JP2009099727A - 注入同期式放電励起レーザ装置及び注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的なロスを増大させることなく、効果的に出力レーザ光のロングパルス化を図ることができ、所望の強度の出力レーザ光を得ることができる注入同期式放電励起レーザ装置及び注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法を提供する。
【解決手段】発振段レーザ１０と増幅段レーザ２０とを備える注入同期式放電励起レーザ装置を設ける。増幅段レーザ２０のレーザチャンバ２１は、１つの光共振器と、該光共振器の光軸上に配置された複数の電極ペアである電極２ａ、２ｂと、上記電極ペアの放電タイミングを制御する同期コントローラ３５とを備える。また、同期コントローラ３５は、発振段レーザ１０から出力されたシード光が増幅段レーザ２０に注入されるのと同期して、電極２ａを放電させて増幅発振させ、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、上記電極２ｂを放電させて、増幅発振させる。
【選択図】図１

Description

本発明は発振段レーザと増幅段レーザとからなる露光装置用の注入同期式放電励起レーザ装置に関し、特に、光学ロスを抑えつつ、出力レーザ光をロングパルス化（伸長化）することが可能な注入同期式放電励起レーザ装置及び注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法に関するものである。

近年、半導体露光装置用光源としてはエキシマレーザが使用されている。テクノロジーノードが進むにつれて、４５ｎｍから３２ｎｍノードでは、ＡｒＦレーザを光源とする露光装置において、液浸技術による高ＮＡ（１．３〜１．５）化と２重露光が主力となりつつある。
露光装置用光源のＡｒＦレーザ光源の要求を以下に示す。
１．高ドーズ安定性の確保と高スループット化に伴い、高繰返し周波数（１０ｋＨｚ以上）かつ高平均出力（１００Ｗ以上）が要求される。
２．高ＮＡ化に伴い、更なる超狭帯域化（０．１ｐｍ以下）が要求される。
３．露光装置の投影レンズや光学素子の寿命を長くするために、レーザパルスのロングパルス化が望まれる（７０ｎｓ以上）。
出力レーザ光をロングパルス化する具体的な従来技術として、下記の特許文献１、特許文献２、特許文献３には、出力レーザ光を伸長させる光学パルスストレッチシステムを設置し、出力レーザ光をビームスプリッタで分岐して、ミラーにより、光遅延光路を設置した光学パルスストレッチャにより、出力レーザ光のパルス幅（２０ｎｓ）を約７０ｎｓから２００ｎｓまでロングパルス化（伸長化）する技術に関して記載されている。

図３０は、特許文献２に記載された、光学パルスストレッチを用いた出力レーザ光のパルス幅の伸長技術を示す図である。
図３０（Ａ）に示す例では、レーザ５０’から出力されたレーザ光の一部は、ミラー２２Ａで反射させ、第１のパルスとして出力され、一部はミラー２２Ａを透過し、反射鏡２６Ａ、２６Ｂ、ミラー２２Ｂで反射して、第２のパルスとして出力される。また、ミラー２２Ｂに反射せずに透過したレーザ光は、反射鏡２６Ｃ、２６Ｄ、ミラー２２Ｃに反射して、第３のパルスとして出力される。
上記第１、第２、第３のパルスを合成すると、図３０（Ｃ）に示すようなパルスストレッチ後のパルス波形が得られる。図３０（Ｃ）に示すパルス波形を図３０（Ｂ）に示すパルスストレッチ前のパルス波形と比較すると、パルスストレッチ後のパルスのパルス幅が伸びていることがわかる。

また、特許文献４，５に示されるように、従来から、通常のシングルステージレーザにおいて、電極を２分割し、２つの電極ペアの放電タイミングを遅延させることにより、出力レーザ光のロングパルス化を行う技術が提案されている。
図３１は、２つの電極ペアの遅延放電により、出力レーザ光のロングパルス化を図る技術を示す図である。
図３１（Ａ）に示す例では、シングルステージレーザにおいて、電極２０−１、２０−２からなる第１の電極ペアを放電させてから、所定の遅延タイミングで電極２０−３、２０−４からなる第２の電極ペアを放電させることで、出力レーザ光のロングパルス化を図っている。
米国特許第６，９２８，０９３号明細書 米国特許第６，５３５，５３１号明細書 特許第２７６０１５９号公報 米国特許第４，５４７，８８３号明細書 米国公開特許第２００５／００５８１７２Ａ２号

上記特許文献２に記載された、光学パルスストレッチにより出力レーザ光のロングパルス化を図る従来技術は、以下のような問題がある。
（１）複数段のミラーを有する光学パルスストレッチ装置を使用すると、光学パルスストレッチ装置の全体の透過率が悪くなり、このロスを補うだけのレーザの高出力化が必要となる。
例えば、１段の光パルスストレッチの透過率を約９０％とすると、１段当りの光学パルスストレッチの透過率が約９０％とすると、例えば２個の光学パルスストレッチを組合せた２段の光学パルスストレッチの場合、約８１％となる。したがって、１９％のレーザエネルギーがロスとなるため、２段の光学パルスストレッチ前（ＰＯレーザー）の出力は、２段パルスストレッチ後の出力に対して約１．２３倍のエネルギーが必要となる。
（２）レーザのパルス幅が短いと、尖頭値が高いため、２光子吸収によるレーザの光学素子の寿命が問題となる。
例えば、レーザ装置の形態がＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amprifier ）方式の場合は、増幅器（ＰＡ）のレーザチャンバウインドの寿命、レーザ装置の形態がＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式の場合は、増幅段レーザ（ＰＯ）の共振器の光学素子及びレーザチャンバウインドの寿命が短くなる。
なお、ＭＯＰＡ方式は、ダブルチャンバ方式（２ステージ方式）のレーザ装置の形態のうち、アンプ側に共振器ミラーを設けない方式であり、ＭＯＰＯ方式は、共振器ミラーを設ける方式である。

また、２つの電極ペアの遅延放電により、出力レーザのロングパルス化を図る従来技術は、以下のような問題がある。
図３１（Ａ）に示したように、２つの電極ペアを有するシングルステージレーザにおいて、２つの電極ペアに対して遅延放電させることを試みたが、パルス幅の伸長化という点で、それほど期待できる効果は得られないことがわかった。
すなわち図３１（Ｂ）中に示すように、第１の電極ペアの放電により、光強度の極めて小さい第１のパルス１０１しか得ることができず、ついで、第２の電極ペアを放電させることにより、はじめて比較的大きな第２のパルス１０２が得られた。

これは、シングルステージレーザの場合、第１の電極ペアが放電したときはシード光となる光がなく、このため第１のパルス１０１の光強度は極めて小さくなるが、第２の電極ペアが放電したとき、第２のパルス１０２は、上記第１のパルス１０１をシード光として、増幅発振するので、光強度がある程度の大きさになるものと考えられる。なお、２つの電極ペアを同時に放電した場合には、図３１（Ｂ）中に示すように比較的大きなパルス１００が得られる。
また、２つの電極ペアに対して遅延放電させると、全体の放電時間は延びるが、第１の電極ペアの放電では、レーザ発振するまで時間がかかる。このため、パルス幅が同時放電の場合に比べて、画期的には延びない。
以上のように、シングルステージレーザにおいて、２つの電極ペアに対して遅延放電させても、パルス幅はそれほど延びないことがわかった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、発振段レーザと増幅段レーザとからなる露光装置用の注入同期式放電励起レーザ装置において、光学的なロスを増大させることなく、効果的に出力レーザ光のロングパルス化を図ることができ、所望の強度の出力レーザ光を得ることができる注入同期式放電励起レーザ装置及び注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明においては、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、発振段レーザ（ＭＯ）の電極に高電圧を印加し放電することにより、シード光を発振させ、該シード光が増幅段レーザ（ＰＯ）の光共振器の内に注入されるのと同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）が備える第１の電極ペアに高電圧を印加して、増幅レーザを発振させ、該レーザ発振が終了する前に、第２の電極ペアの電極に高電圧を印加して、増幅発振させる。 すなわち、本発明においては次のようにして前記課題を解決する。
（１）発振段レーザと、該発振段レーザからのシード光が注入され、該シード光を増幅発振させる増幅段レーザを備える注入同期式放電励起レーザ装置を設ける。上記増幅段レーザは、１つの光共振器と、上記光共振器の光軸上に配置された複数ペアの放電電極と、該複数ペアの放電電極を収納した１乃至複数のレーザチャンバと、上記複数のペアの放電電極の放電タイミングを制御する制御手段とを備える。また、上記制御手段は、上記シード光が増幅段レーザに注入されるのと同期して、上記放電電極の少なくとも１ペアの第１の電極ペアを放電させて、増幅発振させ、上記第１の電極ペアの放電から所定の遅延時間後、上記第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、上記第１の電極ペア以外の少なくとも１ペアの第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。
（２）上記（１）において、上記制御手段は、上記遅延時間を一定時間として、上記第１の電極ペアの放電から一定の遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。
（３）上記（１）において、各電極ペアの放電タイミングを検出する放電タイミング検出手段を備え、上記制御手段は、該放電タイミング検出手段の検出結果に基づき、上記遅延時間を制御し、上記第１の電極ペアの放電から上記検出結果に応じて定まる遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。
（４）上記（１）において、増幅段レーザから出力されるレーザパルス波形を検出するレーザパルス波形検出手段を備え、上記制御手段は、該レーザパルス波形検出手段の検出結果に基づき、上記遅延時間を制御し、上記第１の電極ペアの放電から上記検出結果に応じて定まる遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。
（５）上記（１），（２），（３），又は（４）において、上記発振段レーザは狭帯域レーザである。
（６）上記（１），（２），（３），（４），又は（５）において、発振段レーザは、１つの光共振器と、上記光共振器の光軸上に配置された複数ペアの放電電極と、該複数ペアの放電電極を収納した１乃至複数のレーザチャンバと、上記複数のペアの放電電極の放電タイミングを制御する発振段レーザ制御手段とを備える。上記発振段レーザ制御手段は、上記放電電極の少なくとも１ペアの第１の電極ペアを放電させて、増幅発振させ、上記第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、上記第１の電極ペアの放電から所定の遅延時間後、上記第１の電極ペア以外の少なくとも１ペアの第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。
（７）上記（１），（２），（３），（４），（５）、又は（６）において、上記増幅段レーザもしくは発振段レーザおよび増幅段レーザの複数の電極ペアの接地側の電極を共通化した。
（８）発振段レーザと、該発振段レーザからのシード光が注入され、該シード光を増幅発振させる増幅段レーザを備え、上記増幅段レーザは、１つの光共振器と、上記光共振器の光軸上に配置された複数ペアの放電電極と、該複数ペアの放電電極を収納した１乃至複数のレーザチャンバから構成される注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法を用いる。上記注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法において、上記シード光が増幅段レーザに注入されるのと同期して、上記放電電極の少なくとも１ペアの第１の電極ペアを放電させて増幅発振させ、該第１の電極ペアの放電から所定の遅延時間後、上記第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、上記第１の電極ペア以外の少なくとも１ペアの第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明の注入同期式放電励起レーザ装置は、発振段レーザからのシード光が増幅段レーザに注入されるのと同期して、増幅段レーザの第１の電極ペアを放電させて、増幅発振させ、該第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。従って、効果的に出力レーザ光のロングパルス化を図ることができ、所望の尖塔値及びパルスエネルギーの出力レーザ光を得ることができる。
（２）出力レーザのロングパルス化を図ることができるため、増幅段レーザの光共振器に用いられる光学素子の寿命を延ばすことが可能となる。
（３）光学パルスストレッチにより出力レーザ光のロングパルス化を図る従来技術では、出力されるレーザ光のロングパルス化を図るために大きな光学ロスがあるが、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、光学的なロスを増大させることなく、効果的に出力レーザ光のロングパルス化を図ることができる。

図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置の原理図である。
図１（Ａ）に示すように、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置は、スペクトル線幅の狭いレーザ光を出力する発振段レーザ（ＭＯ）１０と、ＭＯ１０が出力するレーザビームを増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器に導入するための２枚の高反射（ＨＲ）ミラー４ａ、４ｂと、発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザ光を光共振器により増幅発振させるための増幅段レーザ（ＰＯ）２０を備える。
発振段レーザ（ＭＯ）１０は、レーザチャンバ１１内に設置された１台の電極ペアである電極１ａ及び該電極１ａの長手方向の軸延長上両端にウインドウ部材（ウインド）１２ａ、１２ｂを有し、その両端にはビーム整形のためのスリット１３が設置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は、レーザチャンバ２１内に設置された２台の電極ペアである電極２ａ、２ｂ及び電極２ａ、２ｂの長手方向の軸延長上両端にウィンドウ部材（ウインド）２２ａ、２２ｂを有し、その両端にはビーム整形のためのスリット２３が設置されている。同期コントローラ３５は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ａに接続されている高圧パルス電源２５と、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ｂに接続されている高電圧パルス電源２６と、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極１ａに接続されている高圧パルス電源１５の放電タイミングをコントロールする。レーザコントローラ３１は、図示しない複数のコントローラと同期コントローラ３５とを統括コントロールする。

