(57)【要約】【課題】リソグラフィ照明源からのパルスを有意に伸ばすことができるコンパクトなパルスストレッチャ及びこのようなパルスストレッチャを含むリソグラフィシステムを提供すること。【解決手段】相互に反対に配置されている第１のプリズムと第２のプリズムと、第１のカップリングプリズムと、再循環プリズムと、複数のミラーを有しており、第１のカップリングプリズムは部分的に反射性のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、インターフェースはビームをヘリカル経路において第２のプリズムの方に向け、再循環プリズムは第１のプリズムからのビームを第２のプリズム内へ反射させ、複数のミラーは第１のプリズムおよび第２のプリズムの周辺に配置されており、第１のプリズムおよび第２のプリズムを通るビームの再循環を可能にする、パルスストレッチャ及びこのパルスストレッチャを含むリソグラフィシステム。【選択図】図２
2005338851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスストレッチャであって、
相互に反対に配置されている第１のプリズムと第２のプリズムと、
第１のカップリングプリズムと、
再循環プリズムと、
複数のミラーを有しており、
前記第１のカップリングプリズムは部分的に反射性のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームをヘリカル経路において第２のプリズムの方に向け、
前記再循環プリズムは、前記第１のプリズムからのビームを前記第２のプリズム内に反射させ、
前記複数のミラーは第１のプリズムおよび第２のプリズムの周辺に配置されており、前記第１のプリズムおよび第２のプリズムを通るビームの再循環を可能にする、
ことを特徴とするパルスストレッチャ。
【請求項２】
前記部分的に反射性のインターフェースは約８０〜９５％の反射性である、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項３】
ビームは、前記第１のプリズムおよび第２のプリズムを通じて、少なくとも２つのヘリカル経路を用いて再循環する、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項４】
ビームは、前記第１のプリズムおよび第２のプリズムを通じて、少なくとも４つのヘリカル経路を用いて再循環する、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項５】
前記複数のミラーは少なくとも１つの凸面鏡を含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項６】
前記複数のミラーは少なくとも１つの凹面鏡を含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項７】
前記複数のミラーは、ビームを所望のサイズに収縮する、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項８】
前記第１のプリズムおよび第２のプリズムおよび再循環プリズムは単一素子を形成する、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項９】
前記第２のプリズムは、ビームを所望のサイズに収縮するために、動力が付けられた少なくとも１つの表面を有している、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１０】
前記複数のミラーは、少なくとも２つの凸面鏡を含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１１】
前記複数のミラーは少なくとも２つの凹面鏡を含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１２】
第２のカップリングプリズムを含み、
当該第２のカップリングプリズムは、部分的に反射性の第２のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームを第２のプリズムの方に向ける、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１３】
第２のカップリングプリズムを含み、
当該第２のカップリングプリズムは、部分的に反射性の第２のインターフェースによって第２のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームを第１のプリズムの方に向ける、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１４】
