(57)【要約】【課題】パルスレーザ光のパルスエネルギーを制御する。【解決手段】レーザシステムは、それぞれ異なる波長のパルスレーザ光を出力するように構成された複数のマスタオシレータと、前記パルスレーザ光を増幅するように構成された少なくとも1つの増幅器と、前記複数のマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の光路上の少なくともいずれかに設置され、供給される電圧によって入力されるパルスレーザ光の透過率を調節するように構成された光シャッタと、前記光シャッタに電圧を供給するように構成された電源と、前記光シャッタと前記増幅器との間のパルスレーザ光路上に設置され、前記複数のマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の光路を一致させるように構成された光路調整器と、前記電源が前記光シャッタに供給する電圧を、前記パルスレーザ光の少なくとも１パルス毎に調整するように構成されたコントローラと、を備えてもよい。【選択図】図２
2012216769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる波長のパルスレーザ光を出力するように構成された複数のマスタオシレータと、
前記パルスレーザ光を増幅するように構成された少なくとも1つの増幅器と、
前記複数のマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の光路上の少なくともいずれかに設置され、供給される電圧によって入力されるパルスレーザ光の透過率を調節するように構成された光シャッタと、
前記光シャッタに電圧を供給するように構成された電源と、
前記光シャッタと前記増幅器との間のパルスレーザ光路上に設置され、前記複数のマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の光路を一致させるように構成された光路調整器と、
前記電源が前記光シャッタに供給する電圧を、前記パルスレーザ光の少なくとも１パルス毎に調整するように構成されたコントローラと、
を備えるレーザシステム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記光シャッタを透過したパルスレーザ光のエネルギーが所定のエネルギーとなるように、前記光シャッタに供給する電圧を調節する、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記マスタオシレータは、半導体レーザおよび固体レーザのうち少なくとも１つを含む、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記光シャッタは、複数のマスタオシレータから出力される各パルスレーザ光の各光路上に配置される、請求項３記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの増幅器は、炭酸ガスを増幅媒体として含む、請求項４記載のレーザシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの増幅器は、再生増幅器を含む、請求項５記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記増幅器による増幅後のパルスレーザ光に対して要求されるエネルギーから、少なくとも1つの前記光シャッタに要求される透過率を算出し、該算出した透過率に基づいて前記光シャッタに供給する電圧を調節する、請求項４記載のレーザシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記増幅後のパルスレーザ光に対して要求される前記エネルギーの値を外部装置から受け付ける、請求項７記載のレーザシステム。
【請求項９】
前記光シャッタは、
電気光学素子と、
前記電気光学素子の光入力端側に配置される第１の光フィルタと、
前記電気光学素子の光出力端側に配置される第２の光フィルタと、
を備える、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項１０】
前記電気光学素子は、ポッケルスセルである、請求項９記載のレーザシステム。
【請求項１１】
前記第１および第２の光フィルタは、それぞれ少なくとも１つの偏光素子を含む、請求項１０記載のレーザシステム。
【請求項１２】
レーザガスを増幅媒体として含む増幅器と、それぞれ前記増幅器が増幅可能な異なる波長のレーザ光を出力するように構成された少なくとも２つのマスタオシレータと、前記少なくとも２つのマスタオシレータと前記増幅器との間のレーザ光路上に設置された少なくとも２つの光シャッタと、を備えるレーザシステムのレーザ光生成方法であって、
前記少なくとも２つの光シャッタのうち少なくとも１つの光シャッタの透過率を、前記少なくとも２つのマスタオシレータから出力されたパルスレーザ光毎に調節することを含む、レーザ光生成方法。
【請求項１３】
請求項１記載のレーザシステムと、
チャンバと、
前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を出力するように構成されたターゲット供給システムと、
前記レーザシステムから出力されたパルスレーザ光を前記チャンバ内の所定の領域に集光するように構成された集光光学素子と、
前記ターゲット物資が所定の位置を通過したことを検出するように構成されたターゲット検出器と、
前記ターゲット検出器からのターゲット検出信号に基づいて、前記レーザシステムにパルスレーザ光を出力させる信号を出力するように構成された制御システムと、
を備える、極端紫外光生成システム。
【請求項１４】
請求項８記載のレーザシステムと、
チャンバと、
前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を出力するように構成されたターゲット供給システムと、
前記レーザシステムから出力されたパルスレーザ光を前記チャンバ内の所定の領域に集光するように構成された集光光学素子と、
前記ターゲット物資が所定の位置を通過したことを検出するように構成されたターゲット検出器と、
前記所定の領域において前記ターゲット物質に前記パルスレーザ光が照射されることによって生成されるプラズマから放射する極端紫外光のエネルギーを検出するように構成された極端紫外光エネルギー検出器と、
前記ターゲット検出器からのターゲット検出信号に基づいて、前記レーザシステムにパルスレーザ光を出力させる信号を前記コントローラへ出力し、前記極端紫外光エネルギー検出器からの極端紫外光エネルギー検出値に基づいて、前記増幅後のパルスレーザ光に対して要求される前記エネルギーの値を前記コントローラへ出力するように構成された制御システムと、
を備える、極端紫外光生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、極端紫外光を生成するために、ターゲット材料に照射されるレーザ光、又はこれに限定されない用途に使用することができるレーザ光を生成するためのレーザシステム、及びレーザ光生成方法、並びにそのレーザシステムを用いた極端紫外光生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、たとえば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ）生成装置と縮小投影反射光学系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光生成装置としては、ターゲット物質にレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：レーザ励起プラズマ）方式の装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）方式の装置と、軌道放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）方式の装置との３種類の装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８−０１４９８６２号明細書
【概要】
【０００５】
本開示の一態様によるレーザシステムは、それぞれ異なる波長のパルスレーザ光を出力するように構成された複数のマスタオシレータと、前記パルスレーザ光を増幅するように構成された少なくとも1つの増幅器と、前記複数のマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の光路上の少なくともいずれかに設置され、供給される電圧によって入力されるパルスレーザ光の透過率を調節するように構成された光シャッタと、前記光シャッタに電圧を供給するように構成された電源と、前記光シャッタと前記増幅器との間のパルスレーザ光路上に設置され、前記複数のマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の光路を一致させるように構成された光路調整器と、前記電源が前記光シャッタに供給する電圧を、前記パルスレーザ光の少なくとも１パルス毎に調整するように構成されたコントローラと、を備えてもよい。
【０００６】
本開示の他の態様によるレーザ光生成方法は、レーザガスを増幅媒体として含む増幅器と、それぞれ前記増幅器が増幅可能な異なる波長のレーザ光を出力するように構成された少なくとも２つのマスタオシレータと、前記少なくとも２つのマスタオシレータと前記増幅器との間のレーザ光路上に設置された少なくとも２つの光シャッタと、を備えるレーザシステムのレーザ光生成方法であって、前記少なくとも２つの光シャッタのうち少なくとも１つの光シャッタの透過率を、前記少なくとも２つのマスタオシレータから出力されたパルスレーザ光毎に調節することを含んでもよい。
【０００７】
本開示の他の態様による極端紫外光生成システムは、上述したレーザシステムと、チャンバと、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を出力するように構成されたターゲット供給システムと、前記レーザシステムから出力されたパルスレーザ光を前記チャンバ内の所定の領域に集光するように構成された集光光学素子と、前記ターゲット物資が所定の位置を通過したことを検出するように構成されたターゲット検出器と、前記ターゲット検出器からのターゲット検出信号に基づいて、前記レーザシステムにパルスレーザ光を出力させる信号を出力するように構成された制御システムと、を備えてもよい。
【０００８】
本開示の他の態様による極端紫外光生成システムは、上述したレーザシステムであって、前記コントローラが前記増幅後のパルスレーザ光に対して要求される前記エネルギーの値を外部装置から受け付けるレーザシステムと、チャンバと、前記チャンバ内の所定の領域にターゲット物質を出力するように構成されたターゲット供給システムと、前記レーザシステムから出力されたパルスレーザ光を前記チャンバ内の所定の領域に集光するように構成された集光光学素子と、前記ターゲット物資が所定の位置を通過したことを検出するように構成されたターゲット検出器と、前記所定の領域において前記ターゲット物質に前記パルスレーザ光が照射されることによって生成されるプラズマから放射する極端紫外光のエネルギーを検出するように構成された極端紫外光エネルギー検出器と、前記ターゲット検出器からのターゲット検出信号に基づいて、前記レーザシステムにパルスレーザ光を出力させる信号を前記コントローラへ出力し、前記極端紫外光エネルギー検出器からの極端紫外光エネルギー検出値に基づいて、前記増幅後のパルスレーザ光に対して要求される前記エネルギーの値を前記コントローラへ出力するように構成された制御システムと、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、本開示の一態様による例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成装置の概略構成を示す。
【図２】図２は、本開示の実施の形態２によるレーザシステムの概略構成を示す。
【図３】図３は、実施の形態２による２つの偏光素子とポッケルスセルとを組み合わせて構成された光シャッタの一例を示す。
【図４】図４は、図３に示されるポッケルスセルに印加する高電圧パルスの制御電圧値と光シャッタの透過率との関係の一例を示す。
【図５】図５は、実施の形態２における１つのパルスレーザ光の時間波形と光シャッタの動作タイミングとの関係を示す。
【図６】図６は、実施の形態２における増幅ラインの増幅ゲインとパルスレーザ光のパルスエネルギーとの関係の一例を示す。
【図７】図７は、図６に示される関係から得られた増幅後のパルスレーザ光の各波長におけるパルスエネルギーを示す。
【図８】図８は、実施の形態２において増幅器を用いてマルチライン増幅した場合とシングルライン増幅との増幅特性を示す。
【図９】図９は、本開示の実施の形態３によるレーザシステムの概略構成を示す。
