(57)【要約】【課題】  パルスレーザ光の出力を平均値としてみて安定させることのみならず、パルスレーザ光の出力のパルス間でのばらつきの度合いを抑えること、及びそのばらつきの度合いの変化を防止することのできる技術を提供する。【解決手段】  高電圧印加装置８が、放電電極間２ａ及び２ｂ間に電圧を印加する。ガス純化装置４が、チャンバ１内からレーザ媒質ガスの一部を取り出すとともに、取り出したレーザ媒質ガスを冷却することにより、その取り出したレーザ媒質ガスに含まれている不純物ガスを液化させて捕獲し、不純物ガスが除去されたレーザ媒質ガスを再びチャンバ１内に戻す。光強度検出器９が、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギを検出する。温度制部１２が、電圧印加装置８によって放電電極間２ａ及び２ｂ間に印加された電圧の値、及び光強度検出器９の検出結果に基づいて、ガス純化装置４によるレーザ媒質ガスの冷却温度を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にレーザ媒質ガスを収容し、外部から電圧を印加されることにより前記レーザ媒質ガスを励起する放電を起こすとともに、該放電によって前記レーザ媒質ガスが励起されることに基づいて発生したレーザ光を射出することができるレーザヘッドと、
前記レーザヘッドに、前記放電を起こすための前記電圧を印加する電圧印加装置と、
前記レーザヘッドから前記レーザ媒質ガスの一部を取り出すとともに、取り出したレーザ媒質ガスを冷却することにより、該レーザ媒質ガスに含まれている不純物ガスを液化して捕獲し、不純物ガスが除去されたレーザ媒質ガスを再び前記レーザヘッド内に戻すガス純化装置と、
前記レーザヘッドから射出されたレーザ光の強度、及び前記電圧印加装置によって前記レーザヘッドに印加された電圧の少なくともいずれか一方の値に基づいて、前記ガス純化装置による前記レーザ媒質ガスの冷却温度を制御する温度制御手段と
を備えたガスレーザ発振装置。
【請求項２】
前記レーザヘッドから射出されるレーザ光が、パルスレーザ光であり、
前記温度制御手段が、前記レーザヘッドから射出された複数ショットのパルスレーザ光の各々についてのパルスエネルギの値を用いて、該パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いを算出し、その算出結果に基づいて前記レーザ媒質ガスの冷却温度を制御する請求項１に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項３】
前記温度制御手段が、前記パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いの変化に基づいて、前記レーザ媒質ガスの冷却温度を制御する請求項２に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項４】
前記温度制御手段が、前記パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いが悪化している場合に、前記レーザ媒質ガスの冷却温度を上昇させる制御を行う請求項３に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項５】
前記レーザヘッドから射出されるレーザ光が、パルスレーザ光であり、
前記レーザヘッドから射出されるパルスレーザ光のパルスエネルギの平均値が一定値に近づくように、前記電圧印加装置によって前記レーザヘッドに印加される電圧を制御する電圧制御手段をさらに備え、
前記温度制御手段が、前記電圧制御手段によって前記レーザヘッドに印加される電圧が制御されている状態下において、第１の時点に前記放電電極間に印加された電圧の値と、該第１の時点よりも後の第２の時点に前記放電電極間に印加された電圧の値とを用いて、該第１の時点から第２の時点までの間の前記電圧の上昇率を算出し、その算出結果に基づいて前記レーザ媒質ガスの冷却温度を制御する請求項１〜４のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項６】
