(57)【要約】      （修正有）【課題】２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきを少なくし、より高いレーザ出力安定性、より高いレーザ出力を得る。【解決手段】発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（平凸シリンドリカルレンズおよび平凸シリンドリカルレンズの回転機構）によって行う。【選択図】図５
2010118518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置において、
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を一致させる調整手段が備えられたこと
を特徴とする２ステージレーザ装置。
【請求項２】
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１記載の２ステージレーザ装置。
【請求項３】
調整手段は、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最も安定化するように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１記載の２ステージレーザ装置。
【請求項４】
２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大になるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１記載の２ステージレーザ装置。
【請求項５】
２ステージレーザ装置のレーザ出力が最も安定化し、かつレーザ出力が最大になるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１記載の２ステージレーザ装置。
【請求項６】
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１または２記載の２ステージレーザ装置。
【請求項７】
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきを計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１または３または５記載の２ステージレーザ装置。
【請求項８】
２ステージレーザ装置のレーザ出力を計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１または４または５記載の２ステージレーザ装置。
【請求項９】
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきおよび２ステージレーザ装置のレーザ出力を計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となり、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする請求項１または３または４または５記載の２ステージレーザ装置。
【請求項１０】
調整手段は、発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置の間の光軸上に設けられた回転自在の光学機器であること
を特徴とする請求項１記載の２ステージレーザ装置。
【請求項１１】
調整手段は、発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置の少なくとも一方のレーザチャンバを光軸周りに回転させる手段であること
を特徴とする請求項１記載の装置
【請求項１２】
光学機器は、平凸レンズを含むこと
を特徴とする請求項１０記載の２ステージレーザ装置。
【請求項１３】
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測するステップと、
計測結果に基づいて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法。
【請求項１４】
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
増幅段レーザ装置の稼動を停止させた状態で発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測するとともに、発振段レーザ装置の稼動を停止させた状態で増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測するステップと、
計測結果に基づいて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと、
調整後に２ステージレーザ装置を稼動させるステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法。
【請求項１５】
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきを計測するステップと、
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法。
【請求項１６】
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
２ステージレーザ装置のレーザ出力を計測するステップと、
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法。
【請求項１７】
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきおよびレーザ出力を計測するステップと、
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となり、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ステージレーザ装置および２ステージレーザ装置に適用される調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体露光装置用の光源としては、エキシマレーザが使用されている。特に、６０ｎｍ以下のテクノロジーノードにおいては、４０Ｗ以上の高出力でかつ０．２ｐｍ以下の超狭帯域化がされたＡｒＦレーザ光源が採用されている。
【０００３】
露光装置用光源としてのＡｒＦレーザ光源には以下のことが要求されている。
【０００４】
1．高ドーズ安定性の確保と高スループット化に伴い４０Ｗ以上の出力が要求されている。
【０００５】
2．投影レンズの高解像度化のために投影レンズの高ＮＡ化が進められている。高ＮＡ化に伴って、色収差が発生し、０．２ｐｍ以下の超狭帯域化が要求されている。
【０００６】
3．レーザ光源の長寿命化が要求されている。
【０００７】
しかしながら、一台のレーザチャンバのみを有するエキシマレーザ装置では、超狭帯域化スペクトルを維持しつつ高出力化を実現するには限界がある。
【０００８】
そこで、発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置が採用されるに至っている
発振段レーザ装置および増幅段レーザ装置は、共にレーザガスが封入されかつ一対の対向する放電電極が設けられたレーザチャンバを有する。発振段レーザ装置のレーザチャンバ（以下、発振段チャンバという）の放電電極間で放電が生ずると、レーザガスが励起され励起状態に遷移し、更に、この励起状態から基底状態に遷移する際に光が発生する。この光のエネルギーがある程度増幅されると、発振段レーザ装置から注入光としてのレーザ光が出力される。出力された注入光は、増幅段レーザ装置のレーザチャンバ（以下、増幅段チャンバという）に注入される。増幅段チャンバの放電電極間で放電が生ずると、注入された注入光のエネルギーが放電部で増幅された後、２ステージレーザ装置のレーザ光として、増幅段レーザ装置から出力される。
【０００９】
２ステージレーザ装置の方式は、大きくは２つの方式に分けられる。一つの方式は、発振段レーザ装置（これをＭＯという）と、光共振器を備えないアンプとしてのみ機能する増幅段レーザ装置（これをＰＡという）からなるものであり、ＭＯＰＡ（Master oscillator Power amplifier）と呼ばれている。他の一つの方式は、発振段レーザ装置（これをＭＯという）と、光共振器を備えアンプおよびオシレータとして機能する増幅段レーザ装置（これをＰＯという）からなるものであり、ＭＯＰＯ（Master oscillator Power oscillator）と呼ばれている。
【００１０】
発振段レーザ装置には、狭帯域モジュール（Line Narrow Module）が設けられており、スペクトルの超狭帯域化が実現される。一方、増幅段レーザ装置においては、発振段レーザ装置から出力され、増幅段チャンバに注入される注入光の超狭帯域化スペクトルを維持しつつエネルギーのみが増幅される。２ステージレーザ装置によれば、増幅段レーザ装置に狭帯域化モジュールなどの光学的ロスとなる構成要素が含まれていないため、レーザ発振効率が非常に高い。したがって、所望の超狭帯域化スペクトル及びレーザ出力を得ることが可能となる。所望のレーザ出力は、１パルス当たりのパルスエネルギーと繰り返し周波数の積である。例えば、次世代ＡｒＦエキシマレーザに要求される性能は、スペクトルが半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Harf Maximum）で０．２ｐｍ以下であり、レーザ出力が繰り返し周波数４ｋＨｚ動作時で４０Ｗ以上である。
【００１１】
図１は、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の配置例を示している。図１（ａ）は、２ステージレーザ装置１の側面図で、図１（ｂ）は、２ステージレーザ装置１の上面図である。
【００１２】
同図１に示すように、２ステージレーザ装置１のフットプリントを小さくし、コンパクト化を図るために、発振段レーザ装置１００の発振段チャンバ１０１と、増幅段レーザ装置２００の増幅段チャンバ２０１は並列に並べて、上下に配置する構成をとることが多い。この場合、発振段チャンバ１０１と増幅段チャンバ２０１の間に、２枚以上の高反射ミラー（高反射ミラー１１、１２）が配置され、発振段チャンバ１０１から出射される注入光が２枚以上の高反射ミラー（高反射ミラー１１、１２）を介して増幅段チャンバ２０１に入射される。
【００１３】
ＭＯＰＡ方式、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置に関する発明は、下記特許文献１、２などに記載されている。
【００１４】
特許文献１には、ＭＯＰＡ方式の２ステージレーザ装置の発明が記載されている。すなわち、発振段レーザ装置（ＭＯ）に、狭帯域化モジュールを搭載し、狭帯域化モジュールとミラー間で光を共振させることで、スペクトル幅が非常に狭い光を形成し、出力する。そして、このレーザ光を注入光として増幅段レーザ装置（ＰＡ）の増幅段チャンバの放電電極間の放電部に注入してレーザ光のパワーを増幅して、超狭帯域かつ高出力を得んとしている。
