CN109565145B - 激光装置 - Google Patents

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Abstract

在放电激励式的激光装置中对波长色散进行校正。激光装置具有在与一对放电电极(11a、11b)之间的放电方向垂直的方向上引起波长色散的第1波长色散元件(14a～14e)、以及在与放电方向平行的方向上引起波长色散的第2波长色散元件(32)。激光装置还具有：光学元件(31)，其对第2波长色散元件(30)引起的波长色散进行校正；第1致动器(16f)，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器(43)，其对光学元件(31)进行驱动；以及控制部(41)，其对第1致动器(16f)进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，并对第2致动器(43)进行控制以对第2波长色散元件(30)引起的波长色散进行校正。

Description

激光装置
技术领域
本公开涉及激光装置，特别详细地讲，涉及放电激励式的激光装置。
背景技术
随着半导体集成电路的微细化、高集成化，在半导体曝光装置中要求分辨率的提高。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。因此，正在推进从曝光用光源输出的光的短波长化。在曝光用光源中，代替现有的水银灯而使用气体激光装置。当前，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长为248nm的紫外线的KrF准分子激光装置、以及输出波长为193nm的紫外线的ArF准分子激光装置。
作为当前的曝光技术，如下的液浸曝光已经实用化：利用液体填满曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙，改变该间隙的折射率，由此使曝光用光源的外观波长变短。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源进行液浸曝光的情况下，对晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被称为ArF液浸光刻。
KrF、ArF准分子激光装置的自然振荡中的光谱线宽度较宽，大约为350～400pm，因此，通过曝光装置侧的投影透镜缩小而投影到晶片上的激光束(紫外线光)产生色差，分辨率降低。因此，需要对从气体激光装置输出的激光束的光谱线宽度进行窄带化，直到成为能够忽略色差的程度为止。光谱线宽度也被称为光谱宽度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内设置具有窄带化元件的窄带化模块(Line Narrow Module)，通过该窄带化模块实现光谱宽度的窄带化。另外，窄带化元件可以是标准具或光栅等。将这样对光谱宽度进行窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2003-518757号公报
专利文献2：日本特开2014-127651号公报
专利文献3：日本特开2013-070029号公报
专利文献4：日本特许第4358052号公报
专利文献5：日本特许第3590524号公报
发明内容
本公开的一个观点的激光装置从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：激光腔，其包含一对放电电极；第1波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向垂直的方向上引起波长色散；第2波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向平行的方向上引起波长色散；光学元件，其对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正；第1致动器，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器，其对光学元件进行驱动；以及控制部，其对第1致动器进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，并对第2致动器进行控制以对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正。
本公开的另一个观点的激光装置从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：激光腔，其包含一对放电电极；第1波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向垂直的方向上引起波长色散；第2波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向平行的方向上引起波长色散；第1致动器，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器，其对第2波长色散元件进行驱动；以及控制部，其对第1致动器进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，并对第2致动器进行控制以对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正。
