(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ビームを利得媒質に通さずに、第１の複数の反射面と第２の複数の反射面との間で前記光学ビームを前後に反射させる段階を含む方法であって、前記第１の複数の反射面の各反射面は、別個の基板上に形成されており、前記第１の複数の反射面の各基板は、前記第１の複数の反射面の他の基板から独立して移動可能であり、
前記反射させる段階は、
前記第１及び第２の複数の反射面のうちの一方の１つの反射面での１回だけの反射の後に前記第１及び第２の複数の反射面のうちの他方の１つの反射面上に前記光学ビームを再結像する段階であって、前記光学ビームによる利得媒質の通過なしに、前記第１の複数の反射面の第１の反射面から前記第１の複数の反射面の第２の反射面上へ、前記光学ビームを前記第２の複数の反射面の１つの反射面から反射させることによって、前記光学ビームを再結像することを含む段階と、
前記第１及び第２の複数の反射面の両方の各反射面での２又はそれ以上の光学ビームの重畳を回避する段階と、
を含み、
前記第１及び第２の複数の反射面のうちの一方の１つの反射面での１回だけの反射の後に前記第１及び第２の複数の反射面のうちの他方の１つの反射面上に前記光学ビームを再結像する段階は、前記第１の複数の反射面と前記第２の複数の反射面の間にビームウエストを形成するか、又は、前記第１の複数の反射面と前記第２の複数の反射面の間の領域の外側に仮想ビームウエストを形成することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の複数の反射面のうちの前記光学ビームが再結像される前記第２の反射面は、前記第１の複数の反射面の前記第１の反射面に隣接する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面との間で光学ビームを前後に反射させる段階は、前記光学ビームを前記第２の複数の反射面の第１の反射面から前記第２の複数の反射面の第２の反射面上に再結像する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光学ビームを第２の複数の反射面の第１の反射面から第２の複数の反射面の第２の反射面上に再結像する段階は、前記光学ビームを前記第１の複数の反射面の反射面から反射させる段階を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記光学ビームを前後に反射させる段階の前に、前記光学ビームを前記第１の複数の反射面内の開口部を通じて前記第２の複数の反射面に向かって導く段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光学ビームを前後に反射させる段階の後に、前記光学ビームを前記第２の複数の反射面内の開口部を通じて前記第１の複数の反射面から離れるように導く段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の複数の凹面反射面と、
前記第１の複数の凹面反射面との間に、利得媒質のない領域が形成されるよう、前記第１の複数の凹面反射面と向かい合う第２の複数の反射面と、
光学ビームが前記領域に入射するための入力部と、前記光学ビームが前記領域から出射するための出力部と、
を備え、
前記第１の複数の凹面反射面の反射面と前記第２の複数の反射面の反射面とは、
前記第１の複数の凹面反射面の第１の反射面から前記第１の複数の凹面反射面の第２の反射面上へ前記光学ビームを第２の複数の反射面の１つの反射面から反射させることによって前記光学ビームを再結像することを含んで、前記第１の複数の凹面反射面の反射面と前記第２の複数の反射面の反射面とは、前記光学ビームが、前記第１の複数の凹面反射面及び第２の複数の反射面のうちの一方の１つの反射面において、前記第１の複数の凹面反射面及び第２の複数の反射面のうちの他方の１つの反射面からの１回だけの反射の後に再結像され、
前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面のそれぞれでの２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避され、かつ、前記領域の内部又は前記領域の外部にビームウエストが形成されるように互いに配置されており、
前記第１の複数の凹面反射面の各凹面反射面は、別個の基板上に形成されており、前記第１の複数の凹面反射面の各基板は、前記第１の複数の凹面反射面の他の基板から独立して移動可能であることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記第２の複数の反射面各反射面は、別個の基板上に形成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の複数の反射面の各基板は、前記第２の複数の反射面の他の基板から独立して移動可能である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の複数の凹面反射面の凹面反射面の個数は偶数である、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の複数の反射面の反射面の個数は偶数である、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の複数の凹面反射面の凹面反射面は、該凹面反射面の中心が、１つの円の外周上に存在するように配列される、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の複数の反射面の反射面は、該反射面の中心が、１つの円の外周上に存在するように配列される、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２の複数の反射面の反射面の各々は、凹面反射面である、請求項７に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の複数の反射面の反射面の各々は凸面反射面である、請求項７に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の複数の凹面反射面の各凹面反射面の曲率は、前記光学ビームが、前記第２の複数の反射面の反射面からの各反射の後に再結像されるように選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項１７】
