(57)【要約】  パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する増幅器と、前記パルスレーザ光の光路上における前記マスターオシレータと前記増幅器との間に配置され、前記パルスレーザ光を透過し、前記パルスレーザ光の波長を除く波長の光の透過を抑制する波長フィルタと、を備えてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する増幅器と、
前記パルスレーザ光の光路上における前記マスターオシレータと前記増幅器との間に配置され、前記パルスレーザ光を透過し、前記パルスレーザ光の波長を除く波長の光の透過を抑制する波長フィルタと、
を備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記増幅器は、ＣＯ２レーザガスを含むガスを媒質とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記増幅器において生じる光は、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯、波長１０．５９μｍ帯のうちの２以上の波長帯の光であって、
前記波長フィルタは、前記増幅器において生じる波長帯の光のうち、いずれか１つの波長帯の光を透過し、他の波長帯の光の透過を抑制する請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記パルスレーザ光の光路上における前記マスターオシレータと前記増幅器との間には、第１の偏光子、ポッケルスセル、リターダ及び第２の偏光子が設けられている請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記ポッケルスセルは、前記パルスレーザ光が前記ポッケルスセルを通過するタイミングで、前記パルスレーザ光の位相を変化させる請求項４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記パルスレーザ光の光路上における前記マスターオシレータと前記増幅器との間には、第１の偏光子、ファラデーロテータ及び第２の偏光子が設けられている請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項７】
パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する２以上の増幅器と、
前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間に配置され、前記パルスレーザ光を透過し、前記パルスレーザ光の波長を除く波長の光の透過を抑制する波長フィルタと、
を備えるレーザ装置。
【請求項８】
前記増幅器は、ＣＯ２レーザガスを含むガスを媒質とする請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記増幅器において生じる光は、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯、波長１０．５９μｍ帯のうちの２以上の波長帯の光であって、
前記波長フィルタは、前記増幅器において生じる波長帯の光のうち、いずれか１つの波長帯の光を透過し、他の波長帯の光の透過を抑制する請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間には、第１の偏光子、ポッケルスセル、リターダ及び第２の偏光子が設けられている請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記ポッケルスセルは、前記パルスレーザ光が前記ポッケルスセルを通過するタイミングで、前記パルスレーザ光の位相を変化させる請求項１０に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間には、第１の偏光子、ファラデーロテータ及び第２の偏光子が設けられている請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する２以上の増幅器と、
前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間に配置される第１の偏光子、ポッケルスセル、リターダ及び第２の偏光子と、
を備えるレーザ装置。
【請求項１４】
前記ポッケルスセルは、前記パルスレーザ光が前記ポッケルスセルを通過するタイミングで、前記パルスレーザ光の位相を変化させる請求項１３に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記増幅器は、ＣＯ２レーザガスを含むガスを媒質とする請求項１３に記載のレーザ装置。
【請求項１６】
パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、
前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する２以上の増幅器と、
前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間に配置される第１の偏光子、ファラデーロテータ及び第２の偏光子と、
を備えるレーザ装置。
【請求項１７】
前記増幅器は、ＣＯ２レーザガスを含むガスを媒質とする請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項１８】
請求項１に記載のレーザ装置と、
チャンバと、
前記チャンバ内にターゲットを供給するターゲット生成部と、
前記レーザ装置から出射されたパルスレーザ光を前記チャンバ内における前記ターゲットに照射するため集光する集光光学素子と、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項１９】
請求項７に記載のレーザ装置と、
チャンバと、
前記チャンバ内にターゲットを供給するターゲット生成部と、
前記レーザ装置から出射されたパルスレーザ光を前記チャンバ内における前記ターゲットに照射するため集光する集光光学素子と、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載のレーザ装置と、
チャンバと、
前記チャンバ内にターゲットを供給するターゲット生成部と、
前記レーザ装置から出射されたパルスレーザ光を前記チャンバ内における前記ターゲットに照射するため集光する集光光学系と、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項２１】
請求項１６に記載のレーザ装置と、
チャンバと、
前記チャンバ内にターゲットを供給するターゲット生成部と、
前記レーザ装置から出射されたパルスレーザ光を前記チャンバ内における前記ターゲットに照射するため集光する集光光学系と、
を備える極端紫外光生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ装置及び極端紫外光生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程の極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するための装置と縮小投影反射光学系とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。【０００３】
ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にレーザ光を照射することによって生成されるプラズマが用いられるＬＰＰ（Laser  Produced  Plasma）式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるＤＰＰ（Discharge  Produced  Plasma）式の装置と、軌道放射光が用いられるＳＲ（Synchrotron  Radiation）式の装置との３種類の装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０３１０４号公報
