WO2017046860A1

WO2017046860A1 - レーザシステム

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Publication number: WO2017046860A1
Application number: PCT/JP2015/076079
Authority: WO
Inventors: 俊太郎渡部; 智治中里; 貴士小野瀬; 弘司柿崎
Original assignee: 学校法人東京理科大学; ギガフォトン株式会社
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2017-03-23

Abstract

　本開示によるレーザシステムは、第１のレーザ光を出力する第１のレーザ装置と、少なくとも１つの波長変換素子を含み、第１のレーザ光の光路上に配置され、第１のレーザ光に基づいて波長変換を行い、第２のレーザ光として出力する波長変換部と、第１のレーザ装置と少なくとも１つの波長変換素子のうち最も下流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置され、第１のレーザ光に非点隔差を発生させる少なくとも１つの第１の非点隔差発生器とを備えてもよい。

Description

レーザシステム

　本開示は、レーザシステムに関する。

　半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている（半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という）。このため、露光用光源から出力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の紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置並びに、波長約１９３．４ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。

　現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の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実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸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る。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。

　ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０～４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。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出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。

米国特許第７９９９９１５号明細書特許第５４１０３４４号公報特開２０１３－２２２１７３号公報米国特許第７５９３４３７号明細書特許第５７４０１９０号公報特開２００８－２７７６１７号公報

概要

　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は、比較例に係るエキシマレーザ装置の一構成例を概略的に示す。図２は、図１に示したエキシマレーザ装置における増幅器をＶ軸方向から見た一構成例を概略的に示す。図３は、図１に示したエキシマレーザ装置における固体レーザシステムの各部の構成例を概略的に示す。図４は、図３に示した固体レーザシステムにおけるコヒーレンス低減器としてのＯＰＳの作用を概略的に示す。図５は、ＯＰＳを通過する前とＯＰＳを通過した後のパルスレーザ光のパルス波形の一例を概略的に示す。図６は、第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置の一構成例を概略的に示す。図７は、第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置における制御部による制御の流れの一例を示すフローチャートである。図８は、図６に示した固体レーザシステムにおける非点隔差発生器の第１の構成例を概略的に示す。図９は、図６に示した固体レーザシステムにおける非点隔差発生器の第２の構成例を概略的に示す。図１０は、図６に示したエキシマレーザ装置におけるＭ²計測部の第１の構成例を概略的に示す。図１１は、図６に示したエキシマレーザ装置におけるＭ²計測部の第２の構成例を概略的に示す。図１２は、図６に示したエキシマレーザ装置における増幅器の第１の変形例を概略的に示す。図１３は、図６に示したエキシマレーザ装置における増幅器の第２の変形例を概略的に示す。図１４は、第３の実施形態に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。図１５は、図１４に示した非点隔差発生器から出力された、波長９０４ｎｍの基本波を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示す。図１６は、図１４に示した波長変換部におけるＬＢＯ結晶から出力された、波長４５２ｎｍの第２高調波光を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示す。図１７は、図１４に示した波長変換部におけるＢＢＯ結晶から出力された波長２２６ｎｍの第４高調波光を集光した特性と、第１の固体レーザ装置から出力された波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光を集光した特性とを測定した結果の一例を概略的に示す。図１８は、図１４に示した波長変換部における第２高調波光から第４高調波光への波長変換効率を測定した結果の一例を概略的に示す。図１９は、図１４に示した波長変換部におけるＣＬＢＯ結晶から出力された、波長１９３．４ｎｍの和周波光を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示す。図２０は、図１４に示した波長変換部における第４高調波光から和周波光への波長変換効率を測定した結果の一例を概略的に示す。図２１は、第４の実施形態に係るエキシマレーザ装置の一構成例を概略的に示す。図２２は、第５の実施形態に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。図２３は、第６の実施形態に係る固体レーザシステムを光源とするアニール装置の一構成例を概略的に示す。図２４は、制御部のハードウエア環境の一例を示す。

実施形態

＜内容＞
＜１．比較例＞（固体レーザシステムをＭＯとするエキシマレーザ装置）
　１．１　エキシマレーザ装置の概要（図１、図２）
　　１．１．１　構成
　　１．１．２　動作
　１．２　固体レーザシステム（図３）
　　１．２．１　構成
　　１．２．２　動作
　１．３　課題（図４、図５）
＜２．第１の実施形態＞（非点隔差発生器を含む固体レーザシステムをＭＯとするエキシマレーザ装置）（図６、図７）
　２．１　構成
　２．２　動作
　２．３　作用・効果
＜３．第２の実施形態＞（各部のバリエーション、及び各部の具体例）
　３．１　複数のシリンドリカルレンズを用いた非点隔差発生器（図８）
　　３．１．１　構成
　　３．１．２　動作
　　３．１．３　作用・効果
　３．２　集光レンズの傾きによって非点隔差を発生させる非点隔差発生器（図９）
　　３．２．１　構成
　　３．２．２　動作
　　３．２．３　作用・効果
　３．３　Ｍ²計測部の第１の構成例（図１０）
　　３．３．１　構成
　　３．３．２　動作
　３．４　Ｍ²計測部の第２の構成例（図１１）
　　３．４．１　構成
　　３．４．２　動作
　３．５　増幅器のバリエーション（図１１、図１２）
　　３．５．１　増幅器の第１の変形例
　　３．５．２　増幅器の第２の変形例
＜４．第３の実施形態＞（２つの固体レーザ装置を含む固体レーザシステムの第１の例）（図１４～図２０）
　４．１　構成
　４．２　動作
　４．３　作用・効果
＜５．第４の実施形態＞（２つの固体レーザ装置を含む固体レーザシステムの第２の例）（図２１）
　５．１　構成
　５．２　動作
　５．３　作用・効果
＜６．第５の実施形態＞（２つの固体レーザ装置を含む固体レーザシステムの第３の例）（図２２）
　６．１　構成
　６．２　動作
　６．３　作用・効果
＜７．第６の実施形態＞（固体レーザシステムを光源とするアニール装置）（図２３）
＜８．制御部のハードウエア環境＞（図２４）
＜９．その他＞

　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、本開示のいくつかの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。

＜１．比較例＞
　露光装置用レーザ装置として、ＭＯ（マスタオシレータ）と増幅器とを含む構成があり得る。そのような露光装置用レーザ装置では、ＭＯと増幅器とに、エキシマレーザガスをレーザ媒質とするレーザ装置が使用され得る。しかしながら、省エネルギの観点から、ＭＯを、非線形結晶と固体レーザ装置とを組み合わせた紫外光のパルスレーザ光を出力する固体レーザシステムとする露光装置用レーザ装置の開発が進みつつある。以下では、そのような固体レーザシステムを含む露光装置用レーザ装置として適用可能なエキシマレーザ装置の構成例を説明する。

［１．１　エキシマレーザ装置の概要］
（１．１．１　構成）
　図１は、本開示の実施形態に対する比較例に係るエキシマレーザ装置の一構成例を概略的に示している。図２は、図１に示したエキシマレーザ装置における増幅器２をＶ軸方向から見た一構成例を概略的に示している。

　なお、本明細書において、レーザ光の光路軸方向はＺ軸方向であってもよい。Ｚ軸方向に略直交する２つの方向は、Ｈ軸方向とＶ軸方向とであってもよい。Ｈ軸方向は、図１の紙面に略直交する方向であってもよい。

　エキシマレーザ装置は、ＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式、又はＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）方式のレーザ装置であってもよい。図１及び図２では、ＭＯＰＯ方式の構成例を示す。エキシマレーザ装置は、ＭＯとしての固体レーザシステム１０１と、高反射ミラー２２１，２２２と、増幅器２とを備えてもよい。

　固体レーザシステム１０１は、固体レーザ装置１０と、コヒーレンス低減器２００と、波長変換部１１５とを含んでもよい。固体レーザ装置１０から出力されたパルスレーザ光の光路上に、コヒーレンス低減器２００と波長変換部１１５とが、この順序で配置されてもよい。

　固体レーザ装置１０は、例えば波長７７３．６ｎｍのパルスレーザ光を第１のレーザ光として出力するチタンサファイヤレーザ装置であってもよい。

　コヒーレンス低減器２００は、光学パルスストレッチャ（ＯＰＳ）であってもよい。

　波長変換部１１５は、少なくとも１つの波長変換素子を含んでいてもよい。波長変換素子は非線形結晶であってもよい。波長変換部１１５は、入力されたパルスレーザ光を基本波とし、その基本波を第４高調波光に波長変換して第２のレーザ光として出力してもよい。第４高調波光は例えば波長１９３．４ｎｍであってもよい。

　高反射ミラー２２１、及び高反射ミラー２２２は、波長変換された波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光が、シード光として増幅器２に入力されるように配置されてもよい。

　増幅器２は、光共振器を含むＰＯ（Power Oscillator）であってもよい。増幅器２は、エキシマレーザガスが封入されたレーザチャンバ２１０と、レーザチャンバ２１０内で互いに対向配置された１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂと、高反射ミラー２２３と、光共振器としてのリング共振器とを含んでもよい。レーザチャンバ２１０は、第１のウインドウ２１１と、第２のウインドウ２１２とを含んでもよい。エキシマレーザガスは、例えばレアガスとしてのＡｒガスと、ハロゲンガスとしてのＦ₂ガスと、バッファガスとしてのＮｅガスとを含んでもよい。

　増幅器２のリング共振器は、図２に示したように、ＯＣ（出力結合器：outcoupler）としての部分反射ミラー２２０と、高反射ミラー２２４、２２５、及び２２６とを含んでもよい。部分反射ミラー２２０と、高反射ミラー２２４、２２５、及び２２６は、シード光が１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂ間の放電領域を２回通過するよう配置されてもよい。高反射ミラー２２３は、高反射ミラー２２２によって反射されたシード光が部分反射ミラー２２０を介してリング共振器中に入射するように配置されてもよい。

　１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂは、固体レーザシステム１０１から出力されたシード光がリング共振器中に注入されたのに同期して放電するように、図示しない電源によって制御されてもよい。

（１．１．２　動作）
　固体レーザ装置１０から出力された波長７７３．６ｎｍのパルスレーザ光は、コヒーレンス低減器２００に入力され得る。コヒーレンス低減器２００では、ＯＰＳによってパルス幅が伸張され、空間的コヒーレンスが低減されたパルスレーザ光が出力され得る。

　空間的コヒーレンスが低減されたパルスレーザ光は、波長変換部１１５に入力され得る。波長変換部１１５では、第４高調波光である波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光を生成し得る。ここで、波長変換されたパルスレーザ光も、波長変換前と略同じ空間的コヒーレンスとなり得る。

　固体レーザシステム１０１から出力されたパルスレーザ光は、高反射ミラー２２１，２２２２，２２３を介して、シード光として部分反射ミラー２２０から増幅器２のリング共振器内に注入され得る。シード光としてのパルスレーザ光がリング共振器内に注入されるのと同期して、１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂ間で放電が生じ得る。この放電が生じた放電領域では、レーザチャンバ２１０内のエキシマレーザガスが放電によって励起され得る。リング共振器によって放電領域中を通過させられたパルスレーザ光が増幅され得る。増幅されたパルスレーザ光は増幅器２から出力され得る。増幅器２から出力されたパルスレーザ光は、シード光と略同じ空間的コヒーレンス、又はさらに低い空間的コヒーレンスとなり得る。また、増幅器２から出力されたパルスレーザ光は、露光装置制御部５を含む露光装置４に入力され得る。

