(57)【要約】【課題】適切に機能する可飽和吸収ガスセルを備えたレーザ装置を提供する。【解決手段】レーザ光を出力するように構成されたマスタオシレータと、  前記レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、  前記レーザ光の光路上であって前記増幅器の出力側に配置され、所定の光強度以下のレーザ光を吸収する可飽和吸収ガスを収容するための少なくとも１つの可飽和吸収ガスセルと、  前記レーザ光の光路に沿って設けられ、前記可飽和吸収ガスを冷却する冷却部と、を備えてよい。【選択図】図７
2013207003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するように構成されたマスタオシレータと、
前記レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
前記レーザ光の光路上であって前記増幅器の出力側に配置され、所定の光強度以下のレーザ光を吸収する可飽和吸収ガスを収容するための少なくとも１つの可飽和吸収ガスセルと、
前記レーザ光の光路に沿って設けられ、前記可飽和吸収ガスを冷却する冷却部と、を備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記冷却部は、前記可飽和吸収ガスセルの内部に設けられた請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記冷却部は、冷却媒体を流す流路が内部に形成された少なくとも１枚の冷却プレートを含む請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１枚の冷却プレートは、前記レーザ光の光路を挟むように対向して配置された一対の冷却プレートである請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記冷却部は、冷却媒体を流す流路が内部に形成され、前記可飽和吸収ガスセルの外周部の少なくとも一部を覆うように設けられた冷却プレートを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記冷却部は、前記可飽和吸収ガスセルの外周部全体を覆うように設けられた冷却ジャケットを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ光の光路上であって、前記マスタオシレータの出力側に、前記可飽和吸収ガスセルが更に設けられた請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記レーザ光の光路上であって前記マスタオシレータの出力側に、ＣｄＴｅからなる電気光学結晶を電極で挟んで構成され、光シャッタとして機能するポッケルスセルが設けられた請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記可飽和吸収ガスセルは、ＳＦ６、Ｎ２Ｆ４、ＰＦ５、ＢＣｌ３、ＣＨ３ＣＨＦ２、ＣＯ２、ＣＨ３ＯＨ、ＣＨ３Ｆ、ＨＣＯＯＨ、ＣＤ３ＯＤ、ＣＤ３Ｆ、ＤＣＯＯＤ、Ｃ２Ｆ２Ｃｌの少なくとも１つを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の一態様は、レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の製造等に用いるリソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に転写する装置である。基板上に回路パターンを生成するために、マスク又はレチクルと呼ばれるパターニングデバイスを用いる。基板上へのパターンの転写は、基板（例えばシリコンウェーハ基板）上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上にパターンを結像することによって行われる。
【０００３】
パターン転写の理論推定限界値ＣＤ（critical  dimension）は、以下の式（１）によって与えられる。
【０００４】
ＣＤ＝ｋ１・λ／ＮＡ                （１）
ここで、λは、パターン転写に用いられる露光用光の波長であり、ＮＡは、パターン転写に用いられる投影システムの開口数であり、ｋ１は、レイリー定数と呼ばれる、プロセス依存係数である。ＣＤは、プリントされたクリティカルディメンションである。式（１）から分かる通り、露光用光の波長λを短くすること、開口数ＮＡを大きくすること、又はｋ１の値を小さくすることの３つのいずれかによって転写可能サイズを縮小することができる。
【０００５】
例えば、露光用光の波長を短くして転写可能サイズを縮小するために、１０ｎｍから２０ｎｍの範囲内、望ましくは１３ｎｍから１４ｎｍの範囲内の波長のＥＵＶ（Extreme  Ultra‐Violet、極端紫外）光を生成する装置を用いることが提案されている。代表的なＥＵＶ光生成装置として、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）式ＥＵＶ光生成装置、放電プラズマ式ＥＵＶ光生成装置、及び電子蓄積リングからのシンクロトロン放射式ＥＵＶ光生成装置などが挙げられる。
【０００６】
通常、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置では、スズ（Ｓｎ）のドロップレットがレーザビーム照射を受けてプラズマ化され、ＥＵＶ波長範囲における光を生成する。このレーザビームは、例えばＣＯ２レーザ装置によって供給されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８０９３５７１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００５８５８８号公報
【概要】
【０００８】
上述のＣＯ２レーザ装置は、パルスレーザ光を高出力で得るために、短いパルスレーザ光を高周波数で繰り返し出力するマスタオシレータと、マスタオシレータで出力したパルスレーザ光を増幅する複数の増幅器を備えたＭＯＰＡ（Master  Oscillator  and  Power  Amplifier）システムを採用している場合が多い。かかるＭＯＰＡシステムでは、ターゲットからの戻り光と、自励発振を抑制するために、光アイソレータとして、光路上に可飽和吸収ガスセルを設置する場合がある。
【０００９】
しかしながら、可飽和吸収ガスセルが適切に機能しないと、かかる戻り光や自励発振を十分に抑制することができない。
【００１０】
そこで、本開示の一態様では、適切に機能する可飽和吸収ガスセルを備えたレーザ装置を提供する。
【００１１】
本開示の一態様に係るレーザ装置は、レーザ光を出力するように構成されたマスタオシレータと、
前記レーザ光の光路上に配置された少なくとも１つの増幅器と、
前記レーザ光の光路上であって前記増幅器の出力側に配置され、所定の光強度以下のレーザ光を吸収する可飽和吸収ガスを収容するための少なくとも１つの可飽和吸収ガスセルと、
前記レーザ光の光路に沿って設けられ、前記可飽和吸収ガスを冷却する冷却部と、を備えてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
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】本開示の一態様による例示的なレーザ生成プラズマ式ＥＵＶ光生成装置の概略構成を示した図である。
【図２】本開示の実施形態に係るレーザ装置の一例を示した図である。
