(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質を封入し、両端にウインドを備えるレーザチャンバと、
前記レーザ媒質を励起する励起源と、
前記レーザ媒質の励起に起因して出力された光を共振させる光共振器と、を有し
前記光共振器内の光軸上であって、前記レーザチャンバの一方の前記ウインドのリア側に狭帯域化モジュールを備え、かつ、前記レーザチャンバの他方の前記ウインドのフロント側に、前記レーザ媒質から出力された光の波面を調整する波面調整器を備えたこと
を特徴とする狭帯域化レーザ装置。
【請求項２】
入射した光の一部を反射し残りを透過する部分透過型出力カプラを有し、
前記部分透過型出力カプラから出力された光をサンプリングし、所望のスペクトル幅を
得るべく前記波面調整器をフィードバック制御する波面調整器制御部をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項３】
前記波面調整器は、それぞれ光路上に配置されるシリンドリカル凹レンズおよびシリン
ドリカル凸レンズと、前記シリンドリカル凹レンズと前記シリンドリカル凸レンズの少な
くとも一方を光路上で移動させて前記シリンドリカル凹レンズと前記シリンドリカル凸レ
ンズの間隔を調整するレンズ間隔調整機構と、を有すること
を特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ媒質はレーザガスであり、前記励起源は互いに対向する一対の放電電極と当
該放電電極間へ高電圧を印加する電源回路とを有しており、前記レーザガスと前記放電電
極とをレーザチャンバの内部に備えたこと
を特徴とする請求項１乃至３記載の狭帯域化レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭帯域化レーザ装置に関し、特に、半導体を製造するために用いられる縮小投影露光装置の光源としての狭帯域化エキシマレーザ装置あるいは狭帯域化Ｆ2レーザ装置において、そのレーザ光のスペクトル純度幅等のスペクトル指標値を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に縮小投影露光装置の光源として用いられる狭帯域化レーザ装置の従来技術について各項目毎に説明する。
【０００３】
（露光用光源）
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため露光用光源から放出される光の短波長化が進められており、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在の露光用ガスレーザ装置としては、波長２４８nmの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３nmの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。次世代の露光技術として、露光用レンズとウェーハ間を液体で満たして、屈折率を変えることによって、露光光源の見かけの波長を短波長化する液浸技術をＡｒＦ露光に適用することが考えられている。ＡｒＦ液浸では、見かけの波長は１３４nmと短くなる。また、次々世代の露光用光源として、波長１５７nmの紫外線を放出するＦ2レーザ装置が有力であり、Ｆ2レーザ液浸露光が採用される可能性もある。Ｆ2液浸では、１１５nmまで短波長化すると言われている。
【０００４】
（露光用光学素子と色収差）
多くの半導体露光装置の光学系には、投影光学系が採用されている。投影光学系では、異なる屈折率を有するレンズ等の光学素子が組み合わされて色収差補正が行なわれる。現在、露光用光源であるレーザ波長の２４８nm〜１１５nmの波長域では、投影光学系のレンズ材料として使用に適する光学材料は、合成石英とＣａＦ2以外にない。このため、ＫｒＦエキシマレーザの投影レンズとしては、合成石英のみで構成された全屈折タイプの単色レンズが採用され、ＡｒＦエキシマレーザの投影レンズとしては、合成石英とＣａＦ2で構成された全屈折タイプの部分色消しレンズが採用されている。ところが、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザの自然発振幅は約３５０〜４００pmと広いために、これらの投影レンズを使用すると色収差が発生して、解像力が低下する。そこで、色収差が無視できるまでに、上記ガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このため、レーザ装置には、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュールが光共振器内に設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が行われている。
【０００５】
（スペクトル純度幅）
露光装置の結像性能は、レーザ光のスペクトル波形の半値全幅だけでなく、スペクトル波形の裾野成分によって大きく影響を受ける。そこで、いわゆるスペクトル純度幅といわれるスペクトルの新しい指標値が導入されている。このスペクトル純度幅は、例えば全エネルギーの９５％のエネルギーが入るスペクトル幅（Ｅ９５）で評価される。
【０００６】
集積回路の品質を保証するためには、このスペクトル純度幅を例えば０．５pm以下に抑えることが要求されている。
【０００７】
（スペクトル純度幅を安定化させる理由）
しかし、近年になって、このスペクトル純度幅が、光学システムで設計された値から大幅に狭い値であっても、集積回路の品質が悪化することがあると言われ始めた。このことは、特許文献１（US6721340）および２（特開2001-267673号）に記載されている。このため、スペクトル純度幅は、ある所定の許容幅内で安定するように制御（以下、適宜、安定化制御という）される必要がある。
【０００８】
（スペクトル純度幅の制御の従来技術）
スペクトル純度幅を制御する技術としては、波長振りによる方法と、グレーティング曲げ制御による方法が開示されている。
【０００９】
波長振りによりスペクトル純度幅を安定化制御する技術に関しては、特許文献１および２に記載されている。特許文献２には、波長検出器を設けるとともに、狭帯域化ユニット内に高速同調機構を設け、検出された波長に基づき、高速同調機構で、１パルス毎に、微小かつ高速に波長を振ることによって、見かけ上のスペクトル純度幅を制御して許容幅内に収めるという発明が記載されている。ここでいう、「見かけ上のスペクトル純度幅の制御」とは、各瞬間での中心波長を振り、時間積分することで振り幅に応じたスペクトル純度幅を擬似的に得る制御のことである。
【００１０】
グレーティング曲げ制御によりスペクトル線幅（純度幅も含む）を安定化制御する技術に関しては、特許文献３（特開2000-312048号）に記載されている。この特許文献３は、狭帯域化モジュール内にある波長選択素子の精密なグレーティングの曲げ機構に関するものであり、２方向スペクトル幅制御グレーティングアセンブリが提案されている。この技術を図面を参照して説明する。
【００１１】
図２６はスペクトル純度幅を制御するためのグレーティング曲げ機構を示す。  
バネハウジング９１は、グレーティング９０のライン表面から離れるように延びる２つの端プレート９２、９３のうちの一方の端プレート９２に接続される。調節ロッド９４は他方の端プレート９３にねじ込まれ、バネハウジング９１に挿通される。さらに、調節ロッド９４はバネハウジング９１内に設けられたピストン９５に固定される。バネハウジング９１の内部には、バネハウジング９１内の一方の圧力表面９１ａとピストン９５の一方の面との間に取り付けられた圧縮バネ９６と、バネハウジング９１内の他方の圧力表面９１ｂとピストン９５の他方の面との間に取り付けられた圧縮バネ９７とがある。調整ロッド９４を一方の方向に回すと、グレーティング９０のライン表面の凹状はより大きく（又は凸状はより小さく）なり、調整ロッド９４を他方の方向に回すと、グレーティング９０のライン表面の凸状はより大きく（又は凹状はより小さく）なる。このグレーティング曲げ機構により、スペクトル線幅およびスペクトル純度幅Ｅ９５をある程度の範囲内で制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ６７２１３４０
【特許文献２】特開２００１−２６７６７３号
【特許文献３】特開２０００−３１２０４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献２に記載された従来技術では、スペクトル純度幅を制御することに伴い、中心波長もそれに付随して変化する。このため、中心波長を所望の値に一致させる中心波長制御と、スペクトル純度幅を所定の許容幅内に収めるスペクトル線幅制御と、を独立に行うことが困難である。このため、つぎのような問題が発生する。  
（１）中心波長の制御は、１パルス毎にフィードバック制御を行うことが望ましいが、これが複雑な制御になる。  
（２）中心波長が安定している状況では、中心波長制御の精度はあまり問題とならないが、露光装置から目標波長の変更の指示が出された場合など、波長をダイナミックに制御する必要がある場合には、中心波長制御の精度に影響を与えるおそれがある。  
（３）バースト発振の初期において、中心波長が大きくずれるチャーピング現象が発生する。
【００１４】
さらに、上記特許文献３に記載された従来技術では、グレーティング曲げの制御により、スペクトル線幅を目標スペクトル純度幅Ｅ９５に制御しようとする場合に以下の問題が発生する。  
（１）レーザの出力を維持した状態を維持することのできるスペクトル純度幅Ｅ９５の制御範囲は、約０．４から０．６pmであり、ダイナミックレンジが小さい。そのため、スペクトル純度幅Ｅ９５の目標値は０．５pm付近で設定することしかできない（この点の詳細は後述する）。しかも、熱負荷や音響波等の影響で±０．１pmの範囲を超えた場合にはスペクトル純度幅Ｅ９５の安定化が困難である。  
