(57)【要約】【課題】増幅後のレーザパラメータ（スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定性等）を安定化させること。【解決手段】狭帯域化光学系３により狭帯域化された発振段レーザ１から放出されるレーザビームの一部がビーム切り出しユニット４で切り出され、増幅段レーザ２に注入され同期増幅される。ビーム切り出しユニット４は、開口部を備えた切り出し用アパーチャ４ａ，光軸調整用の全反射ミラー４ｃ，４ｄ等から構成され、切り出し用アパーチャ４ａにより、レーザ波面の歪んでいないビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザ２に注入する。また、レーザの発振周波数に応じて、切り出し用アパーチャ４ａを移動させたり、切り出し用アパーチャ４ａの開口部を制御し、ビーム品質が良いビーム部分を切り出すようにしてもよい。【選択図】          図１
2004311766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスが封入された第１のレーザチャンバー内に配置された第１の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第１の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第１の電源と、
上記第１のレーザチャンバーが内部に配置された第１のレーザ共振器と発生したレーザビームを狭帯域化するための波長選択素子を含む狭帯域化モジュールとを有し、狭帯域化されたレーザビームを放出する発振段レーザと、
レーザガスが封入された第２のレーザチャンバー内に配置された第２の一対の放電電極と上記レーザガスを励起するために上記第２の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第２の電源とを有し、
上記発振段レーザから注入されるレーザビームを増幅する増幅段レーザと、両レーザの放電タイミングを制御する制御手段とからなる露光用２ステージレーザ装置であって、
この露光用２ステージレーザ装置は、発振段レーザから放出されるレーザビームのうち、ビーム品質が良好な部分を選択して切り出すビーム切り出し手段を有し、
上記ビーム切り出し手段によって切り出されたレーザビームが増幅段レーザの第２の一対の放電電極間に注入されることを特徴とする露光用２ステージレーザ装置。
【請求項２】
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを２つの分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記２つの分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定しておき、
上記２つの分割領域のうち、上記露光用２ステージレーザ装置が使用される発振周波数範囲においてビーム品質がより良好である方の分割領域を選択し、
レーザビームの上記選択された分割領域が増幅段レーザの第２の一対の放電電極間に注入されるように上記ビーム切り出し手段が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項３】
レーザガスが封入された第１のレーザチャンバー内に配置された第１の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第１の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第１の電源と、
上記第１のレーザチャンバーが内部に配置された第１のレーザ共振器と発生したレーザビームを狭帯域化するための波長選択素子を含む狭帯域化モジュールとを有し、狭帯域化されたレーザビームを放出する発振段レーザと、
レーザガスが封入された第２のレーザチャンバー内に配置された第２の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第２の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第２の電源とを有し、上記発振段レーザから注入されるレーザビームを増幅する増幅段レーザと、両レーザの放電タイミングを制御する制御手段とからなる露光用２ステージレーザ装置であって、
上記露光用２ステージレーザ装置は、更に発振段レーザから放出されるレーザビームのうち、ビーム品質が良好な部分を選択して切り出すビーム切り出し手段を有し、
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、
上記制御手段は、発振周波数を求め、
上記求めた発振周波数と、上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある分割領域を選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御して、
レーザビームの上記選択された領域が増幅段レーザの第２の一対の放電電極間に注入されるようにしたことを特徴とする露光用２ステージレーザ装置。
【請求項４】
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを２つの分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記２つの分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、
上記制御手段は、発振周波数を求め、
上記求めた発振周波数と上記テーブルとからビーム品質がより良好である方の分割領域を選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御することを特徴とする請求項３に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記選択した領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
必要エネルギー以上であって、かつ、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を新たに選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御することを特徴とする請求項３に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記選択した全ての領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
各分割領域の大きさが大きくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直すことを特徴とする請求項５に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項７】
レーザガスが封入された第１のレーザチャンバー内に配置された第１の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第１の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第１の電源と、
上記第１のレーザチャンバーが内部に配置された第１のレーザ共振器と発生したレーザビームを狭帯域化するための波長選択素子を含む狭帯域化モジュールとを有し、狭帯域化されたレーザビームを放出する発振段レーザと、
レーザガスが封入された第２のレーザチャンバー内に配置された第２の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第２の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第２の電源とを有し、上記発振段レーザから注入されるレーザビームを増幅する増幅段レーザと、
両レーザの放電タイミングを制御する制御手段とからなる露光用２ステージレーザ装置であって、
上記露光用２ステージレーザ装置は、更に発振段レーザから放出されるレーザビームのうち、ビーム品質が良好な部分を選択して切り出すビーム切り出し手段を有し、
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、
上記制御手段は、発振周波数を求め、
上記求めた発振周波数と上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある分割領域を複数選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御して、レーザビームの上記選択された領域が増幅段レーザの第２の一対の放電電極間に注入されるようにしたことを特徴とする露光用２ステージレーザ装置。
【請求項８】
上記制御手段は、上記複数選択した領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
上記エネルギーの合計が必要エネルギー以上となるように、選択数を増加して、上記ビーム切り出し手段を駆動制御することを特徴とする請求項７に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項９】
上記制御手段は、上記複数選択した全ての領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
各分割領域の大きさが小さくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直すことを特徴とする請求項８に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項１０】
上記ビーム切り出し手段が、開口が設けられたアパーチャと２枚の全反射ミラーとからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項１１】
上記ビーム切り出し手段が、レーザビームに垂直な２次元方向に移動可能な移動機構に取り付けられたアパーチャであって、このアパーチャは開口が設けられていることを特徴とする請求項１，  ２，３，４，５，６のいずれかに記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項１２】
上記ビーム切り出し手段が、複数のドアが設けられたアパーチャと、このドアを開閉制御する開閉制御機構からなることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１のいずれかに記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項１３】