［１．２　固体レーザシステム］
（１．２．１　構成）
　図３は、図１に示したエキシマレーザ装置における固体レーザシステム１０１の各部の構成例を概略的に示す。

　固体レーザ装置１０は、ＭＯとしての発振器１７０と、増幅器（ＰＡ）１８０と、ポンピングレーザ装置１９０と、高反射ミラー１９１，１９２とを含んでもよい。

　発振器１７０は、グレーティング１７１と、ビームエキスパンダ１７２と、チタンサファイヤ結晶１７３と、ＯＣとしての出力結合ミラー１７４とを含んでいてもよい

　グレーティング１７１は、入射角と回折角とが同じとなるようにリトロー配置され、出力結合ミラー１７４と共に光共振器を構成してもよい。

　ビームエキスパンダ１７２は、凹レンズと凸レンズとを組み合わせたビームエキスパンダであって、チタンサファイヤ結晶１７３とグレーティング１７１との間に配置されていてもよい。

　高反射ミラー１９１，１９２は、発振器１７０から出力されたパルスレーザ光が、シード光として増幅器１８０に入力されるように配置されてもよい。

　ＰＡ１８０は、チタンサファイヤ結晶１８１を含み、発振器１７０から出力されたパルスレーザ光を増幅するように配置されてもよい。ＰＡ１８０は、パルスレーザ光がチタンサファイヤ結晶１８１をマルチパスするように配置された図示しない複数のミラーを含み、パルスレーザ光をマルチパス増幅するようにしてもよい。また、ＰＡ１８０は、複数段配置されていてもよい。

　ポンピングレーザ装置１９０は、ＹＬＦレーザの第２高調波光をポンプ光として出力するレーザ装置であってもよい。ＹＬＦレーザの第２高調波光は、例えば波長５２３．５ｎｍであってもよい。

　コヒーレンス低減器２００は、ビームスプリッタ８０と、凹面ミラー８１，８２，８３，８４とを含むＯＰＳであってももよい。ビームスプリッタ８０は、ＰＡ１８０から出力されたパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。

　ビームスプリッタ８０には、入力されたパルスレーザ光の一部を反射し、他の一部を透過する膜がコートされていてもよい。ビームスプリッタ８０の反射率は、５０％～７０％の範囲、例えば、５０％、６０％、７０％が好ましい。

　凹面ミラー８１，８２，８３，８４は、焦点距離が全て略同じｆの凹面ミラーであってもよい。凹面ミラー８１，８２，８３，８４は、この順番で、ビームスプリッタ８０で反射されたパルスレーザ光の光路上に配置されていてもよい。凹面ミラー８１，８２，８３，８４は、ビームスプリッタ８０で反射されたパルスレーザ光のビームが、再び、ビームスプリッタ８０上に戻り、かつ、ビームスプリッタ８０上で正転して結像するように配置されていてもよい。凹面ミラー８１，８２，８３，８４を通過した場合の光学遅延光路の光路長Ｌｏｐｓは、４ｆであってもよい。

　ここで、光路長Ｌｏｐｓ＞時間的コヒーレント長Ｌｃの関係であってもよい。
　また、発振器１７０から出力されたパルスレーザ光の波長をλsolid#mo、スペクトル幅をΔλsolid#moとすると、時間的コヒーレント長Ｌｃは、以下の関係を満たしてもよい。
　Ｌｃ＝λsolid#mo²／Δλsolid#mo

　波長変換部１１５は、集光レンズ１４１と、ＢＢＯ（β－ＢａＢ₂Ｏ₄）結晶１４３と、集光レンズ１４２と、ＫＢＢＦ（ＫＢｅ₂ＢＯ₃Ｆ₂）結晶１４４とを含んでいてもよい。

　コヒーレンス低減器２００から出力されたパルスレーザ光が集光レンズ１４１によってＢＢＯ結晶１４３に集光されるように、集光レンズ１４１とＢＢＯ結晶１４３とが配置されてもよい。また、ＢＢＯ結晶１４３による波長変換光が集光レンズ１４２によってＫＢＢＦ結晶１４４に集光されるように、集光レンズ１４２とＫＢＢＦ結晶１４４とが配置されてもよい。

（１．２．２　動作）
　発振器１７０のチタンサファイヤ結晶１７３にポンピングレーザ装置１９０からのポンプ光が入射すると、グレーティング１７１と出力結合ミラー１７４とで構成される光共振器においてレーザ発振し得る。これにより、グレーティング１７１によって狭帯域化された例えば波長７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が、出力結合ミラー１７４から出力され得る。この狭帯域化されたパルスレーザ光は、ＰＡ１８０によってさらに増幅され得る。

　ＰＡ１８０から出力されたパルスレーザ光は、コヒーレンス低減器２００としてのＯＰＳによって、パルス幅が伸張されることによって、空間的コヒーレンスが低減され得る。空間的コヒーレンスが低減されたパルスレーザ光は、波長変換部１１５に入射し集光レンズ１４１によってＢＢＯ結晶１４３に集光され得る。その結果、例えば波長３８６．８ｎｍの第２高調波光に波長変換され得る。この第２高調波光の空間的コヒーレンスは、ＯＰＳから出力されたパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが維持され得る。さらに、第２高調波光が、集光レンズ１４２によってＫＢＢＦ結晶１４４中に集光され得る。その結果、例えば波長１９３．４ｎｍの第４高調波光が生成され得る。この第４高調波光の空間的コヒーレンスは、第２高調波光の空間的コヒーレンスが維持され得る。すなわち、第４高調波光の空間的コヒーレンスは、固体レーザ装置１０から出力されたパルスレーザ光の空間的コヒーレンスよりも低減され得る。

［１．３　課題］
　図４は、コヒーレンス低減器２００としてのＯＰＳの作用を概略的に示している。図５は、ＯＰＳを通過する前とＯＰＳを通過した後のパルスレーザ光のパルス波形の一例を概略的に示している。図５において、横軸は時間、縦軸は光強度であってもよい。また、図４及び図５において、ＯＰＳを通過する前のパルスレーザ光をＬ３０とする。また、凹面ミラー８１，８２，８３，８４を介さず、ビームスプリッタ８０をそのまま透過するパルスレーザ光をＬ４０とする。また、ビームスプリッタ８０を反射し、凹面ミラー８１，８２，８３，８４で１回ずつ反射され、再びビームスプリッタ８０に戻って、ＯＰＳから出力されたパルスレーザ光をＬ４１とする。すなわち、凹面ミラー８１，８２，８３，８４を１周することによって、ＯＰＳで１回のパルスの遅延がなされたパルスレーザ光をＬ４１とする。また、凹面ミラー８１，８２，８３，８４を２周することによって、２回のパルスの遅延がなされたパルスレーザ光をＬ４２とする。このようにして、パルスレーザ光Ｌ３０が、ＯＰＳを介して複数のパルスレーザ光Ｌ４０，Ｌ４１，Ｌ４２，…として同じ光路上に出力されることによって、パルス幅の伸張がなされ得る。

　シングル横モードの場合の波長変換効率に比べて、波長変換前に低コヒーレンス化して、波長変換すると、波長変換効率が著しく低下することがあり得る。例えば、図５に示すように、ＯＰＳを通過した後のパルスレーザ光のピークパワーが通過前に比べて約半分以下に小さくなり得る。波長変換の効率は（ピークパワー）ⁿに比例するので、例えばｎ＝２の場合、ＯＰＳを通過せずに波長変換した場合に比べて、１／４以下となり得る。

　波長変換効率が低下すると、エキシマ増幅器としての増幅器２に注入されるシード光のパルスエネルギが低下し得る。従って、露光装置４の要求以上に低コヒーレンス化を行うと、波長変換効率が大きく低下し、増幅器２から出力された増幅後のパルスレーザ光のエネルギが低くなり得る。また、自然放出光（ＡＳＥ）の割合が増加し、露光性能が悪化することがあり得る。

＜２．第１の実施形態＞
　次に、本開示の第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置について説明する。なお、以下では上記比較例に係るエキシマレーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

［２．１　構成］
　図６は、本開示の第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置の一構成例を概略的に示している。

　本実施形態に係るエキシマレーザ装置は、ＭＯとしての固体レーザシステム１と、増幅器２と、制御部７と、高反射ミラー２２１，２２２と、Ｍ²計測部５００と、出射口シャッタ５０３とを備えてもよい。固体レーザシステム１は、第１のレーザ装置であってもよい。

　出射口シャッタ５０３は、高反射ミラー２２２と露光装置４との間の光路上に配置されてもよい。出射口シャッタ５０３は、制御部７によって開閉制御されてもよい。

　Ｍ²計測部５００は、増幅器２から出力されたパルスレーザ光の光路上に配置してもよい。例えば、Ｍ²計測部５００は、高反射ミラー２２２と出射口シャッタ５０３との間の光路上の位置Ｃ１に配置されてもよい。ただし、Ｍ²計測部５００を、固体レーザシステム１から出力されたパルスレーザ光の光路上に配置してもよい。例えば、Ｍ²計測部５００を、波長変換部１１５と高反射ミラー２２１との間の光路上の位置Ｃ３に配置してもよい。また、例えば、Ｍ²計測部５００を、高反射ミラー２２１と高反射ミラー２２２との間の光路上の位置Ｃ２に配置してもよい。

　Ｍ²計測部５００は、ビームスプリッタ５０１と、Ｍ²計測器５０２とを含んでいてもよい。Ｍ²計測器５０２は、入射したパルスレーザ光のＭ²値を計測し、その計測されたＭ²値のデータを、制御部７に送信するように構成されてもよい。

　固体レーザシステム１は、上記比較例に係る固体レーザシステム１０１におけるコヒーレンス低減器２００に代えて、非点隔差発生器３０を含んでもよい。波長変換部１１５は、固体レーザ装置１０から出力された第１のレーザ光に基づいて波長変換を行い、第２のレーザ光として出力する構成であってもよい。非点隔差発生器３０は、第１の非点隔差発生器であってもよい。

　非点隔差発生器３０は、固体レーザ装置１０から出力された第１のレーザ光としてのパルスレーザ光の光路上で、固体レーザ装置１０と波長変換部１１５との間に配置されてもよい。波長変換部１１５は１又は複数の波長変換素子を含んでもよい。非点隔差発生器３０は、固体レーザ装置１０と、波長変換部１１５の１又は複数の波長変換素子のうち、最も上流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置されていてもよい。ここで、最も上流側に配置された波長変換素子とは、図３に示したＢＢＯ結晶１４３であってもよい。