本公开的又一个观点的激光装置从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：激光腔，其包含一对放电电极；第1波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向垂直的方向上引起波长色散；包含多个透镜的扩束器，该扩束器在与一对放电电极之间的放电方向平行的方向上放大从激光腔射出且向远离激光腔的方向行进的激光束的波束直径；第1致动器，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器，其对多个透镜之间的距离进行变更；以及控制部，其对第1致动器进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，并对第2致动器进行控制以对扩束器引起的波长色散进行校正。
附图说明
下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1是示意地示出比较例的激光装置的主视图。
图2是示意地示出上述比较例的激光装置的俯视图。
图3是说明上述比较例的激光装置的课题的概略图。
图4是示意地示出实施方式1的激光装置的主视图。
图5是示出图4的装置的控制部进行的控制处理的流程图。
图6是示出图5所示的控制处理中的校准控制处理的流程图。
图7是示出图5所示的控制处理中的波长控制处理的流程图。
图8是示出实施方式2的激光装置的一部分的俯视图。
图9是示出实施方式2的激光装置的一部分的主视图。
图10是示出实施方式3的激光装置的一部分的俯视图。
图11是示出实施方式3的激光装置的一部分的主视图。
图12是示意地示出实施方式4的激光装置的主视图。
图13是示出图12的激光装置中使用的透镜的主视图。
图14是说明激光装置中使用的透镜的规格的概略图。
图15是示出图12的激光装置中的校准控制处理的流程图。
图16是示意地示出实施方式5的激光装置的主视图。
图17是示出图16的装置的控制部的控制处理的流程图。
图18是示出图17所示的控制处理中的校准控制处理的流程图。
具体实施方式
<内容>
1.概要
2.具有窄带化光学系统的激光装置
2.1结构
2.1.1激光腔
2.1.2窄带化光学系统
2.1.3输出耦合镜
2.2动作
2.3课题
3.1实施方式1的结构
3.2实施方式1的动作
3.3实施方式1的作用/效果
4.1实施方式2的结构
4.2实施方式2的动作
4.3实施方式2的作用/效果
5.1实施方式3的结构
5.2实施方式3的动作
5.3实施方式3的作用/效果
6.1实施方式4的结构
6.2实施方式4的动作
6.3实施方式4的作用/效果
7.1实施方式5的结构
7.2实施方式5的动作
7.3实施方式5的作用/效果
8.其他
下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的若干个例子，并不限定本公开的内容。并且，各实施方式中说明的结构和动作不一定全部必须作为本公开的结构和动作。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.概要
激光装置从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：激光腔，其包含一对放电电极；以及第1波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向垂直的方向上引起波长色散。
而且，在本公开的一个观点中，激光装置构成为还具有：第2波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向平行的方向上引起波长色散；光学元件，其对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正；第1致动器，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器，其对光学元件进行驱动；以及控制部，其对第1致动器进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，并对第2致动器进行控制以对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正。
在本公开的另一个观点中，激光装置构成为还具有：第2波长色散元件，其在与一对放电电极之间的放电方向平行的方向上引起波长色散；第1致动器，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器，其对第2波长色散元件进行驱动；以及控制部，其对第1致动器进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，并对第2致动器进行控制以对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正。
在本公开的又一个观点中，激光装置构成为还具有：包含多个透镜的扩束器，其在与一对放电电极之间的放电方向平行的方向上放大从激光腔射出且向远离激光腔的方向行进的激光束的波束直径；第1致动器，其对第1波长色散元件进行驱动；第2致动器，其对多个透镜之间的距离进行变更；以及控制部，其对第1致动器进行控制使得激光束的中心波长接近目标波长，对第2致动器进行控制以对扩束器引起的波长色散进行校正。
