(57)【要約】【課題】  アライメント安定性、ビーム品質安定性を向上させ、また、ブレークダウンによるレーザ出力の低下を防止すること。【解決手段】  入射光はビームスプリッタ１１で分割されて、全反射ミラー１２ａ，レンズ１３，全反射ミラー１２ｂ，１２ｃ，レンズ１３，全反射ミラー１２ｄの経路でビームスプリッタ１１に入射し、入射光と合成されビームスプリッタ１１から出射する。ビームスプリッタ１１の出射側には、スリット１４が設けられ、熱変形等により全反射ミラー１２ａ〜１２ｄが傾き、ビームプロファイルが太ると、スリット１４により太った部分のみを遮る。これにより、入射ビームと同一のプロファイルを得ることができる。また、入射レーザ光の位置を検出する位置センサを設け、この記位置センサの位置情報に基づき、レーザ光の位置が所定の位置となるように上記全反射ミラーの角度を調整するようにしてもよい。【選択図】          図３
2005148549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射したレーザ光を複数に分割する分割光学素子と、
分割された各レーザ光が進行する複数の光路間に互いに光路差が生じるように、上記レーザ光の入射方向と異なる方向に分割光が進行する各光路にそれぞれ設けられた遅延光学系と、
上記複数の光路を通過した各レーザ光が再び同一の光路を進行するように、上記分割された各レーザ光を合成する合成光学系とからなり、合成された各レーザ光のレーザパルス幅が合成される前の入射レーザ光のレーザパルス幅より長くなるように上記光路差が設定されている光学的パルス伸長器であって、
上記光学的パルス伸長器は、更に
上記光学的パルス伸長器の出射側に配置され、上記光学的パルス伸長器から出射するレーザ光を所定の形状に成型するアパーチャと、該アパーチャを通過したレーザ光の一部を取り出すためのビームサンプラーと、
上記ビームサンプラーからのレーザ光が入射し、入射レーザ光のエネルギーをモニタする検出器と、
上記検出器の出力に基づき、上記光学的パルス伸長器に入射するレーザ光のエネルギーを制御する制御装置とを備えた
ことを特徴とする光学的パルス伸長器。
【請求項２】
入射したレーザ光を複数に分割する分割光学素子と、
分割された各レーザ光が進行する複数の光路間に互いに光路差が生じるように、上記レーザ光の入射方向と異なる方向に分割光が進行する各光路にそれぞれ設けられた遅延光学系と、
上記複数の光路を通過した各レーザ光が再び同一の光路を進行するように、上記分割された各レーザ光を合成する合成光学系とからなり、合成された各レーザ光のレーザパルス幅が合成される前の入射レーザ光のレーザパルス幅より長くなるように上記光路差が設定されている光学的パルス伸長器であって、
上記光学的パルス伸長器は、更に
上記遅延光学系により形成される光路中に配置され上記光路を通過するレーザ光の一部を取り出すためのビームサンプラーと、
上記ビームサンプラーからのレーザ光が入射し、入射レーザ光の位置を検出する位置センサと、
上記遅延光学系を成す光学素子の少なくとも２つに備え付けられていて、上記光学素子の光軸に対する角度を駆動する駆動機構と、
上記位置センサの位置情報に基づき、上記光路を通過するレーザ光の位置が所定の位置となるように上記駆動機構を制御する制御装置とを備えた、
ことを特徴とする光学的パルス伸長器。
【請求項３】
上記光学的パルス伸長器を、該光学的パルス伸長器に入射するレーザ光および上記光学的パルス伸長器から出力されるレーザ光が通過する窓部材が備え付けられた密封容器内に収容し、
上記密封容器内に、真空排気もしくは、絶縁破壊を起こしにくいガスが封入した
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学的パルス伸長器。
【請求項４】
上記光学的パルス伸長器を、該光学的パルス伸長器に入射するレーザ光および上記光学的パルス伸長器から出力されるレーザ光が通過する窓部材が設けられた第１の密封容器に収納し、
更に、上記第１の密封容器を、上記光学的パルス伸長器に入射するレーザ光および上記光学的パルス伸長器から出力されるレーザ光が通過する窓部材が備え、外表面の少なくとも一部に断熱材が設けられた第２の密封容器に収納し、
第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気を加熱・冷却する加熱冷却手段と、