【図３】可飽和吸収ガスの光透過特性の一例を示した図である。
【図４Ａ】可飽和吸収ガスセル通過前のレーザ光の光強度の一例を示した図である。
【図４Ｂ】可飽和吸収ガスセル通過後のレーザ光の光強度の一例を示した図である。
【図５Ａ】本実施形態に係るレーザ装置に用いられる可飽和吸収ガスセルの側断面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＡ−Ａ断面で切断した可飽和吸収ガスセルの平面断面図である。
【図６Ａ】変形例１に係る可飽和吸収ガスセルの一例を示した側断面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＢ−Ｂ断面で切断した可飽和吸収ガスセルの平面断面図である。
【図７】本実施形態に係るレーザ装置の可飽和吸収ガスセルシステムの一例を示した図である。
【図８】本実施形態に係るレーザ装置の増幅器をスラブ型増幅器として構成した一例を示した図である。
【図９】変形例２に係る可飽和吸収ガスセルの一例を示した図である。
【図１０】変形例３に係る可飽和吸収ガスセルの一例を示した図である。
【実施形態】
【００１３】
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。以下の説明では、下記の目次の流れに沿って説明する。
【００１４】
目次
１．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
１．１  構成
１．２  動作
２．用語の説明
３．光アイソレータを含むレーザ装置
３．１  構成
３．２  動作
３．３  作用
４．スラブ型可飽和吸収ガスセル
４．１  構成
４．２  動作
４．３  作用
４．４  マルチパス可飽和吸収ガスセル
４．５  可飽和吸収ガスセルシステム
５．スラブ型増幅器との組合せ
６．外部冷却型可飽和吸収ガスセル
６．１  プレート式外部冷却型可飽和吸収ガスセル
６．２  ジャケット式外部冷却型可飽和吸収ガスセル
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。
【００１５】
１．ＥＵＶ光生成装置の全体説明
１．１  構成
図１に本開示の一態様による例示的なレーザ生成プラズマ式ＥＵＶ光生成装置（以下、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置と称する）１の概略構成を示す。ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザ装置３と共に用いることができる（ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１及びレーザ装置３を含むシステムを、以下、ＥＵＶ光生成システムと称する）。図１に示し、かつ以下に詳細に説明するように、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２を含むことができる。チャンバ２内は好ましくは真空である。あるいは、チャンバ２の内部にＥＵＶ光の透過率が高いガスが存在していてもよい。また、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、ターゲット供給システム（例えばドロップレット発生器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は、ターゲットの材料となるスズ、リチウム、キセノン、又はそのいずれかの組合せを収容することができるが、ターゲットの材料はこれらに限定されない。
【００１６】
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光集光ミラー２３が配置されてもよい。回転楕円面形状を有するＥＵＶ光集光ミラー２３は、第１の焦点、及び第２の焦点を有する。ＥＵＶ光集光ミラー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光集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ発生位置（プラズマ生成サイト２５）又はその近傍に位置し、その第２の焦点がＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されるＥＵＶ光の集光位置（中間焦点（ＩＦ）２９２）に位置するよう配置されるのが好ましい。ＥＵＶ光集光ミラー２３の中央部には貫通孔２４が設けられていてもよく、その貫通孔２４をパルスレーザ光３３が通過することができる。
【００１７】
再び図１を参照に、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御システム５を含むことができる。また、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、ターゲット撮像装置４を含むことができる。
【００１８】
更に、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、連通管２９を含んでよい。連通管２９は、チャンバ２内部と露光装置６内部とを連通する。連通管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。
【００１９】
更に、ＬＰＰ式ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光進行方向制御アクチュエータ３４、レーザ光集光ミラー２２、ターゲットであるドロップレット２７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。
【００２０】
１．２  動作
図１を参照に、レーザ装置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を経てパルスレーザ光３２としてウィンドウ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３２は、レーザ装置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、レーザ光集光ミラー２２で反射されて少なくとも１つのターゲットに照射されてもよい。
【００２１】
ドロップレット生成器２６は、ドロップレットターゲットをチャンバ２内部のプラズマ生成サイト２５に向けて出射してもよい。ドロップレットターゲットには、少なくとも１つのパルスレーザ光３３が照射される。レーザ光に照射されたドロップレットターゲットはプラズマ化し、そのプラズマからＥＵＶ光が発生する。なお、１つのドロップレットターゲットに、複数のパルスレーザ光が照射されてもよい。
【００２２】
ＥＵＶ光生成制御システム５は、ＥＵＶ光生成システム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はターゲット撮像装置４によって撮像されたドロップレット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、例えばドロップレット２７を射出するタイミングの制御、及びドロップレット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、例えばレーザ装置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。
【００２３】
２．用語の説明