光学ビームを出力する主発振器と、
前記光学ビームを受光する少なくとも１つの増幅器と、
前記主発振器と前記少なくとも１つの増幅器との間の光学遅延装置と、
を備える光源であって、
前記光学遅延装置は、
第１の複数の凹面反射面と、
前記第１の複数の凹面反射面との間に領域が形成されるように、前記第１の複数の凹面反射面に向かい合う第２の複数の反射面と、
前記光学ビームが前記領域に入射するための入力部と、前記光学ビームが前記領域から出射するための出力部と、
を備え、
前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面は、
前記第１の複数の凹面反射面の第１の反射面から前記第１の複数の凹面反射面の第２の反射面上へ前記光学ビームを第２の複数の反射面の一つの反射面から反射させることによって前記光学ビームを再結像することを含んで、前記第１の複数の凹面反射面の反射面と前記第２の複数の反射面の反射面とは、前記光学ビームが、前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面のうちの一方の１つの反射面において、前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面のうちの他方の１つの反射面からの１回だけの反射の後に再結像され、
前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面のそれぞれでの２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避され、かつ、
前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面の各反射面の焦点は、前記第１の複数の凹面反射面及び前記第２の複数の反射面の間にある平面に沿っているように互いに配置されており、
前記第１の複数の凹面反射面の各凹面反射面は、別個の基板上に形成されており、前記第１の複数の凹面反射面の各基板は、前記第１の複数の凹面反射面の他の基板から独立して移動可能であることを特徴とする光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本発明は、２０１０年１２月２９日出願の米国特許出願番号１２／９８０，９３９「Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｓｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」（代理人整理番号００２−０２８００１／２０１０−００１２−０１）に対する優先権を主張し、この出願の開示内容全体は引用によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、レーザービーム等の光学ビームに対する光学時間遅延システムとして用いることができるマルチパス光学装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に用いられる２つのマルチパス光学セルは、ホワイトセル及びヘリオットセルである。ホワイトセルでは、光は、３つの球面ミラーの間で繰り返し前後に反射する。ヘリオットセルでは、光は、２つの凹面ミラーの間で繰り返し前後に反射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，０８７，９１４号公報
【特許文献２】米国特許第７，１６４，１４４号公報
【特許文献３】米国特許出願番号１２／６３８，０９２
【特許文献４】米国特許公開第２０１０／０２９４９５３号公報
【特許文献５】米国特許公開第２００９／０２３０３２６号公報
【特許文献６】米国特許公開第２００９／００１４６６８号公報
【特許文献７】米国特許公開第２００６／０２５５２９８号公報
【特許文献８】米国特許第７，４０５，４１６号公報
【特許文献９】米国特許第７，３７２，０５６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの概略的な態様において、第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面との間で光学ビームを前後に反射させる段階を含む方法であって、光学ビームを複数の反射面の反射面の一方で、複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後で再結像し、複数の反射面の両方の反射面の各々での２又はそれ以上の光学ビームの重畳を回避するようになっている。
【０００６】
実施例は、以下の特徴のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、光学ビームは、第１の複数の反射面の第１の反射面から第１の複数の反射面の第２の反射面上に光学ビームを再結像することによって、第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面との間で前後に反射させることができる。光学ビームは、第２の複数の反射面の反射面から光学ビームを反射させることによって、第１の複数の反射面の第１の反射面から第１の複数の反射面の第２の反射面上に再結像することができる。第１の複数の反射面の光学ビームが再結像される第２の反射面は、第１の複数の反射面の第１の反射面に隣接することができる。
【０００７】