【図１０】図１０は、実施の形態３においてマルチライン増幅時に各マスタオシレータから出力されたパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１１】図１１は、実施の形態３においてマルチライン増幅時に各光シャッタを透過したパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１２】図１２は、実施の形態３においてマルチライン増幅時に増幅器による増幅後のパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１３】図１３は、実施の形態３においてマルチライン増幅時にレーザシステムから出力されるパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１４】図１４は、実施の形態３においてシングルライン増幅時に各マスタオシレータから出力されたパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１５】図１５は、実施の形態３においてシングルライン増幅時に各光シャッタを透過したパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１６】図１６は、実施の形態３においてシングルライン増幅時に増幅器による増幅後のパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１７】図１７は、実施の形態３においてシングルライン増幅時にレーザシステムから出力されるパルスレーザ光の光強度を示すタイミングチャートを示す。
【図１８】図１８は、実施の形態３によるレーザシステムの概略動作を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、図１８のステップＳ１０４に示される制御電圧値計算ルーチンの一例を示す。
【図２０】図２０は、図１８のステップＳ１０６に示される光シャッタ開閉ルーチンの一例を示す。
【図２１】図２１は、本開示の実施の形態４によるＥＵＶ光生成システムの概略構成を示す。
【図２２】図２２は、図２１に示されるＥＵＶ光生成システムの概略動作を示すフローチャートである（その１）。
【図２３】図２３は、図２１に示されるＥＵＶ光生成システムの概略動作を示すフローチャートである（その２）。
【図２４】図２４は、図３に示される光シャッタの他の形態を示す。
【図２５】図２５は、図９に示される再生増幅器の一例を示す。
【図２６】図２６は、図２に示される光路調節器の第１構成例、およびこれに対するマスタオシレータの配置例を示す。
【図２７】図２７は、異なる波長のパルスレーザ光をそれぞれ入射角βでグレーティングに入射させた際に出現する回折光を示す。
【図２８】図２８は、図２に示される光路調節器の第２構成例、およびこれに対するマスタオシレータの配置例を示す。
【図２９】図２９は、マルチ縦モード発振するマスタオシレータを用いたシードレーザシステムの構成例を概略的に示す。
【実施の形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。なお、以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。
【００１１】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．極端紫外光生成システム
３．１  構成
３．２  動作
３．３  毎パルスエネルギー制御
４．マルチライン増幅システムを含むレーザシステム（実施の形態２）
４．１  構成
４．１．１  光シャッタ（ポッケルスセルと偏光素子の組み合わせ）
４．２  動作
４．３  作用
４．４  マルチライン増幅
５．複数の半導体レーザと光シャッタとを組合せたレーザシステム（実施の形態３）
５．１  構成
５．２  動作
５．３  作用
５．４  タイミングチャート
５．４．１  マルチライン増幅
５．４．２  シングルライン増幅
５．５  フローチャート
６．レーザシステムを用いた極端紫外光生成システム（実施の形態４）
６．１  構成
６．２  動作
６．３  作用
６．４  フローチャート
７．補足説明
７．１  光シャッタのバリエーション
７．２  再生増幅器
７．３  光路調節器
７．３．１  第１構成例
７．３．２  第２構成例
７．４  マルチ縦モード発振するマスタオシレータと分光器とを用いたシードレーザシステム
【００１２】
１．概要
本開示の一態様の概要について、以下に説明する。本開示の一態様の概要では、増幅器に入射するパルスレーザ光のパルスエネルギーを波長ごとに制御することによって、増幅後のパルスレーザ光の総エネルギーを制御する。
【００１３】
２．用語の説明
つぎに、本開示において使用される用語を、以下のように定義する。「ドロップレット」とは、溶融したターゲット物質の液滴である。したがって、その形状は、表面張力によって略球形となる。「プラズマ生成領域」とは、プラズマが生成される空間として予め設定された３次元空間である。「ビーム拡大」とは、ビーム断面が徐々に広がることをいう。「バースト運転」とは、所定の時間、所定繰返し周波数で、パルスレーザ光またはパルスＥＵＶ光を出力させ、所定の時間外ではパルスレーザ光またはパルスＥＵＶ光を出力させない運転と定義する。レーザ光の光路において、レーザ光の生成源側を「上流」とし、レーザ光の到達目標側を「下流」とする。また、「所定繰返し周波数」とは、略所定の繰返し周波数であればよく、必ずしも一定の繰返し周波数でなくてもよい。
【００１４】
本開示では、レーザ光の進行方向がＺ方向と定義される。また、このＺ方向と垂直な一方向がＸ方向と定義され、Ｘ方向およびＺ方向と垂直な方向がＹ方向と定義される。レーザ光の進行方向がＺ方向であるが、説明において、Ｘ方向とＹ方向は言及するレーザ光の位置によって変化する場合がある。例えば、レーザ光の進行方向（Ｚ方向）がＸ−Ｚ平面内で変化した場合、進行方向変化後のＸ方向は進行方向の変化に応じて向きを変えるが、Ｙ方向は変化しない。一方、レーザ光の進行方向（Ｚ方向）がＹ−Ｚ平面内で変化した場合、進行方向変化後のＹ方向は進行方向の変化に応じて向きを変えるが、Ｘ方向は変化しない。なお、理解のために各図では、図示されている光学素子のうち、最上流に位置する光学素子に入射するレーザ光と、最下流に位置する光学素子から出射するレーザ光とのそれぞれに対して、座標系が適宜図示される。また、その他の光学素子に対して入射するレーザ光の座標系は、必要に応じて適宜図示される。
【００１５】
反射型の光学素子に関し、光学素子に入射するレーザ光の光軸と該光学素子によって反射したレーザ光の光軸との双方を含む面を入射面とすると、「Ｓ偏光」とは、入射面に対して垂直な方向の偏光状態であるとする。一方、「Ｐ偏光」とは、光路に直交し、且つ入射面に対して平行な方向の偏光状態であるとする。
【００１６】
また、以下の説明において、「シングルライン増幅」とは、たとえばＣＯ２ガスを含む増幅媒体が備える複数の増幅ラインのうち１つの増幅ライン（たとえばＰ（２０））を用いてレーザ光を増幅することを意味してもよい。「マルチライン増幅」とは、増幅媒体が備える複数の増幅ラインのうち２つ以上の増幅ラインを用いてレーザ光を増幅することを意味してもよい。
【００１７】
３．極端紫外光生成システム
３．１  構成
図１に本開示の一態様による例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成システム１（極端紫外光生成システム）の概略構成を示す。ＥＵＶ光生成システム１は、少なくとも１つのレーザシステム３と共に用いることができる。図１に示し、かつ以下に詳細に説明するように、ＥＵＶ光生成システム１は、チャンバ２を含むことができる。チャンバ２は、チャンバ２内を真空にすることができるようにしてもよい。あるいは、チャンバ２は、チャンバ２の内部にＥＵＶ光の透過率が高いガスが存在することができるようにしてもよい。また、ＥＵＶ光生成システム１は、ターゲット供給システム（例えばターゲット生成器２６）を更に含むことができる。ターゲット供給システムは、例えばチャンバ２の壁に取り付けられていてもよい。ターゲット供給システムが供給するターゲットの材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又はそのいずれかの組合せを含むことができるが、これらに限定されない。
【００１８】
チャンバ２には、その壁を貫通する少なくとも１つの孔が設けられている。その貫通孔はウィンドウ２１によって塞がれていてもよい。チャンバ２の内部には例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１の焦点、及び第２の焦点を有してもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されていてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ発生位置（プラズマ生成領域２５）又はその近傍に位置し、その第２の焦点が露光装置６の設計によって定められるＥＵＶ光２５２の集光位置（中間集光点（ＩＦ）２９２）に位置するよう配置されるのが好ましい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には、パルスレーザ光３３が通過することができる貫通孔２４が設けられていてもよい。
【００１９】
再び図１を参照に、ＥＵＶ光生成システム１は、ＥＵＶ光生成制御システム５を含むことができる。また、ＥＵＶ光生成システム１は、ターゲットセンサ４を含むことができる。ターゲットセンサ４は、ターゲットの存在、軌道、位置の少なくとも１つを検出可能であるとよい。ターゲットセンサ４は、撮像機能を有していてもよい。
【００２０】
更に、ＥＵＶ光生成システム１は、チャンバ２内部と露光装置６内部とを連通する接続部２９を含むことができる。接続部２９内部にはアパーチャを備えた壁２９１を含むことができ、そのアパーチャが第２の焦点位置にあるように壁２９１を設置することができる。
【００２１】
更に、ＥＵＶ光生成システム１は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ３４、レーザ集光ミラー２２、ターゲット２７の残渣等を回収するターゲット回収器２８なども含むことができる。
【００２２】
３．２  動作
図１を参照に、レーザシステム３から出射されたパルスレーザ光３１は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ３４を経てウィンドウ２１を透過して、チャンバ２内に入射してもよい。パルスレーザ光３１は、レーザシステム３から少なくとも１つのレーザビーム経路に沿ってチャンバ２内に進み、レーザ集光ミラー２２で集光反射してパルスレーザ光３３として少なくとも１つのターゲットに照射されてもよい。
【００２３】
ターゲット生成器２６は、ドロップレット状のターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて出射してもよい。ターゲット２７には、少なくとも１つのパルスレーザ光３３が照射されてもよい。レーザ光に照射されたターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマからＥＵＶ光２５２を含む放射光２５１が発生してもよい。放射光２５１のうち、ＥＵＶ集光ミラー２３に入射したＥＵＶ光２５２は、中間集光点（ＩＦ）２９２へ向けて反射されてもよい。なお、１つのターゲット２７に、複数のパルスレーザ光が照射されてもよい。
【００２４】
ＥＵＶ光生成制御システム５は、ＥＵＶ光生成システム１全体の制御を統括することができる。ＥＵＶ光生成制御システム５はターゲットセンサ４によって撮像されたターゲット２７のイメージ情報等を処理することができる。ＥＵＶ光生成制御システム５はまた、例えばターゲット２７を射出するタイミングの制御、及びターゲット２７の射出方向の制御の少なくとも１つを行うことができる。ＥＵＶ光生成制御システム５は更に、例えばレーザシステム３のレーザ発振タイミングの制御、パルスレーザ光３１の進行方向の制御、及び集光位置変更の制御の少なくとも１つを行うことができる。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御を追加することもできる。
【００２５】
３．３  毎パルスエネルギー制御
半導体露光装置用のＥＵＶ光生成システムは、露光装置におけるウエハ露光用に、所定繰返し周波数のパルスのＥＵＶ光を生成してもよい。
【００２６】
ここで、露光用マスクの回路パターンをウエハ上のレジストに高精度に転写するためには、ＥＵＶ光による露光量が高精度に制御されるとよい。
【００２７】
たとえばレーザシステムとともに用いられるＥＵＶ光生成システムにおいては、レーザシステムから出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが制御されることによって、出力されるＥＵＶ光のパルスエネルギーが制御されてもよい。
【００２８】
そこで本開示では、その一態様として、レーザシステムから出力されるパルスレーザ光を１パルス毎にエネルギー制御する技術（以下、毎パルスエネルギー制御という）を開示する。
【００２９】
ＥＵＶ光生成システムでは、パルスレーザ光の高出力化のため、ＣＯ２ガスを成分とした混合ガスを増幅媒体とする増幅器（以下、単にＣＯ２ガス増幅器という）を備えたレーザシステムが用いられる場合がある。ただし、ＣＯ２ガス増幅器を備えたレーザシステムがＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式を採用している場合、以下の点から、毎パルスエネルギー制御が難しい可能性がある。
【００３０】
第１点は、ＣＯ２ガス増幅器による増幅後のパルスレーザ光のパルスエネルギーが飽和してしまう場合があることである。ここで飽和とは、ＣＯ２ガス増幅器による増幅後のパルスエネルギーが、入力パルスエネルギーの増加に対して一定値に漸近する現象を意味する。この場合、たとえマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが１パルス毎にエネルギー制御されたとしても、増幅後のパルスレーザ光のパルスエネルギーの変化量には殆ど反映されない可能性がある。すなわち、増幅後のパルスレーザ光に対するエネルギー制御性が低くなる可能性がある。
