(57)【要約】【課題】レーザ光を安定させる。【解決手段】レーザ装置は、外部装置と共に用いられるレーザ装置であって、パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、前記マスターオシレータに接続される第１の電源と、前記マスターオシレータから出力される前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なくとも１つの増幅器と、前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの第２の電源と、前記マスターオシレータと前記少なくとも１つの増幅器との間の光路上に配置される少なくとも１つの光シャッタと、前記外部装置からの信号に基づいて、前記レーザ装置を制御するレーザコントローラと、を備えてもよい。【選択図】図３
2012191171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置と共に用いられるレーザ装置であって、
パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
前記マスターオシレータに接続される第１の電源と、
前記マスターオシレータから出力される前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なくとも１つの増幅器と、
前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの第２の電源と、
前記マスターオシレータと前記少なくとも１つの増幅器との間の光路上に配置される少なくとも１つの光シャッタと、
前記外部装置からの信号に基づいて、前記レーザ装置を制御するレーザコントローラと、
を備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザコントローラは、前記マスターオシレータに前記パルスレーザ光を継続的に出力させつつ、前記少なくとも１つの光シャッタを開閉させることで、前記レーザ装置をバースト運転させる、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記レーザコントローラは、
バースト期間開始より所定時間前から該バースト期間終了までの第１の期間、前記少なくとも１つの第２の電源から前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧を第１の励起強度に制御し、
前記バースト期間終了から次のバースト期間開始より前記所定時間と実質的に同じ時間前までの第２の期間、前記少なくとも１つの第２の電源から前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧を、前記第１の励起強度よりも低い第２の励起強度に制御する、
請求項１記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記レーザコントローラは、前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源を制御する、請求項３記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザコントローラは、前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源を制御する、請求項３記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記レーザコントローラは、
前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源を制御し、
前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源を制御する、
請求項３記載のレーザ装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか一項記載のレーザ装置と、
チャンバと、
前記チャンバに設けられるターゲット供給部と、
外部装置からの信号に基づいて、前記レーザ装置および前記ターゲット供給部を制御する極端紫外光生成制御システムと、
を備える、極端紫外光生成装置。
【請求項８】
外部装置と共に用いられ、マスターオシレータと、前記マスターオシレータに接続される第１の電源と、少なくとも１つの増幅器と、前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの第２の電源と、光シャッタと、レーザコントローラと、を備えるレーザ装置において、レーザ光の出力を制御する方法であって、
前記外部装置からバースト運転を制御するための信号を受信することと、
前記マスターオシレータから所定繰り返し周波数で継続的にパルスレーザ光を出力させることと、
前記信号に基づいて前記光シャッタを開閉させることと、
前記信号に基づいて前記少なくとも１つの増幅器の励起強度を制御することと、
を含む、方法。
【請求項９】
バースト期間開始より所定時間前から該バースト期間終了までの第１の期間、前記少なくとも１つの第２の電源から前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧が第１の励起強度に制御され、
前記バースト期間終了から次のバースト期間開始より前記所定時間と実質的に同じ時間前までの第２の期間、前記少なくとも１つの第２の電源から前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧が、前記第１の励起強度よりも低い第２の励起強度に制御される、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源が制御される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源が制御される、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧のデューティ比よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源が制御され、
前記第２の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅が、前記第１の期間に前記少なくとも１つの増幅器に印加される高周波電圧の振幅よりも小さくなるように、前記少なくとも１つの第２の電源が制御される、
請求項９記載の方法。
【請求項１３】
外部装置と共に用いられるレーザ装置であって、
パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、
前記マスターオシレータから出力される前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なる少なくとも１つの光シャッタと、
前記光シャッタを通過した前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なくとも１つの増幅器と、
前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの高周波電源と、
前記高周波電源の印加電圧と、前記光シャッタの開閉とを同期して制御するレーザコントローラと、
を備えるレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ装置、それを備える極端紫外光生成装置およびレーザ光出力制御方法に関する。
【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、たとえば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外光を生成する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】
極端紫外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を用いたＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）方式の装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）方式の装置と、軌道放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）方式の装置との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】米国特許出願公開第２００８／０１４９８６２号明細書
【概要】
【０００５】
本開示の一態様によるレーザ装置は、外部装置と共に用いられるレーザ装置であって、パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、前記マスターオシレータに接続される第１の電源と、前記マスターオシレータから出力される前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なくとも１つの増幅器と、前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの第２の電源と、前記マスターオシレータと前記少なくとも１つの増幅器との間の光路上に配置される少なくとも１つの光シャッタと、前記外部装置からの信号に基づいて、前記レーザ装置を制御するレーザコントローラと、を備えてもよい。
【０００６】
本発明の他の態様による極端紫外光生成装置は、上記したレーザ装置と、チャンバと、前記チャンバに設けられるターゲット供給部と、外部装置からの信号に基づいて、前記レーザ装置および前記ターゲット供給部を制御する極端紫外光生成制御システムと、を備えてもよい。
【０００７】
本発明の他の態様によるレーザ光の出力を制御する方法は、外部装置と共に用いられ、マスターオシレータと、前記マスターオシレータに接続される第１の電源と、少なくとも１つの増幅器と、前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの第２の電源と、光シャッタと、レーザコントローラと、を備えるレーザ装置において、レーザ光の出力を制御する方法であって、前記外部装置からバースト運転を制御するための信号を受信することと、前記マスターオシレータから所定繰り返し周波数で継続的にパルスレーザ光を出力させることと、前記信号に基づいて前記光シャッタを開閉させることと、前記信号に基づいて前記少なくとも１つの増幅器の励起強度を制御することと、を含んでもよい。
【０００８】
本発明の他の態様によるレーザ装置は、外部装置と共に用いられるレーザ装置であって、パルスレーザ光を出力するマスターオシレータと、前記マスターオシレータから出力される前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なる少なくとも１つの光シャッタと、前記光シャッタを通過した前記パルスレーザ光の光路上に配置される少なくとも１つの増幅器と、前記少なくとも１つの増幅器に高周波電圧を印加する少なくとも１つの高周波電源と、前記高周波電源の印加電圧と、前記光シャッタの開閉とを同期して制御するレーザコントローラと、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詳細に説明する。
【図１】図１は、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成装置の概略構成を示す。
【図２】図２は、本開示の一態様に係るＥＵＶ光生成装置の運転状態を示す。
【図３】図３は、本開示の一態様に係るレーザ装置の概略構成を示す。