第３のカップリングプリズムを含み、
当該第３のカップリングプリズムは、部分的に反射性の第３のインターフェースによって第２のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームを第１のプリズムの方に向ける、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１５】
ビームの拡散を阻止するために、少なくとも１つのレンズをビーム路内に含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１６】
ヘリカル経路は２つの左回りらせんと２つの右回りらせんを含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項１７】
リソグラフィシステムであって、光伝播のために、
照明源と、
パルスストレッチャと、
照明光学系と、
レチクルと、
投影光学系を含み、
前記パルスストレッチャは、
相互に反対に配置されている第１のプリズムと第２のプリズムと、
第１のカップリングプリズムと、
再循環プリズムと、
複数のミラーを有しており、
前記第１のカップリングプリズムは部分的に反射性のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームをヘリカル経路において第２のプリズムの方に向け、
前記再循環プリズムは、前記第１のプリズムからのビームを前記第２のプリズム内に反射させ、
前記複数のミラーは第１のプリズムおよび第２のプリズムの周辺に配置されており、第１のプリズムおよび第２のプリズムを通るビームの再循環を可能にする、
ことを特徴とする、リソグラフィシステム。
【請求項１８】
前記部分的に反射性のインターフェースは約８０〜９５％の反射性である、請求項１７記載のリソグラフィシステム。
【請求項１９】
ビームは、前記第１のプリズムおよび第２のプリズムを通じて、少なくとも２つのヘリカル経路を用いて再循環する、請求項１７記載のリソグラフィシステム。
【請求項２０】
ビームは、前記第１のプリズムおよび第２のプリズムを通じて、少なくとも４つのヘリカル経路を用いて再循環する、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項２１】
前記複数のミラーは、ビームを所望のサイズに収縮する、請求項１７記載のリソグラフィシステム。
【請求項２２】
前記第１のプリズムおよび第２のプリズムおよび再循環プリズムは単一素子を形成する、請求項１７記載のリソグラフィシステム。
【請求項２３】
前記第２のプリズムは、ビームを所望のサイズに収縮するために、動力が付けられた少なくとも１つの表面を有している、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項２４】
前記複数のミラーは、少なくとも２つの凸面鏡を含む、請求項１７記載のリソグラフィシステム。
【請求項２５】
前記複数のミラーは少なくとも２つの凹面鏡を含む、請求項１７記載のリスグラフィシステム。
【請求項２６】
ヘリカル経路は２つの左回りらせんと２つの右回りらせんを含む、請求項１記載のパルスストレッチャ。
【請求項２７】
パルスストレッチャであって、
相互に反対に配置されているビームスプリッタおよびプリズムを含み、ビームスプリッタは部分的に反射性のインターフェースを含み、当該インターフェースはビームを前記プリズムの方へ向け、
反射性エレメントを有しており、当該反射性エレメントはビームスプリッタからのビームを前記プリズム内へ反射させ、
複数のミラーを有しており、当該複数のミラーは、ビームスプリッタおよびプリズムの周辺に配置されており、ビームスプリッタとプリズムの間のビームのヘリカル経路と、ビームスプリッタおよびプリズムを通るビームの再循環を可能にする、
ことを特徴とするパルスストレッチャ。
【請求項２８】
前記部分的に反射性のインターフェースは約８０〜９５％の反射性である、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項２９】
ビームは、前記ビームスプリッタおよびプリズムを通じて、少なくとも２つのヘリカル経路を用いて再循環する、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３０】
ビームは、前記ビームスプリッタおよびプリズムを通じて、少なくとも４つのヘリカル経路を用いて再循環する、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３１】