【特許文献２】特許５０８６６７７号公報
【特許文献３】特開２００８−２８３１０７号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１１／００５８５８８号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１２／０１９３５４７号明細書
【概要】
【０００５】
レーザ装置は、パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する増幅器と、前記パルスレーザ光の光路上における前記マスターオシレータと前記増幅器との間に配置され、前記パルスレーザ光を透過し、前記パルスレーザ光の波長を除く波長の光の透過を抑制する波長フィルタと、を備えてもよい。
【０００６】
また、レーザ装置は、パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する２以上の増幅器と、前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間に配置され、前記パルスレーザ光を透過し、前記パルスレーザ光の波長を除く波長の光の透過を抑制する波長フィルタと、を備えてもよい。
【０００７】
また、レーザ装置は、パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する２以上の増幅器と、前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間に配置される第１の偏光子、ポッケルスセル、リターダ及び第２の偏光子と、を備えてもよい。
【０００８】
また、レーザ装置は、パルスレーザ光を出射するマスターオシレータと、前記パルスレーザ光の光路上に配置された前記パルスレーザ光を増幅する２以上の増幅器と、前記パルスレーザ光の光路上における隣り合う前記増幅器の間に配置される第１の偏光子、ファラデーロテータ及び第２の偏光子と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】本開示の一態様における例示的なレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）式極端紫外（ＥＵＶ）光生成装置の概略構成図
【図２】ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置に用いられるＣＯ２レーザ光を出射するレーザ装置の構成図
【図３】ＣＯ２レーザガスをゲイン媒質とする場合における増幅ラインとゲインとの関係図
【図４】本開示の波長フィルタを含むレーザ装置の構造図
【図５】多層膜が成膜された波長フィルタの構造図
【図６】多層膜が成膜された波長フィルタの反射率特性図
【図７】複数の偏光子を用いた波長フィルタの構造図
【図８】複数の偏光子を用いた波長フィルタの反射率特性図
【図９】エタロンを用いた波長フィルタの構造図
【図１０】エタロンを用いた波長フィルタの反射率特性図
【図１１】グレーティングとスリットを含む波長フィルタの構造図
【図１２】グレーティングとスリットを含む波長フィルタの反射率特性図
【図１３】本開示の光アイソレータを含むレーザ装置の構造図
【図１４】波長フィルタとＥＯポッケルスセルを組合せた光アイソレータの説明図
【図１５】本開示の光アイソレータを含むレーザ装置の制御回路の説明図
【図１６】本開示の光アイソレータを含むレーザ装置の制御回路による制御の説明図
【図１７】波長フィルタとファラデーロテータを組合せた光アイソレータの説明図
【図１８】ファラデーロテータの説明図
【図１９】反射型の偏光子を含む光アイソレータの説明図
【図２０】偏光子の説明図
【実施形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示し、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。尚、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１１】
目次
１．用語の説明
２．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
２．１  構成
２．２  動作
３．マスターオシレータと増幅器を含むレーザ装置
３．１  構成
３．２  動作
３．３  課題
４．波長フィルタを含むレーザ装置
４．１  構成
４．２  動作
４．３  作用
５．波長フィルタ
５．１  多層膜が成膜された波長フィルタ
５．２  複数の偏光子を用いた波長フィルタ
５．３  エタロンを用いた波長フィルタ
５．４  グレーティングとスリットを含む波長フィルタ
６．波長フィルタとＥＯポッケルスセルの組合せ
６．１  構成
６．２  動作
６．３  制御
６．３．１  制御回路の構成
６．３．２  制御回路の動作
６．４  作用
７．波長フィルタとファラデーロテータの組合せ
７．１  構成
７．２  動作
７．３  作用
７．４  反射型の偏光子を含む光アイソレータ
８．偏光子
【００１２】
１．用語の説明
本開示において使用される用語を、以下のように定義する。「プラズマ生成領域」とは、ターゲット物質にパルスレーザ光が照射されることによってプラズマが生成される領域である。「ドロップレット」は、液滴であり球体である。「光路」とは、レーザ光が通過する経路である。「光路長」とは、実際に光が通過する距離と、光が通過した媒質の屈折率の積である。「増幅波長領域」とは、増幅領域をレーザ光が通過したときに増幅可能な波長帯域である。
【００１３】
上流とは、レーザ光の光路に沿ってマスターオシレータに近い側をいう。また、下流とは、レーザ光の光路に沿ってプラズマ生成領域に近い側をいう。光路とは、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の略中心を通る軸であってもよい。
【００１４】
本開示では、レーザ光の進行方向がＺ方向と定義される。また、このＺ方向と垂直な一方向がＸ方向と定義され、Ｘ方向およびＺ方向と垂直な方向がＹ方向と定義される。レーザ光の進行方向がＺ方向であるが、説明において、Ｘ方向とＹ方向は言及するレーザ光の位置によって変化する場合がある。例えば、レーザ光の進行方向（Ｚ方向）がＸ−Ｚ平面内で変化した場合、進行方向変化後のＸ方向は進行方向の変化に応じて向きを変えるが、Ｙ方向は変化しない。一方、レーザ光の進行方向（Ｚ方向）がＹ−Ｚ平面内で変化した場合、進行方向変化後のＹ方向は進行方向の変化に応じて向きを変えるが、Ｘ方向は変化しない。
【００１５】
反射型の光学素子に関し、光学素子に入射するレーザ光の光軸と該光学素子によって反射したレーザ光の光軸との双方を含む面を入射面とすると、「Ｓ偏光」とは、入射面に対して垂直な方向の偏光状態であるとする。一方、「Ｐ偏光」とは、光路に直交し、且つ入射面に対して平行な方向の偏光状態であるとする。
【００１６】
２．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
２．１  構成
図１に、例示的なＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す。ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザ装置３と共に用いられてもよい。本願においては、ＥＵＶ光生成装置１及びレーザ装置３を含むシステムを、ＥＵＶ光生成システム１１と称する。図１に示し、かつ、以下に詳細に説明するように、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２、ターゲット供給部２６を含んでもよい。チャンバ２は、密閉可能であってもよい。ターゲット供給部２６は、例えば、チャンバ２の壁を貫通するように取り付けられてもよい。ターゲット供給部２６から供給されるターゲット物質の材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又は、それらの内のいずれか２つ以上の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。