上記第２のレザーチャンバーに封入されたレーザガスに含まれるバッファガスはヘリウムであることを特徴とする請求項１，  ２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２のいずれかに記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項１４】
上記増幅段レーザが、上記第２のレザーチャンバーが内部に配置された第２のレーザ共振器を備えていることを特徴とする請求項１，  ２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３のいずれかに記載の露光用２ステージレーザ装置。
【請求項１５】
上記ビーム品質が、スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度のいずれかであることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４のいずれかに記載の露光用２ステージレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発振段レーザと増幅段レーザを有する露光用の２ステージレーザ装置に関し、特に、増幅後のレーザパラメータを安定化することができる露光用２ステージレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、露光用エキシマレーザ、フッ素分子レーザにおいては、露光機のスループット向上および均一な超微細加工実現のため、高出力化と超狭帯域化が同時に要求され続けている。
第一の要請である高出力化のためには、１パルスあたりのエネルギーを増加させる方法、あるいは低パルスエネルギーだが繰返し周波数を増加させる方法がある。
第二の要請である超狭帯域化は、通常プリズムとグレーティングで構成されるＬＮＭ（Ｌｉｎｅ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｍｏｄｕｌｅ：  狭帯域化モジュール）  の高分解能化や、特許文献１に記載されるようなレーザパルスのロングパルス化等による方法がある。
しかしながらＬＮＭの高分解能化やロングパルス化による超狭帯域化は、一般的に光学的ロスを増加させる等、パルスエネルギー低下を招く。つまり狭帯域化とパルスエネルギーはトレードオフの関係にある。
繰り返し周波数増加に関しても、４ｋＨｚを超える繰り返し周波数はＣｏＯ（Ｃｏｓｔ  ｏｆ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ）の観点より技術的ハードルが高い。そのため、１台のレーザにおいて超狭帯域化を維持したまま、繰り返し周波数増加によって高出力化するにはおのずと限界がある。
【０００３】
そこで超狭帯域化とパルスエネルギーとのトレードオフ関係をなくし、両要請を同時に満足させるため、２台のレーザを用いた同期レーザ装置（以下では、２ステージレーザ装置という）が、例えば、特許文献２等で提案されている。
１台目の発振段レーザは低パルスエネルギーながら超狭帯域化スペクトルをもつ。２台目の増幅段レーザにおいて、発振段レーザの超狭帯域化スペクトルを維持したままパルスエネルギーのみ増幅する。この方法は２台目の増幅段レーザにＬＮＭなどの光学的ロスを含まないため、非常にレーザ発振効率が高い。この２ステージレーザ装置により所望の超狭帯域化スペクトル、出力を得ることが可能となる。所望の出力はパルスエネルギーと繰り返し周波数の積で補償される。たとえば次世代ＡｒＦエキシマレーザに要求されるスペクトルおよび出力は、＜０．  ２５ｐｍ（ＦＷＨＭ）  、＞４０Ｗ（＠４ｋＨｚ）である。
露光光学系のダメージを低減するため、レーザパルスとしては低ピークパワーが望ましくロングパルス化が、高出力化の要請により高繰返し化が求められる。
【０００４】
上記した２ステージレーザ装置の形態としてはアンプ側に共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ方式とに大別される。
２ステージレーザ装置の構成例を、図１８、図１９に示す。
図１８はＭＯＰＡ方式の従来の２ステージレーザ装置の構成例を示し、図１９はＭＯＰＯ方式における増幅段レーザの構成例を示す。なお、図１９の発振段レーザには、例えば、図１８に示す発振段レーザと同様のものが用いられる。図１８、図１９は、レーザ装置を上方から見た場合の概要図である。
図１８において、発振段レーザ１から放出されるレーザビームはレーザ装置のシードレーザビーム（種レーザビーム）としての機能を有する。増幅段レーザ２はそのシードレーザビームを増幅する機能を有する。すなわち、発振段レーザ１のスペクトル特性によりレーザ装置の全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ２によってレーザ装置からのレーザ出力（エネルギーまたはパワー）が決定される。
【０００５】
２ステージレーザ装置がフッ素分子（Ｆ２  ）レーザ装置のときには、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともにチャンバー１ａ，２ａには、フッ素（Ｆ２  ）ガスと、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
また、２ステージレーザ装置がＫｒＦレーザ装置のときには、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともにチャンバー１ａ，２ａには、クリプトン（Ｋｒ）ガス、フッ素（Ｆ２  ）ガスと、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。さらに、２ステージレーザ装置がＡｒＦレーザ装置のときには、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともにチャンバー１ａ，２ａには、アルゴン（Ａｒ）ガス、フッ素（Ｆ２  ）ガスと、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
レーザチャンバー１ａ，２ａは内部に放電部を有している。放電部はそれぞれ紙面と垂直方向に上下に設置されている一対のカソード、アノード電極１ｂ、カソード、アノード電極２ｂからなる。これらの一対の電極に電源１ｃ，２ｃから高電圧パルスが印加されることにより、電極間で放電が発生する。なお、図１８では上部電極のみが図示されている。
【０００６】
チャンバー１ａ，２ａ内に設置された一対の電極１ｂ，２ｂの光軸延長上両端に、ＣａＦ２  等のレーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材１ｄ，２ｄがそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドウ部材のチャンバー１ａ，２ａと反対側の面（外側の面）は互いに平行にそして、レーザビームに対して反射損失を低減するためにブリュースタ角で設置されている。
また、図示されないクロスフローファンがチャンバー１ａ，２ａ内に設置されており、レーザガスをチャンバー内で循環させ、放電部にレーザガスを送り込んでいる。また、図示を省略したが、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともに、チャンバーへＦ２  ガス、バッファーガスを供給するＦ２  ガス供給系、バッファーガス供給系、および、チャンバー内のレーザガスを排気するガス排気系が本装置に備わっている。なお、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置の場合は、各々Ｋｒガス供給系、Ａｒガス供給系も備える。
発振段レーザ１は拡大プリズム３ｂとグレーティング（回折格子）３ａによって構成された狭帯域化モジュール（狭帯域化光学系）３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とフロントミラー１ｆとでレーザ共振器を構成する。または図示していないが拡大プリズム、グレーティングの代わりにエタロンと全反射ミラーを用いた狭帯域化モジュールを用いてもよい。
発振段レーザ１からのレーザビーム（シードレーザビーム）は図示を省略した反射ミラー等を含むビーム伝播系により増幅段レーザ２へ導かれ注入される。
【０００７】
また、図１９に示すＭＯＰＯ方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ２には、例えば倍率が３倍以上の不安定型共振器が採用される。
ＭＯＰＯ方式における増幅段レーザ２の不安定共振器のリア側ミラー２ｅには穴が開いており、この穴を通過したレーザが上図の矢印のように反射し、また注入されたシードレーザビームは拡大し、放電部を有効に通過しレーザビームのパワーが増大する。
そして、凸面ミラーから構成されるフロントミラー２ｆよりレーザが出射される。凹面ミラーで構成されるリア側ミラー２ｅの中心部には空間的穴が施してあり、周囲にはＨＲ（Ｈｉｇｈ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートが施されている。フロントミラー２ｆの中心部にはＨＲコートが施され、周囲のレーザ出射部にはＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートが施されてある。
リア側ミラー２ｅに、空間的に開いた穴を設ける代わりに、穴部のみＡＲコートが施されたミラー基板を用いてもよい。また、ミラーに透過部を持たせない不安定共振器を用いてもよい。
【０００８】
図１８に示す同期コントローラ１０は、発振段レーザ１、増幅段レーザ２の放電タイミングを制御する。
すなわち、まず、電源１ｃから発振段レーザ１の一対の電極１ｂに高電圧パルスを印加させるＯＮ指令として、発振段レーザ１の電源１ｃにトリガ信号を送信する。そして所定時間後、増幅段レーザ２の電源２ｃにＯＮ指令としてのトリガ信号を送信する。
上記所定時間とは、発振段レーザ１からシードレーザビームが増幅段レーザ２内に入射するタイミングと増幅段レーザ２が放電するタイミングを同期させるための時間である。
なお、図１８に示したＭＯＰＡ方式は、光が増幅段レーザ２を通過する回数は１回であるがこれに限るものではない。
例えば、図２０、図２１に示すように折り返しミラー２ｇを設けて、増幅段レーザ２を複数回通過させてもよい。このように構成することにより、より高い出力のレーザビームを取り出すことが可能となる。
また、図１９に示したＭＯＰＯ方式の増幅段レーザ２も、レーザ共振器が不安定共振器でなくともよく、図２２に示すように部分反射ミラー２ｈを設けた安定共振器でもよい。
【０００９】
ところで、一般的に露光用エキシマレーザから放出されるレーザビームのビームプロファイルは、例えば、縦１５ｍｍ×横３ｍｍ程度の縦長の長方形である。
このビーム形状（ビームプロファイル）は電極間隔、放電幅、光路上に配置される図示を省略したスリット、レーザ共振器構成等により決定される。