光学ビームは、第２の複数の反射面の第１の反射面から第２の複数の反射面の第２の反射面上に光学ビームを再結像することによって、第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面との間で前後に反射させることができる。光学ビームは、第１の複数の反射面の反射面から光学ビームを反射させることによって、第２の複数の反射面の第１の反射面から第２の複数の反射面の第２の反射面上に再結像することができる。
【０００８】
光学ビームは、第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面との間にビームウエストを形成することによって、複数の反射面の反射面の一方に、複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後に再結像することができる。
【０００９】
光学ビームは、第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面との間の領域の外側に仮想ビームウエストを形成することによって、複数の反射面の反射面の一方に、複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後に再結像することができる。
【００１０】
光学ビームは、光学ビームを前後に反射させる段階の前に、第１の複数の反射面の開口部を通じて第２の複数の反射面に向かって導くことができる。光学ビームは、光学ビームを前後に反射させる段階の後に、第２の複数の反射面の開口部を通じて第１の複数の反射面から離れるように導くことができる。
【００１１】
別の一般的な態様において、装置は、第１の複数の凹面反射面と、第１の複数の凹面反射面との間に領域が形成されるよう第１の複数の凹面反射面と向かい合う第２の複数の反射面と、光学ビームが領域に入射するための入力部と、光学ビームが前記領域から出射するための出力部とを備える。第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面とは、光学ビームが、複数の反射面の反射面の一方において、複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後に再結像され、反射面の各々の上での２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避されるように互いに配置される。
【００１２】
実施例は、以下の特徴のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面とは、光学ビームが、第１の複数の反射面の凹面反射面の各々において、第２の複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後に再結像されるように互いに配置することができる。
【００１３】
第１の複数の反射面の凹面反射面の各々は、別個の基板上に形成することができる。第１の複数の反射面の各基板は、第１の複数の反射面の他の基板とは独立して移動可能である。第２の複数の反射面の反射面の各々は、別個の基板上に形成することができる。第２の複数の反射面の各基板は、第２の複数の反射面も他の基板とは独立して移動可能である。
【００１４】
第１の複数の反射面の凹面反射面の個数は偶数とすることができる。第２の複数の反射面の反射面の個数は偶数とすることができる。
【００１５】
第１の複数の反射面の凹面反射面は、該凹面反射面の中心が、所定の円の外周上に存在するように配列することができる。第２の複数の反射面の反射面は、該反射面の中心が、所定の円の外周上に存在するように配列することができる。
【００１６】
第２の複数の反射面の反射面の各々は凹面反射面とすることができる。第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面とは、領域の内側に光学ビームのビームウエストが形成されるように互いに配置することができる。
【００１７】
第２の複数の反射面の反射面の各々は凸面反射面とすることができる。第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面とは、領域の外側に光学ビームの仮想ビームウエストが形成されるように互いに配置することができる。
【００１８】
第１の複数の反射面の凹面反射面の各々の曲率は、光学ビームが、第２の複数の反射面の反射面からの各反射の後に再結像されるように選択することができる。
【００１９】
別の一般的な態様において、光源は、光学ビームを出力する主発振器と、光学ビームを受光する少なくとも１つの増幅器と、主発振器と前記少なくとも１つの増幅器との間の光学遅延装置とを備える。光学遅延装置は、第１の複数の凹面反射面と、第１の複数の凹面反射面との間に領域が形成されるように、第１の複数の凹面反射面に向かい合う第２の複数の反射面と、光学ビームが領域に入射するための入力部と、光学ビームが領域から出射するための出力部とを備える。第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面とは、光学ビームが、複数の反射面の反射面の一方において、複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後に再結像され、反射面の各々の上での２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避されるように互いに配置される。
【００２０】
別の一般的な態様において、増幅器は、第１の複数の凹面反射面と、第１の複数の凹面反射面との間に領域が形成されるように第１の複数の凹面反射面に向かい合う第２の複数の反射面と、光学ビームが領域に入射するための入力部と、光学ビームが領域から出射するための出力部と、領域内の利得媒質とを備える。第１の複数の反射面の反射面と第２の複数の反射面の反射面とは、光学ビームが、複数の反射面の反射面の一方において、複数の反射面の反射面の他方からの１回だけの反射の後に再結像され、反射面の各々の上での２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避されるように互いに配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】マルチパス光学装置を含む例示的な光学系のブロック図である。