另外，本公开中的“平行”、“垂直”等用语不是严格规定角度等的数值，而是包含实用范围内的误差的意思。该误差的范围一般是相比严格的平行或垂直±10度以内的程度。
2.具有窄带化光学系统的激光装置
2.1结构
图1和图2示意地示出比较例的激光装置的结构。作为一例，图1和图2所示的激光装置是窄带化准分子激光装置。该激光装置包含激光腔10、输出耦合镜15、光路管21a和21b、窄带化光学系统14。由窄带化光学系统14和输出耦合镜15构成光谐振器。激光腔10配置在光谐振器的光路上。激光装置可以是对入射到未图示的放大器的种子光进行激光振荡并将其输出的主振荡器。
在图1中，示出从与激光腔10包含的一对放电电极11a和11b之间的放电方向大致垂直的方向观察的激光装置的内部结构。在图2中，示出从与一对放电电极11a和11b之间的放电方向大致平行、且与从输出耦合镜15输出的激光束的行进方向大致垂直的方向观察的激光装置的内部结构。将从输出耦合镜15输出的激光束的行进方向、即光路延伸的方向规定为Z方向。该Z方向是放电电极11a和11b的长度方向。一对放电电极11a和11b之间的放电方向是与Z方向垂直的V方向。将与这双方垂直的方向规定为H方向。-V方向可以与重力方向大致一致。
2.1.1激光腔
在激光腔10中封入作为激光介质的激光气体，该激光气体例如包含作为稀有气体的氩气或氪气、作为卤素气体的氟气、作为缓冲气体的氖气等的。在激光腔10的两端设置有窗口10a和10b。窗口10a和10b被配置成在放电电极之间进行放电激励，供放大后的激光束入射。激光腔10由保持架20支承。
一对放电电极11a和11b作为用于通过放电来激励激光介质的电极，配置在激光腔10内。从未图示的脉冲功率模块对一对放电电极11a和11b施加脉冲状的高电压。窗口10a和10b被配置成光对这些窗口的入射面和HZ面大致平行，并且，该光的入射角度大致成为布儒斯特角。
2.1.2窄带化光学系统
窄带化光学系统有时还被称为窄带化模块(LNM：Line Narrowing Module)。本例中的窄带化光学系统14包含至少一个棱镜、光栅14e、保持架16a～16e、壳体12。在本例中，至少一个棱镜是在与放电方向大致垂直的H方向上放大波束的4个棱镜14a～14d。4个棱镜14a～14d分别由氟化钙(CaF2)的晶体构成。4个棱镜14a～14d分别具有供波束穿过的2个面18和19。配置这些棱镜，使得穿过面18的波束倾斜入射到面18，穿过面19的波束大致垂直入射到面19。在面18中，波束进行折射，在与V轴垂直的面内发生波长色散。在面19中，抑制波束的折射。在面18中涂布有抑制激光束中包含的P偏振光成分的反射的膜。在面19中涂布有抑制激光束的反射的膜。光栅14e是在表面包含高反射率的材料、且以规定间隔形成多个槽的阶梯光栅。以上的棱镜14a～14d和光栅14e是在与放电电极11a和11b之间的放电方向垂直的方向上引起波长色散的本公开的观点的第1波长色散元件。
壳体12收容棱镜14a～14d、光栅14e和保持架16a～16e。在壳体12的内部，棱镜14a支承在保持架16a上，棱镜14b支承在保持架16b上，棱镜14c支承在保持架16c上，棱镜14d支承在保持架16d上，光栅14e支承在保持架16e上。为了对振荡波长进行调整，支承棱镜14c的保持架16c能够通过旋转台16f以与V轴平行的轴为中心进行旋转。旋转台16f构成本公开的观点的第1致动器。
壳体12通过光路管21a而与激光腔10连接。光路管21a的内部和壳体12的内部连通。在壳体12上，在离开光路管21a的位置连接有惰性气体导入管12c。在光路管21a上，在离开壳体12的位置连接有惰性气体排出管21c。惰性气体以从惰性气体导入管12c导入到壳体12内并从光路管21a的惰性气体排出管21c排出的方式被净化。
在光路管21a内配置有构成V方向扩束器的棱镜30和高反射镜31。棱镜30被保持架32保持，高反射镜31被保持架33保持。高反射镜31如后所述被配置成，从激光腔10射出且入射到棱镜30的光束的光路轴和从高反射镜31射出的光束的光路轴大致平行。棱镜30是在与放电电极11a和11b之间的放电方向平行的方向上引起波长色散的、本公开的观点的第2波长色散元件。并且，高反射镜31是本公开的观点的光学元件。
2.1.3输出耦合镜
输出耦合镜15收容在壳体13中。输出耦合镜15在壳体13的内部由保持架17支承。在输出耦合镜15的激光腔10侧的表面涂布有部分反射膜，在另一个面涂布有反射抑制膜。
壳体13通过光路管21b而与激光腔10连接。光路管21b的内部和壳体13的内部连通。在光路管21b的内部和壳体13上连接有未图示的惰性气体导入管和惰性气体排出管，在它们内部净化惰性气体。
2.2动作
在对一对放电电极11a和11b之间施加高电压时，在一对放电电极11a和11b之间产生放电。通过该放电的能量，激光腔10内的激光介质被激励，向高能级跃迁。然后，被激励的激光介质向低能级跃迁时，放出与该能级差对应的波长的光。
激光腔10内产生的光经由窗口10a和10b向激光腔10的外部射出。从激光腔10的窗口10a射出的波束状的光的V方向的波束直径被棱镜30放大，该光在高反射镜31进行反射，而入射到窄带化光学系统14。该波束状的光在窄带化光学系统14中，其H方向的波束直径被棱镜14a～14d依次放大，而入射到光栅14e。另外，下面，将上述波束状的光称为“光束B”，在附图中表示为“B”。