第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気中に設けられた温度センサの測定結果に基づき、第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気温度を略一定に保持するように上記加熱冷却手段を制御する制御手段を設けた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学的パルス伸長器。
【請求項５】
上記第１の収納容器内に、真空排気もしくは、絶縁破壊を起こしにくいガスが封入した
ことを特徴とする請求項４記載の光学的パルス伸長器。
【請求項６】
レーザガスが封入されたレーザチャンバと、このレーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、その一対の放電電極と並列に接続されたピーキングコンデンサと、前記レーザチャンバ内で高電圧パルス放電を発生させて前記レーザガスを励起してレーザ光を放出させるための高電圧パルス発生装置と、レーザ光を狭帯域化する狭帯域化モジュールを有するレーザ共振器とを含み、前記一対の放電電極が前記高電圧パルス発生装置に搭載される磁気パルス圧縮回路の出力端に接続された露光用放電励起ガスレーザ装置において、
上記露光用放電励起ガスレーザ装置は、上記レーザ共振器から放出されるレーザ光のレーザパルス幅を伸長するための上記請求項１，２，３，４または請求項５記載の光学的パルス伸長器を備えている
ことを特徴とする露光用放電励起ガスレーザ装置。
【請求項７】
上記露光用放電励起ガスレーザ装置は、ＫｒＦエキシマレーザ装置、ＡｒＦエキシマレーザ装置、フッ素分子レーザ装置のいずれかである
ことを特徴とする請求項６記載の露光用放電励起ガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的パルス伸長器および露光用放電励起ガスレーザ装置に関し、更に詳細には、光学的伸長器の温度が上昇したり、局所的に温度が変化した場合であっても、レーザビームプロファイルの悪化を防止することができる光学的パルス幅伸長器および該光学的パルス幅伸長器を有する露光用の狭帯域放電励起ガスレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の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露光光の短波長化が進められている。従来、半導体露光用光源として、波長２４８ｎｍの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。また、現在、より短波長の露光用光源として、波長１９３ｎｍの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が実用段階に到達しつつある。さらには、次世代を担う半導体露光用光源として、波長１５７ｎｍの紫外線を放出するフッ素分子（Ｆ２）レーザ装置の採用が有力視されている。
上記露光用エキシマレーザ装置（以下では、これらを放電励起ガスレーザ装置という）は、現在までに種々提案されており、スペクトル幅を狭帯域化するための狭帯域化モジュールを備えたレーザ装置は、例えば特許文献１、特許文献２等に開示されている。
なお、近年、露光用エキシマレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ）、フッ素分子レーザにおいては、露光装置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、レーザ出力のさらなる高出力化ならびにレーザビームのスペクトル線幅の狭帯域化が要請されている。そのため、２台のレーザを用いた２ステージレーザ装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
狭帯域発振エキシマレーザ装置、フッ素分子レーザ装置等の狭帯域レーザ装置においては、露光器のビーム伝播系の光学素子劣化の観点から、レーザ発振パルス時間波形のピーク値が所定の値より小さいことが要求されている。パルス時間波形のピーク値を小さくするためには、パルス光の時間幅（以下、パルス幅と呼ぶ）を伸張させる必要がある。
パルス幅を伸長させるためには、例えば特許文献１に記載されているように、極性が反転する１パルスの放電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくとも１つの半周期によってレーザ発振動作を行わせるようにレーザ装置の電源回路を構成することが提案されている。
