(57)【要約】  【課題】  高効率で安定してＥＵＶ光を発生させることができるＥＵＶ光源装置用ドライバレーザシステムを安価に提供する。  【解決手段】  ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザシステム３であって、レーザ光を発生し、該レーザ光のパルス幅が所定の値まで短くなるようにレーザ光のパルス幅を制御して、並列して配置された複数のレーザ増幅系３０４（１）及び３０４（２）並びに３０５（１）及び３０５（２）において該レーザ光を増幅するレーザシステムと、複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するようにレーザシステムの動作タイミングを制御するレーザシステム制御装置４とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザシステムであって、
ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザ光出射手段であって、レーザ光を発生し、該レーザ光のパルス幅が所定の値まで短くなるようにレーザ光のパルス幅を制御して、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅する前記レーザ光出射手段と、
前記複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するように前記レーザ光出射手段の動作タイミングを制御する制御手段と、
を具備する極端紫外光源装置用ドライバレーザシステム。
【請求項２】
レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザシステムであって、
ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザ光出射手段であって、レーザ光を発生し、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅する前記レーザ光出射手段と、
前記複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するように前記レーザ光出射手段の動作タイミングを制御すると共に、発生した極端紫外光のエネルギーに関する情報に基づいて、前記複数のレーザ増幅系の各々から所定の強度を有するレーザ光が出射するように前記レーザ光出射手段を制御する制御手段と、
を具備する極端紫外光源装置用ドライバレーザシステム。
【請求項３】
レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、前記ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザシステムであって、
ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザ光出射手段であって、レーザ光を発生し、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅する前記レーザ光出射手段と、
前記複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するように前記レーザ光出射手段の動作タイミングを制御すると共に、射出されたターゲット物質の位置に関する情報に基づいて、前記レーザ光出射手段から出射したレーザ光が前記ターゲット物質の所定の領域を照射するように、ターゲット物質を射出する手段を制御する制御手段と、
を具備する極端紫外光源装置用ドライバレーザシステム。
【請求項４】
前記制御手段が、前記ターゲット物質の位置に関する情報と共に、発生した極端紫外光のエネルギーに関する情報に基づいて、前記レーザ光出射手段の動作タイミングを制御する、請求項３記載の極端紫外光源装置用ドライバレーザシステム。
【請求項５】
前記制御手段が、前記ターゲット物質の射出間隔に関する情報に基づいて、前記複数のレーザ増幅系から出射したレーザ光が前記ターゲット物質の所定の領域を照射するように、前記レーザ光出射手段の動作タイミングを制御する、請求項１〜４のいずれか１項記載の極端紫外光源装置用ドライバレーザシステム。
【請求項６】
前記制御手段が、前記ターゲット物質の射出間隔に関する情報に基づいて、ターゲット物質を射出する手段を制御する、請求項５記載の極端紫外光源装置用ドライバレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外（ＥＵＶ：extreme ultra violet）光源装置において、ターゲットを照射するレーザ光を発生するレーザシステム、及び、その制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィも微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００〜７０ｎｍの微細加工、更には５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。例えば、５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光源と縮小投影反射光学系（catadioptric system）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、レーザビームをターゲットに照射することによって生成するプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma）光源と、放電によって生成す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。これらの内でも、ＬＰＰ光源は、プラズマ密度をかなり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、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πsteradianという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、数十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有力であると考えられている。
【０００４】
従来より、ＬＰＰ型のＥＵＶ光源においては、プラズマを生成するための励起用レーザとして、ＹＡＧレーザの多段増幅システムが有力候補として研究されてきた。一般に、ＥＵＶ光源のスペックとしては、出力１１５Ｗ以上、繰り返し周波数７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ以上が要求されるが、ＹＡＧレーザによるレーザシステムは、比較的取扱が容易であると共に、高い繰り返し周波数を得やすいからである。しかしながら、ＹＡＧレーザによるレーザシステムは高価であるため、産業用としてはあまり適切ではない。そのため、励起用レーザとして、比較的安価なガスレーザを用いることが検討されている。そのため、ガスレーザを用いて高い繰り返し周波数を実現できる増幅システムが望まれる。
【０００５】
関連する技術として、特許文献１には、整形された放射線源が所望の周波数及び所望の形状で放射線を放射する整形プラズマ放電システムが開示されている。この特許文献１には、図１２や図１３に示されるように、レーザ増幅システムを含むプラズマ放電システムの形態も開示されている。しかしながら、システムを動作させる際における複数の増幅段の駆動タイミングやそれらの制御方法については示されていない。
【０００６】
特許文献２には、高輝度軟Ｘ線を、デブリフリー且つすぐれたＸ線変換効率で作り出すために、バブルガスジェット装置で高真空チャンバに希ガスを噴出することによって希ガスクラスターを発生させ、高出力レーザ装置で希ガスクラスターに超短パルス高出力レーザを集光して照射し、軟Ｘ線を発生するレーザ励起Ｘ線発生装置が開示されている。この特許文献２においては、増幅器として、ＴＥＡ（transversely exited atmospheric）ガスレーザの一種であるエキシマレーザが用いる例が開示されている。しかしながら、その際におけるエキシマレーザの制御方法については示されていない。また、ＥＵＶ光源に要求される高繰り返し周波数に対する対応策についても示されていない。
【０００７】
特許文献３には、ＥＵＶ光発生のために用いられる高ピーク出力レーザ装置であって、光パルスを供給するための少なくとも３つのパルスレーザと、ターゲットのほぼ同じ位置のスポット上に、ほぼ同じタイミングでそれらのパルスを導く手段とを具備するレーザ装置等が開示されている。しかしながら、特許文献３には、レーザ増幅システムについての言及はなく、レーザ光の増幅や制御のための具体的な方法等についても示されていない。
【０００８】
特許文献４には、Ｘ線を生成するために用いられるレーザシステムとして、塩化キセノンエキシマ増幅器と、塩化キセノンエキシマ前置増幅器と、塩化キセノンエキシマ前置増幅器及び塩化キセノンエキシマ増幅器に合わせてピコ秒シードパルスを生成する手段と、１００×１０−６ｃｍ２よりも小さいスポット領域上に出力パルスレーザビームをフォーカスする手段とを具備するレーザシステムが開示されている。特許文献４には、エキシマレーザを増幅器として用いるシステムにおいて、シードレーザと増幅器との同期方法について、詳しく開示されている。このシステムにおいては、パルストレインジェネレータによって増幅段における繰り返し制限を回避しているが、その際に、光学的な方法を用いているので（第４段の第４８行〜第５段の第５行）、レーザが反射又は透過するときのエネルギーロスが懸念される。
【０００９】
特許文献５には、１〜１０ピコ秒の範囲の間隔の超短パルス列で、Ｘ線発生用ターゲットにフォーカスし
レーザ光を供給することにより、レーザエネルギーのＸ線エネルギーへの変換効率を上げ、平均的なＸ線出力パワーを大きくすることができるレーザ励起Ｘ線源が開示されている。
【００１０】
特許文献６には、露光雰囲気を制御したチャンバ内で、原版のパターンを基板に転写するＸ線露光装置において、パルス光を照射するための光源を制御する発光制御部と、基板上に照射されたパルス光量を検出する強度モニタ部と、検出されたパルス光量に基づき、チャンバ内における局所領域の露光雰囲気を変更して、照射されたパルス光の光量を制御する光量制御部とを有するＸ線露光装置が開示されている。
【００１１】
特許文献７には、マイクロターゲットをマイクロターゲットパス上に分配する分配装置と、エネルギーパスに沿ってエネルギービームを放出するエネルギー源と、エネルギーパス内とマイクロターゲットパス内とに配置された照射ゾーン（マイクロターゲットパスは照射ゾーン内のエネルギーパスを横切っている）と、照射ゾーン内で生成されたラジエーションを受信するように構成されたビームラインと、照射ゾーンの下流においてマイクロペレットパスに沿う残渣（debris）除去装置とを備え、固体材料を含むマイクロターゲットを使用するラジエーション生成システムが開示されている。
【特許文献１】米国特許ＵＳ６，３０７，９１３Ｂ１号明細書（図１２、図１３）
【特許文献２】特開２００１−６８２９６号公報（第５頁、図７）
【特許文献３】米国特許ＵＳ２００４／２２２９５Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許ＵＳ５，５３９，７６４号明細書
【特許文献５】米国特許ＵＳ５，６５４，９９８号明細書
【特許文献６】特開２００４−４７５１８号公報
【特許文献７】特表２００３−５１３４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の特許文献１〜７のいずれにおいても、レーザ増幅システムにおける同期や出力を規定値に従って制御しており、動作中に変化する可能性があるターゲット物質の条件（噴射位置等）やＥＵＶ光の強度に対応できるものではない。また、原料や形状等が異なる様々なターゲット物質がある中で、現状では未だ支配的な方式が確立していないが、どのようなターゲット物質を用いた場合においても、ターゲット物質の種類に応じて効果的な反応を示すように、即座に対応できるシステムも構築されていない。即ち、ＥＵＶ光源用ドライバレーザを効率的に稼動させることができるシステムやその制御方法は、未だに提案されていない。
【００１３】
上記の問題点に鑑み、本発明は、高効率で安定してＥＵＶ光を発生させることができるＥＵＶ光源装置用ドライバレーザシステムを安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る極端紫外光源装置用ドライバレーザシステムは、レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザシステムであって、ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザ光出射手段であって、レーザ光を発生し、該レーザ光のパルス幅が所定の値まで短くなるようにレーザ光のパルス幅を制御して、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅する上記レーザ光出射手段と、複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するようにレーザ光出射手段の動作タイミングを制御する制御手段とを具備する。
【００１５】