【図４】図４は、本開示の一態様に係るレーザコントローラが露光装置コントローラからＥＵＶ光生成制御システムを経由して受信するバースト許可信号およびバースト禁止信号を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、本開示の一態様に係るレーザコントローラがＥＵＶ光生成制御システムから受信するバーストオン信号およびバーストオフ信号を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本開示の一態様に係るレーザコントローラがＥＵＶ光生成制御システムから受信してマスターオシレータに入力する発振トリガを示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、本開示の一態様に係るレーザコントローラが増幅器のＲＦ電源に入力する強励起用信号および弱励起用信号を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、本開示の一態様に係るレーザコントローラが光シャッタに入力する開信号および閉信号を示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、本開示の一態様に係るマスターオシレータから出力されるパルスレーザ光を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、本開示の一態様に係る光シャッタより下流側に配置された増幅器から出力されるパルスレーザ光を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、本開示の一態様に係る弱励起期間中の励起強度をデューティ比０％（励起無し）とした場合にＲＦ電源から増幅器に入力される励起用電圧と、弱励起期間中の励起強度をデューティ比２０％とした場合にＲＦ電源から増幅器に入力される励起用電圧とを示すタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、図１１に示す励起用電圧をそれぞれＲＦ電源から増幅器に入力した場合に増幅器から出力されるパルスレーザ光のエネルギー変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は、図１２に示すグラフの部分拡大図である。
【図１４】図１４は、本開示の一態様に係るレーザコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本開示の一態様に係るレーザコントローラがマスターオシレータに所定繰返し周波数でパルスレーザ光を生成させる動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本開示の一態様に係るデューティ比をτ／Ｔとした場合にレーザコントローラからＲＦ電源に入力される励起用信号を示す。
【図１７】図１７は、図１６に示す場合にＲＦ電源から増幅器に供給される励起用電圧を示す。
【図１８】図１８は、本開示の一態様に係る弱励起期間の弱励起用信号のデューティ比を２０％とし、強励起期間の強励起用信号のデューティ比を５０％とした場合にＲＦ電源から増幅器に供給されるＲＦ電圧を示す図である。
【図１９】図１９は、本開示の一態様に係る弱励起期間の弱励起用信号のデューティ比を２０％とし、強励起期間の強励起用信号のデューティ比を１００％とした場合にＲＦ電源から増幅器に供給されるＲＦ電圧を示す図である。
【図２０】図２０は、本開示の一態様に係る電位制御方式においてＲＦ電源から増幅器に供給されるＲＦ電圧を示す。
【図２１】図２１は、本開示の一態様に係るＰＷＭ方式と電位制御方式とを組み合わせた場合にＲＦ電源から増幅器に供給されるＲＦ電圧を示す。
【図２２】図２２は、本開示の一態様に係るレーザ装置におけるマスターオシレータに複数の半導体レーザを用いた場合を示す。
【図２３】図２３は、本開示の一態様に係るレーザコントローラが再生増幅器に入力する励起用信号を示すタイミングチャートである。
【図２４】図２４は、本開示の一態様に係るレーザコントローラが光シャッタに入力する開信号および閉信号を示すタイミングチャートである。
【図２５】図２５は、本開示の一態様に係る再生増幅器から出力されるパルスレーザ光を示すタイミングチャートである。
【図２６】図２６は、図２２に示すレーザ装置を備えるＥＵＶ光生成装置を示す。
【図２７】図２７は、本開示の一態様に係るレーザコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本開示の一態様に係るＥＵＶ光生成制御システムがマスターオシレータにパルスレーザ光を生成させる動作を示すフローチャートである。
【図２９】図２９は、本開示の一態様に係る高速軸流型増幅器の概略構成を示す。
【図３０】図３０は、本開示の一態様に係るスラブ型増幅器の概略構成を示す。
【図３１】図３１は、本開示の一態様に係る３軸直交型増幅器の概略構成を示す。
【図３２】図３２は、図３１に示す３軸直交型増幅器のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における断面図を示す。
【図３３】図３３は、本開示の一態様に係る２つの偏光子とポッケルスセルとを組み合わせて構成された光シャッタの一例を示す。
【図３４】図３４は、本開示の一態様に係る１つのパルスレーザ光と光シャッタの動作との関係を示す。
【図３５】図３５は、本開示の一態様に係る２つの偏光子とファラデーローテータとを組み合わせて構成された光シャッタの一例を示す。
【図３６】図３６は、本開示の一態様に係る光音響素子を用いて構成された光シャッタの一例を示す。
【図３７】図３７は、変形例１による光シャッタの概略構成を示す。
【図３８】図３８は、変形例２による光シャッタの概略構成を示す。
【図３９】図３９は、変形例３による光シャッタの概略構成を示す。
【図４０】図４０は、変形例４による光シャッタの概略構成を示す。
【図４１】図４１は、本開示の一態様に係る再生増幅器の一例を示す。
【実施の形態】
【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、本開示の一例を示すものであって、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および動作の全てが本開示の構成および動作として必須であるとは限らない。なお、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】
以下、本開示の一実施の形態によるレーザ装置、それを備える極端紫外光生成装置およびレーザ光出力制御方法を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。
【００１２】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
３．１  構成
３．２  動作
３．３  バースト運転
４．レーザ装置の制御システム
４．１  構成
４．２  動作
４．３  作用
４．４  その他のバリエーション
４．５  タイミングチャート
４．６  バースト運転とパルスエネルギー特性
４．７  制御フロー
５．増幅器の励起強度の制御方式
５．１  ＰＷＭ方式
５．２  電位制御方式
５．３  ＰＷＭ方式と電位制御方式との組合せ
６．半導体レーザをマスターオシレータとするレーザ装置
６．１  構成
６．２  動作
６．３  作用
６．４  タイミングチャート
７．レーザ装置を備える極端紫外光生成装置
７．１  構成
７．２  動作
７．３  作用
７．４  制御フロー
７．４．１  ＥＵＶ光生成制御システムにおけるバースト信号の生成制御フロー
７．４．２  ＥＵＶ光生成制御システムにおけるトリガ信号の生成制御フロー
８．補足説明
８．１  ＣＯ２ガスを増幅媒体とする増幅器の構成
８．２  光シャッタ
８．２．１  ポッケルスセルと偏光子との組合わせ
８．２．２  ファラデーローテータと偏光子との組合わせ
８．２．３  光音響素子
８．２．４  光シャッタのバリエーション
８．２．４．１  変形例１
８．２．４．２  変形例２
８．２．４．３  変形例３
８．２．４．４  変形例４
８．３  再生増幅器
【００１３】
１．概要
本実施の形態の概要について、以下に説明する。本実施の形態に係るレーザ装置は、マスターオシレータと、少なくも１つの増幅器と、少なくとも１つの光シャッタと、少なくとも１つの電源と、少なくとも１つの光シャッタ制御部と、を備えてもよい。前記電源は、前記増幅器に印加する励起強度を制御する。前記光シャッタは、前記マスターオシレータおよび前記少なくとも１つの増幅器の間の光路上に配置される。前記制御装置は、バーストを生成する所定時間前に前記少なくとも１つの増幅器を第１の所定の励起強度に制御する。また、前記制御装置は、前記バーストを生成後に前記増幅器を第１の所定の励起強度よりも弱い第２の所定の励起強度に制御する。さらに、前記制御装置は、前記マスターオシレータを所定の繰り返し周波数で発振させる。さらにまた、前記制御装置は、前記少なくとも１つの増幅器によって増幅されたパルスレーザ光の前記バーストを生成させるために前記少なくとも１つの光シャッタを動作させる。
【００１４】
２．用語の説明
つぎに、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。「ドロップレット」とは、溶融したターゲット物質の液滴である。したがって、その形状は、表面張力によって略球形となる。「プラズマ生成領域」とは、プラズマが生成される空間として予め設定された３次元空間である。「ビーム拡大」とは、ビーム断面が徐々に広がることをいう。「バースト運転」とは、所定の時間、所定繰返し周波数で、パルスレーザ光またはパルスＥＵＶ光が出力され、所定の時間外ではパルスレーザ光またはパルスＥＵＶ光が出力されない運転と定義する。「強励起」とは、バースト運転時にパルスレーザ光またはパルスＥＵＶ光を出力させている際の増幅器における励起強度と定義する。また、「弱励起」とは、増幅器を強励起時よりも小さいエネルギー（電圧、電流、または電力量）で動作させた際の励起強度と定義する。レーザ光の光路において、レーザ光の生成源側を「上流」とし、レーザ光の到達目標側を「下流」とする。また、「所定繰返し周波数」とは、略所定の繰返し周波数であればよく、必ずしも一定の繰返し周波数でなくてもよい。
【００１５】
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。なお、理解のために各図では、図示されている光学素子のうち、最上流に位置する光学素子に入射するレーザ光と、最下流に位置する光学素子から出射するレーザ光とのそれぞれに対して、座標系が適宜図示される。また、その他の光学素子に対して入射するレーザ光の座標系は、必要に応じて適宜図示される。
【００１６】
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、入射面に対して平行な方向の偏光状態であるとする。
【００１７】
３．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
３．１  構成
図１に例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成装置１の概略構成を示す。ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザ装置３と共に用いることができる（以下、ＥＵＶ光生成装置１およびレーザ装置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を含むことができる。チャンバ２内は大気圧よりも低圧に保持されていてもよく、好ましくは真空であってよい。あるいは、チャンバ２の内部にはＥＵＶ光の透過率が高いガスが存在してもよい。また、ＥＵＶ光生成装置１は、ターゲット供給部（例えばドロップレット生成器２６）をさらに含むことができる。ターゲット供給部は、例えばチャンバ２の壁に取り付けられていてもよい。ターゲット供給部から供給されるターゲット物質は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、またはそれらのいずれかの組合せを含むことができるが、これらに限定されない。