【００１５】
特許文献２には、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の発明が記載されている。すなわち、発振段レーザ装置（ＭＯ）に、狭帯域化モジュールを搭載し、狭帯域化モジュールとミラー間で光を共振させることで、スペクトル幅が非常に狭い光を形成し、出力する。そして、このレーザ光を注入光として増幅段レーザ装置（ＰＯ）の増幅段チャンバの放電電極間の放電部に注入する。増幅段レーザ装置では、注入光の導入のタイミングを合わせて放電を開始する。増幅段チャンバ内では放電が継続する限り、低コヒーレンスの光共振器により複数回光が増幅され、出力鏡から最終的にレーザ光が外部に放出される。増幅段レーザ装置側に光共振器を配置することで、増幅の効果が非常に高くなる。よって、ビーム品位をＭＯＰＡ方式と同様に維持した状態で、発振段チャンバの出力が小さくても、高い増幅効率により充分に大きなレーザ出力が得られるとともに、増幅段チャンバ内での光の存在時間が長いことから、増幅段チャンバにおける放電開始のタイミングが比較的とり易い、長いパルス幅が得られるなどの利点がある。
【特許文献１】ＵＳ２００２／０１５４６６８  Ａ１
【特許文献２】ＷＯ  ２００４／０９５６６１  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきを少なくし、より高いレーザ出力安定性、より高いレーザ出力を得ることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以下は、本発明者がはじめて発見するに至った知見である。
【００１８】
たとえば図１に示すＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置１において、レーザ出力のばらつきが大きくなり、レーザ出力が低下することがあった。その原因について鋭意研究したところ、つぎの原因であることが明らかになった。
【００１９】
ａ．発振段チャンバ１０１と増幅段チャンバ２０１の設置面が異なるために、図２（ａ）に示すように、発振段チャンバ１０１で放電励起される注入光のレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起される増幅段光のレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θが生じる。
【００２０】
ｂ．発振段チャンバ１０１と増幅段チャンバ２０１の間に２枚以上の高反射ミラーが設置されているために、発振段チャンバ１０１と増幅段チャンバ２０１の設置位置によっては、図２（ａ）に示すように、発振段チャンバ１０１で放電励起される注入光のレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起される増幅段光のレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θが生じる。
【００２１】
上記のことは、ＭＯＰＡ方式の２ステージレーザ装置でも同様である。
【００２２】
図２（ｂ）、（ｃ）は、相対回転角差θがレーザ出力のばらつき、レーザ出力に及ぼす影響を説明するための図である。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、発振段チャンバ１０１で放電励起される注入光のレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起される増幅段光のレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θがあると、増幅段チャンバ２０１の放電部２０３のうち増幅発振が行われないビーム領域２０３ａが生じる。増幅段チャンバ２０１の放電部２０３のうちビーム領域２０３ａを除く、注入光と増幅段光の両レーザビーム断面１０２、２０２が重なる領域は、増幅発振が行われるビーム領域２０３ｂ（斜線にて示す）である。
【００２４】
ここで、増幅段チャンバ２０１の放電部２０３とは、放電電極２３１、２３２間の空間であって増幅段光のレーザビームが放電励起されるビーム利得領域のことである。
【００２５】
一方、図２（ｃ）は、発振段チャンバ１０１で放電励起される注入光のレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起される増幅段光のレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θがなく、注入光と増幅段光の両レーザビーム断面１０２、２０２が一致している場合を示している。この場合には、増幅段チャンバ２０１の放電部２０３のうち増幅発振が行われないビーム領域２０３ａはなく、放電部２０３の全領域が増幅発振の行われるビーム領域２０３ｂとなる。
【００２６】
図２（ｂ）に示す相対回転角差θがある状態のときには、図２（ｃ）に示す相対回転角差θがない状態のときに比べて、レーザ出力のばらつきは増加し、レーザ出力は低下する。
【００２７】
これは図２（ａ）に示すように、増幅段光の両レーザビーム断面１０２、２０２が一致していないと、増幅段チャンバ２０１の放電部２０３で、発振段レーザ装置１００からの注入光の増幅に寄与しない領域２０３ａが生じてしまい、その結果、注入光が十分に増幅されずレーザの出力が低下するからである。また、放電電極２３１、２３２間の放電部２０３のうち端の部分は、放電中心部よりも放電が不安定である。その放電不安定部が注入光の増幅発振に大きく影響を及ぼすことからレーザ出力のばらつきが大きくなり、その結果、レーザ出力のパルスエネルギーがばらつき、不安定発振が生じてしまう。
【００２８】
なお、図２（ｂ）に示すように、増幅発振が行われず注入光の増幅に寄与しないビーム領域２０３ａが存在すると、増幅段チャンバ２０１の放電部２０３からは狭帯域化されない広帯域なレーザ光が発振されてしまい、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission／寄生発振）が多い装置になってしまい、露光用のレーザとしては不適切なものとなる。
【００２９】
本発明者は、注入光のレーザビーム断面を光軸周りに回転させて、レーザ出力のばらつき、レーザ出力を計測する実験を行った。
【００３０】
図３、図４は実験結果を示す。横軸は、高安定発振時、つまり最適な回転角となったときの角度を基準の０°として、その基準角度０°に対する注入光レーザビーム断面の回転角度φを示す。図３の縦軸は、パルスエネルギーのばらつきである。基準となるパルスエネルギーレベル（たとえば１０ｍＪ）を１００％とし、その基準パルスエネルギーに対する変動分を％で示す。図４の縦軸は、パルスエネルギー（単位：ｍＪ）である。
【００３１】
図３からわかるように、注入光レーザビーム断面の回転角度φが大きくなり、最適角度０°からずれるほど、発振が不安定となることがわかる。特に、回転角度φが２．５°を超えると、発振不安定性の悪化が顕著となる。
【００３２】
図４からわかるように、注入光レーザビーム断面の回転角度φが大きくなり、最適角度０°からずれるほど、発振出力が低下することがわかる。特に、回転角度φが２．５°を超えると、パルスエネルギーの低下が顕著となる。
【００３３】
以上の知見に基づき本発明者は、以下のような発明を想起した。
【００３４】
第１発明は、
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置において、
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を一致させる調整手段が備えられたこと
を特徴とする。
【００３５】
第２発明は、第１発明において、
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００３６】
第３発明は、第１発明において、
調整手段は、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最も安定化するように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００３７】
第４発明は、第１発明において、
２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大になるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００３８】
第５発明は、第１発明において、
２ステージレーザ装置のレーザ出力が最も安定化し、かつレーザ出力が最大になるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００３９】
第６発明は、第１発明または第２発明において、
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００４０】
第７発明は、第１発明または第３発明または第５発明において、
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきを計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００４１】
第８発明は、第１発明または第４発明または第５発明において、
２ステージレーザ装置のレーザ出力を計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００４２】
第９発明は、第１発明または第３発明または第４発明または第５発明において、
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきおよび２ステージレーザ装置のレーザ出力を計測する計測手段が設けられ、
計測手段の計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となり、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、調整手段が手動にて調整または自動制御されること
を特徴とする。
【００４３】
第１０発明は、第１発明において、
調整手段は、発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置の間の光軸上に設けられた回転自在の光学機器であること
を特徴とする。
【００４４】
第１１発明は、第１発明において、
調整手段は、発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置の少なくとも一方のレーザチャンバを光軸周りに回転させる手段であること
を特徴とする。
【００４５】
第１２発明は、第１０発明において、
光学機器は、平凸レンズを含むこと
を特徴とする。
【００４６】
第１３発明は、