从棱镜14a～14d入射到光栅14e的光束B被光栅14e的多个槽反射，并且在与光的波长对应的方向上进行衍射。优选光栅14e被进行利特罗配置，使得从棱镜14a～14d入射到光栅14e的光束B的入射角和期望波长的衍射光的衍射角一致。由此，期望波长附近的光束B经由棱镜14a～14d返回到激光腔10。
棱镜14a～14d缩小在光栅14e进行反射衍射的光束B的H方向的波束直径，并且，使该光束B经由窗口10a返回到激光腔10的放电区域。
输出耦合镜15使从激光腔10的窗口10b输出的光束B中的一部分透射而将其输出，使其余部分反射而返回到激光腔10内。
这样，从激光腔10射出的光束B在窄带化光学系统14与输出耦合镜15之间往复，每当穿过放电电极11a和11b之间的放电空间时被放大，能够进行激光振荡。作为一例，该光束B是脉冲光，每当在窄带化光学系统14折返时被窄带化。并且，通过上述窗口10a和10b的配置以及棱镜14a～14d的涂布，能够选择H方向的直线偏振成分。这样放大后的光能够作为激光束从输出耦合镜15输出。该激光束可以具有真空紫外波段的波长。该激光束的波长可以大约为193.4nm。另外，通过旋转台16f使棱镜14c如上所述地进行旋转，由此，能够改变光束B相对于光栅14e的入射角，能够对激光束的振荡波长进行控制。
并且，在本例中，通过由棱镜30和高反射镜31构成的V方向扩束器，在V方向上放大入射到窄带化光学系统14的光束B的波束直径。因此，能够降低入射到窄带化光学系统14的各光学要素的光束B的能量密度。其结果，由窄带化光学系统14的各光学要素的发热引起的波束的波面的畸变减小，从该激光装置输出的激光束的光谱线宽度稳定。
2.3课题
在比较例的激光装置中，有时振荡波长被控制成期望值。例如，曝光装置用准分子激光装置需要在193.300nm～193.457nm的范围内对振荡波长进行控制。在应用上述由棱镜30和高反射镜31构成的V方向扩束器的情况下，当振荡波长变化时，棱镜30中的光束B的折射角变化，因此，从光谐振器输出的激光束的指向在V方向上变化。该指向或波束指向是指输出激光束的光路位置。另外，在图3中概略地示出光束B的折射角变化的状态。具体而言，当使振荡波长从193.300nm变化为193.457nm时，激光束在光谐振器内往复一次时的指向在V方向上偏移0.439rad(＝0.158+0.281)rad。在实际的激光振荡中，激光束在光谐振器内往复大约6次，因此，从光谐振器输出的激光束的指向最大偏移2.63rad。在下面的表1中，按照3个振荡波长示出与V方向有关的激光束光路位置的变化例。另外，在该例中，将振荡波长λ＝193.368nm的情况下的光路位置表示为没有位置偏移、即变化为0(零)rad。并且，关于位置变化的符号，设V方向为正、-V方向为负。
【表1】
波长λ(nm) 激光束的V方向位置变化(mrad)
193.300 0.158
193.368 0
193.457 -0.281
进而，当振荡波长变化时，有时与波束指向一起，所输出的激光束的波束轮廓、波束发散量即扩展角变化。这些变化有时对将激光装置应用于曝光装置时的曝光性能、激光振荡造成不良影响。
3.1实施方式1的结构
图4示出本公开的实施方式1的激光装置。本实施方式的激光装置与图1和图2所示的比较例的激光装置进行对比时，不同之处在于以下方面。
(1)设置使从输出耦合镜15输出的光束B中的一部分透射、使其余部分反射的分束器35。
(2)设置检测由分束器35反射的光束B的波长的波长监视器40、被输入从曝光装置42输出的表示目标波长λt的信号的控制部41、具有电动测微器29的自动倾斜台43。曝光装置42是本公开的观点的外部装置。
上述波长监视器40是分光器。例如，可以是包含图像传感器的标准具分光器，该图像传感器计测由监视器标准具产生的干涉条纹的半径。并且，电动测微器29与保持高反射镜31的保持架33连结，通过这些保持架33和电动测微器29构成能够以与H轴平行的轴为中心沿箭头R所示的方向旋转的自动倾斜台43。
控制部41接受波长监视器40输出的表示光束B的计测波长λ的信号和表示上述目标波长λt的信号，根据这些信号对上述自动倾斜台43和窄带化光学系统14的旋转台16f的驱动进行控制。自动倾斜台43是本公开的观点的第2致动器。
3.2实施方式1的动作
图5示出控制部41的控制处理的流程。下面，参照该图5对本实施方式的控制处理进行说明。在图5的处理中，首先在步骤SP1中，控制部41将当前的波长λr设定为初始值λ0。该初始值λ0例如不存在于激光振荡域内，设为λ0＝193.000nm等。接着在步骤SP2中，控制部41接收从曝光装置42输出的表示目标波长λt的信号。接着在步骤SP3中，控制部41判定是否需要进行光谐振器的V方向的校准控制。该光谐振器的V方向的校准是指，设定光谐振器内的光学要素中的至少一部分的位置，以使光束B的V方向光路位置变化。下面，有时将该光谐振器的V方向的校准称为光谐振器的V方向校准。并且，将使光束B的V方向光路位置变化的光学要素称为光学元件。在本实施方式中，光谐振器的V方向校准控制是指，通过由保持架33和电动测微器29构成的自动倾斜台43设定高反射镜31的V方向位置。并且，更具体而言，该判定的处理是判定当前的波长λr与目标波长λt之差的绝对值是否大于规定值Δλpt的处理。这里，Δλpt的值例如设为Δλpt＝10pm(皮米)～30pm左右。另外，更详细地讲，上述当前的波长λr和目标波长λt都是中心波长。
