レーザシステムおよびレーザ生成方法
【課題】安定したレーザ光を得る。
【解決手段】レーザシステムは、パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置と、前記マスタオシレータと前記増幅装置とを制御するコントローラとを備えてもよい。前記マスタオシレータは、励起光を出力するポンピングレーザと、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザと、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器と、前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタと、を備えてもよい。前記コントローラが、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御してもよい。
【解決手段】レーザシステムは、パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置と、前記マスタオシレータと前記増幅装置とを制御するコントローラとを備えてもよい。前記マスタオシレータは、励起光を出力するポンピングレーザと、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザと、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器と、前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタと、を備えてもよい。前記コントローラが、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザシステムおよびレーザ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体リソグラフィプロセスに使用される典型的な紫外線光源エキシマレーザは、波長がおよそ２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザと波長がおよそ１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザである。
【０００３】
そうしたＡｒＦエキシマレーザの殆どは発振段レーザと増幅段を含む２ステージレーザシステムとして市場に供給されている。２ステージのＡｒＦエキシマレーザシステムの発振段レーザと増幅段の共通する主要な構成を説明する。発振段レーザは第１チャンバを有し、増幅段は第２チャンバを有する。それらの第１、第２チャンバ内にレーザガス（Ｆ２、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅの混合ガス）が封入されている。発振段レーザと増幅段はまた、前記レーザガスを励起するために電気エネルギーを供給する電源を有する。発振段レーザと増幅段とはそれぞれ電源を有することができるが、１台の電源を共有することもできる。前記第１チャンバ内には、それぞれが前記電源に接続された第１アノードと第１カソードとを含む第１放電電極が設置され、前記第２チャンバ内にも同様にそれぞれが前記電源に接続された第２アノードと第２カソードとを含む第２放電電極が設置されている。
【０００４】
発振段レーザ特有の構成は、例えば狭帯域モジュールである。狭帯域モジュールは典型的にはひとつのグレーティングと少なくともひとつのプリズムビームエキスパンダとを含む。半透過ミラーと前記グレーティングとが光共振器を構成し、これらの半透過ミラーとグレーティングとの間に発振段レーザの前記第１チャンバが設置されている。
【０００５】
前記第１放電電極の第１アノードと第１カソードとの間に放電が発生されると前記レーザガスが励起されて、その励起エネルギーを放出する際に光が発生する。その光が前記狭帯域モジュールによって波長選択されたレーザ光となって発振段レーザから出力される。
【０００６】
増幅段が共振器構造を含むレーザである場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＯと言い、増幅段が共振器構造を含まずレーザではない場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＡと言う。前記発振段レーザからのレーザ光が前記増幅段の第２チャンバ内に存在するときに、前記第２放電電極の第２アノードと第２カソードとの間に放電を発生させる制御が行なわれる。これにより前記第２チャンバ内のレーザガスが励起されて、前記レーザ光が増幅されて増幅段から出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９−６７４６８号明細書
【概要】
【０００８】
本開示の一態様によるレーザシステムは、パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置と、前記マスタオシレータと前記増幅装置とを制御するコントローラとを備えるレーザシステムであって、前記マスタオシレータが、励起光を出力するポンピングレーザと、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザと、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器と、前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタと、を備え、前記コントローラが、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御してもよい。
【０００９】
本開示の他の態様によるレーザ生成方法は、励起光を出力するポンピングレーザ、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザ、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器、および前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタを備えるマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置とを備える装置のレーザ生成方法であって、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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、本開示の実施の形態１による波長変換素子を有する固体レーザ装置およびそれを用いた２ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。
【図２】図２は、本開示の実施の形態２によるマスタオシレータの概略構成を示す。
【図３】図３は、本実施の形態２による光シャッタの一例を示す。
【図４】図４は、本実施の形態２におけるポッケルスセルに印加する高電圧パルスの一例を示す。
【図５】図５は、本実施の形態２におけるロングパルスマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の一例を示す。
【図６】図６は、本実施の形態２における光シャッタを通過したパルスレーザ光の一例を示す。
【図７】図７は、実施の形態２によるマスタオシレータの概略動作を示すフローチャートである。
【図８】図８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９】図９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タイミングチャートである。
【図１０】図１０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１１】図１１は、図１０のステップＳ２０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１０のステップＳ２０３に対してコントローラが実行する動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１０のステップＳ２０４に示す増幅装置制御ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１〜３にかかるＴｉ：サファイアレーザの一例を示す。
【図１５】図１５は、実施の形態１〜３にかかる増幅器の一例を示す。
【図１６】図１６は、実施の形態１〜３にかかるファブリーペロー型の増幅器の概略構成を示す。
【００１１】
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。
【００１２】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．マスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態１）
３．１ 構成
３．２ 動作
４．光シャッタを光路中に配置したマスタオシレータ（実施の形態２）
４．１ 構成
４．１．１ 光シャッタ
４．２ 動作
４．３ 作用
５．光シャッタを含むマスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態３）
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ タイミングチャート
５．４ フローチャート
５．５ 作用
６．補足説明
６．１ Ｔｉ：サファイアレーザ
６．２ 増幅器（ＰＡ）
６．３ 光共振器を含む増幅器（ＰＯ）
【００１３】
１．概要
マスタオシレータ内に配置された光シャッタの動作タイミングと、レーザガスを含む放電励起式の増幅装置を動作（放電）させるタイミングと、を同期させてもよい。
【００１４】
２．用語の説明
ＫＢＢＦ結晶とは、化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２で表される非線形光学結晶であり、波長変換素子である。「バースト発振とは、所定の期間に、所定の繰返し周波数で、パルスレーザ光を出力することである。光路とは、レーザ光が伝搬する経路のことである。
【００１５】
３．マスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態１）
３．１ 構成
図１に本開示の実施の形態１による２ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。
２ステージレーザ装置（以下、レーザシステムという）１は、大別すると、マスタオシレータ２と、増幅装置３とを含む。マスタオシレータ２は、たとえば波長変換素子を有してもよい。増幅装置３は、たとえば放電励起式ＡｒＦエキシマ増幅器であってよい。前記マスタオシレータ２と前記増幅装置３との間には、低コヒーレンス化光学システム４が設置されてもよい。低コヒーレンス化光学システム４としては、光学パルスストレッチャーやランダム位相板等のシステムを使用してよい。
【００１６】
次に、マスタオシレータ２について説明する。マスタオシレータ２は、ポンピングレーザ５と、Ｔｉ：サファイアレーザ６と、増幅器７と、ビームスプリッタ８１と、高反射ミラー８２と、ＬＢＯ結晶９と、ＫＢＢＦ結晶１０と、高反射ミラー１１とを含んでもよい。
【００１７】
ポンピングレーザ５は、たとえば半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波光を発振するレーザであってもよい。Ｔｉ：サファイアレーザ６は、Ｔｉ：サファイア結晶と光共振器を含んでもよい。増幅器７は、Ｔｉ：サファイア結晶を含む増幅器であってよい。
【００１８】
次いで、増幅装置３について説明する。増幅装置３は、チャンバ２０と、一対の放電電極（アノード２１およびカソード２２）と、出力結合ミラー１４と、高反射ミラー１５、１６、および１７とを含んでもよい。チャンバ２０内には、レーザガスが封入されていてもよい。このレーザガスは、Ａｒ、Ｎｅ、Ｆ２、およびＸｅの混合ガスでもよい。アノード２１およびカソード２２は、チャンバ２０内に設置されてもよい。アノード２１およびカソード２２は、図１の紙面に対して垂直方向に配列していてもよい。アノード２１およびカソード２２の間は、放電空間２３であってよい。チャンバ２０には、パルスレーザ光３２を透過するウィンドウ１８および１９が取り付けてあってもよい。また、図示を省略した電源がチャンバ２０の外に設置されていてもよい。
【００１９】
前記出力結合ミラー１４と高反射ミラー１５、１６、および１７とは、リング光共振器を構成していてもよい。出力結合ミラー１４は、一部の光を透過し、一部の光を反射する素子であってもよい。
【００２０】
３．２ 動作
マスタオシレータ２は、波長がおよそ１９３ｎｍのパルスレーザ光３１を出力してもよい。低コヒーレンス化光学システム４は、前記パルスレーザ光３１のコヒーレンシーを低下させてもよい。増幅装置３は、コヒーレンシーの低下したパルスレーザ光３２を増幅してパルスレーザ光３３として出力してもよい。パルスレーザ光３３は、例えば図示していない半導体露光機へ送られて、露光処理に使用されてもよい。
【００２１】
ポンピングレーザ５からは、波長がおよそ５３２ｎｍの励起光（ポンピング光ともいう）５１が出力されてもよい。励起光５１の一部は、ビームスプリッタ８１を透過してもよい。励起光５１の他の一部はビームスプリッタ８１で反射してもよい。ビームスプリッタ８１を透過した励起光５１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６を励起してもよい。励起されたレーザ６からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が出力されてもよい。ここで、Ｔｉ：サファイアレーザ６は、図示しない波長選択素子を備える光共振器を含んでもよい。このＴｉ：サファイアレーザ６からは、波長選択素子によって狭帯域化されたスペクトル幅のパルスレーザ光が出力されてもよい。
【００２２】
ポンピングレーザ５から出力された励起光５１のうち、ビームスプリッタ８１で反射した励起光５１は、さらに高反射ミラー８２で反射されてもよい。この反射した励起光５１は、Ｔｉ：サファイアの増幅器７に入射し、これが備えるＴｉ：サファイア結晶を励起してもよい。増幅器７はその励起エネルギーによってＴｉ：サファイアレーザ６から出力されたパルスレーザ光を増幅してもよい。この結果、増幅器７からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が出力されてもよい。
【００２３】
Ｔｉ：サファイアの増幅器７から出力されたパルスレーザ光は、波長変換素子であるＬＢＯ結晶９を透過することで、波長がおよそ３８６．８ｎｍ（前記７７３．６ｎｍの１／２）のパルスレーザ光へ変換されてもよい。波長変換後のパルスレーザ光は、波長変換素子であるＫＢＢＦ結晶１０を透過することで、波長がおよそ１９３．４ｎｍ（前記３８６．８ｎｍの１／２）のパルスレーザ光３１へさらに変換されてもよい。
【００２４】
ＫＢＢＦ結晶１０を透過後のパルスレーザ光３１は、反射ミラー１１によって進行方向を変えられて、低コヒーレンス化光学システム４に入射してもよい。パルスレーザ光３１のコヒーレンスは、低コヒーレンス化光学システム４を透過することによって低下してもよい。そのコヒーレンスが低下したパルスレーザ光３２は増幅装置３に入射してもよい。
【００２５】