　非点隔差発生器３０は、第１のレーザ光としてのパルスレーザ光に非点隔差を発生させると共に、その非点隔差の大きさを調節可能な調節機構を含んでもよい。具体的には、例えば、後述する図８に示す非点隔差発生器３０のように、非点隔差を発生させる複数のシリンドリカルレンズを含んでもよい。そして、後述する図８に示す非点隔差発生器３０のように、調節機構としてのリニアステージ３０３によって、複数のシリンドリカルレンズのうち、少なくとも２つのシリンドリカルレンズの間隔を調節することによって非点隔差の大きさを調節するような構成であってもよい。また、例えば、後述する図９に示す非点隔差発生器３０Ａのように、非点隔差を発生させる集光レンズ１４１を含んでもよい。そして、後述する図９に示す非点隔差発生器３０Ａのように、調節機構としての回転ステージ３０５によって、パルスレーザ光の光路に対する集光レンズ１４１の傾きを調節することによって非点隔差の大きさを調節するような構成であってもよい。非点隔差発生器３０は、波長変換部１１５から出力される第２のレーザ光のＭ²値を増大させるように、第１のレーザ光に非点隔差を発生させてもよい。

　制御部７と露光装置制御部５との間は、制御信号等を送受信する信号線で接続されてもよい。制御部７は、Ｍ²計測器５０２の計測結果に基づいて、非点隔差発生器３０の調節機構を制御してもよい。

　その他の構成は、上記比較例に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

［２．２　動作］
　図７は、制御部７による制御の流れの一例を示すフローチャートである。

　制御部７は、制御信号として、最初にＭ²値ＮＧ信号を露光装置制御部５に出力してもよい（ステップＳ１０１）。次に、制御部７は、制御信号として、露光装置制御部５から調整発振ＯＫ信号を受信したか否かを判断してもよい（ステップＳ１０２）。制御部７は、露光装置制御部５から調整発振ＯＫ信号を受信していないと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｎ）には、ステップＳ１０２の処理を繰り返してもよい。制御部７は、露光装置制御部５から調整発振ＯＫ信号を受信したと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｙ）には、出射口シャッタ５０３を閉じることを指示する信号をシャッタ制御信号として出射口シャッタ５０３に出力してもよい（ステップＳ１０３）。

　次に、制御部７は、固体レーザシステム１から出力されたパルスレーザ光が、増幅器２の光共振器に注入されるのと同期して、増幅器２の１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂを放電させて、所定の繰り返し周波数でレーザ発振させてもよい（ステップＳ１０４）。これにより、増幅器２から、増幅されたパルスレーザ光が出力され得る。

　制御部７は、固体レーザシステム１の固体レーザ装置１０を発振させると、パルスレーザ光が非点隔差発生器３０に入射し得る。制御部７は、非点隔差発生器３０の調節機構に初期値の制御信号を送信してもよい。非点隔差発生器３０からは、非点隔差が初期値に調節されたパルスレーザ光が出力され得る。このパルスレーザ光は波長変換部１１５に入射し、波長変換されて、第４高調波としての波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光がシード光として出力され得る。ここで、波長変換された第４高調波光は、Ｍ²値が増加し得る。このシード光は、高反射ミラー２２１，２２２，２２３を介して、増幅器２のリング共振器の部分反射ミラー２２０に入射し得る。増幅器２では、１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂ間で放電が発生することによって、シード光がＭ²値を略維持した状態で増幅され得る。

　増幅器２から出力されたパルスレーザ光は、Ｍ²計測部５００に入射し得る。Ｍ²計測部５００では、ビームスプリッタ５０１によって反射した一部の光が、Ｍ²計測器５０２に入射し得る。Ｍ²計測器５０２では、入射したレーザ光のＭ²値を計測し得る（ステップＳ１０５）。制御部７は、Ｍ²計測器５０２からＭ²値の計測値のデータを受信してもよい。

　制御部７は、Ｍ²の目標値Ｍ²ｔとの差ΔＭ²＝Ｍ²－Ｍ²ｔを計算してもよい（ステップＳ１０６）。次に、制御部７は、Ｍ²の目標値Ｍ²ｔとの差ΔＭ²が０に近づくように、非点隔差発生器３０の調節機構に制御信号を送信してもよい（ステップＳ１０７）。

　次に、制御部７は、Ｍ²の目標値Ｍ²ｔとの差ΔＭ²の絶対値｜ΔＭ²｜が許容範囲ΔＭ²ｔｒ以下になったか否かを判断してもよい（ステップＳ１０８）。許容範囲ΔＭ²ｔｒ以下になっていないと判断した場合（ステップＳ１０８；Ｎ）には、制御部７は、ステップＳ１０５に戻って処理を繰り返してもよい。

　許容範囲ΔＭ²ｔｒ以下になったと判断した場合（ステップＳ１０８；Ｙ）には、制御部７は、固体レーザシステム１とＰ０２とを制御し、レーザ発振を停止させてもよい。次に、制御部７は、露光制御部７に、制御信号として、Ｍ²値ＯＫ信号を出力してもよい（ステップＳ１０９）。次に、制御部７は、出射口シャッタ５０３を開けることを指示する信号をシャッタ制御信号として出射口シャッタ５０３に出力してもよい（ステップＳ１１０）。

　次に、制御部７は、露光装置４が露光中であるか否かを判断してもよい（ステップＳ１１１）。制御部７は、露光中ではないと判断した場合（ステップＳ１１１；Ｎ）には、ステップＳ１１１の処理を繰り返してもよい。

　制御部７は、露光中であると判断した場合（ステップＳ１１１；Ｙ）には、上記ステップＳ１０５～Ｓ１０８と略同様のステップＳ１１２～Ｓ１１５の処理を行ってもよい。その際、ステップＳ１１５において、Ｍ²の目標値Ｍ²ｔとの差ΔＭ²の絶対値｜ΔＭ²｜が許容範囲ΔＭ²ｔｒ以下になっていないと判断した場合（ステップＳ１１５；Ｎ）には、制御部７は、ステップＳ１０１に戻って処理を繰り返してもよい。また、ステップＳ１１５において、Ｍ²の目標値Ｍ²ｔとの差ΔＭ²の絶対値｜ΔＭ²｜が許容範囲ΔＭ²ｔｒ以下になっていると判断した場合（ステップＳ１１５；Ｙ）には、制御部７は、ステップＳ１１１に戻って処理を繰り返してもよい。ただし、許容範囲ΔＭ²ｔｒ以下になっていると判断した場合（ステップＳ１１５；Ｙ）において、制御部７は、ステップＳ１１１に戻らず、処理を終了してもよい。

　なお、以上の処理において目標値Ｍ²ｔは、露光装置４からデータを受信してもよいし、予め制御部７の記憶部に記憶しておいてもよい。

　その他の動作は、上記比較例に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

［２．３　作用・効果］
　本実施形態のエキシマレーザ装置によれば、Ｍ²計測部５００でＭ²値を計測して、その計測結果に基づいて、非点隔差発生器３０をフィードバック制御しているので、露光装置４の目標値Ｍ²ｔに安定化し得る。露光装置４の目標値Ｍ²ｔに安定化するので、露光装置４の要求以上にＭ²値が悪化することが抑制され得る。その結果、波長変換効率の低下を抑制し得る。また、波長変換前に、図１に示したような、低コヒーレンス化して波長変換する場合に比べて、波長変換効率が高くなり得る。

＜３．第２の実施形態＞
　次に、本開示の第２の実施形態として、上記第１の実施形態のエキシマレーザ装置における各部のバリエーション、及び各部の具体例を説明する。なお、以下では上記比較例、又は上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

［３．１　複数のシリンドリカルレンズを用いた非点隔差発生器］
（３．１．１　構成）
　図８は、図６に示した固体レーザシステム１における非点隔差発生器３０の第１の構成例を概略的に示している。

　図８には、非点隔差発生器３０として、シリンドリカル凹レンズ３０１とシリンドリカル凸レンズ３０２とのレンズの間隔を調節することによって非点隔差を発生するよう構成した場合の実施形態を示す。

　非点隔差発生器３０は、非点隔差を発生させる複数のシリンドリカルレンズとして、シリンドリカル凹レンズ３０１とシリンドリカル凸レンズ３０２とを含んでもよい。また、非点隔差発生器３０は、シリンドリカル凹レンズ３０１とシリンドリカル凸レンズ３０２とのレンズの間隔を調節する調節機構としてのリニアステージ３０３を含んでもよい。非点隔差発生器３０は、固体レーザ装置１０と集光レンズ１４１との間の光路上に配置してもよい。

（３．１．２　動作）
　制御部７は、Ｈ軸方向のビームウエストＷ１とＶ軸方向のビームウエストＷ２との差である非点隔差ΔＦが目標値となるように、非点隔差発生器３０のリニアステージ３０３を制御してもよい。非点隔差発生器３０では、非点隔差ΔＦが目標値となるように、リニアステージ３０３によって、シリンドリカル凹レンズ３０１とシリンドリカル凸レンズ３０２とのレンズの間隔が調節され得る。

　非線形結晶としてのＢＢＯ結晶１４３に、Ｈ軸方向とＶ軸方向のそれぞれのビームウエストの距離の差があるパルスレーザ光が入射すると、波長変換されたパルスレーザ光のＨ軸方向とＶ軸方向のＭ²値が波長変変換前に比べて悪化し得る。その結果、非線形結晶で波長変換されたパルスレーザ光は、波長変換される前のパルスレーザ光に比べて空間的コヒーレンスが低下し得る。

（３．１．３　作用・効果）
　パルスレーザ光の非点隔差ΔＦが調節されたパルスレーザ光が非線形結晶に入射することで、波長変換後のパルスレーザ光のＭ²値を増加させ得る。その結果、波長変換されたパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが調節され得る。波長変換部１１５では、波長変換前にＭ²値の大きなパルスレーザ光を入射させたときに比べて、波長変換の効率が高くなり得る。また、シリンドリカル凹レンズ３０１とシリンドリカル凸レンズ３０２とのレンズの間隔を調節することによって、波長変換後のＭ²値を調節し得る。

［３．２　集光レンズの傾きによって非点隔差を発生させる非点隔差発生器］
（３．２．１　構成）
　図９は、図６に示した固体レーザシステム１における非点隔差発生器３０の第２の構成例を概略的に示している。

　図９には、集光レンズ１４１を傾けることによって非点隔差を発生するよう構成した非点隔差発生器３０Ａの実施形態を示す。非点隔差発生器３０Ａは、非点隔差を発生させる集光レンズ１４１を含んでもよい。非点隔差発生器３０Ａは、パルスレーザ光の光路に対する集光レンズ１４１の傾きを調節する調節機構としての回転ステージ３０５を含んでもよい。集光レンズ１４１は、固体レーザ装置１０から出力されたパルスレーザ光を非線形結晶としてのＢＢＯ結晶１４３に集光するレンズであってもよい。

（３．２．２　動作）
　制御部７は、Ｈ軸方向のビームウエストＷ１とＶ軸方向のビームウエストＷ２との差である非点隔差ΔＦが目標値となるように、非点隔差発生器３０Ａの回転ステージ３０５を制御してもよい。非点隔差発生器３０Ａでは、非点隔差ΔＦが目標値となるように、回転ステージ３０５によって、集光レンズ１４１の傾きが調節され得る。