【図２】図１の光学系で用いることができる例示的なマルチパス光学装置の斜視図である。
【図３】図２の例示的なマルチパス光学装置の第１の反射面セットの斜視拡大図である。
【図４】図２のマルチパス光学装置で用いることができる反射面及び基板の側断面図である。
【図５】図２のマルチパス光学装置で用いることができる反射面、基板、及び基部の側断面図である。
【図６】図２の例示的なマルチパス光学装置の第２の反射面セットの斜視拡大図である。
【図７】図２のマルチパス光学装置の側面図であって、例示的な光学経路を示す図である。
【図８】図２のマルチパス光学装置の第１の反射面セットの平面図であって、第１の反射面セットにおける反射順序を示す図である。
【図９】図１の光学系で用いることができる例示的なマルチパス光学装置の斜視図である。
【図１０】図９のマルチパス光学装置の側面図であって、例示的な光学経路を示す図である。
【図１１Ａ】図９及び１０のマルチパス光学装置の第１の反射面セットの平面図であって、第１の反射面セットにおける反射順序を示す図である。
【図１１Ｂ】図９及び１０のマルチパス光学装置の第２の反射面セットの平面図であって、第２の反射面セットにおける反射順序を示す図である。
【図１２】光学装置にシステム位置合わせ誤差であるラッキングが導入された、図１の光学系で用いることができるマルチパス光学装置のブロック図である。
【図１３】装置にシステム位置合わせ誤差である曲げが導入された、図１の光学系で用いることができるマルチパス光学装置のブロック図である。
【図１４】マルチパス光学装置を含む例示的な光学系のブロック図である。
【図１５Ａ】図１又は１４の光学系で用いることができる凸面反射面セットを有する例示的なマルチパス光学装置の側面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａのマルチパス光学装置の第１の反射面セットの凸面反射面及び基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を参照すると、光学系１００は、ある目的で光学ビーム１１０を用いる外部機器（フォトリソグラフィ装置等の）１１５に光学ビーム１１０を送達する光生成システム１０５を含む。光学系１００は、光生成システム１０５と機器１１５との間で、光学ビーム１１０を拡大、操向、パルス成形、又は成形する等の１つ又はそれ以上の光学変換を行う光学系を有するビーム調節ユニット１２０を含むこともできる。
【００２３】
例示的なビーム調節ユニット１２０に関する詳細は、２００６年８月８日に付与された米国特許第７，０８７，９１４号及び２００７年１月１６日に付与された米国特許第７，１６４，１４４号、並びに２００９年１２月１５日出願の米国出願番号１２／６３８，０９２「ＢＥＡＭ  ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＥＸＴＲＥＭＥ  ＵＬＴＲＡＶＩＯＬＥＴ  ＬＩＧＨＴ  ＳＯＵＲＣＥ」（代理人整理番号２００９−００２９−０１）に見出すことができ、これらの開示内容全体は引用によって本明細書に組み込まれている。
【００２４】
光生成システム１０５は、いくつかある特徴部の中で特に、この場合は光学装置１２５の内部光学素子及び設計に依存する時間だけ光学ビーム１３０を遅延させる機能を果たすマルチパス光学装置１２５を含む。従って、約３×１０8メートル毎秒の推定光速度を用いると、光学装置１２５の単位メートル毎のビーム遅延は、光学ビーム１３０に対して３．３３ナノ秒の伝搬時間を追加する。
【００２５】
以下に詳細に説明するように、光学装置１２５は、少なくとも第１の反射面セットと凹面の第２の反射面セットとを含み、両者は概してお互いに向き合い、光学ビーム１３０が、第１の複数の反射面と第２の複数の反射面との間の領域内で前後に反射されるようにお互い対して配置されている。光学ビーム１３０は、一方の複数の反射面の各々において、他方の複数の反射面の各々からの一回の反射の後で再結像される。更に、反射面の各々での２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避される。すなわち、各反射面におけるビーム重畳を回避し、光学ビームのコヒーレント加算に起因してピーク強度が損傷レベルに達する可能性を低減するために、各反射面からの１回だけの反射しか許されない。
【００２６】
光学装置１２５は、小型で実用的なデザインであり、光学装置１２５内のいずれかの反射面上での光学ビームの重畳を回避することによって内部光学系に対する損傷を回避し、光学装置１２５を通じてビームを繰り返し再結像することによって光学ビーム１３０のビームサイズを維持する。いくつかの実施例では、光学装置１２５は、低圧又は低湿の環境等の管理された環境内に維持される。
【００２７】
光学系１００は、レーザー生成プラズマ光源等の極紫外（ＥＵＶ）光源とすることができる。ＥＵＶ光は、５０ｎｍ又はそれ以下前後の波長を有する電磁放射線であり（場合によってはソフトｘ線とも呼ばれる）、約１３ｎｍの波長の光を含む。光学系１００からのＥＵＶ光は、例えばシリコンウェハである基板に極めて小さな特徴部を生成するためのフォトリソグラフィ工程で用いることができる。光学系１００がＥＵＶ光源である場合、光生成システム１０５は、光学装置１２５を通って増幅器１４０に向かうビーム経路上に導かれる出力ビーム（光学ビーム１３０）を生成する主発振器１３５を含むこともできる。増幅器１４０から出力される光学ビーム１１０は、続いて機器１１５に向かって導かれ、機器１１５は、特定の実施例では、光学ビーム１１０によって照射されるターゲット材料（材料の小滴、流れ、又は集塊等）を含む真空チャンバ等の密封容器である。レーザー生成プラズマデザインにおいて、ＥＵＶ光は、ターゲット材料を、ＥＵＶ範囲内に輝線を有する元素、例えば、キセノン、リチウム、又は錫を有するプラズマ状態へと変換することによって生成される。ターゲット材料は、光学ビーム（増幅された光ビームである）１１０を用いてターゲット材料を照射することによってプラズマ状態へと変換される。プラズマは、真空チャンバである機器１１５内で生成され、様々な種類の計測機器を用いて監視することができる。プラズマによって生成されるＥＵＶ光は、光学系１００からフォトリソグラフィ工程の基板に向かって出力される。
