レーザ装置
【課題】スペクトル線幅を高精度に制御する。
【解決手段】レーザ装置は、出力するレーザ光のスペクトル線幅を調節可能なレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のスペクトルを検出するスペクトル検出器と、前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光の光強度を調節可能な減衰部と、を備えてもよい。前記減衰部は、レーザ光の入射位置に依存して透過率が変化する可変アッテネータと、前記レーザ光の入射位置が変化するように前記可変アッテネータを移動させる移動機構と、を含んでもよい。
【解決手段】レーザ装置は、出力するレーザ光のスペクトル線幅を調節可能なレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のスペクトルを検出するスペクトル検出器と、前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光の光強度を調節可能な減衰部と、を備えてもよい。前記減衰部は、レーザ光の入射位置に依存して透過率が変化する可変アッテネータと、前記レーザ光の入射位置が変化するように前記可変アッテネータを移動させる移動機構と、を含んでもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、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
【概要】
【０００６】
本開示の一態様によるレーザ装置は、出力するレーザ光のスペクトル線幅を調節可能なレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のスペクトルを検出するスペクトル検出器と、前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光の光強度を調節可能な減衰部と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
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１におけるコントローラのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２のステップＳ１０２に示される調整発振サブルーチンの一例を示す。
【図４】図４は、図３のステップＳ１２２に示される送り量算出サブルーチンの一例を示す。
【図５】図５は、回転タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【図６】図６は、図５に示される可変アッテネータをレーザ光の入射方向から見た構成例を示す。
【図７】図７は、スライド方式の可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【図８】図８は、図７に示される可変アッテネータをレーザ光の入射方向から見た構成例を示す。
【図９】図９は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【図１０】図１０は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の他の一例を示す。
【図１１】図１１は、可変アッテネータを含むスペクトル検出部の他の一例を示す。
【図１２】図１２は、図１に示される波面調節部の構成例を示す。
【図１３】図１３は、図１２に示される波面調節部の他の状態を示す。
【図１４】図１４は、図１に示される波面調節部の他の構成例を示す。
【図１５】図１５は、図１４に示される波面調節部の側視図である。
【図１６】図１６は、図１に示される倍率調節部の一例を示す。
【図１７】図１７は、図１６に示される倍率調節部の他の状態を示す。
【図１８】図１８は、図１に示される倍率調節部の他の一例を示す。
【図１９】図１９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２０】図２０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２１】図２１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２２】図２２は、図２１示す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２３】図２３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２４】図２４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２５】図２５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】
【０００８】
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。
【０００９】
以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。
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 フローチャート
３．４．１ メインルーチン
３．４．２ 調整発振サブルーチン（ピーク強度調節あり）
３．４．３ 送り量算出サブルーチン
４．可変アッテネータ
４．１ 回転タイプの可変アッテネータ
４．２ スライド方式の可変アッテネータ
４．３ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ
４．４ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ（変形例）
５．可変アッテネータを含むスペクトル検出部
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用
６．波面調節部
６．１ 出力結合ミラーと別体の波面調節機構
６．２ 出力結合ミラーと一体の波面調節機構
７．倍率調節部
７．１ プリズムの切替機構を備えた倍率調節部
７．２ プリズムの回転機構を備えた倍率調節部
８．増幅装置
８．１ エキシマガスをゲイン媒質とするパワーアンプ
８．２ エキシマガスをゲイン媒質とするパワーオシレータ
８．２．１ ファブリペロ共振器を含む実施形態
８．２．２ リング共振器を含む実施形態
９．スペクトル検出器
９．１ モニタエタロン分光器
９．２ グレーティング型分光器
１０．その他
１０．１ スペクトル線幅Ｅ９５の定義
【００１０】
１．概要
様々なマスクパターンを露光するために、露光装置用の紫外線レーザ装置は、それぞれのマスクパターンに適合したスペクトル線幅のレーザ光を出力する必要がある。その場合、レーザ装置から出力されるスペクトル線幅が高精度に検出される必要がある。そこで、以下の実施の形態は、イメージセンサに入射するレーザ光の光強度またはピーク強度を調節する可変アッテネータを備えてもよい。この可変アッテネータを用いることによって、スペクトル線幅が大きく変化した場合でも、イメージセンサで検出されるピーク強度を調節することが可能となる。その結果、スペクトル線幅が大きく変化したとしても、スペクトル線幅や中心波長の検出精度を維持することが可能となる。
【００１１】
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。上流とは、レーザ光の光路に沿って光源に近い側をいう。また、下流とは、レーザ光の光路に沿って露光装置に近い側をいう。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。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。
【００１２】
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を、以下に図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
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。このレーザ装置１００は、少なくともスペクトル線幅を変更し得る。
【００１４】
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。
【００１５】
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。さらに、コントローラ１０は、露光装置８０のコントローラ８１に接続されてもよい。
【００１６】
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。マスタオシレータシステム２０は、狭帯域化モジュール３０と、増幅器２３と、出力結合ミラー２１とを含んでもよい。狭帯域化モジュール３０は、倍率調節部３２と、グレーティング３１とを含んでもよい。グレーティング３１と出力結合ミラー２１とは、光共振器を形成してもよい。グレーティング３１は、レーザ光Ｌ１に対する波長選択部としても機能してよい。出力結合ミラー２１は、マスタオシレータシステム２０におけるレーザ光Ｌ１の出力端としても機能してよい。
【００１７】
増幅器２３は、励起状態である場合、光共振器内を進行するレーザ光Ｌ１を増幅してもよい。倍率調節部３２は、光共振器内を進行するレーザ光Ｌ１のビーム断面を拡大または縮小してもよい。これにより、レーザ光のスペクトル線幅が調節され得る。マスタオシレータシステム２０は、波面調節部２２をさらに含んでもよい。波面調節部２２は、光共振器内を進行するレーザ光Ｌ１の波面を調節してもよい。レーザ光の波面を調節することで、レーザ光のスペクトル線幅が調節され得る。増幅器２３、波面調節部２２および倍率調節部３２は、コントローラ１０からの制御の下で動作してもよい。
【００１８】
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内部に含んでもよく、放電によりこれを励起状態にしてゲイン媒質としてもよい。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。
【００１９】
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、減衰部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。
【００２０】
減衰部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。減衰部６２は、後述する可変アッテネータと移動機構とを備えてもよい（たとえば図５参照）。移動機構は、可変アッテネータにおけるレーザ光の入射位置を調節することで、減衰部６２による減衰率を調節してもよい。
【００２１】
スペクトル検出器６３は、減衰部６２を通過したレーザ光Ｌ１のスペクトルを検出してもよい。スペクトル検出器６３は、レーザ光Ｌ１のスペクトル検出結果をコントローラ１０へ出力してもよい。
【００２２】
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が開の状態でシャッタ機構７０を通過したレーザ光Ｌ１は、露光装置８０に出力されてもよい。
【００２３】
３．２ 動作
つづいて、図１に示されるレーザ装置１００の概略動作を、以下に説明する。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に要求されるスペクトル線幅の目標値（目標スペクトル線幅）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、まずシャッタ機構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となるように、波面調節部２２および倍率調節部３２を駆動してもよい。記憶部１１は、波面調節部２２および／または倍率調節部３２の制御値を、目標スペクトル線幅に対応づけて格納していてもよい。制御値と目標スペクトル線幅との対応関係は、制御テーブルのデータ形式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から制御値を算出するための関数やパラメータ等を格納していてもよい。コントローラ１０は、記憶部１１から読み出した関数やパラメータを用いて、目標スペクトル線幅を達成するための制御値を算出してもよい。コントローラ１０は、得られた制御値を、波面調節部２２および倍率調節部３２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、スペクトル線幅が実質的に目標スペクトル線幅に調整されたレーザ光Ｌ１が出力され得る。
【００２４】
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が増幅器５０に入射するタイミングに同期して、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。
【００２５】
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。ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６２を透過してもよい。減衰部６２は、透過するレーザ光Ｌ１の光強度またはピーク強度を、そのスペクトル幅に応じて調節してもよい。スペクトル検出部６０は、強度調節後のレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を検出してもよい。検出されたスペクトル線幅は、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が目標スペクトル線幅に近づくように、波面調節部２２および倍率調節部３２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。また、コントローラ１０は、検出されたスペクトル線幅に応じて、減衰部６２をフィードバック制御してもよい。
【００２６】
３．３ 作用
上記によれば、スペクトル線幅の変化に応じて、減衰部６２による減衰率を調節し得る。それにより、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１の光強度またはピーク強度を安定させることが可能となる。たとえば、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１のピーク強度が特定のダイナミックレンジに収まるように、レーザ光Ｌ１の光強度またはピーク強度が調節され得る。その結果、スペクトル線幅が大きく変化したとしても、スペクトル線幅や中心波長をダイナミックレンジ内で高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
３．４ フローチャート
つぎに、実施の形態１によるレーザ装置１００の動作を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下では、コントローラ１０の動作にしたがって説明する。
【００２８】
３．４．１ メインルーチン
図２は、実施の形態１におけるコントローラ１０のメインルーチンを示すフローチャートである。図２に示されるように、コントローラ１０は、まず、露光装置コントローラ８１などの外部装置から、目標スペクトル線幅Δλｔおよび／または目標パルスエネルギーＥｔの変更指示を受信したか否かを判定してもよい（ステップＳ１０１）。変更指示は、レーザ光の出力を要求する露光命令などに含まれていてもよい。
【００２９】
変更指示を受信した場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、調整発振サブルーチンを実行し（ステップＳ１０２）、その後、ステップＳ１０３へ移行してもよい。調整発振サブルーチンには、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１のピーク強度が所定のダイナミックレンジ内に収まるようにレーザ光Ｌ１のピーク強度を調節する動作が含まれていてもよい。一方、変更指示が含まれていなかった場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、コントローラ１０は、そのままステップＳ１０３へ移行してもよい。
