JP3830036B2 - 狭帯域化ガスレーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域化ガスレーザ装置に関し、特に、Ｆ2 レーザ装置等のガスレーザ装置からのレーザビームにＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）が含まれないようにして、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下に狭帯域化したガスレーザ装置に関するものである。
【０００２】
また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置等のＦ2 を含むレーザガスを使用するガスレーザ装置からのレーザビームにＡＳＥが含まれないようにして、スペクトル線幅、スペクトル純度の更なる狭帯域化を施したガスレーザ装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される露光光の短波長化が進められており、半導体露光用光源として、従来の水銀ランプから波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ装置や更なる短波長光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ装置が用いられ始めている。
【０００４】
また、７０ｎｍ以下のライン幅の半導体集積回路を半導体上に実現するための露光技術において、波長１６０ｎｍ以下の露光用光源が要求されている。そして、現在、波長１５７ｎｍ付近の紫外線を放出するＦ2 （フッ素分子）レーザ装置がその光源とし有力視され、露光装置搭載への研究開発が急ピッチで行われている。本発明は、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置の性能改善、及び、半導体露光装置へＦ2 レーザ装置を搭載すべく、Ｆ2 レーザ装置の性能改善に係わるものである。
【０００５】
光技術には大きく分けて以下の２種類ある。
【０００６】
１）屈折系(dioptric system)
２）反射屈折系(catadioptric system)
屈折系としては、従来の露光装置に一般的に用いられていた投影光学系がある。露光技術では、光学系内での色収差補正方法が１つの大きな問題である。屈折系では、種類の違う屈折率を有するレンズ等の光学素子を組み合わせることによって、色収差補正を実現してきた。ただし、１５７ｎｍ付近の波長域において透過性を有する使用可能な光学材料の種類に制限があり、現状ではＣａＦ2 （蛍石）以外は使用できない状況にある。
【０００７】
反射屈折系を露光技術に用いると、反射光学素子には色分散がないため、反射光学素子と屈折光学素子とを組み合わせることにより、色収差の発生が抑えられる。そのために、反射屈折系を用いた露光装置が、現状の１５７ｎｍ付近の波長域では有望視されている。ただし、反射屈折系は、従来の屈折系と比較して、露光機の光軸調整が困難なため、敬遠される傾向にある。
【０００８】
従来技術として一般的であった屈折系を、この１５７ｎｍ付近の波長域に対して適応させる有力な手段が現状で１つある。それは、放出されるレーザビームが狭帯域化されたＦ2 レーザ装置を露光装置の光源として用いることである。
【０００９】
放電ガス全圧等の運転条件にもよるが、一般的に狭帯域化されていない（フリーランニング動作の）場合、Ｆ2 レーザビームのスペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）は約１．５〜１．２ｐｍ付近にある。屈折系においては、このスペクトルの半値全幅を０．２ｐｍ以下に狭帯域化することが要求される。また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置においても、フリーランニング動作時のレーザビームのスペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）数１００ｎｍと広帯域であるので、やはり狭帯域化することが要求される。本発明はその狭帯域化技術に係わるものである。
【００１０】
さて、図１に、１個以上の拡大プリズムとグレーテング（回折格子）を用いた狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す。なお、狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置も同様な構成となる。
【００１１】
レーザチェンバ１内にはＦ2 レーザ励起媒質ガス（以下、レーザガスと称する。）が充填されている。高電圧パルス発生装置３からレーザチェンバ１内に所定距離だけ離間して対向配置された一対の電極２に高電圧パルスが印加され、電極２間に放電が発生し、この放電部におけるレーザガスが励起される。励起されたレーザガスよりレーザビームとなる種光が発生する。レーザチェンバ１内には、さらにファン４とラジエター（図示されていないが）が設置されている。レーザガスはこのファン４によってレーザチェンバ１内で循環し、放電により高温になったレーザガスはラジエターと熱交換されて冷却される。レーザチェンバ１には、図１のように、ウインドー部５にウィンドー部材がハの字の形でブリュ−スタ角度で、又は、平行ブリュ−スター角度で設置されている。なお、電極２は、紙面垂直方向に所定距離だけ離間してアノード電極とカソード電極とが配置されている。
【００１２】
レーザ共振器は、後述する狭帯域化モジュール６に搭載された回折格子８と出力ミラー９とにより構成される。
【００１３】
上記したレーザビームとなる種光は、狭帯域化モジュール６中に設置されている回折格子（グレーテング）８及び拡大プリズム７、放電部、及び、出力ミラー９の間を往復し、出力ミラー９からレーザビームとして取り出される。
【００１４】
出力ミラー９から出射されてレーザビームの一部はビームスプリッター１０により波長モニター１１へ導入され、波長モニター１１で出力、中心波長等が計測される。
【００１５】
狭帯域化は、レーザ共振器内に分光機能を有する光学的狭帯域化モジュール６を配置することによりなされる。例えば、狭帯域化モジュール６は、ケーシングとケーシング内に設置された回折格子（グレーテング）８及び拡大プリズム７から構成され、回折格子８による波長選択によりスペクトルの狭帯域化が実現する。
【００１６】
また、回折格子８、拡大プリズム７の何れか１つの回転によって発振中心波長を変化させることが可能である。
【００１７】
なお、レーザチェンバ１と回折格子８間の任意の位置に高反射ミラーを設置し、この高反射ミラーを回転させて回折格子８への光の入射角度を変えることによって発振中心波長を変化させることも可能である。
【００１８】
波長モニター１１からの中心波長信号を元にコントローラ１２は狭帯域化モジュール６内の回折格子８、拡大プリズム７、又は、図示されていないが、レーザチェンバ１と回折格子８間の任意の位置に設置されて高反射ミラーの何れか１つの回転させて波長制御を行う。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このような狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の狭帯域化手段として、レーザ共振器内に分光機能を有する光学的狭帯域化モジュールを用いても、露光装置の屈折系において要求される前記のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）０．２ｐｍ以下の狭帯域化性能を得ることが困難であった。
【００２０】
スペクトル線幅をΔλ、回折格子に入射する光線幅をＷ、回折格子のブレーズ角（＝リトロー角）をθとすると、
Δλ∝ｃｏｓθ／Ｗ
なる関係がある。すなわち、スペクトル幅Δλは回折格子のブレーズ角θ、回折格子に入射する光線幅Ｗが大きくなる程狭くなる。
【００２１】
光線幅Ｗを大きくするには、拡大プリズムの拡大率を大きくしたり、拡大プリズムの個数を増やすことと、回折格子の幅を広くすることが必要である。しかしながら、露光用光源とする場合、露光現場における装置サイズの制約から、狭帯域化モジュールの大きさも制限される。また、拡大プリズムの光透過率は、波長１５７ｎｍの光に対して１００％ではないので、個数を増やせば増す程発振効率が低下する。すなわち、拡大プリズムの個数を増加したり、回折格子の幅を大きくするには限界がある。
【００２２】
また、光学部品の製作技術からくる限界もある。例えば、回折格子の製作限界によりブレーズ角は所定値以上に大きくできない。
【００２３】
以上のような事情により、光学的狭帯域化には限界がある。
【００２４】
ここで、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３６７９．（１９９９）１０３０〜１０３７には、レーザパルス幅が長くなると、それに伴って、レーザ光のスペクトル線幅が狭くなっていくことが記載されており、実際、本発明者等の実験でもこれは証明された。
【００２５】
すなわち、上記した光学的狭帯域化の限界を超えて更なる狭帯域化を実現するには、レーザビームのロングパルス化（パルスストレッチ）が必要となる。
【００２６】
しかしながら、ロングパルス化を行っても、スペクトル線幅（ＦＷＨＭ）０．２ｐｍ以下の狭帯域化性能を得るのは難しい。
【００２７】
これは、以下の理由による。Ｆ2 （分子）レーザ装置は、エキシマレーザ（ＫｒＦ，ＡｒＦ，ＸｅＣｌ等）と同様、利得が大きい。レーザ装置において利得が大きいということは、狭帯域化モジュールを用いて共振することなくレーザ装置の出力ミラーから出射される光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission；寄生発振光）が多いことを意味する。ＡＳＥはレーザ共振器を往復せず出力ミラーより放出される光なので、狭帯域化モジュールを通過しないか、通過しても１回であると考えられ、狭帯域化はほとんど行われない。従来の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置から放出されるレーザビームはこのＡＳＥ成分を含むので、レーザビームのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）を０．２ｐｍ以下に狭帯域化することは困難であった。以下に、ＡＳＥ発生について、詳細に述べる。
【００２８】
図２は、従来のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）０．２ｐｍ以下の狭帯域化性能が得られないＦ2 レーザ装置の場合の、レーザ発振時サイドライト（以下、サイドライトと言う。）波形、レーザパルス波形、スペクトル線幅の時間的移り変わりを示す図である。なお、この波形取得時の回折格子と出力ミラーとが作るレーザ共振器の長さは１５００ｍｍであった。
【００２９】
ここで、一対の電極間で発生する放電により励起されたレーザガスにより発生する光を「サイドライト」と称することにする。サイドライトの観測は、レーザ共振器上にない位置（例えば、電極の長手方向と略垂直方向の電極サイド位置）からなされる。
【００３０】
サイドライトの波形は、レーザの時間的利得分布を示すものである。すなわち、このサイドライトはレーザ発振時のゲイン分布を示している。
【００３１】
レーザパルスは、サイドライトのピーク時に閾値を超えて急激に立ち上がる。すなわち、メインのレーザ発振（ＡＳＥではない発振）は、サイドライトの第１のピークを起点に急激に立ち上がる。
【００３２】
レーザパルス波形において、放電励起開始（０ｎｓ）から２０ｎｓを越えた位置に１つのピークが観測される。このピーク位置のＡ時点でのスペクトル線幅は、フリーランニングのときのスペクトル線幅と略同程度であった（なお、図２におけるスペクトル線幅を示す縦軸はリニアではない。Ａ時点でのスペクトル線幅は０．４ｐｍ程度に見えるが、実際はもっと大きい。）。
【００３３】
前記したように、Ｆ2 レーザ装置は、エキシマレーザ（ＫｒＦ，ＡｒＦ，ＸｅＣｌ等）と同様、利得が大きい。利得の大きいレーザ装置においては、利得が立ち上がった後の所定の値を超えると（すなわち、利得の立ち上がりから所定時間遅れて）、光が共振器を往復することなくワンパス通過することによる発振（ＡＳＥ）が生じる。
【００３４】
図２に示すレーザパルス波形の時点Ａでのピークは、レーザ共振器の光軸をずらしてミスアライメント状態にしても観測された。したがって、レーザパルス波形の最初のピーク部分の光はＡＳＥと考えられる。前記したように、ＡＳＥはレーザ共振器を往復せずに出力ミラーより放出される光なので、狭帯域化モジュールを通過しないか、通過しても１回であると考えられるので、狭帯域化はほとんど行われない。
【００３５】
ＡＳＥとして取り出されなかった光は、レーザ共振器を往復し、狭帯域化され、やがてレーザビームとして取り出される。
【００３６】
１つのレーザパルスのスペクトル線幅は、図３（ａ）に模式的に示すように、レーザパルス内各時点での各スペクトル線幅の時間的積分値となるので、レーザパルス初期にＡＳＥが放出されると、結果的にスペクトル線幅は０．２ｐｍ以下とするのは困難であった。すなわち、図３（ｂ）に模式的に示すように、０．６ｐｍ以上のスペクトル線幅を有するＡＳＥがレーザパルスのスペクトル特性にかぶさってしまい、レーザパルス全体の積分スペクトルとしては、メインのレーザ発振スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下でも、全体としては０．２ｐｍ以上のスペクトル線幅になってしまう。
【００３７】
一方、上記したＡＳＥのあるレーザパルス波形では、スペクトル純度の点で、露光用光源としての仕様を満足することが困難になる。
【００３８】
ここで、「スペクトル純度」とは、スペクトルエネルギーの集中度に関する１つの指標であり、図４に示す通り、スペクトル波形の「ある面積比率」を含む線幅をいう。例えば、一般によく使われる「９５％純度」とは、そのスペクトル波形の全面積の中、中心側から９５％の面積を含む線幅のことで指す。通常、屈折系露光用光源として要求されるスペクトル純度は、０．５ｐｍである。
【００３９】
先に述べたように、ＡＳＥはほとんど狭帯域化されていない光である。すなわち、いかにロングパルス化（パルスストレッチ）が行われようとも、ＡＳＥ成分が存在する限り、図３に示すスペクトルの積分波形の裾のあたりの波形は変わらない。したがって、露光装置側の要求によっては、スペクトル純度についての仕様を満足することができない。波長により要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度の要求値は変わるが、上記のような問題はＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置に対しても当てはまる。
【００４０】
本発明は従来技術のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置等のＦ2 を含むレーザガスを用いるガスレーザ装置において狭帯域化性能の向上を実現し、特にＦ2 レーザ装置において、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下を実現するためにＡＳＥの放出を抑えた狭帯域化ガスレーザ装置を提供することである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないように、放電により発光する時点からレーザビームが発生するまでの時間が設定されていることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明の第２の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれず、かつ、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するように、放電により発光する時点からレーザビームが発生するまでの時間が設定されていることを特徴とするものである。
【００４４】
本発明の第３の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形の第１ピークが発生する時刻ＴLP1 を求め、ＴSL1 ＞ＴLP1 とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とするものである。
【００４５】
本発明の第４の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形が発生する時刻ＴLPS を求め、ＴSL1 ＞ＴLPS とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とするものである。
【００４６】
本発明の第５の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、ＡＳＥが発生しないときの放電発光波形の第１ピークの立上りの最大勾配の最大値ΔＴ1 を予め記憶しておき、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の第１ピークの立上りの最大勾配ΔＴS を求め、ΔＴS ＞ΔＴ1 とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とするものである。
【００４７】
本発明の第６の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、 前記コントローラは、レーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の時間的推移データと、このデータから求められる放電発光波形の起点を原点としたときの所定のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の値が得られる時刻Ｔbwを記憶しておき、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、ＴSL1 ＜Ｔbwとならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とするものである。
【００４８】
本発明の第７の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、レーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の時間的推移データと、このデータから求められる放電発光波形の起点を原点としたときの所定のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の値が得られる時刻Ｔbwを記憶しておき、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形が発生する時刻ＴLPS を求め、ＴLPS ＜Ｔbwとならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とするものである。
【００４９】
また、本発明は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、上記第３、第４、第５の何れかの狭帯域化レーザ装置のコントローラのＡＳＥ制御機能と、上記第６又は第７の狭帯域化レーザ装置のコントローラのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度機能とを併せ持ち、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれず、かつ、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにする狭帯域化ガスレーザ装置を含むものである。
【００５０】
さらに、発振段レーザと増幅段レーザとからなる２ステージ方式の狭帯域化ガスレーザ装置であって、発振段レーザが上記第１から第８の何れかの狭帯域化ガスレーザ装置である狭帯域化ガスレーザ装置を含むものである。
【００５１】
この２ステージ方式の狭帯域化ガスレーザ装置において、前記増幅段レーザが、放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディデクター）と、前記増幅段レーザの放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、前記コントローラは、前記発振段レーザのコントローラから発振段レーザのレーザパルスが立ち上がるタイミングデータＴLPS を受信し、このデータを基に前記発振段レーザのレーザパルスが立ち上がった後に増幅段レーザの放電を開始するようにすることが望ましい。
【００５２】
本発明においては、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、ＡＳＥの放出が抑制可能となり、Ｆ2 レーザ装置において、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下の超狭帯域化ガスレーザ装置を実現することが可能となる。また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置においても、狭帯域化性能を向上させることが可能となる。
【００５３】
また、高出力・超狭帯域化フッ素レーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになる。
【００５４】
同様に、高出力・超狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が露光装置からの要求線幅以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
前記の発明が解決しようとする課題の説明から、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下を実現するためには、狭帯域化Ｆ2 レーザ装置から放出される光からＡＳＥ成分を抑制・除去することが必要であることが理解される。また、狭帯域化性能を向上させるためには、狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置から放出される光からＡＳＥ成分を抑制・除去することが必要であることが理解される。