【００２８】
機器１１５が真空チャンバを含む実施例では、ターゲット材料送達システムは機器１１５の一部でもあり、該ターゲット材料送達システムは、ターゲット材料の小滴を真空チャンバ内部で照射領域へと送達するように構成され、小滴は、光学ビーム１１０と相互作用し、最終的にプラズマを生成してＥＵＶ放出を発生させることになる。様々な小滴ディスペンサの構成及びその利点に関する詳細は、２０１０年１１月２５日公開の米国特許公開第２０１０／０２９４９５３号「ＬＡＳＥＲ  ＰＲＯＤＵＣＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ  ＥＵＶ  ＬＩＧＨＴ  ＳＯＵＲＣＥ」、２００９年９月１７日公開の米国特許公開第２００９／０２３０３２６号「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＴＡＲＧＥＴ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＩＮ  Ａ  ＬＡＳＥＲ  ＰＲＯＤＵＣＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ  ＥＵＶ  ＬＩＧＨＴ  ＳＯＵＲＣＥ」、２００９年１月１５日公開の米国特許公開第２００９／００１４６６８号「ＬＡＳＥＲ  ＰＲＯＤＵＣＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ  ＥＵＶ  ＬＩＧＨＴ  ＳＯＵＲＣＥ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＤＲＯＰＬＥＴ  ＳＴＲＥＡＭ  ＰＲＯＤＵＣＥＤ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＭＯＤＵＬＡＴＥＤ  ＤＩＳＴＵＲＢＡＮＣＥ  ＷＡＶＥ」、２００６年１１月１６日公開の米国特許公開第２００６／０２５５２９８号「Ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ＥＵＶ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈ  ｐｒｅ−ｐｕｌｓｅ」、及び米国特許第７，４０５，４１６号並びに米国特許第７，３７２，０５６号に見出すことができ、これらの開示内容全体は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００２９】
図２を参照すると、１つの実施例において、例示的な光学装置２２５は、光学ビーム１３０が伝搬する領域２０２を定義する凹面反射面２１０の第１のセット２００と凹面反射面２１５の第２のセット２０５とを含む。第１のセット200及び第２のセット２０５の反射面２１０、２１５は、概してお互いに向き合う。これらの反射面２１０、２１５は、以下に説明するように、第１のセット２００における凹面反射面のうちの少なくとも１つが、第２のセット２０５の第１の凹面反射面から反射された光学ビームを第２のセット２０５の第２の凹面反射面に再結像して、各セット２００、２０５の凹面反射面の各々で２つ又はそれ以上の光学ビームの重畳が回避されるように、互いに配置される。同様に、第２のセット２０５における凹面反射面のうちの少なくとも１つは、第１のセット２００の第１の凹面反射面から反射された光学ビームを第１のセット２００の第２の凹面反射面に再結像する。更に、反射面２１０、２１５の各々の曲率半径は、反射面からの１回だけの反射の後の再結像を可能にするように選択される。
【００３０】
また、光学装置２２５は、光学ビーム１３０を受光するための入射口２２０と、光学ビーム１３０が、第１のセット２００と第２のセット２０５との間の領域２０２で前後に反射した後に通過する出射口２２２とを含む。それぞれのセット２００、２０５の反射面２１０、２１５は、それぞれの基部２３０、２３５に取り付けられた基板上に取り付けることができる（以下に示す）。本実施例に示すように、入射口２２０は第１のセット２００に隣接し、出射口２２２は第２のセット２０５に隣接する。しかしながら、他の実施例では、入射口２２０を第２のセット２０５に隣接させること及び出射口を第１のセット２００に隣接させることができる。
【００３１】
また、光学装置２２５は、それぞれの基部２３０、２３５の間に一定の距離を維持する１つ又はそれ以上の剛体スペーサ２５０、２５１、２５２、２５３を含むことができる。剛体スペーサ２５０、２５１、２５２、２５３と基部２３０、２３５との組み合わせをシステムフレームと呼ぶことができ、システムフレームは、光学装置２２５の光学構成要素を支持する機能を果たす。
【００３２】
光学ビーム１３０は、光学装置２２５に導入され、入射口２２０において、及び入射口２２０の反対の第１の反射面において受け入れ可能なビームサイズを有し、「受け入れ可能」ビームサイズは、光学ビーム１３０が、過度に高い強度に到達することもなく、反射面を過度に満たすこともないことを意味する。次に、光学装置２２５内の再結像は、後続の反射面上にこれらのビームプロフィールを再現する。
【００３３】
１つの特定の実施例では、光学ビーム１３０は、領域２０２内の平面（概して図７にライン２０４で示す）に沿ってビームウエストを形成するので、光学ビーム１３０は、反射面２１０又は２１５のうちの一方からの反射の後にビームウエストに向かって収束し、その後、光学ビーム１３０は、次の反射面２１５又は２１０に向かって発散する。反射面２１０、２１５が全て同じ曲率半径及び同じ焦点距離を有する場合、ビームウエスト２０４は、反射面２１０、２１５の間のほぼ中間点となる。この場合、光学ビーム１３０は、一端から他端へと繰り返し再結像される。