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測するステップと、
計測結果に基づいて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法であることを特徴とする。
【００４７】
第１４発明は、
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
増幅段レーザ装置の稼動を停止させた状態で発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測するとともに、発振段レーザ装置の稼動を停止させた状態で増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測するステップと、
計測結果に基づいて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと、
調整後に２ステージレーザ装置を稼動させるステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法であることを特徴とする。
【００４８】
第１５発明は、
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきを計測するステップと、
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法であることを特徴とする。
【００４９】
第１６発明は、
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
２ステージレーザ装置のレーザ出力を計測するステップと、
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法であることを特徴とする。
【００５０】
第１７発明は、
発振段レーザ装置と増幅段レーザ装置が備えられた２ステージレーザ装置に適用される調整方法であって、
２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきおよびレーザ出力を計測するステップと、
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが最小となり、２ステージレーザ装置のレーザ出力が最大となるように、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を行うステップと
を含む２ステージレーザ装置に適用される調整方法であることを特徴とする。
【００５１】
（発明の効果）
本発明によれば、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面または/および増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置で放電励起されるレーザビームの断面を一致させる調整を行うようにしたので、２ステージレーザ装置のレーザ出力のばらつきが少なくなり、より高いレーザ出力安定性が得られるとともに、より高いレーザ出力が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、図面を参照して本発明に係る２ステージレーザ装置および２ステージレーザ装置に適用される調整方法の実施の形態について説明する。
【００５３】
（第１実施例：レーザビームの断面プロファイルを計測した結果から調整を行う実施例）
図５は、第１実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を斜視図にて示している。
【００５４】
同図５に示すように、２ステージレーザ装置１は、発振段レーザ装置１００と増幅段レーザ装置２００と、発振段レーザ装置１００で放電励起された注入光のレーザビームを増幅段レーザ装置２００に導くための高反射ミラー１１、１２と、調整手段３００と、計測手段４００としてのビームプロファイラ４０１とから構成されている。
【００５５】
本発明の実施例装置は、図１に示す既存の２ステージレーザ装置１に、調整手段３００、ビームプロファイラ４０１を付加して構成される。よって、以下、図１と図５を併せ参照して説明する。
【００５６】
調整手段３００は、発振段レーザ装置１００で放電励起される注入光のレーザビームの断面を注入光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置１００で放電励起される注入光のレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起される増幅段光のレーザビームの断面を一致させる調整を行う。
【００５７】
調整手段３００は、発振段レーザ装置１００と増幅段レーザ装置２００の間の注入光軸上に設けられた回転自在の光学機器およびその回転機構で構成されており、光学機器は、２つの平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２である。回転機構の詳細については、図８、図９にて後述する。
【００５８】
ビームプロファイラ４０１は、発振段レーザ装置１００で放電励起される注入光のレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起される増幅段光のレーザビームの断面プロファイルを計測する。ビームプロファイラ４０１は、蛍光板とＣＣＤカメラによって構成されている。蛍光板は、紫外光を可視化するために使用する。この蛍光板で発生するレーザ光の蛍光強度がレーザ光の断面の光強度を示す。蛍光強度に応じた像は、レーザ光の断面像としてＣＣＤカメラで撮像される。レーザビームのサイズがＣＣＤカメラの受光部よりも大きい場合には、凸レンズ等を用いてビームプロファイラ４０１に導くようにする。
【００５９】
ビームプロファイラ４０１は、調整手段３００による調整時に使用され、調整後２ステージレーザ装置１を稼動させる際には取り外される。
【００６０】
発振段レーザ装置１００は、発振段チャンバ１０１と、狭帯域化モジュール１１０と、出力結合ミラー（Output Coupler）１２０とを含んで構成されている。狭帯域化モジュール１１０と、出力結合ミラー１２０は、発振段レーザ装置１００の光共振器を構成している。
【００６１】
発振段チャンバ１０１は、一対の放電電極１３１、１３２を備えている。発振段チャンバ１０１内には、バッファガスとＡｒガスとＦ2ガスが満たされている。発振段チャンバ１０１には、光を狭帯域化モジュール１１０、出力結合ミラー１２０それぞれに導くためのウインドウ１４１、１４２が設けられている。
【００６２】
図示しない電源によって放電電極１３１、１３２間に電圧が印加されると、放電電極１３１、１３２間の空間である放電部で放電が行われ、この放電によりＡｒＦエキシマが形成される。このＡｒＦエキシマからＡｒガスとＦに分離するときに１９３ｎｍの波長の光が発光される。こうしてレーザビームが放電励起される。
【００６３】
狭帯域化モジュール１１０は、レーザビームのスペクトル線幅を狭くするために、プリズムビームエキスパンダとグレーティング（回折格子）を備えている。グレーティングの分散方向、つまりプリズムビームエキスパンダによるビーム拡大方向は、放電電極１３１、１３２の放電方向に対して垂直となる方向に配置されている（図１（ａ）参照）。
【００６４】
放電電極１３１、１３２間の放電部で放電励起されたレーザビームは、ウインドウ１４１を介して狭帯域化モジュール１１０に導かれて、波長選択が行われる。狭帯域化モジュール１１０によりレーザのスペクトル幅が４００ｐｍから０．２ｐｍ以下まで狭帯域化される。
【００６５】
放電電極１３１、１３２間の放電部で放電励起されたレーザビームは、光共振器によりエネルギーが増幅される。すなわち、放電部を通過した光は、ウインドウ１４２を介して出力結合ミラー１２０に入射される。出力結合ミラー１２０に入射される光の一部は、出力結合ミラー１２０の部分反射面で反射され、再び放電部を通過し、ウインドウ１４１を介して狭帯域化モジュール１１０に導かれる。狭帯域化モジュール１１０で波長選択が行われると光は放電部に向けて反射される。こうして光は出力結合ミラー１２０と狭帯域化モジュール１１０の間で複数回、共振を繰り返す。
【００６６】
出力結合ミラー１２０に入射される光の一部は、出力結合ミラー１２０の部分反射面を透過して、注入光として発振段レーザ装置１００から出射される。  
出力結合ミラー１２０を透過したレーザビームは、高反射ミラー１１で反射され、平凸シリンドリカルレンズ３０１に入射され、平凸シリンドリカルレンズ３０１を透過する。平凸シリンドリカルレンズ３０１を透過したレーザビームは、更に平凸シリンドリカルレンズ３０２に入射され、平凸シリンドリカルレンズ３０２を透過する。平凸シリンドリカルレンズ３０２を透過したレーザビームは、高反射ミラー１２で反射され、増幅段レーザ装置２００のリアミラー２１０に入射される。ここで、発振段レーザ装置１００の出力結合ミラー１２０から、増幅段レーザ装置２００のリアミラー２１０までの距離が１ｍ以下の場合には、リアミラー２１０に入射されるビームの広がり角度は、出力結合ミラー１２０から出射された時の広がり角度と同じになる。
【００６７】
この実施例では、平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２を高反射ミラー１１、１２間に配置しているが、平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２の配置位置としては、発振段レーザ装置１００の出力結合ミラー１２０から、増幅段レーザ装置２００のリアミラー２１０までの間の注入光軸上であれば、任意の位置に配置することができる。また、レンズは、シリンドリカルレンズであればよく、実施例のように２枚の組み合わせに限定されることなく１枚であっても、３枚以上であってもよい。
【００６８】
増幅段レーザ装置２００は、増幅段チャンバ２０１と、リアミラー２１０と、出力結合ミラー（Output Coupler）２２０とを含んで構成されている。リアミラー２１０と、出力結合ミラー２２０は、増幅段レーザ装置２００の光共振器を構成している。出力結合ミラー２２０を挟んで、増幅段チャンバ２０１に対向する位置には、ビームプロファイラ４０１が配置されている。
【００６９】
増幅段チャンバ２０１は、一対の放電電極２３１、２３２を備えている。増幅段チャンバ２０１内には、バッファガスとＡｒガスとＦ2ガスが満たされている。増幅段チャンバ２０１には、光をリアミラー２１０、出力結合ミラー２２０それぞれに導くためのウインドウ２４１、２４２が設けられている。
【００７０】
図示しない電源によって放電電極２３１、２３２間に電圧が印加されると、放電電極２３１、２３２間の空間である放電部２０３で放電が行われ、この放電によりＡｒＦエキシマが形成される。このＡｒＦエキシマからＡｒガスとＦに分離するときに１９３ｎｍの波長の光が発光される。こうしてレーザビームが放電励起される。
【００７１】