チャンバ２０内のアノード２とカソード２２に電気的に接続された電源は、アノード２１およびカソード２２間に電位差を加えてもよい。これにより、増幅装置３の放電空間２３にパルスレーザ光３２が通過するタイミングで、アノード２１およびカソード２２間で放電が発生してもよい。
【００２６】
低コヒーレンス化光学システム４を出射したパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、高反射ミラー１５を反射してもよい。このパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１８を透過して、前記アノード２１と前記カソード２２との間の放電空間２３へ進行してもよい。パルスレーザ光３２が前記放電空間２３内に存在するときに前記放電空間２３に放電を生じさせる制御が行われることによって、そのパルスレーザ光３２が増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１９を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、高反射ミラー１６および１７を高反射して、再びウィンドウ１９を介して、チャンバ２０内の放電空間２３へ進行してもよい。そして、このパルスレーザ光３２は、今度はウィンドウ１８を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、出力結合ミラー１４に入射してもよい。このパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、パルスレーザ光３３として増幅装置３から出射してもよい。パルスレーザ光３２の他の一部は、出力結合ミラー１４で反射することで、フィードバック光として、再びリング光共振器中に戻されてもよい。
【００２７】
本説明では、増幅装置３がリング光共振器を含む場合を例示したが、この例に限定されるものではない。たとえば、増幅装置３は、増幅器に光共振器が配置されたファブリーペロー型共振器を含んでもよい。
【００２８】
４．光シャッタを光路中に配置したマスタオシレータ（実施の形態２）
つぎに、図１に示すマスタオシレータ２の他の形態を、本開示の実施の形態２として、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
４．１ 構成
図２は、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａの概略構成を示す。図２に示すように、マスタオシレータ２Ａは、固体レーザ装置２００と、コントローラ２１０とを含んでもよい。また、マスタオシレータ２Ａは、コントローラ２１０から固体レーザ装置２００へ入力する各種信号を、タイミング調整のために遅延させる１つ以上の遅延回路を含んでもよい。
【００３０】
固体レーザ装置２００は、上述したように、ポンピングレーザ５、Ｔｉ：サファイアレーザ６（シードレーザ）、増幅器７、ＬＢＯ結晶９およびＫＢＢＦ結晶１０を含む波長変換装置８、ビームスプリッタ８１、および高反射ミラー８２を備えてもよい。ポンピングレーザ５とＴｉ：サファイアレーザ６とビームスプリッタ８１とは、ロングパルスマスタオシレータ６０を構成してもよい。ロングパルスマスタオシレータ６０は、たとえばパルス幅（時間長）が立ち上がりタイミングのジッタよりも十分に大きい（すなわち、ラウンドトリップ時間の長い）パルスレーザ光を生成してもよい。このようなロングパルスマスタオシレータ６０は、共振器長を長くする、ＯＣの反射率を高くする、レーザ媒質の利得を下げる等によって実現することができる。
【００３１】
固体レーザ装置２００は、さらに、少なくとも１つの光シャッタを備えてもよい。光シャッタ４１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６と増幅器７との間の光路上に配置してもよい。光シャッタ４２は、増幅器７と波長変換装置８との間の光路上に配置してもよい。光シャッタ４３は、ＬＢＯ結晶９とＫＢＢＦ結晶１０との間の光路上に配置してもよい。光シャッタ４４は、マスタオシレータ２Ａの出力端に配置してもよい。光シャッタ４１〜４４は、それぞれ同様の構成および動作としてよい。光シャッタ４１〜４４の構成または動作は、それぞれ異なるものとしてもよい。
【００３２】
コントローラ２１０は、ポンピングレーザ５が励起光５１を出力するタイミングや、光シャッタ４１〜４４の開閉タイミングを制御する同期制御装置であってもよい。そのようなコントローラ２１０は、内部トリガ発振器２１１を含んでもよい。内部トリガ発振器２１１は、たとえば所定繰返し周波数で内部トリガを発振してもよい。コントローラ２１０は、この内部トリガをポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
【００３３】
また、コントローラ２１０は、たとえば上位コントローラであるレーザコントローラなどの外部装置２２０から、略所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１を受信してもよい。コントローラ２１０は、外部装置２２０から受信したトリガ信号Ｓ１に基づいて、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５に送信してもよい。これにより、ポンピングレーザ５が、略所定繰返し周波数で励起光５１を継続的に出力し得る。コントローラ２１０は、各光シャッタ４１〜４４への光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４をそれぞれ送信してもよい。
【００３４】
遅延回路には、発振遅延回路３１１と、第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４とが含まれていてもよい。発振遅延回路３１１は、ポンピングレーザ５を発振させるポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を、所定遅延時間（発振遅延時間Ｄｄｐ）分、遅延させてもよい。第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４は、各光シャッタ４１〜４４への光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４それぞれを、光シャッタ４１〜４４毎に計算された所定遅延時間（シャッタ遅延時間Ｄｏｐ）分、遅延させてもよい。発振遅延回路３１１および第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４は、それぞれの遅延時間を外部から設定できるとよい。
【００３５】
４．１．１ 光シャッタ
ここで、図３に、実施の形態２による光シャッタの一例を示す。なお、図３に示す光シャッタ４０は、光シャッタ４１〜４４のいずれに対しても適用可能である。図３では、光シャッタ４１を例に挙げている。
【００３６】
図３に示すように、光シャッタ４０は、たとえば２つの偏光子１４１および１４３とポッケルスセル１４２と高圧電源１４４とを含んでもよい。偏光子１４１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方向の偏光成分を遮断してもよい。一方、偏光子１４３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方向の偏光成分を遮断してもよい。このように、偏光子１４１と偏光子１４３とでは、透過させる光の偏光成分が異なっていてもよい。たとえば、本例のように、偏光子１４１と偏光子１４３とでは、透過する光の偏光方向が略９０°異なっていてもよい。
【００３７】
光シャッタ動作信号Ｓ４１は、光シャッタ４０の高圧電源１４４に入力されてもよい。高圧電源１４４は、光シャッタ動作信号Ｓ４１が入力されるとポッケルスセル１４２に、電圧Ｓ６１を印加してもよい。電圧Ｓ６１は、光シャッタ動作信号Ｓ４１と実質的に同じパルス幅（時間長）を有してもよい。ポッケルスセル１４２は、たとえば電圧Ｓ６１が印加されている期間、入射した光の偏光方向を変更し得る。本例では、入射光の偏光方向を略９０°変更する電圧値の電圧Ｓ６１が、高圧電源１４４からポッケルスセル１４２に印加されてもよい。
【００３８】
ロングパルスマスタオシレータ６０から光シャッタ４０に入射したパルスレーザ光Ｌ０は、まず、偏光子１４１に入射してもよい。偏光子１４１は、入射したパルスレーザ光Ｌ０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）を透過させる。偏光子１４１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１４２に入射する。
【００３９】
ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１が印加されていない場合、ポッケルスセル１４２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１４２から出力され、偏光子１４３に入射する。このため、ポッケルスセル１４２を透過したＹ直線偏光パルスレーザ光は、偏光子１４３によって反射および吸収される。この結果、パルスレーザ光Ｌ０が、光シャッタ４０によって遮断される。
【００４０】
一方、ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１が印加されている場合、ポッケルスセル１４２に入射したＹ直線偏光パルスレーザ光の偏光方向は、略９０°変更され得る。この結果、ポッケルスセル１４２からは、Ｘ方向の直線偏光のパルスレーザ光（以下、Ｘ直線偏光パルスレーザ光という）が出力され得る。このＸ直線偏光パルスレーザ光は、偏光子１４３を透過する。この結果、パルスレーザ光Ｌ１が、光シャッタ４０から出力される。
【００４１】
また、たとえばパルスレーザ光Ｌ１として必要なパルス幅（時間長）を２０ｎｓ程度とすると、図４に示すように、たとえばポッケルスセル１４２には、パルス幅（時間長）が２０ｎｓ程度の電圧Ｓ６１が印加されるとよい。一方で、ロングパルスマスタオシレータ６０からは、上述したように、たとえばパルス幅（時間長）が立ち上がりタイミングのジッタよりも十分に大きいパルスレーザ光が出力されてもよい。たとえば、立ち上がりタイミングのジッタが±１０ｎｓ程度であって、パルスレーザ光Ｌ１として必要なパルス幅（時間長）が２０ｎｓ程度であるとする。この場合、図５に示すように、ロングパルスマスタオシレータ６０は、たとえば７０ｎｓ程度のパルス幅（時間長）のパルスレーザ光Ｌ０を出力するとよい。これにより、図６に示すように、光シャッタ４０からは、２０ｎｓ程度のパルス幅を持つパルスレーザ光Ｌ１が、パルスレーザ光Ｌ０の立ち上がりタイミングのジッタに影響されないタイミングで出力されてもよい。なお、一般的なポッケルスセルは、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。
【００４２】
なお、本例は、偏光子１４１を透過したパルスレーザ光Ｌ０と偏光子１４３を透過したパルスレーザ光Ｌ１との偏光方向を略９０°変えた構成である。このため、ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１を印加した期間、光シャッタ４０が開状態となる。ただし、この例に限定されるものではない。たとえば偏光子１４１を透過したパルスレーザ光Ｌ０と偏光子１４３を透過したパルスレーザ光Ｌ１との偏光方向を同じ方向としてもよい。この場合、ポッケルスセル１４２に電圧を印加しない期間、光シャッタ４０が開状態となる。なお、光シャッタを開状態にするとは、光シャッタがパルスレーザ光を通過可能な状態にすることを意味し、光シャッタを閉状態にするとは、光シャッタがパルスレーザ光を遮断する状態にすることを意味する。
【００４３】
４．２ 動作
つづいて、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａの概略動作を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本説明では、コントローラ２１０の動作に着目する。
【００４４】
図７に示すように、コントローラ２１０は、たとえばレーザコントローラなどの外部装置２２０からトリガ信号Ｓ１を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０１；ＮＯ）。なお、コントローラ２１０は、外部装置２２０らトリガ信号Ｓ１が入力されない期間、内部トリガ発振器２１１が発振した内部トリガをポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
【００４５】
トリガ信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５へ送信してもよい（ステップＳ１０２）。これとともに、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の各光シャッタ４１〜４４への送信を開始してもよい（ステップＳ１０３）。ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を経由してポンピングレーザ５に入力してもよい。各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４は、第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４を経由して、各光シャッタ４１〜４４に入力してもよい。発振遅延回路３１１には、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延させるように設定されていてもよい。第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４には、それぞれをパルスレーザ光が通過するタイミングに合わせて各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するように、それぞれの光シャッタ４１〜４４に応じたシャッタ遅延時間Ｄｏｐが設定されていてもよい。これにより、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングと、各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するタイミングとが調節されてもよい。なお、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングは、Ｔｉ：サファイアレーザ６からパルスレーザ光Ｌ０が出力されるタイミングと直接的に関係してもよい。
【００４６】
その後、コントローラ２１０は、各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。コントローラ２１０は、この計測時間が予め設定しておいた光シャッタ開時間ΔＴｏｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ１０４；ＮＯ）。なお、光シャッタ開時間ΔＴｏｐとは、光シャッタ４１〜４４を開状態とする時間である。
【００４７】
光シャッタ開時間ΔＴｏｐが経過すると（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の送信を終了してもよい（ステップＳ１０５）。これにより、各光シャッタ４１〜４４が閉状態となってもよい。なお、上述のように、ロングパルスマスタオシレータ６０を用いることで、光シャッタ４１〜４４の開閉動作を用いて、パルスレーザ光Ｌ１の波形を調節することが可能であってもよい。