（２）スペクトル純度幅を変化させるためのグレーティングの曲げは、プリズムビームエキスパンダにより大きく拡大されるため、長い曲率半径（例えば数ｋｍ程度）で円弧上に非常に綺麗に曲げを行う必要がある。綺麗に曲げることができない場合にはスペクトルの形状に大きな影響を及ぼす。例えば、複数のピークが発生する可能性がある。  
（３）露光装置用の狭帯域化エキシマレーザ装置に使用されるグレーティングのサイズは非常に大きく（長さ２００mmから３５０mm）かつ、グレーティングの曲げ機構は非常に精密である。それゆえ、スペクトル純度幅Ｅ９５の早い制御には適さない。
【００１５】
以上のように、波長振りやグレーティング曲げによってスペクトル純度幅の制御を行うことには諸問題があり、スペクトル純度幅Ｅ９５の制御を、中心波長の制御にほとんど影響を与えることなく広い制御範囲で行うことは難しかった。
【００１６】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、スペクトル純度幅Ｅ９５の制御を、中心波長の制御にほとんど影響を与えることなく広い制御範囲で行えるようにし、スペクトル純度幅Ｅ９５を安定化させ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】
第１発明は、
レーザ媒質を封入し、両端にウインドを備えるレーザチャンバと、
前記レーザ媒質を励起する励起源と、
前記レーザ媒質の励起に起因して出力された光を共振させる光共振器と、を有し
前記光共振器内の光軸上であって、前記レーザチャンバの一方の前記ウインドのリア側に狭帯域化モジュールを備え、かつ、前記レーザチャンバの他方の前記ウインドのフロント側に、前記レーザ媒質から出力された光の波面を調整する波面調整器を備えたこと
を特徴とする。
【００１８】
図１を参照して第１発明を説明する。例えば、レーザチャンバ１０内にレーザ媒質としてレーザガス１が封入され、励起源として放電電極１１、１２が設けられる。放電電極１１、１２は電源回路によって電圧が制御される。放電電極１１、１２間で発生する放電によってレーザガス１が励起されると光が放出される。光を狭帯域化するために、レーザチャンバ１０のリア側には光を波長毎に分散させる波長分散素子、例えばグレーティング２１が設けられる。レーザチャンバ１０のフロント側には入射した光の一部を反射し残りを透過する部分透過型の出力カプラ３１が設けられている。グレーティング２１や出力カプラ３１で光共振器が構成される。光共振器内の出力側、すなわち出力カプラ３１側には波面調整器３２が設けられる。光はレーザチャンバ１０側から波面調整器３２を通過し、出力カプラ３１に達する。波面調整器３２は所望のスペクトル純度幅Ｅ９５が得られるように調整される。すると、光が波面調整器３２を通過すると所望の波面に調整される。
【００１９】
第２発明は、第１発明において、
入射した光の一部を反射し残りを透過する部分透過型出力カプラを有し、
前記部分透過型出力カプラから出力された光をサンプリングし、所望のスペクトル幅を
得るべく前記波面調整器をフィードバック制御する波面調整器制御部をさらに備えたこと
を特徴とする。
【００２０】
図１０を参照して第２発明を説明する。第２発明では、波面調整器制御部すなわちレーザコントローラ５０および波面調整ドライバ５２は波面調整器３２をフィードバック制御する。すなわち、出力カプラ３１から出力された光はサンプリングされ、スペクトル純度幅Ｅ９５が検出される。レーザコントローラ５０は、検出したスペクトル純度幅Ｅ９５に基づいて所望のスペクトル純度幅Ｅ９５を得るべく波面調整ドライバ５２を介して波面調整器３２を制御する。
第３発明は、第１発明において、
前記波面調整器は、それぞれ光路上に配置されるシリンドリカル凹レンズおよびシリンドリカル凸レンズと、前記シリンドリカル凹レンズと前記シリンドリカル凸レンズの少なくとも一方を光路上で移動させて前記シリンドリカル凹レンズと前記シリンドリカル凸レンズの間隔を調整するレンズ間隔調整機構と、を有すること
を特徴とする。
【００２１】
図１を参照して第３発明を説明する。第３発明では、波面調整器が、シリンドリカル凹凸レンズ３３、３４とシリンドリカル凹凸レンズ３３、３４の少なくとも一方を移動させるレンズ間隔調整機構すなわちリニアステージ３５を有する。シリンドリカル凹凸レンズ３３、３４の主点間距離が調整されると光の波面は変化する。
【００２２】
第４発明は、第１乃至第４発明において、
前記レーザ媒質はレーザガスであり、前記励起源は互いに対向する一対の放電電極と当該放電電極間へ高電圧を印加する電源回路とを有しており、前記レーザガスと前記放電電極とをレーザチャンバの内部に備えたこと
を特徴とする。
【００２３】
第４発明は第１発明で説明した通りである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、次の効果が得られる。  
（１）レーザのパルスエネルギを維持した状態で、スペクトル純度幅Ｅ９５のダイナミックレンジを大きくとることができる。これにより、広い範囲でスペクトル純度幅Ｅ９５を設定することができ、所望のスペクトル純度幅Ｅ９５で安定化させることができる。
【００２７】
さらに、第３発明によれば、次の効果が得られる。  
（２）凹凸レンズ間距離を変化させることにより中心波長制御とは独立に波面を変化させるので、応答性の速い波面制御が可能となり、これに伴ってスペクトル純度幅Ｅ９５の制御の応答性も波長振り方式やグレーティング曲げ方式に比べて速くなる。  
（３）凹凸レンズ間距離を変化させることにより波面を変化させるので、波面収差がグレーティング曲げ方式にくらべて少なくなるため、スペクトル形状が略単一ピークの綺麗な波形でスペクトル純度幅を変化させることが可能となる。グレーティングを歪み無く曲げるのは難しいためである。  
（４）従来の狭帯域化レーザのフロント側に波面調整モジュールを設置するだけでスペクトル純度幅Ｅ９５がアクティブに制御可能になる（オプション対応が容易）。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係る狭帯域化レーザ装置の構成を上面から示す図であり、図１（ｂ）は波面調整器を具えた狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示す図である。
【図２】図２はグレーティング曲げ機構を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）はグレーティングで波面調整した場合の特性を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）はシリンドリカル凹凸レンズで波面調整した場合の特性を示す図である。
【図５】図５（ａ）はリア側に設けられたグレーティングによって波面調整を行う狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示す図であり、図５（ｂ）はフロント側に設けられた凹凸レンズによって波面調整を行う狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示す。図である。
【図６】図６は実施例２に係る狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示す図である。
【図７】図７は実施例３に係る狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示す図である。
【図８】図８は図７のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図９】図９は実施例４に係る波面調整器を示している。
【図１０】図１０は実施例５に係るスペクトル純度幅Ｅ９５の制御システムの構成を示す図である。
【図１１】図１１はモニタモジュールの構成を示す図である。
【図１２】図１２は実施例５に係るレーザシステムで行われるメインルーチンのフローチャートを示す。
【図１３】図１３は「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図１４】図１４は「Ｅ９５計測」のサブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図１５】図１５は「Ｅ９５制御」のサブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図１６】図１６は「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図１７】図１７は「エネルギ制御」のサブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図１８】図１８は「中心波長制御」のサブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図１９】図１９は凹レンズの位置とレーザのスペクトル純度幅Ｅ９５およびパルスエネルギＥの関係を示す図である。
【図２０】図２０は実施例６に係るスペクトル純度幅Ｅ９５の制御システムの構成を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）は、ビームダイバージェンスモニタの構成を示す図であり、図２１（ｂ）はシャックハルトマンの波面計の構成を示す図である。
【図２２】図２２はビーム補正制御のフローチャートを示す図である。
【図２３】図２３はビーム補正制御のフローチャートを示す図である。
【図２４】図２４は実施例６をダブルチャンバシステムに適用した場合のレーザシステムの構成を示す図である。
【図２５】凹凸レンズの組み合わせパターンを示す図である。
