(57)【要約】  各々が共通ビーム経路を進行する主パルスレーザビームをプレパルスレーザビームから分離するための二色性ビームスプリッタモジュールを開示する。一実施形態において、２つの二色性要素は、ビーム経路に沿って物理的に位置合せされ、かつプレパルス、すなわち、第１の波長を有するレーザ光を照射部位の近くに位置するターゲット材料まで通すが、主パルス、すなわち、第２の波長を有するレーザ光を反射するように構成される。反射された主パルスは、次に、第１の二色性要素から第２の二色性要素に及び次に照射部位上に２つの反射要素又はミラーによって更に反射される。代替実施形態において、第１のミラーは、反射された主パルスビームのビーム特性を変更するように変形可能であり、第２のミラーは、主パルスビームを照射部位に位置合せするように調節可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム経路に沿って第１の波長を有する第１のレーザ光を生成するように構成され、かつ該ビーム経路に沿って第２の波長を有する第２のレーザ光を生成するように構成されたレーザ源と
前記ビーム経路に沿った前記第１のレーザ光を受け入れ、かつ前記第１の波長を有する該第１のレーザ光を通過させるように構成され、該ビーム経路に沿った前記第２のレーザ光を受け入れ、かつ前記第２の波長を有する該第２のレーザ光を反射するように更に構成された第１の二色性要素、
前記第１の二色性要素から反射された前記第２のレーザ光を受け入れ、かつ該受け入れた第２のレーザ光を反射するように構成された第１のミラー、
前記第１のミラーから反射された前記第２のレーザ光を受け入れ、かつ該受け入れた第２のレーザ光を反射するように構成された第２のミラー、及び
前記第１のレーザ光を前記第１の二色性要素から受け入れ、かつ前記第１の波長を有する該第１のレーザ光を通過させるように構成され、かつ前記第２のミラーから反射された前記第２のレーザ光を受け入れ、かつ前記第２の波長を有する該第２のレーザ光を反射するように構成された第２の二色性要素、
を含むビームスプリッタモジュールと、
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】
前記第１の波長を有する前記第１のレーザ光を通過させるように構成された前記第２の二色性要素は、該第１のレーザ光を照射部位の近くのターゲット材料まで通すように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２の波長を有する前記第２のレーザ光を反射するように構成された前記第２の二色性要素は、該第２のレーザ光を前記照射部位に反射するように構成され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】
前記第１のレーザ光は、プレパルスビームであり、前記第２のレーザ光は、主パルスビームであることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の波長を有する前記第１のレーザ光を通して前記第２の波長を有する前記第２のレーザ光を反射するように構成された前記第１の二色性要素及び該第１の波長を有する該第１のレーザ光を通して該第２の波長を有する該第２のレーザ光を反射するように構成された前記第２の二色性要素の各々が、該第１の二色性要素及び該第２の二色性要素上の二色性コーティングによって達成されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のミラーは、平坦な反射面を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のミラーは、湾曲した反射面を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２のミラーは、平坦な反射面を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２のミラーは、湾曲した反射面を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のミラーは、変形可能ミラー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１２】
前記第２のミラーは、調節可能ミラー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１３】
前記第１のミラーは、調節可能ミラー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１４】
前記第２のミラーは、変形可能ミラー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１５】
前記第１のミラーは、調節可能ミラー及び変形可能ミラーの両方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１６】
前記第２のミラーは、調節可能ミラー及び変形可能ミラーの両方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１７】
前記第１の二色性要素は、調節可能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１８】
前記第２の二色性要素は、調節可能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１９】
ビーム経路に沿って第１の波長を有するレーザプレパルスを発生させる段階と、
前記レーザプレパルスを第１の二色性要素及び第２の二色性要素に通して照射部位の近くのターゲット材料まで通過させる段階と、