まず、図１（Ａ）に示す発振段レーザ（ＭＯ）１０の構成と機能を説明する。発振段レーザ（ＭＯ）１０は、スペクトル線幅を狭くするために、プリズムビームエキスパンダ３ａとグレーティング（回折格子）３ｂを搭載した狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３と、高圧パルス電源１５を搭載したレーザチャンバ１１と出力結合ミラー（ＯＣ（outputcoupler ））１４とからなっている。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０は狭帯域化レーザである。
ＬＮＭ３に配置されているグレーティング３ｂの分散方向（＝プリズム３ａのビーム拡大方向）は電極１ａの放電方向に対して垂直方向に配置されている。レーザチャンバ１１内にはバッファガス（Ｎｅ）とＡｒガスとＦ₂ ガスが満たされており、高圧パルス電源１５から電極１ａ間に電圧を印加放電させることで放電し、この放電により励起されＡｒＦエキシマが形成される。このＡｒＦエキシマからＡｒガスとＦに分離する時の１９３ｎｍの波長の光を発光する。１９３ｎｍの光をＬＮＭ３で波長選択することにより、スペクトル幅約４００ｐｍ→０．１ｐｍまで狭帯域化して、ＭＯ１０のＯＣ１４から出力される。発振段レーザ（ＭＯ）１０のＯＣ１４から出力された光は、高反射ミラー４ａ、４ｂを介して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器のリアミラー２７に導入される。

次に、図１（Ａ）に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０の構成と機能を説明する。増幅段レーザ（ＰＯ）２０はＯＣ２４とレーザチャンバ２１とリアミラー２７とで構成されており、リアミラー２７に導入された光はリアミラー２８には部分反射膜がコーティングされており、シード光はこのリアミラー２８の裏面から光共振器に注入される。レーザチャンバ２１内の電極２ａ、２ｂは直列に配置され、電極２ａ、２ｂに、それぞれ、高圧パルス電源２５、２６が接続されている。同期コントローラ３５は、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出た光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内に注入されると、該注入された光をシード光として、該シード光の光共振器への注入と同期して、高電圧パルス電源２５を制御し、電極２ａ間に高電圧を印加放電させる。
電極２ａ間に高電圧が印加放電されることによって、光共振器に注入された光が光共振器内で増幅発振（第１のレーザ発振）し、ＯＣ２４から第１のレーザ光（レーザパルス）が出力する。そして、この第一のレーザ発振が終了する直前に、同期コントローラ３５は、高圧パルス電源２６を制御して、電圧２ｂ間に高電圧を印加放電させる。すなわち、電極２ａの放電から所定の遅延時間（例えば、一定の遅延時間）後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。
なお、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置が備える増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１内に設置される各々の電極ペアが、図１（Ｂ）に示すように、共通の接地側の電極２ａ’を備えるようにしてもよい。このような構成としても、本発明の目的を達成することができる。

図２は、図１に示す本発明の注入同期式放電励起レーザ装置により出力されるレーザパルスを示す図である。
図２の点線は、電極２ａ、２ｂを同時に放電させた場合に出力されるレーザパルスを示し、実線は、図１に示す注入同期式放電励起レーザ装置を用いて電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、電極２ｂを放電させた場合に出力されるレーザパルスを示す。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器へのシード光２００の注入と同期して、電極２ａ、２ｂを同時に放電すると、図２中のレーザパルス２０１が出力される。一方、本発明に従って、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、電極２ｂを放電させると、図２中の第１のレーザパルス２０２と第２のレーザパルス２０３とが出力される。すなわち、電極２ａを放電させると、第１のレーザパルス２０２が出力され、該第１のレーザパルスの光強度が０になる前に電極２ｂを放電させると、第２のレーザパルス２０３が出力される。図２に示すように、本発明に従って電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、電極２ｂを放電させた場合に出力されるレーザパルス（第１のレーザパルス２０２と第２のレーザパルス２０３とが合成されたレーザパルス）のパルス幅は、電極２ａ、２ｂを同時に放電させた場合に出力されるレーザパルス２０２のパルス幅より約２倍長くなる。

図１に示す構成を採る本発明の注入同期式放電励起レーザ装置は、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内に注入したのと同期して、第１の電極ペア（電極２ａ）に高電圧を印加して放電させて第１のレーザ発振を行って、光強度が比較的大きい第１のレーザパルスを出力する。また、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置は、該第１のレーザ発振が終了する前に、第２の電極ペア（電極２ｂ）に高電圧を印加して放電させて、第１のレーザ発振光をシード光として、第２のレーザ発振を行って、第２のレーザパルスを出力する。
従って、図１に示す構成を採る本発明の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、以下のメリットを得ることができる。
（１）本発明の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、増幅段レーザにおいて単一の電極ペアを用いてレーザ発振させた場合に比較して、出力されるレーザ光のパルス幅が約２倍となり、また、ピークエネルギが半分になる。このため、露光装置の投影レンズや光学素子の寿命を長くすることができる。
（２）本発明の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、シングルステージレーザにおいて２つの電極ペアに対して遅延放電させた場合（図３１を参照）に比べて、出力されるレーザ光の光強度が約２倍になり、該２つの電極ペアを同時に放電させた場合の出力レーザ光の強度と略同じ強度の出力レーザ光を得ることができる。
（３）本発明の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、レーザ装置自身のパルス幅が大幅に延びる。その結果、前述した光学パルスストレッチにより出力レーザ光のロングパルス化を図る従来技術に比べて、増幅段レーザの共振器に用いられる光学素子の寿命を延ばすことが可能となる。
（４）光学パルスストレッチにより出力レーザ光のロングパルス化を図る従来技術では、出力されるレーザ光のロングパルス化を図るために大きな光学ロスがあるが、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、光学的なロスを増大させることなく、効果的に出力レーザ光のロングパルス化を図ることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
１．第１の実施例
図３は、本発明の第１の実施例の構成を示す図である。図３には、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置を露光装置３６用として適用した場合の構成例を示す。なお、前記図１（Ａ）に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図３に示す注入同期式放電励起レーザ装置が備える構成部のうち、波長およびスペクトル波形モニタ３４、及びパワーモニタ３８は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力された光の光品位及びパルスエネルギを検出し、パワーモニタ３７は、発振段レーザ（ＭＯ）１０のパルスエネルギを検出する。
波長およびスペクトル波形コントローラ３３は、上記波長およびスペクトル波形モニタ３４の出力に基づき増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出射されるレーザ光の波長及びスペクトル波形を制御する。また、エネルギコントローラ３０は、パワーモニタ３７、３８の出力に基づき、レーザのパルスエネルギをコントロールする。また、ガスコントローラ３２は、発振段レーザ（ＭＯ）１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザガスをコントロールする。レーザコントローラ３１は、レーザの全体を制御する。同期コントローラ３５は増幅段レーザ（ＰＯ）２０に接続されている２台の高電圧パルス電源２５、２６と、発振段レーザ（ＭＯ）１０に接続されている高電圧パルス電源１５の放電タイミングをコントロールする。

図３に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０などの動作は、前記図１（Ａ）で説明したのと同様であり、以下では主として増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び各コントローラの動作について説明する。
発振段レーザ（ＭＯ）１０のＯＣ１４から出力された光は、高反射ミラー４ａ、４ｂを介して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器のリアミラー２７に導入される。高反射ミラー４ａと高反射ミラー４ｂとの間には、前述したパワーモニタ３７と、ビームスプリッタ３７ａとが配置されている。ここで検出された発振段レーザ（ＭＯ）１０のパルスエネルギの検出値はエネルギコントローラ３０に入力される。
この発振段レーザ（ＭＯ）１０のパルスエネルギの検出結果に基づいて、エネルギコントローラ３０は同期コントローラ３５を介して高圧パルス電源１５に制御信号を送る。
発振段レーザ（ＭＯ）１０からきたシード光が、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内に注入されると、同期コントローラ３５が、高電圧パルス電源２５を制御して、シード光と同期して、電極２ａ間に高電圧を印加放電させる。
電極２ａ間に高電圧が印加放電されることによって、光共振器に注入された光が光共振器内で増幅発振（第１のレーザ発振）し、ＯＣ２４から第１のレーザ光（レーザパルス）が出力する。そして、同期コントローラ３５は、高圧パルス電源２６を制御して、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。

この出力された光はビームスプリッタ３８ａ、３８ｂによりサンプルされ、パワーモニタ３８によりパルスエネルギを検出し、その結果がエネルギコントローラ３０に送られる。エネルギコントローラ３０はこの検出結果に基づいて同期コントローラ３５を介して、高圧パルス電源１５、２５、２６に制御信号を送る。また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力光をビームスプリッタ３８ａにより光サンプルし、波長およびスペクトル波形モニタ３４で、波長及びスペクトル波形を検出する。この検出結果は波長およびスペクトル波形コントローラ３３に送られ、ＬＮＭ３内にあるグレーティング３ｂの入射角度を変化させる機構（図示せず）に制御信号を送る。これにより、波長が制御される。
さらに、スペクトル波形も発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザ共振器内の光学素子の光波面を制御する（制御機構は図示しない）ことにより、スペクトル波形を制御できる。また、レーザガスコントローラ３２により、発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバ１１のＦ₂ ガス濃度を制御することによってもスペクトル波形を制御することができる。
レーザコントローラ３１は、高圧パルス電源１５、２５、及び２６の印加電圧と、増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び発振段レーザ（ＭＯ）１０のパルスエネルギの経時変化とに基づき、ガスコントローラ３２に対し、レーザガス（Ｆ₂ 、Ａｒ及びバッファガス）の補給及び排気を徐々に行うように制御する。

２．第２の実施例（リング共振器を用いた例１）
図４に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器として、リング共振器を設置した場合の第１の例を示す。
図４（Ａ）は本実施例のレーザの側面図を示し、図４（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図４では、図３に示した各種モニタ、コントローラ等は省略され、図４に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０などの動作等は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
本実施例では、全反射直角プリズム８ａと８ｂを共振器ミラーとし、このリング共振器内にＯＣ２４を配置し、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出たビームを増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器のＯＣ（出力結合ミラー）２４に入射させるようにする。
図４において、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出たビームを高反射ミラー４ａにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４に入射させる。このビームは片面に部分反射（ＰＲ）膜と片面に反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされたＯＣ２４において一部反射し、全反射直角プリズム８ａに入射する。この全反射直角プリズム８ａの入射出射面には、反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされている。

シード光は全反射直角プリズム８ａの２つ面でフレネル反射により全反射し、ウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。シード光は電極２ａ、２ｂに対して、略平行な光軸で透過し、増幅されずにレーザチャンバ２１内を透過し、全反射直角プリズム８ｂに入射する。
シード光は全反射直角プリズム８ｂの２面で全反射し、再びウインド２２ｂを介して電極２ａ、２ｂの放電空間と光軸が一致するようにレーザチャンバ２１に入射する。電極２ａにはシード光に同期して電圧が印加され放電する。そして放電空間を透過したシード光は増幅され、レーザチャンバ２１を透過し、再びＯＣ２４に入射する。増幅した光の一部はＯＣ２４を反射してレーザ光として出力し、ＯＣ２４の透過光はフィードバック光として再びリング共振器内に戻される。このようにして増幅段レーザ（ＰＯ）２０において第１のレーザ発振が起こり、第１のレーザパルスが出力される。

次に、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、第１のレーザ発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。
なお、電極ペアの位置は、リング共振器の光路上に放電するように複数の電極ペアが配置されるような任意の位置とすることができる。例えば、電極２ｂを図４（Ｂ）中の点線の矩形部に示す位置に配置しても、上記と同様の動作運転が可能である。

本実施例では、以下のメリットが得られる。
（１）２個の全反射直角プリズム８ａ、８ｂでリング共振器を構成し、ＯＣ２４をリング共振器の光軸上に設置しているので、リング共振器の光軸のアライメントが容易であり、安定に動作する。
（２）上述したように増幅段レーザ（ＰＯ）２０が増幅発振し、ＯＣ２４の反射率が２０％〜３０％とすると注入効率は８０％から７０％となり、高い注入効率を得ることができる。その結果、発振段レーザ（ＭＯ）１０のパルスエネルギを小さくすることができる。