前記温度制御手段が、前記レーザヘッドに印加された電圧の上昇率が閾値以上である場合に、前記レーザ媒質ガスの冷却温度を低下させる制御を行う請求項５に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項７】
（ａ）レーザ媒質ガスを収容する容器内に配置された一対の放電電極間に電圧を印加することにより該放電電極間に放電を起こし、その放電によって前記レーザ媒質ガスを励起することに基づいてパルスレーザ光を発生させる工程と、
（ｂ）前記容器内から前記レーザ媒質ガスの一部を取り出すとともに、取り出したレーザ媒質ガスを冷却することにより、該レーザ媒質ガスに含まれている不純物を捕獲し、不純物が除去されたレーザ媒質ガスを再び前記容器内に戻す工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）及び（ｂ）が行われている状態下において、前記工程（ａ）において発生させたレーザ光の強度、及び前記放電電極間に印加した電圧の少なくともいずれか一方の値に基づいて、前記工程（ｂ）における前記レーザ媒質ガスの冷却温度を制御する工程と
を有するレーザ媒質ガスの冷却温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレーザ発振装置及びレーザ媒質ガスの冷却温度制御方法に関し、特にレーザ媒質ガスを冷却することによりそのレーザ媒質ガスに含まれている不純物ガスを液化して捕獲するガスレーザ発振装置及びレーザ媒質ガスの冷却温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エキシマレーザ発振装置は、希ガス及びハロゲンを含むレーザ媒質ガスが収容されたチャンバ内に、一対の放電電極が配置された構成を有する。これら一対の放電電極間に放電を起こし、その放電によってレーザ媒質ガスを励起することによりパルスレーザ光を発生させる。
【０００３】
ところで、ハロゲンは反応性が高いため、チャンバ内において不純物ガスとしてのハロゲン化合物ガスが生成されやすい。生成されたハロゲン化合物ガスは、パルスレーザ光の出力の低下をもたらす。この理由の一つとして、ハロゲン化合物ガスがパルスレーザ光を吸収してしまうことが挙げられている（特許文献１）。そこで、ガス純化装置を用いてレーザ媒質ガスからハロゲン化合物ガスを除去することが行われている（特許文献１）。ここで用いられるガス純化装置は、レーザ媒質ガスを冷却することによりレーザ媒質ガスに含まれている不純物ガスを液化して捕獲するものである。
【０００４】
また、ハロゲン化合物の生成は、レーザ媒質ガス中の必要なハロゲンガスそのものの減少を引き起こす。このことも、パルスレーザ光の出力の低下を招く理由の一つとして挙げられている（特許文献１）。そこで、チャンバ内に必要なハロゲンガスを適時供給するいわゆるハロゲンインジェクションを行う技術も知られている（特許文献１）。また、パルスレーザ光の出力の低下に伴なって、放電電極間に印加する電圧を上げることにより、低下したパルスレーザ光の出力の回復を図ることも行われている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術によれば、パルスレーザ光の出力の低下を防止することはできるが、パルスレーザ光の出力を平均値としてみて安定させることのみならず、パルスレーザ光の出力のパルス間でのばらつきを抑制すること、及びそのばらつきの度合いの変化を抑制することに関して改善の余地がある。
【０００７】
また、パルスレーザ光の出力の低下に伴なって放電電極間への印加電圧を上げる場合、印加電圧の上昇率はできるだけ小さいことが望まれる。印加電圧の上昇率が高いと、それだけ短期間のうちに印加電圧が限界値に達してしまうことになるからである。印加電圧が限界値に達するとレーザ媒質ガスの総入れ替え等のメンテナンス作業を行う必要があるため、印加電圧の上昇率が高いほどメンテナンス作業を頻繁に行わなければならなくなる。しかし、パルスレーザ光の出力の安定化を図りつつ、印加電圧の上昇率の抑制をも図るのは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、レーザ光の出力を平均値としてみて安定させることのみならず、レーザ光の出力の変動そのものを抑制すること、及びレーザ光の出力の変動の度合いが変化してしまうのを抑制することが可能な技術を提供することにある。