JP5179776B2 - 極端紫外光源用ドライバレーザ - Google Patents
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Description
I=E/(τ・D) ・・・(1)
ここで、各符号は次のように定義される。
I: インテンシティ(W/cm2)
E: レーザエネルギー(J)
τ: レーザパルス幅 (s)
D: レーザスポット径 (cm)
図1は、本発明に係るドライバレーザが適用されるEUV光源装置の構成を示す概略図である。このEUV光源装置は、レーザ光をターゲット物質に照射して励起させることによりEUV光を生成するレーザ励起プラズマ(LPP)方式を採用している。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。第1の実施形態においては、発振段レーザ装置121として、高い繰り返し周波数でパルス発振可能なCO2レーザが用いられる。例えば、40kWの出力を達成するために、繰り返し周波数を400kHzとすれば、1パルス当りのエネルギーは100mJで良いことになる。このように、発振段レーザ装置121において高繰り返し化を行うことにより、ドライバレーザ12を構成するオシレータ及び増幅器の数を最小限とすることができる。
f=c/(2L) ・・・(2)
図4は、本発明の第2の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図4に示す発振段レーザ装置は、図2に示す発振段レーザ装置において音響光学素子23を過飽和吸収体24に変更することにより、受動モードロックレーザを構成したものである。
図5は、本発明の第3の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。図2に示す発振段レーザ装置においては、CO2レーザ放電管20のゲインが高い場合に、音響光学素子23によるバースト休止時にもレーザ光が連続して発生してしまうことがある。これを防止するために、偏光ビームスプリッタ25及び26と、電気光学効果により光をスイッチングするポッケルスセル27とを組み合わせることにより、バースト休止時に発生してしまうレーザ光を後段の増幅器に出力しないようにしている。
図6は、本発明の第4の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図6に示すように、この発振段レーザ装置121は、高い繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力することが可能な固体レーザ31と、非線形結晶32(非線形結晶A)と、非線形結晶33(非線形結晶B)と、スペクトル整合器34とによって構成される。
図13は、本発明の第9の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置周辺の構成を示す概略図である。図13に示すように、この発振段レーザ装置121は、CW励起又はパルス励起のレーザ放電管28と、レーザ放電管28を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21及び部分反射ミラー22とを含んでいる。さらに、発振段レーザ装置121には、偏光ビームスプリッタ25及び26と、ポッケルスセル27とが組み合わされている。
図14は、本発明の第10の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる発振段レーザ装置の構成を示す概略図である。図14に示すように、この発振段レーザ装置121は、CW励起又はパルス励起のレーザ放電管28と、レーザ放電管28を挟んで共振器を構成する全反射ミラー21a及び21bと、偏光ビームスプリッタ25と、ポッケルスセル27aと、λ/4波長板29と、ミラー30とを含んでいる。
図15は、本発明の第11の実施形態に係るドライバレーザにおいて用いられる増幅器の構成を示す概略図である。図1に示す増幅器(例えば、AMP(1))において、図15に示すように、レーザ放電管60に設けられた入射ウインドウ61の付近に高反射ミラー63を配置すると共に、出射ウインドウ62の付近に部分反射ミラー64を配置することにより、部分反射ミラー64を透過したレーザ光と、部分反射ミラー64及び高反射ミラー63に反射された光とが、同一の方向に放出されるので、それぞれの時間だけ遅延した複数のパルスレーザ光が合成されて、パルス幅が伸長される。本実施形態に係るドライバレーザは、比較的簡単、かつ、省スペースな構成である。
Claims (3)
- レーザ光をターゲットに照射することにより前記ターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、
レーザ媒質としてCO2を用いてレーザ光を励起するレーザ放電管と、前記レーザ放電管を挟んで長さが1m以下の光共振器を構成する全反射ミラー及び部分反射ミラーと、前記全反射ミラーと部分反射ミラーとの間のレーザ光の経路に配置された音響光学素子とを有する発振段レーザ装置と、
前記発振段レーザ装置において前記光共振器の長さによって定まる繰り返し周波数を有するレーザ光のパルス列が所定の周期でバースト的に生成されるように前記音響光学素子を制御するレーザ制御部と、
前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を増幅する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置と、
を具備し、1バースト内で生成されるパルス列が前記ターゲットのプラズマ化において略連続光とみなせるレーザ光を出力するドライバレーザ。 - レーザ光をターゲットに照射することにより前記ターゲットをプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザであって、
レーザ媒質としてCO2を用いてレーザ光を励起するレーザ放電管と、前記レーザ放電管を挟んで長さが1m以下の光共振器を構成する全反射ミラー及び部分反射ミラーと、前記全反射ミラーと前記部分反射ミラーとの間のレーザ光の経路に配置された過飽和吸収体とを含み、前記光共振器の長さと前記過飽和吸収体に含まれる混合ガスの混合比又はガス圧とを選択することによって定まる繰り返し周波数を有するレーザ光のパルス列を所定の周期でバースト的に生成する発振段レーザ装置と、
前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を増幅する少なくとも1つの増幅器を含む増幅段装置と、
を具備し、1バースト内で生成されるパルス列が前記ターゲットのプラズマ化において略連続光とみなせるレーザ光を出力するドライバレーザ。 - 前記発振段レーザ装置から出力されるレーザ光を受けて、第1の偏光を有するレーザ光を所定の方向に出射する第1の偏光ビームスプリッタと、
所定の電圧が印加されたときに、前記第1の偏光ビームスプリッタから出射されるレーザ光の偏光を第2の偏光に変化させる光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子から出射されるレーザ光を受けて、第2の偏光を有するレーザ光を前記増幅段装置に出射する第2の偏光ビームスプリッタと、
をさらに具備し、前記レーザ制御部が、前記光共振器の長さによって定まる繰り返し周波数を有するレーザ光のパルス列が所定の周期でバースト的に前記増幅段装置に出射されるように前記光スイッチ素子を制御する、請求項1記載のドライバレーザ。
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