４０に入るビームの経路から３０ｍｍ横方向にオフセットしている。
【００５８】
反射光からのシードレーザの保護を行う構成要素を有するデバイスの他の例を図４〜図７に示している。これらの実施形態において、ブラッグＡＯＭは、ここでもまた、上述したようにシードレーザを保護するために閉状態とすることができるスイッチとして使用することができる。
【００５９】
図４では、レーザ源２００は、ここでもまた反射からのシードレーザ１０４の保護を行うためにスイッチ１０８とビーム遅延ユニット１１０とを有し、図示のようなレーザ源２００はまた、必要に応じて反射に対する更に別の保護のために含めることができる任意的な光アイソレ−タ２０２を有する。図３のレーザ源１００の場合と同様に、デバイス２００は、スイッチ１０８、ビーム遅延ユニット１１０、増幅器１１２、及びビーム調整ユニット１１４を通過し、その後に、照射部位１１６でターゲット材料と相互作用する光出力をビーム経路１０６で生成するシードレーザ１０４を含む。
【００６０】
図４の実施形態において、シードレーザ１０４は、シードレーザ１０４を出る光が１次偏光方向を有するように、１つ又はそれよりも多くの偏光子及び／又はブルースター窓（図示せず）を含むことができる。図示のように、光アイソレ−タ２０２は、１／４波アセンブリ及びシードレーザの１次偏光方向に平行に位置合せされる偏光子２０６のような位相遅延光学構成要素２０４を含む。この構成では、１次偏光方向でビーム経路１０６上の発振器を出る光は、スイッチ１０８及びビーム遅延ユニット１１０を通過し、その後に、偏光子２０６を通過し、円偏光で光アイソレ−タ２０２を出るように位相遅延光学構成要素２０４によって変更されることになる。
【００６１】
ビーム経路１０６上のこの光は、続いて増幅器１１２及びビーム調整ユニット１１４を通過し、その後に、ターゲット材料から反射することになり、プラズマ反射による追加の位相遅延が発生することになり、従って、楕円偏光された状態になる。反射光は、再びビーム調整ユニット１１４及び増幅器１１２を通過することになり、その後に位相遅延光学構成要素２０４に入射することになる。位相遅延光学構成要素２０４を通過すると、反射光は、再び変更されることになり、偏光子２０６に到達した時に、光の殆ど及び一部の場合に９３％辺りが吸収又は反射され、光の残りのほぼ６〜７％が偏光子２０６を通って漏れることができるように偏光状態で位相遅延光学構成要素２０４を出る。
【００６２】
増幅器１１２の大きい利得、例えば、３００〜３５０ワット又はそれよりも多くに起因して実質的であると考えられる偏光子２０６を通して漏れる光は、ビーム遅延ユニット１１０を通過して閉状態のスイッチ１０８に到達することになる。しかし、９０％を超える光アイソレ−タ２０２による反射光内の低減のために、スイッチ１０８は、発振器１０４を保護するために図３の実施形態ほど多くの光を阻止する必要はない。
【００６３】
図５は、シードレーザと反射光からの保護を行う構成要素とを有するレーザ源３００の別の実施形態を示している。図５に示すように、デバイス３００は、共通ビーム経路１０６上へビーム結合器３０６によって反射される光出力をビーム経路３０４に生成するプレパルスシードレーザ３０２と、共通ビーム経路１０６の上へビーム結合器３０６を通過する光出力を生成する主パルスシードレーザ３０８とを含む。
【００６４】
例えば、ビーム結合器３０６は、ビームを共通ビーム経路１０６上に配置する回折格子、ダイクロイックビーム結合器、プリズム、体積ブラッグ回折格子、偏向識別ビーム結合器又は部分反射ビーム結合器、又は他の適切な光学要素とすることができる。また、上述したように、ビーム結合器３０６は、プレパルスシード光を反射して主パルスシード光を透過するように示されているが、ビーム結合器３０６は、主パルスシードレーザの出力を反射し、プレパルスシードレーザの出力を透過するように配置することができることを認識しなければならない。
【００６５】
共通ビーム経路１０６上にある状態で、シード光出力の全ては、図４を参照して上述したように、スイッチ１０８、ビーム遅延ユニット１１０、光アイソレ−タ２０２、増幅器１１２、ビーム調整ユニット１１４を通過し、その後に、照射部位１１６でターゲット材料と相互作用する。
【００６６】
デバイス３００の１つの用途では、スイッチ１０８は、初めは開状態であり、プレパルスシードレーザ３０２からのレーザパルスは、スイッチ１０８を通過することができ、その後に、液滴からの「プレパルス」反射を阻止するために閉状態である。プレパルス持続時間及びスイッチ１０８から液滴までの経路の長さに関連する予め決められた期間の後に、スイッチ１０８は、主パルスシードレーザ３０８からのレーザパルスが通過することを可能にするために開状態になることができ、スイッチ１０８は、その後に、液滴からの「主パルス」反射を阻止するために閉状態である。その後に、この処理は、別のターゲット材料液滴を照射するために繰り返すことができる。
【００６７】