本開示において使用される用語について、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ってもよい。ドロップレットの形状は、表面張力によって略球形となり得る。なお、「ドロップレット」と「ドロップレットターゲット」とは、同義で用いられてよい。「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次元空間であってもよい。
【００２４】
レーザ装置の「高出力側」とは、レーザ光を出力するＥＵＶ光生成装置に近い側を指し、レーザ光の起源となるマスタオシレータからは遠い側となる。一方、レーザ装置の「低出力側」とは、マスタオシレータに近い側を指し、ＥＵＶ光生成装置からは遠い側となる。「可飽和吸収ガス」とは、強度が低い入射光に対しては吸収体として働き、強度が高い入射光に対しては吸収体としての能力が飽和し、透明体として働くガスであってもよい。
【００２５】
３．光アイソレータを含むレーザ装置
３．１  構成
図２は、本開示の実施形態に係るレーザ装置の一例を示した図である。図２において、本実施形態に係るレーザ装置３は、マスタオシレータ３１０と、少なくとも１つの増幅器３２０と、少なくとも１つの光アイソレータ３３０とを備えてもよい。少なくとも１つの増幅器３２０は、複数の増幅器３２１〜３２ｎを備えてよい。図２においては、第１の増幅器３２１と、第２の増幅器３２２と、第ｋ番目の増幅器３２ｋと、第ｎ番目の増幅器３２ｎとが例示的に示されている。同様に、少なくとも１つの光アイソレータ３３０も複数の光アイソレータを備えてよい。図２においては、第１の光アイソレータ３３１と、第２の光アイソレータ３３２と、第ｋ番目の光アイソレータ３３ｋと、第ｎ番目の光アイソレータ３３ｎが例示的に示されている。なお、増幅器３２０は、少なくとも１つの増幅器３２１〜３２ｎの各々を特に区別せずに表すときに用いてよいものとする。同様に、光アイソレータ３３０は、少なくとも１つの光アイソレータ３３１〜３３ｎの各々を特に区別せずに表すときに用いてよいものとする。また、図２において、関連構成要素として、図１において説明したＥＵＶ光生成装置１のチャンバ２が示されている。また、チャンバ２内には、模式的にドロップレット２７とレーザ集光光学系２０が示されている。
【００２６】
増幅器３２１〜３２ｎ及び光アイソレータ３３１〜３３ｎは、マスタオシレータ３１０から出力されるパルスレーザ光Ｌ１の光路上に配置されてもよい。第１の光アイソレータ３３１は、マスタオシレータ３１０から出力されるパルスレーザ光Ｌ１の光路上であって、マスタオシレータ３１０の出力側に配置されてよい。また、第２番目以降の光アイソレータ３３２〜３３ｎは、パルスレーザ光Ｌ１の光路上であって、増幅器３２１〜３２ｋの出力側に配置されてよい。つまり、第１の光アイソレータ３３１は、マスタオシレータ３１０の出力側と第１の増幅器３２１の入力側との間に配置されてよい。第２番目以降の光アイソレータ３３２〜３３ｎは、増幅器３２ｋ−１と３２ｋとの間に挟まれて配置されてよい。なお、ここでｋは、２〜ｎの間の任意の自然数を示す。
【００２７】
マスタオシレータ３１０は、パルスレーザ光Ｌ１の発生源であり、レーザ発振により、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ光（以下、単に「レーザ光」と呼んでもよいこととする。）Ｌ１を出力してよい。マスタオシレータ３１０は、用途に応じて様々な種類のレーザ光Ｌ１を生成してよいが、例えば、ＣＯ２レーザ光を生成してよい。本実施形態においては、ＣＯ２レーザ光を用いたレーザ装置について説明する。
【００２８】
増幅器３２０は、レーザ光Ｌ１の出力を増幅するために設けられる。増幅器３２０は、レーザ光Ｌ１の出力を増幅できれば、用途に応じて種々の増幅器３２０を用いてよいが、例えば、ＣＯ２ガスを媒質とする増幅器３２０を用いてもよい。
【００２９】
光アイソレータ３３０は、ターゲット２７からの戻り光及び／又は増幅器の自励発振を抑制するためのユニットである。本実施形態に係るレーザ装置３においては、増幅器３２１〜３２ｎの各出力側に配置された第２の光アイソレータ３３２から第ｎ番目の光アイソレータ３３ｎのうち、少なくとも１つ以上に可飽和吸収ガスセルを用いてもよい。なお、第１の光アイソレータ３３１には、可飽和吸収ガスセルを用いるようにしてもよいし、他の種類の光アイソレータを用いるようにしてもよい。例えば、第１の光アイソレータ３３１には、ＣｄＴｅからなる電気光学（ＥＯ）結晶を電極で挟んで保持し、光シャッタとして機能するＥＯポッケルスセルを用いるようにしてもよい。
【００３０】
図３は、可飽和吸収ガスの光透過特性の一例を示した図である。図３において、横軸は光強度［Ｗ／ｃｍ２］、縦軸は透過率Ｔ［％］を示している。図３に示すように、可飽和吸収ガスは、所定の光強度Ｉ０以下の光はほぼ透過せず、所定の光強度Ｉ０より大きい光のみを高い透過率で透過させる性質を有してよい。可飽和吸収ガスセルは、かかる性質を有する可飽和吸収ガスを収容したセルであってよい。このガスセルは所定の光強度Ｉ０以下のレーザ光Ｌ１を高い吸収率で吸収し、所定の光強度Ｉ０より大きいレーザ光Ｌ１のみを高い透過率で透過させることができる。
【００３１】
図４Ａは、可飽和吸収ガスセル通過前のレーザ光の光強度の一例を示した図である。図４Ａにおいて、横軸は時間［ｓ］、縦軸は光強度［Ｗ／ｃｍ２］を示している。図４Ａに示すように、可飽和吸収ガスセル通過前のレーザ光Ｌ１に、戻り光又は自励発振により発生した不要な光Ｌｕが付加されている場合を想定する。ここで、可飽和吸収ガスセルに収容されている可飽和吸収ガスは、図３に示したように、所定の光強度Ｉ０以下のレーザ光Ｌ１をほぼ吸収する性質を有するものとしてよい。
【００３２】
図４Ｂは、可飽和吸収ガスセル通過後のレーザ光の光強度の一例を示した図である。図４Ｂに示すように、可飽和吸収ガスセル通過後のレーザ光Ｌ１は、不要な光Ｌｕの強度が低下したレーザ光Ｌ１となっている。このように、可飽和吸収ガスセルは、所定の光強度Ｉ０以下のレーザ光Ｌ１を吸収して除去することにより、戻り光や自励発振による不要な光成分を抑制することができる。
【００３３】
しかしながら、可飽和吸収ガスがレーザ光を吸収しているうちに、可飽和吸収ガスの温度が上昇し、図３、図４Ａ及び図４Ｂに示した特性を発揮することができなくなる場合がある。そこで、本実施形態に係るレーザ装置３においては、可飽和吸収ガスの温度上昇を抑制し、時間が経過しても可飽和吸収ガスを適切に機能させ得る構成を提供するが、その詳細については後述する。
【００３４】
３．２  動作
次に、図２に戻り、図２に示した実施形態に係るレーザ装置３の動作について説明する。
【００３５】
まず、マスタオシレータ３１０を、所定の繰り返し周波数でレーザ発振させてもよい。これにより、マスタオシレータ３１０は、所定の繰り返し周波数でパルスレーザ光Ｌ１を出力することができる。また、増幅器３２０は、パルスレーザ光Ｌ１が入射していない時においても、図示しない電源により電力供給を受けて放電を継続し、ＣＯ２レーザガスを励起していてもよい。
【００３６】
マスタオシレータ３１０から出力されたレーザ光Ｌ１が第１の光アイソレータ３３１を通過する。第１の光アイソレータ３３１から出射されたレーザ光Ｌ１は、第１の増幅器３２１に入射し、第１の増幅器３２１を通過することにより増幅され得る。
【００３７】
第１の増幅器３２１から出力された増幅済みのレーザ光Ｌ２は、第２の光アイソレータ３３２を通過する。ターゲット２７からの戻り光は第２の光アイソレータにより減衰して第１の増幅器３２１の自励発振等が抑制される。また、第２の光アイソレータ３３２から出力されたレーザ光Ｌ２は、第２の増幅器３２２に入射し、第２の増幅器３２２を通過することにより、更に増幅され得る。
【００３８】