長方形ビームプロファイル断面におけるスペクトル空間分布は、放電空間、レーザ共振器内光学素子において光軸に垂直なビーム断面において均一性を保つ場合、ある連続性を持ったスペクトル空間分布となる。通常ビームプロファイルの電極間を結ぶ軸（縦）  に対してはスペクトル分布がなく、その垂直軸（横）  に連続的な分布をもつことがわかっている。
近年の高繰り返しエキシマレーザおよびフッ素分子レーザにおいては、繰り返し周波数として４ｋＨｚ以上が求められ、そのパルス間隔は２５０μｓ  以下と非常に短くなっている。そのため、放電時に発生した衝撃波が次、あるいは次以降の放電パルスまで音響波として放電空間に残存し、図２３に示すようにレーザガス密度の疎密を形成する。
音響波が完全に減衰する以前に、放電空間に大きな密度疎密を持つタイミング（特定の繰り返し周波数）  でレーザ発振すると、レーザビームのビームプロファイルは図２４（ａ）に示すようなきれいな長方形を保たず、同図（ｂ）に示すように歪んだ凹凸のあるビームとなることが多い。
このような音響波の影響は、繰り返し周波数が高くなるほど顕著に、不連続に観測されるようになる。音響波の影響によるビームプロファイルの歪みは、同じ繰り返し周波数においては再現性があるが、繰り返し周波数が変化すると歪む位置及び歪みの強度も異なる。
そのとき得られるスペクトル幅は通常のスペクトルよりかなり大きな広がりを持ち、露光性能を悪化させる。また、他のレーザパラメータであるスペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度等も悪化することがある。
そのため、例えば、特許文献３に記載されているように音響波を分散減衰させるバッフルを用いたり、特許文献４に記載されているように吸収減衰させる吸収剤等を用い対策を行っている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１５６３６７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５１７７６号公報
【特許文献３】
特開２００１−３０８４１９号公報
【特許文献４】
特許３２５３９３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
音響波の影響を除去するため、従来においては、以上のように音響波を分散減衰させるバッフルを用いたり、音響波を吸収減衰させる吸収剤等を用い対策を行っていた。
しかしながら、現在音響波を完全に分散、吸収することは難しく、レーザビームの超狭帯域化をすべての発振周波数において維持することは困難な状況にある。
また、従来においては、上記のように発振段レーザから放出されるレーザビームのスペクトル幅等のビーム品質は、発振段レーザのレーザチャンバー内で発生する音響波の影響により生じると考えられてきた。
すなわち、音響波の影響により上記レーザチャンバー内のレーザガスの密度分布が発生し、それに伴う放電空間の屈折率分布がレーザ波面を歪ませるためであると推測していた。
しかしながら、レーザ波面の歪みは、音響波以外の他の因子によっても引き起こされる可能性がある。たとえば共振器内光学素子であるレーザチャンバーが具えるチャンバーウィンドウ、狭帯域化光学系を構成するプリズムやグレーティング、レーザ共振器を構成する出力鏡といった光学部品の歪み、また、例えば、狭帯域化光学系を収容する箱内に導入されるパージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ、…、等による急激な屈折率変化によってである。
例えば、図２５に示すように、レーザ共振器内において、プリズムが歪みによりレーザ光路断面において屈折率分布を持つ場合、レーザ波面を歪ませ、レーザビームはスペクトル幅の位置依存性を持つことがわかっている。
このような、音響波以外の他の因子によっても引き起こされるレーザ波面の歪みは、前記した特許文献３，特許文献４に記載されるように手法では除去することができない。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、２ステージレーザ装置において、発振段レーザビーム全体として広いスペクトルを持つ特定の繰り返し周波数においても、音響波や光学部品の歪み等の影響のない、あるいはその影響が緩和されたビームのある一部分を切り出し、増幅段レーザに注入することにより、増幅後のレーザパラメータ（スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定性等）を安定化させることができる露光用２ステージレーザ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
１台のレーザによる露光の場合、露光には発振されるレーザビーム全体が使用される。そのため音響波の影響を受けた結果、ビーム全体で積分されたスペクトル性能等のレーザパラメータが悪化した場合、露光装置の露光性能が悪化してしまう。
発明者らは、音響波の影響によってレーザビームのスペクトル幅積分値が大きくなってしまう特定の周波数におけるスペクトル幅の空間分布を測定した。
その結果、スペクトル幅を悪化させているレーザビーム部位が、音響波を構成するガス密度疎密勾配の大きな部分に多いことを見出した。このことはレーザビーム全体に渡り均一にスペクトル幅が悪化しているわけではなく、音響波の影響を強く受けている放電空間のみがスペクトル幅その他のレーザパラメータに悪影響を及ぼしていることを意味している。この原因は音響波によって形成されるガス密度の違い、すなわち図２に示すように、屈折率がレーザ光軸垂直面の放電空間において急激な勾配を持ち、レーザ波面を歪ませるためであると推測している。なお、図２は前記図１８に示した狭帯域化モジュール３を有する発振段レーザ１を示したものであり、レーザチャンバー１ａ内でレーザ波面が歪んでいる様子を示している。
ここで２台レーザからなる２ステージレーザ装置の場合、発振段レーザの必要出力は少なくてよい。かつ増幅段レーザに注入するために切り出す発振段レーザビームの断面積は小さくてよい。
そこで、本発明では、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）発振段レーザから放出され増幅段レーザに注入されるレーザビームにおいて、レーザ波面の歪んでいないビーム品質が良いビーム部分をビーム切り出しユニットにより切り出し、増幅段レーザに注入する。
このようにすることによって、増幅段レーザにおいて、超狭帯域スペクトルというビーム品質を維持しながら、発振段レーザからのレーザビームを同期増幅することが可能となる。
また、上記のようにビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザに注入することにより、音響波によるビームの歪みだけでなく、前記したように光学部品の歪み、また、例えば、狭帯域化光学系を収容する箱内に導入されるパージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ、…、等による急激な屈折率変化によって生ずるビームの歪み等の影響を小さくし、増幅後のレーザパラメータを安定化させることができる。
【００１４】
上記レーザ波面の歪んでいないビーム部分は、以下の（２）〜（１２）のように切り出すことができる。また、本発明の露光用２ステージレーザ装置を以下の（１３）〜（１５）のように構成してもよい。
（２）発振段レーザから放出されるレーザビームを２つの分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記２つの分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定しておき、上記２つの分割領域のうち、露光用２ステージレーザ装置が使用される発振周波数範囲においてビーム品質がより良好である方の分割領域を選択し、発振段レーザが放出されるレーザビームから選択された分割領域を、ビーム切り出手段により切り出し、増幅段レーザに注入する。
（３）発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておく。
そして発振周波数と上記テーブルとから、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を選択し、選択された分割領域をビーム切り出し手段により切り出し、増幅段レーザに注入する。
（４）上記（３）において、発振段レーザから放出されるレーザビームを２つの分割領域に分け、発振周波数に応じて、上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある方の分割領域を選択して切り出す。
（５）上記（３）において、選択した領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、必要エネルギー以上であって、かつ、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を新たに選択して切り出す。
（６）上記（５）において、選択した全ての領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、各分割領域の大きさが大きくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直す。
（７）発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておく。
そして、発振周波数と、上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある分割領域を複数選択し、選択された複数の分割領域をビーム切り出し手段により切り出し、増幅段レーザに注入する。
（８）上記（７）において、複数選択した領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、エネルギーの合計が必要エネルギー以上となるように、選択数を増加して、上記ビーム切り出し手段を駆動制御する。
（９）上記（８）において、複数選択した全ての領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、各分割領域の大きさが小さくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直す。
（１０）上記（１）（２）において、ビーム切り出し手段を、開口が設けられたアパーチャと２枚の全反射ミラーとから構成する。
（１１）上記（１）〜（６）において、ビーム切り出し手段を、レーザビームに垂直な２次元方向に移動可能な移動機構に取り付けられたアパーチャとし、このアパーチャに開口を設ける。
（１２）上記（１）〜（１１）において、ビーム切り出し手段を、複数のドアが設けられたアパーチャと、このドアを開閉制御する開閉制御機構から構成する。