（３．２．３　作用・効果）
　パルスレーザ光の非点隔差ΔＦが調節されたパルスレーザ光が非線形結晶に入射することで、波長変換後のパルスレーザ光のＭ²値を増加させ得る。その結果、波長変換されたパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが調節され得る。波長変換部１１５では、波長変換前にＭ²値の大きなパルスレーザ光を入射させたときに比べて、波長変換の効率が高くなり得る。また、集光レンズ１４１の傾きを調節することによって、波長変換後のＭ²値を調節し得る。

（その他）
　この例では、集光レンズ１４１を傾けるこことによって非点隔差ΔＦを調節したが、集光レンズ１４１を傾けることによって、非線形結晶への集光点が変化する場合は、固体レーザ装置１０と集光レンズ１４１との間の光路上に、パルスレーザ光を高透過する平行平面基板を配置してもよい。これにより、非線形結晶中の集光点位置がＶ軸方向に変化するのを抑制するようにしてもよい。この場合、平行平面基板を自動で回転させる回転ステージを配置してもよい。

［３．３　Ｍ²計測部の第１の構成例］
（３．３．１　構成）
　図１０は、図６に示したエキシマレーザ装置におけるＭ²計測部５００の第１の構成例を概略的に示している。

　Ｍ²計測部５００は、ビームスプリッタ５０１と、Ｍ²計測器５０２とを含んでいてもよい。Ｍ²計測器５０２は、ビームスプリッタ５１３と、集光レンズ５１４と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）５１１，５１２と、リニアステージ５１５と、Ｍ²計測部制御部５１０とを含んでいてもよい。

　ビームスプリッタ５０１を反射したパルスレーザ光がビームスプリッタ５１３を透過して、集光レンズ５１４に入射するように、ビームスプリッタ５０１とビームスプリッタ５１３とが配置されてもよい。集光レンズ５１４による集光ビームをＣＣＤ５１１によって検出できるように、集光レンズ５１４とＣＣＤ５１１とが配置されてもよい。ＣＣＤ５１１には、光軸方向に移動できるようにリニアステージ５１５が配置されていてもよい。

　ビームスプリッタ５１３とＣＣＤ５１２は、集光レンズ５１４に入射するビーム直径Ｄｉｎを計測できるように配置してもよい。

（３．３．２　動作）
　Ｍ²計測部制御部５１０は、ＣＣＤ５１１上で計測されたビーム径が最小となるように、リニアステージ５１５を制御してもよい。

　Ｍ²計測部制御部５１０は、ビームウエストの直径に相当するビーム径の最小値Ｄと、集光レンズ５１４とＣＣＤ５１１との間の距離Ｌと、集光レンズ５１４に入射するビーム直径Ｄｉｎとから、以下の（２）式によって、ビーム広がり全角θを求めてもよい。集光レンズ５１４とＣＣＤ５１１との間の距離Ｌは、集光レンズ５１４からビームウエストまでの距離であってもよい。また、Ｍ²計測部制御部５１０は、以下の（１）式からＭ²値を計算して、制御部７にこのＭ²値のデータを送信してもよい。

　Ｍ²値は、以下の式（１）で計算され得る。
　Ｍ²＝（πＤ／２λ）ｔａｎ（θ／２）　……（１）
ただし、
Ｄ：ビームウエストの直径（μｍ）
θ：ビーム広がり全角（ｒａｄ）

　以下の式（２）によって、ビームウエスト付近でなく広い領域で角度θを定義してもよい。
　θ＝２ｓｉｎ^-1（Ｄｉｎ／（２・Ｌ））　……（２）
ただし、
λ：レーザ光の波長（μｍ）
Ｄｉｎ：集光レンズ５１４による集光前のビーム直径
Ｌ：集光レンズ５１４からビームウエストまでの距離

［３．４　Ｍ²計測部の第２の構成例］
（３．４．１　構成）
　図１１は、図６に示したエキシマレーザ装置におけるＭ²計測部５００の第２の構成例を概略的に示している。

　Ｍ²計測部５００Ａは、ビームスプリッタ５０１と、Ｍ²計測器５０２Ａとを含んでもよい。Ｍ²計測器５０２Ａは、波面調節器５２０と、ビームスプリッタ５１３と、集光レンズ５１４と、ＣＣＤ５１１と、ＣＣＤ５１２と、Ｍ²計測部制御部５１０とを含んでいてもよい。

　波面調節器５２０は、球面形状の凸レンズ５２１と、球面形状の凹面レンズ５２２と、それら両レンズの間隔を調節するリニアステージ５２３とを含んでいてもよい。

　ＣＣＤ５１１は、集光レンズ５１４の焦点面の位置にセンサ面が位置するように配置されてもよい。集光レンズ５１４の焦点距離はＦａであってもよい。焦点距離Ｆａは、集光レンズ５１４からビームウエストまでの距離であってもよい。

（３．４．２　動作）
　Ｍ²計測部制御部５１０は、ＣＣＤ５１１で計測されたビーム径が最小となるように、波面調節器５２０を制御してもよい。ビーム径の最小値は、例えばピーク強度に対して１／ｅ²幅であってもよい。

　Ｍ²計測部制御部５１０は、Ｌ＝Ｆａとして、集光レンズ５１４に入射するビーム直径Ｄｉｎから、以下の（２Ａ）式によって、ビーム広がり全角θを求めてもよい。ここで、集光レンズ５１４に入射するビーム直径ＤｉｎはＣＣＤ５１２によって計測してもよい。ビーム径はピーク強度に対して１／ｅ²幅であってもよい。また、Ｍ²計測部制御部５１０は、上述の（１）式からＭ²値を計算して、制御部７にこのＭ²値のデータを送信してもよい。

　上述の（２）式に代えて以下の（２Ａ）式によって、ビームウエスト付近でなく広い領域で角度θを定義してもよい。
　θ＝２ｓｉｎ^-1（Ｄｉｎ／（２・Ｆａ））　……（２Ａ）
ただし、
λ：レーザ光の波長（μｍ）
Ｄｉｎ：集光レンズ５１４による集光前のビーム直径
Ｆａ：集光レンズ５１４の焦点距離

［３．５　増幅器のバリエーション］
（３．５．１　増幅器の第１の変形例）
　図１２は、図６に示したエキシマレーザ装置における増幅器２の第１の変形例を概略的に示している。

　エキシマレーザ装置は、増幅器２に代えて図１２に示した増幅器２Ａを備えてもよい。増幅器２Ａは、エキシマレーザガスが封入されたレーザチャンバ１１０と、レーザチャンバ１１０内で互いに対向配置された１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂと、ファブリペロ型の光共振器とを含むＰＯであってもよい。レーザチャンバ１１０は、第１のウインドウ１１１と、第２のウインドウ１１２とを含んでもよい。

　ファブリペロ型の光共振器は、ＯＣとしての部分反射ミラー１２０と、リアミラー１３０とを含んでもよい。リアミラー１３０の反射率は、８０％～９０％であってもよい。部分反射ミラー１２０の反射率は１０％～３０％であってもよい。

（３．５．２　増幅器の第２の変形例）
　図１３は、図６に示したエキシマレーザ装置における増幅器２の第２の変形例を概略的に示している。

　エキシマレーザ装置は、増幅器２に代えて図１３に示した増幅器２Ｂを備えてもよい。増幅器２Ｂは、光共振器を含まないＰＡ（Power Amplifier）であってもよい。増幅器２Ｂは、シリンドリカル凸面ミラー３６と、シリンドリカル凹面ミラー３７と、エキシマレーザガスが封入されたレーザチャンバ３５とを含む増幅器であってもよい。レーザチャンバ３５は、１対の放電電極３８ａ，３８ｂと、第１のウインドウ３９ａと、第２のウインドウ３９ｂとを含んでもよい。

　シリンドリカル凸面ミラー３６とシリンドリカル凹面ミラー３７は、シード光がレーザチャンバ３５内の放電空間３４を３パスするように配置されてもよい。シリンドリカル凸面ミラー３６とシリンドリカル凹面ミラー３７は、シード光がレーザチャンバ３５内を３パスする際に、シード光のビームが所定の倍率で拡大されて出力されるように配置されていてもよい。ここで、シリンドリカル凸面ミラー３６とシリンドリカル凹面ミラー３７は、自励発振が抑制されるように配置されてもよい。

＜４．第３の実施形態＞
　次に、本開示の第３の実施形態に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、若しくは上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置、又は上記第２の実施形態に係る各部のバリエーションの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

［４．１　構成］
　図１４は、本開示の第３の実施形態に係る固体レーザシステム１Ａを含むエキシマレーザ装置の一構成例を概略的に示している。

　エキシマレーザ装置は、固体レーザシステム１Ａと、固体レーザ制御部３を含む制御部７とを備えてもよい。

　固体レーザシステム１Ａは、第１の固体レーザ装置１１Ａと、第２の固体レーザ装置１２Ａと、同期回路部１３と、非点隔差発生器３０と、波長変換部１１５Ａとを含んでもよい。

　第１の固体レーザ装置１１Ａは、第１のレーザ光を出力する第１のレーザ装置であってもよい。第２の固体レーザ装置１２Ａは、第３のレーザ光を出力する第２のレーザ装置であってもよい。波長変換部１１５Ａは、第１のレーザ光と第３のレーザ光とに基づいて波長変換を行い、第２のレーザ光として出力する波長変換部であってもよい。

　第１の固体レーザ装置１１Ａは、第１のレーザ光として波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光を出力するＮｄ：ＹＶＯ₄パルスレーザ装置で、シングル縦モードで発振する第１のレーザ装置であってもよい。第２の固体レーザ装置１２Ａは、波長９０４ｎｍで発振する狭帯域チタンサファイヤレーザ装置であって、第３のレーザ光として波長９０４ｎｍのパルスレーザ光を出力する第２のレーザ装置であってもよい。

　同期回路部１３は、第１の固体レーザ装置１１Ａから出力されたパルスレーザ光と、第２の固体レーザ装置１２から出力されたパルスレーザ光とが波長変換部１１５ＡのＣＬＢＯ結晶１６３に略同時に入力されるように構成されていてもよい。

　波長変換部１１５Ａは、複数の波長変換素子として、ＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶１６１と、ＢＢＯ結晶１６２と、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）結晶１６３とを含んでもよい。波長変換部１１５Ａは、第１の集光レンズ１５１と、第２の集光レンズ１５２と、第３の集光レンズ１５３と、第４の集光レンズ１５４と、高反射ミラー１５６と、ダイクロイックミラー１５７とを含んでもよい。波長変換部１１５Ａの出力段に、第５の集光レンズ１５５が配置されていてもよい。

　第１の集光レンズ１５１は、非点隔差発生器３０とＬＢＯ結晶１６１との間の光路上に配置されてもよい。第２の集光レンズ１５２は、ＬＢＯ結晶１６１とＢＢＯ結晶１６２との間の光路上に配置されてもよい。第３の集光レンズ１５３は、ＢＢＯ結晶１６２と高反射ミラー１５６との間の光路上に配置されてもよい。第４の集光レンズ１５４は、第１の固体レーザ装置１１Ａとダイクロイックミラー１５７との間の光路上に配置されてもよい。