控制部41在判定为需要进行光谐振器的V方向校准控制的情况下，接着在步骤SP4中根据目标波长λt进行校准控制处理，接着在步骤SP5中进行波长控制处理。另一方面，在判定为不需要进行光谐振器的V方向校准控制的情况下，控制部41跳过步骤SP4的处理，在步骤SP5中进行波长控制处理。以上的校准控制处理和波长控制处理在后面详细说明。
当步骤SP5的处理结束后，接着在步骤SP6中，控制部41设定波长监视器40的计测波长λ作为当前的波长λr。然后，在步骤SP7中，控制部41判定是否可以中止波长控制，在可以中止的情况下结束处理。另一方面，在控制部41判定为不应该中止波长控制的情况下，处理的流程返回步骤SP2，与上述同样反复进行此后的处理。
图6示出图5所示的步骤SP4的校准控制处理的流程。下面，参照该图6对校准控制处理进行说明。首先在步骤SP41中，控制部41计算目标波长λt与基准波长λref之差＝λt-λref＝Δλm。基准波长λref的值例如设为193.368nm。接着在步骤SP42中，控制部41根据上述差Δλm计算应该设定的高反射镜31的倾斜角变化量Δθm。作为一例，设α为比例常数，设为Δθm＝α·Δλm来进行该计算。
接着，在步骤SP43中，控制部41根据上述倾斜角变化量Δθm计算自动倾斜台43的角度θm即高反射镜31的角度。具体而言，设为θm＝θref+Δθm来进行该计算。这里，θref是振荡波长为基准波长λref时的自动倾斜台43的角度。接着，在步骤SP44中，控制部41向构成该自动倾斜台43的电动测微器29发送控制信号，使得自动倾斜台43的角度成为θm。通过以上处理，高反射镜31的角度根据目标波长λt的值而变化，由于目标波长λt的变化而光束B的V方向光路位置变化的情况被抑制。当以上处理结束后，处理的流程返回图5的主流程，进行步骤SP5以后的处理。
图7示出图5所示的步骤SP5的波长控制处理的流程。下面，参照该图7对波长控制处理进行说明。首先在步骤SP51中，控制部41通过波长监视器40计测振荡波长λ。接着在步骤SP52中，控制部41计算振荡波长λ与目标波长λt之差Δλ＝λ-λt。接着在步骤SP53中，控制部41对棱镜14c的旋转台16f的驱动、具体而言为旋转方向和旋转量进行控制，使得上述差Δλ接近0。接着在步骤SP54中，控制部41计测进行了旋转台16f的驱动控制后的振荡波长λ。当以上处理结束后，处理的流程返回图5的主流程，进行步骤SP6以后的处理。
3.3实施方式1的作用/效果
如上所述，在本实施方式中，高反射镜31的角度根据目标波长λt的值而变化，由于目标波长λt的变化而光束B的V方向光路位置变化的情况被抑制。其结果，抑制所输出的激光束的波束指向、波束轮廓和波束发散量的由振荡波长引起的变动。在本公开中，将该抑制所输出的激光束的由目标波长λt的变化引起的变动的情况，称为对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正。
另外，在本实施方式中，对高反射镜31的倾斜角度进行控制，但是，不限于该实施方式，也可以对光谐振器的V方向校准进行控制。例如，可以使V方向扩束器的棱镜30以与H轴大致平行的轴为中心进行旋转。例如能够通过自动倾斜台或旋转台进行这种棱镜30的旋转。在采用这种结构的情况下，自动倾斜台或旋转台成为本公开的观点的第2致动器。
并且，V方向扩束器可以是包含在V方向上放大光束B的波束直径的2个棱镜、且被配置成入射轴和出射轴大致平行的扩束器。该情况下，可以将棱镜载置在自动倾斜台上，由此使棱镜以与H轴平行的轴为中心进行旋转，对光谐振器的V方向校准进行控制。
4.1实施方式2的结构
图8和图9分别是示出本公开的实施方式2的激光装置中使用的、进行光谐振器的V方向校准的部分的俯视图和主视图。在本实施方式中，例如，图2所示的棱镜14a～14d中的一方用于进行上述V方向校准。另外，在图8和图9中，将上述一个棱镜表示为14p。该棱镜14p经由保持架22保持在板23上。板23经由一个头25和2个半球26、27保持在架台24上。并且，板23由弹簧28牵引而压接在头25和半球26、27上。头25能够被一个单轴驱动的电动测微器29变更上端的上下方向位置。另外，棱镜14p是本公开的观点的对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正的光学元件。并且，保持架22、板23、架台24、头25、半球26、27、弹簧28、电动测微器29成为一体，是本公开的观点的第2致动器。在图9中，单点划线表示棱镜14p表面的光束B的区域。
4.2实施方式2的动作
当头25改变位置以向上方突出时，板23以S′轴为中心，克服弹簧28的牵引力而沿图9中逆时针方向转动，由此，棱镜14p向上方移动。通过改变头25向上方突出的突出量，该棱镜14p向上方移动的移动量能够设定为期望值。另外，该S′轴是与S轴平行的轴，该S轴是棱镜14p的一个光穿过面的法线。
4.3实施方式2的作用/效果
如上所述，当棱镜14p的上下方向位置变化时，从该棱镜14p射出的光束B的上下方向的光路位置变化，由此，该情况下，也能够进行光谐振器的V方向校准。因此，在本实施方式中，基本上得到与实施方式1中的作用/效果相同的作用/效果。
5.1实施方式3的结构