３．第３の実施例（リング共振器を用いた例２）
図５に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器として、リング共振器を設置した場合の第２の例を示す。
図５（Ａ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の側面図を示し、図５（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図４に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図５では、前記図３に示した発振段レーザ（ＭＯ）１０、各種モニタ、コントローラ等は省略されている。
本実施例では、図４を参照して説明した第２の実施例と異なり、図５（Ｂ）に示すように、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ１１内に、電極２ａ、２ｂを、それぞれリング共振器の光軸に対して傾けて配置する（電極の長手方向の軸とリング共振器の光軸とが所定の角度となるように傾けて配置する）。図５（Ａ）、（Ｂ）に示す第３の実施例における増幅段レーザ（ＰＯ）２０の基本的動作等は、前記図４で説明したのと同様である。

本実施例では、上述した第２の実施例のメリットに加え以下のメリットが得られる。
すなわち、第３の実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０において、各々の電極ペアがリング共振器の光軸に対して傾けて配置されているため、電極ペアがリング共振器の光軸に対して並行に配置されている場合に比較して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されるレーザ光のビーム幅を広くすることができる。その結果、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器に用いられる光学素子の寿命をさらに延ばすことが可能となる。

４．第４の実施例（リング共振器を用いた例３）
図６に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器として、リング共振器を設置した場合の第３の例を示す。
図６（Ａ）は本実施例のレーザの側面図を示し、図６（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図６では、図３に示した各種モニタ、コントローラ等は省略され、図６に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０などの動作等は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。

増幅段レーザ（ＰＯ）２０は、図６（Ｂ）に示すようにＯＣ２４、高反射ミラー７ａ、７ｂ、７ｃからなるリング共振器を備え、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光は、高反射ミラー４ａ、４ｂ、４ｃを介して部分反射ミラーであるＯＣ２４から該リング共振器中に注入される。
ＯＣ２４を透過したシード光は、図６（Ｂ）に示すように、高反射ミラー７ａによりレーザチャンバ２１の放電空間に傾いて入射され、このシード光に同期して、電極２ａ間に電圧が印加され、電極２ａが放電する。そして放電空間を透過したシード光は増幅され、レーザチャンバ２１を透過し２枚の高反射ミラー７ｂおよび７ｃにより折り返され、再び放電している放電空間に導かれ増幅される。増幅した光の一部はＯＣ２４を透過してレーザとして出力し、ＯＣ２４の反射光は再びリング共振器の中にフィードバックされ共振する。そして、ＯＣ２４から第１のレーザパルスとして出力される。

次に、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる第１のレーザ発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。
図６に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器は、高反射ミラー７ｂ及び７ｃにより、レーザ光を放電空間に戻す構成を採っているが、本発明の一実施形態によれば、４５度よりも多少小さな角度（数ｍｒａｄ）の全反射プリズムを用いてフレネル反射でレーザ光を放電空間に戻すようにしても、図６に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器と同様の機能を果たすことができる。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、本実施例では、リング共振器の往復時に放電領域を透過したシード光を増幅するので、第２の実施例（図４を参照）及び第３の実施例（図５を参照）に比較して増幅効率が高い。

５．第５の実施例（リング共振器を用いた例４）
図７に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器として、リング共振器を設置した場合の第４の例を示す。
図７（Ａ）は本実施例のレーザの側面図を示し、図７（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図７では、図３に示した各種モニタ、コントローラ等は省略され、図７に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０などの動作等は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器として、２台のシリンドリカル状の凹面高反射ミラー（高反射ミラー７ｄ、７ｅ）を対向させて配置したリング共振器を構成する。

図７（Ｂ）に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器では、シリンドリカル状の高反射ミラー７ｄ及び７ｅが対向して設置されている。この高反射ミラー７ｄ及び７ｅの曲率半径Ｒは、高反射ミラー７ｄと７ｅとの間の距離Ｌと一致し、両ミラーの焦点の位置が互いに一致するように配置されている。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光は、高反射ミラー４ａを介して部分反射ミラーであるＯＣ２４に入射する。このＯＣ２４に対して４５度の角度で反射したシード光は、高反射ミラー７ｄに入反射し、ウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
レーザチャンバ２１に入射したシード光は、レーザチャンバ２１内の、両ミラーの中心線上の焦点の位置にライン状に集光する。この集光したシード光は広がり、ウインド２２ｂを透過して高反射ミラー７ｅに反射して、コリメートされる。コリメートされた光（コリメート光）は、再びレーザチャンバ２１内を透過して、高反射ミラー７ｄに反射し、ウインド２２ｂを透過して、レーザチャンバ２１内の両ミラーの焦点位置にライン状に集光する。

この集光した光は、広がりながらウインド２２ｂを透過して、再び高反射ミラー７ｅに反射して、再びコリメートされる。そして、この再びコリメートされたコリメート光が電極２ａを透過するのと同期して、電極２ａに電圧が印加され放電する。そして放電空間を透過したコリメート光は増幅され、レーザチャンバ２１を透過し、再びＯＣ２４に入射する。
ＯＣ２４で部分反射した光は、出力レーザ光として出力される。ＯＣ２４で透過した光は、フィードバック光として再び共振器に戻され、第１のレーザ発振が開始されて、ＯＣ２４から第１のレーザパルス光が出力される。そして、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる第１のレーザ発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。

なお、電極ペアの位置は、コリメート光が通過するような任意の位置とすることができる。例えば、電極２ｂの位置を図７（Ｂ）中の点線の矩形部に示す位置に配置しても、上記と同様の動作運転が可能である。また、本実施例では、図７に示すように、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器において、２枚のシリンドリカル状の高反射ミラー７ｄ及び７ｅが対向して設置されている構成を例をとって説明したが、４枚のシリンドリカル状の高反射ミラーが配置されたリング共振器を用いてもよい。該４枚のシリンドリカル状の高反射ミラーが配置されたリング共振器は、図７に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器と同様の機能を果たすことができる。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、本実施例では、シリンドリカル状の高反射ミラー７ｄ、７ｅを用いて、シード光を両ミラーの中心線上の焦点の位置にライン状に集光するので、高エネルギ密度とならず、安定なレーザ発振が可能となる。

６．第６の実施例（リング共振器を用いた例５）
図８に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器として、リング共振器を設置した場合の第５の例を示す。
図８（Ａ）は本実施例のレーザの側面図を示し、図８（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図８では、図３に示した各種モニタ、コントローラ等は省略され、図８に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０などの動作等は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。

図８（Ｂ）に示すように、本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０が、２台のレーザチャンバ２１ａ、２１ｂを備える。なお、図８（Ｂ）には２台のレーザチャンバが示されているが、増幅段レーザ（ＰＯ）２０が任意の数の複数のレーザチャンバを備える構成を採るようにしてもよい。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器は、４枚の高反射ミラー７ｆ、７ｇ、７ｈ、及び７ｉによって構成され、このリング共振器の光軸上に２台のレーザチャンバ２１ａ、２１ｂと、２台の電極ペア（電極２ａ及び２ｂ）を配置している。図８（Ｂ）に示すように、電極２ａはレーザチャンバ２１ａに設置され、電極２ｂはレーザチャンバ２１ｂに設置されている。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光は、高反射ミラー４ａを介して部分反射ミラーであるＯＣ２４に入射する。このＯＣ２４に対して４５度の角度で反射したシード光は、高反射ミラー７ｆに入反射し、ウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１ａに入射する。

レーザチャンバ２１ａに入射したシード光は、レーザチャンバ２１ａの電極２ａ間を透過し、後述するように電極２ａが放電される場合には増幅されて、高反射ミラー７ｇ及び７ｈに反射して、レーザチャンバ２１ｂに入射する。そして、該入射した光は、電極２ｂ間を透過して、高反射ミラー７ｉに反射し、再びＯＣ２４に入射する。ＯＣ２４で部分反射した光は、出力レーザ光として出力される。ＯＣ２４で透過した光は、フィードバック光として、再びリング共振器に戻される。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されてレーザチャンバ２１ａに入射したシード光が該レーザチャンバ２１ａに設置されている電極２ａを透過するのと同期して、電極２ａに電圧を印加し、放電する。電極２ａが放電されると、第１のレーザ発振が開始されて、ＯＣ２４から第１のレーザパルス光が出力される。
そして、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる第１のレーザ発振が終了する前に、レーザチャンバ２１ｂに設置されている電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。

本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０において２台のレーザチャンバ２１ａ、２１ｂを並列に配置することができるので、レーザ装置の大きさをコンパクトにすることが可能となる。また、本実施例では、１つのリング共振器の光軸上にレーザチャンバを配置しているため、シード光の注入箇所及び増幅段レーザ（ＰＯ）２０からのレーザ光の出力箇所は、それぞれ１箇所である。従って、本実施例によれば、シード光を分岐したり、複数の増幅段レーザを設けて各増幅段レーザからの出力レーザ光を合成したりする必要がなくなる。

７．第７の実施例（偏光制御による共振器の例）
図９に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器として、ファブリペロ型共振器を設置し、シード光の注入に偏光素子と波長板を用いた実施例を示す。
図９（Ａ）は本実施例のレーザの側面図を示し、図９（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図９では、図３に示した各種モニタ、コントローラ等は省略されている。
図９において、発振段レーザ（ＭＯ）１０のＬＮＭ３のプリズムビームエキスパンダ３ａ及びレーザチャンバ１１のウインド１２ａ、１２ｂがブリュースタ角で設置されており、紙面に対して垂直な偏波面でレーザ発振する。

この発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたレーザ光は偏波面を維持した状態で高反射ミラー４ａに入反射して、ＰＳ分離膜をコートしたビームスプリッタ（ＢＳ）２７ａに入射する。このＢＳ２７ａではＳ偏光（紙面に対して垂直な偏波面）は全反射する。この反射光はλ／４板２７ｂを透過し円偏光に変換される。
この円偏光に変換された発振段レーザ（ＭＯ）１０のビームは、シード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器中に注入され、チャンバ２１の電極２ａ及び２ｂの電極ギャップ間で透過、増幅され、ウインド２２ｂを透過して高反射膜がコートされたリアミラー２７に入反射して、再び増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１に入射し、透過、増幅されてＯＣ２４により一部が反射されて再び増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内に戻される。

円偏光でＯＣ２４から出力したレーザ光は再びλ／４板２７ｂにより、紙面を含む偏波面に変換される。この偏光状態の光はＢＳ２７ａのＰ偏光成分の光なので、ほとんど全てＢＳ２７ａを透過し出力レーザ光として取り出される。増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内では円偏光で共振するので、ウインド２２ａ、２２ｂには反射防止（ＡＲ）コートとして、Ｐ及びＳ偏光に対する反射防止膜をコートする必要がある。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されてレーザチャンバ２１に入射したシード光が電極２ａを透過するのと同期して、電極２ａに電圧を印加し、放電する。電極２ａが放電されると、第１のレーザ発振が開始されて、ＯＣ２４から第１のレーザパルス光が出力される。そして、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる第１のレーザ発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の反射率が２０％から３０％で動作するので、注入効率が７０％から８０％の高い効率を得ることができ、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器のアライメントが容易で安定している。

８．第８の実施例（ナイフエッジミラーによる注入例）
図１０に、シード光をナイフエッジミラーにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０に注入する実施例を示す。
図１０（Ａ）は本実施例のレーザの側面図を示し、図１０（Ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。なお、前記図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図１０では、図３に示した各種モニタ、コントローラ等は省略されている。
発振段レーザ（ＭＯ）１０は、スペクトル線幅を狭くするために、プリズムビームエキスパンダ３ａとグレーティング（回折格子）３ｂを搭載した狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３と、図示を省略する高圧パルス電源を搭載したレーザチャンバ１１と出力結合ミラー（ＯＣ（outputcoupler ））１４とからなっている。

ＬＮＭ３に配置されているグレーティング３ｂの分散方向（＝プリズム３ａのビーム拡大方向）は電極１ａの放電方向に対して垂直方向に配置されている。レーザチャンバ１１内にはバッファガス（Ｎｅ）とＡｒガスとＦ₂ ガスが満たされており、高圧パルス電源から電極１ａ間に電圧を印加放電させることで放電し、この放電により励起されＡｒＦエキシマが形成される。このＡｒＦエキシマからＡｒガスとＦに分離する時の１９３ｎｍの波長の光を発光する。１９３ｎｍの光をＬＮＭ３で波長選択することにより、スペクトル幅約４００ｐｍ→０．１ｐｍまで狭帯域化して、ＭＯ１０のＯＣ１４からビームが出力される。
発振段レーザ（ＭＯ）１０のＯＣ１４から出力されたビームは、シリンドリカル凸レンズ４１ａ及びシリンドリカル凹レンズ４１ｂを備える一方向ビーム集光装置４０を透過する。この一方向ビーム集光装置４０により、一方向（放電に対して垂直方向）にビームが収束する。この収束ビームは、高反射ミラー４ａ、４ｂ及び４ｄの順番に高反射されて、ナイフエッジの高反射ミラー（ナイフエッジミラー）４ｅに到達し、ライン状に集光する。そして、このナイフエッジミラー４ｅにより反射されたシード光は、１方向に所定の発散角度で広がり、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４に到達する。