（１３）上記（１）〜（１２）において、第２のレザーチャンバーに封入されたレーザガスに含まれるバッファガスをヘリウムとする。
（１４）上記（１）〜（１３）において、上記増幅段レーザが、上記第２のレザーチャンバーが内部に配置された第２のレーザ共振器を備えている。
（１５）（１）〜（１４）において、ビーム品質を、スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度のいずれかとする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）に本発明の実施例の２ステージレーザ装置の構成例を示し、図１（ｂ）に本実施例の２ステージレーザ装置の電源の概略構成を示す。なお、図１（ａ）では、増幅段レーザが前記図１８に示したＭＯＰＡである場合を示しているが、図１９に示すＭＯＰＯ方式を用いてもよい。なお、図１は前記図１８、図１９等と同様、上方から見た図である。
発振段レーザ１、増幅段レーザ１は各々レーザチャンバー１ａ，２ａを有する。レーザチャンバー１ａ，２ａの内部には不図示のレーザガス供給ユニットから供給されたレーザガスが満たされており、内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ｂ，２ｂが設置される。
発振段レーザ１、増幅段レーザ２の各一対の電極には、電源１ｃ，電源２ｃより高電圧パルスが印加され、上記電極間で放電が生じる。この放電により、レーザチャンバー１ａ，２ａ内に充填されたレーザガスが励起される。
電源１ｃ，２ｃは、例えば図１（ｂ）のように構成される。
図１（ｂ）に示す電源１ｃ，２ｃにおいて、充電器２１によりコンデンサ２２が充電される。コンデンサ２２に充電されたエネルギーは、スイッチ２３がＯＮ状態になると、電圧パルスとして磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ）２４に転送され、パルス圧縮され、上記した一対の電極１ａ，２ａに印加される。なお、図示を省略したが、電源１ｃ，２ｃは昇圧トランスをさらに備え、電圧パルスを昇圧する場合もある。
【００１６】
スイッチ２３のＯＮ，  ＯＦＦは、同期コントローラ１０からの動作指令（トリガ信号）によってなされる。
同期コントローラ１０は、発振段レーザ１から放出されるレーザビームが増幅段レーザ２に注入されるタイミングで増幅段レーザにおいて放電が発生するように、電源１ｃ、電源２ｃにトリガ信号を送出する。
発振段レーザ１、増幅段レーザ２の放電のタイミングがずれると、発振段レーザ１から放出されるレーザビームは効率よく増幅されない。同期コントローラ１０は、発振段レーザ１および増幅段レーザ２の放電開始の情報と、各レーザ１，２の出力側に設けられたビームモニタ部１５ａ，１５ｂからのビーム品質の情報とから、発振段レーザ１の電源１ｃに送出するトリガ信号と増幅段レーザ２の電源２ｃに送出するトリガ信号との間の遅延時間を設定する。
発振段レーザ１、増幅段レーザ１の放電開始情報は、各電源１ｃ，２ｃのスイッチ２３がＯＮとなったときの電気信号から取得してもよいし、各レーザチャンバー１ａ，２ａ内の一対の電極１ｂ，２ｂ間で発生する放電により励起されたレーザガスにより発生する光を観測して、その観測信号から取得してもよい。
なお、この一対の電極１ｂ，２ｂ間で発生する放電により励起されたレーザガスにより発生する光を以下では「サイドライト」と称することにする。
サイドライトの観測は、例えば、レーザ共振器上にない位置（例として、電極の長手方向と略垂直方向の電極サイド側に設けた観測窓）に設けたサイドライトセンサ１４ａ，１４ｂによってなされる。
【００１７】
発振段レーザ１は、レーザチャンバー１ａを挟んで各々配置されるフロントミラー１ｆと狭帯域化光学系３とからなるレーザ共振器を有する。狭帯域化光学系３は、例えば、レーザビームが入射する順にスリット１ｇ、１つ以上の拡大プリズムからなる拡大光学系３ｂ、反射型の回折格子（グレーティング）３ａとからなる。回折格子３ａは回折光がレーザチャンバー１ａ内の一対の主電極１ｂ間に構成される放電空間を通過するように配置される。
また、回折格子３ａ、拡大光学系３ｂの少なくとも一部はドライバ１３により駆動可能であり、ドライバ１３を制御することによって、発振段レーザ１から放出されるレーザビームの波長選択を行う波長制御が可能となる。
発振段レーザ１から放出されたレーザビームの一部はビームスプリッタ１ｅによって分岐され、ビームモニタ部１５ａに導光される。ビームモニタ部１５ａでは、レーザビームのスペクトル線幅・波長等のスペクトル特性、パルスエネルギー、パルス波形等のレーザビーム品質がモニタされる。
ビームモニタ部１５ａからのレーザビーム品質の情報は、Ｏｓｃ．コントローラ１２に送出される。Ｏｓｃ．コントローラ１２は、ビームモニタ部１４ａからの波長情報に基き、発振段レーザ１から放出されるレーザビームの波長が所定の波長となるようにドライバ１３に指令を出し、波長制御を行う。
【００１８】
Ｏｓｃ．コントローラ１２は、ビームモニタ部１５ａからのパルスエネルギー情報に基き、レーザビームのエネルギーを制御する。すなわち、電源１ｃを制御して、電源１ｃから一対の主電極１ｂへ印加される高電圧パルスの大きさを制御する。例えば、電源１ｃのコンデンサ２２を充電する充電電圧が所定の値となるように充電器２１に指令する。さらに、同情報に基き、不図示のガスユニットを制御して、レーザチャンバー１ａ内のレーザガス条件を制御する。
一方、増幅段レーザ２から放出されたレーザビームの一部もビームスプリッタ２ｊによって分岐され、ビームモニタ部１５ｂに導光される。発振段レーザ１のときと同様、ビームモニタ部１５ｂでは、レーザビームのスペクトル線幅・波長等のスペクトル特性、パルスエネルギー、パルス波形等のレーザビーム品質がモニタされる。
また、Ａｍｐ．コントローラ１６は、例えば、ビームモニタ部１５ｂからのパルスエネルギー情報に基き、レーザビームのエネルギーを制御する。
すなわち、電源２ｃを制御して、電源２ｃから一対の主電極２ｂへ印加される高電圧パルスの大きさを制御する。例として、電源２ｃのコンデンサ２２を充電する充電電圧が所定の値となるように充電器２１に指令する。さらに、同情報に基き、不図示のガスユニットを制御して、レーザチャンバー２ａ内のレーザガス条件を制御する。
なお、上記した波長制御を、増幅段レーザ２から放出されるレーザビームの一部が導光されるビームモニタ部１５ｂからの波長情報に基き、発振段レーザ１から放出されるレーザビームの波長が所定の波長となるようにＡｍｐ．コントローラ１６からドライバ１３に指令を出して行うことも可能である。
【００１９】
レーザコントローラ１１は、露光装置５からのレーザ発振指令を受け、発光指令を同期コントローラ１０に送出する。
同期コントローラ１０は、この発光指令に基づき、電源１ｃにトリガ信号を送出するとともに、前記トリガ信号送出後、所定の遅延時間経過後、電源２ｃにトリガ信号を送出する。
また、レーザコントローラ１１は、露光装置５からの指令によりビーム品質を制御する。例えば、露光装置５よりパルスエネルギーの目標値を受信したとき、パルスエネルギーが目標値となるようにＯｓｃ．コントローラ１２、Ａｍｐ．コントローラ１６を制御する。
さらに、レーザコントローラ１１は、発振段レーザ１から放出され増幅段レーザ２に注入されるレーザビームにおいて、レーザ波面の歪んでいないビーム部分を切り出し、増幅段レーザ２に注入するために、ビーム切り出しユニット４を制御する。
ビーム切り出しユニット４は、同図に示すように切り出し用アパーチャ４ａ，ビームスプリッタ４ｂ，全反射ミラー４ｃ，４ｄ，光軸調整用アパーチャ４ｅから構成され、上記切り出し用アパーチャ４ａを移動させたり、切り出し用アパーチャ４ａの開口部を制御するとともに、上記全反射ミラー４ｃ，４ｄの向きを変えて光軸調整を行うことにより、レーザ波面の歪んでいないビーム部分を切り出す。
また、切り出し用ビームモニタ部１７が設けられ、上記ビームスプリッタ４ｂにより取り出したモニタ光を、切り出し用ビームモニタ部１７に導き、切り出したビームのモニタを行う。なお、ビーム切り出しユニット４の詳細構成、制御については後述する。
【００２０】
２台の同期レーザ装置を構成した場合、増幅段レーザ２に注入するビーム断面積は、その増幅段レーザをＭＯＰＡシステムあるいはＭＯＰＯ方式のどちらを選択するかによって異なる。
ＭＯＰＡシステムの場合、上記したように、増幅段レーザ２は共振器を構成しない。前記図１８に示したものと同様の図１に示す１パスによる増幅の場合、必要な注入ビーム断面積は増幅段レーザ２の放電領域断面積程度である。
一方、前記図２０、図２１に示した２パス以上による増幅の場合、ビーム広がりを考慮し注入ビーム断面積は、ある程度小さくする必要がある。その大きさは例えば、縦１５ｍｍ×横３ｍｍ程度である。この大きさで注入された発振段レーザからのレーザビームは、１パス増幅の場合、ほとんどビーム断面積を拡大することなく増幅段レーザ２において出力増幅される。
ＭＯＰＯ方式の場合、前記図１９に示したように、増幅段レーザ２は不安定共振器を用いている。そのため、増幅段レーザ２に注入された発振段レーザビームはビーム断面積を拡大しながら出力増幅、レーザとして発振される。例えば、拡大率５倍の不安定共振器を用いた場合、増幅段レーザ２に注入するビーム断面はφ３ｍｍあれば十分である。
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
（１）第１の実施例
音響波は放電部位を中心に音波の速度で広がり、電極周辺、その他構造物を反射源、吸収源としながら放電空間に拡散累積し、時間と共に次第に減衰していく。二次元音響波シミュレーションによって、音響波の時間、空間分布が推測でき、放電空間に音響波が強く残存する周波数、影響の受ける部位が想定できる。
発明者らはレーザガス温度４７．  ５℃における音響波シミュレーション結果を基に、スペクトル幅のビーム部位依存を測定した。
すなわち、図３に示すようにビームをＸ方向にＭ分割、Ｙ方向にＮ分割し、部位（ｍ，  ｎ）  ｛ｍ＝１，・・・，  Ｍ、ｎ＝１，・・・，  Ｎ｝におけるスペクトル幅Ｓｍｎを発振周波数ｆごとに取得し、テーブル化した。
このテーブルＳｆｍｎは、上記部位ｍ，ｎ，周波数ｆを変数として、各部位、周波数ｆにおけるスペクトル幅Ｓｍｎを記録したものであり、Ｓｆｍｎはｆ，  ｍ，  ｎの関数である。
上記テーブルＳｆｍｎは、例えば前記図１において、発振段レーザ１の各発振周波数ｆについて、切り出し用アパーチャ４ａを移動させて、各部位のレーザビームを切り出し、切り出しビームをビームスプリッタ４ｂにより切り出しビームモニタ部１７に導光し、各発振周波数におけるスペクトル幅を求めることにより、作成することができる。
なお、上記切り出し用アパーチャ４ａの駆動はレーザコントローラ１１によってなされ、ビームモニタ部１７によるモニタ結果はレーザコントローラ１１に送出されテーブル化される。
【００２２】
