(57)【要約】【課題】所望のスペクトル線幅のレーザ光を出力する。【解決手段】マスタオシレータシステムは、光共振器の一方の共振器ミラーとして機能するように構成されたグレーティングと、前記光共振器内を伝播するレーザ光のスペクトル線幅を調節するように構成されたスペクトル線幅調節部と、所望のスペクトル線幅に応じた前記スペクトル線幅調節部の制御値を記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶された制御値に基づいて前記スペクトル線幅調節部を制御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１
2013179247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光共振器の一方の共振器ミラーとして機能するように構成されたグレーティングと、
前記光共振器内を伝播するレーザ光のスペクトル線幅を調節するように構成されたスペクトル線幅調節部と、
所望のスペクトル線幅に応じた前記スペクトル線幅調節部の制御値を記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶された制御値に基づいて前記スペクトル線幅調節部を制御するように構成されたコントローラと、
を備えるマスタオシレータシステム。
【請求項２】
前記スペクトル線幅調節部は、前記光共振器内で前記グレーティングに入射するレーザ光の波面を調節するように構成された波面調節部を含む、請求項１記載のマスタオシレータシステム。
【請求項３】
前記波面調節部は、１つ以上の波面調節部と、該１つ以上の波面調節部を前記光共振器内を伝播するレーザ光の光路に対して選択的に出し入れするように構成された移動機構と、を含み、
前記コントローラは、前記移動機構を制御して前記１つ以上の波面調節部を前記光路に対して選択的に出し入れする、
請求項２記載のマスタオシレータシステム。
【請求項４】
前記波面調節部は、
筒状に突出する歪曲面を備えた凸面シリンドリカルレンズと、
筒状に窪む歪曲面を備えた凹面シリンドリカルレンズと、
前記凸面シリンドリカルレンズと前記凹面シリンドリカルレンズとの間の距離を制御するように構成された移動機構と、
を含み、
前記凸面シリンドリカルレンズと前記凹面シリンドリカルレンズとは、互いの前記歪曲面が対向するように配置され、
前記コントローラは、前記移動機構を制御して前記凸面シリンドリカルレンズと前記凹面シリンドリカルレンズとの間の距離を調節する、
請求項２記載のマスタオシレータシステム。
【請求項５】
前記スペクトル線幅調節部は、前記光共振器内で前記グレーティングに入射するレーザ光のビーム幅を調節するように構成されたビーム幅調節部を含む、請求項１記載のマスタオシレータシステム。
【請求項６】
前記ビーム幅調節部は、１つ以上のビーム幅調節器と、該１つ以上のビーム幅調節器を前記光共振器内を伝播するレーザ光の光路に対して選択的に出し入れするように構成された移動機構と、を含み、
前記コントローラは、前記移動機構を制御して前記１つ以上のビーム幅調節器を前記光路に対して選択的に出し入れする、
請求項５記載のマスタオシレータシステム。
【請求項７】
各ビーム幅調節器は、
筒状に突出する歪曲面を備えた凸面シリンドリカルレンズと、
筒状に窪む歪曲面を備えた凹面シリンドリカルレンズと、
を含み、
前記凸面シリンドリカルレンズと前記凹面シリンドリカルレンズとは、互いの前記歪曲面と反対側の面が対向するように配置される、
請求項６記載のマスタオシレータシステム。
【請求項８】
各ビーム幅調節部は、１つ以上のプリズムを含み、
前記コントローラは、前記移動機構を制御して前記１つ以上のプリズムを前記光路に対して選択的に出し入れする、
請求項６記載のマスタオシレータシステム。
【請求項９】
前記スペクトル線幅調節部は、
前記光共振器内で前記グレーティングに入射するレーザ光の波面を調節するように構成された波面調節部と、
前記スペクトル線幅調節部は、前記光共振器内で前記グレーティングに入射するレーザ光のビーム幅を調節するように構成されたビーム幅調節部と、
を含む、請求項１記載のマスタオシレータシステム。
【請求項１０】
前記光共振器内を伝播するレーザ光を増幅するように構成された増幅部をさらに備える、請求項１記載のマスタオシレータシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、外部装置から目標とする目標スペクトル線幅を受信し、該目標スペクトル線幅となるように、前記スペクトル線幅調節部を制御する、請求項１記載のマスタオシレータシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記目標スペクトル線幅の変更を前記外部装置から受信すると、前回の目標スペクトル線幅に対する制御値と今回の目標スペクトル線幅に対する制御値との差分を算出し、該差分に基づいて前記スペクトル線幅調節部を制御する、請求項１１記載のマスタオシレータシステム。
【請求項１３】
請求項１記載のマスタオシレータシステムと、
前記マスタオシレータシステムから出力されたレーザ光のスペクトル線幅を検出するように構成された検出部と、
を備え、
前記コントローラは、前記検出部で検出されたスペクトル線幅に基づいて前記スペクトル線幅調節部を制御する、レーザ装置。
【請求項１４】
前記マスタオシレータシステムと前記検出部との間の光路上に配置され、前記マスタオシレータシステムから出力されたレーザ光を増幅するように構成された増幅装置と、
前記増幅装置の出力部に設けられ、前記コントローラの信号によって開閉可能なよう構成されたシャッタ機構とをさらに備え、
前記コントローラは、外部装置から目標とする目標スペクトル線幅を受信し、該目標スペクトル線幅となるように、前記シャッタ機構を閉じた状態で、前記スペクトル線幅調節部を制御し、
前記検出部で検出されたスペクトル線幅に基づいて、前記シャッタ機構を開けた状態で、前記スペクトル線幅調節部を制御する、
請求項１３記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マスタオシレータシステムおよびレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）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光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。
【０００３】
次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハ間を液体で満たして、屈折率を変えることによって露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が研究されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射され得る。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。
【０００４】
ＫｒＦエキシマレーザ装置やＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振幅は約３５０〜４００ｐｍと広い。そのため、露光装置において投影レンズが使用されると色収差が発生して解像力が低下する場合がある。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から放出されるレーザビームのスペクトル線幅（スペクトル幅）を狭帯域化する必要がある。近年では、ガスレーザ装置のレーザ共振器内に狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Ｌｉｎｅ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｍｏｄｕｌｅ）が設けられることで、スペクトル幅の狭帯域化が実現されている。このようにスペクトル幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７０８８７５８号明細書
【特許文献２】米国特許第７１５４９２８号明細書
【特許文献３】米国特許第６３９３０３７号明細書
【特許文献４】米国特許第６８５６６３８号明細書
【特許文献５】米国特許第６８５９３０５号明細書
【概要】
【０００６】
本開示の一態様によるマスタオシレータシステムは、光共振器の一方の共振器ミラーとして機能するように構成されたグレーティングと、前記光共振器内を伝播するレーザ光のスペクトル線幅を調節するように構成されたスペクトル線幅調節部と、所望のスペクトル線幅に応じた前記スペクトル線幅調節部の制御値を記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶された制御値に基づいて前記スペクトル線幅調節部を制御するように構成された制御部と、を備えてもよい。
【０００７】
本開示の他の態様によるレーザ装置は、上述のマスタオシレータシステムと、前記マスタオシレータシステムから出力されたレーザ光のスペクトル線幅を検出するように構成された検出部と、を備えてもよい。前記制御部は、前記検出部で検出されたスペクトル線幅に基づいて前記スペクトル線幅調節部を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
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、実施の形態によるレーザ装置の構成例を概略的に示す。
【図２】図２は、実施の形態による波面調節部の構成を概略的に示す。
【図３】図３は、実施の形態において２種類のビーム幅に切り替えた際の波面調節部のレンズ間距離とスペクトル純度Ｅ９５との関係を示す。
【図４】図４は、図３の縦軸を畳み込み線幅（Ｃｏｎｖｏｌｖｅｄ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：ＣＢＷ）とした場合のレンズ間距離と畳み込み線幅ＣＢＷとの関係を示す。
【図５】図５は、実施の形態によるマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図６】図６は、図５に示されるビーム幅調節器の一例を示す。
【図７】図７は、図５に示されるビーム幅調節器の他の一例を示す。
【図８】図８は、図５に示されるビーム幅調節器のさらに他の一例を示す。
【図９】図９は、図５に示されるビーム幅調節器のさらに他の一例を示す。
【図１０】図１０は、変形例１によるマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図１１】図１１は、図１０に示されるビーム幅調節器の一例を示す。
【図１２】図１２は、図１０に示されるビーム幅調節器の他の一例を示す。
【図１３】図１３は、図１０に示されるビーム幅調節器のさらに他の一例を示す。
【図１４】図１４は、図１０に示されるビーム幅調節器のさらに他の一例を示す。
【図１５】図１５は、変形例２によるマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図１６】図１６は、図１５に示されるビーム幅調節器の一例を示す。
【図１７】図１７は、図１６に示されるビーム幅調節器の他の状態を示す。
【図１８】図１８は、図１５に示されるビーム幅調節器の他の一例を示す。
【図１９】図１９は、図１８に示されるビーム幅調節器の他の状態を示す。
【図２０】図２０は、図１５に示されるビーム幅調節器のさらに他の一例を示す。
【図２１】図２１は、図２０に示されるビーム幅調節器の他の状態を示す。
【図２２】図２２は、図２０に示されるビーム幅調節器のさらに他の状態を示す。
【図２３】図２３は、図１５に示されるビーム幅調節部のさらに他の一例を示す。
【図２４】図２４は、変形例３によるマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図２５】図２５は、図１に示される波面調節部の構成例を概略的に示す。
【図２６】図２６は、図２５に示される波面調節部の他の状態を示す。
【図２７】図２７は、図１に示される波面調節部の他の構成例を概略的に示す。
【図２８】図２８は、図２７に示される波面調節部の側視図である。
【図２９】図２９は、実施の形態による波面調節部と出力結合ミラーとが別体であるマスタオシレータシステムの一例を示す。
【図３０】図３０は、実施の形態による波面調節部と出力結合ミラーとが別体であるマスタオシレータシステムの他の一例を示す。
【図３１】図３１は、実施の形態による反射型の波面調節部の一例を示す。
【図３２】図３２は、図３１に示される波面調節部を用いたマスタオシレータシステムの一例を示す。
【図３３】図３３は、実施の形態による波面調節機能を備えたグレーティングを用いたマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図３４】図３４は、出力結合ミラーと波面調節部とが別体の場合のマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図３５】図３５は、出力結合ミラーを兼ねる波面調節部を備えたマスタオシレータシステムの構成例を概略的に示す。
【図３６】図３６は、実施の形態によるレーザ出力制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図３７】図３７は、図３６のステップＳ１０３に示される制御値取得サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３８】図３８は、図３６のステップＳ１０３に示される制御値取得サブルーチンの他の一例を示すフローチャートである。
【図３９】図３９は、図３６のステップＳ１０５に示されるスペクトル線幅調整サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４０】図４０は、図３６のステップＳ１０８に示されるワンショット制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４１】図４１は、実施の形態によるレーザ出力制御動作の他の一例を示すフローチャートである。