前記複数のミラーは少なくとも１つの凸面鏡を含む、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３２】
前記複数のミラーは少なくとも１の凹面鏡を含む、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３３】
前記ビームスプリッタおよびプリズムおよび反射性エレメントは単一素子を形成する、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３４】
前記プリズムは、ビームを所望のサイズに収縮するために、動力が付けられた少なくとも１つの表面を有している、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３５】
前記複数のミラーは、少なくとも２つの凸面鏡を含む、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３６】
前記複数のミラーは、少なくとも２つの凹面鏡を含む、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３７】
前記ビームスプリッタは第２のプリズムを有しており、当該第２のプリズムは部分的に反射性のインターフェースを用いてカップリングプリズムと結合されており、当該インターフェースはビームを第１のプリズムの方へ向ける、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３８】
ヘリカル経路は２つの左回りらせんと２つの右回りらせんを含む、請求項２７記載のパルスストレッチャ。
【請求項３９】
リソグラフィシステムであって、光伝播のために、
照明源と、
パルスストレッチャと、
照明光学系と、
レチクルと、
投影光学系を含み、
前記パルスストレッチャは、
相互に反対に配置されているビームスプリッタおよびプリズムを含み、ビームスプリッタは部分的に反射性のインターフェースを含み、当該インターフェースはビームをプリズムの方へ向け、
反射性エレメントを有しており、当該反射性エレメントはビームスプリッタからビームをプリズム内へ反射させ、
複数のミラーを有しており、当該複数のミラーは、ビームスプリッタおよびプリズムの周辺に配置されており、ビームスプリッタとプリズムの間のビームのヘリカル経路と、ビームスプリッタおよびプリズムを通るビームの再循環を可能にする、
ことを特徴とするリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスストレッチャ、特にリソグラフィシステムにおいて使用されるパルスストレッチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは、基板の表面上にフィーチャを形成するために使用されるプロセスである。この種の基板は、フラットパネルディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ）、回路基板、様々な集積回路および同様のものの製造において使用されるものを含むことができる。このような用途に対してしばしば使用される基板は、半導体ウェハまたはガラス基板である。
【０００３】
リソグラフィの間、ウェハステージ上に配置されたウェハは、リソグラフィ装置内に配置された露光光学系によってウェハの表面に投影される画像に曝される。フォトリソグラフィの場合には露光光学系が使用されるが、特定の用途に応じて異なるタイプの露光装置を使用することができる。例えば、当業者に知られているように、Ｘ線、イオン、電子または光子リソグラフィは、それぞれ異なる露光装置を必要とすることができる。フォトリソグラフィの特定の例は、ここでは例のためにのみ記述されている。
【０００４】
投影された画像は、ウェハの表面に堆積された層、例えばフォトレジストの特性を変化させる。これらの変化は、露光中にウェハ上に投影されるフィーチャに相当する。露光の後、層をエッチングすることができ、パターニングされた層が形成される。パターンは、露光中にウェハ上に投影されるこれらのフィーチャに相当する。次いで、このパターニングされた層は、ウェハ内で下側に位置する構造層、例えば導電層、半導体層または絶縁層の露出した部分を除去するかまたはさらに処理するために使用される。次いで、このプロセスは、ウェハの表面または様々な層に所望のフィーチャが形成されるまで、他のステップと共に繰り返される。
【０００５】