【００５６】
本発明者等は鋭意研究の結果、図１に示すような狭帯域化Ｆ2 レーザ装置から放出される光からＡＳＥ成分を抑制・除去するには、レーザ利得の立ち上がりを緩やかにし、レーザパルスの立ち上がり開始時点を遅らせることが有効であることを発見した。これは、狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置についても同様であった。以下、狭帯域化Ｆ2 レーザ装置を例にとって説明する。
【００５７】
図５に、本発明（詳細は後述）におけるレーザパルス波形、サイドライト波形、スペクトル線幅の時間的推移（ａ）と従来の同様の時間的推移（ｂ）を比較して示す。図５（ｂ）は図２と同じである。なお、図５（ａ）の場合も、波形取得時の回折格子と出力ミラーとが作るレーザ共振器の長さは、図２のときと同様、１５００ｍｍであった。また、狭帯域化モジュールの構成も同じである。
【００５８】
両者の比較から明らかなように、本発明（図５（ａ））のサイドライトの立ち上がり（すなわち、レーザ利得の立ち上がり）は従来例（図５（ｂ））と比較して遅く、ＡＳＥ成分もレーザパルス波形に存在していない。また、サイドライトが立ち上がる時点（０ｎｓ）を起点としたとき、レーザパルス波形の立ち上がり開始時点は、本発明（図５（ａ））の方が従来例（図５（ｂ））と比較して遅い。
【００５９】
サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が遅いと、このようにＡＳＥ成分が抑制されるのは、以下の理由によるものと考えられる。上記したように、従来例（図２）の場合、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が速く、放電により発生した光は急速に増幅され、レーザビームとして所定のしきい値を超えてレーザ共振器から取り出される前に、レーザ共振器を往復しないまま増幅された光がＡＳＥとして取り出される。
【００６０】
一方、本発明（図５（ａ））の場合、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が遅いので、放電により発生した光は緩やかに増幅される。そして、ＡＳＥとしてレーザ共振器から取り出される程急激に光が増幅されずにレーザ共振器内を往復して、やがてしきい値を超えてレーザ共振器よりレーザビームとして取り出される。すなわち、レーザ装置から放出される光にＡＳＥは存在しない。
【００６１】
従来から、狭帯域化を実現する手法として、レーザパルス波形のロングパルス化（パルスストレッチ）があげられていたが、この手法では、条件によっては、図２に示すようにレーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれ、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下を実現するのが困難な場合があった。
【００６２】
一方、発明者等は、従来は考慮されていなかったサイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）を制御することにより、上記のように、ＡＳＥの発生を抑制することが可能となった。そのため、狭帯域化モジュールの性能、レーザ共振器長の適宜設定や、レーザパルス幅のロングパルス化等を行うことにより、屈折系の露光装置用光源に要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度を満足した狭帯域化Ｆ2 レーザ装置が実現可能となった。
【００６３】
ところで、図５（ａ）と（ｂ）のスペクトル線幅の時間的推移とレーザパルス波形をまとめると、図６のようになる。
【００６４】
上記したように、本発明（図５（ａ））の場合、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が遅いので、放電により発生した光の増幅スピードが遅い。よって、サイドライトが立ち上がる時点を起点としたとき、図６で明らかなように、レーザパルス波形の立ち上がり開始時点は、本発明（図５（ａ））の方が従来例（図５（ｂ））と比較して遅い。
【００６５】
ここで、従来例（図２：図５（ｂ））と本発明（図５（ａ））のスペクトル線幅の時間的推移は、略同一曲線上に乗っており、本発明のレーザパルス波形が立ち上がった時点で、スペクトル線は、同時点の従来例でのスペクトル線幅と略同じである。
【００６６】
すなわち、放電開始後（サイドライト発光開始後）に発生した光がレーザビームとしてレーザ共振器から取り出されるまで（レーザパルスが立ち上がるまで）にレーザ共振器内を往復する光は、狭帯域化モジュールを何回か通過するので、ある程度狭帯域化されていると考えられる。
【００６７】
したがって、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）を制御して、レーザ共振器内の光が所定のスペクトル線幅まで狭帯域化された後にレーザパルスが立ち上がるようにすることにより、スペクトル線幅（積分値）を所定値までに狭くし、スペクトル純度も向上させることが可能となる。
【００６８】
以上をまとめると、発明者等は、従来は考慮されていなかったサイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）を制御することにより、ＡＳＥの発生を抑制すると共に、レーザパルス発生時点からある程度狭帯域化されたレーザビーム発生させることが可能となったので、屈折系の露光装置用光源に要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度を満足した狭帯域化Ｆ2 レーザ装置が提供可能となった。
【００６９】
図７に、サイドライト発光開始からサイドライト第１ピークが発生するまでの時間（黒丸）及びＡＳＥを含むレーザパルス波形の起点（四角）と、レーザパルスのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）との関係を示す。ここで、図７におけるスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）は、前記したように、図３に示すようなレーザパルス内各時点での各スペクトル線幅の時間的積分値である。なお、回折格子と出力ミラーとが作るレーザ共振器の長さは１５００ｍｍであった。
【００７０】
また、サイドライト波形、レーザパルス波形の起点は、波形からは正確に定め難いので、ここでは各波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％となる時点をサイドライト波形、レーザパルス波形の起点とした。しかしながら、強度が５％未満である時点、例えば強度が１％である時点と強度が５％である時点との差は非常に小さいので、各波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％未満である任意の時点をサイドライト波形、レーザパルス波形の起点としてもよい。
【００７１】
図７に示す各測定で、レーザパルス波形を観測したところ、サイドライトの第１パルスが上記で定義したサイドライトの起点から約３５ｎｓ以前に発生するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれた。このとき、図２に示すように、サイドライトの第１ピークの時点以前に、レーザパルス波形の起点が発生した。
【００７２】
一方、サイドライトの第１パルスがサイドライトの起点から約３５ｎｓ以降に発生するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれなかった。このとき、図５（ａ）に示すように、サイドライトの第１ピークの時点近傍若しくは以後に、レーザパルス波形の起点が発生した。
【００７３】
また、図７から明らかなように、サイドライトの第１ピークがサイドライトの起点から４０ｎｓ以降に発生するとき、スペクトル線幅は０．２ｐｍ未満となった。また、図７では示していないが、スペクトル純度も０．５ｐｍ以下となった。
【００７４】
上記をまとめると、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれないことが分った。
【００７５】
次に、本発明によるサイドライトの立ち上がりの制御（ＡＳＥ抑制制御）について説明する。
【００７６】
上記したように、本発明は、サイドライトの立ち上がりを制御して、ＡＳＥの発生を抑制すること、及び、レーザ共振器を往復する光が所定値以下に狭帯域化されるまでレーザパルスの立ち上がりを遅らせることに特徴がある。
【００７７】
サイドライトの立ち上がりを制御（すなわち、レーザパルスの立ち上がりの起点を制御）する制御パラメータは、主に以下に示すものがあることが分った。
【００７８】
▲１▼印加電圧
図８は、同一狭帯域化モジュール、同一ガス条件（レーザチェンバ内のガス混合比、ガス圧力）下で、高電圧パルス発生装置から電極に印加される印加電圧を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを示す図である。
【００７９】
高電圧パルス発生装置から電極に印加される印加電圧を低くすると、遅延時間Ｔｄは図８のように遅くなる。すなわち、印加電圧の減少によりレーザの利得が減少しレーザパルスの立ち上がりの起点が遅くなる。
【００８０】
図８において、電圧値が大きい印加電圧Ｃのときには、利得が高いためにＡＳＥが発生し、上記遅延時間はＴ３と短く、スペクトル線幅も０．２ｐｍを上回っている。
【００８１】
印加電圧Ｂのときには、印加電圧Ｃのときと比較して電圧値が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ２であり、Ｔ３よりも長いが、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではないので、スペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【００８２】
一方、印可電圧Ａのときには、印加電圧Ｂのときと比較してさらに電圧値が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ１であり、Ｔ２よりも長く、光がレーザ共振器を往復する回数が十分であり、スペクトル線幅は０．２ｐｍを下回っている。
【００８３】
このように、同一狭帯域化モジュール、同一ガス条件下では、高電圧パルス発生装置から電極に印加される印加電圧を制御することにより、サイドライトの立ち上がり時期を制御して、ＡＳＥの発生を抑制することができると共に、十分狭帯域化されてからレーザパルスが立ち上がるように、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを制御することも可能となる。
【００８４】
▲２▼Ｆ2 濃度
図９は、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一ガス圧力下で、レーザガスに含まれるＦ2 濃度を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを示す図である。
【００８５】
レーザガス中のＦ2 濃度を薄くすると、遅延時間Ｔｄは図９のように遅くなる。すなわち、Ｆ2 濃度の減少によりレーザの利得が減少し、レーザパルスの立ち上がりの起点が遅くなる。
【００８６】
図９において、Ｆ2 濃度が大きい濃度Ｆのときには、利得が高いためにＡＳＥが発生し、上記遅延時間はＴ３と短く、スペクトル線幅も０．２ｐｍを上回っている。
【００８７】
濃度Ｅのときには、濃度Ｆのときと比較してＦ2 濃度が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ２であり、Ｔ３よりも長いが、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではないので、スペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【００８８】
一方、濃度Ｄのときには、濃度Ｂのときと比較してさらにＦ2 濃度が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ１であり、Ｔ２よりも長く、光がレーザ共振器を往復する回数が十分であり、スペクトル線幅は０．２ｐｍを下回っている。
【００８９】
このように、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一ガス圧力下では、レーザガスに含まれるＦ2 濃度を制御することにより、サイドライトの立ち上がりを制御して、ＡＳＥの発生を抑制することができると共に、十分狭帯域化されてからレーザパルスが立ち上がるように、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを制御することも可能となる。
【００９０】
▲３▼レーザガス圧力
図１０は、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一Ｆ2 濃度下で、レーザチェンバ内のレーザガス圧力（以下、全圧と称する。）を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを示す図である。
【００９１】
全圧を低くすると、遅延時間Ｔｄは図１０のように遅くなる。すなわち、全圧の減少によりレーザの利得が減少し、レーザパルスの立ち上がりの起点が遅くなる。
【００９２】
図１０において、圧力値が大きい全圧Ｉのときには、利得が高いためにＡＳＥが発生し、上記遅延時間はＴ３と短く、スペクトル線幅も０．２ｐｍを上回っている。
【００９３】
全圧Ｈのときには、全圧Ｉのときと比較して、全圧が低くＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ２であり、Ｔ３よりも長いが、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではないので、スペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【００９４】
一方、全圧Ｇのときには、全圧Ｈのときと比較してさらに全圧が低く、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ１であり、Ｔ２よりも長く、光がレーザ共振器を往復する回数が十分であり、スペクトル線幅は０．２ｐｍを下回っている。
【００９５】
このように、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一Ｆ2 濃度下では、全圧を制御することにより、サイドライトの立ち上がりを制御して、ＡＳＥの発生を抑制することができると共に、十分狭帯域化されてからレーザパルスが立ち上がるように、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを制御することも可能となる。
【００９６】
次に、このようなサイドライトの立ち上がりを制御する具体例を説明する。
【００９７】
図１１に、本発明の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す。ここで、図１と共通する部分は、同等の機能を有するため説明を省略する。
【００９８】
レーザチェンバ１には、レーザチェンバ１内にＦ2 ガスや希ガス等のバッファーガスを供給するためのガス供給ライン２６とレーザチェンバ内のガスを排気するための排気ライン２７とが接続されている。
【００９９】
ガス供給ライン２６は、Ｆ2 ガスを供給するためのラインと、希ガス等のバッファーガスを供給するためのラインとからなる。希ガス等のバッファーガスを供給するためのラインはバルブＶ１を介して不図示のバッファーガス供給源と接続され、Ｆ2 ガスを供給するためのラインはバルブＶ２を介して不図示のＦ2 ガス供給源と接続されている。なお、Ｆ2 ガスは反応性が極めて高いので、通常Ｆ2 ガ供給源からＦ2 ガスを希ガス等で希釈した希釈Ｆ2 ガスが供給される。
【０１００】
バルブＶ１、バルブＶ２の下流側で上記２ラインは統合されてレーザチェンバ１と接続される。
【０１０１】
また、排気ライン２７はバルブＶ３を介して不図示の排気手段に接続されている。
【０１０２】
コントローラ２２はバルブＶ１，Ｖ２、Ｖ３の開閉を制御して、レーザチェンバ１内へのガスの供給・排気を行う。
【０１０３】
レーザチェンバ１の側面（電極２の長手方向と略垂直方向の電極サイド位置）には、サイドライトを観測するための観測窓部２３が設けられている。サイドライトの時間的なパルス波形はサイドライトディデクター２４により測定され、測定データはコントローラ２２へ送出される。
【０１０４】
一方、出力ミラー９から出射されるレーザビームの一部はビームスプリッター１０によりレーザパルスディデクター２１により測定され、測定データはコントローラ２２へ送出される。
【０１０５】
また、コントローラ２２は、高電圧パルス発生装置３を制御して、電極２へ印加する印加電圧の値を制御する。
【０１０６】
レーザチェンバ１には、レーザチェンバ１内のレーザガスの圧力を測定する圧力計２５が備えられ、圧力データはコントローラ２２に送出される。
【０１０７】
ところで、前記したように、本発明者等は、詳細に実験結果等を解析することにより、次のような知見を得ている。すなわち、図１２、図１３のように、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 を比較したとき、ＴSL1 ＞ＴLP1 ならＡＳＥが発生し（図１２）、ＴSL1 ≦ＴLP1 ならＡＳＥが発生しない（図１３）。なお、図１２、図１３において、ＴLPS はレーザパルスの起点である。このような知見に基づき、以下のように制御してＡＳＥの発生を抑制する。
（１）電圧制御
電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制するフローチャートを図１４に示す。
【０１０８】
まず、コントローラ２２は、高電圧パルス発生装置（以下、電源と称する。）３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ１０１）。
【０１０９】
次いで、サイドライトディデクター２４、レーザパルスディデクター２１により、サイドライトの時間的パルス波形、レーザパルスの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ１０２）、その検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ１０３）。
【０１１０】
次に、コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点を原点として、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 を算出し（ステップＳ１０４）、ＴSL1 とＴLP1 との大小を比較する（ステップＳ１０５）。
【０１１１】
ＴSL1 ≦ＴLP1 であるときは、ＡＳＥが発生していないと判断する。一方、ＴSL1 ＞ＴLP1 であるとき、図８に示すようにＡＳＥは電極２への印加電圧が所定値以下のとき発生しなくなるので、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ１０６）。
【０１１２】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御して、ＡＳＥの発生を抑制したが、上記した図９、図１０から明らかなように、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制してもよい。
【０１１３】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図１５のステップＳ１０１〜Ｓ１０５（図１４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じ）を行い、ステップＳ１０５において一方のＴSL1 ＞ＴLP1 であるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ１０７）。
【０１１４】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このとき、バルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ１０８）。
【０１１５】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１１６】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８を繰り返す。
【０１１７】
なお、レーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制する場合は、ステップ１０８を省略すればよい。
【０１１８】
なお、図７を用いて先に説明したように、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれないことが判明している。したがって、ＡＳＥ発生の判定をサイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの起点ＴLPS （図１２、図１３）とを比較することにより行ってもよい。具体的な制御は、上記制御において、レーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 をの代わりにレーザパルスの起点ＴLPS を用いることにより達成される。
【０１１９】
ここで、レーザパルス波形の起点ＴLPS は、上記したように、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％であるとなる時点としたが、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％未満である任意の時点をレーザパルス波形の起点ＴLPS としてもよい。
【０１２０】