【図４２】図４２は、図４１のステップＳ２０３に示される変化量取得サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４３】図４３は、図４２に示されるフローチャートにおいて目標スペクトル線幅ＢＷｔの変更から変化量ΔＷおよびΔＭを算出することを説明するための図である。
【図４４】図４４は、波面調節部が切替可能な場合の目標スペクトル線幅ＢＷｔの変更から変化量ΔＷおよびΔＭを算出することを説明するための図である。
【図４５】図４５は、実施の形態によるパワー増幅器として構成された増幅装置の概略構成を模式的に示す。
【図４６】図４６は、実施の形態によるファブリペロ共振器を備えたパワーオシレータを用いた増幅装置の概略構成を模式的に示す。
【図４７】図４７は、実施の形態によるリング共振器を備えたパワーオシレータを用いた増幅装置の概略構成を模式的に示す。
【図４８】図４８は、図４７に示される構成をレーザ光の光路を軸として９０°回転した際の断面図である。
【図４９】図４９は、実施の形態によるスペクトル検出器の概略構成を模式的に示す。
【図５０】図５０は、実施の形態によるスペクトル検出器の他の概略構成を模式的に示す。
【図５１】図５１は、スペクトル純度Ｅ９５を説明するための図である。
【実施の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．露光装置用のスペクトル線幅可変レーザ装置
３．１  構成
３．２  動作
３．３  作用
３．４  スペクトル線幅と制御値の関係
３．５  発振段（マスタオシレータ）の実施例
３．５．１  シリンドリカルレンズを用いたビーム幅調節部
３．５．２  プリズムを用いたビーム幅調節部
３．６  発振段（マスタオシレータ）の変形例１
３．６．１  プリズムを用いたビーム幅調節部（縮小系）
３．６．２  プリズムを用いたビーム幅調節部（拡大系）
３．６．３  シリンドリカルミラーを用いたビーム幅調節部
３．７  発振段（マスタオシレータ）の変形例２
３．７．１  光路調節プリズムを用いたビーム幅調節部
３．７．２  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節部（第１例）
３．７．３  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節部（第２例）
３．７．４  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節部（第３例）
３．７．５  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節部（第４例）
３．８  発振段（マスタオシレータ）の変形例３
３．９  波面調節部の構成例
３．９．１  第１例
３．９．２  第２例（出力結合ミラーを兼ねる場合）
３．１０  波面調節部の配置例
３．１０．１  第１例（共振器内部に配置する場合（その１））
３．１０．２  第２例（共振器内部に配置する場合（その２））
３．１０．３  第３例（共振器ミラーを兼ねる場合（その１））
３．１０．４  第４例（共振器ミラーを兼ねる場合（その２））
３．１１  波面調節部を切替可能な発振段（マスタオシレータ）
３．１１．１  出力結合ミラーと波面調節部とが別体の場合
３．１１．２  波面調節部が出力結合ミラーを兼ねる場合
３．１２  フローチャート
３．１２．１  第１例
３．１２．１．１  レーザ出力制御動作（メインフロー）
３．１２．１．２  制御値取得サブルーチン
３．１２．１．２．１  第１例
３．１２．１．２．２  第２例
３．１２．１．３  スペクトル線幅調整サブルーチン
３．１２．１．４  ワンショット制御サブルーチン
３．１２．２  第２例
３．１２．２．１  レーザ出力制御動作（メインフロー）
３．１２．２．２  変化量取得サブルーチン
３．１２．２．３  変化量算出例
４．増幅装置
４．１  エキシマガスをゲイン媒質とするパワーアンプ
４．２  エキシマガスをゲイン媒質とするパワーオシレータ
４．２．１  ファブリペロ共振器を含む実施形態
４．２．２  リング共振器を含む実施形態
５．スペクトル検出器
５．１  モニターエタロン分光器
５．２  グレーティング型分光器
６．その他
６．１  スペクトル線幅Ｅ９５の定義
【００１１】
１．概要
以下で例示する実施の形態は、レーザ光のスペクトル線幅を調節する調節機構を備えてもよい。調節機構は、記憶部等に記憶された制御値を用いて制御されてもよい。
【００１２】
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。
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、「光軸」とは、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の略中心を通る軸であってもよい。
「ビーム拡大」とは、ビーム断面が徐々に広がることをいう。
「縮小ビーム」とは、進行に合わせてレーザ断面が徐々に縮小するレーザ光であってよい。「拡大ビーム」とは、進行に合わせてレーザ断面が徐々に拡大するレーザ光であってよい。
【００１３】
「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。
エキシマガスとは、励起された際にエキシマレーザの媒質となる混合ガスで、例えばＫｒガス、Ａｒガス、Ｆ２ガス、Ｎｅガス、およびＸｅガスのうち少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００１４】
「プリズム」とは、三角柱またはそれに類似した形状を有し、レーザ光を含む光を透過し得るものをいう。プリズムの底面および上面は、三角形またはそれに類似した形状であるとする。プリズムの底面および上面に対して略９０°に交わる３つの面を側面という。直角プリズムの場合、これらの側面のうち他の２面と９０°に交わらない面を斜面という。なお、プリズムの頂辺を削るなどして形状を変形したものについても、本説明におけるプリズムに含まれ得る。
【００１５】
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。
【００１６】
３．露光装置用のスペクトル線幅可変レーザ装置
本開示の一実施の形態によるレーザ装置が、以下に図面を参照して詳細に説明される。以下の実施の形態では、スペクトル線幅を変更し得るレーザ装置が例として説明される。
【００１７】
３．１  構成
図１は、実施の形態によるレーザ装置の構成例を概略的に示す。レーザ装置１００は、半導体露光用レーザであってもよい。レーザ装置１００は、発振段（マスタオシレータ）と増幅段（増幅装置）とを備えた２ステージレーザ装置であってもよい。
【００１８】
図１に示されるように、レーザ装置１００は、コントローラ１０と、マスタオシレータシステム２０と、増幅装置５０と、スペクトル検出部６０と、を備えてもよい。レーザ装置１００は、高反射ミラー４１および４２などの光学系と、シャッタ機構７０とをさらに備えてもよい。レーザ装置１００は、コントローラ１０に接続された記憶部１１をさらに備えてもよい。
【００１９】
コントローラ１０は、レーザ装置１００全体を制御してもよい。コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０、増幅装置５０、スペクトル検出部６０、およびシャッタ機構７０に接続されてもよい。コントローラ１０は、露光装置８０のコントローラ８１にさらに接続されてもよい。
【００２０】
マスタオシレータシステム２０は、レーザ光Ｌ１を出力してもよい。レーザ光Ｌ１は、パルス光であってもよい。
【００２１】
マスタオシレータシステム２０は、グレーティング２１と、増幅器２３と、出力結合ミラー２５とを含んでもよい。マスタオシレータシステム２０は、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を制御するために、波面調節部２４とビーム幅調節部２２とをさらに含んでいてもよい。
【００２２】
グレーティング２１と出力結合ミラー２５とは、光共振器を形成してもよい。出力結合ミラー２５におけるレーザ光Ｌ１の入出射面の少なくとも一部には、部分反射コートが設けられてもよい。グレーティング２１は、波長選択部としても機能してよい。増幅器２３は、光共振器内を往復するレーザ光Ｌ１を増幅してもよい。波面調節部２４は、光共振器内を往復するレーザ光Ｌ１の波面を調節してもよい。ビーム幅調節部２２は、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム断面を拡大または縮小してもよい。増幅器２３、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２は、コントローラ１０からの制御の下で動作してもよい。
【００２３】
高反射ミラー４１および４２などの光学系は、マスタオシレータシステム２０と増幅装置５０との間の光路上に配置されてもよい。増幅装置５０は、光学系を介して入射したレーザ光Ｌ１を増幅してもよい。増幅装置５０は、エキシマガスなどをゲイン媒質として内部に含んでもよい。増幅装置５０は、コントローラ１０からの制御の下で動作してもよい。
【００２４】
スペクトル検出部６０は、増幅装置５０より下流の光路上に配置されてもよい。スペクトル検出部６０は、ビームスプリッタ６１と、集光レンズ６２と、スペクトル検出器６３とを含んでもよい。ビームスプリッタ６１は、増幅装置５０から出力されたレーザ光Ｌ１の光路上に配置されてもよい。集光レンズ６２は、ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１の光路上に配置されてもよい。スペクトル検出器６３の入力部は、集光レンズ６２の集光位置または集光位置付近に配置されてもよい。スペクトル検出器６３は、入力されたレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を検出してもよい。スペクトル検出器６３は、検出したレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅をコントローラ１０へ出力してもよい。
【００２５】
シャッタ機構７０は、スペクトル検出部６０より下流の光路上に配置されてもよい。シャッタ機構７０は、シャッタ７１と、駆動機構７２とを含んでもよい。駆動機構７２は、レーザ光Ｌ１の光路に対してシャッタ７１を出し入れしてもよい。駆動機構７２は、コントローラ１０からの制御の下で動作してもよい。シャッタ７１が開の状態のシャッタ機構７０を通過したレーザ光Ｌ１は、露光装置８０に導かれてもよい。
【００２６】
３．２  動作
つづいて、図１に示されるレーザ装置１００の概略動作が、以下に説明される。コントローラ１０は、露光装置８０のコントローラ８１から、露光用のレーザ光Ｌ１の出力を要求する露光命令を受信してもよい。この露光命令には、レーザ光Ｌ１に要求するスペクトル線幅の目標値（目標スペクトル線幅ＢＷｔ）が含まれていてもよい。コントローラ１０は、露光命令を受信すると、シャッタ機構７０を駆動して、シャッタ７１を閉じてもよい。また、コントローラ１０は、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅が要求された目標スペクトル線幅ＢＷｔとなるように、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２を駆動してもよい。記憶部１１は、波面調節部２４の制御値Ｗおよびビーム幅調節部２２の制御値Ｍの少なくとも一方を、目標スペクトル線幅ＢＷｔに対応づけてデータとして格納していてもよい。制御値Ｗおよび／またはＭと目標スペクトル線幅ＢＷｔとは、たとえば制御テーブル等のデータで管理されていてもよい。あるいは、記憶部１１は、目標スペクトル線幅ＢＷｔから制御値Ｗおよび／またはＭを算出するための関数やパラメータ等のデータを格納していてもよい。コントローラ１０は、記憶部１１から読み出した制御テーブルまたは関数やパラメータ等のデータを用いて、目標スペクトル線幅ＢＷｔを達成するための制御値Ｗおよび／またはＭを得てもよい。コントローラ１０は、得られた制御値Ｗおよび／またはＭを、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２へ適宜送信してもよい。また、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０内の増幅器２３を励起状態に駆動してもよい。これにより、マスタオシレータシステム２０から、スペクトル線幅が目標スペクトル線幅ＢＷｔに略調整されたレーザ光Ｌ１が出力され得る。
【００２７】
コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０のレーザ発振に同期して、増幅装置５０を励起状態に駆動してもよい。これにより、マスタオシレータシステム２０から出力されたレーザ光Ｌ１が増幅装置５０によって増幅され得る。
【００２８】
増幅後のレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出部６０のビームスプリッタ６１に入射してもよい。スペクトル検出部６０は、増幅後のレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを検出してもよい。検出されたスペクトル線幅ＢＷは、コントローラ１０へ送信されてもよい。コントローラ１０は、検出されたスペクトル線幅ＢＷが目標スペクトル線幅ＢＷｔに近づくように、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２のうち少なくとも一方をフィードバック制御してもよい。
【００２９】
３．３  作用
以上のように、コントローラ１０は、露光装置８０から目標スペクトル線幅ＢＷｔを受信すると、目標スペクトル線幅ＢＷｔを達成するための波面調節部２４とビーム幅調節部２２との制御値Ｗおよび／またはＭを記憶部１１内のデータを用いて求めてもよい。また、コントローラ１０は、求めた制御値Ｗおよび／またはＭを波面調節部２４および／またはビーム幅調節部２２にそれぞれ送信してもよい。これにより、マスタオシレータシステム２０が、実質的に目標スペクトル線幅ＢＷｔで発振し得る状態に迅速に調整され得る。また、コントローラ１０がスペクトル検出部６０によって検出されたスペクトル線幅ＢＷに基づいてマスタオシレータシステム２０をフィードバック制御することで、マスタオシレータシステム２０が実質的に目標スペクトル線幅ＢＷｔで安定して発振し得る。