上記のように電源回路を構成するには、電流のピーク値が大きくなるように回路定数を定めたり、主放電電極間を流れる振動電流の最初の１／２周期以降の周期を短くする必要がある等、電源回路の設計が難しくなり構成も複雑になる。
そこで、レーザ装置から放出されるレーザ光の一部をビームスプリッタ等で分岐し、分岐された光を全反射ミラーなどを用いて折り返すことで時間遅延させ、再度元レーザ光と合成させる光学的パルス幅伸長器が提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５等参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１７６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１７７６号公報
【特許文献３】特開２００３−１９８０２０号公報
【特許文献４】特開平９−２８８２５１号公報
【特許文献５】米国特許第６，５３５，５３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の光学的パルス幅伸長器には、以下に示すような問題点がある。
（１）前記したように、光学的パルス幅伸長器［以下、ＯＰＳ（オプティカル・パルス・ストレッチユニット）とも言う］は、レーザ光の一部をビームスプリッタ等で分岐し、分岐された光を全反射ミラーなどを用いて折り返すことで時間遅延させ、再度元レーザ光と合成させことで、パルス幅を伸長させている。
このため、ＯＰＳ本体の温度が上昇したり、局所的に温度が変化すると、上記ミラーや上記遅延光学系に含まれるリレーレンズの位置がずれ（アライメントがずれ）、レーザビームプロファイルを悪化させるという問題点があり、アライメント安定性、ビーム品質安定性が悪いと言った問題があった。
（２）パルスレーザから発振された励起光をレンズで集光すると，焦点領域のエネルギ密度が非常に高くなる。その結果、その領域に存在する微粒子が誘電破壊を起こし，プラズマ化する現象が起こる（この現象はレーザブレークダウンと呼ばれる）。
上記ブレークダウンが発生すると、レーザ光が透過できなくなるため、レーザ出力の低下が発生するという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、アライメント安定性、ビーム品質安定性が良く、また、ブレークダウンによるレーザ出力の低下を防止することができる光学的パルスパルス幅伸長器および、該光学的パルス幅伸長器を備えた放電励起露光用レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を本発明おいては、次のように解決する。
（１）入射したレーザ光を複数に分割する分割光学素子と、分割された各レーザ光が進行する複数の光路間に互いに光路差が生じるように、上記レーザ光の入射方向と異なる方向に分割光が進行する各光路にそれぞれ設けられた遅延光学系と、上記複数の光路を通過した各レーザ光が再び同一の光路を進行するように、上記分割された各レーザ光を合成する合成光学系とからなり、合成された各レーザ光のレーザパルス幅が合成される前の入射レーザ光のレーザパルス幅より長くなるように上記光路差が設定されている光学的パルス伸長器において、上記光学的パルス伸長器に、上記光学的パルス伸長器の出射側に配置され、上記光学的パルス伸長器から出射するレーザ光を所定の形状に成型するアパーチャと、該アパーチャを通過したレーザ光の一部を取り出すためのビームサンプラーと、上記ビームサンプラーからのレーザ光が入射し、入射レーザ光のエネルギーをモニタする検出器と、上記検出器の出力に基づき、上記光学的パルス伸長器に入射するレーザ光のエネルギーを制御する制御装置とを設ける。
（２）入射したレーザ光を複数に分割する分割光学素子と、分割された各レーザ光が進行する複数の光路間に互いに光路差が生じるように、上記レーザ光の入射方向と異なる方向に分割光が進行する各光路にそれぞれ設けられた遅延光学系と、上記複数の光路を通過した各レーザ光が再び同一の光路を進行するように、上記分割された各レーザ光を合成する合成光学系とからなり、合成された各レーザ光のレーザパルス幅が合成される前の入射レーザ光のレーザパルス幅より長くなるように上記光路差が設定されている光学的パルス伸長器において、上記光学的パルス伸長器に、上記遅延光学系により形成される光路中に配置され上記光路を通過するレーザ光の一部を取り出すためのビームサンプラーと、上記ビームサンプラーからのレーザ光が入射し、入射レーザ光の位置を検出する位置センサと、上記遅延光学系を成す光学素子の少なくとも２つに備え付けられていて、上記光学素子の光軸に対する角度を駆動する駆動機構と、上記位置センサの位置情報に基づき、上記光路を通過するレーザ光の位置が所定の位置となるように上記駆動機構を制御する制御装置とを設ける。