同様に、第（ｋ−１）番目の増幅器３２ｋ−１（図示せず）から出力されたレーザ光Ｌｋは、第ｋ番目の光アイソレータ３３ｋを通過する。そして、ｋ番目の増幅器３２ｋを通過することにより、更に増加され得る。この動作を繰り返すことにより、レーザ光Ｌ１の出力を徐々に増加させることができる。ターゲット２７からの戻り光は第ｋ番目の光アイソレータ３３ｋにより減衰し、増幅器３２ｋ−１の自励発振が抑制され得る。
【００３９】
３．３  作用
可飽和吸収ガスセルとして構成された光アイソレータ３３０を用いることにより、所定のピーク強度よりも高いレーザ光Ｌ１を高い透過率で透過させることができる。これにより、ＡＳＥ光（Amplified  Spontaneous  Emission、自然放出光）のような弱い光はほぼ吸収し、マスタオシレータ３１０から出力されたパルスレーザ光や増幅光等のピーク強度が強い光は高い透過率で透過させるので、増幅器３２０で生成した自然放出光の増幅を抑制し得る。更に、ターゲット２７からの戻り光を、可飽和吸収セルにより抑制することができる。
【００４０】
４．スラブ型可飽和吸収ガスセル
４．１  構成
次に、光アイソレータ３３０として構成された可飽和吸収ガスセルについて説明する。なお、この場合には光アイソレータ３３０と可飽和吸収ガスセルは同一であるので、同一の参照符号を用い、可飽和吸収ガスセル３３０と表記して説明する。
【００４１】
図５Ａは、本実施形態に係るレーザ装置３に用いられる可飽和吸収ガスセル３３０の側断面図である。図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ断面で切断した可飽和吸収ガスセル３３０の平面断面図である。
【００４２】
図５Ａ及び図５Ｂにおいて、本実施形態に係るレーザ装置３の可飽和吸収ガスセル３３０は、チャンバ３３０１と、入射ウィンドウ３３０２と、出射ウィンドウ３３０３と、一対の冷却プレート３３０４、３３０５とを備えてもよい。なお、冷却プレート３３０４、３３０５は、必ずしも複数枚配置されている必要は無く、少なくとも１枚が配置されていればよい。冷却プレート３３０４、３３０５は、流路３３０６、３３０７をそれぞれ内部に備えてよい。また、流路３３０６、３３０７は、可飽和吸収ガスセル３３０の外部にある冷却配管３３０９に接続されてもよい。更に、可飽和吸収ガスセル３３０のチャンバ３３０１内には、可飽和吸収ガス３３０８が収容されてよい。なお、可飽和吸収ガス３３０８は、実体としては図示されていないが、チャンバ３３０１内に充満しているものとする。この点は、以後の説明においても同様である。
【００４３】
可飽和吸収ガスセル３３０は、チャンバ３３０１の側面であって、レーザ光Ｌｋの光路上に入射ウィンドウ３３０２と出射ウィンドウ３３０３を備えてよい。また、チャンバ３３０１内には、レーザ光Ｌｋの光路に沿って、レーザ光Ｌｋの光路を上下から挟むように、対向した一対の冷却プレート３３０４、３３０５が配置されてよい。
【００４４】
チャンバ３３０１は、内部に可飽和吸収ガス３３０８を収容するとともに、冷却プレート３３０４、３３０５を収容する処理容器であってよい。チャンバ３３０１の形状は、レーザ光Ｌｋの光路に直交する断面の形状や用途に応じて種々構成されてよいが、例えば、板状（又はスラブ状）に近似した厚さが比較的薄い直方体として構成されてもよい。図５Ａ及び５Ｂに示すように、本実施形態に係るレーザ装置３においては、厚さに比して幅が広いシート状のレーザ光Ｌｋを用いるため、チャンバ３３０１は、スラブ型に構成されてよい。よって、本実施形態に係るレーザ装置の可飽和吸収ガスセル３３０は、スラブ型可飽和吸収ガスセル３３０と呼んでもよい。
【００４５】
入射ウィンドウ３３０２は、レーザ光Ｌｋが入射されるウィンドウであり、レーザ光Ｌｋの光路上に配置されてよい。出射ウィンドウ３３０３は、チャンバ３３０１内を通過したレーザ光Ｌｋを出射するウィンドウであり、やはりレーザ光Ｌｋの光路上に配置されてよい。
【００４６】
入射ウィンドウ３３０２及び出射ウィンドウ３３０３は、ＣＯ２レーザ光を高い透過率で透過するダイヤモンド、ＺｎＳｅ、又はＧａＡｓで構成されてもよい。好ましくは、熱伝導率の高いダイヤモンドウィンドウを入射ウィンドウ３３０２及び出射ウィンドウ３３０３に用いるようにしてもよい。
【００４７】
冷却プレート３３０４、３３０５は、可飽和吸収ガス３３０８を冷却するためにチャンバ３３０１内に設けられてよい。可飽和吸収ガス３３０８は、所定のピーク値以下の光強度のレーザ光を高い吸収率で吸収するが、かかるレーザ光の吸収により、ガス温度が上昇してしまう。可飽和吸収ガス３３０８の温度が上昇すると、可飽和吸収ガスセル３３０から出射されるレーザ光Ｌｋの波面に歪みが生じるおそれがある。よって、冷却プレート３３０４、３３０５は、かかるレーザ光Ｌｋの歪みを抑制すべく、可飽和吸収ガス３３０８を冷却してよい。冷却プレート３３０４、３３０５を可飽和吸収ガスセル３３０のチャンバ３３０１内に設けたことにより、直接的に可飽和吸収ガス３３０８を冷却することができ、冷却効果を高めることができる。
【００４８】
冷却プレート３３０４、３３０５は、レーザ光Ｌｋの光路に沿って設けられてよい。つまり、冷却プレート３３０４、３３０５は、その長手方向が、レーザ光Ｌｋの光路に略平行に延在するように設けられてよい。これにより、チャンバ３３０１内において、レーザ光Ｌｋの光路全体に亘り可飽和吸収ガス３３０８を冷却することができる。
【００４９】
冷却プレート３３０４、３３０５は、内部に冷却媒体を流す流路３３０６、３３０７が形成されてよく、流路３３０６、３３０７は、外部の冷却配管３３０９に接続されてよい。冷却配管３３０９及び流路３３０６、３３０７には、冷却水等の冷却媒体が流され、冷却プレート３３０４、３３０５の冷却が可能に構成されてよい。
【００５０】
なお、流路３３０６、３３０７は、図５Ａに示す側断面では１段で、図５Ｂに示す平面上に蛇行して分布する形状の方が好ましいが、図５Ａ及び５Ｂでは、図示と理解の容易のため、側断面を示した図５Ａの方に蛇行する形状を示している。但し、流路３３０６、３３０７の形状は、用途に応じて種々の構成としてよい。これらの点は、以後の説明においても同様である。
【００５１】
冷却プレート３３０４、３３０５は、熱伝導性の高い材料で構成されてよく、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料で構成されてもよい。
【００５２】
冷却プレート３３０４、３３０５は、必ずしも複数枚配置されている必要はなく、少なくとも１枚が配置されていればよい。しかしながら、十分な冷却効果を得るためには、レーザ光Ｌｋに接触するレーザ光Ｌｋの周囲の可飽和吸収ガス３３０８を十分に冷却することが好ましいので、複数枚の冷却プレート３３０４、３３０５を用いるようにしてもよい。本実施形態においては、シート状のレーザ光Ｌｋが用いられているので、上下両面から可飽和吸収ガス３３０８を冷却するような冷却プレート３３０４、３３０５の配置が好ましい。よって、冷却プレート３３０４、３３０５は、シート状のレーザ光Ｌｋの光路を上下から挟むように、上下に対向した一対の冷却プレート３３０４、３３０５として設けられてもよい。
【００５３】
また、冷却プレート３３０４、３３０５は、冷却効果を高めるためには、レーザ光Ｌｋの光路との距離が小さい方が好ましい。よって、冷却プレート３３０４、３３０５は、レーザ光Ｌｋが照射されない範囲で、可能な限り光路に接近させて配置するようにしてもよい。
【００５４】
なお、冷却プレート３３０４、３３０５は、レーザ光Ｌｋの光路の周囲を囲むように配置されていればよいので、例えば、レーザ光Ｌｋの全体を囲むように、四角柱の上面と下面（又は両側面）を無くした筒状とし、１つの冷却筒としてもよい。