一方、発振段レーザ装置１００より出射されリアミラー２１０に入射される注入光のビームの一部は、リアミラー２１０で反射されて、増幅段レーザ装置２００の光共振器に注入されないが、リアミラー２１０に入射される注入光のビームの一部は、増幅段レーザ装置２００の光共振器に注入される。
【００７２】
注入光のビームが増幅段チャンバ２０１の放電電極２３１、２３２間の放電部に注入されると、増幅段レーザ装置２００では、注入光の導入のタイミングを合わせて放電を開始する。増幅段チャンバ２０１内では放電が継続する限り、低コヒーレンスの光共振器により複数回光が増幅され、出力結合ミラー２２０から最終的にレーザ光が外部に放出される。このようにＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ１では、増幅段レーザ装置２００側に光共振器が配置されているため、増幅の効果が非常に高くなる。
【００７３】
すなわち、注入光のビーム中央部がリアミラー２１０の中心部付近を通過し、放電電極２３１、２３２間の放電部２０３を通過するのに同期して放電電極２３１、２３２間で放電が行われ、注入光が増幅される。ただし、リアミラー２１０の中心部から離れた注入光の一部は、放電部から外れて、増幅されない。
【００７４】
増幅された注入光のビームは、ウインドウ２４２を介して出力結合ミラー２２０に到達する。出力結合ミラー２２０に到達したレーザビームの一部は、出力結合ミラー２２０の部分反射面で反射され、再び放電部を通過し増幅される。そして、レーザビームは、ウインドウ２４１を介してリアミラー２１０に到達し、リアミラー２１０で反射され、再び放電部を通過し増幅される。こうして光はリアミラー２１０と出力結合ミラー２２０との間で複数回、共振を繰り返し、出力結合ミラー２２０に入射される光の一部が、出力結合ミラー２２０の部分反射面を透過して、出力光として増幅段レーザ装置２００から外部に出射される。  
調整時には、出力結合ミラー２２０を透過したレーザビームは、ビームプロファイラ４０１に入射される。なお、ビームプロファイラ４０１は、調整後、２ステージレーザ装置１を稼動させる際には取り外される。ビームプロファイラ４０１が取り外され２ステージレーザ装置１を稼動させるときには、出力結合ミラー２２０を透過したレーザビームは、外部の露光装置に導かれる。
【００７５】
図６は、平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２の回転によって注入光が回転する原理を説明するための図である。一方の平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸上で回転させる場合を例にとり説明する。
【００７６】
図６（ａ）、（ｂ）は、異なる角度からみた斜視図であり、図６（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図６（ａ）、（ｂ）に示す仮想的なスクリーン５０１、５０２に照射されるレーザビームの断面を例示している。
【００７７】
図６（ａ）に示すように、注入光は、図中左から右に伝播し、平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２を順次透過する。レンズ系は転写型であり、入射ビームプロファイルを出射ビームプロファイルとして転写する。すなわち、ビームプロファイルのサイズ、形状、ビームダイバージェンスに影響を与えることはない。
【００７８】
図６（ｂ）に示すように、平凸シリンドリカルレンズ３０１に入射する前の注入光のビームプロファイル、つまりスクリーン５０１上のビーム断面像（図６（ｃ））は、注入光軸周りに基準角度（最適角度）に対して図中右へＡ°回転した姿勢となっている。注入光は、平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２を順次して通過するが、この際に、平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸周りに右回りにＡ°回転すると、平凸シリンドリカルレンズ３０２を出射した後の注入光は注入光軸周りに回転して、出射後のビームプロファイル、つまりスクリーン５０２上のビーム断面像（図６（ｄ））は、基準角度（最適角度）に補正された姿勢となる。このように平凸シリンドリカルレンズ３０１への入射光がＡ°回転している場合には、平凸シリンドリカルレンズ３０２を同じ方向に同じ角度Ａ°だけ回転させると、基準角度（最適角度）からの角度Ａ°のずれを補正することができる。
【００７９】
なお、図６では、一方の平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸周りに回転させる場合を例にとり説明したが、他方の平凸シリンドリカルレンズ３０１を回転させて同様の補正を行ってもよく、平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２の両方を回転させて同様の補正を行ってもよい。
【００８０】
また、本実施例の調整手段３００は、平凸シリンドリカルレンズを２枚用いた転写型組レンズで構成されているが、回転用のレンズ系あればよく、転写型組レンズでなく集光レンズ系であってもよい。
【００８１】
つぎに、第１実施例の調整方法について説明する。調整方法は、以下のとおりである。
【００８２】
（計測ステップ）
まず、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。
【００８３】
（調整ステップ）
つぎに計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（平凸シリンドリカルレンズおよび平凸シリンドリカルレンズの回転機構）によって行う（図６参照）。
【００８４】
さらに具体的な調整方法は、以下のとおりである。
【００８５】
（計測ステップ）
増幅段レーザ装置２００の稼動を停止させた状態で発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測するとともに、発振段レーザ装置１００の稼動を停止させた状態で増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。
【００８６】
（調整ステップ）
計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調製手段３００（平凸シリンドリカルレンズおよび平凸シリンドリカルレンズの回転機構）によって行う（図６参照）。
【００８７】
（稼動ステップ）
調整後に２ステージレーザ装置１を稼動させる。たとえば、２ステージレーザ装置１から出射された出力レーザが露光装置に入射され、露光が行われる。
【００８８】
これを図７のフローチャートに示す。以下、このフローチャートを参照して説明する。
【００８９】
すなわち、まず、発振段レーザの発振を止める（ステップ１００１）。
【００９０】
つぎに、増幅段レーザを発振させる（ステップ１００２）。
【００９１】
つぎに、ビームプロファイラ４０１で増幅段光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰを計測する（ステップ１００３）。
【００９２】
つぎに、増幅段レーザの発振を止める（ステップ１００４）。
【００９３】
つぎに、発振段レーザを発振させる（ステップ１００５）。
【００９４】
つぎに、発振停止中の増幅段チャンバ２０１を通過した注入光をビームプロファイラ４０１で受光する（ステップ１００６）。
【００９５】
つぎに、ビームプロファイラ４０１で注入光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＯＳＣを計測する（ステップ１００７）。
【００９６】
つぎに、増幅段光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰと、注入光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＯＳＣを比較する（ステップ１００８）。
【００９７】
つぎに、増幅段光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰと、注入光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＯＳＣが一致するように、平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸上で回転させる。たとえば、増幅段光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰが基準角度となっており、注入光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＯＳＣが基準角度（最適角度）から角度Ａ°だけずれている場合には、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸周りにＡ°だけ回転させてずれを補正し、両ビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰ、ＢＰ-ＯＳＣを一致させればよい。すなわち図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で説明したように、発振段チャンバ１０１で放電励起されるレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起されるレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θがないように一致させる（ステップ１００９）。
【００９８】
上記調整後、２ステージレーザ装置１を稼動させて、露光を行う。
【００９９】
図７では、増幅段光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰを計測してから、注入光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＯＳＣを計測するようにしているが、注入光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＯＳＣを計測してから、増幅段光のビームプロファイラ（断面プロファイル）ＢＰ-ＡＭＰを計測してもよい。
【０１００】
調整手段３００の調整は、手動であってもよく、自動制御であってもよい。たとえば平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸周りに手動操作にて回転させることができる回転機構を設け、この回転機構を手動にて操作して平凸シリンドリカルレンズ３０２を回転させてもよい。また平凸シリンドリカルレンズ３０２を注入光軸周りに回転させる回転アクチュエータを設けるとともに、この回転アクチュエータを制御するコントローラを設け、コントローラから回転アクチュエータに出力される指令信号に応じて平凸シリンドリカルレンズ３０２を回転させてもよい。
【０１０１】