【００１８】
チャンバ２の壁部には少なくとも１つの貫通孔が設けられている。その貫通孔にはウィンドウ２１が設けられていてもよい。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および第２の焦点を有する。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位置またはプラズマ生成位置およびその近傍を含む領域（プラズマ生成領域２５）内に位置し、その第２の焦点が中間焦点（ＩＦ）２９２に位置するよう配置されるのが好ましい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には、パルスレーザ光３３が通過することができる貫通孔２４が設けられていてもよい。
【００１９】
再び図１を参照に、ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御システム５に接続されていてもよい。また、ＥＵＶ光生成装置１は、ターゲットセンサ４を含むことができる。ターゲットセンサ４は、ターゲットの存在、軌道、位置の少なくとも１つを検出可能であるとよい。ターゲットセンサ４は、撮像機能を有していてもよい。
【００２０】
さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２内部と露光装置６０内部とを連通する接続部２９を含むことができる。接続部２９内部にはアパーチャを備えた壁２９１が設けられていてもよく、そのアパーチャがＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点に位置するように壁２９１を配置することが好ましい。
【００２１】
さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ３４、レーザ光集光ミラー２２、ドロップレットターゲット２７のターゲット回収器２８なども含むことができる。
【００２２】
３．２  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アクチュエータ３４を経てパルスレーザ光３２としてウィンドウ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、レーザ装置３から少なくとも１つのレーザ光路に沿ってチャンバ２内に進み、レーザ光集光ミラー２２で反射されてもよい。そして、レーザ光集光ミラー２２で反射されたパルスレーザ光３３は、少なくとも１つのドロップレットターゲット２７に照射されてもよい。
【００２３】
ドロップレット生成器２６は、ドロップレットターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて出力してもよい。ドロップレットターゲット２７には、少なくとも１つのパルスレーザ光３３が照射される。パルスレーザ光に照射されたドロップレットターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマからＥＵＶ光が放射される。なお、１つのドロップレットターゲット２７に、複数のパルスレーザ光が照射されてもよい。
【００２４】
ＥＵＶ光生成制御システム５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括することができる。ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲットセンサ４によって撮像されたドロップレットターゲット２７のイメージ情報等を処理することができる。ＥＵＶ光生成制御システム５はまた、例えばドロップレットターゲット２７を出力するタイミングの制御、ドロップレットターゲット２７の出力方向の制御等を行うことができる。ＥＵＶ光生成制御システム５はさらに、例えばレーザ装置３のレーザ発振タイミングの制御、パルスレーザ光の進行方向の制御、パルスレーザ光の集光位置変更の制御等を行うことができる。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を追加することもできる。
【００２５】
３．３  バースト運転
図２は、ＥＵＶ光生成システムの運転状態を示す図である。露光装置と共に用いられるＥＵＶ光生成システムは、露光装置においてウエハを露光する際、所定繰返し周波数のパルスのＥＵＶ光（以下、パルスＥＵＶ光という）を露光装置へ出力する（図２参照）。この期間を、バースト期間ＴＢとする。これに対し、ＥＵＶ光生成システムは、露光装置におけるウエハの移動時間、ウエハの交換時間およびマスクの交換時間等において、露光装置へのパルスＥＵＶ光の供給を休止する（図２参照）。この期間を、バースト休止期間ＴＲとする。
【００２６】
ＥＵＶ光生成システムにおいては、図２に示すように、必要に応じてパルスＥＵＶ光を出力する運転（バースト運転）をさせるために、レーザ装置も同様に、必要に応じて所定繰返し周波数のパルスレーザ光を出力する運転（バースト運転）をさせる場合がある。
【００２７】
ここで、バースト休止期間ＴＲでのレーザ装置の消費電力を抑制するためには、バースト休止期間ＴＲに、増幅器内での放電を停止するか、または放電による励強度を弱くすること（弱励起）が考えられる。しかし、バースト運転の際に、レーザ装置の運転状態を停止状態または弱励起状態から強励起状態に切り替えると、バースト期間ＴＢの初期のパルスレーザ光のエネルギーが不安定になる場合がある。
【００２８】
４．レーザ装置の制御システム
そこで本開示では、レーザ装置３の一態様として、以下のようなレーザ装置を提案する。
【００２９】
４．１  構成
図３は、本態様に係るレーザ装置３の概略構成を示す。図３に示すように、レーザ装置３は、マスターオシレータ（ＭＯ）３０２と、１つまたは複数の増幅器（ＰＡ）３１０１〜３１０ｎと、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎと、少なくとも１つの光シャッタ３０３と、レーザコントローラ３０１を含んでもよい。マスターオシレータ（ＭＯ）３０２には不図示の電源が接続されていてもよい。各増幅器（ＰＡ）３１０１〜３１０ｎには、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎがそれぞれ接続されていてもよい。少なくとも１つの光シャッタ３０３は、マスターオシレータ３０２から出力されるパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。１つまたは複数の増幅器３１０１〜３１０ｎは、マスターオシレータ３０２から出力されるパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。但し、光シャッタ３０３は必須ではない。
【００３０】
マスターオシレータ３０２は、レーザコントローラ３０１に接続されていてもよい。各々の増幅器３１０１〜３１０ｎのＲＦ電源３２０１〜３２０ｎは、レーザコントローラ３０１に接続されていてもよい。
【００３１】
４．２  動作
上記構成において、レーザコントローラ３０１は、マスターオシレータ３０２を所定の繰返し周波数で、レーザ発振させてもよい。レーザコントローラ３０１は、レーザ装置３をバースト運転させるために、少なくとも１つの光シャッタ３０３を動作させてもよい。レーザコントローラ３０１は、バースト期間ＴＢでは光シャッタ３０３を開（パルスレーザ光を透過させる状態）とし、バースト休止期間ＴＲでは光シャッタ３０３を閉（パルスレーザ光を透過させない状態）としてもよい。レーザコントローラ３０１は、バースト期間ＴＢの開始よりも所定時間前に、増幅器３１０１〜３１０ｎが第１の励起強度となるように、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎを動作させる。この所定時間をＴｓとする（図４参照）。また、レーザコントローラ３０１は、バースト休止期間ＴＲの開始からバースト期間ＴＢの開始よりも所定時間Ｔｓ前までの間、増幅器３１０１〜３１０ｎが第１の励起強度よりも弱い第２の励起強度となるように，ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎを動作させる。但し、省エネルギー化にとって有効であるのは、増幅器３１０１〜３１０ｎの励起強度の強弱制御であってよい。省エネルギー化の実現に関しては、光シャッタ３０３の開閉動作は必須ではない。
【００３２】
４．３  作用
このように、マスターオシレータ３０２を所定の繰返し周波数で常に発振させておくことで、マスターオシレータ３０２から出力されるパルスレーザ光を安定させることができてもよい。また、パルスレーザ光のバースト出力は、光シャッタ３０３を用いて生成しているので、バースト休止期間ＴＲにマスターオシレータ３０２を休止させなくてもよい。
【００３３】
レーザコントローラ３０１は、バースト期間ＴＢの開始よりも所定時間Ｔｓ前に、増幅器３１０１〜３１０ｎが第１の励起強度となるように、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎを動作させる。これにより、増幅後のパルスレーザ光のエネルギー安定性を改善できてもよい。
【００３４】
この安定性の意味については、後述において図１２を用いて説明する。
【００３５】
レーザコントローラ３０１はまた、バースト休止期間ＴＲの開始からバースト期間ＴＢの開始よりも所定時間Ｔｓ前までの間、増幅器３１０１〜３１０ｎが第１の励起強度よりも弱い第２の励起強度となるように、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎを動作させる。これにより、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎに供給する電力を低減でき、省エネルギー化ができてもよい。
【００３６】
４．４  その他のバリエーション
レーザコントローラ３０１には、バースト期間ＴＢの開始よりも所定時間Ｔｓ前に、露光装置６０（図２参照）の露光装置コントローラ６１（図３参照）からバースト許可信号Ｓ１が入力されてもよい。この場合、レーザコントローラ３０１は、バースト許可信号Ｓ１の入力をトリガとして、バースト期間ＴＢの開始よりも所定時間Ｔｓ前から、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎを強励起で動作させる。また、レーザコントローラ３０１には、露光装置コントローラ６１からバースト終了信号が入力されてもよい。この場合、レーザコントローラ３０１は、バースト終了信号の入力をトリガとして、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎを弱励起で動作させる。
【００３７】
図３では、マスターオシレータ３０２と増幅器３１０１との間に、光シャッタ３０３を配置した場合を例示した。しかし、この例に限定されることなく、増幅器３１０１〜３１０ｎの間のいずれかの光路上に、光シャッタ３０３を配置してもよい。この場合、レーザコントローラ３０１は、レーザ装置３をバースト運転させる際に、全ての増幅器、あるいは少なくとも光シャッタ３０３の下流側の光路上に配置された増幅器の励起強度を、上述の動作と同様に、強励起および弱励起とするようにＲＦ電源を制御する。
【００３８】
４．５  タイミングチャート
つづいて、レーザ装置３における各種信号およびパルスレーザ光の波形を、図面を参照に説明する。
【００３９】