【００５５】
更に、レーザ光Ｌｋが円形の断面形状を有する場合であっても、図５Ａ及び５Ｂに示した冷却プレート３３０４、３３０５をそのまま使用することも可能である。例えば、冷却プレート３３０４、３３０５の幅をレーザ光Ｌｋの幅よりも十分大きくすれば、レーザ光Ｌｋの周囲の可飽和吸収ガス３３０８を十分に冷却することができる。
【００５６】
なお、レーザ光Ｌｋが円形である場合には、冷却プレート３３０４、３３０５を半球状又は曲面状に構成したり、円筒形の１枚の冷却筒として構成したりしてもよい。
【００５７】
可飽和吸収ガス３３０８は、光強度が所定のピーク値以下であるレーザ光を高い吸収率で吸収し、ほぼ透過させないようにすることができれば、種々のガスを用いることができる。例えば、レーザ光Ｌｋの波長帯域が１０．６μｍの場合には、ＳＦ６、Ｎ２Ｆ４、ＰＦ５、ＢＣｌ３、ＣＨ３ＣＨＦ２、ＣＯ２（高温状態のＣＯ２）の少なくとも１つを含むガスを用いることができる。また、レーザ光Ｌｋの波長帯域が９．６μｍの場合には、ＣＨ３ＯＨ、ＣＨ３Ｆ、ＨＣＯＯＨ、ＣＤ３ＯＤ、ＣＤ３Ｆ、ＤＣＯＯＤ（但し、Ｄは重水素を示す）の少なくとも１つを含むガスを用いることができる。更に、レーザ光Ｌｋの波長帯域が９．６μｍの場合には、Ｃ２Ｆ２Ｃｌを含むガスを用いることができる。
【００５８】
なお、可飽和吸収ガスセル３３０内に収容されるガスは、上述のガスの他、バッファガスとしてＮ２やＨｅガスを含んでもよい。
【００５９】
また、可飽和吸収ガスにＣＯ２を用いる場合には、例えば、ＣＯ２ガスの温度がほぼ４００℃となるようにして使用してもよい。
【００６０】
４．２  動作
まず前提として、可飽和吸収ガスセル３３０に入射するレーザ光Ｌｋは、種々の方法により生成されたシート状のレーザ光を用いることができる。例えば、レーザ光Ｌｋは、後述するスラブ型増幅器から出力されたシート状のレーザ光Ｌｋであってもよい。あるいはシリンドリカルミラーを用いることにより、円形のレーザ光をシート状のレーザ光に変形したレーザ光Ｌｋであってもよい。
【００６１】
具体的な動作としては、シート状のレーザ光Ｌｋは、入射ウィンドウ３３０２を透過し、一対の冷却プレート３３０４、３３０５間を通過し、出射ウィンドウ３３０３を通過してもよい。
【００６２】
可飽和吸収ガス３３０８をレーザ光Ｌｋが通過する際に、所定の光強度以下の光は、可飽和吸収ガス３３０８に高い吸収率で吸収され得る。可飽和吸収ガス３３０８が所定の光強度以下の光を吸収した際に発生した熱は、一対の冷却プレート３３０４、３３０５から排熱され得る。これにより、可飽和吸収ガス３３０８が光を継続的に吸収しても、可飽和吸収ガス３３０８の特性を維持することができる。
【００６３】
４．３  作用
本実施形態に係るレーザ装置によれば、可飽和吸収ガス３３０８に発生した熱は、冷却プレート３３０４、３３０５の熱拡散により冷却され得る。可飽和吸収ガス３３０８を冷却する方法としては、可飽和吸収ガス３３０８を、可飽和吸収ガスセル３３０の外部に設けられた循環系の中を循環させ、かかる循環系に設けられた熱交換器によって可飽和吸収ガス３３０８を冷却する方法もある。しかしながら、かかる方法では、ガスを流す循環システムや熱交換器が必要になり、設備が高価かつ大きくなるとともに、可飽和吸収ガスを熱交換器によって間接冷却するため、冷却効果が必ずしも大きくない。
【００６４】
一方、本実施形態に係るレーザ装置３によれば、かかる循環システムや熱交換器が不要になるとともに、冷却プレート３３０４、３３０５が直接可飽和吸収ガス３３０８に接触するため、大きな冷却効果を得ることができる。
【００６５】
４．４  マルチパス可飽和吸収ガスセル（変形例１）
次に、可飽和吸収ガスセル３３０とは異なる態様の可飽和吸収ガスセルを、変形例１として説明する。
【００６６】
図６Ａは、変形例１に係る可飽和吸収ガスセルの一例を示した側断面図である。図６Ｂは、図６ＡのＢ−Ｂ断面で切断した可飽和吸収ガスセルの平面断面図である。
【００６７】
図６Ａ及び６Ｂにおいて、変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０は、チャンバ３３３１と、入射ウィンドウ３３３２と、出射ウィンドウ３３３３と、凹面ミラー３３３４、３３３５と、一対の冷却プレート３３３６、３３３７と、流路３３３８、３３３９と、可飽和吸収ガス３３４０とを備えてよい。なお、冷却プレート３３３６、３３３７は、必ずしも複数枚配置されている必要は無く、少なくとも１枚が配置されていればよい。また、可飽和吸収ガスセル３３３０の外部には、流路３３３８、３３３９と接続された冷却配管３３４１が設けられてよい。
【００６８】
変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０において、チャンバ３３３１、入射ウィンドウ３３３２、出射ウィンドウ３３３３は、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０と同様の構成及び機能を有するので、その説明を省略する。
【００６９】
変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０は、チャンバ３３３１の内部に凹面ミラー３３３４、３３３５を備えている点で、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０と異なっている。レーザ光Ｌｋの光路の方向に沿って、凹面ミラー３３３４は入射ウィンドウ側、凹面ミラー３３３５は出射ウィンドウ側に配置され、更に凹面ミラー３３３４、３３３５は互いに反射面が対向して設けられてよい。図６Ｂに示すように、入射ウィンドウ３３３２から可飽和吸収ガスセル３３３０内に入射したレーザ光Ｌｋは、対向する凹面ミラー３３３４、３３３５間を反射して複数回往復し、最終的に出射ウィンドウ３３３３から出射されてよい。つまり、レーザ光Ｌｋに、複数回可飽和吸収ガス３３４０を通過させるマルチパスを行わせることができる。レーザ光Ｌｋが凹面ミラー３３３４、３３３５間を往復することにより、可飽和吸収ガスセル３３３０内におけるレーザ光Ｌｋの光路を長くすることができ、レーザ光Ｌｋが可飽和吸収ガス３３４０を通過する距離を長くすることができる。これにより、可飽和吸収ガス３３４０の濃度を低く抑えても、可飽和吸収特性を維持することができる。また、可飽和吸収ガス３３４０の濃度を低くするとレーザ光Ｌｋの光路に沿った単位長さ当りの光吸収量が低いため可飽和吸収ガス３３４０の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００７０】
このように、変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０においては、一対の凹面ミラー３３３４、３３３５を用いた、レーザ光Ｌｋをマルチパスさせる光学システムが採用されている。よって、一対の冷却プレート３３３６、３３３７は、レーザ光Ｌｋがマルチパスする光路の殆ど総てをカバーできる面積を有する冷却プレート３３３６、３３３７が用いられてよい。図６Ａに示すように、変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０は、一対の冷却プレート３３３６、３３３７がレーザ光Ｌｋの光路を上下から対向して挟んで配置されている点で、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０と同様である。しかしながら、図６Ｂに示すように、変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０は、一対の冷却プレート３３３６、３３３７が、マルチパスの光路全体を覆うように、横幅（図６Ｂにおける紙面の上下方向）がより広くなっている点で、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０と異なっている。これにより、マルチパスの光路全体に亘り、可飽和吸収ガス３３４０を冷却することができる。