また、本発明の第２の観点に係る極端紫外光源装置用ドライバレーザシステムは、レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザシステムであって、ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザ光出射手段であって、レーザ光を発生し、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅する上記レーザ光出射手段と、複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するようにレーザ光出射手段の動作タイミングを制御すると共に、発生した極端紫外光のエネルギーに関する情報に基づいて、複数のレーザ増幅系の各々から所定の強度を有するレーザ光が出射するようにレーザ光出射手段を制御する制御手段とを具備する。
【００１６】
さらに、本発明の第３の観点に係る極端紫外光源装置用ドライバレーザシステムは、レーザ光源から出力されたレーザ光をターゲット物質に照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置において用いられるドライバレーザシステムであって、ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されたレーザ光出射手段であって、レーザ光を発生し、並列して配置された複数のレーザ増幅系において該レーザ光を増幅する上記レーザ光出射手段と、上記複数のレーザ増幅系からレーザ光が順次出射するように上記レーザ光出射手段の動作タイミングを制御すると共に、射出されたターゲット物質の位置に関する情報に基づいて、上記レーザ光出射手段から出射したレーザ光が上記ターゲット物質の所定の領域を照射するように、ターゲット物質を射出する手段を制御する制御手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザ光出射手段において、複数の増幅系によりレーザ光を増幅し、それらの増幅系からレーザ光を順次出射するので、ＥＵＶ光源装置において必要とされる程度の高出力を有するレーザ光を、高い繰り返し周波数でターゲット物質に照射することが可能になる。また、所望のパルス幅を有するレーザ光を所望の繰り返し周波数で出射することができるので、ターゲット物質の種類や供給方式に応じて、ＥＵＶ光変換効率の高い照射条件を安定して実現することができる。さらに、レーザ光出射手段の動作タイミングや出力エネルギーを、ターゲット物質の位置やＥＵＶ光エネルギーに関する情報基づいて制御するので、様々な条件の変化に対応して、ＥＵＶ光を安定して発生させることができる。そのような良好な性能を有すＥＵＶ光源装置用レーザドライブシステムにおいて、安価なガスレーザを用いることにより、ＥＵＶ光源装置のコストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る極端紫外（extreme ultra violet:ＥＵＶ）光源装置及び露光機を含む露光システムの全体構成を示している。この露光システムは、ＥＵＶ光の生成が行われるＥＵＶ光発生チャンバ１と、発生したＥＵＶ光の光量（強度）をモニタするＥＵＶ光モニタ装置２と、ＥＵＶ光を発生させるためのレーザを出射するレーザシステム３と、レーザシステム制御装置４と、ＥＵＶ発生チャンバ１にターゲット物質を供給するターゲット射出装置５と、射出されるターゲットをモニタするターゲットモニタ装置６と、ターゲット射出装置５を制御するターゲット制御装置７と、ＥＵＶ光モニタ装置２の出力結果に基づいて各部を制御するＥＵＶ光源制御装置８と、ＥＵＶ光発生チャンバ１において発生し、伝送光学系１０を介して伝送されたＥＵＶ光を用いて半導体装置等に対して露光を行うと共に、この露光システム全体のマスターとして機能する露光機９とを含んでいる。
なお、本実施形態においては、ターゲットとして、キセノン（Ｘｅ）のドロップレット（液滴）を用いる場合を例として説明する。
【００１９】
図２は、ＥＵＶ光の発生原理を説明するための模式図である。図２に示すように、ＥＵＶ光発生チャンバ１には、ターゲット噴射装置５の一部である噴射ノズル５０１と、レーザシステム３から出射したレーザ光を集光する集光光学系１１と、レーザ光を透過させる窓１２と、発生したＥＵＶ光を集光する集光ミラー１３と、ターゲット回収筒１４とが設けられている。
【００２０】
噴射ノズル５０１は、チャンバ外から供給されるターゲット物質を所定の間隔で噴射する。なお、本実施形態においては、ターゲット物質として、液体のキセノン（Ｘｅ）を用いており、噴射ノズル５０１の上流には、気体のキセノンを加圧して冷却することにより液化する機構が設けられている。ターゲット射出装置５の構成については、後で詳しく説明する。
集光光学系１１は、レーザシステム３から出射したレーザ光を集光する。それにより、レーザ光は、窓１２を通過し、ドロップレットターゲット１５の軌道に焦点を形成する。
【００２１】
噴射ノズル５０１から噴射されたドロップレットターゲット１５に、レーザ光を集光照射することにより、ターゲット物質がプラズマ化してＥＵＶ光が発生する。集光ミラー１３は、表面に、例えば、１３．５ｎｍの光を高反射率で反射するＭｏ／Ｓｉ膜が形成された凹面鏡であり、発生したＥＵＶ光を反射することにより集光し、伝送光学系１０に導く。なお、図２において、集光ミラー１３は、紙面の手前方向にＥＵＶ光を集光する。
ターゲット回収筒１４は、レーザ光が照射されずに、不要となったドロップレットターゲット１５を回収する。
【００２２】
再び、図１を参照すると、そのようにして生成されたＥＵＶ光は、伝送光学系１０を介して露光機９に導光され、露光光として使用される。
ＥＵＶ光モニタ装置２は、ＥＵＶ光発生チャンバ１において発生したＥＵＶ光のエネルギーをモニタしており、それによって得られたエネルギー情報（ＥＵＶエネルギーモニタ値）を、レーザシステム制御装置４及びＥＵＶ光源制御装置８に出力する。
【００２３】
レーザシステム３及びレーザシステム制御装置４は、ＥＵＶ光を発生させるために用いられるレーザ光を供給するためのＥＵＶ光源装置駆動用レーザシステム（ドライバレーザシステム）である。
レーザシステム３は、レーザシステム制御装置４の制御の下で、所定のパルス幅を有するレーザ光を射出する。また、後述するように、レーザシステム３には、出射したレーザ光のパルス間隔をモニタするパルス間隔モニタと、レーザ光のエネルギーをモニタするレーザエネルギーモニタとが設けられている。これらのモニタから出力されたモニタ値は、レーザシステム制御装置４にフィードバックされ、レーザシステムに供給される動作パラメータを算出する際に用いられる。また、レーザエネルギーモニタから出力されたモニタ値は、ＥＵＶ光源制御装置８にもフィードバックされ、種々の指令値を算出する際に用いられる。
【００２４】
レーザシステム制御装置４は、ＥＵＶ光源制御装置８から供給された指令値に基づいて、レーザシステム３に含まれる構成要素に必要な動作パラメータを与えることにより、要求された強度及びパルス幅を有するレーザ光を、要求された時間間隔で射出させる。また、レーザシステム制御装置４は、レーザシステム３から出力されたレーザエネルギーモニタ値及びパルス間隔モニタ値に基づいて、レーザシステム３に含まれる構成要素に与えられる動作パラメータを修正する。さらに、レーザシステム制御装置４は、ＥＵＶ光モニタ装置２から出力されたＥＵＶエネルギーモニタ値を参照し、ＥＵＶエネルギーモニタ値が要求されている値に達しない場合に、ターゲットモニタ装置６から出力されたターゲット間隔モニタ値に基づいてレーザ発振間隔を調整する。その際に、レーザ発振間隔とドロップレットターゲットの射出間隔とが大きく異なる場合には、レーザシステム制御装置４は、ターゲット制御装置７に指令を出力することにより、ドロップレットターゲットの射出間隔を修正させる。また、レーザシステム制御装置４は、ターゲットモニタ装置６から出力されたターゲット位置モニタ値に基づいて、ドロップレットターゲットの射出位置を修正するよう、必要に応じてターゲット制御装置７に指令を出力する。
【００２５】
ターゲット射出装置５は、ターゲット制御装置７の制御の下で、所定の径を有するドロップレットターゲットを、所定の間隔で所定の位置に射出する。
ターゲットモニタ装置６は、ＥＵＶ光発生チャンバ１に射出されるドロップレットターゲットの位置間隔、望ましくは、中心位置間隔をモニタしており、そのモニタ結果（ターゲット間隔モニタ値）をレーザシステム制御装置４及びターゲット制御装置７に出力する。
【００２６】
ここで、ドロップレットターゲットに対するレーザ光の照射タイミングがずれると、ドロップレットターゲットに照射されるレーザ光の領域（或いは、面積）が変化するので、発生するＥＵＶ光の光量が変化してしまう。そこで、ドロップレットターゲットの位置間隔をモニタし、そのモニタ値に基づいてレーザシステムにおけるレーザ光の出射タイミングを制御する。それにより、ドロップレットターゲットにおける最適な位置に、常にレーザ光を照射し、ＥＵＶ光の発生量をほぼ一定に保つことができる。
【００２７】
また、ターゲットモニタ装置６は、ドロップレットターゲットの射出位置（ターゲットの射出方向に対する面における位置ずれ）もモニタしており、そのモニタ結果（ターゲット位置モニタ値）をレーザシステム制御装置４及びターゲット制御装置７に出力する。
【００２８】
ターゲット制御装置７は、ＥＵＶ光源制御装置８から供給された指令値に基づいて、ターゲット射出装置５に含まれる構成要素に必要な動作パラメータ（例えば、噴射ノズル５０１の位置やターゲットの噴射速度等）を与えることにより、所定の径を有するターゲット物質を、所定の位置に、所定の時間間隔で射出させる。また、ターゲット制御装置７は、ターゲットモニタ装置６から出力されたターゲット間隔モニタ値及びターゲット位置モニタ値に基づいて、ターゲット射出装置５に含まれる構成要素に与えられる動作パラメータを修正する。さらに、ターゲット制御装置７は、レーザシステム制御装置４から出力された修正指令に基づいて、ターゲット射出装置５を制御する。
【００２９】
ＥＵＶ光源制御装置８は、露光機９から出力されたＥＵＶ光出力要求信号に対して必要な演算処理や変換処理を行った後、その要求信号に基づいて、レーザシステム制御装置４及びターゲット制御装置７に対して指令値を出力する。即ち、ＥＵＶ光源制御装置８は、レーザシステム制御装置４に対して、レーザ光のエネルギー（強度）及びレーザ光の射出時間間隔（繰り返し周波数）に関する指令値を与え、ターゲット制御装置７に対して、形成すべきターゲットの径、ターゲットの射出位置、及び、ターゲットの射出間隔に関する指令値を与える。また、ＥＵＶ光源制御装置８は、ＥＵＶモニタ装置２から出力されたＥＵＶエネルギーモニタ値に基づいて、レーザシステム制御装置４及びターゲット制御装置７に与える指令値を修正する。このように、発生したＥＵＶ光のエネルギーをフィードバックして各部を制御することにより、高い安定性（例えば、０．３％、３σ  ｏｖｅｒ  ５０ｐｕｌｓｅｓ）をもってＥＵＶ光を発生させることが可能になる。さらに、ＥＵＶ光源制御装置８は、ＥＵＶ光源モニタ装置から出力されたエネルギー情報や、ＥＵＶ光発生チャンバ１内の真空度や、インターロックシステムの動作状態等の情報を、露光機９に出力する。
【００３０】
露光機９は、ＥＵＶ光源制御装置８に対して、ＥＵＶ光出力要求信号を出力する。ＥＵＶ光出力要求信号には、ＥＵＶ光出力強度指令値と繰り返し周波数指令値とが含まれている。
【００３１】
次に、図１に示すレーザシステム３の構成について、図３〜図５を参照しながら説明する。ここで、ＥＵＶ光源においては、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度のレーザ繰り返し周波数と、１００ｋＷ以上のレーザ出力とが要求される。以下に説明する本実施形態に係るレーザシステムは、安価なガスレーザを用いて、そのような要求を満たすように構成されている。
【００３２】
また、本実施形態においては、レーザ増幅方式として、ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式を採用している。ここで、ＥＵＶ光源装置用ドライバとしてレーザを用いる場合に、レーザ波長や、ターゲット物質の種類や、その密度等の条件に応じて、最適なパルス幅が存在することが知られている。ＭＯＰＡ方式においては、パルス幅の情報が増幅後にも保存されるので、シード光のパルス幅を最適値とすることにより、様々なターゲット物質に対応させることが可能になる。
なお、レーザシステム３には、この他に、レーザエネルギーモニタ及びパルス間隔モニタが設けられるが、図３及び図５においては省略されている。
【００３３】
図３は、図１に示すレーザシステム３の第１の実施例を示すブロック図である。このレーザシステム３００は、レーザ発振器（ＯＳＣ）３０１と、短パルス化装置３０２と、レーザ光分岐装置３０３と、２つの系統に分岐された増幅器（ＡＭＰ）３０４（１）及び３０４（２）並びに３０５（１）及び３０５（２）とを含んでいる。以下において、増幅器３０４（１）及び３０４（２）をＡ系の増幅器とし、増幅器３０５（１）及び３０５（２）をＢ系の増幅器とする。
【００３４】
本実施例においては、レーザ発振器３０１として、ＥＵＶ光源が要求するレーザ繰り返し周波数と同等か、それより高い周波数で発振可能なレーザ発振器を用いている。
レーザ発振器３０１は、例えば、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度で発振可能なＲＦ放電励起方式の炭酸ガス（ＣＯ２）レーザである。このレーザシステム３００においては、後段に増幅器を設けているので、レーザ発振器３０１の出力は、例えば、数１０μＪ程度と低くても構わない。なお、レーザ発振器３０１としては、所定以上の繰り返し周波数で発振できれば、その他の様々な方式のものを用いることができる。例えば、固体レーザと色素レーザを組み合わせることにより、所望の波長を有するレーザ光を発振させても良い。
【００３５】
短パルス化装置３０２は、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光を、所望のパルス幅となるように短パルス化する。なお、所望のパルス幅を有するレーザ光を出射可能なレーザ発振器を用いる場合や、出射されたレーザのパルス幅が、レーザを照射されるターゲット物質に対して長すぎない場合には、短パルス化装置３０２を省略しても良い。