露光中に伴われる出力密度が高いので、マイクロリソグラフィにおいて使用される光学素子を設計するのは困難である。高出力レーザがしばしば、リソグラフィシステム内の照明源として使用される。このようなレーザは通常、相対的に短い、強力パルスを生成するパルス状レーザである。強力パルスは時間とともに、光学素子（例えば投影光学系において使用されるレンズ）にダメージを与えるので、これらの光学素子は頻繁に交換されなければならない。ハイパワー密度の影響を低減させるために、リソグラフィ装置においてパルスストレッチャがしばしば使用される。パルスストレッチャはビームスプリッタ配列を使用し、パルスの持続時間を拡張する、受動的な光学素子である。単独パルスストレッチャの効果を増やすために、パルスストレッチャはしばしばカスケード接続される。しかし、リソグラフィツールを伴う投影光学システムが使用できる空間は限られている。従って、パルスストレッチャに対して使用可能な空間も限られているので、多数のカスケード接続されたパルスストレッチャを使用することはしばしば排除される。
【０００６】
従って、パルスストレッチャの目的は、パルスエネルギーを概して一定に保ち、他方で適切なタイミングでパルスをひろげることによってピーク強度を低減させることである。
【０００７】
従来のシステムは、１つまたは２つのビームスプリッタと、一連のミラーを使用している。このミラーは、１つのレーザパルスを２つの強いパルスと一連の弱いパルスに分ける。幾つかのパルスストレッチングデバイスが、長い時間にわたってより多いパルスを生成するために、縦に一列に接続されて使用される。例えば日本国特許第６−２１４１８７号および米国特許第６３８９０４５号を参照されたい。
【０００８】
リソグラフィ産業では、光学系の寿命を延ばすために、非常に大きいパルスストレッチングを得ることが試みられている。従来の設計では遅延は、適切な体積に合わせるために遅延路が何回も折り畳まれなければならないほど長い。これによって、アライメントが困難になる。択一的に、多くのより短い遅延が縦列になって加えられてもよい。しかしこれには多くのミラーも必要になるが、これらのミラーをアライメントするのは困難である。実際のパルスストレッチャ設計によって得られる、限られた数のパルスの「コピー」によっても、パルスプロフィールにおけるシャープなピークが回避される。多数の重畳パルスが生成される場合にはピーク強度がさらに低減され、滑らかになる。
【０００９】
従って、コンパクトで、かつリソグラフィ照明源からのパルスを有意に伸ばすことができるパルスストレッチャが必要とされている。
【特許文献１】日本国特許第６−２１４１８７号明細書
【特許文献２】米国特許第６３８９０４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、リソグラフィ照明源からのパルスを有意に伸ばすことができるコンパクトなパルスストレッチャ、およびこのようなパルスストレッチャを含むリソグラフィシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題は、パルスストレッチャであって、相互に反対に配置されている第１のプリズムと第２のプリズムと、第１のカップリングプリズムと、再循環プリズムと、複数のミラーを有しており、前記第１のカップリングプリズムは部分的に反射性のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームをヘリカル経路において第２のプリズムの方に向け、前記再循環プリズムは、前記第１のプリズムからのビームを前記第２のプリズム内に反射させ、前記複数のミラーは第１のプリズムおよび第２のプリズムの周辺に配置されており、前記第１のプリズムおよび第２のプリズムを通るビームの再循環を可能にする、ことを特徴とするパルスストレッチャによって解決される。また上述の課題は、リソグラフィシステムであって、光伝播のために、照明源と、パルスストレッチャと、照明光学系と、レチクルと、投影光学系を含み、前記パルスストレッチャは、相互に反対に配置されている第１のプリズムと第２のプリズムと、第１のカップリングプリズムと、再循環プリズムと、複数のミラーを有しており、前記第１のカップリングプリズムは部分的に反射性のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、当該インターフェースはビームをヘリカル経路において第２のプリズムの方に向け、前記再循環プリズムは前記第１のプリズムからのビームを前記第２のプリズム内に反射させ、前記複数のミラーは第１のプリズムおよび第２のプリズムの周辺に配置されており、第１のプリズムおよび第２のプリズムを通るビームの再循環を可能にする、ことを特徴とする、リソグラフィシステムによって解決される。