前記ビーム経路に沿って第２の波長を有するレーザ主パルスを発生させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第１の二色性要素によって第１のミラーまで反射させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第１のミラーから第２のミラーまで反射させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第２のミラーから前記第２の二色性要素まで反射させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第２の二色性要素から前記照射部位まで反射させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記レーザ主パルスを前記第１のミラーから第２のミラーまで反射させる段階は、該反射されるレーザ主パルスのビーム特性を変更するために該第１のミラーの形状を動的に変える段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記レーザ主パルスを前記第２のミラーから前記第２の二色性要素まで反射させる段階は、該レーザ主パルスを前記照射部位と位置合せさせるように該第２のミラーを調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記レーザ主パルスを前記第１のミラーから第２のミラーまで反射させる段階は、該レーザ主パルスを前記照射部位と位置合せさせるように該第１のミラーを調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記レーザ主パルスを前記第２のミラーから前記第２の二色性要素まで反射させる段階は、該反射されるレーザ主パルスのビーム特性を変更するために該第２のミラーの形状を動的に変える段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
レーザパルス源をパルス反射から保護する方法を実行するプロセッサによって実行可能であるプログラムが具現化された持続性コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
ビーム経路に沿って第１の波長を有するレーザプレパルスを発生させる段階と、
前記レーザプレパルスを第１の二色性要素及び第２の二色性要素に通して照射部位の近くのターゲット材料まで通過させる段階と、
前記ビーム経路に沿って第２の波長を有するレーザ主パルスを発生させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第１の二色性要素によって第１のミラーまで反射させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第１のミラーから第２のミラーまで反射させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第２のミラーから前記第２の二色性要素まで反射させる段階と、
前記レーザ主パルスを前記第２の二色性要素から前記照射部位まで反射させる段階と、
を含む、
ことを特徴とする持続性コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、代理人整理番号ＰＡ１１６４ＰＲＶである２０１２年５月３１日出願の「レーザ源からの主パルス及びプレパルスビームを分離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６１／６５４，００３号に対する優先権を主張し、かつ代理人整理番号ＰＡ１１６４ＵＳである２０１２年６月２７日出願の「レーザ源からの主パルス及びプレパルスビームを分離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１３／５３５，１４８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、そ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、このようなシードレーザでは、主パルス及びプレパルスは、このようなシードレーザモジュールにおける構成要素数の低減を含む様々な理由で一部の部分を通って共通ビーム経路を辿る場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、このようなＥＵＶ光源内のシードレーザ出口で主パルスをプレパルスビームから分離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】
【０００９】
本明細書に開示するのは、二色性ビームスプリッタモジュールを使用してレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光システムにおいて主パルスビームをプレパルスビームから分離する方法及びそのための装置である。
【００１０】
一実施形態は、ビーム経路に沿って第１の波長を有する第１のレーザ光を生成するように構成され、かつビーム経路に沿って第２の波長を有する第２のレーザ光を生成するように構成されたレーザ源と、（ｉ）ビーム経路に沿った第１のレーザ光を受け入れて第１の波長を有する第１のレーザ光を通過するように構成され、ビーム経路に沿った第２のレーザ光を受け入れ、第２の波長を有する第２のレーザ光を反射するように更に構成された第１の二色性要素、（ｉｉ）第１の二色性要素から反射された第２のレーザ光を受け入れ、受け入れた第２のレーザ光を反射するように構成された第１のミラー、（ｉｉｉ）第１のミラーから反射された第２のレーザ光を受け入れ、受け入れた第２のレーザ光を反射するように構成された第２のミラー、及び（ｉｖ）第１のレーザ光を第１の二色性要素から受け入れて第１の波長を有する第１のレーザ光を通過するように構成され、かつ第２のミラーから反射された第２のレーザ光を受け入れて第２の波長を有する第２のレーザ光を反射するように構成された第２の二色性要素を含むビームスプリッタモジュールとを含むシステムである。
【００１１】
システムの更に別の実施形態において、第１の波長を有する第１のレーザ光を通過するように構成された第２の二色性要素は、第１のレーザ光を照射部位の近くのターゲット材料まで通すように構成される。
【００１２】