【００７１】
なお、変形例１に係るレーザ装置の可飽和吸収ガスセル３３３０においては、入射されるレーザ光Ｌｋは必ずしもシート状でなくてもよく、一対の冷却プレート３３３６、３３３７間のギャップ以下の直径を有する円形のレーザ光Ｌｋであってもよい。冷却プレート３３３７、３３３８が、レーザ光Ｌｋに対して十分に広い範囲を覆っているため、円形のレーザ光Ｌｋに対しても十分が冷却効果を与えることができる。
【００７２】
また、変形例１に係るマルチパスの光学システムは、入射レーザ光Ｌｋが出射レーザ光Ｌｋに転写結像されるように、共役な光学システムとしてもよい。
【００７３】
更に、変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０のマルチパスの光学システムでは、入射ウィンドウ３３３２付近のレーザビーム像を、出射ウィンドウ３３３３付近に略１：１の倍率で転写している。よって、可飽和吸収ガスセル３３３０が転写する光学システムを備えない場合、つまり平面ミラーでマルチパスさせた場合に比較して、入射レーザ光Ｌｋの位置や進行方向が多少変化しても、出射レーザ光Ｌｋの位置及び進行方向の変化を抑制し得る。
【００７４】
また、凹面ミラー３３３４、３３３５は、可飽和吸収ガスセル３３００の外部に設置することも可能である。例えば、図６Ａ及び６Ｂにおいて、入射ウィンドウ３３３２及び出射ウィンドウ３３３３をチャンバ３３３１の幅方向に長くし、マルチパスの横幅全体をカバーできる幅とし、凹面ミラー３３３４、３３３５をチャンバ３３３１の外部に配置してもよい。
【００７５】
なお、冷却プレート３３３６、３３３７が少なくとも１枚設けられていればよい点や、その他の形状の態様、レーザ光Ｌｋとの距離については、本実施形態に係るレーザ装置の可飽和吸収セル３３０で説明した内容をそのまま適用することができる。よって、冷却プレート３３３６、３３３７の詳細な条件については、その説明を省略する。
【００７６】
このように構成した可飽和吸収ガスセル３３３０を、図２に示したレーザ装置の増幅器３２０の出力側に配置された光アイソレータ３３２〜３３ｎの少なくとも１つに適用することにより、レーザ装置を構成することができる。
【００７７】
変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０によれば、レーザ光Ｌｋの可飽和吸収ガスセル内の光路をマルチパス型に構成することにより、光路長を長くし、可飽和吸収ガス３３４０の濃度を低くすることで内部の可飽和吸収ガス３３４０を効果的に冷却することができる。
【００７８】
４．５  可飽和吸収ガスセルシステム
次に、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０を用いて、可飽和吸収ガスセルシステムを構成し、本実施形態に係るレーザ装置を構成した例について説明する。
【００７９】
図７は、本実施形態に係るレーザ装置の可飽和吸収ガスセルシステムの一例を示した図である。図７に係る可飽和吸収ガスセルシステムにおいて、可飽和吸収ガスセル３３０は、図５Ａ及び５Ｂで示した可飽和吸収ガスセル３３０がそのまま適用されているので、可飽和吸収ガスセル３３０の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
図７に係る可飽和吸収ガスセルシステムは、可飽和吸収ガスセル３３０以外には、可飽和吸収ガスタンク３３１１と、バッファガスタンク３３１２と、バルブ３３１３、３３１４と、ガス供給配管３３１５と、排気ポンプ３３１６と、バルブ３３１７と、排気管３３１８と、温度センサ３３１９と、圧力センサ３３２０とを備えてよい。可飽和吸収ガスセルシステムは、更に冷却配管３３０９と、チラー３３１０と、制御部３３２１とを備えてよい。制御部３３２１はレーザコントローラ３３２２により制御されてよい。
【００８１】
ｋ番目の増幅器３２ｋ、可飽和吸収ガスセル３３０及び（ｋ＋１）番目の増幅器３２ｋ＋１は、総てレーザ光Ｌｋの光路上に配置されてよい。可飽和吸収ガスセル３３０は、図２においては、可飽和吸収ガスセル３３ｋ＋１に該当してよい。可飽和吸収ガスセル３３０は、ｋ番目の増幅器３２ｋの出力側と（ｋ＋１）番目の増幅器３２ｋ＋１の入力側に挟まれるように配置されてよい。
【００８２】
可飽和吸収ガスセルの冷却プレート３３０４、３３０５の流路３３０６、３３０７は、外部の冷却配管３３０９に接続され、冷却配管３３０９は、チラー３３１０に接続されてよい。つまり、チラー３３１０から冷却配管３３０９を介して流路３３０６、３３０７に冷却水等の冷却媒体が供給されるように構成されてよい。
【００８３】
可飽和吸収ガスタンク３３１１は、バルブ３３１３を介してガス供給配管３３１５に接続されてよく、バッファガスタンク３３１２は、バルブ３３１４を介してガス供給配管３３１５に接続されてよい。ガス供給配管３３１５は、可飽和吸収ガスセル３３０のチャンバ３３０１に接続されてよく、可飽和吸収ガス及びバッファガスがチャンバ３３０１内に供給できるように構成されてよい。
【００８４】
排気ポンプ３３１６は、バルブ３３１７を介して排気管３３１８に接続されてよい。排気管３３１８はチャンバ３３０１に接続され、排気ポンプ３３１６によりチャンバ３３０１内の排気が可能なように構成されてよい。
【００８５】
温度センサ３３１９及び圧力センサ３３２０は、チャンバ３３０１に接続されるとともに、制御部３３２１に信号を送信可能に接続されてよい。制御部３３２１は、温度センサ３３１９及び圧力センサ３３２０からの検出信号を受信可能に接続されるとともに、チラー３３１０、バルブ３３１３、３３１４、３３１７の制御が可能なように接続されて構成されてよい。レーザコントローラ３３２２は、増幅器３２ｋ、３２ｋ＋１及び制御部３３２１を制御可能に接続されてよい。
【００８６】
次に、個々の構成要素について説明する。
【００８７】
チラー３３１０は、冷却プレート３３０４、３３０５に供給する冷却媒体の温度を管理しながら、冷却媒体を循環させてよい。具体的には、チラー３３１０から供給された冷却媒体は、冷却配管３３０９を介して冷却プレート３３０４、３３０５の流路３３０６、３３０７を流れ、可飽和吸収ガス３３０８を冷却して再び冷却配管３３０９を介してチラー３３１０に戻るという循環を繰り返す。なお、冷却媒体は、冷却水であってもよいし、冷却水以外の熱媒体であってもよい。
【００８８】
なお、可飽和吸収ガス３３０８にＣＯ２ガスを使用し、加熱が必要な場合は、以下のようにしてもよい。例えば、冷却プレート３３０４、３３０５に流れる熱媒体にオイル等を用い、オイルを加熱冷却するチラー３３１０に変更してもよい。或いは、冷却プレート３３０４、３３０５にヒータ等の加熱器を備えてもよい。この場合は、レーザ装置３の動作状況によって、ＣＯ２ガスを加熱したり、冷却したりしてよい。具体的には、レーザ装置３の立上げ時や出力が小さい場合は、ＣＯ２ガスを加熱してもよい。一方、レーザ装置３が所定の出力以上になった場合は、ＣＯ２ガスが光を吸収する熱によって温度が上昇しすぎるので、冷却が必要となる。よって、チラー３３１０により、冷却媒体の冷却を行ってよい。
【００８９】