さらに上述の課題は、パルスストレッチャであって、相互に反対に配置されているビームスプリッタおよびプリズムを含み、ビームスプリッタは部分的に反射性のインターフェースを含み、当該インターフェースはビームを前記プリズムの方へ向け、反射性エレメントを有しており、当該反射性エレメントはビームスプリッタからのビームを前記プリズム内へ反射させ、複数のミラーを有しており、当該複数のミラーは、ビームスプリッタおよびプリズムの周辺に配置されており、ビームスプリッタとプリズムの間のビームのヘリカル経路と、ビームスプリッタおよびプリズムを通るビームの再循環を可能にする、ことを特徴とするパルスストレッチャによって解決される。さらに上述の課題は、リソグラフィシステムであって、光伝播のために、照明源と、パルスストレッチャと、照明光学系と、レチクルと、投影光学系を含み、前記パルスストレッチャは、相互に反対に配置されているビームスプリッタおよびプリズムを含み、ビームスプリッタは部分的に反射性のインターフェースを含み、当該インターフェースはビームをプリズムの方へ向け、反射性エレメントを有しており、当該反射性エレメントはビームスプリッタからのビームをプリズム内へ反射させ、複数のミラーを有しており、当該複数のミラーは、ビームスプリッタおよびプリズムの周辺に配置されており、ビームスプリッタとプリズムの間のビームのヘリカル経路と、ビームスプリッタおよびプリズムを通るビームの再循環を可能にする、ことを特徴とするリソグラフィシステムによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は関連分野の１つまたは複数の問題および欠点を実質的に回避するコンパクトなパルスストレチャに関する。
【００１３】
本発明の１つのアスペクトは、相互に反対に配置された第１のプリズムと第２のプリズムを有するパルスストレッチャを含む。第１のカップリングプリズムは部分的に反射性のインターフェースによって第１のプリズムと光学的に結合されており、このインターフェースはビームをヘリカル経路内の第２のプリズムの方に向ける。第１のプリズムおよび第１のカップリングプリズムはビームスプリッタを形成する。再循環プリズム（または反射性エレメント）は第１のプリズムからのビームを第２のプリズム内に反射させる。ミラーは第１のプリズムおよび第２のプリズムの周辺に配置され、第１のプリズムおよび第２のプリズムを通るビームの再循環を可能にする。部分的に反射性のインターフェースは約８０〜９５％の反射性である。ビームは、第１のプリズムおよび第２のプリズムを通って、２つまたは４つ（またはそれより多い）ヘリカル経路を用いて再循環する。ミラーは凸面鏡および凹面鏡を含む。第１のプリズムおよび第２のプリズムおよび再循環プリズムは単一の素子であり得る。第２のプリズムは、ビームを所望のサイズに収縮（telescoping）するために、少なくとも１つの、動力が付けられた（powered）表面を有している。このヘリカル経路は、２つの左回り（left handed）のらせんと２つの右回り（right handed）のらせんを含む。このパルスストレッチャをリソグラフィシステム内に組込むことが可能である。このリソグラフィシステムは光伝播のために、照明源と、パルスストレッチャと、照明光学系と、レチクルと、投影光学系とともに配列されている。
【００１４】
発明の付加的な特徴および利点を以下の説明において示し、一部はこの説明から明らかになる、または発明の実施によって学習される。発明の利点は、記載の説明および請求項並びに添付の図面において特に指摘された構造によって実現および達成されるであろう。
【００１５】
前記の概略的な説明および以下の詳細な説明は例示的かつ説明的であり、請求項に記載された発明のさらなる説明を提供しようとするものであることを理解されたい。
【実施例】
【００１６】
本明細書に組み込まれかつ明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施例を示しており、詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する。
【００１７】
ここで本発明の実施形態を詳細に説明する。これらの実施形態の例は添付図面に示されている。
【００１８】