システムの更に別の実施形態において、第２の波長を有する第２のレーザ光を反射するように構成された第２の二色性要素は、第２のレーザ光を照射部位に反射するように構成される。
【００１３】
システムの更に別の実施形態において、第１のミラーは、変形可能ミラーである。
【００１４】
システムの更に別の実施形態において、第２のミラーは、調節可能ミラーである。
【００１５】
別の実施形態は、ビーム経路に沿って第１の波長を有するレーザプレパルスを発生させる段階と、レーザプレパルスを第１の二色性要素及び第２の二色性要素を通して照射部位の近くのターゲット材料まで通過させる段階と、ビーム経路に沿って第２の波長を有するレーザ主パルスを発生させる段階と、レーザ主パルスを第１の二色性要素によって第１のミラーに反射する段階と、レーザ主パルスを第１のミラーから第２のミラーに反射する段階と、レーザ主パルスを第２のミラーから第２の二色性要素に反射する段階と、レーザ主パルスを第２の二色性要素から照射部位に反射する段階とを含む方法である。
【００１６】
更に別の実施形態は、レーザパルス源をパルス反射から保護する方法を実行するプロセッサによって実行可能であるプログラムが具現化された持続性コンピュータ可読媒体であり、本方法は、ビーム経路に沿って第１の波長を有するレーザプレパルスを発生させる段階と、レーザプレパルスを第１の二色性要素及び第２の二色性要素を通して照射部位の近くのターゲット材料まで通過させる段階と、ビーム経路に沿って第２の波長を有するレーザ主パルスを発生させる段階と、レーザ主パルスを第１の二色性要素によって第１のミラーに反射する段階と、レーザ主パルスを第１のミラーから第２のミラーに反射する段階と、レーザ主パルスを第２のミラーから第２の二色性要素に反射する段階と、レーザ主パルスを第２の二色性要素から照射部位に反射する段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】二色性ビームスプリッタモジュールの実施形態の構成要素の一部の図である。
【図４】二色性ビームスプリッタモジュールの実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図５】二色性ビームスプリッタモジュールの実施形態の構成要素の一部の更に別の図である。
【図６】二色性ビームスプリッタモジュールの更に別の実施形態の構成要素の一部の別の図である。
【図７】二色性ビームスプリッタモジュールの更に別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に二色性ビームスプリッタによってプレパルスビームを主パルスビームから分離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】
【００１８】
二色性ビームスプリッタモジュールを使用してレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外線（ＥＵＶ）光システムにおいて主パルスをプレパルスビームから分離する様々な方法及びそのための装置を本明細書に説明する。
【００１９】
図１は、ＬＰＰ  ＥＵＶ光源１０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又は部位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。
【００２０】
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１８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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１に戻ると、ＥＵＶ光源１０は、光学要素１７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１７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１７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。
【００２３】
光学要素１７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１７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。
【００２４】
偏長回転楕円体ミラー以外の光学要素を光学要素１７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１７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１７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１７に対して選択することができるであろう。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【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。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４６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、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、図１に示す光源１２及び／又は関連の構成要素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、以前の図１及び図２にある要素に対応する。これらの図の各々では、レーザ光源１００は、共通ビーム経路を移動するプレパルスビームから主パルスを分離する二色性ビームスプリッタモジュールを含む。より具体的には、二色性ビームスプリッタモジュール３０２（図６の６０２、図７の７０２）は、第１の二色性要素１０８と、第１の反射要素又はミラー１１０（図６の６１０）と、第２の反射要素又はミラー１１２（図７の７１２）と、第２の二色性要素１１４とを含む。ここに説明するように、第１の二色性要素１０８及び第２の二色性要素１１４は、ビーム経路に沿って物理的に位置合せされ、かつプレパルスビームのような１つの波長の第１のビームが二色性要素を通過し、更に、主パルスビームのような別の波長の第２のビームを反射することを可能にするように構成される。