レーザ光分岐装置３０３は、短パルス化されたレーザ光を、Ａ系及びＢ系の増幅器に交互に分岐する。
【００３６】
ここで、本実施形態において、Ａ系及びＢ系の２つの増幅系を設けている理由は、次の通りである。増幅器として、例えば、ＴＥＡ励起方式を用いる場合には、数ｋＨｚの繰り返し周波数に対応することは可能であるが、ＥＵＶ光源の要求値である７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚに対応することが困難な場合がある。そこで、本実施形態におけるように、２つの増幅系を、例えば、４ｋＨｚで交互に動作させることにより、レーザシステム全体として、８ｋＨｚの繰り返し周波数でレーザ光を出射することができる。従って、本実施形態においては２つの増幅系を設けているが、各増幅器の繰り返し性能と、要求される繰り返し周波数とに基づいて、３つ以上の増幅系を並列して設け、それらを順次動作させるようにしても良い。
【００３７】
増幅器３０４（１）及び３０４（２）、並びに、増幅器３０５（１）及び３０５（２）は、レーザ媒質として炭酸ガス（例えば、炭酸ガス）を用いている。各増幅系を、そのような増幅器による２段構成とすることにより、約１００００倍の増幅率を得ることができる。それにより、例えば、レーザ発振器３０１から出射した数十μＪのレーザ光は、数百ｍＪまで増幅される。なお、この増幅段数についても、レーザ発振波長やレーザ媒質の種類に応じて変更しても良い。
【００３８】
また、レーザシステム制御装置４は、エネルギー制御部４０１及び交互発振タイミング制御部４０２とを含んでいる。エネルギー制御部４０１は、ＥＵＶモニタ装置２から出力されたＥＵＶエネルギーモニタ値と、ＥＵＶ光源制御装置８から出力された指令値とに基づいて、レーザシステムにおけるレーザエネルギー出力を制御する。また、交互発振タイミング制御部４０２は、ターゲットモニタ装置６から出力されるターゲット間隔モニタ値と、ＥＵＶ光源制御装置８から出力される指令値とに基づいて、ドロップレットターゲットの射出時間間隔とレーザ光の出射間隔とがほぼ等しくなるように、２つの増幅系からレーザ光を順次出射させるタイミングを制御する。このような制御機構により、均一な強度且つ安定したパルス間隔でＥＵＶ光を発生させることができる。なお、これらの制御機構の詳細については、後述する。
【００３９】
図４は、図３に示すレーザシステム３の具体的な構成を示す模式図である。
レーザ発振器３０１は、エネルギー０．１ｍＪ、パルス幅１０ｎｓのレーザ光を、繰り返し周波数８ｋＨｚで発振可能なＲＦ放電励起ＣＯ２レーザである。なお、ドロップレットターゲットを用いる場合に、高いＥＵＶ変換効率を得るためには、パルス幅１０ｎｓ程度のレーザ光を発生させることが望ましいが、レーザ発振器３０１によって短パルス発振が可能な場合には、図４に示す構成のように、短パルス化装置３０２（図３）を省略しても良い。
【００４０】
本実施例において、レーザ光分岐装置３０３は、ＥＯ（electro optic）−Ｑスイッチ３０３ａと、ポーラライザ（偏光素子）３０３ｂと、反射ミラー３０３ｃとを含んでいる。ＥＯ−Ｑスイッチとは、ＥＯ効果（電気光学効果）を利用した光学素子のことであり、ポッケルスセルとも呼ばれている。このＥＯ−Ｑスイッチを所定の周期でスイッチングすることにより、それを通過した光の偏光面を周期的に切り替えることができる。なお、ポッケルスセルについては、後で詳しく述べる。ポーラライザ３０３ｂは、ＥＯ−Ｑスイッチ３０３ａを通過したレーザ光の内、第１の偏光面を有する光を反射することにより、Ａ系の増幅器３０４（１）〜３０４（３）に導くと共に、第２の偏光面を有するレーザ光を透過させる。第２の偏光面を有するレーザ光は、反射ミラー３０３ｃによって反射され、Ｂ系の増幅器３０５（１）〜３０５（３）に導かれる。
【００４１】
Ａ系の増幅器３０４（１）〜３０４（３）、並びに、Ｂ系の増幅器３０５（１）〜３０５（３）は、ＴＥＡ型ＣＯ２媒質増幅器である。このような、レーザ発振器３０１とレーザ増幅器３０４（１）〜３０５（３）とによってレーザ光を出射するレーザシステムは、ＭＯＰＡ方式と呼ばれている。ＭＯＰＡ方式においては、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光のパルス幅が保持されるという利点がある。
【００４２】
例えば、レーザ発振器３０１から、繰り返し周波数８ｋＨｚで出射したエネルギー０．１ｍＪ、パルス幅１０ｎｓのレーザ光は、レーザ光分岐装置３０３により、Ａ系及びＢ系の増幅系に、パルスごとに交互に振り分けられる。それらのレーザ光は、各増幅系に含まれる３段の増幅器により、例えば、１０ｍＪ、１００ｍＪ、５００ｍＪと、順次増幅される。そして、Ａ系の増幅器３０４（３）及びＢ系の増幅器３０５（３）から交互に出射したレーザ光を、図３に示す集光光学系１１及び窓１２を介して、ＥＵＶ光発生チャンバ１に導く。それにより、ターゲット物質は、エネルギー５００ｍＪ、パルス幅１０ｎｓのレーザ光を、８ｋＨｚの繰り返し周波数で照射される。この場合には、５００ｍＪ×８ｋＨｚ＝４ｋＷのレーザ出力が得られるので、キセノンのドロップレットターゲットのＣＯ２波長域における変換効率を０．５％とすると、ＥＵＶ発光点における出力は、４ｋＷ×０．５％＝２０Ｗ程度となる。なお、発生したＥＵＶ光を露光装置において使用するためには、さらに大きな出力が必要とされるので、実際には、各増幅系に、増幅段がさらに追加される。また、レーザシステムから出射するレーザ光の繰り返し周波数を高くしたい場合には、増幅系をさらに増やしても良い。例えば、３つの増幅系を設け、各増幅系を３ｋＨｚで順次駆動することにより、レーザシステム全体として９ｋＨｚでレーザ光を出射することが可能になる。なお、図４において、各増幅器におけるパス数は３つとなっているが、本実施例において、パス数はそれに限られるものではない。
【００４３】
図５は、図１に示すレーザシステム３の第２の実施例を示すブロック図である。このレーザシステム３１０には、Ｘ系及びＹ系の２つのレーザ発振系が設けられている。Ｘ系のレーザ発振系は、レーザ発振器３１１と、短パルス化装置３１３と、増幅器（ＡＭＰ）３１５（１）及び３１５（２）とを含んでおり、Ｙ系のレーザ発振系は、レーザ発振器３１２と、短パルス化装置３１４と、増幅器（ＡＭＰ）３１６（１）及び３１６（２）とを含んでいる。
【００４４】
本実施例においては、Ｘ系及びＹ系からレーザ光が交互に出射するように、２つのレーザ発振器３１１及び３１２を同期して制御する。それにより、各レーザ発振器の繰り返し周波数が、ＥＵＶ光源において要求される繰り返し周波数に満たない場合であっても、レーザシステム全体として、必要な繰り返し周波数でレーザ光を出射することが可能になる。例えば、レーザ発振器３１１及び３１２からレーザ光を４ｋＨｚの繰り返し周波数で交互に出射させることにより、結果として、レーザシステム３１０から８ｋＨｚの繰り返し周波数でレーザ光が出射する。
【００４５】
なお、短パルス化装置３１３及び３１４、並びに、増幅器３１５（１）〜３１６（２）については、図３に示すのと同様のものを用いることができる。また、本実施例においても、各レーザ発振器の繰り返し性能と、要求される繰り返し周波数とに応じて、３つ以上のレーザ発振系を並列して設け、それらを順次動作させるようにしても良い。
【００４６】
以上説明したレーザシステムの第１及び第２の実施例においては、ＣＯ２レーザの他にも、様々な波長のガスレーザを適用することができる。例えば、エキシマレーザ、Ｃｕ蒸気レーザ、アルゴンレーザ等のガスレーザを用いても良い。その際には、波長に応じて光学素子（例えば、レーザ光分岐装置３０３におけるＥＯ−Ｑスイッチ等）を選択する必要がある。或いは、レーザ発振器３０１、３１１、３１２として、所望の波長でレーザ発振することができる固体レーザを、色素セル等と組み合わせて用いることも可能である。その場合には、固体レーザの繰り返し周波数が、ＥＵＶ光源の要求値とレーザシステムの構成とに応じた値を満たしていることが必要となる。また、その際には、レーザ発振器から出射したレーザ光の波長と、増幅段における発振波長とを合わせておく必要がある。
【００４７】
上記の第１及び第２の実施例においては、レーザ光の波長に自由度があり、また、パルス幅を調整することも可能である。そのため、キセノンガスターゲットや、キセノンジェット（噴流）ターゲットのように、様々な種類や状態のターゲットに対応することができる。また、ターゲットモニタ装置６によってターゲット間隔をモニタすることにより、ターゲットの最適照射部位に、安定性良くレーザ光を照射することができる。従って、上記の実施例は、キセノンドロップレットターゲットや、リチウム（Ｌｉ）含有液体ドロップレットターゲットや、錫（Ｓｎ）含有液体ドロップレットターゲット等を用いる際にも適している。さらに、同様の理由から、錫又はリチウム含有物質の微小固体ターゲットを用いる場合においても、安定性の高いＥＵＶ光を発生することができる。
【００４８】
次に、図１に示すレーザシステム制御装置４の構成について、図６〜図１８を参照しながら説明する。なお、図６〜図１８において、レーザシステム制御装置は、複数の機能ブロックによって表されているが、実際には、レーザシステム制御装置を１つのモジュールとして構成しても良いし、複数の機能ブロックの各々を１つのモジュールとし、複数のモジュールによってレーザシステム制御装置を構成しても良い。
【００４９】
図６は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第１の実施例を示している。レーザシステム制御装置４１０は、交互発振タイミング制御部４１１と、短パルス化タイミング制御部４１２と、レーザ光分岐制御部４１３と、増幅タイミング制御部４１４及び４１５とを含んでいる。本実施例において、レーザシステム制御装置４１０は、レーザシステム３２０に含まれる各部の動作タイミングを制御する。
【００５０】
また、本実施例において制御対象となるレーザシステム３２０は、図５に示すレーザシステム３００に対して、増幅器３０４（２）及び３０５（２）から出射したレーザ光のパルス間隔をモニタするパルス間隔モニタ３２１をさらに設けたものである。パルス間隔モニタ３２１は、光路上の光の波形を検出する。パルス間隔モニタ３２１としては、例えば、ビームスプリッタを用いることにより光路から僅かな光を取り出し、ＰＩＮフォトダイオードによって波形を検出する構成や、フォトンドラッグを含む構成等を用いることができる。後者は、ＣＯ２等の遠赤外線域の波長を検出する際に適切である。
【００５１】
図７は、図６に示すレーザシステム制御装置４１０の動作を示すフローチャートである。図７のステップＳ１０１において、交互発振タイミング制御部４１１は、ターゲットモニタ装置５から出力されたターゲット間隔モニタ値Ｎｔ（ｋＨｚ）を取得し、ＥＵＶ光源制御装置８から出力された繰り返し指令値Ｎｃ（ｋＨｚ）を取得する。
【００５２】
次に、ステップＳ１０２において、交互発振タイミング制御部４１１は、ターゲット間隔モニタ値Ｎｔと、繰り返し指令値Ｎｃとのずれ｜Ｎｃ−Ｎｔ｜を算出し、そのずれが、所定値Ｎｒ１より小さいか否かを判定する。その結果、両者のずれが所定値Ｎｒ１より大きい場合には、ステップＳ１０３において、交互発振タイミング制御部４１１は、ターゲット制御装置５に、ターゲットの射出タイミングを修正するように要求するか、または、ＥＵＶ光源制御装置８に、繰り返し指令値の修正を要求する。
【００５３】
一方、ステップＳ１０２における判定の結果、ターゲット間隔モニタ値Ｎｔと繰り返し指令値Ｎｃとのずれが所定値Ｎｒ１より小さい場合に、ステップＳ１０４において、交互発振タイミング制御部４１１は、レーザの出射間隔がターゲット物質の射出間隔に合うように、レーザ繰り返し周波数を修正する。即ち、交互発振タイミング制御部４１１は、パルス間隔モニタ３２１から出力されたレーザ繰り返しモニタ値Ｎｐが、ターゲット間隔モニタ値Ｎｔと等しくなるように、制御タイミング間隔をシフトさせる。それによって決定された値が、制御タイミングパルスとして各部に向けて出力され、動作タイミングの基準として用いられる。
【００５４】
次に、ステップＳ１０５〜Ｓ１０８において、各部は、決定された制御タイミングパルスに基づいて、所定の処理を行う。即ち、ステップＳ１０５において、レーザシステム３２０のレーザ発振器３０１は、制御タイミングパルスに従ってレーザ発振する。
また、ステップＳ１０６において、短パルス化タイミング制御部４１２は、制御タイミングパルスに短パルス化動作遅延を付加して、短パルス化装置３０２に出力する。その際に、レーザ発振器３０１と短パルス化装置３０２との間に、無視できないジッタ（遅延時間の揺らぎ）がある場合には、遅延時間がジッタの中央値付近になるようにする。それにより、短パルス化装置３０２は、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光について、設定されたタイミングで短パルス化を行う。
【００５５】
さらに、ステップＳ１０７において、レーザ光分岐制御部４１３は、分岐タイミングの遅延演算を行い、それによって求められた遅延時間と制御タイミングパルスとに基づいて、分岐動作タイミングの演算を行う。それに応じて、レーザ光分岐装置３０３は、短パルス化されたレーザ光を、増幅器３０４（１）及び増幅器３０５（１）に所定のタイミングで振り分ける。
【００５６】
ステップＳ１０８において、増幅タイミング制御部４１４及び４１５は、増幅タイミングの遅延演算を行い、それによって求められた遅延時間を各段の増幅器に与える。その際に、無視できないジッタ（遅延時間の揺らぎ）がある場合には、遅延時間がジッタの中央値付近になるようにする。それにより、各増幅器３０４(１)〜３０５（２）は、設定されたタイミングでレーザ光を増幅して射出する。
【００５７】