【００３０】
３．４  スペクトル線幅と制御値の関係
ここで、スペクトル線幅ＢＷと制御値Ｗおよび／またはＭとの関係が、図面を用いて説明される。図２は、本説明で使用する波面調節部２４の構成を概略的に示す。図３は、２種類のビーム幅に切り替えた際の波面調節部のレンズ間距離とスペクトル純度Ｅ９５との関係を示す。図４は、図３の縦軸を畳み込み線幅（Ｃｏｎｖｏｌｖｅｄ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：ＣＢＷ）とした場合のレンズ間距離と畳み込み線幅ＣＢＷとの関係を示す。
【００３１】
図２に示されるように、波面調節部２４は、たとえば片面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ２４１と、片面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ２４２とを含んでもよい。凸面シリンドリカルレンズ２４１および凹面シリンドリカルレンズ２４２の曲率は、同じであってもよい。凸面シリンドリカルレンズ２４１と凹面シリンドリカルレンズ２４２とは、歪曲した面が向かい合うように配置されてもよい。この状態で、凸面シリンドリカルレンズ２４１および凹面シリンドリカルレンズ２４２間の距離をレーザ光Ｌ１の光路に沿って変化させることで、レーザ光Ｌ１の波面を制御することができる。
【００３２】
図３に示されるように、凸面シリンドリカルレンズ２４１および凹面シリンドリカルレンズ２４２間の距離を変化させると、その変化に伴って、レーザ光Ｌ１のスペクトル純度Ｅ９５が変化し得る。同様に、図４に示されるように、凸面シリンドリカルレンズ２４１および凹面シリンドリカルレンズ２４２間の距離を変化させると、その変化に伴って、レーザ光Ｌ１のＣＢＷが変化し得る。これらは、レーザ光Ｌ１の波面変化に伴って、そのスペクトル線幅ＢＷが変化し得ることを示している。すなわち、レーザ光Ｌ１の波面を制御することで、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを制御し得る。なお、図３および図４では、曲線Ｃ１は、ビーム幅調節部２２の倍率をＭ１とした場合を示し、曲線Ｃ２は、ビーム幅調節部２２の倍率をＭ２（＜Ｍ１）とした場合を示している。
【００３３】
また、レーザ光Ｌ１のビーム幅は、ビーム幅調節部２２の倍率が変化することで変化し得る。たとえばビーム幅調節部２２の倍率を２つの倍率のうち何れかに切り替える場合、レーザ光Ｌ１の波面変化に対するスペクトル線幅ＢＷの変化は、ビーム幅調節部２２の倍率に依存して異なるレンジとなり得る。言い換えれば、レーザ光Ｌ１の波面変化に対するスペクトル線幅ＢＷの変化は、レーザ光Ｌ１のビーム幅に依存して異なるレンジとなり得る。そこで、目標スペクトル線幅ＢＷｔに応じてビーム幅調節部２２の倍率を制御することで、より最適なレンジでレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを制御し得る。なお、ビーム幅調節部２２の倍率制御には、ヒステリシス制御が用いられてもよい。
【００３４】
３．５  発振段（マスタオシレータ）の実施例
つぎに、図１に示されたマスタオシレータシステム２０の具体的構成を、以下に実施例として図面を用いて詳細に説明する。
【００３５】
図５は、マスタオシレータシステム２０の構成例を概略的に示す。図５に示されるように、マスタオシレータシステム２０は、グレーティング２１と、ビーム幅調節部２２と、増幅器２３とを含んでもよい。マスタオシレータ２０は、図１に示される波面調節部２４および出力結合ミラー２５の代わりに、波面調節部２６を含んでもよい。
【００３６】
波面調節部２６は、凹面シリンドリカルレンズ２６ａと、凸面シリンドリカルレンズ２６ｂとを含んでもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６ａの歪曲面の曲率と、凸面シリンドリカルレンズ２６ｂの歪曲面の曲率とは、同じであってもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６ａと凸面シリンドリカルレンズ２６ｂとは、歪曲面が互いに向かい合うように配置されてもよい。凸面シリンドリカルレンズ２６ｂは、凹面シリンドリカルレンズ２６ａに対し、レーザ光Ｌ１の光路に沿って移動可能であってもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６ａにおける歪曲面の反対側の面には、部分反射コート２６１ａが設けられてもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６ａにおける部分反射コート２６１ａが形成された面は、マスタオシレータシステム２０のレーザ出力端として機能してもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６ａとグレーティング２１とは、光共振器を形成してもよい。
【００３７】
増幅器２３は、レーザチャンバ２３５と、ウィンドウ２３１および２３２と、一対の放電電極２３３および２３４とを備えてもよい。レーザチャンバ２３５の内部は、レーザ媒質としてのエキシマガスで満たされていてもよい。放電電極２３３および２３４には、コントローラ１０からの制御の下で、励起電力が供給されてもよい。
【００３８】
ビーム幅調節部２２は、ビーム幅切替モジュール３０と、光路調節プリズム２２１とを含んでもよい。ビーム幅切替モジュール３０は、移動ステージ３１と、ビーム幅調節器３３−１および３３−２とを備えてもよい。ビーム幅調節器の数は２つに限られない。ビーム幅調節器３３−１および３３−２のそれぞれの倍率は異なっていてもよい。ビーム幅切替モジュール３０は、ビーム幅調節器が配置されていない空間３２を含んでもよい。移動ステージ３１は、図示しない駆動機構によって、レーザ光Ｌ１の光路と垂直であるＹまたはＸ方向に移動してもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の光路上に、ビーム幅調節器３３−１、３３−２、および空間３２の何れかが選択的に配置されてもよい。ビーム幅調節器３３−１、３３−２、または空間３２は、これらを透過する前後においてレーザ光Ｌ１の光軸を実質的に変更しなくてもよい。すなわち、ビーム幅調節器３３−１および３３−２は、レーザ光Ｌ１の光軸を変更せず、ビーム幅のみを変更してもよい。光路調節プリズム２２１は、光共振器内を往復するレーザ光Ｌ１の光路およびグレーティング２１への入射角度を決定してもよい。光路調節プリズム２２１は、振動を低減し得る架台（不図示）上に固定されてもよい。
【００３９】
３．５．１  シリンドリカルレンズを用いたビーム幅調節器
ここで、図６および図７に、シリンドリカルレンズを用いて構成されたビーム幅調節器３３−１および３３−２の一例をそれぞれ示す。図６は、縮小系のビーム幅調節器３３−１の構成例を概略的に示す。図７は、拡大系のビーム幅調節器３３−２の構成例を概略的に示す。
【００４０】
図６に示されるように、縮小系のビーム幅調節器３３−１は、架台３１１と、片面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ３１２と、片面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ３１３とを含んでもよい。凸面シリンドリカルレンズ３１２および凹面シリンドリカルレンズ３１３は、架台３１１に固定されてもよい。架台３１１は、図５に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００４１】
凸面シリンドリカルレンズ３１２は、凸面がフロントエッジ側（レーザ出力端側）を向いて配置されてもよい。凹面シリンドリカルレンズ３１３は、凹面がリアエッジ側（グレーティング側）を向いて配置されてもよい。凸面シリンドリカルレンズ３１２と凹面シリンドリカルレンズ３１３とは、それぞれの歪曲した面とは反対側の平面が向かい合うように配置されてもよい。これにより、フロントエッジ側からリアエッジ側へ向けてビーム幅調節器３３−１を透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅が縮小され得る。
【００４２】
図７に示されるように、拡大系のビーム幅調節器３３−２は、架台３１４と、片面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ３１５と、片面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ３１６とを含んでもよい。凹面シリンドリカルレンズ３１５および凸面シリンドリカルレンズ３１６は、架台３１４に固定されてもよい。架台３１４は、図５に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００４３】
凹面シリンドリカルレンズ３１５は、凹面がフロントエッジ側を向いて配置されてもよい。凸面シリンドリカルレンズ３１６は、凸面がリアエッジ側を向いて配置されてもよい。凹面シリンドリカルレンズ３１５と凸面シリンドリカルレンズ３１６とは、それぞれの歪曲した面とは反対側の平面が向かい合うように配置されてもよい。これにより、フロントエッジ側からリアエッジ側へ向けてビーム幅調節器３３−２を透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅が拡大され得る。
【００４４】
ビーム幅調節部２２は、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３１によってビーム幅調節器を移動してもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の光路上に、ビーム幅調節器３３−１、３３−２、および空間３２の何れかが選択的に配置され得る。結果として、それぞれのビーム幅調節器３３−１、３３−２、および空間３２に設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。なお、空間３２の倍率は“１”である。
【００４５】
３．５．２  プリズムを用いたビーム幅調節器
図８および図９に、プリズムを用いて構成されたビーム幅調節器３３−３および３３−４の一例をそれぞれ示す。図８は、縮小系のビーム幅調節器３３−３の構成例を概略的に示す。図９は、拡大系のビーム幅調節器３３−４の構成例を概略的に示す。
【００４６】
図８に示されるように、縮小系のビーム幅調節器３３−３は、架台３２１と、２つのプリズム３２２および３２３と、キューブプリズム３２４とを含んでもよい。プリズム３２２および３２３とキューブプリズム３２４とは、架台３２１に固定されてもよい。架台３２１は、図５に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００４７】
プリズム３２２および３２３は、直角プリズムであってもよい。フロントエッジ側からプリズム３２２を透過したレーザ光Ｌ１の光軸は、プリズム３２３を透過することで、元の光軸と平行な光軸となってもよい。この際、レーザ光Ｌ１のビーム幅は縮小されてもよい。キューブプリズム３２４は、元の光軸から平行移動したレーザ光Ｌ１の光軸を、元の光軸の延長上に戻してもよい。これにより、フロントエッジ側からグレーティング２１へ向けてビーム幅調節器３３−３を透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅が、レーザ光Ｌ１の光軸を変更せずに縮小され得る。
【００４８】
図９に示されるように、拡大系のビーム幅調節器３３−４は、架台３２５と、キューブプリズム３２６と、２つのプリズム３２７および３２８とを含んでもよい。キューブプリズム３２６とプリズム３２７および３２８とは、架台３２５に固定されてもよい。架台３２５は、図５に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００４９】
プリズム３２７および３２８は、直角プリズムであってもよい。フロントエッジ側からキューブプリズム３２６を透過したレーザ光Ｌ１の光軸は、元の光軸と平行な光軸となってもよい。プリズム３２７および３２８は、元の光軸から平行移動したレーザ光Ｌ１の光軸を、元の光軸の延長上に戻してもよい。この際、レーザ光Ｌ１のビーム幅は拡大されてもよい。これにより、フロントエッジ側からグレーティング２１へ向けてビーム幅調節器３３−４を透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅が、レーザ光Ｌ１の光軸を変更せずに拡大され得る。
【００５０】
ビーム幅調節部２２は、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３１によってビーム幅調節器を移動してもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の光路上に、ビーム幅調節器３３−３、３３−４、および空間３２の何れかが選択的に配置され得る。結果として、それぞれのビーム幅調節器３３−３、３３−４、または空間３２に設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００５１】
３．６  発振段（マスタオシレータ）の変形例１
つぎに、図１に示されたマスタオシレータシステム２０の変形例１が、以下に図面を用いて詳細に説明される。
【００５２】
図１０は、変形例１によるマスタオシレータシステム２０Ａの構成例を概略的に示す。図１０に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ａは、図５に示されるマスタオシレータシステム２０と同様の構成において、ビーム幅調節部２２がビーム幅調節部２２Ａに置き換えられてもよい。ビーム幅調節部２２Ａは、ビーム幅調節部２２と同様の構成において、ビーム幅切替モジュール３０がビーム幅切替モジュール３０Ａに置き換えられてもよい。ビーム幅切替モジュール３０Ａは、ビーム幅切替モジュール３０と同様、１つ以上のビーム幅調節器３３−５および３３−６を搭載し得る。ビーム幅調節器は２つに限られない。各ビーム幅調節器３３−５および３３−６は、それぞれに対する入射側と出射側とでレーザ光Ｌ１の光軸を変更してもよい。本例では、レーザ光Ｌ１の光軸がたとえば所定距離（光軸シフト量Ｙｓ１）分、平行にシフトする。各ビーム幅調節器３３−５および３３−６の光軸シフト量Ｙｓ１は、同じであるとよい。光路調節プリズム２２１およびグレーティング２１は、この光軸シフトに応じて位置決めされているとよい。