【００３５】
図３をここで参照すると、主パルスをプレパルスビームから分離する二色性ビームスプリッタモジュール３０２を有するレーザ源１００の第１の例を見ることができる。この例に示すように、デバイス１００は、二色性ビームスプリッタモジュール３０２を通過し、その後にターゲット材料送出システム１８から来るターゲット材料が照射部位１６に到達する前にターゲット材料と相互作用するプレパルスビーム出力をビーム経路１０６上に生成するシードレーザ１０４を含む。
【００３６】
より具体的には、図に示すように、シードレーザ１０４からのプレパルスビームは、ビーム経路１０６に沿って進み、二色性ビームスプリッタモジュール３０２に入り、二色性ビームスプリッタモジュール３０２で、それは、第１の二色性要素１０８に遭遇する。第１の二色性要素１０８は、プレパルスビームの波長を有するレーザ光の通過を可能にするので、プレパルスビームは、第２の二色性要素１１４に遭遇するまで第１の二色性要素１０８を通って進む。第２の二色性要素１１４も、プレパルスビームの波長を有するレーザ光の通過を可能にするので、プレパルスビームは、第２の二色性要素１１４を通って進む。プレパルスビームは、二色性ビームスプリッタモジュール３０２を出た後に、本明細書の他の箇所に説明するようにプレパルス機能を実行するためにターゲット材料に遭遇してターゲット材料と相互作用する。
【００３７】
図４をここで参照すると、シードレーザモジュール１０４からの主パルスビームも、ビーム経路１０６に沿って進み、二色性ビームスプリッタモジュール１０８に入り、二色性ビームスプリッタモジュール１０８で、それは、第１の二色性要素１０８に遭遇する。第１の二色性要素１０８は、主パルスビームの波長を有するレーザ光を反射するので、主パルスビームは、第１の二色性要素１０８から新しいビーム経路に沿って第１のミラー１１０に反射され、第１のミラー１１０は、主パルスビームを第２のミラー１１２に反射し、第２のミラー１１２は、次に、主パルスビームを第２の二色性要素１１４に反射する。第２の二色性要素１１４も、主パルスビームの波長を有するレーザ光を反射するので、主パルスビームは、図示のように照射部位１６でターゲット材料とその後に相互作用するために第２の二色性要素１１４から反射される。
【００３８】
図４上へ重ね合わされた図３の装置及び作動を示す図５をここで参照すると、各々が同じビーム経路１０６に沿ってシードレーザモジュール１０４から来るプレパルス及び主パルスが、どのようにしてビームスプリッタモジュール３０２によって分離され、それによって主パルスビームが照射部位１６でターゲット材料と相互作用する前にかつそのための準備においてプレパルスビームがターゲット材料に遭遇するのを容易にするかを容易に見ることができる。一実施形態において、この角度的ビーム分離は、プレパルスビームが、主パルスビームが照射部位１１６に遭遇する場所から（ｘ軸に沿って）ほぼ２００μｍ離れてターゲット材料に遭遇することをもたらす。更に、図５は、プレパルスビーム及び主パルスビームがビームスプリッタモジュール３０２を通って進むように示しているが、これらのビームは、本明細書の他の箇所に説明するように異なる時点で作動することができることは理解されるものとする。
【００３９】
上述したように、第１の二色性要素１０８及び第２の二色性要素１１４は、１つの波長を有する光の通過を可能にするが、別の波長を有する光を当業技術で公知である二色性フィルタ特性を利用して反射する。より具体的には、一実施形態において、これらの二色性要素は、１つの波長の光（例えば、１０．５９ミクロンの主ビーム）を反射するが、異なる波長の光（例えば、１０．２６ミクロンのプレパルスビーム）を透過するように被覆された水冷式ハウジング（その熱特性のために）内のダイヤモンド窓を含む。このような二色性フィルタ特性をもたらすコーティング及び材料は、市販のものであり、かつ当業技術で公知である。
【００４０】
第１のミラー１１０又は第２のミラー１１２のいずれか、又は第１のミラー１１０及び第２のミラー１１２の両方の反射面は、固定のほぼ平坦な形状のものとすることができ、又は固定の湾曲又は曲線形状を有することができることは理解されるものとする。
【００４１】
ビームスプリッタモジュール６０２の代替実施形態を図６に見ることができ、図３〜図５の第１のミラー１１０は、変形可能ミラー６１０によって取って代わられる。図６の変形可能ミラー６１０は、図３〜図５の第１のミラー１１０の反射機能を実行し、かつ主パルスビームのビーム経路に沿って二色性要素及び／又はあらゆる他の光学要素の熱効果、製作誤差、取り付け応力、位置合わせ不良などによって引き起こされる場合がある主パルスビームのデフォーカス、非点収差、コマ収差、球面収差、及び／又はより高次の収差を補償又は補正する追加の機能も提供する。
【００４２】
変形可能ミラー６１０は、平坦な反射要素又はミラーであるのではなく、可変半径ミラー（ＶＲＭ）（その例には、ペンシルベニア州サクソンバーグのＩＩ−ＶＩ  Ｉｎｆｒａｒｅｄによって市販されるものがある）、圧電性スタックアレイミラー又は圧電性モノモルフミラー（その例には、フランス国のＣＩＬＡＳによって市販されるものがある）、圧電性マルチモルフミラー（その例には、ロシア国のＮｉｇｈｔ−Ｎによって市販されるものがある）、又は圧電変形可能ミラー又はミクロ機械加工膜変形可能ミラーのようなあらゆる他の機械的に変形可能なミラー（その例には、オランダ国のＯＫＯＴｅｃｈとしても公知であるＦｌｅｘｉｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂ．Ｖ．によって市販されるものがある）のような動的に変化可能な形状を有するミラーである。このようにして、当業技術で公知であるように、反射ビームの特性は、ミラーの形状を変えることによって動的に変えることができる。このような変更可能な反射ビーム特性は、上述に列挙したもののうちでも取りわけ、焦点深度調節と、焦点距離変動、ビーム直径、発散、及び焦点サイズの補償とを含む。
