(57)【要約】【課題】広いダイナミックレンジで、高速かつ高精度なレーザエネルギー制御を行う。【解決手段】シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を出力する再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡと、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインの範囲において、シングルまたはマルチ縦モードレーザ光が発振可能で該シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡに入力する半導体レーザ４であるマスタオシレータと、半導体レーザ４から出射されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光の波長が再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインに一致するようにマスタオシレータを波長制御するとともに、シングルまたはマルチ縦モードレーザ光のパルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を行う半導体レーザシステム８と、を備える。【選択図】図１
2010226096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を増幅するＭＯＰＡおよびＭＯＰＯのうち少なくとも１つを含む分子ガスを増幅媒体とした増幅器と、
前記増幅器の１つ以上の増幅ラインに含まれる波長のシングルまたはマルチ縦モードレーザ光を発振可能な半導体レーザよりなるマスタオシレータと、
前記マスタオシレータから出力されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光のパルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記マスタオシレータから出力されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光の波長が前記増幅ラインに含まれるように前記マスタオシレータを波長制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記波形制御を前記半導体レーザへの電流制御によって行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記半導体レーザは、量子カスケードレーザであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記マスタオシレータは、外部共振器型または分布帰還型の半導体レーザであることを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記増幅器は、１段以上のＣＯ２ガス増幅器であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記半導体レーザは、量子カスケードレーザであり、
前記増幅器は、１段以上のＣＯ２ガス増幅器であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記マスタオシレータは、
前記１つ以上の増幅ラインのいずれかに含まれる波長のシングルまたはマルチ縦モードレーザ光をそれぞれ発振する複数の半導体レーザと、
各半導体レーザから出力された前記シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を合波して前記増幅器に入力する合波部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記制御部は、各半導体レーザから出力される前記シングルまたはマルチ縦モードレーザ光のパルス波形および／またはパルス出力タイミングを制御することを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記制御部は、各半導体レーザを電流制御することによって前記パルス波形および／またはパルス出力タイミングを制御することを特徴とする請求項９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記制御部は、外部から入力されたトリガに基づいて、各半導体レーザのパルス出力タイミングを制御することを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記増幅器からの出力されるパルスエネルギー、パルス幅、増幅波長およびパルス出力タイミングのいずれか１つ以上をモニタする検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部のモニタ結果をもとにフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記マスタオシレータと前記増幅器との間に設けられた再生増幅器を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記再生増幅器から出力されるパルスエネルギー、パルス幅、増幅波長およびパルス出力タイミングのいずれか１つ以上をモニタする検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部のモニタ結果をもとにフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記検出部のモニタ結果の値と目標値との誤差が所定値より大きい場合、前記マスタオシレータに対する制御を行いつつ、前記増幅器からの増幅パルスレーザ光が被照射物に照射されないための制御を行うことを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項１６】
シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を増幅するＭＯＰＡおよびＭＯＰＯのうち少なくとも１つを含む分子ガスを増幅媒体とした増幅器と、該増幅器の１つ以上の増幅ラインに含まれる波長のシングルまたはマルチ縦モードレーザ光を発振可能な半導体レーザよりなるマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光のパルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を行う制御部と、を備えたレーザ装置をドライバレーザとして用い、該ドライバレーザから出力されたシングルまたはマルチ縦モードレーザ光を被照射物に照射してプラズマを生成し、該プラズマから放射した極端紫外光を出力することを特徴とする極端紫外光源装置。
【請求項１７】
前記プラズマから放射した極端紫外光のエネルギーを検出する極端紫外光検出部を備え、
前記制御部は、前記極端紫外光検出部の検出結果をもとに、前記マスタオシレータから出射されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光の波長が前記増幅器の増幅ラインに一致するように波長制御するとともに、パルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を、フィードバック制御によって行うことを特徴とする請求項１６に記載の極端紫外光源装置。
【請求項１８】
前記極端紫外光検出部は、当該極端紫外光源装置内あるいは露光装置内に設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の極端紫外光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、露光装置に用いられる極端紫外（ＥＵＶ）光源装置用のドライバレーザであるレーザ装置およびこれを用いた極端紫外光源装置に関するものである。
【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（ＥＵＶ）光源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光源としては、ターゲットにレーザビーム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：レーザ励起プラズマ）光源と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）光源と、軌道放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）光源との３種類がある。これらのうち、ＬＰＰ光源は、ＤＰＰ光源やＳＲ光源と比較してプラズマ密度を大きくできるので、黒体輻射に近い極めて高い輝度が得られるという利点を有する。また、ＬＰＰ光源は、ターゲット物質を選択することによって、所望の波長帯の強い光を得ることが可能であるという利点を有する。さらに、ＬＰＰ光源は、光源の周囲に電極等の構造物がなく、ほぼ等方的な角度分布をもつ点光源であるので、極めて大きな捕集立体角の確保が可能である等の利点を有する。これらのような利点を有するＬＰＰ光源は、数十から数百ワット以上のパワーが要求されるＥＵＶリソグラフィ用の光源として注目されている。
【０００４】
このＬＰＰ方式による極端紫外光光源装置は、たとえば以下の特許文献１が開示するように、まず、真空チャンバ内に供給されるターゲット物質に対してレーザ光を照射することにより、ターゲット物質が励起されてプラズマ化する。すると、このプラズマからＥＵＶ光を含む様々な波長成分よりなる光が放射される。そこで極端紫外光光源装置は、所望の波長成分、たとえば１３．５ｎｍの波長成分のＥＵＶ光を選択的に反射するＥＵＶ光集光ミラーを用いてＥＵＶ光を所定の位置に集光する。集光されたＥＵＶ光は、露光装置に入力される。ＥＵＶ光集光ミラーの反射面には、たとえば、モリブデン（Ｍｏ）の薄膜とシリコン（Ｓｉ）の薄膜とが交互に積層された構造を持つ多層膜（Ｍｏ／Ｓｉ多層膜）が形成されている。この多層膜は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して高反射率（約６０％から７０％）を示す。
【０００５】
ここで、ＥＵＶ光源装置に要求される高繰り返し（１００ｋＨｚ）、高出力（１０ｋＷ）のＣＯ２パルスレーザは、ＴＥＡＣＯ２レーザで実現することができないのが現状である。そこで以下に示す特許文献１では、ドライバレーザにおけるマスタオシレータ（ＭＯ）からの出力光から高速シャッタを用いてパルス光を生成し、このパルス光をパワーアンプ（ＰＡ）であるＣＯ２ガス増幅器により多段増幅した後、ターゲットに集光するように照射する。これにより、ターゲットがプラズマ化し、このプラズマからＥＵＶ光が放出される。この際、ドライバレーザのビームライン上に配置された高速シャッタは、放出されたＥＵＶ光を検出することで得られた計測結果に基づいて制御される。その結果、ＥＵＶ光のエネルギーが所望の値となるように、ドライバレーザのパルスエネルギーがフィードバック制御される。なお、このＭＯおよびＰＡは、高周波放電によって増幅媒体であるＣＯ２ガスを励起している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１４９８６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、パルス光をシャッタによって制御する場合、高繰り返しかつ高出力のパルス光を得ることはできるものの、パルス光の高精度なパルス幅および発生タイミング、さらには広いダイナミックレンジをもった種々の所望パルスを得ることが困難であった。特に、ＥＵＶ光源装置では、所望パルスを生成することによって高精度かつ柔軟なエネルギー制御が要望されているが、パルス光をシャッタによって制御する構成では、この要望を満足することが困難であった。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広いダイナミックレンジで、高速かつ高精度なレーザエネルギー制御を行うことができるレーザ装置および極端紫外光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるレーザ装置は、シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を増幅するＭＯＰＡおよびＭＯＰＯのうち少なくとも１つを含む分子ガスを増幅媒体とした増幅器と、前記増幅器の１つ以上の増幅ラインに含まれる波長のシングルまたはマルチ縦モードレーザ光を発振可能な半導体レーザよりなるマスタオシレータと、前記マスタオシレータから出力されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光のパルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を行う制御部と、を備える。
【００１０】