　ダイクロイックミラー１５７は、第１の固体レーザ装置１１Ａからのパルスレーザ光がＣＬＢＯ結晶１６３に入力されるように配置されてもよい。高反射ミラー１５６とダイクロイックミラー１５７は、ＢＢＯ結晶１６２からの第４高調波光がＣＬＢＯ結晶１６３に入力されるように配置されてもよい。

（その他）
　非点隔差発生器３０は、第２の固体レーザ装置１２Ａから出力された第３のレーザ光としてのパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。非点隔差発生器３０は、第２の固体レーザ装置１２Ａと、波長変換部１１５の複数の波長変換素子のうち、最も下流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置されていてもよい。ここで、最も下流側に配置された波長変換素子とは、ＣＬＢＯ結晶１６３であってもよい。非点隔差発生器３０は、第３のレーザ光に非点隔差を発生させる第２の非点隔差発生器であってもよい。

　非点隔差発生器３０は、第２の固体レーザ装置１２Ａと波長変換部１１５Ａとの間に配置する例に限定されることなく、例えば、ＬＢＯ結晶１６１とＢＢＯ結晶１６２との間の光路上の位置Ｂ１に非点隔差発生器３０を配置してもよい。また、ＢＢＯ結晶１６２と第３の集光レンズ１５３との間の光路上の位置Ｂ２に非点隔差発生器３０を配置してもよい。

　また、非点隔差発生器３０を第１の非点隔差発生器として、第１の固体レーザ装置１１Ａから出力された第１のレーザ光としてのパルスレーザ光の光路上に配置してもよい。例えば、非点隔差発生器３０を、第１の固体レーザ装置１１Ａと波長変換部１１５Ａとの間の光路上の位置Ａ１に配置してもよい。

　また、非点隔差発生器３０を配置する位置は１箇所に限らず、第２の固体レーザ装置１２Ａと波長変換部１１５Ａとの間の位置と、上記した位置Ａ１、位置Ｂ１及び位置Ｂ２とのうち、２以上の箇所に配置されていてもよい。

　その他の構成は、上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

［４．２　動作］
　同期回路部１３は、固体レーザ制御部３からの制御信号に基づいて、第１の固体レーザ装置１１Ａと第２の固体レーザ装置１２Ａとにそれぞれ、所定のタイミングで発振トリガを出力してもよい。第１の固体レーザ装置１１Ａからは波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光が出力され得る。第２の固体レーザ装置１２Ａからは、波長９０４ｎｍのパルスレーザ光が出力され得る。

　ＬＢＯ結晶１６１には、非点隔差発生器３０と第１の集光レンズ１５１とを介して、第２の固体レーザ装置１２Ａからの波長９０４ｎｍのパルスレーザ光が基本波として入力され得る。ＬＢＯ結晶１６１では、基本波を波長４５２ｎｍの第２高調波光に変換し、その第２高調波光を出力し得る。ＢＢＯ結晶１６２には、第２の集光レンズ１５２を介して第２高調波光が入力され得る。ＢＢＯ結晶１６２では、第２高調波光を波長２２６ｎｍの第４高調波光に変換し、その第４高調波光を出力し得る。

ＣＬＢＯ結晶１６３には、第４の集光レンズ１５４及びダイクロイックミラー１５７を介して、第１の固体レーザ装置１１Ａからの波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光が入力され得る。また、ＣＬＢＯ結晶１６３には、第３の集光レンズ１５３、高反射ミラー１５６、及びダイクロイックミラー１５７を介して第４高調波光が入力され得る。ＣＬＢＯ結晶１６３では、波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光と第４高調波光とから、波長１９３．４ｎｍの和周波光を生成し、その和周波光を出力し得る。

　第２の固体レーザ装置１２Ａから出力されたパルスレーザ光は、非点隔差発生器３０によって、非点隔差が調節された上で波長変換部１１５Ａに入力され得る。非点隔差の大きさは、制御部７から非点隔差発生器３０の調節機構に制御信号を送ることによって調節され得る。これにより、波長変換部１１５Ａから最終的に出力される波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光のＭ²値を調節し得る。

　その他の動作は、上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

［４．３　作用・効果］
　本実施形態の固体レーザシステム１Ａによれば、第２の固体レーザ装置１２Ａから出力されたパルスレーザ光が、非点隔差発生器３０によって非点隔差が調節された上で波長変換部１１５Ａに入力され得る。非点隔差が調節された上で波長変換されるので、波長変換後のパルスレーザ光のＭ²値が増加し得る。その結果、出力される波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが低減され得る。

（Ｍ²値及び波長変換効率の測定結果）
　図１５は、図１４に示した固体レーザシステム１Ａにおける非点隔差発生器３０から出力された、波長９０４ｎｍの基本波を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示している。

　図１５には、非点隔差発生器３０によって調節された波長９０４ｎｍの基本波のパルスレーザ光を第１の集光レンズ１５１によって集光した場合のＨ軸方向とＶ軸方向とにおけるビーム径の特性が示されている。第１の集光レンズ１５１の焦点距離は４００ｍｍとしている。図１５の横軸は第１の集光レンズ１５１の焦点位置を中心位置とした、中心位置からの距離（ｍｍ）であってもよい。図１５の縦軸はビーム径（ｍｍ）であってもよい。基本波のパルスレーザ光の第１の集光レンズ１５１の焦点位置付近、±約２００ｍｍのＨ軸方向とＶ軸方向とのビーム径を計測した。Ｖ軸方向のＭ²＝１．０、Ｈ軸方向のＭ²＝１．０、Ｈ軸方向とＶ軸方向とのビームウエスト位置の差である非点較差ΔＦが約９０ｍｍ程度となるように、非点隔差発生器３０を調節した。

　図１６は、図１４に示した波長変換部１１５ＡにおけるＬＢＯ結晶１６１から出力された、波長４５２ｎｍの第２高調波光を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示している。

　図１６には、ＬＢＯ結晶１６１から出力された波長４５２ｎｍの第２高調波光を第２の集光レンズ１５２によって集光した場合のＨ軸方向とＶ軸方向とにおけるビーム径の特性が示されている。第２の集光レンズ１５２の焦点距離は２００ｍｍとしている。図１６の横軸はＬＢＯ結晶１６１の中心位置からの距離（ｍｍ）であってもよい。図１６の縦軸はビーム径（ｍｍ）であってもよい。第２高調波光のＭ²値を測定した結果、Ｖ軸方向にＭ²＝２．０、Ｈ軸方向にＭ²＝１．０となり、Ｖ軸方向のＭ²値が悪化した。

　図１７は、図１４に示した波長変換部１１５ＡにおけるＢＢＯ結晶１６２から出力された、波長２２６ｎｍの第４高調波光を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示している。また、図１７は、第１の固体レーザ装置１１Ａから出力された、波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示している。

　図１７には、ＢＢＯ結晶１６２から出力された波長２２６ｎｍの第４高調波光を第３の集光レンズ１５３によって集光した場合のＨ軸方向とＶ軸方向とにおけるビーム径の特性が示されている。第３の集光レンズ１５３の焦点距離は２５０ｍｍとしている。第４高調波光の特性に関して、図１７の横軸はＢＢＯ結晶１６２の中心位置からの距離（ｍｍ）、縦軸はビーム径（ｍｍ）であってもよい。第４高調波光のＭ²値を測定した結果、Ｖ軸方向にＭ²＝６．５、Ｈ軸方向にＭ²＝５．０となり、Ｖ軸方向とＨ軸方向とのＭ²値が悪化した。

　また、図１７には、第１の固体レーザ装置１１Ａから出力された波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光を第４の集光レンズ１５４によって集光した場合のＨ軸方向とＶ軸方向とにおけるビーム径の特性が示されている。第４の集光レンズ１５４の焦点距離は４００ｍｍとしている。波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光の特性に関して、図１７の横軸はＣＬＢＯ結晶１６３の中心位置からの距離（ｍｍ）、縦軸はビーム径（ｍｍ）であってもよい。波長１３４２ｎｍのパルスレーザ光のＭ²値を測定した結果、Ｖ軸方向にＭ²＝１．０、Ｈ軸方向にＭ²＝１．０となり、シングル横モードであった。

　図１８は、図１４に示した波長変換部１１５Ａにおける第２高調波光から第４高調波光への波長変換効率を測定した結果の一例を概略的に示している。

　第２高調波光から第４高調波光に波長変換したときの波長変換効率は約１６％となった。固体レーザシステム１Ａでは、非点隔差発生器３０を用いたことにより、図１及び図３に示したコヒーレンス低減器２００によって低コヒーレンス化した場合に比べて、パルスレーザ光の光強度が高くなり得る。このため、第４高調波光への波長変換効率が高くなり得る。

　図１９は、図１４に示した波長変換部１１５ＡにおけるＣＬＢＯ結晶１６３から出力された、波長１９３．４ｎｍの和周波光を集光した特性を測定した結果の一例を概略的に示している。

　図１９には、ＣＬＢＯ結晶１６３から出力された波長１９３．４ｎｍの和周波光を第５の集光レンズ１５５によって集光した場合のＨ軸方向とＶ軸方向とにおけるビーム径の特性が示されている。第５の集光レンズ１５５の焦点距離は２００ｍｍとしている。図１９の横軸は第５の集光レンズ１５５の焦点位置を中心位置とした、中心位置からの距離（ｍｍ）であってもよい。図１５の縦軸はビーム径（ｍｍ）であってもよい。和周波光のＭ²値を測定した結果、Ｖ軸方向のＭ²＝９．９、Ｈ軸方向のＭ²＝６．４となり、ＣＬＢＯ結晶１６３による波長変換前のＭ²値に比べて、Ｖ軸方向とＨ軸方向とのＭ²値がさらに悪化した。

　図２０は、図１４に示した波長変換部１１５Ａにおける第４高調波光から和周波光への変換効率を測定した結果の一例を概略的に示している。

　第４高調波光から和周波光に波長変換したときの波長変換効率は約４０％となった。固体レーザシステム１Ａでは、非点隔差発生器３０を用いたことにより、図１及び図３に示したコヒーレンス低減器２００によって低コヒーレンス化した場合に比べて、パルスレーザ光の光強度が高くなり得る。このため、和周波光への波長変換効率が高くなり得る。

　以上のように、基本波のパルスレーザ光の非点隔差を調節することによって、波長変換するごとに、Ｍ²値が悪化し得る。その結果、波長変換後のＭ²値の悪化に伴って、波長変換部１１５Ａから最終的に出力されるパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが低下し得る。そのパルスレーザ光をシード光として増幅器２によって増幅した場合には、さらに、増幅されたパルスレーザ光もシード光と同等程度、又はシード光よりもさらに空間的コヒーレンスが低下し得る。

　さらに、波長変換効率は、波長変換する前に低コヒーレンス化した場合に比べて、高い波長変換効率となり得る。

　その他の作用及び効果は、上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

＜５．第４の実施形態＞
　次に、本開示の第４の実施形態に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、若しくは上記第１、第３の実施形態に係るエキシマレーザ装置、又は上記第２の実施形態に係る各部のバリエーションの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