图10和图11分别是示出本公开的实施方式3的激光装置中使用的、进行光谐振器的V方向校准的部分的俯视图和主视图。本实施方式与图8和图9的结构进行对比时，不同之处在于代替棱镜14p而应用例如图2所示的光栅14e。即，该光栅14e经由保持架22保持在板23上。板23经由一个头25和2个半球26、27保持在架台24上。并且，板23由弹簧28牵引而压接在头25和半球26、27上。头25能够被电动测微器29变更上端的上下方向位置。另外，光栅14e是本公开的观点的对第2波长色散元件引起的波长色散进行校正的光学元件。并且，保持架22、板23、架台24、头25、半球26、27、弹簧28、电动测微器29成为一体，是本公开的观点的第2致动器。在图11中，单点划线表示光栅14e表面的光束B的区域。
5.2实施方式3的动作
当头25改变位置以向上方突出时，板23以S′轴为中心，克服弹簧28的牵引力而沿图11中逆时针方向转动，由此，光栅14e倾斜。通过改变头25向上方突出的突出量，该光栅14e的倾斜的角度能够设定为期望值。
5.3实施方式3的作用/效果
如上所述，当光栅14e倾斜时，在该光栅14e处进行反射衍射的光束B的上下方向的光路位置变化，由此，该情况下，也能够进行光谐振器的V方向校准。因此，在本实施方式中，基本上得到与实施方式1中的作用/效果相同的作用/效果。
6.1实施方式4的结构
图12示出本公开的实施方式4的激光装置。本实施方式的激光装置与图4所示的实施方式1的激光装置进行对比时，不同之处在于以下方面。
(1)代替棱镜30和高反射镜31而分别使用球面凹透镜50和球面凸透镜51。
(2)代替致动器自动倾斜台43而使用包含单轴致动器的横向移动单轴台54，通过该横向移动单轴台54，球面凹透镜50在光轴方向即Z方向上移动。而且，控制部41代替控制自动倾斜台43的驱动而控制横向移动单轴台54的驱动。
(3)省略图4所示的窄带化光学系统14的棱镜14a和14b。
上述2个透镜50和51配置在激光腔10与棱镜14c之间的光路上。这些透镜50和51由对紫外波段的波长具有耐性的氟化钙(CaF2)的晶体构成。在这些透镜50和51的光穿过面上涂布有减反射膜。如图13中放大示出的那样，球面凹透镜50被保持架52保持。并且，球面凸透镜51被保持架53保持。而且，保持架52经由横向移动单轴台54保持于光路管21a或壳体12，保持架53直接保持于光路管21a或壳体12。球面凹透镜50和球面凸透镜51被配置成各自的焦点位置大致一致的状态。另外，横向移动单轴台54构成本公开的观点的第2致动器。
这里，基于球面凹透镜50和球面凸透镜51的倍率M优选为3～5倍，最优选为大约4倍。另外，按照光束B的每个波长λ，在表2中示出这些球面凹透镜50和球面凸透镜51的光穿过面的曲率半径和两个透镜的面间距离t的优选例。在图14中示出该优选例中的光穿过面P1～P4和面间距离t。这里，示出使用平凹透镜作为球面凹透镜50、而且使用平凸透镜作为球面凸透镜51的情况下的例子，但是，在本例中，与图12的结构不同，示出使凹面朝向球面凸透镜51侧配置球面凹透镜50的情况下的数值。关于表2所示的数值的单位，波长λ为nm，其他为mm。并且，关于曲率半径，朝向光入射侧即激光腔10侧凸出的情况表示为正值，朝向光入射侧即激光腔10侧凹陷的情况表示为负值。另外，基于这些透镜50和51的倍率为3.9。
【表2】
波长λ 面间距离t P1曲率半径 P2曲率半径 P3曲率半径 P4曲率半径
193.300 239.887 ∞ 44.1 ∞ -171.0
193.368 239.895 ∞ 44.1 ∞ -171.0
193.457 239.909 ∞ 44.1 ∞ -171.0
另外，在本实施方式中，利用2个球面透镜构成扩束器，但是，不限于该实施方式，为了缩短光路方向尺寸并抑制波面的像差，也可以进一步追加球面透镜。并且，由透镜构成的扩束器单元也可以是组合了非球面透镜而成的结构。
包含单轴致动器的横向移动单轴台54经由保持架52驱动球面凹透镜50以使其在Z方向上移动。作为上述单轴致动器，例如能够应用步进马达、压电致动器或音圈马达等。
6.2实施方式4的动作
从激光腔10输出且朝向光栅14e行进的光束B穿过球面凹透镜50和球面凸透镜51，在V方向和H方向上波束直径以大致相同倍率被放大。这里，在两个透镜50和51的光穿过面上涂布有减反射膜，因此，光束B高效地透射过两个透镜50和51。
如上所述在V方向和H方向上放大了波束直径的光束B接着依次入射到窄带化光学系统14的棱镜14c、棱镜14d和光栅14e。
接着，对本实施方式中的控制部41的控制进行说明。该控制基本上与图5所示的处理同样地进行，但是，不同之处仅在于控制部41进行的校准控制。即，在本实施方式中，代替图5所示的步骤SP4的校准控制而进行图15所示的步骤SP104的校准控制。下面，参照图15对该校准控制进行说明。
控制部41在图5所示的步骤SP3中判断为需要进行光谐振器的V方向校准时，首先在图15的步骤SP141中，计算目标波长λt与基准波长λref之差＝λt-λref＝Δλm。基准波长λref的值例如设为193.368nm。接着在步骤SP142中，控制部41计算球面凹透镜50与球面凸透镜51之间的间隔的变化量ΔL。作为一例，设β为比例常数，设为ΔL＝β·Δλm来进行该计算。
接着，在步骤SP143中，控制部41根据上述变化量ΔL计算球面凹透镜50的适当位置L。设为L＝Lref+ΔL来进行该计算。这里，Lref是振荡波长为基准波长λref时的球面凹透镜50的位置。接着，在步骤SP144中，控制部41向构成该横向移动单轴台54的致动器发送控制信号，使得横向移动单轴台54的位置成为上述L。通过以上处理，根据目标波长λt的值而使球面凹透镜50的位置变化，成为球面凹透镜50的焦点位置和球面凸透镜51的焦点位置始终一致而与目标波长λt的值无关的状态。当以上处理结束后，处理的流程返回图5的主流程，进行步骤SP5以后的处理。