例として、図４に示すように発振段レーザビームを２分割（陰極側、陽極側の２つに分割）して測定したスペクトルの発振周波数依存性を図５に示す。
これは図３において、Ｍ＝１、Ｎ＝２とした場合に相当する。また、図４に示したプロファイルは、レーザ発振周波数が３６５０Ｈｚのときのプロファイルを示す。
なお、図３、図４において、上側が前記電極１ｃの陰極側、下側が前記電極１ｃの陽極側であり、図５の「陰極側」（細実線）は図４の部位（１，２）の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値（ｐｍ，ＦＷＨＭ）、「陽極側」（太実線）は部位（１，１）の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値（ｐｍ，ＦＷＨＭ）を示し、また、ビーム全体（黒三角）は、部位（１，２），（１，１）を合わせたビーム全体のスペクトル幅積分値（ｐｍ，ＦＷＨＭ）を示している。
図５から明らかなように、ビームの上半分（陰極側）  である部位（１，  ２）を選択した場合、下半分（陽極側）  である部位（１，  １）  を選択した場合より平均的にスペクトルの変動が大きい。この結果は放電回路を構成するチャンバー内部の構造物の設置、ガス組成及び放電状態に深く関係しているものと考えられる。
陽極近傍によって反射された音響波が陽極側放電空間に戻りにくい、陰極近傍によって反射された音響波が陽極側放電空間に戻りにくい、あるいは放電領域以外に閉じ込められ時間減衰するためと考えている。
しかしながら特定の繰り返し周波数においては陰極側がもっとも細いスペクトルになることもある。
上下２つにビームを分割した場合、ある周波数においてもっとも細くなるスペクトルを上下より選択して切り出し、増幅段レーザに注入することにより、増幅段レーザスペクトルの変動スペクトル幅を発振段レーザスペクトル変動幅以下に抑え、露光性能を安定化することも可能である。この際、スペクトル幅以外の、他のレーザパラメータ（スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度等）の改善も見込むことができる。
【００２３】
本実施例では、前記図１に示した２ステージレーザ装置において、ＭＯＰＯ方式を用い、増幅段レーザ２のレーザ共振器としては拡大率５倍の不安定共振器を用いた。このとき、上記したように、増幅段レーザ２に注入するビーム断面はφ３ｍｍあれば十分である。
そこで、前記テーブルＳｆｍｎに基づき、発振段レーザビームは、図６（ａ）のように陽極近傍のスペクトルの比較的安定している部位（１，  １）  のφ３ｍｍ部位を切り出し固定し、増幅段レーザ２に注入した。
切り出しには図６（ｂ）に示すようにφ３ｍｍの開口４ａ１を持つ切り出し用アパーチャー４ａを用いた。切り出しビームの増幅段レーザ２への光軸調整には前記図１に示したように、ビーム切り出しユニット４に搭載されている２組の全反射ミラー４ｃ，４ｄ〔図６（ｂ）では図示省略〕を用いて行っている。
すなわち、図６（ｂ）に示すように、発振段レーザ１の出力であるレーザビームＡの下側の部位（１，１）を、切り出し用アパーチャー４ａに設けられた開口４ａ１で切り出し、φ３ｍｍの切り出しビームを得て増幅段レーザ２に注入した。
その際、上記２組の全反射ミラー４ｃ，４ｄの向きを調整し、切り出しビームが光軸調整用アパーチャ４ｅ、増幅段レーザ２の電極２ｂ間、光軸調整用アパーチャ２ｉ（前記図１参照）を通過するように光軸調整を行った。
なお、前記図１は発振段レーザ１、増幅段レーザを上方から見た図であり、電極１ａ，２ａの陰極、陽極は、図１では紙面前後方向に配置されている。したがって、図６（ａ）（ｂ）の上側（陰極側）が図１では紙面手前側、図６（ａ）（ｂ）の下側（陽極側）が、図１では紙面奥側に対応する。
また、前記図１では切り出し用アパーチャ４ａを光軸調整用の全反射ミラー４ｃ，４ｄの光入射側に設けているが、上記切り出し用アパーチャ４ａを全反射ミラー４ｃ，４ｄの光出射側に設けてもよく、この場合には、前記切り出しビームモニタ部１７も全反射ミラー４ｃ，４ｄの光出射側に設けられる。
【００２４】
図７に発振段レーザ１のビーム全体のスペクトル幅積分値、増幅段レーザ２のビーム全体のスペクトル幅積分値を示す。図７の黒三角が発振段レーザ１のビーム全体のスペクトル幅積分値であり、細実線が増幅段レーザ２のスペクトル幅積分値である。
同図に示すように、音響波の影響を強く受ける３〜４ｋＨｚまでの領域において、発振段レーザ積分スペクトル幅は幅０．  ０７ｐｍ内に分布し、スペクトル幅の最悪値が０．  ３１ｐｍ（ＦＷＨＭ）である。
しかしながら増幅段レーザ積分スペクトル幅は幅０．  ０３ｐｍ内に分布し、スペクトル幅の最悪値が０．  ２４ｐｍ（ＦＷＨＭ）と変動幅を半分以下に少なくすることができ、スペクトル幅の最悪値も０．  ０７ｐｍ改善している。発振段レーザ１のスペクトルよりも増幅段レーザ２のスペクトル幅が細くなっているのは、本出願人らが先に出願した特願２００２−１４２７２８号に記載されているように、発振段レーザ１のパルス後半の狭スペクトル幅部分を増幅段レーザ２に注入同期しているためである。
すなわち、一般に発振段レーザ１のパルス前半より後半の方がスペクトル幅が狭い。そこで、前記同期コントローラ１０のタイミングを、発振段レーザ１のパルス後半部分が増幅段レーザ２に注入されるように調整し、スペクトル幅を改善した。
上記のように、注入された発振段レーザビームは音響波の影響を受けにくい部位を切り出しているため、本実施例で示したスペクトル幅以外の増幅段レーザパラメータ（レーザビーム品質）も、増幅段レーザ２の装置単体動作時に得られるものより改善されると考えられる。
【００２５】
（２）第２の実施例
上記第１の実施例では、発振段レーザ１から放出されるレーザビームを２分割し、ビーム品質が良好である部分を切り出して増幅段レーザ２に注入することにより、増幅段レーザ２から放出されるレーザビーム品質を改善していた。その際、切り出す位置は固定であった。
第２の実施例は、さらに安定したスペクトル幅を得るために、前記第１の実施例の２ステージレーザ装置において、発振段レーザ１から放出されるレーザビームを２分割し、切り出すビーム位置を発振周波数ごとに切り替えるようにしたものである。これは、発振段レーザ１から放出されるレーザビームの光軸を調整することによって可能となる。
切り出し位置の変更は、例えば、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄと切り出し用アパーチャ４ａとからなるビーム切り出しユニット４を用いて行う（この例の場合、全反射ミラー４ｃ，４ｄの光出射側にビーム切り出し用アパーチャ４ａが設けられている）。
すなわち、２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄへのビームの入射角度を調節して、ビームの部位（１，  １）  （１，  ２）  のいずれかがビーム切り出し用アパーチャ４ａの開口部４ａ１を通過して、増幅段レーザ２の放電領域を通過するようにする。
【００２６】
図８（ａ）はビームの部位（１，  ２）  がビーム切り出し用アパーチャ４ａの開口部４ａ１を通過するように設定されている場合を示し、図８（ｂ）はビームの部位（１，  １）  がビーム切り出し用アパーチャ４ａの開口部４ａ１を通過するように設定されている場合を示している。ビームの部位（１，  １）  が上記開口部４ａ１を通過する場合と、ビームの部位（１，２）が上記開口部４ａ１を通過する場合では、ビームの光軸をずらす必要があるので、上記２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄの角度を調整し、光軸調整を行う。
２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄへのビームの入射角度の制御、すなわち、２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄの姿勢制御は、図１に示したように、レーザコントローラ１１が行う。なお、図８（ａ）（ｂ）においては、レーザ共振器を構成するフロントミラー１ｆ、ビームスプリッタ４ｂ等は省略してある。
なお、ビーム切り出し位置の変更は、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、発振段レーザチャンバー１ａ、フロントミラー１ｆ等から構成される共振器の位置を紙面上下方向に平行移動させてもよい。
その際、２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄの角度は、ビームの部位（１，  １）  （１，  ２）  の切り出す、いずれの場合においても同一である。
【００２７】
本実施例のフローチャートを図１０に示す。
まず、発振段レーザビームを２つに分割し、部位（１，  １）  、（１，  ２）  に分ける（Ｓ１０１）  。
次に部位（１，  １）  、（１，  ２）  におけるスペクトル幅の周波数依存性を測定し、テーブル化する。すなわち、テーブルＳｆ１１（ｆ，  １，  １），Ｓｆ１２（ｆ，  １，  ２）  を求めて、レーザコントローラ１１に記憶する（Ｓ１０２）  。
通常、レーザ装置の発振周波数は、ステッパ・スキャナ等の露光装置５が決定する。そして、前記したように露光装置５からレーザ装置側（例えば、レーザコントローラ１１）にレーザ発振指令が送信される。
その際、露光装置５側から発振周波数の値がレーザコントローラ１１に指示される場合と、レーザ発振指令であるトリガ信号が露光装置側からレーザコントローラ１１に送信される場合がある。
前者の場合、レーザコントローラ１１は、受信した発振周波数の値に基づき発振周波数を決定する。
後者の場合は、単にトリガ信号が露光装置から送信されてくるだけなので、発振周波数を知ることができない。そのためレーザコントローラ１１は、例えば、不図示のトリガ信号間隔手段を具え、このトリガ信号の間隔を測定したり、あるいは、不図示のカウンタ、タイマにより単位時間内のトリガ信号の数をカウントすることによって、現在の発振周波数を算出して決定する（Ｓ１０３）  。
発振周波数決定（Ｓ１０３）  後、レーザコントローラ１１は、ステップＳ１０３で求めた発振周波数とステップＳ１０２で記憶しておいたテーブルＳｆ１１（ｆ，  １，  １）  Ｓｆ１２（ｆ，  １，  ２）  とに基づき、部位（１，  １）  、（１，  ２）  のうち、決定した発振周波数において、細いスペクトル幅である部位を選択し、増幅段レーザ２への注入部位を決定する（Ｓ１０４）  。
その後、レーザコントローラ１１は、ビーム切り出しユニット４の２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄの姿勢角を制御して、ステップＳ１０４で選択した部位が増幅段レーザ２に注入されるよう光軸調整を行う。（Ｓ１０５）