【００４８】
その後、コントローラ２１０は、レーザ発振を終了するか否かを判断してもよい（ステップＳ１０６）。レーザ発振を終了する場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、本動作を終了してもよい。なお、コントローラ２１０は、本動作を終了後、外部装置２２０から所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１が入力されない場合、内部トリガ発振器２１１が発振した内部トリガを所定繰返し周波数でポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。一方、本動作を終了しない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、コントローラ２１０は、ステップＳ１０１へリターンして、以降の動作を実行してもよい。
【００４９】
４．３ 作用
以上のような構成および動作とすることで、光シャッタ４１〜４４から出力されるパルスレーザ光Ｌ１が、それぞれの光シャッタ４１〜４４に与えた光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４によってパルスレーザ光Ｌ０またはＬ１から切り出されたパルス形状を持ってもよい。そのように、パルスレーザ光Ｌ１は、光シャッタ４１〜４４に与える光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４で制御されてもよい。そのため、パルスレーザ光Ｌ１のジッタは、ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１を印加する高圧電源１４４の回路ジッタとなり得る。そのような回路ジッタは、ロングパルスマスタオシレータ６０から出力されるパルスレーザ光Ｌ０のジッタに対して十分短いと考えられる。そのため、光シャッタ４１〜４４を通過したパルスレーザ光Ｌ１のジッタは無視できる程度に小さいと考えられる。
【００５０】
また、マスタオシレータ２Ａは、光シャッタ４１〜４４によってパルス幅を制御できる。そのため、パルス幅を変化させることも容易にできる。
【００５１】
５．光シャッタを含むマスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態３）
つぎに、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａと増幅装置３とを組み合わせたレーザシステム１Ａを、実施の形態３として詳細に説明する。
【００５２】
５．１ 構成
図８に、実施の形態３によるレーザシステム１Ａの概略構成を示す。図８に示すように、レーザシステム１Ａは、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａと、高反射ミラー１１と、低コヒーレンス化光学システム４と、レーザシステム１Ａの全体動作を制御するレーザコントローラ２２０Ａと、増幅装置３とを備えてもよい。また、レーザシステム１Ａの増幅装置３は、チャンバ２０内のアノード２１とカソード２２とに電気的に接続されたレーザ電源２４を含んでもよい。さらに、増幅装置３は、レーザコントローラ２２０Ａから出力されたスイッチ信号Ｓ５を、所定遅延時間（スイッチ遅延時間Ｄｐｐ）分遅延させる、スイッチ遅延回路３５０を含んでもよい。
【００５３】
５．２ 動作
つづいて、レーザシステム１Ａの概略動作を説明する。レーザコントローラ２２０Ａは、上述した外部装置２２０の一例である。レーザコントローラ２２０Ａは、露光装置６００における露光コントローラ６０１からパルスレーザ光３３のバースト出力が要求されると、マスタオシレータ２Ａのコントローラ２１０にトリガ信号Ｓ１およびバースト要求信号Ｓ２を入力する。コントローラ２１０は、これに応じて上述の動作を実行することで、パルスレーザ光３１のバースト出力を生成する。
【００５４】
また、レーザコントローラ２２０Ａは、増幅装置３のレーザ電源２４に、所定繰返し周波数の放電信号を出力する。レーザコントローラ２２０Ａは、継続的に放電信号を出力してもよいし、露光コントローラ６０１からバースト出力が要求されている期間のみ放電信号を出力してもよい。放電信号によってレーザ電源２４のスイッチ２５がオンされると、レーザ電源２４は、アノード２１およびカソード２２間に放電用の電位差を与える。これにより、アノード２１およびカソード２２の放電空間２３で放電が生じる。
【００５５】
さらに、レーザコントローラ２２０Ａは、コントローラ２１０へトリガ信号Ｓ１を出力すると、スイッチ信号Ｓ５をレーザ電源２４のスイッチ２５へ出力する。このスイッチ信号Ｓ５は、スイッチ遅延回路３５０を介してスイッチ２５に入力される。これにより、マスタオシレータ２Ａから低コヒーレンス化光学システム４を経由して増幅装置３に入射したパルスレーザ光３２がチャンバ２０内を通過するタイミングに合わせて、放電空間２３で放電が発生する。スイッチ遅延回路３５０によるスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、たとえば経験、実験またはシミュレーションなどで予め特定しておくとよい。
【００５６】
５．３ タイミングチャート
つぎに、レーザシステム１Ａの動作を、図９に示すタイミングチャートを用いて説明する。ただし、ここでは、説明の簡略化のため、光シャッタ４２〜４４については省略する。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、たとえばタイミングｔ１で、コントローラ２１０にトリガ信号Ｓ１を出力してもよい。すると、コントローラ２１０は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５へ出力してもよい。このポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を介することで、図９（ｂ）に示すように、トリガ信号Ｓ１に対して発振遅延時間Ｄｄｐ分遅れて、ポンピングレーザ５に入力してもよい。この結果、ロングパルスマスタオシレータ６０からは、パルスレーザ光（ここでは、説明の都合上、これをシードパルスレーザ光という）Ｌ０が出力されてもよい。このシードパルスレーザ光Ｌ０は、たとえば図９（ｃ）に示すタイミングで、光シャッタ４１に入射してもよい。
【００５８】
また、コントローラ２１０は、トリガ信号Ｓ１を出力すると（図９（ａ）参照）、光シャッタ開時間ΔＴｏｐのパルス幅を持つ光シャッタ動作信号Ｓ４１を、光シャッタ４１へ出力してもよい。この光シャッタ動作信号Ｓ４１は、図９（ｄ）に示すように、第１シャッタ遅延回路３４１を介することで、シードパルスレーザ光Ｌ０が光シャッタ４１を通過する期間に合わせるように、トリガ信号Ｓ１に対してシャッタ遅延時間Ｄｏｐ分遅れて、光シャッタ４１に入力してもよい。この結果、図９（ｅ）に示すように、光シャッタ４１からは、光シャッタ開時間ΔＴｏｐに応じてシードパルスレーザ光Ｌ０から切り出されたパルスレーザ光（ここでは、説明の都合上、これを通過パルスレーザ光という）Ｌ１が出力してもよい。この通過パルスレーザ光Ｌ１は、図９（ｆ）に示すように、増幅器７を介することで増幅されてもよい（ここでは、説明の都合上、これを増幅パルスレーザ光Ｌ１ａという）。その後、増幅パルスレーザ光Ｌ１ａは、波長変換装置８を介することで高調波のパルスレーザ光に変換された後、マスタオシレータ２Ａから出力されてもよい（ここでは、説明の都合上、これをマスタパルスレーザ光３１という）。
【００５９】
一方、コントローラ２１０は、トリガ信号Ｓ１を出力すると（図９（ａ）参照）、スイッチオン時間ΔＴｐｐのパルス幅を持つスイッチ信号Ｓ５を、増幅装置３のレーザ電源２４におけるスイッチ２５へ出力してもよい。このスイッチ信号Ｓ５は、図９（ｈ）に示すように、スイッチ遅延回路３５０を介することで、トリガ信号Ｓ１に対してスイッチ遅延時間Ｄｐｐ分遅れて、スイッチ２５に入力してもよい。すると、図９（ｉ）に示すように、増幅装置３では、スイッチ信号Ｓ５の入射タイミングＴｐｐよりも遅延時間Ｄｄｄ遅れて、チャンバ２０内の放電空間２３で放電が発生してもよい（放電波形Ｗ１）。この放電波形Ｗ１で示される放電期間が、低コヒーレンス化光学システム４を経由したマスタパルスレーザ光３２が放電空間２３を通過する期間と合うように、シャッタ遅延時間Ｄｏｐおよびスイッチ遅延時間Ｄｐｐの少なくとも一方が設定されるとよい。この結果、図９（ｊ）に示すように、増幅装置３から増幅されたパルスレーザ光（ここでは、説明の都合上、これを出力パルスレーザ光という）３３が出力されてもよい。
【００６０】
５．４ フローチャート
つづいて、レーザシステム１Ａの動作を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、レーザシステム１Ａの概略動作を示すフローチャートである。図１１は、図１０のステップＳ２０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。図１２は、図１０のステップＳ２０３によってコントローラが開始する動作を示すフローチャートである。図１３は、図１０のステップＳ２０４によってレーザコントローラが開始する動作を示すフローチャートである。なお、図１０、図１１および図１３では、レーザコントローラ２２０Ａの動作を示す。図１２では、コントローラ２１０の動作を示す。
【００６１】
図１０に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、起動後、各種パラメータを初期設定するパラメータ初期設定ルーチンを実行してもよい（ステップＳ２０１）。なお、設定する初期パラメータは、予め登録されていてもよいし、露光コントローラ６０１等の外部から入力または要求されてもよい。
【００６２】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、露光コントローラ６０１等からパルスレーザ光３３のバーストを要求するバースト要求信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０２；ＮＯ）。バースト要求信号を受信すると（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、マスタオシレータ２Ａにパルスレーザ光３１のバーストを出力させる制御を実行してもよい（ステップＳ２０３）。これとともに、レーザコントローラ２２０Ａは、増幅装置３に放電させる制御を実行してもよい（ステップＳ２０４）。
【００６３】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１を、所定繰返し周波数となるように、コントローラ２１０へ出力してもよい（ステップＳ２０５）。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、パルスレーザ光３３の出力を停止するか否かを判定してもよい（ステップＳ２０６）。出力を停止する場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２０３で開始したマスタオシレータ２Ａの制御を終了してもよい（ステップＳ２０７）。また、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１０４で開始した増幅装置３の制御を終了し（ステップＳ２０８）、その後、本動作を終了してもよい。一方、出力を停止しない場合（ステップＳ２０６；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２０３へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
【００６４】
つぎに、図１０のステップＳ２０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を説明する。図１１に示すように、パラメータ初期設定ルーチンでは、レーザコントローラ２２０Ａは、発振遅延回路３１１に設定する発振遅延時間Ｄｄｐを取得してもよい（ステップＳ２１１）。取得される発振遅延時間Ｄｄｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得した発振遅延時間Ｄｄｐを、コントローラ２１０を介して発振遅延回路３１１に設定してもよい（ステップＳ２１２）。これにより、発振遅延回路３１１を通過するポンピングレーザ発振信号Ｓ１１のタイミングが、発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延されてもよい。
【００６５】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、各光シャッタ４１〜４４に設定するシャッタ遅延時間Ｄｏｐを取得してもよい（ステップＳ２１３）。取得されるシャッタ遅延時間Ｄｏｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得した光シャッタ４１〜４４ごとのシャッタ遅延時間Ｄｏｐを、コントローラ２１０を介して第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４にそれぞれ設定してもよい（ステップＳ２１４）。これにより、第１〜第４シャッタ遅延回路４１〜４４を通過する光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４それぞれのタイミングが、シャッタ遅延時間Ｄｏｐ分遅延されてもよい。
【００６６】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、各光シャッタ４１〜４４に対する光シャッタ開時間ΔＴｏｐを取得してもよい（ステップＳ２１５）。取得される光シャッタ開時間ΔＴｏｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。
【００６７】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ遅延回路３５０に設定するスイッチ遅延時間Ｄｐｐを取得してもよい（ステップＳ２１６）。取得されるスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得したスイッチ遅延時間Ｄｐｐをスイッチ遅延回路３５０に設定してもよい（ステップＳ２１７）。これにより、スイッチ遅延回路３５０を通過するスイッチ信号Ｓ５のタイミングが、スイッチ遅延時間Ｄｐｐ分遅延されてもよい。
【００６８】
以上のように、各種パラメータを初期設定すると、レーザコントローラ２２０Ａは、図１０に示す動作へリターンしてもよい。
【００６９】
つづいて、図１０のステップＳ２０３に対してコントローラ２１０が実行する動作を説明する。図１２に示すように、レーザコントローラ２２０Ａの制御の下、コントローラ２１０は、たとえばレーザコントローラ２２０Ａからトリガ信号Ｓ１を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２２１；ＮＯ）。なお、コントローラ２１０は、レーザコントローラ２２０Ａからトリガ信号Ｓ１が入力されない期間、内部トリガ発振器２１１が発振した内部トリガを所定繰返し周波数でポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