【００３０】
ステップＳ１０３では、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０および増幅装置５０を駆動して、レーザ光Ｌ１を出力してもよい。つぎに、コントローラ１０は、ステップＳ１０３で出力されたレーザ光Ｌ１のスペクトルを、スペクトル検出部６０を用いて計測してもよい（ステップＳ１０４）。スペクトルの計測結果には、中心波長λの情報とピーク強度Ｉの情報とが含まれていてもよい。つぎに、コントローラ１０は、スペクトルの計測結果から、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ（Ｉｌｏｗｅｒ＜Ｉ＜Ｉｕｐｐｅｒ）内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１０５）。所定のダイナミックレンジは、たとえばスペクトル検出器６３の感度特性に基づいた、利用し易い検出精度が得られる範囲であってもよい。
【００３１】
レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれている場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１０６）。減衰調節不要範囲とは、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉに対して減衰部６２を調節する必要がないと規定される範囲であってもよい。たとえば、減衰調節不要範囲は、目標ピーク強度Ｉｔａｒｇｅｔを基準とした±αの範囲と定義されてもよい。この減衰調節不要範囲の幅を規定する値αは、予め定められていてもよい。その場合、値αは、記憶部１１に記憶されていてもよい。値αは、たとえばスペクトル検出器６３の感度特性や分解能などに基づいて予め定められていてもよい。また、ステップＳ１０６の判定は、毎パルスに対して実行されてもよいし、複数のパルスの平均値（たとえば１００パルスや１０００パルスの平均値）に対して実行されてもよい。
【００３２】
ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内である場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、コントローラ１０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。一方、ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内で無い場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、コントローラ１０は、計測されたピーク強度Ｉと目標ピーク強度Ｉｔａｒｇｅｔとの差ΔＩを算出してもよい（ステップＳ１０７）。つぎに、コントローラ１０は、算出された差ΔＩが小さくなるように、減衰部６２を駆動してスペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１の光強度を調節してもよい（ステップＳ１０８）。つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘを確認してもよい（ステップＳ１０９）。可変アッテネータの位置Ｘは、減衰部６２へ与えた制御量に基づいて算出されてもよいし、移動機構に設けられた位置センサなどを用いて検出されてもよい。
【００３３】
つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘが利用可能範囲（Ｘｌｏｗｅｒ＜Ｘ＜Ｘｕｐｐｅｒ）内にあるか否かを判定してもよい（ステップＳ１１０）。可変アッテネータが利用可能範囲内にある場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０１へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
【００３４】
一方、可変アッテネータが利用可能範囲内に無い場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、コントローラ１０は、減衰部６２によるピーク強度Ｉの制御が不可能であると判定してもよい（ステップＳ１１１）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００のオペレータなどに、減衰部６２が調節不可であることを示す警告を発してもよい（ステップＳ１１２）。その後、コントローラ１０は、ステップＳ１０１へリターンし、以降の動作を実行してもよい。このように、レーザ光Ｌ１の検出ピーク強度が所望のダイナミックレンジ内に調節できない場合であっても、計測可能範囲内にある場合には、エラーとせずに、動作を継続してもよい。
【００３５】
また、ステップＳ１０５の判定において、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれていない場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、コントローラ１０は、ピーク強度Ｉがエラーであると判断してもよい（ステップＳ１１３）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００が動作不可能な状態にあるとして、インターロックによる動作の停止を実行してもよい（ステップＳ１１４）。その後、コントローラ１０は、エラーが解消するまで待機してもよい（ステップＳ１１５；ＮＯ）。この状態において、ピーク強度Ｉがエラーとなった原因を解決するのが望ましい。エラー原因の解決は、オペレータなどが実施してもよいし、コントローラ１０が自己診断機能により原因の解決に繋がるレーザ各部の操作を実施してもよい。エラーが解消可能な状態となった場合、レーザ装置１００のオペレータなどがエラー解除の信号をコントローラ１０に外部入力してもよい。あるいは、コントローラ１０が内部の駆動情報等に基づいて自己判断してエラーの状態を解消してもよい。エラーが解消すると（ステップＳ１１５；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、インターロックを解除してもよい（ステップＳ１１６）。その後、コントローラ１０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。なお、図２に示される動作は、適時、外部からの割込処理などによって終了してもよい。
【００３６】
３．４．２ 調整発振サブルーチン（ピーク強度調節あり）
図３は、図２のステップＳ１０２に示される調整発振サブルーチンの一例を示す。図３に示されるように、レーザ光Ｌ１のピーク強度調節を伴う調整発振サブルーチンでは、コントローラ１０は、まず、シャッタ機構７０を駆動してレーザ光Ｌ１の光路を遮断してもよい（ステップＳ１２１）。つぎに、コントローラ１０は、目標スペクトル線幅Δλｔの変更量からピーク強度Ｉの変化量を推定し、推定されたピーク強度Ｉから可変アッテネータの移動機構による送り量を算出する送り量算出サブルーチンを実行してもよい（ステップＳ１２２）。つぎに、コントローラ１０は、算出した送り量を減衰部６２へ与えることで、減衰部６２による減衰率を調節してもよい（ステップＳ１２３）。
【００３７】
つぎに、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０に所定の繰返し周波数でレーザ光Ｌ１を出力させるレーザ発振動作を開始させてもよい（ステップＳ１２４）。この際、増幅装置５０も駆動されてもよい。つぎに、コントローラ１０は、ステップＳ１２４で出力されたレーザ光Ｌ１のスペクトルを、スペクトル検出部６０を用いて計測してもよい（ステップＳ１２５）。スペクトルの計測結果には、中心波長λの情報とピーク強度Ｉの情報とが含まれていてもよい。つぎに、コントローラ１０は、スペクトルの計測結果から、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲（Ｉｔａｒｇｅｔｅ−α＜Ｉ＜Ｉｔａｒｇｅｔ＋α）内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１２６）。この判定は、毎パルスに対して実行されてもよいし、複数のパルスの平均値（たとえば１００パルスや１０００パルスの平均値）に対して実行されてもよい。
【００３８】
ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内である場合（ステップＳ１２６；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０に所定繰返し周波数のレーザ発振を停止させてもよい（ステップＳ１２７）。つぎに、コントローラ１０は、露光準備が完了したことを露光装置コントローラ８１へ通知してもよい（ステップＳ１２８）。つぎに、コントローラ１０は、シャッタ機構７０を駆動してレーザ光Ｌ１の光路を露光装置に連通させてもよい。（ステップＳ１２１）。その後、コントローラ１０は、図２に示される動作へリターンしてもよい。
【００３９】
一方、ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内で無い場合（ステップＳ１２６；ＮＯ）、コントローラ１０は、計測されたピーク強度Ｉと目標ピーク強度Ｉｔａｒｇｅｔとの差ΔＩを算出してもよい（ステップＳ１３０）。つぎに、コントローラ１０は、算出された差ΔＩが小さくなるように、減衰部６２を駆動してスペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１の光強度を調節してもよい（ステップＳ１３１）。つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘを確認してもよい（ステップＳ１３２）。可変アッテネータの位置Ｘは、減衰部６２へ与えた制御量に基づいて算出されてもよいし、移動機構に設けられた位置センサなどを用いて検出されてもよい。
【００４０】
つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘが利用可能範囲（Ｘｌｏｗｅｒ＜Ｘ＜Ｘｕｐｐｅｒ）内にあるか否かを判定してもよい（ステップＳ１３３）。可変アッテネータが利用可能範囲内にある場合（ステップＳ１３３；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１２５へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
【００４１】
一方、可変アッテネータが利用可能範囲内に無い場合（ステップＳ１３３；ＮＯ）、コントローラ１０は、減衰部６２によるピーク強度Ｉの制御が不可能であると判定してもよい（ステップＳ１３４）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００のオペレータなどに、減衰部６２が調節不可であることを示す警告を発してもよい（ステップＳ１３５）。
【００４２】
つぎに、コントローラ１０は、ステップＳ１２５におけるスペクトルの計測結果から、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ（Ｉｌｏｗｅｒ＜Ｉ＜Ｉｕｐｐｅｒ）内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１３６）。レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれている場合（ステップＳ１３６；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１２７へ移行して、移行の動作を実行してもよい。
【００４３】
一方、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれていない場合（ステップＳ１３６；ＮＯ）、コントローラ１０は、ピーク強度Ｉがエラーであると判断してもよい（ステップＳ１３７）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００が動作不適切な状態にあるとして、インターロックによる動作の停止を実行してもよい（ステップＳ１３８）。その後、コントローラ１０は、エラーが解消するまで待機してもよい（ステップＳ１３９；ＮＯ）。この状態において、ピーク強度Ｉがエラーとなった原因を解決するのが望ましい。エラー原因の解決は、オペレータなどが実施してもよいし、コントローラ１０が自己診断機能により原因の解決に繋がるレーザ各部の操作を実施してもよい。エラーが解消可能な状態となった場合、エラーの解消は、レーザ装置１００のオペレータなどが外部入力してもよいし、コントローラ１０が内部の駆動情報等に基づいて自己判断してもよい。エラーが解消すると（ステップＳ１３９；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、インターロックを解除してもよい（ステップＳ１４０）。その後、コントローラ１０は、ステップＳ１２２へリターンして、以降の動作を実行してもよい。
【００４４】
３．４．３ 送り量算出サブルーチン
図４は、図３のステップＳ１２２に示される送り量算出サブルーチンの一例を示す。図４に示されるように、送り量算出サブルーチンでは、コントローラ１０は、まず、現在の減衰部６２の透過率Ｔ０を特定してもよい（ステップＳ１５１）。現在の減衰部６２の透過率Ｔ０は、たとえば現在の可変アッテネータの位置Ｘと、透過率Ｔ０とを対応付けたテーブルを記憶部１１に保持しておき、コントローラ１０はこのテーブルを参照して透過率Ｔ０を求めてもよい。または、たとえば現在の可変アッテネータの透過率分布特性（位置依存）を計算式として記憶部１１に保持しておき、コントローラ１０はこの計算式に位置Ｘを入力した計算結果として透過率Ｔ０を求めてもよい。
【００４５】
つぎに、コントローラ１０は、変更前後での目標スペクトル線幅の比Ａ１を算出してもよい（ステップＳ１５２）。比Ａ１は、変更前の目標スペクトル線幅をΔλｔ０とし、変更後の目標スペクトル線幅をΔλｔとして、Ａ１＝Δλｔ／Δλｔ０の式で算出されてもよい。また、コントローラ１０は、変更前後での目標パルスエネルギーの比Ａ２を算出してもよい（ステップＳ１５３）。比Ａ２は、変更前の目標パルスエネルギーをＥｔ０とし、変更後の目標パルスエネルギーをＥｔとして、Ａ２＝Ｅｔ／Ｅｔ０の式で算出されてもよい。
【００４６】
つぎに、コントローラ１０は、算出された比Ａ１およびＡ２から、目標とする減衰部６２の透過率Ｔｔを算出してもよい（ステップＳ１５４）。目標とする透過率Ｔｔは、たとえばＴｔ＝Ｔ０×（Ａ１／Ａ２）の式で算出されてもよい。
【００４７】
つぎに、コントローラ１０は、減衰部６２の透過率が目標とする透過率Ｔｔとなるように、減衰部６２を調節してもよい（ステップＳ１５５）。つぎに、コントローラ１０は、現在の目標スペクトル線幅Δλｔ０に変更後の目標スペクトル線幅Δλｔを代入（Δλｔ０＝Δλｔ）し、また、現在の目標パルスエネルギーＥｔ０に変更後の目標パルスエネルギーＥｔを代入（Ｅｔ０＝Ｅｔ）してもよい（ステップＳ１５６）。その後、コントローラ１０は、図３に示される動作へリターンしてもよい。
【００４８】
以上のように動作することで、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１のピーク強度が所定のダイナミックレンジに収まるように調節され得る。その結果、より正確にレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を計測することが可能となる。これにより、より安定してレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を目標とするスペクトル線幅に調節することが可能となる。
【００４９】
４．可変アッテネータ
つぎに、上述した実施の形態における減衰部６２について、その具体例を挙げて説明する。
【００５０】
４．１ 回転タイプの可変アッテネータ
図５は、回転タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。図６は、図５に示される可変アッテネータ６２１をレーザ光Ｌ１の入射方向から見た構成例を示す。