ところで、ＡＳＥ発生の判定は、上記のようにサイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 との比較結果により可能なことは分ったが、以下のような別の判別法によってもＡＳＥ発生の判定を行うことができることが、本発明者等の試験により明らかになった。
【０１２１】
すなわち、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs が所定値ΔＴ1 を超えるとＡＳＥの発生が起こることが、発明者等の試験にて明らかになった。図１６にサイドライト波形とレーザパルス波形を示すように、サイドライト１の場合に得られるレーザパルス１にはＡＳＥが含まれている。このときのサイドライト立ち上がり時の最大勾配ΔＴs はΔＴs1であり、所定値ΔＴ1 とΔＴs1の関係は、ΔＴ1 ＜ΔＴs1であった。
【０１２２】
一方、サイドライト２の場合に得られるレーザパルス２にはＡＳＥが含まれていない。このときのサイドライト立ち上がり時の最大勾配ΔＴs はΔＴs2であり、所定値ΔＴ1 とΔＴs2の関係は、ΔＴ1 ≧ΔＴs1であった。
【０１２３】
以上のように、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を計測し、所定値ΔＴ1 に対する最大勾配ΔＴs の緩急によってＡＳＥのの発生の有無が判定できる。
【０１２４】
サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs もサイドライト立ち上がり時間と同様にレーザ励起媒質の利得によって変化する。利得が低いとΔＴs は緩やかになり、利得が高いと急峻になる。サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs の制御パラメータは、前述の印加電圧、Ｆ2 濃度、全圧である。
【０１２５】
この場合には、上記知見に基づき、以下のように制御してＡＳＥの発生を抑制する。
（１）電圧制御
この場合の電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制するフローチャートを図１７に示す。
【０１２６】
上記所定値ΔＴ1 は、狭帯域化モジュール６の性能（例えば、拡大プリズム７の拡大率、回折格子８のブレーズ角）や、レーザ共振器長に依存する。コントローラ２２は、レーザ装置の上記依存条件に基づいて得られた所定値ΔＴ1 を予め記憶しておく。
【０１２７】
そして、コントローラ２２は、電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ２０１）。
【０１２８】
次いで、サイドライトディデクター２４により、サイドライトの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ２０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ２０３）。
【０１２９】
次に、コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点から第１ピークまでの範囲からサイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を算出し（ステップＳ２０４）、ΔＴs とΔＴ1 との大小を比較する（ステップＳ２０５）。
【０１３０】
ΔＴs ≦ΔＴ1 であるときは、ＡＳＥが発生していないと判断する。一方、ΔＴs ＞ΔＴ1 であるとき、図８に示すようにＡＳＥは電極２への印加電圧が所定値以下のとき発生しなくなるので、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ２０６）。
【０１３１】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御してＡＳＥの発生を抑制したが、上記したように、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制してもよい。
【０１３２】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図１８のステップＳ２０１〜Ｓ２０５（図１７のステップＳ２０１〜Ｓ２０５と同じ）を行い、ステップＳ２０５において一方のΔＴs ＞ΔＴ1 であるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ２０７）。
【０１３３】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このときバルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ２０８）。
【０１３４】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１３５】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０８を繰り返す。
【０１３６】
なお、レーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制する場合は、ステップ２０８を省略すればよい。
【０１３７】
なお、ＡＳＥの制御において、上記した例では、制御パラメータとして電極２への印加電圧、レーザチェンバ１内のレーザガス中のＦ2 ガス濃度、レーザチェンバ１内のレーザガス圧力の何れか１つを用いたが、これに限るものではなく、上記パラメータを複数組み合わせて制御を行うことも可能である。
【０１３８】
さて、上記したようなＡＳＥの抑制制御により、レーザパルス中にＡＳＥ成分がなくなり、狭帯域化モジュール６の性能、レーザ共振器長の適宜設定やレーザパルス幅のロングパルス化等を行うことにより、屈折系の露光装置用光源に要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度を満足することが可能となった。
【０１３９】
ところで、例えば狭帯域化モジュール６の性能によっては、ＡＳＥの発生を抑制しても、所定のスペクトル線幅（例えば、０．２ｐｍ以下）にならない場合がある。例えば、図８における印加電圧Ｂのとき、図９におけるＦ2 濃度Ｅのとき、図１０におけるレーザガス全圧Ｈのときには、ＡＳＥが発生していないが、何れもスペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【０１４０】
これは、図８、図９、図１０の特性を観測したときの狭帯域化モジュール６の性能では、上記条件（印加電圧Ｂ、濃度Ｅ、全圧Ｈ）における遅延時間Ｔｄ（サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間）では、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではなく、光が十分狭帯域化される前にレーザパルスが立ち上がっているためであると考えられる。
【０１４１】
以下に、スペクトル線幅、スペクトル純度を所定の値以下に制御する制御方法を示す。
【０１４２】
先に述べたように、図６の結果から、放電開始後（サイドライト発光開始後）に発生した光がレーザビームとしてレーザ共振器から取り出されるまで（レーザパルスが立ち上がるまで）にレーザ共振器内を往復する光は、狭帯域化モジュール６を何回か通過するので、ある程度狭帯域化されていると考えられる。
【０１４３】
そこで、電極２への印加電圧、レーザガス中のＦ2 濃度、レーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を変化させ、遅延時間の異なる複数のレーザパルスを得る。そして、そのときのスペクトル線幅の時間的推移を測定する。
【０１４４】
図６から明らかなように、同一の狭帯域化モジュール性能、同一のレーザ共振器長条件においては、上記複数のレーザパルスのスペクトル線幅の時間的推移（サイドライトの立ち上がりの起点を原点とする）は、同一曲線上にある。
【０１４５】
すなわち、図１９のようなサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性が得られ、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅の時間的推移特性が推定される。このようにして得られたサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性が、そのとき使用したレーザ装置の狭帯域化モジュールの性能、レーザ共振器長、ロングパルス化されたレーザパルス幅等から決定される特性と考えられる。
【０１４６】
図１９に示すようなサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性と、サイドライト波形、レーザパルス波形から、スペクトル線幅の値が所定値以下かどうかを判断する。
【０１４７】
図１９のような予め求めておいたサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性において、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwを求めておく（図２０）。一般に、ＡＳＥが発生しない場合、サイドライトの第１ピークの時点近傍でレーザパルス波形の起点が発生する。よって、時点Ｔbwとサイドライトの第１ピークの発生時間ＴSL1 とを比較することにより、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が所定値（例えば０．２ｐｍ以下）に狭帯域化されているかどうかを判断する。
【０１４８】
すなわち、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとサイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 を比較したとき、ＴSL1 ＜Ｔbwならレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴSL1 ≧Ｔbwのときはレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１４９】
例えば図２０において、ＴSL1 ＜Ｔbwとなるサイドライト１のときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴSL1'≧Ｔbwとなるサイドライト２のときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１５０】
なお、本発明者等の実験に用いた０．２ｐｍ以下の狭帯域化を達成するように設計・設定した狭帯域化モジュール、レーザ共振器長、レーザパルス幅を有するレーザ装置によれば、サイドライトの起点から時点Ｔbwまでの時間以降にレーザパルスが発生する場合、ＡＳＥは発生しなかった。
【０１５１】
上記知見に基づき、以下のように制御してレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化され、その結果０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅を持つレーザビームを得た。
（１）電圧制御
この場合の電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御するフローチャートを図２１に示す。
【０１５２】
まず、予め上記したような手順で、サイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、スペクトル線幅が所定値（例えば０．２ｐｍ）となる時点Ｔbwを求める。コントローラ２２は、上記時点Ｔbwを予め記憶しておく。
【０１５３】
次に、コントローラ２２は電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ３０１）。
【０１５４】
次いで、サイドライトディデクター２４により、サイドライトの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ３０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ３０３）。
【０１５５】
コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点を原点として、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 を算出し（ステップＳ３０４）、ＴSL1 とＴbwとの大小を比較する（ステップＳ３０５）。
【０１５６】
ＴSL1 ≧Ｔbwであるときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されていると判断する。一方、ＴSL1 ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ３０６）。
【０１５７】
以下、ＴSL1 ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにしたが、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してもよい。
【０１５８】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図２２のステップＳ３０１〜Ｓ３０５（図２１のステップＳ３０１〜Ｓ３０５と同じ）を行い、ステップＳ３０５においてＴSL1 ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ３０７）。
【０１５９】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このときバルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ３０８）。
【０１６０】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１６１】
以下、ＴSL1 ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０８を繰り返す。
【０１６２】
なお、レーザガスの圧力を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにする場合は、ステップ３０８を省略すればよい。
【０１６３】
レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）以下になったかどうかの判定は、上記のようにサイドライトの第１ピーク時間ＴSLと、予め求めておいたサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性において、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとの比較結果により可能であることが分ったが、図２３に示すように、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS と時点Ｔbwとの比較結果により判定してもよい。
【０１６４】
すなわち、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとレーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS とを比較したとき、ＴLPS ≦Ｔbwならレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴLPS ＞Ｔbwのときはレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１６５】
図２３において、ＴLPS1＜Ｔbwとなるレーザパルス１のときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴLPS2＞Ｔbwとなるレーザパルス２のときには、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１６６】
ここで、レーザパルス波形の起点ＴLPS は、上記したように、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％であるとなる時点としたが、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％未満である任意の時点をレーザパルス波形の起点ＴLPS としてもよい。
【０１６７】
なお、本発明者らの実験に用いた０．２ｐｍ以下の狭帯域化を達成するように設計・設定した狭帯域化モジュール、レーザ共振器長、レーザパルス幅を有するレーザ装置によれば、サイドライトの起点から時点Ｔbwまでの時間以降にレーザパルスが発生する場合、ＡＳＥは発生しなかった。
【０１６８】
上記知見に基づき、以下のように制御してレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化し、その結果０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅を持つレーザビームを得た。
（１）電圧制御
この場合の電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御するフローチャートを図２４に示す。
【０１６９】
まず、予め上記したような手順で、サイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、スペクトル線幅が所定値（例えば０．２ｐｍ）となる時点Ｔbwを求める。コントローラ２２は、上記時点Ｔbwを予め記憶しておく。
【０１７０】
次に、コントローラ２２は電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ４０１）。
【０１７１】
次いで、レーザパルスディテクター２１により、レーザパルスの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ４０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ４０３）。
【０１７２】
コントローラ２２は、受信した波形データから、レーザパルスの起点を原点として、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を算出し（ステップＳ４０４）、ＴLPS とＴbwとの大小を比較する（ステップＳ４０５）。
【０１７３】
ＴLPS ≧Ｔbwであるときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されていると判断する。一方、ＴLPS ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ４０６）。
【０１７４】
以下、ＴLPS ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにしたが、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してもよい。
【０１７５】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図２５のステップＳ４０１〜Ｓ４０５（図２４のステップＳ４０１〜Ｓ４０５と同じ）を行い、ステップＳ４０５において、ＴLPS ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ４０７）。
【０１７６】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このときバルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ４０８）。
【０１７７】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１７８】
以下、ＴLPS ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０８を繰り返す。
【０１７９】
なお、レーザガスの圧力を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにする場合は、ステップ４０８を省略すればよい。
【０１８０】
以上のように、使用するレーザ装置において、予め狭帯域化モジュール、レーザ共振器長等に依存するサイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、レーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅となる時点Ｔbwを求め、検出したサイドライト第１ピーク時間ＴSL若しくはレーザパルス立ち上がり時間ＴLPS と比較較した結果に基づき、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅となるようにすることが可能となる。
【０１８１】
上記した例では、制御パラメータとして電極２への印加電圧、レーザチェンバ１内のレーザガス中のＦ2 ガス濃度、レーザチェンバ１内のレーザガス圧力の何れか１つを用いたが、これに限るものではなく、上記パラメータを複数組み合わせて制御を行うことも可能である。
【０１８２】
なお、上記した例では、予めサイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求めて、それを用いてレーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅となるように制御したが、予めサイドライトの起点を原点とするスペクトル純度の時間的推移を求めて、それを用いて上記と同様の手順でレーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル純度となるように制御することも可能である。
【０１８３】