図８は、図６に示す第１の実施例の変形例を示している。この変形例において制御対象となるレーザシステム３２０’は、図６に示すレーザシステム３２０におけるパルス間隔モニタ３２１を、レーザ光分岐装置３０３によって分岐された後、増幅される前のレーザ光をモニタする位置に配置したものである。
【００５８】
このような配置は、増幅器３０４（１）〜３０５（２）における増幅タイミングがほぼ一定とみなせる場合に用いることができる。この変形例のように、増幅前の強度が弱い状態のレーザ光を検出することにより、パルス間隔モニタ３２１に含まれる光学素子の長寿命化を図ることができる。
【００５９】
図９は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第２の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４２０は、レーザシステム３３０に含まれる各部の動作タイミングを制御する。このレーザシステム３３０は、図５に示すレーザシステム３１０に対して、増幅器３１５（２）及び３１５（２）の後段にパルス間隔モニタ３３１をさらに付加したものである。
【００６０】
レーザシステム制御装置４２０は、交互発振タイミング制御部４２１と、タイミング制御部４２２及び４２３と、短パルス化タイミング制御部４２４及び４２５と、増幅タイミング制御部４２６及び４２７とを含んでいる。交互発振タイミング制御部４２１は、図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０４におけるのと同様に、ターゲット間隔モニタ値Ｎｔと、繰り返し指令値Ｎｃとに基づいて、制御タイミングパルスを求める演算を行い、その制御タイミングパルスを、タイミング制御部４２２及び４２３に交互に与える。タイミング制御部４２２は、与えられた制御タイミングパルスに従って、レーザ発振器３１１、短パルス化タイミング制御部４２４、及び、増幅タイミング制御部４２６の動作タイミングを制御し、タイミング制御部４２３は、レーザ発振器３１２、短パルス化タイミング制御部４２５、及び、増幅タイミング制御部４２７の動作タイミングを制御する。短パルス化タイミング制御部４２４及び４２５、増幅タイミング制御部４２６及び４２７は、第１の実施例と同様に、与えられた制御タイミングパルスに従って、短パルス化装置及び増幅器を制御する。
なお、本実施例においても、図８に示すレーザシステム３２０’と同様に、パルス間隔モニタ３３１を増幅器３１５（１）及び３１６（１）の前段に設けても良い。
【００６１】
図１０は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第３の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４３０は、レーザシステム３４０から出射されるレーザ光のエネルギーを制御する。このレーザシステム３４０は、図３に示すレーザシステム３００に対して、増幅器３０４（２）及び３０５（２）から出射したレーザ光のエネルギーをそれぞれモニタするレーザエネルギーモニタ３０７及び３０８をさらに設けたものである。
【００６２】
図１０に示すレーザシステム制御装置４３０は、エネルギー制御部４３１と、エネルギー調整部４３２及び４３３を含んでいる。エネルギー制御部４３１は、レーザエネルギーモニタ値に対応するＥＵＶエネルギー値を表す内部テーブルを有しており、そのテーブルに基づいて、レーザシステム３４０の制御を行う。
【００６３】
図１１は、図１０に示すレーザシステム制御装置４３０の動作を示すフローチャートである。図１１のステップＳ２０１において、エネルギー制御部４３１は、レーザエネルギーモニタ３０７及び３０８からそれぞれレーザエネルギーモニタ値を取得し、ＥＵＶ光源制御装置８からレーザエネルギー指令値を取得し、ＥＵＶ光モニタ装置２からＥＵＶエネルギーモニタ値を取得する。
【００６４】
次に、ステップＳ２０２において、エネルギー制御部４３１は、レーザエネルギーモニタ値とレーザエネルギー指令値とを比較し、そのずれ量を補正するように、エネルギー調整部４３２及び４３３にそれぞれ調整量を指示する。それに応じて、エネルギー調整部４３２及び４３３は、増幅器３０４(２)及び３０５（２）から出射するレーザ光のエネルギーを調整する。
【００６５】
ステップＳ２０３において、エネルギー制御部４３１は、内部テーブルを参照することにより、取得されたレーザエネルギーモニタ値に対応するＥＵＶエネルギー値を求め、そのＥＵＶエネルギー値とＥＵＶエネルギーモニタ値とを比較する。
【００６６】
ステップＳ２０３における比較の結果、ＥＵＶエネルギー値とＥＵＶエネルギーモニタ値との差が一定量より大きい場合に、ステップＳ２０４において、エネルギー制御部４３１は、レーザ光の照射領域に対してターゲット物質の射出位置がずれているものと判断し、ターゲット制御装置７にターゲット射出位置の修正を要求する。
【００６７】
一方、ＥＵＶエネルギー値とＥＵＶエネルギーモニタ値との差が一定量以内である場合に、ステップＳ２０５において、エネルギー制御部４３１は、レーザエネルギーモニタ値とレーザエネルギー指令値とに基づいて、レーザエネルギーの調整量を算出する。
ステップＳ２０６において、エネルギー調整部４３２及び４３３は、算出された調整量に応じて、増幅器３０４(２)及び３０５（２）から出射するレーザ光のエネルギーを調整する。
【００６８】
本実施例においては、最終段の増幅器３０４（２）及び３０５（２）を調整しているが、調整対象となる構成要素はそれらに限定されない。即ち、レーザシステムのその他の構成要素（増幅器やレーザ発振器）の内から、制御量や応答速度等を考慮して適切な段を制御するようにしても良い。
【００６９】
図１２は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第４の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４４０は、レーザシステム３４０についてエネルギーを制御する。
図１２に示すレーザシステム制御装置４４０は、エネルギー制御部４４１と、エネルギー調整部４４２〜４４４（２）と、短パルス化タイミング制御部４４５とを含んでいる。エネルギー調整部４４２、４４３（１）、４４３（２）、４４４（１）、及び、４４４（２）は、レーザシステム３００のレーザ発振器３０１、増幅器３０４（１）、３０４（２）、３０５（１）、及び、３０５（２）について、それぞれエネルギー調整を行う。また、短パルス化タイミング制御部４４５は、短パルス化装置３０２に対して、短パルス化タイミングを、最適なタイミングからずらすことにより、レーザエネルギーを調整する。このように、レーザシステム３４０の各構成要素に対して調整を行うことにより、各構成要素の調整可能範囲を考慮しつつ、レーザシステム全体として、広い調整幅を得ることができる。なお、十分な調整範囲を確保できるのであれば、調整対象とする構成要素を減らしても良い。
【００７０】
図１３は、図１２に示すレーザシステム制御装置４４０の動作を示すフローチャートである。図１３のステップＳ３０１において、エネルギー制御部４４１は、レーザエネルギーモニタ３０７及び３０８からそれぞれレーザエネルギーモニタ値を取得し、ＥＵＶ光源制御装置８からレーザエネルギー指令値を取得し、ＥＵＶ光モニタ装置２からＥＵＶエネルギーモニタ値を取得する。
【００７１】
次に、ステップＳ３０２において、エネルギー制御部４４１は、レーザエネルギーモニタ値とレーザエネルギー指令値とを比較し、そのずれ量を補正するように、エネルギー調整部４２２〜４４４（２）及び４３３に調整量を配分する。なお、この配分方法については、後述するステップＳ３０５におけるのと同様である。エネルギー調整部４２２〜４４４（２）は、配分された調整量に基づいて、レーザ発振器３０１や増幅器３０４（１）〜３０５（２）から出射するレーザ光のエネルギーを調整する。
【００７２】
ステップＳ３０３において、エネルギー制御部４４１は、内部テーブルを参照することにより、取得されたレーザエネルギーモニタ値に対応するＥＵＶエネルギー値を求め、そのＥＵＶエネルギー値とＥＵＶエネルギーモニタ値とを比較する。
【００７３】
ステップＳ３０３における比較の結果、ＥＵＶエネルギー値とＥＵＶエネルギーモニタ値との差が一定量より大きい場合に、ステップＳ３０４において、エネルギー制御部４４１は、レーザ光の照射領域に対してターゲット物質の射出位置がずれているものと判断し、ターゲット制御装置７にターゲット射出位置の修正を要求する。
【００７４】
一方、ＥＵＶエネルギー値とＥＵＶエネルギーモニタ値との差が一定量以内である場合に、ステップＳ３０５において、エネルギー制御部４４１は、レーザエネルギーモニタ値とレーザエネルギー指令値とに基づいて、レーザエネルギーの調整量を算出すると共に、エネルギー調整部４４２〜４４５（２）及び短パルス化タイミング制御装置４４５への調整量の配分を決定する。配分方法としては、例えば、粗調整をレーザ発振器３０１において行った後で、微調整を最終段の増幅器３０４（２）及び３０５（２）において行う。そして、調整量がそれらの機器３０１、３０４（２）、３０５（２）における調整範囲を越える場合に、その他の増幅器３０４（１）及び３０５（１）及び短パルス化装置３０２において調整を行うようにする。その際に、レーザエネルギーモニタ値に加え、ＥＵＶエネルギーモニタ値を、レーザエネルギー値の制御に反映させても良い。
【００７５】
ステップＳ３０６において、エネルギー調整部４４２及び４４３（１）〜４４４（２）は、レーザ発振器３０１及び増幅器３０４（１）〜３０５（２）から出射するレーザ光のエネルギーを調整する。また、短パルス化タイミング制御部４４５は、短パルス化装置３０２に対し、先に説明した制御タイミングパルスに短パルス化動作遅延を付加した信号に、さらに、エネルギー制御のためのシフト量を加えることにより、出射するレーザ光のエネルギーを変化させる。その際に、レーザ発振器３０１と短パルス化装置３０２との間に、無視できないジッタ（遅延時間の揺らぎ）がある場合には、遅延時間がジッタの中央値付近になるようにする。
【００７６】
図１４は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第５の実施例を示している。本実施例において、レーザシステム制御装置４５０は、レーザシステム３５０から出射するレーザ光のエネルギーを制御する。このレーザシステム３５０は、図３に示すレーザシステム３００に対して、各段にレーザエネルギーモニタ３５１〜３５６（２）をさらに設けたものである。
【００７７】
レーザシステム制御装置４５０は、図１２に示すレーザシステム制御装置４４０におけるエネルギー制御部４４１の替わりに、エネルギー制御部４５１を有している。その他の構成については、図１２に示すレーザシステム制御装置４４０と同様である。
【００７８】
エネルギー制御部４５１は、各段に設けられたレーザエネルギーモニタ３５１〜３５６（２）から出力されたレーザエネルギーモニタ値を取得し、それらの値と、レーザエネルギー指令値及びＥＵＶエネルギーモニタ値とに基づいて、エネルギー調整部４４２〜４４４（２）及び短パルス化タイミング制御部４４５に対して調整値を与える。
【００７９】
本実施例におけるように、各段にレーザエネルギーモニタを設け、エネルギー調整部によってレーザシステムを集中して制御することにより、いずれかの段に異常が発生した場合に、異常を容易に検出することが可能になる。また、レーザエネルギーの調整時に、各段の調整範囲を全て使用することができるので、制御性の自由度を向上させることができる。
【００８０】
図１５は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第６の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４６０は、レーザシステム３６０から出射するレーザ光のエネルギーを制御する。このレーザシステム３６０は、図３に示すレーザシステム３００に対して、各段にレーザエネルギーモニタ３６１〜３６６（２）をさらに設けたものである。
【００８１】
レーザシステム制御装置４６０は、エネルギー制御部４６１と、エネルギー調整部４６２及び４６３（１）〜４６４（２）と、短パルス化タイミング制御装置４６５とを有している。エネルギー制御部４６１は、レーザエネルギーモニタ３６３及び３６４から出力され、又は、レーザエネルギーモニタ３６１、３６２、３６５（１）〜３６６（２）から出力されてエネルギー調整部等を介して取得されたレーザエネルギーモニタ値と、ＥＵＶエネルギー制御装置８から出力されたエネルギー指令値と、ＥＵＶ光モニタ装置２から出力されたＥＵＶエネルギーモニタ値とに基づいて、ターゲット制御装置７に対する制御を行うと共に、エネルギー調整部４６２及び４６３（１）〜４６４（２）、並びに、短パルス化タイミング制御装置４６５にそれぞれ与えられる調整値を設定する。
【００８２】
エネルギー調整部４６２は、エネルギー制御部４６１から与えられた設定された調整値と、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光のエネルギーをモニタするレーザエネルギーモニタ３６１の出力値とに基づいて、レーザ発振器３０１から出射するレーザ光のエネルギーを調整する。短パルス化タイミング制御部４６５は、与えられた調整値と、短パルス化装置３６２によって短パルス化されたレーザ光のエネルギーをモニタするレーザエネルギーモニタ３６２の出力値とに基づいて、短パルス化装置３０２の動作タイミングを制御する。エネルギー調整装置４６３（１）〜４６４（２）は、与えられた調整値と、制御対象である増幅器３０４（１）〜３０５（２）から出射したレーザ光のエネルギーをモニタするレーザエネルギーモニタ３６５（１）〜３６６（２）の出力値とに基づいて、増幅器３０４（１）〜３０５（２）から出射するレーザ光のエネルギーを調整する。
【００８３】