なお、２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄの姿勢角を制御するのではなく、上記したように、発振段レーザチャンバー１ａ、共振器の位置を制御してもよい。
レーザコントローラ１１が露光装置５から発振周波数の値を受信して発振周波数を決定する場合は、レーザ発振を開始する。レーザコントローラ１１がトリガ信号間隔から発振周波数を決定する場合は、そのままレーザ発振を持続する（Ｓ１０６）  。
【００２８】
例として、図１１に３０００〜４０００Ｈｚにおいて部位（１，  １）  、（１，  ２）  のどちらを選択したかを示す。同図の下側の図は、前記図５と同様、細実線は部位（１，２）の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値（ｐｍ，ＦＷＨＭ）、太実線は部位（１，１）の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値（ｐｍ，ＦＷＨＭ）を示したものであり、同図の上側に部位（１，１），（１，２）を選択した周波数領域を示している。
同図に示すように、本実施例のレーザ装置の放電回路、放電回りの構造物形状においては、大部分の発振周波数において部位（１，  １）  が選択されている。
切り出し位置を選択して固定する第１の実施例との比較を図１２に示す。
図１２において、細実線はビーム切り出し用アパーチャ４ａの開口部４ａ１の位置を部位（１，１）に固定した場合の増幅後のスペクトル幅積分値を示し、太実線は上記開口部４ａ１の位置を可変とし、部位（１，１），（１，２）を選択的に切り出した場合の増幅後のスペクトル幅積分値を示す。
図１２から明らかなように、第２の実施例では、第１の実施例より、さらに増幅段レーザから放出されるレーザビームのスペクトル幅を改善することが可能となった。なお、図１２には記載されていない他の発振周波数においてもスペクトル幅絶対値を下げ、スペクトル幅マージンを確保することが可能である。
【００２９】
（３）第３の実施例
第３の実施例は、第２の実施例よりさらに安定したスペクトル幅を得るために、前記図１の２ステージレーザ装置において、発振段レーザ１から放出されるレーザビームの分割数を多くして、切り出すビーム位置を発振周波数ごとに切り替えるようにしたものである。
すなわち、前記第２の実施例では分割数が２であったが、分割数を３以上にし、発振周波数ごとに切り出すビーム位置を切り替えるようにしたものであり、この方法により、さらにスペクトル幅最悪値を減少させることができる。
本実施例は、発振段レーザ１から放出されるレーザビームにおいて、比較的大きなパルスエネルギーを確保できる条件下において成り立つものである。
前記第１の実施例に示した２ステージレーザ装置において、例えば、図１３に示すように発振段レーザビームＡを□３ｍｍ以下に細分化し、発振周波数に応じて切り出しビーム位置を選択して、切り出す。
ここで、発振段レーザビームパルスエネルギーは、発振段レーザビームを□３ｍｍ以下に切り出して増幅段レーザに注入して増幅しても露光に必要なエネルギーを得られる程度に大きいものとする。
具体例としては、発振段レーザビームが縦１５ｍｍ×横３ｍｍの場合、分割する個数は縦×横が５×１、あるい１０×２分割程度である。分割されたビームは、発振周波数に応じて所望のビーム品質が得られる領域が選択され切り出される。切り出されたレーザビームは、増幅段レーザ媒質全体に行き渡るように□３ｍｍまで拡大し（レンズ、プリズム等使用、あるいは発散角で自然に広がる）  増幅段レーザに注入する。
【００３０】
上記したようなレーザビームの分割領域の選択・切り出しは、例えば、図１３に示すように、例えば、□１．  ５ｍｍもしくは□３ｍｍの開口を有するアパーチャ４ａを２次元方向にスキャンすることによってなされる。
アパーチャ４ａは、図示を省略した２次元方向に駆動可能なアパーチャ移動機構によって保持され、２次元方向に移動する。なお、アパーチャ移動機構としては、例えば、シグマ光機製自動スリットＸＳＳＴ−０１と自動スリットコントローラＳＬＤＣ−０１を用いることができる。
レーザコントローラ１１はこのアパーチャ移動機構を駆動制御することにより、上記アパーチャ４ａにより発振段レーザ１からのレーザビームの切り出し位置を選択する。
上記のように切り出された切り出しビームは、増幅段レーザ２に注入されるが、この断面積が必要断面積より小さい場合、例えばレンズ、拡大プリズム等から構成されるビーム拡大光学系６（前記図１では図示せず）を挿入するように制御する。
本実施例では、ビーム切り出し用アパーチャ４ａは図１に示したように光軸調整用の２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄ（図１３では省略されている）の前に置かれており、全反射ミラー４ｃ，４ｄの向きを調整することにより、増幅段レーザ２の前後に置かれた光軸調整アパーチャ４ｅ，２ｉを通るように光軸調整される。なお、ビーム切り出し用アパーチャ４ａを２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄの後ろにおいてもよい。
【００３１】
なお、レーザビームの分割領域の選択・切り出しは上記したような構成に限るものではない。
例えば、図１４（ａ）に示すように、ステップ□３ｍｍ，１．  ５ｍｍ，  １ｍｍの開閉するドア４ａ２をアパーチャ４ａに設けたものを用いてもよい。
すべてのドア４ａ２が開のとき図１４（ｂ）に示すようになる。アパーチャ４ａ開閉の動作機構は、図１４（ｃ）に示すようにアパーチャを駆動制御するレーザコントローラ１１からの指令によって、歯車４ａ３の回転をドア４ａ２の平行移動に変換する。なお、図１４（ｃ）において、右側の開口部のみを閉じられるようにするため、例えばドア４ａ２と歯車機構とは、２本の棒状部材で連結され、ドア４ａ２の左側部分には開口が形成されている。
【００３２】
本実施例のフローチャートを図１５に示す。
発振段レーザ１のビームモニタ部１５ａにより、発振段レーザビーム全体のエネルギーを計測する。計測結果と、あらかじめ決められている増幅段レーザ２への必要注入エネルギーとから、発振段レーザ１から放出されるレーザビームが何分割可能かを決定し、レーザビームのＸ方向の分割数ＭおよびＹ方向の分割数Ｎを決定する。縦１５ｍｍ×横３ｍｍ程度のビームを持つ場合、分割数（Ｍ，  Ｎ）は、例えば、（Ｍ，  Ｎ）＝（１，  ５）  ，（２，  １０）  あるいは（３，  １５）  である（Ｓ２０１）  。
Ｍ×Ｎ個に分割されたレーザビームの各部位の出力、スペクトルを発振周波数ごとに測定しテーブル化する。
すなわち、テーブルＳｆ１１（ｆ，  １，  １）  ，Ｓｆ１２（ｆ，  １，  ２）  ，・・・，Ｓｆ１Ｎ（ｆ，  １，  Ｎ）  ，Ｓｆ２１（ｆ，  ２，  １）  ，Ｓｆ２２（ｆ，  ２，  ２）  ，・・・，Ｓｆ２Ｎ（ｆ，  １，  Ｎ）  ，・・・，ＳｆＭ１（ｆ，  Ｍ，  １）），ＳｆＭ２（ｆ，  Ｍ，  ２）  ，・・・，ＳｆＭＮ（ｆ，  Ｍ，  Ｎ）  を求めて、レーザコントローラに記憶する（Ｓ２０２）  。
なお、レーザビームの各部位の出力、スペクトルの発振周波数ごとの測定は、前記したように、各部位を上記したアパーチャ移動機構を駆動して各々切り出し、切り出されたビームを図１に示した切り出しビームモニタ部１７に導光して、スペクトル幅を求め、テーブル化する。
この切り出しビームモニタ部１７の脱着位置は、切り出し用アパーチャ４ａの光出射側である。測定結果はレーザコントローラ１１に送出され、テーブル化され記憶される。
【００３３】
第２の実施例のときと同様にして、レーザコントローラ１１は、発振周波数を決定する。
すなわち、露光装置５側から発振周波数の値がレーザコントローラ１１に指示される場合は、レーザコントローラ１は、受信した発振周波数の値に基づき発振周波数を決定する。また、レーザ発振指令であるトリガ信号が露光装置５側からレーザコントローラ１１に送信される場合は、レーザコントローラ１１は、例えば、不図示のトリガ信号間隔手段を具えてこのトリガ信号の間隔を測定したり、あるいは、不図示のカウンタ、タイマにより単位時間内のトリガ信号の数をカウントすることによって、現在の発振周波数を算出して決定する（Ｓ２０３）  。
レーザコントローラ１１は、ステップＳ２０３で求めた発振周波数とステップＳ２０２で記憶しておいたテーブルＳｆ１１（ｆ，  １，  １）  ，…，ＳｆＭＮ（ｆ，  Ｍ，  Ｎ）  とに基づき、Ｍ×Ｎ個に分割されたレーザビームの各部位のうち、決定した発振周波数において、スペクトル線幅が所望値以下となる部位を抽出し、そのうち、まず最もスペクトル幅の細い部位を選択する。選択後、レーザコントローラ１１はアパーチャ移動機構を駆動してビームを切り出す（Ｓ２０４）  。
発振段レーザ１から放出されるレーザビームは完全に均一なエネルギー密度分布を有さないため、ステップＳ２０４で選択した部位が必要注入エネルギーを持つかどうか検定する（Ｓ２０５）  。
測定は、上記した切り出しビームモニタ部１７によって行う。測定結果はレーザコントローラ１１に送出される。
【００３４】
レーザコントローラ１１は、ステップＳ２０５における検定の結果、ステップＳ２０４で選択した部位のエネルギーが必要注入エネルギー以上であれば、ステップＳ２０４で選択した部位を増幅段レーザ２への注入部位として決定する（Ｓ２０６）  。
ステップＳ２０５における検定の結果、ステップＳ２０４で選択した部位のエネルギーが必要注入エネルギーより小さい場合、ステップＳ２１１に移動する。
ステップＳ２１１では、ステップＳ２０４において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在するかどうかを検定する（Ｓ２１１）。
レーザコントローラ１１は、ステップＳ２１１における検定の結果、ステップＳ２０４において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在する場合、発振段レーザ１からのレーザビームの前回選択した部位を除いた残りの部位から新たな部位を選択するようにステップＳ２０４の工程に条件をつけて、ステップＳ２０４に再度移行する。
すなわち、選定した部位におけるエネルギーが必要注入エネルギー以下の場合、必要注入エネルギーを満たすよう、順次基準値以下のスペクトル幅の細い部位を選択していく。
【００３５】
ステップＳ２１１における検定の結果、ステップＳ２０４において選択した部位以外に所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在しない場合、すなわち、分割したすべての部位が、所望のスペクトル線幅以下であって、かつ、必要注入エネルギー以上であるという基準を満たさない場合、レーザコントローラ１１は、発振段レーザ１からのレーザビームの分割数を小さくして部位あたりのエネルギーを増加させるようステップＳ２０１の工程に条件を付け、各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直して、ステップＳ２０１に移行する（Ｓ２１２）  。すなわち、分割数を小さくすることにより、アパーチャ４ａの開口面積が増加し、部位当たりのエネルギーは増加する。