さらには、予めサイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅、スペクトル純度の時間的推移を求めて、上記と同様の手順でレーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅、スペクトル純度となるように制御することも可能である。
【０１８４】
上記したスペクトル線幅、スペクトル純度制御においては、本発明者等の設計したスペクトル線幅０．２ｐｍ以下の超狭帯域化実現のための狭帯域化モジュールや現状の狭帯域化モジュールを用いた場合、上記時点以降にレーザパルスが発生する場合、ＡＳＥは発生しなかった。
【０１８５】
ここで、確実にＡＳＥ発生の抑制、スペクトル線幅、スペクトル純度の制御を行うのであれば、先に示したＡＳＥ制御（図１４、図１５、図１７、図１８）、スペクトル線幅、スペクトル純度制御（図２１、図２２、図２４、図２５）を組み合わせるとよい。
【０１８６】
以下に、組み合わせた例を示す。例として、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を求めてＡＳＥを抑制し（図１７）、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を求めてスペクトル線幅を制御する（図２４）例を示す。図２６はその制御を行うフローチャートである。
【０１８７】
上記したように、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs 所定値ΔＴ1 を超えると、ＡＳＥの発生が起こることが判明した。上記所定値ΔＴ1 は、狭帯域化モジュール６の性能（例えば、拡大プリズム７の拡大率、回折格子８のブレーズ角）や、レーザ共振器長に依存する。コントローラ２２は、レーザ装置の上記依存条件に基づいて得られた所定値ΔＴ1 を予め記憶しておく。
【０１８８】
また、予め前記したような手順で、サイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、スペクトル線幅が所定値（例えば０．２ｐｍ）となる時点Ｔbwを求める。コントローラ２２は、上記時点Ｔbwを予め記憶しておく。
【０１８９】
そして、コントローラ２２は、電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ５０１）。
【０１９０】
次いで、サイドライトディデクター２４により、サイドライトの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ５０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ５０３）。
【０１９１】
次に、コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点から第１ピークまでの範囲からサイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を算出し（ステップＳ５０４）、ΔＴs とΔＴ1 との大小を比較する（ステップＳ５０５）。
【０１９２】
ΔＴs ≦ΔＴ1 であるときは、ＡＳＥが発生していないと判断する。一方、ΔＴs ＞ΔＴ1 であるとき、図８に示すようにＡＳＥは電極２への印加電圧が所定値以下のとき発生しなくなるので、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ５０６）。
【０１９３】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０６を繰り返す。
【０１９４】
ＡＳＥが発生していないと確認されたら、次いで、レーザパルスディテクタ２１により、レーザパルスの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ５０７）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ５０８）。
【０１９５】
コントローラ２２は、受信した波形データから、レーザパルスの起点を原点として、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を算出し（ステップＳ５０９）、ＴLPS とＴbwとの大小を比較する（ステップＳ５１０）。
【０１９６】
ＴLPS ≧Ｔbwであるときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されていると判断する。一方、ＴLPS ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ５１１）。
【０１９７】
以下、ＴLPS ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ５０８〜ステップＳ５１１を繰り返す。
【０１９８】
上記した例では、先にＡＳＥの抑制制御を行った後に、スペクトル線幅の制御を行っているが、これに限るものではなく、先にスペクトル線幅の制御を行った後に、ＡＳＥの抑制制御を行うようにしてもよい。
【０１９９】
また、ＡＳＥ制御部分において、ＡＳＥの判定をサイドライトの立上りの最大勾配を用いて行ったが、これに限るものではなく、上記したように、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 （図１４、図１５）若しくはレーザパルスの起点ＴLPS を用いてＡＳＥの判定を行ってもよい。
【０２００】
さらに、上記した例では、スペクトル線幅の制御をレーザパルスの立上り時間の起点ＴLPS を検出して行ったが、上記したように、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 （図２１、図２２）を検出して行ってもよい。
【０２０１】
また、上記した例では、ＡＳＥの制御とスペクトル線幅の制御を行ったが、スペクトル線幅の制御の代わりにスペクトル純度の制御を行ってもよく、スペクトル線幅とスペクトル純度の制御を両方を行うようにしてもよい。
【０２０２】
以上、上記した本発明を適用したＦ2 レーザ装置を例にとって説明してきたが、本発明はＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置にも適用可能である。例えば、スペクトル線幅の制御は、露光装置からＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置に要求されるスペクトル線幅以下となるように行えばよい。
【０２０３】
なお、図１１（図１）のレーザ装置の構成において、狭帯域化モジュール６はグレーテング（回折格子）８及び拡大プリズム７で構成されてスペクトルの狭帯域化が実現されている。狭帯域化モジュール６として、このようなグレーテング−プリズム方式以外に、エタロンを使用した構成を用いることができる。エタロンを用いた場合は、エタロンの回転又はエタロンギャップ間のガス圧力変化（気体の屈折率変化）によって発振中心波長を変化させることが可能となる。
【０２０４】
ところで、半導体露光用光源として、Ｆ2 レーザ装置に要求される平均出力は、例えば２０Ｗである。すなわち、Ｆ2 レーザ装置の繰返し周波数が２ｋＨｚのとき、１パルス当たりのパルスエネルギーは１０ｍＪであり、繰り返し周波数が４ｋＨｚのとき１パルス当たりのパルスエネルギーは５ｍＪとなる。
【０２０５】
電極間の放電によってレーザガス中に注入するエネルギーを大きくすると、レーザパルスの立ち上がりが速くなってしまい、また、ＡＳＥも出現してしまうために、パルスエネルギー５〜１０ｍＪで狭帯域化を行うことは困難である。
【０２０６】
以上のような状況により、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得るには、例えば、発振段レーザと増幅段レーザとからなる２ステージレーザシステムの採用すればよい。すなわち、発振段レーザで低出力ではあるがスペクトル線幅が０．２ｐｍ以下であるレーザビームを発生させ、このレーザビームを増幅段レーザで増幅して、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができる。
【０２０７】
２ステージレーザシステムの構成例には、インジェクション・ロッキング（Injection Locking ）及びＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier ）がある。前者は、増幅段レーザにレーザ共振器を備える構成であり、後者は増幅段レーザにレーザ共振器を持たない構成である。
【０２０８】
ここでは、２ステージレーザシステムとして、図２７を用いて、インジェクション・ロッキングを説明する。先に述べたように、インジェクション・ロッキングシステムでは、発振段レーザ３０と増幅段レーザ４０を使用する。発振段（オシレ−タ）レーザ３０は、レーザシステムのシードレーザ（種レーザ光）としての機能を有する。増幅段（アンプ）レーザ４０は、そのシードレーザを増幅する機能を有する。
【０２０９】
すなわち、発振段レーザ３０のスペクトル特性によりレーザシステムの全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ４０によってレーザシステムからのレーザ出力（エネルギー又はパワー）が決定される。
【０２１０】
したがって、発振段レーザ３０には、例えば図２７に示すように、グレーテング（回折格子）８及び拡大プリズム７で構成された狭帯域化モジュール６が搭載されており、スペクトルが狭帯域化レーザが発振段レーザ３０より出力される。なお、図２７の場合、発振段レーザ３０のレーザチェンバ１の両側の共振器内には、発振段レーザ３０のレーザビームを制限するアパーチャ３１が設けられている。
【０２１１】
発振段レーザ３０からのレーザビーム（シードレーザビーム）は、反射ミラー３２等を含むビーム伝播系により増幅段レーザ４０へ導かれ、注入される。インジェクション・ロック方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ４０には、凹面ミラー４２と凸面ミラー４３からなり、例えば倍率が３倍以上の不安定型共振器が採用される。
【０２１２】
増幅段レーザ４０の不安定共振器の凹面ミラー４２には穴が開いており、この穴を通して導入されたシードレーザビームは凸面ミラー４３で矢印のように反射して拡大され、レーザチェンバ４１の放電部を有効に通過しレーザビームのパワーが増大する。そして、凸面ミラー４３からレーザが出射される。凹面ミラー４２の中心部には空間的穴が施してあり、周囲には高反射率ミラーコートが施されている。凸面ミラー４３の中心部には高反射率ミラーコートが施され、周囲のレーザ出射部には反射防止コートが施されている。凹面ミラー４２の穴は空間的に開いているのではなく、穴部のみ反射防止コートが施されたミラー基板を用いてもよい。また、ミラーに透過部を持たせない不安定共振器を用いてもよい。
【０２１３】
なお、図２７の増幅段レーザ４０に凹面ミラー４２、凸面ミラー４３を用いない場合、本システムはＭＯＰＡとなる。すなわち、増幅段レーザ４０には共振用ミラー（凹面ミラー４２、凸面ミラー４３）がないため、増幅段レーザ４０は発振段レーザ３０の一パス増幅器として機能する。
【０２１４】
インジェクション・ロッキングシステム、ＭＯＰＡ等の２ステージレーザシステムにおいて、増幅段レーザから放出されるレーザビームの特性は、増幅段レーザ光の立ち上がり時に注入された発振段レーザ光の影響を受ける。すなわち、増幅段レーザのレーザガス中に注入される発振段レーザからのレーザパルスにおいて、増幅段レーザ光の立ち上がり時点での発振段レーザパルス瞬時のスペクトルが２ステージレーザのスペクトル線幅特性に直接影響を及ぼす。
【０２１５】
上記の本発明に基づき、狭帯域化されたＦ2 レーザ装置は、例えば、以下のようにしてこの図２７の２ステージレーザ装置に適用される。すなわち、図２７の発振段レーザ３０を本発明のレーザ装置とし、発振段レーザ３０のレーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を検出する。この立ち上がりの起点以降に増幅段レーザ４０のサイドライトが立ち上がるように（すなわち、放電が開始するように）する。このようにすることにより、増幅段レーザ光立ち上がり時点での発振段レーザパルス瞬時のスペクトルが０．２ｐｍ以下となるので、２ステージレーザのスペクトル線幅特性もそれに影響を及ぼされ、結果的に高出力、超狭帯域化レーザ装置が実現される。
【０２１６】
なお、上記した本発明を適用した２ステージレーザシステムは、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置にも適用可能であり、スペクトル線幅が露光装置からの要求線幅以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになる。
【０２１７】
以上、本発明の狭帯域化ガスレーザ装置をその原理と実施例の説明に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【０２１８】
【発明の効果】
以上の本発明により、フッ素レーザ装置等の狭帯域化ガスレーザ装置において、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、ＡＳＥの放出が抑制可能となり、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下の超狭帯域化ガスレーザ装置を実現することが可能となった。また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置においても狭帯域化性能が向上した狭帯域化ガスレーザ装置を実現することが可能となった。さらに、高出力・超狭帯域化フッ素レーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになった。
【０２１９】
同様に、高出力・超狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が露光装置からの要求線幅以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】狭帯域化フッ素レーザ装置の構成例を示す図である。
【図２】従来の狭帯域化フッ素レーザ装置のサイドライトとレーザパルスの波形とスペクトル線幅の時間的推移を示す図である。
【図３】１つのレーザパルス内でのスペクトル線幅の時間的変化と成分を示す図である。
【図４】９５％純度を説明するための図である。
【図５】本発明におけるレーザパルス波形、サイドライト波形、スペクトル線幅の時間的推移（ａ）と従来の同様の時間的推移（ｂ）を比較して示す図である。
【図６】図５（ａ）と（ｂ）のスペクトル線幅の時間的推移とレーザパルス波形をまとめた図である。
【図７】サイドライト発光開始からサイドライト第１ピークが発生するまでの時間及びＡＳＥを含むレーザパルス波形の起点とレーザパルスのスペクトル線幅との関係を示す図である。
【図８】印加電圧を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を示す図である。
【図９】Ｆ2 濃度を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を示す図である。
【図１０】レーザガス圧力を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を示す図である。
【図１１】本発明の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す図である。
【図１２】サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 がＴSL1 ＞ＴLP1 でＡＳＥが発生する場合のレーザパルス波形、サイドライト波形を示す図である。
【図１３】サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 がＴSL1 ≦ＴLP1 でＡＳＥが発生しない場合のレーザパルス波形、サイドライト波形を示す図である。
【図１４】電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する１実施例のフローチャートである。
【図１５】Ｆ2 濃度、全圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する１実施例のフローチャートである。
【図１６】サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs とレーザパルス波形を示す図である。
【図１７】電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する別の実施例のフローチャートである。
【図１８】Ｆ2 濃度、全圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する別の実施例のフローチャートである。
【図１９】サイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性を示す図である。
【図２０】サイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性においてスペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点を示す図である。
【図２１】電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する１実施例のフローチャートを示す図である。
【図２２】Ｆ2 濃度、全圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する１実施例のフローチャートを示す図である。
【図２３】レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS とスペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとレーザパルス波形の関連を示す図である。
【図２４】電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する別の実施例のフローチャートを示す図である。
【図２５】Ｆ2 濃度、全圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する別の実施例のフローチャートを示す図である。
【図２６】サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を求めてＡＳＥを抑制し、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を求めてスペクトル線幅を制御する実施例のフローチャートを示す図である。
【図２７】本発明に基づく制御方法を適用するインジェクション・ロック方式の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…レーザチェンバ
２…電極
３…高電圧パルス発生装置（電源）
４…ファン
５…ウインドー部
６…狭帯域化モジュール
７…拡大プリズム
８…回折格子（グレーテング）
９…出力ミラー
１０…ビームスプリッター
１１…波長モニター
１２…コントローラ
２１…レーザパルスディデクター
２２…コントローラ
２３…観測窓部
２４…サイドライトディデクター
２５…圧力計
２６…ガス供給ライン
２７…排気ライン
３０…発振段レーザ
３１…アパーチャ
３２…反射ミラー
４０…増幅段レーザ
４１…レーザチェンバ
４２…凹面ミラー
４３…凸面ミラー
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域化ガスレーザ装置に関し、特に、Ｆ2 レーザ装置等のガスレーザ装置からのレーザビームにＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）が含まれないようにして、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下に狭帯域化したガスレーザ装置に関するものである。
【０００２】
また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置等のＦ2 を含むレーザガスを使用するガスレーザ装置からのレーザビームにＡＳＥが含まれないようにして、スペクトル線幅、スペクトル純度の更なる狭帯域化を施したガスレーザ装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される露光光の短波長化が進められており、半導体露光用光源として、従来の水銀ランプから波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ装置や更なる短波長光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ装置が用いられ始めている。
【０００４】
また、７０ｎｍ以下のライン幅の半導体集積回路を半導体上に実現するための露光技術において、波長１６０ｎｍ以下の露光用光源が要求されている。そして、現在、波長１５７ｎｍ付近の紫外線を放出するＦ2 （フッ素分子）レーザ装置がその光源とし有力視され、露光装置搭載への研究開発が急ピッチで行われている。本発明は、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置の性能改善、及び、半導体露光装置へＦ2 レーザ装置を搭載すべく、Ｆ2 レーザ装置の性能改善に係わるものである。
【０００５】
光技術には大きく分けて以下の２種類ある。
【０００６】
１）屈折系(dioptric system)
２）反射屈折系(catadioptric system)
屈折系としては、従来の露光装置に一般的に用いられていた投影光学系がある。露光技術では、光学系内での色収差補正方法が１つの大きな問題である。屈折系では、種類の違う屈折率を有するレンズ等の光学素子を組み合わせることによって、色収差補正を実現してきた。ただし、１５７ｎｍ付近の波長域において透過性を有する使用可能な光学材料の種類に制限があり、現状ではＣａＦ2 （蛍石）以外は使用できない状況にある。