（３）上記（１）（２）において、上記光学的パルス伸長器を、該光学的パルス伸長器に入射するレーザ光および上記光学的パルス伸長器から出力されるレーザ光が通過する窓部材が備え付けられた密封容器内に収容し、上記密封容器内に、真空排気もしくは、絶縁破壊を起こしにくいガスが封入する。
（４）上記（１）（２）において、上記光学的パルス伸長器を、該光学的パルス伸長器に入射するレーザ光および上記光学的パルス伸長器から出力されるレーザ光が通過する窓部材が設けられた第１の密封容器に収納し、上記第１の密封容器を、更に上記光学的パルス伸長器に入射するレーザ光および上記光学的パルス伸長器から出力されるレーザ光が通過する窓部材が備え、外表面の少なくとも一部に断熱材が設けられた第２の密封容器に収納し、第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気を加熱・冷却する加熱冷却手段と、第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気中に設けられた温度センサの測定結果に基づき、第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気温度を略一定に保持するように上記加熱冷却手段を制御する制御手段を設ける。
（５）上記（４）において、上記第１の収納容器内に、真空排気もしくは、絶縁破壊を起こしにくいガスが封入する。
（６）レーザガスが封入されたレーザチャンバと、このレーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、その一対の放電電極と並列に接続されたピーキングコンデンサと、前記レーザチャンバ内で高電圧パルス放電を発生させて前記レーザガスを励起してレーザ光を放出させるための高電圧パルス発生装置と、レーザ光を狭帯域化する狭帯域化モジュールを有するレーザ共振器とを含み、前記一対の放電電極が前記高電圧パルス発生装置に搭載される磁気パルス圧縮回路の出力端に接続された露光用放電励起ガスレーザ装置において、上記露光用放電励起ガスレーザ装置に、上記レーザ共振器から放出されるレーザ光のレーザパルス幅を伸長するための上記上記（１）（２）（３）（４）（５）の光学的パルス伸長器を設ける。
（７）上記（６）の露光用放電励起ガスレーザ装置を、ＫｒＦエキシマレーザ装置、ＡｒＦエキシマレーザ装置、フッ素分子レーザ装置のいずれかとする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）上記光学的パルス伸長器の出射側に、上記光学的パルス伸長器から出射するレーザ光を所定の形状に成型するアパーチャを設けたので、光学的パルス幅伸長器の熱変形などにより、アライメントずれが生じても、ビームプロファイルの劣化を防止することができる。
また、該アパーチャを通過したレーザ光の一部を取り出して、入射レーザ光のエネルギーをモニタし、光学的パルス伸長器に入射するレーザ光のエネルギーを制御することにより、ビームプロファイルが悪化した場合であっても、レーザ装置の出力エネルギーを一定に制御することができる。
（２）上記光学的パルス伸長器の遅延光学系の光路を通過するレーザ光の一部をビームサンプラで取り出し、入射レーザ光の位置を検出して、この位置情報に基づき、光学素子の光軸に対する角度を制御して上記光路を通過するレーザ光の位置が所定の位置となるように制御するようにしたので、光学的パルス幅伸長器の熱変形などにより、アライメントずれが生じても、ビームプロファイルの劣化を防止することができる。
（３）光学的パルス幅伸長器を第１の密封容器内に収納し、さらに、第１の密封容器を外表面の少なくとも一部に断熱材が設けられた第２の密封容器に収納し第２の密封容器と第１の密封容器との間の雰囲気中の温度を略一定に保持するようにしたので、光学的パルス幅伸長器の熱変形を防止することができ、ビームプロファイルの劣化を防止することができる。