図８（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、平凸シリンドリカルレンズの回転機構の各構成例を２方向からみた図である。いずれも平凸シリンドリカルレンズ３０２をマイクロメータで手動操作する構成例であり、筐体の構成が異なる。いずれも平凸シリンドリカルレンズ３０２を筐体３５０内に配置し、つまみ３５１の操作により平凸シリンドリカルレンズ３０２を回転可能としている。図８（ｃ）、（ｄ）は、粗動回転用つまみ３５１ａ、微動回転用つまみ３５１ｂを設け、単位操作量当たりの平凸シリンドリカルレンズ３０２の回転量を異ならせている。粗動回転用つまみ３５１ａを単位操作量操作すると、平凸シリンドリカルレンズ３０２は大きく回転し、微動回転用つまみ３５１ｂを単位操作量操作すると、平凸シリンドリカルレンズ３０２は小さく回転する。
【０１０２】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、平凸シリンドリカルレンズの回転アクチュエータの構成例を三方向からみた図である。
【０１０３】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、図８におけるつまみ３５１に相当する部分をモータ３５２で置き換えている。モータ３５２にはモータ制御用ケーブル３５３が接続され、このモータ制御用ケーブル３５３には、図示しないコントローラが接続されている。コントローラからモータ制御用ケーブル３５３を介してモータ３５２に指令信号が出力されると、指令信号に応じて平凸シリンドリカルレンズ３０２が回転される。
【０１０４】
以上の説明では、調整手段３００に、回転自在の平凸シリンドリカルレンズが用いられる場合を例にとり説明した。しかし、調整手段３００としては、発振段レーザ装置１００と増幅段レーザ装置２００の間の注入光軸上に設けられた回転自在の光学機器であればよく、シリンドリカルレンズを含む構成、シリンドリカルレンズ以外の光学機器を用いる構成のいずれでもよい。
【０１０５】
図１０は、調整手段３００に、回転自在のシリンドリカルミラー３０３とシリンドリカルレンズ３０４を用いた実施例を示す。図１０（ａ）は全体構成の斜視図で、図１０（ｂ）は、シリンドリカルミラー３０３の拡大斜視図である。シリンドリカルミラー３０３は、水平方向に湾曲した曲率を有しており、垂直方向には曲率がないように形成されている。
【０１０６】
シリンドリカルミラー３０３を注入光軸周りに回転させることで注入光を回転させることができる。
【０１０７】
なお、図１０では、シリンドリカルミラー３０３を注入光軸周りに回転させる場合を例にとり説明したが、シリンドリカルレンズ３０４を図６で説明したのと同様に注入光軸周りに回転させることで注入光を回転させてもよく、シリンドリカルミラー３０３、シリンドリカルレンズ３０４の両方を回転させて同様の補正を行ってもよい。
【０１０８】
上述した実施例では、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を一致させる調整を行うようにしているが、増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を一致させるようにしてもよい。また、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面および増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を一致させてもよい。
【０１０９】
（第１実施例に係る発明の効果）
第１実施例によれば、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測し、この計測結果に基づいて、光学機器を回転させて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、調整するようにしたので、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが少なくなり、より高いレーザ出力安定性、より高いレーザ出力が得られる。
【０１１０】
上述の第１実施例では、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルを計測し、この計測結果に基づいて、光学機器を回転させて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなる調整を行うようにしている。
【０１１１】
しかし、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきを計測し、この計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが最小となるように、調整を行う実施も可能である。これについて、以下、第２実施例にて説明する。
【０１１２】
（第２実施例：レーザ出力のばらつきを計測した結果から調整を行う実施例）
図１１は、第２実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を斜視図にて示している。以下では、第１実施例と共通する部分については説明を省略する。
【０１１３】
図１１において、図５に示す装置構成と異なる点は、計測手段４００としてビームプロファイラ４０１の代わりに、２ステージレーザ装置１の出力レーザ光のレーザ出力（レーザエネルギー）を検出するレーザエネルギー検出器４０２と、レーザエネルギー検出器４０２で検出されたレーザ出力に基づきレーザ出力のばらつきを計測するレーザ制御装置４０３と、レーザエネルギー検出器４０２に出力レーザ光を導くためのビームスプリッタ４０４が設けられている点である。なお、レーザエネルギー検出器４０２、レーザ制御装置４０３、ビームスプリッタ４０４は、本来、図５に示す装置構成のものにも、通常の計測、制御を行なうために設けられているが、図５では図示を省略している。
【０１１４】
ビームスプリッタ４０４は、出力結合ミラー２２０を挟んで、増幅段チャンバ２０１に対向する位置に配置されている。レーザエネルギー検出器４０２は、ビームスプリッタ４０４によって光が反射する方向に配置されている。レーザエネルギー検出器４０２は、レーザ制御装置４０３に接続されている。レーザ制御装置４０３は、コンピュータを含んで構成されている。
【０１１５】
出力結合ミラー２２０から出射されたレーザ光の一部はビームスプリッタ４０４を透過して、外部の露光装置に導かれるが、同レーザ光の一部はビームスプリッタ４０４で反射され、レーザエネルギー検出器４０２に入射される。レーザ制御装置４０３には、レーザエネルギー検出器４０２で検出されたレーザ出力が入力され、レーザ出力のばらつきが計測される。
【０１１６】
計測値は、パルスエネルギーのばらつきであってもよく、レーザ出力（レーザ出力は、１パルス当たりのパルスエネルギーと繰り返し周波数の積）のばらつきであってもよい。
【０１１７】
図３で説明したように、注入光レーザビーム断面の回転角度φが大きくなり、最適角度０°からずれるほど、パルスエネルギーがばらつき、発振が不安定となる。よって、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最も安定化するように、調整手段３００を手動にて調整または自動制御すればよい。具体的には、レーザ出力のばらつき（パルスエネルギーのばらつき）を計測しつつ、レーザ出力のばらつき（パルスエネルギーのばらつき）が最小（図３において最適角度０°のときの値）になるように、調整手段３００による調整、つまり光学機器を回転させる調整を手動または自動制御で行えばよい。なお、自動制御で行う場合には、レーザ制御装置４０３に、調整手段３００を自動制御するコントローラの機能を持たせればよい。もちろん、レーザエネルギー検出器４０２、レーザ制御装置４０３、ビームスプリッタ４０４は、通常の計測、制御を行なうものとして機能させ、これらとは別に、本発明に係るレーザ出力のばらつきの計測、レーザ出力のばらつきを最小にする制御を行う同等の機器を設ける実施も可能である。
【０１１８】
つぎに、第２実施例の調整方法について説明する。調整方法は、以下のとおりである。
【０１１９】
（計測ステップ）
２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきを計測する。
【０１２０】
（調整ステップ）
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが最小となるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（平凸シリンドリカルレンズおよび平凸シリンドリカルレンズの回転機構）により行う。
【０１２１】
調整は、２ステージレーザ装置１が稼動する前に行ってもよく、２ステージレーザ装置１が稼動中に行ってもよい。
【０１２２】
また、上記調整ステップにおいては、増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させてもよく、また、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面および増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させてもよい。
【０１２３】
（第２実施例に係る発明の効果）
第２実施例では、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきを計測し、計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが最小となるように、光学機器を回転させるようにしたので、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが少なくなり、より高いレーザ出力安定性が得られる。
【０１２４】
（第３実施例：レーザ出力を計測した結果から調整を行う実施例）
以下では、第１実施例、第２実施例と共通する部分については説明を省略する。
【０１２５】
第３実施例の構成は、図１１に示す第２実施例の構成と同じであり、レーザエネルギー検出器４０２と、レーザ制御装置４０３と、ビームスプリッタ４０４が設けられている。ただし、計測内容および制御内容が異なる。
【０１２６】
出力結合ミラー２２０から出射されたレーザ光の一部はビームスプリッタ４０４を透過して、外部の露光装置に導かれるが、同レーザ光の一部はビームスプリッタ４０４で反射され、レーザエネルギー検出器４０２に入射される。レーザ制御装置４０３には、レーザエネルギー検出器４０２で検出されたレーザ出力が入力され、レーザ出力が計測される。
【０１２７】
計測値は、パルスエネルギーであってもよく、レーザ出力（レーザ出力は、１パルス当たりのパルスエネルギーと繰り返し周波数の積）であってもよい。
【０１２８】