ステップＳ２０６までの工程を終了後、選択した発振段レーザ１から放出されるレーザビームの部位の断面積が増幅段レーザ２に注入する必要断面積に満たない場合、ビーム拡大光学系（たとえばレンズ、拡大プリズム）  によりビームを□３ｍｍまで拡大する。
すなわち、レーザコントローラ１１は増幅段レーザ２に注入するレーザビームの必要断面積、ならびに、発振段レーザから放出されるレーザビームの断面積を予め記憶しておき、ステップＳ２０１において決定した分割数Ｍ×Ｎから切り出す部位の断面積を算出する。この断面積が上記必要断面積より小さい場合、図１３に示したように、アパーチャの光出射側にビーム拡大光学系６を挿入するよう制御する。ビーム拡大光学系６の脱着は、ビーム拡大光学系６を搭載した不図示の移動機構を駆動制御することにより行う（Ｓ２０７）  。
【００３６】
その後、レーザコントローラは切り出したレーザビームの増幅段レーザ２への注入光軸を調整（Ｓ２０８）する。すなわち、前記図１において、ビームモニタ部１５ｂにより、光軸調整用アパーチャ２ｉを通過するエネルギーをモニタし、そのエネルギーが最大になるように、ビーム切り出しユニット４に設けられた全反射ミラー４ｃ，４ｄをレーザコントローラ１１により自動調整する。
光軸調整後、レーザコントローラ１１が露光装置５から発振周波数の値を受信して発振周波数を決定する場合は、レーザ発振を開始する。レーザコントローラ１１がトリガ信号間隔から発振周波数を決定する場合は、そのままレーザ発振を持続する（Ｓ２０９）  。
なお、発振段レーザ１において、レーザパルス数（放電パルス数）の増加とともに変化するレーザチャンバー内のレーザガス組成、あるいは経時変化をうける電極形状等は、発振段レーザ１のレーザチャンバー１ａ内での音響波も変化させることが考えられる。そのため、発振レーザパルス数が基準パルス数（例えば、１０×１０６パルス）ごとに定期的に図１５のステップＳ２０１に立ち戻り、上記テーブルを更新させてもよい。
以上のように、本発明の第３の実施例においては、レーザビームの分割数を第１の実施例、第２の実施例より細分化しているので、第１、第２の実施例よりさらに安定化された増幅段レーザスペクトル幅が得られる。
特に、上記テーブルを定期的に更新して最適化することによりさらに安定したスペクトルを維持することができる。
【００３７】
（４）第４の実施例
本発明の第４の実施例は、前記図１に示した２ステージレーザ装置において、発振段レーザビームを細分化して切り出し、発振周波数に応じて切り出しビーム位置を複数選択するようにしたものである。
すなわち、図１６に示すように、例えば□３ｍｍ，１．  ５ｍｍ，  １ｍｍの開閉をするドア４ａ２を持つアパーチャ４ａを用い、発振段レーザビームを□３ｍｍ以下に細分化して切り出し、発振周波数に応じて切り出しビーム位置を複数選択する。
切り出す部位は音響波の影響を受けていない部位であり、切り出し個数は必要出力（増幅段レーザへの必要注入エネルギー）に依存する。
そして、レンズ、プリズム等から構成されるビーム縮小光学系７を設け、切り出したビームを、増幅段レーザ２へのビーム伝送路においてφ３ｍｍまで縮小して注入する。
この方法では切り出した個々の部位のエネルギーは小さいながら、複数の部位を選択し、最終的に選択した複数の部位を増幅段レーザ媒質全体に行き渡る断面積と略等しくなるように縮小するため、注入エネルギー密度を上げることができる。すなわち、必要注入エネルギーを確保することができる。
切り出し位置の選択方法は、すでに前もって得られているビーム切り出し位置における発振周波数依存のテーブルを元に行われる。また、前記第３の実施例で説明したように、定期的にテーブルを更新、最適化することも可能である。
ビームの切り出し部位の選択・切り出しは、第３の実施例と同様に、図１４にに示したドア４ａ２を持つアパーチャ４ａを用い、図１６に示すようにアパーチャ４ａに設けたステップ□３，  １．  ５，  １ｍｍで開閉するドア４ａ２によって行う。このドアの駆動制御は、第３の実施例に示したものと同等である。
【００３８】
本実施例のフローチャートを図１７に示す。
まず、レーザビームのＸ方向の分割数ＭおよびＹ方向の分割数Ｎを決定する。
縦１５ｍｍ×横３ｍｍ程度のビームを持つ場合、分割数（Ｍ，  Ｎ）は、例えば、（Ｍ，  Ｎ）＝（１，  ５）  、（２，  １０）  、（３，  １５）  程度の分割量である（Ｓ３０１）  。分割数は多いほど精度良くスペクトル幅の小さい部位を選択することが可能となるので、増幅段レーザへの注入レーザビームのスペクトル幅を小さくすることができる。
Ｍ×Ｎ個に分割されたレーザビームの各部位の出力、スペクトルを発振周波数ごとに発振段レーザのビームモニタ部により測定しテーブル化する。すなわち、テーブルＳｆ１１（ｆ，  １，  １）  ，Ｓｆ１２（ｆ，  １，  ２）  ，・・・，Ｓｆ１Ｎ（ｆ，  １，  Ｎ）  ，Ｓｆ２１（ｆ，  ２，  １）  ，Ｓｆ２２（ｆ，  ２，  ２）  ，・・・，Ｓｆ２Ｎ（ｆ，  １，  Ｎ）  ，・・・，ＳｆＭ１（ｆ，  Ｍ，  １）），ＳｆＭ２（ｆ，  Ｍ，  ２）  ，・・・，ＳｆＭＮ（ｆ，  Ｍ，  Ｎ）  を求めて、レーザコントローラ１１に記憶する（Ｓ３０２）  。
なお、レーザビームの各部位の出力、スペクトルの発振周波数ごとの測定は各部位を上記したドア開閉機構を駆動して各々切り出し、切り出されたビームを図１に示した切り出しビームモニタ部１７に導光して、スペクトル幅を求め、テーブル化する。この切り出しビームモニタ部１７の脱着位置は切り出し用アパーチャ４ａの光出射側である。測定結果はレーザコントローラ１１に送出され、テーブル化され記憶される。
【００３９】
第２、第３の実施例のときと同様にして、レーザコントローラ１１は、発振周波数を決定する。すなわち、露光装置５側から発振周波数の値がレーザコントローラ１１に指示される場合は、レーザコントローラ１１は、受信した発振周波数の値に基づき発振周波数を決定する。また、レーザ発振指令であるトリガ信号が露光装置５側からレーザコントローラ１１に送信される場合は、レーザコントローラ１１は、例えば、不図示のトリガ信号間隔手段を具えてこのトリガ信号の間隔を測定したり、あるいは、不図示のカウンタ、タイマにより単位時間内のトリガ信号の数をカウントすることによって、現在の発振周波数を算出して決定する（Ｓ３０３）  。
レーザコントローラ１１は、ステップＳ３０３で求めた発振周波数とステップＳ３０２で記憶しておいたテーブルＳｆ１１（ｆ，  １，  １）  ，・・・，ＳｆＭＮ（ｆ，  Ｍ，  Ｎ）  とに基づき、Ｍ×Ｎ個に分割されたレーザビームの各部位のうち、決定した発振周波数において、スペクトル線幅が所望値以下となる部位を抽出し、そのうち、最もスペクトル幅の細い部位から順に複数部位選択する。選択後、レーザコントローラ１１はアパーチャ４ａのドア開閉機構を駆動してビームを切り出す（Ｓ３０４）  。
【００４０】
発振段レーザ１から放出されるレーザビームは完全に均一なエネルギー密度分布を有さないため、ステップＳ３０４で選択した複数の部位におけるエネルギーの合計が必要注入エネルギーを持つかどうか検定する（Ｓ３０５）  。測定は、上記した切り出しビームモニタ部１７によって行う。測定結果はレーザコントローラ１１に送出される。
レーザコントローラ１１は、ステップＳ３０５における検定の結果、ステップＳ３０４で選択した部位のエネルギーの合計が必要注入エネルギー以上であれば、ステップＳ３０４で選択した複数の部位を増幅段レーザへの注入部位として決定する（Ｓ３０６）  。
また、ステップＳ３０５における検定の結果、ステップＳ３０４で選択した部位の合計エネルギーが必要注入エネルギーより小さい場合、ステップＳ３１１に移動する。ステップＳ３１１では、ステップＳ３０４において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在するかどうかを検定する。
レーザコントローラ１１は、ステップＳ３１１における検定の結果、ステップＳ３０４において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在する場合、発振段レーザ１からのレーザビームの前回選択した部位を除いた残りの部位から新たな部位を選択し、この新たに選択した部位と前回の複数の部位の両方を選択するようにステップＳ３０４の工程に条件をつけて、ステップＳ３０４に再度移行する。
すなわち、選定した部位におけるエネルギーが必要注入エネルギー以下の場合、必要注入エネルギーを満たすよう、順次基準値以下のスペクトル幅の細い部位を選択追加していく。
【００４１】
ステップＳ３１１における検定の結果、ステップＳ３０４において選択した部位以外に所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在せず、所望値以下のスペクトルを持つ部位全ての合計が基準エネルギー（必要注入エネルギー）を満たさない場合、レーザコントローラは、発振段レーザからのレーザビームの分割数を小さくして（レーザビームを通過させる開口部の大きさを増加して）、各部位あたりのエネルギーを増加させ、部位合計エネルギーを増加させるようステップＳ３０１の工程に条件を付け、ビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直して、ステップＳ３０１に移行する。（Ｓ３１２）  。
Ｓ３０６までの工程を終了後、発振段レーザ１から放出されるレーザビームの選択した部位の総断面積が増幅段レーザ２に注入する必要断面積を超えた場合、前記したビーム縮小光学系７によりビームを□３ｍｍまで縮小する（Ｓ３０７）  。  すなわち、レーザコントローラ１は増幅段レーザ２に注入するレーザビームの必要断面積、ならびに、発振段レーザから放出されるレーザビームの断面積を予め記憶しておき、ステップＳ３０１において決定した分割数Ｍ×Ｎから切り出す各部位の合計である総断面積を算出する。この断面積が上記必要断面積より大きい場合、図１６に示したように、アパーチャ４ａの光出射側にビーム縮小光学系７を挿入するよう制御する。ビーム縮小光学系７の脱着は、ビーム縮小光学系７を搭載した不図示の移動機構を駆動制御することにより行う。
その後、レーザコントローラ１１は切り出したレーザビームの増幅段レーザ２への注入光軸を調整（Ｓ３０８）する。
注入光軸の調整は、前記したように、図１に示す光軸調整用アパーチャ４ｅ，２ｉを通過するエネルギーが最大になるように、ビーム切り出しユニット４中の２枚の全反射ミラー４ｃ，４ｄをレーザコントローラ１１により自動調整させる。
【００４２】
光軸調整後、レーザコントローラ１１が露光装置５から発振周波数の値を受信して発振周波数を決定する場合は、レーザ発振を開始する。レーザコントローラがトリガ信号間隔から発振周波数を決定する場合は、そのままレーザ発振を持続する（Ｓ３０９）  。