図６は、シードレーザと反射からのシードレーザの保護を行う構成要素とを有するレーザ源４００の別の実施形態を示している。この構成では、図５のデバイス３００の場合と同様に、デバイス４００は、共通ビーム経路１０６上へビーム結合器３０６によって反射される光出力をビーム経路３０４に生成するプレパルスシードレーザ３０２と、共通ビーム経路１０６の上へビーム結合器３０６を通過する光出力を生成する主パルスシードレーザ３０８とを含む。同様に、共通ビーム経路１０６上にある状態で、主パルスシード光出力は、ビーム遅延ユニット１１０、光アイソレ−タ２０２、増幅器１１２、ビーム調整ユニット１１４を通過し、その後に、照射部位１１６でターゲット材料と相互作用する。
【００６８】
しかし、図６では、スイッチ１０８は、図５のデバイス３００のようにビーム結合器３０８とビーム遅延ユニット１１０の間にはなく、主パルスシードレーザ３０８とビーム結合器３０６の間に位置する。従って、図６のデバイス４００の作動は、図５のデバイス３００とは僅かに異なる。デバイス４００の１つの作動方法では、プレパルスシードレーザからのレーザパルスを発生させて液滴に向ける。スイッチ１０８は、主パルスシードレーザを「プレパルス」反射、すなわち、液滴からのプレパルスの反射から保護するために初めは閉状態である。
【００６９】
上述したように、プレパルス持続時間及びスイッチ１０８から液滴までの経路の長さに関連する予め決められた期間の後に、スイッチ１０８は、主パルスシードレーザからのレーザパルスが通過することを可能にするために開状態とすることができる。スイッチ１０８は、その後に、液滴からの「主パルス」反射を阻止するために閉状態である。その後に、この処理は、別のターゲット材料液滴を照射するために繰り返すことができる。ビーム結合器３０６及び光アイソレ−タ２０２の効果を調節することにより、液滴からの反射は、ビーム経路３０４上に更に反射されてプレパルスシードレーザ３０２に戻るのが防止される。
【００７０】
図７は、プレパルスシードレーザと、主パルスシードレーザと、シード保護ユニットとを有するレーザ源５００の別の実施形態を示している。この実施形態において、デバイス５００は、共通ビーム経路１０６上へビーム結合器３０６によって反射される光出力をビーム経路３０４上に生成するプレパルスシードレーザ３０２と、共通ビーム経路１０６上へビーム結合器３０６を通過する光出力を生成する主パルスシードレーザ３０８とを含む。同様に、共通ビーム経路１０６上にある状態で、主パルスシード光出力は、ビーム遅延ユニット１１０、光アイソレ−タ２０２、増幅器１１２、ビーム調整ユニット１１４を通過し、その後に、照射部位１１６でターゲット材料と相互作用する。
【００７１】
この実施形態において、それぞれのシードレーザとビーム結合器３０６の間に位置する２つのスイッチ１０８ａ及び１０８ｂがある。プレパルスシードレーザ３０２の出力は、ビーム結合器３０６によって共通ビーム経路１０６上へ向けられる前にスイッチ１０８ｂを通過し、一方、主パルスシードレーザ３０８の出力は、共通ビーム経路１０６上へビーム結合器３０６を通過する前にスイッチ１０８ａを通過する。
【００７２】
デバイス５００の１つの作動方法では、スイッチ１０８ａは、初めは閉状態である。プレパルスシードレーザ３０２からのレーザパルスは、生成されて開状態のスイッチ１０８ｂを通過し、共通ビーム経路１０６上にビーム結合器３０６によって反射されて液滴に向けられる。その後に、スイッチ１０８ｂは、プレパルスシードレーザを液滴からの「プレパルス」及び「主パルス」反射の両方から保護するために閉状態である。プレパルス持続時間及びスイッチ１０８ａから液滴までの経路の長さに関連する予め決められた期間の後に、スイッチ１０８ａは、主パルスシードレーザからのレーザパルスがスイッチを通過することを可能にするために開状態とすることができ、その後に、液滴からの「主パルス」反射を阻止するために閉状態である。その後に、この処理は、別のターゲット材料液滴を照射するために繰り返すことができる。一部の実施形態において、スイッチ１０８ａは、「プレパルス」反射がまだビーム結合器３０６に到達している間に主パルスからのレーザパルスを通過させるために開状態とすることができる。例えば、プレパルスと主パルスの間の望ましい遅延は、スイッチ１０８ａがプレパルス反射中に開状態であるようなものとすることができる。
【００７３】
一部の場合に、ビーム結合器３０６は、入射光の５０パーセントよりも大きい量を反射し、入射光の５０パーセント未満を透過する部分反射器でとすることができる。例えば、ビーム結合器３０６が９０パーセント反射器である場合に、光アイソレ−タ２０２を通して漏れるあらゆる光の９０パーセントは、閉状態のスイッチ１０８ｂに到達することになり、僅か約１０パーセントが、主パルスシードレーザに到達することになると考えられる。上述したように、一実施形態において、プレパルスと主パルスの間の約１０００ｎｓの遅延は、約１００ｎｓのプレパルス持続時間及び約１００ｎｓの主パルス持続時間に適切であると考えられる。
【００７４】