【００７０】
トリガ信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ２２１；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５へ送信してもよい（ステップＳ２２２）。これとともに、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の各光シャッタ４１〜４４への送信を開始してもよい（ステップＳ２２３）。ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を経由してポンピングレーザ５に入力してもよい。各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４は、第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４を経由して、各光シャッタ４１〜４４に入力してもよい。発振遅延回路３１１は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延させるように設定されていてもよい。第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４には、それぞれをパルスレーザ光が通過するタイミングに合わせて各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するように、それぞれの光シャッタ４１〜４４に応じたシャッタ遅延時間Ｄｏｐが設定されていてもよい。これにより、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングと、各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するタイミングとが調節されてもよい。なお、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングは、Ｔｉ：サファイアレーザ６からパルスレーザ光Ｌ０が出力されるタイミングと直接的に関係してもよい。
【００７１】
その後、コントローラ２１０は、各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。コントローラ２１０は、この計測時間が予め設定しておいた光シャッタ開時間ΔＴｏｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ２２４；ＮＯ）。
【００７２】
光シャッタ開時間ΔＴｏｐが経過すると（ステップＳ２２４；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の送信を終了してもよい（ステップＳ２２５）。これにより、各光シャッタ４１〜４４が閉状態となってもよい。なお、上述のように、ロングパルスマスタオシレータ６０を用いることで、光シャッタ４１〜４４の開閉動作を用いて、パルスレーザ光Ｌ１の波形を調節することが可能であってもよい。
【００７３】
その後、コントローラ２１０は、本動作を終了するか否かを判断してもよい（ステップＳ２２６）。本動作を終了する場合（ステップＳ２２６；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、本動作を終了してもよい。一方、本動作を終了しない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、コントローラ２１０は、ステップＳ１０１へリターンして、以降の動作を実行してもよい。
【００７４】
図１０のステップＳ２０４によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図１３に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ２３１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ２３１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５のスイッチ２５への送信を開始してもよい（ステップＳ２３２）。スイッチ信号Ｓ５は、スイッチ遅延回路３５０を経由して、スイッチ２５に入力してもよい。スイッチ遅延回路３５０には、低コヒーレンス化光学システム４を経由したパルスレーザ光３２が放電空間２３を通過するタイミングに合わせて放電空間２３で放電が発生するように、スイッチ遅延時間Ｄｐｐが設定されていてもよい。
【００７５】
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。レーザコントローラ２２０Ａは、この計測時間が予め設定しておいたスイッチオン時間ΔＴｐｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ２３３；ＮＯ）。
【００７６】
スイッチオン時間ΔＴｐｐが経過すると（ステップＳ２３３；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５の送信を終了してもよい（ステップＳ２３４）。これにより、放電空間２３で放電が発生する期間が調整されてもよい。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、図１０に示す動作へリターンしてもよい。
【００７７】
５．５ 作用
実施の形態３では、マスタオシレータ２Ａ内に配置された光シャッタ４１〜４４の動作タイミングと、レーザガスを含む増幅装置３を動作（放電）させるタイミングとをポンピングレーザ５やＴｉ：サファイアレーザ６の時間ジッタに影響されることなく、同期させ得る。これにより、安定したパルスレーザ光３３を生成できる。
【００７８】
６．補足説明
つづいて、上述した各実施の形態における各部の補足説明を、以下に記す。
【００７９】
６．１ Ｔｉ：サファイアレーザ
図１４は、上述のＴｉ：サファイアレーザ６の一例を示す。図１４に示すように、Ｔｉ：サファイアレーザ６は、いわゆるリットマン型のレーザであってよい。このＴｉ：サファイアレーザ６は、高反射ミラー６１と、出力結合ミラー６５と、Ｔｉ：サファイア結晶６２と、グレーティング６３と、高反射ミラー６４と、を備える。高反射ミラー６１および出力結合ミラー６５は、光共振器を形成する。Ｔｉ：サファイア結晶６２およびグレーティング６３は、この光共振器内の光路上に配置される。高反射ミラー６４は、グレーティング６３で回折されたレーザ光を反射してグレーティング６３に戻す。高反射ミラー６１および６４は、高反射ミラー６１および出力結合ミラー６５とは別の共振器を形成する。また、出力結合ミラー６５は、パルスレーザ光Ｌ０を出力する光出力端としても機能する。
【００８０】
高反射ミラー６１は、ポンピングレーザ５からの励起光５１を透過し、Ｔｉ：サファイア結晶６２からのパルスレーザ光を反射する。高反射ミラー６１を介して入力された励起５１は、Ｔｉ：サファイア結晶６２に入射する。Ｔｉ：サファイア結晶６２の光入出力端面は、ブリュースタカットされている。これにより、この端面でのレーザ光の反射が抑えられる。励起光５１が入射したＴｉ：サファイア結晶６２は、共振器内を往復する励起光５１からエネルギーを得て発振することで、パルスレーザ光Ｌ０を出射する。Ｔｉ：サファイア結晶６２から出射されたパルスレーザ光Ｌ０は、グレーティング６３によって回折される。ここで、出力結合ミラー６５は、グレーティング６３に対してたとえば０次回折光の出射方向に配置される。また、高反射ミラー６４は、グレーティング６３に対して±ｍ次回折光の出射方向に配置される。この構成では、グレーティング６３に対する高反射ミラー６４の角度を調節することで、Ｔｉ：サファイアレーザ６が出力するパルスレーザ光Ｌ０の波長を選択することができる。この結果、Ｔｉ：サファイアレーザ６が出力するパルスレーザ光Ｌ０のスペクトル線幅を、露光時の色収差が無視できる程度のスペクトル線幅に制御することが可能となる。
【００８１】
６．２ 増幅器（ＰＡ）
図１５は、上述の増幅器７の一例を示す。なお、本例では、光共振器を含まないマルチパス増幅方式のパワー増幅器を例に挙げる。図１５に示すように、増幅器７は、複数の高反射ミラー７２〜７８と、Ｔｉ：サファイア結晶７１と、を備える。この複数の高反射ミラー７２〜７８は、Ｔｉ：サファイアレーザ６から光シャッタ４１を介して入力したパルスレーザ光Ｌ１がＴｉ：サファイア結晶７１を複数回（本例では４回）通過するマルチパスを形成する。Ｔｉ：サファイア結晶７１には、高反射ミラー７２を介して、ポンピングレーザ５からの励起光５１も入射する。Ｔｉ：サファイア結晶７１の光入出力端面は、ブリュースタカットされている。Ｔｉ：サファイア結晶７１は、マルチパスを進行するパルスレーザ光Ｌ１に基づいて、励起光５１からエネルギーを得つつ発振する。これにより、複数回通過する際に、パルスレーザ光Ｌ１がマルチパス増幅される。この結果、増幅器７から増幅されたパルスレーザ光Ｌ１ａが出射する。なお、高反射ミラー７２は、励起光５１を透過し、Ｔｉ：サファイア結晶７１からのレーザ光を反射する。
【００８２】
６．３ 光共振器を含む増幅器（ＰＯ）
また、増幅器７は、内部に光共振器を備えたパワー発振器に置き換えることも可能である。図１６は、ファブリーペロー型の増幅器７Ａの概略構成を示す。図１６に示すように、増幅器７Ａは、高反射ミラー１７２と、出力結合ミラー１７３と、Ｔｉ：サファイア結晶１７４と、高反射ミラー１７１と、を備える。高反射ミラー１７２および出力結合ミラー１７３は、光共振器を形成する。Ｔｉ：サファイア結晶１７４は、この光共振器内の光路上に配置される。高反射ミラー１７１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６から光シャッタ４１を介して入射したパルスレーザ光Ｌ１およびポンピングレーザ５から入射した励起光５１を光共振器内に導く。
【００８３】
高反射ミラー１７１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６からのパルスレーザ光Ｌ１を光共振器側へ反射するとともに、ポンピングレーザ５からの励起光５１を光共振器側へ透過する。また、光共振器を形成する一方の高反射ミラー１７２は、パルスレーザ光Ｌ１および励起光５１を透過し、Ｔｉ：サファイア結晶１７４からのレーザ光を反射する。Ｔｉ：サファイア結晶１７４の光入出力端面は、ブリュースタカットされている。これにより、この端面でのレーザ光の反射が抑えられる。Ｔｉ：サファイア結晶１７４は、光共振器内を往復するパルスレーザ光Ｌ１に基づいて、励起光５１からエネルギーを得つつ発振することで、増幅されたパルスレーザ光Ｌ１ａを出射する。増幅後のパルスレーザ光Ｌ１ａは、出力結合ミラー１７３を介して出力される。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
上述の実施形態においては、増幅器７が１つである例を示したが、増幅器７を複数使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６と増幅器７は共通のポンピングレーザ５によってポンピングしているが、別々のポンピングレーザを使用してもよい。また、ポンピングレーザ５としてＮｄ：ＹＬＦレーザあるいはＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波光を発振するレーザを使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６の代わりにエルビウムドープト光ファイバレーザの第二高調波光を発生するレーザを使用してもよい。このレーザは、半導体レーザによってポンピングしてもよい。また、波長変換装置８は、本開示の構成に限定されるものではなく、波長変換装置８に入射される光を増幅装置３の増幅波長帯域の波長、例えば略１９３ｎｍの波長の光に変換するものであればよい。例えば、波長変換装置８に含まれる波長変換素子としては、ＬＢＯ結晶９の代わりにＣＬＢＯ結晶を使用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ ２ステージレーザ装置（レーザシステム）
２、２Ａ マスタオシレータ
３ 増幅装置
４ 低コヒーレンス化光学システム
５ ポンピングレーザ
６ Ｔｉ：サファイアレーザ
６０ ロングパルスマスタオシレータ
７ 増幅器
８ 波長変換装置
８１ ビームスプリッタ
１１、８２ 高反射ミラー
９ ＬＢＯ結晶
１０ ＫＢＢＦ結晶
１４ 出力結合ミラー
１５〜１７ 高反射ミラー
１８、１９ ウィンドウ
２０ チャンバ
２１ アノード
２２ カソード
２３ 放電空間
２４ レーザ電源
２５ スイッチ
３１ パルスレーザ光（出力パルスレーザ光）
３２〜３３ パルスレーザ光
４０、４１〜４４ 光シャッタ
１４１、１４３ 偏光子
１４２ ポッケルスセル
１４４ 高圧電源
２００ 固体レーザ装置
２１０ コントローラ（同期制御装置）
２１１ 内部トリガ発振器
２２０ 外部装置
２２０Ａ レーザコントローラ
３１１ 発振遅延回路
３４１〜３４４ 第１〜第４シャッタ遅延回路
３５０ スイッチ遅延回路
６００ 露光装置
６０１ 露光コントローラ
Ｌ０ シードパルスレーザ光
Ｌ１ 通過パルスレーザ光
Ｌ１ａ 増幅パルスレーザ光
Ｓ１ トリガ信号
Ｓ１１ ポンピングレーザ発振信号
Ｓ４１〜Ｓ４４ 光シャッタ動作信号
Ｓ５ スイッチ信号
Ｓ６１ 電圧
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザシステムおよびレーザ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体リソグラフィプロセスに使用される典型的な紫外線光源エキシマレーザは、波長がおよそ２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザと波長がおよそ１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザである。
【０００３】
そうしたＡｒＦエキシマレーザの殆どは発振段レーザと増幅段を含む２ステージレーザシステムとして市場に供給されている。２ステージのＡｒＦエキシマレーザシステムの発振段レーザと増幅段の共通する主要な構成を説明する。発振段レーザは第１チャンバを有し、増幅段は第２チャンバを有する。それらの第１、第２チャンバ内にレーザガス（Ｆ２、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅの混合ガス）が封入されている。発振段レーザと増幅段はまた、前記レーザガスを励起するために電気エネルギーを供給する電源を有する。発振段レーザと増幅段とはそれぞれ電源を有することができるが、１台の電源を共有することもできる。前記第１チャンバ内には、それぞれが前記電源に接続された第１アノードと第１カソードとを含む第１放電電極が設置され、前記第２チャンバ内にも同様にそれぞれが前記電源に接続された第２アノードと第２カソードとを含む第２放電電極が設置されている。
【０００４】
発振段レーザ特有の構成は、例えば狭帯域モジュールである。狭帯域モジュールは典型的にはひとつのグレーティングと少なくともひとつのプリズムビームエキスパンダとを含む。半透過ミラーと前記グレーティングとが光共振器を構成し、これらの半透過ミラーとグレーティングとの間に発振段レーザの前記第１チャンバが設置されている。
【０００５】