【００３１】
第２点は、増幅器の励起強度が１パルス毎に調節されたとしても、パルスレーザ光のパルスエネルギーが１パルス毎に高精度に制御されることは困難な場合があることである。これは、増幅媒体に与えるＲＦ励起エネルギーの変化に対する増幅強度の変化の応答速度が、パルスレーザ光の繰返し周波数（たとえば１００ｋＨｚ）に対して遅いためであると考えられる。
【００３２】
そこで本開示では、他の態様として、以下の実施の形態を例示する。
【００３３】
４．マルチライン増幅システムを含むレーザシステム（実施の形態２）
ここでは、ＣＯ２ガス増幅媒体が持つ複数の増幅波長帯域（以下、増幅ラインという）のうちの２つ以上を用いてパルスレーザ光を増幅するレーザシステムを、例に挙げて説明する。なお、２つ以上の増幅ラインを用いてパルスレーザ光を増幅することを、以下では、マルチライン増幅という。
【００３４】
４．１  構成
図２は、実施の形態２によるレーザシステム３Ａの概略構成を示す。図２に示されように、レーザシステム３Ａは、シードレーザシステム１００と、レーザコントローラ１１０と、増幅器１２０とを備えてもよい。増幅器１２０は、ＣＯ２ガスを成分とした混合ガスを増幅媒体として含むが、これに限るものではない。また、増幅器１２０は、複数であってもよい。複数の増幅器１２０が用いられる場合、これらは直列に配置されてもよい。
【００３５】
シードレーザシステム１００は、たとえば複数のマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎと、複数の光シャッタ１０２１〜１０２ｎと、光路調節器１０３とを含んでもよい。マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、たとえば量子カスケードレーザなどの半導体レーザや、固体レーザなどであってよい。各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、たとえばそれぞれ異なる波長のシングル縦モードで発振してもよい。この場合、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎからは、非常に幅の狭い波長スペクトラムを持つ縦モードのパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが出力され得る。ただし、これに限られない。各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、たとえばマルチ縦モードで発振してもよい。もしくは、１個のマルチ縦モード発振するマスタオシレータから出力されたパルスレーザ光が、プリズムやグレーティングを用いて、図２に示されるような複数の縦モードのパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎに分岐されてもよい。この分岐に関する具体的な説明は後述する。
【００３６】
各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎから出力されるパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの各波長は、増幅器１２０における複数の増幅ラインのいずれかに含まれてもよい。増幅器１２０は、入射したパルスレーザ光Ｌ２のパルスエネルギーを、それぞれが対応する増幅ラインの増幅ゲインに応じて増幅してもよい。
【００３７】
各光シャッタ１０２１〜１０２ｎは、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎに対して少なくとも１つずつ配置されてもよい。
【００３８】
各光シャッタ１０２１〜１０２ｎは、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎと光路調節器１０３との間の光路上に配置されてもよい。各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの開閉は、レーザコントローラ１１０によって制御されてもよい。レーザコントローラ１１０は、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの開度（透過率）を個別に制御できるとよい。開度とは、たとえば光シャッタが透過型の場合は入射光に対する出射光のパルスエネルギーの比率であってよい。その場合、開度が大きいとは、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに入射したパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの透過率が高いことを意味する。このように、光シャッタ１０２１〜１０２ｎを透過したパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎのパルスエネルギー（たとえば光強度）は、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率（開度）に依存し得る。
【００３９】
光シャッタ１０２１〜１０２ｎを透過したパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎの光路は、光路調節部１０３によって実質的に１つの所定光路に調節されてもよい。光路が所定光路に調節されたパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎは、パルスレーザ光Ｌ２として、シードレーザシステム１００から出力されてもよい。シードレーザシステム１００から出力されたパルスレーザ光Ｌ２は、１つ以上の増幅器１２０によって増幅されてもよい。増幅器１２０のＲＦ電源（不図示）には、たとえばパルスレーザ光Ｌ２が増幅器１２０の内部に存在するタイミングに合わせて、レーザコントローラ１１０から励起制御信号Ｓ５が送信されてもよい。ＲＦ電源は、励起制御信号Ｓ５を受信すると、増幅器１２０へ励起電力を与えてもよい。これにより、増幅器１２０内部を通過するパルスレーザ光Ｌ２が増幅され得る。
【００４０】
４．１．１  光シャッタ（ポッケルスセルと偏光素子の組み合わせ）
ここで、実施の形態２による光シャッタの一例を、図面を用いて詳細に説明する。図３は、２つの偏光素子１０２ａおよび１０２ｂとポッケルスセル１０２ｃとを組み合わせて構成された光シャッタ１０２の一例を示す。なお、偏光素子１０２ａおよび１０２ｂは、透過型である。したがって、光シャッタ１０２は、透過型であり得る。
【００４１】
図３において、偏光素子１０２ａは、たとえば入射した光のうち、Ｙ方向の偏光成分を透過させ、Ｘ方向の偏光成分を透過させないように構成されていてもよい。一方、偏光素子１０２ｂは、たとえば入射した光のうち、Ｘ方向の偏光成分を透過させ、Ｙ方向の偏光成分を透過させない。このように、偏光素子１０２ａと偏光素子１０２ｂとでは、透過させる光の偏光成分が異なっていてもよい。本例では、透過する光の偏光方向が９０°異なっていてもよい。
【００４２】
ポッケルスセル１０２ｃには、レーザコントローラ１１０からの制御のもと、高圧電源１０２ｄから高電圧パルスが印加されてもよい。ポッケルスセル１０２ｃは、たとえば高電圧パルスが印加されている期間、高電圧パルスの電圧値（制御電圧値）に応じて、入射した光の偏光方向を変更して出射し得る。そこで、ポッケルスセル１０２ｃに印加する制御電圧値を適宜変更することで、光シャッタ１０２から出力されるパルスレーザ光Ｌ２０のパルスエネルギーを制御可能であってもよい（毎パルスエネルギー制御）。言い換えれば、ポッケルスセル１０２ｃに印加する高電圧パルスの制御電圧値を制御することで、光シャッタ１０２の透過率（開度）を制御することができてもよい。
【００４３】
ここで、図４に、ポッケルスセル１０２ｃに印加する制御電圧値（Ｖ）と光シャッタ１０２の透過率（Ｔ）との関係の一例を示す。図４に示されるように、制御電圧値（Ｖ）と透過率（Ｔ）とが一対一に対応するように光シャッタ１０２が構成されてもよい。そこで、光シャッタ１０２に要求される透過率（Ｔ）から制御電圧値（Ｖ）を算出し、この制御電圧値（Ｖ）の高電圧パルスをポッケルスセル１０２ｃに印加するようにしてもよい。こうすることで、制御電圧値（Ｖ）によって光シャッタ１０２を通過するパルスレーザ光Ｌ２０のパルスエネルギーを制御するようにしてもよい。これは、偏光素子１０２ａおよび１０２ｂに反射型の偏光素子が用いられた場合でも同様である。
【００４４】
光シャッタ１０２に入射したパルスレーザ光Ｌ１０は、まず、偏光素子１０２ａに入射してもよい。偏光素子１０２ａは、入射したパルスレーザ光Ｌ１０のうち、Ｙ方向の直線偏光成分（以下、Ｙ直線偏光パルスレーザ光という）を透過させ得る。偏光素子１０２ａを透過したＹ直線偏光パルスレーザ光は、ポッケルスセル１０２ｃに入射してもよい。
【００４５】
ポッケルスセル１０２ｃに高電圧パルスが印加されていない場合、ポッケルスセル１０２ｃに入射したＹ直線偏光パルスレーザ光は、Ｙ方向の直線偏光のまま、ポッケルスセル１０２ｃから出力され、偏光素子１０２ｂに入射してもよい。ポッケルスセル１０２ｃを透過したＹ直線偏光パルスレーザ光は、偏光素子１０２ｂによって反射および吸収されてもよい。この結果、パルスレーザ光Ｌ１０が、光シャッタ１０２によって遮断され得る。
【００４６】
一方、ポッケルスセル１０２ｃに高電圧パルスが印加されている場合、ポッケルスセル１０２ｃに入射したＹ直線偏光パルスレーザ光の偏光方向は、制御電圧値に応じて変更され得る。この結果、ポッケルスセル１０２ｃからは、偏光方向が制御電圧値に応じてＸ方向に傾いた楕円偏光のパルスレーザ光が出力され得る。このパルスレーザ光のうちＸ方向の成分（以下、Ｘ直線偏光パルスレーザ光という）は、偏光素子１０２ｂを透過してもよい。この結果、制御電圧値に応じてパルスエネルギーが調節されたＸ直線偏光パルスレーザ光が、光シャッタ１０２からパルスレーザ光Ｌ２として出力され得る。言い換えれば、制御電圧値に応じた透過率のパルスエネルギーでパルスレーザ光Ｌ２０が光シャッタ１０２から出力され得る。パルスレーザ光Ｌ２０が光シャッタ１０２から出力された後、高電圧パルスの印加を停止してもよい。たとえば、制御電圧値を、０Ｖとして光シャッタ１０２を遮断するようにしてもよい。なお、光シャッタ１０２から出力されたパルスレーザ光Ｌ２０は、下流側の増幅器１２０に入射する前に、図示しない偏光素子によって、Ｙ直線偏光パルスレーザ光に変更されてもよい。
【００４７】
ここで、パルスレーザ光Ｌ１０における1パルスの通過タイミングに合わせてポッケルスセル１０２ｃに高電圧パルスを印加する場合、光シャッタ１０２は下流側の増幅器１２０（再生増幅器を含んでもよい）からの自励発振光や戻り光を抑制することができてもよい。また、マスタオシレータ１０１を所定繰返し周波数で継続的に発振させつつ、光シャッタ１０２を開閉することで、パルスレーザ光Ｌ２０をバースト出力させることができてもよい。すなわち、光シャッタ１０２は、自励発振光や戻り光の抑制およびバースト出力生成の機能も兼ねることができてもよい。
【００４８】
また、図５に、実施の形態２におけるパルスレーザ光の１パルスに対する光シャッタの動作を示す。図５に示されるように、たとえばパルスレーザ光Ｌ１０の時間長（パルス時間幅）を２０ｎｓとすると、各光シャッタ１０２のポッケルスセル１０２ｃには、パルスレーザ光Ｌ１０が有する時間ジッタを吸収できる程度の時間幅（たとえば４０ｎｓ）を持つ高電圧パルスが印加されるのが好ましい。ただし、高電圧パルスの時間幅を長くしすぎると、戻り光を遮断できない場合が生じ得る。このため、高電圧パルスの時間幅は、適度に設定されることが好ましい。なお、ポッケルスセルは、通常、数ｎｓの応答性を有しているため、高速スイッチングが要求されるレーザシステムの光シャッタに適している。なお、高電圧パルスの極性は図５に示したように正極性でなくともよい。例えば、負極性の高電圧パルスを用いて偏光方向を制御することもできる。また、制御電圧値が所定の高電圧に保たれた状態が光シャッタ１０２の遮断状態とされてもよい。その場合、偏光素子１０２ａと偏光素子１０２ｂとは、透過させる光の偏光成分が同じとなるように構成されてもよい。その上で、負極性の高電圧パルスを印加して光シャッタ１０２の開状態とする際の制御電圧値が制御されてもよい。
【００４９】
４．２  動作
つづいて、図２に示されるレーザシステム３Ａの概略動作を説明する。
レーザコントローラ１１０は、外部装置５Ａから入力された発振トリガＳ１に従って、各々のマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎに各々、発振トリガＳ３を送信してもよい。これにより、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、所定繰返し周波数で継続的にレーザ発振してもよい。外部装置５Ａは、たとえば図１に示されるＥＵＶ光生成制御システム５であってもよい。この場合、上述したように、各々のマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、各中心波長が増幅器１２０における複数の増幅ラインに含まれるパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎを所定繰返し周波数で継続的にパルス出力し得る。各々のマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎがパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎを出力するタイミングは、互いに同期していてもよい。