また、この発明にかかる極端紫外光源装置は、シングルまたはマルチ縦モードレーザ光を増幅するＭＯＰＡおよびＭＯＰＯのうち少なくとも１つを含む分子ガスを増幅媒体とした増幅器と、該増幅器の１つ以上の増幅ラインに含まれる波長のシングルまたはマルチ縦モードレーザ光を発振可能な半導体レーザよりなるマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光のパルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を行う制御部と、を備えたレーザ装置をドライバレーザとして用い、該ドライバレーザから出力されたシングルまたはマルチ縦モードレーザ光を被照射物に照射してプラズマを生成し、該プラズマから放射した極端紫外光を出力する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、制御部が、マスタオシレータから出射されるシングルまたはマルチ縦モードレーザ光の波長が分子ガス増幅器の増幅ラインに一致するように波長制御するとともに、パルス波形および／またはパルス出力タイミングを調整する波形制御を行うようにしている。これにより、広いダイナミックレンジで、高速かつ高精度なレーザエネルギー制御を行うことができる。また、ＥＵＶ発光の変換効率に大きく影響する出力されるレーザパルスのピークパワー、パルス幅及びパルス波形を高速に変更できる。さらに、マルチラインで増幅した場合は、増幅効率が向上し、省エネルギー化が図れる。そして、ＥＵＶ光源装置のドライバレーザとして最適なレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１によるレーザ装置を含む極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、この実施の形態１による半導体レーザの一例を示す模式図である。
【図３】図３は、この実施の形態１による再生増幅器の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図３に示す再生増幅器の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、この実施の形態１におけるＣＯ２ガス増幅器の発振バンドと波長との関係を示す図である。
【図６】図６は、この実施の形態１におけるＣＯ２ガス増幅器の各増幅ラインの波長とゲインの関係との関係を示す図である。
【図７】図７は、この実施の形態１による電流パルス波形を変化させた場合の電流パルス波形と増幅出力パルス波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、この実施の形態１における増幅領域内での波長シフトによる増幅ゲインの変化を示す図である。
【図９】図９は、図８に示した波長シフトを行った場合と行わなかった場合とにおける同一電流パルス波形を与えたときの増幅出力パルス波形の変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、この実施の形態１における異なる増幅ラインの増幅領域間での波長シフトによる増幅ゲインの変化を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した波長シフトを行った場合と行わなかった場合とにおける同一電流パルス波形を与えたときの増幅出力パルス波形の変化を示すタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、この発明の実施の形態２であるレーザ装置を含む極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、この実施の形態２における異なる増幅ゲインを有する増幅領域に対応して半導体レーザの発振縦モードの光強度を調整してメインアンプからの光強度を均一にした場合を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した半導体レーザの発振縦モードを出力するための電流パルス波形とメインアンプからの出力パルス波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、図１４に示した各電流パルス波形の各半導体レーザへの入力タイミングをずらした場合における各半導体レーザの電流パルス波形とメインアンプからの出力パルス波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図１６】図１６は、図１３に示した発振縦モードのうちの一部の半導体レーザの発振縦モードを出力した場合における各電流パルス波形とメインアンプからの出力パルス波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、この発明の実施の形態３であるレーザ装置を含む極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図１８】図１８は、図１７に示したドライバレーザコントローラおよび半導体レーザシステムによる制御処理手順を示す全体フローチャートである。
【図１９】図１９は、図１８に示した波長制御出力処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図２０】図２０は、図１８に示した検出処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図２１】図２１は、この実施の形態３によるスペクトル波形を検出する検出器の一例である分光器の構成を示す模式図である。
【図２２】図２２は、図１８に示した計算処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図２３】図２３は、図１８に示した判断処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図２４】図２４は、図１８に示した制御処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図２５】図２５は、この実施の形態３の変形例によるレーザ装置を含む極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図２６】図２６は、この実施の形態３による電流パルス波形を変化させた場合の発振トリガと電流パルス波形と増幅出力パルス波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図２７】図２７は、図２５に示したドライバレーザコントローラおよび半導体レーザシステムによる制御処理手順を示す全体フローチャートである。
【図２８】図２８は、この発明の実施の形態４であるレーザ装置を含む極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図２９】図２９は、図２８に示したドライバレーザコントローラおよび半導体レーザシステムによる制御処理手順を示す全体フローチャートである。
【図３０】図３０は、図２９に示した波長制御出力処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図３１】図３１は、図２９に示した検出処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図３２】図３２は、この実施の形態４によるスペクトル波形を検出する検出器の一例である分光器の構成を示す模式図である。
【図３３】図３３は、図２９に示した計算処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図３４】図３４は、図２９に示した判断処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図３５】図３５は、図２９に示した制御処理の処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図３６】図３６は、この発明の実施の形態５であるレーザ装置を含む極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図３７】図３７は、図３６に示したドライバレーザコントローラおよび半導体レーザシステムによる制御処理手順を示す全体フローチャートである。
【図３８】図３８は、図３７に示した制御処理を複数の増幅ラインに適用した場合のエネルギー制御処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図３９】図３９は、図３７に示した制御処理を１つの増幅ラインに適用した場合のエネルギー制御処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図４０】図４０は、図３７に示した制御処理を複数の増幅ラインに適用した場合のパルス幅制御処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図４１】図４１は、図３７に示した制御処理を１つの増幅ラインに適用した場合のパルス幅制御処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図４２】図４２は、図３７に示した制御処理を複数の増幅ラインに適用した場合のパルス出力タイミング制御処理手順を示す詳細フローチャートである。
【図４３】図４３は、図４２に示した制御処理を適用した場合の一例を示すタイミングチャートである。
【図４４】図４４は、この発明の実施の形態６による複数の半導体レーザおよび合波器を一体化した場合の構成を示す模式図である。
【図４５】図４５は、この実施の形態６の変形例による合波部の構成の一例を示す模式図である。
【図４６】図４６は、この実施の形態６の他の変形例による合波部の構成の他の一例を示す模式図である。
【図４７】図４７は、この実施の形態６による再生増幅器の共振器長を示す模式図である。
【図４８】図４８は、この実施の形態６による再生増幅器の小型化を維持しつつ共振器長を長くする構成を示す模式図である。
【図４９】図４９は、この実施の形態６による半導体レーザに適用される分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザの概要構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態であるレーザ装置および極端紫外光源装置について説明する。
【００１４】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１によるレーザ装置を有した極端紫外（ＥＵＶ）光源装置の構成を示す模式図である。このＥＵＶ光源装置は、大きくはドライバレーザと、このドライバレーザを用いたＥＵＶ光発生装置とからなる。さらに、ドライバレーザは、半導体レーザ４であるマスタオシレータと、分子ガスを増幅媒体（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｇａｓ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として用いた再生増幅器９および分子ガスを増幅媒体とした２段のプリアンプＰＡとメインアンプＭＡとを含むＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）型の増幅器とからなる。ただし、分子ガス（たとえばＣＯ２ガス）を増幅媒体としたＭＯＰＡ型の増幅器に代えて、分子ガス（たとえばＣＯ２ガス）を増幅媒体としたＭＯＰＯ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）型の増幅器を用いてもよい。
【００１５】
ドライバレーザは、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅波長群（以下、増幅ラインという）の縦モードパルスレーザ光を発振して増幅する半導体レーザ４を有する。この半導体レーザ４は、好ましくは、量子カスケードレーザである。半導体レーザ４のフロント側には、出力結合ミラー２が設けられ、リア側には、リア光学モジュール３が設けられる。出力結合ミラー２とリア光学モジュール３とは、光増幅領域をもつ半導体デバイス１を挟んで光共振器を形成している。この光共振器は、半導体レーザシステム８によって統御される。半導体レーザシステム８は、制御部７を有する。制御部７の波長制御部７ａは、発振波長信号Ｓ１を縦モード制御アクチュエータ５に出力することで、この縦モード制御アクチュエータ５を介して光共振器の共振器長を制御し、これにより光共振器から出力される光の波長を制御する。一方、制御部７の波形制御部７ｂは、発振パルス波形信号Ｓ２を電流制御アクチュエータ６に出力することで、この電流制御アクチュエータ６を介して半導体デバイス１に印加する電流波形を制御する。これにより、光共振器から出力されるパルス光のパルス波形および出力タイミングが制御される。パルス波形には、パルス幅およびパルスピーク値が含まれる。したがって、パルス波形を制御することによって、パルスエネルギーを制御することができる。
【００１６】