図４で説明したように、注入光レーザビーム断面の回転角度φが大きくなり、最適角度０°からずれるほど、パルスエネルギーが低下し、発振出力が低下する。よって、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最大になるように、調整手段３００を手動にて調整または自動制御すればよい。具体的には、レーザ出力（パルスエネルギー）を計測しつつ、レーザ出力（パルスエネルギー）が最大（図４において最適角度０°のときの値）になるように、調整手段３００による調整、つまり光学機器を回転させる調整を手動または自動制御で行えばよい。なお、自動制御で行う場合には、レーザ制御装置４０３に、調整手段３００を自動制御するコントローラの機能を持たせればよい。もちろん、レーザエネルギー検出器４０２、レーザ制御装置４０３、ビームスプリッタ４０４は、通常の計測、制御を行なうものと機能させ、これらとは別に、本発明に係るレーザ出力の計測、レーザ出力を最大にする制御を行う同等の機器を設ける実施も可能である。
【０１２９】
つぎに、第３実施例の調整方法について説明する。調整方法は、以下のとおりである。
【０１３０】
（計測ステップ）
２ステージレーザ装置１のレーザ出力を計測する。
【０１３１】
（調整ステップ）
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最大となるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（平凸シリンドリカルレンズおよび平凸シリンドリカルレンズの回転機構）により行う。
【０１３２】
調整は、２ステージレーザ装置１が稼動する前に行ってもよく、２ステージレーザ装置１が稼動中に行ってもよい。
【０１３３】
また、上記調整ステップにおいては、増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させてもよく、また、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面および増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させてもよい。
【０１３４】
（第３実施例に係る発明の効果）
第３実施例では、２ステージレーザ装置１のレーザ出力を計測し、計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最大となるように、光学機器を回転させるようにしたので、２ステージレーザ装置１で、より高いレーザ出力が得られる。
【０１３５】
（第４実施例：レーザ出力のばらつきおよびレーザ出力を計測した結果から調整を行う実施例）
以下では、第１実施例、第２実施例、第３実施例と共通する部分については説明を省略する。
【０１３６】
第４実施例の構成は、図１１に示す第２実施例の構成と同じであり、レーザエネルギー検出器４０２と、レーザ制御装置４０３と、ビームスプリッタ４０４が設けられている。ただし、計測内容および制御内容が異なる。
【０１３７】
出力結合ミラー２２０から出射されたレーザ光の一部はビームスプリッタ４０４を透過して、外部の露光装置に導かれるが、同レーザ光の一部はビームスプリッタ４０４で反射され、レーザエネルギー検出器４０２に入射される。レーザ制御装置４０３には、レーザエネルギー検出器４０２で検出されたレーザ出力が入力され、レーザ出力およびレーザ出力のばらつきが計測される。
【０１３８】
計測値は、パルスエネルギーおよびパルスエネルギーのばらつきであってもよく、レーザ出力（レーザ出力は、１パルス当たりのパルスエネルギーと繰り返し周波数の積）およびレーザ出力のばらつきであってもよい。
【０１３９】
図３で説明したように、注入光レーザビーム断面の回転角度φが大きくなり、最適角度０°からずれるほど、パルスエネルギーがばらつき、発振が不安定となる。また、図４で説明したように、注入光レーザビーム断面の回転角度φが大きくなり、最適角度０°からずれるほど、パルスエネルギーが低下し、発振出力が低下する。よって、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最も安定化し、かつレーザ出力が最大になるように、調整手段３００を手動にて調整または自動制御すればよい。具体的には、レーザ出力（パルスエネルギー）を計測しつつ、レーザ出力（パルスエネルギー）が最大（図４において最適角度０°のときの値）になるように、かつ、レーザ出力（パルスエネルギー）のばらつきを計測しつつ、レーザ出力（パルスエネルギー）のばらつきが最小（図３において最適角度０°のときの値）になるように、調整手段３００による調整、つまり光学機器を回転させる調整を手動または自動制御で行えばよい。なお、自動制御で行う場合には、レーザ制御装置２０に、調整手段３００を自動制御するコントローラの機能を持たせればよい。もちろん、レーザエネルギー検出器４０２、レーザ制御装置４０３、ビームスプリッタ４０４は、通常の計測、制御を行なうものと機能させ、これらとは別に、本発明に係るレーザ出力および出力のばらつきの計測、レーザ出力を最大にし、レーザ出力のばらつきを最小にする制御を行う同等の機器を設ける実施も可能である。
【０１４０】
つぎに、第４実施例の調整方法について説明する。調整方法は、以下のとおりである。
【０１４１】
（計測ステップ）
２ステージレーザ装置１のレーザ出力およびレーザ出力のばらつきを計測する。
【０１４２】
（調整ステップ）
計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最大となるように、かつ２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが最小となるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（平凸シリンドリカルレンズおよび平凸シリンドリカルレンズの回転機構）により行う。
【０１４３】
調整は、２ステージレーザ装置１が稼動する前に行ってもよく、２ステージレーザ装置１が稼動中に行ってもよい。
【０１４４】
また、上記調整ステップにおいては、増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させてもよく、また、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面および増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させてもよい。
【０１４５】
（第４実施例に係る発明の効果）
第４実施例では、２ステージレーザ装置１のレーザ出力およびレーザ出力のばらつきを計測し、計測結果に基づいて、２ステージレーザ装置１のレーザ出力が最大となるように、かつ２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが最小となるように、光学機器を回転させるようにしたので、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが少なくなり、より高いレーザ出力安定性、より高いレーザ出力が得られる。
【０１４６】
上述の第１ないし第４実施例では、平凸シリンドリカルレンズ、ミラーなどの光学機器を回転する調整を行う場合について説明した。しかし、レーザチャンバ（発振段チャンバ１０１または／および増幅段チャンバ２０１）を回転する調整を行うことで、レーザビームの断面を回転させてもよい。
【０１４７】
以下の第５、第６実施例では、調整手段３００は、発振段レーザ装置１００と増幅段レーザ装置２００の少なくとも一方のレーザチャンバ１０１、２０１を光軸周りに回転させる手段で構成される。
【０１４８】
（第５実施例：発振段チャンバを回転させる調整を行う実施例）
発振段チャンバ１０１を回転させる場合について説明する。
【０１４９】
図１２は、第５実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を斜視図にて示している。以下では、第１実施例と共通する部分については説明を省略する。
【０１５０】
図１２において、計測手段４００としてビームプロファイラ４０１が設けられている点は図５に示す装置構成と同じであるが、回転自在の光学機器（平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２）で構成される調整手段３００の代わりに、発振段チャンバ１０１を回転させることで、注入光のレーザビームを注入光軸周りに回転させる回転機構３１０で構成される調整手段３００が設けられる点が、図５に示す装置構成と異なる。
【０１５１】
図１３（ｂ）に、回転機構３１０の構成例を示す。図１３（ａ）は、発振段チャンバ１０１が垂直軸に対して傾斜している様子を示している。図１３（ａ）、（ｂ）は、発振段チャンバ１０１を、注入光が出射する側、つまりウインドウ１４２側からみた図である。
【０１５２】
図１３（ｂ）に示すように、回転機構３１０は、発振段チャンバ１０１を支持するチャンバ支持台３１１と、チャンバ支持台３１１の図中左右に、上方に突き出し自在に設けられ、ねじ込み量に応じて発振段チャンバ１０１の左右それぞれを突き上げるねじ３１２、３１３とから構成されている。
【０１５３】
図１３（ａ）に示すように、発振段チャンバ１０１が注入光軸周りに回転し、垂直軸に対して傾斜しているとする。このとき出力結合ミラー１２０、ウインドウ１４２、放電電極１３１、１３２は、垂直軸に対して傾斜し、放電電極１３１、１３２間に形成される注入光のレーザビームの断面（ビームプロファイル）１０２は、垂直軸に対して傾斜することになる。このため図２で説明したように、高反射ミラー１１、１２を介して、増幅段チャンバ２０１に注入される注入光のレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起されるレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θが生じる（増幅段チャンバ２０１は、垂直軸に対して傾斜していないとする）。これにより増幅段チャンバ２０１の放電部２０３（ビーム利得領域）のうち増幅発振が行われないビーム領域２０３ａが生じ、高出力かつ高安定な発振が実現できなくなる。
【０１５４】
そこで、ねじ３１２、３１３のねじ込み量を手動あるいは自動制御で調整する。これによりチャンバ支持台３１１の上方への左右突き出し量を調整することができる。この結果発振段チャンバ１０１の左右それぞれが所望する量だけ突き上げられ、発振段チャンバ１０１が注入光軸周りに回転し、発振段チャンバ１０１が所望する傾き、つまり垂直軸に対して傾斜しない姿勢となる。これにより図２で説明したように、注入光と増幅段光の両レーザビーム断面の相対回転角差θがなくなり高出力かつ高安定な発振が実現される。
【０１５５】
調整方法の手順は、前述の第１実施例の調整方法の手順と同様であり、つぎのとおり行われる。
【０１５６】
（計測ステップ）
まず、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。
【０１５７】
（調整ステップ）