前記第１放電電極の第１アノードと第１カソードとの間に放電が発生されると前記レーザガスが励起されて、その励起エネルギーを放出する際に光が発生する。その光が前記狭帯域モジュールによって波長選択されたレーザ光となって発振段レーザから出力される。
【０００６】
増幅段が共振器構造を含むレーザである場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＯと言い、増幅段が共振器構造を含まずレーザではない場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＡと言う。前記発振段レーザからのレーザ光が前記増幅段の第２チャンバ内に存在するときに、前記第２放電電極の第２アノードと第２カソードとの間に放電を発生させる制御が行なわれる。これにより前記第２チャンバ内のレーザガスが励起されて、前記レーザ光が増幅されて増幅段から出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９−６７４６８号明細書
【概要】
【０００８】
本開示の一態様によるレーザシステムは、パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置と、前記マスタオシレータと前記増幅装置とを制御するコントローラとを備えるレーザシステムであって、前記マスタオシレータが、励起光を出力するポンピングレーザと、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザと、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器と、前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタと、を備え、前記コントローラが、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御してもよい。
【０００９】
本開示の他の態様によるレーザ生成方法は、励起光を出力するポンピングレーザ、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザ、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器、および前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタを備えるマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置とを備える装置のレーザ生成方法であって、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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、本開示の実施の形態１による波長変換素子を有する固体レーザ装置およびそれを用いた２ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。
【図２】図２は、本開示の実施の形態２によるマスタオシレータの概略構成を示す。
【図３】図３は、本実施の形態２による光シャッタの一例を示す。
【図４】図４は、本実施の形態２におけるポッケルスセルに印加する高電圧パルスの一例を示す。
【図５】図５は、本実施の形態２におけるロングパルスマスタオシレータから出力されるパルスレーザ光の一例を示す。
【図６】図６は、本実施の形態２における光シャッタを通過したパルスレーザ光の一例を示す。
【図７】図７は、実施の形態２によるマスタオシレータの概略動作を示すフローチャートである。
【図８】図８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９】図９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タイミングチャートである。
【図１０】図１０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１１】図１１は、図１０のステップＳ２０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１０のステップＳ２０３に対してコントローラが実行する動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１０のステップＳ２０４に示す増幅装置制御ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１〜３にかかるＴｉ：サファイアレーザの一例を示す。
【図１５】図１５は、実施の形態１〜３にかかる増幅器の一例を示す。
【図１６】図１６は、実施の形態１〜３にかかるファブリーペロー型の増幅器の概略構成を示す。
【００１１】
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。
【００１２】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．マスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態１）
３．１ 構成
３．２ 動作
４．光シャッタを光路中に配置したマスタオシレータ（実施の形態２）
４．１ 構成
４．１．１ 光シャッタ
４．２ 動作
４．３ 作用
５．光シャッタを含むマスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態３）
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ タイミングチャート
５．４ フローチャート
５．５ 作用
６．補足説明
６．１ Ｔｉ：サファイアレーザ
６．２ 増幅器（ＰＡ）
６．３ 光共振器を含む増幅器（ＰＯ）
【００１３】
１．概要
マスタオシレータ内に配置された光シャッタの動作タイミングと、レーザガスを含む放電励起式の増幅装置を動作（放電）させるタイミングと、を同期させてもよい。
【００１４】
２．用語の説明
ＫＢＢＦ結晶とは、化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２で表される非線形光学結晶であり、波長変換素子である。「バースト発振とは、所定の期間に、所定の繰返し周波数で、パルスレーザ光を出力することである。光路とは、レーザ光が伝搬する経路のことである。
【００１５】
３．マスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態１）
３．１ 構成
図１に本開示の実施の形態１による２ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。
２ステージレーザ装置（以下、レーザシステムという）１は、大別すると、マスタオシレータ２と、増幅装置３とを含む。マスタオシレータ２は、たとえば波長変換素子を有してもよい。増幅装置３は、たとえば放電励起式ＡｒＦエキシマ増幅器であってよい。前記マスタオシレータ２と前記増幅装置３との間には、低コヒーレンス化光学システム４が設置されてもよい。低コヒーレンス化光学システム４としては、光学パルスストレッチャーやランダム位相板等のシステムを使用してよい。
【００１６】
次に、マスタオシレータ２について説明する。マスタオシレータ２は、ポンピングレーザ５と、Ｔｉ：サファイアレーザ６と、増幅器７と、ビームスプリッタ８１と、高反射ミラー８２と、ＬＢＯ結晶９と、ＫＢＢＦ結晶１０と、高反射ミラー１１とを含んでもよい。
【００１７】
ポンピングレーザ５は、たとえば半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波光を発振するレーザであってもよい。Ｔｉ：サファイアレーザ６は、Ｔｉ：サファイア結晶と光共振器を含んでもよい。増幅器７は、Ｔｉ：サファイア結晶を含む増幅器であってよい。
【００１８】
次いで、増幅装置３について説明する。増幅装置３は、チャンバ２０と、一対の放電電極（アノード２１およびカソード２２）と、出力結合ミラー１４と、高反射ミラー１５、１６、および１７とを含んでもよい。チャンバ２０内には、レーザガスが封入されていてもよい。このレーザガスは、Ａｒ、Ｎｅ、Ｆ２、およびＸｅの混合ガスでもよい。アノード２１およびカソード２２は、チャンバ２０内に設置されてもよい。アノード２１およびカソード２２は、図１の紙面に対して垂直方向に配列していてもよい。アノード２１およびカソード２２の間は、放電空間２３であってよい。チャンバ２０には、パルスレーザ光３２を透過するウィンドウ１８および１９が取り付けてあってもよい。また、図示を省略した電源がチャンバ２０の外に設置されていてもよい。
【００１９】
前記出力結合ミラー１４と高反射ミラー１５、１６、および１７とは、リング光共振器を構成していてもよい。出力結合ミラー１４は、一部の光を透過し、一部の光を反射する素子であってもよい。
【００２０】
３．２ 動作
マスタオシレータ２は、波長がおよそ１９３ｎｍのパルスレーザ光３１を出力してもよい。低コヒーレンス化光学システム４は、前記パルスレーザ光３１のコヒーレンシーを低下させてもよい。増幅装置３は、コヒーレンシーの低下したパルスレーザ光３２を増幅してパルスレーザ光３３として出力してもよい。パルスレーザ光３３は、例えば図示していない半導体露光機へ送られて、露光処理に使用されてもよい。
【００２１】
ポンピングレーザ５からは、波長がおよそ５３２ｎｍの励起光（ポンピング光ともいう）５１が出力されてもよい。励起光５１の一部は、ビームスプリッタ８１を透過してもよい。励起光５１の他の一部はビームスプリッタ８１で反射してもよい。ビームスプリッタ８１を透過した励起光５１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６を励起してもよい。励起されたレーザ６からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が出力されてもよい。ここで、Ｔｉ：サファイアレーザ６は、図示しない波長選択素子を備える光共振器を含んでもよい。このＴｉ：サファイアレーザ６からは、波長選択素子によって狭帯域化されたスペクトル幅のパルスレーザ光が出力されてもよい。
【００２２】
ポンピングレーザ５から出力された励起光５１のうち、ビームスプリッタ８１で反射した励起光５１は、さらに高反射ミラー８２で反射されてもよい。この反射した励起光５１は、Ｔｉ：サファイアの増幅器７に入射し、これが備えるＴｉ：サファイア結晶を励起してもよい。増幅器７はその励起エネルギーによってＴｉ：サファイアレーザ６から出力されたパルスレーザ光を増幅してもよい。この結果、増幅器７からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が出力されてもよい。
【００２３】
Ｔｉ：サファイアの増幅器７から出力されたパルスレーザ光は、波長変換素子であるＬＢＯ結晶９を透過することで、波長がおよそ３８６．８ｎｍ（前記７７３．６ｎｍの１／２）のパルスレーザ光へ変換されてもよい。波長変換後のパルスレーザ光は、波長変換素子であるＫＢＢＦ結晶１０を透過することで、波長がおよそ１９３．４ｎｍ（前記３８６．８ｎｍの１／２）のパルスレーザ光３１へさらに変換されてもよい。
【００２４】
ＫＢＢＦ結晶１０を透過後のパルスレーザ光３１は、反射ミラー１１によって進行方向を変えられて、低コヒーレンス化光学システム４に入射してもよい。パルスレーザ光３１のコヒーレンスは、低コヒーレンス化光学システム４を透過することによって低下してもよい。そのコヒーレンスが低下したパルスレーザ光３２は増幅装置３に入射してもよい。
【００２５】
チャンバ２０内のアノード２とカソード２２に電気的に接続された電源は、アノード２１およびカソード２２間に電位差を加えてもよい。これにより、増幅装置３の放電空間２３にパルスレーザ光３２が通過するタイミングで、アノード２１およびカソード２２間で放電が発生してもよい。
【００２６】
低コヒーレンス化光学システム４を出射したパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、高反射ミラー１５を反射してもよい。このパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１８を透過して、前記アノード２１と前記カソード２２との間の放電空間２３へ進行してもよい。パルスレーザ光３２が前記放電空間２３内に存在するときに前記放電空間２３に放電を生じさせる制御が行われることによって、そのパルスレーザ光３２が増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１９を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、高反射ミラー１６および１７を高反射して、再びウィンドウ１９を介して、チャンバ２０内の放電空間２３へ進行してもよい。そして、このパルスレーザ光３２は、今度はウィンドウ１８を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、出力結合ミラー１４に入射してもよい。このパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、パルスレーザ光３３として増幅装置３から出射してもよい。パルスレーザ光３２の他の一部は、出力結合ミラー１４で反射することで、フィードバック光として、再びリング光共振器中に戻されてもよい。
【００２７】
本説明では、増幅装置３がリング光共振器を含む場合を例示したが、この例に限定されるものではない。たとえば、増幅装置３は、増幅器に光共振器が配置されたファブリーペロー型共振器を含んでもよい。
【００２８】
４．光シャッタを光路中に配置したマスタオシレータ（実施の形態２）
つぎに、図１に示すマスタオシレータ２の他の形態を、本開示の実施の形態２として、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
４．１ 構成
図２は、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａの概略構成を示す。図２に示すように、マスタオシレータ２Ａは、固体レーザ装置２００と、コントローラ２１０とを含んでもよい。また、マスタオシレータ２Ａは、コントローラ２１０から固体レーザ装置２００へ入力する各種信号を、タイミング調整のために遅延させる１つ以上の遅延回路を含んでもよい。
【００３０】
固体レーザ装置２００は、上述したように、ポンピングレーザ５、Ｔｉ：サファイアレーザ６（シードレーザ）、増幅器７、ＬＢＯ結晶９およびＫＢＢＦ結晶１０を含む波長変換装置８、ビームスプリッタ８１、および高反射ミラー８２を備えてもよい。ポンピングレーザ５とＴｉ：サファイアレーザ６とビームスプリッタ８１とは、ロングパルスマスタオシレータ６０を構成してもよい。ロングパルスマスタオシレータ６０は、たとえばパルス幅（時間長）が立ち上がりタイミングのジッタよりも十分に大きい（すなわち、ラウンドトリップ時間の長い）パルスレーザ光を生成してもよい。このようなロングパルスマスタオシレータ６０は、共振器長を長くする、ＯＣの反射率を高くする、レーザ媒質の利得を下げる等によって実現することができる。
【００３１】