【００５０】
また、レーザコントローラ１１０は、外部装置５Ａからのレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍに基づいて、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率（開度）を制御してもよい。なお、レーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍと各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率との関係は、たとえば予め用意したテーブルに登録されていてもよい。もしくは、レーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍから各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率を算出する計算式が予め用意されていてもよい。そのテーブルや計算式は、たとえば実験や経験やシミュレーションなどから求めてもよい。また、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに要求する透過率と各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに印加する高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４ｎの制御電圧値との関係は、上記の関係と同様、たとえば予め用意したテーブルに登録されていてもよいし、透過率から制御電圧値を算出する計算式が予め用意されていてもよい。テーブルや計算式は、不図示のメモリ等に保持されていてもよい。レーザコントローラ１１０は、必要に応じてメモリ等からテーブルや計算式を読み出しできるように構成されてもよい。
【００５１】
マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、継続してレーザ光を出力し続ける、いわゆるＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーザであってもよい。この場合、レーザコントローラ１１０は、各々のマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎを一定の出力でＣＷレーザ発振させてもよい。また、レーザコントローラ１１０は、外部装置５Ａからのレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍに基づいて、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率（開度）と開時間とを制御することで、パルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎを生成してもよい。このような制御によれば、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎから出力された異なる波長のＣＷレーザ光が光シャッタ１０２１〜１０２ｎを透過することで、それぞれ異なる波長で且つ所定のパルスエネルギーのパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎが生成され得る。
【００５２】
光路調節器１０３は、各々所定パルスエネルギーに調整されたパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎの光路を実質的に１つの所定光路に合わせることで、この所定光路へ出射するパルスレーザ光Ｌ２を生成してもよい。このパルスレーザ光Ｌ２は、１つ以上の増幅器１２０によって増幅されてもよい。
【００５３】
４．３  作用
以上のような構成および動作によれば、増幅器１２０に入射するパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎのパルスエネルギーを、光シャッタ１０２１〜１０２ｎによってパルス毎に制御することが可能となってもよい。このとき、各増幅ラインによる増幅後のパルスレーザ光のパルスエネルギーが飽和しない範囲で、増幅器１２０に入射する各パルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎのパルスエネルギーが制御されるとよい。それにより、パルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎに対する毎パルスエネルギー制御が、増幅器１２０による増幅後のパルスレーザ光３１のパルスエネルギーに反映され易くなり得る。そのため、レーザシステム３Ａから出力される増幅後のパルスレーザ光３１のパルスエネルギーの高精度な制御が可能となり得る。また、レーザシステム３Ａから出力されるパルスレーザ光３１のエネルギー制御可能範囲（ダイナミックレンジ）を、増幅器１２０が備える１つの増幅ライン（たとえばＰ（２０））を用いてシングルライン増幅する場合（たとえば後述する図８参照）に比べて、広げることが可能となり得る。
【００５４】
４．４  マルチライン増幅
ここで、増幅器１２０によるマルチライン増幅について説明する。図６は、増幅器１２０の増幅ラインＰ（１８）〜Ｐ（３０）における増幅ゲインＳ１８〜Ｓ３０と、各光シャッタ１０２１〜１０２５を透過するパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２５のパルスエネルギーとの関係の一例を示す。増幅ゲインは、各増幅波長帯域における増幅率を示す特性として例示的に示されている。図７は、増幅後のパルスレーザ光３１に含まれる各波長のパルスエネルギーＬ３１〜Ｌ３５を示す。
【００５５】
図６に示されるように、たとえば増幅ラインＰ（１８）〜Ｐ（３０）の増幅ゲインＳ１８〜Ｓ３０の比に基づいて各光シャッタ１０２１〜１０２５の透過率が調節されてもよい。その場合、図７に示されるように、各増幅ラインＰ（１８）〜Ｐ（３０）で増幅された波長成分Ｌ３１〜Ｌ３５のパルスエネルギーを略等しくすることが可能であってもよい。
【００５６】
また、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率を各々制御して各パルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎのパルスエネルギーを調節することにより、各波長成分Ｌ３１〜Ｌ３ｎのパルスエネルギーを各々調節することができてもよい。その結果、最終的にレーザシステム３Ａから出力されるパルスレーザ光３１のパルスエネルギーを所望の値（たとえばレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍで要求された値）に精度よく調節することができてもよい。
【００５７】
この際、増幅効率の比較的高い増幅ラインＰ（２０）を主に用いて毎パルスエネルギー制御を行うことで、消費エネルギーの低減またはその増大の抑制が可能であってもよい。
【００５８】
図８は、増幅器１２０を用いてマルチライン増幅した場合と、シングルライン増幅した場合の増幅特性をそれぞれ示す。図８において、増幅特性ラインＣ１は、増幅ラインＰ（２０）を用いてシングルライン増幅した場合の増幅特性を示す。増幅特性ラインＣ２は、増幅ラインＰ（２０）〜Ｐ（２８）を用いてマルチライン増幅した場合の増幅特性を示す。
【００５９】
図８における増幅特性ラインＣ１と増幅特性ラインＣ２とを比較すると明らかなように、各増幅ラインが飽和しないようにしてマルチライン増幅を行った場合、同じく増幅ラインが飽和しないようにしてシングルライン増幅を行った場合よりも、約１．５倍の出力パルスエネルギーを得ることができてもよい。これは、マルチライン増幅を行う場合、シングルライン増幅を行う場合と比較して、約１．５倍のダイナミックレンジを得ることができることを示唆している。なお、図８における出力パルスエネルギーは、レーザシステム３Ａから出力されるパルスレーザ光３１のパルスエネルギーであってよい。
【００６０】
５．複数の半導体レーザと光シャッタとを組合せたレーザシステム（実施の形態３）
つづいて、マスタオシレータとして複数の半導体レーザを用いた場合を例にして、これらと光シャッタとを組み合わせたレーザシステムを、実施の形態３として、図面を用いて詳細に説明する。
【００６１】
５．１  構成
図９は、実施の形態３によるレーザシステム３Ｂの概略構成を示す。図９に示されるように、レーザシステム３Ｂは、図２に示されるレーザシステム３Ａと同様の構成を備えてもよい。ただし、実施の形態３では、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎとして、それぞれシングル縦モードの半導体レーザが用いられてもよい。これらの半導体レーザは、量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）であってもよい。また、１つの増幅器１２０の代わりに、複数の増幅器１２０１〜１２０ｎが用いられてもよい。さらに、シードレーザシステム１００と第１段目の増幅器１２０１との間に、再生増幅器１２０Ｒが配置されてもよい。複数の増幅器１２０１〜１２０ｎおよび再生増幅器１２０Ｒの増幅媒体は、増幅器１２０と同様、ＣＯ２ガスを成分とした混合ガスであってもよい。
【００６２】
マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎのうち少なくとも２つは、互いに異なる波長のパルスレーザ光を出力してもよい。ただし、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎそれぞれが出力するパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの各波長は、再生増幅器１２０Ｒおよび増幅器１２０１〜１２０ｎの複数の増幅ラインの波長帯域のいずれかに含まれるとよい。
【００６３】
５．２  動作
つづいて、図９に示されるレーザシステム３Ｂの概略動作を説明する。
実施の形態３において、シードレーザシステム１００、およびこれに対するレーザコントローラ１１０の動作は、実施の形態２において図２を用いて説明した動作と同様であってもよい。
【００６４】
シードレーザシステム１００から出力されたパルスレーザ光Ｌ２は、まず、再生増幅器１２０Ｒで再生増幅されてもよい。再生増幅器１２０Ｒによる再生増幅は、マルチライン増幅であってもよい。このとき、パルス幅が調整されてもよい。その後、再生増幅後のパルスレーザ光Ｌ２ａは、複数の増幅器１２０１〜１２０ｎで順次、増幅されてもよい。複数の増幅器１２０１〜１２０ｎによる増幅は、マルチライン増幅であってもよい。再生増幅器１２０Ｒおよび各増幅器１２０１〜１２０ｎのＲＦ電源には、たとえばパルスレーザ光Ｌ２、Ｌ２ａが再生増幅器１２０Ｒおよび各増幅器１２０１〜１２０ｎの内部に存在するタイミングに合わせて、レーザコントローラ１１０から励起制御信号Ｓ５Ｒ、Ｓ５１〜Ｓ５ｎがそれぞれ送信されてもよい。
【００６５】
５．３  作用
以上のような構成および動作によれば、実施の形態２において説明した作用と同様の作用を得ることができてもよい。特に、実施の形態３のように、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎにＱＣＬなどの半導体レーザを用いた場合、この半導体レーザを所定繰返し周波数で継続的に発振させることには、メリットがあってもよい。これは、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎを所定繰返し周波数で継続的に発振させると、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎが熱的に安定するためである。マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎが熱的に安定すると、パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎのパルスエネルギーが安定し得る。その結果、増幅対象のパルスレーザ光Ｌ２およびＬ２ａのパルスエネルギーが安定し得るため、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１のパルスエネルギーも安定し得る。また、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１のパルスエネルギーに対する制御性が向上できてもよい。
【００６６】
５．４  タイミングチャート
つぎに、図９に示されるレーザシステム３Ｂの概略動作を、タイミングチャートを用いて説明する。
【００６７】
５．４．１  マルチライン増幅
マスタオシレータが５個の場合を例にしてマルチライン増幅する際のレーザシステム３Ｂの概略動作を説明する。図１０〜図１３は、マルチライン増幅する際のレーザシステム３Ｂの概略動作を示す。ただし、本説明では、図５および図６で説明したようにパルスレーザ光３１に含まれる各波長成分Ｌ３１〜Ｌ３５のパルスエネルギーを等しくする場合の概略動作を例示する。図１０は、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５から出力されたパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５の光強度を示すタイミングチャートである。図１１は、各光シャッタ１０２１〜１０２５を透過したパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２５の光強度を示すタイミングチャートである。図１２は、増幅器１２０による増幅後のパルスレーザ光３１に含まれる各波長成分Ｌ３１〜Ｌ３５の光強度を示すタイミングチャートである。図１３は、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１の光強度を示すタイミングチャートである。