【００５１】
図５に示されるように、スペクトル検出部６０Ａは、ビームスプリッタ６１と、減衰部６２０と、スペクトル検出器６３と、ビームダンパ６４とを備えてもよい。減衰部６２Ａは、可変アッテネータ６２１と、移動機構６２２とを備えてもよい。
【００５２】
図６に示されるように、可変アッテネータ６２１は、回転ディスク形状であってもよい。移動機構６２２は、可変アッテネータ６２１を回転させてもよい。可変アッテネータ６２１の透過率は、回転方向に沿った位置に依存して変化してもよい。たとえば、可変アッテネータ６２１は、回転方向に沿った位置に依存してその厚さが変化する構成を備えてもよい。または、回転方向に沿った位置に依存して反射膜あるいは遮蔽膜の塗布濃度あるいは膜厚が変化する構成を備えてもよい。これにより、回転方向に沿った位置に依存して透過率が変化し得る。
【００５３】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６２０の可変アッテネータ６２１に入射してもよい。可変アッテネータ６２１は、レーザ光Ｌ１の入射軸に対して傾いていてもよい。移動機構６２２は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６２１を回転させることで、可変アッテネータ６２１に対するレーザ光Ｌ１の入射位置を変化させてもよい。本説明では、可変アッテネータ６２１の回転量が、現在位置または基準位置からの送り量に相当する。移動機構６２２は、レーザ光Ｌ１の入射角度を変化させることなく、可変アッテネータ６２１を回転させてもよい。移動機構６２２には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００５４】
可変アッテネータ６２１を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。スペクトル検出器６３は、減衰されたレーザ光Ｌ１のスペクトルを計測してもよい。スペクトルの計測結果は、コントローラ１０へ入力されてもよい。
【００５５】
可変アッテネータ６２１で反射したレーザ光Ｌ１は、ビームダンパ６４に入射してもよい。ビームダンパ６４は、入射したレーザ光Ｌ１を吸収してもよい。ビームダンパ６４には、不図示の冷却システムが設けられてもよい。
【００５６】
４．２ スライド方式の可変アッテネータ
図７は、スライド方式の可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。図８は、図７に示される可変アッテネータ６３１をレーザ光Ｌ１の入射方向から見た構成例を示す。
【００５７】
図７に示されるように、スペクトル検出部６０Ｂは、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａと同様の構成において、減衰部６２０が減衰部６３０に置き換えられた構成を備えてもよい。減衰部６３０は、可変アッテネータ６３１と、移動機構６３２とを備えてもよい。
【００５８】
図８に示されるように、可変アッテネータ６３１は、長方形の板形状であってもよい。移動機構６３２は、可変アッテネータ６３１をスライドさせてもよい。可変アッテネータ６３１の透過率は、スライド方向に沿った位置に依存して変化してもよい。たとえば、可変アッテネータ６３１は、スライド方向に沿った位置に依存してその厚さが変化する構成を備えてもよい。または、スライド方向に沿った位置に依存して反射膜あるいは遮蔽膜の塗布濃度あるいは膜厚が変化する構成を備えてもよい。これにより、スライド方向に沿った位置に依存して透過率が変化し得る。
【００５９】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６３０の可変アッテネータ６３１に入射してもよい。可変アッテネータ６３１は、レーザ光Ｌ１の入射軸に対して傾いていてもよい。移動機構６３２は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６３１をスライドさせることで、可変アッテネータ６３１に対するレーザ光Ｌ１の入射位置を変化させてもよい。本説明では、可変アッテネータ６３１のスライド量が、現在位置または基準位置からの送り量に相当する。移動機構６３２は、レーザ光Ｌ１の入射角度を変化させることなく、可変アッテネータ６３１をスライドさせてもよい。移動機構６３２には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００６０】
可変アッテネータ６３１を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。可変アッテネータ６４１で反射したレーザ光Ｌ１は、ビームダンパ６４に入射してもよい。
【００６１】
４．３ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ
図９は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【００６２】
図９に示されるように、スペクトル検出部６０Ｃは、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａと同様の構成において、減衰部６２０が減衰部６４０に置き換えられた構成を備えてもよい。減衰部６４０は、可変アッテネータ６４１と、回転機構６４４とを備えてもよい。
【００６３】
可変アッテネータ６４１は、透明基板６４２と、誘電体多層膜６４３とを含んでもよい。透明基板６４２は、レーザ光Ｌ１を透過してもよい。誘電体多層膜６４３は、透明基板６４２に対するレーザ光Ｌ１の入射面に形成されてもよい。誘電体多層膜６４３は、位置に依存しない一様な反射率を備えてもよい。ただし、誘電体多層膜６４３は、レーザ光の入射角度に依存して透過率が変化するよう構成されていてもよい。回転機構６４４は、レーザ光Ｌ１の入射角度θが変化するように、可変アッテネータ６４１を回転させてもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の入射角度θに依存して透過率が変化し得る。
【００６４】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６４０の可変アッテネータ６４１に入射してもよい。回転機構６４４は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６４１の入射面の傾きを変化させることで、可変アッテネータ６４１に対するレーザ光Ｌ１の入射角度θを変化させてもよい。本説明では、可変アッテネータ６４１の入射面の傾きの変換量が、現在位置または基準位置からの送り量に相当する。回転機構６４４には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００６５】
可変アッテネータ６４１を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。可変アッテネータ６４１で反射したレーザ光Ｌ１は、不図示のビームダンパに入射してもよい。
【００６６】
４．４ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ（変形例）
図１０は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の他の一例を示す。
【００６７】
図１０に示されるように、スペクトル検出部６０Ｄは、図９に示されるスペクトル検出部６０Ｃと同様の構成において、減衰部６４０が減衰部６５０に置き換えられた構成を備えてもよい。減衰部６５０は、可変アッテネータ６５１および６５５と、回転機構６５４および６５８とを備えてもよい。
【００６８】
可変アッテネータ６５１は、可変アッテネータ６４１と同様、透明基板６５２と、誘電体多層膜６５３とを含んでもよい。透明基板６５２は、レーザ光Ｌ１を透過してもよい。誘電体多層膜６５３は、透明基板６５２に対するレーザ光Ｌ１の入射面に形成されてもよい。誘電体多層膜６５３は、位置に依存しない一様な反射率を備えてもよい。ただし、誘電体多層膜６５３は、レーザ光の入射角度に依存して透過率が変化するよう構成されていてもよい。回転機構６５４は、レーザ光Ｌ１の入射角度φが変化するように、可変アッテネータ６５１を回転させてもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の入射角度φに依存して透過率が変化し得る。
【００６９】
可変アッテネータ６５５は、可変アッテネータ６５１と同様に、透明基板６５６と、誘電体多層膜６５７とを含んでもよい。回転機構６５８は、回転機構６５４と同様の構成であってもよい。回転機構６５４および６５８には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００７０】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６５０の可変アッテネータ６５１に入射してもよい。回転機構６５４は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６５１の入射面の傾きを変化させることで、可変アッテネータ６５１に対するレーザ光Ｌ１の入射角度φを変化させてもよい。
【００７１】
可変アッテネータ６５１を透過したレーザ光Ｌ１は、可変アッテネータ６５５に入射してもよい。回転機構６５８は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６５５の入射面の傾きを変化させることで、可変アッテネータ６５５に対するレーザ光Ｌ１の入射角度φを変化させてもよい。
【００７２】
回転機構６５４による可変アッテネータ６５１の回転量（送り量）は、回転機構６５８による可変アッテネータ６５５の回転量（送り量）と同等であってもよい。ただし、回転機構６５８は、回転機構６５４とは反対の回転方向に、可変アッテネータ６５５の入射面の傾きを変化させてもよい。これにより、可変アッテネータ６５１を透過することで生じたレーザ光Ｌ１の光軸または光路のずれを、可変アッテネータ６５５によって緩和することが可能となる。
【００７３】
可変アッテネータ６５５を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。可変アッテネータ６５１または６５５で反射したレーザ光Ｌ１は、それぞれ不図示のビームダンパに入射してもよい。
【００７４】
５．可変アッテネータを含むスペクトル検出部
つぎに、上述した実施の形態におけるスペクトル検出部６０の他の例について、具体例を挙げて説明する。なお、以下では、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａをベースとした例を挙げるが、これに限定されるものではなく、他のスペクトル検出部６０Ｂ〜６０Ｄのいずれをベースとしてもよい。
【００７５】
５．１ 構成
図１１は、可変アッテネータを含むスペクトル検出部６０Ｅの一例を示す。図１１に示されるように、スペクトル検出部６０Ｅは、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａと同様の構成に加え、エネルギー検出部６６をさらに備えてもよい。エネルギー検出部６６は、ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１の光路上に位置してもよい。エネルギー検出部６６は、減衰部６２０よりもレーザ光Ｌ１の入力側に配置されてもよい。エネルギー検出部６６は、ビームスプリッタ６６１と、エネルギーセンサ６６２とを含んでもよい。
【００７６】
５．２ 動作
ビームスプリッタ６１で分岐されたレーザ光Ｌ１は、エネルギー検出部６６のビームスプリッタ６６１でさらに分岐されてもよい。ビームスプリッタ６６１で分岐されたレーザ光Ｌ１は、エネルギーセンサ６６２に入射してもよい。エネルギーセンサ６６２は、ビームスプリッタ６６１で分岐されたレーザ光Ｌ１のエネルギーを検出してもよい。エネルギーセンサ６６２は、エネルギーの検出結果を、コントローラ１０に入力してもよい。コントローラ１０は、入力されたエネルギー検出結果に基づいて、減衰部６２０による減衰率を調節してもよい。
【００７７】
５．３ 作用
レーザ光Ｌ１のパルスエネルギーを検出するエネルギー検出部６６が備えられたことで、スペクトルの計測結果以外に、エネルギー検出結果に基づいても、レーザ光Ｌ１のピーク強度を調節することが可能となる。その結果、処理速度が向上する場合がある。
【００７８】
６．波面調節機構
つぎに、上述した実施の形態のマスタオシレータシステム２０における波面調節部２２について、以下に例を挙げて説明する。
【００７９】
６．１ 出力結合ミラーと別体の波面調節機構
図１２および図１３は、波面調節部２２の構成例を示す。波面調節部２２は、両面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ２２２と、両面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ２２１と、架台２２３とを備えてもよい。凹面シリンドリカルレンズ２２２または凸面シリンドリカルレンズ２２１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２２１に移動機構が設けられている。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２２２は、架台２２３に固定されてもよい。
【００８０】
移動機構は、たとえば移動ステージ２２４と、スライドレール２２５と、突起部２２６と、ステッピングモータ２２７とを備えてもよい。凸面シリンドリカルレンズ２２１は、移動ステージ２２４に固定されてもよい。スライドレール２２５は、レーザ光Ｌ１の光路に沿って延在するように、架台２２３に固定されてもよい。移動ステージ２２４は、スライドレール２２５上にスライド可能に載置されてもよい。突起部２２６は、移動ステージ２２４から突出していてもよい。ステッピングモータ２２７は、突起部２２６をスライドレール２２５の延在方向に沿って進退させてもよい。ステッピングモータ２２７に連結した軸が突起部２２６に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起部２２６を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ２２７を駆動することで、突起部２２６が押し引きされてもよい。これにより、移動ステージ２２４上の凸面シリンドリカルレンズ２２１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２２１と凹面シリンドリカルレンズ２２２との間の距離が調節されてもよい。
【００８１】
図１２および図１３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２２は、凹面シリンドリカルレンズ２２２と凸面シリンドリカルレンズ２２１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。
【００８２】
６．２ 出力結合ミラーと一体の波面調節機構
また、波面調節部２２および出力結合ミラー２１は、これらの機能を併せ持つ波面調節部２６に置き換えられてもよい。図１４および図１５は、波面調節部２６の構成例を示す。図１４は、波面調節部２６の上視図である。図１５は、波面調節部２６の側視図である。
【００８３】
波面調節部２６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てもよい。
【００８４】
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。ステッピングモータ２６７に連結した軸が突起部２６６に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起部２６６を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ２６７を駆動することで、突起部２６６が押し引きされてもよい。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。
【００８５】
図１４および図１５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２６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。