【図２６】図２６はスペクトル純度幅を制御するためのグレーティング曲げ機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明に係る狭帯域化レーザ装置の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１（ａ）は実施例１に係る狭帯域化レーザ装置の構成を上面から示し、図１（ｂ）は波面補正器を具えた狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示している。  
図１に示すように、レーザチャンバ１０のリア側（図面右側）には通常の狭帯域化モジュール２０が配置され、フロント側（図面左側）には波面調整モジュール３０が配置される。
【００３１】
レーザチャンバ１０の内部には、所定距離だけ離隔し、互いの長手方向が平行であって、かつ放電面が対向する一対の放電電極１１、１２が設けられている。また、レーザチャンバ１０におけるレーザ光の光軸上にあって、レーザ光出力部分には、ウインドウ１３、１４が設けられている。ウインドウ１３、１４は、レーザ光に対する透過性を有する材料、例えばＣａＦ2等によって構成されている。両ウインドウ１３、１４は、外側の面が互いに平行に配置され、また、レーザ光に対して反射損失を低減すべくブリュースタ角で設置される。
【００３２】
レーザチャンバ１０にはレーザ媒質としてレーザガス１が封入される。Ｆ2レーザの場合にレーザガス１は、Ｆ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスとの混合ガスである。ＫｒＦエキシマレーザの場合にレーザガス１は、ＫｒガスおよびＦ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。ＡｒＦエキシマレーザの場合にレーザガス１は、ＡｒガスおよびＦ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。各ガスは、図示しないガス供給・排出機構によって供給と排出が制御される。
【００３３】
レーザチャンバ１０に設けられた放電電極１１、１２は図示しない電源回路によって高電圧が印加される。放電電極１１、１２間の電圧が所定電圧を越えると放電が発生する。すると、レーザガス１は励起されて高エネルギー準位に移行した後に、低エネルギー準位に移行する。このとき光が放出される。
【００３４】
狭帯域化モジュール２０には、プリズムビームエキスパンダ２２と波長分散素子であるグレーティング２１等の光学素子が設けられている。狭帯域化モジュール２０は、波長分散素子であるエタロンと全反射ミラー等の光学素子で構成される場合もある。
【００３５】
波面調整モジュール３０は、例えば出力カプラ３１と波面補正器３２とを有する。出力カプラ３１は入射した光の一部を反射し、残りを透過する光学素子である。波面補正器３２はシリンドリカル凹レンズ（以下、単に「凹レンズ」という）３３と、シリンドリカル凸レンズ（以下、単に「凸レンズ」という）３４と、凹レンズ３３を保持するリニアステージ３５とを有する。凹レンズ３３および凸レンズ３４は光共振器内の出力側光軸上に配置され、さらに凹レンズ３３はリニアステージ３５の動作に応じて光軸に沿って移動自在である。なお凸レンズ３４がリニアステージに保持されていてもよい。凸レンズ３４および凹レンズ３３の表面には、反射損失を小さくするための反射防止膜（ＡＲ膜）がコーティングされている。出力カプラ３１における光共振器側の面には部分反射膜（ＰＲ膜）がコーティングされ、出力側の面にはＡＲ膜がコーティングされている。
【００３６】
この波面調整モジュール３０内の出力カプラ３１と狭帯域化モジュール２０内のグレーティング２１とで光共振器が構成される。
【００３７】
波面調整モジュール３０は、光共振器内におけるフロント側の波面の曲率半径を調整する機能と、レーザ光の一部を出力し、一部を光共振器内に戻す機能を有している。例えば、凹レンズ３３を光軸に沿って移動させることによって、波面を調整することができる。例えば、曲率の無い（フラットな）波面をフラットな波面に変換する場合は、凸レンズ３４と凹レンズ３３の焦点位置が一致する。このときの凸レンズ３４と凹レンズ３３の距離をＤ0とする。フラットな波面を凸な波面に変換する場合には、凸レンズ３４と凹レンズ３３の距離をＤ0よりも大きくすべく、凹レンズ３３の位置が調整される。逆にフラットな波面を凹な波面に変換する場合には、凸レンズ３４と凹レンズ３３の距離をＤ0よりも小さくすべく、凹レンズ３３の位置が調整される。このようにして、凸レンズ３４と凹レンズ３３との距離を変化させることにより光共振器内の光の波面を調整することが可能となる。
【００３８】
ここでレーザチャンバ１０内の放電電極１１、１２に対する波面調整モジュール３０と狭帯域化モジュール２０の相対的な位置関係について説明する。
【００３９】
一般に波長分散素子（グレーティングおよび分散プリズム）による狭帯域化は、波長分散素子に入射するレーザ光のビーム広がり角を狭くすることによって効率よく狭帯域化が行われる。そこで、参考文献（特開平2-303178号）には、レーザの放電方向に対して垂直方向（図面上下方向）のレーザのビーム広がり角が狭い（ビーム幅が狭いため）ので、波長分散素子の各波長分散方向を含む平面（波長分散面）と電極の放電方向の平面が略垂直となるように光学素子とレーザチャンバ（放電方向）を配置することで、レーザ光のスペクトルを狭くしかつ高出力にすることができる技術が開示されている。本実施例では、狭帯域化モジュール２０内の光学素子とレーザチャンバ１０に加えてさらに波面調整モジュール３０の波面の方向を最適化することによって、高出力かつＥ９５の広い可変範囲を実現できる。
【００４０】
レーザチャンバ１０内では、図示しない高圧電源回路によって放電電極１１、１２間に高電圧が印加されて放電が行われる。放電電極１１、１２間の放電エリアにおいて、レーザのゲイン領域が形成される。放電電極１１、１２間で放電がなされると、光はリア側のウインドウ１３およびスリット５を透過し、プリズムビームエキスパンダ２２によって放電方向に対して略垂直方向にビームが拡大される。このビームが拡大された光はグレーティング２１の回折面に所定の角度αで入射し、所定の波長範囲内の光が同じ回折角度αで回折する。このグレーティング２１の角度配置をリトロー配置という。つまり、グレーティング２１は自身の波長分散面が放電電極１１、１２間の放電方向に対して略直交するように配置される。グレーティング２１を回折した光は再びプリズムビームエキスパンダ２２を透過する。スリット５は選択波長の光のみを透過させ、その選択波長の光はリア側のウインドウ１３を通過して放電エリアに入射する。選択波長の光は放電エリアを透過することで増幅される。増幅された光はフロント側のウインドウ１４を通過し、波面調整モジュール３０に入射し、シリンドリカルの凹凸レンズ３３、３４を透過することによって波面が調整される。凹凸レンズ３３、３４のシリンドリカル面の凸面または凹面の頂点を結ぶ直線が放電電極１１、１２間の放電方向と平行となり、グレーティング２１の波長分散面に対して略垂直となるように凹凸レンズ３３、３４は配置される。そして、出力カプラ３１によりレーザ光の一部はレーザの出力光として取り出され、一部は反射し、再び凹凸レンズ３３、３４を透過することによって波面が調整される。この光はフロント側のウインドウ１４を介して再び放電エリアを透過し増幅される。このような構成の光共振器によってレーザ発振が起こり、所定のＥ９５のスペクトル幅のレーザ光が出力される。波長分散素子（グレーティングおよび分散プリズム）の波長選択特性は、波長分散面の波面の変化によって変化させることができる。そこで上述したように、凹凸レンズ３３、３４とグレーティング２１は、凹凸レンズ３３、３４のシリンドリカル面とグレーティング２１の波長分散面が略垂直となるようにそれぞれ配置される。本実施例ではシリンドリカル凹凸レンズ３３、３４を有する波面調整モジュール３０を示したが、これに限定されることなく、波面調整モジュール３０によって調整される波面が波長分散面に対して略垂直となるように構成されていればよい。いいかえれば、波面調整モジュール３０に平面波が透過した場合に、波面がシリンドリカル状に変換され、この波面のシリンドリカル面が波長分散面に対して略垂直になればよい。
【００４１】
次に本実施例の特性すなわちレーザチャンバ１０のフロント側に配置された波面調整モジュール３０で波面調整する場合の特性と、従来の特性すなわちレーザチャンバのリア側に配置されたグレーティングで波面調整する場合の特性とを比較する。
【００４２】
図２はグレーティング曲げ機構を示している。図３（ａ）、（ｂ）はグレーティングで波面調整した場合の特性を示している。図３（ａ）はレーザのパルスエネルギの相対値とグレーティングの曲率半径との相対値依存性を示し、図３（ｂ）はスペクトル純度幅Ｅ９５とグレーティングの曲率半径との相対値依存性を示す。
【００４３】
図２に示すグレーティング曲げ機構２４は、グレーティング２１の両端を把持し、中央を押し引きすることによってグレーティング２１の曲率半径を調整する。
【００４４】
本発明者らは、図２に示すグレーティング曲げ機構２４を用いてグレーティング２１の曲率半径を変化させて、出力されるレーザ光のパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５を測定し、グレーティング２１の曲率半径とレーザ光のパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５の関係を求めた。
【００４５】
図３（ａ）で示すように、レーザのパルスエネルギの相対値とグレーティング２１の曲率半径の相対値の関係は上に凸な曲線となった。必要なパルスエネルギの相対値が８００以上であると仮定すると、この場合のグレーティング２１の曲率半径の相対値は、−３から＋４の範囲となる。