図４は、レーザコントローラ３０１が露光装置コントローラ６１からＥＵＶ光生成制御システム５を経由して受信するバースト許可信号Ｓ１およびバースト禁止信号Ｓ２を示すタイミングチャートである。図５は、レーザコントローラ３０１がＥＵＶ光生成制御システム５から受信するバーストオン信号Ｓ３およびバーストオフ信号Ｓ４を示すタイミングチャートである。バースト許可信号Ｓ１は、露光装置コントローラ６１がパルスＥＵＶ光のバースト出力をレーザ装置３に対して許可する信号である。一方、バーストオン信号Ｓ３は、ＥＵＶ光生成制御システム５がレーザ装置３のレーザコントローラ３０１に対してパルスレーザ光のバースト出力を命令する信号である。したがって、バーストオン信号Ｓ３がＥＵＶ光生成制御システム５から出力されている期間が、バースト期間ＴＢとなる。なお、本説明では、電圧レベルが“ＯＮ”にある信号がバースト許可信号Ｓ１とされ、“ＯＦＦ”にある信号がバースト禁止信号Ｓ２とされる。同様に、電圧レベルが“ＯＮ”にある信号がバーストオン信号Ｓ３とされ、“ＯＦＦ”にある信号がバーストオフ信号Ｓ４とされる。“ＯＦＦ”に相当する電圧レベルは、ゼロであってもよい。
【００４０】
バースト許可信号Ｓ１の立ち上がりタイミングよりも所定時間Ｔｓ遅れたタイミングで、バーストオン信号Ｓ３がレーザコントローラ３０１に入力される。なお、バースト禁止信号Ｓ２は、露光装置コントローラ６１がレーザ装置３に対してパルスＥＵＶ光のバースト出力を禁止する信号であってもよい。また、バーストオフ信号Ｓ４は、ＥＵＶ光生成制御システム５がレーザ装置３に対してパルスＥＵＶ光のバースト出力を停止させる信号であってもよい。このバースト禁止信号Ｓ２およびバーストオフ信号Ｓ４のレーザコントローラ３０１への入力タイミング、すなわち、バースト許可信号Ｓ１およびバーストオン信号Ｓ３の立ち下がりタイミングは、同じタイミングであってもよい。あるいは、バースト禁止信号Ｓ２のタイミングよりも所定時間Ｔｓ後のタイミングで、バーストオフ信号Ｓ４がレーザコントローラ３０１に入力されるようにしてもよい。
【００４１】
図６は、レーザコントローラ３０１がＥＵＶ光生成制御システム５から受信してマスターオシレータ３０２に入力する発振トリガＳ５を示すタイミングチャートである。図６に示すように、マスターオシレータ３０２には、レーザ装置３が起動してシステム動作可能となったタイミングから、発振トリガＳ５が所定繰返し周波数で入力されてもよい。システム動作可能となったタイミングとは、レーザ装置３がレーザ発振可能となったタイミングを意味する。また、たとえばマスターオシレータ３０２には、ＥＵＶ光生成制御システム５からバースト許可信号Ｓ１を最初に受信したタイミング以降、発振トリガＳ５が所定繰返し周波数で継続的に入力されてもよい。したがって、バースト休止期間ＴＲ中でも、マスターオシレータ３０２には、所定繰返し周波数で発振トリガＳ５が入力されていてもよい。
【００４２】
図７は、レーザコントローラ３０１が増幅器３１０１〜３１０ｎのＲＦ電源３２０１〜３２０ｎに入力する強励起用信号Ｓ６および弱励起用信号Ｓ７を示すタイミングチャートである。図７に示すように、レーザコントローラ３０１は、露光装置コントローラ６１からＥＵＶ光生成制御システム５を経由してバースト許可信号Ｓ１が入力されている期間、強励起用信号Ｓ６をＲＦ電源３２０１〜３２０ｎに入力してもよい。したがって、各ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎは、強励起用の高周波電圧を増幅器３１０１〜３１０ｎに入力することとなる。バーストオン信号Ｓ３の立ち上がりタイミングは、前記強励起用信号Ｓ６の立ち上がりタイミングよりも所定時間Ｔｓ後のタイミングであってよい。
【００４３】
図８は、レーザコントローラ３０１が光シャッタ３０３に入力する開信号Ｓ８および閉信号Ｓ９を示すタイミングチャートである。図９は、マスターオシレータ３０２から出力されるパルスレーザ光Ｌ１を示すタイミングチャートである。図１０は、光シャッタ３０３より下流に配置された増幅器３１０１〜３１０ｎのたとえば最下流側増幅器から出力されるパルスレーザ光Ｌ２を示すタイミングチャートである。図８に示すように、レーザコントローラ３０１は、ＥＵＶ光生成制御システム５からバーストオン信号Ｓ３が入力されている期間、すなわちバースト期間ＴＢ、光シャッタ３０３を開状態とする開信号Ｓ８を光シャッタ３０３に入力してもよい。その他の期間、すなわちバースト休止期間ＴＲ、レーザコントローラ３０１は、光シャッタ３０３を閉状態とする閉信号Ｓ９を光シャッタ３０３に入力する。これに対し、図９に示すように、マスターオシレータ３０２は、図６に示す発振トリガＳ５に応じた所定繰返し周波数でパルスレーザ光Ｌ１を継続的に出力する。このため、バースト休止期間ＴＲ、パルスレーザ光Ｌ１は光シャッタ３０３によって出力して遮断されてもよい。この結果、図１０に示すように、光シャッタ３０３より下流側の増幅器３１０１〜３１０ｎのたとえば最下流側増幅器からは、バースト期間ＴＢのみ、増幅されたパルスレーザ光Ｌ２が出力されてもよい。
【００４４】
４．６  バースト運転とパルスエネルギー特性
つづいて、増幅器を弱励起から強励起に切り替えたと同時に増幅器にパルスレーザ光を入射させた際の増幅後のパルスレーザ光のエネルギー変化について説明する。図１１は、弱励起期間Ｔｗｋ中、ＲＦ電源から増幅器に入力される励起用電圧をデューティ比０％（励起無し）の場合とデューティ比２０％の場合について示すタイミングチャートである。図１１中、破線はデューティ比０％とした場合の励起用電圧Ａ０、実線はデューティ比２０％とした場合の励起用電圧Ａ２０とを示す。図１２は、図１１に示す励起用電圧Ａ０およびＡ２０をそれぞれＲＦ電源から増幅器に入力した場合に増幅器から出力されるパルスレーザ光のエネルギー変化を示すグラフである。図１２では、励起用電圧Ａ０の場合のパルスレーザ光のエネルギーをＥ０、励起用電圧Ａ２０の場合のパルスレーザ光のエネルギーをＥ２０として、各データ点がプロットされている。図１３は、図１２に示すグラフの部分拡大図である。
【００４５】
図１１〜図１３を参照すると明らかなように、励起強度を切り替えた直後（たとえば１ｍｓ間）では、パルスレーザ光のエネルギー（以下、パルスエネルギーという）は、定常状態よりも低い水準から急激に上昇する。つづいて、パルスエネルギーは、励起強度を切り替えたタイミングから約時間Ｔａ後に、定常状態のパルスエネルギーを超えてオーバーシュートする。その後、パルスエネルギーは、徐々に減衰し、励起強度を切り替えたタイミングから約時間Ｔｂ後に、定常状態のパルスエネルギーで安定する。
【００４６】
ここで、Ｅ０がパルスエネルギー定常状態の値を超えるまでの時間Ｔａ０は、約０．１７ｍｓとなり、定常状態の値を超えてから定常状態の値で安定するまでの時間Ｔｂ０は、約４ｍｓとなった。また、Ｅ０では励起強度を切り替えた直後にパルスエネルギーが瞬間的に０付近となる。一方、Ｅ２０がパルスエネルギー定常状態の値を超えるまでの時間Ｔａ２０は、約０．１５ｍｓとなり、定常状態の値を超えてから定常状態の値で安定するまでの時間Ｔｂ２０は、約３ｍｓとなった。また、Ｅ２０のオーバーシュート時のパルスエネルギーのピーク値は、Ｅ０のオーバーシュート時のパルスエネルギーのピーク値よりも約１割低かった。さらに、Ｅ２０では、励起強度を切り替えた直後であってもパルスエネルギーが０とならなかった。
【００４７】
このように、弱励起のときのデューティ比を２０％とした場合の方が、０％とした場合よりも、定常状態のパルスエネルギーに安定するまでの時間Ｔｂおよびオーバーシュート時のピーク値が小さくなっている。このことから、弱励起期間中であっても励起を完全に停止することなく所定の強度で励起させておいた方が、強励起へ移行した際のパルスエネルギーをより早く安定させられることが分かる。このことから、弱励起期間中に増幅器に与える励起用電圧は、省エネルギーを考慮しつつできるだけ強励起時と近い電圧とした方が好ましいことが推測される。また、弱励起期間中の励起強度を僅かでも維持していれば、瞬間的にパルスエネルギーが出力されないという状況を回避できると考えられる。
【００４８】
また、弱励起期間Ｔｗｋ中の励起強度をデューティ比の数値にかかわらず、バーストオン信号Ｓ３は、バースト許可信号Ｓ１の立ち上がりから時間Ｔａ経過した後に立ち上がるようにするとよいことが分かる。これにより、バースト初期にパルスレーザ光が出力されないという不具合を低減できてもよい。より好ましくは、バーストオン信号Ｓ３をバースト許可信号Ｓ１の立ち上がりから時間Ｔｂ経過した後に立ち上げるとよい。これにより、パルスエネルギーのオーバーシュートによる影響を低減することができてもよい。時間ＴａおよびＴｂは、実験、経験、シミュレーションにより事前に求めておいてもよい。
【００４９】
４．７  制御フロー
つぎに、レーザコントローラ３０１の動作について、説明する。図１４は、レーザコントローラ３０１の動作を示すフローチャートである。図１４に示すように、レーザコントローラ３０１は、露光装置コントローラ６１からＥＵＶ光生成制御システム５を経由してバースト許可信号Ｓ１（図４参照）を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０１、Ｓ１０１のＮＯ）。バースト許可信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、増幅器３１０１〜３１０ｎのＲＦ電源３２０１〜３２０ｎに、強励起用信号Ｓ６（図７参照）を入力してもよい（ステップＳ１０２）。
【００５０】
つぎに、レーザコントローラ３０１は、ＥＵＶ光生成制御システム５からバーストオン信号Ｓ３を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０３、Ｓ１０３のＮＯ）。バーストオン信号Ｓ３を受信すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、光シャッタ３０３を開状態にする開信号Ｓ８（図８参照）を光シャッタ３０３に入力してもよい（ステップＳ１０４）。
【００５１】
つぎに、レーザコントローラ３０１は、ＥＵＶ光生成制御システム５からバーストオフ信号Ｓ４（図５参照）またはバースト禁止信号Ｓ２（図４参照）を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０５、Ｓ１０５のＮＯ）。バーストオフ信号Ｓ４またはバースト禁止信号Ｓ２を受信すると（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、増幅器３１０１〜３１０ｎのＲＦ電源３２０１〜３２０ｎに供給する電圧を弱励起用信号Ｓ７（図７参照）に切り替えてもよい（ステップＳ１０６）。また、レーザコントローラ３０１は、光シャッタ３０３を閉状態にする閉信号Ｓ９（図８参照）を光シャッタ３０３に入力してもよい（ステップＳ１０７）。
【００５２】
その後、レーザコントローラ３０１は、露光装置コントローラ６１からの信号に基づいて、バースト運転を中止するか否かを判定し（ステップＳ１０８）、バースト運転を中止する場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、本動作を終了してもよい。一方、バースト運転を継続する場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、レーザコントローラ３０１は、ステップＳ１０１へ帰還し、以降の動作を繰り返してもよい。
【００５３】
また、レーザコントローラ３０１は、図１４に示す動作と並行して、マスターオシレータ３０２に所定繰返し周波数でパルスレーザ光を生成させてもよい。図１５は、レーザコントローラ３０１がマスターオシレータ３０２に所定繰返し周波数でパルスレーザ光を生成させる動作を示すフローチャートである。図１５に示すように、レーザコントローラ３０１は、ＥＵＶ光生成制御システム５から、たとえば１つの発振トリガＳ５（図６参照）を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１２１、Ｓ１２１のＮＯ）。発振トリガＳ５を受信すると（ステップＳ１２１のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、マスターオシレータ３０２に１つの発振トリガＳ５（図６参照）を送信してもよい（ステップＳ１２２）。これにより、マスターオシレータ３０２からは、たとえば１つのパルスレーザ光Ｌ１（図９参照）が出力されてもよい。その後、レーザコントローラ３０１は、露光装置コントローラ６１からの信号に基づいて、バースト運転を中止するか否かを判定し（ステップＳ１２３）、バースト運転を中止する場合（ステップＳ１２３のＹＥＳ）、本動作を終了する。一方、バースト運転を継続する場合（ステップＳ１２３のＮＯ）、レーザコントローラ３０１は、ステップＳ１２１へ帰還し、以降の動作を繰り返す。