［５．１　構成］
　図２１は、本開示の第４の実施形態に係るエキシマレーザ装置８の一構成例を概略的に示している。

　エキシマレーザ装置８は、固体レーザシステム１Ｂと、制御部７と、高反射ミラー９８，９９とを備えてもよい。制御部７は、固体レーザ制御部３と、同期制御部６とを含んでもよい。また、エキシマレーザ装置８は、上記した増幅器２，２Ａ，２Ｂのいずれかを備えてもよい。以下では、図６の増幅器２を備える場合を例に説明する。

　固体レーザシステム１Ｂは、第１の固体レーザ装置１１と、第２の固体レーザ装置１２と、同期回路部１３と、高反射ミラー１６と、ダイクロイックミラー１７と、波長変換部１５とを含んでもよい。

　また、固体レーザシステム１Ｂは、非点隔差発生器３０を含んでもよい。非点隔差発生器３０は、第２の固体レーザ装置１２から出力された第２のパルスレーザ光Ｌ２の光路上に配置されてもよい。例えば、非点隔差発生器３０は、第２の固体レーザ装置１２とダイクロイックミラー１７との間の光路上に配置されていてもよい。非点隔差発生器３０は、第２の固体レーザ装置１２から出力された第２のパルスレーザ光Ｌ２に非点隔差を発生させる第２の非点隔差発生器であってもよい。

　第１の固体レーザ装置１１は、第１の波長の第１のパルスレーザ光Ｌ１を、ダイクロイックミラー１７を介して波長変換部１５に向けて出射するように構成されてもよい。第１の波長は、約２５７．５ｎｍであってもよい。第１の固体レーザ装置１１は、第１の半導体レーザ２０と、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）２３と、Ｙｂファイバ増幅器システム２４と、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５とを含んでもよい。また、第１の固体レーザ装置１１は、非線形結晶であるＬＢＯ結晶２１とＣＬＢＯ結晶２２とを含んでもよい。第１の半導体レーザ２０、半導体光増幅器２３、Ｙｂファイバ増幅器システム２４、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５、ＬＢＯ結晶２１、及びＣＬＢＯ結晶２２は、光路上において上流から下流へこの順序で配置されてもよい。

　第１の半導体レーザ２０は、ＣＷ（連続波）発振、若しくはパルス発振により波長約１０３０ｎｍのシード光を出射する分布帰還型の半導体レーザであってもよい。また、第１の半導体レーザ２０は、シングル縦モードであって、波長約１０３０ｎｍ付近で波長を変化させることができる半導体レーザであってもよい。

　半導体光増幅器２３は、半導体にパルス電流を流すことにより、シード光を所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換し増幅する半導体素子であってもよい。半導体光増幅器２３は、同期回路部１３からの指示に基づいて半導体にパルス電流を流す電流制御器を含んでもよい。半導体光増幅器２３は、第１の半導体レーザ２０がパルス発振する場合には、第１の半導体レーザ２０と同期して動作するように構成されてもよい。

　Ｙｂファイバ増幅器システム２４は、Ｙｂがドープされた多段の光ファイバ増幅器と、ＣＷ発振により励起光を出射し、その励起光を各光ファイバ増幅器に供給するＣＷ励起半導体レーザとを含んでもよい。

　ＬＢＯ結晶２１は、波長約１０３０ｎｍのパルスレーザ光が入射され、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光を出射してもよい。ＣＬＢＯ結晶２２は、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光が入射され、波長約２５７．５ｎｍのパルスレーザ光を出射してもよい。

　第２の固体レーザ装置１２は、第２の波長の第２のパルスレーザ光Ｌ２を、高反射ミラー１６及びダイクロイックミラー１７を介して波長変換部１５に向けて出射するように構成されてもよい。第２の波長は、約１５５４ｎｍであってもよい。第２の固体レーザ装置１２は、第２の半導体レーザ４０と、半導体光増幅器（ＳＯＡ）４１と、Ｅｒファイバ増幅器システム４２とを含んでもよい。第２の半導体レーザ４０、半導体光増幅器４１、及びＥｒファイバ増幅器システム４２は、光路上において上流から下流へこの順序で配置されてもよい。

　第２の半導体レーザ４０は、ＣＷ発振、若しくはパルス発振により波長約１５５４ｎｍのシード光を出射する分布帰還型の半導体レーザであってもよい。また、第２の半導体レーザ４０は、シングル縦モードであって、波長約１５５４ｎｍ付近で波長を変化させることができる半導体レーザであってもよい。

　半導体光増幅器４１は、半導体にパルス電流を流すことにより、シード光を所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換し増幅する半導体素子であってもよい。半導体光増幅器４１は、同期回路部１３からの指示に基づいて半導体にパルス電流を流す、図示しない電流制御器を含んでもよい。半導体光増幅器４１は、第２の半導体レーザ４０がパルス発振する場合には、半導体レーザ４０と同期して動作するように構成されてもよい。

　Ｅｒファイバ増幅器システム４２は、Ｅｒ及びＹｂが共にドープされた多段の光ファイバ増幅器と、ＣＷ発振により励起光を出射し、その励起光を各光ファイバ増幅器に供給するＣＷ励起半導体レーザとを含んでもよい。

　同期回路部１３は、同期制御部６からのトリガ信号Ｔｒ１に基づいて、第１の固体レーザ装置１１の半導体光増幅器２３及び第２の固体レーザ装置１２の半導体光増幅器４１に所定のトリガ信号をそれぞれ出力するように構成されてもよい。

　高反射ミラー１６は、第２の固体レーザ装置１２から出射された第２のパルスレーザ光Ｌ２を高反射し、ダイクロイックミラー１７に入射させるように配置されてもよい。

　ダイクロイックミラー１７は、第１の波長の第１のパルスレーザ光Ｌ１を高透過する基板上に、第１の波長の第１のパルスレーザ光Ｌ１を高透過し、第２の波長の第２のパルスレーザ光Ｌ２を高反射する膜がコートされたものであってもよい。ダイクロイックミラー１７は、第１のパルスレーザ光Ｌ１及び第２のパルスレーザ光Ｌ２を、互いの光路軸を略一致させた状態で波長変換部１５に入射させるように配置されてもよい。

　波長変換部１５は、第１の波長の第１のパルスレーザ光Ｌ１及び第２の波長の第２のパルスレーザ光Ｌ２が入射され、第１の波長及び第２の波長と異なる波長のパルスレーザ光を、増幅器２へのシード光Ｌ１０として出射するように構成されてもよい。波長変換部１５は、波長変換素子としてのＣＬＢＯ結晶１８，１９と、ダイクロイックミラー９５，９６と、高反射ミラー９７とを含んでもよい。ＣＬＢＯ結晶１８、ダイクロイックミラー９５、ＣＬＢＯ結晶１９、及びダイクロイックミラー９６は、光路上において上流から下流へこの順序で配置されてもよい。

　ＣＬＢＯ結晶１８には、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光Ｌ１及び波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光Ｌ２が入射されてもよい。ＣＬＢＯ結晶１８は、波長約２５７．５ｎｍと波長約１５５４ｎｍの和周波に対応する波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を出射してもよい。

　ダイクロイックミラー９５は、波長約１５５４ｎｍ及び波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、波長約２５７．５ｎｍのパルスレーザ光を高反射する膜がコートされたものであってもよい。

　ＣＬＢＯ結晶１９には、ダイクロイックミラー９５を透過した、波長約１５５４ｎｍ及び波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光が入射されてもよい。ＣＬＢＯ結晶１９は、波長約１５５４ｎｍと波長約２２０．９ｎｍの和周波に対応する波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光をシード光Ｌ１０として出射してもよい。

　ダイクロイックミラー９６は、波長約１５５４ｎｍ及び波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光が高反射する膜がコートされたものであってもよい。

　高反射ミラー９７は、ダイクロイックミラー９６により反射された波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光をシード光Ｌ１０として固体レーザシステム１Ｂから出射するように配置されてもよい。

　高反射ミラー９８，９９は、固体レーザシステム１Ｂから出射された波長約１９３．４ｎｍのシード光Ｌ１０が、増幅器２に入射するように配置されてもよい。

　増幅器２は、固体レーザシステム１Ｂから出射された波長約１９３．４ｎｍのシード光Ｌ１０を増幅し、増幅レーザ光Ｌ２０として露光装置４に向けて出射するように構成されてもよい。

　固体レーザ制御部３は、第１の半導体レーザ２０、第２の半導体レーザ４０、Ｙｂファイバ増幅器システム２４内のＣＷ励起半導体レーザ、及びＥｒファイバ増幅器システム４２内のＣＷ励起半導体レーザに、図示しない信号ラインを介して接続されてもよい。

　同期制御部６には、固体レーザ制御部３を介して、固体レーザシステム１Ｂにおけるパルスレーザ光の生成タイミングを指示する発振トリガ信号Ｔｒ０が外部装置としての露光装置４から供給されてもよい。露光装置４は、露光装置制御部５を含んでもよい。発振トリガ信号Ｔｒ０は、露光装置４の露光装置制御部５が供給するようにしてもよい。同期制御部６は、発振トリガ信号Ｔｒ０に基づいてトリガ信号Ｔｒ１を生成し、トリガ信号Ｔｒ１を同期回路部１３に供給するように構成されていてもよい。また、同期制御部６は、発振トリガ信号Ｔｒ０に基づいてトリガ信号Ｔｒ２を生成し、トリガ信号Ｔｒ２を増幅器２に供給するように構成されてもよい。

［５．２　動作］
　固体レーザ制御部３は、発振トリガ信号Ｔｒ０に基づいて、第１及び第２の半導体レーザ２０，４０をＣＷ発振、若しくはパルス発振させてもよい。また、固体レーザ制御部３は、発振トリガ信号Ｔｒ０に基づいて、Ｙｂファイバ増幅器システム２４内のＣＷ励起半導体レーザ、及びＥｒファイバ増幅器システム４２内の図示しないＣＷ励起半導体レーザをＣＷ発振させてもよい。

　同期制御部６は、固体レーザ制御部３を介して露光装置制御部５から発振トリガ信号Ｔｒ０を受信したとき、発振トリガ信号Ｔｒ０とトリガ信号Ｔｒ１との間の遅延時間、及び発振トリガ信号Ｔｒ０とトリガ信号Ｔｒ２との間の遅延時間を制御してもよい。この遅延時間は、固体レーザシステム１Ｂから出射されたシード光Ｌ１０が増幅器２に入射するのと同期して増幅器２の１対の放電電極２１３ａ，２１３ｂが放電するように制御されてもよい。

　第１の固体レーザ装置１１では、第１の半導体レーザ２０から波長約１０３０ｎｍのＣＷ発振光、若しくはパルス発振光がシード光として出射され得る。このシード光は、同期回路部１３からの所定のトリガ信号に基づいて、半導体光増幅器２３によって所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換され増幅され得る。半導体光増幅器２３から出射されたパルスレーザ光は、Ｙｂファイバ増幅器システム２４に入射し、このＹｂファイバ増幅器システム２４により増幅され得る。Ｙｂファイバ増幅器システム２４から出射されたパルスレーザ光は、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５に入射し、このＹｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５により増幅され得る。Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５から出射されたパルスレーザ光は、ＬＢＯ結晶２１に入射し得る。そして、このパルスレーザ光から、ＬＢＯ結晶２１及びＣＬＢＯ結晶２２によって、波長約２５７．５ｎｍの第４高調波光が生成され得る。これにより、第１の固体レーザ装置１１から波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光Ｌ１が出射され得る。