【００４６】
図３（ｂ）で示すように、スペクトル純度（Ｅ９５）とグレーティングの曲率半径の相対値の関係は下に凸な曲線となった。グレーティング２１の曲率半径の相対値が−３から＋４の範囲では、スペクトル純度（Ｅ９５）の変化範囲は約０．４から約０．６pmであった。スペクトル純度幅Ｅ９５を制御するためには、単調減少曲線または単調増加曲線の領域でグレーティング２１の曲率半径を制御する必要がある。したがって、図３（ｂ）の破線ａで示すように、グレーティング２１の曲率半径の相対値を−３から０に変化させることによってスペクトル純度幅Ｅ９５を約０．６pmから約０．４pmに減少させることができる。
【００４７】
以上のことから、グレーティング曲げによってスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザでは、レーザのパルスエネルギを維持した状態では、スペクトル純度幅Ｅ９５の変化幅をあまり大きくできず、ダイナミックレンジをあまり大きくできないことが明らかになった。
【００４８】
図４（ａ）、（ｂ）はシリンドリカル凹凸レンズで波面調整した場合の特性を示している。図４（ａ）はレーザのパルスエネルギの相対値とグレーティングの曲率半径との相対値依存性を示し、図４（ｂ）はスペクトル純度幅Ｅ９５とグレーティングの曲率半径との相対値依存性を示す。
【００４９】
本発明者らは、図１に示すリニアステージ３５で凹凸レンズ３３、３４の主点間距離を変化させて、出力されるレーザ光のパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５を測定し、凹凸レンズ３３、３４の主点間距離とレーザ光のパルスエネルギおよびスペクトル純度幅Ｅ９５の関係を求めた。
【００５０】
図４（ａ）で示すように、レーザのパルスエネルギの相対値とレンズ主点間距離の関係は上に凸な曲線となった。必要なパルスエネルギの相対値が８００以上であると仮定すると、この場合の凹凸レンズ３３、３４の距離は、２７ｍｍから３４ｍｍの範囲となる。
【００５１】
図４（ｂ）で示すように、スペクトル純度（Ｅ９５）と凹凸レンズ３３、３４の主点間距離の関係は下に凸な曲線となった。凹凸レンズ３３、３４の主点間距離が２７ｍｍから３４ｍｍの範囲では、スペクトル純度（Ｅ９５）の変化範囲は約０．４pmから約１．２pmであった。スペクトル純度幅Ｅ９５を制御するためには、単調減少曲線または単調増加曲線の領域で凹凸レンズ３３、３４の主点間距離を制御する必要がある。したがって、図４（ｂ）の破線ｂで示すように、凹凸レンズ３３、３４の主点間距離を２７ｍｍから３４ｍｍに変化させることによってスペクトル純度幅Ｅ９５を約０．４pmから約１．２pmに増加させることができる。
【００５２】
以上のことから、凹凸レンズ３３、３４の主点間距離を調整することによってスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザでは、レーザのパルスエネルギを維持した状態でも、図３に示した場合と比べて、スペクトル純度幅Ｅ９５の変化幅を大きくでき、ダイナミックレンジを非常に大きくできることが明らかになった。
【００５３】
本発明者は、波面調整をレーザチャンバのフロント側で行うとＥ９５のダイナミックレンジが広くなる原因について、波面調整をレーザチャンバのリア側で行うよりもフロント側で行う方がレーザの放電エリアを有効に利用できるためであると推定する。以下で詳細を説明する。
図５（ａ）はリア側に設けられたグレーティングによって波面調整を行う狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示し、図５（ｂ）はフロント側に設けられた凹凸レンズによって波面調整を行う狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示す。
【００５４】
まず、レーザチャンバ１０のリア側で波面調整する場合の説明をする。ここでは、図５（ａ）で示すように、レーザチャンバ１０のリア側の狭帯域化モジュール２０にグレーティング曲げ機構２４が配置され、グレーティング曲げ機構２４およびグレーティング２１によって波面調整されるものとする。放電エリアで生じた放電により発光した光はリア側のウインドウ１３およびスリット５を透過し、プリズムビームエキスパンダ２２によって放電方向に対して略垂直方向にビームが拡大される。ビームが拡大された光はグレーティング２１に所定の角度で入射回折する。ここで、グレーティング２１の波長分散面と放電電極１１、１２の放電方向は略垂直である。グレーティング２１を回折した光は再びプリズムビームエキスパンダ２２を透過する。スリット５は選択波長の光のみを透過させ、その選択波長の光はウインド１３を透過して放電電極１１、１２間の放電エリアに入射する。放電エリアを透過することで、選択波長の光は増幅される。ただし、スリット５を透過した光の幅は放電エリアの幅（放電電極１１、１２の幅）よりも大幅に狭いために、選択波長の光は効率的に増幅されない。放電エリアで増幅された光はフロント側のウインドウ１４を透過し出力カプラ３１によって、一部がレーザの出力光として取り出され、一部が反射する。反射した光は再びウインドウ１４を透過し、放電エリアに入射して増幅される。以上で説明した動作を行い得るように光共振器を構成することによってレーザ発振が起こり、所定のＥ９５のスペクトル幅のレーザ光が出力される。このように、レーザチャンバ１０のリア側で波面調整する場合は、選択波長の光が放電エリアに効率的に満たされないため、レーザの出力を維持した状態でＥ９５の可変範囲を大きくすることができない。
【００５５】
つぎに、レーザチャンバ１０のフロント側で波面調整する場合の説明をする。ここでは、図５（ｂ）で示すように、レーザチャンバ１０のフロント側の波面調整モジュール３０に凹凸レンズ３３、３４が配置され、凹凸レンズ３３、３４によって波面調整されるものとする。放電エリアで生じた放電により発光した光はリア側のウインドウ１３およびスリット５を透過し、プリズムビームエキスパンダ２２によって放電方向に対して略垂直方向にビームが拡大される。ビームが拡大された光はグレーティング２１に所定の角度で入射回折する。ここで、グレーティング２１の波長分散面と放電電極１１、１２の放電方向は略垂直である。グレーティング２１を回折した光は再びプリズムビームエキスパンダ２２を透過する。スリット５は選択波長の光のみを透過させ、その選択波長の光はウインド１３を透過して放電電極１１、１２間の放電エリアに入射する。放電エリアを透過することで、選択波長の光は増幅される。ここで、スリット５を透過した光の幅は放電エリアの幅（放電電極１１、１２の幅）よりも狭いものの、選択波長の光は、所定の広がりを持った球面波となって放電エリアを透過するため、効率的に増幅される。放電エリアで増幅された光はフロント側のウインドウ１４を透過し、凹凸レンズ３３、３４を透過して所定の波面に変換される。そして、増幅された光は出力カプラ３１によって、一部がレーザの出力光として取り出され、一部が反射する。反射した光は再びウインドウ１４を透過し、放電エリアに入射して増幅される。以上で説明した動作を行い得るように光共振器を構成することによってレーザ発振が起こり、所定のＥ９５のスペクトル幅のレーザ光が出力される。このように、レーザチャンバ１０のフロント側で波面調整する場合は、選択波長の光が放電エリアに効率的に満たさるため、レーザの出力を維持した状態でＥ９５の可変範囲を大きくすることができる。
【００５６】
本実施例の効果としては以下の（１）〜（４）が挙げられる。  
（１）レーザのパルスエネルギを維持した状態で、スペクトル純度幅Ｅ９５のダイナミックレンジを大きくとることができる。これにより、広い範囲でスペクトル純度幅Ｅ９５を設定することができ、所望のスペクトル純度幅Ｅ９５で安定化させることができる。  
（２）凹凸レンズ間距離を変化させることにより波面を変化させるので、応答性の速い波面制御が可能となり、これに伴ってスペクトル純度幅Ｅ９５の制御の応答性もグレーティング曲げ方式に比べて速くなる。  
（３）凹凸レンズ間距離を変化させることにより波面を変化させるので、波面収差がグレーティング曲げ方式にくらべて少なくなるため、スペクトル形状が略単一ピークの綺麗な波形でスペクトル純度幅を変化させることが可能となる。グレーティングを歪み無く曲げるのは難しいためである。  
（４）従来の狭帯域化レーザのフロント側に波面調整モジュールを設置するだけでスペクトル純度幅Ｅ９５がアクティブに制御可能になる（オプション対応が容易）。
【００５７】
なお、波面調整用の光学素子としては、シリンドリカル状の波面を調整するものが最もこのましいが、球面状の波面を調整するものにしても、略同様の機能を果たすことができる。したがって、例えば、波面調整用の光学素子として球面の凹凸レンズを組み合わせてもよい。
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、実施例１の別形態を説明する。
【００５９】
図６は実施例２に係る狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示している。実施例１と実施例２との異なる部分は波面調整モジュール内の構成である。
【００６０】
図６で示すように、波面調整モジュール３０は波面調整器３２を有する。波面調整器３２は、シリンドリカル凸レンズ３７とシリンドリカル凹レンズ３６と、凹レンズ３６を保持するリニアステージ３５とを有する。凸レンズ３７は一面がフラット状に加工され、他面がシリンドリカル状に加工されている。また凹レンズ３６は一面がフラット状に加工され、他面がシリンドリカル状に加工されている。そして、凸レンズ３７のシリンドリカル凸面と凹レンズ３６のシリンドリカル凹面が互いに対向し、凸レンズ３７のフラット面がレーザ出力側に向き、凹レンズ３６のフラット面がレーザチャンバ１０側に向くようにして、凸レンズ３７と凹レンズ３６は光軸上に配置される。凸レンズ３７のフラット面にはＰＲ膜がコーティングされ、凸レンズ３７のシリンドリカル凸面と凹レンズ３６のシリンドリカル凹面およびフラット面にはＡＲ膜がコーティングされている。本実施例の凸レンズ３７は出力カプラの機能を兼ね備える。