【００５４】
５．増幅器の励起強度の制御方式
つぎに、本実施の形態における励起強度の制御について、説明する。本実施の形態では、励起強度の制御方式として、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式と、電位制御方式と、これらの組合せとを例に挙げる。
【００５５】
５．１  ＰＷＭ方式
ＰＷＭ方式は、電圧パルスのデューティ比を変化させる変調方式である。そこで、本実施の形態では、強励起制御と弱励起制御とで、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給される電圧パルスのデューティ比を変化させてもよい。ここで、デューティ比とは、周期的なパルス波を出したときの１周期に対するパルス幅の比を意味し、以下の式（１）で表される。
Ｄ＝τ／Ｔ  ・・・（１）
なお、式（１）において、Ｄはデューティ比を示し、τはパルス幅を示し、Ｔは１周期の時間的長さを示す。たとえば、周期Ｔを１０μｓとし、パルス幅τを１μｓとすると、デューティ比Ｄは、式（１）より、０．１（１０％）となる。
【００５６】
図１６に、デューティ比をτ／Ｔとした場合にレーザコントローラ３０１からＲＦ電源３２０１〜３２０ｎに入力される励起用信号（Ｓ６またはＳ７）を示す。図１７に、図１６に示す場合にＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給される励起用電圧を示す。図１６に示すように、ＰＷＭ方式の場合、レーザコントローラ３０１からＲＦ電源３２０１〜３２０ｎには、たとえば矩形波の信号が入力されてもよい。これにより、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎには、図１７に示すような、断続的なＲＦ電圧が供給されてもよい。
【００５７】
ＰＷＭ方式の場合、弱励起の制御と強励起の制御とは、たとえば矩形波のデューティ比を変えることで実現できる。図１８は、弱励起期間Ｔｗｋの弱励起用信号Ｓ７によって指定されるデューティ比を２０％とし、強励起期間Ｔｓｔの強励起用信号Ｓ６によって指定されるデューティ比を５０％とした場合にＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給されるＲＦ電圧を示す図である。図１９は、弱励起期間Ｔｗｋの弱励起用信号Ｓ７によって指定されるデューティ比を２０％とし、強励起期間Ｔｓｔの強励起用信号Ｓ６によって指定されるデューティ比を１００％とした場合に各ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給されるＲＦ電圧を示す図である。
【００５８】
図１８および図１９に示すように、増幅器３１０１〜３１０ｎが備える電極間に印加されるＲＦ電圧のデューティ比を変化させることによって、レーザ媒質の励起強度を変化させてもよい。そこで、弱励起期間Ｔｗｋにおけるデューティ比を強励起期間Ｔｓｔにおけるデューティ比よりも小さくしてもよい。これにより、弱励起期間Ｔｗｋにおいて単位時間あたりに増幅器３１０１〜３１０ｎに供給される励起エネルギーを強励起期間Ｔｓｔにおけるそれよりも小さくすることが可能となるため、省エネルギー化を図れてもよい。
【００５９】
なお、ＣＯ２ガスを増幅媒体とする増幅器のＲＦ周波数は、典型的には１０〜１００ＭＨｚである。本実施の形態のように周期Ｔが１０μＳである場合、ＰＷＭの周波数は１００ｋＨｚ（＝１／Ｔ）となる。このようにＰＷＭの周波数は増幅器のＲＦ周波数に対して十分大きくなるように設定されるとよい。その上で、マスターオシレータ３０２から出力されるパルスレーザ光の繰返し周波数が、たとえば１００ｋＨｚとされて、ＰＷＭの周期Ｔに同期されるとよい。
【００６０】
５．２  電位制御方式
つづいて、電位制御方式について説明する。図２０は、電位制御方式においてＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給されるＲＦ電圧を示す。電位制御方式では、弱励起用信号Ｓ７によって指定される振幅を強励起用信号Ｓ６によって指定される振幅よりも小さくしてもよい。この結果、図２０に示すように、弱励起期間Ｔｗｋ中では、ＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給されるＲＦ電圧の振幅が小さくなってもよい。このように、弱励起期間ＴｗｋにおけるＲＦ電圧の振幅を強励起期間ＴｓｔにおけるＲＦ電圧の振幅よりも小さくしてもよい。これにより、弱励起期間Ｔｗｋにおいて単位時間あたりに増幅器３１０１〜３１０ｎに供給される励起エネルギーを強励起期間Ｔｓｔにおけるそれよりも小さくすることが可能となるため、省エネルギー化を図れてもよい。
【００６１】
５．３  ＰＷＭ方式と電位制御方式との組合せ
また、上述したＰＷＭ方式と電位制御方式とを組み合わせてもよい。図２１は、ＰＷＭ方式と電位制御方式とを組み合わせた場合にＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給されるＲＦ電圧を示す。このように、ＰＷＭ方式と電位制御方式とを組み合わせることで、励起強度制御のダイナミックレンジが大きくなってもよい。この結果、より自在にＲＦ電源３２０１〜３２０ｎから増幅器３１０１〜３１０ｎに供給されるＲＦ電圧を調整することが可能となってもよい。
【００６２】
６．半導体レーザをマスターオシレータとするレーザ装置
つづいて、図３に示すレーザ装置３におけるマスターオシレータ３０２に複数の半導体レーザを用いた場合を、以下に説明する。
【００６３】
６．１  構成
図２２は、レーザ装置３Ａにおけるマスターオシレータ３０２Ａに複数の半導体レーザを用いた場合を示す。なお、図２２では、１段目の増幅器３１０１として再生増幅器３１０Ｒを用いている。また、再生増幅器３１０Ｒの下流側に、光シャッタ３０４が追加されている。なお、以下の説明において、再生増幅器３１０Ｒおよび増幅器３１０２〜３１０ｎ内の増幅媒体は、ＣＯ２ガスを一成分として含む混合ガスである。
【００６４】
図２２に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータ３０２Ａは、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎを備えてもよい。半導体レーザ３０２１〜３０２ｎは、たとえば量子カスケードレーザであってよい。この半導体レーザ３０２１〜３０２ｎは、それぞれ同じ波長または異なる波長で発振することが可能であってよい。ただし、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎは、ＣＯ２ガスを含む増幅媒体の複数の増幅波長領域の何れかに含まれる波長で発振可能であることが好ましい。半導体レーザ３０２１〜３０２ｎは、シングル縦モード発振しても、マルチ縦モード発振してもよい。また、マスターオシレータ３０２Ａは、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎから出力されたパルスレーザ光の光路を１つの光路に重畳させる光路調節器３０２Ｚを備えてもよい。
【００６５】
６．２  動作
つぎに、図２２に示すレーザコントローラ３０１の動作について説明する。レーザコントローラ３０１は、複数の半導体レーザ３０２１〜３０２ｎを所定の繰返し周波数および所定のタイミングで、レーザ発振させてもよい。複数の半導体レーザ３０２１〜３０２ｎから出力されたパルスレーザ光は、光路調節器３０２Ｚによってその光路が一致するように重畳されてもよい。
【００６６】
レーザコントローラ３０１は、レーザ装置３Ａをバースト運転させるために、光シャッタ３０３および３０４のうち少なくとも一方を動作させてもよい。好ましくは、再生増幅器３１０Ｒの下流側の光シャッタ３０４をバースト運転のために動作させてもよい。また、光シャッタ３０３および３０４のうち少なくとも１つは、パルスレーザ光の戻り光抑制用としてもよい。たとえば、パルスレーザ光が光シャッタに到達するタイミングに合わせて光シャッタを開とし、パルスレーザ光が光シャッタを通過したタイミングに合わせて光シャッタを閉とするように動作させてもよい。なお、パルスレーザ光が光シャッタに到達するタイミング及び通過したタイミングは、光シャッタまでの光路長と発振トリガタイミングとパルス幅とを用いて、予め計算されていてもよい。
【００６７】
レーザコントローラ３０１は、バーストオン信号、バーストオフ信号に関係なく、再生増幅器３１０Ｒが所定の励起強度となるように、再生増幅器３１０ＲのＲＦ電源３２０１に励起用信号を入力してもよい。
【００６８】
一方で、レーザコントローラ３０１は、他の増幅器３１０２〜３１０ｎのＲＦ電源３２０２〜３２０ｎに、以下の信号を送信してもよい。これらの信号としては、上述において図４等の説明で示した信号を用いることができる。
強励起用信号：バーストオン開始の所定時間Ｔｓ前からバーストオフ開始までの期間、増幅器３１０２〜３１０ｎを第１の励起強度で動作させる信号
弱励起用信号：バーストオフ開始からバーストオン開始の所定時間Ｔｓ前までの期間、増幅器３１０２〜３１０ｎを第１の励起強度よりも弱い第２の励起強度となるように動作させる信号
【００６９】
６．３  作用
以上のように、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎを所定の繰返し周波数で発振させることで、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎの熱的変動を抑制することができてもよい。また、再生増幅器３１０Ｒより下流側の光シャッタ３０４によってレーザ装置３Ａをバースト運転させる場合、再生増幅器３１０Ｒは、所定の繰返し周波数でパルスレーザ光を継続的に再生増幅することとなってもよい。これにより、再生増幅器３１０Ｒの熱的変動を抑制することができてもよい。この結果、再生増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギー変動を低減することが可能となってもよい。
【００７０】
そして、光シャッタ３０４より下流側の光路上に配置された増幅器３１０２〜３１０ｎの励起強度を、バースト休止期間ＴＲ中、弱励起とすることによって、省エネルギー化が可能となってもよい。
【００７１】
６．４  タイミングチャート
つぎに、図２２に示すレーザ装置３Ａにおける各種信号およびパルスレーザ光の波形を、図面を参照に説明する。なお、レーザ装置３の説明において図４〜図１０に示した波形を参照に説明した動作は、レーザ装置３Ａにおいても同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、図８に示す光シャッタの開信号Ｓ８および閉信号Ｓ９は、光シャッタ３０４に入力されるものとする。
【００７２】
図２３は、レーザコントローラ３０１が再生増幅器３１０Ｒに入力する励起用信号Ｓ１０を示すタイミングチャートである。図２３に示すように、再生増幅器３１０Ｒには、マスターオシレータ３０２Ａからパルスレーザ光を出力させている期間、バースト期間ＴＢとバースト休止期間ＴＲとに関わらず、再生増幅器３１０Ｒを動作させるための励起用信号Ｓ１０が入力されてもよい。
【００７３】