【００８６】
７．倍率調節部
つぎに、上述した実施の形態のマスタオシレータシステム２０における倍率調節部３２について、以下に例を挙げて説明する。
【００８７】
７．１ プリズムの切替機構を備えた倍率調節部
図１６および図１７は、複数のプリズムのうちの少なくとも１つを切り替える機構を備えた倍率調節部３２Ａの一例を示す。
【００８８】
図１６および図１７に示されるように、倍率調節部３２Ａは、複数のプリズム３２１、３２２、３２３ａ、３２３ｂおよび３２４を含んでもよい。これらのうち、プリズム３２３ａおよび３２３ｂ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、プリズム３２３ａが光路上に配置された場合を示し、図１７は、プリズム３２３ｂが光路上に配置された場合を示す。
【００８９】
フロントエッジ（レーザ出力端）側からプリズム３２３ａに入射したレーザ光Ｌ１は、同じくフロントエッジ（レーザ出力端）側からプリズム３２３ｂ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、プリズム３２３ａから出射するレーザ光Ｌ１のビーム径は、プリズム３２３ｂから出射するレーザ光Ｌ１のビーム径と異なるとよい。
【００９０】
プリズム３２３ａおよび３２３ｂは、移動ステージ３２ｃに搭載されてもよい。倍率調節部３２Ａは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３２ｃによって、レーザ光Ｌ１の光路上に、プリズム３２３ａおよび３２３ｂの何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれのプリズム３２３ａおよび３２３ｂに設定された倍率で、グレーティング３１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム径が変更され得る。
【００９１】
７．２ プリズムの回転機構を備えた倍率調節部
複数のプリズムを用いて倍率調節部を構成する場合、各プリズムを回転させることで、光路を調節しつつビーム径を制御することも可能である。図１８は、回転可能に保持された複数のプリズムを備える倍率調節部３２Ｂの一例を示す。
【００９２】
図１８に示されるように、倍率調節部３２Ｂ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。
【００９３】
ピンホール４３０は、倍率調節部３２におけるフロントエッジ（レーザ出力端）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のビーム断面を整形してもよい。
【００９４】
光路調節ユニット４１０は、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。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。ステッピングモータ４１４に連結した軸が突起４１３に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起４１３を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ４１４を駆動することで、突起４１３が押し引きされてもよい。これにより、プリズム４１１が回転し得る。
【００９５】
同様に、光路調節ユニット４２０は、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。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。ステッピングモータ４２４に連結した軸が突起４２３に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起４２３を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ４２４を駆動することで、突起４２３が押し引きされてもよい。これにより、プリズム４２１が回転し得る。
【００９６】
倍率調節部３２を透過するレーザ光Ｌ１のビーム径は、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基づいて変化してもよい。光路調節ユニット４２０は、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４１５および４２５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。
【００９７】
８．増幅装置
つぎに、図１に示す増幅装置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、種々のレーザ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。
【００９８】
８．１ エキシマガスをゲイン媒質とするパワーアンプ
図１９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１９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。ゲイン媒質は、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。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。
【００９９】
８．２ 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。
【０１００】
８．２．１ 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２０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２０に示されるように、増幅装置５０Ａは、図１９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。
【０１０１】
８．２．２ 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２１および図２２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２１は増幅装置９０の側視図を、図２２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。シャッタ９８は前述のシャッタ７１を兼ねてもよい。
【０１０２】
図２１および図２２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光路を形成してもよい。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。ゲイン媒質は、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
９．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、図面を参照して説明する。
【０１０６】
９．１ モニタエタロン分光器
まず、モニタ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２３は、スペクトル検出器６３の概略構成を模式的に示す。図２３に示されるように、スペクトル検出器６３は、拡散板７０１と、モニタエタロン７０２と、集光レンズ７０３と、イメージセンサ７０５（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。
【０１０７】
減衰部６２を通過したレーザ光Ｌ１は、まず、拡散板７０１に入射してもよい。拡散板７０１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、モニタエタロン７０２に入射してもよい。このモニタエタロン７０２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。モニタエタロン７０２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７０３に入射してもよい。イメージセンサ７０５は、集光レンズ７０３の焦点面に配置されてもよい。集光レンズ７０３によって集光された透過光は、イメージセンサ７０５に干渉縞を発生させ得る。イメージセンサ７０５は、発生した干渉縞を検出してもよい。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、検出した干渉縞からレーザ光Ｌ１全体のスペクトルを検出し得る。各々のスペクトル線幅、ピーク強度及び波長は、検出し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。
【０１０８】
なお、集光レンズ７０３とイメージセンサ７０５との間に、遮光板７０４を設けてもよい。これにより、検出する光における迷光の成分を低減し、高精度に干渉縞を検出し得る。
【０１０９】
９．２ 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２４は、スペクトル検出器６３Ａの概略構成を模式的に示す。図２４に示されるように、スペクトル検出器６３Ａは、拡散板７１１と、集光レンズ７１２と、分光器７１３とを備えてもよい。分光器７１３は、凹面ミラー７１５と、グレーティング７１６と、凹面ミラー７１７と、イメージセンサ（ラインセンサ）７１８とを備えてもよい。
【０１１０】
減衰部６２を通過したレーザ光Ｌ１は、まず、拡散板７１１に入射してもよい。拡散板７１１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７１２に入射してもよい。集光レンズ７１２の焦点面付近には、分光器７１３の入射スリット７１４が配置されてもよい。入射スリット７１４は、集光レンズ７１２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７１２で集光された散乱光は、入射スリット７１４を介して凹面ミラー７１５に入射してもよい。凹面ミラー７１５は、入射した散乱光の一部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７１６に入射してもよい。グレーティング７１６は、入射した平行光を回折してもよい。この回折光の一部は、凹面ミラー７１７に入射してもよい。凹面ミラー７１７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７１７の焦点面には、イメージセンサ７１８が配置されていてもよい。その場合、凹面ミラー７１７によって集光された反射光は、イメージセンサ７１８に結像され得る。イメージセンサ７１８は、結像位置における光の強度分布を検出してもよい。反射光の結像位置は、レーザ光Ｌ１の波長と比例関係にあり得る。そのため、検出された結像位置からレーザ光Ｌ１全体のスペクトルを検出し得る。各々のスペクトル線幅、ピーク強度及び波長は、検出し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。
【０１１１】
１０．その他
１０．１ スペクトル線幅Ｅ９５の定義
ここで、図２５を用いて、スペクトル純度Ｅ９５について説明する。図２５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（１）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 …（１）
【０１１２】
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。
【０１１３】
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】
【０１１４】
１００ レーザ装置
１０ コントローラ
１１ 記憶部
２０ マスタオシレータシステム
２１ 出力結合ミラー
２２、２６ 波面調節部
２３ 増幅器
３０ 狭帯域化モジュール
３１ グレーティング
３２、３２Ａ、３２Ｂ 倍率調節部
４１、４２ 高反射ミラー
５０、５０Ａ、９０ 増幅装置
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ スペクトル検出部
６１ ビームスプリッタ
６２、６２０、６３０、６４０、６５０ 減衰部
６２１、６３１、６４１、６５１、６５５ 可変アッテネータ
６２２、６３２ 移動機構
６４２、６５２、６５６ 透明基板
６４３、６５３、６５７ 誘電体多層膜
６４４、６５４、６５８ 回転機構
６６１ ビームスプリッタ
６６２ エネルギーセンサ
６３、６３Ａ スペクトル検出器
６４ ビームダンパ
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
【技術分野】
【０００１】
本開示は、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
【概要】
【０００６】
本開示の一態様によるレーザ装置は、出力するレーザ光のスペクトル線幅を調節可能なレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のスペクトルを検出するスペクトル検出器と、前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光の光強度を調節可能な減衰部と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
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１におけるコントローラのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２のステップＳ１０２に示される調整発振サブルーチンの一例を示す。
【図４】図４は、図３のステップＳ１２２に示される送り量算出サブルーチンの一例を示す。
【図５】図５は、回転タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【図６】図６は、図５に示される可変アッテネータをレーザ光の入射方向から見た構成例を示す。
【図７】図７は、スライド方式の可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【図８】図８は、図７に示される可変アッテネータをレーザ光の入射方向から見た構成例を示す。
【図９】図９は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【図１０】図１０は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の他の一例を示す。
【図１１】図１１は、可変アッテネータを含むスペクトル検出部の他の一例を示す。
【図１２】図１２は、図１に示される波面調節部の構成例を示す。
【図１３】図１３は、図１２に示される波面調節部の他の状態を示す。
【図１４】図１４は、図１に示される波面調節部の他の構成例を示す。
【図１５】図１５は、図１４に示される波面調節部の側視図である。
【図１６】図１６は、図１に示される倍率調節部の一例を示す。
【図１７】図１７は、図１６に示される倍率調節部の他の状態を示す。
【図１８】図１８は、図１に示される倍率調節部の他の一例を示す。
【図１９】図１９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２０】図２０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２１】図２１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２２】図２２は、図２１示す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２３】図２３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２４】図２４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２５】図２５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】