このように、本実施例においては、各段に設けられたレーザエネルギーモニタの出力値に基づいて、エネルギー調整部及び短パルス化タイミング制御装置が、対応する構成要素について分散して制御を行う。それにより、レーザシステムの各構成要素にある程度自立性を持たせることができるので、新たに増幅段を増設し易くなると共に、各構成要素を個別にメンテナンスし易くなる。また、レーザ光を分岐直後のレーザエネルギーもモニタしているので、レーザ光分岐装置の機能判断も行うことができる。
【００８４】
図１６は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第７の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４７０は、レーザシステム３７０から出射するレーザ光のエネルギーを制御する。このレーザシステム３７０は、図５に示すレーザシステム３１０に対して、レーザエネルギーモニタ３７１及び３７２をさらに設けたものである。
【００８５】
レーザシステム制御装置４７０は、エネルギー制御部４７１と、レーザ発振器３１１及び３１２、並びに、増幅器３１５（１）〜３１６（２）から出射するレーザ光のエネルギーをそれぞれ調整するエネルギー調整部４７２及び４７３、並びに、４７６（１）〜４７７（２）と、短パルス化装置３１３及び３１４の動作タイミングをそれぞれ調整する短パルス化タイミング制御部４７４及び４７５とを含んでいる。エネルギー制御部４７１は、レーザエネルギーモニタ３７１及び３７１から出力されたレーザエネルギーモニタ値と、レーザエネルギー指令値と、ＥＵＶエネルギーモニタ値とに基づいて、エネルギー調整部４７２、４７３、及び、４７６（１）〜４７７（２）、及び、短パルス化タイミング制御部４７４及び４７５に対して調整値を与える。エネルギー調整部４７１の動作の詳細については、図１４を用いて説明したものと同様である。
【００８６】
図１７は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第８の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４８０は、レーザシステム３８０から出射するレーザ光のエネルギーを制御する。このレーザシステム３８０は、図５に示すレーザシステム３１０に対して、レーザエネルギーモニタ３８１〜３８６（２）をさらに設けたものである。レーザエネルギーモニタ３８１〜３８６（２）は、レーザシステム３８０の各段から出射したレーザ光のエネルギーをモニタすることにより、レーザエネルギーモニタ値を出力する。
【００８７】
レーザシステム制御装置４８０は、図１６に示すエネルギー制御部４７１の替わりに、エネルギー制御部４８１を有している。エネルギー制御部４８１は、レーザエネルギーモニタ３８１〜３８６（２）から出力されたレーザエネルギーモニタ値と、レーザエネルギー指令値及びＥＵＶエネルギーモニタ値とに基づいて、エネルギー調整部４７２、４７３、及び、４７６（１）〜４７７（２）、及び、短パルス化タイミング制御部４７４及び４７５に対して調整値を与える。
【００８８】
本実施例におけるように、各段にレーザエネルギーモニタを設け、エネルギー調整部によってレーザシステムを集中して制御することにより、いずれかの段に異常が発生した場合に、異常を容易に検出することが可能になる。また、レーザエネルギーの調整時に、各段の調整範囲を全て使用することができるので、制御性の自由度を向上させることができる。
【００８９】
図１８は、図１に示すレーザシステム制御装置４の第９の実施例を示すブロック図である。本実施例において、レーザシステム制御装置４９０は、レーザシステム３９０から出射するレーザ光のエネルギーを制御する。このレーザシステム３９０は、図５に示すレーザシステム３１０に対して、レーザエネルギーモニタ３９１〜３９６（２）をさらに設けたものである。レーザエネルギーモニタ３９１〜３９６（２）は、レーザシステム３９０の各段から出射したレーザ光のエネルギーをモニタすることにより、レーザエネルギーモニタ値を出力する。
【００９０】
レーザシステム４９０は、エネルギー制御部４９１と、エネルギー制御装置４９２及び４９３、並びに、４９６（１）〜４９７（２）と、タイミング制御装置４９４及び４９５とを含んでいる。エネルギー制御部４９１は、レーザエネルギーモニタ３９１〜３９６（２）から出力されたレーザエネルギーモニタ値と、レーザエネルギー指令値及びＥＵＶエネルギーモニタ値とに基づいて、エネルギー調整部４９２、４９３、及び、４９６（１）〜４９７（２）、並びに、短パルス化タイミング制御部４７５に対して調整値を与える。
【００９１】
エネルギー調整部４９２、４９３、及び、４９６（１）〜４９７（２）、並びに、短パルス化タイミング制御部４７５は、与えられた調整値と、制御対象である各部３１１〜３１６（２）から出射したレーザ光のエネルギーをモニタするレーザエネルギーモニタ３９１〜３９６（２）の出力値とに基づいて、各部３１１〜３１６（２）をそれぞれ制御する。
【００９２】
このように、エネルギー調整部及び短パルス化タイミング制御装置が、各段に設けられたレーザエネルギーモニタの出力値に基づいて、制御対象である各構成要素について分散して制御を行う。それにより、レーザシステムの各構成要素にある程度自立性を持たせることができるので、新たに増幅段を増設し易くなると共に、各構成要素を個別にメンテナンスし易くなる。
【００９３】
以上説明したレーザシステム制御装置４の第１〜第８の実施例においては、各構成要素として次に挙げる技術を用いることができる。
レーザ発振器や増幅器から出射したレーザ光のエネルギーを調整するエネルギー調整部としては、光学的、電気的、その他の作用によってエネルギーを変化させる方法及びそれを利用した機器や、それらの組み合わせを用いることができる。
【００９４】
光学的なエネルギー調整方法としては、ビームアッテネータや可動プリズムを用いることによりレーザ光の反射率を変化させたり、波長板を用いてレーザ光を偏光させたり、フィルタを用いてレーザ光の透過率を変化させる機器を用いることができる。また、電気的なエネルギー調整方法としては、レーザ発振器や増幅器の充電電圧を調節する方法が挙げられる。さらに、その他の調整方法としては、レーザ発振器や増幅器のレーザ媒質のガス圧や、ガス組成や、ガス温度を調節することが考えられる。
【００９５】
次に、レーザ光のエネルギーをモニタするレーザエネルギーモニタとしては、ビームサンプラとＰＩＮフォトダイオードとを組み合わせた検出装置や、ビームサンプラとＣＣＤとを組み合わせた検出装置を用いることができる。或いは、波長が遠赤外線領域の場合には、温度センサを用いても良い。また、レーザ光の検出方法としては、各増幅系の最終段や、レーザ発振器や増幅器等を含む系統内の各段において、出射光の一部を検出装置に導光して測定する方法の他に、各段の漏れ光を検出する方法が挙げられる。
【００９６】
また、発生したＥＵＶ光をモニタするＥＵＶモニタ装置としては、Ｘ線付近の光を検出するＥＵＶディテクタと光学フィルタとを組み合わせることにより、ＥＵＶ光を直接的に検出することができる。また、レーザ光照射条件が同じであれば、ターゲット物質がプラズマ化することによって発生した光を構成するスペクトルの強度はほぼ一定であるので、露光のために利用される波長成分（例えば、１３．５ｎｍ）以外の波長成分（アウトオブバンドと呼ばれる）を検出することにより、ＥＵＶ光エネルギーを間接的に検出することも考えられる。例えば、ＥＵＶディテクタと光学フィルタとを用いて、アウトオブバンドの波長成分を検出することにより、予め知られているＥＵＶ光のスペクトル（強度比）に基づいて、所望の波長成分のエネルギーを求めることができる。或いは、ＥＵＶ光発生チャンバにおいて生成されたプラズマの放射立体角とＥＵＶ光のエネルギーとの間には、一定の関係があるので、ピンホールカメラ等を用いてプラズマの光学イメージを取得することにより、ＥＵＶ光のエネルギーを間接的に求めることも考えられる。さらに、それらの検出方法を組み合わせて用いても良い。
【００９７】
ここで、ＥＵＶ光発生チャンバ内において発生したＥＵＶ光は、凹面の反射面を有する集光ミラーにより、所定の方向に位置に集光される。そのため、ＥＵＶ光をモニタする際には、集光ミラーの集光領域から外れた位置における光を検出することが望ましい。集光ミラーの集光領域内において光検出を行うと、検出に用いられた光の領域が影になってしまうからである。また、集光ミラーには、所望の波長成分（例えば、１３．５ｎｍ）を高い反射率で反射するために、所定の被膜が施されている。そのため、集光ミラーを透過した光、即ち、ＥＵＶ光以外の波長成分を検出することも考えられる。先にも述べたように、発生した光を構成する波長成分の強度比はほぼ一定と見られるからである。或いは、ＥＵＶ光発生チャンバ内における輻射熱をモニタすることも考えられる。さらに、それらの検出位置を組み合わせても良い。
【００９８】
図１９〜図２２は、図３又は図５に示すレーザシステム３００において用いられる短パルス化装置３０２の具体的な構成を説明するための図である。図１９〜図２２において、レーザ媒質２０ａ、リアミラー２０ｂ、及び、フロントミラー２０ｃ又は高反射ミラー２０ｄを含むレーザ共振器は、連続発振ガスレーザ（continuous wave laser）、又は、パルス発振レーザである。
【００９９】
図１９は、短パルス化装置の第１の実施例を示す模式図である。本実施例においては、短パルス化装置を、ポッケルスセルを用いて構成している。ポッケルスセルとは、結晶に電界を印加することにより結晶の屈折率や異方性が変化するというＥＯ効果（electro optic：電気光学効果）を利用した光学素子である。このポッケルスセルに印加される電界を制御することにより、それを透過する光の偏光面を所望の角度だけ回転させることができる。本実施例においては、ポッケルスセルにより、光の偏光面を９０°回転させる。
【０１００】
図１９の（ａ）に示すように、短パルス化装置２１は、偏光ビームスプリッタ２１ａ及び２１ｃと、ポッケルスセル（ＰＣ）２１ｂとを含んでいる。偏光ビームスプリッタ２１ａは、ｐ偏光を入射光の進行方向と同じ方向に出射し、ｓ偏光を入射光とほぼ直角を為す方向（図の上方）に出射することにより、入射光をｐ偏光とｓ偏光とに分離する。また、図１９の（ｂ）は、レーザ共振器２０から出射したレーザ光のパルス幅を示している。
【０１０１】
レーザ共振器２０から出射したレーザ光の内、ｐ偏光は、偏光ビームスプリッタ２１ａを透過し、ポッケルスセル２１ｂに入射する。ポッケルスセル２１ｂは、レーザ共振器２０のレーザ光出射タイミングと同期して制御されており、所定のタイミングで、所定の時間（例えば、数ナノ秒）だけ活性化される。ポッケルスセル２１ｂが活性化している間にそこを透過したレーザ光は、偏光面を９０°回転させられる。このレーザ光（ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２１ｃによって反射され、図の上方に出射する。それにより、図１９の（ｃ）に示すように、短パルス化されたレーザ光を得ることができる。一方、ポッケルスセル２１ｂが非活性化状態にあるときにそこを透過したｐ偏光は、偏光面を回転させられることなく、偏光ビームスプリッタ２１ｃを透過する。
【０１０２】
図２０は、短パルス化装置の第２の実施例を示す模式図である。本実施例においては、レーザ共振器の内部に短パルス化装置を配置している。図２０に示すように、短パルス化装置２２は、レーザ媒質２０ａと高反射ミラー２０ｄの間に配置された偏光ビームスプリッタ２２ａと、ポッケルスセル２２ｂと、λ／４波長板２２ｃと、反射ミラー２２ｄとを含んでいる。本実施例においては、ポッケルスセル２２ｂにより、光の偏光面を４５°回転させる。
【０１０３】
短パルス化装置２２においてシード光を共振させている間には、ポッケルスセル２２ｂは活性化されている。それにより、レーザ媒質２０ａから出射し、偏光ビームスプリッタ２２ａを透過したレーザ光（ｐ偏光）の偏光面は、ポッケルスセル２２ｂを透過することにより４５°回転し、λ／４波長板２２ｃを往復することにより９０°（４５°×２回）回転し、再びポッケルスセル２２ｂを透過することにより、さらに４５°回転する。それによりシード光は再びｐ偏光に戻り、レーザ媒質２０ａに入射する。このように、シード光を、レーザ媒質２０ａを介してリアミラー２０ｂと高反射ミラー２０ｄとの間を往復させることにより増幅させる。
【０１０４】
レーザ発振器から短パルスレーザ光を出射させる際には、ポッケルスセル２２ｂを、所定のタイミング、所定の時間（例えば、数ナノ秒）だけ非活性化すれば良い。それにより、レーザ媒質２０ａから出射し、偏光ビームスプリッタ２２ａを透過したｐ偏光は、その偏光面を回転させられることなくポッケルスセル２２ｂを透過し、λ／４波長板２２ｃを往復することにより偏光面を９０°回転されてｓ偏光となる。そして、そのｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ２２ａによって図の上方に反射されるので、短パルス化されたレーザ光を得ることができる。
【０１０５】
本実施例によれば、共振器の内部においてレーザ光の偏光面を揃えるので、レーザエネルギーのロスを低減し、効率良く短パルスすることができる。なお、この場合には、共振器内におけるポッケルスセルの耐久性を考慮すると、パワーの大きな増幅器よりも前段に配置することが望ましい。
【０１０６】
図２１は、短パルス化装置の第３の実施例を示す模式図である。図２１の（ａ）に示す短パルス化装置２３は、図２０に示す短パルス化装置２２に加えて、ポッケルスセル２３ａ及び２３ｂ、並びに、偏光ビームスプリッタ２３ｃを有している。ここで、レーザ光を短パルス化しても、図２１の（ｂ）に示すように、メインパルスの前後にテールが残ってしまう場合がある。このようなテールが存在すると、後段におけるレーザ光の増幅時に、ゲインを無駄に消費してしまうおそれがある。そのため、この実施例においては、それらのテールをカットするために、２つのポッケルスセル２３ａ及び２３ｂを設けている。これらのポッケルスセル２３ａ及び２３ｂは、活性化状態にされることにより、それを透過する光の偏光面を９０°回転させる。