【００６１】
本実施例では、出力カプラの機能を持った凸レンズ３７が光軸上に固定され、両面にＡＲ膜がコーティングされた凹レンズ３６が光軸に沿って駆動されることによって波面調整が行われる。
【００６２】
実施例２の効果としては以下の（１）〜（３）が挙げられる。  
（１）光学素子の個数が低減できるため、コスト低減可能である。  
（２）実施例１に比べて共振器内の面数が減るため、レーザの効率が向上する。  
（３）出力カプラの機能を持ったシリンドリカル凸レンズが固定されているため、レーザ光の光軸が変化しにくい。
【００６３】
本実施例では、波面調整器３２は、凸レンズ３７のフラット面にＰＲ膜がコーティングされシリンドリカル凸面にＡＲ膜がコーティングされているが、これに限定されることはない。凸レンズ３７のシリンドリカル凸面にＰＲ膜がコーティングされ、フラット面にＡＲ膜がコーティングされていても、波面調整と出力カプラの機能を共に備えることが可能である。
【００６４】
実施例１と同様に、波面調整用の光学素子としては、シリンドリカル状の波面を調整するものが最もこのましいが、球面状の波面を調整するものにしても、略同様の機能を果たすことができる。したがって、例えば、波面調整用の光学素子として球面の凹凸レンズを組み合わせてもよい。
【００６５】
図２５は実施例１、２で示した凹凸レンズの組み合わせ以外のパターンを示す。  
図２５（ａ）に示すように、一方の面にシリンドリカル面を有し他方の面にフラット面を有する凹レンズ３６と、両面にシリンドリカル面を有する凸レンズ３４と、出力カプラ３１とで波面調整器が構成され、凹レンズ３６のシリンドリカル面と凸レンズ３４のシリンドリカル面が対向してもよいし、図２５（ｂ）に示すように、凹レンズ３６のフラット面と凸レンズ３４のシリンドリカル面が対向してもよい。
【００６６】
また図２５（ｃ）に示すように、一方の面にシリンドリカル面を有し他方の面にフラット面を有する凹レンズ３６と、一方の面にシリンドリカル面を有し他方の面にフラット面を有しフラット面にＰＲ膜がコーティングされた凸レンズ３７とで波面調整器が構成され、凹レンズ３６のフラット面と凸レンズ３７のシリンドリカル面が対向してもよい。
【００６７】
また図２５（ｄ）に示すように、両面にシリンドリカル面を有する凹レンズ３３と、一方の面にシリンドリカル面を有し他方の面にフラット面を有しフラット面にＰＲ膜がコーティングされた凸レンズ３７とで波面調整器が構成され、凹レンズ３３のシリンドリカル面と凸レンズ３７のシリンドリカル面が対向してもよい。
【実施例３】
【００６８】
本実施例では、実施例１のさらなる別形態を説明する。
【００６９】
図７は実施例３に係る狭帯域化レーザ装置の構成を側面から示している。図８は図７のＡ−Ａ断面を示している。実施例１と実施例３との異なる部分はレーザのフロント側の構成である。
【００７０】
図７に示すように、レーザチャンバ１０のフロント側には、エンドミラーであるディフォーマブルミラー７０が配置されている。本実施例では、ディフォーマブルミラー７０の全反射面の形状を整形して、レーザ波面を変化（修正）させる。
【００７１】
レーザチャンバ１０のリア側にリトロー配置されたグレーティング２１とフロント側のディフォーマブルミラー７０との間で、レーザ共振器が構成されている。レーザチャンバ１０とフロント側のディフォーマブルミラー７０との間の光路上には、４５度入射のビームスプリッタ７１が配置されている。ビームスプリッタ７１は、出力カプラとして機能する。すなわち、レーザチャンバ１０から出力された光の一部は、ビームスプリッタ７１によって反射され、レーザ光として出力される。
【００７２】
一方、ビームスプリッタ７１を透過した光は、ディフォーマブルミラー７０によって、反射波面が変化して再びビームスプリッタ７１に入射する。ビームスプリッタ７１の透過光は、レーザチャンバ１０を透過して増幅される。そして、レーザチャンバ１０を透過して増幅された光は、プリズムビームエキスパンダ２２とグレーティング２１とにより狭帯域化される。回折光は再びレーザチャンバ１０を透過して増幅される。そして、再び、レーザチャンバ１０を透過して増幅された光は、ビームスプリッタ７１に入射され、レーザ発振される。レーザチャンバ１０内で発生するレーザ光の波面は、理想的には、シリンドリカル状の波面となる。
【００７３】
ディフォーマブルミラー７０は、アクチュエータ７３によって、反射面の複数の各部分が機械的に押し引きされる。図７、図８は、ライン型のディフォーマブルミラー７０と、ディフォーマブルミラー７０の反射面の３点に設けられたアクチュエータ７３を示している。アクチュエータ７３としては、例えばピエゾ素子が使用される。各アクチュエータ７３（ピエゾ素子）を伸縮させることにより、ディフォーマブルミラー７０の裏面が押し引きされる。結果として、ディフォーマブルミラー７０の反射面の各部が押し引きされディフォーマブルミラー７０の曲率半径の大きさが調整される。なお、図７、図８は、アクチュエータ７３の数が３つの場合を例示しているが、これに限定されることなく、アクチュエータ７３の個数は任意である。アクチュエータ７３の個数を多くすることによって、より高精度な波面修正が可能となる。また、ディフォーマブルミラー７０の反射面を押し引きするアクチュエータ７３としては、ピエゾ素子に限定されるわけではなく、任意のものを使用することができる。
【００７４】
例えば、ピエゾ素子以外に、温度変化による熱膨張を利用してディフォーマブルミラー７０の反射面を押し引きするアクチュエータを使用してもよい。
【００７５】
本実施例特有の効果を以下に示す。ディフォーマブルミラーはアクチュエータを多数配置することにより、任意の形状の波面に変換することができる。たとえば、高繰返し時に発生するレーザチャンバ内の放電による音響波により発生する複雑な光の波面を補正することが可能となる。また、狭帯域化モジュール内の熱から発生する複雑な光の波面の歪みを調整することが可能となる。
【実施例４】
【００７６】
図９は実施例４に係る波面調整器を示している。
【００７７】
一般に、ＣａＦ2などの光学材料の屈折率は温度によって変化する。したがって、光学素子に温度分布を故意に与えることで屈折率分布を発生させることができる。そこで、図９に示すように、光学材料のＣａＦ2基板４１の四方の各側面に熱電素子のような加熱および冷却が可能な加熱冷却器４２を設置する。加熱冷却器４２が設置された付近のＣａＦ2基板４１の温度は、温度センサ４２ａで検出され、ＣａＦ2基板４１が所定の温度分布になるように温度センサ４２ａの検出値に基づいて各加熱冷却器４２を温度制御して、ＣａＦ2基板４１に所望の屈折率分布を与え、レーザ光の波面を変化させる。
【００７８】
この波面調整器はレーザチャンバと出力カプラの間に設置することにより、波面調整モジュールとしての機能を果すことができる。ＣａＦ2基板４１の両面にはＡＲ膜がコーティングされている。また、出力カプラと機能を兼用するために、出力側の面にＰＲ膜がコーティングされ、光共振器側の面にＡＲ膜コーティングされていてもよい。この場合、１個の素子で、本発明の機能を実現可能となり、レーザの効率が向上する。
【実施例５】
【００７９】
本実施例では実施例１で説明したレーザ装置を備えたレーザシステムおよびその制御について説明する。なお実施例２〜４のレーザ装置も本実施例のレーザシステムに適用可能である。
【００８０】
図１０は実施例５に係るスペクトル純度幅Ｅ９５の制御システムの構成を示す。
【００８１】
本実施例のレーザシステムは、レーザチャンバ１０のフロント側に配置され光共振器内の波面を調整する波面調整モジュール３０と、レーザチャンバ１０のリア側に配置されスペクトル線幅を狭帯域化する狭帯域化モジュール２０と、出力カプラから出力された光を検出するモニタモジュール３９と、出力レーザ光の遮断および出力を切り換えるシャッタ６と、レーザシステム全体を統括してコントロールするレーザコントローラ５０と、レーザコントローラ５０から出力される波長制御信号を狭帯域化モジュール２０に備えられたアクチュエータ（例えば回転ステージ２３）の動作信号にして出力する中心波長調整ドライバ５１と、レーザコントローラ５０から出力される波面制御信号を波面調整モジュール３０に備えられたアクチュエータ（例えばリニアステージ３５）の動作信号にして出力する波面調整ドライバ５２と、レーザのパルスエネルギを制御するレーザ電源５３と、を有する。本実施例では、レーザ装置から出力されたレーザ光は露光装置３に案内され、半導体ウェーハの露光に利用される。
【００８２】
図１１はモニタモジュールの構成を示している。
【００８３】
モニタモジュール３９は、ビームスプリッタ３９１と、エタロン分光器３９３と、フォトダイオード３９２とで構成されている。
【００８４】
エタロン分光器３９３では、スペクトル純度幅Ｅ９５などのスペクトル指標値が計測され、フォトダイオード３９２でレーザ出力エネルギーが計測される。エタロン分光器３９３は、拡散板やレンズアレイのようなビーム拡散手段３９４と、エタロン３９５と、レンズ３９６と、センサアレイ３９７とで構成されている。センサアレイ３９７としては、例えば複数のフォトダイオードアレイが1次元上に配列されたラインセンサ等を使用することができ、この場合、複数のフォトダイオードはチャンネル（ｃｈ：整数）順に並べられている。
【００８５】