可飽和吸収ガスタンク３３１１は、可飽和吸収ガスを収容した可飽和吸収ガス供給源であってよい。可飽和吸収ガスタンク３３１１は、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０の説明で挙げた種々の可飽和吸収ガスを収容してよい。バルブ３３１３は、可飽和吸収ガスタンク３３１１からチャンバ３３０１内に供給されるガス量を、制御部３３２１からの指令により調整してよい。なお、本実施形態においては、可飽和吸収ガスタンク３３１１がＳＦ６を収容している例を挙げて説明する。
【００９０】
バッファガスタンク３３１２は、バッファガスを収容したバッファガス供給源であってよい。バッファガスタンク３３１２は、例えば、Ｎ２や、Ｈｅ等の不活性ガスを収容してよい。チャンバ３３０１内の可飽和吸収ガス３３０８の濃度が高すぎると、レーザ光Ｌｋの吸収量が多くなり過ぎてしまうので、バッファガスは、チャンバ３３０１内の可飽和吸収ガス３３０８の濃度を調整するために用いられてよい。バッファガスの供給量も、制御部３３２１からの指令により、バルブ３３１４の開度調節により制御されてよい。なお、本実施形態においては、Ｎ２ガスをバッファガスとして用いた例を挙げて説明する。
【００９１】
排気ポンプ３３１６は、排気管３３１８を介して、チャンバ３３０１内のガスを排気してよい。排気ポンプ３３１６による排気量も、制御部３３２１からの指令により、バルブ３３１７の開度が制御されて調整されてよい。
【００９２】
温度センサ３３１９は、チャンバ３３０１内の温度を検出してよく、圧力センサ３３２０は、チャンバ３３０１内の圧力を検出してよい。温度センサ３３１９及び圧力センサ３３２０は、例えば、チャンバ３３０１内に検出部が設けられ、外部に検出結果を出力するように構成されてもよい。検出結果は、制御部３３２１に送られ、制御部３３２１が検出温度と検出圧力に基づいて、種々の制御を行うようにしてもよい。
【００９３】
制御部３３２１は、チャンバ３３０１内の検出温度及び検出圧力に基づいて、チラー３３１０、バルブ３３１３、３３１４、３３１７を制御してよい。これにより、冷却プレート３３０４、３３０５内の流路３３０６、３３０７を循環させる冷却媒体の温度、供給速度、可飽和吸収ガス及びバッファガスの供給量、チャンバ３３０１内のガスの排気量等を制御することができ、最適な状態で可飽和吸収セルシステムを駆動することができる。なお、制御部３３２１は、上述のような制御演算を行うため、ＣＰＵ（Center  Processing  Unit、中央処理装置）を搭載し、プログラムを読み込んで動作するマイクロコンピュータや、特定の用途のために設計された集積回路であるＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等を含んで構成されてもよい。
【００９４】
なお、可飽和吸収ガスとして、ＣＯ２を用いる場合には、例えば、制御部３３２１はＣＯ２ガスの温度がおよそ４００℃となるように制御してもよい。この場合は、温度センサ３３１９の検出値に基づいて、ＣＯ２ガスの温度が所定の温度（例えば、およそ４００℃）となるように制御してもよい。
【００９５】
レーザコントローラ３３２２は、レーザ光Ｌｋを適切なレーザ光とすべく、増幅器３２ｋ、３２ｋ＋１及び可飽和吸収ガスセル３３０を制御してよい。可飽和吸収ガスセル３３０の制御は、レーザコントローラ３３２２が上述の制御部３３２１に指令を送ることにより制御してよい。
【００９６】
次に、かかる構成を有する可飽和吸収セルシステムの動作について説明する。まず、立ち上げ動作について説明する。
【００９７】
立ち上げ動作としては、まず制御部３３２１は、排気ポンプ３３１６を動作させ、バルブ３３１７を開いて、チャンバ３３０１内のガスを排気してもよい。次に、制御部３３２１は、圧力センサ３３２０で計測された圧力が所定の値以下になり、真空に近い状態となったら、バルブ３３１７を閉じてもよい。
【００９８】
次に、制御部３３２１は、バルブ３３１３と３３１４を開け、ＳＦ６ガスとＮ２ガスをチャンバ３３０１内に導入してもよい。そして、圧力センサ３３２０の値が所定の値（例えば、ＳＦ６の所定分圧）になったら、バルブ３３１３と３３１４を閉じてもよい。
【００９９】
次いで、制御部３３２１は、チラー３３１０に信号を送り、冷却媒体を流してもよい。制御部３３２１は、温度センサの値が所定の値となるように、チラー３３１０を用いて温度を制御してもよい。
【０１００】
制御部３３２１は、レーザコントローラ３３２２に、可飽和吸収ガスセル３３０の立ち上げ動作終了信号を送信してもよい。
【０１０１】
次に、定常動作について説明する。定常動作としては、まず、レーザコントローラ３３２２は、可飽和吸収ガスセル３３０の制御部３３２１から立ち上げ信号を受信すると、図２において示したマスタオシレータ３１０及び各増幅器３２１〜３２ｎを動作させてよい。
【０１０２】
この間、制御部３３２１は、チャンバ３３０１内の圧力及び温度を監視してもよい。圧力及び温度が所定の範囲から外れた場合には、レーザコントローラ３３２２にエラー信号を送信してもよい。レーザコントローラ３３２２は、エラー信号を受信した場合には、レーザシステムのレーザ光Ｌｋの出力動作を停止させてもよい。そして、その後は、再び立ち上げ動作に戻ってもよい。
【０１０３】
一方、チャンバ３３０１内の圧力及び温度が所定の範囲内にある場合には、そのまま動作を継続するとともに、チャンバ３３０１内の圧力及び温度の監視を継続してよい。
【０１０４】
このように、図７に係る可飽和吸収ガスセルシステムを用いた本実施形態に係るレーザ装置によれば、可飽和吸収ガスセル３３０内の温度及び圧力を監視し、異常が発生した場合には、レーザ光Ｌｋの出力動作を停止でき、信頼度の高い運転を行うことができる。
【０１０５】
また、図７においては、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０を用いた例について説明したが、変形例１に係る可飽和吸収ガスセル３３３０を用いて可飽和吸収ガスセルシステムを構成し、レーザ装置３を構成してもよい。
【０１０６】
５．スラブ型増幅器との組合せ
図８は、本実施形態に係るレーザ装置の増幅器をスラブ型増幅器として構成した一例を示した図である。図８においては、増幅器３２０をスラブ型増幅器３２００として構成し、スラブ型増幅器３２００の出力側に図５Ａ及び５Ｂに示したスラブ型の可飽和吸収ガスセル３３０を配置した例について説明する。
【０１０７】
スラブ型増幅器３２００は、入射ウィンドウ３２０１と、出射ウィンドウ３２０２と、一対の高反射凹面ミラー３２０３、３２０４と、一対の電極３２０５、３２０６と、ＲＦ（Radio  Frequency、高周波）電源３２１０とを備えてよい。また、一対の電極３２０５、３２０６の内部には、それぞれ流路３２０７、３２０８が形成され、流路入口３２０７ａ、３２０８ａ及び流路出口３２０７ｂ、３２０８ｂが備えられてよい。更に、一対の電極３２０５、３２０６の間には、放電領域３２０９が形成されてよい。なお、電極３２０５、３２０６の周囲は、図示しないレーザガスチャンバで覆われてよい。
【０１０８】
入射ウィンドウ３２０１及び出射ウィンドウ３２０２は、一対の電極３２０５、３２０６を、レーザ装置の光路上で挟むように、対向して配置されてよい。一対の高反射凹面ミラー３２０３、３２０４は、やはり電極３２０５、３２０６をレーザ装置の光路上で挟むように、また、電極３２０５、３２０６間に形成された放電領域３２０９内でレーザ光Ｌｋがマルチパスする光路を形成するように、対向して配置されてよい。
【０１０９】