再生増幅器９は、半導体レーザ４から出力されたパルスレーザ光を再生増幅してプリアンプＰＡ側に出力する。プリアンプＰＡは、スラブレーザ増幅器である。再生増幅器９から出力されたレーザ光は、プリアンプＰＡの入力ウィンドに入射する。プリアンプＰＡは、ミラーＭ２１およびＭ２２によって入射したレーザ光に平板電極間の増幅領域を複数回往復させることでマルチパス増幅する。増幅後のレーザ光は、出力ウィンドからＨＲ（高反射）ミラーＭ１に出力される。このように、シングル縦モードパルスレーザ光は、プリアンプＰＡの増幅媒体の増幅領域空間内を通過することで効率よく増幅された後にプリアンプＰＡから出力される。
【００１７】
プリアンプＰＡから出力された増幅パルスレーザ光は、ＨＲ（高反射）ミラーＭ１およびＭ２で反射された後にリレー光学系Ｒ２に入力される。リレー光学系Ｒ２は、増幅パルスレーザ光がＣＯ２ガス増幅器の増幅媒体である励起された混合ガスが満たされたメインアンプＭＡの増幅領域空間全体に亘って入射できるように、増幅パルスレーザ光のビーム幅または径を調整する。このように、増幅パルスレーザ光は、メインアンプＭＡの増幅媒体の増幅領域空間全体を通過することで効率よくさらに増幅された後にメインアンプＭＡから出力される。
【００１８】
その後、メインアンプＭＡから出力された増幅パルスレーザ光は、リレー光学系Ｒ３によってコリメートされ、ＨＲミラーＭ３および軸外放物面ミラーＭ４によって高反射された後、ＥＵＶ光発生装置のＥＵＶチャンバ１０内にウィンド１１を介して入射する。
【００１９】
軸外放物面ミラーＭ４で高反射された増幅パルスレーザ光は、ウィンド１１からＥＵＶチャンバ１０内に入射した後、ＥＵＶ集光ミラーＭ５の中央部に設けた穴部１２を通過する。穴部１２を通過した増幅パルスレーザ光は、ターゲット１３上に集光する。ターゲット１３は、典型的にはＳｎである。増幅パルスレーザ光が集光されたターゲット１３は、プラズマ化する。その後、このプラズマ（プラズマ生成サイトＰ１０）からは、１３．５ｎｍのＥＵＶ光が高い効率（レーザエネルギーの２％〜４％程度）で発生する。このプラズマ生成サイトＰ１０の像は、ＥＵＶ集光ミラーＭ５によって中間集光点Ｐ２０にＥＵＶ光源の像として転写される。中間集光点Ｐ２０に集光したＥＵＶ光は、その後、中間集光点Ｐ２０から広がりながら、図示しない露光装置に入射する。
【００２０】
なお、再生増幅器９およびプリアンプＰＡは、メインアンプＭＡと同様に、ＣＯ２ガス増幅器の増幅媒体である励起された混合ガスが満たされた増幅領域を有してもよい。この場合、プリアンプＰＡの前段に、さらに、レーザ光が増幅領域空間全体に亘って入射するようにレーザ光の幅もしくは径を調整するリレー光学系を配置してもよい。
【００２１】
出力結合ミラー２は、部分反射ミラーコートが施されたミラーであり、レーザ光の一部を外部へ出力するとともに、残りの一部のレーザ光を光共振器内に戻すことで共振増幅させる。リア光学モジュール３は、図２に示すように、コリメートレンズ２０と、光の波長を選択するリトロー配置されたグレーティング２１とを有する。半導体デバイス１のリア側から出力されたレーザ光は、コリメートレンズ２０によって平行光化された後、コリメート光としてグレーティング２１に入射する。その後、グレーティング２１に入射したレーザ光は、反射型のグレーティング２１によって波長選択された後、コリメートレンズ２０を介して半導体デバイス１側に戻される。これによって、所望のシングル縦モードのレーザ光を出力結合ミラー２から再生増幅器９側に出力することができる。ここで、半導体レーザ４から出力されるシングル縦モードレーザ光の波長は、上述したように、波長制御部７ａによる波長制御によって、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインに一致する。また、波形制御部７ｂは、電流制御アクチュエータ６を介して半導体レーザ４の半導体デバイス１に流すパルス電流波形を制御することによって、所望のパルス波形および所望のパルス発振タイミングのパルスレーザ光を半導体レーザ４に出力させる制御を行う。なお、波長制御部７ａおよび縦モード制御アクチュエータ５は、波長制御手段として機能し、波形制御部７ｂおよび電流制御アクチュエータ６は、波形制御手段として機能する。
【００２２】
半導体レーザ４とプリアンプＰＡとの間に設けられた再生増幅器９は、上述したように、半導体レーザ４から出力されたレーザ光を再生増幅してプリアンプＰＡ側に出力する。再生増幅器９は、図３に示すように、一対の共振器ミラー１０１および１０２内に、共振器ミラー１０１側から順次、ＥＯポッケルスセル１１１、偏光ビームスプリッタ１０３、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡ、ＥＯポッケルスセル１１２、およびλ／４板１１３が配置された構成を備える。この再生増幅器９は、半導体レーザ４から出力されるレーザ光を、偏光ビームスプリッタ１０３を介してシードパルス光ＳＡとして入力し、共振器ミラー１０１および１０２内で該シードパルス光ＳＡを往復させて増幅した後、偏光ビームスプリッタ１０３を介してプリアンプＰＡ側に増幅パルス光ＳＢとして出力する。
【００２３】
ここで、図４に示すタイミングチャートを参照して、再生増幅器９の動作について説明する。まず、タイミングｔ０でシードパルス光ＳＡとして偏光ビームスプリッタ１０３にＳ偏光で入射した半導体レーザ４からのパルス光は、偏光ビームスプリッタ１０３で反射することで再生増幅器９の共振器内に導入される。導入されたレーザ光は、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域を通過することで増幅され、電圧が印加されていない状態のＥＯポッケルスセル１１２を位相シフトすることなく透過した後、λ／４板１１３を透過することで円偏光に変換される。つづいて、円偏光のレーザ光は、共振器ミラー１０２で高反射して再びλ／４板１１３を透過することでＰ偏光に変換される。さらに、このＰ偏光のレーザ光は、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域を通過することで増幅される。さらに、増幅されたＰ偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、電圧を印加していない状態のＥＯポッケルスセル１１１を位相シフトすることなく透過した後、共振器ミラー１０１で高反射される。そして、高反射したレーザ光は、再びＥＯポッケルスセル１１１を位相シフトすることなくＰ偏光の状態で透過し、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した後、再び、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域を通過することによって増幅される。
【００２４】
その後、Ｐ偏光のレーザ光は、タイミングｔ１で電圧が印加されたＥＯポッケルスセル１１２を通過することによって位相がλ／４変化する。これにより、Ｐ偏光のレーザ光が円偏光のレーザ光となる。この円偏光のレーザ光は、λ／４板１１３を透過することによってＳ偏光に変換される。そして、Ｓ偏光のレーザ光は、共振器ミラー１０２によって反射した後、再びλ／４板１１３を透過することによって円偏光に変換される。さらに、円偏光のレーザ光は、電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル１１２を透過することによってＰ偏光に変換される。その後、Ｐ偏光のレーザ光は、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域を通過することによって増幅され、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した後、電圧を印加していないＥＯポッケルスセル１１１をそのまま透過する。つづいて、Ｐ偏光のレーザ光は、共振器ミラー１０１で反射し、再び、電圧が印加していない状態のＥＯポッケルスセル１１１を透過した後、Ｐ偏光の状態で偏光ビームスプリッタ１０３をそのまま透過する。このように、再生増幅器９内に導入されたレーザ光は、ＥＯポッケルスセル１１２に電圧が印加された状態で共振器ミラー１０１および１０２間を往復することで増幅される。
【００２５】
その後、Ｐ偏光のレーザ光は、この増幅されたレーザ光（増幅パルス光ＳＢ）を外部出力するタイミングｔ２で電圧が印加されたＥＯポッケルスセル１１１を透過することによって、λ／４位相がずれて円偏光に変換される。さらに、この円偏光のレーザ光は、共振器ミラー１０１で反射され、再び電圧が印加された状態のポッケルスセル１１１を透過することによってＳ偏光に変換される。その後、このＳ偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３で高反射されることで、外部のプリアンプＰＡ側に増幅パルス光ＳＢとして出力される。
【００２６】
以上のように、再生増幅器９を用いると、半導体レーザ４のような光出力が小さいパルスレーザ光を効率よく再生増幅することができる。これにより、この再生増幅器９から出力されたレーザパルスをプリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡによって効率良くパルス増幅することが可能となる。
【００２７】
ここで、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインについて説明する。プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡは、いずれもＣＯ２ガス増幅器である。ＣＯ２ガス増幅器が発振あるいは増幅する波長範囲には、図５に示すように、１０．６μｍ近傍および９．６μｍ近傍に複数の回転バンド（遷移００°１−１０°０バンドおよび遷移００°１−０２°０バンド）が存在する。すなわち、ＣＯ２ガスを増幅媒体とした増幅器を用いた場合には、複数の増幅ラインが存在する。なお、図５に示すデータは、増幅媒体の混合比をＣＯ２：Ｎ２：Ｈｅ＝１：１：８とし、圧力を１００（ｔｏｒｒ）とし、温度を４５０（Ｋ）としたときの値である。
【００２８】
図６に、ＣＯ２ガス増幅器の各増幅ラインの波長とゲインの関係とを模式的に示す。図６は、これらのバンドのうち、１０．６μｍ近傍のバンドＰ（１８）、Ｐ（２０）、Ｐ（２２）、Ｐ（２４）、Ｐ（２６）、Ｐ（２８）およびＰ（３０）の計７つのバンドの増幅領域（増幅ライン）Ｓ１〜Ｓ７を破線で示している。波長制御部７ａは、縦モード制御アクチュエータ５を介して出力結合ミラー２およびリア光学モジュール３による共振器を制御する。これにより、バンドＰ（２０）（＝発振波長１０．５９１２μｍ）の増幅領域Ｓ２の増幅ラインΔλ内に収まるシングル縦モードレーザ光Ｌ１が、半導体レーザ４から出力される。特に、縦モードレーザ光Ｌ１の中心波長は、増幅領域（増幅ライン）Ｓ２の増幅ラインΔλ（＝０．００１５８８μｍ）の中心付近（１０．５９１２±０．０００７９４μｍ）に調整制御される。これにより、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＰが、効率よく且つ高出力の増幅パルスレーザ光を出力することができる。このように、可変波長レーザをマスタオシレータとして用いた場合、このマスタオシレータの波長制御を行うのみで、マスタオシレータから出力されるレーザ光の波長を増幅器の増幅ラインに容易に一致させることができる。この場合の波長制御は、グレーティング３の回転制御と共振器長の制御による波長選択制御により実現できる。
【００２９】
一方、波形制御部７ｂによってバンドＰ（２０）の波長域で出力されるレーザ光の波形および発振タイミングが制御される。たとえば、図７（ａ）〜図７（ｅ）に示すように、半導体レーザ４の電流パルス波形Ｌ１１、Ｌ１２およびＬ１３を変化させることによって、最終的なメインアンプＭＡからの出力レーザパルス光のパルス波形を所望の波形および出力タイミングに制御することができる。電流パルス波形Ｌ１２は、電流パルス波形Ｌ１１に比して振幅を小さくしたものであり、半導体レーザ４、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡによって順次、レーザパルス光Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２およびＬ５２に増幅される。この際、各段階とも、電流パルス波形Ｌ１１でのレーザパルス光Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１およびＬ５１に比して小さな波形となるため、最終的なレーザパルス光Ｌ５２は、レーザパルス光Ｌ５１に比して小さいパルスエネルギーであって同一の出力タイミングで出力される。
【００３０】
これに対し、電流パルス波形Ｌ１３は、電流パルス波形Ｌ１１の振幅と同じであるが、パルス幅が電流パルス波形Ｌ１１よりも長い。この場合、順次増幅されるレーザパルス光Ｌ２３、Ｌ３３、Ｌ４３およびＬ５３も、レーザパルス光Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１およびＬ５１に比してパルス幅が長くなる。このため、最終的なレーザパルス光Ｌ５３は、レーザパルス光Ｌ５１に比して振幅が同じでパルス幅が長くなる。この結果、最終的なレーザパルス光Ｌ５３のパルスエネルギーが大きくなる。