【０００７】
反射屈折系を露光技術に用いると、反射光学素子には色分散がないため、反射光学素子と屈折光学素子とを組み合わせることにより、色収差の発生が抑えられる。そのために、反射屈折系を用いた露光装置が、現状の１５７ｎｍ付近の波長域では有望視されている。ただし、反射屈折系は、従来の屈折系と比較して、露光機の光軸調整が困難なため、敬遠される傾向にある。
【０００８】
従来技術として一般的であった屈折系を、この１５７ｎｍ付近の波長域に対して適応させる有力な手段が現状で１つある。それは、放出されるレーザビームが狭帯域化されたＦ2 レーザ装置を露光装置の光源として用いることである。
【０００９】
放電ガス全圧等の運転条件にもよるが、一般的に狭帯域化されていない（フリーランニング動作の）場合、Ｆ2 レーザビームのスペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）は約１．５〜１．２ｐｍ付近にある。屈折系においては、このスペクトルの半値全幅を０．２ｐｍ以下に狭帯域化することが要求される。また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置においても、フリーランニング動作時のレーザビームのスペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）数１００ｎｍと広帯域であるので、やはり狭帯域化することが要求される。本発明はその狭帯域化技術に係わるものである。
【００１０】
さて、図１に、１個以上の拡大プリズムとグレーテング（回折格子）を用いた狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す。なお、狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置も同様な構成となる。
【００１１】
レーザチェンバ１内にはＦ2 レーザ励起媒質ガス（以下、レーザガスと称する。）が充填されている。高電圧パルス発生装置３からレーザチェンバ１内に所定距離だけ離間して対向配置された一対の電極２に高電圧パルスが印加され、電極２間に放電が発生し、この放電部におけるレーザガスが励起される。励起されたレーザガスよりレーザビームとなる種光が発生する。レーザチェンバ１内には、さらにファン４とラジエター（図示されていないが）が設置されている。レーザガスはこのファン４によってレーザチェンバ１内で循環し、放電により高温になったレーザガスはラジエターと熱交換されて冷却される。レーザチェンバ１には、図１のように、ウインドー部５にウィンドー部材がハの字の形でブリュ−スタ角度で、又は、平行ブリュ−スター角度で設置されている。なお、電極２は、紙面垂直方向に所定距離だけ離間してアノード電極とカソード電極とが配置されている。
【００１２】
レーザ共振器は、後述する狭帯域化モジュール６に搭載された回折格子８と出力ミラー９とにより構成される。
【００１３】
上記したレーザビームとなる種光は、狭帯域化モジュール６中に設置されている回折格子（グレーテング）８及び拡大プリズム７、放電部、及び、出力ミラー９の間を往復し、出力ミラー９からレーザビームとして取り出される。
【００１４】
出力ミラー９から出射されてレーザビームの一部はビームスプリッター１０により波長モニター１１へ導入され、波長モニター１１で出力、中心波長等が計測される。
【００１５】
狭帯域化は、レーザ共振器内に分光機能を有する光学的狭帯域化モジュール６を配置することによりなされる。例えば、狭帯域化モジュール６は、ケーシングとケーシング内に設置された回折格子（グレーテング）８及び拡大プリズム７から構成され、回折格子８による波長選択によりスペクトルの狭帯域化が実現する。
【００１６】
また、回折格子８、拡大プリズム７の何れか１つの回転によって発振中心波長を変化させることが可能である。
【００１７】
なお、レーザチェンバ１と回折格子８間の任意の位置に高反射ミラーを設置し、この高反射ミラーを回転させて回折格子８への光の入射角度を変えることによって発振中心波長を変化させることも可能である。
【００１８】
波長モニター１１からの中心波長信号を元にコントローラ１２は狭帯域化モジュール６内の回折格子８、拡大プリズム７、又は、図示されていないが、レーザチェンバ１と回折格子８間の任意の位置に設置されて高反射ミラーの何れか１つの回転させて波長制御を行う。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このような狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の狭帯域化手段として、レーザ共振器内に分光機能を有する光学的狭帯域化モジュールを用いても、露光装置の屈折系において要求される前記のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）０．２ｐｍ以下の狭帯域化性能を得ることが困難であった。
【００２０】
スペクトル線幅をΔλ、回折格子に入射する光線幅をＷ、回折格子のブレーズ角（＝リトロー角）をθとすると、
Δλ∝ｃｏｓθ／Ｗ
なる関係がある。すなわち、スペクトル幅Δλは回折格子のブレーズ角θ、回折格子に入射する光線幅Ｗが大きくなる程狭くなる。
【００２１】
光線幅Ｗを大きくするには、拡大プリズムの拡大率を大きくしたり、拡大プリズムの個数を増やすことと、回折格子の幅を広くすることが必要である。しかしながら、露光用光源とする場合、露光現場における装置サイズの制約から、狭帯域化モジュールの大きさも制限される。また、拡大プリズムの光透過率は、波長１５７ｎｍの光に対して１００％ではないので、個数を増やせば増す程発振効率が低下する。すなわち、拡大プリズムの個数を増加したり、回折格子の幅を大きくするには限界がある。
【００２２】
また、光学部品の製作技術からくる限界もある。例えば、回折格子の製作限界によりブレーズ角は所定値以上に大きくできない。
【００２３】
以上のような事情により、光学的狭帯域化には限界がある。
【００２４】
ここで、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３６７９．（１９９９）１０３０〜１０３７には、レーザパルス幅が長くなると、それに伴って、レーザ光のスペクトル線幅が狭くなっていくことが記載されており、実際、本発明者等の実験でもこれは証明された。
【００２５】
すなわち、上記した光学的狭帯域化の限界を超えて更なる狭帯域化を実現するには、レーザビームのロングパルス化（パルスストレッチ）が必要となる。
【００２６】
しかしながら、ロングパルス化を行っても、スペクトル線幅（ＦＷＨＭ）０．２ｐｍ以下の狭帯域化性能を得るのは難しい。
【００２７】
これは、以下の理由による。Ｆ2 （分子）レーザ装置は、エキシマレーザ（ＫｒＦ，ＡｒＦ，ＸｅＣｌ等）と同様、利得が大きい。レーザ装置において利得が大きいということは、狭帯域化モジュールを用いて共振することなくレーザ装置の出力ミラーから出射される光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission；寄生発振光）が多いことを意味する。ＡＳＥはレーザ共振器を往復せず出力ミラーより放出される光なので、狭帯域化モジュールを通過しないか、通過しても１回であると考えられ、狭帯域化はほとんど行われない。従来の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置から放出されるレーザビームはこのＡＳＥ成分を含むので、レーザビームのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）を０．２ｐｍ以下に狭帯域化することは困難であった。以下に、ＡＳＥ発生について、詳細に述べる。
【００２８】
図２は、従来のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）０．２ｐｍ以下の狭帯域化性能が得られないＦ2 レーザ装置の場合の、レーザ発振時サイドライト（以下、サイドライトと言う。）波形、レーザパルス波形、スペクトル線幅の時間的移り変わりを示す図である。なお、この波形取得時の回折格子と出力ミラーとが作るレーザ共振器の長さは１５００ｍｍであった。
【００２９】
ここで、一対の電極間で発生する放電により励起されたレーザガスにより発生する光を「サイドライト」と称することにする。サイドライトの観測は、レーザ共振器上にない位置（例えば、電極の長手方向と略垂直方向の電極サイド位置）からなされる。
【００３０】
サイドライトの波形は、レーザの時間的利得分布を示すものである。すなわち、このサイドライトはレーザ発振時のゲイン分布を示している。
【００３１】
レーザパルスは、サイドライトのピーク時に閾値を超えて急激に立ち上がる。すなわち、メインのレーザ発振（ＡＳＥではない発振）は、サイドライトの第１のピークを起点に急激に立ち上がる。
【００３２】
レーザパルス波形において、放電励起開始（０ｎｓ）から２０ｎｓを越えた位置に１つのピークが観測される。このピーク位置のＡ時点でのスペクトル線幅は、フリーランニングのときのスペクトル線幅と略同程度であった（なお、図２におけるスペクトル線幅を示す縦軸はリニアではない。Ａ時点でのスペクトル線幅は０．４ｐｍ程度に見えるが、実際はもっと大きい。）。
【００３３】
前記したように、Ｆ2 レーザ装置は、エキシマレーザ（ＫｒＦ，ＡｒＦ，ＸｅＣｌ等）と同様、利得が大きい。利得の大きいレーザ装置においては、利得が立ち上がった後の所定の値を超えると（すなわち、利得の立ち上がりから所定時間遅れて）、光が共振器を往復することなくワンパス通過することによる発振（ＡＳＥ）が生じる。
【００３４】
図２に示すレーザパルス波形の時点Ａでのピークは、レーザ共振器の光軸をずらしてミスアライメント状態にしても観測された。したがって、レーザパルス波形の最初のピーク部分の光はＡＳＥと考えられる。前記したように、ＡＳＥはレーザ共振器を往復せずに出力ミラーより放出される光なので、狭帯域化モジュールを通過しないか、通過しても１回であると考えられるので、狭帯域化はほとんど行われない。
【００３５】
ＡＳＥとして取り出されなかった光は、レーザ共振器を往復し、狭帯域化され、やがてレーザビームとして取り出される。
【００３６】
１つのレーザパルスのスペクトル線幅は、図３（ａ）に模式的に示すように、レーザパルス内各時点での各スペクトル線幅の時間的積分値となるので、レーザパルス初期にＡＳＥが放出されると、結果的にスペクトル線幅は０．２ｐｍ以下とするのは困難であった。すなわち、図３（ｂ）に模式的に示すように、０．６ｐｍ以上のスペクトル線幅を有するＡＳＥがレーザパルスのスペクトル特性にかぶさってしまい、レーザパルス全体の積分スペクトルとしては、メインのレーザ発振スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下でも、全体としては０．２ｐｍ以上のスペクトル線幅になってしまう。
【００３７】
一方、上記したＡＳＥのあるレーザパルス波形では、スペクトル純度の点で、露光用光源としての仕様を満足することが困難になる。
【００３８】
ここで、「スペクトル純度」とは、スペクトルエネルギーの集中度に関する１つの指標であり、図４に示す通り、スペクトル波形の「ある面積比率」を含む線幅をいう。例えば、一般によく使われる「９５％純度」とは、そのスペクトル波形の全面積の中、中心側から９５％の面積を含む線幅のことで指す。通常、屈折系露光用光源として要求されるスペクトル純度は、０．５ｐｍである。
【００３９】
先に述べたように、ＡＳＥはほとんど狭帯域化されていない光である。すなわち、いかにロングパルス化（パルスストレッチ）が行われようとも、ＡＳＥ成分が存在する限り、図３に示すスペクトルの積分波形の裾のあたりの波形は変わらない。したがって、露光装置側の要求によっては、スペクトル純度についての仕様を満足することができない。波長により要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度の要求値は変わるが、上記のような問題はＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置に対しても当てはまる。
【００４０】
本発明は従来技術のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置等のＦ2 を含むレーザガスを用いるガスレーザ装置において狭帯域化性能の向上を実現し、特にＦ2 レーザ装置において、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下を実現するためにＡＳＥの放出を抑えた狭帯域化ガスレーザ装置を提供することである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないように、放電により発光する時点からレーザビームが発生するまでの時間が設定されていることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明の第２の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれず、かつ、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するように、放電により発光する時点からレーザビームが発生するまでの時間が設定されていることを特徴とするものである。
【００４４】
本発明の第３の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形の第１ピークが発生する時刻ＴLP1 を求め、ＴSL1 ＞ＴLP1 とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とするものである。
【００４５】
本発明の第４の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形が発生する時刻ＴLPS を求め、ＴSL1 ＞ＴLPS とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とするものである。
【００４６】
本発明の第５の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、ＡＳＥが発生しないときの放電発光波形の第１ピークの立上りの最大勾配の最大値ΔＴ1 を予め記憶しておき、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の第１ピークの立上りの最大勾配ΔＴS を求め、ΔＴS ＞ΔＴ1 とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とするものである。
【００４７】
本発明の第６の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、 前記コントローラは、レーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の時間的推移データと、このデータから求められる放電発光波形の起点を原点としたときの所定のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の値が得られる時刻Ｔbwを記憶しておき、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、ＴSL1 ＜Ｔbwとならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とするものである。
【００４８】
本発明の第７の狭帯域化ガスレーザ装置は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、レーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の時間的推移データと、このデータから求められる放電発光波形の起点を原点としたときの所定のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の値が得られる時刻Ｔbwを記憶しておき、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形が発生する時刻ＴLPS を求め、ＴLPS ＜Ｔbwとならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とするものである。
【００４９】
また、本発明は、Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、上記第３、第４、第５の何れかの狭帯域化レーザ装置のコントローラのＡＳＥ制御機能と、上記第６又は第７の狭帯域化レーザ装置のコントローラのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度機能とを併せ持ち、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれず、かつ、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにする狭帯域化ガスレーザ装置を含むものである。
【００５０】
さらに、発振段レーザと増幅段レーザとからなる２ステージ方式の狭帯域化ガスレーザ装置であって、発振段レーザが上記第１から第８の何れかの狭帯域化ガスレーザ装置である狭帯域化ガスレーザ装置を含むものである。
【００５１】
この２ステージ方式の狭帯域化ガスレーザ装置において、前記増幅段レーザが、放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディデクター）と、前記増幅段レーザの放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、前記コントローラは、前記発振段レーザのコントローラから発振段レーザのレーザパルスが立ち上がるタイミングデータＴLPS を受信し、このデータを基に前記発振段レーザのレーザパルスが立ち上がった後に増幅段レーザの放電を開始するようにすることが望ましい。
【００５２】
本発明においては、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、ＡＳＥの放出が抑制可能となり、Ｆ2 レーザ装置において、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下の超狭帯域化ガスレーザ装置を実現することが可能となる。また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置においても、狭帯域化性能を向上させることが可能となる。
【００５３】
また、高出力・超狭帯域化フッ素レーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになる。
【００５４】
同様に、高出力・超狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が露光装置からの要求線幅以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
前記の発明が解決しようとする課題の説明から、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下を実現するためには、狭帯域化Ｆ2 レーザ装置から放出される光からＡＳＥ成分を抑制・除去することが必要であることが理解される。また、狭帯域化性能を向上させるためには、狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置から放出される光からＡＳＥ成分を抑制・除去することが必要であることが理解される。
【００５６】
本発明者等は鋭意研究の結果、図１に示すような狭帯域化Ｆ2 レーザ装置から放出される光からＡＳＥ成分を抑制・除去するには、レーザ利得の立ち上がりを緩やかにし、レーザパルスの立ち上がり開始時点を遅らせることが有効であることを発見した。これは、狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置についても同様であった。以下、狭帯域化Ｆ2 レーザ装置を例にとって説明する。
【００５７】
図５に、本発明（詳細は後述）におけるレーザパルス波形、サイドライト波形、スペクトル線幅の時間的推移（ａ）と従来の同様の時間的推移（ｂ）を比較して示す。図５（ｂ）は図２と同じである。なお、図５（ａ）の場合も、波形取得時の回折格子と出力ミラーとが作るレーザ共振器の長さは、図２のときと同様、１５００ｍｍであった。また、狭帯域化モジュールの構成も同じである。
【００５８】
両者の比較から明らかなように、本発明（図５（ａ））のサイドライトの立ち上がり（すなわち、レーザ利得の立ち上がり）は従来例（図５（ｂ））と比較して遅く、ＡＳＥ成分もレーザパルス波形に存在していない。また、サイドライトが立ち上がる時点（０ｎｓ）を起点としたとき、レーザパルス波形の立ち上がり開始時点は、本発明（図５（ａ））の方が従来例（図５（ｂ））と比較して遅い。
【００５９】
サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が遅いと、このようにＡＳＥ成分が抑制されるのは、以下の理由によるものと考えられる。上記したように、従来例（図２）の場合、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が速く、放電により発生した光は急速に増幅され、レーザビームとして所定のしきい値を超えてレーザ共振器から取り出される前に、レーザ共振器を往復しないまま増幅された光がＡＳＥとして取り出される。
【００６０】
一方、本発明（図５（ａ））の場合、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が遅いので、放電により発生した光は緩やかに増幅される。そして、ＡＳＥとしてレーザ共振器から取り出される程急激に光が増幅されずにレーザ共振器内を往復して、やがてしきい値を超えてレーザ共振器よりレーザビームとして取り出される。すなわち、レーザ装置から放出される光にＡＳＥは存在しない。
【００６１】