（４）上記（１）〜（３）の光学的パルス幅伸長器を密封容器内に収納し、該密封容器内を真空排気もしくは、絶縁破壊を起こしにくいガスが封入することで、ブレークダウンによる出力の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、本発明の前提となる狭帯域モジュールを備えた露光用放電励起ガスレーザ装置（以下では露光用狭帯域レーザ装置ともいう）の構成例について説明する。
図１に一個以上の拡大プリズム（ｐｒｉｓｍ）とグレーティング（ｇｒａｔｉｎｇ：回折格子) を用いた露光用狭帯域レーザ装置の構成例を示す。なお、図１は装置を上方から見た場合の概要図である。
レーザチェンバ１０１内にはレーザ励起媒質ガス（以下レーザガスと称する）が充填されている。高電圧パルス発生装置１０２からレーザチェンバ１０１内に所定距離だけ離間して対向配置された一対の電極Ｅ（図１では一方の電極のみが示されている）に高電圧パルスが印加され、電極Ｅ間に放電が発生し、この放電部におけるレーザガスが励起される。なお、図示を省略したが、レーザチェンバ１０１の外部にピーキングコンデンサが設けられている。上記ピーキングコンデンサは、一対の電極Ｅに並列に接続されている。高電圧パルス発生装置１０２からの高電圧パルスは、ピーキングコンデンサを介して電極Ｅに印加される。
励起されたレーザガスよりレーザビームとなる種光が発生する。レーザチェンバ１０１内には、更に、ファン１０３とラジエター（図示されていない）が設置されている。レーザガスはこのファン１０３によってレーザチェンバ１０１内で循環し、放電により高温になったレーザガスはラジエターと熱交換されて冷却される。レーザチェンバ１０１には図１のように、ウインドウ部にウィンドウ部材１０４がハの字ブリュ−スタ角度でまたは平行ブリュ−スター角度で設置されている。なお、電極Ｅは、紙面垂直方向に所定距離だけ離間してアノード電極とカソード電極とが配置されている。
【０００８】
レーザ共振器は、後述する狭帯域化モジュール１０５に搭載されたグレーティング（回折格子) １０５ａと出力ミラー１０６とにより構成される。上記したレーザビームとなる種光は狭帯域化モジュール１０５に設置されているグレーティング（回折格子) １０５ａ及び拡大プリズム１０５ｂ、放電部と出力ミラー１０６の間を往復し出力ミラー１０６からレーザビームとして取り出される。出力ミラー１０６から出射されてレーザビームの一部はビームスプリッタ１０９により波長モニタ１０７へ導入され、波長モニタ１０７で出力、中心波長等が計測される。
狭帯域化は、レーザ共振器内に分光機能を有する光学的狭帯域化モジュール１０５を配置することにより成される。例えば、狭帯域化モジュール１０５はケーシングとケーシング内に設置されたグレーティング（回折格子) １０５ａ及び１つ以上の拡大プリズム１０５ｂから構成され、回折格子による波長選択によりスペクトルの狭帯域化が実現する。
またグレーティング（回折格子) １０５ａ、拡大プリズム１０５ｂの何れか１つの回転によって発振中心波長を変化させることが可能である。なお、レーザチェンバ１０１とグレーティング１０５ａ間の任意の位置に高反射ミラーを設置し、この高反射ミラーを回転させて回折格子への光の入射角度を変えることによって発振中心波長を変化させることも可能である。
波長モニター１０７からの中心波長信号を元にコントローラ１０８は、上記したように、狭帯域化モジュール１０５内のグレーティング（回折格子) １０５ａ、拡大プリズム１０５ｂまたは図示されていないが、レーザチェンバ１０１とグレーティング１０５ａ間の任意の位置に設置されて高反射ミラー何れか１つの回転させて波長制御を行う。
【０００９】
なお、近年、前記したように露光用エキシマレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ）、フッ素分子レーザにおいては、露光装置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、２台のレーザを用いた２ステージレーザ装置が提案されている（前記特許文献３参照）。
上記２ステージレーザ装置においては、１台目の発振段レーザは低パルスエネルギーながら狭帯域化スペクトルをもつ。また、２台目の増幅装置において、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台目の増幅装置に狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）などによる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。よって、この２ステージレーザシステムにより所望の狭帯域化スペクトル、出力を得ることが可能となる。