【００３１】
すなわち、電流制御アクチュエータ６から出力される電流パルス波形を制御することによって、メインアンプＭＡから出力されるパルスエネルギー、パルス幅、パルスピーク値、およびパルス出力タイミングを制御することができる。
【００３２】
なお、波長制御部７ａによる波長制御によっても、パルスエネルギーの制御を行うことができる。たとえば、図８に示すように、波長制御部７ａが同じＰ（２０）の増幅ラインＳ２内でゲインが小さくなるようにシングル縦モードレーザ光の発振波長Ｌ１を発振波長Ｌ２に波長シフトさせると、図９に示すように、同じ電流パルス波形Ｌ１４を入力しても、再生増幅器９、プリアンプＰＡ、およびメインアンプＭＡのゲインが小さくなり、最終的に、波長シフトによってピーク値が抑えられる。この結果、レーザパルス光Ｌ５４に比してパルスエネルギーの小さいレーザパルス光Ｌ５４ａを出力することができる。このような波長シフト制御を行うことによって、最終的なメインアンプＰＡのパルスエネルギーの調整または制御におけるダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００３３】
また、図１０に示すように、波長制御部７ａが増幅ラインＰ（２０）の発振波長Ｌ１から増幅ライン自体のゲインが小さい異なる増幅ラインＰ（２２）の発振波長Ｌ３に大きく波長シフトすることによって、図１１に示すように、同じ電流パルス波形Ｌ１５を入力したとしても、パルスエネルギーを変化させることができる。すなわち、メインアンプＭＡから出力されるレーザパルス光Ｌ５５を、パルスエネルギーの小さいレーザパルス光Ｌ５５ａとして出力することができる。このようなゲインの異なる増幅ラインへの波長シフト制御を行うことによっても、最終的なメインアンプＭＡから出力されるパルスエネルギーの調整または制御におけるダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００３４】
この実施の形態１では、マスタオシレータとして半導体レーザ４を用い、この半導体レーザ４の波長制御および波形制御を行うため、メインアンプＰＡから出力される最終的なパルスレーザ光の波長制御および波形制御（パルスエネルギー制御、振幅制御、パルス幅制御、および出力タイミング制御）を行うことが可能となる。特に、半導体レーザ４は、固体デバイスであるため、取り扱いが容易であるとともに、他のガスレーザや固体レーザに比して簡単な電流制御で数１００ｋＨｚの高繰り返しパルス光を容易に生成することができる。
【００３５】
なお、マスタオシレータの波長制御には、グレーティングに限らず、エタロンや、斜入射配置のグレーティングなどを用いた波長選択技術を適用することができる。
【００３６】
また、上述した実施の形態１では、マスタオシレータとして半導体レーザ４を用いている。しかしながら、これに限らず、分子ガス増幅器の増幅ラインで発振可能な分子ガス増幅器と異種の分子ガスレーザであってもよい。
【００３７】
実施の形態２
つぎに、この発明の実施の形態２を、図面を参照して詳細に説明する。上述した実施の形態１では、１つの半導体レーザ４から出力されるシングル縦モードパルスレーザ光Ｌ１の波長制御および波形制御を行う。一方、この実施の形態２では、複数のシングル縦モードの半導体レーザから出力されるレーザパルスを合波してマルチライン化した後、再生増幅器９へ入力する。ここで、各々のシングル縦モードの半導体レーザに対しては、各々のパルスレーザ光の波長制御および波形制御が行われる。そして、種々の所望パルス光をそれぞれのシングル縦モードの半導体レーザから出力する。
【００３８】
図１２は、この発明の実施の形態２によるレーザ装置を有したＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図１２に示すように、このＥＵＶ光源装置は、半導体レーザ４に替えて複数の半導体レーザ４１〜４５を、半導体レーザシステム８に替えて半導体レーザシステム１８を、それぞれ備える。さらに、ＥＵＶ光源装置は、各半導体レーザ４１〜４５から出力されるレーザ光を合波して再生増幅器９に出力する合波器４０を備える。
【００３９】
半導体レーザシステム１８は、各半導体レーザ４１〜４５の波長制御および波形制御を行うことで、各半導体レーザ４１〜４５から出力されたレーザ光を再生増幅器９、プリアンプＰＡ、およびメインアンプＭＡのマルチライン（複数の増幅ライン）で増幅する。合波器４０は、各半導体レーザ４１〜４５から出力された異なる波長のレーザ光を合波して再生増幅器９に出力する。なお、各半導体レーザ４１〜４５の構成は、半導体レーザ４と同じである。
【００４０】
半導体レーザシステム１８が各半導体レーザ４１〜４５に対してマルチラインの波長制御および波形制御を行うことにより、種々のパルス波形をもった多彩なパルスレーザ光を合成出力することができる。このため、上述の実施の形態１に比して、さらにダイナミックレンジを大きくすることができる。また、マルチライン増幅とすることで、増幅効率をシングルラインに比して約１．３倍以上に高くすることができる。
【００４１】
実施の形態２の変形例１
また、たとえば図１３（ａ）に示すように、５つの半導体レーザ４１〜４５から出力するレーザ光の波長を、各増幅ラインＳ２〜Ｓ６（Ｐ（２０）、Ｐ（２２）、Ｐ（２４）、Ｐ（２６）およびＰ（２８））にそれぞれ割り当てる場合、増幅ラインＳ２のゲインは、増幅ラインＳ５およびＳ６のゲインに比して大きい。これに対し、増幅ラインＳ３およびＳ４のゲインは、増幅ラインＳ５およびＳ６のゲインに比して小さい。そこで、この実施の形態２の変形例１では、半導体レーザシステム１８は、半導体レーザ４１から出力されるレーザ光Ｌ６１の光強度が半導体レーザ４４および４５から出力されるレーザ光Ｌ６４およびＬ６５の光強度に比して小さくなるように、半導体レーザ４１、４４および４５を電流制御する。また、半導体レーザシステム１８は、半導体レーザ４２および４３から出力されるレーザ光Ｌ６２およびＬ６３の光強度が半導体レーザ４４および４５から出力されるレーザ光Ｌ６４およびＬ６５の光強度に比して大きくなるように、半導体レーザ４２、４３、４４および４５を電流制御する。すなわち、半導体レーザシステム１８は、図１３（ｂ）に示すように、メインアンプＭＡから結果的に出力される各増幅ラインのレーザ光Ｌ７１〜Ｌ７５の光強度がほぼ等しくなるように、シード光源である半導体レーザ４１〜４５をそれぞれ電流制御する。
【００４２】
具体的には、半導体レーザシステム１８は、図１４（ａ）に示すように、各半導体レーザ４１〜４５に与える電流パルス波形の振幅値を相対的に変化させることで、半導体レーザ４４および４５に与える電流パルス波形の振幅値に比して、半導体レーザ４１に与える電流パルス波形の振幅値を小さくするとともに、半導体レーザ４２および４３に与える電流パルス波形の振幅値を大きくする。
【００４３】
その後、図１４（ｂ）に示すように、各半導体レーザ４１〜４５は、それぞれに入力された電流パルス波形の振幅値に応じた大きさの出力パルス波形をもったレーザ光を出力する。各半導体レーザ４１〜４５から出力されたレーザ光は、合波器４０によって合波された後、再生増幅器９側に出力される。その後、各レーザ光は、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡによって増幅される。この結果、図１４（ｃ）に示すように、メインアンプＭＡからの各増幅ラインの出力パルス波形が、ほぼ同じ出力パルス波形となって出力される。なお、各増幅ラインで増幅されたパルスレーザ光は、メインアンプＭＡから同時に出力される。この結果、図１４（ｄ）に示すように、増幅後のレーザ光Ｌ７１〜Ｌ７５が、パワー的に合成された出力パルス波形としてＥＵＶ光発生装置側へ出力される。
【００４４】
この実施の形態２の変形例１では、メインアンプＭＡの各増幅ラインのレーザ発振スペクトルの強度を略均一にすることができるため、増幅効率を向上することが可能となる。
【００４５】
実施の形態２の変形例２
さらに、この実施の形態２の変形例２では、各増幅ラインのパルスレーザ光の出射タイミングを調整することによって、最終的にメインアンプＭＡから出力される合波レーザ光の合成出力パルス波形を所望の波形とする。
【００４６】
すなわち、半導体レーザシステム１８は、図１５（ａ）に示すように、実施の形態２の変形例１と同じ振幅値をもつ電流パルス波形を各半導体レーザ４１〜４５に与える。ただし、この際、各半導体レーザ４１〜４５のパルス発生タイミングを、基準時刻に対してそれぞれ時間Ｔ１〜Ｔ５（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）分、遅れて出力させる。
【００４７】
この結果、図１５（ｂ）に示すように、各半導体レーザ４１〜４５から出力される出力パルス波形は、それぞれ時間Ｔ１〜Ｔ５ずつシフトして再生増幅器９側に出力される。その後、各レーザ光は、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡによって増幅される。これにより、図１５（ｃ）に示すように、メインアンプＭＡの各増幅ラインから出力される出力パルス波形は、ほぼ同じ出力パルス波形であってそれぞれの出力タイミングが時間Ｔ１〜Ｔ５ずつシフトした出力パルス波形となる。この結果、図１５（ｄ）に示すように、各増幅ラインのパルスレーザ光は、時間軸上でパワー的に合成された出力パルス波形としてＥＵＶ光発生装置側へ出力される。
【００４８】
図１５（ｄ）に示した出力パルス波形は、１回のターゲット照射に対して各々の増幅ラインから出力される増幅された合成出力パルス波形を示す。この合成出力パルス波形は、所望の時間間隔で複数パルスが連続して出力された波形となる。すなわち、各々の増幅ラインから出力される出力パルスは極めて精度の高い所望間隔のパルスであるため、複数のパルスを用いて高精度に合成された合成出力パルス波形を生成することができる。
【００４９】
また、時間Ｔ１〜Ｔ５の値を適宜変え、あるいは各増幅ラインの光強度ならびにパルス波形を変化させることによって、目的に応じて様々な合成出力パルス波形を生成することができる。このようにパルス波形を制御可能な合成出力パルスを用いることによって、ＥＵＶ光の発光効率を最適化することができる。さらに、例えばＳｎターゲットをプリパルスにより蒸気化またはプラズマ化した後にメインパルスを照射するような方式にも、本変形例２による合成出力パルス波形の合波レーザ光を適用することで、ＥＵＶ光の発光効率を最適化することが可能である。
【００５０】
なお、ドライバレーザから出力される種々の合成出力パルス波形は、ＥＵＶ光源装置に限らず、レーザ加工用のレーザ光源などに用いることも可能である。この場合、種々の被照射物（加工対象）に対応した最適な合成出力パルスを生成することができるため、加工精度や加工効率を向上することが可能となる。
【００５１】
実施の形態２の変形例３
上述した実施の形態２の変形例１および２では、すべての半導体レーザ４１〜４５からレーザ光を出力させていた。これに対し、この実施の形態２の変形例３では、一部の半導体レーザのみを用いてマルチラインのパルスレーザ光を出力する。すなわち、一部の半導体レーザには電流パルスを入力せず、一部の半導体レーザに電流パルスを入力することによって、一部の半導体レーザから出力されたレーザパルス光のみをマルチラインで増幅する。これにより、ドライバレーザから出力される合波出力パルス光のエネルギーパルスを目的に応じて適宜調整することが可能となる。
【００５２】
たとえば、図１６（ａ）に示すように、実施の形態２の変形例１における半導体レーザ４３〜４５のみに電流パルス波形を与える。これにより、図１６（ｂ）に示すように、半導体レーザ４３〜４５から出力されたレーザ光のパルス波形を合成して得られた合成出力パルス波形のレーザ光が再生増幅器９側に出力される。この際、図１６（ｃ）に示すように、メインアンプＭＡの各増幅ラインから出力されるレーザパルス光は、実施の形態２の変形例１と同様に、同時であってほぼ均等な出力パルス波形を持つ。この結果、図１６（ｄ）に示すように、合成出力パルス波形は、３つの増幅ラインから出力された出力パルス波形を合成した合成出力パルス波形となる。ただし、この合波出力パルス波形を持つ合成出力パルス光のパルスエネルギーは、実施の形態２の変形例１によるすべての半導体レーザ４１〜４５から出力されたレーザ光Ｌ６１〜Ｌ６５を合成した合成出力パルス光のパルスエネルギーよりも小さい。
【００５３】
このように、この実施の形態２の変形例３では、各増幅ラインから出力されるパルスレーザ光の数が変更可能である。これにより、本変形例では、最終的にメインアンプＭＡから増幅出力されるレーザ光のエネルギー調整または制御におけるダイナミックレンジを簡易に大きく変化させることが可能となる。
【００５４】
実施の形態３
つぎに、この発明の実施の形態３を、図面を参照して詳細に説明する。上述した実施の形態１および２では、半導体レーザシステム８および１８がそれぞれ予め設定された制御内容によって波長制御および波形制御を行う。一方、この実施の形態３では、増幅後のレーザ光をモニタリングして波長制御および波形制御をフィードバック制御する。