従来から、狭帯域化を実現する手法として、レーザパルス波形のロングパルス化（パルスストレッチ）があげられていたが、この手法では、条件によっては、図２に示すようにレーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれ、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下を実現するのが困難な場合があった。
【００６２】
一方、発明者等は、従来は考慮されていなかったサイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）を制御することにより、上記のように、ＡＳＥの発生を抑制することが可能となった。そのため、狭帯域化モジュールの性能、レーザ共振器長の適宜設定や、レーザパルス幅のロングパルス化等を行うことにより、屈折系の露光装置用光源に要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度を満足した狭帯域化Ｆ2 レーザ装置が実現可能となった。
【００６３】
ところで、図５（ａ）と（ｂ）のスペクトル線幅の時間的推移とレーザパルス波形をまとめると、図６のようになる。
【００６４】
上記したように、本発明（図５（ａ））の場合、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）が遅いので、放電により発生した光の増幅スピードが遅い。よって、サイドライトが立ち上がる時点を起点としたとき、図６で明らかなように、レーザパルス波形の立ち上がり開始時点は、本発明（図５（ａ））の方が従来例（図５（ｂ））と比較して遅い。
【００６５】
ここで、従来例（図２：図５（ｂ））と本発明（図５（ａ））のスペクトル線幅の時間的推移は、略同一曲線上に乗っており、本発明のレーザパルス波形が立ち上がった時点で、スペクトル線は、同時点の従来例でのスペクトル線幅と略同じである。
【００６６】
すなわち、放電開始後（サイドライト発光開始後）に発生した光がレーザビームとしてレーザ共振器から取り出されるまで（レーザパルスが立ち上がるまで）にレーザ共振器内を往復する光は、狭帯域化モジュールを何回か通過するので、ある程度狭帯域化されていると考えられる。
【００６７】
したがって、サイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）を制御して、レーザ共振器内の光が所定のスペクトル線幅まで狭帯域化された後にレーザパルスが立ち上がるようにすることにより、スペクトル線幅（積分値）を所定値までに狭くし、スペクトル純度も向上させることが可能となる。
【００６８】
以上をまとめると、発明者等は、従来は考慮されていなかったサイドライトの立ちあがり（レーザ利得の立ちあがり）を制御することにより、ＡＳＥの発生を抑制すると共に、レーザパルス発生時点からある程度狭帯域化されたレーザビーム発生させることが可能となったので、屈折系の露光装置用光源に要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度を満足した狭帯域化Ｆ2 レーザ装置が提供可能となった。
【００６９】
図７に、サイドライト発光開始からサイドライト第１ピークが発生するまでの時間（黒丸）及びＡＳＥを含むレーザパルス波形の起点（四角）と、レーザパルスのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）との関係を示す。ここで、図７におけるスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）は、前記したように、図３に示すようなレーザパルス内各時点での各スペクトル線幅の時間的積分値である。なお、回折格子と出力ミラーとが作るレーザ共振器の長さは１５００ｍｍであった。
【００７０】
また、サイドライト波形、レーザパルス波形の起点は、波形からは正確に定め難いので、ここでは各波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％となる時点をサイドライト波形、レーザパルス波形の起点とした。しかしながら、強度が５％未満である時点、例えば強度が１％である時点と強度が５％である時点との差は非常に小さいので、各波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％未満である任意の時点をサイドライト波形、レーザパルス波形の起点としてもよい。
【００７１】
図７に示す各測定で、レーザパルス波形を観測したところ、サイドライトの第１パルスが上記で定義したサイドライトの起点から約３５ｎｓ以前に発生するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれた。このとき、図２に示すように、サイドライトの第１ピークの時点以前に、レーザパルス波形の起点が発生した。
【００７２】
一方、サイドライトの第１パルスがサイドライトの起点から約３５ｎｓ以降に発生するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれなかった。このとき、図５（ａ）に示すように、サイドライトの第１ピークの時点近傍若しくは以後に、レーザパルス波形の起点が発生した。
【００７３】
また、図７から明らかなように、サイドライトの第１ピークがサイドライトの起点から４０ｎｓ以降に発生するとき、スペクトル線幅は０．２ｐｍ未満となった。また、図７では示していないが、スペクトル純度も０．５ｐｍ以下となった。
【００７４】
上記をまとめると、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれないことが分った。
【００７５】
次に、本発明によるサイドライトの立ち上がりの制御（ＡＳＥ抑制制御）について説明する。
【００７６】
上記したように、本発明は、サイドライトの立ち上がりを制御して、ＡＳＥの発生を抑制すること、及び、レーザ共振器を往復する光が所定値以下に狭帯域化されるまでレーザパルスの立ち上がりを遅らせることに特徴がある。
【００７７】
サイドライトの立ち上がりを制御（すなわち、レーザパルスの立ち上がりの起点を制御）する制御パラメータは、主に以下に示すものがあることが分った。
【００７８】
▲１▼印加電圧
図８は、同一狭帯域化モジュール、同一ガス条件（レーザチェンバ内のガス混合比、ガス圧力）下で、高電圧パルス発生装置から電極に印加される印加電圧を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを示す図である。
【００７９】
高電圧パルス発生装置から電極に印加される印加電圧を低くすると、遅延時間Ｔｄは図８のように遅くなる。すなわち、印加電圧の減少によりレーザの利得が減少しレーザパルスの立ち上がりの起点が遅くなる。
【００８０】
図８において、電圧値が大きい印加電圧Ｃのときには、利得が高いためにＡＳＥが発生し、上記遅延時間はＴ３と短く、スペクトル線幅も０．２ｐｍを上回っている。
【００８１】
印加電圧Ｂのときには、印加電圧Ｃのときと比較して電圧値が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ２であり、Ｔ３よりも長いが、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではないので、スペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【００８２】
一方、印可電圧Ａのときには、印加電圧Ｂのときと比較してさらに電圧値が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ１であり、Ｔ２よりも長く、光がレーザ共振器を往復する回数が十分であり、スペクトル線幅は０．２ｐｍを下回っている。
【００８３】
このように、同一狭帯域化モジュール、同一ガス条件下では、高電圧パルス発生装置から電極に印加される印加電圧を制御することにより、サイドライトの立ち上がり時期を制御して、ＡＳＥの発生を抑制することができると共に、十分狭帯域化されてからレーザパルスが立ち上がるように、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを制御することも可能となる。
【００８４】
▲２▼Ｆ2 濃度
図９は、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一ガス圧力下で、レーザガスに含まれるＦ2 濃度を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを示す図である。
【００８５】
レーザガス中のＦ2 濃度を薄くすると、遅延時間Ｔｄは図９のように遅くなる。すなわち、Ｆ2 濃度の減少によりレーザの利得が減少し、レーザパルスの立ち上がりの起点が遅くなる。
【００８６】
図９において、Ｆ2 濃度が大きい濃度Ｆのときには、利得が高いためにＡＳＥが発生し、上記遅延時間はＴ３と短く、スペクトル線幅も０．２ｐｍを上回っている。
【００８７】
濃度Ｅのときには、濃度Ｆのときと比較してＦ2 濃度が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ２であり、Ｔ３よりも長いが、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではないので、スペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【００８８】
一方、濃度Ｄのときには、濃度Ｂのときと比較してさらにＦ2 濃度が小さく、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ１であり、Ｔ２よりも長く、光がレーザ共振器を往復する回数が十分であり、スペクトル線幅は０．２ｐｍを下回っている。
【００８９】
このように、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一ガス圧力下では、レーザガスに含まれるＦ2 濃度を制御することにより、サイドライトの立ち上がりを制御して、ＡＳＥの発生を抑制することができると共に、十分狭帯域化されてからレーザパルスが立ち上がるように、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを制御することも可能となる。
【００９０】
▲３▼レーザガス圧力
図１０は、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一Ｆ2 濃度下で、レーザチェンバ内のレーザガス圧力（以下、全圧と称する。）を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを示す図である。
【００９１】
全圧を低くすると、遅延時間Ｔｄは図１０のように遅くなる。すなわち、全圧の減少によりレーザの利得が減少し、レーザパルスの立ち上がりの起点が遅くなる。
【００９２】
図１０において、圧力値が大きい全圧Ｉのときには、利得が高いためにＡＳＥが発生し、上記遅延時間はＴ３と短く、スペクトル線幅も０．２ｐｍを上回っている。
【００９３】
全圧Ｈのときには、全圧Ｉのときと比較して、全圧が低くＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ２であり、Ｔ３よりも長いが、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではないので、スペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【００９４】
一方、全圧Ｇのときには、全圧Ｈのときと比較してさらに全圧が低く、ＡＳＥが発生していない。そのときの遅延時間はＴ１であり、Ｔ２よりも長く、光がレーザ共振器を往復する回数が十分であり、スペクトル線幅は０．２ｐｍを下回っている。
【００９５】
このように、同一狭帯域化モジュール、同一印加電圧、同一Ｆ2 濃度下では、全圧を制御することにより、サイドライトの立ち上がりを制御して、ＡＳＥの発生を抑制することができると共に、十分狭帯域化されてからレーザパルスが立ち上がるように、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間Ｔｄを制御することも可能となる。
【００９６】
次に、このようなサイドライトの立ち上がりを制御する具体例を説明する。
【００９７】
図１１に、本発明の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す。ここで、図１と共通する部分は、同等の機能を有するため説明を省略する。
【００９８】
レーザチェンバ１には、レーザチェンバ１内にＦ2 ガスや希ガス等のバッファーガスを供給するためのガス供給ライン２６とレーザチェンバ内のガスを排気するための排気ライン２７とが接続されている。
【００９９】
ガス供給ライン２６は、Ｆ2 ガスを供給するためのラインと、希ガス等のバッファーガスを供給するためのラインとからなる。希ガス等のバッファーガスを供給するためのラインはバルブＶ１を介して不図示のバッファーガス供給源と接続され、Ｆ2 ガスを供給するためのラインはバルブＶ２を介して不図示のＦ2 ガス供給源と接続されている。なお、Ｆ2 ガスは反応性が極めて高いので、通常Ｆ2 ガ供給源からＦ2 ガスを希ガス等で希釈した希釈Ｆ2 ガスが供給される。
【０１００】
バルブＶ１、バルブＶ２の下流側で上記２ラインは統合されてレーザチェンバ１と接続される。
【０１０１】
また、排気ライン２７はバルブＶ３を介して不図示の排気手段に接続されている。
【０１０２】
コントローラ２２はバルブＶ１，Ｖ２、Ｖ３の開閉を制御して、レーザチェンバ１内へのガスの供給・排気を行う。
【０１０３】
レーザチェンバ１の側面（電極２の長手方向と略垂直方向の電極サイド位置）には、サイドライトを観測するための観測窓部２３が設けられている。サイドライトの時間的なパルス波形はサイドライトディデクター２４により測定され、測定データはコントローラ２２へ送出される。
【０１０４】
一方、出力ミラー９から出射されるレーザビームの一部はビームスプリッター１０によりレーザパルスディデクター２１により測定され、測定データはコントローラ２２へ送出される。
【０１０５】
また、コントローラ２２は、高電圧パルス発生装置３を制御して、電極２へ印加する印加電圧の値を制御する。
【０１０６】
レーザチェンバ１には、レーザチェンバ１内のレーザガスの圧力を測定する圧力計２５が備えられ、圧力データはコントローラ２２に送出される。
【０１０７】
ところで、前記したように、本発明者等は、詳細に実験結果等を解析することにより、次のような知見を得ている。すなわち、図１２、図１３のように、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 を比較したとき、ＴSL1 ＞ＴLP1 ならＡＳＥが発生し（図１２）、ＴSL1 ≦ＴLP1 ならＡＳＥが発生しない（図１３）。なお、図１２、図１３において、ＴLPS はレーザパルスの起点である。このような知見に基づき、以下のように制御してＡＳＥの発生を抑制する。
（１）電圧制御
電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制するフローチャートを図１４に示す。
【０１０８】
まず、コントローラ２２は、高電圧パルス発生装置（以下、電源と称する。）３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ１０１）。
【０１０９】
次いで、サイドライトディデクター２４、レーザパルスディデクター２１により、サイドライトの時間的パルス波形、レーザパルスの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ１０２）、その検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ１０３）。
【０１１０】
次に、コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点を原点として、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 を算出し（ステップＳ１０４）、ＴSL1 とＴLP1 との大小を比較する（ステップＳ１０５）。
【０１１１】
ＴSL1 ≦ＴLP1 であるときは、ＡＳＥが発生していないと判断する。一方、ＴSL1 ＞ＴLP1 であるとき、図８に示すようにＡＳＥは電極２への印加電圧が所定値以下のとき発生しなくなるので、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ１０６）。
【０１１２】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御して、ＡＳＥの発生を抑制したが、上記した図９、図１０から明らかなように、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制してもよい。
【０１１３】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図１５のステップＳ１０１〜Ｓ１０５（図１４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じ）を行い、ステップＳ１０５において一方のＴSL1 ＞ＴLP1 であるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ１０７）。
【０１１４】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このとき、バルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ１０８）。
【０１１５】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１１６】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８を繰り返す。
【０１１７】
なお、レーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制する場合は、ステップ１０８を省略すればよい。
【０１１８】
なお、図７を用いて先に説明したように、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するとき、レーザパルス波形にＡＳＥ成分が含まれないことが判明している。したがって、ＡＳＥ発生の判定をサイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの起点ＴLPS （図１２、図１３）とを比較することにより行ってもよい。具体的な制御は、上記制御において、レーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 をの代わりにレーザパルスの起点ＴLPS を用いることにより達成される。
【０１１９】
ここで、レーザパルス波形の起点ＴLPS は、上記したように、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％であるとなる時点としたが、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％未満である任意の時点をレーザパルス波形の起点ＴLPS としてもよい。
【０１２０】
ところで、ＡＳＥ発生の判定は、上記のようにサイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 との比較結果により可能なことは分ったが、以下のような別の判別法によってもＡＳＥ発生の判定を行うことができることが、本発明者等の試験により明らかになった。
【０１２１】
すなわち、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs が所定値ΔＴ1 を超えるとＡＳＥの発生が起こることが、発明者等の試験にて明らかになった。図１６にサイドライト波形とレーザパルス波形を示すように、サイドライト１の場合に得られるレーザパルス１にはＡＳＥが含まれている。このときのサイドライト立ち上がり時の最大勾配ΔＴs はΔＴs1であり、所定値ΔＴ1 とΔＴs1の関係は、ΔＴ1 ＜ΔＴs1であった。
【０１２２】
一方、サイドライト２の場合に得られるレーザパルス２にはＡＳＥが含まれていない。このときのサイドライト立ち上がり時の最大勾配ΔＴs はΔＴs2であり、所定値ΔＴ1 とΔＴs2の関係は、ΔＴ1 ≧ΔＴs1であった。
【０１２３】
以上のように、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を計測し、所定値ΔＴ1 に対する最大勾配ΔＴs の緩急によってＡＳＥのの発生の有無が判定できる。
【０１２４】
サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs もサイドライト立ち上がり時間と同様にレーザ励起媒質の利得によって変化する。利得が低いとΔＴs は緩やかになり、利得が高いと急峻になる。サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs の制御パラメータは、前述の印加電圧、Ｆ2 濃度、全圧である。
【０１２５】
この場合には、上記知見に基づき、以下のように制御してＡＳＥの発生を抑制する。
（１）電圧制御
この場合の電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制するフローチャートを図１７に示す。
【０１２６】
上記所定値ΔＴ1 は、狭帯域化モジュール６の性能（例えば、拡大プリズム７の拡大率、回折格子８のブレーズ角）や、レーザ共振器長に依存する。コントローラ２２は、レーザ装置の上記依存条件に基づいて得られた所定値ΔＴ1 を予め記憶しておく。
【０１２７】
そして、コントローラ２２は、電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ２０１）。
【０１２８】