【００３４】
光学装置２２５は、小型で実用的なデザインであり、セット２００、２０５の反射面上での光学ビーム１３０の重畳を回避することによってセット２００、２０５の反射面等の内部光学系に対する損傷を回避し、反射面からの各反射の後に光学装置９２５を通るビームを繰り返し再結像することによって光学ビーム１３０のビームサイズを維持する。
【００３５】
図３を参照すると、第１のセット２００の反射面２１０の各々は、基板３００上のコーティングとして形成することができる。高い光学スループット効率を得るために、コーティングは、使用波長において高い反射性を有する必要がある。コーティングは、光学ビーム１３０の波長に応じて、誘電体多層コーティング、誘電体強化金属コーティング、又は露出金属コーティングとすることができる。基板３００は、一般的にミラー加工に用いられる任意の金属材料又はガラス材料とすることができる。いくつかの実施例では、コーティングは、米国ペンシルバニア州サクソンバーグ所在のII−IV  Ｉｎｆｒａｒｅｄで製造される最強金属反射体（ＭＭＲ）等の高反射性コーティングとすることができ、基板３００はシリコンとすることができる。利用できる他のコーティングは、金及び銀を含み、コーティングを付加することができる他の基板３００は、高伝導度無酸素（ＯＦＨＣ）銅基板、モリブデン、及びアルミニウムを含む。各基板３００は、アルミニウム等の適切な材料で作られたプレート３０５に取り付けられる（例えば、接着又は組み付け）。適切な場合には、基板３００をプレート３０５と共に単一の構成要素に統合することができる。
【００３６】
第１のセット２００の反射面２１０（同様に第２のセット２０５の反射面２１５）の各々は、図４の断面図に示すように、面が基板３００に向かって内向きに膨らんでいる点で凹面である（収束性のものとも呼ぶ）。凹形状は、反射面の各々の焦点距離及び光学ビーム１３０のビームサイズに応じて、球面又は別の適切な形状とすることができる。例えば、約１０よりも大きいｆ数（ビームサイズ（光学ビーム１３０の直径）に対する反射面の焦点距離の比）では、凹形状は、光学ビーム１３０の軸外収差（球面収差又はコマ収差等）を低減するために軸外放物面とすることができる。
【００３７】
また、図５を参照すると、各プレート３０５は、プレート３０５の背面の開口に摩擦嵌合することができる取り付けデバイス３１０によって基部２３０に可動式に取り付けられる。更に、プレート３０５は、自由度の１つ又はそれ以上を他の可能性のある自由度と相互作用することなく独立して調節可能にするような方法で、基部２３０に取り付けることができる。取り付け手段は、強固で、外部からの振動擾乱に左右され難く、調節時にバックラッシュがないことが必要である。取り付け手段の温度変化は、取り付け部の材料を適切に選択することによって低減することができる。１つの実施例において、プレート３０５は、３つの調節可能なアクチュエータ３１５、３１６、３１７を含むチップ−チルト機構を用いて基部２３０に取り付けられる。この場合、各アクチュエータ３１５、３１６、３１７は、回転させることで軸方向に移動させることができ、プレート３０５の背面に接触する先端部を有し、それによって各アクチュエータ３１５、３１６、３１７の回転が、それぞれのアクチュエータ３１５、３１６、３１７との接触点においてプレート３０５（従って、プレート３０５に取り付けられる基板３００）を移動させるようになっている。他の取り付け方法も可能である。
【００３８】
基板３００（及び、反射面２１５が取り付けられた基板）は、反射面２１５に入射する光学ビーム１３０の出力に応じて、プレート３０５によって冷却することができる。いくつかの実施例では、受動的又は能動的とすることができる任意の適切な冷却システムを用いて基部２３０を冷却することによって、追加の冷却を行うことができる。いくつかの実施例では、基部２３０は、例えば、基部２３０の孔を通じて水又は任意の他の適切な冷却剤を流すことによって、熱媒液を用いて冷却される。
【００３９】
また、図６を参照すると、第２のセット２０５の反射面２１５の各々は、基板６００上のコーティングとして形成することができる。第２のセット２０５の構成及び材料は、第１のセット２００のものと同様であり、ここでは再度説明しない。更に、第２のセット２０５の反射面２１５の各々は、図４の断面図に示すように凹面である。各基板６００は、プレート６０５に取り付けられる（例えば、接着又は組み付け）。
【００４０】
各プレート６０５の取り付け及び冷却は、各プレート３０５の取り付け及び冷却と同様であり、ここでは再度詳細に説明しない。特に、プレート６０５は、取り付けデバイス６１０を用いて基部２３５に取り付けられ、３つの調節可能なアクチュエータ６１５、６１６、６１７を含むチップ−チルト機構を用いて基部２３５に対して移動させることができる。第２のセット２０５のプレート６０５の各々（従って、反射面２１５の各々）は、第２のセット２０５の他のプレート６０５とは独立して（又は個別に）移動させることができる。
【００４１】
各反射面２１０、２１５のコーティングがＳｉ基板３００、６００上のＭＭＲコーティングである特定の実施例では、各基板３００、６００は、７／８インチの直径及び約０．１１８インチの厚みを有し、反射面は、２．１２ｍの曲率半径及び最大２０ｍｍの開放口を有する。それぞれの基部２３０、２３５上の反射面２１０、２１５のアレイの全体寸法は１０インチｘ１０インチであり、基部２３０、２３５の間の距離は約２．５ｍである。各基部２３０、２３５が２４個の反射面２１０又は２１５（従って、光学装置２２５内には合計で４８個が存在する）を収容する場合、遅延経路長は約１０４ｍであり、光学装置２２５を通じての遅延は約３５０ｎｓである。
【００４２】
位置合わせ時、それぞれのセット２００、２０５のプレート３０５、６０５は、調節可能なアクチュエータを用いて調節することができ、最初の位置合わせ後に、プレート３０５、６０５を固定することができる。基板３００、６００の各々、従って反射面２１０、２１５の各々の曲率半径は一致させることができる。