【００５５】
図１７は、この発明の実施の形態３によるレーザ装置を有したＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図１７に示すように、このＥＵＶ光源装置は、実施の形態１に示した構成に対し、半導体レーザシステム８を含む各ドライバレーザを全体的に制御するドライバレーザコントローラ５０を有する。また、ＥＵＶ光源装置は、メインアンプＭＡから出力されるレーザ光をモニタするための構成として、ＨＲミラーＭ３で反射されたレーザ光の一部を取り出すビームスプリッタＢＳ１と、このビームスプリッタＢＳ１で取り出したレーザ光を集光する集光レンズ５１ａと、集光されたレーザ光の時間的パルス波形およびスペクトル波形を検出する検出器５１とを有する。この検出器５１による検出結果は、ドライバレーザコントローラ５０に送られる。また、ビームスプリッタＢＳ１と軸外放物面ミラーＭ４との間には、光路内に挿脱可能なＨＲミラーＭ６が設けられるとともに、光路に挿入された場合にＨＲミラーＭ６から反射してきたレーザ光を吸収するレーザダンパ５２が設けられる。このＨＲミラーＭ６は、メインアンプＭＡから出力されるレーザ光がＥＵＶ光発生装置側に入射することを防止するために、光路上に配置される。
【００５６】
また、半導体レーザ４は、出力光の一部を取り出すビームスプリッタＭ１０を有する。このビームスプリッタＭ１０は、出力結合ミラー２の出力側に設けられる。また、半導体レーザシステム８は、このビームスプリッタＭ１０によって反射した一部のレーザ光を検出することで縦モード波長を検出する発振波長縦モード検出器１４０を有する。発振波長縦モード検出器１４０による検出結果は、制御部７の波長制御部７ａに送られる。
【００５７】
なお、ビームスプリッタＢＳ１、集光レンズ５１ａ、および検出器５１に替えて、プリアンプＰＡの後段に、ビームスプリッタＢＳ２、集光レンズ７１ａ、および検出器７１を設けてもよい。この場合、検出器７１の検出結果は、ドライバレーザコントローラ５０に送られる。この構成では、プリアンプＰＡから出力されるレーザ光の光強度がメインアンプＭＡから出力されるレーザ光の光強度に比して小さい。このため、小型かつ耐性の低い光学部品を用いることができる。また、この構成では、レーザ光の光強度が小さいため、ＨＲミラーＭ６およびレーザダンパ５２の構成を、ビームスプリッタＢＳ２の後段に設けられた簡易なシャッタ７２に置き換えることが可能である。
【００５８】
また、この実施の形態３では、プリアンプＰＡの出力光をモニタする例を示したが、この例に限定されるものではない。例えば、再生増幅器９の出力光を上述した実施の形態３による構成と同様な構成でモニタしてもよい。要するに、ＣＯ２ガスを増幅媒体とする増幅器を通過増幅した後のレーザパルス光をモニタするのであれば、如何様にも変形することができる。
【００５９】
また、このＥＵＶ光源装置は、図１７に示すように、ターゲット１３を供給するターゲット発生器６２と、プラズマ生成後の残りターゲットを回収するターゲット回収筒６３と、ターゲット発生器６２を駆動制御するドロップレットコントローラ６１と、ドライバレーザを制御するドライバレーザコントローラ５０と、このドロップレットコントローラ６１およびドライバレーザコントローラ５０を少なくとも制御してＥＵＶ光の発生を制御するＥＵＶ光源コントローラ６０とを有する。
【００６０】
つづいて、図１８に示したフローチャートを参照して、ドライバレーザコントローラ５０および半導体レーザシステム８による波長制御および波形制御を含む制御処理手順について説明する。まず、ドライバレーザコントローラ５０は、１つのシングル縦モードを発振する半導体レーザ４の波長が再生増幅器９、プリアンプＰＡ、およびメインアンプＭＡの増幅ラインに入るように、発振波長縦モード検出器１４０からの検出結果をもとに半導体レーザシステム８を制御する（波長制御出力処理：ステップＳ１０１）。
【００６１】
その後、ドライバレーザコントローラ５０は、メインアンプＭＡから出力されたＣＯ２レーザ光の時間的パルス波形およびスペクトル波形を検出器５１によって検出する（検出処理：ステップＳ１０２）。さらに、ドライバレーザコントローラ５０は、検出結果値Ｅと所望値Ｅｔとの差ΔＥ（＝Ｅｔ−Ｅ）を計算する（計算処理：ステップＳ１０３）。
【００６２】
その後、ドライバレーザコントローラ５０は、この差ΔＥが所望範囲ΔＥｒ以下（ΔＥｒ≧｜ΔＥ｜）であるか否かの判断処理を行う（ステップＳ１０４）。差ΔＥが所望範囲ΔＥｒ以下である場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ５０は、差ΔＥだけ変化するように、半導体レーザシステム８に対して制御信号を送信するフィードバック制御を行う（制御処理：ステップＳ１０５）。その後、ターゲットにＣＯ２レーザ光を照射する処理を実行した（ステップＳ１０６）後、ステップＳ１０１に移行して上述した処理を繰り返す。
【００６３】
一方、差ΔＥが所望範囲ΔＥｒ以下でない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ドライバレーザコントローラ５０は、ターゲットにＣＯ２レーザ光を照射させない処理を実行した（ステップＳ１０７）後、差ΔＥだけ変化するように、半導体レーザシステム８に対して制御信号を送信するフィードバック制御を行う（制御処理：ステップＳ１０８）。その後、ドライバレーザコントローラ５０は、ステップＳ１０１に移行して上述した処理を繰り返す。
【００６４】
なお、ステップＳ１０７における処理は、ＨＲミラーＭ６を光路内に挿入してＥＵＶ光発生装置側へのレーザ光の入射を遮断するとともに、ＨＲミラーＭ６で反射したレーザ光をレーザダンパ５２に導入することで実現される。ただし、ドライバレーザコントローラ５０が検出器５１に替えて検出器７１を用いる場合、シャッタ７２によって光路を遮断するようにしてもよい。
【００６５】
また、ドライバレーザコントローラ５０がＥＵＶ光源コントローラ６０およびドロップレットコントローラ６１を介してターゲット発生器６２によるターゲット１３の発生を停止させるターゲット発生停止信号を出力するようにしてもよい。この場合、メインアンプＭＡからＥＵＶ光発生装置側にレーザ光が入射されるものの、プラズマ生成サイトＰ１０にはターゲット１３が供給されないため、ＥＵＶ光は発生しない。この結果、露光装置側にはＥＵＶ光が出力されない。
【００６６】
あるいは、ターゲット発生器６２によるターゲット発生タイミングとドライバレーザ側のレーザパルス照射タイミングとをずらすことで、ターゲット１３にレーザ光が照射されないようにしてもよい。この場合、ターゲット発生タイミングをずらしてもよいし、レーザパルス照射タイミングをずらしてもよいし、双方のタイミングをずらしてもよい。
【００６７】
さらに、ドライバレーザ側から出力されるレーザ光の光軸をずらすことで、ターゲット１３にレーザ光が照射されないようにしてもよい。また、たとえば、ＥＵＶ集光ミラーＭ５の光軸をずらすことによって、発生したＥＵＶ光が露光装置側に出力されないようにしてもよい。
【００６８】
ここで、図１９に示すフローチャートを参照して、ステップＳ１０１の波長制御出力処理手順について説明する。まず、半導体レーザシステム８は、半導体レーザ４を、予め設定された所望運転モード、たとえば繰り返し周波数が数１００ｋＨｚの所定パルス波形で発振させる（ステップＳ２０１）。なお、この場合、共振器の大まかな共振器長を予め設定しておくとよい。その後、半導体レーザシステム８は、発振波長縦モード検出器１４０によって現在の発振縦モード波長を検出する（ステップＳ２０２）。その後、半導体レーザシステム８は、縦モードコントローラ４に、ＣＯ２ガス増幅器である再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ライン内に半導体レーザ４の発振縦モード波長が重なり合っているか否かを判断させる（ステップＳ２０３）。
【００６９】
再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ライン内に半導体レーザ４の発振縦モード波長が重なり合っていない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、半導体レーザシステム８は、半導体レーザ４の発振縦モードの波長が増幅ライン内に入るように、縦モード制御アクチュエータ５を介して、レーザ共振器の光路長とグレーティング２１などを駆動制御して発振縦モード波長を微調整し（ステップＳ２０４）、その後、ステップＳ２０１に移行する。
【００７０】
一方、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ライン内に半導体レーザ４の発振縦モード波長が重なり合っている場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、半導体レーザシステム８は、半導体レーザ４の発振縦モードの波長が増幅ライン内に入っている現在の状態を維持する制御を行う（ステップＳ２０５）。その後、半導体レーザシステム８は、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡを増幅可能に作動させた（ステップＳ２０６）後、ステップＳ１０１にリターンする。これによって、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ライン内に半導体レーザ４の発振縦モード波長が重なり合った状態の下、高い効率で増幅された増幅レーザ光を安定してターゲット１３に照射することができる。
【００７１】
さらに、図２０に示すフローチャートを参照して、ステップＳ１０２の検出処理手順について説明する。まず、検出器５１は、メインアンプＭＡから出力されるＣＯ２レーザ光をビームスプリッタＢＳ１および集光レンズ５１ａを介して入力し、ＣＯ２レーザ光の時間パルス波形を検出する（ステップＳ３０１）。そして、検出器５１は、得られた検出結果に基づいて、このＣＯ２レーザ光のパルス幅Ｅ２を計算する（ステップＳ３０２）。さらに、検出器５１は、ＣＯ２レーザ光のスペクトル波形を検出する（ステップＳ３０３）。そして、検出器５１は、このスペクトル波形から、スペクトル波形の積分値（パルスエネルギー）Ｅ１および増幅波長Ｅ３を計算し（ステップＳ３０４）、その後、ステップＳ１０２にリターンする。すなわち、この検出処理では、パルスエネルギーＥ１、パルス幅Ｅ２、および増幅波長Ｅ３が検出される。
【００７２】
なお、フィードバック制御内容によっては、パルスエネルギーＥ１、パルス幅Ｅ２、および増幅波長Ｅ３のすべてではなく、これらのうちの１つ以上を組み合わせたものを検出してもよい。なお、ステップＳ３０４では、パルスエネルギーＥ１を、スペクトル波形の積分値から求めるが、これに限らず、直接、パワーメータによってパルスエネルギーＥ１を求めるようにしてもよいし、時間パルス波形から求めるようにしてもよい。
【００７３】
また、検出器５１がスペクトル波形を求める構成は、図２１に示すような回折格子型の分光器を用いることができる。図２１において、集光レンズ５１ａからのレーザ光は、入射スリット１５０を介して分光器内に入力される。分光器内において、入射スリット１５０を透過した光は、球面凹面ミラー１５１によってコリメート光に変換される。このコリメート光は、グレーティング１５３に入射することで回折され、その後、球面凹面ミラー１５２に出力される。球面凹面ミラー１５２は、ラインセンサ１５４上に入射スリット１５０の回折像を結像するように、入力された光を集光する。このラインセンサ１５４上での結像位置と波長とは、比例関係にある。したがって、検出器５１が、増幅波長Ｅ３とスペクトル波形の積分値であるパルスエネルギーＥ１とを求めることができる。
【００７４】
この実施の形態３では、スペクトル検出器として回折格子を用いた分光器の例を示したが、エタロン分光器や干渉計を利用した分光器でスペクトルを検出してもよい。
【００７５】
さらに、図２２に示すフローチャートを参照して、ステップＳ１０３の計算処理手順について説明する。この計算処理では、ドライバレーザコントローラ５０は、まず、ＣＯ２レーザ光の所望パルスエネルギー値Ｅ１ｔと検出されたパルスエネルギー値Ｅ１との差ΔＥ１（＝Ｅ１ｔ−Ｅ１）を計算する（ステップＳ４０１）。さらに、ドライバレーザコントローラ５０は、ＣＯ２レーザ光の所望パルス幅値Ｅ２ｔと検出されたパルス幅Ｅ２との差ΔＥ２（＝Ｅ２ｔ−Ｅ２）を計算する（ステップＳ４０２）。さらに、ドライバレーザコントローラ５０は、ＣＯ２レーザ光の所望増幅波長Ｅ３ｔと検出された増幅波長Ｅ３との差ΔＥ３（＝Ｅ３ｔ−Ｅ３）を計算し（ステップＳ４０３）、その後、ステップＳ１０３にリターンする。
【００７６】