另外，举出具体的数值例时，在所述表2所示的振荡波长λ从193.300nm变化为193.457nm的情况下，与变化前相比，球面凹透镜50与球面凸透镜51之间的距离变长22μm。
6.3实施方式4的作用/效果
在本实施方式中，应用由球面凹透镜50和球面凸透镜51的组合构成的扩束器。在该结构中，当振荡波长变化时，透镜50和51的焦距变化，因此，扩束器内的光束B的波面畸变。其结果，可能使所输出的激光束的波束发散量变化，使光谱线宽度变化。但是，如上所述，透镜50和51需要由单一材料即对紫外波段的波长具有耐性的氟化钙(CaF2)的晶体构成，因此，很难对上述这种色差进行校正。
与此相对，如果进行根据目标波长λt的值改变球面凹透镜50的位置的上述控制，则由于振荡波长的变化而使光束B的波面畸变的情况被抑制。其结果，所输出的激光束的波束发散量变化，光谱线宽度变化的情况被抑制。在本公开中，将该抑制所输出的激光束的变动的情况，称为对扩束器引起的波长色散进行校正。
另外，在本实施方式中，对球面凹透镜50的光轴方向位置进行控制，但是，不限于该实施方式，也可以通过其他结构抑制上述波面的畸变。例如，可以对球面凸透镜51的光轴方向位置进行控制。
7.1实施方式5的结构
图16示出本公开的实施方式5的激光装置。本实施方式的激光装置与图4所示的实施方式1的激光装置进行对比时，不同之处在于以下方面。
(1)设置使在分束器35反射后的光束B的一部分分支的分束器36、以及检测该分支后的光束B的光路位置的指向监视器44。
指向监视器44例如包含会聚透镜和二维图像传感器，具有在会聚透镜的焦点位置处配置二维图像传感器的结构。该指向监视器44的输出信号被输入到控制部41。
7.2实施方式5的动作
图17示出控制部41的控制处理的流程。下面，参照该图17对本实施方式的控制处理进行说明。在图17的处理中，首先在步骤SP201中，控制部41将当前的波长λp设定为初始值λ0。该初始值λ0例如不存在于激光振荡域内，设为λ0＝193.000nm等。接着在步骤SP202中，控制部41接收从曝光装置42输出的表示目标波长λt的信号。接着在步骤SP204中，控制部41进行光谐振器的V方向的校准控制。在本实施方式中，光谐振器的V方向校准控制也是指，通过由保持架33和电动测微器29构成的自动倾斜台43设定高反射镜31的V方向位置。并且，控制部41与V方向校准控制并行地，在步骤SP205中进行波长控制。与图7所示的实施方式1中的波长控制基本上同样地进行该波长控制。
接着在步骤SP206中，控制部41判定是否可以中止波长控制，在可以中止的情况下结束处理。另一方面，在控制部41判定为不应该中止波长控制的情况下，处理的流程返回步骤SP201，与上述同样地反复进行此后的处理。
图18示出图17所示的步骤SP204的校准控制处理的流程。下面，参照该图18对校准控制处理进行说明。首先在步骤SP241中，控制部41根据指向监视器44的输出信号计测V方向的指向Vp。接着在步骤SP242中，控制部41计算上述计测出的指向Vp与目标指向Vpt之差ΔVp＝Vp-Vpt。这里，目标指向Vpt是光谐振器的V方向校准正常时的光束B的指向。
接着在步骤SP243中，控制部41判定上述差ΔVp的绝对值是否为容许值K以上。该容许值K例如设为0.025mrad左右的值。这里，在判定为差ΔVp的绝对值不是容许值K以上的情况下，处理的流程返回图17的主流程，进行步骤SP206以后的处理。
另一方面，在判定为差ΔVp的绝对值为容许值K以上的情况下，接着在步骤SP244中，控制部41对自动倾斜台43进行控制，使得差ΔVp接近0(零)。该自动倾斜台43的控制与实施方式1中的控制同样，是指对与保持架33一起构成自动倾斜台43的电动测微器29的驱动进行控制，由此，高反射镜31的V方向位置变化。然后，处理的流程返回图17的主流程，进行步骤SP206以后的处理。
另外，举出具体的数值例时，在基准波长λref为所述193.368nm的情况下，根据振荡波长从该基准波长起的偏差，每1pm波长产生0.0028mrad的光路轴偏移。由此，波束指向位置偏移，因此，在本实施方式中，对上述自动倾斜台43进行控制，使得指向监视器44计测的波束指向成为目标的计测位置。
7.3实施方式5的作用/效果
如以上说明的那样，在本实施方式中，利用指向监视器44计测指向，对光谐振器的V方向的校准进行控制，以成为目标的指向。其结果，所输出的激光束的波束发散量和波束轮廓的由振荡波长引起的变动被抑制。
另外，在实施方式中，对高反射镜31的倾斜角度进行控制，但是，不限于该实施方式，也可以通过其他结构对光谐振器的V方向校准进行控制。例如，可以通过自动倾斜台或旋转台等，使构成V方向扩束器的棱镜以与H轴大致平行的轴为中心进行旋转。并且，在本实施方式中，还能够应用图8和图9所示的结构以及图10和图11所示的结构。
并且，在图12所示的实施方式中，也能够通过计测指向监视器44的图像传感器上的会聚波束的大小，计测与由扩束器产生的波面的畸变相当的值。因此，可以对扩束器的球面凹透镜50与球面凸透镜51之间的距离进行控制，使得所计测的会聚波束的大小成为目标的会聚波束的大小。通过这种控制，能够抑制波束发散量和光谱线宽度的变动。
8.其他