コンパクトなパルスストレッチャを得るために、入力ビームをループ内に折り畳むために２つのプリズム（または単独の立方体）が使用される。このループは遅延経路を構成する。入力ビームを、このループの面に対して直交する３次元に角度調整することによって、ビームは表面的なヘリカル経路に従う。従って同じ遅延光学系が何回も使用される。遅延ループを通る４つもの数の、可能な独立したヘリカル経路が、ビームを光学系によって再導入することによって得られ、各ループ毎の比較的短い遅延を伴う遅延光学系の単独のコンパクトな組が効果的に非常に長い遅延を生じさせることができる。１つの面上でのカップリングプリズムは、各ループで小さいビーム部分を抽出する。これによって多くの遅延されたパルスが生じ、結果として、パルスのストレッチングも平滑化も得られる。またパルスは空間的に別個にされるが、照明装置によって後で再び混合され得る。
【００１９】
図１には、本発明の光学素子の配置例が示されている。分かり易くするために、図１にはビーム経路を抜かした素子のみが示されており、図２〜６には、図１に示された素子を通るビーム経路の様々な部分が示されている。図１に示されているように、１つの例示的な配列は、カップリングインターフェース１０３を伴うプリズム１０２を含む。インターフェース１０３は約８０〜９５％の反射性である。第２の（カップリング）プリズム１０４は図１に示されているように、プリズム１０２と結合されている。第３のプリズム１０６は、プリズム１０２の反対方向に配置されている。再循環プリズム１０８は、プリズム１０６の側方に配置されている。凸面円柱鏡１１２は、ビームを収縮してオリジナルのサイズに戻すために使用される。フラットミラー１１４も、後続の図でさらに示されるようにビームを再度方向付けるために使用される。同じように、他の凸面円柱鏡１１８もビームを収縮して、オリジナルのサイズに戻すために使用される。凹面円柱鏡１１６およびミラー１１０は同じように、ビームを反射し、これを収縮して所望のサイズにするために使用される。
【００２０】
図２には、図１の素子におけるビーム経路が示されている。図２には、同時に全てのビーム経路が示されており、後続の図は明確にするために図２のビームの部分のみを示している（図３〜図６）。以下の説明の際にはこれらの図１〜６をまとめて参照されたい。
【００２１】
以下では、図１において示された構造の点から説明がなされているが、この説明における方向の向き（すなわち上方、下方、左、右）は単に任意である。なぜなら、図１に示された光学素子の配列は、実際のシステムにおいてあらゆる任意の方向に配向可能だからである。さらに当業者には明らかであるように、これらの図には示されていない付加的なミラーが光路を折り畳むために使用可能である。
【００２２】
図３に示されているように、入力ビームはプリズム１０２の方へ向けられている。入力ビームは、矩形断面を有するビームとして示されており、プリズム１０２に「当たる」第１のビームは３０１Ａである。ビーム３０１Ａはその後、上方に反射され（３０１Ｂ）、続いて右側へ、プリズム１０６の方へ反射される（ビーム３０１Ｃを参照）。上述したようにインターフェース１０３は約８０〜９５％の反射性であるので、上方へ移動するビーム（ビーム３０１Ｂ）の大半が、右側へ、プリズム１０６の方へ反射される。しかしビームの一部は（図３ではなく、図５を参照されたい）、内部へ透過され、カップリングプリズム１０４を通過する。
【００２３】
さらに図３に示されているように、ビームは続いて、ヘリカル経路内でプリズム１０２，１０４および１０６の間で前後に反射される。これはビームセグメント３０１Ｄ〜３０１Ｏによって示されている。このような場合には、インターフェース１０３を伴う素子１０２と１０４の組み合わせがビームスプリッタとして機能するということに注意されたい（しかしこの場合には、通常は５０％ビームスプリッタではない）。従ってビーム経路３０１Ｂ〜３０１Ｏは、図３に示されているように、プリズム１０２および１０６を使用したシングルヘリカル経路を示している。
【００２４】
さらに図５にはビーム５０１Ａ、５０１Ｂが示されている。これらのビームは、インターフェース１０３およびプリズム１０４を通じた部分的な透過である。この図では、最初の上方ビーム３０１Ｂおよび最後の上方ビーム３０１Ｎからの透過されたビームのみが示されている。図３における上方移動ビームの、インターフェース１０３での各反射が、結果として部分的に透過されたビームになることが当業者には明らかであろう。さらに図５に示されているように、ビーム５０１Ａ，５０１Ｂはそれぞれビーム５０１Ｃおよび５０１Ｄのようにミラー１１０によって、ミラー１１２の方向へ反射される。ビーム５０１Ｃ，５０１Ｄはその後、反射されて、ビーム５０１Ｅ，５０１Ｆのようにミラー１１２から外され、ミラー１１４の方へ向けられる。ビームはその後、ミラー１１２からプリズム１０２の方へ反射され、これは第２のヘリカルパスになる（それぞれ、ビーム５０１Ｇおよび５０１Ｈを参照）。