【００５３】
３．６．１  プリズムを用いたビーム幅調節器（縮小系）
ここで、プリズムを用いて構成された縮小系のビーム幅調節器３３−５および３３−６の例が、図１０を用いて説明される。
【００５４】
図１０に示されるように、縮小系のビーム幅調節器３３−５は、架台３３１と、２つのプリズム３３２および３３３とを含んでもよい。プリズム３３２および３３３は、架台３３１に固定されてもよい。架台３３１は、図１０に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００５５】
プリズム３３２および３３３は、直角プリズムであってもよい。フロントエッジ側からプリズム３３２を透過したレーザ光Ｌ１の光軸は、プリズム３３３を透過することで、元の光軸と平行な光軸となってもよい。この際、レーザ光Ｌ１のビーム幅は縮小されてもよい。これにより、フロントエッジ側からグレーティング２１へ向けてビーム幅調節器３３−５を透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅が縮小され得る。また、レーザ光Ｌ１の光軸は、所定距離（光軸シフト量Ｙｓ１）分、平行にシフトしてもよい。
【００５６】
また、同じく図１０に示されるように、縮小系のビーム幅調節器３３−６は、架台３３４と、２つのプリズム３３５および３３６とを含んでもよい。プリズム３３５および３３６は、架台３３４に固定されてもよい。架台３３４は、図１０に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００５７】
プリズム３３５および３３６は、直角プリズムであってもよい。フロントエッジ側からプリズム３３５を透過したレーザ光Ｌ１の光軸は、プリズム３３６を透過することで、元の光軸と平行な光軸となってもよい。この際、レーザ光Ｌ１の光軸は、ビーム幅調節器３３−５と同じ所定距離（光軸シフト量Ｙｓ１）分、平行にシフトしてもよい。この光軸シフト量Ｙｓ１は、全てのビーム幅調節器３３−５および３３−６で同じであるとよい。ただし、プリズム３３５および３３６による倍率は、プリズム３３２および３３３による倍率と異なっていてもよい。
【００５８】
ビーム幅調節部２２Ａは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３１によって、レーザ光Ｌ１の光路上に、ビーム幅調節器３３−５および３３−６の何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれのビーム幅調節器３３−５および３３−６に設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００５９】
３．６．２  プリズムを用いたビーム幅調節器（拡大系）
つぎに、プリズムを用いて構成された拡大系のビーム幅調節器３３−７および３３−８の例が、図１１および図１２を用いて説明される。
【００６０】
図１１に示されるように、拡大系のビーム幅調節器３３−７は、架台３４１と、２つのプリズム３４２および３４３とを含んでもよい。プリズム３４２および３４３は、架台３４１に固定されてもよい。架台３４１は、図１０に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００６１】
プリズム３４２および３４３は、直角プリズムであってもよい。フロントエッジ側からプリズム３４２を透過したレーザ光Ｌ１の光軸は、プリズム３４３を透過することで、元の光軸と平行な光軸となってもよい。この際、レーザ光Ｌ１のビーム幅は拡大されてもよい。これにより、フロントエッジ側からグレーティング２１へ向けてビーム幅調節器３３−７を透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅が拡大され得る。また、レーザ光Ｌ１の光軸は、所定距離（光軸シフト量Ｙｓ２）分、平行にシフトしてもよい。
【００６２】
また、同じく図１２に示されるように、拡大系のビーム幅調節器３３−８は、架台３４４と、２つのプリズム３４５および３４６とを含んでもよい。プリズム３４５および３４６は、架台３４４に固定されてもよい。架台３４４は、図１０に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００６３】
プリズム３４５および３４６は、直角プリズムであってもよい。フロントエッジ側からプリズム３４５を透過したレーザ光Ｌ１の光軸は、プリズム３４６を透過することで、元の光軸と平行な光軸となってもよい。この際、レーザ光Ｌ１の光軸は、ビーム幅調節器３３−７と同じ所定距離（光軸シフト量Ｙｓ２）分、平行にシフトしてもよい。この光軸シフト量Ｙｓ２は、全てのビーム幅調節器３３−７および３３−８で同じであるとよい。ただし、プリズム３４５および３４６による倍率は、プリズム３４２および３４３による倍率と異なっていてもよい。
【００６４】
ビーム幅調節部２２Ａは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３１によって、レーザ光Ｌ１の光路上に、ビーム幅調節器３３−７および３３−８の何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれのビーム幅調節器３３−７および３３−８に設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００６５】
３．６．３  シリンドリカルミラーを用いたビーム幅調節器
つぎに、シリンドリカルミラーを用いて構成されたビーム幅調節器３３−９および３３−１０の一例がそれぞれ示される。図１３は、縮小系のビーム幅調節器３３−９の構成例を概略的に示す。図１４は、拡大系のビーム幅調節器３３−１０の構成例を概略的に示す。
【００６６】
図１３に示されるように、縮小系のビーム幅調節器３３−９は、架台３５１と、片面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルミラー３５２と、片面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルミラー３５３とを含んでもよい。凹面シリンドリカルミラー３５２および凸面シリンドリカルミラー３５３は、架台３５１に固定されてもよい。架台３５１は、図１０に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００６７】
ビーム系調節器３３−９に入射したレーザ光Ｌ１は、凹面シリンドリカルミラー３５２で反射されてもよい。これにより、レーザ光Ｌ１が縮小ビームに変換されてもよい。この縮小ビームは、凸面シリンドリカルミラー３５３で反射されてもよい。これにより、縮小ビームであったレーザ光Ｌ１が平行光であるレーザ光Ｌ１に変換されてもよい。その結果、フロントエッジ側からグレーティング２１へ向けてビーム幅調節器３３−９を介して進行するレーザ光Ｌ１のビーム幅が縮小され得る。また、凹面シリンドリカルミラー３５２および凸面シリンドリカルミラー３５３により反射された結果、レーザ光Ｌ１の光軸は、所定距離（光軸シフト量Ｙｓ３）分、平行にシフトしてもよい。
【００６８】
図１４に示されるように、拡大系のビーム幅調節器３３−１０は、架台３５４と、片面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルミラー３５５と、片面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルミラー３５６とを含んでもよい。凸面シリンドリカルミラー３５５および凹面シリンドリカルミラー３５６は、架台３５４に固定されてもよい。架台３５４は、図１０に示される移動ステージ３１に固定されてもよい。
【００６９】
ビーム系調節器３３−１０に入射したレーザ光Ｌ１は、凸面シリンドリカルミラー３５５で反射されてもよい。これにより、レーザ光Ｌ１が拡大ビームに変換されてもよい。この拡大ビームは、凹面シリンドリカルミラー３５６で反射されてもよい。これにより、拡大ビームであったレーザ光Ｌ１が平行光であるレーザ光Ｌ１に変換されてもよい。その結果、フロントエッジ側からグレーティング２１へ向けてビーム幅調節器３３−１０を介して進行するレーザ光Ｌ１のビーム幅が拡大され得る。また、凸面シリンドリカルミラー３５５および凹面シリンドリカルミラー３５６により反射された結果、レーザ光Ｌ１の光軸は、所定距離（光軸シフト量Ｙｓ３）分、平行にシフトしてもよい。
【００７０】
ビーム幅調節部２２Ａは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３１によって、レーザ光Ｌ１の光路上に、ビーム幅調節器３３−９および３３−１０の何れかを選択的に配置してもよい。ビーム幅調節器は２つに限られない。これにより、それぞれのビーム幅調節器３３−９および３３−１０に設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００７１】
３．７  発振段（マスタオシレータ）の変形例２
つぎに、図１に示されたマスタオシレータシステム２０の変形例２が、以下に図面を用いて詳細に説明される。変形例２では、グレーティング２１へのレーザ光Ｌ１の入射光路を調節する光路調節プリズムが、ビーム幅調節部に用いられてもよい。図１５は、変形例２によるマスタオシレータシステム２０Ｂの構成例を概略的に示す。図１５に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ｂは、図５に示されるマスタオシレータシステム２０と同様の構成において、ビーム幅調節部２２がビーム幅調節部２２Ｂに置き換えられてもよい。
【００７２】
３．７．１  光路調節プリズムを用いたビーム幅調節器
図１５に示されるように、ビーム幅調節部２２Ｂは、移動ステージ２２ｃと、複数の光路調節プリズム２２ａおよび２２ｂとを備えてもよい。光路調節プリズムは２つに限られない。光路調節プリズム２２ａまたは２２ｂが光路に配置された状態において、フロントエッジ側から各光路調節プリズム２２ａまたは２２ｂに入射したレーザ光Ｌ１は、それぞれの場合において同じ光軸で出射されてもよい。ただし、各光路調節プリズム２２ａまたは２２ｂから出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅は、それぞれ異なるとよい。ビーム幅調節部２２Ｂは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ２２ｃによって、レーザ光Ｌ１の光路上に、光路調節プリズム２２ａおよび２２ｂの何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれの光路調節プリズム２２ａおよび２２ｂに設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００７３】
３．７．２  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節器（第１例）
また、複数の光路調節プリズムを用い、それらのうちの１つがビーム幅調節器として用いられてもよい。図１６および図１７は、複数の光路調節プリズムのうちの１つがビーム幅調節器として用いられたビーム幅調節部２２Ｂの構成例を概略的に示す。
【００７４】
図１６および図１７に示されるように、ビーム幅調節部２２Ｂは、複数の光路調節プリズム２２１、２２２、２２３ａ、２２３ｂおよび２２４を含んでもよい。これらのうち、光路調節プリズム２２３ａおよび２２３ｂは、レーザ光Ｌ１の光路に対して入れ換え可能であるとよい。図１６は、光路調節プリズム２２３ａが光路上に配置された場合を示し、図１７は、光路調節プリズム２２３ｂが光路上に配置された場合を示す。
【００７５】
フロントエッジ側から光路調節プリズム２２３ａに入射したレーザ光Ｌ１は、同じくフロントエッジ側から光路調節プリズム２２３ｂに入射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸で出射されてもよい。ただし、光路調節プリズム２２３ａから出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅は、光路調節プリズム２２３ｂから出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅と異なるとよい。
【００７６】
光路調節プリズム２２３ａおよび２２３ｂは、移動ステージ２２ｃに搭載されてもよい。ビーム幅調節部２２Ｂは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ２２ｃによって、レーザ光Ｌ１の光路上に、光路調節プリズム２２３ａおよび２２３ｂの何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれの光路調節プリズム２２３ａおよび２２３ｂに設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００７７】
３．７．３  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節器（第２例）
また、複数の光路調節プリズムのうちの複数がビーム幅調節器として用いられてもよい。図１８および図１９は、４つの光路調節プリズムのうち、間に位置する２つの光路調節プリズムがビーム幅調節器として用いられたビーム幅調節部２２Ｃの構成例を概略的に示す。
【００７８】
図１８および図１９に示されるように、ビーム幅調節部２２Ｃは、複数の光路調節プリズム２２１、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ、２２３ｂおよび２２４を含んでもよい。これらのうち、光路調節プリズム２２２ａおよび２２３ａと光路調節プリズム２２２ｂおよび２２３ｂとは、レーザ光Ｌ１の光路に対して入れ換え可能であるとよい。図１８は、光路調節プリズム２２２ａおよび２２３ａが光路上に配置された場合を示し、図１９は、光路調節プリズム２２２ｂおよび２２３ｂが光路上に配置された場合を示す。