この増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４を透過したシード光は、ウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１の放電空間を透過し、ウインド２２ａを介して増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリアミラー２７に到達して高反射される。そして、シード光がウインド２２ａを介して、再び放電空間を通過するのと同期して、図示を省略する高圧パルス電源がレーザチャンバ２１の電極２ａ間に電圧を印加して放電を開始させ、一方向に発散しているシード光が増幅される。増幅されたシード光は、ウインド２２ｂを介して、ＯＣ２４により一部は反射され、再び放電空間を透過して増幅される。次に、該増幅されたシード光は、リアミラー２７に到達して高反射され、再び放電空間を透過して増幅され、ＯＣ２４を透過して、レーザ光として出力される。ＯＣ２４に反射した反射光は、再び放電している電極２ａ間を透過し、増幅されて、第１のレーザ発振が起こる。このようにして、ＯＣ２４から第１のレーザパルスが出力される。
次に、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる第１のレーザ発振が終了する前に、高圧パルス電源が電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。

本実施例では、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光が効率良く増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電空間に注入されるように、ナイフエッジミラー４ｅを配置して、シード光をナイフエッジミラー４ｅの端部付近にライン状に集光させる。従って、本実施例では、以下のメリットが得られる。
（１）発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力され、増幅段レーザ（ＰＯ）２０に注入されたシード光の殆どが増幅段レーザ（ＰＯ）２０において注入光として使用され、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電空間において増幅される。
（２）ナイフエッジミラー４ｅによりライン状に集光し、反射したシード光は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４を介して増幅段レーザ（ＰＯ）２０に注入されるため、注入効率が高い。
（３）本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器のミラーとして通常のミラーを用いることができるため、共振器のアライメントが容易であり、製作コストも抑えられる。なお、通常のミラーとは、例えば、ＯＣの場合、ＨＲコートのエリアとＡＲコートのエリアを指定せずに、全面をＡＲコートとしたミラーであり、リアミラーの場合、ＡＲコートエリアとＨＲコートエリアを指定せずに、全面をＨＲコートにしたミラーである。
（４）本実施例では、ナイフエッジミラー４ｅに反射して１方向に広がるビームをシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０に注入するので、放電空間の全領域をシード光で満たすことができる。従って、ＡＳＥ（増幅された自然放出光）の発生を抑制することができる。
（５）本実施例では、ナイフエッジミラー４ｅに反射して１方向に広がるビームをシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０に注入するので、増幅段レーザ（ＰＯ）２０で共振するたびに増幅された光のビームは、放電方向に対して広がる。従って、ウインド及び増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器の光学素子に対する単位面積当たりの負荷を低減することができる。従って、ウインド及び増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器の光学素子の寿命が延びる。

９．第９の実施例（増幅段レーザにｎ個の電極ペアを用いた例）
図１１に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１に複数台（ｎ台）の電極ペアを設置した場合の実施例を示す。
図１１に示す注入同期式放電励起レーザ装置の構成部のうち、前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図８に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０の動作等は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
図１１に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１内には、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されて導入されたレーザ光を増幅発振させるためのｎ台の電極ペア（電極２−１、２−２、２−３、・・・２−ｎ）が、光共振器の光軸上で直列に配置されている。
そして、上記ｎ台の電極ペアにｎ台の高圧パルス電源（高圧パルス電源２５−１、２５−２、２５−３、・・・２５−ｎ）が、１台の電極ペアに１台の高圧パルス電源が対応するように接続されている。同期コントローラ３５は、高電圧パルス電源２５−１乃至２５−ｎと、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極１ａに接続されている高圧パルス電源１５の放電タイミングをコントロールする。また、レーザコントローラは、図示しない複数のコントローラと同期コントローラ３５を統括コントロールする。

増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の接地側の電極を、各電極ペアについて共通化してもよい。そして、該接地側の電極と該接地側の電極に対向する電極とで構成される各々の電極ペアに対して、高圧パルス電源が接続されるように構成してもよい。このような構成としても、本発明の目的を達成することができる。
本実施例において、発振段レーザ（ＭＯ）１０のＯＣ１４から出力された光は、高反射ミラー４ａ、４ｂを介して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器のリアミラー２７に導入される。リアミラー２７に導入された光は、シード光としてリアミラー２７の裏面から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器に注入される。
シード光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内に注入されると、同期コントローラ３５は、該シード光の光共振器への注入と同期して、高電圧パルス電源２５−１を制御し、電極２−１間に高電圧を印加放電させる。電極２−１間に高電圧が印加放電されることによって、光共振器に注入された光が光共振器内で増幅発振（第１のレーザ発振）し、ＯＣ２４から第１のレーザ光（レーザパルス）が出力する。

同期コントローラ３５は、電極２−１の放電から所定の遅延時間後、電極２−１による増幅発振が終了する前に、電極２−２を放電させる。電圧２−２間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。そして、同期コントローラ３５は、電極２−２の放電から所定の遅延時間後、電極２−２による増幅発振が終了する前に、電極２−３を放電させる。電圧２−３間に高電圧が印加放電されることにより、上記第２のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第３のレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第３のレーザ光（レーザパルス）が出力される。以下、同様にして、同期コントローラ３５が、順次第ｎ−１の電極の放電から所定の遅延時間後、第ｎ−１の電極による第ｎ−１のレーザ発振が終了する前に、第ｎの電極を放電させることにより、第ｎ−１の電極によるレーザ発振により増幅した光をシード光として、第ｎのレーザ発振が起こり、ＯＣ２４から第ｎのレーザ光（レーザパルス）が出力される。
この例では、ＰＯのリアミラー側から順番に、電極ペアを放電させたが、この例に限定されることなく、放電の順番は、順不動であっても、同様の結果を得ることが可能となる。また、各々の電極ペアの放電のタイミングは、前のレーザ発振が終了する前であれば、各々一定の遅延時間で各々放電させてもよいし、遅延時間を異ならせてもよい。なお、この実施例では、１つのレーザチャンバの中に複数個の電極ペアを設置した例を示したが、この例に限定されることなく、レーザチャンバの中に１つの電極ペアを配置して、複数個のレーザチャンバを直列に配置してもよい。

図１２は、図１１を参照して説明した本発明の第９の実施例におけるレーザパルスの出力タイミングチャートを示す図である。
時刻ｔ₁ において、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内に注入されると、該シード光の注入と同期して、電極２−１間に高電圧が印加放電され、第１のレーザ発振が起こり、第１のレーザパルスが出力される。次に、第１のレーザパルスの出力が終了する前（時刻ｔ₂ ）において、電極２−２間に高電圧が印加放電され、第２のレーザ発振が起こり、第２のレーザパルスが出力される。第２のレーザパルスの出力が終了する前（時刻ｔ₃ ）において、電極２−３間に高電圧が印加放電され、第３のレーザ発振が起こり、第３のレーザパルスが出力される。以下、同様にして、第ｎ−１のレーザ発振が終了する前（時刻ｔ_n-1 ）において、第ｎの電極間に高電圧が印加放電されることにより、第ｎのレーザパルスが出力される。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１に設置された複数個の電極ペアの各々を、順次所定の遅延時間だけ遅延させながら自電極ペアの前に放電された電極ペアによる増幅発振が終了する前に放電させる。その結果、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されるレーザ光について、非常に長いロングパルス化を図ることが可能となる。

１０．第１０の実施例（増幅段レーザ及び発振段レーザに複数の電極ペアを用いた例）
図１３に、発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバ１１に複数の電極ペアを設置した場合の実施例を示す。
図１３に示す注入同期式放電励起レーザ装置の構成部のうち、前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図１３に示す注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０は、スペクトル線幅を狭くするために、プリズムビームエキスパンダ３ａとグレーティング（回折格子）３ｂを搭載した狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３と、高圧パルス電源１５、１６を搭載したレーザチャンバ１１と出力結合ミラー（ＯＣ（outputcoupler ））１４とからなっている。レーザチャンバ１１には、２台の電極ペア（電極１ａ及び１ｂ）が設置されている。発振段レーザ（ＭＯ）１０のＬＮＭ３に配置されているグレーティング３ｂの分散方向（＝プリズム３ａのビーム拡大方向）は、電極１ａ、１ｂの放電方向に対して垂直方向に配置されている。

また、同期コントローラ３５は、発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバ１１の電極１ａに接続されている高圧パルス電源１５、電極１ｂに接続されている高圧パルス電源１６、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の電極２ａに接続されている高電圧パルス電源２５、電極２ｂに接続されている高電圧パルス電源２６の放電タイミングをコントロールする。レーザコントローラ２１は、図示しない複数のコントローラと同期コントローラ３５を統括コントロールする。
発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバ１１内にはバッファガス（Ｎｅ）とＡｒガスとＦ₂ ガスが満たされており、高圧パルス電源１５から電極１ａ間に電圧を印加放電させることで放電し、この放電により励起されＡｒＦエキシマが形成される。このＡｒＦエキシマからＡｒガスとＦに分離する時の１９３ｎｍの波長の光を発光する。１９３ｎｍの光をＬＮＭ３で波長選択して、スペクトル幅約４００ｐｍ→０．１ｐｍまで狭帯域化することで、発振段レーザ（ＭＯ）１０における第１のレーザ発振が起こり、レーザ光（第１のＭＯレーザパルス）が出力される。そして、第１のレーザ発振が起こった直後に、高圧パルス電源１６から電極１ｂ間に高電圧が印加される。

すなわち、同期コントローラ３５が、電極１ａの放電から所定の遅延時間後、電極１ａによる第１のレーザ発振が終了する前に、電極１ｂを放電させる。電極１ｂが放電されることにより、第２のレーザ発振が起こり、発振段レーザ（ＭＯ）１０のＯＣ１４からレーザ光（第２のＭＯレーザパルス）が出力される。
発振段レーザ（ＭＯ）１０のＯＣ１４から出力されたレーザ光は、高反射ミラー４ａ、４ｂを介して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器のリアミラー２７に導入される。リアミラー２７に導入された光は、リアミラー２７の裏面から光共振器に注入される。
同期コントローラ３５が、該注入された光をシード光として、該シード光の光共振器への注入と同期して、高電圧パルス電源２５を制御し、電極２ａ間に高電圧を印加放電させる。電極２ａ間に高電圧が印加放電されることによって、光共振器に注入された光が光共振器内で増幅発振（第１のレーザ発振）し、ＯＣ２４から第１のレーザ光（レーザパルス）が出力する。そして、同期コントローラ３５は、電極２ａの放電から所定の遅延時間後、電極２ａによる増幅発振が終了する前に、電極２ｂを放電させる。電圧２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、増幅発振（第２のレーザ発振）が起こり、第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。

図１４は、注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）が１台の電極ペアを備える場合のレーザパルスの出力タイミングと２台の電極ペアを備える場合のレーザパルスの出力タイミングとの比較を示す。
図１４（Ａ）は、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０における放電パルスとレーザパルス（ＭＯレーザパルス）の出力タイミングを示し、図１４（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置の増幅段レーザ（ＰＯ）２０におけるレーザパルス（第１のレーザパルス及び第２のレーザパルス）の出力タイミングを示す。
また、図１４（Ｃ）は、図１３に示す注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０における放電パルスとレーザパルス（第１のＭＯレーザパルス及び第２のＭＯレーザパルス）の出力タイミングを示し、図１４（Ｄ）は、図１３に示す注入同期式放電励起レーザ装置の増幅段レーザ（ＰＯ）２０におけるレーザパルス（第１のレーザパルス及び第２のレーザパルス）の出力タイミングを示す。

まず、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置におけるレーザパルスの出力タイミングについて説明する。図１４（Ａ）に示すように、発振段レーザ（ＭＯ）１０において、時刻ｔ₀ に電極１ａの放電が開始されて放電パルスが発生すると、ＭＯレーザパルスが出力される。
次に、図１４（Ｂ）に示すように、上記発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極１ａの放電開始時刻である時刻ｔ₀ から遅延時間Ｄｍｏが経過した時刻ｔ₁ に、ＭＯレーザパルスがシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器に注入されると、該シード光の注入と同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ａが放電されて、第１のレーザパルスが出力される。また、時刻ｔ₂ に該第１のレーザパルスをシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ｂが放電されて、第２のレーザパルスが出力される。