【０００８】
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。
【０００９】
以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。
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 フローチャート
３．４．１ メインルーチン
３．４．２ 調整発振サブルーチン（ピーク強度調節あり）
３．４．３ 送り量算出サブルーチン
４．可変アッテネータ
４．１ 回転タイプの可変アッテネータ
４．２ スライド方式の可変アッテネータ
４．３ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ
４．４ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ（変形例）
５．可変アッテネータを含むスペクトル検出部
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用
６．波面調節部
６．１ 出力結合ミラーと別体の波面調節機構
６．２ 出力結合ミラーと一体の波面調節機構
７．倍率調節部
７．１ プリズムの切替機構を備えた倍率調節部
７．２ プリズムの回転機構を備えた倍率調節部
８．増幅装置
８．１ エキシマガスをゲイン媒質とするパワーアンプ
８．２ エキシマガスをゲイン媒質とするパワーオシレータ
８．２．１ ファブリペロ共振器を含む実施形態
８．２．２ リング共振器を含む実施形態
９．スペクトル検出器
９．１ モニタエタロン分光器
９．２ グレーティング型分光器
１０．その他
１０．１ スペクトル線幅Ｅ９５の定義
【００１０】
１．概要
様々なマスクパターンを露光するために、露光装置用の紫外線レーザ装置は、それぞれのマスクパターンに適合したスペクトル線幅のレーザ光を出力する必要がある。その場合、レーザ装置から出力されるスペクトル線幅が高精度に検出される必要がある。そこで、以下の実施の形態は、イメージセンサに入射するレーザ光の光強度またはピーク強度を調節する可変アッテネータを備えてもよい。この可変アッテネータを用いることによって、スペクトル線幅が大きく変化した場合でも、イメージセンサで検出されるピーク強度を調節することが可能となる。その結果、スペクトル線幅が大きく変化したとしても、スペクトル線幅や中心波長の検出精度を維持することが可能となる。
【００１１】
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。上流とは、レーザ光の光路に沿って光源に近い側をいう。また、下流とは、レーザ光の光路に沿って露光装置に近い側をいう。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。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。
【００１２】
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を、以下に図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
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。このレーザ装置１００は、少なくともスペクトル線幅を変更し得る。
【００１４】
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。
【００１５】
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。さらに、コントローラ１０は、露光装置８０のコントローラ８１に接続されてもよい。
【００１６】
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。マスタオシレータシステム２０は、狭帯域化モジュール３０と、増幅器２３と、出力結合ミラー２１とを含んでもよい。狭帯域化モジュール３０は、倍率調節部３２と、グレーティング３１とを含んでもよい。グレーティング３１と出力結合ミラー２１とは、光共振器を形成してもよい。グレーティング３１は、レーザ光Ｌ１に対する波長選択部としても機能してよい。出力結合ミラー２１は、マスタオシレータシステム２０におけるレーザ光Ｌ１の出力端としても機能してよい。
【００１７】
増幅器２３は、励起状態である場合、光共振器内を進行するレーザ光Ｌ１を増幅してもよい。倍率調節部３２は、光共振器内を進行するレーザ光Ｌ１のビーム断面を拡大または縮小してもよい。これにより、レーザ光のスペクトル線幅が調節され得る。マスタオシレータシステム２０は、波面調節部２２をさらに含んでもよい。波面調節部２２は、光共振器内を進行するレーザ光Ｌ１の波面を調節してもよい。レーザ光の波面を調節することで、レーザ光のスペクトル線幅が調節され得る。増幅器２３、波面調節部２２および倍率調節部３２は、コントローラ１０からの制御の下で動作してもよい。
【００１８】
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内部に含んでもよく、放電によりこれを励起状態にしてゲイン媒質としてもよい。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。
【００１９】
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、減衰部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。
【００２０】
減衰部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。減衰部６２は、後述する可変アッテネータと移動機構とを備えてもよい（たとえば図５参照）。移動機構は、可変アッテネータにおけるレーザ光の入射位置を調節することで、減衰部６２による減衰率を調節してもよい。
【００２１】
スペクトル検出器６３は、減衰部６２を通過したレーザ光Ｌ１のスペクトルを検出してもよい。スペクトル検出器６３は、レーザ光Ｌ１のスペクトル検出結果をコントローラ１０へ出力してもよい。
【００２２】
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が開の状態でシャッタ機構７０を通過したレーザ光Ｌ１は、露光装置８０に出力されてもよい。
【００２３】
３．２ 動作
つづいて、図１に示されるレーザ装置１００の概略動作を、以下に説明する。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に要求されるスペクトル線幅の目標値（目標スペクトル線幅）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、まずシャッタ機構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となるように、波面調節部２２および倍率調節部３２を駆動してもよい。記憶部１１は、波面調節部２２および／または倍率調節部３２の制御値を、目標スペクトル線幅に対応づけて格納していてもよい。制御値と目標スペクトル線幅との対応関係は、制御テーブルのデータ形式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から制御値を算出するための関数やパラメータ等を格納していてもよい。コントローラ１０は、記憶部１１から読み出した関数やパラメータを用いて、目標スペクトル線幅を達成するための制御値を算出してもよい。コントローラ１０は、得られた制御値を、波面調節部２２および倍率調節部３２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、スペクトル線幅が実質的に目標スペクトル線幅に調整されたレーザ光Ｌ１が出力され得る。
【００２４】
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が増幅器５０に入射するタイミングに同期して、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。
【００２５】
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。ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６２を透過してもよい。減衰部６２は、透過するレーザ光Ｌ１の光強度またはピーク強度を、そのスペクトル幅に応じて調節してもよい。スペクトル検出部６０は、強度調節後のレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を検出してもよい。検出されたスペクトル線幅は、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が目標スペクトル線幅に近づくように、波面調節部２２および倍率調節部３２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。また、コントローラ１０は、検出されたスペクトル線幅に応じて、減衰部６２をフィードバック制御してもよい。
【００２６】
３．３ 作用
上記によれば、スペクトル線幅の変化に応じて、減衰部６２による減衰率を調節し得る。それにより、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１の光強度またはピーク強度を安定させることが可能となる。たとえば、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１のピーク強度が特定のダイナミックレンジに収まるように、レーザ光Ｌ１の光強度またはピーク強度が調節され得る。その結果、スペクトル線幅が大きく変化したとしても、スペクトル線幅や中心波長をダイナミックレンジ内で高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
３．４ フローチャート
つぎに、実施の形態１によるレーザ装置１００の動作を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下では、コントローラ１０の動作にしたがって説明する。
【００２８】
３．４．１ メインルーチン
図２は、実施の形態１におけるコントローラ１０のメインルーチンを示すフローチャートである。図２に示されるように、コントローラ１０は、まず、露光装置コントローラ８１などの外部装置から、目標スペクトル線幅Δλｔおよび／または目標パルスエネルギーＥｔの変更指示を受信したか否かを判定してもよい（ステップＳ１０１）。変更指示は、レーザ光の出力を要求する露光命令などに含まれていてもよい。
【００２９】
変更指示を受信した場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、調整発振サブルーチンを実行し（ステップＳ１０２）、その後、ステップＳ１０３へ移行してもよい。調整発振サブルーチンには、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１のピーク強度が所定のダイナミックレンジ内に収まるようにレーザ光Ｌ１のピーク強度を調節する動作が含まれていてもよい。一方、変更指示が含まれていなかった場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、コントローラ１０は、そのままステップＳ１０３へ移行してもよい。
【００３０】
ステップＳ１０３では、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０および増幅装置５０を駆動して、レーザ光Ｌ１を出力してもよい。つぎに、コントローラ１０は、ステップＳ１０３で出力されたレーザ光Ｌ１のスペクトルを、スペクトル検出部６０を用いて計測してもよい（ステップＳ１０４）。スペクトルの計測結果には、中心波長λの情報とピーク強度Ｉの情報とが含まれていてもよい。つぎに、コントローラ１０は、スペクトルの計測結果から、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ（Ｉｌｏｗｅｒ＜Ｉ＜Ｉｕｐｐｅｒ）内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１０５）。所定のダイナミックレンジは、たとえばスペクトル検出器６３の感度特性に基づいた、利用し易い検出精度が得られる範囲であってもよい。
【００３１】
レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれている場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１０６）。減衰調節不要範囲とは、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉに対して減衰部６２を調節する必要がないと規定される範囲であってもよい。たとえば、減衰調節不要範囲は、目標ピーク強度Ｉｔａｒｇｅｔを基準とした±αの範囲と定義されてもよい。この減衰調節不要範囲の幅を規定する値αは、予め定められていてもよい。その場合、値αは、記憶部１１に記憶されていてもよい。値αは、たとえばスペクトル検出器６３の感度特性や分解能などに基づいて予め定められていてもよい。また、ステップＳ１０６の判定は、毎パルスに対して実行されてもよいし、複数のパルスの平均値（たとえば１００パルスや１０００パルスの平均値）に対して実行されてもよい。
【００３２】
ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内である場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、コントローラ１０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。一方、ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内で無い場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、コントローラ１０は、計測されたピーク強度Ｉと目標ピーク強度Ｉｔａｒｇｅｔとの差ΔＩを算出してもよい（ステップＳ１０７）。つぎに、コントローラ１０は、算出された差ΔＩが小さくなるように、減衰部６２を駆動してスペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１の光強度を調節してもよい（ステップＳ１０８）。つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘを確認してもよい（ステップＳ１０９）。可変アッテネータの位置Ｘは、減衰部６２へ与えた制御量に基づいて算出されてもよいし、移動機構に設けられた位置センサなどを用いて検出されてもよい。
【００３３】
つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘが利用可能範囲（Ｘｌｏｗｅｒ＜Ｘ＜Ｘｕｐｐｅｒ）内にあるか否かを判定してもよい（ステップＳ１１０）。可変アッテネータが利用可能範囲内にある場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０１へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
【００３４】
一方、可変アッテネータが利用可能範囲内に無い場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、コントローラ１０は、減衰部６２によるピーク強度Ｉの制御が不可能であると判定してもよい（ステップＳ１１１）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００のオペレータなどに、減衰部６２が調節不可であることを示す警告を発してもよい（ステップＳ１１２）。その後、コントローラ１０は、ステップＳ１０１へリターンし、以降の動作を実行してもよい。このように、レーザ光Ｌ１の検出ピーク強度が所望のダイナミックレンジ内に調節できない場合であっても、計測可能範囲内にある場合には、エラーとせずに、動作を継続してもよい。