　一方、第２の固体レーザ装置１２では、第２の半導体レーザ４０から波長約１５５４ｎｍのＣＷ発振光、若しくはパルス発振光がシード光として出射され得る。このシード光は、同期回路部１３からの所定のトリガ信号に基づいて、半導体光増幅器４１によって所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換され増幅され得る。半導体光増幅器４１から出射されたパルスレーザ光は、Ｅｒファイバ増幅器システム４２に入射し、このＥｒファイバ増幅器システム４２により増幅され得る。これにより、第２の固体レーザ装置１２から波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光Ｌ２が出射され得る。

　第２の固体レーザ装置１２から出射された第２のパルスレーザ光Ｌ２は、非点隔差発生器３０によって、非点隔差が調節された上で波長変換部１５に入力され得る。非点隔差の大きさは、制御部７から非点隔差発生器３０の調節機構に制御信号を送ることによって調節され得る。これにより、波長変換部１５から最終的に出力される波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光のＭ²値を調節し得る。

　第１の固体レーザ装置１１から出射された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー１７を介して、波長変換部１５に入射し得る。また、第２の固体レーザ装置１２から出射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光Ｌ２は、高反射ミラー１６及びダイクロイックミラー１７を介して、波長変換部１５に入射し得る。

　ここで、同期回路部１３は、トリガ信号Ｔｒ１に基づいて、所定のタイミングで、所定のパルス幅のトリガ信号を半導体光増幅器２３，４１にそれぞれ供給してもよい。この所定のタイミングは、第１のパルスレーザ光Ｌ１及び第２のパルスレーザ光Ｌ２が、波長変換部１５のＣＬＢＯ結晶１８に略同時に入射するように調節され得る。半導体光増幅器２３に供給されるトリガ信号のパルス幅は、第１のパルスレーザ光Ｌ１のパルス幅が例えば１ｎｓｅｃ以上３０ｎｓｅｃ以下になるように調節され得る。半導体光増幅器４１に供給されるトリガ信号のパルス幅は、第２のパルスレーザ光Ｌ２のパルス幅が例えば１ｎｓｅｃ以上３０ｎｓｅｃ以下になるように調節され得る。これにより、固体レーザシステム１Ｂが出射するシード光Ｌ１０のパルス幅は、例えば１ｎｓｅｃ以上３０ｎｓｅｃ以下になるように調節され得る。

　波長変換部１５では、ダイクロイックミラー１７によってＣＬＢＯ結晶１８に第１のパルスレーザ光Ｌ１及び第２のパルスレーザ光Ｌ２が略同時に入射され、ＣＬＢＯ結晶１８上で第１のパルスレーザ光Ｌ１のビーム及び第２のパルスレーザ光Ｌ２のビームが重なり得る。ＣＬＢＯ結晶１８は、波長約２５７．５ｎｍと波長約１５５４ｎｍの和周波に対応する波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を生成し得る。ＣＬＢＯ結晶１８からは、波長約２５７．５ｎｍ、波長約１５５４ｎｍ、及び波長約２２０．９ｎｍの３つのパルスレーザ光が出射され得る。

　ダイクロイックミラー９５は、ＣＬＢＯ結晶１８から出射された３つのパルスレーザ光のうち、波長約１５５４ｎｍ及び波長約２２０．９ｎｍの２つのパルスレーザ光を高透過し、波長約２５７．５ｎｍのパルスレーザ光を高反射し得る。ダイクロイックミラー９５を透過した２つのパルスレーザ光は、ＣＬＢＯ結晶１９に入射し得る。

　ＣＬＢＯ結晶１９は、波長約２２０．９ｎｍと波長約１５５４ｎｍの和周波に対応する波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光を生成し得る。ＣＬＢＯ結晶１９からは、波長約１５５４ｎｍ、波長約２２０．９ｎｍ、及び波長約１９３．４ｎｍの３つのパルスレーザ光が出射され得る。

　ダイクロイックミラー９６は、ＣＬＢＯ結晶１９から出射された３つのパルスレーザ光のうち、波長約１５５４ｎｍ及び波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光を高反射し得る。波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光は、高反射ミラー９７を介して波長変換部１５からシード光Ｌ１０として出射され得る。波長変換部１５から出射されたシード光Ｌ１０は、高反射ミラー９８，９９を介して、増幅器２に入射し得る。固体レーザシステム１Ｂから出射されたシード光Ｌ１０は増幅器２により増幅され、増幅レーザ光Ｌ２０として露光装置４に向けて出射され得る。

［５．３　作用・効果］
　本実施形態のエキシマレーザ装置によれば、第２の固体レーザ装置１２から出力されたパルスレーザ光が非点隔差発生器３０によって、非点隔差が調節された上で波長変換部１５に入力され得る。非点隔差が調節された上で波長変換されるので、波長変換後のパルスレーザ光のＭ²値が増加し得る。その結果、波長変換部１５から出力される波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが低減され得る。

　その他の作用・効果は、上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

（その他）
　この実施形態では、第２の固体レーザ装置１２とダイクロイックミラー１７との間の光路上に、非点隔差発生器３０を配置したが、この例に限定されることない。例えば、非点隔差発生器３０を第１の非点隔差発生器として、第１の固体レーザ装置１１から出力された第１のパルスレーザ光Ｌ１の光路上に配置してもよい。例えば、第１の固体レーザ装置１１とダイクロイックミラー１７との間の光路上に非点隔差発生器３０を配置してもよい。さらに、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５とＬＢＯ結晶２１との間、ＬＢＯ結晶２１とＣＬＢＯ結晶２２との間、又はＣＬＢＯ結晶１８とＣＬＢＯ１９との間の光路上に、非点隔差発生器３０を配置してもよい。また、非点隔差発生器３０を配置する位置は１箇所に限らず、上記した種々の位置のうち、２以上の箇所に配置されていてもよい。

＜６．第５の実施形態＞
　次に、本開示の第５の実施形態に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、若しくは上記第１、第３、第４の実施形態に係るエキシマレーザ装置、又は上記第２の実施形態に係る各部のバリエーションの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

［６．１　構成］
　図２２は、本開示の第５の実施形態に係る固体レーザシステム１Ｃの一構成例を概略的に示している。

　固体レーザシステム１Ｃは、第１の固体レーザ装置１１Ｂと、第２の固体レーザ装置１２Ｂと、集光レンズ５３と、集光レンズ５４と、高反射ミラー７１と、ダイクロイックミラー７２と、波長変換部１１５Ｂとを備えてもよい。

　第１の固体レーザ装置１１Ｂは、第１のレーザ光を出力する第１のレーザ装置であってもよい。第２の固体レーザ装置１２Ｂは、第３のレーザ光を出力する第２のレーザ装置であってもよい。波長変換部１１５Ｂは、第１のレーザ光と第３のレーザ光とに基づいて波長変換を行い、第２のレーザ光として出力する波長変換部であってもよい。

　第１の固体レーザ装置１１Ｂは、波長１０３０ｎｍのパルスレーザ光を出力するレーザ装置２０Ａと、集光レンズ５１と、ＬＢＯ結晶６１と、集光レンズ５２と、ＣＬＢＯ結晶６２とを含んでもよい。ＬＢＯ結晶６１は、波長１０３０ｎｍのパルスレーザ光を波長５１５ｎｍのパルスレーザ光に変換する波長変換素子であってもよい。ＣＬＢＯ結晶６３は、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光を波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光に変換する波長変換素子であってもよい。

　第２の固体レーザ装置１２Ｂは、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を出力するレーザ装置であってもよい。

　波長変換部１１５Ｂは、波長変換素子として、ＣＬＢＯ結晶６３と、ＣＬＢＯ結晶６４とを含んでもよい。また、波長変換部１１５Ｂは、集光レンズ５５と、集光レンズ５６と、コリメータレンズ５７と、コリメータレンズ５８と、ダイクロイックミラー７３と、高反射ミラー７４と、高反射ミラー７５と、ダイクロイックミラー７６とを含んでもよい。

　ＣＬＢＯ結晶６３には、第１の固体レーザ装置１１Ｂからの波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と第２の固体レーザ装置１２Ｂからの波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが入力されてもよい。ＣＬＢＯ結晶６３は、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とを出力してもよい。ＣＬＢＯ結晶６３から出力された波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光の光路上に、ダイクロイックミラー７３と、コリメータレンズ５８と、高反射ミラー７４と、集光レンズ５５と、ダイクロイックミラー７６とが、この順番で配置されてもよい。また、ＣＬＢＯ結晶６３から出力された波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光の光路上に、ダイクロイックミラー７３と、コリメータレンズ５７と、高反射ミラー７５と、集光レンズ５６と、ダイクロイックミラー７６とが、この順番で配置されてもよい。

　ＣＬＢＯ結晶６４には、ＣＬＢＯ結晶６３から出力された波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが入力されてもよい。

　ダイクロイックミラー７２は、第１の固体レーザ装置１１Ｂからの波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光がＣＬＢＯ結晶６３に入力されるように配置されてもよい。高反射ミラー７１とダイクロイックミラー７２は、第２の固体レーザ装置１２Ｂからの波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光がＣＬＢＯ結晶６３に入力されるように配置されてもよい。

　集光レンズ５３は、第１の固体レーザ装置１１ＢのＣＬＢＯ結晶６２と、波長変換部１１５ＢのＣＬＢＯ結晶６３との間の光路上に配置されてもよい。集光レンズ５４は、高反射ミラー７１とダイクロイックミラー７２ダイクロイックミラー７２との間の光路上に配置されてもよい。

　集光レンズ５５と、パルスレーザ光の光路に対する集光レンズ５５の傾きを調節する調節機構としての図示しない回転ステージとによって、非点隔差発生器３０Ｂが構成されていてもよい。また、集光レンズ５６と、パルスレーザ光の光路に対する集光レンズ５６の傾きを調節する調節機構としての図示しない回転ステージとによって、非点隔差発生器３０Ｃが構成されていてもよい。

［６．２　動作］
　第１の固体レーザ装置１１Ｂからは波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光が出力され得る。第２の固体レーザ装置１２Ｂからは、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が出力され得る。

　ＣＬＢＯ結晶６３には、集光レンズ５３及びダイクロイックミラー７２を介して、第１の固体レーザ装置１１Ａからの波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光が入力され得る。また、ＣＬＢＯ結晶６３には、高反射ミラー７１、集光レンズ５４、及びダイクロイックミラー７２を介して、第２の固体レーザ装置１２Ｂからの波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が入力され得る。ＣＬＢＯ結晶６３では、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とから、波長２２０．９ｎｍの和周波光を生成し、その和周波光を出力し得る。また、ＣＬＢＯ結晶６３は、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を出力し得る。