【００１７】
チャンバ２の壁には、少なくとも１つの貫通孔が設けられていてもよい。その貫通孔には、ウインドウ２１が設けられてもよく、ウインドウ２１をレーザ装置３から出力されるパルスレーザ光３２が透過してもよい。チャンバ２の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１及び第２の焦点を有し得る。ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されていてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ生成領域２５に位置し、その第２の焦点が中間集光点（ＩＦ）２９２に位置するように配置されるのが好ましい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には貫通孔２４が設けられていてもよく、貫通孔２４をパルスレーザ光３３が通過してもよい。
【００１８】
ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御部５、ターゲットセンサ４等を含んでもよい。ターゲットセンサ４は、撮像機能を有してもよく、ターゲット２７の存在、軌跡、位置、速度等を検出するよう構成されてもよい。
【００１９】
また、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２の内部と露光装置６の内部とを連通させる接続部２９を含んでもよい。接続部２９内部には、アパーチャ２９３が形成された壁２９１が設けられてもよい。壁２９１は、そのアパーチャ２９３がＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点位置に位置するように配置されてもよい。
【００２０】
さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光進行方向制御部３４、レーザ光集光ミラー２２、ターゲット２７を回収するためのターゲット回収部２８等を含んでもよい。レーザ光進行方向制御部３４は、レーザ光の進行方向を規定するための光学素子と、この光学素子の位置、姿勢等を調整するためのアクチュエータとを備えてもよい。
【００２１】
２．２  動作
図１を参照に、レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３１は、レーザ光進行方向制御部３４を経て、パルスレーザ光３２としてウインドウ２１を透過してチャンバ２内に入射してもよい。パルスレーザ光３２は、少なくとも１つのレーザ光経路に沿ってチャンバ２内に進み、レーザ光集光ミラー２２で反射されて、パルスレーザ光３３として少なくとも１つのターゲット２７に照射されてもよい。
【００２２】
ターゲット供給部２６は、ターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて出力するよう構成されてもよい。ターゲット２７には、パルスレーザ光３３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射されてもよい。パルスレーザ光が照射されたターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマから放射光２５１が放射され得る。放射光２５１に含まれるＥＵＶ光２５２は、ＥＵＶ集光ミラー２３によって選択的に反射されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されたＥＵＶ光２５２は、中間集光点２９２で集光され、露光装置６に出力されてもよい。なお、１つのターゲット２７に、パルスレーザ光３３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。
【００２３】
ＥＵＶ光生成制御部５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括するよう構成されてもよい。ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲットセンサ４によって撮像されたターゲット２７のイメージデータ等を処理するよう構成されてもよい。また、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、ターゲット２７が出力されるタイミング、ターゲット２７の出力方向等を制御するよう構成されてもよい。
さらに、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、レーザ装置３の発振タイミング、パルスレーザ光３２の進行方向、パルスレーザ光３３の集光位置等を制御するよう構成されてもよい。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加されてもよい。
【００２４】
３．マスターオシレータと増幅器を含むレーザ装置
ところで、ＬＰＰ式のＥＵＶ光生成装置においては、レーザ装置３としては、ＣＯ２レーザ装置を含むものが用いられてもよい。レーザ装置３として用いられるＣＯ２レーザ装置は、高いパルスエネルギのパルスレーザ光を高い繰り返し周波数で出力することが求められてもよい。このため、レーザ装置３は、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するマスターオシレータ（ＭＯ：master  oscillator）と、パルスレーザ光を増幅する複数の増幅器（ＰＡ:Power  amplifier）を備えてもよい。
【００２５】
この場合、ＭＯと複数のＰＡを組合せたＣＯ２レーザ装置は、ＭＯから出力されたパルスと関係なく、増幅器から出力される自然放出光（ＡＳＥ）によって自励発振する可能性がある。
【００２６】
このような、自励発振する光として、シード光となる波長１０．５９μｍの光だけでなく、波長９．２７μｍ、波長９．５９μｍ、波長１０．２４μｍのＡＳＥ光が出力されることを発見した。よって、波長９．２７μｍ、波長９．５９μｍ、波長１０．２４μｍの光による自励発振を抑制することが求められる。尚、本願においては、ＭＯ１１０より出射されたパルスレーザ光及び、このパルスレーザ光が増幅器により増幅されたパルスレーザ光をパルスレーザ光またはシード光と記載する場合がある。
【００２７】
３．１  構成
図２に基づき、ＬＰＰ式のＥＵＶ光生成装置に用いられるレーザ装置について説明する。図２に示されるレーザ装置は、ＭＯ１１０と、少なくとも１つ以上の増幅器、例えば、増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎと、を含んでもよい。尚、増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎについては、図面等において、ＰＡ１、ＰＡ２、・・・、Ｐａｋ、・・・、ＰＡｎと記載する場合がある。
【００２８】
ＭＯ１１０は、ＱスイッチとＣＯ２レーザガスの媒質と光共振器を含むレーザ発振器であってもよい。１つ以上の増幅器、例えば、増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎは、ＭＯ１１０から出力されるパルスレーザ光の光路上に配置してもよい。１つ以上の増幅器、例えば、増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎは、ＣＯ２レーザガスを含むチャンバ内に１対の電極を配置した増幅器であってもよい。増幅器には、パルスレーザ光がチャンバ内を通過するための２とのウインドウが配置されていてもよい。