上記した２ステージレーザシステムの形態としては増幅装置としては、レーザチャンバを有し、共振器ミラーを設けない増幅器を用いるＭＯＰＡ方式と、レーザチャンバとレーザ共振器をミラーを設けた増幅段レーザを用いるＭＯＰＯ方式とに大別される。
本発明の光学的パルス幅伸長器（ＯＰＳ）は、上記図１に示したレーザ装置が１台の場合は、図２に示すようにレーザ装置１００から放出されるレーザ光の出力側に配置される。また、上記２ステージレーザ装置の場合は、増幅装置から放出されるレーザ光の出力側に配置される。
【００１０】
以下、実施例により、本発明の光学的パルス幅伸長器について説明する。
図３は、本発明の第１の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。
図３において、１０はＯＰＳであり、ＯＰＳ１０は、ビームスプリッタ１１、全反射ミラー１２ａ〜１２ｄ、リレーレンズ１３から構成される。
入射光は図３に示すように、ビームスプリッタ１１で分割されて、入射した光軸と直交方向に折り返され、全反射ミラー１２ａ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｂ→全反射ミラー１２ｃ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｄの経路でビームスプリッタ１１に入射し、ビームスプリッタ１１で入射光と同一方向に折り返され、入射光と合成されビームスプリッタ１１から出射する。ビームスプリッタ１１の出射側には、ＯＰＳが熱変形していないときにＯＰＳから出射するレーザ光のビームサイズと同一の開口を有するスリット１４が設けられる。
【００１１】
上記構成のＯＰＳにおいて、ＯＰＳ本体が熱変形を起こし、全反射ミラー１２ａ〜１２ｄが傾くと、ビームスプリッタ１１を通過する光（同図の実線）と遅延して反射する光（同図の点線）の位置がずれる。このような状態になると、ＯＰＳより出力されるビームプロファイルは元のビームプロファイルより太ったものとなる。
本実施例では、このような問題を防止するため、図３に示すように、スリット１４を設け、太った部分のみを遮る。これにより、入射ビームと同一のプロファイルを得ることができる。
なお、スリット１４により遮られた光は熱になり、さらなるＯＰＳの変形や周囲のモジュールに悪影響を与えるため、スリット１４に放熱機構や温度を一定に保つ機構を設けるのが望ましい。
【００１２】
また、上記のようにスリット１４を設けて光を遮ると、出力として取り出せるエネルギーが減少する。そこで、出力として取り出せるエネルギーが一定になるように、レーザ装置の出力を制御することが望ましい。
図４に、上記のようにレーザ装置の出力を制御する場合の、制御系の構成例を示す。
図４において、１００はガスレーザ装置であり、ガスレーザ装置１００は、前記したように、内部にファン１０３と図示しないラジエターおよびピーキングコンデンサを有し、レーザガスを充填したレーザチェンバ１０１と、レーザチェンバ１０１内に設けられた電極Ｅに高電圧パルスを印加する高電圧パルス発生装置１０２と、狭帯域化モジュール１０５を有する。
高電圧パルス発生装置１０２から高電圧パルスを印加すると、電極Ｅ間に放電が発生し、この放電によりレーザガスが励起され、レーザビームとなる種光が発生する。
上記したレーザビームとなる種光は狭帯域化モジュール１０５に設置されているグレーティング（回折格子) １０５ａ及び１つ以上の拡大プリズム１０５ｂ、放電部と出力ミラー１０６の間を往復し出力ミラー１０６からレーザビームとして取り出される。出力ミラー１０６から出射されてレーザビームの一部はビームスプリッタ１０９により波長モニタ１０７へ導入され、波長モニタ１０７で出力、中心波長等が計測される。コントローラ１０８は、波長モニター１０７からの中心波長信号を元に、狭帯域化モジュール１０５内のグレーティング（回折格子) １０５ａ、拡大プリズム１０５ｂ等を回転させて、波長制御を行う。
【００１３】
上記ガスレーザ装置１００に出力側には、前記図３に示した、スリット１４を有するＯＰＳ１０が設けられる。
上記ＯＰＳ１０の光出射側には、ビームスプリッタ１５が設けられ、このビームスプリッタ１５により、ＯＰＳ１０から出た光の一部をサンプリングして、エネルギーモニタ１１１に入力し、レーザの出力エネルギーを計測する。