　ＣＬＢＯ結晶６４には、ダイクロイックミラー７３と、コリメータレンズ５８と、高反射ミラー７４と、集光レンズ５５と、ダイクロイックミラー７６とを介して、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が入力され得る。また、ＣＬＢＯ結晶６４には、ダイクロイックミラー７３と、コリメータレンズ５７と、高反射ミラー７５と、集光レンズ５６と、ダイクロイックミラー７６とを介して、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光が入力され得る。ＣＬＢＯ結晶６４では、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光とから、波長１９３．４ｎｍの和周波光を生成し、その和周波光を出力し得る。

　ＣＬＢＯ結晶６４に入力される波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光とのうち少なくとも一方に対して、非点隔差発生器３０Ｂ又は非点隔差発生器３０Ｃによって、非点隔差が調節され得る。非点隔差の大きさは、制御部７から非点隔差発生器３０Ｂ又は非点隔差発生器３０Ｃの調節機構に制御信号を送ることによって調節され得る。これにより、波長変換部１１５Ｂから最終的に出力される波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光のＭ²値を調節し得る。

［６．３　作用・効果］
　本実施形態の固体レーザシステム１Ｃによれば、波長変換部１１５Ｂ内において、パルスレーザ光の非点隔差が調節され得る。波長変換部１１５Ｂ内において、非点隔差が調節された上で波長変換されるので、波長変換後のパルスレーザ光のＭ²値が増加し得る。その結果、出力される波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光の空間的コヒーレンスが低減され得る。

（その他）
　以上の説明では、集光レンズ５５の傾き、又は集光レンズ５６の傾きを調節することによって非点隔差を調節するようにしたが、その他のレンズの傾きを調節することによって非点隔差を調節するようにしてもよい。例えば、集光レンズ５１，５２，５３，５４、及びコリメータレンズ５７，５８のうち、少なくとも１つのレンズの傾きを調節するようにしてもよい。

＜７．第６の実施形態＞
　次に、本開示の第６の実施形態に係る固体レーザシステムを含むアニール装置について説明する。なお、以下では上記比較例、若しくは上記第１、第３、第４の実施形態に係るエキシマレーザ装置、上記第２の実施形態に係る各部のバリエーション、又は上記第５の実施形態に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

　図２３は、本開示の第６の実施形態に係る固体レーザシステム１Ｄを光源とするアニール装置４００の一構成例を概略的に示している。

　固体レーザシステム１Ｄは、固体レーザ装置１０Ａと、非点隔差発生器３０と、波長変換部１１５Ｃとを含んでもよい。固体レーザ装置１０Ａから出力されたパルスレーザ光の光路上に、非点隔差発生器３０と波長変換部１１５とが、この順序で配置されてもよい。

　固体レーザ装置１０Ａは、例えば波長１０６４ｎｍのパルスレーザ光を第１のレーザ光として出力するＹＶＯ₄ディスクレーザ装置であってもよい。

　非点隔差発生器３０は、固体レーザ装置１０Ａから出力された第１のレーザ光としてのパルスレーザ光の光路上で、固体レーザ装置１０Ａと波長変換部１１５Ｃとの間に配置されてもよい。

　波長変換部１１５Ｃは１又は複数の波長変換素子を含んでもよい。波長変換部１１５は、入力されたパルスレーザ光を波長変換して波長３５５ｎｍの第２のレーザ光を出力してもよい。波長変換部１１５Ｃは、例えば、波長変換素子として、第３高調波光を発生する非線形結晶を含んでいてもよい。非線形結晶は、例えば２つのＢＢＯ結晶であってもよい。第３高調波は、波長３５５ｎｍであってもよい。非点隔差発生器３０は、固体レーザ装置１０Ａと、波長変換部１１５Ｃの１又は複数の波長変換素子のうち、最も上流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置されていてもよい。

　非点隔差発生器３０は、第１のレーザ光としてのパルスレーザ光に非点隔差を発生させると共に、その非点隔差の大きさを調節可能な調節機構を含んでもよい。非点隔差発生器３０は、例えば、図８に示すようなシリンドリカル凹レンズ３０１とシリンドリカル凸レンズ３０２との間隔を調節するような構成であってもよい。

　固体レーザシステム１Ｄとアニール装置４００との間において、固体レーザシステム１Ｄから出力されたパルスレーザ光の光路上には、Ｍ²計測部５００と、出射口シャッタ５０３とが配置されてもよい。Ｍ²計測部５００は、ビームスプリッタ５０１と、Ｍ²計測器５０２とを含んでいてもよい。Ｍ²計測器５０２は、入射したパルスレーザ光のＭ²値を計測し、その計測されたＭ²値のデータを、制御部７に送信するように構成されてもよい。

　アニール装置４００は、アニール装置制御部４０１を含んでもよい。制御部７とアニール装置制御部４０１との間は、制御信号等を送受信する信号線で接続されてもよい。制御部７は、Ｍ²計測器５０２の計測結果に基づいて、非点隔差発生器３０の調節機構を制御してもよい。

　固体レーザシステム１Ｄから出力されたパルスレーザ光をアニール装置４００に入力してもよい。アニール装置４００では、アモルファスシリコン膜がコートされたガラス基板にパルスレーザ光を照射してもよい。この場合においても、パルスレーザ光の干渉性が課題となり得る。この場合においても、Ｍ²計測部５００においてＭ²値を計測して、その計測結果に基づいて非点隔差発生器３０をフィードバック制御してもよい。

　その他の構成、及び動作等は、上記第１の実施形態に係るエキシマレーザ装置と略同様であってもよい。

＜８．制御部のハードウエア環境＞
　当業者は、汎用コンピュータ又はプログラマブルコントローラにプログラムモジュール又はソフトウエアアプリケーションを組み合わせて、ここに述べられる主題が実行されることを理解するだろう。一般的に、プログラムモジュールは、本開示に記載されるプロセスを実行できるルーチン、プログラム、コンポーネント、データストラクチャーなどを含む。

　図２４は、開示される主題の様々な側面が実行され得る例示的なハードウエア環境を示すブロック図である。図２４の例示的なハードウエア環境１００は、処理ユニット１０００と、ストレージユニット１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とを含んでもよいが、ハードウエア環境１００の構成は、これに限定されない。

　処理ユニット１０００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１００１と、メモリ１００２と、タイマ１００３と、画像処理ユニット（ＧＰＵ）１００４とを含んでもよい。メモリ１００２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とを含んでもよい。ＣＰＵ１００１は、市販のプロセッサのいずれでもよい。デュアルマイクロプロセッサや他のマルチプロセッサアーキテクチャが、ＣＰＵ１００１として使用されてもよい。

　図２４におけるこれらの構成物は、本開示において記載されるプロセスを実行するために、相互に接続されていてもよい。

　動作において、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５に保存されたプログラムを読み込んで、実行してもよい。また、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５からプログラムと一緒にデータを読み込んでもよい。また、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５にデータを書き込んでもよい。ＣＰＵ１００１は、ストレージユニット１００５から読み込んだプログラムを実行してもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１によって実行されるプログラム及びＣＰＵ１００１の動作に使用されるデータを、一時的に保管する作業領域であってもよい。タイマ１００３は、時間間隔を計測して、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に計測結果を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、ストレージユニット１００５から読み込まれるプログラムに従って、画像データを処理し、処理結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。

　パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、リニアステージ３０３、回転ステージ３０５、出射口シャッタ５０３、露光装置制御部５、制御部７、及びアニール制御部４０１等の、処理ユニット１０００と通信可能なパラレルＩ／Ｏデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれらパラレルＩ／Ｏデバイスとの間の通信を制御してもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、露光装置制御部５、制御部７、及びアニール制御部４０１等の、処理ユニット１０００と通信可能な複数のシリアルＩ／Ｏデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれら複数のシリアルＩ／Ｏデバイスとの間の通信を制御してもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して、各種センサや、ＣＣＤ５１１，５１２等のアナログデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれらアナログデバイスとの間の通信を制御したり、通信内容のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換を行ってもよい。

　ユーザインターフェイス１０１０は、操作者が処理ユニット１０００にプログラムの停止や、割込みルーチンの実行を指示できるように、処理ユニット１０００によって実行されるプログラムの進捗を操作者に表示してもよい。

　例示的なハードウエア環境１００は、本開示における露光装置制御部５、及びアニール制御部４０１等の構成に適用されてもよい。当業者は、それらのコントローラが分散コンピューティング環境、すなわち、通信ネットワークを介して繋がっている処理ユニットによってタスクが実行される環境において実現されてもよいことを理解するだろう。本開示において、露光装置制御部５、及びアニール制御部４０１等は、イーサネット（登録商標）やインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。

＜９．その他＞
　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。

　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。

Claims

　第１のレーザ光を出力する第１のレーザ装置と、
　少なくとも１つの波長変換素子を含み、前記第１のレーザ光の光路上に配置され、前記第１のレーザ光に基づいて波長変換を行い、第２のレーザ光として出力する波長変換部と、
　前記第１のレーザ装置と前記少なくとも１つの波長変換素子のうち最も下流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置され、前記第１のレーザ光に非点隔差を発生させる少なくとも１つの第１の非点隔差発生器と
　を備えるレーザシステム。
　前記第１の非点隔差発生器は、前記第２のレーザ光のＭ²値を増大させるように前記第１のレーザ光に非点隔差を発生させる
　請求項１に記載のレーザシステム。
　前記波長変換部は、前記波長変換素子を複数、含み、
　前記第１の非点隔差発生器は、前記第１のレーザ装置と前記複数の波長変換素子のうち最も上流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置されている
　請求項１に記載のレーザシステム。
　前記波長変換部は、前記波長変換素子を複数、含み、
　前記第１の非点隔差発生器は、前記複数の波長変換素子のうち最も上流側に配置された波長変換素子と前記最も下流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置されている
　請求項１に記載のレーザシステム。
　前記第１の非点隔差発生器は、前記非点隔差の大きさを調節する調節機構を含む
　請求項１に記載のレーザシステム。
　前記第１の非点隔差発生器は、前記非点隔差を発生させる複数のシリンドリカルレンズを含み、
　前記調節機構は、前記複数のシリンドリカルレンズのうち、少なくとも２つのシリンドリカルレンズの間隔を調節することによって前記非点隔差の大きさを調節する
　請求項５に記載のレーザシステム。
　前記第１の非点隔差発生器は、前記非点隔差を発生させる集光レンズを含み、
　前記調節機構は、前記第１のレーザ光の光路に対する前記集光レンズの傾きを調節することによって前記非点隔差の大きさを調節する
　請求項５に記載のレーザシステム。
　前記第２のレーザ光の光路上に配置され、前記第２のレーザ光のＭ²値を計測するＭ²計測器と、
　前記Ｍ²計測器の計測結果に基づいて、前記調節機構を制御する制御部と、
　をさらに備える
　請求項５に記載のレーザシステム。
　前記波長変換部に向けて第３のレーザ光を出力する第２のレーザ装置、をさらに備え、
　前記波長変換部は、前記第１のレーザ光と前記第３のレーザ光とに基づいて波長変換を行い、前記第２のレーザ光として出力する
　請求項１に記載のレーザシステム。
　前記第２のレーザ装置と前記最も下流側に配置された波長変換素子との間の光路上に配置され、前記第３のレーザ光に非点隔差を発生させる少なくとも１つの第２の非点隔差発生器、をさらに備える
　請求項９に記載のレーザシステム。