一方、図１３に示す注入同期式放電励起レーザ装置においては、図１４（Ｃ）に示すように、発振段レーザ（ＭＯ）１０において、時刻ｔ₀ に電極１ａの放電が開始（第１の放電パルスが発生）すると、第１のＭＯレーザパルスが出力される。また、該第１のＭＯレーザパルスの終了前である時刻ｔ₁ に電極１ｂが放電（第２の放電パルスが発生）して、第２のＭＯレーザパルスが出力される。
次に、図１４（Ｄ）に示すように、上記発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極１ａの放電開始時刻である時刻ｔ₀ から遅延時間Ｄｍ２が経過した時刻ｔ₂ に、上記第２のＭＯレーザパルスがシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器に注入されると、該シード光の注入と同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ａが放電されて、第１のレーザパルスが出力される。また、時刻ｔ₃ に該第１のレーザパルスをシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ｂが放電されて、第２のレーザパルスが出力される。

第１０の実施例では、以下のメリットが得られる。
（１）図１３に示す本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置は、発振段レーザ（ＭＯ）１０において、第１のレーザ発振を起こし、該第１のレーザ発振が終了する前に、第２のレーザ発振を起こす。従って、本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置では、発振段レーザ（ＭＯ）１０における通常の単一ペア電極で放電させる図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置に比べて、ＬＮＭ３への光の往復回数が多くなる。その結果、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されるレーザパルスのスペクトル線幅を非常に狭くすることができる。
（２）図１４（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０において放電が開始されてから増幅段レーザ（ＰＯ）２０において放電されるまでの遅延時間Ｄｍ０２は、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０において放電が開始されてから増幅段レーザ（ＰＯ）２０において放電されるまでの遅延時間Ｄｍ０の約２倍となる。
従って、本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、スペクトル線幅が図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置による場合に比べて約１／２に狭くなったレーザ光をシード光として増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器に注入することが可能となる。その結果、増幅段レーザ（ＰＯ）２０で増幅されるレーザ光も、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置による場合と比べて約１／２に狭帯域化された光が増幅発振する。
また、本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、上述したように、ＬＮＭ３への光の往復回数が多くなるので、低分解能のＬＮＭ３でも、スペクトル線幅を狭くすることが可能となる。その結果、発振段レーザ（ＭＯ）１０の出力マージンが増え、発振段レーザ（ＭＯ）１０の寿命を延長させることができ、また、ＬＮＭ３のコストを低減することができる。
（３）本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されるＭＯレーザパルスのパルス幅（Ｔｍｏ２）は、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されるＭＯレーザパルスのパルス幅（Ｔｍｏ）よりも長くなる。
従って、本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置によれば、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器へのＭＯレーザパルス（シード光）の注入と同期して第１の電極ペア（電極２ａ）を放電する場合の同期許容タイミング幅が、図１（Ａ）に示す注入同期式放電励起レーザ装置による場合と比べて約２倍となる。その結果、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されるレーザ光のレーザパルス波形及びエネルギが安定する。
（４）本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置では、発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバ１１及び高圧パルス電源１５、１６と、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１及び高圧パルス電源２５、２６とを共通化することができる。その結果、注入同期式放電励起レーザ装置の製造コストを抑えることが可能となる。また、メンテナンスの配備品は、発振段レーザ（ＭＯ）１０又は増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ、高圧パルス電源について用意すればよいので、メンテナンスコストを大幅に低減することが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、発振段レーザ（ＭＯ）１０からスペクトル線幅が非常に狭いＭＯレーザパルスが出力されるので、増幅段レーザ（ＰＯ）２０において増幅発振した出力レーザ光も非常に狭いスペクトル線幅となる。その結果、さらに高ＮＡの投影レンズ（ＮＡ＞１．４）を搭載した露光装置用の光源として使用することができるようになる。

１１．放電タイミングの検出およびフィードバック制御
以下、発振段レーザ及び増幅段レーザにおける放電タイミングの検出と、そのフィードバック制御について説明する。
（ａ）第１１の実施例（発振段レーザ及び増幅段レーザにおける放電タイミングを検出とフィードバック制御の例）
図１５に、発振段レーザ（ＭＯ）１０及び増幅段レーザ（ＰＯ）２０における放電タイミングを検出し、放電タイミングの遅延時間をフィードバック制御する実施例を示す。
図１５に示す注入同期式放電励起レーザ装置の構成部のうち、前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、図１５に示したものの発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の基本的動作は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
図１５に示す発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバ２１の放電空間付近には、放電タイミング検出器５０が設置され、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電空間付近には、放電タイミング検出器６０ａ、６０ｂが設置されている。放電タイミング検出器５０は、電極１ａの放電タイミングを検出する。放電タイミング検出器６０ａは、電極２ａの放電タイミングを検出する。放電タイミング検出器６０ｂは、電極２ｂの放電タイミングを検出する。各放電タイミング検出器は、放電タイミングの検出結果を同期コントローラ３５に入力する。

同期コントローラ３５は、各放電タイミング検出器から入力された放電タイミングの検出結果に基づいて、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極ペアの放電開始から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の第１の電極ペア（電極２ａ）の放電までの遅延時間（以下、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間という）が所定の遅延時間となるように、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間をフィードバック制御する。
また、同期コントローラ３５は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の第１の電極ペア（電極２ａ）の放電開始から第２の電極ペア（電極２ｂ）の放電までの遅延時間（以下、ＰＯにおける放電タイミングの遅延時間という）が所定の遅延時間となるように、ＰＯにおける放電タイミングの遅延時間をフィードバック制御する。すなわち、同期コントローラ３５は、各電極ペアの放電タイミングの検出結果に基づき、増幅段レーザ（ＭＯ）１０の第１の電極ペアの放電開始から第２の電極ペアの放電までの遅延時間を制御し、上記第１の電極ペアの放電から上記検出結果に応じて決まる遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて増幅発振させる。

注入同期式放電励起レーザ装置に電極ペアの放電タイミングの遅延時間をフィードバック制御する機能が備えられていない場合は、電源の熱ドリフト等による放電タイミングの変化を補正することができず、放電タイミングが時間とともに変化していく。一方、図１５に示す本実施例の注入同期式放電励起レーザ装置は、各電極ペアの放電タイミングを検出して、放電タイミングの遅延時間をフィードバック制御するので、発振段レーザ（ＭＯ）１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０の同期タイミングが安定し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されるレーザパルスが、ロングパルス化が図られた状態で安定する。

図１６は、図１５に示す注入同期式放電励起レーザ装置による、電極ペアの放電タイミングの遅延時間のフィードバック制御処理フローの一例を示す図である。
図１６では、図１５に示す注入同期式放電励起レーザ装置が運転中に実行する制御処理を例にとって説明する。まず、ステップＳ１０１において、同期コントローラ３５が、各電極ペアの放電タイミングの遅延時間の設定値を読み込む。具体的には、同期コントローラ３５が、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間の設定値であるＴ_Mo-E1tを読み込むとともに、ＰＯにおける放電タイミングの遅延時間の設定値であるＴ_E1-E2tを読み込む。次に、ステップＳ１０２において、同期コントローラ３５が、各電極ペアの電源のスイッチに信号を送って放電させる。そして、ステップＳ１０３において、同期コントローラ３５が、放電タイミング検出器５０による電極１ａの放電タイミングの検出結果と放電タイミング検出器６０ａによる電極２ａの放電タイミングの検出結果とに基づいて、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間（Ｔ_MO-E1 ）を検出するとともに、放電タイミング検出器６０ａによる電極２ａの放電タイミングの検出結果と放電タイミング検出器６０ｂによる電極２ｂの放電タイミングの検出結果とに基づいて、ＰＯにおける放電タイミングの遅延時間（Ｔ_E1-E2 ）を検出する。

次に、ステップＳ１０４において、同期コントローラ３５が、上記ステップＳ１０３において検出された各々の放電タイミングの遅延時間について、上記ステップＳ１０１において読み込まれた放電タイミングの遅延時間の設定値との差を計算する。具体的には、上記Ｔ_MO-E1 とＴ_MO-E1tとの差としてＤＴ_MO-E1 が算出され、上記Ｔ_E1-E2 とＴ_E1-E2tとの差としてＤＴ_E1-E2 が算出される。
そして、ステップＳ１０５において、同期コントローラ３５が、電極ペアの放電タイミングが許容範囲に入っているかを判断する。具体的には、上記ステップＳ１０４において算出されたＤＴ_MO-E1 の絶対値である｜ＤＴ_MO-E1 ｜がＤＴ_MO-E1 の所定の許容値であるＤＴ_MO-E1TR 未満であり、ＤＴ_E1-E2 の絶対値である｜ＤＴ_E1-E2 ｜がＤＴ_E1-E2 の所定の許容値であるＤＴ_E1-E2TR 未満であるかが判断される。

同期コントローラ３５が、電極ペアの放電タイミングが許容範囲に入っていると判断した場合は、ステップＳ１０６に進み、電極ペアの放電タイミングが許容範囲に入っていることを示す信号（同期タイミングＯＫを示す信号）をレーザコントローラ３１に出力して、ステップＳ１０８に進む。
同期コントローラ３５が、電極ペアの放電タイミングが許容範囲に入っていないと判断した場合は、ステップＳ１０７に進み、電極ペアの放電タイミングが許容範囲に入っていないことを示す信号（同期タイミングＮＧを示す信号）をレーザコントローラ３５に出力する。ステップＳ１０７においては、更に、同期コントローラ３５が、異常を外部装置（例えばパドル及び露光装置）に通知するようにしてもよい。
そして、ステップＳ１０８において、レーザコントローラ３１が同期コントローラ３５を制御して、各電極ペアに接続された高圧パルス電源のスイッチのタイミングを制御して、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間をＤＴ_MO-E1 だけ変化させるとともに、ＰＯにおける放電タイミングの遅延時間をＤＴ_E1-E2 だけ変化させて、上記ステップＳ１０１に戻る。
なお、露光処理を行う前の調整運転中に図１６に示す電極ペアの放電タイミングの遅延時間のフィードバック制御処理を行って、遅延時間を調整するようにしてもよい。

第１１の実施例では、以下のメリットが得られる。
（１）本実施例では、図１６を参照して説明したように、各放電タイミング検出器から入力された放電タイミングの検出結果に基づいて、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間とＰＯにおける放電タイミングの遅延時間を検出する。また、本実施例では、ＭＯとＰＯ間での放電タイミングの遅延時間の設定値とＰＯにおける放電タイミングの遅延時間の設定値を読み込み、上記検出された放電タイミングの遅延時間が上記読み込まれた放電タイミングの遅延時間の設定値になるように、電極ペアの放電タイミングを制御する。従って、本実施例によれば、電極ペアの放電タイミングを自由に制御することができる。
（２）本実施例によれば、電極ペアの放電タイミングが許容範囲から外れた場合、外部の装置に異常を通知することができる。
（３）本実施例では、直前に行われた電極ペアの放電の際の放電タイミングの検出結果に基づいて、現在の電極ペアの放電についての放電タイミングをフィードバック制御する。従って、長期間、安定した放電タイミングを維持することができる。

（ｂ）第１２の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電光を検出する例１）
図１７に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の各電極ペアの放電光を検出することで、電極ペアの放電タイミングを検出する第１の例を示す。
図１７には、本実施例のレーザの上面図が示され、該レーザの構成部のうち、前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び図１７では図示されていない発振段レーザ（ＭＯ）１０等の動作は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
図１７に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の側面には、ウインド７０ａ、７０ｂが設置されている。電極２ａが放電されることによって、レーザの光軸に対して垂直に放出される放電光が、各電極（電極２ａ，２ｂ）の側面のウインド（７０ａ、７０ｂ）を介して、転写レンズ（８０ａ、８０ｂ）により、光センサ（９０ａ、９０ｂ）上に放電像を結像させる。そして、この光センサ９０ａ、９０ｂの信号を同期コントローラ３５が検出することにより、各電極ペアの放電タイミングを検出する。

なお、図１７では図示されていない発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザチャンバの側面に、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極の放電光を検出する放電検出手段を設置し、該放電検出手段による該電極の放電光の検出結果に基づいて、同期コントローラ３５が発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極の放電タイミングを検出するようにしてもよい。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、本実施例では、レーザ発振の光軸と放電を検出する光学軸とがずれているため、レーザ発振による光の影響を受けることなく放電光を検出することができる。従って、確実に各電極ペアの放電タイミングを検出することが可能となる。