固体レーザ装置２００は、さらに、少なくとも１つの光シャッタを備えてもよい。光シャッタ４１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６と増幅器７との間の光路上に配置してもよい。光シャッタ４２は、増幅器７と波長変換装置８との間の光路上に配置してもよい。光シャッタ４３は、ＬＢＯ結晶９とＫＢＢＦ結晶１０との間の光路上に配置してもよい。光シャッタ４４は、マスタオシレータ２Ａの出力端に配置してもよい。光シャッタ４１〜４４は、それぞれ同様の構成および動作としてよい。光シャッタ４１〜４４の構成または動作は、それぞれ異なるものとしてもよい。
【００３２】
コントローラ２１０は、ポンピングレーザ５が励起光５１を出力するタイミングや、光シャッタ４１〜４４の開閉タイミングを制御する同期制御装置であってもよい。そのようなコントローラ２１０は、内部トリガ発振器２１１を含んでもよい。内部トリガ発振器２１１は、たとえば所定繰返し周波数で内部トリガを発振してもよい。コントローラ２１０は、この内部トリガをポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
【００３３】
また、コントローラ２１０は、たとえば上位コントローラであるレーザコントローラなどの外部装置２２０から、略所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１を受信してもよい。コントローラ２１０は、外部装置２２０から受信したトリガ信号Ｓ１に基づいて、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５に送信してもよい。これにより、ポンピングレーザ５が、略所定繰返し周波数で励起光５１を継続的に出力し得る。コントローラ２１０は、各光シャッタ４１〜４４への光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４をそれぞれ送信してもよい。
【００３４】
遅延回路には、発振遅延回路３１１と、第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４とが含まれていてもよい。発振遅延回路３１１は、ポンピングレーザ５を発振させるポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を、所定遅延時間（発振遅延時間Ｄｄｐ）分、遅延させてもよい。第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４は、各光シャッタ４１〜４４への光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４それぞれを、光シャッタ４１〜４４毎に計算された所定遅延時間（シャッタ遅延時間Ｄｏｐ）分、遅延させてもよい。発振遅延回路３１１および第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４は、それぞれの遅延時間を外部から設定できるとよい。
【００３５】
４．１．１ 光シャッタ
ここで、図３に、実施の形態２による光シャッタの一例を示す。なお、図３に示す光シャッタ４０は、光シャッタ４１〜４４のいずれに対しても適用可能である。図３では、光シャッタ４１を例に挙げている。
【００３６】
図３に示すように、光シャッタ４０は、たとえば２つの偏光子１４１および１４３とポッケルスセル１４２と高圧電源１４４とを含んでもよい。偏光子１４１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方向の偏光成分を遮断してもよい。一方、偏光子１４３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方向の偏光成分を遮断してもよい。このように、偏光子１４１と偏光子１４３とでは、透過させる光の偏光成分が異なっていてもよい。たとえば、本例のように、偏光子１４１と偏光子１４３とでは、透過する光の偏光方向が略９０°異なっていてもよい。
【００３７】
光シャッタ動作信号Ｓ４１は、光シャッタ４０の高圧電源１４４に入力されてもよい。高圧電源１４４は、光シャッタ動作信号Ｓ４１が入力されるとポッケルスセル１４２に、電圧Ｓ６１を印加してもよい。電圧Ｓ６１は、光シャッタ動作信号Ｓ４１と実質的に同じパルス幅（時間長）を有してもよい。ポッケルスセル１４２は、たとえば電圧Ｓ６１が印加されている期間、入射した光の偏光方向を変更し得る。本例では、入射光の偏光方向を略９０°変更する電圧値の電圧Ｓ６１が、高圧電源１４４からポッケルスセル１４２に印加されてもよい。
【００３８】
ロングパルスマスタオシレータ６０から光シャッタ４０に入射したパルスレーザ光Ｌ０は、まず、偏光子１４１に入射してもよい。偏光子１４１は、入射したパルスレーザ光Ｌ０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）を透過させる。偏光子１４１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１４２に入射する。
【００３９】
ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１が印加されていない場合、ポッケルスセル１４２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１４２から出力され、偏光子１４３に入射する。このため、ポッケルスセル１４２を透過したＹ直線偏光パルスレーザ光は、偏光子１４３によって反射および吸収される。この結果、パルスレーザ光Ｌ０が、光シャッタ４０によって遮断される。
【００４０】
一方、ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１が印加されている場合、ポッケルスセル１４２に入射したＹ直線偏光パルスレーザ光の偏光方向は、略９０°変更され得る。この結果、ポッケルスセル１４２からは、Ｘ方向の直線偏光のパルスレーザ光（以下、Ｘ直線偏光パルスレーザ光という）が出力され得る。このＸ直線偏光パルスレーザ光は、偏光子１４３を透過する。この結果、パルスレーザ光Ｌ１が、光シャッタ４０から出力される。
【００４１】
また、たとえばパルスレーザ光Ｌ１として必要なパルス幅（時間長）を２０ｎｓ程度とすると、図４に示すように、たとえばポッケルスセル１４２には、パルス幅（時間長）が２０ｎｓ程度の電圧Ｓ６１が印加されるとよい。一方で、ロングパルスマスタオシレータ６０からは、上述したように、たとえばパルス幅（時間長）が立ち上がりタイミングのジッタよりも十分に大きいパルスレーザ光が出力されてもよい。たとえば、立ち上がりタイミングのジッタが±１０ｎｓ程度であって、パルスレーザ光Ｌ１として必要なパルス幅（時間長）が２０ｎｓ程度であるとする。この場合、図５に示すように、ロングパルスマスタオシレータ６０は、たとえば７０ｎｓ程度のパルス幅（時間長）のパルスレーザ光Ｌ０を出力するとよい。これにより、図６に示すように、光シャッタ４０からは、２０ｎｓ程度のパルス幅を持つパルスレーザ光Ｌ１が、パルスレーザ光Ｌ０の立ち上がりタイミングのジッタに影響されないタイミングで出力されてもよい。なお、一般的なポッケルスセルは、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。
【００４２】
なお、本例は、偏光子１４１を透過したパルスレーザ光Ｌ０と偏光子１４３を透過したパルスレーザ光Ｌ１との偏光方向を略９０°変えた構成である。このため、ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１を印加した期間、光シャッタ４０が開状態となる。ただし、この例に限定されるものではない。たとえば偏光子１４１を透過したパルスレーザ光Ｌ０と偏光子１４３を透過したパルスレーザ光Ｌ１との偏光方向を同じ方向としてもよい。この場合、ポッケルスセル１４２に電圧を印加しない期間、光シャッタ４０が開状態となる。なお、光シャッタを開状態にするとは、光シャッタがパルスレーザ光を通過可能な状態にすることを意味し、光シャッタを閉状態にするとは、光シャッタがパルスレーザ光を遮断する状態にすることを意味する。
【００４３】
４．２ 動作
つづいて、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａの概略動作を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本説明では、コントローラ２１０の動作に着目する。
【００４４】
図７に示すように、コントローラ２１０は、たとえばレーザコントローラなどの外部装置２２０からトリガ信号Ｓ１を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０１；ＮＯ）。なお、コントローラ２１０は、外部装置２２０らトリガ信号Ｓ１が入力されない期間、内部トリガ発振器２１１が発振した内部トリガをポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
【００４５】
トリガ信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５へ送信してもよい（ステップＳ１０２）。これとともに、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の各光シャッタ４１〜４４への送信を開始してもよい（ステップＳ１０３）。ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を経由してポンピングレーザ５に入力してもよい。各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４は、第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４を経由して、各光シャッタ４１〜４４に入力してもよい。発振遅延回路３１１には、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延させるように設定されていてもよい。第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４には、それぞれをパルスレーザ光が通過するタイミングに合わせて各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するように、それぞれの光シャッタ４１〜４４に応じたシャッタ遅延時間Ｄｏｐが設定されていてもよい。これにより、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングと、各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するタイミングとが調節されてもよい。なお、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングは、Ｔｉ：サファイアレーザ６からパルスレーザ光Ｌ０が出力されるタイミングと直接的に関係してもよい。
【００４６】
その後、コントローラ２１０は、各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。コントローラ２１０は、この計測時間が予め設定しておいた光シャッタ開時間ΔＴｏｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ１０４；ＮＯ）。なお、光シャッタ開時間ΔＴｏｐとは、光シャッタ４１〜４４を開状態とする時間である。
【００４７】
光シャッタ開時間ΔＴｏｐが経過すると（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の送信を終了してもよい（ステップＳ１０５）。これにより、各光シャッタ４１〜４４が閉状態となってもよい。なお、上述のように、ロングパルスマスタオシレータ６０を用いることで、光シャッタ４１〜４４の開閉動作を用いて、パルスレーザ光Ｌ１の波形を調節することが可能であってもよい。
【００４８】
その後、コントローラ２１０は、レーザ発振を終了するか否かを判断してもよい（ステップＳ１０６）。レーザ発振を終了する場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、本動作を終了してもよい。なお、コントローラ２１０は、本動作を終了後、外部装置２２０から所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１が入力されない場合、内部トリガ発振器２１１が発振した内部トリガを所定繰返し周波数でポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。一方、本動作を終了しない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、コントローラ２１０は、ステップＳ１０１へリターンして、以降の動作を実行してもよい。
【００４９】
４．３ 作用
以上のような構成および動作とすることで、光シャッタ４１〜４４から出力されるパルスレーザ光Ｌ１が、それぞれの光シャッタ４１〜４４に与えた光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４によってパルスレーザ光Ｌ０またはＬ１から切り出されたパルス形状を持ってもよい。そのように、パルスレーザ光Ｌ１は、光シャッタ４１〜４４に与える光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４で制御されてもよい。そのため、パルスレーザ光Ｌ１のジッタは、ポッケルスセル１４２に電圧Ｓ６１を印加する高圧電源１４４の回路ジッタとなり得る。そのような回路ジッタは、ロングパルスマスタオシレータ６０から出力されるパルスレーザ光Ｌ０のジッタに対して十分短いと考えられる。そのため、光シャッタ４１〜４４を通過したパルスレーザ光Ｌ１のジッタは無視できる程度に小さいと考えられる。
【００５０】
また、マスタオシレータ２Ａは、光シャッタ４１〜４４によってパルス幅を制御できる。そのため、パルス幅を変化させることも容易にできる。
【００５１】
５．光シャッタを含むマスタオシレータと増幅装置とを備えたレーザシステム（実施の形態３）
つぎに、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａと増幅装置３とを組み合わせたレーザシステム１Ａを、実施の形態３として詳細に説明する。
【００５２】
５．１ 構成
図８に、実施の形態３によるレーザシステム１Ａの概略構成を示す。図８に示すように、レーザシステム１Ａは、実施の形態２によるマスタオシレータ２Ａと、高反射ミラー１１と、低コヒーレンス化光学システム４と、レーザシステム１Ａの全体動作を制御するレーザコントローラ２２０Ａと、増幅装置３とを備えてもよい。また、レーザシステム１Ａの増幅装置３は、チャンバ２０内のアノード２１とカソード２２とに電気的に接続されたレーザ電源２４を含んでもよい。さらに、増幅装置３は、レーザコントローラ２２０Ａから出力されたスイッチ信号Ｓ５を、所定遅延時間（スイッチ遅延時間Ｄｐｐ）分遅延させる、スイッチ遅延回路３５０を含んでもよい。
【００５３】
５．２ 動作
つづいて、レーザシステム１Ａの概略動作を説明する。レーザコントローラ２２０Ａは、上述した外部装置２２０の一例である。レーザコントローラ２２０Ａは、露光装置６００における露光コントローラ６０１からパルスレーザ光３３のバースト出力が要求されると、マスタオシレータ２Ａのコントローラ２１０にトリガ信号Ｓ１およびバースト要求信号Ｓ２を入力する。コントローラ２１０は、これに応じて上述の動作を実行することで、パルスレーザ光３１のバースト出力を生成する。