【００６８】
図１０に示されるように、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５からは、同等の光強度のパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５が同じタイミングＴ１で出力されるようにしてもよい。また、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５からは、図１０に示されるパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５が所定の繰返し周波数で継続的に出力されてもよい。この場合、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５を熱的に安定にすることができる。
【００６９】
一方、各光シャッタ１０２１〜１０２５には、各光シャッタに入射するパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５の波長に応じた増幅ラインＰ（２０）〜Ｐ（２８）の増幅ゲインを考慮した制御電圧値の高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４５が印加されてもよい。その場合、各光シャッタ１０２１〜１０２５の透過率（開度）が、それぞれが対応する増幅ラインＰ（２０）〜Ｐ（２８）の増幅ゲインに応じた透過率となるようにするとよい。高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４５の光シャッタ１０２１〜１０２５への印加タイミングＴ２は、パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５が各光シャッタ１０２１〜１０２５を透過するタイミングに調整されてもよい。その結果、図１１に示されるように、各光シャッタ１０２１〜１０２５からは、光強度が調節されたパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２５が略同じタイミングＴ２で出力され得る。
【００７０】
各光シャッタ１０２１〜１０２５を透過したパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２５は、光路調節器１０３によって光路が一致させられた後、再生増幅器１２０Ｒおよび各増幅器１２０１〜１２０５でマルチライン増幅されてもよい。このとき、再生増幅器１２０Ｒの動作タイミングを調整することでパルスレーザ光３１のパルス幅が調整されてもよい。それにより、図１２に示されるように、最終段の増幅器１２０５からは、パルスレーザ光３１に含まれる各波長成分Ｌ３１〜Ｌ３５が略等しい光強度、略同じタイミングＴ３で出力され得る。その結果、図１３に示されるように、レーザシステム３Ｂからは、光強度Ｅｍのパルスレーザ光３１がタイミングＴ４で出力され得る。
【００７１】
なお、本例では、パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５の出力タイミングが同じタイミングＴ１とされることで、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１のパルスエネルギーのピークが大きくされた。ただし、これに限定されない。たとえばパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５の出力タイミングが所定時間ずつずらされることで、時間幅の長いパルスレーザ光がレーザシステム３Ｂから出力されるようにしてもよい。この場合でも、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１のパルスエネルギーは、外部装置５Ａからのレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍを満足することが可能であってもよい。
【００７２】
５．４．２  シングルライン増幅
つづいて、シングルライン増幅する際のレーザシステム３Ｂの概略動作を説明する。図１４〜図１７は、シングルライン増幅する際のレーザシステム３Ｂの概略動作を示す。ここでは、マスタオシレータ１０１１の出力光のみを増幅対象とした場合を例示する。図１４は、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５から出力されたパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５の光強度を示すタイミングチャートである。図１５は、各光シャッタ１０２１〜１０２５を透過したパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２５の光強度を示すタイミングチャートである。図１６は、増幅器１２０による増幅後のパルスレーザ光３１に含まれる各波長成分Ｌ３１〜Ｌ３５の光強度を示すタイミングチャートである。図１７は、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１の光強度を示すタイミングチャートである。
【００７３】
図１４に示されるように、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５からは、図１０に示される例と同様、同等の光強度のパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５が同じタイミングＴ１で出力されてもよい。また、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５からは、図１４に示されるパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１５が所定の繰返し周波数で継続的に出力されてもよい。この場合、各マスタオシレータ１０１１〜１０１５を熱的に安定にすることができる。
【００７４】
一方、光シャッタ１０２１〜１０２５に関しては、光シャッタ１０２１に対してのみ、これを開状態とする高電圧パルスＳ４１が印加されてもよい（以下、光シャッタ１０２１〜１０２５を開状態とする高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４５を開信号Ｓ４１〜Ｓ４５という）。その際、光シャッタ１０２２〜１０２５の透過率は、ゼロであることが好ましい。その結果、図１５に示されるように、光シャッタ１０２１からのみ、光強度が調節されたパルスレーザ光Ｌ２１のみがタイミングＴ２で出力され得る。なお、図１５（ａ）では、図１１（ａ）と比較して、光シャッタ１０２１の透過率が高い場合が示されている。
【００７５】
光シャッタ１０２１を透過したパルスレーザ光Ｌ２１は、光路調節器１０３によって所定の光路と一致させられた後、再生増幅器１２０Ｒおよび各増幅器１２０１〜１２０ｎでシングルライン増幅されてもよい。このとき、再生増幅器１２０Ｒの動作タイミングを調整することでパルスレーザ光３１のパルス幅が調整されてもよい。それにより、図１６に示されるように、最終段の増幅器１２０ｎからは、増幅後のパルスレーザ光３１に含まれるＰ（２０）に対応した波長成分Ｌ３１がタイミングＴ３で出力され得る。その結果、図１７に示されるように、レーザシステム３Ｂからは、光強度Ｅｓのパルスレーザ光３１がタイミングＴ４で出力され得る。
【００７６】
ここで、図１３と図１７との比較から分かるように、マルチライン増幅した際のパルスレーザ光３１の光強度Ｅｍは、最もエネルギー変換効率のよい増幅ラインＰ（２０）を用いてシングルライン増幅した際のパルスレーザ光３１の光強度Ｅｓと比較して、約１．５倍の光強度とすることができてもよい。これは、マルチライン増幅する場合のパルスエネルギー制御におけるダイナミックレンジが、シングルライン増幅する場合のパルスエネルギー制御におけるダイナミックレンジに対して、たとえば１．５倍とするこができる可能性を示唆している。このように、マルチライン増幅する場合、レーザシステム３Ｂから出力される増幅後のパルスレーザ光３１のパルスエネルギー制御性を向上することができてもよい。
【００７７】
５．５  フローチャート
つぎに、図９に示されるレーザシステム３Ｂの概略動作を、図面を用いて説明する。図１８は、レーザシステム３Ｂの概略動作を示すフローチャートである。なお、図１８のフローチャートは、レーザコントローラ１１０の動作を示す。
【００７８】
図１８に示されるように、レーザコントローラ１１０は、まず、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎを所定のパルスエネルギーで発振させる発振トリガＳ３を所定繰返し周波数で各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎへ出力してもよい（ステップＳ１０１）。これにより、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎが所定繰返し周波数で継続的にパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎを出力し得る。また、レーザコントローラ１１０は、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを閉状態にするために、高電圧パルスの印加を停止してもよい（以下、閉信号という）（ステップＳ１０２）。閉信号は、制御電圧値をたとえば０Ｖとして送信されることで実現されてもよい。これにより、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎが閉状態となり、光シャッタ１０２１〜１０２ｎによってパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが遮断され得る。このとき、同時に増幅器１２０１〜１２０ｎが増幅動作可能な状態に駆動されてもよい。なお、ステップＳ１０２はステップＳ１０１に先立って実行されてもよく、ステップＳ１０１と同時に実行されてもよい。
【００７９】
つぎに、レーザコントローラ１１０は、外部装置５Ａから、パルスレーザ光３１に対して求められるレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍを受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０３、Ｓ１０３；ＮＯ）。レーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍを受信すると（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、レーザコントローラ１１０は、制御電圧値計算ルーチンを実行してもよい（ステップＳ１０４）。制御電圧値計算ルーチンでは、レーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍから各光シャッタ１０２１〜１０２ｎへ与える高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４ｎの制御電圧値が算出されてもよい。
【００８０】
つぎに、レーザコントローラ１１０は、外部装置５Ａからパルスレーザ光３１のバースト出力を要求するバースト出力信号Ｓ２を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０５、Ｓ１０５；ＮＯ）。バースト出力信号Ｓ２を受信すると（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、レーザコントローラ１１０は、ステップＳ１０４で算出した制御電圧値に基づいて各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを開閉する光シャッタ開閉ルーチンを実行してもよい（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０６では、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎがパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの１パルスごとに開閉制御されてもよい（毎パルスエネルギー制御）。
【００８１】
その後、レーザコントローラ１１０は、外部装置５Ａからパルスレーザ光３１のバースト出力中止を要求するバースト中止信号を受信したか否かを判定してもよい（ステップＳ１０７）。バースト中止信号を受信していた場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、レーザコントローラ１１０は、本動作を終了してもよい。一方、バースト中止信号を受信していない場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、レーザコントローラ１１０は、ステップＳ１０６に帰還し、以降の動作を繰り返してもよい。
【００８２】