図８は、本明細書に説明するようなシードレーザを保護する方法の一実施形態の流れ図である。段階８０１で、レーザパルスは、例えば、シードレーザによって発生される。（上述したように、「ビーム」は、各々が同じ段階を受ける一連のパルスである。）段階８０２で、その後に、ビーム経路上に照射部位に向けてパルスを偏向させる、「オン」又は偏向モードで作動する１つ又はそれよりも多くのブラッグＡＯＭにパルスを通過させる。上述したように、望ましいビーム経路は、ブラッグＡＯＭによって偏向を考慮に入れることになる。
【００７５】
パルスがブラッグＡＯＭによってビーム経路上に偏向された状態で、段階８０３で、ブラッグＡＯＭを偏向モードから透過モードに切り換え、すなわち、ブラッグＡＯＭへの電力が除去される。その後に、段階８０４で、上述したように、パルスをビーム遅延ユニット、光アイソレ−タ、増幅器、ビーム調整ユニットのようなあらゆる他の望ましい光学構成要素を通過させることができる。段階８０３及び８０４は、ブラッグＡＯＭがモードを切り換える間にパルスがビーム経路に沿って先に進むことになるので、少なくとも部分的に同時におこる可能性が高いことになる。
【００７６】
上述したように、パルスが照射部位に到達して戻るのに掛かる時間が十分に長い限り、照射部位から反射したいずれかの光がブラッグＡＯＭに戻る前に、ブラッグＡＯＭは、段階８０５で、反射光を偏向させずにブラッグＡＯＭを通して直線的に透過させるように偏向モードから透過モードに切り換わることができる。ブラッグＡＯＭが偏向モードであった時にシードレーザからの光が以前にビーム経路上に偏向されているので、反射光は、再び同じ経路に沿ってシードレーザに至ったりはせず、従って、このような反射がシードレーザに到達してその損傷を引き起こす可能性を防止する。ここでもまた、反射光は、必要に応じてビームダンプに入ることができる。
【００７７】
開示する方法及び装置をいくつかの実施形態を参照して先に説明した。他の実施形態も、この開示に照らせば当業者には明らかであろう。説明した方法及び装置のある一定の態様は、上述の実施形態に説明したもの以外の構成を使用して又は上述したもの以外の要素と共に容易に実施することができる。例えば、本明細書に説明するものよりも恐らくより複雑な異なるアルゴリズム及び／又は論理回路、及び潜在的に異なるタイプの駆動レーザ及び／又はフォーカスレンズを使用することができる。
【００７８】
本明細書で使用する時の用語「光学構成要素」及びその派生語は、以下に限定されるものではないが、入射光を反射及び／又は透過し、及び／又は入射光で作動する構成要素であり、かつ以下に限定されるものではないが、１つ又はそれよりも多くのレンズ、窓、フィルタ、楔、プリズム、グリズム、グレーディング、透過ファイバ、エタロン、拡散器、ホモジナイザー、検出器及び他の計器構成要素、絞り、アキシコン、及び多層ミラー、近垂直入射ミラー、斜入射ミラー、ミラー面反射器、拡散反射器、及びその組合せを含むミラーを含むことに注意されたい。更に、特に断らない限り、本明細書で使用する時の「光学系」、「光学構成要素」という用語もその派生語も、ＥＵＶ出力光波長、照射レーザ波長、測定に適する波長、又は何らかの他の特定の波長のような１つ又はそれよりも多くの特定の波長範囲で単独で又は有利に作動する構成要素に限定されるように意図していない。
【００７９】
本明細書に説明するように、様々な変形が可能である。図に示す２つのシードレーザではなく、一部の場合に、単一シードレーザを使用することができる。共通のスイッチは、２つのシードレーザを保護することができ、又はシードレーザの一方又は両方が、保護のために固有のスイッチを有することができる。単一ブラッグＡＯＭをいくつかの例において使用することができ、又は必要に応じて２つよりも多いブラッグＡＯＭを使用して単一シードレーザを保護することができる。
【００８０】
説明した方法及び装置は、処理、装置、又はシステムとしてを含む多くの方法に実施することができることも認めなければならない。本明細書に説明する方法は、プロセッサにそのような方法を実行するように命令するプログラム命令によって実施することができ、そのような命令は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）のような光ディスク，フラッシュメモリのようなコンピュータ可読ストレージ媒体上に、又はプログラム命令が光学又は電子通信リンク上で送られるコンピュータネットワーク上に記録される。このようなプログラム命令は、プロセッサ又はコントローラの手段によって実行することができ、又はこれに代えて固定された論理要素に組み込むことができる。本明細書に説明した方法の段階の順序は変更することができ、かつ依然として本発明の開示の範囲内であることに注意しなければならない。
【００８１】
実施形態に対する上記及び他の変形は、添付の特許請求の範囲だけによって限定される本発明の開示によって網羅されるように意図している。
【符号の説明】
【００８２】
１０  ＥＵＶ光源
１２  レーザ源
１６  照射領域
２４  ビーム調整ユニット
２６  ターゲット材料送出システム
【図１】
2018046304.tif 000003
【図２】