【００３５】
また、ステップＳ１０５の判定において、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれていない場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、コントローラ１０は、ピーク強度Ｉがエラーであると判断してもよい（ステップＳ１１３）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００が動作不可能な状態にあるとして、インターロックによる動作の停止を実行してもよい（ステップＳ１１４）。その後、コントローラ１０は、エラーが解消するまで待機してもよい（ステップＳ１１５；ＮＯ）。この状態において、ピーク強度Ｉがエラーとなった原因を解決するのが望ましい。エラー原因の解決は、オペレータなどが実施してもよいし、コントローラ１０が自己診断機能により原因の解決に繋がるレーザ各部の操作を実施してもよい。エラーが解消可能な状態となった場合、レーザ装置１００のオペレータなどがエラー解除の信号をコントローラ１０に外部入力してもよい。あるいは、コントローラ１０が内部の駆動情報等に基づいて自己判断してエラーの状態を解消してもよい。エラーが解消すると（ステップＳ１１５；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、インターロックを解除してもよい（ステップＳ１１６）。その後、コントローラ１０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。なお、図２に示される動作は、適時、外部からの割込処理などによって終了してもよい。
【００３６】
３．４．２ 調整発振サブルーチン（ピーク強度調節あり）
図３は、図２のステップＳ１０２に示される調整発振サブルーチンの一例を示す。図３に示されるように、レーザ光Ｌ１のピーク強度調節を伴う調整発振サブルーチンでは、コントローラ１０は、まず、シャッタ機構７０を駆動してレーザ光Ｌ１の光路を遮断してもよい（ステップＳ１２１）。つぎに、コントローラ１０は、目標スペクトル線幅Δλｔの変更量からピーク強度Ｉの変化量を推定し、推定されたピーク強度Ｉから可変アッテネータの移動機構による送り量を算出する送り量算出サブルーチンを実行してもよい（ステップＳ１２２）。つぎに、コントローラ１０は、算出した送り量を減衰部６２へ与えることで、減衰部６２による減衰率を調節してもよい（ステップＳ１２３）。
【００３７】
つぎに、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０に所定の繰返し周波数でレーザ光Ｌ１を出力させるレーザ発振動作を開始させてもよい（ステップＳ１２４）。この際、増幅装置５０も駆動されてもよい。つぎに、コントローラ１０は、ステップＳ１２４で出力されたレーザ光Ｌ１のスペクトルを、スペクトル検出部６０を用いて計測してもよい（ステップＳ１２５）。スペクトルの計測結果には、中心波長λの情報とピーク強度Ｉの情報とが含まれていてもよい。つぎに、コントローラ１０は、スペクトルの計測結果から、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲（Ｉｔａｒｇｅｔｅ−α＜Ｉ＜Ｉｔａｒｇｅｔ＋α）内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１２６）。この判定は、毎パルスに対して実行されてもよいし、複数のパルスの平均値（たとえば１００パルスや１０００パルスの平均値）に対して実行されてもよい。
【００３８】
ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内である場合（ステップＳ１２６；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、マスタオシレータシステム２０に所定繰返し周波数のレーザ発振を停止させてもよい（ステップＳ１２７）。つぎに、コントローラ１０は、露光準備が完了したことを露光装置コントローラ８１へ通知してもよい（ステップＳ１２８）。つぎに、コントローラ１０は、シャッタ機構７０を駆動してレーザ光Ｌ１の光路を露光装置に連通させてもよい。（ステップＳ１２１）。その後、コントローラ１０は、図２に示される動作へリターンしてもよい。
【００３９】
一方、ピーク強度Ｉが減衰調節不要範囲内で無い場合（ステップＳ１２６；ＮＯ）、コントローラ１０は、計測されたピーク強度Ｉと目標ピーク強度Ｉｔａｒｇｅｔとの差ΔＩを算出してもよい（ステップＳ１３０）。つぎに、コントローラ１０は、算出された差ΔＩが小さくなるように、減衰部６２を駆動してスペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１の光強度を調節してもよい（ステップＳ１３１）。つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘを確認してもよい（ステップＳ１３２）。可変アッテネータの位置Ｘは、減衰部６２へ与えた制御量に基づいて算出されてもよいし、移動機構に設けられた位置センサなどを用いて検出されてもよい。
【００４０】
つぎに、コントローラ１０は、可変アッテネータの位置Ｘが利用可能範囲（Ｘｌｏｗｅｒ＜Ｘ＜Ｘｕｐｐｅｒ）内にあるか否かを判定してもよい（ステップＳ１３３）。可変アッテネータが利用可能範囲内にある場合（ステップＳ１３３；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１２５へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
【００４１】
一方、可変アッテネータが利用可能範囲内に無い場合（ステップＳ１３３；ＮＯ）、コントローラ１０は、減衰部６２によるピーク強度Ｉの制御が不可能であると判定してもよい（ステップＳ１３４）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００のオペレータなどに、減衰部６２が調節不可であることを示す警告を発してもよい（ステップＳ１３５）。
【００４２】
つぎに、コントローラ１０は、ステップＳ１２５におけるスペクトルの計測結果から、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ（Ｉｌｏｗｅｒ＜Ｉ＜Ｉｕｐｐｅｒ）内に含まれているか否かを判定してもよい（ステップＳ１３６）。レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれている場合（ステップＳ１３６；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１２７へ移行して、移行の動作を実行してもよい。
【００４３】
一方、レーザ光Ｌ１のピーク強度Ｉが所定のダイナミックレンジ内に含まれていない場合（ステップＳ１３６；ＮＯ）、コントローラ１０は、ピーク強度Ｉがエラーであると判断してもよい（ステップＳ１３７）。つぎに、コントローラ１０は、レーザ装置１００が動作不適切な状態にあるとして、インターロックによる動作の停止を実行してもよい（ステップＳ１３８）。その後、コントローラ１０は、エラーが解消するまで待機してもよい（ステップＳ１３９；ＮＯ）。この状態において、ピーク強度Ｉがエラーとなった原因を解決するのが望ましい。エラー原因の解決は、オペレータなどが実施してもよいし、コントローラ１０が自己診断機能により原因の解決に繋がるレーザ各部の操作を実施してもよい。エラーが解消可能な状態となった場合、エラーの解消は、レーザ装置１００のオペレータなどが外部入力してもよいし、コントローラ１０が内部の駆動情報等に基づいて自己判断してもよい。エラーが解消すると（ステップＳ１３９；ＹＥＳ）、コントローラ１０は、インターロックを解除してもよい（ステップＳ１４０）。その後、コントローラ１０は、ステップＳ１２２へリターンして、以降の動作を実行してもよい。
【００４４】
３．４．３ 送り量算出サブルーチン
図４は、図３のステップＳ１２２に示される送り量算出サブルーチンの一例を示す。図４に示されるように、送り量算出サブルーチンでは、コントローラ１０は、まず、現在の減衰部６２の透過率Ｔ０を特定してもよい（ステップＳ１５１）。現在の減衰部６２の透過率Ｔ０は、たとえば現在の可変アッテネータの位置Ｘと、透過率Ｔ０とを対応付けたテーブルを記憶部１１に保持しておき、コントローラ１０はこのテーブルを参照して透過率Ｔ０を求めてもよい。または、たとえば現在の可変アッテネータの透過率分布特性（位置依存）を計算式として記憶部１１に保持しておき、コントローラ１０はこの計算式に位置Ｘを入力した計算結果として透過率Ｔ０を求めてもよい。
【００４５】
つぎに、コントローラ１０は、変更前後での目標スペクトル線幅の比Ａ１を算出してもよい（ステップＳ１５２）。比Ａ１は、変更前の目標スペクトル線幅をΔλｔ０とし、変更後の目標スペクトル線幅をΔλｔとして、Ａ１＝Δλｔ／Δλｔ０の式で算出されてもよい。また、コントローラ１０は、変更前後での目標パルスエネルギーの比Ａ２を算出してもよい（ステップＳ１５３）。比Ａ２は、変更前の目標パルスエネルギーをＥｔ０とし、変更後の目標パルスエネルギーをＥｔとして、Ａ２＝Ｅｔ／Ｅｔ０の式で算出されてもよい。
【００４６】
つぎに、コントローラ１０は、算出された比Ａ１およびＡ２から、目標とする減衰部６２の透過率Ｔｔを算出してもよい（ステップＳ１５４）。目標とする透過率Ｔｔは、たとえばＴｔ＝Ｔ０×（Ａ１／Ａ２）の式で算出されてもよい。
【００４７】
つぎに、コントローラ１０は、減衰部６２の透過率が目標とする透過率Ｔｔとなるように、減衰部６２を調節してもよい（ステップＳ１５５）。つぎに、コントローラ１０は、現在の目標スペクトル線幅Δλｔ０に変更後の目標スペクトル線幅Δλｔを代入（Δλｔ０＝Δλｔ）し、また、現在の目標パルスエネルギーＥｔ０に変更後の目標パルスエネルギーＥｔを代入（Ｅｔ０＝Ｅｔ）してもよい（ステップＳ１５６）。その後、コントローラ１０は、図３に示される動作へリターンしてもよい。
【００４８】
以上のように動作することで、スペクトル検出器６３に入射するレーザ光Ｌ１のピーク強度が所定のダイナミックレンジに収まるように調節され得る。その結果、より正確にレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を計測することが可能となる。これにより、より安定してレーザ光Ｌ１のスペクトル線幅を目標とするスペクトル線幅に調節することが可能となる。
【００４９】
４．可変アッテネータ
つぎに、上述した実施の形態における減衰部６２について、その具体例を挙げて説明する。
【００５０】
４．１ 回転タイプの可変アッテネータ
図５は、回転タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。図６は、図５に示される可変アッテネータ６２１をレーザ光Ｌ１の入射方向から見た構成例を示す。
【００５１】
図５に示されるように、スペクトル検出部６０Ａは、ビームスプリッタ６１と、減衰部６２０と、スペクトル検出器６３と、ビームダンパ６４とを備えてもよい。減衰部６２Ａは、可変アッテネータ６２１と、移動機構６２２とを備えてもよい。
【００５２】
図６に示されるように、可変アッテネータ６２１は、回転ディスク形状であってもよい。移動機構６２２は、可変アッテネータ６２１を回転させてもよい。可変アッテネータ６２１の透過率は、回転方向に沿った位置に依存して変化してもよい。たとえば、可変アッテネータ６２１は、回転方向に沿った位置に依存してその厚さが変化する構成を備えてもよい。または、回転方向に沿った位置に依存して反射膜あるいは遮蔽膜の塗布濃度あるいは膜厚が変化する構成を備えてもよい。これにより、回転方向に沿った位置に依存して透過率が変化し得る。
【００５３】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６２０の可変アッテネータ６２１に入射してもよい。可変アッテネータ６２１は、レーザ光Ｌ１の入射軸に対して傾いていてもよい。移動機構６２２は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６２１を回転させることで、可変アッテネータ６２１に対するレーザ光Ｌ１の入射位置を変化させてもよい。本説明では、可変アッテネータ６２１の回転量が、現在位置または基準位置からの送り量に相当する。移動機構６２２は、レーザ光Ｌ１の入射角度を変化させることなく、可変アッテネータ６２１を回転させてもよい。移動機構６２２には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００５４】
可変アッテネータ６２１を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。スペクトル検出器６３は、減衰されたレーザ光Ｌ１のスペクトルを計測してもよい。スペクトルの計測結果は、コントローラ１０へ入力されてもよい。
【００５５】
可変アッテネータ６２１で反射したレーザ光Ｌ１は、ビームダンパ６４に入射してもよい。ビームダンパ６４は、入射したレーザ光Ｌ１を吸収してもよい。ビームダンパ６４には、不図示の冷却システムが設けられてもよい。
【００５６】
４．２ スライド方式の可変アッテネータ
図７は、スライド方式の可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。図８は、図７に示される可変アッテネータ６３１をレーザ光Ｌ１の入射方向から見た構成例を示す。
【００５７】
図７に示されるように、スペクトル検出部６０Ｂは、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａと同様の構成において、減衰部６２０が減衰部６３０に置き換えられた構成を備えてもよい。減衰部６３０は、可変アッテネータ６３１と、移動機構６３２とを備えてもよい。
【００５８】
図８に示されるように、可変アッテネータ６３１は、長方形の板形状であってもよい。移動機構６３２は、可変アッテネータ６３１をスライドさせてもよい。可変アッテネータ６３１の透過率は、スライド方向に沿った位置に依存して変化してもよい。たとえば、可変アッテネータ６３１は、スライド方向に沿った位置に依存してその厚さが変化する構成を備えてもよい。または、スライド方向に沿った位置に依存して反射膜あるいは遮蔽膜の塗布濃度あるいは膜厚が変化する構成を備えてもよい。これにより、スライド方向に沿った位置に依存して透過率が変化し得る。
【００５９】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６３０の可変アッテネータ６３１に入射してもよい。可変アッテネータ６３１は、レーザ光Ｌ１の入射軸に対して傾いていてもよい。移動機構６３２は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６３１をスライドさせることで、可変アッテネータ６３１に対するレーザ光Ｌ１の入射位置を変化させてもよい。本説明では、可変アッテネータ６３１のスライド量が、現在位置または基準位置からの送り量に相当する。移動機構６３２は、レーザ光Ｌ１の入射角度を変化させることなく、可変アッテネータ６３１をスライドさせてもよい。移動機構６３２には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００６０】
可変アッテネータ６３１を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。可変アッテネータ６４１で反射したレーザ光Ｌ１は、ビームダンパ６４に入射してもよい。
【００６１】
４．３ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ
図９は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の一例を示す。
【００６２】
図９に示されるように、スペクトル検出部６０Ｃは、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａと同様の構成において、減衰部６２０が減衰部６４０に置き換えられた構成を備えてもよい。減衰部６４０は、可変アッテネータ６４１と、回転機構６４４とを備えてもよい。