【００２９】
また、ＭＯ１１０は、ＣＯ２レーザ光の波長域で発振する量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）であってもよい。この場合、ＭＯ１１０となる量子カスケードレーザに流れるパルス電流を制御することによって、パルスレーザ光を出力してもよい。
【００３０】
３．２  動作
増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎは、図示しない各々の電源によって一対の電極間に電位を印加し、放電させてもよい。ＭＯ１１０のＱスイッチを所定の繰り返し周波数で動作させることで、レーザ発振させ得る。その結果、ＭＯ１１０から所定の繰り返し周波数で、パルスレーザ光を出力し得る。
【００３１】
増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎでは、ＭＯ１１０から出射されたパルスレーザ光が入射していない場合においても、図示しない電源によって、放電させて、ＣＯ２レーザガスを励起し得る。ＭＯ１１０から出力されたパルスレーザ光は、増幅器１２１に入射し、増幅器１２１内を通過することによって増幅され、出射し得る。増幅器１２１から出射された増幅されたパルスレーザ光は、増幅器１２２に入射し、増幅器１２２内を通過することによってさらに増幅され、出射し得る。同様に、不図示の増幅器１２ｋ−１から出射されたパルスレーザ光は、増幅器１２ｋに入射し、増幅器１２ｋ内を通過することによってさらに増幅され、出射し得る。そして、不図示の増幅器１２ｎ−１から出射されたパルスレーザ光は、増幅器１２ｎに入射し、増幅器１２ｎ内を通過することによってさらに増幅され、出射し得る。増幅器１２ｎより出射されたパルスレーザ光は、チャンバ２内に入射し、レーザ光集光光学系２２ａによりプラズマ生成領域２５に集光され、プラズマ生成領域２５におけるターゲットに照射し得る。尚、レーザ光集光光学系２２ａは、図１に示されるレーザ光集光ミラー２２に対応する反射型の光学素子や複数の反射型の光学素子で構成してもよいし、レンズを含む屈折系の光学系であってもよい。本願においては、レーザ光集光光学素子には、レーザ光集光光学系２２ａ及びレーザ光集光ミラー２２が含んでもよい。
【００３２】
３．３  課題
ここで、増幅器１２ｎにおいてＡＳＥ光が発生し、発生したＡＳＥ光は、ＭＯ１１０の設けられている方向に進行し、複数の増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎ−１によって、増幅され自励発振し得る。また、増幅器１２１においてＡＳＥ光が発生し、発生したＡＳＥ光は、チャンバ２の設けられている方向に進行し、複数の増幅器１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎによって、増幅され自励発振し得る。このようにある増幅器において発生したＡＳＥ光は、他の増幅器により増幅され自励発振し得る。発明者は、ＣＯ２レーザガスをゲイン媒質とする場合、表１及び図３に示されるように、４つの波長域で自励発振し得るのを発見した。図３は、ＣＯ２レーザガスをゲイン媒質とする場合における増幅ラインとゲインの関係を示す。
【００３３】
【表１】
2014119198.tif 000003
【００３４】
具体的には、ＣＯ２レーザガスをゲイン媒質とする場合、波長９．２７μｍ帯（９Ｒ）、波長９．５９μｍ帯（９Ｐ）、波長１０．２４μｍ帯（１０Ｒ）、波長１０．５９μｍ帯（１０Ｐ）において自励発振し得るのを発見した。これらの波長帯においては、ゲインが大きく複数の増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎによって自励発振が起こり易い。このうち、シード光となる波長１０．５９μｍ帯を除く、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯におけるＡＳＥ光は、レーザ装置より出射されるパルスレーザ光の出力を低下やパルス波形に悪影響を及ぼし得る。その結果、ＥＵＶ光の出力が低下し得る。
【００３５】
４．波長フィルタを含むレーザ装置
４．１  構成
次に、図４に基づき本開示のレーザ装置３について説明する。本開示のレーザ装置３は、ＭＯ１１０と増幅器１２１との間に波長フィルタ１３０を配置してもよい。また、隣り合う増幅器と増幅器の間、即ち、隣り合う増幅器１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎの間に、各々波長フィルタ１３１、１３２、・・・、１３ｋ、・・・、１３ｎ−１を配置してもよい。また、増幅器１２ｎとチャンバ２との間に波長フィルタ１３ｎを配置してもよい。尚、開示のレーザ装置は、波長フィルタ１３０、１３１、１３２、・・・、１３ｋ、・・・、１３ｎ−１、１３ｎが、レーザ装置におけるパルスレーザ光の光路上に、少なくとも１つ配置されるレーザ装置であってもよい。波長フィルタ１３０、１３１、１３２、・・・、１３ｋ、・・・、１３ｎ−１、１３ｎは、シード光となる波長１０．５９μｍ帯を高透過し、増幅器１２１等から出射された波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯のＡＳＥ光の透過を抑制する光学系であってもよい。
【００３６】
４．２  動作
波長フィルタ１３ｋ等は、シード光となる波長１０．５９μｍ帯を高透過し、増幅器１２１等から出射された波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯のＡＳＥ光の透過を抑制し得る。これにより、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯のＡＳＥ光による自励発振を抑制し得る。
【００３７】
４．３  作用
波長フィルタ１３ｋ等をパルスレーザ光の光路上に設置することにより、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯のＡＳＥ光による自励発振を抑制し得る。
【００３８】
尚、上記においては、波長フィルタ１３ｋ等が、ＭＯ１１０から出射されるパルスレーザ光の波長が、波長１０．５９μｍ帯の場合について説明したが、この波長帯に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、ＭＯ１１０から出射されるパルスレーザ光の波長が、波長１０．２４μｍ帯の場合では、波長１０．２４μｍ帯に対応する波長フィルタを設置してもよい。具体的には、波長１０．２４μｍ帯を高透過し、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．５９μｍ帯を高反射する波長フィルタを設置してもよい。
【００４０】
また、ＭＯ１１０から出射されるパルスレーザ光の波長が、波長９．５９μｍ帯の場合では、波長９．５９μｍ帯に対応する波長フィルタを設置してもよい。具体的には、波長９．５９μｍ帯を高透過し、波長９．２７μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯、波長１０．５９μｍ帯を高反射する波長フィルタを設置してもよい。
【００４１】
同様に、ＭＯ１１０から出射されるパルスレーザ光の波長が、波長９．２７μｍ帯の場合では、波長９．２７μｍ帯に対応する波長フィルタを設置してもよい。具体的には、波長９．２７μｍ帯を高透過し、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯、波長１０．５９μｍ帯を高反射する波長フィルタを設置してもよい。
【００４２】