以上のように動作することで、増幅器１２０１〜１２０ｎに入射するパルスレーザ光Ｌ２のパルスエネルギーをパルス毎に制御することが可能となり得る。その結果、レーザシステム３Ｂから出力される増幅後のパルスレーザ光３１のパルスエネルギーを精度よく制御することが可能となり得る。また、レーザシステム３Ｂから出力されるパルスレーザ光３１のエネルギー制御可能範囲（ダイナミックレンジ）を、各増幅器１２０１〜１２０ｎが備える１つの増幅ライン（たとえばＰ（２０））を用いてシングルライン増幅する場合に比べて、広げることが可能となり得る。
【００８３】
つづいて、図１８のステップＳ１０４に示される制御電圧値計算ルーチンを、図１９を用いて詳細に説明する。図１９に示されように、制御電圧値計算ルーチンでは、レーザコントローラ１１０は、増幅後のパルスレーザ光３１のパルスエネルギーがレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍとなるように、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率Ｔ１〜Ｔｎを取得してもよい（ステップＳ１４１）。なお、レーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍと透過率Ｔ１〜Ｔｎとの関係は、上述したように、たとえば予め用意したテーブルに登録されていてもよい。もしくは、レーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍから各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率Ｔ１〜Ｔｎを算出する計算式が予め用意されていてもよい。そのテーブルや計算式は、たとえば実験や経験やシミュレーションなどから求めておいてもよい。
【００８４】
つぎに、レーザコントローラ１１０は、取得した各光シャッタ１０２１〜１０２ｎの透過率Ｔ１〜Ｔｎから各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに印加する高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４ｎの制御電圧値Ｖ１〜Ｖｎを計算してもよい（ステップＳ１４２）。その後、レーザコントローラ１１０は、図１８に示される動作へリターンしてもよい。なお、ステップＳ１４２の計算式は、たとえば実験や経験やシミュレーションなどに基づいて予め用意されていてもよい。もしくは、透過率と制御電圧値との関係が、たとえば予め用意したテーブルに登録されていてもよい。
【００８５】
つづいて、図１８のステップＳ１０６に示される光シャッタ開閉ルーチンを、図２０を用いて詳細に説明する。図２０に示されるように、光シャッタ開閉ルーチンでは、レーザコントローラは、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎへ発振トリガＳ３を出力したタイミングから予め定めておいた所定の遅延時間経過するまで待機してもよい（ステップＳ１６１、Ｓ１６１；ＮＯ）。この所定の遅延時間は、発振トリガＳ３が各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎに入力されてから各パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが各光シャッタ１０２１〜１０２ｎへ入射されるまでの遅延時間であってもよい。
【００８６】
なお、発振トリガＳ３の出力タイミングから所定の遅延時間が経過したか否かの判定は、たとえば不図示のタイマを用いて計測してもよい。もしくは、タイマを用いた経過時間計測の替わりに、発振トリガＳ３を所定の遅延時間遅らせる遅延回路を用いて、所定の遅延時間経過の待機が実行されてもよい。この場合、ステップＳ１６１の処理がハードウエアを用いて実現され得るため、レーザコントローラ１１０の動作をシンプル化できる可能性がある。
【００８７】
所定の遅延時間が経過すると（ステップＳ１６１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ１１０は、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎへ制御電圧値Ｖ１〜Ｖｎの開信号Ｓ４１〜Ｓ４ｎを送信してもよい（ステップＳ１６２）。これにより、各パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを通過するタイミングに合わせて各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを開閉制御され得る。
【００８８】
つぎに、レーザコントローラ１１０は、開信号Ｓ４１〜Ｓ４ｎの出力タイミングから予め定めておいた所定時間経過するまで待機してもよい（ステップＳ１６３、Ｓ１６３；ＮＯ）。この所定時間は、各パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを通過するのに要する時間であってもよい。
【００８９】
なお、開信号Ｓ４１〜Ｓ４ｎの送信から所定時間が経過したか否かの判定は、たとえば不図示のタイマを用いて計測してもよい。もしくは、タイマを用いた経過時間計測の替わりに、開信号Ｓ４１〜Ｓ４ｎを所定時間遅らせる遅延回路を用いて、所定時間経過の待機が実行されてもよい。この場合、ステップＳ１６３の処理がハードウエアで実現され得るため、レーザコントローラ１１０の動作をシンプル化できる可能性がある。
【００９０】
所定時間が経過すると（ステップＳ１６３；ＹＥＳ）、レーザコントローラ１１０は、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを閉状態とする閉信号を各光シャッタ１０２１〜１０２ｎへ送信してもよい（ステップＳ１６４）。これにより、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎが閉状態とされ得る。その後、レーザコントローラ１１０は、図１８に示される動作へリターンしてもよい。
【００９１】
６．レーザシステムを用いた極端紫外光生成システム（実施の形態４）
つぎに、実施の形態４によるレーザシステム３Ｂを備えたＥＵＶ光生成システム１Ｃについて、図面を用いて詳細に説明する。
【００９２】
６．１  構成
図２１は、実施の形態４によるＥＵＶ光生成システム１Ｃの概略構成を示す。図２１に示されるＥＵＶ光生成システム１Ｃでは、図１に示されるＥＵＶ光生成システム１に対して、ターゲットコントローラ２６０と、ＥＵＶ光エネルギー検出器２６２とが追加されてもよい。ターゲットセンサ４およびレーザシステム３は、それぞれターゲット検出器２６１およびレーザシステム３Ｂに置き換えられてもよい。その他の構成は、上述した実施の形態と同様であってよい。
【００９３】
６．２  動作
つづいて、図２１に示されるＥＵＶ光生成システム１Ｃの概略動作を説明する。ＥＵＶ生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１からＥＵＶ光２５２のＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅと、バースト出力信号とを受信してもよい。ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲットコントローラ２６０を介してターゲット生成器２６にターゲット生成信号を送信してもよい。
【００９４】
ターゲット検出器２６１は、ターゲット生成器２６から出力されたターゲット２７がチャンバ２内の所定の位置を通過したことを検出してもよい。ここで、所定の位置は、ターゲット生成器２６からプラズマ生成領域２５に至るターゲット２７の移動経路上のいずれの位置であってもよい。このターゲット検出信号は、ターゲットコントローラ２６０を介してＥＵＶ光生成制御システム５に送信されてもよい。
【００９５】
ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１から受信したＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅ、または、ＥＵＶ光エネルギー検出器２６２から受信したＥＵＶ光２５２のエネルギーを反映した検出値に基づいて、レーザコントローラ１１０にレーザ光エネルギー指令値Ｐｔｍを送信してもよい。
【００９６】
また、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲット２７がプラズマ生成領域２５に到達した時にパルスレーザ光３３がそのターゲット２７に照射されるように、レーザコントローラ１１０に発振トリガＳ１を送信してもよい。このタイミング調整は、露光装置コントローラ６１から受信したＥＵＶ光２５２のバースト出力信号、または、ターゲットコントローラ２６０から受信したターゲット検出信号に基づいて行われてもよい。
【００９７】
レーザコントローラ１１０は、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎに発振トリガＳ３を送信すると共に、光シャッタ１０２１〜１０２ｎに高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４ｎを送信してもよい。これにより、レーザシステム３Ｂからパルスレーザ光３１が出力されてもよい。
【００９８】
レーザシステム３Ｂから出力されたパルスレーザ光３１は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ３４、ウィンドウ２１、およびレーザ集光ミラー２２を介することで、パルスレーザ光３３としてチャンバ２内のプラズマ生成領域２５を通過するターゲット２７に照射されてもよい。これにより、ターゲット２７がプラズマ化してもよい。このプラズマからは、ＥＵＶ光２５２を含む放射光２５１が放射され得る。
【００９９】
ＥＵＶ光エネルギー検出器２６２は、放射光２５１の少なくともＥＵＶ光２５２のエネルギーを反映した値を検出してもよい。たとえば、ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されないＥＵＶ光に含まれるＥＵＶ光成分のエネルギー値を検出してもよい。そのエネルギー検出値は、ＥＵＶ光生成制御システム５に送信されてもよい。
【０１００】
６．３  作用
以上のように構成および動作することで、プラズマ生成領域２５を通過するターゲット２７にパルスレーザ光３３が照射されるように、両者のタイミングを合わせることが可能となってもよい。その他の作用は、上述した実施の形態の作用と同様であってよい。
【０１０１】
６．４  フローチャート
つぎに、図２１に示されるＥＵＶ光生成システム１Ｃの概略動作を、図面を用いて説明する。図２２および図２３は、ＥＵＶ光生成システム１Ｃの概略動作を示すフローチャートである。なお、図２２および図２３のフローチャートはＥＵＶ光生成制御システム５の動作を示す。
【０１０２】
図２２に示されるように、ＥＵＶ光生成制御システム５は、まず、露光装置コントローラ６１から露光準備を指示する露光準備信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０１、Ｓ２０１；ＮＯ）。露光準備信号は、バースト出力信号によって直ちに露光動作が開始できる状態にするために、ＥＵＶ光生成制御システム５に入力される信号であってよい。露光準備信号を受信すると（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎを所定のパルスエネルギーで発振させる発振トリガＳ１を所定繰返し周波数でレーザシステム１１０へ出力してもよい（ステップＳ２０２）。レーザシステム１１０は、この発振トリガＳ１に応じて、所定繰返し周波数の発振トリガＳ３を、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎに出力し得る。なお、この時点では、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎのレーザ発振が開始することで熱的な安定を促すとよい。このため、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは各々一定の動作条件で動作させのが望ましい。ターゲットとの同期および、各パルスエネルギー値の制御は、後述するステップＳ２１０で実行されてもよい。
【０１０３】
また、ＥＵＶ光生成制御システム５は、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを閉状態にする閉信号を、レーザシステム１１０から各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに出力させてもよい（ステップＳ２０３）。これにより、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎが閉状態となり、光シャッタ１０２１〜１０２ｎによってパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが遮断され得る。このとき、同時に増幅器１２０１〜１２０ｎが増幅動作可能な状態に駆動されてもよい。なお、ステップＳ２０３はステップＳ２０２に先立って実行されてもよく、ステップＳ２０２と同時に実行されてもよい。さらに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲット生成器２６にターゲット２７の出力を開始させるターゲット出力信号を、ターゲットコントローラ２６０からターゲット生成器２６に送信させてもよい（ステップＳ２０４）。これにより、ターゲット生成器２６からプラズマ生成領域２５に向けて、ターゲット２７が所定繰返し周波数で出力され得る。なお、ターゲット生成器２６は、所定繰返し周波数で継続的にターゲット２７を出力するコンティニュアスジェット方式であってもよい。または、ターゲット生成器２６は、ターゲットコントローラ２６０からの指示に従って逐次ターゲット２７を出力するオンデマンド方式であってもよい。