エネルギーコントローラ１１０は、上記エネルギーモニタ１１１により計測されたレーザの出力エネルギーが規定のエネルギーであるかを判断する。そして、前記したようにＯＰＳ本体が熱変形を起こし、ビームスプリッタ１１を通過する光（同図の実線）と遅延して反射する光（同図の破線）の位置がずれる等により、レーザの出力エネルギーが規定の値からずれると、過不足分を補正する信号を高電圧パルス発生装置１０２に出力し、出力エネルギーが一定になるように制御する。
【００１４】
図５は、本発明の第２の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。本実施例は、ＯＰＳのミラーを移動させて、ＯＰＳの熱変形によるアライメントずれを防止するようにしたものである。
図５において、１０はＯＰＳであり、ＯＰＳ１０は、ビームスプリッタ１１、全反射ミラー１２ａ〜１２ｄ、リレーレンズ１３から構成される。
入射光は前記図３と同様、ビームスプリッタ１１で分割されて、入射した光軸と直交方向に折り返され、全反射ミラー１２ａ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｂ→全反射ミラー１２ｃ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｄの経路でビームスプリッタ１１に入射し、ビームスプリッタ１１で入射光と同一方向に折り返され、入射光と合成されビームスプリッタ１１から出射する。
上記全反射ミラー１２ｂ、１２ｃには、それぞれ２軸あおり方向に可動可能なアクチュエータ２１，２２が設置されている。
また、遅延させた光ビームがビームスプリッタ１１に再入射する手前にビームスプリッタ１６が設置され、一部の光が位置検出センサ２３に入射する。
【００１５】
位置検出センサ２３は、入射したビームの位置、方向の両者もしくはどちらかひとつを検出し、この検出出力はコントローラ２４に送られる。
コントローラ２４は、ビームスプリッタ１１で反射する光とビームスプリッタ１１を透過する光が重なる位置［ターゲット（Ｔａｒｇｅｔ）位置］を記憶しており、熱変形等でＯＰＳ本体の全反射ミラー１２ａ〜１２ｄの位置がずれ、位置検出センサ２３により検出されたビーム位置／方向が上記ターゲット位置からずれると、ビーム位置／方向をターゲット位置に戻すようにアクチュエータ２１，２２を駆動する。
本実施例においては、上記のように、位置検出センサ２３により、ビーム位置／方向を検出し、ビーム位置／方向がずれると、全反射ミラー１２ｂ、１２ｃを移動させてビーム位置／方向を補正しているので、ＯＰＳが熱変形しても、ビームプロファイルの悪化を防ぐことができる。
【００１６】
図６は、本発明の第３の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。本実施例は、ＯＰＳを密封容器にし、その周囲を温度コントロールされた断熱層で覆うことにより、ＯＰＳの温度を一定に保ちアライメントズレを防止するようにしたものである。
図６において、１０はＯＰＳであり、ＯＰＳ１０は、ビームスプリッタ１１、全反射ミラー１２ａ〜１２ｄ、リレーレンズ１３から構成される。
入射光は前記図３、図５と同様、ビームスプリッタ１１で分割されて、入射した光軸と直交方向に折り返され、全反射ミラー１２ａ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｂ→全反射ミラー１２ｃ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｄの経路でビームスプリッタ１１に入射し、ビームスプリッタ１１で入射光と同一方向に折り返され、入射光と合成されビームスプリッタ１１から出射する。
上記ＯＰＳ１０は、第１の密封容器３１内に収納され、ＯＰＳに入射するレーザ光は、第１のウインドウ３１ａより入射し、ＯＰＳからの出射光は第２のウインドウ３１ｂから出射する。
【００１７】
上記第１の密封容器３１は、さらにその周りを覆うように、第２の容器３２に収納されており、第２の容器３２の周りは断熱壁でおおわれ、外部からの熱の影響をうけにくくしてある。また、第２の容器３２にも、第１、第２のウインドウ３２ａ、３２ｂが設けられ、ＯＰＳに入射するレーザ光は、第１のウインドウ３２ａより入射し、ＯＰＳからの出射光は第２のウインドウ３２ｂから出射する。
第２の容器３２と密封容器３１の間には空間があり、この空間を熱交換器３３により加熱もしくは冷却された気体をファン３３ａで循環させる。この熱交換器３３の入力側には、温度センサ３４が設けられる。