また、本発明の目的は、レーザ光の出力の安定化を図りつつ、放電電極間への印加電圧の上昇率の抑制を図ることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、内部にレーザ媒質ガスを収容し、外部から電圧を印加されることにより前記レーザ媒質ガスを励起する放電を起こすとともに、該放電によって前記レーザ媒質ガスが励起されることに基づいて発生したレーザ光を射出するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに、前記放電を起こすための前記電圧を印加する電圧印加装置と、前記レーザヘッドから前記レーザ媒質ガスの一部を取り出すとともに、取り出したレーザ媒質ガスを冷却することにより、該レーザ媒質ガスに含まれている不純物ガスを液化して捕獲し、不純物ガスが除去されたレーザ媒質ガスを再び前記レーザヘッド内に戻すガス純化装置と、前記レーザヘッドから射出されたレーザ光の強度、及び前記電圧印加装置によって前記レーザヘッドに印加された電圧の少なくともいずれか一方の値に基づいて、前記ガス純化装置による前記レーザ媒質ガスの冷却温度を制御する温度制御手段とを備えたガスレーザ発振装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
ガス純化装置によるレーザ媒質ガスの冷却温度に依存して、レーザ光の出力の変動の度合いが変化することが判った。そこで、レーザ媒質ガスの冷却温度を制御することにより、レーザ光の出力の変動そのものを抑制すること、及びレーザ光の出力の変動の度合いが変化してしまうのを抑制することが可能となる。また、レーザ光の出力の平均値が一定値に近づくようにレーザヘッドへの印加電圧を制御する場合には、その印加電圧の上昇率が、ガス純化装置によるレーザ媒質ガスの冷却温度に依存して変化することが判った。そこで、レーザ媒質ガスの冷却温度を制御することにより、放電電極間への印加電圧の上昇率を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、実施例によるエキシマレーザ発振装置の概略図を示す。チャンバ１内に、ハロゲンガスとしてのＨＣｌガスを含むレーザ媒質ガスが収容されている。また、チャンバ１内には、一対の放電電極２ａ及び２ｂが、放電空間Ｓを隔てて相対向した状態で配置されている。放電電極２ａ及び２ｂは、パルスレーザ光Ｌの光軸と平行な方向（以下、軸方向という。）に長く延在している。軸方向に関してチャンバ１の両端部に、部分反射鏡３ａ及び全反射鏡３ｂが配置されている。チャンバ１、放電電極２ａ及び２ｂ、並びに部分反射鏡３ａ及び全反射鏡３ｂを含んでレーザヘッドが構成されている。
【００１２】
ガス純化装置４が、ガス循環路５を介してチャンバ１と接続されている。ガス純化装置４は、ガス循環路５を通してチャンバ１内からレーザ媒質ガスの一部を取り出すとともに、取り出したレーザ媒質ガスを冷却することにより、その取り出したレーザ媒質ガスに含まれている不純物ガスを液化して捕獲し、不純物ガスが除去されたレーザ媒質ガスをガス循環路５を通して再びチャンバ１内に戻す。
【００１３】
詳細には、ガス純化装置４は、レーザ媒質ガスに含まれるガス成分の液化温度の相違を利用して、レーザ媒質ガスから不純物ガスを除去する。同じガス圧の下においては、ＣＨ３Ｃｌガス等の不純物ガスの液化温度は、必要なハロゲンガスであるＨＣｌガスの液化温度よりも高い。そこで、レーザ媒質ガスの冷却温度を、必要なハロゲンガスの液化温度よりも高く、不純物ガスの液化温度以下の範囲で選択すれば、ハロゲンガスは殆ど液化させることなく、主として不純物ガスを液化させて捕獲することができる。
【００１４】
ハロゲンガス源６が、弁７を介してガス循環路５に接続されている。その接続位置は、レーザ媒質ガスの循環順序に沿ってガス純化装置４からチャンバ１までの間である。弁７が開閉制御されることにより、ハロゲンガス源６からチャンバ１内に、必要なハロゲンガスとしてのＨＣｌガスが適時注入される。このようにして適時にハロゲンインジェクションが行われる。なお、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスのガス源は図示を省略している。
【００１５】