【０１０７】
ポッケルスセル２３ａ及び２３ｂは、パルス発振と同期して制御されており、所定の遅延時間をそれぞれ与えられて動作する。これらのポッケルスセル２３ａ及び２３ｂが共に非活性化状態の場合に、それらに入射したｓ偏光はそのまま透過し、ｓ偏光のまま偏光ビームスプリッタ２３ｃにより反射されて図の上方に出射する。テールがカットされたパルスを得るためには、まず、反射ミラー２２ｄによって反射されたｓ偏光がポッケルスセル２３ａに入射する際に、メインパルス前のテールが通過したタイミングで、ポッケルスセル２３ａを活性化する。それにより、メインパルス及びそれに続くテールがｐ偏光となる。次に、メインパルスがポッケルスセル２３ｂに入射する際に、メインパルスが通過したタイミングで、ポッケルスセル２３ｂを活性化する。それにより、メインパルス後のテールが再びｓ偏光となる。それにより、メインパルス（ｐ偏光）のみが偏光ビームスプリッタ２３ｃを透過し、テールがカットされた短パルスを外部に取り出すことができる。一方、メインパルス前及び後のテール（ｓ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２３ｃによって、図の上方に出射する。
【０１０８】
図２２は、短パルス化装置の第４の実施例を示す模式図である。本実施例においては、短パルス化装置を、ゲルマニウム（Ｇｅ）素子を用いて構成している。ゲルマニウム素子とは、レーザ光を照射されることにより、表面の屈折率が変化する光学素子のことである。図２２に示すように、短パルス化装置２４は、偏光素子２４ａと、ゲルマニウム素子２４ｂと、短パルスレーザ発振装置２４ｃとを含んでいる。偏光素子２４ａは、レーザ媒質２０ａから出射したレーザ光の内、ｐ偏光のみを透過させる。ゲルマニウム素子２４ｂは、光軸に対してブリュースタ角を為すように配置されている。短パルスレーザ発振装置２４ｃは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザであり、短パルス化タイミングと同期して制御されている。
【０１０９】
レーザ媒質２０ａから出射し、偏光素子２４ａを透過したｐ偏光面を有するレーザ光は、ゲルマニウム素子２４ｂを透過する。レーザ光を短パルス化する際には、短パルスレーザ装置２４ｃから、ゲルマニウム素子２４ｂに短パルスレーザ光を照射する。ゲルマニウム素子２４ｂの表面においては、この短パルスレーザ光が照射されている間のみ、屈折率が変化し、それによってブリュースタ角が変化する。その結果、ｐ偏光がゲルマニウム素子２４ｂを透過できなくなり、図の矢印の方向に反射される。このようにして、レーザ光を短パルス化することができる。
【０１１０】
図２３〜図２５は、図３に示すレーザシステム３００において用いられるレーザ光分岐装置３０２の構成を説明するための図である。
図２３は、レーザ光分岐装置の第１の実施例を示す模式図である。本実施例においては、レーザ光分岐装置を、ビームスプリッタを用いて構成している。図２３の（ａ）に示すように、レーザ分岐装置３０は、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光の内、一部を透過し、残りを反射するビームスプリッタ３０ａと、ビームスプリッタ３０ａから導かれたレーザ光を反射するミラー３０ｂとを含んでいる。ビームスプリッタ３０ａを透過したレーザ光は、増幅器３０４（１）に入射し、ビームスプリッタ３０ａ及びミラー３０ｂによって反射されたレーザ光は、増幅器３０５（１）に入射する。また、Ａ系の増幅器３０４（１）及びＢ系の増幅器３０５（１）は、レーザ発振器３０１のレーザ光出射タイミング（例えば、繰り返し周波数８ｋＨｚ）と同期して、交互に活性化される。それにより、図２３の（ｂ）に示すように、Ａ系の増幅器３０４（１）及びＢ系の増幅器３０５（１）から、増幅されたレーザ光が交互に（例えば、各々４ｋＨｚ）出射する。このような構成を用いる場合には、レーザ分岐装置の動作タイミングを制御する必要がないという利点がある。
【０１１１】
図２４は、レーザ光分岐装置の第２の実施例を示す模式図である。本実施例においては、レーザ光分岐装置を、ガルバノスキャナを用いて構成している。図２４の（ａ）に示すように、レーザ分岐装置３１は、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光を反射するガルバノスキャナ３１ａと、ガルバノスキャナ３１ａによって導かれたレーザ光を反射するミラー３１ｂ及び３１ｃとを含んでいる。ガルバノスキャナ３１ａは、レーザ発振器３０１のレーザ光出射タイミングと同期して動作を制御されており、ミラー３１ｂ及び３１ｃの方向に、レーザ光を交互に反射する。それにより、図２４の（ｂ）に示すように、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光は、１パルス毎に光路Ａ及び光路Ｂに分岐される。そして、光路Ａに分岐されたレーザ光は、Ａ系の増幅器に導かれ、光路Ｂに分岐されたレーザ光は、Ｂ系の増幅器に導かれる。このような構成を用いる場合には、レーザ発振器から出射した全てのパルスが一様に増幅されるので、レーザエネルギーのロスを低減することができる。
【０１１２】
図２５は、レーザ光分岐装置の第３の実施例を示す模式図である。本実施例においては、レーザ光分岐装置を、ポッケルスセル（ＰＣ）を用いて構成している。図２５の（ａ）に示すように、レーザ分岐装置３２は、ポッケルスセル３２ａと、ポーラライザ３２ｂと、反射ミラー３２ｃとを含んでいる。ポッケルスセル３２ａは、レーザ発振器３０１と同期して、活性化・非活性化を制御されている。また、ポーラライザ３２ｂは、第１の偏光面を有するレーザ光を透過し、第２の偏光面を有するレーザ光を反射する。レーザ発振器３０１から出射したレーザ光がポッケルスセル３２ａを透過する際に、ポッケルスセル３２ａを活性化することにより、そのレーザ光の偏光面が第２の偏光面に回転する。その結果、レーザ光は、ポーラライザ３２ｂ及びミラー３２ｃによって反射され、光路Ｂに導かれる。一方、次のレーザ光がポッケルスセル３２ａを透過する際には、ポッケルスセル３２ａは非活性化される。それにより、次のレーザ光はポーラライザ３２ｂを透過し、光路Ａに導かれる。このようにして、図２１の（ｂ）に示すように、レーザ発振器３０１から出射したレーザ光は、１パルス毎に光路Ａ及び光路Ｂに分岐される。
このようなポッケルスセル３２ａは高速動作させることが可能なので、本実施例を用いる場合には、パルス間隔の制御精度を向上させることができる。
【０１１３】
以上説明したレーザ光分岐装置の第１〜第３の実施例においては、レーザ発振器から出射したレーザ光を２つの光路に分岐しているが、３つ以上に分岐する場合においても、同様の構成を用いることができる。
【０１１４】
図２６〜図３１は、図１に示すレーザシステム３において用いられる増幅器の構成を説明するための図である。
図２６は、増幅器の第１の実施例を示す模式図であり、増幅器を、レーザチャンバ４０内に配置された電極４０ａによって挟まれるレーザ放電部４０ｂを側面方向から見た様子を示している。本実施例においては、チャンバウィンドウ４０ｃの外側に複数枚の全反射ミラー４０ｄを配置し、レーザ光（シード光）にレーザ放電部４０ｃを複数回往復させることにより、レーザ光の強度を増幅している。例えば、図２６に示すように、７枚の全反射ミラー４０ｄを用いる場合には、４つのパスが形成される。
【０１１５】
図２７は、増幅器の第２の実施例を示す模式図である。本実施例においては、２枚の高反射ミラー４１ａ及び４１ｂを用いることにより、レーザ放電部４０ｂに複数のパスを形成している。図２７に示すように、チャンバ４０の外側には、２枚の高反射ミラー４１ａ及び４１ｂが向かい合うように配置されている。左側のチャンバウィンドウ４０ｃからチャンバ４０内に入射したレーザ光は、左右に配置された２枚の高反射ミラー４１ａ及び４１ｂによって反射され、レーザ放電部４０ｂを複数回通過する。それにより、レーザ光は増幅され、チャンバ４０外に取り出される。本実施例によれば、ミラーの枚数を減らすことができるので、光学系の調整を容易に行うことができると共に、コストを低く抑えることが可能になる。
【０１１６】
図２８は、増幅器の第３の実施例を示す模式図である。本実施例において、レーザ光を反射するミラーは、チャンバ４０内に配置されている。図２８の（ａ）に示すように、チャンバ４０には、チャンバウィンドウの替わりに、入力ミラー４２ａ及び出力ミラー４２ｂが取り付けられている。図２８の（ｂ）に示すように、入力ミラー４２ａ及び出力ミラー４２ｂにおいて、チャンバ４０の内側を向く面の一部の領域には、反射防止コーティングが施されており、残りの領域には、高反射コーティングが施されている。また、入力ミラー４２ａ及び出力ミラー４２ｂのチャンバ４０の外側を向く面の一部には、反射防止コーティングが施されている。
【０１１７】
入力ミラー４２ａの反射防止コーティング領域を透過してチャンバ４０内に入射したレーザ光は、入力ミラー４２ａ及び出力ミラー４２ｂの高反射コーティング領域において反射され、レーザ放電部４０ｂを複数回往復する。それにより、レーザ光は増幅され、出力ミラー４２ｂの反射防止コーティング領域を透過してチャンバ４０外に取り出される。
本実施例によれば、レーザ光がチャンバウィンドウを透過する際に生じるエネルギーロスを低減すると共に、省スペース化を図ることができる。
【０１１８】
図２９は、増幅器の第４の実施例を示す模式図である。本実施例においては、凹面鏡を用いてレーザパスを形成している。図２９は、レーザ放電部４０ｂ上方から見た様子を表している。なお、レーザ放電部４０ｂを形成するための一方の電極は省略されている。図２９の（ａ）に示すように、チャンバ４０には、一方のチャンバウィンドウの替わりに、反射面に高反射コーティングが施された凹面鏡４３ａが配置されており、チャンバ４０の外側には、凹面鏡４３ｂが配置されている。図２９の（ｂ）に示すように、凹面鏡４３ｂには、レーザ光を通過させるための空孔４３ｃが形成されている。凹面鏡４３ｂによりチャンバ４０方向に導かれたレーザ光は、凹面鏡４３ａ及び凹面鏡４３ｂによって反射され、レーザ放電部４０ｂを複数回往復する。それにより、レーザ光は増幅され、凹面鏡４３ｂの空孔を通過して外部に取り出される。
【０１１９】
図２９においては、凹面鏡４３ａとして、球面状の反射面を有するスフェリカルミラーを用いているが、放物面状の反射面を有する放物面ミラーや、円柱状の反射面を有するシリンドリカルミラーを用いても良い。また、凹面鏡４３ｂについても、図２９の（ｃ）に示すように、スリットが形成されたスフェリカルミラーや、図２９の（ｄ）又は（ｅ）に示すように、空孔又はスリットが形成されたシリンドリカルミラーを用いても良い。さらに、凹面鏡４３ｂにおいては、空孔やスリットを形成する替わりに、その領域に反射防止コーティングを施すことにより、レーザ光の透過領域を形成しても良い。
【０１２０】
本実施例におけるように、ミラーの形状を工夫し、適切なミラー曲率を用いてレーザ光の焦点位置を調整することにより、チャンバウィンドウ面におけるレーザフルーエンスを変化させることができる。従って、チャンバウィンドウ面におけるレーザフルーエンスを低下させることにより、チャンバウィンドウ４０ｃの長寿命化を図ることが可能になる。
以上説明した図２６〜図２９に示す実施例においては、レーザ発振器から出射したレーザ光（シード光）をコリメートして増幅段に入射させても良い。
【０１２１】
図３０は、増幅器の第５の実施例を示す模式図である。本実施例においては、レーザ発振器と増幅器との間にコリメート部を配置している。コリメート部は、スフェリカル又は放物面の反射面を有する１枚以上の凹面鏡又はレンズを用いることによって構成することができる。例えば、図３０の（ａ）には、２枚の凹面鏡４４ａ及び４４ｂを組み合わせたコリメート部４４が示されており、図３０の（ｂ）には、凸レンズ４５ａ及び凹レンズ４５ｂを組み合わせたコリメート部４５が示されている。
【０１２２】
ここで、レーザ発振器から出射した強度の比較的弱いレーザ光を増幅するときに、エネルギー密度が低いために十分な増幅効率を得られない場合がある。その場合には、この実施例におけるように、増幅段への入射光をコリメートすることにより、注入エネルギー密度を高くすることができるので、増幅効率を稼ぐことが可能になる。即ち、増幅段の増幅率はほぼ一定なので、元の注入エネルギーを高くすることにより、増幅後のレーザ出力をほぼ線形的に増加させることができる。
【０１２３】
図３１は、増幅器の第６の実施例を示す模式図である。図３１は、増幅器の一種である再生増幅器の構成を示すブロック図である。図３１に示すように、増幅器４６は、増幅ゲイン物質（レーザ媒質）４６ａと、ポーラライザ４６ｂ及び４６ｃと、ポッケルスセル４６ｄ及び４６ｅと、λ／４波長板４６ｆと、反射ミラー４６ｇ及び４６ｈとを含んでいる。増幅ゲイン物質４６ａには、レーザシステム制御装置４の制御の下で動作するパルス電源供給部４７からパルス電源を与えられる。また、ポッケルスセル４６ｄ及び４６ｅには、レーザシステム制御装置４の制御の下で動作するパルス供給部４８ａ及び４８ｂから、パルス信号がそれぞれ与えられる。ポッケルスセル４６ｄ及び４６ｅは、非活性化状態にあるときには、光をそのまま透過させ、活性化状態にされることにより、そこを透過する光の偏光面を４５°回転させる。また、λ／４波長板４６ｆは、そこを透過する光の偏光面を１／４波長分（即ち、π／２＝４５°）だけ回転させる。
【０１２４】