図２４は、レーザコントローラ３０１が光シャッタ３０３に入力する開信号Ｓ１１および閉信号Ｓ１２を示すタイミングチャートである。図２４に示すように、マスターオシレータ３０２Ａと再生増幅器３１０Ｒとの間の光シャッタ３０３には、１つのパルスレーザ光の通過タイミングに合わせて光シャッタ３０３を開閉する開信号Ｓ１１および閉信号Ｓ１２が入力されてもよい。これにより、再生増幅器３１０Ｒ側からマスターオシレータ３０２Ａへの戻り光を抑制することが可能となってよい。
【００７４】
図２５は、再生増幅器３１０Ｒから出力されるパルスレーザ光を示すタイミングチャートである。図９、図２３および図２４に示すように、再生増幅器３１０Ｒには、光シャッタ３０３を通過した所定繰返し周波数の継続的なパルスレーザ光Ｌ１が入力され、このとき励起用信号Ｓ１０が入力されていてもよい。このため、再生増幅器３１０Ｒからは、図２５に示すように、所定繰返し周波数の継続的な増幅されたパルスレーザ光Ｌ３が出力されてもよい。
【００７５】
７．レーザ装置を備える極端紫外光生成装置
図２２に示すレーザ装置３Ａを備えるＥＵＶ光生成装置１Ａを、図２６に示す。
【００７６】
７．１  構成
露光装置コントローラ６１を備えた露光装置６０とともに用いられるＥＵＶ光生成装置１Ａは、レーザ装置３Ａと、ＥＵＶ光生成制御システム５と、ドロップレット生成器２６と、ターゲットセンサ４と、チャンバ２と、を含んでもよい。
【００７７】
露光装置コントローラ６１は、ＥＵＶ光生成制御システム５に接続されていてもよい。ＥＵＶ光生成制御システム５は、レーザコントローラ３０１に接続されていてもよい。レーザ装置３Ａは、図２２に示した構成と同様の構成を備えてもよい。ただし、レーザ装置３Ａは、３つの増幅器３１０２、３１０３および３１０４を備えるものとする。増幅器３１０２、３１０３および３１０４の出力側には、それぞれリレー光学系Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が設けられていてもよい。
【００７８】
７．２  動作
つぎに、図２６に示すＥＵＶ光生成装置１Ａの動作を説明する。ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１からのバースト許可信号Ｓ１またはバースト禁止信号Ｓ２を受信すると、それぞれの場合において、レーザコントローラ３０１にバースト許可Ｓ１信号またはバースト禁止Ｓ２信号を送信してもよい。
【００７９】
また、レーザ光の生成動作を開始するに際して、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ドロップレット２７にパルスレーザ光３３が照射されるように、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎをレーザ発振させる発振トリガＳ５を半導体レーザ３０２１〜３０２ｎに入力してもよい。発振トリガＳ５は、レーザコントローラ３０１を介して半導体レーザ３０２１〜３０２ｎに入力されてもよい。発振トリガＳ５は、所定の繰返し周波数で出力されてもよい。
【００８０】
ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲットセンサ４によって検出されたドロップレット２７の通過タイミングに応じて、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎをレーザ発振させる発振トリガＳ５の生成タイミングを修正してもよい。ＥＵＶ光生成制御システム５は、タイミング修正された発振トリガＳ５を、レーザコントローラ３０１を介して半導体レーザ３０２１〜３０２ｎに送信するようにしてもよい。このように、ドロップレット２７の通過タイミングに応じて発振トリガＳ５のタイミングを修正するのは、ドロップレット２７の通過タイミングが所定の繰返し周波数から僅かに変化する可能性があるためである。その変化に応じて半導体レーザ３０２１〜３０２ｎがパルスレーザ光を出力するタイミングを調節することで、より的確にプラズマ生成領域２５にあるドロップレット２７にパルスレーザ光３３を照射することが可能となってもよい。
【００８１】
また、ＥＵＶ光生成制御システム５は、バースト許可信号Ｓ１の立ち上がりから所定時間Ｔｓ経過した後に、バーストオン信号Ｓ３を生成してもよい。このバーストオン信号Ｓ３は、レーザコントローラ３０１を介して光シャッタ３０４に入力されてもよい。
【００８２】
７．３  作用
レーザ装置３Ａの構成では、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎは所定の繰返し周波数で継続的に動作してもよく、再生増幅器３１０Ｒが継続的に動作していてもよい。このため、半導体レーザ３０２１〜３０２ｎおよび再生増幅器３１０Ｒにおける熱負荷の変動が少なくてもよい。その結果、安定してパルスレーザ光が再生増幅器３１０Ｒから出力され得る。
【００８３】
また、増幅器３１０２、３１０３および３１０４のＲＦ電源３２０２、３２０３および３２０４は、バースト休止期間ＴＲの開始からバースト許可信号Ｓ１の立ち上がりまでの間、光シャッタ３０４より下流側の光路上に配置された増幅器３１０２、３１０３および３１０４の励起強度が弱励起となるように制御されてもよい。このため、この期間のエネルギー消費量を低減することができてもよい。
【００８４】
さらに、ＥＵＶ光生成制御システム５が、バースト許可信号Ｓ１が立ち上がってから所定時間Ｔｓ待機した後、バーストオン信号Ｓ３を生成して、パルスレーザ光３３がドロップレット２７に照射されてもよい。そのため、所望の安定したパルスエネルギーのパルスレーザ光３３をドロップレット２７に照射できてもよい。その結果、ＥＵＶ光２５２のエネルギー安定性の改善と、レーザ照射時に発生するデブリの抑制とが可能となってよい。
【００８５】
７．４  制御フロー
つぎに、図２６に示すレーザコントローラ３０１の動作について、説明する。
【００８６】
７．４．１  ＥＵＶ光生成制御システムにおけるバースト信号の生成制御フロー
図２７は、レーザコントローラ３０１の動作を示すフローチャートである。図２７に示すように、レーザコントローラ３０１は、露光装置コントローラ６１からＥＵＶ光生成制御システム５を経由してバースト許可信号Ｓ１（図４参照）を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０１、Ｓ２０１のＮＯ）。バースト許可信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、不図示のタイマの計時カウントを開始してもよい（ステップＳ２０２）。そして、レーザコントローラ３０１は、再生増幅器３１０Ｒおよび増幅器３１０２〜３１０４のＲＦ電源３２０１〜３２０４に、励起用信号Ｓ１０（図２３参照）および強励起用信号Ｓ６（図７参照）を入力してもよい（ステップＳ２０３）。
【００８７】
つぎに、レーザコントローラ３０１は、タイマのカウント値ＴがＴｓ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ２０４、Ｓ２０４のＮＯ）。カウント値Ｔが所定時間Ｔｓ以上となると（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、光シャッタ３０４に開信号Ｓ８（図８参照）を送信し（ステップＳ２０５）、タイマをリセットしてもよい（ステップＳ２０６）。
【００８８】
つぎに、レーザコントローラ３０１は、ＥＵＶ光生成制御システム５からバーストオフ信号Ｓ４（図５参照）またはバースト禁止信号Ｓ２（図４参照）を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０７、Ｓ２０７のＮＯ）。バーストオフ信号Ｓ４またはバースト禁止信号Ｓ２を受信すると（ステップＳ２０７のＹＥＳ）、レーザコントローラ３０１は、増幅器３１０２〜３１０４のＲＦ電源３２０２〜３２０４に供給する電圧を弱励起用信号Ｓ７（図７参照）に基づく電圧に切り替えてもよい（ステップＳ２０８）。また、レーザコントローラ３０１は、光シャッタ３０４を閉状態にする閉信号Ｓ９（図８参照）を光シャッタ３０４に入力してもよい（ステップＳ２０９）。
【００８９】
その後、レーザコントローラ３０１は、露光装置コントローラ６１からの信号に基づいてバースト運転を中止するか否かを判定し（ステップＳ２１０）、バースト運転を中止する場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、本動作を終了してもよい。一方、バースト運転を継続する場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、レーザコントローラ３０１は、ステップＳ２０１へ帰還し、以降の動作を繰り返してもよい。
【００９０】
７．４．２  ＥＵＶ光生成制御システムにおけるトリガ信号の生成制御フロー
また、レーザコントローラ３０１は、図２７に示す動作と並行して、マスターオシレータ３０２Ａに所定繰返し周波数でパルスレーザ光を生成させてもよい。図２８は、レーザコントローラ３０１がマスターオシレータ３０２Ａにパルスレーザ光を生成させる動作を示すフローチャートである。図２８に示すように、レーザコントローラ３０１は、所定の繰返し周波数の発振トリガＳ５（図２２参照）をマスターオシレータ３０２Ａに送信してもよい（ステップＳ２２１）。これにより、マスターオシレータ３０２Ａは、所定繰返し周波数でパルスレーザ光Ｌ１（図９参照）の出力を開始してもよい。
【００９１】
つぎに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、バースト許可信号Ｓ１（図５参照）を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２２２、Ｓ２２２のＮＯ）。バースト許可信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ２２２のＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ドロップレット生成器２６に所定繰返し周波数でドロップレット２７を生成させるドロップレット生成信号を送信してもよい（ステップＳ２２３）。なお、所定繰返し周波数のドロップレット生成信号の送信は、ＥＵＶ光生成制御システム５がバースト禁止信号Ｓ２（図４参照）を受信するまで継続されてもよい。
【００９２】
つぎに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲットセンサ４からドロップレット２７の検出信号を受信するのを待機してもよい（ステップＳ２２４、Ｓ２２４のＮＯ）。ドロップレット２７の検出信号を受信すると（ステップＳ２２４のＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、プラズマ生成領域２５にドロップレット２７が到達するタイミングに合わせてパルスレーザ光３３がプラズマ生成領域２５に照射されるように、発振トリガＳ５の出力タイミングを修正し、この発振トリガＳ５をマスターオシレータ３０２Ａに送信する（ステップＳ２２５）。すなわち、本実施の形態では、ドロップレット２７の出力タイミングに合わせて、オンデマンドでパルスレーザ光を出力してもよい。このとき、発振トリガＳ５は必ずしも所定の繰返し周波数でなくともよい。
【００９３】
つぎに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、バースト禁止信号Ｓ２（図４参照）を受信したか否かを判定する（ステップＳ２２６）。バースト禁止信号Ｓ２を受信していなければ（ステップＳ２２６のＮＯ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ステップＳ２２３に帰還して、つぎのドロップレット２７の生成およびパルスレーザ光の発振を制御してもよい（ステップＳ２２３〜Ｓ２２５）。一方、ＥＵＶ光生成制御システム５がバースト禁止信号Ｓ２（図４参照）を受信していた場合（ステップＳ２２６のＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、再び、所定の繰返し周波数の発振トリガＳ５（図６参照）をマスターオシレータ３０２Ａに送信してもよい（ステップＳ２２７）。このとき、所定の繰返し周波数の発振トリガＳ５はドロップレット２７の出力タイミングと必ずしも合っていなくともよい。これにより、マスターオシレータ３０２Ａは、所定繰返し周波数でパルスレーザ光Ｌ１（図９参照）を出力してもよい。