【００４３】
また、図７を参照すると、基部２３０と基部２３５との間の間隔７００（従って、反射面２１０、２１５の間の相対間隔）は、疑似共焦点間隔を与え、光学ビーム１３０が光学装置２２５の各反射面２１０、２１５から反射する際に光学ビーム１３０のビームサイズを維持するように選択することができる。この間隔は、光学ビーム１３０が、セット２０５又は２００のうちの第２のセットの１つ反射面から反射した後に、セット２００又は２０５のうちの第１のセットの反射面を出射して、セット２００又は２０５のうちの第１のセットの別の反射面に向かって戻される光学ビーム１３０の再結像を可能にする点で疑似共焦点のものである。疑似共焦点は、反射面の各々の焦点が、２つのセット２００と２０５との間のラインに沿った同じ位置に存在するが、焦点が、反射面の傾斜によってラインから側方にオフセットして、結果的にビーム経路が、反射面から反射面へと進行することが可能になることを意味する。
【００４４】
更に、光学ビーム１３０が各反射面２１０、２１５で反射する際の光学ビーム１３０の合焦は、基部２３０、２３５の間の間隔を調節することによって調節することができる。反射面２１０、２１５の幾何学配列は、光学ビーム１３０が、反射面２１０、２１５の任意の一部の箇所でそれ自体に重畳することを阻止するように選択される。
【００４５】
また、図８を参照すると、基部２３０の入射口２２０から入射する光学ビーム１３０は、第２のセット２０５の反射面２１５のうちの１つから反射し、その後、第１のセット２００の反射面２１０のうちの１つから反射する。この実施例では、光学ビーム１３０は、第１のセット２００の反射面２１０の各々から、第２のセット２０５の反射面２１５からの各反射の後に第１のセット２００の次の反射面２１０に至る軌跡８００を辿ることができ、光学ビーム１３０は、単一の反射面２１０又は２１５に一度だけしか当たらないか又は重畳しない。
【００４６】
例えば第１のセット２００の２つの隣接する反射面８０５、８１０に注目すると、光学ビーム１３０は、第１のセット２００の反射面８０５から反射し、基部２３０、２３５の間の領域２０２を横切って伝搬した後、第２のセット２０５の反射面（図示せず）から反射し、その後、基部２３０、２３５の間の領域２０２を横切って伝搬して戻り、反射面８１０に入射する。第２のセット２０５の反射面の形状は、光学ビーム１３０が、面８０５から面８１０へと再結像されるようなものであり、これらの両方の面８０５、８１０は、この場合、第１のセット２００である同じセットの中にある。更に、第２のセット２０５の反射面上での光学ビーム１３０の重畳が回避される。この再結像は、光学ビーム１３０が入射口２２０を通過して最初の反射面で反射した後、出射口２２２を通過する前に、セット２００、２０５の各々における反射面の各々において発生することに注意されたい。更に、光学ビーム１３０の断面サイズは、光学ビーム１３０がこれらのセットの間で伝搬する間に、これらのセットのうちの一方の各反射面において概ね維持される。
【００４７】
例示的な軌跡８００を示しているが、他の軌跡も可能であり、軌跡の経路は、セット２００、２０５の反射面の幾何学構成、サイズ、及び焦点距離に依存することができる。反射面の間の軸外角度を最小に保つことが好ましく、このことは、光学装置２２５を通る軌跡が、隣接する又は近隣の反射面に特定のパターンで進むことを意味する。
【００４８】
更に、セット２００、２０５の各々における反射面の幾何形状は、光学装置２２５のｆ数（すなわち、反射面の焦点距離と、光学ビーム１３０の光学軸に対して垂直な平面に沿った「有効」開口直径又はビームサイズ）に依存することができる。従って、例えば、３のような低いｆ数を有する反射面では（２５ｍｍの有効開口直径及び７５ｍｍの焦点距離）、反射面において直線アレイ（図２〜図８に示すような）よりも円形パターン（図９に示すような）をより適切とすることができる。１つの実施例では、反射面は、２５ｍｍの有効開口直径及び１ｍの焦点距離で４０のｆ数を有する。
【００４９】
図９を参照すると、前述したように、別の実施例において、光学装置９２５は、第１のセット９００において凹面反射面９１０の円形パターンを含み、第２のセット９０５において凹面反射面９１５の同様の円形パターンを含み、これらの両方が領域９０２を定める。この実施例では、各それぞれのセット９００、９０５の反射面９１０、９１５は、反射面９１０、９１５の中心が円の外周上に存在するように配列される。第１のセット９００は第１の基部９３０に取り付けられ、第２のセット９０５は第２の基部９３５に取り付けられる。更に、入射口９２０は、第１の基部９３０に形成された開口部によって定められ、出射口９２２は、第２の基部９３５に形成された開口部によって定められる。光学ビーム１３０は、入射口９２０を通って伝搬して光学装置９２５に入射し、出射口９２２を通って光学装置９２５から出射する。反射面９１０及び９１５は、図２から８に示す基板及びプレートと同様の方式で、それぞれの基部９３０、９３５に取り付けることができるプレートに取り付けられたそれぞれの基板に固定することができる。
【００５０】
図１０、１１Ａ、及び１１Ｂに示すように、光学ビーム１３０は、入射口９２０を通って光学装置９２５に入射し、領域９０２を横切って伝搬し、続いて第２のセット９０５の反射面９１５のうちの１つから反射し、この時点で第１のセット９００の反射面９１０に向かって反射して戻り、反射面９１０、９１５のうちのいずれにも１回よりも多くの回数当たることなく、出射口９２２を通過して光学装置９２５を出射するまで前後に行き来する。
【００５１】