【００２５】
従って、ミラー１１０，１１２はともにテレスコープを形成しているということが言える。図５におけるビーム５０１Ｈ，５０１Ｇは、図３に示されているオリジナル入力ビーム３０１Ａに平行であるということに注意されたい。しかしこれらのビームはオリジナルビーム３０１Ａより高い。従ってこの場合には、ビーム５０１Ｇ，５０１Ｈがインターフェース１０３に達する場合には、これらは上方にではなく、下方に反射される。これによってプリズム１０２，１０６の組を２度「再利用」することが可能になる（ヘリカルビーム経路は図示されていない）。
【００２６】
図４には、再循環プリズム１０８の使用が示されている。これは、図４において別個の光学素子として示されている。しかしここでは択一的に、単なる反射性の小平面（facet）であってもよい。図４に示されているように、図３で示されたビーム３０１Ｇの続きであるビーム４０１Ａははじめに下方に向かう。その後、このビームは２つのプリズム１０２および１０６を使用して、図３のビーム経路と同様に、ヘリカル経路内で続く（ビーム４０１Ｂ〜４０１Ｐを参照）。ビーム３０１Ａ〜３０１Ｃのように、上方移動ビーム４０１Ｃ，４０１Ｇ，４０１Ｋおよび４０１Ｏがインターフェース１０３と相互作用する場合、ビームのエネルギーの大半が図４に示されたように反射される。しかしビームのエネルギーの一部は透過され、これは図６においてビーム６０１Ｄおよび６０１Ａとして示されている（分かり易くするために、透過されたビームのうちの幾つかのみが図６に示されている）。ビーム６０１Ｄ，６０１Ａはそれぞれビーム６０１Ｅ，６０１Ｂとして、ミラー１１６から反射して外され、ミラー１１８の方に向かい、その後、ビーム６０１Ｆ，６０１Ｃとして混合光学系（図示されていない）の方へ反射される。ここで、６０１Ｃ，６０１Ｆは光学システム全体の出力をあらわしている。ミラー１１０，１１２のように、ミラー１１６，１１８はともにテレスコープを形成する。このテレスコープはビームの断面サイズを圧縮して、そのオリジナルの（または択一的に他の所望の）サイズに戻す。
【００２７】
従って図４のビーム経路４０１Ｂ〜４０１Ｐは、図３と比較して、反対の「巻き（han
dedness）」を有するらせんである。言い換えれば、図３のらせん３１０Ｂ〜３０１Ｏwを「右回り」のらせんとすると、図４のヘリカル経路４０１Ｂ〜４０１Ｐは「左回り」のらせんである。
【００２８】
図５において５０１Ｇ，５０１Ｈとして設計された再導入されたビームによって、同じヘリカル反射が行われることに注意されたい。言い換えれば、図１の光学素子は、プリズム１０２，１０６を通る４つのヘリカルパス全体に対して使用される。４つのパスのうちの２つは、逆反射を用いて得られる。言い換えれば、比較的コンパクトな光学システムにおいて、プリズム１０２，１０６へ戻るビームの再導入によって、パルスストレッチャを通るマルチプルパルが得られる。例えばプリズム１０２および／または１０６および／または１０８の面上にパワーを備えることによって、ビーム拡散も阻止されるということに注意されたい。択一的にプリズムの代わりに鏡面性面を使用してもよい。これは、図１においてプリズム小平面が示されている場所に配置された面を伴う。しかしプリズムの実施形態が、製造の観点およびアライメントの観点からが有利であると思われる。
【００２９】
付加的に、動力が付けられた他のエレメントが、ビーム拡散を阻止するために導入されてもよい。例えば、レンズのような、動力が付けられているエレメントが、プリズム１０２と１０６の間に導入されてもよい。このようなレンズに対して択一的におよび／または付加的に、動力が付けられたエレメントが図３〜６に示された他のビーム経路内に導入されてもよい。例えば、ビーム拡散を補償するためにミラー１１２と１１４の間にレンズが配置される。従って本発明によって、非常にコンパクトなパルスストレッチャが、パルスを平滑化するおよび伸ばすために、複数回再使用される。
【００３０】
上述したように、プリズム１０２および１０６を通る４つの独立したヘリカル経路が利用されるが、所望であれば４つの経路のうちの２つのみを使用することも可能である。
【００３１】
図１には単独のカップリングプリズム１０４のみが示されているが、第２のこのようなコンポーネントをプリズム１０２のより低い面に加えることが可能である。すなわち、プリズム１０２の（図１における）後方のより低い面と結合されている面である。これによって半遅延されたパルスの別のセットが生じる。このような半遅延されたパルスは、図示されたパルス（ビーム）の第１のセットと混合される。
【００３２】