温度センサ３４で計測された上記空間の温度は、温度コントローラ３５にフィードバックされ、温度コントローラ３５により空間の温度は一定に制御される。
本実施例は上記構成を有するので、ＯＰＳの温度をほぼ一定に保つことができ、熱変形によるアライメントずれを防止し、ビームプロファイルの悪化を防ぐことができる。
なお、本実施例を前記第１、第２の実施例に適用し、前記第１、第２の実施例のＯＰＳを上記のように、密封容器内に収納して、その周囲を温度コントロールされた断熱層で覆うことにより、ＯＰＳの温度を一定に保つようにしてもよい。
【００１８】
図７は本発明の第４の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。本実施例は、ＯＰＳを密封容器内に収納し、密封容器内を真空にしたり、絶縁破壊を起こしにくいガスを封入することにより、前記したブレークダウンの発生を防止するようにしたものであり、本実施例は、前記第１〜第３の実施例に適用され、前記第３の実施例の場合には、第１の密封容器３１内に、上記ガスが封入される。
図７において、１０はＯＰＳであり、ＯＰＳ１０は、ビームスプリッタ１１、全反射ミラー１２ａ〜１２ｄ、リレーレンズ１３から構成される。
入射光は前記図３、図５、図６と同様、ビームスプリッタ１１で分割されて、入射した光軸と直交方向に折り返され、全反射ミラー１２ａ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｂ→全反射ミラー１２ｃ→レンズ１３→全反射ミラー１２ｄの経路でビームスプリッタ１１に入射し、ビームスプリッタ１１で入射光と同一方向に折り返され、入射光と合成されビームスプリッタ１１から出射する。
上記ＯＰＳ１０は、密封容器４１内に収納され、密封容器４１内には絶縁破壊を起こしにいくガスが封入される。あるいは、密封容器４１内を真空に保つようにしてもよい。
上記密封容器には、第３の実施例と同様、第１、第２のウインドウ４１ａ、４１ｂが設けられ、ＯＰＳに入射するレーザ光は、第１のウインドウ４１ａより入射し、ＯＰＳからの出射光は第２のウインドウ４１ｂから出射する。
上記構成とすることで、ブレークダウンを防止し、ブレークダウンによるレーザ出力の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の前提となる放電励起ガスレーザ装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の光学的パルス伸長器の設置位置を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。
【図４】第１の実施例において、レーザ出力を制御する場合の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例の光学的パルス幅伸長器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０            光学的パルス幅伸長器（ＯＰＳ）
１１            ビームスプリッタ
１２ａ〜１２ｄ  全反射ミラー
１３            リレーレンズ
１４            スリット
１５            ビームスプリッタ
２１，２２      アクチュエータ
２３            位置検出センサ
２４            コントローラ
３１            第１の密封容器
３２            第２の密封容器
３３            熱交換器
３４            温度センサ
４１            密封容器
１０１          レーザチェンバ
１０２          高電圧パルス発生装置
１０３          ファン
１０４          ウィンドウ部材
１０５          狭帯域化モジュール
１０６          出力ミラー
１０７          波長モニタ
１０８          コントローラ
１０９          ビームスプリッタ
１１０          エネルギーコントローラ
１１１          エネルギーモニタ
【図１】
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【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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