【０１０４】
つぎに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１から、ＥＵＶ光２５２のバースト出力を要求するバースト出力信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０５、Ｓ２０５；ＮＯ）。バースト出力信号を受信すると（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１からＥＵＶ光２５２に対して要求するエネルギーを指定するＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを受信したか否かを判定してもよい（ステップＳ２０６）。ＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを受信していた場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、レーザコントローラ１１０に、制御電圧値計算ルーチンを実行させる制御電圧値計算命令を送信してもよい（ステップＳ２０７）。その後、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ステップＳ２０８へ移行してもよい。レーザコントローラ１１０は、この制御電圧値計算命令に応じて制御電圧値計算ルーチンを実行してもよい。なお、制御電圧値計算ルーチンの一例は、図１９に示される動作と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０５】
一方、ＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを受信していなかった場合（ステップＳ２０６；ＮＯ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、そのままステップＳ２０８へ移行してもよい。ただし、起動後、ＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを一度も受信していない場合、ＥＵＶ光生成制御システム５は、予め不図示のメモリ等に記憶されていたＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを読み出し、これに基づいて、制御電圧値計算命令をレーザコントローラ１１０へ送信してもよい。
【０１０６】
ステップＳ２０８では、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲット検出器２６１からターゲット検出信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０８；ＮＯ）。ターゲット検出信号を受信すると（ステップＳ２０８；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲット検出信号を受信してから所定時間経過するまで待機してもよい（ステップＳ２０９；ＮＯ）。なお、この所定時間は、検出されたターゲット２７に対してプラズマ生成領域２５内においてパルスレーザ光３３が照射されるように、パルスレーザ光３１の出力タイミングを調整するための遅延時間であってよい。ターゲット検出信号を受信してから所定時間が経過したか否かの判定は、たとえば不図示のタイマを用いて計測してもよい。もしくは、タイマを用いた経過時間計測の替わりに、つぎのステップＳ２１０（図２３参照）で各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎへ出力する発振トリガＳ３を所定時間遅らせる遅延回路を用いてもよい。この場合、ステップＳ２０９の処理をハードウエアで実現できるため、レーザコントローラ１１０の動作をシンプル化できる可能性があってよい。
【０１０７】
ターゲット検出信号を受信してから所定時間経過すると（ステップＳ２０９；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、つづいて、図２３のステップＳ２１０に移行してもよい。ステップＳ２１０に示されるように、ＥＵＶ光生成制御システム５は、所定繰返し周波数の発振トリガＳ３に代えて、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎをターゲット検出信号に同期して発振させる新たな発振トリガＳ３を、レーザシステム１１０から各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎへ出力させてもよい。このとき、発振トリガＳ３には、ＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅに基づいて、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎの出力エネルギーを各々調整するための情報が振幅やパルス幅などの形で含まれていてもよい。ステップＳ２１０によってターゲット出力と、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎからのパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの出力とのタイミングを同期することができてもよい。また、ＥＵＶ光生成制御システム５は、レーザコントローラ１１０に、ステップＳ２０７の制御電圧値計算命令に応じて算出された制御電圧値に基づいて各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを開閉する光シャッタ開閉ルーチンを実行させる光シャッタ開閉命令を送信してもよい（ステップＳ２１１）。レーザコントローラ１１０は、この光シャッタ開閉命令に応じて光シャッタ開閉ルーチンを実行してもよい。なお、光シャッタ開閉ルーチンの一例は、図２０に示される動作と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０８】
つぎに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ＥＵＶ光エネルギー検出器２６２からエネルギー検出値を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２１２、Ｓ２１２；ＮＯ）。エネルギー検出値を受信すると（ステップＳ２１２；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、検出されたＥＵＶ光２５２のエネルギーが、ＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを満足しているか否かを判定してもよい（ステップＳ２１３）。検出されたＥＵＶ光２５２のエネルギーがＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを満足している場合（ステップＳ２１３；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、そのままステップＳ２１５へ移行してもよい。ここで、検出されたＥＵＶ光２５２のエネルギーがＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを満足している場合とは、検出されたエネルギーがＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅの上下一定範囲の値である場合であってよい。一方、検出されたＥＵＶ光２５２のエネルギーがＥＵＶ光エネルギー指令値Ｐｔｅを満足していない場合（ステップＳ２１３；ＮＯ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、再度、制御電圧値計算命令をレーザコントローラ１１０へ送信してもよい（ステップＳ２１４）。その後、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ステップＳ２１５へ移行してもよい。レーザコントローラ１１０は、制御電圧値計算命令に応じて、再度、制御電圧値計算ルーチンを実行することで、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに与える高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４ｎの制御電圧値を再計算してもよい。再計算された高電圧パルスＳ４１〜Ｓ４ｎの制御電圧値は、実行中の光シャッタ開閉ルーチンに反映されてよい。
【０１０９】
ステップＳ２１５では、ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１からバースト出力の停止を要求するバースト停止信号を受信したか否かを判定してもよい。バースト停止信号を受信していない場合（ステップＳ２１５；ＮＯ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、図２２のステップＳ２０６へ帰還して、以降の動作を繰り返してもよい。
【０１１０】
一方、バースト停止信号を受信していた場合（ステップＳ２１５；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ステップＳ２０２と同様に、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎを所定のパルスエネルギーで発振させる発振トリガＳ１を所定繰返し周波数でレーザシステム１１０へ出力してもよい（ステップＳ２１６）。レーザシステム１１０は、この発振トリガＳ１に応じて、所定繰返し周波数の発振トリガＳ３を、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎに出力してもよい。また、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ステップＳ２０３と同様に、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎを閉状態にする閉信号を、レーザシステム１１０から各光シャッタ１０２１〜１０２ｎに出力させてもよい（ステップＳ２１７）。これにより、各光シャッタ１０２１〜１０２ｎが閉状態となり、光シャッタ１０２１〜１０２ｎによってパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎが遮断され得る。このとき、同時に増幅器１２０１〜１２０ｎが増幅動作しない状態に制御されてもよい。なお、ステップＳ２１７はステップＳ２１６に先立って実行されてもよく、ステップ２１６と同時に実行されてもよい。
【０１１１】
つぎに、ＥＵＶ光生成制御システム５は、露光装置コントローラ６１から露光の終了が通知されたか否かを判定してもよい（ステップＳ２１８）。露光の終了が通知されていない場合（ステップＳ２１８；ＮＯ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、図２２のステップＳ２０５へ帰還して、以降の動作を実行してもよい。一方、露光の終了が通知されていた場合（ステップＳ２１８；ＹＥＳ）、ＥＵＶ光生成制御システム５は、レーザコントローラ１１０への発振トリガＳ１の出力を停止してもよい（ステップＳ２１９）。また、ＥＵＶ光生成制御システム５は、ターゲットコントローラ２６０へのターゲット出力信号の送信を停止してもよい（ステップＳ２２０）。これにより、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎからのパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの出力と、ターゲット生成器２６からのターゲット２７の出力とが停止し得る。その後、ＥＵＶ光生成制御システム５は、本動作を終了してもよい。
【０１１２】
７．補足説明
以下、上述した各実施の形態を補足する。
【０１１３】
７．１  光シャッタのバリエーション
図２４は、上述した光シャッタ１０２の他の形態を示す。図２４に示されるように、光シャッタ１０２Ａは、２つの反射型の偏光素子１０２ｅおよび１０２ｆとポッケルスセル１０２ｃとを組み合わせて構成されてもよい。このような反射型の光学素子１０２ｅおよび１０２ｆを用いても、図３に示した光シャッタ１０２と同様の動作により、光シャッタ１０２と同様の機能を発揮することができる。また、反射型の光学素子１０２ｅおよび１０２ｆを用いた場合、透過型の光学素子１０２ａおよび１０２ｂを用いた場合と比較して、熱負荷に対して強い光シャッタ１０２Ａが実現される可能性がある。たとえば、反射型の光学素子１０２ｅおよび１０２ｆとしてはＡＴＦＲミラーを使用することができる。なお、熱負荷に対して強いとは、加熱され難い、もしくは、温度上昇に対して安定的に動作することが可能であることを意味する。
【０１１４】
７．２  再生増幅器
つぎに、上述の再生増幅器１２０Ｒの一例を説明する。図２５は、再生増幅器１２０Ｒの一例を示す。再生増幅器１２０Ｒは、偏光ビームスプリッタ１２１と、ＣＯ２ガス増幅部１２２と、ＥＯポッケルスセル１２３および１２６と、λ／４板１２４と、共振器ミラー１２５および１２７と、を備えてもよい。