つぎに計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（発振段チャンバ１０１の回転機構３１０）によって行う。
【０１５８】
図１３（ｂ）に示す回転機構３１０は、一例であり、ねじの突き上げによって発振段チャンバ１０１を傾斜させる以外の構成の回転機構を採用することも可能である。
【０１５９】
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、回転機構３１０の他の構成例を斜視図にて例示する。
【０１６０】
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、発振段チャンバ１０１の下端は板部１５０で構成されている。発振段チャンバ１０１は、レーザフレーム３０により下方より支持されている。発振段チャンバ１０１の板部１５０の左右には、左右それぞれにおけるレーザフレーム３０、板部１５０間の距離を調整する左右調整部材３１４が設けられている。
【０１６１】
図１４（ａ）は、左右調整部材３１４を、ねじで構成した場合を例示している。左右のねじのねじ込み量を調整することで、左右それぞれのレーザフレーム３０、板部１５０間距離が調整される。これにより発振段チャンバ１０１の左右の高さが調整され、発振段チャンバ１０１が注入光軸周りに回転し、発振段チャンバ１０１を所望する傾きにすることができる。
【０１６２】
図１４（ｂ）は、左右調整部材３１４を、シムで構成した場合を例示している。左右それぞれにシムを挿入することで、左右それぞれのレーザフレーム３０、板部１５０間距離が調整される。これにより発振段チャンバ１０１の左右の高さが調整され、発振段チャンバ１０１が注入光軸周りに回転し、発振段チャンバ１０１を所望する傾きにすることができる。なお、シムの代わりにスペーサを用いてもよい。
【０１６３】
図１４（ｃ）は、左右調整部材３１４を、ジャッキで構成した場合を例示している。左右それぞれのジャッキを作動させることで、左右それぞれのレーザフレーム３０、板部１５０間距離が調整される。これにより発振段チャンバ１０１の左右の高さが調整され、発振段チャンバ１０１が注入光軸周りに回転し、発振段チャンバ１０１を所望する傾きにすることができる。なお、ジャッキは、油圧、空圧等任意の駆動源により作動させることができる。
【０１６４】
上述したねじ、ジャッキを用いた回転機構３００の場合には、回転機構３００を手動のみならず自動制御で調整することができる。しかし、シム、スペーサを用いた回転機構３００の場合には、手動調整の実施が望ましい。たとえば、２ステージレーザ装置１を市場に出荷する段階でシムあるいはスペーサが挿入されて調整が行われる。
【０１６５】
（第６実施例：増幅段チャンバを回転させる調整を行う実施例）
つぎに、増幅段チャンバ２０１を回転させる場合について説明する。
【０１６６】
図１５は、第６実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を斜視図にて示している。以下では、第１実施例と共通する部分については説明を省略する。
【０１６７】
図１５において、計測手段４００としてビームプロファイラ４０１が設けられている点は図５に示す装置構成と同じであるが、回転自在の光学機器（平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２）で構成される調整手段３００の代わりに、増幅段チャンバ２０１を回転させることで、増幅段チャンバ２０１で放電励起されたレーザビームを注入光軸周りに回転させる回転機構３１０で構成される調整手段３００が設けられる点が、図５に示す装置構成と異なる。
【０１６８】
図１６（ｂ）に、回転機構３１０の構成例を示す。図１６（ａ）は、増幅段チャンバ２０１が垂直軸に対して傾斜している様子を示している。図１６（ａ）、（ｂ）は、増幅段チャンバ２０１を出力レーザ光が出射する側、つまりウインドウ２４２側からみた図である。
【０１６９】
回転機構３１０は、図１３（ｂ）に示す回転機構３１０と同様に構成されている。
【０１７０】
図１６（ａ）に示すように、増幅段チャンバ２０１が注入光軸周りに回転し、垂直軸に対して傾斜しているとする。このとき出力結合ミラー２２０、ウインドウ２４２、放電電極２３１、２３２は、垂直軸に対して傾斜し、放電電極２３１、２３２間に形成されるレーザビームの断面（ビームプロファイル）２０２は、垂直軸に対して傾斜することになる。このため図２で説明したように、高反射ミラー１１、１２を介して、増幅段チャンバ２０１に注入される注入光のレーザビームの断面１０２と増幅段チャンバ２０１で放電励起されるレーザビームの断面２０２の間に相対回転角差θが生じる（発振段チャンバ１０１は、垂直軸に対して傾斜していないとする）。これにより増幅段チャンバ２０１の放電部２０３（ビーム利得領域）のうち増幅発振が行われないビーム領域２０３ａが生じ、高出力かつ高安定な発振が実現できなくなる。
【０１７１】
そこで、ねじ３１２、３１３のねじ込み量を手動あるいは自動制御で調整する。これによりチャンバ支持台３１１の上方への左右突き出し量を調整することができる。この結果増幅段チャンバ２０１の左右それぞれが所望する量だけ突き上げられ、増幅段チャンバ２０１が注入光軸周りに回転し、増幅段チャンバ２０１が所望する傾き、つまり垂直軸に対して傾斜しない姿勢となる。これにより図２で説明したように、注入光と増幅段光の両レーザビーム断面の相対回転角差θがなくなり高出力かつ高安定な発振が実現される。
【０１７２】
調整方法の手順は、前述の第１実施例の調整方法の手順と同様であり、つぎのとおり行われる。
【０１７３】
（計測ステップ）
まず、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。
【０１７４】
（調整ステップ）
つぎに計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（増幅段チャンバ２０１の回転機構３１０）によって行う。
【０１７５】
図１６（ｂ）に示す回転機構３１０は、一例であり、前述の図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様に、ねじの突き上げによって増幅段チャンバ２０１を傾斜させる以外の構成の回転機構を採用することも可能である。
【０１７６】
（第７実施例：発振段チャンバおよび増幅段チャンバを回転させる調整を行う実施例）
第５実施例と同様に発振段チャンバ１０１を回転するとともに、第６実施例と同様に増幅段チャンバ２０１を回転する調整を複合して行う実施も可能である。
【０１７７】
調整方法の手順は、前述の第１実施例の調整方法の手順と同様であり、つぎのとおり行われる。
【０１７８】
（計測ステップ）
まず、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。
【０１７９】
（調整ステップ）
つぎに計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面および増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（発振段チャンバ１０１および増幅段チャンバ２０１の回転機構３１０）によって行う。
【０１８０】
第５実施例、第６実施例、第７実施例では、レーザビームの断面プロファイルの計測結果に基づいて回転機構３１０による調整を行うようにしているが、第２実施例、第３実施例、第４実施例で説明したのと同様に、レーザ出力のばらつきの計測結果に基づいて、あるいは、レーザ出力の計測結果に基づいて、あるいは、レーザ出力のばらつきおよびレーザ出力の計測結果に基づいて、回転機構３１０による調整を行なうようにしてもよい。
【０１８１】
（第５実施例、第６実施例、第７実施例に係る発明の効果）
第５実施例、第６実施例、第７実施例によれば、レーザチャンバ（発振段チャンバ１０１または／および増幅段チャンバ２０１）を回転する調整を行うことで、レーザビームの断面を回転させるようにしたので、２ステージレーザ装置１のレーザ出力のばらつきが少なくなり、より高いレーザ出力安定性、より高いレーザ出力が得られる。
【０１８２】
（第８実施例：スリット（あるいはアパーチャ）を回転させる調整を行う実施例）
図１７は、第８実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を斜視図にて示している。以下では、第１実施例と共通する部分については説明を省略する。
【０１８３】
図１７において、計測手段４００としてビームプロファイラ４０１が設けられている点は図５に示す装置構成と同じであるが、回転自在の平凸シリンドリカルレンズ３０１、３０２で構成される調整手段３００の代わりに、回転自在のスリット３２０で構成される調整手段３００が設けられる点が、図５に示す装置構成と異なる。なお、スリット３２０の代わりにアパーチャを設ける実施も可能である。
【０１８４】
スリット３２０は、高反射ミラー１１と高反射ミラー１２の間の注入光軸上に配置されている。スリット３２０は、注入光軸周りに回転可能に構成され、手動操作にて、あるいは自動制御にて回転される。スリット３２０の回転機構については、図８、図９に示す平凸シリンドリカルレンズの回転機構と同様にして構成することができる。
【０１８５】
ただし発振段レーザ装置１００から出射される注入光のレーザビームのサイズは、スリット３２０のサイズよりも大きく、スリット３２０を通過した後の注入光のレーザビームのサイズは、増幅段チャンバ２０１の放電部２０３（ビーム利得領域）からレーザ出力を効率良く取り出すのに十分に大きいサイズである必要がある。また、注入光のレーザビームのサイズは、増幅段光のレーザビームのサイズよりも大きい必要がある。
【０１８６】
図１８（ａ）、（ｂ）は、スリット３２０と、注入光のレーザビームの断面１０２と、増幅段光のレーザビームの断面２０２の関係を示している。  図１８（ａ）は、スリット３２０が回転する前の状態を示し、図１８（ｂ）がスリット３２０が回転した後の状態を示す。図中、破線で示す部分は、増幅段光のレーザビーム断面２０２と重なる注入光のレーザビーム断面１０２の切り出し部である。
【０１８７】
同図１８に示すように、スリット３２０を回転させることで、注入光のレーザビーム断面１０２を注入光軸回りに擬似的に回転させることができる。  
これにより図２で説明したように、注入光と増幅段光の両レーザビーム断面の相対回転角差θがなくなり高出力かつ高安定な発振が実現される。
【０１８８】
調整方法の手順は、前述の第１実施例の調整方法の手順と同様であり、つぎのとおり行われる。
【０１８９】
（計測ステップ）
まず、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルおよび増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面プロファイルをビームプロファイラ４０１で計測する。
【０１９０】
（調整ステップ）