このような再生増幅器４６に、ある偏光面を有するレーザ光を入射する。このレーザ光は、ポーラライザ４６ｂ及び非活性化状態のポッケルスセル４６ｄを透過し、波長板４６ｆを透過することによって偏光面を４５°回転させられる。そして、そのレーザ光は、反射ミラー４６ｇによって反射され、再び波長板４６ｆを透過することにより偏光面を４５°回転させられ、非活性化状態のポッケルスセル４６ｄを透過する。その結果、レーザ光は、最初の状態から９０°回転させられたことになるので、ポーラライザ４６ｂによって反射され、進行方向を変更される。さらに、レーザ光は、増幅ゲイン物質４６ａを通過することによって増幅される。次に、増幅されたレーザ光は、ポーラライザ４６ｃによって反射され、非活性化状態のポッケルスセル４６ｅを透過し、反射ミラー４６ｈによって反射されて、再び、非活性化状態のポッケルスセル４６ｅを透過する。そして、ポーラライザ４６ｃによって発射されて、再び、増幅ゲイン物質４６ａを通過することにより、増幅される。
【０１２５】
次に、増幅されたレーザ光は、ポーラライザ４６ｂによって反射され、活性化状態にされたポッケルスセル４６ｄ及び波長板４６ｆを透過し、反射ミラー４６によって反射され、再び、波長板４６ｆ及び活性化状態にされたポッケルスセル４６ｄを透過する。それにより、レーザ光は、偏光面を４５°ずつ４回、合計１８０°回転させられるので、再び、ポーラライザ４６ｂによって反射され、増幅ゲイン物質４６ａの方向に導かれる。このように、レーザ光は、反射ミラー４６ｇと反射ミラー４６ｈとの間を、増幅ゲイン物質４６ａを介して複数回往復することにより増幅される。
【０１２６】
レーザ光が増幅ゲイン物質４６ａのゲインを十分に消費した後、増幅されたレーザ光を取り出す場合には、ポッケルスセル４６ｅを活性化させる。それにより、増幅ゲイン物質４６ａを通過し、ポーラライザ４６ｃによって反射されたレーザ光は、活性化状態のポッケルスセル４６ｅを透過することにより、偏光面を４５°回転させられ、反射ミラー４６ｈによって反射された後で、活性化状態のポッケルスセル４６ｅを再び透過する際に、さらに偏光面を４５°回転させられる。それにより、レーザ光は、ポーラライザ４６ｃによって反射された直後から、偏光面を９０℃回転させられたことになるので、ポーラライザ４６ｃを透過して増幅器４６の外部に出射する。
【０１２７】
このような再生増幅器においては、増幅ゲインを無駄なく使用することができるので、高い増幅率を得ることができる。なお、一般に、ポッケルスセルは高いパワーの下では熱的に損傷を受けるおそれがあるので、このような再生増幅器は、比較的パワーの低い最初の段の増幅器として用いることが望ましい。
【０１２８】
図３２〜図３７は、図１に示すターゲットモニタ装置６の構成を説明するための図である。以下において、ターゲット物質の横位置とは、ターゲット物質に照射されるレーザ光の光軸及びターゲット物質の軌道に対して垂直方向におけるターゲット物質の位置のことをいい、ターゲット物質の奥行き位置とは、レーザ光の光軸方向におけるターゲット物質の位置のことをいう。
【０１２９】
図３２は、ターゲットモニタ装置の第１の実施例を示す模式図である。図３２の（ａ）に示すように、ターゲットモニタ装置６０は、ラインセンサ６０ａと、波形処理装置６０ｂと、照明装置６０ｃとを含んでいる。ラインセンサ６０ａとしては、７ｋＨｚ以上の動作に対応するために、高速ラインセンサを用いることが望ましい。波形処理装置６０ｂは、ラインセンサ６０ａから出力された検出信号について所定の処理を行う。照明装置６０ｃは、ターゲット物質の軌道の反対側からラインセンサ６０ａに向けて光を照射する。照明装置６０ｃとしては、輝度の高い可視波長レーザ等を用いることが望ましい。
【０１３０】
図３２の（ａ）に示すように、照明光によって照射された領域をターゲット物質が通過すると、ラインセンサ６０ａにターゲット物質の影が写される。図３２の（ｂ）は、ラインセンサ６０ａから出力された検出信号を時系列に表している。図３２の（ｂ）に示すように、図の上方から滴下するターゲット物質の影を表す波形の幅は、時間の経過と共に次第に大きくなり、ターゲット物質がラインセンサ６０ａの正面を通過するときに最大となり、その後、次第に小さくなる。従って、ターゲット物質の射出時間間隔を検出するためには、波形の幅がピークに達した時から、波形の幅が次のピークに達するまでの時間を測定すれば良い。また、径が知られている物体をターゲット物質の軌道に配置したときのラインセンサ６０ａの出力信号におけるチャンネル数と実際の物体の長さとを予め較正しておくことにより、ラインセンサ６０ａの出力信号に基づいて、ターゲット径、及び、ターゲット物質の横位置を検出することができる。さらに、そのようにして検出されたターゲット径と、ラインセンサ６０ａの出力信号において波形が消失してから波形の幅がピークに達し、再び波形が消失するまでの時間とに基づいて、ターゲット物質の射出速度を算出することができる。波形処理装置６０ｂによって求められたターゲットの射出時間間隔、射出速度、位置、及び、ターゲット径等の情報は、図１に示すレーザシステム制御装置４に供給される。
【０１３１】
図３３は、ターゲットモニタ装置の第２の実施例を示す模式図である。本実施例においては、２つのラインセンサを用いてターゲット物質を検出している。図３３に示すように、ターゲットモニタ装置６１は、２つのラインセンサ６１ａ及び６１ｂ、波形処理装置６１ｃ、及び、２つの照明装置６１ｄ及び６１ｅとを含んでいる。２つのラインセンサ６１ａ及び６１ｂは、所定の間隔だけ離して、平行に配置されている。また、２つの照明装置６１ｄ及び６１ｅは、ラインセンサ６１ａ及び６１ｂに向けて、光をそれぞれ照射する。
【０１３２】
このように２つのラインセンサを用いることにより、射出されるターゲット物質の位置間隔を正確に測定することができる。ここで、２つのラインセンサの間隔をｄ（ｍ）、ラインセンサ６１ａによって検出された波形がピークとなるときの時刻をＴ１、ラインセンサ６１ａによって検出された波形が、時刻Ｔ１後初めてピークとなるときの時刻をＴｎ１、ラインセンサ６１ｂによって検出された波形がピークとなるときの時刻をＴ２、ラインセンサ６１ｂによって検出された波形が、時刻Ｔ２後初めてピークとなるときの時刻をＴｎ２、ラインセンサ６１ａによって検出された波形の幅をＬ１（ｃｈ）、長さが既知である物体をラインセンサ６１ａによって検出した場合の較正値をＲ（ｍ／ｃｈ）とする。ここで、測定を容易且つ確実に行うためには、２つのラインセンサの間隔ｄを、ターゲット物質の射出位置間隔よりも短くする必要がある。これらの値を用いることにより、ターゲット径Ｄｔ、ターゲット速度Ｖｔ、ターゲットの射出時間間隔Ｔｔ、ターゲットの射出位置間隔Ｌｔは、次式によって表される。
【０１３３】
ターゲット径：Ｄｔ＝Ｌ１×Ｒ  （ｍ）
ターゲット速度：Ｖｔ＝ｄ／（Ｔ２−Ｔ１）  （ｍ／ｓ）
射出時間間隔：Ｔｔ＝Ｔｎ１−Ｔ１  （ｓ）、又は、Ｔｔ＝Ｔｎ２−Ｔ２  （ｓ）
射出位置間隔：Ｌｔ＝Ｖｔ×Ｔｔ  （ｍ）
また、ターゲット物質の横位置は、ターゲット径Ｄｔの計測時における波形のチャンネルによって表される。
【０１３４】
波形処理装置６１ｃは、上記の式を用いてターゲット物質の時間又は位置間隔や、ターゲット物質の位置を求め、レーザシステム制御装置４に出力する。また、波形処理装置６１ｃは、それ以外の測定値（例えば、ターゲット速度）をターゲット制御装置７やＥＵＶ光源制御装置８に出力することにより、それらの測定値を制御パラメータとして用いても良い。
【０１３５】
図３４は、ターゲットモニタ装置の第３の実施例を示す模式図である。本実施例においては、ターゲット物質を異なる２つの方向から検出している。なお、図３４の（ａ）〜（ｃ）においては、ターゲット物質の進行方向をプラスＺ方向としている。
図３４の（ａ）に示すように、ターゲットモニタ装置６２は、２つのラインセンサ６２ａ及び６２ｂと、波形処理装置６２ｃと、２つのラインセンサ６２ａ及び６２ｂに向けて光をそれぞれ照射する照明装置６２ｄ及び６２ｅとを含んでいる。ラインセンサ６２ａ及び６２ｂは、それらの計測軸が角度Θ（０＜Θ＜１８０）を為すように配置されている。この角度Θは、９０°であることが望ましい。
【０１３６】
図３４の（ｂ）は、図３４の（ａ）に示すターゲットモニタ装置６２を、Ｚ軸から見た図を示している。このように、２つの方向からターゲット物質を検出することにより、ターゲット物質の横位置だけでなく、奥行き位置を検出することができる。ここで、横位置とは、レーザ光の出射方向及びターゲット物質の射出方向の双方に垂直な軸上における位置のことであり、奥行き位置とは、レーザ光の出射方向における位置のことである。これらの情報は、ターゲット制御装置７に出力されることにより、ターゲット位置の補正に利用することができる。
【０１３７】
図３４の（ｃ）は、図３４の（ａ）に示すターゲットモニタ装置６２を、Ｙ軸から見た図（ＸＺ平面）を示している。図３３において説明したのと同様の手法を用いることにより、距離ｄだけ離して配置されたラインセンサ６２ａ及び６２ｂからの検出信号に基づいて、ターゲット物質の射出位置間隔Ｌｔ等を求めることができる。
【０１３８】
ここで、図３３又は図３４に示すように、複数のラインセンサを用いてターゲットモニタ装置を構成する場合には、先にも述べたように、ラインセンサの間隔ｄをターゲット物質の射出位置間隔Ｌｔよりも短くする必要がある。しかしながら、ラインセンサの大きさや、ターゲット径等の寸法の制約から、ｄ＜Ｌｔという関係を満たせない場合がある。また、照明光の発散角が大きい場合や、ターゲット物質が非常に小さい場合には、ラインセンサをターゲット物質の近傍に配置する必要が生じる。そうしなければ、ラインセンサからの出力信号において、波形のＳ／Ｎ比が取れなくなってしまうからである。そのためには、サイズが小さいラインセンサを用いる必要があるが、実際に用意できるラインセンサの大きさについても制約が生じる。
【０１３９】
図３５は、ターゲットモニタ装置の第４の実施例を示す模式図である。上記のような理由から、本実施例においては、照明装置からラインセンサに向けて照射される光の光路上に、レンズを含む光学系を配置している。即ち、照明装置６３ｃから出射する照明光の光路上には凸レンズ６３ｅが配置されており、それにより、照明光は、集光されてラインセンサ６３ａに入射する。一方、照明装置６３ｄから出射する照明光の光路上には、凸レンズ６３ｆ及び反射ミラー６３ｇが配置されており、凸レンズ６３ｆによって集光された照明光が、反射ミラー６３ｇによって進行方向を変更されてラインセンサ６３ｂに入射する。ラインセンサ６３ａ及び６３ｂの検出信号は、波形処理装置６３ｈに出力される。
【０１４０】
このように、レンズ等の光学系により照明光をコリメートしてラインセンサに入射させることにより、照明光の発散角を補正することができる。また、反射ミラー等の光学系を用いることにより、上記のｄ＜Ｄｔのような必要な条件を満たしつつ、ラインセンサの配置に自由度を持たせることができる。なお、図３５においては、ラインセンサ６３ａ及び６３ｂに入射する照明光の光路に、２つのレンズ６３ｅ及び６３ｆをそれぞれ配置しているが、それらのレンズの替わりに、シリンドリカル凸レンズのように２つの光路において兼用できる光学系を用いても良い。また、図３５においては、照明光の光路上におけるターゲット物質とラインセンサ６３ａ及び６３ｂとの間にレンズ６３ｅ及び６３ｆをそれぞれ配置しているが、照明装置６３ｃ及び６３ｄとターゲット物質との間にレンズを配置しても良い。
【０１４１】
図３６は、ターゲットモニタ装置の第５の実施例を示す模式図である。本実施例においては、２次元センサを用いてターゲット物質を検出している。図３６の（ａ）に示すように、ターゲットモニタ装置６４は、高速ＣＣＤカメラ６４ａと、画像処理装置６４ｂと、照明装置６４ｃとを含んでいる。
高速ＣＣＤカメラ６４ａは、照明装置６４ｃから出射した照明光によって照射されたターゲット物質を撮像し、検出信号を出力する。図３６の（ｂ）は、出力された検出信号に基づいて生成されたターゲット物質の画像を示している。このような画像に基づいて、画像処理装置６４ｂは、ターゲット射出位置間隔や、ターゲット物質の横位置等を算出する。それらの情報は、レーザシステム制御装置４等に出力され、レーザ光の出射時間間隔等を制御する際に用いられる。
【０１４２】
なお、図３６の（ａ）に示すターゲットモニタ装置においては、撮像素子としてＣＣＤを用いているが、その他にも、ＣＭＯＳセンサのように、画像を２次元的に取得できるものであれば、どのような撮像素子を用いても構わない。また、図３６に示すターゲットモニタ装置においても、図３５に示すのと同様に、光路上に光学系を配置しても良い。それにより、使用されるＣＣＤカメラのサイズに合わせて、照明光の径（幅）や光路を調節することができる。
【０１４３】
図３７は、ターゲットモニタ装置の第６の実施例を示す模式図である。本実施例においては、２つの２次元センサを用いて、ターゲット物質を異なる２つの方向からターゲット物質を検出している。
図３７の（ａ）に示すように、ターゲットモニタ装置６５は、２つの高速ＣＣＤカメラ６５ａ及び６５ｂと、画像処理装置６５ｃと、２つの照明装置６５ｄ及び６５ｅとを含んでいる。高速ＣＣＤカメラ６５ａ及び６５ｂは、それらの計測軸が角度Θ（０＜Θ＜１８０）を為すように配置されている。なお、図３７の（ａ）においては、Θ＝９０°となっている。
【０１４４】
図３７の（ｂ）は、高速ＣＣＤカメラ６５ａによって取得されたターゲット物質の画像を示しており、図３７の（ｃ）は、高速ＣＣＤカメラ６５ｂによって取得されたターゲット物質の画像を示している。画像処理装置６５ｃは、異なる２つの方向から撮影されたターゲット物質の画像に基づいて、ターゲット物質の射出位置間隔又は射出時間間隔や、ターゲット物質の横位置だけでなく、ターゲット物質の奥行き位置を検出することができる。それらの情報の内、ターゲット物質の射出時間間隔は、レーザシステム制御装置４に出力され、レーザ光の照射間隔を調整する際に用いられる。また、ターゲット物質の射出時間間隔及びターゲット物質の横位置及び奥行き位置は、ターゲット制御装置７に出力され、ターゲット物質の射出間隔及び射出位置を調整する際に用いられる。
【０１４５】
図３８は、図１に示すターゲット射出装置５及びターゲット制御装置７の一実施例を示す模式図である。このターゲット射出装置５は、液体キセノンのドロップレットを射出する装置である。