【００９４】
その後、ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１からの信号に基づいてバースト運転を中止するか否かを判定してもよい（ステップＳ２２８）。バースト運転を中止する場合（ステップＳ２２８のＹＥＳ）、本動作を終了してもよい。一方、バースト運転を継続する場合（ステップＳ２２８のＮＯ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ステップＳ２２２へ帰還し、以降の動作を繰り返してもよい。
【００９５】
８．補足説明
つぎに、本実施の形態における増幅器３１０１〜３１０ｎの例を、以下に説明する。
【００９６】
８．１  ＣＯ２ガスを増幅媒体とする増幅器の構成
本説明では、ＣＯ２ガスを増幅媒体とした増幅器を例に挙げる。ＣＯ２ガスを増幅媒体とした増幅器としては、図２９に示す高速軸流型増幅器、図３０に示すスラブ型増幅器、図３１および図３２に示す３軸直交型増幅器などが挙げられる。
【００９７】
／高速軸流型増幅器
図２９は、高速軸流型増幅器３１０Ａの概略構成を示す。図２９に示すように、高速軸流型増幅器３１０Ａは、放電管４１１と、入射ウィンドウ４１２と、出射ウィンドウ４１３と、２つの電極４１４および４１５と、ＲＦ電源４１６と、ガス管４１７と、熱交換器４１８と、送風機４１９と、を備えてもよい。増幅対象のパルスレーザ光３１は、入射ウィンドウ４１２から入射し、放電管４１１内を通過して、出射ウィンドウ４１３から出射する。放電管４１１内には、ガス管４１７および送風機４１９によって、ガス状の増幅媒体が循環している。放電管４１１を挟む位置に配置された２つの電極４１４および４１５にＲＦ電源４１６からＲＦ電圧を印加することで、放電管４１１内の増幅媒体が励起され、通過するパルスレーザ光３１が増幅される。なお、放電により増幅媒体に蓄積される熱は、ガス管４１７上に配置された熱交換器４１８によって放熱される。
【００９８】
／スラブ型増幅器
図３０は、スラブ型増幅器３１０Ｂの概略構成を示す。なお、図３０では、内部構成を示すため、スラブ型増幅器３１０Ｂの外部筐体（気密容器）を省略する。図３０に示すように、スラブ型増幅器３１０Ｂは、入力側ウィンドウ５１１と、互いに対向する２つの放電電極５１５および５１６と、２つの凹球面ミラー５１３および５１４と、出力側ウィンドウ５１２と、を備えてもよい。一方の放電電極５１６はたとえば接地されており、他方の放電電極５１５には、たとえばＲＦ電源５１８からＲＦ電圧が印加されてもよい。この２つの放電電極５１５および５１６の間には、ガス状の増幅媒体が充填され、放電電極５１５への電圧印加により放電領域５１７が形成される。放電領域５１７では、放電により増幅媒体が励起されている。パルスレーザ光３１は、入力側ウィンドウ５１１を介してスラブ型増幅器３１０Ｂに入射する。２つの凹球面ミラー５１３および５１４は、入射したパルスレーザ光３１を反射し、反射されたパルスレーザ光３１は放電領域５１７内を往復する。パルスレーザ光３１は放電領域５１７を通過する際にエネルギーを付与されて増幅される。その後、増幅されたパルスレーザ光３１は、出力側ウィンドウ５１２より出力される。２つの放電電極５１５および５１６内には、不図示の冷却装置から供給された冷却媒体５１９が流れる流路が形成されていてもよい。冷却装置から供給された冷却媒体５１９は、放電電極５１５および５１６内の不図示の内部流路を通過する際に、放電電極５１５および５１６内の、放電によって蓄積された熱を奪い、その後、排水５２０として放電電極５１５および５１６から流出する。
【００９９】
／３軸直交型増幅器
図３１は、３軸直交型増幅器３１０Ｃの概略構成を示す。図３２は、図３１のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における断面図を示す。図３１および図３２に示すように、３軸直交型増幅器３１０Ｃは、チャンバ６１１と、入射ウィンドウ６１２と、出射ウィンドウ６１３と、対向する２つの電極６１４および６１５と、クロスフローファン６１７と、熱交換器６２２と、を備えてもよい。チャンバ６１１内部には、ガス状の増幅媒体が充填されている。２つの電極６１４および６１５は、ＲＦ電源６２１に接続されている。ＲＦ電源６２１を用いて２つの電極６１４および６１５間にＲＦ電圧を与えることで、２つの電極６１４および６１５間の増幅媒体が励起され増幅領域６１６が形成される。入射ウィンドウ６１２を介して入射したパルスレーザ光３１は、２つの電極６１４および６１５間の増幅領域６１６を通過する際に増幅され、その後、出射ウィンドウ６１３から出射する。クロスフローファン６１７は、チャンバ６１１外部または内部に設けられた回転軸６１９を介してモータ６１８と連結されている。モータ６１８を駆動してクロスフローファン６１７を回転させることで、チャンバ６１１内部で増幅媒体が循環する。放電によって増幅媒体に蓄積された熱は、循環過程において熱交換器６２２を通過する際に、熱交換器６２２によって奪われる。
【０１００】
８．２  光シャッタ
つぎに、光シャッタについて、例を挙げて説明する。本実施の形態における光シャッタとしては、図３３に示すポッケルスセルと偏光子との組合わせによる光シャッタ３０３Ａ、図３５に示すファラデーローテータと偏光子との組合わせによる光シャッタ３０３Ｂ、図３６に示す光音響素子を用いた光シャッタ３０３Ｃなどが挙げられる。
【０１０１】
８．２．１  ポッケルスセルと偏光子との組合わせ
図３３は、２つの偏光子とポッケルスセルとを組み合わせて構成された光シャッタの一例を示す。
【０１０２】
図３３において、偏光子７０１は、たとえば入射した光のうち、Ｙ方向の偏光成分を透過させ、Ｘ方向の偏光成分を遮断してもよい。一方、偏光子７０２は、たとえば入射した光のうち、Ｘ方向の偏光成分を透過させ、Ｙ方向の偏光成分を遮断してもよい。このように、偏光子７０１と偏光子７０２とでは、透過させる光の偏光成分が異なっていてもよい。本例では、偏光子７０１を透過した光の偏光方向と偏光子７０２を透過した光の偏光方向とが９０°異なっていてもよい。
【０１０３】
ポッケルスセル７０３には、コントローラ３０１からの制御のもと、高圧電源７０４から高電圧パルスが印加されてもよい。ポッケルスセル７０３は、たとえば高電圧パルスが印加されている期間、入射した光の偏光方向を変更してもよい。本例では、入射光の偏光方向を９０°変更する電圧値の高電圧パルスが、高圧電源７０４からポッケルスセル７０３に印加されてもよい。
【０１０４】
以上のような構成の光シャッタ３０３Ａに入射したパルスレーザ光３１は、まず、偏光子７０１に入射してもよい。偏光子７０１は、入射したパルスレーザ光３１のうち、Ｙ方向の直線偏光成分（以下、Ｙ直線偏光パルスレーザ光という）を透過させてもよい。偏光子７０１を透過したＹ直線偏光パルスレーザ光３１は、ポッケルスセル７０３に入射してもよい。
【０１０５】
ポッケルスセル７０３に高電圧パルスが印加されていない場合、ポッケルスセル７０３に入射したＹ直線偏光パルスレーザ光は、Ｙ方向の直線偏光のまま、ポッケルスセル７０３から出力され得る。出力されたＹ直線偏光パルスレーザ光は、偏光子７０２に入射してもよい。偏光子７０２は、入射したＹ直線偏光パルスレーザ光を反射または吸収し得る。その結果、パルスレーザ光３１が、光シャッタ３０３Ａによって遮断され得る。
【０１０６】
一方、ポッケルスセル７０３に高電圧パルスが印加されている場合、ポッケルスセル７０３に入射したＹ直線偏光パルスレーザ光の偏光方向は、９０°変更され得る。その結果、ポッケルスセル７０３からは、Ｘ方向の直線偏光のパルスレーザ光（以下、Ｘ直線偏光パルスレーザ光という）が出力され得る。このＸ直線偏光パルスレーザ光は、偏光子７０２に入射してもよい。偏光子７０２は、入射したＸ直線偏光パルスレーザ光を透過させ得る。その結果、パルスレーザ光３１が、光シャッタ３０３Ａから出力され得る。光シャッタ３０３Ａから出力されたパルスレーザ光３１は、下流側の増幅器に入射する前に、図示しない偏光子によって、Ｙ直線偏光パルスレーザ光に変更されてもよい。
【０１０７】
ここで、各パルスレーザ光３１がポッケルスセル７０３に到達するタイミングに合わせてポッケルスセル７０３に高電圧パルスを印加し、パルスレーザ光３１がポッケルスセル７０３を通過したタイミングに合わせて高電圧パルスの印加を停止してもよい。そのようにすることで、光シャッタ３０３Ａによって、下流側の増幅器からの自励発振光や戻り光を低減するようにしてもよい。また、バースト休止期間ＴＲ中、ポッケルスセル７０３への高電圧パルスの印加を停止することで、パルスレーザ光３１のバースト運転を行うようにしてもよい。すなわち、光シャッタ３０３Ａは、自励発振光や戻り光の抑制およびバースト運転の２つの機能を果たすようにしてもよい。
【０１０８】
また、図３４に示されるように、たとえばパルスレーザ光３１の１パルスの持続時間（パルス時間幅）を２０ｎｓとすると、光シャッタ３０３Ａのポッケルスセル７０３には、パルスレーザ光３１の多少のタイミングジッタを吸収できる程度の時間幅（たとえば４０ｎｓ）を持つ高電圧パルスが印加されるのが好ましい。ただし、高電圧パルスの時間幅を長くしすぎると、戻り光の抑制効果が低い場合が生じ得る。このため、高電圧パルスの時間幅は、適度に設定されることが好ましい。なお、ポッケルスセルは、通常、数ｎｓの応答性を有しているため、高速スイッチングが要求されるレーザ装置の光シャッタに適している。
【０１０９】
本例による光シャッタ３０３Ａは、偏光子７０１を透過したレーザ光と偏光子７０２を透過したレーザ光との偏光方向を９０°変えた構成を備える。このため、ポッケルスセル７０３に高電圧パルスを印加した期間、光シャッタ３０３Ａがパルスレーザ光３１を透過させ得る。ただし、この例に限定されるものではない。たとえば偏光子７０１を透過したレーザ光と偏光子７０２を透過したレーザ光との偏光方向を同じ方向としてもよい。この場合、ポッケルスセル７０３に高電圧パルスを印加しない期間、光シャッタ３０３Ａがパルスレーザ光３１を透過させ得る。
【０１１０】
８．２．２  ファラデーローテータと偏光子との組み合わせ
図３５は、２つの偏光子７０１および７０２とファラデーローテータ８０３とを組み合わせて構成された光シャッタ３０３Ｂの一例を示す。
【０１１１】
図３３と図３５とを比較すると明らかなように、光シャッタ３０３Ｂは、光シャッタ３０３Ａにおけるポッケルスセル７０３および高圧電源７０４が、それぞれファラデーローテータ８０３および磁場発生源８０４に置き換えられている。その他の構成は、光シャッタ３０３Ａと同様である。
【０１１２】
ファラデーローテータ８０３内には、レーザコントローラ３０１からの制御のもと、磁場発生源８０４によって磁場が生成される。ファラデーローテータ８０３は、たとえば磁場が生成されている期間、入射した光の偏光方向を回転させる。本例では、入射光の偏光方向を９０°回転させる強度の磁場が、磁場発生源８０４によってファラデーローテータ８０３内に生成されるものとする。
【０１１３】
このように、ポッケルスセル７０３に代えて、ファラデーローテータ８０３を用いることでも、光シャッタ３０３Ａと同様に、自励発振光や戻り光の遮断およびバースト運転の２つの機能を果たすことが可能な光シャッタ３０３Ｂを実現できる。
【０１１４】
８．２．３  光音響素子
図３６は、光音響素子９０３を用いて構成された光シャッタ３０３Ｃの一例を示す。
【０１１５】