波長フィルタ１３ｋ等は、後述するように、パルスレーザ光を透過する基板に多層膜がコートされている光学素子であってもよく、また、グレーティングやエアギャップエタロン等のような波長選択素子であってもよい。
【００４３】
また、波長フィルタの機能を兼用することのできる偏光子を設計することが可能な場合には、波長フィルタを設置しなくてもよい場合がある。このような、波長フィルタの機能を兼用することのできる偏光子としては、例えば、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯の光及び、波長１０．５９μｍ帯のＳ偏光を高反射し、波長１０．５９μｍ帯のＰ偏光を高透過する偏光子がある。
【００４４】
また、波長フィルタ１３ｋ等は、複数の偏光子を組み合わせてもよい。
【００４５】
波長フィルタ１３ｋ等は、すべての増幅器１２ｋ等の間に各々設置されていることが好ましい。これにより、増幅器１２ｋ等において発生したＡＳＥ光を各々の増幅器１２ｋ等の間において抑制することができるため、自励発振の抑制の効果を高めることができる。
【００４６】
ＭＯ１１０は、シングルラインで発振するレーザ発振器の場合について説明したが、これ限定されることなく、例えば、波長１０．５９μｍ帯の複数のライン（Ｐ（２２）、Ｐ（２０）、Ｐ（１８）、Ｐ（１６）等）で発振するレーザ発振器であってもよい。また、これらのラインで発振するシングル縦モードの量子カスケードレーザを複数台含み、それぞれのラインをグレーティングで合波するような構成にしてもよい。
【００４７】
５．波長フィルタ
５．１  多層膜が成膜された波長フィルタ
波長フィルタ１３ｋ等は、図５に示されるように、ＣＯ２レーザ光を透過する基板２１０の表面に、波長選択透過膜２１１が成膜されている光学素子であってもよい。基板２１０は、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド等により形成されていてもよい。波長フィルタ１３ｋ等は、レーザ装置内におけるパルスレーザ光の光路軸に対し０°よりも大きな入射角度となる所定の入射角度で設置されてもよい。波長選択透過膜２１１は、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した多層膜により形成されていてもよい。高屈折率材料としては、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ等を用い、低屈折率材料としては、ＴｈＦ４、ＰｂＦ２等を用いてもよい。波長選択透過膜２１１は、図６に示されるように、所定の入射角度において、波長１０．５９μｍ帯のパルスレーザ光を高い透過率で透過し、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯の光を高い反射率で反射するように形成してもよい。図６は、図５に示される波長フィルタにおいて、入射する光の入射角度が５°となるように設置した場合における反射率特性を示す。
【００４８】
５．２  複数の偏光子を用いた波長フィルタ
波長フィルタ１３ｋ等は、図７に示されるように、複数の反射型の偏光子、即ち、第１の偏光子２２１、第２の偏光子２２２、第３の偏光子２２３、第４の偏光子２２４、第５の偏光子２２５、第６の偏光子２２６を用いた光学系であってもよい。第１の偏光子２２１及び第２の偏光子２２２は、入射した波長９．２７μｍ帯のＰ偏光を吸収し、Ｓ偏光を高反射するも偏光子あってもよい。第３の偏光子２２３及び第４の偏光子２２４は、入射した波長９．５９μｍ帯のＰ偏光を吸収し、Ｓ偏光を高反射する偏光子であってもよい。第５の偏光子２２５及び第６の偏光子２２６は、入射した波長１０．２４μｍ帯のＰ偏光を吸収し、Ｓ偏光を高反射する偏光子であってもよい。
【００４９】
第２の偏光子２２２は、第１の偏光子２２１において反射された波長９．２７μｍ帯の光がＰ偏光として入射するように設置してもよい。即ち、第１の偏光子２２１と第２の偏光子２２２とが、いわゆるクロスニコルとなるように配置してもよい。第４の偏光子２２４は、第３の偏光子２２３において反射された波長９．５９μｍ帯の光がＰ偏光として入射するように設置してもよい。即ち、第３の偏光子２２３と第４の偏光子２２４とが、いわゆるクロスニコルとなるように配置してもよい。第６の偏光子２２６は、第５の偏光子２２５において反射された波長１０．２４μｍ帯の光がＰ偏光として入射するように設置してもよい。即ち、第５の偏光子２２５と第６の偏光子２２６とが、いわゆるクロスニコルとなるように配置してもよい。
【００５０】
第１の偏光子２２１、第２の偏光子２２２、第３の偏光子２２３、第４の偏光子２２４、第５の偏光子２２５及び第６の偏光子２２６は、Ｐ偏光の光を吸収することにより、発熱するため、不図示の冷却機構等により冷却してもよい。この冷却機構は、例えば、冷却水を流すことのできる冷却配管等であってもよい。
【００５１】
従って、図７に示される波長フィルタ１３ｋ等においては、第１の偏光子２２１と第２の偏光子２２２とにより波長９．２７μｍ帯の光が吸収され得る。第３の偏光子２２３と第４の偏光子２２４とにより波長９．５９μｍ帯の光が吸収され得る。第５の偏光子２２５と第６の偏光子２２６とにより波長１０．２４μｍ帯の光が吸収され得る。これにより、図７に示される波長フィルタにより、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯の光が吸収され、波長１０．５９μｍ帯に含まれるパルスレーザ光が出射し得る。図８は、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯、波長１０．５９μｍ帯用偏光子において、入射角度４５°で光を入射させた場合のＰ偏光及びＳ偏光の反射率特性を示す。
【００５２】
５．３  エタロンを用いた波長フィルタ
波長フィルタ１３ｋ等は、図９に示されるようなエタロンを用いた波長フィルタであってもよい。具体的には、ＺｎＳｅ等により形成された２枚の基板２３１、２３２の一方の面に各々部分反射膜２３１ａ、２３２ａを形成し、部分反射膜２３１ａ、２３２ａの形成されている面同士を対向させ、スペーサ２３３を介して貼り合せたエタロンであってもよい。この際形成される部分反射膜２３１ａ、２３２ａの反射率は、反射率が７０〜９０％であってもよい。
【００５３】
波長フィルタに用いられるエタロンは、ＦＳＲ（free  spectral  range）が、１．５μｍ以上となるエアギャップエタロンが好ましい。このようなエタロンとしては、例えば、パルスレーザ光の波長λが１０．５９μｍ、窒素ガスの屈折率ｎ＝１．０００と仮定した場合、下記の（１）に示される式より、基板２３１と基板２３２の間隔ｄが、約３７．４μｍとなるように形成されていてもよい。
【００５４】
ＦＳＲ＝λ２／（２ｎｄ）＝１．５μｍ          （１）
【００５５】
この波長フィルタでは、エタロンに入射する光の入射角度を変化させることにより、選択波長を変化させることができるため、波長フィルタの選択波長は、入射する光の入射角度を変化させることにより調節することができる。図１０は、図９に示される波長フィルタの透過率特性を示す。
【００５６】
５．４  グレーティングとスリットを含む波長フィルタ
波長フィルタ１３ｋ等は、図１１に示されるように、グレーティング２４１とスリット２４２ａが形成されたスリット板２４２を含んでもよい。グレーティング２４１は透過型のグレーティングであってもよい。スリット板２４２は、グレーティング２４１により生じた波長１０．５９μｍ帯の１次回折光がスリット２４２ａを透過し、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯のＡＳＥ光がスリット板２４２により遮蔽されるように配置してもよい。図１２は、図１１に示される波長フィルタの透過率特性を示す。
【００５７】
６．波長フィルタとＥＯポッケルスセルの組合せ
６．１  構成