図３８に示すターゲット射出装置５は、圧力調整部５０と、マスフローコントローラ５１と、ベローズ配管５２と、真空ステージ５３と、液化室５４と、冷凍機５５と、ヒータ５６と、温度センサ５７と、加振装置５８と、噴射ノズル５９とを含んでいる。圧力調整部５０は、外部からターゲット射出装置５内に高純度キセノンガスを供給する際に、ガス圧を調整する。
【０１４６】
また、ターゲット制御装置７は、制御部７０と、圧力制御部７１と、流量制御部７２と、温度制御部７３と、位置制御部７４と、射出制御部７５とを含んでいる。制御部７０は、ＥＵＶ光源制御装置８から供給されるターゲット径指令値及びターゲット射出間隔指令値に従って、それらの指令値によって規定されたドロップレットを射出するように、上記制御部７１〜７５に制御パラメータを振り分ける。また、制御部７０は、レーザシステム制御装置４から供給されるターゲット間隔及びターゲット位置修正要求や、ターゲットモニタ装置６から供給されるターゲット間隔及びターゲット位置情報並びにターゲット径情報に基づいて、上記の制御パラメータを修正する。
【０１４７】
ターゲット射出装置５は、外部の高純度キセノンを導入する配管に接続されている。圧力調整器５０は、圧力制御部７１の制御の下で、ターゲット射出装置５におけるキセノンガスの圧力を調整する。また、マスフローコントローラ５１は、流量制御部７２の制御の下で、ターゲット射出装置５におけるキセノンガスの流量を調整する。
【０１４８】
ターゲット径及びターゲット射出間隔の値を変化させる等の目的で、加振装置５８の振動周波数を急激に変化させる場合（例えば、１ｋＨｚから８ｋＨｚ）には、圧力制御部７１及び／又は流量制御部７２は、それに伴ってキセノンガスの流量を増加させるように、圧力調整器５０又はマスフローコントローラ５１を制御する。また、その際に、圧力制御部７１又は流量制御部７２は、冷凍機５５の冷却能力を一時的に変化させるよう、温度制御部７３に指令を与えても良い。
【０１４９】
真空ステージ５３は、位置制御部７４の制御の下で、ＸＹ面（水平面）内を移動する。真空ステージ５３には、液化室５４及び噴射ノズル５９が配置されており、それにより、噴射ノズル５９の横位置及び奥行き位置が調整される。そのため、真空ステージ５３の上流側には、液化室５４にキセノンガスを供給するためのフレキシブルなベローズ配管が配置されている。
【０１５０】
液化室５４においては、キセノンガスの液化が行われる。液化室５４には、温度制御部７３の制御の下で動作する冷凍機５５が接続されており、それにより、液化室５４に導入されたキセノンガスが液化される。また、液化室５４には、ヒータ５６及び温度センサが配置されている。温度制御部７３は、温度センサ５７のモニタ値に基づいてヒータ５６を制御することにより、液化室５４の内部及び噴射ノズル５９の周辺を所定の温度に維持し、キセノンが凍結するのを防いでいる。
【０１５１】
このように、定常状態においては、液化室５４の内部は一定の温度に保たれている。しかしながら、先に述べたように、ターゲット径等を変化させるために、キセノンの流量を急激に変化させる場合には、冷却能力が低下してしまうおそれがある。そのような場合に、温度制御部７３は、圧力制御部５０又は流量制御部５１からの指令に従って、一時的に冷却能力が変化するように冷凍機５５やヒータ５６を制御する。それにより、ドロップレット生成における安定性が低下し、それが元に戻るまでの遅れ時間を、最小限に留めるようにしても良い。
【０１５２】
なお、本実施例においては、ターゲット物質として液体のキセノンを用いるため、液化室５４を設けているが、水、エタノール、錫又はリチウム又はインジウム含有液体のように、液化する必要のないターゲット物質を用いる場合には、液化室５４を省略しても良い。
【０１５３】
加振装置５８は、ピエゾ素子を含んでおり、射出制御部７５の制御の下で、噴射ノズル５９に振動を与える。射出制御部７５は、ＥＵＶ光源制御装置８から与えらえらたターゲット径指令値及びターゲット射出間隔指令値とに基づいて、加振装置５８における振動周波数及び振動ストロークを決定し、ピエゾ素子に所定の電圧信号を印加する。その際に、射出制御部７５は、ターゲットモニタ装置６から出力されたターゲット間隔モニタ情報や、レーザシステム制御部４から出力されたターゲット間隔修正要求に基づいて、ピエゾ素子に与えられる電圧信号について、刻々と修正演算を行う。それにより、ドロップレットの射出間隔を、ターゲット射出間隔指令値に安定化させることができる。
【０１５４】
なお、ドロップレットの生成方式としては、噴射ノズルから吐出するターゲット噴流を所定の周波数で振動させて擾乱させることにより液滴化するコンティニュアス・ジェット（continuous jet）方式を用いても良いし、噴射ノズルからターゲット物質を必要なときだけ吐出させるドロップ・オン・デマンド（drop on demand）方式を用いても良い。
【０１５５】
射出制御部７５は、ターゲットモニタ装置５やその他の検出装置から供給されるターゲット径情報に基づいて、ターゲットの径を制御しても良い。その場合には、噴射ノズル５９から噴射するターゲット噴流の速度や径を調節すれば良い。また、ターゲット物質の位置情報を取得できる場合には、ターゲット物質の軌道がレーザシステムから出射するレーザ光の光軸上の焦点付近を通るように、真空ステージを調節すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、露光装置等に用いられるＬＰＰ型ＥＵＶ光源装置において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ＥＵＶ光の発生原理を説明するための模式図である。
【図３】レーザシステムの第１の実施例を示すブロック図である。
【図４】図３に示すレーザシステムの具体的な構成を示す模式図である。
【図５】レーザシステムの第２の実施例を示すブロック図である。
【図６】レーザシステム制御装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図７】図６に示すレーザシステム制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】図６に示すレーザシステム制御装置の変形例を示すブロック図である。
【図９】レーザシステム制御装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【図１０】レーザシステム制御装置の第３の実施例を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示すレーザシステム制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】レーザシステム制御装置の第４の実施例を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すレーザシステム制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】レーザシステム制御装置の第５の実施例を示すブロック図である。
【図１５】レーザシステム制御装置の第６の実施例を示すブロック図である。
【図１６】レーザシステム制御装置の第７の実施例を示すブロック図である。
【図１７】レーザシステム制御装置の第８の実施例を示すブロック図である。
【図１８】レーザシステム制御装置の第９の実施例を示すブロック図である。
【図１９】短パルス化装置の第１の実施例を示す模式図である。
【図２０】短パルス化装置の第２の実施例を示す模式図である。
【図２１】短パルス化装置の第３の実施例を示す模式図である。
【図２２】短パルス化装置の第４の実施例を示す模式図である。
【図２３】レーザ光分岐装置の第１の実施例を示す模式図である。
【図２４】レーザ光分岐装置の第２の実施例を示す模式図である。
【図２５】レーザ光分岐装置の第３の実施例を示す模式図である。
【図２６】増幅器の第１の実施例を示す模式図である。
【図２７】増幅器の第２の実施例を示す模式図である。
【図２８】増幅器の第３の実施例を示す模式図である。
【図２９】増幅器の第４の実施例を示す模式図である。
【図３０】増幅器の第５の実施例を示す模式図である。
【図３１】増幅器の第６の実施例を示す模式図である。
【図３２】ターゲットモニタ装置の第１の実施例を示す模式図である。
【図３３】ターゲットモニタ装置の第２の実施例を示す模式図である。
【図３４】ターゲットモニタ装置の第３の実施例を示す模式図である。
【図３５】ターゲットモニタ装置の第４の実施例を示す模式図である。
【図３６】ターゲットモニタ装置の第５の実施例を示す模式図である。
【図３７】ターゲットモニタ装置の第６の実施例を示す模式図である。
【図３８】ターゲット射出装置の一実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１…ＥＵＶ光発生チャンバ、２…ＥＵＶ光モニタ装置、３、３００、３１０、３２０、３２０’、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０…レーザシステム、３０１、３１１、３１２…レーザ発振器、２１〜２４、３０２、３１３、３１４…短パルス化装置、３０、３１、３２、３０３…レーザ光分岐装置、３０３ａ…ＥＯ−Ｑスイッチ、３０３ｂ…ポーラライザ、３０３ｃ…反射ミラー、３０４（１）、３０２（２）３０４（３）、３０５（１）、３０５（２）、３０５（３）、３１５（１）、３１５（２）、３１６（１）、３１６（２）…増幅器、３０６、３１７…パルス間隔モニタ、３０７、３０８、３５１〜３５６（２）、３６１〜３６６（２）３７１、３７２、３８１〜３８６（２）、３９１〜３９６（２）…レーザエネルギーモニタ、２０ａ…レーザ媒質、２０ａ…リアミラー、２０ｃ…フロントミラー、２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２３ｃ…偏光ビームスプリッタ、２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ…ポッケルスセル、２２ｃ…波長板、２２ｄ…反射ミラー、２４ａ…偏光素子、２４ｂ…ゲルマニウム素子、２４ｃ…短パルスレーザ発振装置、３０ａ…ビームスプリッタ、３０ｂ、３１ｂ、３１ｃ、３２ｃ…ミラー、３１ａ…ガルバノスキャナ、３２ａ…ポッケルスセル（ＰＣ）、３２ｂ…ポーラライザ、４０…レーザチャンバ、４０ａ…電極、４０ｂ…レーザ放電部、４０ｃ…チャンバウィンドウ、４０ｄ…全反射ミラー、４１ａ、４１ｂ…高反射ミラー、４２ａ入力ミラー、４２ｂ…出力ミラー、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ…凹面鏡、４３ｃ…空孔、４５ａ…凸レンズ、４６ａ…増幅ゲイン物質、４６ｂ、４６ｃ…ポーラライザ、４６ｄ、４６ｅ…ポッケルスセル（ＰＣ）、４６ｆ…波長板、４６ｇ、４６ｈ…反射ミラー、４８ａ、４８ｂ…パルス供給部、４、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、４９０…レーザシステム制御装置、４０１、４３１、４４１、４５１、４６１、４７１、４８１、４９１…エネルギー制御部、４０２、４１１、４２１…交互発振タイミング制御部、４１２、４２４、４２５、４４５、４６５…短パルス化タイミング制御部、４１３…レーザ光分岐制御部、４１４、４１５、４２６、４２７…増幅タイミング制御部、４２２、４２３…タイミング制御部、４３２、４３３、４４２、４４３（１）、４４３（２）、４４４（１）、４４４（２）、４６２〜４６４（２）、４７２〜４７７（２）、４９１〜４９７（２）…エネルギー調整部、５…ターゲット射出装置、５０…圧力調整部、５１…マスフローコントローラ、５２…ベローズ配管、５３…真空ステージ、５４…液化室、５５…冷凍機、５６…ヒータ、５７…温度センサ、５８…加振装置、５９、５０１…噴射ノズル、６、６０〜６５…ターゲットモニタ装置、６０ａ、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ…ラインセンサ、６０ｂ、６１ｃ、６２ｃ…波形処理装置、６０ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６２ｄ、６２ｅ、６３ｃ、６３ｄ、６４ｃ、６５ｄ、６５ｅ…照明装置、６３ｅ、６３ｆ…凸レンズ、６３ｇ…反射ミラー、６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂ…高速ＣＣＤカメラ、６４ｂ、６５ｃ…画像処理装置、７０…制御部、７１…ターゲット制御部、７２…圧力制御部、７３…温度制御部、７４…位置制御部、７５…射出制御部、７…ターゲット制御装置、８…ＥＵＶ光源制御装置、９…露光機、１１…集光光学系、１２…窓、１３…集光ミラー、１４…ターゲット回収筒、１５…ドロップレットターゲット
【図１】
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【図３】
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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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３８】
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【図２】
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【図４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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