（ｃ）第１３の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電光を検出する例２）
図１８に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の各電極ペアの放電光を検出することで、電極ペアの放電タイミングを検出する第２の例を示す。
図１８は、本実施例のレーザの側面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）１０等の図示は省略されている。前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び図示を省略する発振段レーザ（ＭＯ）１０等の動作は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
本実施例では、レーザ光軸上に配置されたウインド２２ａ、リアミラー２７、高反射ミラー７ｆ、転写レンズ８１ａを介して、光センサ９１ａが電極２ａの放電光を検出する。また、レーザ光軸上に配置されたウインド２２ｂ、ＯＣ２４、高反射ミラー７ｇ、転写レンズ８１ｂを介して、光センサ９１ｂが、電極２ｂの放電光を検出する。光センサ９１ａ、９１ｂの信号を同期コントローラ３５が検出することにより、各電極ペアの放電タイミングを検出する。

本実施例では、高反射ミラー７ｆ、７ｇ、リアミラー２７、及びＯＣ２４のコーティングは、誘電体多層膜が蒸着されており、１９３ｎｍの波長の光において高反射ミラー、部分反射ミラー又は反射防止として機能し、可視光の光は透過する誘電体多層膜がコートされている。具体的には、高反射ミラー７ｆ、７ｇには、１９３ｎｍ及び可視光を透過するＣａＦ₂ 等の基板上に、１９３ｎｍで高反射、放電光の波長（可視域）で透過する誘電体多層膜がコートされている。リアミラー２７は、１９３ｎｍ及び可視光を透過するＣａＦ₂ 基板上の片面（レーザチャンバ２１に対して外側の面）に、１９３ｎｍにおいて反射防止膜コートで放電光の波長を透過する誘電体多層膜がコートされ、レーザチャンバ２１側の面に、１９３ｎｍに対して約７０から９０％の反射率で放電光の波長に対して透過する誘電体多層膜がコートされている。そして、ＯＣ２４には、１９３ｎｍ及び可視光を透過するＣａＦ₂ 基板上の片面（レーザチャンバ２１に対して外側の面）に、１９３ｎｍにおいて反射防止膜コートで放電光の波長を透過する誘電体多層膜がコートされ、レーザチャンバ２１側の面に、１９３ｎｍに対して約２０から３０％の反射率で放電光の波長に対して透過する誘電体多層膜がコートされている。

なお、図１８では図示を省略した発振段レーザ（ＭＯ）１０の光軸上に、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極の放電光を検出する放電検出手段を設置し、該放電検出手段による該電極の放電光の検出結果に基づいて、同期コントローラ３５が発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極の放電タイミングを検出するようにしてもよい。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
本実施例では、レーザ光軸上に配置されたウインド２２ａ、リアミラー２７、高反射ミラー７ｆ、転写レンズ８１ａを介して、光センサ９１ａが電極２ａの放電光を検出する。また、レーザ光軸上に配置されたウインド２２ｂ、ＯＣ２４、高反射ミラー７ｇ、転写レンズ８１ｂを介して、光センサ９１ｂが、電極２ｂの放電光を検出する。従って、本実施例によれば、例えば、レーザチャンバ２１の側面に、前記図１７に示すウインド７０ａ、７０ｂのような、放電光を検出するための複数のウインドを新たに設置する必要がない。

（ｄ）第１４の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電電流又は放電電圧を検出する例）
図１９に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の各電極ペアの放電電流又は放電電圧を検出することで、電極ペアの放電タイミングを検出する実施例を示す。
図１９（Ａ）は、本実施例のレーザの側面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）１０等の図示は省略されている。前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び図示を省略する発振段レーザ（ＭＯ）１０等の基本的動作は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ａと高圧パルス電源２５との間に、電極２ａの放電電流又は放電電圧を検出する放電電流／電圧検出器６１ａが設置されており、電極２ｂと高圧パルス電源２６との間に、電極２ｂの放電電流（又は放電電圧）を検出する放電電流／電圧検出器６１ｂが設置されている。

図示を省略する発振段レーザ（ＭＯ）から出力された光は、高反射ミラー４ａを介して、リアミラー２７から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内にシード光として注入される。シード光の光共振器への注入と同期して、高電圧パルス電源２５を制御し、電極２ａ間に高電圧を印加放電させる。このタイミングで放電電流／電圧検出器６１ａが動作して、電極２ｂの放電電流（又は放電電圧）を検出し、検出結果を示す信号を同期コントローラ３５に入力する。
上記電極２ａが放電することによって、光共振器に注入された光が光共振器内で増幅発振（第１のレーザ発振）し、ＯＣ２４から第１のレーザ光（レーザパルス）が出力する。そして、この第１のレーザ発振が終了する直前に、同期コントローラ３５が、高圧パルス電源２６を制御して、電圧２ｂ間に高電圧を印加放電させる。このタイミングで放電電流／電圧検出器６１ｂが動作して、電極２ｂの放電電流（又は放電電圧）を検出し、検出結果を示す信号を同期コントローラ３５に入力する。

上記電極２ｂ間に高電圧が印加放電されることにより、上記第１のレーザ発振により増幅した光をシード光として、第２のレーザ発振が起こり、第２のレーザ光（レーザパルス）が出力される。同期コントローラ３５は、放電電流／電圧検出器６１ａ、６１ｂから入力された信号に基づいて、電極ペアの放電タイミングの遅延時間を計測し、電極ペアの放電タイミングの遅延時間が所定の遅延時間となるように、高圧電源パルス２５、２６のスイッチのタイミングを制御する。
なお、図１９（Ａ）では図示を省略した発振段レーザ（ＭＯ）１０に、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極の放電電流又は放電電圧を検出する放電電圧／電流検出手段を設置し、該放電電流／電圧検出手段による該電極の放電電流又は放電電圧の検出結果に基づいて、同期コントローラ３５が、電極ペアの放電タイミングの遅延時間が所定の遅延時間となるように、該電極に電圧を印加する高圧電源パルスのスイッチのタイミングを制御するようにしてもよい。

図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）に示す増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電源回路（ＡＭＰ１）の回路構成例を示す。この電源回路（ＡＭＰ１）の動作例の詳細については、図２３を参照して後述する。
図１９（Ｂ）に示す例では、ピーキングコンデンサ（Ｃｐ）の高圧側に電圧センサ３００を設置し、電極ペア１１ａと１１ｂ間で高電圧が印加され、ブレークダウンして電圧が急激に降下するタイミングを検出することにより、放電が開始するタイミングを計測する。
また、図１９（Ｂ）中に示すように、電源回路中に電流センサ３０１を配置して、放電電流の立ち上がりにより、放電開始タイミングを検出してもよいし、放電電流が流れなくなる電流終了タイミングを計測するようにしてもよい。
本実施例では、以下のメリットが得られる。
本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電源回路に電圧センサ３００又は電流センサ３０１を設置するだけで、余分な光学計測装置を設置することなく、放電タイミングを簡単に計測することができる。

図２０は、発振段レーザ（ＭＯ）及び増幅段レーザ（ＰＯ）の電極ペアの放電電流又は放電光の検出結果に基づく、電極ペアの放電タイミングを示す。
図２０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極１ａ、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ａ及び２ｂの放電強度と時間の関係を示す。図中の太線の矢印は、各電極ペアの放電が開始するタイミングを示し、放電の強度が単調増加し、ピークに到達した後、単調減少し、放電が終了するタイミングを点線の矢印で示している。この例では、放電の強度が１つのピークしかない場合を示しているが、ピークが複数個ある場合でも、同様に、放電開始時刻又は放電終了時刻を検出することによって、後述する（１）〜（３）の３つの遅延時間を計測することができる。

まず、発振段レーザ（ＭＯ）１０の放電開始時刻Ｔｍｏｓと、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電開始時刻Ｔ１ｓとを計測し、発振段レーザ（ＭＯ）１０の放電開始から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電開始までの遅延時間（図２０（Ｂ）中のＭＯとＰＯの放電開始遅延時間：Ｔ１ｓ−Ｔｍｏｓ）を計測し、所定の遅延時間となるように、同期コントローラ３５が、発振段レーザ（ＭＯ）１０の放電開始から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電開始までの遅延時間をフィードバック制御する。
発振段レーザ（ＭＯ）１０で狭帯域発振した出力光が、シード光として、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内に注入されるのと同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電極２ａが放電することにより、上記共振器に注入された光が増幅発振する。同期コントローラ３５は、以下のような電極ペアの放電タイミングの遅延時間を計測する。
（１）放電開始遅延時間（Ｔ２ｓ−Ｔ１ｓ）：電極２ａと電極２ｂの放電開始タイミングを検出して、電極２ａの放電開始から電極２ｂの放電開始までの遅延時間として計測する。
（２）放電終了遅延時間（Ｔ２ｅ−Ｔ１ｅ）：電極２ａと電極２ｂの放電終了タイミングを検出して、電極２ａの放電終了から電極２ｂの放電終了までの遅延時間として計測する。
（３）放電終了開始遅延時間（Ｔ１ｅ−Ｔ２ｓ）：電極２ａの放電終了タイミングと電極２ｂの放電開始タイミングとを検出して、電極２ｂの放電開始から電極２ａの放電終了までの遅延時間として計測する。

同期コントロ−ラ３５は、上記（１）〜（３）のいずれかの遅延時間を計測して、該遅延時間を所定の時間となるようにフィードバック制御する。重要なことは、電極２ａの放電が終了する前、すなわちレーザ発振が終了する前に、電極２ｂの放電を開始させるように、上記（１）〜（３）のいずれかの遅延時間を計測してフィードバック制御することである。
特に、上記（３）の放電終了開始遅延時間が一定になるように制御することにより、例えば、レーザガス条件の変化によって放電時間の長さが変化したとしても、電極２ａの放電が終了する前に、必ず電極２ｂの放電を開始させることができるので、レーザの発振出力が安定し、同期ミス（シード光をタイミングよく放電させて、増幅発振できない場合）による自然発振光が出力されないというメリットがある。

（ｅ）第１５の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電光を１台の光センサにより検出する例）
図２１に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の各電極ペアの放電光を１台の光センサにより検出する実施例を示す。
図２１（Ａ）は、本実施例のレーザの側面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）１０等の図示は省略されている。前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び図示を省略する発振段レーザ（ＭＯ）１０等の基本的動作は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
本実施例では、レーザ光軸上に配置されたウインド２２ａ、リアミラー２７、高反射ミラー７ｆ、コリメータレンズ８２を介して、光センサ９１ａが電極２ａ、２ｂの放電光を検出し、検出結果を同期コントローラ３５に入力する。本実施例では、高反射ミラー７ｆ、リアミラー２７のコーティングは、誘電体多層膜が蒸着されており、１９３ｎｍの波長の光において、高反射ミラー、部分反射ミラー、又は反射防止として機能し、可視光の光は透過する誘電体多層膜がコートされている。

具体的には、高反射ミラー７ｆには、１９３ｎｍ及び可視光を透過するＣａＦ₂ 等の基板上に１９３ｎｍで高反射し、放電光の波長（可視域）で透過する誘電体多層膜がコートされている。リアミラー２７は、１９３ｎｍ及び可視光を透過するＣａＦ₂ 基板上の片面（レーザチャンバ２１に対して外側の面）に、１９３ｎｍにおいて反射防止膜コートで放電光の波長を透過する誘電体多層膜がコートされ、レーザチャンバ２１側の面に、１９３ｎｍに対して約７０から９０％の反射率で放電光の波長に対して透過する誘電体多層膜がコートされている。

図２１（Ｂ）及び図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）に示す光センサ９１ａによって検出される電極２ａ、２ｂの放電光の計時変化を示す。
図２１（Ｂ）は、同期コントローラ３５による、電極２ａ及び２ｂのそれぞれの放電光の最大ピークタイミング（Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘ）の検出結果を示す。同期コントローラ３５は、光センサ９１ａによる放電光の検出結果に基づいて、この放電ピーク間の遅延時間（放電ピーク遅延時間：Ｔ２ｍａｘ−Ｔ１ｍａｘ）を計測して、所定の遅延時間となるように制御する。図２１（Ｃ）は、同期コントローラ３５による、電極２ａの放電光の立上り時間（Ｔ１ｓ）と該放電光が極小となる時刻（Ｔ２ｍｉｎ）との検出結果を示す。同期コントローラ３５は、この放電光の立ち上がりから放電光が極小となる時刻までの遅延時間（放電開始極小遅延時間：Ｔ２ｍｉｎ−Ｔ１ｓ）を計測して、所定の遅延時間となるように制御する。

本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の各電極ペアの放電光を１台の光センサにより検出する。従って、レーザチャンバ２１の側面に、放電光を検出するための複数のウインドを新しく設置する必要がない。また、１台の光センサを用いて２つの電極ペアの放電光を簡単に検出することができる。