【０１１５】
偏光ビームスプリッタ１２１は、たとえば薄膜ポラライザー（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）で構成されてもよい。この偏光ビームスプリッタ１２１は、たとえば偏光ビームスプリッタ１２１の反射面に対してＳ偏光成分の光を反射し、Ｐ偏光成分の光を透過させ得る。説明のため、以下、偏光ビームスプリッタ１２１の反射面を基準として、反射面に平行な偏光成分をＳ偏光成分、このＳ偏光成分と垂直な偏光成分をＰ偏光成分とする。再生増幅器１２０Ｒに入射したＳ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２は、まず、偏光ビームスプリッタ１２１によって反射されることで、２つの共振器ミラー１２５および１２７が形成する共振器内に取り込まれ得る。取り込まれたＳ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２は、ＣＯ２ガス増幅部１２２を通過する際に増幅され得る。また、Ｓ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２は、電圧が印加されていないＥＯポッケルスセル１２３を通過した後、λ／４板１２４を透過し、共振器ミラー１２５で反射されてλ／４板１２４を再度透過することで、Ｐ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２に変換され得る。
【０１１６】
Ｐ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２は、その後、再度、電圧が印加されていないＥＯポッケルスセル１２３を通過してもよい。ＥＯポッケルスセル１２３には、この通過後のタイミングで図示しない電源により所定の電圧が印加されてもよい。これにより、ＥＯポッケルスセル１２３は、通過する光にλ／４の位相シフトを与えるようになってもよい。この結果、ＥＯポッケルスセル１２３に所定の電圧が印加されている期間、偏光ビームスプリッタ１２１を透過する際のパルスレーザ光Ｌ２の偏光状態が常にＰ偏光成分となるため、パルスレーザ光Ｌ２が共振器内に閉じ込められ得る。
【０１１７】
その後、パルスレーザ光Ｌ２aを出力するタイミングで、ＥＯポッケルスセル１２６に図示しない電源により所定の電圧が印加されてもよい。共振器内を往復するパルスレーザ光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ１２１を透過後、ＥＯポッケルスセル１２６を通過する際にλ／４の位相シフトを受け得る。その後、パルスレーザ光Ｌ２は、共振器ミラー１２７で反射され、再度、ＥＯポッケルスセル１２６を通過した結果、Ｓ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２aに変換され得る。Ｓ偏光成分のパルスレーザ光Ｌ２aは、偏光ビームスプリッタ１２１によって反射され、パルスレーザ光Ｌ２ａとして再生増幅器１２０Ｒから出力され得る。このとき、ＥＯポッケルスセル１２６に電圧を印加する時間長を調整することで、出力されるパルスレーザ光Ｌ２のパルス幅が調整されてもよい。
【０１１８】
７．３  光路調節器
つぎに、上述した光路調節器１０３の一例を説明する。
【０１１９】
７．３．１  第１構成例
図２６は、第１構成例による光路調節器１０３、およびこれに対するマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎの配置例を示す。なお、説明の都合上、図２６では、光シャッタ１０２１〜１０２ｎを省略する。
【０１２０】
図２６に示されるように、光路調節器１０３は、たとえば反射型のグレーティング１０３ａを用いて構成されてもよい。複数のマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、それぞれからのレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの同次数回折光（例えば−１次回折光）がそれぞれ同じ回折角βで同じ方向へ出力されるように、グレーティング１０３ａに対して配置されてもよい。この際、各マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎは、以下の式（１）を満足するように、グレーティング１０３ａに対して配置されてもよい。式（１）において、λ１〜λｎはそれぞれパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの中心波長、βは回折角、α１〜αｎはそれぞれパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの入射角である。
【０１２１】
【数１】
2012216769.tif 000003
【０１２２】
反射型のグレーティング１０３ａに対してマスタオシレータ１０１１〜１０１ｎを上述のように配置することで、複数のパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの光路をコンパクトな光学素子（グレーティング１０３ａ）を用いて容易に一致させることが可能となる。なお、本例では、反射型のグレーティング１０３ａを用いたが、透過型のグレーティングが用いられてもよい。
【０１２３】
７．３．２  第２構成例
第１構成例では、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎから出力された異なる波長のパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの同次数回折光の光路を一致させる光路調節器１０３の一例を示した。第２構成例では、パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの異なる次数の回折光Ｌ１１１〜Ｌ１１ｎの光路を一致させる光路調節器１０３Ａの一例を示す。
【０１２４】
図２７は、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎから出力された異なる波長のパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎをそれぞれ入射角βでグレーティング１０３ａに入射させた際に出現する回折光を示す。この場合、回折光Ｌ１１１〜Ｌ１１ｎの回折角は回折角α１１〜α１ｎとなってもよい。ここで、たとえば「α１１」における「１１」はマスタオシレータ１０１１による１次の回折角を表すとする。同様に「α１ｎ」はマスタオシレータ１０１ｎによる１次の回折角を表すとする。図２８に示されるように、パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎのグレーティング１０３ａに対する入射角がそれぞれα１１〜α１ｎとなるように、マスタオシレータ１０１１〜１０１ｎがグレーティング１０３ａに対して配置されてもよい。これにより、それぞれのパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの１次の回折光Ｌ１１１〜Ｌ１１ｎが、同一の回折角度βの方向に出射するようになってもよい。この結果、パルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの光路が一致してもよい。
【０１２５】
図２７および図２８に示される方式のメリットは、図２６に示される方式に比べ、隣り合うレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの入射角の差Δαを大きくすることが可能な点であってもよい。図２６に示される例では、レーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎはそれぞれの入射角度α１１〜α１ｎでグレーティング１０３ａに入射し、同一次数（例えばｍ＝−１）の条件で、同一の回折角度βで回折してもよい。この場合、隣り合うパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの入射角の差Δαが小さくなってもよい。図２７および図２８に示したマスタオシレータの序数と回折角の次数は一例であり、必要なマスタオシレータ数およびその波長によって、好ましい回折角を選択することができてもよい。
【０１２６】
７．４  マルチ縦モード発振するマスタオシレータと分光器とを用いたシードレーザシステム
また、上述したように、上記の実施の形態では、パルスレーザ光をマルチライン増幅する場合、シードレーザシステム１００の代わりに、マルチライン発振するマスタオシレータを備えたシードレーザシステムが用いられてもよい。図２９は、マルチ縦モード発振するマスタオシレータを備えたシードレーザシステムの構成例を概略的に示す。
【０１２７】
図２９に示されるように、シードレーザシステム１００Ａは、マスタオシレータ１０１ｍと、分光器１０３Ｂと、光シャッタ１０２１〜１０２ｎと、光路調節器１０３とを備えてもよい。光シャッタ１０２１〜１０２ｎおよび光路調節器１０３は、たとえば図２に示される光シャッタ１０２１〜１０２ｎおよび光路調節器１０３と同様であってよい。
【０１２８】
分光器１０３Ｂには、たとえば図２７に示された反射型のグレーティング１０３ａが用いられてもよい。ただし、これに限定されず、透過型のグレーティングなど、種々変形することができる。また、たとえば分光器１０３Ｂにグレーティング１０３ａが用いられた場合、分光器１０３Ｂは、回折光Ｌ１１１〜Ｌ１１ｎの光路（または出射方向）を調節するミラーなどの光学系を含んでもよい。
【０１２９】
マスタオシレータ１０１ｍは、たとえば増幅器１２０が備える複数の増幅ラインのうち２つ以上の増幅ラインそれぞれに重なる縦モードを含むマルチ縦モードレーザ光Ｌ１ｍを出力してもよい。分光器１０３Ｂは、マルチ縦モードレーザ光Ｌ１ｍを縦モード毎のパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎに分岐して出力してもよい。光シャッタ１０２１〜１０２ｎは、分光器１０３Ｂによって分岐されたパルスレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１ｎの光路上にそれぞれ配置されてもよい。光シャッタ１０２１〜１０２ｎを通過したパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎは、光路調節器１０３に入射してもよい。光路調節器１０３は、パルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２ｎの光路を実質的に１つの光路にまとめて、パルスレーザ光Ｌ２として出力してもよい。
【０１３０】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０１３１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１３２】
１、１Ｃ  ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置
２  チャンバ
３、３Ａ、３Ｂ  レーザシステム
４  ターゲットセンサ
５  ＥＵＶ光生成制御システム
５Ａ  外部装置
６  露光装置
２１  ウィンドウ
２２  レーザ集光ミラー
２３  ＥＵＶ集光ミラー
２４  貫通孔
２５  プラズマ生成領域
２５１  放射光
２５２  ＥＵＶ光
２６  ターゲット生成器
２６０  ターゲットコントローラ
２６１  ターゲット検出器
２６２  ＥＵＶ光エネルギー検出器
２７  ターゲット（ドロップレット）
２８  ターゲット回収器
２９  連接続部
２９１  壁
２９２  中間焦点（ＩＦ）
３１〜３３、Ｌ１、Ｌ１０、Ｌ１１〜Ｌ１ｎ、Ｌ２、Ｌ２ａ、Ｌ２０、Ｌ２１〜Ｌ２ｎ、Ｌ３１〜Ｌ３ｎ  パルスレーザ光
３４  レーザ光進行方向制御アクチュエータ
６１  露光装置コントローラ
１００、１００Ａ  シードレーザシステム
１０１、１０１１〜１０１ｎ、１０１ｍ  マスタオシレータ
１０２、１０２Ａ、１０２１〜１０２ｎ  光シャッタ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｅ、１０２ｆ  偏光素子
１０２ｃ  ポッケルスセル
１０２ｄ  電源
１０３、１０３Ａ  光路調整器
１０３ａ  グレーティング
１０３Ｂ  分光器
１１０  レーザコントローラ
１２０、１２０１〜１２０ｎ  増幅器
１２０Ｒ  再生増幅器
１２１  偏光ビームスプリッタ
１２２  ＣＯ２ガス増幅部
１２３、１２６  ＥＯポッケルスセル
１２４  λ／４板
１２５、１２７  共振器ミラー
Ｃ１、Ｃ２  増幅特性ライン
Ｌ１１１〜Ｌ１１ｎ  回折光
Ｓ１、Ｓ３  発振トリガ
Ｓ２  バースト出力信号
Ｓ４１〜Ｓ４ｎ  高電圧パルス
Ｓ５、Ｓ５１〜Ｓ５ｎ、Ｓ５Ｒ  励起制御信号
Ｓ１８〜Ｓ３０  増幅ゲイン
【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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【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２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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