高電圧電源装置８が、放電電極２ａ及び２ｂ間にパルス電圧を印加する。これにより、放電電極２ａ及び２ｂ間にグロー放電が発生し、そのグロー放電が放電空間Ｓのレーザ媒質ガスを励起することによりパルスレーザ光Ｌが発生する。部分反射鏡３ａ及び全反射鏡３ｂによって構成される光共振器が、発生されたパルスレーザ光Ｌを閉じ込めるとともに、閉じ込められたパルスレーザ光Ｌの一部をチャンバ１の外部に射出させる。なお、高電圧電源装置８は、放電電極２ａ及び２ｂ間に印加した電圧を検出する電圧検出器を含んでおり、その電圧検出器が、放電電極２ａ及び２ｂ間に印加された電圧の値を表す印加電圧データｄ１を温度制御部１２に出力する。
【００１６】
光強度検出器９に、チャンバ１から射出されたパルスレーザ光Ｌの一部が入射する。詳細には、チャンバ１から射出されたパルスレーザ光Ｌの一部がビームスプリッタ１０によって分岐されて光強度検出器９へ導かれる。光強度検出器９は、自己に入射したパルスレーザ光Ｌの１パルスあたりのエネルギ（以下、パルスエネルギという。）を検出し、検出結果としてパルスエネルギの値を表すパルスエネルギデータｄ２を、電圧制御部１１及び温度制御部１２に出力する。
【００１７】
電圧制御部１１は、光強度検出器９から取得したパルスエネルギデータｄ２に基づいて、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギの平均値が一定の目標値に近づくように、高電圧電源装置８によって放電電極２ａ及び２ｂ間に印加される電圧を制御する。例えば、電圧制御部１１は、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギの平均値が低下しつつあるときには、放電電極２ａ及び２ｂ間に印加する電圧を上昇させる。これにより、低下したパルスレーザ光Ｌのパルスエネルギの回復が図られ、パルスエネルギの平均値の低下が防止される。この結果、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギを平均値としてみて安定させることができる。
【００１８】
温度制御部１２は、高電圧電源装置８から取得した印加電圧データｄ１と、光強度検出器９から取得したパルスエネルギデータｄ２とに基づいて、ガス純化装置４によるレーザ媒質ガスの冷却温度を最適な値に近づけるガス冷却温度最適化制御を行う。以下、ガス冷却温度最適化制御の具体的な内容を説明する前に、ガス冷却温度最適化制御の手順を見いだすに至った実験結果を説明する。
【００１９】
図２は、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギの平均値が一定の目標値（例えば、８００ｍＪ）に近づくように、図１に示した電圧制御部１１によって放電電極２ａ及び２ｂ間への印加電圧Ｖが自動制御されている状態下において、ガス純化装置４によるレーザ媒質ガスの冷却温度Ｔを意図的に段階的に変化させたときの、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いσの変化を調べた実験結果を示す。
【００２０】
横軸に、パルスレーザ光のショット数をとっている。連続的に２０００万ショットのパルスレーザ光Ｌをレーザヘッドから射出させた。４００万ショット毎に、ハロゲンインジェクション（ＨＣｌ−Ｉｎｊ）として、図１に示したハロゲンガス源６からチャンバ１内にＨＣｌガスを注入した。なお、本実験において、レーザ媒質ガスは、ＨＣｌの他に、希ガスとしてＸｅ及びＮｅを含有する。
【００２１】
左側の縦軸に、パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いをとっている。ばらつきの度合いとしては、３千ショット分のパルスエネルギについての標準偏差を、パルスエネルギの理想平均値（８００ｍＪ）で割った値（以下、規格化標準偏差という。）を採用した。即ち、規格化標準偏差σは３千ショット毎に算出した。但し、図２ではグラフを見やすくするために、規格化標準偏差σのプロットを間引いて示す。規格化標準偏差σは、その値が小さい程パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いが小さいことを意味する。従って、規格化標準偏差σの値は小さい程好ましい。また、パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いは、長時間にわたって安定していることが望まれる。即ち、規格化標準偏差σの勾配は小さいことが望まれる。