2018046304.tif 000004
【図３】
2018046304.tif 000005
【図４】
2018046304.tif 000006
【図５】
2018046304.tif 000007
【図６】
2018046304.tif 000008
【図７】
2018046304.tif 000009
【図８】
2018046304.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月16日(2018.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の経路上にレーザ光を生成するレーザ源と、
前記レーザ光が前記第１の経路から該レーザ光によってターゲット材料を照射することができる照射部位に向かう第２の経路上に偏向される第１の状態と、該レーザ光が該第２の経路上以外の方向に透過される第２の状態との間で切換可能なブラッグ音響光学変調デバイスと、
前記レーザ光を遅延させるための前記ブラッグデバイスと前記照射部位の間の前記第２の経路上の遅延デバイスと、
前記照射部位からの前記レーザ光のいずれの反射も前記第１の経路に沿った以外の方向に透過され、従って、前記レーザ源に到達することが防止されるように、該レーザ光が前記第２の経路上に偏向された後に前記ブラッグデバイスを前記第１の状態から前記第２の状態に切り換えるための手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記レーザ源は、シードレーザであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記遅延デバイスは、折り返し式光学配置を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記遅延デバイスは、前記ブラッグデバイスから前記照射部位に到達して戻るのに前記第２の経路上で光に掛かる時間が、該ブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる時間よりも長いように、該照射部位への前記レーザ光の前記透過及び該照射部位からの該レーザ光のあらゆる反射における遅延を生成することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる前記時間は、３００から５００ナノ秒の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ブラッグデバイスと前記照射部位の間の前記第２の経路上に位置決めされた光増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ブラッグデバイスと前記照射部位の間の前記第２の経路上の光アイソレ−タを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光アイソレ−タは、偏向識別光学構成要素及び位相遅延光学構成要素を含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
レーザパルス源をパルス反射から保護する方法であって、
レーザ源から第１の経路上にレーザパルスを発生させる段階と、
前記レーザパルスをブラッグ音響光学変調デバイスに通過させる段階であって、該ブラッグデバイスが、ターゲット材料を該レーザパルスによって照射することができる照射部位に向かう第２の経路上に該パルスが偏向される第１の状態と、該ブラッグデバイスが該第１の状態にある間に該レーザパルスが該第２の経路上以外の方向に透過される第２の状態との間で切換可能である前記通過させる段階と、
前記照射部位からの前記レーザパルスのいずれの反射も前記第１の経路に沿った以外の方向に透過され、従って、前記レーザ源に到達することが防止されるように、該レーザパルスが前記第２の経路上に偏向された後に前記ブラッグデバイスを前記第１の状態から前記第２の状態に切り換える段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記レーザ源は、シードレーザであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ブラッグデバイスが前記第１の状態にある間に前記レーザパルスが該ブラッグデバイスを通過した後に該レーザパルスを遅延デバイスに通過させる段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記遅延デバイスは、前記ブラッグデバイスから前記照射部位に到達して戻るのに前記第２の経路上で光に掛かる時間が、該ブラッグデバイスが前記第１の状態から前記第２の状態に切り換わることができる時間よりも長いように、該照射部位への前記レーザ光の前記透過及び該照射部位からの該レーザ光のあらゆる反射における遅延を生成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【外国語明細書】
2018046304000001.pdf