（ｆ）第１６の実施例（増幅段レーザの出力レーザ光のパルス波形を光センサにより検出する例）
図２２に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の増幅段レーザの出力レーザ光のパルス波形を光センサにより検出する実施例を示す。
図２２（Ａ）は、本実施例のレーザの側面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）１０等の図示は省略されている。前記図１（Ａ）、図３に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、増幅段レーザ（ＰＯ）２０及び図示を省略する発振段レーザ（ＭＯ）１０等の基本的動作は、前記図１（Ａ）、図３で説明したのと同様である。
本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されたレーザ光をビームスプリッタ１１０によりサンプルし、サンプルされたレーザ光のレーザパルス波形をレーザパルス波形検出器１１１により検出する。レーザパルス波形検出器１１１は、該レーザパルス波形の検出結果を同期コントローラ３５に入力する。

図２２（Ｂ）及び（Ｃ）は、レーザパルス波形検出器１１０により検出された、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されたレーザパルス波形を示す。
図２２（Ｂ）では、電極２ａ及び２ｂのそれぞれのレーザ光のパルス波形が最大ピークとなるタイミング（Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘ）の計測結果を示す。同期コントローラ３５は、レーザパルス波形検出器１１０によるレーザパルス波形の検出結果に基づいて、レーザ光のパルス波形が最大ピークとなるタイミング間の遅延時間（パルス波形ピーク遅延時間：Ｔ２ｍａｘ−Ｔ１ｍａｘ）を計測して、該パルス波形ピーク遅延時間が所定の時間となるように、電極２ａの放電開始から電極２ｂの放電開始までの遅延時間を制御する。

図２２（Ｃ）では、電極２ａ及び２ｂのそれぞれのレーザ光の立上り時間（Ｔ１ｓ）とレーザ光が極小となる時刻（Ｔ２ｍｉｎ）との計測結果を示す。同期コントローラ３５は、電極２ａのレーザ光の立ち上がりから該レーザ光が極小となるまでの遅延時間（レーザ発振開始パルス極小遅延時間：Ｔ２ｍｉｎ−Ｔ１ｓ）を計測して、該レーザ発振開始パルス極小遅延時間が所定の時間となるように、電極２ａの放電開始から電極２ｂの放電開始までの遅延時間を制御する。すなわち、同期コントローラ３５は、レーザパルス波形検出器１１１の検出結果に基づき、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の第１の電極ペア（電極２ａ）の放電から第２の電極ペア（電極２ｂ）までの遅延時間を制御し、該第１の電極ペアの放電から上記検出結果に応じて定まる遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる。

本実施例では、以下のメリットが得られる。
すなわち、本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されたレーザ光をビームスプリッタ１１０によりサンプルし、サンプルされたレーザ光のレーザパルス波形をレーザパルス波形検出器１１１により検出する。従って、レーザチャンバ２１の側面に、放電光を検出するための複数のウインドを新しく設置する必要がない。また、１台のレーザパルス波形検出器１１１を用いて２つの電極ペアによるレーザ発振光を直接計測できるので、レーザのパルスの変化や自然発振が発生した場合に、直接異常を検出することができる。

１２．電源回路の構成例と動作
図２３乃至図２９に、本発明の注入同期式放電励起レーザ装置が備える発振段レーザ（ＭＯ）１０の電源回路（ＯＳＣ）と増幅段レーザ（ＰＯ）２０の電源回路（ＡＭＰ）の回路構成例を示す。
図２３は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第１の例を示している。ＯＳＣは発振段レーザ（ＭＯ）１０の電極ペアに対応する電源回路である。ＡＭＰ１は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の第１の電極ペア（電極２ａ）に対応する電源回路である。ＡＭＰ２は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の第２の電極ペア（電極２ｂ）に対応する電源回路である。
ＯＳＣは、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、固体スイッチＳＷ０、昇圧トランスＴｒ０、コンデンサＣ１、Ｃ２、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３からなる回路構成３０’と、ピーキングコンデンサＣｐ、電極１０ａ、１０ｂ、予備電離電極９０、コンデンサＣｃとからなる回路構成１０’とを有する。図中の２０’は充電器である。

ＡＭＰ１は、主コンデンサＣ０１、磁気スイッチＳＲ１１、固体スイッチＳＷ１、昇圧トランスＴｒ１、コンデンサＣ１１、Ｃ２１、磁気スイッチＳＲ２１、ＳＲ３１からなる回路構成３１’と、ピーキングコンデンサＣｐ、電極１１ａ、１１ｂ、予備電離電極９１、コンデンサＣｃとからなる回路構成１１’とを有する。図中の２１は充電器である。ＡＭＰ１は、主コンデンサＣ０２、磁気スイッチＳＲ１２、固体スイッチＳＷ２、昇圧トランスＴｒ２、コンデンサＣ１２、Ｃ２２、磁気スイッチＳＲ２２、ＳＲ３２からなる回路構成３２’と、ピーキングコンデンサＣｐ、電極１２ａ、１２ｂ、予備電離電極９２、コンデンサＣｃとからなる回路構成１２とを有する。図中の２２は充電器である。

以下では、ＯＳＣ、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２の構成及び動作は同等であるため、ＡＭＰ１について説明する。
充電器２１の電圧は所定の値に調整され、主コンデンサＣ０１が充電される。このとき、固体スイッチＳＷ１はオフになっている。主コンデンサＣ０１の充電が完了し、固体スイッチＳＷ１がオンになったとき、固体スイッチＳＷ１の両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１１の両端にかかる。これは磁気スイッチＳＲ１１のインダクタンスが大きく、ほとんど電流は流れないためである。磁気スイッチＳＲ１１の両端にかかる電圧の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１１が飽和しインダクタンスが急激に減少する。その結果、主コンデンサＣ０１、磁気スイッチＳＲ１１、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷ１のループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０１に蓄えられた電荷がコンデンサＣ１１に移行し、コンデンサＣ１１が充電される。

コンデンサＣ１１における電圧の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２１が飽和してインダクタンスが急激に減少する。その結果、コンデンサＣ１１、コンデンサＣ２１、磁気スイッチＳＲ２１のループに電流が流れ、コンデンサＣ１１に蓄えられた電荷がコンデンサＣ２１に移行し、コンデンサＣ２１が充電される。コンデンサＣ２１における電圧の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３１が飽和してインダクタンスが急激に減少する。その結果、コンデンサＣ２１、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３１のループに電流が流れ、コンデンサＣ２１に蓄えられた電荷がピーキングコンデンサＣｐに移行し、ピーキングコンデンサＣｐが充電される。

ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその両端の電圧が上昇し、所定の電圧になると、予備電離電極９１でコロナ放電が発生する。このコロナ放電で、電極１１ａ、１１ｂ間のレーザガスが予備電離される。
さらにピーキングコンデンサＣｐの充電が進み、電圧がブレークダウン電圧に達すると、電極１１ａ、１１ｂ間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電がおきる。この主放電によりレーザ媒質が励起される。そして、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器内に注入されたシード光が増幅される。なお、ＯＳＣの場合はシード光が発生する。主放電によりピーキングコンデンサＣｐの電圧は急速に低下し、やがて充電開始前の状態に戻る。固体スイッチＳＷ１のスイッチング動作によってこのような放電動作が繰り返し行なわれることで、増幅発振が行われる。固体スイッチＳＷ１のスイッチング動作は、外部からのトリガ信号に基づき行われる。このトリガ信号を送出する外部コントローラは、例えば、同期コントローラ３５である。

図２３に示すＡＭＰ１の回路構成例では、磁気スイッチＳＲ２１、ＳＲ３１及びコンデンサＣ１１、Ｃ２１で２段の容量移行型回路が構成されている。容量移行型回路では、後段のインダクタンスが小さくなるように設定すれば、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるパルス圧縮が実現できる。その結果、電極１１ａ、１１ｂ間に強励起の放電が実現される。
上記図２３において、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングは、ＳＷ１へのトリガ信号に対して所定時間遅らせて、例えば同期コントローラ３５からＳＷ２にトリガ信号を送信することにより調整できる。ドリガ信号の遅れは、固定値でも、放電を検出するセンサからの信号に基づいてフィードバック制御しても良い。この場合、遅れが一定になる制御またはパルス幅最大になる制御等が可能である。固定値の場合、ソフトまたはハードで行っても良い。

放電を検出するセンサとして、前記したように以下の（１）〜（４）が考えられる。
（１）発光検出センサ
放電による発光を検出するセンサである。発光の開始の検出であれば可視光を検出するセンサでも良い。ゲインの存在時間を算出する場合は、レーザ光と同じ波長の光を光軸方向でなく、サイドから検出する必要がある。
（２）磁界コイルセンサ
磁界の変化を検出するセンサである。放電により大きな磁界の変化を起きるため、放電の開始を検出できる。
（３）電極間電圧センサ
電極間電圧（ピーキングコンデンサＣｐの充電電圧）をモニタするセンサである。レーザガスが絶縁破壊されて主放電が起きる時、電圧が反転するので、放電開始を検出できる。
（４）電極間電流センサ
電極間電流をモニタするセンサである。レーザガスが絶縁破壊されて主放電が起きるる時、電極間に電流が流れ始めるので、放電開始を検出できる。

図２３に示す回路構成例において、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングをＳＲ１１（ＳＲ２１）、ＳＲ２１（ＳＲ２２）、ＳＲ３１（ＳＲ３２）の少なくとも一つの飽和時間を変えて調整するようにしてもよい。この場合、ＳＷ１とＳＷ２へのトリガ信号を同一信号にすることができる。ＳＲ１１（ＳＲ２１）、ＳＲ２１（ＳＲ２２）、ＳＲ３１（ＳＲ３２）の少なくとも一つの飽和時間が違えば、ピーキングコンデンサＣｐの充電開始時間がずれる。その結果、主放電の開始時間をずらすことができる。
飽和時間を変える方法には、以下の（１）〜（５）に示すような方法がある。
（１）磁芯への巻数または並列数を変える。
（２）磁芯の材質を変える。
（３）磁芯の有効断面積を変える。
（４）巻線の断面積を変える
（５）インダクタンスを付加する

また、図２３に示す回路構成例において、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングを昇圧トランスＴｒ１（Ｔｒ２）の巻数比とコンデンサＣ１１（Ｃ１２）、Ｃ２１（Ｃ２２）の容量を変えて調整するようにしてもよい。この場合、ＳＷ１とＳＷ２へのトリガ信号を同一信号にすることができる。昇圧トランスＴｒ１（Ｔｒ２）の巻数比とコンデンサＣ１１（Ｃ１２）、Ｃ２１（Ｃ２２）の容量を変えると、ピーキングコンデンサＣｐの充電開始時間が変わる。これにより、放電開始時間を変えることができる。昇圧トランスＴｒ１（Ｔｒ２）の巻数比とコンデンサＣ１１（Ｃ１２）、Ｃ２１（Ｃ２２）の容量は、ピーキングコンデンサＣｐの充電電圧を同程度とすることも考慮して決める。

図２３に示す回路構成例において、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングを昇圧トランスＴｒ１（Ｔｒ２）の巻数比とコンデンサＣ０１（Ｃ０２）の容量を変えて調整するようにしてもよい。この場合、ＳＷ１とＳＷ２へのトリガ信号を同一信号にすることができる。昇圧トランスＴｒ１（Ｔｒ２）の巻数比とコンデンサＣ０１（Ｃ０２）の容量を変えると、ピーキングコンデンサＣｐの充電開始時間が変わる。これにより、放電開始時間を変えることができる。昇圧トランスＴｒ１（Ｔｒ２）の巻数比とコンデンサＣ０１（Ｃ０２）の容量は、ピーキングコンデンサＣｐの充電電圧を同程度とすることも考慮して決める。

図２４は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第２の例を示している。
図２４では、図１３を参照して前述した第１０の実施例における発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成を示している。ＯＳＣ１は、図１３中の発振段レーザ（ＭＯ）１０の第１の電極ペア（電極１ａ）に対応する電源回路であり、図２４中に示す回路構成１０’，３０−１を備える。ＯＳＣ２は、該発振段レーザ（ＭＯ）１０の第２の電極ペア（電極１ｂ）に対応する電源回路であり、図２４中の回路構成１０’，３０−２を備える。なお、ＡＭＰ１は回路構成１１’，３１−１を備え、ＡＭＰ２は回路構成１２，３２−１を備える。
図２４に示す回路構成例では、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングは、ＡＭＰ１のＳＷ１へのトリガ信号に対して所定時間遅らせてＡＭＰ２のＳＷ２にトリガ信号を、例えば同期コントローラ３５から送信することにより調整する。また、ＯＳＣ１とＯＳＣ２の放電タイミングは、ＯＳＣ１のＳＷ０へのトリガ信号に対して所定時間遅らせてＯＳＣ２のＳＷ０にトリガ信号を、例えば同期コントローラ３５から送信することにより調整する。また、ＯＳＣ２とＡＭＰ２の放電タイミングも同様に、それぞれＳＷ０’とＳＷ１のトリガー信号を例えば同期コントローラ３５から送信することにより調整する。