モニタモジュール３９では、ビームスプリッタ３９１によってレーザ光の一部がサンプリングされエタロン分光器３９３に入射される。エタロン分光器３９３に入射されたレーザ光は、ビーム拡散手段３９４によって拡散され、エタロン３９５に入射される。エタロン３９５を通過したレーザ光は、レンズ３９６に入射される。レンズ３９６の焦点面にセンサアレイ３９７が設置されている。このためレンズ３９６をレーザ光が透過すると、センサアレイ３９７上には、干渉縞（フリンジ）が生成される。センサアレイ３９７上のフリンジのデータからレーザ光の波長と光量の線形データがスペクトル波形として求められ、スペクトル純度幅Ｅ９５が計算される。
【００８６】
なお、図１１の構成では、エタロン分光器３９３を使用しているが、分光器の形態としては、角度分散型の光学素子を用いてもよい。例えば、ツェルニー・ターナ（Czerny-Turner）型の分光器、複数のグレーティングを使用した分光器、マルチパス化した分光器を使用してもよい。
【００８７】
図１０、図１１を参照して、本実施例の動作を説明する。レーザコントローラ５０は、外部からスペクトル純度幅Ｅ９５の指令値（露光装置３からまたはレーザのパドル入力）を示す信号と、モニタモジュール３９から出力されるレーザのパルスエネルギおよびレーザのスペクトル純度幅Ｅ９５を示す信号と、を入力する。さらに、レーザコントローラ５０は、スペクトル純度幅Ｅ９５の制御信号を波面調整ドライバ５１を介して波面調整モジュール３０に出力し、また、パルスエネルギを制御するためにレーザの充電電圧の制御信号をレーザ電源に出力し、また、中心波長の制御信号を中心波長調整ドライバ５２を介して狭帯域化モジュール２０に出力する。例えば、波面調整モジュール３０内に設置された凹レンズ３３は１軸のリニアステージ３５に保持されている。リニアステージ３５はレーザコントローラ５０から出力された制御信号を波面調整ドライバ５１を介して入力し、入力した信号に応じて凹レンズ３３を光軸方向（図面左右方向）に移動させる。さらに、狭帯域化モジュール２０内に配置されたグレーティング２１は回転ステージ２３に保持されている。回転ステージ２３はレーザコントローラ５０から出力された制御信号を中心波長調整ドライバ５２を介して入力し、入力した信号に応じてグレーティング２１を回転させる。なお、回転ステージ２３にグレーティング２１ではなく、プリズムビームエキスパンダ２２のいずれかが取り付けられていても波長制御が可能である。
【００８８】
ここで、最初に本実施例に係る処理の流れを大まかに説明し、その後に、図面を用いて具体的な処理の流れを説明する。  
まず、スペクトル純度幅Ｅ９５の目標値が外部から入力され、レーザコントローラ５０に設定される。レーザコントローラ５０は、シャッタ６を閉じ、波面調整モジュール３０に信号を出力して凹レンズ３３を原点（凹レンズ３３を移動する場合の基準位置であり、いずれかの任意の位置に決める）の位置に移動させ、さらにレーザ電源５３に信号を出力して所定の充電電圧でレーザ発振させる。そして、モニタモジュール３９内のピンフォトダイオード３９２によってレーザのパルスエネルギが検出され、エタロン分光器３９３によってスペクトル純度幅Ｅ９５とレーザの中心波長が検出される。レーザコントローラ５０は検出されたパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５を記憶する。次にレーザコントローラ５０に波面調整モジュール３０に信号を出力して凹レンズ３３を所定の位置に移動させ、レーザ発振させる。そして、再度モニタモジュール３９内のピンフォトダイオード３９２によってレーザのパルスエネルギが検出され、エタロン分光器３９３によってスペクトル純度幅Ｅ９５とレーザの中心波長が検出される。レーザコントローラ５０は検出されたパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５を記憶する。レーザコントローラ５０は、以上の作業を所定回数繰り返して行い、レーザのパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５のレンズ位置依存性を記憶する。
【００８９】
次に、レーザコントローラ５０は、記憶したレンズ位置依存性のデータに基づいて、凹レンズ３３を目標のスペクトル純度幅Ｅ９５とするためのレンズ位置を割り出し、指示信号を波面調整ドライバ５１に出力する。波面調整ドライバ５１はリニアステージ３５に位置信号を出力する。リニアステージ３５は位置信号に応じて凹レンズ３３を移動させる。このようにレーザコントローラ５０は、スペクトル純度幅Ｅ９５の計測値を目標値と一致させるためにフィードバック制御を行う。また、レーザコントローラ５０は、パルスエネルギを目標エネルギにするためにレーザ電源を制御する。さらに、レーザコントローラ５０は、レーザの発振波長を目標波長にするための指示信号を中心波長調整ドライバ５２に出力する。中心波長調整ドライバ５２は回転ステージ２３に回転信号を出力する。回転ステージ２３は回転信号に応じてグレーティング２１を回転させる。このようにレーザコントローラ５０は、中心波長の計測値を目標波長と一致させるためにフィードバック制御を行う。
【００９０】
レーザコントローラ５０は、レーザのパルスネルギ、スペクトル純度幅Ｅ９５および中心波長が許容範囲に制御されたことを確認した後にシャッタ６を開ける。レーザ光は露光装置３に入射され、半導体ウェーハが露光される。
【００９１】
図１２は実施例５に係るレーザシステムで行われるメインルーチンのフローチャートを示す。
【００９２】
まず、レーザコントローラ５０によって、スペクトル純度幅Ｅ９５の制御を行う前に、シャッタ６が閉じられる（ステップ１２０１）。シャッタ６の閉塞により、調整発振の動作によるレーザ光は露光装置３に入力されない。この状態で、外部装置（露光装置３またはパドル）等から出力された目標のパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５および中心波長の設定値がレーザコントローラ５０に読み込まれる（ステップ１２０２）。そして、「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンに移行する（ステップ１２０３）。このサブルーチンでは、レーザのパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５に対する波面調整の補正値（例えばレンズ主点間の距離D）の依存性が記憶される。「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンの具体的な内容については後述する（図１３）。
【００９３】
「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンで処理が終了すると、レーザコントローラ５０からレーザ電源５３に、レーザの発振条件を設定するために繰返し周波数fcおよび充電電圧Ｖcを示す出力信号が送られる（ステップ１２０４）。そして、レーザチャンバ１０内の放電電極１１、１２間で放電させるためにレーザ電源５３にトリガ信号が送られ、レーザ発振が開始される（ステップ１２０５）。
【００９４】
ここで、スペクトル純度幅Ｅ９５を目標値にするための「Ｅ９５制御」のサブルーチン（ステップ１２０６）、パルスエネルギＥを目標値にするための「エネルギ制御」のサブルーチン（ステップ１２０７）、中心波長λを目標値にするための「中心波長制御」のサブルーチン（ステップ１２０８）に移行する。各サブルーチンでは、制御対象（スペクトル純度幅Ｅ９５、パルスエネルギＥ、中心波長λ）が許容範囲に入った場合に処理が終了され、入らない場合に処理が繰り返される。各サブルーチンの具体的な内容については後述する（図１５、図１７、図１８）。
【００９５】
各制御対象が許容範囲に入ると、レーザコントローラ５０から露光装置３に露光準備のＯＫ信号が送られ、シャッタ６が開けられる（ステップ１２０９の判断Ｙｅｓ、ステップ１２１０）。レーザ光は露光装置３に案内され、半導体ウェーハの露光が開始される。露光の際には、「Ｅ９５制御」のサブルーチン（ステップ１２１１）、「エネルギ制御」のサブルーチン（ステップ１２１２）、「中心波長制御」のサブルーチン（ステップ１２１３）に移行し、パルスエネルギＥ、スペクトル純度幅Ｅ９５、中心波長λを目標値にすべくフィードバック制御が行われる。露光の際に、少なくともスペクトル純度幅Ｅ９５のエラーが発生した場合はエラー信号が立てられている。エラー信号が立っている場合は、レーザコントローラ５０から露光装置３に異常が通知され、再びステップ１２０１以降の処理が行われる（ステップ１２１４の判断Ｙｅｓ）。
【００９６】
図１３は「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンのフローチャートを示す。
【００９７】
まず、レーザコントローラ５０からレーザ電源５３に、レーザの発振条件を設定するために繰返し周波数fcおよび充電電圧Vcを示す出力信号が送られる（ステップ１３０１）。そして、レーザチャンバ１０内の放電電極１１、１２間で放電させるためにレーザ電源５３にトリガ信号が送られ、レーザ発振が開始される（ステップ１３０２）。
【００９８】
次に、凹レンズ３３の位置を初期値Ｘnにするために、レーザコントローラ５０から波面調整ドライバ５１に信号が出力される（ステップ１３０３）。波面調整ドライバ５１はリニアステージ３５を制御する（ステップ１３０４）。ここで、「Ｅ９５計測」のサブルーチンに移行する（ステップ１３０５）。「Ｅ９５計測」のサブルーチンの具体的な内容については後述する（図１４）。「Ｅ９５計測」のサブルーチンの後に、モニタモジュール３９によってレーザのパルスエネルギＥが計測される（ステップ１３０６）。そして、このときの凹レンズ３３の位置Ｘn、スペクトル純度幅Ｅ９５n、レーザのパルスエネルギＥnが記憶される（ステップ１３０７）。さらに、凹レンズ３３の次の位置Ｘn+1＝Ｘn＋ΔＸ0が計算される（ステップ１３０８）。このΔＸ0とは、予め定められたリニアステージ３５の移動ピッチである。
【００９９】