次いで、サイドライトディデクター２４により、サイドライトの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ２０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ２０３）。
【０１２９】
次に、コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点から第１ピークまでの範囲からサイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を算出し（ステップＳ２０４）、ΔＴs とΔＴ1 との大小を比較する（ステップＳ２０５）。
【０１３０】
ΔＴs ≦ΔＴ1 であるときは、ＡＳＥが発生していないと判断する。一方、ΔＴs ＞ΔＴ1 であるとき、図８に示すようにＡＳＥは電極２への印加電圧が所定値以下のとき発生しなくなるので、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ２０６）。
【０１３１】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御してＡＳＥの発生を抑制したが、上記したように、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制してもよい。
【０１３２】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図１８のステップＳ２０１〜Ｓ２０５（図１７のステップＳ２０１〜Ｓ２０５と同じ）を行い、ステップＳ２０５において一方のΔＴs ＞ΔＴ1 であるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ２０７）。
【０１３３】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このときバルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ２０８）。
【０１３４】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１３５】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０８を繰り返す。
【０１３６】
なお、レーザガスの圧力を制御してＡＳＥの発生を抑制する場合は、ステップ２０８を省略すればよい。
【０１３７】
なお、ＡＳＥの制御において、上記した例では、制御パラメータとして電極２への印加電圧、レーザチェンバ１内のレーザガス中のＦ2 ガス濃度、レーザチェンバ１内のレーザガス圧力の何れか１つを用いたが、これに限るものではなく、上記パラメータを複数組み合わせて制御を行うことも可能である。
【０１３８】
さて、上記したようなＡＳＥの抑制制御により、レーザパルス中にＡＳＥ成分がなくなり、狭帯域化モジュール６の性能、レーザ共振器長の適宜設定やレーザパルス幅のロングパルス化等を行うことにより、屈折系の露光装置用光源に要求されるスペクトル線幅、スペクトル純度を満足することが可能となった。
【０１３９】
ところで、例えば狭帯域化モジュール６の性能によっては、ＡＳＥの発生を抑制しても、所定のスペクトル線幅（例えば、０．２ｐｍ以下）にならない場合がある。例えば、図８における印加電圧Ｂのとき、図９におけるＦ2 濃度Ｅのとき、図１０におけるレーザガス全圧Ｈのときには、ＡＳＥが発生していないが、何れもスペクトル線幅は０．２ｐｍを上回っている。
【０１４０】
これは、図８、図９、図１０の特性を観測したときの狭帯域化モジュール６の性能では、上記条件（印加電圧Ｂ、濃度Ｅ、全圧Ｈ）における遅延時間Ｔｄ（サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間）では、光がレーザ共振器を往復する回数が十分ではなく、光が十分狭帯域化される前にレーザパルスが立ち上がっているためであると考えられる。
【０１４１】
以下に、スペクトル線幅、スペクトル純度を所定の値以下に制御する制御方法を示す。
【０１４２】
先に述べたように、図６の結果から、放電開始後（サイドライト発光開始後）に発生した光がレーザビームとしてレーザ共振器から取り出されるまで（レーザパルスが立ち上がるまで）にレーザ共振器内を往復する光は、狭帯域化モジュール６を何回か通過するので、ある程度狭帯域化されていると考えられる。
【０１４３】
そこで、電極２への印加電圧、レーザガス中のＦ2 濃度、レーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、サイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を変化させ、遅延時間の異なる複数のレーザパルスを得る。そして、そのときのスペクトル線幅の時間的推移を測定する。
【０１４４】
図６から明らかなように、同一の狭帯域化モジュール性能、同一のレーザ共振器長条件においては、上記複数のレーザパルスのスペクトル線幅の時間的推移（サイドライトの立ち上がりの起点を原点とする）は、同一曲線上にある。
【０１４５】
すなわち、図１９のようなサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性が得られ、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅の時間的推移特性が推定される。このようにして得られたサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性が、そのとき使用したレーザ装置の狭帯域化モジュールの性能、レーザ共振器長、ロングパルス化されたレーザパルス幅等から決定される特性と考えられる。
【０１４６】
図１９に示すようなサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性と、サイドライト波形、レーザパルス波形から、スペクトル線幅の値が所定値以下かどうかを判断する。
【０１４７】
図１９のような予め求めておいたサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性において、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwを求めておく（図２０）。一般に、ＡＳＥが発生しない場合、サイドライトの第１ピークの時点近傍でレーザパルス波形の起点が発生する。よって、時点Ｔbwとサイドライトの第１ピークの発生時間ＴSL1 とを比較することにより、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が所定値（例えば０．２ｐｍ以下）に狭帯域化されているかどうかを判断する。
【０１４８】
すなわち、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとサイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 を比較したとき、ＴSL1 ＜Ｔbwならレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴSL1 ≧Ｔbwのときはレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１４９】
例えば図２０において、ＴSL1 ＜Ｔbwとなるサイドライト１のときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴSL1'≧Ｔbwとなるサイドライト２のときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１５０】
なお、本発明者等の実験に用いた０．２ｐｍ以下の狭帯域化を達成するように設計・設定した狭帯域化モジュール、レーザ共振器長、レーザパルス幅を有するレーザ装置によれば、サイドライトの起点から時点Ｔbwまでの時間以降にレーザパルスが発生する場合、ＡＳＥは発生しなかった。
【０１５１】
上記知見に基づき、以下のように制御してレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化され、その結果０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅を持つレーザビームを得た。
（１）電圧制御
この場合の電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御するフローチャートを図２１に示す。
【０１５２】
まず、予め上記したような手順で、サイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、スペクトル線幅が所定値（例えば０．２ｐｍ）となる時点Ｔbwを求める。コントローラ２２は、上記時点Ｔbwを予め記憶しておく。
【０１５３】
次に、コントローラ２２は電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ３０１）。
【０１５４】
次いで、サイドライトディデクター２４により、サイドライトの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ３０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ３０３）。
【０１５５】
コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点を原点として、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 を算出し（ステップＳ３０４）、ＴSL1 とＴbwとの大小を比較する（ステップＳ３０５）。
【０１５６】
ＴSL1 ≧Ｔbwであるときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されていると判断する。一方、ＴSL1 ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ３０６）。
【０１５７】
以下、ＴSL1 ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにしたが、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してもよい。
【０１５８】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図２２のステップＳ３０１〜Ｓ３０５（図２１のステップＳ３０１〜Ｓ３０５と同じ）を行い、ステップＳ３０５においてＴSL1 ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ３０７）。
【０１５９】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このときバルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ３０８）。
【０１６０】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１６１】
以下、ＴSL1 ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０８を繰り返す。
【０１６２】
なお、レーザガスの圧力を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにする場合は、ステップ３０８を省略すればよい。
【０１６３】
レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）以下になったかどうかの判定は、上記のようにサイドライトの第１ピーク時間ＴSLと、予め求めておいたサイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性において、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとの比較結果により可能であることが分ったが、図２３に示すように、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS と時点Ｔbwとの比較結果により判定してもよい。
【０１６４】
すなわち、スペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとレーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS とを比較したとき、ＴLPS ≦Ｔbwならレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴLPS ＞Ｔbwのときはレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１６５】
図２３において、ＴLPS1＜Ｔbwとなるレーザパルス１のときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されておらず、ＴLPS2＞Ｔbwとなるレーザパルス２のときには、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されている。
【０１６６】
ここで、レーザパルス波形の起点ＴLPS は、上記したように、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％であるとなる時点としたが、レーザパルス波形の第１ピーク発生以前であって、かつ、第１ピークの強度の５％未満である任意の時点をレーザパルス波形の起点ＴLPS としてもよい。
【０１６７】
なお、本発明者らの実験に用いた０．２ｐｍ以下の狭帯域化を達成するように設計・設定した狭帯域化モジュール、レーザ共振器長、レーザパルス幅を有するレーザ装置によれば、サイドライトの起点から時点Ｔbwまでの時間以降にレーザパルスが発生する場合、ＡＳＥは発生しなかった。
【０１６８】
上記知見に基づき、以下のように制御してレーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化し、その結果０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅を持つレーザビームを得た。
（１）電圧制御
この場合の電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御するフローチャートを図２４に示す。
【０１６９】
まず、予め上記したような手順で、サイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、スペクトル線幅が所定値（例えば０．２ｐｍ）となる時点Ｔbwを求める。コントローラ２２は、上記時点Ｔbwを予め記憶しておく。
【０１７０】
次に、コントローラ２２は電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ４０１）。
【０１７１】
次いで、レーザパルスディテクター２１により、レーザパルスの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ４０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ４０３）。
【０１７２】
コントローラ２２は、受信した波形データから、レーザパルスの起点を原点として、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を算出し（ステップＳ４０４）、ＴLPS とＴbwとの大小を比較する（ステップＳ４０５）。
【０１７３】
ＴLPS ≧Ｔbwであるときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されていると判断する。一方、ＴLPS ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ４０６）。
【０１７４】
以下、ＴLPS ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６を繰り返す。
（２）Ｆ2 濃度、全圧制御
上記（１）の電圧制御では、電極２への印加電圧を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにしたが、レーザガス中のＦ2 濃度やレーザガスの圧力を制御してもよい。
【０１７５】
Ｆ2 濃度を制御する場合、電圧制御のときと同様に、図２５のステップＳ４０１〜Ｓ４０５（図２４のステップＳ４０１〜Ｓ４０５と同じ）を行い、ステップＳ４０５において、ＴLPS ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ３を開けてレーザチェンバ１内のレーザガスを排気し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ３を閉じる（ステップＳ４０７）。
【０１７６】
その後、コントローラ２２は圧力計２５からの圧力データを観測しながらバルブＶ１を開け（このときバルブＶ２は閉状態）、バッファーガスをレーザチェンバ１内に充填し、レーザガス圧力が所定圧力になったら、バルブＶ１を閉じる（ステップＳ４０８）。
【０１７７】
すなわち、レーザガスを所定量排気し、同量のバッファーガスを充填することにより、レーザガス中のＦ2 濃度を減少させる。
【０１７８】
以下、ＴLPS ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０８を繰り返す。
【０１７９】
なお、レーザガスの圧力を制御して、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器を往復する光が所定値（０．２ｐｍ以下）となるようにする場合は、ステップ４０８を省略すればよい。
【０１８０】
以上のように、使用するレーザ装置において、予め狭帯域化モジュール、レーザ共振器長等に依存するサイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、レーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅となる時点Ｔbwを求め、検出したサイドライト第１ピーク時間ＴSL若しくはレーザパルス立ち上がり時間ＴLPS と比較較した結果に基づき、レーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅となるようにすることが可能となる。
【０１８１】
上記した例では、制御パラメータとして電極２への印加電圧、レーザチェンバ１内のレーザガス中のＦ2 ガス濃度、レーザチェンバ１内のレーザガス圧力の何れか１つを用いたが、これに限るものではなく、上記パラメータを複数組み合わせて制御を行うことも可能である。
【０１８２】
なお、上記した例では、予めサイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求めて、それを用いてレーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅となるように制御したが、予めサイドライトの起点を原点とするスペクトル純度の時間的推移を求めて、それを用いて上記と同様の手順でレーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル純度となるように制御することも可能である。
【０１８３】
さらには、予めサイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅、スペクトル純度の時間的推移を求めて、上記と同様の手順でレーザパルスが立ち上がる前にレーザ共振器内を往復する光が所定のスペクトル線幅、スペクトル純度となるように制御することも可能である。
【０１８４】
上記したスペクトル線幅、スペクトル純度制御においては、本発明者等の設計したスペクトル線幅０．２ｐｍ以下の超狭帯域化実現のための狭帯域化モジュールや現状の狭帯域化モジュールを用いた場合、上記時点以降にレーザパルスが発生する場合、ＡＳＥは発生しなかった。
【０１８５】
ここで、確実にＡＳＥ発生の抑制、スペクトル線幅、スペクトル純度の制御を行うのであれば、先に示したＡＳＥ制御（図１４、図１５、図１７、図１８）、スペクトル線幅、スペクトル純度制御（図２１、図２２、図２４、図２５）を組み合わせるとよい。
【０１８６】
以下に、組み合わせた例を示す。例として、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を求めてＡＳＥを抑制し（図１７）、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を求めてスペクトル線幅を制御する（図２４）例を示す。図２６はその制御を行うフローチャートである。
【０１８７】
上記したように、サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs 所定値ΔＴ1 を超えると、ＡＳＥの発生が起こることが判明した。上記所定値ΔＴ1 は、狭帯域化モジュール６の性能（例えば、拡大プリズム７の拡大率、回折格子８のブレーズ角）や、レーザ共振器長に依存する。コントローラ２２は、レーザ装置の上記依存条件に基づいて得られた所定値ΔＴ1 を予め記憶しておく。
【０１８８】
また、予め前記したような手順で、サイドライトの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移を求め、スペクトル線幅が所定値（例えば０．２ｐｍ）となる時点Ｔbwを求める。コントローラ２２は、上記時点Ｔbwを予め記憶しておく。
【０１８９】
そして、コントローラ２２は、電源３に指令を出力してレーザ放電を発生させ、レーザ発振を開始する（ステップＳ５０１）。
【０１９０】
次いで、サイドライトディデクター２４により、サイドライトの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ５０２）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ５０３）。