図１３示されるように、開示のレーザ装置は、光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎが、ＭＯ１１０と増幅器１２１との間、及び隣り合う増幅器１２ｋ等の間に設置されていてもよい。光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎは、すべて同じ構造の光アイソレータであってもよい。
【００５８】
例えば、図１４に示されるように、パルスレーザ光の光路上において、増幅器１２ｋの前段に光アイソレータ１４ｋ−１が設置され、後段に光アイソレータ１４ｋが設置されていてもよい。光アイソレータ１４ｋは、波長フィルタ１３ｋ、第１の偏光子４１ｋ、ＥＯポッケルスセル４２ｋ、リターダ４３ｋ、第２の偏光子４４ｋを含んでもよい。同様に、光アイソレータ１４ｋ−１は、波長フィルタ１３ｋ−１、第１の偏光子４１ｋ−１、ＥＯポッケルスセル４２ｋ−１、リターダ４３ｋ−１、第２の偏光子４４ｋ−１を含んでもよい。尚、図１４（ａ）は、ＥＯポッケルス４２ｋ等に電圧が印加されていない状態を示し、図１４（ｂ）は、ＥＯポッケルス４２ｋ等に電圧が印加されている状態を示す。
【００５９】
更に、図１３等に示されるように、開示のレーザ装置は、レーザ制御部３１０と、制御回路３２０とを含んでもよい。レーザ制御部３１０は、ＥＵＶ光生成装置制御部３３０等の外部装置と接続されていてもよい。レーザ制御部３１０と制御回路３２０とは接続されていてもよい。制御回路３２０は、ＭＯ１１０及び光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎと接続されていてもよい。
【００６０】
制御回路３２０は、光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎにおける各々のＥＯポッケルスセル４２ｋ−１、４２ｋ等を駆動する不図示の電源と接続されていてもよい。
【００６１】
図１４に示されるように、第１の偏光子４１ｋ等と第２の偏光子４４ｋ等との間におけるパルスレーザ光の光路上には、ＥＯポッケルスセル４２ｋ等とリターダ４３ｋ等を配置してもよい。波長フィルタ１３ｋは、隣り合う増幅器４１ｋ等の間のパルスレーザ光の光路上であればどこに配置してもよい。
【００６２】
第１の偏光子４１ｋ等及び第２の偏光子４４ｋは、Ｓ偏光を高反射し、Ｐ偏光を高透過するものであってもよい。
【００６３】
ＥＯポッケルスセル４２ｋ等は、電気光学結晶と、この電気光学結晶と接触する１対の電極と高電圧電源を含み、高電圧電源により１対の電極間に所定の電圧を印加した場合に、入射した光の位相が１８０°変化するように制御されるＥＯポッケルスセルであってもよい。このような電気光学結晶としては、ＣＯ２レーザの波長帯において用いることが可能な、例えば、ＣｄＴｅ結晶やＧａＡｓ結晶等であってもよい。リターダ４３ｋ等は、位相が１８０°変化するλ／２板であってもよい。リターダ４３ｋ等は、位相差が１８０°、即ち、位相差が１／２波長となるλ／２板であってもよい。リターダ４３ｋ等は、直線偏光を入射させる際には、直線偏光に対し遅相軸が４５°となるように設置されていてもよい。
【００６４】
６．２  動作
最初に、図１４（ａ）に基づき、例えば、ＥＯポッケルスセル４２ｋ−１とＥＯポッケルスセル４２ｋの双方がオフの場合について説明する。
【００６５】
増幅器１２ｋにおいて発生した波長１０．５９μｍのランダム偏光のＡＳＥ光は、光アイソレータ１４ｋ−１が設けられている方向に進行してもよい。光アイソレータ１４ｋ−１においては、第２の偏光子４４ｋ−１により、入射したＡＳＥ光のうち、Ｓ偏光成分の光は高反射され、Ｙ方向の（Ｐ）偏光成分の光は高透過し得る。第２の偏光子４４ｋ−１を透過したＡＳＥ光は、Ｙ方向の直線偏光であるため、リターダ４３ｋ−１によって、位相が１８０°変化されてＸ方向の直線偏光に変換し得る。このＹ方向の直線偏光は、ＥＯポッケルスセル４２ｋ−１を透過し、第１の偏光子４１ｋ−１によって、Ｓ偏光として入射し高反射し得る。これにより、増幅器１２ｋにおいて発生し、光アイソレータ１４ｋ−１が設けられている方向に進行する波長１０．５９μｍのランダム偏光のＡＳＥ光は、パルスレーザ光の進行方向とは逆方向において隣り合う不図示の増幅器に入射するのを抑制し得る。
【００６６】
増幅器１２ｋにおいて発生した波長１０．５９μｍのランダム偏光のＡＳＥ光は、光アイソレータ１４ｋが設けられている方向に進行してもよい。光アイソレータ１４ｋにおいては、入射したＡＳＥ光は、波長フィルタ１３ｋを高透過し、第１の偏光子４１ｋにより、Ｓ偏光成分の光は高反射され、Ｙ方向の（Ｐ）偏光成分の光は高透過し得る。第１の偏光子４４を透過したＡＳＥ光は、Ｙ方向の直線偏光であるため、ＥＯポッケルスセル４２ｋを透過した後、リターダ４３ｋによって、位相が１８０°変化されてＸ方向の直線偏光に変換し得る。このＹ方向の直線偏光は、第２の偏光子４４ｋにＳ偏光として入射し、高反射し得る。これにより、増幅器１２ｋにおいて発生し、光アイソレータ１４ｋが設けられている方向に進行する波長１０．５９μｍのランダム偏光のＡＳＥ光は、パルスレーザ光の進行方向において隣り合う不図示の増幅器に入射するのを抑制し得る。
【００６７】
次に、図１４（ｂ）に基づき、例えば、ＥＯポッケルスセル４２ｋ−１とＥＯポッケルスセル４２ｋの双方がオンの場合について説明する。
【００６８】
増幅器１２ｋにおいて発生した波長１０．５９μｍのランダム偏光のＡＳＥ光は、光アイソレータ１４ｋ−１が設けられている方向に進行してもよい。光アイソレータ１４ｋ−１においては、第２の偏光子４４ｋ−１により、入射したＡＳＥ光のうち、Ｓ偏光成分の光は高反射され、Ｙ方向の（Ｐ）偏光成分の光は高透過し得る。第２の偏光子４４ｋ−１を透過したＡＳＥ光は、Ｙ方向の直線偏光であるため、リターダ４３ｋ−１によって、位相が１８０°変化されて、Ｘ方向の直線偏光に変換し得る。このＸ方向の直線偏光の光は、ＥＯポッケルスセル４２ｋ−１において、１８０°位相が変化して、Ｙ方向の直線偏光に変換し得る。このＹ方向の直線偏光は、第１の偏光子４１ｋ−１にＳ偏光として入射し、高透過し得る。これにより、増幅器１２ｋにおいて発生し、光アイソレータ１４ｋ−１が設けられている方向に進行する波長１０．５９μｍのＸ方向の偏光成分のＡＳＥ光は、光アイソレータ１４ｋ−１を透過し得る。
【００６９】
増幅器１２ｋにおいて発生した波長１０．５９μｍのランダム偏光のＡＳＥ光及びシード光であるＹ方向の直線偏光のパルスレーザ光は、光アイソレータ１４ｋが設けられている方向に進行してもよい。光アイソレータ１４ｋにおいては、入射したＡＳＥ光及びＹ方向の直線偏光のパルスレーザ光は、波長フィルタ１３ｋを高透過し得る。そして、第１の偏光子４１ｋにより、Ｓ偏光成分の光は高反射され、Ｙ方向の（Ｐ）偏光成分の光は高透過し得る。第１の偏光子４１ｋを透過したＡＳＥ光及びシード光であるＹ方向の直線偏光のパルスレーザ光は、Ｙ方向の直線偏光であるため、ＥＯポッケルスセル４２ｋにおいて１８０°位相が変化されＸ方向の直線偏光に変換し得る。更に、このＸ方向の直線偏光は、リターダ４３ｋによって、位相が１８０°変化されてＹ方向の直線偏光に変換し得る。そしてＹ方向の直線偏光は、第２の偏光子４４ｋにＰ偏光として入射して高透過し得る。これにより、増幅器１２ｋにおいて発生し、光アイソレータ１４ｋが設けられている方向に進行する波長１０．５９μｍのＹ方向の偏光成分のＡＳＥ光及びＹ方向の直線偏光のシード光であるパルスレーザ光は、パルスレーザ光の進行方向において隣り合う不図示の増幅器に入射し得る。
【００７０】
尚、図１４では、アイソレータ１４ｋ等においてリターダ４３ｋ等を設置し、位相を１８０°変化させて、偏光方向を９０°回転させる構造の光について説明した。しかしながら、アイソレータ１４ｋ等において、リターダ４３ｋ等を設置することなく、第１の偏光子４１ｋと第２の偏光子４４ｋ等の入射面が互いに直交するように配置してもよい。
【００７１】
６．３  制御