【００２２】
右側の縦軸に、放電電極２ａ及び２ｂ間への印加電圧をとっている。約２７ｋＶが、図１に示した高電圧電源装置８による印加電圧の限界値である。印加電圧Ｖは、図示するように、全体的に右肩上がりに上昇している。これは、ガス純化装置４による純化によってもレーザ媒質ガスが次第に劣化してゆくことに起因するため避けられない。但し、印加電圧Ｖの上昇率を小さく抑えることができれば、それだけ限界値（約２７ｋＶ）に達するまでの時間（ショット数）を長くすることができる。従って、印加電圧Ｖの上昇率は小さいことが望まれる。なお、印加電圧Ｖが限界値に達すると、図１に示したチャンバ１内のレーザ媒質ガスの総入れ替え等の作業を行う。
【００２３】
冷却温度Ｔは、破線で示すように、初期値を−１４６℃として、４００万ショット毎に３℃ずつ段階的に上昇させた。なお、４００万ショットのパルスレーザ光を連続的に射出するのに要する時間は約４時間である。
【００２４】
冷却温度Ｔを−１４６℃とした期間Ａでは、印加電圧Ｖの上昇率は比較的小さい。詳細には、期間Ａにおいて印加電圧Ｖの上昇率は、４００万ショットあたり０．５ｋＶ未満である。また、期間Ａでは、規格化標準偏差σの値が略１．２％以下に抑えられている。しかし、規格化標準偏差σの上昇率が急峻なものとなっている。即ち、ショット数の増大と共に、パルスエネルギのばらつきの度合いが急激に悪化している。これは、期間Ａでは冷却温度Ｔが低すぎたために、ＣＨ３Ｃｌ等の不純物ガスだけでなく、必要なＨＣｌガスの一部までもが過剰にガス純化装置４において液化されて捕獲された結果、ハロゲンインジェクションによっても、チャンバ１内におけるＨＣｌガスの濃度が不足した状態となってしまったからではないかと考えられる。
【００２５】
冷却温度Ｔを−１４３℃とした期間Ｂでも、印加電圧Ｖの上昇率が比較的小さい。詳細には、期間Ｂにおいて印加電圧Ｖの上昇率は、４００万ショットあたり０．５ｋＶ未満である。また、期間Ｂでは、ハロゲンインジェクションの時に、規格化標準偏差σの値がステップ状に上昇してはいるものの、ハロゲンインジェクションの前後おいて規格化標準偏差σの上昇率は略ゼロに保たれている。これは、冷却温度Ｔを３℃上昇させたことにより、冷却温度Ｔが、ガス純化装置４においてＨＣｌガスは殆ど捕獲することなく、主として不純物ガスを液化させて捕獲することのできる好ましい値となったために、不純物ガスの捕獲は充分に行われつつ、ＨＣｌガスの過剰な捕獲が抑制され、チャンバ１内におけるＨＣｌガスの濃度が過不足のない最適な値に保たれたからではないかと考えられる。
【００２６】
冷却温度Ｔを−１４０℃とした期間Ｃでも、規格化標準偏差σの上昇率が略ゼロに保たれている。但し、この期間Ｃでは、印加電圧Ｖの上昇率がやや大きくなっている。詳細には、期間Ｃにおいて印加電圧Ｖの上昇率は、４００万ショットあたり０．６ｋＶ程度である。これは、期間Ｃでは、冷却温度Ｔがやや高すぎたために、ガス純化装置４において捕獲することのできる不純物ガスの量が減少した結果、チャンバ１内における不純物ガス濃度がやや高すぎる状態になってしまったからではないかと考えられる。
【００２７】
冷却温度Ｔを−１３７℃とした期間Ｄでは、ショット数の増大とともに、規格化標準偏差σの値が低下している。これは、冷却温度Ｔを上昇させたために、期間Ａ〜Ｃの間にガス純化装置４内に捕獲されていた液相状態のＨＣｌが再び気化し、気化したＨＣｌがレーザ媒質ガス中に戻された結果、チャンバ１内におけるＨＣｌガス濃度が一時的に増大したからではないかと考えられる。しかし、その一方で印加電圧Ｖが急峻に上昇している。詳細には、期間Ｄにおいて印加電圧Ｖの上昇率は、４００万ショットあたり０．６ｋＶ以上である。これは、冷却温度Ｔを上昇させたために、ガス純化装置４において不純物ガスを充分に捕獲することができなかったからではないかと考えられる。
【００２８】
冷却温度Ｔを−１３４℃とした期間Ｅでは、規格化標準偏差σ及び印加電圧Ｖの双方が急激に増大してしまっている。これは、期間Ｅでは冷却温度Ｔが高すぎたために、ガス純化装置４において不純物ガスを充分に捕獲することができないばかりでなく、期間Ａ〜Ｄの間にガス純化装置４内に捕獲されていた液相状態の不純物が再び気化し、気化した不純物がレーザ媒質ガス中に戻された結果、チャンバ１内における不純物ガスの濃度が高すぎる状態になったからではないかと考えられる。