また、図２３に示すフローチャートを参照して、ステップＳ１０４の判断処理手順について説明する。図２３において、ドライバレーザコントローラ５０は、ステップＳ１０３で算出された差ΔＥ１の絶対値が所望範囲ΔＥ１ｒ内（ΔＥ１ｒ≧｜ΔＥ１｜）であるか否かを判断する（ステップＳ５０１）。差ΔＥ１の絶対値が所望範囲ΔＥ１ｒ内である場合（ステップＳ５０１，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ５０はさらに、ステップＳ１０３で算出された差ΔＥ２の絶対値が所望範囲ΔＥ２ｒ内（ΔＥ２ｒ≧｜ΔＥ２｜）であるか否かを判断する（ステップＳ５０２）。差ΔＥ２の絶対値が所望範囲ΔＥ２ｒ内である場合（ステップＳ５０２，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ５０はさらに、ステップＳ１０３で算出された差ΔＥ３の絶対値が所望範囲ΔＥ３ｒ内（ΔＥ３ｒ≧｜ΔＥ３｜）であるか否かを判断する（ステップＳ５０３）。差ΔＥ３の絶対値が所望範囲ΔＥ３ｒ内である場合（ステップＳ５０３，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ５０は、「Ｙｅｓ」と判定し（ステップＳ５０４）、その後、ステップＳ１０４にリターンする。
【００７７】
一方、差ΔＥ１の絶対値が所望範囲ΔＥ１ｒ内でない場合（ステップＳ５０１，Ｎｏ）、差ΔＥ２の絶対値が所望範囲ΔＥ２ｒ内でない場合（ステップＳ５０２，Ｎｏ）、および差ΔＥ３の絶対値が所望範囲ΔＥ３ｒ内でない場合（ステップＳ５０３，Ｎｏ）、ドライバレーザコントローラ５０は、「Ｎｏ」と判定し（ステップＳ５０５）、その後、ステップＳ１０４にリターンする。すなわち、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３の条件のひとつでも満足しない場合、ドライバレーザコントローラ５０は、ステップＳ５０５において「Ｎｏ」と判断する。
【００７８】
さらに、図２４に示すフローチャートを参照して、ステップＳ１０５およびステップＳ１０８の制御処理手順について説明する。図２４に示すように、半導体レーザシステム８は、ドライバレーザコントローラ５０からの制御信号をもとに、検出パルスエネルギーＥ１と所望パルスエネルギーＥ１ｔとの差ΔＥ１がΔＥ１ｒ内となり、かつ、検出パルス幅Ｅ２と所望パルス幅Ｅ２ｔとの差ΔＥ２がΔＥ２ｒ内となるように、半導体レーザ４の電流パルスの波形を制御する（ステップＳ６０１）。さらに、半導体レーザシステム８は、検出増幅波長Ｅ３と所望増幅波長Ｅ３ｔとの差ΔＥ３がΔＥ３ｒ内となるように、半導体レーザ４のシングル縦モードの波長を制御し（ステップＳ６０２）、その後、ステップＳ１０５あるいはステップＳ１０８にリターンする。この制御処理が実質的なフィードバック制御処理である。
【００７９】
実施の形態３の変形例
また、上述の実施の形態３において、波形制御部７ｂが電流アクチュエータ６に電流パルスを発振させるタイミングは、外部から与えられても良い。この場合、ＥＵＶチャンバ１０内部には、たとえば図２５に示すように、図１７に示す構成に加え、ターゲット発生器６２から出力されたドロップレット１３の出力タイミングおよびスピードを検出するドロップレットセンサ６５が設けられる。ドロップレットセンサ６５で検出された出力タイミングおよびスピードは、ＥＵＶ光源コントローラ６０を介してドライバレーザコントローラ５０に入力される。ドライバレーザコントローラ５０は、たとえば図２６（ａ）に示すように、半導体レーザ４に縦モードパルスレーザ光を発振させるタイミングで制御部７に発振トリガを入力する。制御部７における波形制御部７ｂは、図２６（ｂ）に示すように、外部から発振トリガが入力されたタイミングで電流パルスが半導体レーザ４に入力されるように、電流制御アクチュエータ６を制御する。これにより、半導体レーザ４からは、電流強度によって電流パルス波形Ｌ１１、Ｌ１２およびＬ１３が制御されたシードパルス光が、外部からの発振トリガによって制御された出力タイミングで出力される。なお、図２６（ｃ）〜図２６（ｆ）は、上述の図７（ｂ）〜図７（ｅ）と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８０】
また、ドライバレーザコントローラ５０および半導体レーザシステム８による波長制御および波形制御を含む制御処理手順では、図２７に示すように、図１８に示す手順と同様の手順において、ステップＳ１０５の制御処理の次に、ドライバレーザコントローラ５０が発振トリガを出力したか否かを判定するステップ（ステップＳ１０５ａ）が挿入される。これにより、制御部７の波形制御部７ｂが、外部（たとえばドライバレーザコントローラ５０）から与えられたタイミングに従って電流アクチュエータ６に電流パルスを発振させるように構成することが可能である。
【００８１】
実施の形態４
つぎに、この発明の実施の形態４を、図面を用いて詳細に説明する。この実施の形態４は、実施の形態２に示したマルチライン増幅と実施の形態３に示したフィードバック制御とを組み合わせた形態である。
【００８２】
図２８は、この発明の実施の形態４によるレーザ装置を有したＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図２８に示すように、このＥＵＶ光源装置は、実施の形態２と同様に、実施の形態３の構成の半導体レーザ４に替えて複数の半導体レーザ４１〜４５を備え、半導体レーザシステム８に替えて半導体レーザシステム１８を備え、さらに各半導体レーザ４１〜４５から出力されるレーザ光を合波して再生増幅器９に出力する合波器４０を備えている。すなわち、ドライバレーザコントローラ５０に対応するドライバレーザコントローラ８０は、半導体レーザシステム１８を制御することによって、半導体レーザシステム１８が各半導体レーザ４１〜４５から出力される増幅マルチラインの波長制御および波形制御をフィードバック制御する。その他の構成は、実施の形態３と同じであるため、同一構成部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８３】
図２９は、ドライバレーザコントローラ８０および半導体レーザシステム１８による波長制御および波形制御を含む制御処理手順を示すフローチャートである。この処理は、図１８に示したフローチャートの処理とほぼ同様の処理である。ただし、ステップＳ１０１に対応するステップＳ１１０１では、半導体レーザシステム１８が、１つのシングル縦モードの波長制御を行うのではなく、各半導体レーザ４１〜４５からの複数のシングル縦モードの波長制御を行う。その他、ステップＳ１１０２〜Ｓ１１０８の処理では、複数のシングル縦モード半導体レーザに対する処理を行う点以外、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理と同様である。
【００８４】
図３０は、ステップＳ１１０１の波長制御出力処理手順を示すフローチャートである。この処理は、図１９に示した処理に対応する。ただし、複数の発振波長が増幅波長帯域内に入るように制御する点でことなる。
【００８５】
図３１は、ステップＳ１１０２の検出処理手順を示すフローチャートである。この検出処理では、パルスエネルギーＥ１と増幅波長Ｅ３とを検出し、パルス幅Ｅ２は求めていない。ただし、実施の形態３と同様に、各増幅ラインのパルス幅Ｅ２を求めるようにしてもよい。図３１において、まず、検出器５１は、ＣＯ２レーザ光のマルチラインのスペクトル波形と増幅波長とを検出する（ステップＳ１３０１）。その後、検出器５１は、各マルチライン毎のスペクトル波形の積分値であるパルスエネルギーＥ１（Ｐ（２０））、Ｅ１（Ｐ（２２））、Ｅ１（Ｐ（２４））、Ｅ１（Ｐ（２６））、ならびにＥ１（Ｐ（２８））および増幅波長Ｅ３（Ｐ（２０））、Ｅ３（Ｐ（２２））、Ｅ３（Ｐ（２４））、Ｅ３（Ｐ（２６））、ならびにＥ３（Ｐ（２８））を計算し（ステップＳ１３０２）、その後、ステップＳ１１０２にリターンする。
【００８６】
ここで、マルチラインのスペクトル波形は、図２１に対応した分光器を用いることによって取得することができる。図３２では、ラインセンサ１５４上にマルチラインのスペクトル波形が得られている。なお、このスペクトル波形は、図１５に示したマルチライン制御を行った場合に相当する。
【００８７】
図３３は、ステップＳ１１０３の計算処理手順を示すフローチャートである。この計算処理では、まず、ドライバレーザコントローラ８０は、各マルチラインのＣＯ２レーザ光の所望エネルギー値Ｅ１ｔと各マルチライン毎の検出エネルギー値Ｅ１との差ΔＥ１を、以下の式１〜式５により求める（ステップＳ１４０１）。
ΔＥ１（Ｐ（２０））＝Ｅ１ｔ（Ｐ（２０））−Ｅ１（Ｐ（２０））  …  式１
ΔＥ１（Ｐ（２２））＝Ｅ１ｔ（Ｐ（２２））−Ｅ１（Ｐ（２２））  …  式２
ΔＥ１（Ｐ（２４））＝Ｅ１ｔ（Ｐ（２４））−Ｅ１（Ｐ（２４））  …  式３
ΔＥ１（Ｐ（２６））＝Ｅ１ｔ（Ｐ（２６））−Ｅ１（Ｐ（２６））  …  式４
ΔＥ１（Ｐ（２８））＝Ｅ１ｔ（Ｐ（２８））−Ｅ１（Ｐ（２８））  …  式５
【００８８】
その後、ドライバレーザコントローラ８０は、以下に式６を用いて、トータルのパルスエネルギーＥ１を計算する（ステップＳ１４０２）。
Ｅ１＝Ｅ１（Ｐ（２０））＋Ｅ１（Ｐ（２２））＋Ｅ１（Ｐ（２４））＋Ｅ１（Ｐ（２６））＋Ｅ１（Ｐ（２８））  …  式６
なお、この処理は、このパルスエネルギーＥ１のフィードバック制御上必要ない場合は、削除してもよい。この処理が必要な場合とは、たとえば図１４に示すように、各増幅ラインに対応するシングル縦モード半導体レーザのパルスエネルギーの制御を行った場合である。
【００８９】
さらに、ドライバレーザコントローラ８０は、各マルチラインのＣＯ２レーザ光の所望増幅波長Ｅ３ｔと各マルチライン毎の検出増幅波長Ｅ３との差ΔＥ３を以下の式７〜式１１を用いて求め（ステップＳ１４０３）、その後、ステップＳ１１０３にリターンする。
ΔＥ３（Ｐ（２０））＝Ｅ３ｔ（Ｐ（２０））−Ｅ３（Ｐ（２０））  …  式７
ΔＥ３（Ｐ（２２））＝Ｅ３ｔ（Ｐ（２２））−Ｅ３（Ｐ（２２））  …  式８
ΔＥ３（Ｐ（２４））＝Ｅ３ｔ（Ｐ（２４））−Ｅ３（Ｐ（２４））  …  式９
ΔＥ３（Ｐ（２６））＝Ｅ３ｔ（Ｐ（２６））−Ｅ３（Ｐ（２６））  …  式１０
ΔＥ３（Ｐ（２８））＝Ｅ３ｔ（Ｐ（２８））−Ｅ３（Ｐ（２８））  …  式１１
【００９０】
図３４は、ステップＳ１１０４による判断処理手順を示すフローチャートである。図３４において、まず、ドライバレーザコントローラ８０は、各マルチラインのトータルのパルスエネルギーの差ΔＥ１が、各マルチラインのトータルのパルスエネルギーの所望範囲ΔＥ１ｒ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５０１）。この場合の処理において、図１５に示すように、各マルチラインのパルス波形がほぼ均等である場合、ΔＥ１ｒが各マルチラインに共通なエネルギー範囲はΔＥ１ｒ／５値となる。
【００９１】
各マルチラインのトータルのパルスエネルギーの差ΔＥ１が、各マルチラインのトータルのパルスエネルギーの所望範囲ΔＥ１ｒ以下である場合（ステップＳ１５０１，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ８０はさらに、各マルチラインの全てに対して、各マルチライン毎の増幅波長の差ΔＥ３がマルチライン毎の所望範囲ΔＥ３ｒ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５０２）。全てのマルチラインに対して差ΔＥ３が所望範囲ΔＥ３ｒ以下である場合（ステップＳ１５０２，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ８０は、「Ｙｅｓ」と判定して（ステップＳ１５０３）、その後、ステップＳ１１０４にリターンする。
【００９２】
一方、各マルチラインのパルスエネルギーの差ΔＥ１が、各マルチラインの所望範囲ΔＥ１ｒ以下でない場合（ステップＳ１５０１，Ｎｏ）、および各マルチラインの全てに対して、マルチライン毎の増幅波長の差ΔＥ３（Ｐ（２０））、ΔＥ３（Ｐ（２２））、ΔＥ３（Ｐ（２４））、ΔＥ３（Ｐ（２６））、ΔＥ３（Ｐ（２８））がすべて所望範囲ΔＥ３ｒ以下でない場合（ステップＳ１５０２，Ｎｏ）、ドライバレーザコントローラ８０は、「Ｎｏ」と判定して（ステップＳ１５０４）、その後、ステップＳ１１０４にリターンする。
【００９３】
図３５は、ステップＳ１１０５およびステップＳ１１０８の制御処理手順を示すフローチャートである。この制御処理では、半導体レーザシステム１８は、それぞれ差ΔＥ１（Ｐ（２０））、ΔＥ１（Ｐ（２２））、ΔＥ１（Ｐ（２４））、ΔＥ１（Ｐ（２６））、ΔＥ１（Ｐ（２８））分、変化するように、半導体レーザ４１〜４５の電流を制御する（ステップＳ１６０１）。さらに、半導体レーザシステム１８は、それぞれ差ΔＥ３（Ｐ（２０））、ΔＥ３（Ｐ（２２））、ΔＥ３（Ｐ（２４））、ΔＥ３（Ｐ（２６））、ΔＥ３（Ｐ（２８））分、変化するように、半導体レーザ４１〜４５のシングル縦モードの波長制御を行い（ステップＳ１６０２）、その後、ステップＳ１１０５あるいはステップＳ１１０８にリターンする。
【００９４】
実施の形態５
つぎに、この発明の実施の形態５を、図面を参照して詳細に説明する。上述した実施の形態３および４では、増幅されたレーザ光をモニタして波長制御および波形制御のフィードバック制御を行った。一方、この実施の形態５では、ＥＵＶ光の光強度を検出するＥＵＶ光検出器の検出結果をもとに、波長制御および波形制御のフィードバック制御を行う。
【００９５】