【００４３】
ビームスプリッタモジュール７０２の別の代替実施形態を図７に見ることができ、図３〜図５の第２のミラー１１０は、放射線部位１６に遭遇するように主パルスを位置合せする調節可能ミラー７１２によって取って代わられる。調節可能ミラー７１２は、軸線周りにピボット回転させるか又は調節され、それによって反射された主パルスビームの角度を第１のミラー１１０から調節可能ミラー７１２に、及びその後に第２の二色性要素１１４の方向に変えることができる。この調節された反射角度は、従って、第２の二色性要素１１４を通過する分離されたプレパルスビームと第２の二色性要素によって反射された主パルスビームとの間の発散角度θを変え、従って、主パルスが照射部位１６に遭遇する位置が変えられる。この調節は、プレパルスビームとの相互作用によって引き起こされるターゲット材料のあらゆる後方変位（ｚ軸に沿った）に対処するように主パルス焦点を変えるために使用することができる。
【００４４】
更に別の実施形態において、第２の二色性要素１１４はまた、調節可能（図示せず）であり、それによって瞳位置（分離されたプレパルスビームが第２の二色性要素１１４を出て、第２の二色性要素１１４から反射する主パルスビームと交差する場所）及び発散角度θ（分離角度又は出射角とも本明細書では呼ぶ）を維持及び／又は制御する。
【００４５】
更に別の実施形態において、図７の調節可能ミラー７１２は、図示及び上述したように第２のミラー１１２に取って代わるのではなく、第１のミラー１１０に取って代わることができる。このような更に別の実施形態において、更に別の変形として、図６の変形可能ミラー６１０は、第２のミラー１１２に取って代わることができる。
【００４６】
更に別の代替実施形態において、本方法の手法によるビームスプリッタモジュールは、図６の変形可能ミラー６１０及び図７の調節可能ミラー７１２の両方を含むことができる。
【００４７】
更に別の代替実施形態において、図６の変形可能ミラー６１０及び図７の調節可能ミラー７１２は、第１のミラー１１０及び第２のミラー１１２の一方又は両方の代わりをする単一要素に結合され、それによって本明細書で上述のものと同じ機能を提供することができる。
【００４８】
図８は、本明細書に説明するような二色性ビームスプリッタを使用して主パルスをプレパルスビームから分離する方法の一実施形態の流れ図である。段階８０１で、レーザプレパルスが、例えば、シードレーザによって望ましいビーム経路上に照射部位に向けて発生される。その後に、段階８０２で、照射部位の近くのターゲット材料に向けてプレパルスを通す第１及び第２の二色性要素にプレパルスを通過させる。段階８０３で、レーザ主パルスが、例えば、シードレーザによって望ましいビーム経路上に照射部位に向けて発生される。段階８０４で、主パルスは、第１の二色性要素によって第１の反射要素又はミラーに反射され、第１の反射要素又はミラーは、主パルスを第２の反射要素又はミラーに反射し、第２の反射要素又はミラーは、主パルスを第２の二色性要素に反射し、第２の二色性要素は、主パルスを照射部位に反射する。
【００４９】
代替実施形態において、段階８０４で、反射された主パルスビームのビーム特性を変更するために第１のミラーの形状を動的に変える。更に別の代替実施形態において、段階８０４で、主パルスが照射部位に遭遇する位置に影響を与えるために反射された主パルスビームを第２の二色性ミラーの方向に位置合せするように第２のミラー１１０を調節する。
【００５０】
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。
【００５１】
更に別の実施形態において、二色性ビームスプリッタモジュールが、プレパルスを二色性要素に通過させ、かつ二色性要素によって主パルスを反射してビームを分離するのではなく、二色性ビームスプリッタモジュールは、これに代えて、プレパルスを二色性要素によって反射し、かつ主パルスを二色性要素によって通過させて同様にビームを分離することができることは理解されるものとする。これは、プレパルスビームの波長を有する光を反射するが、主パルスビームの波長を有する光を通過するように二色性要素を変更し、並びにターゲット材料の方向（ｘ軸に沿った）を反転させるか、又は図示したような二色性ビームスプリッタにおいて二色性要素の下方ではなくその上方にミラーを置くかのいずれかによって達成することができると考えられる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。同様に、本方法の手法によるビームスプリッタモジュールは、本明細書に説明する機能性を達成するのに適切である時は、ビーム拡張器５２又はビーム調整ユニット２４又はフォーカスユニット２２の一部としてを含むレーザ源１２内のどこかに位置付けるか又は固定することができることは理解されるものとする。
【００５４】
説明した方法及び装置は、本明細書に説明するある一定の作動を実行するために処理、装置、又はコンピュータデバイス又はコントローラを含む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。本明細書に説明する方法の段階の順序は、変えられても依然として本発明の開示の範囲にあることに注意しなければならない。
【００５５】
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】
【００５６】
１０  ＬＰＰ  ＥＵＶ光源
１２  レーザ源
１６  照射領域
１８  ターゲット材料送出システム
２４  ビーム調整ユニット
【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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【国際調査報告】
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