【００２９】
以上の結果より、規格化標準偏差σの値及びその上昇率を小さく抑え、かつ印加電圧Ｖの上昇率も小さく抑えることができるという観点からは、冷却温度Ｔが最適値に保たれた期間は期間Ｂであるといえる。即ち、本実験の条件下においては、冷却温度Ｔの最適値が−１４３℃〜−１４０℃であることが判った。但し、冷却温度の最適値は、レーザ媒質ガス中のＨＣｌ、Ｘｅ、及びＮｅ等の各ガス成分の初期濃度（以下、ガスレシピという。）によって変わってくる。従って、ガスレシピが異なる場合には、冷却温度Ｔの最適値が必ずしも−１４３℃〜−１４０℃であるとは限らない。
【００３０】
しかし、ガスレシピが異なる場合であっても、冷却温度Ｔに対する印加電圧Ｖ及び規格化標準偏差σの依存の仕方は、図２に示した結果に類似すると考えられる。そこで、ガスレシピが異なる場合にも、規格化標準偏差の上昇率をモニタし、例えば図２の期間Ａにおける場合のように、レーザ発振装置の稼動を開始した後の初期の段階で規格化標準偏差σが急激に増大している場合には、冷却温度Ｔを上昇させることにより、規格化標準偏差σの上昇率を低下させることができると考えられる。
【００３１】
また、印加電圧の上昇率もモニタし、例えば図２の期間Ｃ及びＤにおける場合のように、規格化標準偏差σの値及び上昇率は小さくても、印加電圧Ｖの上昇率が大きい場合には、冷却温度Ｔを低下させることにより、期間Ｂにおける場合のように、規格化標準偏差σの値及び上昇率は小さく保ちつつ、印加電圧Ｖの上昇率を低下させ得るのではないかと推測される。このような知見に基づいて、図１に示した温度制御部１２が行うガス冷却温度最適化制御の内容を以下に説明する。
【００３２】
図３に、図１に示した温度制御部１２が行うガス冷却温度最適化制御のフローチャートを示す。まず、温度制御部１２は、レーザ媒質ガスの冷却温度Ｔを予め指定された初期値に設定する（ステップＳ１）。ここで冷却温度Ｔの初期値としては、ハロゲンとしてＨＣｌを用い、ガス純化装置４内においてレーザ媒質ガスを冷却するときのレーザ媒質ガスのガス圧を６気圧とする場合には、例えば−１５０℃〜−１４５℃の範囲の温度、具体的には例えば−１４６℃を選択するとよい。また、予め実験により、図２の期間Ａのように、４００万ショットあたりの印加電圧Ｖの上昇率が０．５ｋＶ未満であり、かつ規格化標準偏差σの上昇率が０．２以上となるような温度を見つけ、その温度を初期値としてもよい。
【００３３】
この状態で、図１に示したレーザ発振装置の稼動が開始される。放電電極２ａ及び２ｂ間への印加電圧は、電圧制御部１１によって、パルスレーザ光Ｌのパルスエネルギの平均値が予め指定された目標値（例えば、８００ｍＪ）に近づくように制御される。
【００３４】
次に、温度制御部１２は、光強度検出器９から複数ショット（例えば３千ショット）分のパルスエネルギデータｄ２を取得し、取得したパルスエネルギデータｄ２に基づいてパルスエネルギの規格化標準偏差を算出するとともに、高電圧電源装置８から印加電圧データｄ１を取得する（ステップＳ２）。以下、このステップＳ２において算出した規格化標準偏差の値をσ０と表し、取得した印加電圧データｄ１の値をＶ０と表す。なおＶ０は、σ０を算出するための上記複数ショットのうちの例えば最初の１ショット目の時点に高電圧電源装置８から取得した印加電圧データｄ１の値でよい。温度制御部１２は、これらＶ０及びσ０の値を記憶する。
【００３５】
次に、温度制御部１２は、予め指定されたｎ時間（例えば、４時間）経過後（ステップＳ３）、再び光強度検出器９から複数ショット（例えば３千ショット）分のパルスエネルギデータｄ２を取得し、取得したパルスエネルギデータｄ２に基づいてパルスエネルギの規格化標準偏差を算出するとともに、高電圧電源装置８から印加電圧データｄ１を取得する（ステップＳ４）。以下、このステップＳ４において算出した規格化標準偏差の値をσｎと表し、取得した印加電圧データｄ１の値をＶｎと表す。なおＶｎは、σｎを算出するための上記複数ショットのうちの例えば最初の１ショット目の時点に高電圧電源装置８から取得した印加電圧データｄ１の値でよい。温度制御部１２は、これらＶｎ及びσｎの値を記憶する。なお、上記ｎ時間の間、パルスレーザ光はレーザヘッドから連続的に射出され続ける。