図１１Ａに示すように、光学ビーム１３０は、第１のセット９００の反射面９１０の各々から反射する時に軌跡１１００を辿る。図１１Ｂに示すように、光学ビーム１３０は、第２のセット９０５の反射面９１５の各々から反射する際に同様に軌跡１１５０を辿る。例えば、第１のセット９００の隣接反射面１１０５、１１１０及び第２のセット９０５の１つの反射面１１５５に注目すると、光学ビーム１３０は、第１のセット９００の反射面１１０５から反射して基部９３０、９３５の間の領域９０２を横切って伝搬し、続いて第２のセット９０５の反射面１１５５から反射し、その後、基部９３０、９３５の間の領域９０２を横切って伝搬して戻り、反射面１１１０に入射する。第２のセット９０５の反射面１１５５の形状は、光学ビーム１３０が第１のセット９００の面１１０５から、第１のセット９００の面１１１０に再結像されるような形状である。更に、第２のセット９０５の反射面１１５５上での光学ビーム１３０の重畳が回避される。より一般的には、両方のセット９００、９０５の反射面の各々の上での光学ビーム１３０の重畳が回避される。光学ビーム１３０の再結像は、光学ビーム１３０が入射口９２０を通過して第２のセット９０５の最初の反射面から反射した後、出射口９２２を通過する前に、各組９００、９０５の各々における反射面の各々において生じる。更に、光学ビーム１３０のビームサイズは、光学ビーム１３０が反射面１１０５から出射して、反射面１１５５から反射された後に反射面１１１０まで伝搬する間に維持される（すなわち、反射面１１１０での光学ビーム１３０のビームサイズは、両方のセット９００、９０５の反射面の凹性により、反射面１１０５のビームサイズと略同一である）。
【００５２】
光学装置１２５又は９２５等の光学装置は、第１のセット２００又は９００のそれぞれにおいて偶数個の反射面２１０又は９１０を用いて構成することができる。同様に、システム１２５又は９２５等の光学装置は、第２のセット２０５又は９０５のそれぞれにおいて偶数個の反射面２１５又は９１５を用いて構成することができる。
【００５３】
図１２を参照すると、ラッキングに鈍感にとなるようにデザインすることができ、光学装置１２５は、反射面を支持する各基部が、外力によって同じように移動する、すなわち、基部が同じ方向に角度Θだけ傾斜するようになっている。光学装置１２５が、各基部において偶数個の反射面を有する場合、このラッキングは、光学装置１２５を通る光学ビーム１３０の軌跡において顕著な変化を引き起こすことはないので、光学装置１２５を出射する光学ビーム１３０の位置又は方向は、変化しない又は実質的に変化しないままである。更に、偶数個の反射面では、光学ビーム１３０が最後の反射面から反射して光学装置１２５の出射口を通って出射する際の光学ビーム１３０の向きは、光学装置１２５がラッキングを受ける場合でも変化しない。
【００５４】
図１３を参照すると、光学装置１２５は、基部と、各基部を連結する剛体スペーサとを含むシステムフレームの熱膨張差によって発生する可能性がある曲げに鈍感となるようにデザインすることができる。システムフレームの曲げは、光学装置１２５の各端部の１つおきの反射面上で光学ビーム１３０の偏移を引き起こす可能性がある。光学装置１２５が、第１及び第２のセットの各々において偶数個の反射面を用いてデザインされる場合、光学装置１２５から出力される光学ビーム１３０は、システムフレームの曲げに鈍感になる。
【００５５】
光学装置１２５は、主発振器１３５と増幅器１４０との間のＥＵＶ光学源の一部としての構成で示したが、光学装置１２５は、深紫外（ＤＵＶ）光学源又は他の種類の光学配列で用いることができる。
【００５６】
例えば、図１４を参照すると、別の実施例において、光学装置１４２５は光学増幅器として実装される。この場合、光学装置１４２５は、第１の反射面セット１４００と第２のセット１４０５との間の領域１４０２に利得媒質１４０３を含む。光学装置１４２５は、主発振器又はビーム調節ユニット等の他の構成要素を含む大型システムの一部として含めることができる。光学装置１４２５の出力は、概して機器１４１５に向かって導かれる。
【００５７】
また、図１５Ａ及び１５Ｂを参照すると、別の実施例において、光学装置１５２５は、反射面の各セットの一方が凸面反射面を有するように設計される。この実施例では、第１のセット１５００が凸面反射面１５１０を有する。第１のセット１５００の反射面１５１０の各々は、基板１８００のコーティングとして形成することができる。第１のセット１５００の反射面１５１０の各々は、図１５Ｂの断面図で示されるように、面が基板１８００から外向きに離れるように膨らんでいる点で凸（発散性のものとも呼ぶ）である。凸形状は、反射面の各々の焦点距離及び光学ビーム１３０のビームサイズに応じて球面又は別の適切な形状とすることができる。各基板１８００は、前述と同様の方式で基部１５３０に可動式に取り付けられたプレート１８０５に取り付けることができる。反射面の２つのセットは疑似共焦点のものであり、光学ビーム１３０は、領域１５０２の外側で１５０４と表記した平面に沿って仮想ビームウエストを形成する。このデザインでは、真のビームウエストが存在しないので、中間焦点の存在を回避し、それによって高パワー光学ビーム１３０における空気の絶縁破壊に付随する問題が低減されるという利点を有する。しかしながら、反射面の各セットにおける光学ビーム１３０のサイズは異なる。
【００５８】
他の実施例では、光学装置１２５、２２５、１４２５、１５２５の反射面は、楕円構成、多角形構成、又は別のアレイ構成で配列することができる。
【００５９】
他の実施例では、反射面は、非点収差の形状とすることができ、光学ビーム１３０の光学軸に対して垂直な２つの方向に異なる曲率を有する。このシステムでは、各方向の一方におけるビームウエストは、光学軸に沿って他方の方向におけるビームウエストとは異なる箇所に配置することができる。
【００６０】
他の実施例は、特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  光学系
１０５  光生成システム
１１０  光学ビーム
１１５  機器
１２０  ビーム調節ユニット
１２５  光学装置
１３０  光学ビーム
１３５  主発振器
１４０  増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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