【００７９】
図１８においてフロントエッジ側から光路調節プリズム２２２ａおよび２２３ａに入射したレーザ光Ｌ１は、図１９においてフロントエッジ側から光路調節プリズム２２２ｂおよび２２３ｂに入射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸で出射されてもよい。ただし、図１８において光路調節プリズム２２２ａからグレーティング２１へ向けて出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅は、図１９において光路調節プリズム２２２ｂからグレーティング２１へ向けて出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅と異なるとよい。
【００８０】
光路調節プリズム２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａおよび２２３ｂは、移動ステージ２２ｃに搭載されてもよい。ビーム幅調節部２２Ｃは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ２２ｃによって、レーザ光Ｌ１の光路上に、光路調節プリズム２２２ａおよび２２３ａの組合せと光路調節プリズム２２２ｂおよび２２３ｂの組合せとの何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれの光路調節プリズムの組合せに設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００８１】
３．７．４  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節器（第３例）
また、複数の光路調節プリズムのうち、フロントエッジ側に位置する光路調節プリズムを含む１つ以上の光路調節プリズムがビーム幅調節器として用いられてもよい。図２０〜図２２は、４つの光路調節プリズムのうち、フロントエッジ側から２つの光路調節プリズムがビーム幅調節器として用いられたビーム幅調節部２２Ｄの構成例を概略的に示す。
【００８２】
図２０〜図２２に示されるように、ビーム幅調節部２２Ｄは、複数の光路調節プリズム２２１、２２２、２２３ａ〜２２３ｃおよび２２４ａ〜２２４ｃを含んでもよい。これらのうち、光路調節プリズム２２３ａおよび２２４ａの組合せと光路調節プリズム２２３ｂおよび２２４ｂの組合せと光路調節プリズム２２３ｃおよび２２４ｃの組合せとは、レーザ光Ｌ１の光路に対して入れ換え可能であるとよい。図２０は、光路調節プリズム２２３ａおよび２２４ａの組合せが光路上に配置された場合を示す。図２１は、光路調節プリズム２２３ｂおよび２２４ｂの組合せが光路上に配置された場合を示す。図２２は、光路調節プリズム２２３ｃおよび２２４ｃの組合せが光路上に配置された場合を示す。
【００８３】
図２０においてフロントエッジ側から光路調節プリズム２２３ａおよび２２４ａの組合せに入射したレーザ光Ｌ１の光軸は、図２１においてフロントエッジ側から光路調節プリズム２２３ｂおよび２２４ｂの組合せに入射したレーザ光Ｌ１の光軸、および図２２において光路調節プリズム２２３ｃおよび２２４ｃの組合せに入射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸で出射されてもよい。ただし、図２０において光路調節プリズム２２３ａから出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅は、図２１において光路調節プリズム２２３ｂからグレーティング２１へ向けて出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅と異なるとよい。同様に、図２１において光路調節プリズム２２３ｂから出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅は、図２２において光路調節プリズム２２３ｃからグレーティング２１へ向けて出射するレーザ光Ｌ１のビーム幅と異なるとよい。
【００８４】
光路調節プリズム２２３ａ〜２２３ｃおよび２２４ａ〜２２４ｃは、移動ステージ２２ｃに搭載されてもよい。ビーム幅調節部２２Ｄは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ２２ｃによって、レーザ光Ｌ１の光路上に、光路調節プリズム２２３ａおよび２２４ａの組合せ、光路調節プリズム２２３ｂおよび２２４ｂの組合せ、光路調節プリズム２２３ｃおよび２２４ｃの組合せの何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれの光路調節プリズムの組合せに設定された倍率で、グレーティング２１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム幅が変更され得る。
【００８５】
３．７．５  複数の光路調節プリズムを用いたビーム幅調節器（第４例）
また、複数の光路調節プリズムを用いてビーム幅調節部を構成する場合、各光路調節プリズムを回転させることで、光路を調節しつつビーム幅を制御することも可能である。図２３は、回転可能に保持された複数の光路調節プリズムがビーム幅調節器として用いられたビーム幅調節部２２Ｅの構成例を概略的に示す。
【００８６】
図２３に示されるように、ビーム幅調節部２２Ｅは、光路調節ユニット４１０および４２０と、ピンホール４３０と、架台４４０とを備えてもよい。光路調節ユニット４１０および４２０とピンホール４３０とは、架台４４０に固定されてもよい。
【００８７】
ピンホール４３０は、ビーム幅調節部２２Ｅにおけるフロントエッジ側に配置されてもよい。ピンホール４３０は、通過するレーザ光Ｌ１のビーム断面の輪郭を整形してもよい。
【００８８】
光路調節ユニット４１０は、光路調節プリズム４１１と、回転プレート４１２と、突起４１３と、ステッピングモータ４１４と、ステージ４１５とを備えてもよい。光路調節プリズム４１１は、回転プレート４１２上に固定されてもよい。回転プレート４１２は、回転可能にステージ４１５に保持されてもよい。回転プレート４１２の外周部には、突起４１３が設けられていてもよい。突起４１３の一方の側には、ステッピングモータ４１４に連結した軸が接触していてもよい。突起４１３の他方の側（ステッピングモータ４１４と反対側）は、プランジャピン等により付勢されていてもよい。この構成によれば、ステッピングモータ４１４を駆動することで、突起４１３が押し引きされ得る。これにより、光路調節プリズム４１１が回転し得る。
【００８９】
同様に、光路調節ユニット４２０は、光路調節プリズム４２１と、回転プレート４２２と、突起４２３と、ステッピングモータ４２４と、ステージ４２５とを備えてもよい。光路調節プリズム４２１は、回転プレート４２２上に固定されてもよい。回転プレート４２２は、回転可能にステージ４２５に保持されてもよい。回転プレート４２２の外周部には、突起４２３が設けられていてもよい。突起４２３の一方の側には、ステッピングモータ４２４に連結した軸が接触していてもよい。突起４２３の他方の側（ステッピングモータ４２４と反対側）は、プランジャピン等により付勢されていてもよい。この構成によれば、ステッピングモータ４２４を駆動することで、突起４２３が押し引きされ得る。これにより、光路調節プリズム４２１が回転し得る。
【００９０】
ビーム幅調節部２２Ｅを透過するレーザ光Ｌ１のビーム幅は、光路調節プリズム４１１および４２１の光軸に対する傾きに依存する倍率に従って変化してもよい。リアエッジ側の光路調節ユニット４２０は、フロントエッジ側の光路調節ユニット４１０によって元の光軸から外れたレーザ光Ｌ１の光軸が元の光軸と平行な光軸となるように、レーザ光Ｌ１の光軸を調節してもよい。ステッピングモータ４１４および４２４は、コントローラ１０からの制御の下で、回転プレート４１２および４２２を回転してもよい。
【００９１】
３．８  発振段（マスタオシレータ）の変形例３
図２４は、変形例３によるマスタオシレータシステム２０Ｃの構成例を概略的に示す。図２４に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ｃは、複数のビーム幅調節部２２および２２Ｂを備えてもよい。図２４では、異なる構成のビーム幅調節部２２および２２Ｂを備えたマスタオシレータシステム２０Ｃを例示するが、これに限るものではない。すなわち、上述したビーム幅調節部は、適宜組合せて用いられてもよい。
【００９２】
３．９  波面調節部の構成例
つぎに、波面調節部の構成例を、図面を用いて詳細に説明する。
【００９３】
３．９．１  第１例
図２５および図２６は、波面調節部２４の構成例を概略的に示す。波面調節部２４は、両面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ２４２と、両面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ２４１と、架台２４３とを備えてもよい。凹面シリンドリカルレンズ２４２または凸面シリンドリカルレンズ２４１には、これをレーザ光Ｌ１の光軸に沿って移動させる移動機構が設けられてもよい。本説明では、凸面シリンドリカルレンズ２４１に移動機構が設けられている場合を例示する。移動機構が設けられていない凹面シリンドリカルレンズ２４２は、架台２４３に固定されてもよい。
【００９４】
移動機構は、たとえば移動ステージ２４４と、スライドレール２４５と、突起部２４６と、ステッピングモータ２４７とを備えてもよい。凸面シリンドリカルレンズ２４１は、移動ステージ２４４に固定されてもよい。スライドレール２４５は、レーザ光Ｌ１の光路に沿って延在するように、架台２４３に固定されてもよい。移動ステージ２４４は、スライドレール２４５上にスライド可能に載置されてもよい。突起部２４６は、移動ステージ２４４から突出していてもよい。ステッピングモータ２４７は、突起部２４６をスライドレール２４５の延在方向に沿って進退させてもよい。これにより、移動ステージ２４４上の凸面シリンドリカルレンズ２４１がレーザ光Ｌ１の光路に沿って移動してもよい。その結果、凸面シリンドリカルレンズ２４１と凹面シリンドリカルレンズ２４２との間の距離が調節されてもよい。
【００９５】
図２５および図２６に示されるように、以上のような構成を備えた波面調節部２４は、凹面シリンドリカルレンズ２４２と凸面シリンドリカルレンズ２４１との間の距離を調節することで、レーザ光Ｌ１の波面を調節し得る。
【００９６】
３．９．２  第２例（出力結合ミラーを兼ねる場合）
また、上述にもあるように、波面調節部２４および出力結合ミラー２５は、これらの機能を併せ持つ波面調節部２６０に置き換えられてもよい。図２７および図２８は、波面調節部２６０の構成例を概略的に示す。図２７は、波面調節部２６０の上視図である。図２８は、波面調節部２６０の側視図である。
【００９７】
波面調節部２６０は、片面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ２６１と、片面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ２６２と、架台２６３とを備えてもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６２は、これをレーザ光Ｌ１の光軸に沿って移動させる移動機構が設けられてもよい。凸面シリンドリカルレンズ２６１は、架台２６３に固定されてもよい。凸面シリンドリカルレンズ２６１の歪曲面と反対側の面には、部分反射コート２６１ａが設けられてもよい。部分反射コート２６１ａが形成された面は、マスタオシレータシステム２０のレーザ出力端として機能し得る。
【００９８】
移動機構は、たとえば移動ステージ２６４と、スライドレール２６５と、突起部２６６と、ステッピングモータ２６７とを備えてもよい。凹面シリンドリカルレンズ２６２は、移動ステージ２６４に固定されてもよい。スライドレール２６５は、レーザ光Ｌ１の光路に沿って延在するように、架台２６３に固定されてもよい。移動ステージ２６４は、スライドレール２６５上にスライド可能に載置されてもよい。突起部２６６は、移動ステージ２６４から突出していてもよい。ステッピングモータ２６７は、突起部２６６をスライドレール２６５の延在方向に沿って進退させてもよい。これにより、移動ステージ２６４上の凹面シリンドリカルレンズ２６２がレーザ光Ｌ１の光路に沿って移動してもよい。その結果、凹面シリンドリカルレンズ２６２と凸面シリンドリカルレンズ２６１との間の距離が調節されてもよい。
【００９９】
図２７および図２８に示されるように、以上のような構成を備えた波面調節部２６０は、凸面シリンドリカルレンズ２６１と凹面シリンドリカルレンズ２６２との間の距離を調節することで、レーザ光Ｌ１の波面を調節し得る。
【０１００】
３．１０  波面調節部の配置例
つづいて、波面調節部の配置について、以下に例を挙げて説明する。
【０１０１】
３．１０．１  第１例（共振器内部に配置する場合（その１））
図２９は、波面調節部と出力結合ミラーとが別体であるマスタオシレータシステム２０の一例を示す。図２９に示されるマスタオシレータシステム２０Ｄのように、波面調節部２４は、出力結合ミラー２５と増幅器２３との間の光路上に配置されてもよい。
【０１０２】
３．１０．２  第２例（共振器内部に配置する場合（その２））
図３０は、波面調節部と出力結合ミラーとが別体であるマスタオシレータシステム２０の他の一例を示す。図３０に示されるマスタオシレータシステム２０Ｅのように、波面調節部２４は、増幅器２３とビーム幅調節部２２との間の光路上に配置されてもよい。
【０１０３】
３．１０．３  第３例（共振器ミラーを兼ねる場合（その１））
また、反射型の波面調節部を用いることも可能である。図３１は、反射型の波面調節部の一例を示す。図３２は、図３１に示される波面調節部を用いたマスタオシレータシステム２０の一例を示す。図３１に示されるように、反射型の波面調節部２７は、鏡面の曲率を調節可能な、いわゆるデフォーマブルミラーであってもよい。この波面調節部２７は、ミラー２７１と、ロッド２７２と、スプリング２７３と、プレート２７４と、ステッピングモータ２７５とを含んでもよい。ミラー２７１は、たとえば長方形または正方形の鏡面を備えてもよい。ロッド２７２は、ミラー２７１の裏面における対向する２つの側辺を、プレート２７４に対して支持してもよい。スプリング２７３の一方の端は、ミラー２７１の裏面における略中線上の１点以上に取り付けられてもよい。スプリング２７３の他方の端は、ステッピングモータ２７５に連結されてもよい。ステッピングモータ２７５は、スプリング２７３を介してミラー２７１の裏面を押し引きしてもよい。これにより、ミラー２７１の鏡面が円筒状に歪曲し、ミラー２７の曲率が変化し得る。