なお、発振段レーザ１において、レーザパルス数（放電パルス数）の増加とともに変化するレーザチャンバー内のレーザガス組成、あるいは径時変化をうける電極形状等は、発振段レーザのレーザチャンバー内での音響波も変化させることが考えられる。そのため、ステップＳ３１０に示すように、発振レーザパルス数が基準パルス数（例えば、１０×１０６パルス）ごとに定期的にステップＳ３０１に立ち戻り、上記テーブルを更新させてもよい。
以上のように、第４の実施例においては、レーザビームの分割数を第１の実施例、第２の実施例より細分化し、所望のスペクトル幅を満たす部位を複数切り出しているので、第１、第２の実施例よりさらに安定化された増幅段レーザスペクトル幅が得られる。また、所望のスペクトル幅を満たす部位を複数切り出しているので、第３の実施例に比べ、注入するエネルギーを増大させることができる。
特に、上記テーブルを定期的に更新して最適化することによりさらに安定したスペクトルを維持できる。
【００４３】
ところで、前記したように、レーザ波面の歪みは、音響波以外の他の因子、例えば、レーザチャンバーが具えるチャンバーウィンドウ、狭帯域化光学系を構成するプリズムやグレーティング、レーザ共振器を構成する出力鏡といった光学部品の歪み、また、例えば、狭帯域化光学系を収容する箱内に導入されるパージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ・・・  等による急激な屈折率変化によっても引き起こされる可能性がある。
上記第１〜第４の実施例においては、レーザ波面の歪んでいないビーム部分を切り出して増幅段レーザに注入しているので、音響波の影響により生ずるビーム品質の低下だけでなく、上記音響波以外の因子で引き起こされるレーザビーム波面の歪みの影響をも抑制することができる。
また、例えば、１００Ｈｚの繰り返し周波数においては、音響波が十分に減衰するので、音響波の影響は生じない。そこで、例えば１００Ｈｚの繰り返し周波数において、上記のようにテーブルを作成し、このテーブルに基づき、レーザ波面のひずみのない部位を切り出して、増幅段レーザに注入すれば、音響波の影響が生じない発振周波数で用いる場合であっても、増幅後のレーザパラメータを安定化させることができる。
この場合も、ショット数進行と共に光学素子等の劣化が発生、それに伴うレーザ波面のひずみが考えられるため第３、第４の実施例と同様、例えば１０×１０６パルスごとに定期的に取得データテーブルを更新、最適化すればよい。
【００４４】
なお、上記した第１，２，３，４の実施例においては、音響波および／または音響波以外（例えば、光学部品の歪み等）に影響を受けるレーザビーム品質のうち、例として、レーザスペクトル幅に着目し、レーザビームプロファイルにおいてスペクトル線幅の良好な部分を切り出すようにした。
しかし、これに限るものではなく、他のビーム品質である、例えば、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定性等に着目してもよい。
また、同期レーザシステムとしてＭＯＰＡ方式を用いた場合、増幅段レーザに注入する必要ビーム断面積、出力はＭＯＰＯ方式より大きくなる。そのため、第４の実施例を除いてビーム切り出し細分化はＭＯＰＯ方式のときほど行うことができない。
しかしながら必要ビーム断面積、出力を保てる範囲において上記ビーム切り出しの効果はＭＯＰＡシステムを用いた場合においても明らかである。
なお、上記したように発振段レーザ、増幅段レーザに充填されるレーザガス中のバッファガスは、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなる。しかしながら、発振段レーザのバッファガスとしては、ヘリウムが望ましい。これは以下の理由による。
Ｈｅガス中の音速は９７０ｍ／ｓ（０℃、１ａｔｍ）であり、Ｎｅガス中の音速４３５ｍ／ｓと比較すると２倍以上である。このため、Ｈｅガス中の音響波の伝播、減衰もＮｅガス中の場合と比較すると１／２以下の時間で行われる。
したがって、発振段レーザに充填するレーザガス中のバッファガスとしてＨｅを使用することにより、放電時におけるレーザガスの密度分布の発生度合いは、例えば４ｋＨｚにおいてもＮｅバッファ時の２ｋＨｚ時の発生度合い程度に軽減される。よって、ビーム品質の低下の度合いも低減される。
レーザガス中のバッファガスをＨｅとすると、Ｎｅと比較してエネルギー効率（電源からの投入エネルギーに対するレーザパルスエネルギーの割合）は低下する。しかしながら、２ステージレーザ装置の場合、発振段レーザに要求されるパルスエネルギーは小さいので、実用上問題にはならない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）発振段レーザから放出されるレーザビームから、ビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザに注入するようにしたので、増幅段レーザにおいて、超狭帯域スペクトルというビーム品質を維持しながら、発振段レーザからのレーザビームを同期増幅することが可能となる。
また、上記のようにビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザに注入することにより、音響波によるビームの歪みだけでなく、光学部品の歪み、、パージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ等による急激な屈折率変化によって生ずるビームの歪み等の影響を小さくし、増幅後のレーザパラメータを安定化させることができる。
（２）発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶し、発振周波数と上記テーブルとから、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を１または複数選択し、選択された分割領域をビーム切り出し手段により切り出し、増幅段レーザに注入することにより、さらに安定化された増幅段レーザスペクトルを得ることができる。
特に、上記テーブルを定期的に更新して最適化することによりさらに安定したスペクトルを維持することができる。
（３）上記（２）において、切り出されたレーザビームのエネルギーが必要注入エネルギーを持つか否かを検定し、必要注入エネルギーより小さい場合に、分割領域の大きさを変更することにより、必要注入エネルギーを確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の２ステージレーザ装置の構成例を示す図である。
【図２】音響波の影響によるレーザ波面の歪みを説明する図である。
【図３】発振段レーザビームの分割を説明する図である。
【図４】発振段レーザビームを２分割する場合を説明する図である。
【図５】発振段レーザスペクトルのビーム位置依存性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図７】発振段レーザスペクトルと増幅段レーザスペクトルを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図９】発振段レーザチャンバー共振器の位置を移動させて切り出し位置を変更する場合を説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施例のフローチャートである。
【図１１】第２の実施例において部位（１，  １）  、（１，  ２）  のどちらを選択したかを示す図である。
【図１２】切り出し位置を選択して固定する第１の実施例と第２の実施例の比較を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図１４】第３の実施例において、アパーチャに設けたドアおよびその開閉機構を説明する図である。
【図１５】本発明の第３の実施例のフローチャートである。
【図１６】本発明の第４の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図１７】本発明の第４の実施例のフローチャートである。
【図１８】２ステージレーザ装置の構成例（ＭＯＰＡ方式）を示す図である。
【図１９】２ステージレーザ装置の構成例（ＭＯＰＯ方式）を示す図である。
【図２０】折り返しミラーを設けた２ステージレーザ装置の構成（１）を示す図である。
【図２１】折り返しミラーを設けた２ステージレーザ装置の構成（２）を示す図である。
【図２２】ＭＯＰＯ方式の増幅段レーザとして、部分反射ミラーを設けた安定共振器を用いた場合を示す図である。
【図２３】音響波によるレーザガスの疎密を説明する図である。
【図２４】音響波により生ずるレーザビームの歪みを説明する図である。
【図２５】プリズムの歪みによるレーザ波面の歪みを説明する図である。
【符号の説明】
１      発振段レーザ
１ａ    レーザチャンバー
１ｂ    電極
１ｃ    電源
１ｄ    ウィンドウ部材
１ｅ    ビームスプリッタ
１ｆ    フロントミラー
１ｇ    スリット
２      増幅段レーザ
２ａ    レーザチャンバー
２ｂ    電極
２ｃ    電源
２ｄ    ウィンドウ部材
２ｅ    リア側ミラー
２ｆ    フロントミラー
２ｇ    折り返しミラー
２ｈ    部分反射ミラー
２ｉ    光軸調整用アパーチャ
３      狭帯域化モジュール
３ａ    グレーティング（回折格子）
３ｂ    拡大プリズム
４      ビーム切り出しユニット
４ａ    切り出し用アパーチャ
４ａ１  開口
４ａ２  ドア
４ａ３  歯車
４ｂ    ビームスプリッタ
４ｃ    全反射ミラー
４ｄ    全反射ミラー
４ｅ    光軸調整用アパーチャ
５      露光装置
６      ビーム拡大光学系
７      ビーム縮小光学系
１０    同期コントローラ
１１    レーザコントローラ
１２    Ｏｓｃ．コントローラ
１３    ドライバ
１４ａ  サイドライトセンサ
１４ｂ  サイドライトセンサ
１５ａ  ビームモニタ部
１５ｂ  ビームモニタ部
１６    Ａｍｐ．コントローラ
１７    切り出しビームモニタ部
２１    充電器
２２    コンデンサ
２３    スイッチ
２４    磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ）
【図１】
2004311766.tif 000003
【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】
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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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