以上说明的意图不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员能够明白，能够在不脱离附加的权利要求书的前提下对本公开的实施方式施加变更。
本说明书和附加的权利要求书整体中使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”或“所包含的”这样的用语应该解释为“不限于记载为所包含的内容的情况”。“具有”这样的用语应该解释为“不限于记载为具有的内容的情况”。并且，本说明书和附加的权利要求书中记载的不定冠词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或者“一个或一个以上”。
标号说明
10：激光腔；10a：窗口；10b：窗口；11a：放电电极；11b：放电电极；12：壳体；12c：惰性气体导入管；13：壳体；14：窄带化光学系统；14a：棱镜；14b：棱镜；14c：棱镜；14d：棱镜；14e：光栅；14p：棱镜；15：输出耦合镜；16a：保持架；16b：保持架；16c：保持架；16d：保持架；16e：保持架；16f：旋转台；17：保持架；18：面；19：面；20：保持架；21a：光路管；21b：光路管；21c：惰性气体排出管；22：保持架；23：板；24：架台；25：头；26：半球；27：半球；28：弹簧；29：电动测微器；30：棱镜；31：高反射镜；32：保持架；33：保持架；35：分束器；36：分束器；40：波长监视器；41：控制部；42：曝光装置；43：自动倾斜台；44：指向监视器；50：球面凹透镜；51：球面凸透镜；52：保持架；53：保持架；54：横向移动单轴台；B：光束。

Claims (12)

1.一种激光装置，其从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：
激光腔，其包含一对放电电极；
第1波长色散元件，其在与所述一对放电电极之间的放电方向垂直且与光路延伸的方向垂直的方向上引起波长色散；
第2波长色散元件，其在与所述一对放电电极之间的放电方向平行的方向上引起波长色散；
光学元件，其对所述第2波长色散元件引起的波长色散进行校正；
第1致动器，其对所述第1波长色散元件进行驱动；
第2致动器，其对所述光学元件进行驱动；以及
控制部，其对所述第1致动器进行控制使得所述激光束的中心波长接近所述目标波长，并根据所述目标波长对所述第2致动器进行控制以抑制所述激光束的放电方向上的位置由于所述目标波长的变化而变化。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述光学元件为反射镜。
3.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述光学元件为棱镜。
4.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述光学元件为光栅。
5.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述控制部在进行了对所述第2致动器的控制后，进行对所述第1致动器的控制。
6.一种激光装置，其从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：
激光腔，其包含一对放电电极；
第1波长色散元件，其在与所述一对放电电极之间的放电方向垂直且与光路延伸的方向垂直的方向上引起波长色散；
第2波长色散元件，其在与所述一对放电电极之间的放电方向平行的方向上引起波长色散；
第1致动器，其对所述第1波长色散元件进行驱动；
第2致动器，其对所述第2波长色散元件进行驱动；以及
控制部，其对所述第1致动器进行控制使得所述激光束的中心波长接近所述目标波长，并根据所述目标波长对所述第2致动器进行控制以抑制所述激光束的放电方向上的位置由于所述目标波长的变化而变化。
7.根据权利要求6所述的激光装置，其中，
所述控制部在进行了对所述第2致动器的控制后，进行对所述第1致动器的控制。
8.一种激光装置，其从外部装置接受表示目标波长的信号，对要输出的激光束的中心波长进行控制，其中，所述激光装置具有：
激光腔，其包含一对放电电极；
第1波长色散元件，其在与所述一对放电电极之间的放电方向垂直且与光路延伸的方向垂直的方向上引起波长色散；
包含多个透镜的扩束器，该扩束器在与所述一对放电电极之间的放电方向平行的方向上，放大从所述激光腔射出且向远离激光腔的方向行进的激光束的波束直径；
第1致动器，其对所述第1波长色散元件进行驱动；
第2致动器，其对所述多个透镜之间的距离进行变更；以及
控制部，其对所述第1致动器进行控制使得所述激光束的中心波长接近所述目标波长，并根据所述目标波长对所述第2致动器进行控制以抑制所述激光束的波束发散量由于所述目标波长的变化而变化。
9.根据权利要求8所述的激光装置，其中，
所述控制部在进行了对所述第2致动器的控制后，进行对所述第1致动器的控制。
10.根据权利要求8所述的激光装置，其中，
所述扩束器包含一个球面凹透镜和一个球面凸透镜，
所述第2致动器对所述一个球面凹透镜与一个球面凸透镜之间的距离进行变更。
11.根据权利要求8所述的激光装置，其中，
所述多个透镜由氟化钙的晶体构成。
12.根据权利要求8所述的激光装置，其中，
在所述多个透镜的光穿过面上涂布有减反射膜。
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