【００５４】
また、レーザコントローラ２２０Ａは、増幅装置３のレーザ電源２４に、所定繰返し周波数の放電信号を出力する。レーザコントローラ２２０Ａは、継続的に放電信号を出力してもよいし、露光コントローラ６０１からバースト出力が要求されている期間のみ放電信号を出力してもよい。放電信号によってレーザ電源２４のスイッチ２５がオンされると、レーザ電源２４は、アノード２１およびカソード２２間に放電用の電位差を与える。これにより、アノード２１およびカソード２２の放電空間２３で放電が生じる。
【００５５】
さらに、レーザコントローラ２２０Ａは、コントローラ２１０へトリガ信号Ｓ１を出力すると、スイッチ信号Ｓ５をレーザ電源２４のスイッチ２５へ出力する。このスイッチ信号Ｓ５は、スイッチ遅延回路３５０を介してスイッチ２５に入力される。これにより、マスタオシレータ２Ａから低コヒーレンス化光学システム４を経由して増幅装置３に入射したパルスレーザ光３２がチャンバ２０内を通過するタイミングに合わせて、放電空間２３で放電が発生する。スイッチ遅延回路３５０によるスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、たとえば経験、実験またはシミュレーションなどで予め特定しておくとよい。
【００５６】
５．３ タイミングチャート
つぎに、レーザシステム１Ａの動作を、図９に示すタイミングチャートを用いて説明する。ただし、ここでは、説明の簡略化のため、光シャッタ４２〜４４については省略する。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、たとえばタイミングｔ１で、コントローラ２１０にトリガ信号Ｓ１を出力してもよい。すると、コントローラ２１０は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５へ出力してもよい。このポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を介することで、図９（ｂ）に示すように、トリガ信号Ｓ１に対して発振遅延時間Ｄｄｐ分遅れて、ポンピングレーザ５に入力してもよい。この結果、ロングパルスマスタオシレータ６０からは、パルスレーザ光（ここでは、説明の都合上、これをシードパルスレーザ光という）Ｌ０が出力されてもよい。このシードパルスレーザ光Ｌ０は、たとえば図９（ｃ）に示すタイミングで、光シャッタ４１に入射してもよい。
【００５８】
また、コントローラ２１０は、トリガ信号Ｓ１を出力すると（図９（ａ）参照）、光シャッタ開時間ΔＴｏｐのパルス幅を持つ光シャッタ動作信号Ｓ４１を、光シャッタ４１へ出力してもよい。この光シャッタ動作信号Ｓ４１は、図９（ｄ）に示すように、第１シャッタ遅延回路３４１を介することで、シードパルスレーザ光Ｌ０が光シャッタ４１を通過する期間に合わせるように、トリガ信号Ｓ１に対してシャッタ遅延時間Ｄｏｐ分遅れて、光シャッタ４１に入力してもよい。この結果、図９（ｅ）に示すように、光シャッタ４１からは、光シャッタ開時間ΔＴｏｐに応じてシードパルスレーザ光Ｌ０から切り出されたパルスレーザ光（ここでは、説明の都合上、これを通過パルスレーザ光という）Ｌ１が出力してもよい。この通過パルスレーザ光Ｌ１は、図９（ｆ）に示すように、増幅器７を介することで増幅されてもよい（ここでは、説明の都合上、これを増幅パルスレーザ光Ｌ１ａという）。その後、増幅パルスレーザ光Ｌ１ａは、波長変換装置８を介することで高調波のパルスレーザ光に変換された後、マスタオシレータ２Ａから出力されてもよい（ここでは、説明の都合上、これをマスタパルスレーザ光３１という）。
【００５９】
一方、コントローラ２１０は、トリガ信号Ｓ１を出力すると（図９（ａ）参照）、スイッチオン時間ΔＴｐｐのパルス幅を持つスイッチ信号Ｓ５を、増幅装置３のレーザ電源２４におけるスイッチ２５へ出力してもよい。このスイッチ信号Ｓ５は、図９（ｈ）に示すように、スイッチ遅延回路３５０を介することで、トリガ信号Ｓ１に対してスイッチ遅延時間Ｄｐｐ分遅れて、スイッチ２５に入力してもよい。すると、図９（ｉ）に示すように、増幅装置３では、スイッチ信号Ｓ５の入射タイミングＴｐｐよりも遅延時間Ｄｄｄ遅れて、チャンバ２０内の放電空間２３で放電が発生してもよい（放電波形Ｗ１）。この放電波形Ｗ１で示される放電期間が、低コヒーレンス化光学システム４を経由したマスタパルスレーザ光３２が放電空間２３を通過する期間と合うように、シャッタ遅延時間Ｄｏｐおよびスイッチ遅延時間Ｄｐｐの少なくとも一方が設定されるとよい。この結果、図９（ｊ）に示すように、増幅装置３から増幅されたパルスレーザ光（ここでは、説明の都合上、これを出力パルスレーザ光という）３３が出力されてもよい。
【００６０】
５．４ フローチャート
つづいて、レーザシステム１Ａの動作を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、レーザシステム１Ａの概略動作を示すフローチャートである。図１１は、図１０のステップＳ２０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。図１２は、図１０のステップＳ２０３によってコントローラが開始する動作を示すフローチャートである。図１３は、図１０のステップＳ２０４によってレーザコントローラが開始する動作を示すフローチャートである。なお、図１０、図１１および図１３では、レーザコントローラ２２０Ａの動作を示す。図１２では、コントローラ２１０の動作を示す。
【００６１】
図１０に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、起動後、各種パラメータを初期設定するパラメータ初期設定ルーチンを実行してもよい（ステップＳ２０１）。なお、設定する初期パラメータは、予め登録されていてもよいし、露光コントローラ６０１等の外部から入力または要求されてもよい。
【００６２】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、露光コントローラ６０１等からパルスレーザ光３３のバーストを要求するバースト要求信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２０２；ＮＯ）。バースト要求信号を受信すると（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、マスタオシレータ２Ａにパルスレーザ光３１のバーストを出力させる制御を実行してもよい（ステップＳ２０３）。これとともに、レーザコントローラ２２０Ａは、増幅装置３に放電させる制御を実行してもよい（ステップＳ２０４）。
【００６３】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１を、所定繰返し周波数となるように、コントローラ２１０へ出力してもよい（ステップＳ２０５）。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、パルスレーザ光３３の出力を停止するか否かを判定してもよい（ステップＳ２０６）。出力を停止する場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２０３で開始したマスタオシレータ２Ａの制御を終了してもよい（ステップＳ２０７）。また、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１０４で開始した増幅装置３の制御を終了し（ステップＳ２０８）、その後、本動作を終了してもよい。一方、出力を停止しない場合（ステップＳ２０６；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２０３へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
【００６４】
つぎに、図１０のステップＳ２０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を説明する。図１１に示すように、パラメータ初期設定ルーチンでは、レーザコントローラ２２０Ａは、発振遅延回路３１１に設定する発振遅延時間Ｄｄｐを取得してもよい（ステップＳ２１１）。取得される発振遅延時間Ｄｄｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得した発振遅延時間Ｄｄｐを、コントローラ２１０を介して発振遅延回路３１１に設定してもよい（ステップＳ２１２）。これにより、発振遅延回路３１１を通過するポンピングレーザ発振信号Ｓ１１のタイミングが、発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延されてもよい。
【００６５】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、各光シャッタ４１〜４４に設定するシャッタ遅延時間Ｄｏｐを取得してもよい（ステップＳ２１３）。取得されるシャッタ遅延時間Ｄｏｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得した光シャッタ４１〜４４ごとのシャッタ遅延時間Ｄｏｐを、コントローラ２１０を介して第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４にそれぞれ設定してもよい（ステップＳ２１４）。これにより、第１〜第４シャッタ遅延回路４１〜４４を通過する光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４それぞれのタイミングが、シャッタ遅延時間Ｄｏｐ分遅延されてもよい。
【００６６】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、各光シャッタ４１〜４４に対する光シャッタ開時間ΔＴｏｐを取得してもよい（ステップＳ２１５）。取得される光シャッタ開時間ΔＴｏｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。
【００６７】
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ遅延回路３５０に設定するスイッチ遅延時間Ｄｐｐを取得してもよい（ステップＳ２１６）。取得されるスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得したスイッチ遅延時間Ｄｐｐをスイッチ遅延回路３５０に設定してもよい（ステップＳ２１７）。これにより、スイッチ遅延回路３５０を通過するスイッチ信号Ｓ５のタイミングが、スイッチ遅延時間Ｄｐｐ分遅延されてもよい。
【００６８】
以上のように、各種パラメータを初期設定すると、レーザコントローラ２２０Ａは、図１０に示す動作へリターンしてもよい。
【００６９】
つづいて、図１０のステップＳ２０３に対してコントローラ２１０が実行する動作を説明する。図１２に示すように、レーザコントローラ２２０Ａの制御の下、コントローラ２１０は、たとえばレーザコントローラ２２０Ａからトリガ信号Ｓ１を受信するまで待機してもよい（ステップＳ２２１；ＮＯ）。なお、コントローラ２１０は、レーザコントローラ２２０Ａからトリガ信号Ｓ１が入力されない期間、内部トリガ発振器２１１が発振した内部トリガを所定繰返し周波数でポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
【００７０】
トリガ信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ２２１；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５へ送信してもよい（ステップＳ２２２）。これとともに、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の各光シャッタ４１〜４４への送信を開始してもよい（ステップＳ２２３）。ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を経由してポンピングレーザ５に入力してもよい。各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４は、第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４を経由して、各光シャッタ４１〜４４に入力してもよい。発振遅延回路３１１は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延させるように設定されていてもよい。第１〜第４シャッタ遅延回路３４１〜３４４には、それぞれをパルスレーザ光が通過するタイミングに合わせて各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するように、それぞれの光シャッタ４１〜４４に応じたシャッタ遅延時間Ｄｏｐが設定されていてもよい。これにより、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングと、各光シャッタ４１〜４４が開閉動作するタイミングとが調節されてもよい。なお、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングは、Ｔｉ：サファイアレーザ６からパルスレーザ光Ｌ０が出力されるタイミングと直接的に関係してもよい。
【００７１】
その後、コントローラ２１０は、各光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。コントローラ２１０は、この計測時間が予め設定しておいた光シャッタ開時間ΔＴｏｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ２２４；ＮＯ）。
【００７２】
光シャッタ開時間ΔＴｏｐが経過すると（ステップＳ２２４；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、光シャッタ動作信号Ｓ４１〜Ｓ４４の送信を終了してもよい（ステップＳ２２５）。これにより、各光シャッタ４１〜４４が閉状態となってもよい。なお、上述のように、ロングパルスマスタオシレータ６０を用いることで、光シャッタ４１〜４４の開閉動作を用いて、パルスレーザ光Ｌ１の波形を調節することが可能であってもよい。
【００７３】
その後、コントローラ２１０は、本動作を終了するか否かを判断してもよい（ステップＳ２２６）。本動作を終了する場合（ステップＳ２２６；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、本動作を終了してもよい。一方、本動作を終了しない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、コントローラ２１０は、ステップＳ１０１へリターンして、以降の動作を実行してもよい。
【００７４】
図１０のステップＳ２０４によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図１３に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ２３１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ２３１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５のスイッチ２５への送信を開始してもよい（ステップＳ２３２）。スイッチ信号Ｓ５は、スイッチ遅延回路３５０を経由して、スイッチ２５に入力してもよい。スイッチ遅延回路３５０には、低コヒーレンス化光学システム４を経由したパルスレーザ光３２が放電空間２３を通過するタイミングに合わせて放電空間２３で放電が発生するように、スイッチ遅延時間Ｄｐｐが設定されていてもよい。