図３６は、この発明の実施の形態５によるレーザ装置を有したＥＵＶ光源装置の構成を示す模式図である。図３６に示すように、このＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光発生装置のＥＵＶチャンバ１０内で発生したＥＵＶ光の光強度を検出するＥＵＶ光検出器６４を備える。ＥＵＶ光検出器６４による検出結果は、ＥＵＶ光源コントローラ６０およびドライバレーザコントローラ８０に対応するドライバレーザコントローラ９０に送られる。そして、ドライバレーザコントローラ９０は、このＥＵＶ光検出器６４の検出結果をもとに、半導体レーザシステム１８を制御することで、増幅されるレーザ光の波長制御および波形制御のフィードバック制御を行う。その他の構成は、実施の形態４と同じであるため、同一構成部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、ＥＵＶ光検出器６４は、図示しない露光装置側に設けられてもよい。
【００９６】
図３７は、ドライバレーザコントローラ９０および半導体レーザシステム１８による波長制御および波形制御を含むフィードバック制御処理手順を示すフローチャートである。図３７において、まず、ドライバレーザコントローラ９０は、半導体レーザシステム１８を制御することで、複数のシングル縦モードを発振する半導体レーザ４１〜４５の各波長を再生増幅器９、プリアンプＰＡ、およびメインアンプＭＡの増幅ラインに入れる（ステップＳ２１０１）。
【００９７】
その後、ドライバレーザコントローラ９０は、ＥＵＶ光検出器６４によってＥＵＶ光のエネルギーＥｅｕｖを検出する（ステップＳ２１０２）。さらに、ドライバレーザコントローラ９０は、検出結果値Ｅｅｕｖと所望値Ｅｔｅｕｖとの差ΔＥｅｕｖ（＝Ｅｔｅｕｖ−Ｅｅｕｖ）を計算する（ステップＳ２１０３）。
【００９８】
その後、ドライバレーザコントローラ９０は、この差ΔＥｅｕｖが所望範囲ΔＥｅｕｖｒ以下（ΔＥｅｕｖｒ≧｜ΔＥｅｕｖ｜）であるか否かの判断処理を行う（ステップＳ２１０４）。差ΔＥｅｕｖが所望範囲ΔＥｅｕｖｒ以下である場合（ステップＳ２１０４，Ｙｅｓ）、ドライバレーザコントローラ９０は、差ΔＥｅｕｖだけ変化するように、半導体レーザシステム１８に対して制御信号を送信するフィードバック制御を行う（ステップＳ２１０５）。その後、ドライバレーザコントローラ９０は、ターゲットにＣＯ２レーザ光を照射する処理を行い（ステップＳ２１０６）、その後、ステップＳ２１０１に移行して上述した処理を繰り返す。
【００９９】
一方、差ΔＥｅｕｖが所望範囲ΔＥｅｕｖｒ以下でない場合（ステップＳ２１０４，Ｎｏ）、ドライバレーザコントローラ９０は、ステップＳ１０７と同様に、露光装置にＥＵＶ光を入力しない処理を行った（ステップＳ２１０７）後、差ΔＥｅｕｖだけ変化するように、半導体レーザシステム８に対して制御信号を送信するフィードバック制御を行う（ステップＳ２１０８）。その後、ドライバレーザコントローラ９０は、ステップＳ２１０１に移行して上述した処理を繰り返す。
【０１００】
ここで、図３８に示すフローチャートを参照して、ステップＳ２１０５およびステップＳ２１０８の制御処理手順の一例について説明する。図３８において、まず、半導体レーザシステム１８は、ΔＥｅｕｖと比例係数Ｋ１ｅｕｖとから必要なパルスエネルギー変化ΔＥ１（＝ΔＥｅｕｖ×Ｋ１ｅｕｖ）を計算する（ステップＳ２２０１）。その後、半導体レーザシステム１８は、各増幅ラインの所望のエネルギー変化ΔＥ１（Ｐ（２０））、ΔＥ１（Ｐ（２２））、ΔＥ１（Ｐ（２４））、ΔＥ１（Ｐ（２６））、ΔＥ１（Ｐ（２８））を計算する（ステップＳ２２０２）。ここで、ΔＥ１／５＝ΔＥ１（Ｐ（２０））＝ΔＥ１（Ｐ（２２））＝ΔＥ１（Ｐ（２４））＝ΔＥ１（Ｐ（２６））＝ΔＥ１（Ｐ（２８））である。そして、半導体レーザシステム１８は、それぞれΔＥ１（Ｐ（２０））、ΔＥ１（Ｐ（２２））、ΔＥ１（Ｐ（２４））、ΔＥ１（Ｐ（２６））、ΔＥ１（Ｐ（２８））分、変化するように半導体レーザ４１〜４５の電流制御を行う（ステップＳ２２０３）。すなわち、半導体レーザシステム１８は、各増幅ラインの半導体レーザの光強度を均等に割り付ける処理を行う。その後、半導体レーザシステム１８は、ステップＳ２１０５あるいはステップＳ２１０８にリターンする。この処理では、差ΔＥｅｕｖに対応するエネルギー差ΔＥ１が各増幅ラインのライン数で均等配分される。
【０１０１】
なお、図３９に示すように、特定の増幅ラインＰ（２０）に対するフィードバック制御を行ってもよい。すなわち、半導体レーザシステム１８は、ΔＥｅｕｖと比例係数Ｋ１ｅｕｖとから必要なパルスエネルギー変化ΔＥ１（＝ΔＥｅｕｖ×Ｋ１ｅｕｖ）を計算する（ステップＳ２３０１）。その後、半導体レーザシステム１８は、増幅ラインＰ（２０）の所望のエネルギー変化ΔＥ１（Ｐ（２０））を計算する（ステップＳ２３０２）。そして、半導体レーザシステム１８は、ΔＥ１（Ｐ（２０））分、変化するように半導体レーザ４１の電流制御を行った（ステップＳ２３０３）後、ステップＳ２１０５あるいはステップＳ２１０８にリターンする。
【０１０２】
また、図４０に示すフローチャートを参照して、ステップＳ２１０５およびステップＳ２１０８の制御処理手順の他の一例について説明する。この処理では、パルス幅の制御が行われる。図４０において、まず、半導体レーザシステム１８は、ΔＥｅｕｖと比例係数Ｋ２ｅｕｖとから必要なパルス幅変化ΔＥ２（＝ΔＥｅｕｖ×Ｋ２ｅｕｖ）を計算する（ステップＳ２４０１）。その後、半導体レーザシステム１８は、各増幅ラインの所望のパルス幅変化ΔＥ２（Ｐ（２０））、ΔＥ２（Ｐ（２２））、ΔＥ２（Ｐ（２４））、ΔＥ２（Ｐ（２６））、ΔＥ２（Ｐ（２８））を計算する（ステップＳ２４０２）。ここで、ΔＥ２／５＝ΔＥ２（Ｐ（２０））＝ΔＥ２（Ｐ（２２））＝ΔＥ２（Ｐ（２４））＝ΔＥ２（Ｐ（２６））＝ΔＥ２（Ｐ（２８））である。そして、半導体レーザシステム１８は、それぞれΔＥ２（Ｐ（２０））、ΔＥ２（Ｐ（２２））、ΔＥ２（Ｐ（２４））、ΔＥ２（Ｐ（２６））、ΔＥ２（Ｐ（２８））分、変化するように半導体レーザ４１〜４５の電流制御を行う（ステップＳ２４０３）。すなわち、半導体レーザシステム１８は、各増幅ラインの半導体レーザのパルス幅を均等に割り付ける処理を行う。その後、半導体レーザシステム１８は、ステップＳ２１０５あるいはステップＳ２１０８にリターンする。この処理では、差ΔＥｅｕｖに対応するパルス幅変化ΔＥ２が各増幅ラインのライン数で均等配分される。
【０１０３】
なお、図４１に示すように、特定の増幅ラインＰ（２０）に対するフィードバック制御が行われるようにしてもよい。すなわち、半導体レーザシステム１８は、ΔＥｅｕｖと比例係数Ｋ２ｅｕｖとから必要なパルス幅変化ΔＥ２（＝ΔＥｅｕｖ×Ｋ２ｅｕｖ）を計算する（ステップＳ２５０１）。その後、半導体レーザシステム１８は、増幅ラインＰ（２０）の所望のパルス幅変化ΔＥ２（Ｐ（２０））を計算する（ステップＳ２５０２）。そして、半導体レーザシステム１８は、ΔＥ２（Ｐ（２０））分、変化するように半導体レーザ４１の電流制御を行った（ステップＳ２５０３）後、ステップＳ２１０５あるいはステップＳ２１０８にリターンする。
【０１０４】
また、図４２に示すフローチャートを参照して、ステップＳ２１０５およびステップＳ２１０８の制御処理手順のさらに他の一例について説明する。この処理では、パルス立ち上がり時間の制御が行われる。図４２において、まず、半導体レーザシステム１８は、ΔＥｅｕｖと比例係数Ｋ３ｅｕｖとから必要なパルス出力タイミング変化ΔＴ（＝ΔＥｅｕｖ×Ｋ３ｅｕｖ）を計算する（ステップＳ２６０１）。その後、半導体レーザシステム１８は、各増幅ラインの所望の立ち上がり時間変化ΔＴ（Ｐ（２０））、ΔＴ（Ｐ（２２））、ΔＴ（Ｐ（２４））、ΔＴ（Ｐ（２６））、ΔＴ（Ｐ（２８））を計算する（ステップＳ２６０２）。ここで、ΔＴ＝ΔＴ（Ｐ（２０））＝ΔＴ（Ｐ（２２））＝ΔＴ（Ｐ（２４））＝ΔＴ（Ｐ（２６））＝ΔＴ（Ｐ（２８））である。そして、半導体レーザシステム１８は、それぞれΔＴ（Ｐ（２０））、ΔＴ（Ｐ（２２））、ΔＴ（Ｐ（２４））、ΔＴ（Ｐ（２６））、ΔＴ（Ｐ（２８））分、変化するように半導体レーザ４１〜４５の電流の立ち上がり時間Ｔ１〜Ｔ５を制御する（ステップＳ２６０３）。
【０１０５】
たとえば、図４３に示すように、半導体レーザ４１〜４５が各マルチラインから連続して５つのパルスを形成する合成パルス波形のレーザ光を出力する場合、マルチライン毎に均等割付した同一のパルス出力タイミング変化ΔＴ（＝ΔＴ（Ｐ（２０））＝ΔＴ（Ｐ（２２））＝ΔＴ（Ｐ（２４））＝ΔＴ（Ｐ（２６））＝ΔＴ（Ｐ（２８）））を半導体レーザ４１〜４５に与える。これによって、合成パルス波形をΔＴ分、シフトさせることができる。もちろん、これは、合成パルス波形が図１４に示すような場合にも適用できる。
【０１０６】
この実施の形態５では、直接、ＥＵＶ光をモニタしてフィードバック制御を行うようにしているので、最終的に得たいＥＵＶ光の発光効率を高めることができる。
【０１０７】
図３８から図４２においては、ＥＵＶ光のパルスエネルギーがドライバレーザのエネルギーやパルス幅に比例するとして計算した。ただし、この例に限定されることなく、高精度化のために、実験値または理論値から近似曲線を使用してＥＵＶ光のパルスエネルギーを計算してもよい。
【０１０８】
実施の形態６
つぎに、この発明の実施の形態６を、図面を参照して詳細に説明する。この実施の形態６では、シングル縦モードであってプリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインの波長光を発振する複数の半導体レーザ４−１〜４−ｎからの光を合波して出力する。
【０１０９】
図４４は、この発明の実施の形態６による極端紫外光源装置のドライバレーザに搭載されるマスタオシレータに用いられる半導体レーザの構成を示す模式図である。この半導体デバイス１６０は、上述したシングル縦モードの半導体レーザからなる。そして、この半導体デバイス１６０は、再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインの波長光を発振する複数の半導体レーザ４−１〜４−ｎ（１６１）と、各半導体レーザ１６１から出力されたレーザ光を合波する合波部１６３とを有する。各半導体レーザ１６１と合波部１６３との間には、導波路１６２（１６２−１〜１６２−ｎ）が設けられる。また、合波部１６３の他端には、出力導波路１６４が形成されている。半導体レーザ４−１〜４−ｎ（１６１）と合波部１６３と導波路１６２（１６２−１〜１６２−ｎ）と出力導波路１６４とは、たとえば単一の半導体基板に形成される。
【０１１０】
各半導体レーザ１６１が出力するレーザ光の波長は、それぞれ再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインの波長にほぼ一致する。ただし、温度変化などに依存して屈折率が変化すると、出力されるレーザ光の波長が変化する。そこで、各半導体レーザ４−１〜４−ｎに搭載されている図示しない各々の縦モードコントローラ４は、各々温度調整によって各々の波長制御を行う。この場合、各半導体レーザ４−１〜４−ｎにおいて上述したフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【０１１１】
図４５は、この発明の実施の形態６の変形例による極端紫外光源装置に用いられる合波部の構成の一例を示す模式図である。この変形例による半導体レーザは、合波部１６３の機能を果たす光学素子として合波用グレーティング１６５を使用している点で、図４４に示した半導体レーザ１６１と異なる。
【０１１２】
グレーティングにおける分光では、入射角度αと回折角度βの間に次の式１２が成立する。ここで、ｍは次数、λは波長、ａは格子間距離である。
ｍλ＝ａ(sinα±sinβ)  …  式１２
【０１１３】
図４５において、複数の半導体レーザ４−１〜４−ｎ（１６１）は、各々シングル縦モードであって再生増幅９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの複数の増幅ラインの波長と一致した波長のレーザ光を発振する。各半導体レーザ４−１〜４−ｎ（１６１）からのレーザ光は、それぞれ、合波用グレーティング１６５へ入射角度α１、α２、・・・αｎで入射する。合波用グレーティング１６５は、各半導体レーザ１６１からのレーザ光を同じ回折角度βで出力する。これにより、複数の半導体レーザ１６１からのレーザ光が合波される。
【０１１４】
ここで、上述の式１２から以下に示すｎ個の式１３−１、式１３−２〜式１３−ｎが成立するような入射角度α１、α２、・・・αｎと回折角度βを設定することによって、複数の半導体レーザ１６１からのレーザ光を合波することが可能となる。
ｍλ１＝ａ(sinα１±sinβ)  …  式１３−１
ｍλ２＝ａ(sinα２±sinβ)  …  式１３−２
・
・
・
ｍλｎ＝ａ(sinαｎ±sinβ)  …  式１３−ｎ
ここで、各半導体レーザ１６１の発振波長λ１、λ２・・・λｎは、図５に示したようなＣＯ２ガス増幅器の増幅ラインの波長であれば何れでもよい。
【０１１５】