図２４に示す回路構成例では、ＯＳＣ１とＯＳＣ２、ＡＭＰ１とＡＭＰ２において、充電器２０，２１が共通である。充電器の共通化によって、ＯＳＣ１とＯＳＣ２のコンデンサＣ０への充電電圧を同じにすることができる。また、ＡＭＰ１とＡＭＰ２のコンデンサＣ０への充電電圧を同じにすることができる。したがって、ＯＳＣ１とＯＳＣ２間のタイミングとＡＭＰ１とＡＭＰ２のタイミングがそれぞれ、充電電圧の変動による磁気スイッチ（ＳＲ）のスイッチのタイミングの変動が抑制される。その結果、より正確に放電タイミングを制御することができる。また、この実施例において、ＯＳＣ１、ＯＳＣ２、ＡＭＰ１及びＡＭＰ２の電源回路を全て同じにすることも可能である。すなわち、Ｌ１＝Ｌ１１＝Ｌ１２、Ｃ０＝Ｃ０１＝Ｃ０２、ＳＲ１＝ＳＲ１１＝ＳＲ１２、Ｔｒ０＝Ｔｒ１＝Ｔｒ２、Ｃ１＝Ｃ１１＝Ｃ１２、Ｃ２＝Ｃ２１＝Ｃ２２のパラメータを同じとして、同じ仕様の高圧パルス電源を４個、同じ仕様の充電器２台、同じ仕様のレーザチャンバ２台で動作させることが可能となる。

図２５は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第３の例を示している。
図２５に示す回路構成例では、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、ＯＳＣについて、充電器２１が共通である。充電器の共通化によって、ＯＳＣ、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２の、それぞれのコンデンサＣ０、Ｃ０１、Ｃ０２への充電電圧を同じにすることができる。その結果、ＯＳＣとＡＭＰ１、又はＯＳＣとＡＭＰ２の放電タイミングをより正確に制御することができる。

図２６は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第４の例を示している。
ＡＭＰ２は回路構成１２，３２−２を備える。図２６に示す回路構成例では、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングをＳＲ２１（ＳＲ２２）、ＳＲ３１（ＳＲ３２）の少なくとも一つの飽和時間を変えて調整する。
また、図２６に示す回路構成例では、ＡＭＰ１とＡＭＰ２とで、昇圧トランスＴｒ１までの回路が共通である。従って、コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２への充電電圧とタイミングを同じにすることができる。その結果、ＡＭＰ１とＡＭＰ２との放電タイミングをより正確に制御することができる。

図２７は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第５の例を示している。
ＡＭＰ１は回路構成１１’，３１−２を備える。図２６に示す回路構成例との違いは、ＯＳＣについても、昇圧トランス（Ｔｒ０）までの回路が共通な点である。回路の共通化により、ＯＳＣ、ＡＭＰ１とＡＭＰ２のそれぞれのコンデンサＣ１、Ｃ１１、Ｃ１２への充電電圧とタイミングを同じにすることができる。その結果、ＯＳＣとＡＭＰ１、又はＯＳＣとＡＭＰ２の放電タイミングをより正確に制御することができる。

図２８は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第６の例を示している。
ＡＭＰ２は回路構成１２，３２−３を備える。図２８に示す回路構成例では、ＡＭＰ１とＡＭＰ２の放電タイミングを、ＳＲ３１（ＳＲ３２）の飽和時間を変えて調整する。図２８に示す回路構成例では、ＡＭＰ１とＡＭＰ２とで、コンデンサＣ１１までの回路が共通であるので、コンデンサＣ２１とＣ２２への充電電圧とタイミングを同じにすることができる。その結果、ＡＭＰ１とＡＭＰ２との放電タイミングをより正確に制御することができる。

図２９は、発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第７の例を示している。
ＡＭＰ２は回路構成１１’，３１−３を備える。図２９に示す回路構成例では、ＯＳＣとＡＭＰ１とＡＭ２とで、コンデンサＣ１までの回路が共通である。回路の共通化により、コンデンサＣ１への充電電圧とタイミングを同じにすることができる。その結果、ＯＳＣとＡＭＰ１、又はＯＳＣとＡＭＰ２の放電タイミングをより正確に制御することができる。

本発明の注入同期式放電励起レーザ装置の原理図である。 本発明の注入同期式放電励起レーザ装置により出力されるレーザパルスを示す図である。 本発明の第１の実施例の構成を示す図である。 本発明の第２の実施例（リング共振器の例１）の構成を示す図である。 本発明の第３の実施例（リング共振器の例２）の構成を示す図である。 本発明の第４の実施例（リング共振器の例３）の構成を示す図である。 本発明の第５の実施例（リング共振器の例４）の構成を示す図である。 本発明の第６の実施例（リング共振器の例５）の構成を示す図である。 本発明の第７の実施例（偏光制御）の構成を示す図である。 本発明の第８の実施例（ナイフエッジミラーによる注入例）の構成を示す図である。 本発明の第９の実施例（増幅段レーザにｎ台の電極ペアを用いた例）の構成を示す図である。 本発明の第９の実施例におけるレーザパルスの出力タイミングチャートを示す図である。 本発明の第１０の実施例（増幅段レーザ及び発振段レーザに複数台の電極ペアを用いた例）の構成を示す図である。 注入同期式放電励起レーザ装置の発振段レーザ（ＭＯ）が１台の電極ペアを備える場合のレーザパルスの出力タイミングと２台の電極ペアを備える場合のレーザパルスの出力タイミングとの比較を示す図である。 本発明の第１１の実施例（発振段レーザ及び増幅段レーザにおける放電タイミングを検出する例）の構成を示す図である。 電極ペアの放電タイミングの遅延時間のフィードバック制御処理フローの一例を示す図である。 本発明の第１２の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電光を検出する例１）の構成を示す図である。 本発明の第１３の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電光を検出する例２）の構成を示す図である。 本発明の第１４の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電電流又は放電電圧を検出する例）の構成を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）及び増幅段レーザ（ＰＯ）の電極ペアの放電電流又は放電光の検出結果に基づく、電極ペアの放電タイミングを示す図である。 本発明の第１５の実施例（増幅段レーザの各電極ペアの放電光を１台の光センサにより検出する例）の構成を示す図である。 本発明の第１６の実施例（増幅段レーザの出力レーザ光のパルス波形を光センサにより検出する例）の構成を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第１の例を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第２の例を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第３の例を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第４の例を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第５の例を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第６の例を示す図である。 発振段レーザ（ＭＯ）と増幅段レーザ（ＰＯ）の電源回路の回路構成の第７の例を示す図である。 特許文献２に記載された、光学パルスストレッチを用いた出力レーザ光のパルス幅の伸長技術を示す図である。 ２つの電極ペアの遅延放電により、出力レーザ光のロングパルス化を図る技術を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，２ａ，２ａ’，２ｂ，２−１〜２−３，２−ｎ，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，２０−１〜２０−４ 電極
３ ＬＮＭ
３ａ プリズム
３ｂ 回折格子
４ａ，４ｂ，４ｄ，７ａ〜７ｈ 高反射ミラー
４ｅ ナイフエッジミラー
８ａ，８ｂ 全反射直角プリズム
１０ 発振段レーザ（ＭＯ）
１０’，１１’，１２，３０’，３０−１，３０−２，３１’，３１−１，３１−２，，３１−３，３２’，３２−１，３２−２，３２−３ 回路構成
１１，２１ レーザチャンバ
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，７０ａ，７０ｂ ウインド
１３ スリット
１４，２４ ＯＣ（出力結合ミラー）
１５，１６，２５，２６，２５−１，２５−２，２５−３，２５−ｎ 高圧パルス電源 ２０ 増幅段レーザ（ＰＯ）
２０’，２１，２２ 充電器
２２Ａ〜２２Ｃ ミラー
２３ スリット
２６ リアミラー
２６Ａ〜２６Ｄ 反射鏡
２７ａ，３７ａ，３８ａ，３８ｂ，１１０ ビームスプリッタ
２７ｂ λ／４板
３０ エネルギコントローラ
３１ レーザコントローラ
３２ ガスコントローラ
３３ 波長およびスペクトル波形コントローラ
３４ 波長およびスペクトル波形モニタ
３５ 同期コントローラ
３６ 露光装置
３７，３８ パワーモニタ
４０ 一方向ビーム発散装置
４１ｂ シリンドリカル凸レンズ
４１ｂ シリンドリカル凹レンズ
５０，６０ａ，６０ｂ 放電検出器
５０’レーザ
６１ａ，６１ｂ 放電電流／電圧検出器
８０ａ，８０ｂ、８１ａ，８１ｂ 転写レンズ
８２ コリメータレンズ
９０〜９２ 予備電離電極
９０ａ，９０ｂ，９１ａ，９１ｂ 光センサ
１００ パルス
１０１ 第１のパルス
１０２ 第２のパルス
１１１ レーザパルス波形検出器
２００ シード光
２０１ レーザパルス
２０２ 第１のレーザパルス
２０３ 第２のレーザパルス
３００ 電圧センサ
３０１ 電流センサ

Claims (8)

1. 発振段レーザと、該発振段レーザからのシード光が注入され、該シード光を増幅発振させる増幅段レーザを備え、
   前記増幅段レーザは、１つの光共振器と、前記光共振器の光軸上に配置された複数ペアの放電電極と、該複数ペアの放電電極を収納した１乃至複数のレーザチャンバと、
   上記複数のペアの放電電極の放電タイミングを制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、前記シード光が増幅段レーザに注入されるのと同期して、前記放電電極の少なくとも１ペアの第１の電極ペアを放電させて、増幅発振させ、
   上記第１の電極ペアの放電から所定の遅延時間後、前記第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、前記第１の電極ペア以外の少なくとも１ペアの第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる
   ことを特徴とする注入同期式放電励起レーザ装置。
2. 前記制御手段は、前記遅延時間を一定時間として、上記第１の電極ペアの放電から一定の遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の注入同期式放電励起レーザ装置。
3. 各電極ペアの放電タイミングを検出する放電タイミング検出手段を備え、
   前記制御手段は、該放電タイミング検出手段の検出結果に基づき、上記遅延時間を制御し、上記第１の電極ペアの放電から上記検出結果に応じて定まる遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の注入同期式放電励起レーザ装置。
4. 増幅段レーザから出力されるレーザパルス波形を検出するレーザパルス波形検出手段を備え、
   前記制御手段は、該レーザパルス波形検出手段の検出結果に基づき、上記遅延時間を制御し、上記第１の電極ペアの放電から上記検出結果に応じて定まる遅延時間後、第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の注入同期式放電励起レーザ装置。
5. 前記発振段レーザは狭帯域レーザである
   ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４に記載の注入同期式放電励起レーザ装置。
6. 発振段レーザは、１つの光共振器と、前記光共振器の光軸上に配置された複数ペアの放電電極と、該複数ペアの放電電極を収納した１乃至複数のレーザチャンバと、上記複数のペアの放電電極の放電タイミングを制御する発振段レーザ制御手段とを備え、
   上記発振段レーザ制御手段は、前記放電電極の少なくとも１ペアの第１の電極ペアを放電させて、増幅発振させ、
   前記第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、上記第１の電極ペアの放電から所定の遅延時間後、前記第１の電極ペア以外の少なくとも１ペアの第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる
   ことを特徴とする請求項１，２，３，４または請求項５に記載の注入同期式放電励起レーザ装置。
7. 前記増幅段レーザもしくは発振段レーザおよび増幅段レーザの複数の電極ペアの接地側の電極を共通化した
   ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５または請求項６に記載の注入同期式放電励起レーザ装置。
8. 発振段レーザと、該発振段レーザからのシード光が注入され、該シード光を増幅発振させる増幅段レーザを備え、前記増幅段レーザは、１つの光共振器と、前記光共振器の光軸上に配置された複数ペアの放電電極と、該複数ペアの放電電極を収納した１乃至複数のレーザチャンバから構成される注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法であって、
   前記シード光が増幅段レーザに注入されるのと同期して、前記放電電極の少なくとも１ペアの第１の電極ペアを放電させて増幅発振させ、該第１の電極ペアの放電から所定の遅延時間後、前記第１の電極ペアによる増幅発振が終了する前に、前記第１の電極ペア以外の少なくとも１ペアの第２の電極ペアを放電させて、増幅発振させる
   ことを特徴とする注入同期式放電励起レーザ装置における同期制御方法。

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