凹レンズ３３の次の位置Ｘn+1が凹レンズ３３のリミット位置ＸLMよりも小さい場合は、Ｘn+1がＸnにされ、ステップ１３０４以降の処理が繰り返される（ステップ１３０９の判断Ｙｅｓ）。凹レンズ３３の位置Ｘn+1が凹レンズ３３のリミット位置ＸLMを超えた場合は、レーザの発振が停止され、図１２に示すメインルーチンに戻る（ステップ１３０９の判断Ｎｏ、ステップ１３１０）。
【０１００】
図１４は「Ｅ９５計測」のサブルーチンのフローチャートを示す。
【０１０１】
サブルーチンスタート後、モニタモジュール３９によって、スペクトル波形が計測される（ステップ１４０１）。計測されたスペクトル波形はデコンボリューション処理されて、真のスペクトル波形が計算される（ステップ１４０２）。つぎに、スペクトル純度幅Ｅ９５の平均値または移動平均値が計算によって求められる（ステップ１４０３）。以上の処理後、当サブルーチン移行前のサブルーチン（図１３又は後述する図１５）に戻る。
【０１０２】
図１５は「Ｅ９５制御」のサブルーチンのフローチャートを示す。
【０１０３】
図１５に示すように、レーザ発振と同時に、ステップ１５０１に移行し、「Ｅ９５計測」のサブルーチン（図１４）が実行され、モニタモジュール３９によってスペクトル純度幅Ｅ９５の計測が行なわれる。スペクトル純度幅Ｅ９５は、１パルス毎に計測する。しかし、計算時間との兼ね合いで、ｎパルスに渡る平均値、または移動平均値でスペクトル純度幅Ｅ９５を評価してもよい。
【０１０４】
スペクトル純度幅Ｅ９５の目標スペクトル純度幅の値をＥ９５0として、目標スペクトル純度幅Ｅ９５0に対する第１許容幅がＥ９５0±ｄＥ９５(ｓ)（第１制御閾値ｄＥ９５(ｓ)）と設定される。この目標スペクトル純度幅Ｅ９５0に対する第１許容幅Ｅ９５0±ｄＥ９５(ｓ)は、露光装置３で要求されるスペックにしたがって、設定される。露光装置３から要求される第１許容幅の上限値Ｅ９５0＋ｄＥ９５(ｓ)を超えたり下限値Ｅ９５0−ｄＥ９５(ｓ)を下回ったりして、第１許容幅の範囲外にならないように制御する必要がある。このため、ある所定のマージン（ｄＥ９５(ｓ)−ｄＥ９５）を持たせた第２制御閾値ｄＥ９５、つまり目標スペクトル純度幅Ｅ９５に対する第２許容幅Ｅ９５0±ｄＥ９５が設定される。第２制御閾値ｄＥ９５の範囲は、0≦ｄＥ９５＜ｄＥ９５(ｓ)である。ｄＥ９５＝０の場合は、スペクトル純度幅Ｅ９５の計測値が少しでも目標値Ｅ９５0から外れると、計測値Ｅ９５を目標値Ｅ９５0に一致させるように、レーザコントローラ５０の指示に応じてリニアステージ３５が動作して安定化制御が実行されることになる。
【０１０５】
実際のスペクトル純度幅Ｅ９５が計測された後、計測値Ｅ９５と目標値Ｅ９５0との差の絶対値が第２制御閾値ｄＥ９５以下であるか否かが、つまり計測されたスペクトル純度幅Ｅ９５が、第２許容幅Ｅ９５0±ｄＥ９５内に収まっているか否かが計算される（ステップ１５０２）。
【０１０６】
計測値Ｅ９５と目標値Ｅ９５0との差の絶対値が第２制御閾値ｄＥ９５以下である、つまり｜Ｅ９５−Ｅ９５0｜≦ｄＥ９５であれば、スペクトル純度幅Ｅ９５の安定化制御は実行されない（ステップ１５０２の判断Ｙｅｓ）。一方、計測値Ｅ９５と目標値Ｅ９５0との差の絶対値が第２制御閾値dＥ９５を超えている、つまり｜Ｅ９５−Ｅ９５0｜＞ｄＥ９５の場合には（ステップ１５０２の判断Ｎｏ）、つぎに、計測値Ｅ９５と目標値Ｅ９５0との差の絶対値が、第１制御閾値ｄＥ９５(ｓ)を下回っているか否かが判断（｜Ｅ９５−Ｅ９５0｜＜ｄＥ９５(ｓ)）される（ステップ１５０３）。この結果、計測値Ｅ９５と目標値Ｅ９５0との差の絶対値が、第１制御閾値ｄＥ９５(ｓ)以上となっているときは（ステップ１５０３の判断Ｎｏ）、露光装置３へエラー信号を送って、スペクトル純度幅が第１許容幅から外れているレーザ光が露光装置３に入るのを防止するよう、レーザ発振を停止したり、露光装置３とレーザ装置２との間に存在するシャッタ６を閉じたりする（ステップ１５０６）。
【０１０７】
一方、計測値Ｅ９５と目標値Ｅ９５0との差の絶対値が、第１制御閾値ｄＥ９５(ｓ)を下回っているときは（ステップ１５０３の判断Ｙｅｓ）、計測値Ｅ９５を目標値Ｅ９５0に一致させるように、「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンに移行され、Ｅ９５アクチュエータが動作して安定化制御が実行される（ステップ１５０４）。「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンの具体的な内容については後述する（図１６）。
【０１０８】
「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンによる処理の結果、スペクトル純度幅Ｅ９５が許容幅内に入ったならば、図１２のメインルーチンに戻る（ステップ１５０５の判断Ｙｅｓ）。スペクトル純度幅Ｅ９５が許容幅内に入らなければ、ステップ１５０１以降の処理を繰り返す（ステップ１５０５の判断Ｎｏ）。
【０１０９】
図１６は「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンのフローチャートを示す。
【０１１０】
まず、スペクトル純度幅Ｅ９５の計測値と目標値との差ΔＥ９５(＝Ｅ９５−Ｅ９５0)が計算される（ステップ１６０１）。ここで図１３に示す「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンで記憶されたスペクトル純度幅Ｅ９５と凹レンズ３３の位置Ｘとの関係に基づいて、ΔＥ９５だけ変化させるのに必要なレンズ位置ΔＸが計算される（ステップ１６０２）。なお、「スペクトル純度幅Ｅ９５と凹レンズ３３の位置Ｘとの関係」および「レンズ位置Ｘの具体的な計算例」に関しては図１９を用いて後述する。
【０１１１】
次に、目標とする凹レンズ３３の位置Ｘ（＝Ｘ＋ΔＸ）が計算される（ステップ１６０３）。そして、計算された凹レンズ３３の位置Ｘが許容範囲内にあるか否かが判定される（ステップ１６０４）。凹レンズ３３の位置Ｘが許容範囲内にあれば、レーザコントローラ５０から波面調整ドライバ５１を介して波面調整モジュール３０のリニアステージ３５に信号が出力される。リニアステージ３５は凹レンズ３３を実際に位置Ｘに制御する（ステップ１６０４の判断Ｙｅｓ、ステップ１６０５）。一方、凹レンズ３３の位置Ｘが許容範囲内になければ、エラー信号が立てられる（ステップ１６０４の判断Ｎｏ、ステップ１６０６）。なお、凹レンズ３３の位置Ｘの許容範囲についても図１９を用いて後述する。以上の処理後、図１５に示す「Ｅ９５制御」のサブルーチンに戻る。
【０１１２】
図１７は「エネルギ制御」のサブルーチンのフローチャートを示す。
【０１１３】
まず、モニタモジュール３９内に備えられたピンフォトダイオード３９２により、レーザのパルスエネルギＥが検出される（ステップ１７０１）。次に、検出されたパルスエネルギＥと目標エネルギE0との差ΔE（＝E−E0）が計算される（ステップ１７０２）。そして、レーザのパルスエネルギがΔE分だけ変化するようレーザコントローラ５０からレーザ電源５３の充電電圧Ｖが制御される（ステップ１７０３）。以上の処理が終了すると、図１１に示すメインルーチンに戻る。
【０１１４】
図１８は「中心波長制御」のサブルーチンのフローチャートを示す。
【０１１５】
まず、モニタモジュール３９内に備えられたエタロン分光器３９３により、レーザの中心波長λが検出される（ステップ１８０１）。次に、検出された中心波長λと目標中心波長λ0との差Δλ（＝λ−λ0）が計算される（ステップ１８０２）。そして、レーザの中心波長がΔλ分だけ変化するようにレーザコントローラ５０から中心波長調整ドライバ５２を介して狭帯域化モジュール２０内の回転ステージ２３に信号が出力される。回転ステージ２３はグレーティング２１の設置角度を制御する（ステップ１８０３）。以上の処理が終了すると、図１１に示すメインルーチンに戻る。
【０１１６】
図１９は凹レンズの位置とレーザのスペクトル純度幅Ｅ９５およびパルスエネルギＥの関係を示しており、図１３に示した「スペクトル純度幅Ｅ９５とＥ９５アクチュエータ校正」のサブルーチンで記憶される関係である。同図１９において、破線ＡはパルスエネルギＥを表し、実線Ｂはスペクトル純度幅Ｅ９５を表している。
【０１１７】
図１９に示すように、必要なパルスエネルギＥLが設定されると、波面調整モジュール１０２の凹レンズ３３の位置Ｘの下限ＸLLMと上限ＸMLMが求められる。凹レンズ３３の位置Ｘの上下限値ＸLLM、ＸMLMは、凹レンズ３３の位置Ｘの許容範囲として記憶される。この許容範囲は、図１６に示す「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンで使用される。
【０１１８】
凹レンズ３３の位置Ｘの上下限値ＸLLM、ＸMLMが求められると、スペクトル純度幅Ｅ９５の範囲も求められる。図１９では、破線Ｃの範囲がスペクトル純度Ｅ９５の可変範囲となる。この範囲において、凹レンズ３３の位置Ｘにおける勾配値ΔＥ９５／ΔＸが記憶される。この勾配値は、図１５に示す「Ｅ９５アクチュエータ制御」のサブルーチンで、レンズ位置ΔＸを計算する際に使用される。
【実施例６】
【０１１９】
実施例６では実施例５の別形態について説明する。
【０１２０】
図２０は、実施例６に係るスペクトル純度幅Ｅ９５の制御システムの構成を示しており、図１０で示した構成にビーム補正モジュールが追加された例を示す。  
実施例６の構成は実施例５の構成とほぼ同一であるため、ここでは異なる構成のみを説明する。
【０１２１】
波面調整モジュール３０に設けられたリニアスケール３５を動作させるとスペクトル純度幅Ｅ９５が変化すると同時に、出力レーザ光のビームプロファイルおよびビームダイバージェンスが変化する。そこで、本実施例では、波面調整モジュール３０の出力側にビーム補正モジュール６０が配置されている。また、ビーム補正モジュール６０を制御するビーム補正ドライバ５５が設けられ、モニタモジュール３９内にビームモニタ３９９が設けられている。ビームモニタ３９９で検出される信号に基づいてレーザコントローラ５０はビーム補正ドライバ５５を介してビーム補正モジュール６０に信号を送り、露光装置３に入射するレーザ光の品位を所定の範囲内に入るよう制御する。