【００７５】
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。レーザコントローラ２２０Ａは、この計測時間が予め設定しておいたスイッチオン時間ΔＴｐｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ２３３；ＮＯ）。
【００７６】
スイッチオン時間ΔＴｐｐが経過すると（ステップＳ２３３；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５の送信を終了してもよい（ステップＳ２３４）。これにより、放電空間２３で放電が発生する期間が調整されてもよい。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、図１０に示す動作へリターンしてもよい。
【００７７】
５．５ 作用
実施の形態３では、マスタオシレータ２Ａ内に配置された光シャッタ４１〜４４の動作タイミングと、レーザガスを含む増幅装置３を動作（放電）させるタイミングとをポンピングレーザ５やＴｉ：サファイアレーザ６の時間ジッタに影響されることなく、同期させ得る。これにより、安定したパルスレーザ光３３を生成できる。
【００７８】
６．補足説明
つづいて、上述した各実施の形態における各部の補足説明を、以下に記す。
【００７９】
６．１ Ｔｉ：サファイアレーザ
図１４は、上述のＴｉ：サファイアレーザ６の一例を示す。図１４に示すように、Ｔｉ：サファイアレーザ６は、いわゆるリットマン型のレーザであってよい。このＴｉ：サファイアレーザ６は、高反射ミラー６１と、出力結合ミラー６５と、Ｔｉ：サファイア結晶６２と、グレーティング６３と、高反射ミラー６４と、を備える。高反射ミラー６１および出力結合ミラー６５は、光共振器を形成する。Ｔｉ：サファイア結晶６２およびグレーティング６３は、この光共振器内の光路上に配置される。高反射ミラー６４は、グレーティング６３で回折されたレーザ光を反射してグレーティング６３に戻す。高反射ミラー６１および６４は、高反射ミラー６１および出力結合ミラー６５とは別の共振器を形成する。また、出力結合ミラー６５は、パルスレーザ光Ｌ０を出力する光出力端としても機能する。
【００８０】
高反射ミラー６１は、ポンピングレーザ５からの励起光５１を透過し、Ｔｉ：サファイア結晶６２からのパルスレーザ光を反射する。高反射ミラー６１を介して入力された励起５１は、Ｔｉ：サファイア結晶６２に入射する。Ｔｉ：サファイア結晶６２の光入出力端面は、ブリュースタカットされている。これにより、この端面でのレーザ光の反射が抑えられる。励起光５１が入射したＴｉ：サファイア結晶６２は、共振器内を往復する励起光５１からエネルギーを得て発振することで、パルスレーザ光Ｌ０を出射する。Ｔｉ：サファイア結晶６２から出射されたパルスレーザ光Ｌ０は、グレーティング６３によって回折される。ここで、出力結合ミラー６５は、グレーティング６３に対してたとえば０次回折光の出射方向に配置される。また、高反射ミラー６４は、グレーティング６３に対して±ｍ次回折光の出射方向に配置される。この構成では、グレーティング６３に対する高反射ミラー６４の角度を調節することで、Ｔｉ：サファイアレーザ６が出力するパルスレーザ光Ｌ０の波長を選択することができる。この結果、Ｔｉ：サファイアレーザ６が出力するパルスレーザ光Ｌ０のスペクトル線幅を、露光時の色収差が無視できる程度のスペクトル線幅に制御することが可能となる。
【００８１】
６．２ 増幅器（ＰＡ）
図１５は、上述の増幅器７の一例を示す。なお、本例では、光共振器を含まないマルチパス増幅方式のパワー増幅器を例に挙げる。図１５に示すように、増幅器７は、複数の高反射ミラー７２〜７８と、Ｔｉ：サファイア結晶７１と、を備える。この複数の高反射ミラー７２〜７８は、Ｔｉ：サファイアレーザ６から光シャッタ４１を介して入力したパルスレーザ光Ｌ１がＴｉ：サファイア結晶７１を複数回（本例では４回）通過するマルチパスを形成する。Ｔｉ：サファイア結晶７１には、高反射ミラー７２を介して、ポンピングレーザ５からの励起光５１も入射する。Ｔｉ：サファイア結晶７１の光入出力端面は、ブリュースタカットされている。Ｔｉ：サファイア結晶７１は、マルチパスを進行するパルスレーザ光Ｌ１に基づいて、励起光５１からエネルギーを得つつ発振する。これにより、複数回通過する際に、パルスレーザ光Ｌ１がマルチパス増幅される。この結果、増幅器７から増幅されたパルスレーザ光Ｌ１ａが出射する。なお、高反射ミラー７２は、励起光５１を透過し、Ｔｉ：サファイア結晶７１からのレーザ光を反射する。
【００８２】
６．３ 光共振器を含む増幅器（ＰＯ）
また、増幅器７は、内部に光共振器を備えたパワー発振器に置き換えることも可能である。図１６は、ファブリーペロー型の増幅器７Ａの概略構成を示す。図１６に示すように、増幅器７Ａは、高反射ミラー１７２と、出力結合ミラー１７３と、Ｔｉ：サファイア結晶１７４と、高反射ミラー１７１と、を備える。高反射ミラー１７２および出力結合ミラー１７３は、光共振器を形成する。Ｔｉ：サファイア結晶１７４は、この光共振器内の光路上に配置される。高反射ミラー１７１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６から光シャッタ４１を介して入射したパルスレーザ光Ｌ１およびポンピングレーザ５から入射した励起光５１を光共振器内に導く。
【００８３】
高反射ミラー１７１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６からのパルスレーザ光Ｌ１を光共振器側へ反射するとともに、ポンピングレーザ５からの励起光５１を光共振器側へ透過する。また、光共振器を形成する一方の高反射ミラー１７２は、パルスレーザ光Ｌ１および励起光５１を透過し、Ｔｉ：サファイア結晶１７４からのレーザ光を反射する。Ｔｉ：サファイア結晶１７４の光入出力端面は、ブリュースタカットされている。これにより、この端面でのレーザ光の反射が抑えられる。Ｔｉ：サファイア結晶１７４は、光共振器内を往復するパルスレーザ光Ｌ１に基づいて、励起光５１からエネルギーを得つつ発振することで、増幅されたパルスレーザ光Ｌ１ａを出射する。増幅後のパルスレーザ光Ｌ１ａは、出力結合ミラー１７３を介して出力される。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
上述の実施形態においては、増幅器７が１つである例を示したが、増幅器７を複数使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６と増幅器７は共通のポンピングレーザ５によってポンピングしているが、別々のポンピングレーザを使用してもよい。また、ポンピングレーザ５としてＮｄ：ＹＬＦレーザあるいはＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波光を発振するレーザを使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６の代わりにエルビウムドープト光ファイバレーザの第二高調波光を発生するレーザを使用してもよい。このレーザは、半導体レーザによってポンピングしてもよい。また、波長変換装置８は、本開示の構成に限定されるものではなく、波長変換装置８に入射される光を増幅装置３の増幅波長帯域の波長、例えば略１９３ｎｍの波長の光に変換するものであればよい。例えば、波長変換装置８に含まれる波長変換素子としては、ＬＢＯ結晶９の代わりにＣＬＢＯ結晶を使用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ ２ステージレーザ装置（レーザシステム）
２、２Ａ マスタオシレータ
３ 増幅装置
４ 低コヒーレンス化光学システム
５ ポンピングレーザ
６ Ｔｉ：サファイアレーザ
６０ ロングパルスマスタオシレータ
７ 増幅器
８ 波長変換装置
８１ ビームスプリッタ
１１、８２ 高反射ミラー
９ ＬＢＯ結晶
１０ ＫＢＢＦ結晶
１４ 出力結合ミラー
１５〜１７ 高反射ミラー
１８、１９ ウィンドウ
２０ チャンバ
２１ アノード
２２ カソード
２３ 放電空間
２４ レーザ電源
２５ スイッチ
３１ パルスレーザ光（出力パルスレーザ光）
３２〜３３ パルスレーザ光
４０、４１〜４４ 光シャッタ
１４１、１４３ 偏光子
１４２ ポッケルスセル
１４４ 高圧電源
２００ 固体レーザ装置
２１０ コントローラ（同期制御装置）
２１１ 内部トリガ発振器
２２０ 外部装置
２２０Ａ レーザコントローラ
３１１ 発振遅延回路
３４１〜３４４ 第１〜第４シャッタ遅延回路
３５０ スイッチ遅延回路
６００ 露光装置
６０１ 露光コントローラ
Ｌ０ シードパルスレーザ光
Ｌ１ 通過パルスレーザ光
Ｌ１ａ 増幅パルスレーザ光
Ｓ１ トリガ信号
Ｓ１１ ポンピングレーザ発振信号
Ｓ４１〜Ｓ４４ 光シャッタ動作信号
Ｓ５ スイッチ信号
Ｓ６１ 電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置と、前記マスタオシレータと前記増幅装置とを制御するコントローラとを備えるレーザシステムであって、
前記マスタオシレータは、
励起光を出力するポンピングレーザと、
前記励起光によってレーザ発振するシードレーザと、
前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器と、
前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタと、
を備え、
前記コントローラは、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御する、
レーザシステム。
【請求項２】
前記シードレーザは、前記コントローラが前記光シャッタを開状態とする期間よりも長いパルス幅の前記パルスレーザ光を出力する、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する期間よりも長い期間、該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御する、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、
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、
前記電気光学素子に接続され、前記電気光学素子に電圧を印加する電源と、
を備える、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記電気光学素子は、ポッケルスセルである、請求項４記載のレーザシステム。
【請求項６】
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つの偏光子を含む、請求項４記載のレーザシステム。
【請求項７】
励起光を出力するポンピングレーザ、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザ、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器、および前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタを備えるマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置とを備える装置のレーザ生成方法であって、
前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御する、
レーザ生成方法。
【請求項１】
パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置と、前記マスタオシレータと前記増幅装置とを制御するコントローラとを備えるレーザシステムであって、
前記マスタオシレータは、
励起光を出力するポンピングレーザと、
前記励起光によってレーザ発振するシードレーザと、
前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器と、
前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタと、
を備え、
前記コントローラは、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御する、
レーザシステム。
【請求項２】
前記シードレーザは、前記コントローラが前記光シャッタを開状態とする期間よりも長いパルス幅の前記パルスレーザ光を出力する、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する期間よりも長い期間、該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御する、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、
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、
前記電気光学素子に接続され、前記電気光学素子に電圧を印加する電源と、
を備える、請求項１記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記電気光学素子は、ポッケルスセルである、請求項４記載のレーザシステム。
【請求項６】
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つの偏光子を含む、請求項４記載のレーザシステム。
【請求項７】
励起光を出力するポンピングレーザ、前記励起光によってレーザ発振するシードレーザ、前記シードレーザから出力されたパルスレーザ光を前記励起光によって増幅する増幅器、および前記シードレーザと前記増幅器との間の光路上に設置された少なくとも１つの光シャッタを備えるマスタオシレータと、該マスタオシレータから出力された前記パルスレーザ光を増幅する増幅装置とを備える装置のレーザ生成方法であって、
前記光シャッタを通過したパルスレーザ光が前記増幅装置を通過する際に該増幅装置が放電するように、前記光シャッタの開閉と前記増幅装置の放電とを制御する、
レーザ生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２０４８１８（Ｐ２０１２−２０４８１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１１６６（Ｐ２０１１−７１１６６）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「省エネルギー革新技術開発事業／先導研究／リソグラフィ用ハイブリッドＡｒＦレーザシステムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「省エネルギー革新技術開発事業／先導研究／リソグラフィ用ハイブリッドＡｒＦレーザシステムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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