【０１０４】
このような反射型の波面調節部２７は、マスタオシレータシステム２０Ｆにおける光共振器の一方の共振器ミラーとして機能してもよい。なお、他方の共振器ミラーは、グレーティング２１であってよい。その場合、図３２に示されるように、波面調節部２７は、光共振器の一方の端に配置され得る。
【０１０５】
また、図３２に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ｆは、ビームスプリッタ２５１を備えてもよい。ビームスプリッタ２５１は、マスタオシレータシステム２０Ｆのレーザ出力端として機能してもよい。ビームスプリッタ２５１は、たとえば波面調節部２７と増幅器２３との間の光路上に配置されてもよい。
【０１０６】
３．１０．４  第４例（共振器ミラーを兼ねる場合（その２））
また、グレーティング２１が、波面調節機能を備えたグレーティングに置き換えられてもよい。その場合、波面調節部２４は省略されてもよい。図３３は、波面調節機能を備えたグレーティングを用いたマスタオシレータシステム２０Ｇの構成例を概略的に示す。
【０１０７】
図３３に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ｇは、波面調節部２４およびグレーティング２１の代わりに、波面調節グレーティング２１０を備えてもよい。波面調節グレーティング２１０は、グレーティング２１１と、ロッド２１２と、スプリング２１３と、プレート２１４と、ステッピングモータ２１５とを含んでもよい。グレーティング２１１は、光学面にグレーティングが形成されたデフォーマブルミラーとして構成されてもよい。このグレーティング２１１は、光共振器の一方の共振器ミラーとして機能してもよい。ロッド２１２は、グレーティング２１１の裏面において、グレーティング２１１の溝に垂直な２つの側辺を、プレート２１４に対して支持してもよい。スプリング２１３の一方の端は、グレーティング２１１の裏面における略中線上の１点以上に取り付けられてもよい。スプリング２１３の他方の端は、ステッピングモータ２１５に連結されてもよい。ステッピングモータ２１５は、スプリング２１３を介してグレーティング２１１の裏面を押し引きしてもよい。これにより、グレーティング２１１の回折面が円筒状に歪曲し、グレーティング２１１の曲率が変化し得る。
【０１０８】
３．１１  波面調節部を切替可能な発振段（マスタオシレータ）
マスタオシレータに組み込まれる波面調節部は、上述したビーム幅調節部と同様、光共振器中のレーザ光Ｌ１の光路に対して出し入れ可能であってもよい。以下では、そのいくつかの例が図面を用いて説明される。なお、以下では、図２９に示されるマスタオシレータシステム２０Ｄをベースとするが、これに限られない。すなわち、上述したマスタオシレータシステムのいずれがベースとされてもよく、その際に、波面を切替可能な波面調節部が倍率を切替可能なビーム幅調節部と併用されてもよい。
【０１０９】
３．１１．１  出力結合ミラーと波面調節部とが別体の場合
図３４は、出力結合ミラーと波面調節部とが別体の場合のマスタオシレータシステム２０Ｈの構成例を概略的に示す。図３４に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ｈは、波面切替モジュール１２０Ａを備えてもよい。波面切替モジュール１２０Ａは、移動ステージ１２１と、波面調節部２４とを備えてもよい。波面調節部２４は、上述した波面調節部２４と同様の構成であってもよい。もしくは、波面調節部２４は、長焦点の１つの球面レンズを用いて構成されてもよい。その場合、球面レンズは、シリンドリカルレンズであるとよい。
【０１１０】
波面調節部２４は、移動ステージ１２１上に固定されてもよい。波面調節部の数は１つに限られない。すなわち、波面切替モジュール１２０Ａは、複数の波面調節部を備えてもよい。その場合、各波面調節部による調節後の波面は、異なっていてもよい。また、波面切替モジュール１２０Ａは、波面調節部が搭載されていない空間１２４を含んでもよい。
【０１１１】
移動ステージ１２１は、図示しない移動機構によって、レーザ光Ｌ１の光路と垂直であるＹ方向またはＸ方向に移動してもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の光路上に、波面調節部２４および空間１２４の何れかが選択的に配置されてもよい。結果として、レーザ光Ｌ１の波面が、波面調節部２４および空間１２４にそれぞれ設定された波面に調節され得る。なお、空間１２４は波面調節を行わなくてもよい。
【０１１２】
３．１１．２  波面調節部が出力結合ミラーを兼ねる場合
また、図３５は、出力結合ミラーを兼ねる波面調節部を備えたマスタオシレータシステム２０Ｊの構成例を概略的に示す。図３５に示されるように、マスタオシレータシステム２０Ｊは、波面切替モジュール１２０Ｂを備えてもよい。波面切替モジュール１２０Ｂは、移動ステージ１２１と、出力結合ミラー２５と、出力結合ミラーを兼ねる波面調節部１２６とを備えてもよい。出力結合ミラー２５および波面調節部１２６は、移動ステージ１２１に固定されてもよい。
【０１１３】
波面調節部１２６は、シリンドリカルレンズ１２６ａを備えてもよい。ただし、シリンドリカルレンズ１２６ａに限られず、波面を変化させ得る光学素子であれば代用可能である。シリンドリカルレンズ１２６ａの歪曲面は、リアエッジ側を向くように、移動ステージ１２１に固定されてもよい。シリンドリカルレンズ１２６ａにおける歪曲面には、減反射コートが設けられてもよい。この歪曲面と反対側の平面には、部分反射コート１２６ｂが設けられてもよい。この部分反射コート１２６ｂが形成された平面は、マスタオシレータシステム２０Ｊのレーザ出力端として機能してもよい。なお、波面調節部１２６の数は１つに限られない。すなわち、波面切替モジュール１２０Ｂは、それぞれが出力結合ミラーを兼ねる複数の波面調節部を備えてもよい。その場合、各波面調節部による調節後の波面は、異なっていてもよい。
【０１１４】
移動ステージ１２１は、図示しない移動機構によって、レーザ光Ｌ１の光路と垂直であるＹ方向またはＸ方向に移動してもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の光路上に、波面調節部１２６および出力結合ミラー２５の何れかが選択的に配置されてもよい。結果として、レーザ光Ｌ１の波面が、波面調節部１２６および出力結合ミラー２５にそれぞれ設定された波面に調節され得る。なお、出力結合ミラー２５は波面調節を行わなくてもよい。
【０１１５】
３．１２  フローチャート
つぎに、実施の形態によるレーザ装置の動作が、以下に図面を用いて詳細に説明される。以下では、図１に示されるレーザ装置１００の動作が一例として説明されるが、その動作は、他のレーザ装置に対しても適用可能である。また、以下では、コントローラ１０の動作がレーザ装置の動作として説明される。
【０１１６】
３．１２．１  第１例
まず、記憶部１１内に格納された制御テーブルに基づいて、コントローラ１０が波面調節部２４およびビーム幅調節部２２を制御する場合の動作フローが、図面を用いて詳細に説明される。図３６は、コントローラ１０が実行するレーザ出力制御動作の一例を示すフローチャートである。図３７は、図３６のステップＳ１０３に示される制御値取得サブルーチンの一例を示すフローチャートである。図３８は、図３６のステップＳ１０３に示される制御値取得サブルーチンの他の一例を示すフローチャートである。図３９は、図３６のステップＳ１０５に示されるスペクトル線幅調整サブルーチンの一例を示すフローチャートである。図４０は、図３６のステップＳ１０８に示されるワンショット制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【０１１７】
３．１２．１．１  レーザ出力制御動作（メインフロー）
図３６に示されるように、コントローラ１０は、起動後、シャッタ機構７０を制御して、レーザ光Ｌ１の露光装置８０への光路を遮断してもよい（ステップＳ１０１）。つぎに、コントローラ１０は、露光装置８０が備えるコントローラ８１などの外部装置から露光命令を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０２；ＮＯ）。露光命令を受信すると（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、制御値取得サブルーチンを実行してもよい（ステップＳ１０３）。制御値取得サブルーチンでは、露光命令に含まれる目標スペクトル線幅ＢＷｔとなるように波面調節部２４およびビーム幅調節部２２を制御するための制御値ＷおよびＭが取得されてもよい。
【０１１８】
つぎに、コントローラ１０は、取得した制御値ＷおよびＭを波面調節部２４およびビーム幅調節部２２へ送信してもよい（ステップＳ１０４）。これにより、マスタオシレータシステム２０が目標スペクトル線幅ＢＷｔ付近でレーザ発振するように準備されてもよい。
【０１１９】
つぎに、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０から出力されるレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを目標スペクトル線幅ＢＷｔにより近づけるスペクトル線幅調整サブルーチンを実行してもよい（ステップＳ１０５）。レーザ光Ｌ１の目標スペクトル線幅ＢＷｔへの調整が完了すると、つぎにコントローラ１０は、露光準備が完了したことを要求元であるコントローラ８１に通知してもよい（ステップＳ１０６）。
【０１２０】
つぎに、コントローラ１０は、シャッタ機構７０を制御して、レーザ光Ｌ１の露光装置８０への光路を開放してもよい（ステップＳ１０７）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを１パルスずつ制御するワンショット制御サブルーチンを実行してもよい（ステップＳ１０８）。なお、ワンショット制御サブルーチンでは、露光継続の可否が判定されてもよい。
【０１２１】
つぎに、コントローラ１０は、露光を継続するか否かを判定してもよい（ステップＳ１０９）。この判定は、ワンショット制御サブルーチンで実行された露光継続の可否判定結果に基づいて行われてもよい。露光の継続が不可の場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）、コントローラ１０は、露光を中断することを要求元であるコントローラ８１へ通知してもよい（ステップＳ１１０）。つぎに、コントローラ１０は、シャッタ機構７０を制御して、レーザ光Ｌ１の露光装置８０への光路を遮断してもよい（ステップＳ１１１）。その後、コントローラ１０は、ステップＳ１０３へリターンしてもよい。
【０１２２】
一方、露光の継続が可の場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、たとえば露光装置８０のコントローラ８１などの外部装置から、目標スペクトル線幅ＢＷｔを変更する変更命令を受信したか否かを判定してもよい（ステップＳ１１２）。変更命令を受信していた場合（ステップＳ１１２；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１１１へ移行してもよい。
【０１２３】
一方、変更命令を受信していなかった場合（ステップＳ１１２；ＮＯ）、コントローラ１０は、露光の中止を要求する露光中止命令を受信したか否かを判定してもよい（ステップＳ１１３）。露光中止命令を受信していた場合（ステップＳ１１３；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、レーザ出力制御動作を終了してもよい。一方、露光中止命令を受信していなかった場合（ステップＳ１１３；ＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０８へリターンしてもよい。
【０１２４】
３．１２．１．２  制御値取得サブルーチン
つぎに、図３６のステップＳ１０３に示される制御値取得サブルーチンについて、説明する。
【０１２５】
３．１２．１．２．１  第１例
図３７に示されるように、制御値取得サブルーチンでは、コントローラ１０は、露光命令または変更命令に含まれる目標スペクトル線幅ＢＷｔを特定してもよい（ステップＳ１２１）。なお、変更命令には、目標スペクトル線幅ＢＷｔが含まれていてもよいし、先の命令で指定された目標スペクトル線幅ＢＷｔまたは現在露光装置８０側で検出されているスペクトル線幅からの変化量が含まれてもよい。つぎに、コントローラ１０は、特定した目標スペクトル線幅ＢＷｔに対応する波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値ＷおよびＭを、記憶部１１内の制御テーブルから取得してもよい（ステップＳ１２２）。その後、コントローラ１０は、図３６に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。
【０１２６】
３．１２．１．２．２  第２例
また、制御値取得サブルーチンは、以下のような動作であってもよい。図３８に示されるように、制御値取得サブルーチンでは、コントローラ１０は、露光命令または変更命令に含まれる目標スペクトル線幅ＢＷｔを特定してもよい（ステップＳ１３１）。つぎに、コントローラ１０は、取得した目標スペクトル線幅ＢＷｔから波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値ＷおよびＭを算出するための各種パラメータを、記憶部１１内の制御テーブルから取得してもよい（ステップＳ１３２）。つぎに、コントローラ１０は、取得したパラメータと目標スペクトル線幅ＢＷｔとを用いて制御値ＷおよびＭを算出してもよい（ステップＳ１３３）。その後、コントローラ１０は、図３６に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。
【０１２７】