開示のレーザ装置においては、例えば、ＥＯポッケルスセル４２ｋ−１とＥＯポッケルスセル４２ｋをオンさせるタイミングをシード光（パルス幅約２０ｎｓ）であるパルスレーザ光が通過するのに同期させる制御を行ってもよい。オンさせる時間は、約３０〜１００ｎｓであってもよい。具体的には、ＥＵＶ光生成装置制御部３３０等の外部装置よりレーザ制御部３１０にトリガ信号が入力されると、レーザ制御部３１０を介し制御回路３２０にトリガ信号が入力されてもよい。このように、制御回路３２０にトリガ信号が入力されると、制御回路３２０からＭＯ１１０に、トリガが入力されＭＯ１１０からパルスレーザ光が出力され得る。
【００７２】
このパルスレーザ光が各々の光アイソレータ１４ｋ等におけるＥＯポッケルス４２ｋ等を通過するタイミングで、制御回路３２０からＥＯポッケルスセル４２ｋ等の電源に、所定のパルスの信号が入力されてもよい。これにより、ＥＯポッケルスセル４２ｋ等に、約３０〜１００ｎｓの間電位が印加され、シード光となるパルスレーザ光が通過し得る。このような動作を順次、光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎにおけるＥＯポッケルスセル４２ｋ等において行うことにより、シード光となるパルスレーザ光を増幅器１２ｋ等によって増幅し得る。
【００７３】
以上の制御について、図１５及び図１６に基づきより詳細に説明する。
【００７４】
６．３．１  制御回路の構成
図１５に示されるように、制御回路３２０は、遅延回路３２１と、ＭＯワンショット回路３４０と、ワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎを含んでもよい。ＭＯワンショット回路３４０の出力は、ＭＯ１１０に入力するように接続されていてもよい。ワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎにおける各々の出力は、光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎの各々に入力するように接続されていてもよい。遅延回路３２１の出力は、ワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎに各々入力するように接続されていてもよい。
【００７５】
ＭＯワンショット回路３４０は、所望のパルス幅のパルスレーザ光が出力されるように、例えば、１０〜２０ｎｓのパルス幅のパルスレーザ光が出力されるように設定されていてもよい。
【００７６】
６．３．２  制御回路の動作
ＥＵＶ光生成装置制御部３３０等の外部装置よりレーザ制御部３１０に入力したトリガ信号は、制御回路３２０における遅延回路３２１及びＭＯワンショット回路３４０に入力してもよい。
【００７７】
図１６に示すように、遅延回路３２１及びＭＯワンショット回路３４０にトリガ信号が入力されると、ＭＯワンショット回路３４０及びワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎより、順次パルス信号が出力されてもよい。
【００７８】
ＭＯ１１０は、ＭＯワンショット回路３４０からのパルス信号が入力されることにより、パルス幅が１０〜２０ｎｓのパルスレーザ光を出射してもよい。光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎの各々は、ワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎからのパルス信号が入力されることにより、３０〜１００ｎｓの間オン状態となるように設定してもよい。
【００７９】
遅延回路３２１は、図１６に示されるように、入力したトリガ信号に対して遅延したパルス信号が、ワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎから出力されるように設定されていてもよい。各々のワンショット回路３５０、３５１、３５２、・・・、３５ｋ、・・・、３５ｎからは、パルスレーザ光のパルス幅よりも長いパルス幅、例えば、３０〜１００ｎｓのパルス幅のパルス信号が出力されるように設定してもよい。
【００８０】
これにより、パルスレーザ光が各々の光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎを通過する直前に、パルスレーザ光が通過可能な状態となり、パルスレーザ光が通過した後は、光が通過を抑制する状態となり得る。
【００８１】
従って、開示のレーザ装置は、光アイソレータ１４ｋ等は、ＭＯ１１０から出力されたパルスレーザ光が通過するときのみ、光を通過させるため、波長１０．５７μｍ帯の自励発振を抑制し、シード光となるパルスレーザ光を増幅し得る。また、チャンバ２内のプラズマ生成領域２５におけるターゲットに照射されたパルスレーザ光の反射光が増幅器（１２１、１２２、・・・、１２ｋ、・・・、１２ｎ）やＭＯ（１１０）に入射するのを抑制し得る。
【００８２】
６．４  作用
開示のレーザ装置では、シード光となるパルスレーザ光がＥＯポッケルスセル１４ｋ等を通過する際に、ＥＯポッケルスセル１４ｋ等がオン状態となるため、波長１０．５９μｍ波長帯を含むＡＳＥ光の自励発振を抑制し、パルスレーザ光を増幅させ得る。
【００８３】
７．波長フィルタとファラデーロテータの組合せ
図１３に示される光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎは、波長フィルタとファラデーロテータとを組み合わせた光アイソレータであってもよい。
【００８４】
７．１  構成
図１７に示されるように、光アイソレータ１４ｋ等は、波長フィルタ１３ｋ等と、第１の偏光子５１ｋ等と、ファラデーロテータ５２ｋ等と、第２の偏光子５３ｋ等とを含んでもよい。図１７に基づき、光アイソレータ１４ｋを例に説明するが、光アイソレータ１４０、１４１、１４２、・・・、１４ｋ、・・・、１４ｎについても同様の構成であってもよい。
【００８５】
第１の偏光子５１ｋ等及び第２の偏光子５３ｋ等は、Ｓ偏光を高反射、Ｐ偏光を高透過偏光子であってもよい。第１の偏光子５１ｋ等と第２の偏光子５３ｋ等の入射面が互いに４５°の角度となるように配置してもよい。
【００８６】
ファラデーロテータ５２ｋ等は、第１の偏光子５１ｋ等と第２の偏光子５３ｋ等の間のパルスレーザ光の光路上に設置してもよい。
【００８７】
波長フィルタ１３ｋ等は、隣り合う増幅器１２ｋ等の間におけるパルスレーザ光の光路上であればどこに配置してもよい。
【００８８】
波長フィルタ１３ｋ等は、シード光となるパルスレーザ光の波長１０．５９μｍ帯の光を高透過し、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯の光を減衰する波長フィルタであってもよい。即ち、波長フィルタ１３ｋ等は、シード光となるパルスレーザ光の波長１０．５９μｍ帯の光を高透過し、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯の光を高反射、または、高吸収する光学系であってもよい。
【００８９】
ファラデーロテータ５２ｋ等は、図１８に示されるように、リング磁石５１０とリング磁石５１０の開口部５１０ａ内に設置されたファラデー素子５１１とを含んでもよい。ファラデーロテータ５２ｋ等はパルスレーザ光が、リング磁石５１０の開口部５１０ａに入射し、ファラデー素子５１１を透過するように配置してもよい。パルスレーザ光は、ファラデー素子５１１を透過することにより、パルスレーザ光の偏光角が回転し得る。この偏光角の回転角度は、旋光度θであり、磁束密度Ｂ、ファラデー素子５１１の結晶のベルデ定数Ｖ、結晶の長さＬより、下記の（２）に示される。
【００９０】
θ＝ＶＢＬ                        （２）
【００９１】
ファラデーロテータ５２ｋ等は、直線偏光の偏光方向が時計周りに４５°回転するように、磁束密度Ｂ、長さＬを設定してもよい。ファラデーロテータ５２ｋ等におけるファラデー素子５１１は、ＩｎＳｂ、Ｇｅ、ＣｄＣｒ２Ｓ４、ＣｏＣｒ２Ｓ４、Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ結晶等を含んでもよい。