【００３６】
次に、温度制御部１２は、σｎ−σ０の値を算出し、その算出結果が所与の第１の閾値（例えば、０．０５）以上であるか否か、即ち上記ｎ時間の経過によるパルスエネルギのばらつきの度合いの悪化が許容範囲外であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３７】
そして、温度制御部１２は、σｎ−σ０の値が第１の閾値以上であれば、即ちパルスエネルギのばらつきの度合いの悪化が許容範囲外であれば（ステップＳ５；ＹＥＳ）、レーザ媒質ガスの冷却温度Ｔを予め指定された温度ピッチΔＴ（例えば、２℃）だけ上昇させ（ステップＳ６）、再びステップＳ２に戻る。ここで、レーザ媒質ガスの冷却温度ＴをΔＴだけ上昇させることにより、パルスエネルギのばらつきの度合いの悪化を抑えることができる。
【００３８】
一方、温度制御部１２は、σｎ−σ０の値が第１の閾値未満であれば（ステップＳ５；ＮＯ）、Ｖｎ−Ｖ０の値を算出し、その算出結果が所与の第２の閾値（例えば、０．５ｋＶ）以上であるか否か、即ち上記ｎ時間の間の印加電圧の上昇率が許容範囲外であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００３９】
そして、温度制御部１２は、Ｖｎ−Ｖ０の値が第２の閾値以上であれば、即ち印加電圧の上昇率が許容範囲を超えていれば（ステップＳ７；ＹＥＳ）、レーザ媒質ガスの冷却温度を予め指定された温度ピッチ（例えば１／２×ΔＴ）だけ低下させ（ステップＳ８）、再びステップ２に戻る。ここで、レーザ媒質ガスの冷却温度を低下させたことにより、規格化標準偏差の値及びその上昇率は小さく保ちつつ、放電電極２ａ及び２ｂ間への印加電圧の上昇率を抑制し得る。一方、温度制御部１２は、Ｖｎ−Ｖ０の値が第２の閾値未満であれば、即ち印加電圧の上昇率が許容範囲を超えていなければ（ステップＳ７；ＮＯ）、ガス冷却温度最適化制御を終了する。
【００４０】
以上説明したガス冷却温度最適化制御のアルゴリズムによれば、チャンバ１内に収容するレーザ媒質ガスのガスレシピが異なる場合であっても、温度制御部１２が、ガス純化装置４によるレーザ媒質ガスの冷却温度を自動的に好ましい値に制御することができるので、ガスレシピを変更するたびに最適な冷却温度を見つけるための実験を行わなくて済むという利点がある。
【００４１】
以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、ハロゲンとしてＨＣｌを用いた実施例を説明したが、Ｆ２等を用いてもよい。ハロゲンとしてＦ２を用いる場合にも、同じガス圧の下において、必要なハロゲンガスであるＦ２ガスの液化温度は、不純物ガスであるＣＦ４等のフッ素化合物ガスの液化温度よりも低いので、不純物ガスを選択的に捕獲できる。また、希ガスとして、ＡｒやＫｒ等を用いてもよい。また、実施例では、パルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いを表す数値として規格化標準偏差を用いたが、通常の標準偏差や分散等を用いてもよい。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例によるエキシマレーザ発振装置の概略図である。
【図２】放電電極間への印加電圧Ｖ、レーザ媒質ガスの冷却温度Ｔ、及びパルスレーザ光のパルスエネルギのパルス間でのばらつきの度合いσの関係を調べた実験結果を表すグラフである。
【図３】温度制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１  チャンバ
２ａ、２ｂ  放電電極
３ａ  部分反射鏡
３ｂ  全反射鏡
４  ガス純化装置
５  ガス循環路
６  ハロゲンガス源
７  弁
８  高電圧電源装置（電圧印加装置）
９  光強度検出器
１０  ビームスプリッタ
１１  電圧制御部（電圧制御手段）
１２  温度制御部（温度制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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