【００６３】
可変アッテネータ６４１は、透明基板６４２と、誘電体多層膜６４３とを含んでもよい。透明基板６４２は、レーザ光Ｌ１を透過してもよい。誘電体多層膜６４３は、透明基板６４２に対するレーザ光Ｌ１の入射面に形成されてもよい。誘電体多層膜６４３は、位置に依存しない一様な反射率を備えてもよい。ただし、誘電体多層膜６４３は、レーザ光の入射角度に依存して透過率が変化するよう構成されていてもよい。回転機構６４４は、レーザ光Ｌ１の入射角度θが変化するように、可変アッテネータ６４１を回転させてもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の入射角度θに依存して透過率が変化し得る。
【００６４】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６４０の可変アッテネータ６４１に入射してもよい。回転機構６４４は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６４１の入射面の傾きを変化させることで、可変アッテネータ６４１に対するレーザ光Ｌ１の入射角度θを変化させてもよい。本説明では、可変アッテネータ６４１の入射面の傾きの変換量が、現在位置または基準位置からの送り量に相当する。回転機構６４４には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００６５】
可変アッテネータ６４１を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。可変アッテネータ６４１で反射したレーザ光Ｌ１は、不図示のビームダンパに入射してもよい。
【００６６】
４．４ 入射角度調節タイプの可変アッテネータ（変形例）
図１０は、入射角度調節タイプの可変アッテネータを用いた減衰部を含むスペクトル検出部の他の一例を示す。
【００６７】
図１０に示されるように、スペクトル検出部６０Ｄは、図９に示されるスペクトル検出部６０Ｃと同様の構成において、減衰部６４０が減衰部６５０に置き換えられた構成を備えてもよい。減衰部６５０は、可変アッテネータ６５１および６５５と、回転機構６５４および６５８とを備えてもよい。
【００６８】
可変アッテネータ６５１は、可変アッテネータ６４１と同様、透明基板６５２と、誘電体多層膜６５３とを含んでもよい。透明基板６５２は、レーザ光Ｌ１を透過してもよい。誘電体多層膜６５３は、透明基板６５２に対するレーザ光Ｌ１の入射面に形成されてもよい。誘電体多層膜６５３は、位置に依存しない一様な反射率を備えてもよい。ただし、誘電体多層膜６５３は、レーザ光の入射角度に依存して透過率が変化するよう構成されていてもよい。回転機構６５４は、レーザ光Ｌ１の入射角度φが変化するように、可変アッテネータ６５１を回転させてもよい。これにより、レーザ光Ｌ１の入射角度φに依存して透過率が変化し得る。
【００６９】
可変アッテネータ６５５は、可変アッテネータ６５１と同様に、透明基板６５６と、誘電体多層膜６５７とを含んでもよい。回転機構６５８は、回転機構６５４と同様の構成であってもよい。回転機構６５４および６５８には、汚染物質の発生を抑制し得るクリーンモータや超音波モータが使用されてもよい。
【００７０】
ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１は、減衰部６５０の可変アッテネータ６５１に入射してもよい。回転機構６５４は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６５１の入射面の傾きを変化させることで、可変アッテネータ６５１に対するレーザ光Ｌ１の入射角度φを変化させてもよい。
【００７１】
可変アッテネータ６５１を透過したレーザ光Ｌ１は、可変アッテネータ６５５に入射してもよい。回転機構６５８は、コントローラ１０からの指示の下で、可変アッテネータ６５５の入射面の傾きを変化させることで、可変アッテネータ６５５に対するレーザ光Ｌ１の入射角度φを変化させてもよい。
【００７２】
回転機構６５４による可変アッテネータ６５１の回転量（送り量）は、回転機構６５８による可変アッテネータ６５５の回転量（送り量）と同等であってもよい。ただし、回転機構６５８は、回転機構６５４とは反対の回転方向に、可変アッテネータ６５５の入射面の傾きを変化させてもよい。これにより、可変アッテネータ６５１を透過することで生じたレーザ光Ｌ１の光軸または光路のずれを、可変アッテネータ６５５によって緩和することが可能となる。
【００７３】
可変アッテネータ６５５を透過したレーザ光Ｌ１は、スペクトル検出器６３に入射してもよい。可変アッテネータ６５１または６５５で反射したレーザ光Ｌ１は、それぞれ不図示のビームダンパに入射してもよい。
【００７４】
５．可変アッテネータを含むスペクトル検出部
つぎに、上述した実施の形態におけるスペクトル検出部６０の他の例について、具体例を挙げて説明する。なお、以下では、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａをベースとした例を挙げるが、これに限定されるものではなく、他のスペクトル検出部６０Ｂ〜６０Ｄのいずれをベースとしてもよい。
【００７５】
５．１ 構成
図１１は、可変アッテネータを含むスペクトル検出部６０Ｅの一例を示す。図１１に示されるように、スペクトル検出部６０Ｅは、図５に示されるスペクトル検出部６０Ａと同様の構成に加え、エネルギー検出部６６をさらに備えてもよい。エネルギー検出部６６は、ビームスプリッタ６１によって分岐されたレーザ光Ｌ１の光路上に位置してもよい。エネルギー検出部６６は、減衰部６２０よりもレーザ光Ｌ１の入力側に配置されてもよい。エネルギー検出部６６は、ビームスプリッタ６６１と、エネルギーセンサ６６２とを含んでもよい。
【００７６】
５．２ 動作
ビームスプリッタ６１で分岐されたレーザ光Ｌ１は、エネルギー検出部６６のビームスプリッタ６６１でさらに分岐されてもよい。ビームスプリッタ６６１で分岐されたレーザ光Ｌ１は、エネルギーセンサ６６２に入射してもよい。エネルギーセンサ６６２は、ビームスプリッタ６６１で分岐されたレーザ光Ｌ１のエネルギーを検出してもよい。エネルギーセンサ６６２は、エネルギーの検出結果を、コントローラ１０に入力してもよい。コントローラ１０は、入力されたエネルギー検出結果に基づいて、減衰部６２０による減衰率を調節してもよい。
【００７７】
５．３ 作用
レーザ光Ｌ１のパルスエネルギーを検出するエネルギー検出部６６が備えられたことで、スペクトルの計測結果以外に、エネルギー検出結果に基づいても、レーザ光Ｌ１のピーク強度を調節することが可能となる。その結果、処理速度が向上する場合がある。
【００７８】
６．波面調節機構
つぎに、上述した実施の形態のマスタオシレータシステム２０における波面調節部２２について、以下に例を挙げて説明する。
【００７９】
６．１ 出力結合ミラーと別体の波面調節機構
図１２および図１３は、波面調節部２２の構成例を示す。波面調節部２２は、両面が半筒状に窪んだ凹面シリンドリカルレンズ２２２と、両面が半筒状に突出した凸面シリンドリカルレンズ２２１と、架台２２３とを備えてもよい。凹面シリンドリカルレンズ２２２または凸面シリンドリカルレンズ２２１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２２１に移動機構が設けられている。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２２２は、架台２２３に固定されてもよい。
【００８０】
移動機構は、たとえば移動ステージ２２４と、スライドレール２２５と、突起部２２６と、ステッピングモータ２２７とを備えてもよい。凸面シリンドリカルレンズ２２１は、移動ステージ２２４に固定されてもよい。スライドレール２２５は、レーザ光Ｌ１の光路に沿って延在するように、架台２２３に固定されてもよい。移動ステージ２２４は、スライドレール２２５上にスライド可能に載置されてもよい。突起部２２６は、移動ステージ２２４から突出していてもよい。ステッピングモータ２２７は、突起部２２６をスライドレール２２５の延在方向に沿って進退させてもよい。ステッピングモータ２２７に連結した軸が突起部２２６に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起部２２６を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ２２７を駆動することで、突起部２２６が押し引きされてもよい。これにより、移動ステージ２２４上の凸面シリンドリカルレンズ２２１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２２１と凹面シリンドリカルレンズ２２２との間の距離が調節されてもよい。
【００８１】
図１２および図１３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２２は、凹面シリンドリカルレンズ２２２と凸面シリンドリカルレンズ２２１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。
【００８２】
６．２ 出力結合ミラーと一体の波面調節機構
また、波面調節部２２および出力結合ミラー２１は、これらの機能を併せ持つ波面調節部２６に置き換えられてもよい。図１４および図１５は、波面調節部２６の構成例を示す。図１４は、波面調節部２６の上視図である。図１５は、波面調節部２６の側視図である。
【００８３】
波面調節部２６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てもよい。
【００８４】
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。ステッピングモータ２６７に連結した軸が突起部２６６に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起部２６６を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ２６７を駆動することで、突起部２６６が押し引きされてもよい。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。
【００８５】
図１４および図１５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２６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。
【００８６】
７．倍率調節部
つぎに、上述した実施の形態のマスタオシレータシステム２０における倍率調節部３２について、以下に例を挙げて説明する。
【００８７】
７．１ プリズムの切替機構を備えた倍率調節部
図１６および図１７は、複数のプリズムのうちの少なくとも１つを切り替える機構を備えた倍率調節部３２Ａの一例を示す。
【００８８】
図１６および図１７に示されるように、倍率調節部３２Ａは、複数のプリズム３２１、３２２、３２３ａ、３２３ｂおよび３２４を含んでもよい。これらのうち、プリズム３２３ａおよび３２３ｂ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、プリズム３２３ａが光路上に配置された場合を示し、図１７は、プリズム３２３ｂが光路上に配置された場合を示す。
【００８９】
フロントエッジ（レーザ出力端）側からプリズム３２３ａに入射したレーザ光Ｌ１は、同じくフロントエッジ（レーザ出力端）側からプリズム３２３ｂ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、プリズム３２３ａから出射するレーザ光Ｌ１のビーム径は、プリズム３２３ｂから出射するレーザ光Ｌ１のビーム径と異なるとよい。
【００９０】
プリズム３２３ａおよび３２３ｂは、移動ステージ３２ｃに搭載されてもよい。倍率調節部３２Ａは、図示しない駆動機構に接続された移動ステージ３２ｃによって、レーザ光Ｌ１の光路上に、プリズム３２３ａおよび３２３ｂの何れかを選択的に配置してもよい。これにより、それぞれのプリズム３２３ａおよび３２３ｂに設定された倍率で、グレーティング３１へ入射するレーザ光Ｌ１のビーム径が変更され得る。
【００９１】
７．２ プリズムの回転機構を備えた倍率調節部
複数のプリズムを用いて倍率調節部を構成する場合、各プリズムを回転させることで、光路を調節しつつビーム径を制御することも可能である。図１８は、回転可能に保持された複数のプリズムを備える倍率調節部３２Ｂの一例を示す。
【００９２】
図１８に示されるように、倍率調節部３２Ｂ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。
【００９３】
ピンホール４３０は、倍率調節部３２におけるフロントエッジ（レーザ出力端）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のビーム断面を整形してもよい。
【００９４】
光路調節ユニット４１０は、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。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。ステッピングモータ４１４に連結した軸が突起４１３に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起４１３を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ４１４を駆動することで、突起４１３が押し引きされてもよい。これにより、プリズム４１１が回転し得る。
【００９５】
同様に、光路調節ユニット４２０は、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。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。ステッピングモータ４２４に連結した軸が突起４２３に接触し、軸の反対側からプランジャピン等により突起４２３を軸に押し付けるようにしてもよい。ステッピングモータ４２４を駆動することで、突起４２３が押し引きされてもよい。これにより、プリズム４２１が回転し得る。
【００９６】
倍率調節部３２を透過するレーザ光Ｌ１のビーム径は、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基づいて変化してもよい。光路調節ユニット４２０は、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４１５および４２５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。
【００９７】
８．増幅装置
つぎに、図１に示す増幅装置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、種々のレーザ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。
【００９８】
８．１ エキシマガスをゲイン媒質とするパワーアンプ
図１９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１９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。ゲイン媒質は、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。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。
【００９９】
８．２ 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。
【０１００】
８．２．１ 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２０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２０に示されるように、増幅装置５０Ａは、図１９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。