なお、上述した変形例では、半導体レーザ４−１〜４−ｎを円環状に配置するようにしていたが、図４６に示すように、各半導体レーザ４−１〜４−ｎを並列配置するようにしてもよい。図４６は、この発明の実施の形態６の他の変形例によるＥＵＶ光源装置に用いられる合波部の構成の他の一例を示す模式図である。図４６に示すように、この半導体レーザでは、各半導体レーザ４−１〜４−ｎが並列配置されるとともに、各半導体レーザ４−１〜４−ｎから出力されたレーザ光をコリメートする球面凹面ミラー１６６と、球面凹面ミラー１６６によってそれぞれコリメートされた光を回折する合波用グレーティング１６５と、合波用グレーティング１６５によって回折されたコリメート光を集光する球面凹面ミラー１６７と、球面凹面ミラー１６７によって集光された光を光ファイバスリーブ１６８で受光して導波する赤外用光ファイバ１６９とが設けられる。なお、合波用グレーティング１６５による各レーザ光の回折角度βは同じである。
【０１１６】
球面凹面ミラー１６７によって反射された各レーザ光が集光される位置、すなわち、球面凹面ミラー１６７の焦点Ｆには、光ファイバスリーブ１６８が配置されている。このため、複数のシングル縦モードの半導体レーザのレーザパルス光がこの焦点Ｆの１点で集光されると、その結果、波長が異なる半導体レーザのレーザパルス光が合波されて赤外用光ファイバ１６９に導波される。この赤外用光ファイバ１６９を導波された光は、再生増幅器９へ入力される。なお、赤外用光ファイバ１６９に替えてリレー光学系によって合波したレーザ光をプリアンプＰＡ側に導波してもよい。
【０１１７】
この実施の形態６では、上述のように、１つの増幅ラインに対してシングル縦モードの１つまたは複数の半導体レーザを割り当てている。このため、個別の半導体レーザ４−１〜４−ｎから出力されるレーザパルス光の波長を、それぞれ再生増幅器９、プリアンプＰＡおよびメインアンプＭＡの増幅ラインの波長にさらに精度良く一致させることができる。これにより、簡易な構成で、増幅効率をさらに高めることができる。
【０１１８】
なお、上述した実施の形態１〜６では、図３に示した再生増幅器９を用いているが、図４７あるいは図４８に示した再生増幅器を用いるようにしてもよい。
【０１１９】
再生増幅器において、シードパルス（半導体レーザまたは合波された）光ＳＡの時間幅をＴｓｅｍとすると、再生増幅器９の共振器長Ｌ（図４７参照）は、次の式１４を満足することが好ましい。なお、Ｃは、光速である。
２Ｌ／Ｃ≧Ｔｓｅｍ  …  式１４
【０１２０】
この式１４を満足する共振器長Ｌとすることによって、再生増幅器９の共振器長による縦モードを発生させることがない。すなわち、再生増幅器の共振器での共振によって光が干渉することによるパルス波形の分裂等によるパルス波形の変形や不安定性を防止することができる。この結果、シードパルス光ＳＡを、波形を維持した状態で安定に増幅することができる。この場合、縦モード（光の干渉）の発生を安定化制御するために、再生増幅器９の共振器長Ｌを調整する制御が不要となる。また、複数波長のシードパルス光ＳＡを再生増幅器９に入射させる場合、式１４を満足しないと、再生増幅器９の共振器長による縦モード波長と複数のシードパルス光ＳＡの波長とを一致させる必要がある。この場合、すべてのシードパルス光ＳＡを増幅することができなくなるため、増幅効率が低下してしまう。ところが、式１４を満足することで、すべてのシードパルス光ＳＡを増幅することができる。この結果、高い増幅効率を得ることができる。さらに、再生増幅器９の共振器長Ｌによって設定された時間幅Ｔｓｅｍ以下のパルス幅であれば、半導体レーザの電流パルスの波形を制御することによって、自由にパルス幅を可変したシードパルス光ＳＡを発生させることができる。そして、上述した再生増幅器９により、可変したシードパルス光ＳＡを安定して増幅制御することができる。
【０１２１】
この共振器長Ｌは、たとえば、シードパルス光ＳＡの時間幅Ｔｓｅｍが２０ｎｓである場合、式１４を満足する共振器長Ｌは、約３ｍ以上となる。
【０１２２】
この共振器長Ｌが長くなることによる再生増幅器９の長大化を防ぐためには、たとえば図４８に示すように、一対の高反射ミラー１２１および１２２を設けることで、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域を往復する光路を形成すればよい。この構成により、再生増幅器９の小型化を図りつつ、式１４を満足する共振器長Ｌを得ることができるとともに、短時間での増幅効率を高めることが可能となる。
【０１２３】
なお、図４８では、高反射ミラー１２１および１２２を用いてＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域を１往復させている。ただし、これに限らず、複数回往復させるようにしてもよい。また、図４８では、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域でレーザ光を３回通過させているが、自励発振や寄生発振が発生しない条件であれば、さらにマルチパス化を図って増幅効率を高めてもよい。
【０１２４】
さらに、ＣＯ２ガス増幅部ＥＡの増幅領域以外で複数の反射ミラーを用いて反射させることで、式１４を満足する共振器長Ｌを得るようにしてもよい。
【０１２５】
また、上述した半導体レーザ４、４１〜４５および４−１〜４−ｎとして、分布帰還型（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザを適用してもよい。
【０１２６】
図４９は、マスタオシレータとしての半導体レーザに適用される分布帰還型の半導体レーザの構成を示す断面模式図である。この半導体レーザは、活性層１７０付近にグレーティング１７１が形成された構成を備える。たとえば、グレーティング１７１は、活性層１７０の下または上に形成される。このような構成を備えた半導体レーザでは、その反射率が最大になる波長が一般に次の式１５で表現される。
λ＝λｂ±δλ  …  式１５
ここで、λｂ＝２ｎΛ／ｍはブラッグ反射する波長、Λはグレーティングの周期、ｍは回折次数を表す。また、選択波長幅２δλはグレーティングの溝深さやレーザの共振器長等によって決定される値である。このグレーティングによる選択波長幅２δλが半導体レーザの共振器長による縦モードを１本だけ選択するように設計することにより、シングル縦モード発振の半導体レーザを作製することが可能となる。このシングル縦モードの発振波長およびシングル縦モードの制御では、半導体レーザの温度がペルチェ素子１７２等によって制御される。これにより、半導体レーザの発振波長をＣＯ２ガス増幅器の増幅領域の１つの増幅ラインに安定化させることが可能となる。この結果、効率的な増幅が可能となる。
【０１２７】
また、本実施の形態において、グレーティング１７１の選択波長幅２δλが複数の増幅領域を選択できる波長選択幅となるように、活性層１７０の上または下にグレーティング１７１を形成する。また、半導体レーザの共振器長による縦モードの波長間隔ＬＦＳＲを０．０２０６μｍとする。このような構成とすることで、マルチ縦モード発振の半導体レーザを作製することが可能となる。たとえば、７本（複数）のＣＯ２ガス増幅器の増幅領域を同時に発振することが可能な半導体レーザを作製できる。この場合の縦モード制御は、半導体レーザの温度をペルチェ素子１７２等で高精度に温度制御することによって可能となる。この構成によれば、外部共振器中にエタロンやグレーティングを配置する必要がなく、コンパクトで、高出力で、且つ発振レーザ光のスペクトルを容易に安定化することが可能となる。
【０１２８】
なお、上述した実施の形態１〜６では、プリアンプＰＡとメインアンプＭＡとをそれぞれ１台としたが、それぞれ複数段直列に設置してもよい。
【０１２９】
また、上述した実施の形態１〜６では、レーザ装置の一例としてパルスレーザ装置について説明したが、ＣＷレーザ光を出力するＣＷレーザ装置に対しても適用することができる。
【０１３０】
また、上記実施の形態およびその変形例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。例えば各実施の形態に対して適宜例示した変形例は、他の実施の形態に対して適用することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１６０  半導体デバイス
２  出力結合ミラー
３  リア光学モジュール
４、４１〜４５、４−１〜４−ｎ、１６１  半導体レーザ
５  縦モード制御アクチュエータ
６  電流制御アクチュエータ
７  制御部
７ａ  波長制御部
７ｂ  波形制御部
８、１８  半導体レーザシステム
９  再生増幅器
１０  ＥＵＶチャンバ
１１  ウインド
１２  穴部
１３  ターゲット
２０  コリメートレンズ
２１、１５３、１７１  グレーティング
４０  合波器
５０、８０、９０  ドライバレーザコントローラ
５１、７１  検出器
５１ａ、７１ａ  集光レンズ
５２  レーザダンパ
６０  ＥＵＶ光源コントローラ
６１  ドロップレットコントローラ
６２  ターゲット発生器
６３  ターゲット回収筒
６４  ＥＵＶ光検出器
７２  シャッタ
１０１、１０２  共振器ミラー
１０３  偏光ビームスプリッタ
１１１、１１２  ＥＯポッケルスセル
１１３  λ／４板
１２１、１２２  高反射ミラー
１４０  発振波長縦モード検出器
１５０  入射スリット
１５１、１５２、１６６、１６７  球面凹面ミラー
１５４  ラインセンサ
１６２、１６２−１〜１６２−ｎ  導波路
１６３  合波部
１６４  出力導波路
１６５  合波用グレーティング
１６８  光ファイバスリーブ
１６９  赤外用光ファイバ
１７０  活性層
１７２  ペルチェ素子
ＰＡ  プリアンプ
ＭＡ  メインアンプ
Ｒ２、Ｒ３  リレー光学系
Ｍ１〜Ｍ３、Ｍ６  ＨＲミラー
Ｍ４  軸外放物面ミラー
Ｍ５  ＥＵＶ集光ミラー
Ｍ１０、Ｍ５０  ビームスプリッタ
Ｍ２１、Ｍ２２  ミラー
ＢＳ１、ＢＳ２  ビームスプリッタ
ＥＡ  ＣＯ２ガス増幅部
ＳＡ  シードパルス光
ＳＢ  増幅パルス光
Ｐ１０  プラズマ生成サイト
Ｐ２０  中間集光点
【図１】
2010226096.tif 000003
【図２】
2010226096.tif 000004
【図３】
2010226096.tif 000005
【図４】
2010226096.tif 000006
【図５】
2010226096.tif 000007
【図６】
2010226096.tif 000008
【図７】
2010226096.tif 000009
【図８】
2010226096.tif 000010
【図９】
2010226096.tif 000011
【図１０】
2010226096.tif 000012
【図１１】
2010226096.tif 000013
【図１２】
2010226096.tif 000014
【図１３】
2010226096.tif 000015
【図１４】
2010226096.tif 000016
【図１５】
2010226096.tif 000017
【図１６】
2010226096.tif 000018
【図１７】
2010226096.tif 000019
【図１８】
2010226096.tif 000020
【図１９】
2010226096.tif 000021
【図２０】
2010226096.tif 000022
【図２１】
2010226096.tif 000023
【図２２】
2010226096.tif 000024
【図２３】
2010226096.tif 000025
【図２４】
2010226096.tif 000026
【図２５】
2010226096.tif 000027
【図２６】
2010226096.tif 000028
【図２７】
2010226096.tif 000029
【図２８】
2010226096.tif 000030
【図２９】
2010226096.tif 000031
【図３０】
2010226096.tif 000032
【図３１】
2010226096.tif 000033
【図３２】
2010226096.tif 000034
【図３３】
2010226096.tif 000035
【図３４】
2010226096.tif 000036
【図３５】
2010226096.tif 000037
【図３６】
2010226096.tif 000038
【図３７】
2010226096.tif 000039
【図３８】
2010226096.tif 000040
【図３９】
2010226096.tif 000041
【図４０】
2010226096.tif 000042
【図４１】
2010226096.tif 000043
【図４２】
2010226096.tif 000044
【図４３】
2010226096.tif 000045
【図４４】
2010226096.tif 000046
【図４５】
2010226096.tif 000047
【図４６】
2010226096.tif 000048
【図４７】
2010226096.tif 000049
【図４８】
2010226096.tif 000050
【図４９】
2010226096.tif 000051