３．１２．１．３  スペクトル線幅調整サブルーチン
つぎに、図３６のステップＳ１０５に示されるスペクトル線幅調整サブルーチンについて説明する。図３９に示されるように、スペクトル線幅調整サブルーチンでは、コントローラ１０は、まず、所定繰返し周波数でレーザ光Ｌ１を出力するレーザ発振をマスタオシレータシステム２０に開始させてもよい（ステップＳ１４１）。このとき、コントローラ１０は、増幅装置５０をマスタオシレータシステム２０のレーザ発振に同期して励起状態に駆動してもよい。この結果、レーザ光Ｌ１が増幅されてもよい。つぎに、コントローラ１０は、スペクトル検出部６０からレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを受信するまで待機してもよい（ステップＳ１４２；ＮＯ）。スペクトル線幅ＢＷを受信すると（ステップＳ１４２；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、検出されたスペクトル線幅ＢＷと目標スペクトル線幅ＢＷｔとの差ΔＢＷを算出してもよい（ステップＳ１４３）。
【０１２８】
つぎに、コントローラ１０は、算出した差ΔＢＷが許容範囲内であるか否かを判定してもよい（ステップＳ１４４）。この判定では、差ΔＢＷの絶対値が閾値ΔＢＷｒ以下であるか否かの比較に基づいて、差ΔＢＷが許容範囲内であるか否かが判定されてもよい。閾値ΔＢＷｒは、予め不図示のメモリ等に保存されていてもよいし、露光命令または変更命令などに含まれていてもよい。差ΔＢＷが許容範囲内でない場合（ステップＳ１４４；ＮＯ）、コントローラ１０は、差ΔＢＷが小さくなるように、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２のうち少なくとも一方を調整してもよい（ステップＳ１４５）。なお、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２へ与える制御量ＷおよびＭは、算出された差ΔＢＷに基づいてコントローラ１０が都度算出してもよいし、予め制御テーブルにおいて差ΔＢＷと対応づけられていてもよい。あるいは、差ΔＢＷの符号に応じて、予め定められた値の制御量Ｗおよび／またはＭが波面調節部２４およびビーム幅調節部２２のうち少なくとも一方へ与えられてもよい。その後、コントローラ１０は、ステップＳ１４１へリターンしてもよい。
【０１２９】
一方、差ΔＢＷが許容範囲内である場合（ステップＳ１４４；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０によるレーザ発振を停止してもよい（ステップＳ１４６）。このとき、コントローラ１０は、増幅装置５０の駆動を停止してもよい。その後、コントローラ１０は、図３６に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。
【０１３０】
以上のスペクトル線幅調整サブルーチンを実行することで、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷが目標スペクトル線幅ＢＷｔに対する許容範囲内に収まるように調整され得る。
【０１３１】
３．１２．１．４  ワンショット制御サブルーチン
つぎに、図３６のステップＳ１０８に示されるワンショット制御サブルーチンについて説明する。図４０に示されるように、ワンショット制御サブルーチンでは、コントローラ１０は、まず、レーザ発振のタイミングを指示するトリガ信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１５１；ＮＯ）。このトリガ信号は、たとえば露光装置８０のコントローラ８１などの外部装置から送信されてもよい。または、図示しないクロック発生器などが発生したクロック信号またはその分周された信号がトリガ信号とされてもよい。
【０１３２】
トリガ信号を受信すると（ステップＳ１５１；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、レーザ光Ｌ１を１パルス発振するレーザ発振を実行してもよい（ステップＳ１５２）。つぎに、コントローラ１０は、スペクトル検出部６０からレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷを受信するまで待機してもよい（ステップＳ１５３；ＮＯ）。スペクトル線幅ＢＷを受信すると（ステップＳ１５３；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、検出されたスペクトル線幅ＢＷと目標スペクトル線幅ＢＷｔとの差ΔＢＷを算出してもよい（ステップＳ１５４）。つぎに、コントローラ１０は、算出した差ΔＢＷが許容範囲内であるか否かを判定してもよい（ステップＳ１５５）。この判定では、差ΔＢＷの絶対値が閾値ΔＢＷｒ以下であるか否かが判定されてもよい。閾値ΔＢＷｒは、予め不図示のメモリ等に保存されていてもよいし、露光命令または変更命令になどに含まれていてもよい。
【０１３３】
差ΔＢＷが許容範囲内でない場合（ステップＳ１５５；ＮＯ）、コントローラ１０は、レーザ出力の継続を不可と判定してもよい（ステップＳ１５６）。その後、コントローラ１０は、図３６に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。一方、差ΔＢＷが許容範囲内である場合（ステップＳ１５５；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、レーザ出力の継続を可と判定してもよい（ステップＳ１５７）。つぎに、コントローラ１０は、差ΔＢＷがより小さくなるように、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２のうち少なくとも１つを調整してもよい（ステップＳ１５８）。なお、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２へ与える制御量ＷおよびＭは、算出された差ΔＢＷに基づいてコントローラ１０が都度算出してもよいし、予め制御テーブルにおいて差ΔＢＷと対応づけられていてもよい。あるいは、差ΔＢＷの符号に応じて、予め定められた値の制御量Ｗおよび／またはＭが波面調節部２４およびビーム幅調節部２２のうち少なくとも一方へ与えられてもよい。その後、コントローラ１０は、図３６に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。
【０１３４】
以上のワンショット制御サブルーチンを実行することで、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷが１パルスずつ制御され得る。また、１パルス発振するごとに波面調節部２４およびビーム幅調節部２２のうち少なくとも一方を調整可能であるため、より安定したスペクトル線幅ＢＷのレーザ光Ｌ１の出力が可能となる。
【０１３５】
この実施形態では、ワンショット制御の場合を示した。しかしながら、この実施形態に限定されることなく、複数のレーザパルスのスペクトル線幅ＢＷを平均化処理し、これにより得られた平均値に基づいて、各種判断や波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御が実行されてもよい。
【０１３６】
３．１２．２  第２例
また、コントローラ１０は、現在のスペクトル線幅ＢＷからの変更量に応じてスペクトル線幅ＢＷを調節するように動作することも可能である。図４１は、コントローラ１０が実行するレーザ出力制御動作の他の一例を示すフローチャートである。図４２は、図４１のステップＳ２０３に示される変化量取得サブルーチンの一例を示すフローチャートである。図４３は、目標スペクトル線幅ＢＷｔの変更から変化量ΔＷおよびΔＭを算出する過程を説明するための図である。図４４は、波面調節部が切替可能な場合の目標スペクトル線幅ＢＷｔの変更から変化量ΔＷおよびΔＭを算出する過程を説明するための図である。なお、図４１のステップＳ１０５に示されるスペクトル線幅調整サブルーチンおよび図４１のステップＳ１０８に示されるワンショット制御サブルーチンは、上述と同様であってよい。
【０１３７】
３．１２．２．１  レーザ出力制御動作（メインフロー）
図４１に示されるように、コントローラ１０は、起動後、シャッタ機構７０を制御して、レーザ光Ｌ１の露光装置８０への光路を遮断してもよい（ステップＳ１０１）。つぎに、コントローラ１０は、露光装置８０が備えるコントローラ８１などの外部装置から露光命令を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０２；ＮＯ）。露光命令を受信すると（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、変化量取得サブルーチンを実行してもよい（ステップＳ２０３）。変化量取得サブルーチンでは、コントローラ１０は、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅ＢＷが、露光命令または変更命令に含まれる目標スペクトル線幅ＢＷｔとなるように、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値ＷおよびＭを所望量だけ変化させるための変化量ΔＷおよびΔＭを取得してもよい。
【０１３８】
つぎに、コントローラ１０は、取得した変化量ΔＷおよびΔＭを波面調節部２４およびビーム幅調節部２２へ送信してもよい（ステップＳ２０４）。これにより、マスタオシレータシステム２０が目標スペクトル線幅ＢＷｔ付近でレーザ発振するように準備されてもよい。その後、コントローラ１０は、図３６を用いて説明した動作と同様の動作を実行してもよい。
【０１３９】
３．１２．２．２  変化量取得サブルーチン
つぎに、図４１のステップＳ２０３に示される変化量取得サブルーチンについて説明する。図４２に示されるように、コントローラ１０は、まず、記憶部１１内の変数テーブルに、前回の制御値ＷおよびＭが格納されているか否かを判定してもよい（ステップＳ２１１）。変数テーブルは、制御値ＷおよびＭの値を書き換え可能に保持していてもよい。変数テーブルが保持する制御値ＷおよびＭの値は、ビーム幅調節部および波面調節部に含まれる移動ステージの位置の値に対応しているとよい。変数テーブルに前回の制御値ＷおよびＭが格納されていない場合（ステップＳ２１１；ＮＯ）、コントローラ１０は、図４１に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。このような場合には、図４２に示されるように、装置の再起動等で変数テーブルがリセットされた場合が含まれてもよい。このとき、変数テーブルのリセットに伴って、ビーム幅調節部および波面調節部に含まれる各移動ステージの位置が初期位置にリセットされてもよい（ステップＳＳ２２１）。各移動ステージの初期位置は、各移動ステージの移動範囲等をもとに予め定めておくとよい。そして、目標スペクトル線幅ＢＷｔから、波面調節部２４およびビーム幅調節部２２に与えるべき制御値ＷおよびＭが記憶部１１内の制御テーブルを用いて取得されてもよい（ステップＳ２２２）。その上で、ステップＳ２２３のように、ΔＷ＝Ｗ、ΔＭ＝Ｍとして、図４１の動作にリターンするとよい。一方、変数テーブルに前回の制御値ＷおよびＭが格納されている場合（ステップＳ２１１；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、その制御値ＷおよびＭを取得してもよい（ステップＳ２１２）。つぎに、コントローラ１０は、取得した制御値ＷおよびＭを、それぞれ制御値Ｗ０およびＭ０としてもよい（ステップＳ２１３）。
【０１４０】
つぎに、コントローラ１０は、露光命令または変更命令に含まれる目標スペクトル線幅ＢＷｔを特定してもよい（ステップＳ２１４）。なお、変更命令には、目標スペクトル線幅ＢＷｔが含まれていてもよいし、先の命令で指定された目標スペクトル線幅ＢＷｔまたは現在露光装置８０側で検出されているスペクトル線幅からの変化量が含まれてもよい。つぎに、コントローラ１０は、取得した目標スペクトル線幅ＢＷｔに対応する波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値ＷおよびＭを、記憶部１１内の制御テーブルから取得してもよい（ステップＳ２１５）。つぎに、コントローラ１０は、変数テーブル内の制御値ＷおよびＭを更新してもよい（ステップＳ２１６）。
【０１４１】
つぎに、コントローラ１０は、前回の制御値Ｗ０およびＭ０に対する今回の制御値ＷおよびＭの変化量ΔＷおよびΔＭを算出してもよい（ステップＳ２１７）。その後、コントローラ１０は、図３６に示されるレーザ出力制御動作へリターンしてもよい。
【０１４２】
３．１２．２．３  変化量算出例
ここで、図４２のステップＳ２１７における変化量ΔＷおよびΔＭの算出方法について、以下に例を挙げて説明する。図４３に示される例は、ビーム幅調節部２２の倍率が３種類（制御値Ｍ１〜Ｍ３）の何れかに切替可能である場合を例示している。図４３に示される例では、前回の目標スペクトル線幅ＢＷｔ０に対応する波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値Ｗ０およびＭ０が、それぞれ制御値Ｗ１およびＭ３である。また、今回の目標スペクトル線幅ＢＷｔに対応する波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値ＷおよびＭが、それぞれ制御値Ｗ２およびＭ２である。その場合、変化量ΔＷおよびΔＭは、それぞれ以下の式（１）および式（２）で求められ得る。なお、図４３の例では、ビーム幅調節部２２が切り替える倍率は３種類（制御値Ｍ１〜Ｍ３）である。よって、変化量についてはΔＷのみが計算され、倍率については前回の制御値Ｍ３から今回の制御値Ｍ２に移行するだけでもよい。
ΔＷ＝Ｗ２−Ｗ１      …（１）
ΔＭ＝Ｍ２−Ｍ３      …（２）
【０１４３】