【０１０１】
８．２．２ 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２１および図２２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２１は増幅装置９０の側視図を、図２２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。シャッタ９８は前述のシャッタ７１を兼ねてもよい。
【０１０２】
図２１および図２２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光路を形成してもよい。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。ゲイン媒質は、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
９．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、図面を参照して説明する。
【０１０６】
９．１ モニタエタロン分光器
まず、モニタ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２３は、スペクトル検出器６３の概略構成を模式的に示す。図２３に示されるように、スペクトル検出器６３は、拡散板７０１と、モニタエタロン７０２と、集光レンズ７０３と、イメージセンサ７０５（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。
【０１０７】
減衰部６２を通過したレーザ光Ｌ１は、まず、拡散板７０１に入射してもよい。拡散板７０１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、モニタエタロン７０２に入射してもよい。このモニタエタロン７０２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。モニタエタロン７０２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７０３に入射してもよい。イメージセンサ７０５は、集光レンズ７０３の焦点面に配置されてもよい。集光レンズ７０３によって集光された透過光は、イメージセンサ７０５に干渉縞を発生させ得る。イメージセンサ７０５は、発生した干渉縞を検出してもよい。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、検出した干渉縞からレーザ光Ｌ１全体のスペクトルを検出し得る。各々のスペクトル線幅、ピーク強度及び波長は、検出し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。
【０１０８】
なお、集光レンズ７０３とイメージセンサ７０５との間に、遮光板７０４を設けてもよい。これにより、検出する光における迷光の成分を低減し、高精度に干渉縞を検出し得る。
【０１０９】
９．２ 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２４は、スペクトル検出器６３Ａの概略構成を模式的に示す。図２４に示されるように、スペクトル検出器６３Ａは、拡散板７１１と、集光レンズ７１２と、分光器７１３とを備えてもよい。分光器７１３は、凹面ミラー７１５と、グレーティング７１６と、凹面ミラー７１７と、イメージセンサ（ラインセンサ）７１８とを備えてもよい。
【０１１０】
減衰部６２を通過したレーザ光Ｌ１は、まず、拡散板７１１に入射してもよい。拡散板７１１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７１２に入射してもよい。集光レンズ７１２の焦点面付近には、分光器７１３の入射スリット７１４が配置されてもよい。入射スリット７１４は、集光レンズ７１２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７１２で集光された散乱光は、入射スリット７１４を介して凹面ミラー７１５に入射してもよい。凹面ミラー７１５は、入射した散乱光の一部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７１６に入射してもよい。グレーティング７１６は、入射した平行光を回折してもよい。この回折光の一部は、凹面ミラー７１７に入射してもよい。凹面ミラー７１７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７１７の焦点面には、イメージセンサ７１８が配置されていてもよい。その場合、凹面ミラー７１７によって集光された反射光は、イメージセンサ７１８に結像され得る。イメージセンサ７１８は、結像位置における光の強度分布を検出してもよい。反射光の結像位置は、レーザ光Ｌ１の波長と比例関係にあり得る。そのため、検出された結像位置からレーザ光Ｌ１全体のスペクトルを検出し得る。各々のスペクトル線幅、ピーク強度及び波長は、検出し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。
【０１１１】
１０．その他
１０．１ スペクトル線幅Ｅ９５の定義
ここで、図２５を用いて、スペクトル純度Ｅ９５について説明する。図２５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（１）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 …（１）
【０１１２】
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。
【０１１３】
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】
【０１１４】
１００ レーザ装置
１０ コントローラ
１１ 記憶部
２０ マスタオシレータシステム
２１ 出力結合ミラー
２２、２６ 波面調節部
２３ 増幅器
３０ 狭帯域化モジュール
３１ グレーティング
３２、３２Ａ、３２Ｂ 倍率調節部
４１、４２ 高反射ミラー
５０、５０Ａ、９０ 増幅装置
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ スペクトル検出部
６１ ビームスプリッタ
６２、６２０、６３０、６４０、６５０ 減衰部
６２１、６３１、６４１、６５１、６５５ 可変アッテネータ
６２２、６３２ 移動機構
６４２、６５２、６５６ 透明基板
６４３、６５３、６５７ 誘電体多層膜
６４４、６５４、６５８ 回転機構
６６１ ビームスプリッタ
６６２ エネルギーセンサ
６３、６３Ａ スペクトル検出器
６４ ビームダンパ
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力するレーザ光のスペクトル線幅を調節可能なレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のスペクトルを検出するスペクトル検出器と、
前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光の光強度を調節可能な減衰部と、
を備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記減衰部は、
レーザ光の入射位置に依存して透過率が変化する可変アッテネータと、
前記レーザ光の入射位置が変化するように前記可変アッテネータを移動させる移動機構と、
を含む、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記可変アッテネータは、回転ディスク形状であり、
前記移動機構は、前記可変アッテネータを回転させることで前記レーザ光の入射位置を変化させる、
請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記可変アッテネータは、平板状であり、
前記移動機構は、前記可変アッテネータをスライドさせることで前記レーザ光の入射位置を変化させる、
請求項２記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記減衰部は、
入射角度に応じて透過率が変化する誘電体多層膜が形成された基板と、
前記基板への前記レーザ光の入射角度を変化させる回転機構と、
を含む、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記減衰部は、
入射角度に応じて透過率が変化する誘電体多層膜が形成された第１基板と、
前記第１基板への前記レーザ光の入射角度を変化させる第１回転機構と、
入射角度に応じて透過率が変化する誘電体多層膜が形成された第２基板と、
前記第１基板を透過した前記レーザ光が前記第２基板へ入射する角度を前記第１回転機構とは反対方向に変化させる第２回転機構と、
を含む、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光のピーク強度が所定のダイナミックレンジ内に収まるように、前記減衰部の減衰率を調節する制御部をさらに備える、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スペクトル検出器で検出されたスペクトルに基づいて前記減衰部の減衰率を調節する、請求項７記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のパルスエネルギーを検出するエネルギー検出器をさらに有し、
前記制御部は、前記エネルギー検出器で検出されたパルスエネルギーに基づいて前記減衰部の減衰率を調節する、請求項８記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ発振器は、
出力結合ミラーとグレーティングとを含んで構成された光共振器と、
前記光共振器内を進行するレーザ光のビーム径を調節可能な倍率調節部と、
前記光共振器内を進行するレーザ光の波面を調節可能な波面調節部と、
を備え、
前記制御部は、前記スペクトル検出器で検出されたスペクトルに基づいて前記倍率調節部および前記波面調節部の少なくとも一方を調節する、
請求項７記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記制御部は、目標とするスペクトル線幅を外部から入力し、該目標とするスペクトル線幅に応じて前記減衰部を調節する、請求項７記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記スペクトル検出器は、エタロンを含む分光器である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記スペクトル検出器は、グレーティングを含む分光器である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光を増幅する増幅装置と、
前記増幅装置で増幅されたレーザ光を分岐するビームスプリッタと、
をさらに備え、
前記減衰部および前記スペクトル検出器は、前記ビームスプリッタで分岐されたレーザ光の光路上に配置される、
請求項１記載のレーザ装置。
【請求項１】
出力するレーザ光のスペクトル線幅を調節可能なレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のスペクトルを検出するスペクトル検出器と、
前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光の光強度を調節可能な減衰部と、
を備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記減衰部は、
レーザ光の入射位置に依存して透過率が変化する可変アッテネータと、
前記レーザ光の入射位置が変化するように前記可変アッテネータを移動させる移動機構と、
を含む、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記可変アッテネータは、回転ディスク形状であり、
前記移動機構は、前記可変アッテネータを回転させることで前記レーザ光の入射位置を変化させる、
請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記可変アッテネータは、平板状であり、
前記移動機構は、前記可変アッテネータをスライドさせることで前記レーザ光の入射位置を変化させる、
請求項２記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記減衰部は、
入射角度に応じて透過率が変化する誘電体多層膜が形成された基板と、
前記基板への前記レーザ光の入射角度を変化させる回転機構と、
を含む、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記減衰部は、
入射角度に応じて透過率が変化する誘電体多層膜が形成された第１基板と、
前記第１基板への前記レーザ光の入射角度を変化させる第１回転機構と、
入射角度に応じて透過率が変化する誘電体多層膜が形成された第２基板と、
前記第１基板を透過した前記レーザ光が前記第２基板へ入射する角度を前記第１回転機構とは反対方向に変化させる第２回転機構と、
を含む、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記スペクトル検出器に入射する前記レーザ光のピーク強度が所定のダイナミックレンジ内に収まるように、前記減衰部の減衰率を調節する制御部をさらに備える、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スペクトル検出器で検出されたスペクトルに基づいて前記減衰部の減衰率を調節する、請求項７記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光のパルスエネルギーを検出するエネルギー検出器をさらに有し、
前記制御部は、前記エネルギー検出器で検出されたパルスエネルギーに基づいて前記減衰部の減衰率を調節する、請求項８記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ発振器は、
出力結合ミラーとグレーティングとを含んで構成された光共振器と、
前記光共振器内を進行するレーザ光のビーム径を調節可能な倍率調節部と、
前記光共振器内を進行するレーザ光の波面を調節可能な波面調節部と、
を備え、
前記制御部は、前記スペクトル検出器で検出されたスペクトルに基づいて前記倍率調節部および前記波面調節部の少なくとも一方を調節する、
請求項７記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記制御部は、目標とするスペクトル線幅を外部から入力し、該目標とするスペクトル線幅に応じて前記減衰部を調節する、請求項７記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記スペクトル検出器は、エタロンを含む分光器である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記スペクトル検出器は、グレーティングを含む分光器である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光を増幅する増幅装置と、
前記増幅装置で増幅されたレーザ光を分岐するビームスプリッタと、
をさらに備え、
前記減衰部および前記スペクトル検出器は、前記ビームスプリッタで分岐されたレーザ光の光路上に配置される、
請求項１記載のレーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図６】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９８２３９（Ｐ２０１３−９８２３９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７４８４（Ｐ２０１１−２３７４８４）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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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