つぎに計測結果に基づいて、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面と増幅段レーザ装置２００で放電励起されるレーザビームの断面のずれがなくなるように、発振段レーザ装置１００で放電励起されるレーザビームの断面を光軸周りに回転させる調整を調整手段３００（スリット３２０およびスリット３２０の回転機構）によって行う。
【０１９１】
以上は、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置１を想定して説明したが、２ステージレーザ装置１の光共振器の構成は任意である。たとえば、図１９に示すように、増幅段レーザ装置２００にリング光共振器を用いた構成に本発明を適用することができる。
【０１９２】
以下、図５に示す構成と共通する部分については適宜省略して説明する。図１９（ａ）は、２ステージレーザ装置１の側面図で、図１９（ｂ）は、２ステージレーザ装置１の上面図である。
【０１９３】
図１９に示すように、狭帯域化モジュール１１０と、出力結合ミラー１２０は、発振段レーザ装置１００の光共振器を構成している。狭帯域化モジュール１１０は、プリズムビームエキスパンダとグレーティング（回折格子）を備えている。グレーティングの分散方向、つまりプリズムビームエキスパンダによるビーム拡大方向は、放電電極１３１、１３２の放電方向に対して垂直となる方向に配置されている。
【０１９４】
出力結合ミラー１２０を透過したレーザビームは、高反射ミラー１１で反射され、平凸シリンドリカルレンズ３０１に入射され、平凸シリンドリカルレンズ３０１を透過する。平凸シリンドリカルレンズ３０１を透過したレーザビームは、更に平凸シリンドリカルレンズ３０２に入射され、平凸シリンドリカルレンズ３０２を透過する。平凸シリンドリカルレンズ３０２を透過したレーザビームは、高反射ミラー１２で反射され、更に高反射ミラー１３で反射され、増幅段レーザ装置２００の出力結合ミラー２２０に入射される。
【０１９５】
出力結合ミラー２２０と、高反射ミラー１４、１５、１６は、増幅段レーザ装置２００のリング光共振器を構成している。すなわち、出力結合ミラー２２０、高反射ミラー１４、１５、１６はそれぞれ、増幅段チャンバ２０１の上面からみて、増幅段チャンバ２０１の長手方向に対して４５°だけ反射面が傾斜して配置される（図１９（ｂ）参照）。なお、出力結合ミラー２２０を挟んで、増幅段チャンバ２０１に対向する位置には、ビームプロファイラ４０１が配置されている。
【０１９６】
発振段レーザ装置１００より出射され出力結合ミラー２２０に入射される注入光のビームは、出力結合ミラー２２０を透過して増幅段レーザ装置２００のリング光共振器に注入される。出力結合ミラー２２０を透過した注入光のビームは、高反射ミラー１４で反射され、ウインドウ２４１を介して増幅段チャンバ２０１の放電電極２３１、２３２間の放電部２０３に注入される。出力結合ミラー２２０を透過した注入光は、ビームダイバージェンスを有するので、わずかに広がりながら高反射ミラー１４により反射され、増幅段チャンバ２０１の放電電極２３１、２３２間の放電部２０３に傾いて入射される。注入光が増幅段チャンバ２０１の放電電極２３１、２３２間の放電部２０３に注入されると、増幅段レーザ装置２００では、注入光の導入のタイミングを合わせて放電を開始する。増幅段チャンバ２０１内では放電が継続する限り、リング光共振器により複数回光が増幅され、出力結合ミラー２２０から最終的にレーザ光が外部に放出される。
【０１９７】
すなわち、注入光のビームが放電電極２３１、２３２間の放電部２０３を通過するのに同期して放電電極２３１、２３２間で放電が行われ、注入光が増幅される。増幅された注入光のビームは、ウインドウ２４２を介して高反射ミラー１６に入射される。高反射ミラー１６で反射された増幅注入光のビームは、高反射ミラー１５に入射され、高反射ミラー１５で反射され、増幅段チャンバ２０１のウインドウ２４２に向けて折り返される。増幅注入光のビームは、放電電極２３１、２３２間の放電部２０３に傾いて入射され、更に増幅される。
【０１９８】
放電電極２３１、２３２間の放電部２０３を通過した増幅注入光は、ウインドウ２４１を介して出力結合ミラー２２０に到達する。出力結合ミラー２２０に到達したレーザビームの一部は、出力結合ミラー２２０の部分反射面で反射され、更に高反射ミラー１４で反射されて、再び放電部を通過し増幅される。増幅されたレーザビームは、ウインドウ２４２を通過して高反射ミラー１６、１５で折り返され、再び放電部を通過し増幅される。こうして光は高反射ミラー１４、１５、１６と出力結合ミラー２２０との間で複数回、共振を繰り返し、出力結合ミラー２２０の部分反射面に入射される光の一部が、出力結合ミラー２２０を透過して、出力光として増幅段レーザ装置２００から外部に出射される。
【０１９９】
出力結合ミラー２２０の反射率が２０〜３０％であるとすると、注入効率は８０％から７０％となり、高い注入効率を得ることができる。
【０２００】
図１９に示す２ステージレーザ装置１では、増幅段チャンバ２０１の長手方向に対して４５°傾斜させた高反射ミラー１４、１５、１６を用いてレーザ光を増幅段チャンバ２０１に折り返すようにしているが、全反射プリズムによるフレネル反射を利用してレーザ光を増幅段チャンバ２０１に折り返すようにしてもよい。
【０２０１】
また、上述の各実施例では、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置１を想定して説明したが、各実施例におけるＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置１の構成を、ＭＯＰＡ方式の２ステージレーザ装置の構成に置換して同様に本発明を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】図１は、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の配置例を示した図で、図１（ａ）は、２ステージレーザ装置の側面図で、図１（ｂ）は、２ステージレーザ装置の上面図である。
【図２】図２（ａ）は、発振段チャンバで放電励起されるレーザビームの断面と増幅段チャンバで放電励起されるレーザビームの断面の間に相対回転角差があることを説明する図であり、  図２（ｂ）、（ｃ）は、相対回転角差がレーザ出力のばらつき、レーザ出力に及ぼす影響を説明するための図である。
【図３】図３は、基準角度に対する注入光レーザビーム断面の回転角度と、パルスエネルギーのばらつきとの関係を示すグラフである。
【図４】図４は、基準角度に対する注入光レーザビーム断面の回転角度と、パルスエネルギーとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、第１実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を示した斜視図である。
【図６】図６は、平凸シリンドリカルレンズの回転によって注入光が回転する原理を説明するための図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、異なる角度からみた斜視図であり、図６（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図６（ａ）、（ｂ）に示す仮想的なスクリーンに照射されるレーザビームの断面を例示した図である。
【図７】図７は、調整方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、平凸シリンドリカルレンズの回転機構の各構成例を示す図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、平凸シリンドリカルレンズの回転アクチュエータの構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、調整手段に、シリンドリカルミラーとシリンドリカルレンズを用いた実施例を示す図で、図１０（ａ）は全体構成の斜視図で、図１０（ｂ）は、シリンドリカルミラーの拡大斜視図である。
【図１１】図１１は、第２実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を示した斜視図である。
【図１２】図１２は、第５実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を示した斜視図である。
【図１３】図１３（ｂ）は、発振段チャンバの回転機構の構成例を示す図で、図１３（ａ）は、発振段チャンバが垂直軸に対して傾斜している様子を示した図である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、回転機構の他の構成例を例示する斜視図である。
【図１５】図１５は、第６実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を示した斜視図である。
【図１６】図１６（ｂ）は、増幅段チャンバの回転機構の構成例を示す図で、図１６（ａ）は、増幅段チャンバが垂直軸に対して傾斜している様子を示した図である。
【図１７】図１７は、第８実施例の装置構成例を示す図で、ＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の構成例を示した斜視図である。
【図１８】図１８（ａ）、（ｂ）は、スリットと、注入光のレーザビームの断面と、増幅段光のレーザビームの断面の関係を示した図で、図１８（ａ）はスリット回転前の状態を示す図で、図１８（ｂ）はスリット回転後の状態を示す図である。
【図１９】図１９は、増幅段レーザ装置にリング光共振器を用いた２ステージレーザ装置の構成例を示す図で、図１９（ａ）は、２ステージレーザ装置の側面図で、図１９（ｂ）は、２ステージレーザ装置の上面図である。
【符号の説明】
【０２０３】
１  ２ステージレーザ装置、１００  発振段レーザ装置、２００  増幅段レーザ装置、
１０１  発振段チャンバ、２０１  増幅段チャンバ、３００  調整手段、４００  計測手段
【図１】
2010118518.tif 000003
【図２】
2010118518.tif 000004
【図３】
2010118518.tif 000005
【図４】
2010118518.tif 000006
【図５】
2010118518.tif 000007
【図６】
2010118518.tif 000008
【図７】
2010118518.tif 000009
【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１２】
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【図１３】
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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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