電極３２０５と電極３２０６は、上下に対向して配置され、その間に形成される放電領域３２０９には、ガス状の増幅媒体が封入されてよい。増幅媒体には、例えば、ＣＯ２レーザガスが用いられてよい。電極３２０５、３２０６の内部に形成されたそれぞれの流路３２０７、３２０８は、流路入口３２０７ａ、３２０８ａから冷却水等の冷却媒体が供給され、流路３２０７、３２０８を流れて流路出口３２０７ｂ、３２０８ｂから流出する循環路として形成されてよい。電極３２０５、３２０６には、ＲＦ電源３２１０が接続され、高周波電圧が印加されるように構成されてよい。なお、電極３２０５はＲＦ電源３２１０の高電位側に接続され、電極３２０６はＲＦ電源３２１０の低電位側に接続されるとともに接地されてもよい。更に、電極３２０５、３２０６のレーザ光出力側には、出射ウィンドウ３２０２が配置され、出射ウィンドウ３２０２の出射側に可飽和吸収ガスセル３３０が配置されてよい。
【０１１０】
かかる構成を有するスラブ型増幅器３２００において、入射するレーザ光Ｌｋは、入射ウィンドウ３２０１を介して、ＣＯ２レーザガス等の増幅媒体が封入された図示しないレーザガスチャンバ内に入射してよい。そして、平面板の形状を有する一対の電極３２０５、３２０６間に高周波の電圧が印加され、放電領域３２０９で放電が発生してよい。この放電領域３２０９において、入射したレーザ光Ｌｋは、一対の高反射凹面ミラー３２０３、３２０４によりマルチパス増幅され、増幅されたレーザ光Ｌｋ＋１は、出射ウィンドウ３２０２を介して、レーザガスチャンバの外部に出力されてよい。
【０１１１】
ここで、例えば、放電領域３２０９に形成される光学システムは、入射レーザ光Ｌｋが出射レーザ光Ｌｋ＋１に転写結像されるように、共役な光学システムとされてもよい。
【０１１２】
また、入射レーザ光Ｌｋと出射レーザ光Ｌｋ＋１は、光路に直交する断面の形状がシート状であってもよい。例えば、電極３２０５、３２０６の放電方向のビーム幅が、放電方向と光路とに直交する方向のビーム幅よりも小さい、シート状であってもよい。
【０１１３】
スラブ型の可飽和吸収ガスセル３３０には、出射レーザ光Ｌｋ＋１のシートビーム断面の長手方向と、可飽和吸収ガスセル３３０の入射断面の長手方向とが略一致するように、入射ウィンドウ３３０２（図５Ａ及び５Ｂ参照）にレーザ光Ｌｋ＋１を入射させてもよい。
【０１１４】
以上のようにして、スラブ型増幅器３２００の出射側の光路上にスラブ型の可飽和吸収ガスセル３３０を光アイソレータとして配置してもよい。
【０１１５】
なお、図８においては、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０をスラブ型増幅器３２００の後に配置した例について説明したが、変形例１に示した可飽和吸収ガスセル３３３０をスラブ型増幅器３２００の後に配置してもよい。
【０１１６】
６．外部冷却型可飽和吸収ガスセル
６．１  プレート式外部冷却型可飽和吸収ガスセル（変形例２）
図９は、変形例２に係る可飽和吸収ガスセルの一例を示した正面図である。図９において、変形例２に係るレーザ装置の可飽和吸収ガスセル３３５０は、チャンバ３３５１と、冷却プレート３３５３、３３５４とを備え、チャンバ３３５１を上下から冷却プレート３３５３、３３５４で挟んだ構成を有してよい。なお、図９においては、チャンバ３３５１の入射ウィンドウ３３５２と、電極３３５３、３３５４の流路３３５５、３３５６の入口が示されている。
【０１１７】
このように、チャンバ３３５１の上下面を覆うように冷却プレート３３５３、３３５４を配置し、チャンバ３３５１の外部からチャンバ３３５１の内部の可飽和吸収ガスの冷却を行うようにしてもよい。
【０１１８】
この場合、チャンバ３３５１の内部は、図５Ａ及び５Ｂに示した可飽和吸収ガスセル３３０において、冷却プレート３３０４、３３０５を各々チャンバ３３０１の上下面上に移動させた構成としてよい。更に、図９に示すように、チャンバ３３５１の厚さを薄くし、内部の可飽和吸収ガスの冷却効果を高めるように構成してもよい。この場合、チャンバ３３５１は、金属等の熱伝導性の高い材料を用いて構成することが好ましい。
【０１１９】
また、チャンバ３３５１及び冷却プレート３３５３、３３５４等の可飽和吸収ガスセル３３５０の構成要素の個々の構成は、図５Ａ及び５Ｂに係る可飽和吸収ガスセル３３０の構成要素と略同様でよいので、その説明を省略する。
【０１２０】
なお、図９においては、チャンバ３３５１を部分的に覆う冷却ユニットとして、冷却プレート３３５３、３３５４を用いた例を説明したが、チャンバ３３５１の外面を接触して覆うことができれば、チャンバ３３５１の形状に応じた種々の形状の冷却ユニットを用いてよい。
【０１２１】
また、変形例２に係る可飽和吸収ガスセル３３５０は、図６Ａ、６Ｂに示した変形例１に係るマルチパスの可飽和吸収ガスセル３３３０と組み合わせてもよい。また、図７及び図８における可飽和吸収ガスセル３３０を、可飽和吸収ガスセル３３５０と置き換えてもよい。
【０１２２】
６．２  ジャケット式外部冷却型可飽和吸収ガスセル（変形例３）
図１０は、変形例３に係る可飽和吸収ガスセルの一例を示した断面構成図である。図１０において、変形例３に係る可飽和吸収ガスセル３３６０は、チャンバ３３６１と、入射ウィンドウ３３６２と、出射ウィンドウ３３６３と、冷却ジャケット３３６４とを備えてよい。
【０１２３】
変形例３に係る可飽和吸収ガスセル３３６０は、チャンバ３３６１の全周囲を覆った１ピースの冷却ジャケット３３６４を用いてチャンバ３３６１内部の可飽和吸収ガスを冷却している点で、変形例２に係る可飽和吸収ガスセル３３５０と異なっている。
【０１２４】
このように、チャンバ３３６１の一部を冷却プレート等で覆うのではなく、チャンバ３３６１の全周囲を冷却ジャケット３３６４で覆ってもよい。チャンバ３３６１の全周を覆うことにより、冷却効果を更に高めることができる。
【０１２５】
なお、その他の個々の要素の構成、適用範囲等は、変形例２に係る可飽和吸収ガスセル３３５０と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２６】
以上説明した本実施形態及び変形例１乃至３に係る可飽和吸収ガスセルは、レーザ装置の高出力側に配置されることが好ましいが、低出力側に配置することも可能である。よって、マスタオシレータ３１０の直後の第１の光アイソレータ３３１（図２参照）として、また他の任意の箇所の光アイソレータ３３２〜３３ｎとして用いることができる。
【０１２７】
以上、本開示の好ましい実施形態について詳説したが、本開示は、上述した実施形態に制限されることはなく、本開示の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上述の実施形態は、矛盾の無い範囲で互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１    ＬＰＰ式ＥＵＶ生成装置
２、３３０１、３３３１、３３５１、３３６１    チャンバ
３    レーザ装置
６    露光装置
２７    ターゲット
３１、３２、３３、Ｌ１、Ｌ２、Ｌｋ、Ｌｋ＋１、Ｌｎ    レーザ光
３１０    マスタオシレータ
３２０〜３２２、３２ｋ、３２ｎ、３２００    増幅器
３３０２、３３０３、３３３２、３３３３、３３５２、３３６２、３３６３    ウィンドウ
３３０４、３３０５、３３３６、３３３７、３３５５、３３５６    冷却プレート
３３６４    冷却ジャケット
３３０６、３３０７、３３３８、３３３９    流路
３３０８、３３４０    可飽和吸収ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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