【０１２２】
本実施例では、ビーム補正モジュール６０として、凹凸レンズ６１、６２が使用される。凹レンズ６１は、光軸上を移動可能なように、リニアステージ６３で保持されている。なお凸レンズ６２がリニアステージで保持されてもよい。凹凸レンズ６１、６２の距離を制御することによりビーム補正が可能となる。
【０１２３】
図２１（ａ）、（ｂ）を用いてビームモニタ３９９の具体例を説明する。  
図２１（ａ）は、ビームダイバージェンスモニタの構成を示す。
【０１２４】
レーザ光の光軸上にはビームスプリッタ３９９１が配置され、ビームスプリッタ３９９１によってサンプリングされる光の光軸上には集光レンズ３９９２が配置され、集光レンズ３９９２の焦点位置にはＣＣＤ３９９３が配置される。レーザ光の一部はビームスプリッタ３９９１でサンプリングされ、集光レンズ３９９２を透過し、ＣＣＤ３９９３に照射される。ＣＣＤ３９９３上のスポット光の径Ｐを計測することにより、レーザ光のビームダイバージェンスＤを計測することができる。ビームサイバージェンスDは、集光レンズ３９９２の焦点距離Fとスポット光の径Ｐから計算することができる（Ｄ＝Ｐ／Ｆ）。
【０１２５】
図２１（ｂ）は、シャックハルトマンの波面計の構成を示す。
【０１２６】
レーザ光の光軸上にはビームスプリッタ３９９１が配置され、ビームスプリッタ３９９１によってサンプリングされる光の光軸上にはマイクロレンズアレイ３９９４が配置され、マイクロレンズアレイ３９９４の焦点位置にはＣＣＤ３９９３が配置される。レーザ光の一部はビームスプリッタ３９９１でサンプリングされ、マイクロレンズアレイ３９９４を透過し、ＣＣＤ３９９３に照射される。ＣＣＤ３９９３上のスポット光のそれぞれの位置を計測することにより、レーザ光の波面の形状を計測することができる。
【０１２７】
さらに、図示しないが、ビームモニタ３９９としてレーザのビームプロファイラを設置して、レーザビームの大きさを検出し、その検出値に基づいてレーザのビーム幅を安定化するようにビーム補正アクチュエータを介して、ビーム補正モジュールに信号を送ってもよい。
【０１２８】
図２２はビーム補正制御のフローチャートを示す。図２２は、ビームモニタ３９９として図２１（ａ）に示したビームダイバージェンスモニタを使用する場合のフローの一例である。
【０１２９】
まず、ビームダイバージェンスＤが検出され、検出されたビームダイバージェンスＤと目標のビームダイバージェンスＤ0との差ΔＤ(＝Ｄ−Ｄ0)が計算される（ステップ２２０１）。そして、レーザのビームダイバージェンスがΔＤ分だけ変化するようにレーザコントローラ５０からビーム補正ドライバ５５を介してビーム補正モジュール６０のリニアステージ２６３に信号が出力される。リニアステージ２６３は凹レンズ６１の位置を制御する（ステップ２２０２）。
【０１３０】
図２３はビーム補正制御のフローチャートを示す。図２３は、ビームモニタ３９９として図２１（ｂ）に示したシャックハルトマンの波面計を使用する場合のフローの一例である。
【０１３１】
まず、レーザの出力光の波面の曲率半径Ｒが検出され、検出された曲率半径Ｒと目標の曲率半径Ｒ0との差ΔＲ(＝Ｒ−Ｒ0)が計算される（ステップ２３０１）。そして、レーザの波面の曲率半径ＲがΔＲ分だけ変化するようにレーザコントローラ５０からビーム補正ドライバ５５を介してビーム補正モジュール６０のリニアステージ２６３に信号が出力される。リニアステージ２６３は凹レンズ６１の位置を制御する（ステップ２３０２）。
【０１３２】
本実施例によると、露光装置に出力される光のビーム品質が安定する。そのため、半導体ウェーハの露光斑および露光量制御を安定して行うことができる。
【０１３３】
本実施例では、レーザのビームをモニタしてビーム補正モジュールに制御信号を送ることによってフィードバック制御しているが、これに限定されることなく、波面調整モジュールに出力する制御値からビームの変化を予測計算して、ビーム補正モジュールに制御信号を入力してビームを制御してもよい。
【実施例７】
【０１３４】
本実施例では実施例６で説明したレーザシステムをダブルチャンバのレーザシステムに適用した形態について説明する。
【０１３５】
図２４は実施例６をダブルチャンバシステムに適用した場合のレーザシステムの構成を示す。
【０１３６】
図２４に示すダブルチャンバ方式は、狭帯域化された光を発振するMaster Oscilator（MO）と、狭帯域化された光をシード光として増幅発振するPower Oscilator（PO）とを有しており、この方式をMOPO方式という。
【０１３７】
本実施例では、MO側に実施例６の構成が適用されている。MOにおいては、MOレーザチャンバ１０−１のフロント側にリア側に狭帯域化モジュール２０が配置され、波面調整モジュール３０が配置されている。波面調整モジュール３０の出力側には、表面に高反射膜（ＨＲ膜）がコーティングされ、波面調整モジュール３０から出力されたシード光を直角に反射するミラー８１が配置されており、ミラー８１の出力側にビーム補正モジュール６０が配置されている。さらにビーム補正モジュール６０の出力側にはMOモニタモジュール３９−１が配置されている。MOモニタモジュール３９−１の出力側には、表面にＨＲ膜がコーティングされ、MOモニタモジュール３９−１から出力されたシード光を直角に反射するミラー８２が配置されており、ミラー８２の出力側にPOが構成されている。POにおいては、POレーザチャンバ１０−２のリア側にリアミラー７が配置され、フロント側にPO出力カプラ８が配置されている。PO出力カプラ８の出力側には、ビームスプリッタ９が配置され、さらにPOモニタモジュール３９−２が配置されている。なお、リアミラー７はＰＲ膜がコーティングされたミラーていてもよいし、空間的に一部を透過させるミラーでもよい。
【０１３８】
MOは、所定のスペクトル純度幅Ｅ９５の光を出力する。光はミラー８１で反射して、波面調整モジュール６０を透過し、MOモニタモジュール３９−１に入射する。MOモニタモジュール３９−１で一部の光は透過するが、一部の光はサンプリングされて、MOのパルスエネルギとビームが検出される。MOモニタモジュール３９−１を透過した光は、ミラー８２で反射して、POのリアミラー７からシード光として入力される。シード光は、POレーザチャンバ１０−２と出力カプラ８によってスペクトルを維持した状態で増幅発振され、レーザ光として出力される。レーザ光の一部は、ビームスプリッタ９を透過し、一部は反射してPOモニタモジュール３９−２に入射する。POモニタモジュール３９−２ではパルスエネルギとスペクトル純度幅Ｅ９５が検出される。
【０１３９】
レーザコントローラ５０には、MOモニタモジュール３９−１からMOのパルスエネルギとビームの検出値が入力され、POモニタモジュール３９−２から、POのパルスエネルギとＥ９５および中心波長の検出値が入力される。レーザコントローラ５０は、入力した各検出値に基づいてフィードバック制御を行う。レーザコントローラ５０は、MOのパルスエネルギとPOのパルスエネルギの検出結果に基づいて、同期コントローラ５７を介してMOレーザ電源５３−１とPOレーザ電源５３−２に、MOとPOの放電タイミングと充電電圧値の制御信号を送る。また、レーザコントローラ５０は、スペクトル純度幅Ｅ９５の検出結果に基づいて、MOの波面調整ドライバ５１を介して波面調整モジュール３０に制御信号を送る。また、レーザコントローラ５０は、ビームモニタの検出値に基づいて、ビーム補正ドライバ５４を介してビーム補正モジュール６０に制御信号を送る。また、レーザコントローラ５０は、中心波長の検出値に基づいて、中心波長駆動ドライバ５１を介して狭帯域化モジュール２０に制御信号を送る。狭帯域化モジュール２０、波面調整モジュール３０、ビーム補正モジュール６０に設けられた各アクチュエータは制御信号に応じて動作する。
【０１４０】
なお、本実施例では、MOPO方式の例を示したが、これに限定させることなく、POの共振器を省いたPower Amplifierとして動作させても同様の制御が可能である。さらに、スペクトル純度幅Ｅ９５を制御するためにMOの波面調整モジュール３０のみを制御しているが、これに限定されることなく、その他のスペクトル純度幅Ｅ９５を変化させる手段と組み合わせてもよい。スペクトル純度幅Ｅ９５を変化させる手段としては、例えば、MOとPOの同期タイミングを変化させる方法などがある。
【符号の説明】
【０１４１】
１  レーザガス
１０  レーザチャンバ
１１、１２  放電電極
１３、１４  ウインドウ
２０  狭帯域化モジュール
２１  グレーティング
２２  プリズムビームエキスパンダ
２３  回転ステージ
３０  波面調整モジュール
３１  出力カプラ
３２  波面調整器
３３  凹レンズ
３４  凸レンズ
３５  リニアステージ
【図１】
0005607592.tif 000002
【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１２】
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【図１３】
0005607592.tif 000014
【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２４】
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【図２５】
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【図２６】
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