付加的に１つまたは２つの類似した（図示されていない、カップリングプリズム１０４と類似）をプリズム１０６の後方表面上に配置することができる。
【００３３】
図７には、図１に示された複数の素子を単独の単一光学素子７０２として製造する方法が示されている。特に図７に示されている素子７０２は、プリズム１０２，１０４，１０６および１０８の組み合わせである。幾つかの別個の素子を製造する代わりに、単独素子７０２を使用可能であることには製造上の利点がある。またこのようなアプローチには、アライメントおよび組み合わせの利点もある。択一的にプリズム１０２，１０６および１０８は単独素子として製造可能であり、プリズム１０４は既知の方法（例えば結合等）を用いてインターフェース１０３に取り付けられる。
【００３４】
図８には、パルス状ビームへ与える、図１に示されたパルスストレッチャの効果が示されている。図８に示されているように、オリジナルの入力パルスは、幾つかのシャープなピークを有している。伸ばされた出力パルスはより平滑であり、より幅の広い半値全幅（ＦＷＨＭ）パルス幅を有している。図８のグラフは、以下の条件を仮定しているということに注意されたい：
表面におけるパワーを許容する再循環プリズム１０８はない。従ってビームのサイズは大きくならない（すなわち１回のみ長さが落ち、その後で圧縮し、第２のパスはない）。
【００３５】
ループ毎の損失は２％である（４回の非反射透過＋ガラスにおける１４ｃｍの経路）。
【００３６】
ループ毎の出力カップリングは２０％である。最終的なループコーティングは透明である。
【００３７】
メインプリズムは５０ｍｍのレッグを有している。長さは７０ｍｍである。
【００３８】
プリズムは１ｍで間隔が空けられている。
【００３９】
全体的な効率＝８５％。ＦＷＨＭパルス幅は４５ｎｓから１２０ｎｓ（２．６倍）に伸ばされる。ピーク強度は３．９ファクタぶんだけ低減される。
【００４０】
パラメータの選択は、より長いストレッチまたはより高い効率またはより良好な平滑化を得るために合わせられる（通常は他の２つを犠牲にして、３つのうちの１つ）。
【００４１】
ループ毎の遅延は短いが、マルチプルループによって長い遅延が生じる。これによって要求されている遅延は生じるが、ストレッチャは非常にコンパクトになる。非常に少数の素子とダハプリズムによって、アライメントがシンプルになる。各コピー間に短い遅延を伴うパルスの多数の「コピー」によって、平滑化もストレッチングも得られる。これによってさらに、シャープなピークが低減する。
【００４２】
結論
添付された請求項に規定されているように、発明の思想および範囲から逸脱せずに実施形態の形式および詳細において様々な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。つまり、本発明の広さおよび範囲は、前記の典型的な実施形態の何れによっても制限されるべきではなく、以下の請求項およびそれと同等のものに基づいてのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の光学素子の１つの例示的な配置を表す図
【図２】図１に示された光学システムにおけるビーム路を表す図
【図３】図１に示された光学システムにおけるビーム路を表す図
【図４】図１に示された光学システムにおけるビーム路を表す図
【図５】図１に示された光学システムにおけるビーム路を表す図
【図６】図１に示された光学システムにおけるビーム路を表す図
【図７】図１の幾つかの光学素子が、単一素子として製造される方法を表す図
【図８】図１の光学システムがパルスプロフィールに与える影響を表す図
【符号の説明】
【００４４】
１０２  プリズム、  １０３  カップリングインターフェース、  １０４  カップリングプリズム、  １０６  第３のプリズム、  １０８  再循環プリズム、  １１０  ミラー、  １１２  凸面円柱鏡、  １１４  フラットミラー、  １１６  凹面円柱鏡、  １１８  凸面円柱鏡、  ３０１Ａ〜３０１Ｏ  ビーム、  ４０１Ａ〜４０１Ｐ  ビーム、  ５０１Ａ〜５０１Ｈ  ビーム、  ６０１Ａ〜６０１Ｆ  ビーム、  ７０２  単一の光学素子
【図１】
2005338851.tif 000003
【図２】
2005338851.tif 000004
【図３】
2005338851.tif 000005
【図４】
2005338851.tif 000006
【図５】
2005338851.tif 000007
【図６】
2005338851.tif 000008
【図７】
2005338851.tif 000009
【図８】
2005338851.tif 000010