【００９２】
７．２  動作
図１７に示されるように、増幅器１２ｋ等から出射されたパルスレーザ光の進行方向に進行する光は、光アイソレータ１４ｋ等に入射し波長フィルタ１３ｋ等を高透過し得る。波長フィルタ１３ｋ等を透過したパルスレーザ光のうち、偏光方向が垂直（Ｙ軸）方向の直線偏光は、第１の偏光子５１ｋ等を高透過し、ファラデーロテータ５２ｋ等に入射し得る。ファラデーロテータ５２ｋ等を通過した光は、偏光方向が時計周りに（Ｙ軸に対して）、４５°回転した直線偏光に変換され得る。この光は第２の偏光子５３ｋ等を通過し得る。
【００９３】
一方、パルスレーザ光の進行方向とは逆方向に進行する増幅器１２ｋ＋１等から出射された戻り光は、光アイソレータ１４ｋ等に入射してもよい。光アイソレータ１４ｋ等に入射した戻り光は、第２の偏光子５３ｋ等によって、偏光方向が４５°傾いた偏光成分が高透過し、この４５°傾いた直線偏光がファラデーロテータ５２ｋ等に入射し得る。ファラデーロテータ５２ｋ等では、入射した光の偏光方向が、さらに４５°回転し、偏光方向が９０°回転した水平（Ｘ軸）方向の直線偏光に変換され得る。この水平方向の直線偏光は第１の偏光子５１ｋ等によって、高反射され得る。
【００９４】
以上のように、パルスレーザ光の進行方向の光は通過するが、逆方向の光の通過を抑制し得る。
【００９５】
尚、増幅器１２ｋ等から発生したＡＳＥ光のうち、波長９．２７μｍ帯、波長９．５９μｍ帯、波長１０．２４μｍ帯における光は、波長フィルタ１３ｋ等によって、減衰し得る。
【００９６】
７．３  作用
シード光となるパルスレーザ光の進行方向と逆方向に進行するＡＳＥ光やチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５におけるターゲットにおいて反射された光は、ファラデーロテータ５２ｋ等、第１の偏光子５１ｋ等及び第２の偏光子５３ｋ等によって、減衰し得る。そして、シード光となるパルスレーザ光の波長と異なる波長のＡＳＥ光は、波長フィルタ１３ｋ等によって抑制し得る。
【００９７】
７．４  反射型の偏光子を含む光アイソレータ
開示のレーザ装置では、図１９に示される反射型の偏光子を含む光アイソレータ１４ｋを用いてもよい。
【００９８】
図１９に示される反射型の偏光子を含む光アイソレータは、図１７に示される光アイソレータにおける第１の偏光子５１ｋを反射型の第１の偏光子６１ｋにより形成し、第２の偏光子５３ｋを反射型の第２の偏光子６３ｋにより形成した光アイソレータであってもよい。また、図１９に示されるように、反射型の第１の偏光子６１ｋは、１つであってもよく、同じ特性のものを２以上設けてもよい。同様に、反射型の第２の偏光子６３ｋは、１つであってもよく、同じ特性のものを２以上設けてもよい。
【００９９】
第１の偏光子６１ｋ及び第２の偏光子６３ｋは、反射型の偏光子であるため、所定の偏光方向の光を吸収し、吸収した光により偏光子の温度が上昇し、反射面の形状が変形してしまう場合がある。このように偏光子の反射面の形状が変形してしまうと、パルスレーザ光における波面に収差等が生じる場合がある。このため、図１９に示される光アイソレータにおいては、第１の偏光子６１ｋ及び第２の偏光子６３ｋの裏面等に、冷却のための冷却水路を設け冷却水路に冷却水を流すことにより冷却してもよい。第１の偏光子６１ｋ及び第２の偏光子６３ｋを冷却することにより、より高出力のレーザ光が通過する際の波面収差の発生を抑制することができる。
【０１００】
８．偏光子
開示のレーザ装置の波長フィルタ１３ｋ等及び光アイソレータ１４ｋ等においては、上述したように偏光子が用いられていてもよい。偏光子には、図２０（ａ）に示される透過型の偏光子７１と、図２０（ｂ）に示される反射型の偏光子７２とがある。
【０１０１】
図２０（ａ）に示される透過型の偏光子７１は、光を透過する基板７１ａの表面に所定の分光特性を有する多層膜７１ｂが形成されており、Ｓ偏光を高反射し、Ｐ偏光を高透過する偏光子であってもよい。基板７１ａを形成している材料としては、ＣＯ２レーザ光を透過するＺｎＳｅ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド等を含む材料であってもよい。
【０１０２】
図２０（ｂ）に示される反射型の偏光子７２は、基板７２ａの表面に所定の分光特性を有する多層膜７２ｂが形成されており、Ｓ偏光を高反射し、Ｐ偏光を吸収する偏光子であってもよい。反射型の偏光子７２では、基板７２ａの裏面より冷却することができるため、反射されるレーザ光の波面が変化することを抑制し得る。
【０１０３】
さらに、実施形態では、基板に膜をコーティングした例を示したが、グリッドタイプや溝が加工された偏光子を使用してもよい。
【０１０４】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０１０５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【０１０６】
本国際出願は、２０１３年１月３１日に出願された日本国特許出願２０１３−０１７２７１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１３−０１７２７１号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１０７】
１        ＥＵＶ光生成装置
２        チャンバ
３        レーザ装置
４        ターゲットセンサ
５        ＥＵＶ光生成制御部
６        露光装置
２１      ウインドウ
２２      レーザ光集光ミラー
２２ａ    レーザ光集光光学系
２３      ＥＵＶ集光ミラー
２４      貫通孔
２５      プラズマ生成領域
２６      ターゲット生成部
２７      ターゲット
２８      ターゲット回収部
２９      接続部
３１      パルスレーザ光
３２      パルスレーザ光
３３      パルスレーザ光
３４      レーザ光進行方向制御部
４１ｋ−１、４１ｋ    第１の偏光子
４２ｋ−１、４２ｋ    ＥＯポッケルスセル
４３ｋ−１、４３ｋ    リターダ
４４ｋ−１、４４ｋ    第２の偏光子
５１ｋ    第１の偏光子
５２ｋ    ファラデーロテータ
５３ｋ    第２の偏光子
６１ｋ    第１の偏光子
６３ｋ    第２の偏光子
７１      透過型の偏光子
７１ａ    基板
７１ｂ    多層膜
７２      反射型の偏光子
７２ａ    基板
７２ｂ    多層膜
１１０    ＭＯ
１２１〜１２ｎ    増幅器
１３０〜１３ｎ    波長フィルタ
１４０〜１４ｎ    光アイソレータ
２１０    基板
２１１    波長選択透過膜
２２１    第１の偏光子
２２２    第２の偏光子
２２３    第３の偏光子
２２４    第４の偏光子
２２５    第５の偏光子
２２６    第６の偏光子
２３１、２３２    基板
２３１ａ、２３２ａ    部分反射膜
２３３    スペーサ
２４１    グレーティング
２４２    スリット板
２４２ａ  スリット
２５１    放射光
２５２    反射光
２９１    壁
２９２    中間集光点(ＩＦ)
３１０    レーザ制御部
３２０    制御回路
３３０    ＥＵＶ光生成装置制御部
３４０    ＭＯワンショット回路
３５０〜３５ｎ    ワンショット回路
５１０    リング磁石
５１０ａ  開口部
５１１    ファラデー素子
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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