また、図３４または図３５で例示したように波面調節部が切替可能である場合、図４４に示されるような関係を加味しつつ、変化量ΔＷおよびΔＭを算出することも可能である。図４４に示される例は、波面切替モジュール１２０Ａまたは１２０Ｂの波面調節量が２種類（制御値Ｗ４およびＷ５）の何れかに切替可能である場合を例示している。この場合、ビーム幅調節部は、図２３において説明したビーム幅調節部２２Ｅのようにビーム幅を連続的に変化させられる構成であるとよい。図４４に示される例では、前回の目標スペクトル線幅ＢＷｔ０に対応する波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値Ｗ０およびＭ０が、それぞれ制御値Ｗ５およびＭ４である。また、今回の目標スペクトル線幅ＢＷｔに対応する波面調節部２４およびビーム幅調節部２２の制御値ＷおよびＭが、それぞれ制御値Ｗ４およびＭ５である。その場合、変化量ΔＷおよびΔＭは、それぞれ以下の式（３）および式（４）で求められ得る。なお、図４４の例では、波面調節部１２０Ａまたは１２０Ｂが切り替える波面調節量は２種類（制御値Ｗ４およびＷ５）である。よって、変化量についてはΔＭのみが計算され、波面については前回の制御値Ｗ５から今回の制御値Ｗ４に移行するだけでもよい。
ΔＷ＝Ｗ４−Ｗ５      …（３）
ΔＭ＝Ｍ５−Ｍ４      …（４）
【０１４４】
以上のように算出された変化量ΔＷおよびΔＭに基づいて波面調節部２４およびビーム幅調節部２２が制御されることで、制御応答を早くできる可能性がある。このため、熱負荷などによる変動を考慮したフィードバック制御が可能となる。
【０１４５】
４．増幅装置
つぎに、図１に示される増幅装置５０について、図面を用いて詳細に説明する。増幅装置５０は、パワーオシレータやパワー増幅器や再生増幅器など、種々の増幅装置であってよい。また、増幅装置５０は、１つの増幅装置であってもよいし、複数の増幅装置を含んでいてもよい。
【０１４６】
４．１  エキシマガスをゲイン媒質とするパワーアンプ
図４５は、パワー増幅器として構成された増幅装置５０の概略構成を模式的に示す。図４５に示されるように、増幅装置５０は、チャンバ５３を備えてもよい。増幅装置５０は、レーザ光Ｌ１のビームプロファイルを調整するスリット５２をさらに備えてもよい。チャンバ５３には、ウィンドウ５４および５７が設けられてもよい。ウィンドウ５４および５７は、チャンバ５３の機密性を保持しつつ、レーザ光Ｌ１を透過させてもよい。このチャンバ５３内には、エキシマガスなどのゲイン媒質が封入されていてもよい。さらに、チャンバ５３内には、一対の放電電極５５および５６が設けられてもよい。放電電極５５および５６は、レーザ光Ｌ１が通過する領域（増幅領域）を挟むように配置されていてもよい。放電電極５５および５６間には、不図示の電源からパルス状の高電圧が印加されてもよい。高電圧は、レーザ光Ｌ１が増幅領域を通過するタイミングに合わせて、放電電極５５および５６間に印加されてもよい。放電電極５５および５６間に高電圧が印加されると、放電電極５５および５６間に、活性化されたゲイン媒質を含む増幅領域が形成され得る。レーザ光Ｌ１は、この増幅領域を通過する際に増幅され得る。
【０１４７】
４．２  エキシマガスをゲイン媒質とするパワーオシレータ
つづいて、パワーオシレータを増幅装置５０として用いた場合を以下に例を挙げて説明する。
【０１４８】
４．２．１  ファブリペロ共振器を含む実施形態
まず、ファブリペロ共振器を備えたパワーオシレータを増幅装置５０として用いた場合を例に挙げる。図４６は、ファブリペロ共振器を備えたパワーオシレータを用いた増幅装置５０Ａの概略構成を模式的に示す。図４６に示されるように、増幅装置５０Ａは、図４５に示される増幅装置５０と同様の構成に加え、レーザ光の一部を反射し、一部を透過するリアミラー５１と、レーザ光の一部を反射し、一部を透過する出力カプラ５８とを備えてもよい。リアミラー５１と出力カプラ５８とは、光共振器を形成してもよい。ここで、リアミラー５１の反射率は出力カプラ５８の反射率よりも高いことが好ましい。出力カプラ５８は、増幅後のレーザ光Ｌ１の出力端であってもよい。
【０１４９】
４．２．２  リング共振器を含む実施形態
つぎに、リング共振器を備えたパワーオシレータを増幅装置５０として用いた場合を例に挙げる。図４７および図４８は、リング共振器を備えたパワーオシレータを用いた増幅装置９０の概略構成を模式的に示す。図４７は増幅装置９０の側視図を、図４８は増幅装置９０の上視図を示す。増幅装置９０の出力段には、増幅装置９０から出力されたレーザ光Ｌ１を遮断するシャッタ９８がさらに設けられてもよい。
【０１５０】
図４７および図４８に示されるように、増幅装置９０は、高反射ミラー９１ａ、９１ｂ、９７ａおよび９７ｂと、出力カプラ９１と、チャンバ９２とを備えてもよい。高反射ミラー９１ａ、９１ｂ、９７ａおよび９７ｂと出力カプラ９１とは、チャンバ９２内の増幅領域をレーザ光Ｌ１が複数回通過するマルチパスを形成してもよい。出力カプラ９１は、部分反射ミラーであってもよい。チャンバ９２は、高反射ミラー９１ａ、９１ｂ、９７ａおよび９７ｂと出力カプラ９１とが形成する光路上に配置されてもよい。なお、増幅装置９０は、内部を進行するレーザ光Ｌ１のビームプロファイルを調整する不図示のスリットをさらに備えていてもよい。チャンバ９２内には、増幅領域を満たすようにエキシマガスなどのゲイン媒質が封入されていてもよい。
【０１５１】
上記の構成において、例えばマスタオシレータシステム２０から出力されたレーザ光Ｌ１は、高反射ミラー４１および高反射ミラー４２を介して増幅装置９０に入射してもよい。入射したレーザ光Ｌ１は、まず、高反射ミラー９１ａおよび９１ｂで反射された後、ウィンドウ９３を介してチャンバ９２内に入射してもよい。チャンバ９２内に入射したレーザ光Ｌ１は、電圧が印加された２つの放電電極９４および９５間の増幅領域を通過する際に増幅されてもよい。増幅後のレーザ光Ｌ１は、ウィンドウ９６を介してチャンバ９２から出射してもよい。出射したレーザ光Ｌ１は、高反射ミラー９７ａおよび９７ｂで反射されることで、ウィンドウ９６を介して再びチャンバ９２内に入射してもよい。その後、レーザ光Ｌ１は、チャンバ９２内の増幅領域を通過する際に再び増幅されてもよい。増幅後のレーザ光Ｌ１は、ウィンドウ９３を介してチャンバ９２から出射してもよい。
【０１５２】
このようにチャンバ９２内の増幅領域を２回通過したレーザ光Ｌ１は、その後、その一部が出力カプラ９１を介して出力されてもよい。また、出力カプラ９１で反射された残りのレーザ光は、再度、高反射ミラー９１ｂ、９７ａおよび９７ｂと出力カプラ９１とが形成する光路を進行して増幅されてもよい。
【０１５３】
５．スペクトル検出器
つぎに、図１に示されるスペクトル検出器６３について説明する。
【０１５４】
５．１  モニターエタロン分光器
まず、モニターエタロンを用いたスペクトル検出器６３を、図面を用いて詳細に説明する。図４９は、スペクトル検出器６３の概略構成を模式的に示す。図４９に示されるように、スペクトル検出器６３は、拡散板６３１と、モニターエタロン６３２と、集光レンズ６３３と、イメージセンサ６３５（またはフォトダイオードアレイでもよい）とを備えてもよい。
【０１５５】
集光レンズ６２を通過したレーザ光Ｌ１は、まず、拡散板６３１に入射してもよい。拡散板６３１は、入射したレーザ光Ｌ１を散乱させてもよい。この散乱光は、モニターエタロン６３２に入射してもよい。このモニターエタロン６３２は、レーザ光Ｌ１を透過する基板の表面に部分反射膜がコーティングされた２枚のミラーが所定の間隔となるようにスペーサを介して張り合わされたエアギャップエタロンであってもよい。モニターエタロン６３２は、入射した散乱光のうち所定の波長の光を透過してもよい。この透過光は、集光レンズ６３３に入射してもよい。イメージセンサ６３５は、集光レンズ６３３の焦点面に配置されてもよい。集光レンズ６３３によって集光された透過光は、イメージセンサ６３５に干渉縞を発生させ得る。イメージセンサ６３５は、発生した干渉縞を撮像してもよい。この干渉縞の半径の２乗は、レーザ光Ｌ１の波長と比例関係にあり得る。そのため、撮像された干渉縞からレーザ光Ｌ１のスペクトルを検出し得る。レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅、ピーク強度及び波長は、検出されたスペクトルから図示せぬ情報処理装置によって求められてもよいし、コントローラ１０で算出されてもよい。
【０１５６】
なお、集光レンズ６３３とイメージセンサ６３５との間に、遮光板６３４を設けてもよい。これにより、迷光を低減し、高精度に干渉縞を検出し得る。
【０１５７】
５．２  グレーティング型分光器
つぎに、グレーティング型分光器を用いたスペクトル検出器６３Ａを、図面を用いて詳細に説明する。図５０は、スペクトル検出器６３Ａの概略構成を模式的に示す。図５０に示されるように、スペクトル検出器６３Ａは、図示しない拡散板と、分光器６３３ａとを備えてもよい。分光器６３３ａは、凹面ミラー６３５ａと、グレーティング６３６ａと、凹面ミラー６３７ａと、イメージセンサ（ラインセンサ）６３８ａとを備えてもよい。
【０１５８】
レーザ光Ｌ１は、まず、拡散板に入射してもよい。拡散板は、入射したレーザ光Ｌ１を散乱してもよい。この散乱光は、集光レンズ６２に入射してもよい。集光レンズ６２の焦点面付近には、分光器６３３ａの入射スリット６３４ａが設けられた壁が配置されてもよい。入射スリット６３４ａは、集光レンズ６２の焦点面より多少上流側に位置していてもよい。集光レンズ６２で集光された散乱光は、入射スリット６３４ａを通過して凹面ミラー６３５ａに入射してもよい。凹面ミラー６３５ａは、入射した散乱光を平行光に変換して反射してもよい。この反射光は、グレーティング６３６ａに入射してもよい。グレーティング６３６ａは、入射した平行光を回折してもよい。この回折光は、凹面ミラー６３７ａに入射してもよい。凹面ミラー６３７ａは、入射した回折光を集光するように反射してもよい。凹面ミラー６３７ａの焦点面には、イメージセンサ６３８ａが配置されていてもよい。その場合、凹面ミラー６３７ａによって集光された反射光は、イメージセンサ６３８ａに結像され得る。イメージセンサ６３８ａは、結像位置における光の強度分布を撮像してもよい。光の強度分布における光強度のピーク位置は、レーザ光Ｌ１の波長と比例関係にあり得る。そのため、撮像された光の強度分布からレーザ光Ｌ１のスペクトルを検出し得る。レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅、ピーク強度及び波長は、検出されたスペクトルから図示せぬ情報処理装置によって求められてもよいし、コントローラ１０で算出されてもよい。
【０１５９】
６．その他
６．１  スペクトル線幅Ｅ９５の定義
ここで、図５１を用いて、スペクトル純度Ｅ９５について説明する。図５１に示されるように、スペクトルＳｐ全体の光エネルギーをＳａ、線幅Δλｃに含まれる光エネルギーをＳｂとすると、スペクトル純度Ｅ９５は、以下の式（５）で表現されるスペクトル純度Ｊが９５％となる線幅Δλｃと定義し得る。
Ｊ＝Ｓｂ／Ｓａ      …（５）
【０１６０】
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。
【０１６１】
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】
【０１６２】
１００  レーザ装置
１０  コントローラ
１１  記憶部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ、２０Ｊ  マスタオシレータシステム
２１  グレーティング
２３  増幅器
２３１、２３２  ウィンドウ
２３３、２３４  放電電極
２５  出力結合ミラー
５０  増幅装置
６０  スペクトル検出部
６１  ビームスプリッタ
６２  集光レンズ
６３  スペクトル検出器
７０  シャッタ機構
７１  シャッタ
７２  駆動機構
８０  露光装置
８１  コントローラ
２４、２６、１２６  波面調節部
１２０Ａ、１２０Ｂ  波面切替モジュール
１２６ａ  シリンドリカルレンズ
１２６ｂ  部分反射コート
２４１  凸面シリンドリカルレンズ
２４２  凹面シリンドリカルレンズ
２４３  架台
２４４  移動ステージ
２４５  スライドレール
２４６  突起部
２４７  ステッピングモータ
２６１  凸面シリンドリカルレンズ
２６１ａ  部分反射コート
２６２  凹面シリンドリカルレンズ
２６３  架台
２６４  移動ステージ
２６５  スライドレール
２６６  突起部
２６７  ステッピングモータ
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ  ビーム幅調節部
３０、３０Ａ  ビーム幅切替モジュール
３１  移動ステージ
３２、１２４  空間
３３−１〜３３−１０  ビーム幅調節器
３１１、３１４、３２１、３２５、３３１、３３４、３４１、３４４、３５１、３５４  架台
３１２、３１６  凸面シリンドリカルレンズ
３１３、３１５  凹面シリンドリカルレンズ
３２２、３２３、３２７、３２８、３３２、３３３、３３５、３３６、３４２、３４３、３４５、３４６  プリズム
３２４、３２６  キューブプリズム
３５２、３５６  凹面シリンドリカルミラー
３５３、３５５  凸面シリンドリカルミラー
２２ａ、２２ｂ、２２１、２２２、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ〜２２３ｃ、２２４、２２４ａ〜２２４ｃ  光路調節プリズム
２２ｃ  移動ステージ
２１０  波面調節グレーティング
２１１  グレーティング
２１２  ロッド
２１３  スプリング
２１４  プレート
２１５  ステッピングモータ
２７  波面調節部
２７１  ミラー
２７２  ロッド
２７３  スプリング
２７４  プレート
２７５  ステッピングモータ
Ｌ１  レーザ光
【図１】
2013179247.tif 000003
【図２】
2013179247.tif 000004
【図５】
2013179247.tif 000005
【図６】
2013179247.tif 000006
【図７】
2013179247.tif 000007
【図８】
2013179247.tif 000008
【図９】
2013179247.tif 000009
【図１０】
2013179247.tif 000010
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図３】
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【図４】
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