光音響素子９０３には、レーザコントローラ３０１からの制御のもと、ＲＦ発生器９０４から高周波（ＲＦ）信号が入力される。光音響素子９０３は、たとえばＲＦ信号が入力されている期間、入射した光の出射方向を変更する。そこで本例では、ＲＦ信号を光音響素子９０３に入力している際のパルスレーザ光３１の出射方向に、下流側の増幅器を配置する。あるいは、ＲＦ信号を光音響素子９０３に入力している際のパルスレーザ光３１の出射方向を、レーザ装置３のパルスレーザ光３１の出射方向とする。
【０１１６】
このように、光音響素子９０３を用いることでも、光シャッタ３０３Ａと同様に、自励発振光や戻り光の遮断およびバースト運転の２つの機能を果たすことが可能な光シャッタ３０３Ｃを実現できる。なお、ＲＦ信号を光音響素子９０３に入力していない際のパルスレーザ光３１の出射方向には、パルスレーザ光３１を吸収するためのダンパ９０５等を配置しておくのが好ましい。また、下流側の増幅器とダンパ９０５との配置を入れ換えてもよい。この場合、ＲＦ信号を光音響素子９０３に入力していない期間、光シャッタ３０３Ｃを開にする。
【０１１７】
８．２．４  光シャッタのバリエーション
また、偏光子とポッケルスセルとを組み合わせた光シャッタ３０３Ａは、以下のようにも変形することができる。
【０１１８】
８．２．４．１  変形例１
図３７は、変形例１による光シャッタ７１０の概略構成を示す。光シャッタ７１０では、たとえば透過型の偏光子７０１および７０２の代わりに、反射型の偏光子（以下、単にミラーという）７１１および７１２が用いられる。ミラー７１１および７１２には、それぞれＡＴＦＲミラー等の偏光子を用いることができる。このような構成によっても、図３３に示す光シャッタ３０３Ａと同様の機能を実現することが可能となる。なお、図３７では、高圧電源７０４を省略する。
【０１１９】
８．２．４．２  変形例２
図３８は、変形例２による光シャッタ７２０の概略構成を示す。図３８に示すように、光シャッタ７２０は、ポッケルスセル７０３の入力側に、４つのミラー７２１〜７２４が配置された構成を備える。また、光シャッタ７２０は、ポッケルスセル７０３の出力側に、４つのミラー７２５〜７２８が配置された構成を備える。ミラー７２１〜７２４および７２５〜７２８は、それぞれＡＴＦＲミラー等の偏光子で構成することができる。また、ポッケルスセル７０３に対して上流側（マスターオシレータ側）に配置されたミラー７２１〜７２４は、たとえば垂直方向の偏光成分のパルスレーザ光３１のみを反射し、他の方向の偏光成分の光を吸収する。一方、ポッケルスセル７０３に対して下流側に配置されたミラー７２５〜７２８は、たとえば水平方向の偏光成分のパルスレーザ光３１のみを反射し、他の方向の偏光成分の光を吸収する。このように、ポッケルスセル７０３の入出力側それぞれに、同一の方向の偏光成分の光のみを反射し、他の方向の偏光成分の光を吸収するミラーを複数枚設けてもよい。これにより、他の方向の偏光成分の光の総吸収率を高め、特定の方向の偏光成分の光の純度を高くすることが可能となる。結果として、特定の方向の偏光成分以外の光は、光シャッタによってより効果的に遮断される。
【０１２０】
８．２．４．３  変形例３
図３９は、変形例３による光シャッタ７３０の概略構成を示す。図３９に示すように、光シャッタ７３０は、２つのポッケルスセル７０３および７１３を備える。ポッケルスセル７１３は、ポッケルスセル７０３と同様である。ポッケルスセル７０３は、たとえばポッケルスセル７１３よりも上流側に配置される。ポッケルスセル７０３の入力側に配置されたミラー７３１および７３２と、ポッケルスセル７１３の出力側に配置されたミラー７４１および７４２とは、それぞれ同一の方向の偏光成分（たとえば垂直方向の偏光成分）のパルスレーザ光３１のみを反射してもよい。また、これらのミラー７３１、７３２、７４１および７４２は、他の方向の偏光成分の光を吸収してもよい。また、ポッケルスセル７０３とポッケルスセル７１３との間には、それぞれ同一の方向の偏光成分（たとえば水平方向の偏光成分）のパルスレーザ光３１のみを反射し、他の方向の偏光成分の光を吸収する少なくとも１つのミラー７３４〜７３７が配置される。ただし、上流側のポッケルスセル７０３の出力側および下流側のポッケルスセル７１３の入力側には、それぞれ高反射ミラー７３３および７３８が配置される。このように、複数のポッケルスセセル７０３および７１３を使用することで、他の方向の偏光成分の光の総吸収率を高め、特定の方向の偏光成分の光の純度を高くすることが可能となる。結果として、特定の方向の偏光成分以外の光は、光シャッタによってさらに効果的に遮断される。
【０１２１】
８．２．４．４  変形例４
図４０は、変形例４による光シャッタ７４０の概略構成を示す。図４０に示すように、光シャッタ７４０は、図３７に示す光シャッタ７１０と同様の構成において、ミラー７１１および７１２に、それぞれ冷却装置７５１が取り付けられた構成を備える。冷却装置７５１から供給された冷却媒体は、流路７５２を通ってミラー７１１および７１２にそれぞれ流れ込む。ミラー７１１および７１２には、それぞれ反射面の裏側に対して冷却媒体を効率的かつバランスよく流す内部流路が設けられている。このため、ミラー７１１および７１２の反射面を効率的かつバランスよく冷却できるので、ミラー面の熱変形を抑えることが可能となる。この結果、光シャッタ７４０から出力されたパルスレーザ光３１の反射方向および波面を安定させることが可能となる。なお、ポッケルスセル７０３にも冷却装置を接続して、ポッケルスセル７０３の過熱を防止するようにしてもよい。
【０１２２】
８．３  再生増幅器
つぎに、本実施の形態における再生増幅器について説明する。図４１に、再生増幅器３１０Ｒの一例を示す。再生増幅器３１０Ｒは、偏光ビームスプリッタ３１１と、ＣＯ２ガス増幅部３１２と、ＥＯポッケルスセル３１３および３１６と、λ／４板３１４と、共振器ミラー３１５および３１７と、を備えてもよい。
【０１２３】
偏光ビームスプリッタ３１１は、たとえば薄膜ポラライザー（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を用いて構成されてもよい。偏光ビームスプリッタ３１１は、たとえば偏光ビームスプリッタ３１１の入射面においてＳ偏光成分の光を反射し、Ｐ偏光成分の光を透過させ得る。したがって、偏光ビームスプリッタ３１１は、入射したパルスレーザ光３１のうち、Ｓ偏光成分の光を再生増幅器３１０Ｒ内に導入し得る。図４１においては、パルスレーザ光３１の進行方向をＺ方向とすると、再生増幅器３１０Ｒ内に導入されるパルスレーザ光３１の偏光方向は、Ｘ方向となってもよい。再生増幅器３１０Ｒ内に導入されたパルスレーザ光３１は、２つの共振器ミラー３１５および３１７が形成する光共振器内を進行してもよい。光共振器内のパルスレーザ光３１は、ＣＯ２ガス増幅部３１２を通過する際に増幅されてもよい。また、光共振器内のパルスレーザ光３１は、電圧が印加されていないポッケルスセル３１３を通過した後、λ／４板３１４を透過し、共振器ミラー３１５で反射されて再びλ／４板３１４を透過してもよい。これにより、パルスレーザ光３１の偏光方向が、Ｘ方向からＹ方向へ変化し得る。
【０１２４】
その後、パルスレーザ光３１は、再度、電圧が印加されていないポッケルスセル３１３を通過してもよい。ポッケルスセル３１３には、パルスレーザ光３１の２度目の通過後のタイミングにおいて所定の高電圧パルスが印加されてもよい。パルスレーザ光３１は、Ｐ偏光の状態で偏光ビームスプリッタ３１１を透過後、高電圧パルスが印加されていないポッケルスセル３１６を通過してもよい。その後、パルスレーザ光３１は、共振器ミラー３１７で反射され、再度、ポッケルスセル３１６を通過してもよい。そして、Ｐ偏光の状態を維持したまま偏光ビームスプリッタ３１１を透過し、ＣＯ２ガス増幅部３１２を通過する際に増幅されてもよい。その後、高電圧パルスが印加されたポッケルスセル３１３に入射してもよい。高電圧パルスが印加されたポッケルスセル３１３は、通過する光にλ／４の位相シフトを与え得る。よって、その後、パルスレーザ光３１は、λ／４板３１４を透過し、共振器ミラー３１５で反射されて再びλ／４板３１４を透過し、高電圧パルスが印加されたポッケルスセル３１３を通過することで偏光方向がＹ方向となり得る。このようにして、ポッケルスセル３１３に所定の高電圧パルスが印加されている期間、偏光ビームスプリッタ３１１を透過するパルスレーザ光３１の偏光方向が常にＹ方向となり得る。すなわち、ポッケルスセル３１３に所定の高電圧パルスが印加されている期間、光共振器内のパルスレーザ光３１は、Ｐ偏光の状態で偏光ビームスプリッタ３１１を透過し得る。その結果、パルスレーザ光３１が共振器内に閉じ込められ得る。
【０１２５】
その後、パルスレーザ光３１を出力するタイミングで、ポッケルスセル３１６に所定の高電圧パルスが印加されてもよい。光共振器内を往復するパルスレーザ光３１は、偏光ビームスプリッタ３１１を透過後、ポッケルスセル３１６を通過する際にλ／４の位相シフトを受け得る。それにより、パルスレーザ光３１の偏光状態が、Ｙ方向の直線偏光から円偏光に変換され得る。その後、パルスレーザ光３１は、共振器ミラー３１７で反射され、再度、ポッケルスセル３１６を通過してもよい。その結果、パルスレーザ光３１の偏光状態が、円偏光からＸ方向の直線偏光に変換され得る。Ｘ方向の直線偏光となったパルスレーザ光３１は、Ｓ偏光の状態で偏光ビームスプリッタ３１１に入射し得る。そのため、偏光ビームスプリッタ３１１は、入射したパルスレーザ光３１を反射し得る。その結果、パルスレーザ光３１が、再生増幅器３１０Ｒから出力され得る。
【０１２６】
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。
【０１２７】
本明細書およ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」または「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、および添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」または「１またはそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１Ａ  ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置
２  チャンバ
３、３Ａ  レーザ装置
４  ターゲットセンサ
５  ＥＵＶ光生成制御システム
６  露光装置
２１  ウィンドウ
２２  レーザ光集光ミラー
２３  ＥＵＶ集光ミラー
２４  貫通孔
２５  プラズマ生成領域
２６  ドロップレット生成器
２７  ドロップレット（ドロップレットターゲット）
２８  ターゲット回収器
２９  接続部
２９１  壁
２９２  中間焦点（ＩＦ）
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アクチュエータ
６１  露光装置コントローラ
３０１  レーザコントローラ
３０２、３０２Ａ  マスターオシレータ
３０２１〜３０２ｎ  半導体レーザ
３０２Ｚ  光路調節器
３０３、３０３Ａ〜３０３Ｃ、７１０〜７４０  光シャッタ
３１０１〜３１０ｎ、３１０Ａ〜３１０Ｃ  増幅器
３１０Ｒ  再生増幅器
３２０１〜３２０ｎ  ＲＦ電源
Ａ０、Ａ２０  励起用電圧
Ｌ１、Ｌ２  パルスレーザ光
Ｓ１  バースト許可信号
Ｓ２  バースト禁止信号
Ｓ３  バーストオン信号
Ｓ４  バーストオフ信号
Ｓ５  発振トリガ
Ｓ６  強励起用信号
Ｓ７  弱励起用信号
Ｓ８、Ｓ１１  開信号
Ｓ９、Ｓ１２  閉信号
Ｓ１０  励起用信号
ＴＢ  バースト期間
ＴＲ  バースト休止期間
Ｔｓｔ  強励起期間
Ｔｗｋ  弱励起期間
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２４】
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