【０１９１】
次に、コントローラ２２は、受信した波形データから、サイドライトの起点から第１ピークまでの範囲からサイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を算出し（ステップＳ５０４）、ΔＴs とΔＴ1 との大小を比較する（ステップＳ５０５）。
【０１９２】
ΔＴs ≦ΔＴ1 であるときは、ＡＳＥが発生していないと判断する。一方、ΔＴs ＞ΔＴ1 であるとき、図８に示すようにＡＳＥは電極２への印加電圧が所定値以下のとき発生しなくなるので、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ５０６）。
【０１９３】
以下、ＡＳＥが発生しなくなるまで、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０６を繰り返す。
【０１９４】
ＡＳＥが発生していないと確認されたら、次いで、レーザパルスディテクタ２１により、レーザパルスの時間的パルス波形を検出し（ステップＳ５０７）、検出データをコントローラ２２に送出する（ステップＳ５０８）。
【０１９５】
コントローラ２２は、受信した波形データから、レーザパルスの起点を原点として、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を算出し（ステップＳ５０９）、ＴLPS とＴbwとの大小を比較する（ステップＳ５１０）。
【０１９６】
ＴLPS ≧Ｔbwであるときは、レーザパルス発生前にレーザ共振器を往復する光が０．２ｐｍ以下に狭帯域化されていると判断する。一方、ＴLPS ＜Ｔbwであるとき、コントローラ２２は電源３に指令を出力して電極２への印加電圧を所定値だけ下げる（ステップＳ５１１）。
【０１９７】
以下、ＴLPS ≧Ｔbwとなるまで、ステップＳ５０８〜ステップＳ５１１を繰り返す。
【０１９８】
上記した例では、先にＡＳＥの抑制制御を行った後に、スペクトル線幅の制御を行っているが、これに限るものではなく、先にスペクトル線幅の制御を行った後に、ＡＳＥの抑制制御を行うようにしてもよい。
【０１９９】
また、ＡＳＥ制御部分において、ＡＳＥの判定をサイドライトの立上りの最大勾配を用いて行ったが、これに限るものではなく、上記したように、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 （図１４、図１５）若しくはレーザパルスの起点ＴLPS を用いてＡＳＥの判定を行ってもよい。
【０２００】
さらに、上記した例では、スペクトル線幅の制御をレーザパルスの立上り時間の起点ＴLPS を検出して行ったが、上記したように、サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 （図２１、図２２）を検出して行ってもよい。
【０２０１】
また、上記した例では、ＡＳＥの制御とスペクトル線幅の制御を行ったが、スペクトル線幅の制御の代わりにスペクトル純度の制御を行ってもよく、スペクトル線幅とスペクトル純度の制御を両方を行うようにしてもよい。
【０２０２】
以上、上記した本発明を適用したＦ2 レーザ装置を例にとって説明してきたが、本発明はＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置にも適用可能である。例えば、スペクトル線幅の制御は、露光装置からＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置に要求されるスペクトル線幅以下となるように行えばよい。
【０２０３】
なお、図１１（図１）のレーザ装置の構成において、狭帯域化モジュール６はグレーテング（回折格子）８及び拡大プリズム７で構成されてスペクトルの狭帯域化が実現されている。狭帯域化モジュール６として、このようなグレーテング−プリズム方式以外に、エタロンを使用した構成を用いることができる。エタロンを用いた場合は、エタロンの回転又はエタロンギャップ間のガス圧力変化（気体の屈折率変化）によって発振中心波長を変化させることが可能となる。
【０２０４】
ところで、半導体露光用光源として、Ｆ2 レーザ装置に要求される平均出力は、例えば２０Ｗである。すなわち、Ｆ2 レーザ装置の繰返し周波数が２ｋＨｚのとき、１パルス当たりのパルスエネルギーは１０ｍＪであり、繰り返し周波数が４ｋＨｚのとき１パルス当たりのパルスエネルギーは５ｍＪとなる。
【０２０５】
電極間の放電によってレーザガス中に注入するエネルギーを大きくすると、レーザパルスの立ち上がりが速くなってしまい、また、ＡＳＥも出現してしまうために、パルスエネルギー５〜１０ｍＪで狭帯域化を行うことは困難である。
【０２０６】
以上のような状況により、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得るには、例えば、発振段レーザと増幅段レーザとからなる２ステージレーザシステムの採用すればよい。すなわち、発振段レーザで低出力ではあるがスペクトル線幅が０．２ｐｍ以下であるレーザビームを発生させ、このレーザビームを増幅段レーザで増幅して、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができる。
【０２０７】
２ステージレーザシステムの構成例には、インジェクション・ロッキング（Injection Locking ）及びＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier ）がある。前者は、増幅段レーザにレーザ共振器を備える構成であり、後者は増幅段レーザにレーザ共振器を持たない構成である。
【０２０８】
ここでは、２ステージレーザシステムとして、図２７を用いて、インジェクション・ロッキングを説明する。先に述べたように、インジェクション・ロッキングシステムでは、発振段レーザ３０と増幅段レーザ４０を使用する。発振段（オシレ−タ）レーザ３０は、レーザシステムのシードレーザ（種レーザ光）としての機能を有する。増幅段（アンプ）レーザ４０は、そのシードレーザを増幅する機能を有する。
【０２０９】
すなわち、発振段レーザ３０のスペクトル特性によりレーザシステムの全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ４０によってレーザシステムからのレーザ出力（エネルギー又はパワー）が決定される。
【０２１０】
したがって、発振段レーザ３０には、例えば図２７に示すように、グレーテング（回折格子）８及び拡大プリズム７で構成された狭帯域化モジュール６が搭載されており、スペクトルが狭帯域化レーザが発振段レーザ３０より出力される。なお、図２７の場合、発振段レーザ３０のレーザチェンバ１の両側の共振器内には、発振段レーザ３０のレーザビームを制限するアパーチャ３１が設けられている。
【０２１１】
発振段レーザ３０からのレーザビーム（シードレーザビーム）は、反射ミラー３２等を含むビーム伝播系により増幅段レーザ４０へ導かれ、注入される。インジェクション・ロック方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ４０には、凹面ミラー４２と凸面ミラー４３からなり、例えば倍率が３倍以上の不安定型共振器が採用される。
【０２１２】
増幅段レーザ４０の不安定共振器の凹面ミラー４２には穴が開いており、この穴を通して導入されたシードレーザビームは凸面ミラー４３で矢印のように反射して拡大され、レーザチェンバ４１の放電部を有効に通過しレーザビームのパワーが増大する。そして、凸面ミラー４３からレーザが出射される。凹面ミラー４２の中心部には空間的穴が施してあり、周囲には高反射率ミラーコートが施されている。凸面ミラー４３の中心部には高反射率ミラーコートが施され、周囲のレーザ出射部には反射防止コートが施されている。凹面ミラー４２の穴は空間的に開いているのではなく、穴部のみ反射防止コートが施されたミラー基板を用いてもよい。また、ミラーに透過部を持たせない不安定共振器を用いてもよい。
【０２１３】
なお、図２７の増幅段レーザ４０に凹面ミラー４２、凸面ミラー４３を用いない場合、本システムはＭＯＰＡとなる。すなわち、増幅段レーザ４０には共振用ミラー（凹面ミラー４２、凸面ミラー４３）がないため、増幅段レーザ４０は発振段レーザ３０の一パス増幅器として機能する。
【０２１４】
インジェクション・ロッキングシステム、ＭＯＰＡ等の２ステージレーザシステムにおいて、増幅段レーザから放出されるレーザビームの特性は、増幅段レーザ光の立ち上がり時に注入された発振段レーザ光の影響を受ける。すなわち、増幅段レーザのレーザガス中に注入される発振段レーザからのレーザパルスにおいて、増幅段レーザ光の立ち上がり時点での発振段レーザパルス瞬時のスペクトルが２ステージレーザのスペクトル線幅特性に直接影響を及ぼす。
【０２１５】
上記の本発明に基づき、狭帯域化されたＦ2 レーザ装置は、例えば、以下のようにしてこの図２７の２ステージレーザ装置に適用される。すなわち、図２７の発振段レーザ３０を本発明のレーザ装置とし、発振段レーザ３０のレーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を検出する。この立ち上がりの起点以降に増幅段レーザ４０のサイドライトが立ち上がるように（すなわち、放電が開始するように）する。このようにすることにより、増幅段レーザ光立ち上がり時点での発振段レーザパルス瞬時のスペクトルが０．２ｐｍ以下となるので、２ステージレーザのスペクトル線幅特性もそれに影響を及ぼされ、結果的に高出力、超狭帯域化レーザ装置が実現される。
【０２１６】
なお、上記した本発明を適用した２ステージレーザシステムは、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置にも適用可能であり、スペクトル線幅が露光装置からの要求線幅以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになる。
【０２１７】
以上、本発明の狭帯域化ガスレーザ装置をその原理と実施例の説明に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【０２１８】
【発明の効果】
以上の本発明により、フッ素レーザ装置等の狭帯域化ガスレーザ装置において、サイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、ＡＳＥの放出が抑制可能となり、スペクトル線幅０．２ｐｍ以下、スペクトル純度０．５ｐｍ以下の超狭帯域化ガスレーザ装置を実現することが可能となった。また、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置においても狭帯域化性能が向上した狭帯域化ガスレーザ装置を実現することが可能となった。さらに、高出力・超狭帯域化フッ素レーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が０．２ｐｍ以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになった。
【０２１９】
同様に、高出力・超狭帯域化ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置を提供するのに、インジェクション・ロック方式やＭＯＰＡ方式を採用し、狭帯域化手段を有する発振段レーザにおいて、このようにサイドライトの立ち上がりを緩やかにして、サイドライトの第１ピークの時点以降にレーザパルスの起点が存在するようにすることにより、スペクトル線幅が露光装置からの要求線幅以下で、かつ、パルスエネルギーが５ｍＪ以上のレーザビームを得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】狭帯域化フッ素レーザ装置の構成例を示す図である。
【図２】従来の狭帯域化フッ素レーザ装置のサイドライトとレーザパルスの波形とスペクトル線幅の時間的推移を示す図である。
【図３】１つのレーザパルス内でのスペクトル線幅の時間的変化と成分を示す図である。
【図４】９５％純度を説明するための図である。
【図５】本発明におけるレーザパルス波形、サイドライト波形、スペクトル線幅の時間的推移（ａ）と従来の同様の時間的推移（ｂ）を比較して示す図である。
【図６】図５（ａ）と（ｂ）のスペクトル線幅の時間的推移とレーザパルス波形をまとめた図である。
【図７】サイドライト発光開始からサイドライト第１ピークが発生するまでの時間及びＡＳＥを含むレーザパルス波形の起点とレーザパルスのスペクトル線幅との関係を示す図である。
【図８】印加電圧を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を示す図である。
【図９】Ｆ2 濃度を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を示す図である。
【図１０】レーザガス圧力を変化させたときのスペクトル線幅及びサイドライトの立ち上がりの起点からレーザパルスの立ち上がりの起点までの遅延時間を示す図である。
【図１１】本発明の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す図である。
【図１２】サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 がＴSL1 ＞ＴLP1 でＡＳＥが発生する場合のレーザパルス波形、サイドライト波形を示す図である。
【図１３】サイドライトの第１ピーク時間ＴSL1 とレーザパルスの第１ピーク時間ＴLP1 がＴSL1 ≦ＴLP1 でＡＳＥが発生しない場合のレーザパルス波形、サイドライト波形を示す図である。
【図１４】電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する１実施例のフローチャートである。
【図１５】Ｆ2 濃度、全圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する１実施例のフローチャートである。
【図１６】サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs とレーザパルス波形を示す図である。
【図１７】電圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する別の実施例のフローチャートである。
【図１８】Ｆ2 濃度、全圧制御によってＡＳＥの発生を抑制する別の実施例のフローチャートである。
【図１９】サイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性を示す図である。
【図２０】サイドライトの立ち上がりの起点を原点とするスペクトル線幅の時間的推移特性においてスペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点を示す図である。
【図２１】電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する１実施例のフローチャートを示す図である。
【図２２】Ｆ2 濃度、全圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する１実施例のフローチャートを示す図である。
【図２３】レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS とスペクトル線幅が０．２ｐｍとなる時点Ｔbwとレーザパルス波形の関連を示す図である。
【図２４】電圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する別の実施例のフローチャートを示す図である。
【図２５】Ｆ2 濃度、全圧制御によって０．２ｐｍ以下のスペクトル線幅に制御する別の実施例のフローチャートを示す図である。
【図２６】サイドライト立ち上がりの最大勾配ΔＴs を求めてＡＳＥを抑制し、レーザパルスの立ち上がりの起点ＴLPS を求めてスペクトル線幅を制御する実施例のフローチャートを示す図である。
【図２７】本発明に基づく制御方法を適用するインジェクション・ロック方式の狭帯域化Ｆ2 レーザ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…レーザチェンバ
２…電極
３…高電圧パルス発生装置（電源）
４…ファン
５…ウインドー部
６…狭帯域化モジュール
７…拡大プリズム
８…回折格子（グレーテング）
９…出力ミラー
１０…ビームスプリッター
１１…波長モニター
１２…コントローラ
２１…レーザパルスディデクター
２２…コントローラ
２３…観測窓部
２４…サイドライトディデクター
２５…圧力計
２６…ガス供給ライン
２７…排気ライン
３０…発振段レーザ
３１…アパーチャ
３２…反射ミラー
４０…増幅段レーザ
４１…レーザチェンバ
４２…凹面ミラー
４３…凸面ミラー
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…バルブ
Claims (10)
- Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないように、放電により発光する時点からレーザビームが発生するまでの時間が設定されていることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれず、かつ、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するように、放電により発光する時点からレーザビームが発生するまでの時間が設定されていることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形の第１ピークが発生する時刻ＴLP1 を求め、ＴSL1 ＞ＴLP1 とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形が発生する時刻ＴLPS を求め、ＴSL1 ＞ＴLPS とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、 前記コントローラは、ＡＳＥが発生しないときの放電発光波形の第１ピークの立上りの最大勾配の最大値ΔＴ1 を予め記憶しておき、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の第１ピークの立上りの最大勾配ΔＴS を求め、ΔＴS ＞ΔＴ1 とならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれないようにすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、 前記コントローラは、レーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の時間的推移データと、このデータから求められる放電発光波形の起点を原点としたときの所定のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の値が得られる時刻Ｔbwを記憶しておき、前記放電発光計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときの放電発光波形の第１ピークが発生する時刻ＴSL1 を求め、ＴSL1 ＜Ｔbwとならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、 レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、レーザ共振器内を往復する光のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の時間的推移データと、このデータから求められる放電発光波形の起点を原点としたときの所定のスペクトル線幅及び／又はスペクトル純度の値が得られる時刻Ｔbwを記憶しておき、前記レーザパルス計測器からのデータより、放電発光波形の起点を原点としたときのレーザパルス波形が発生する時刻ＴLPS を求め、ＴLPS ＜Ｔbwとならないように放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御して、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - Ｆ2 を含むレーザガスが封入されたレーザチェンバ内に放電電極を有し、レーザ共振器内に設置した波長選択素子を含む狭帯域化モジュールにより狭帯域化されたレーザビームを放出する狭帯域化ガスレーザ装置において、
放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディテクター）と、レーザビームの時間的パルス波形を計測するレーザパルス計測器（レーザパルスディテクター）と、放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、
前記コントローラは、請求項３、４、５の何れか１項記載の狭帯域化レーザ装置のコントローラのＡＳＥ制御機能と、請求項６又は７記載の狭帯域化レーザ装置のコントローラのスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度機能とを併せ持ち、レーザ共振器から放出されるレーザビームに実質的にＡＳＥが含まれず、かつ、レーザ共振器から放出されるレーザビームの発生時点においてレーザビームが所定のスペクトル線幅（ＦＷＨＭ）及び／又はスペクトル純度を有するようにすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。 - 発振段レーザと増幅段レーザとからなる２ステージ方式の狭帯域化ガスレーザ装置であって、発振段レーザが請求項１から８の何れか１項記載の狭帯域化ガスレーザ装置であることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。
- 前記増幅段レーザが、放電による発光の時間的パルス波形を計測する放電発光計測器（サイドライトディデクター）と、前記増幅段レーザの放電電極への印加電圧、レーザガスのＦ2 濃度、レーザチェンバ内のレーザガス圧力の少なくとも１つを制御可能なコントローラとを有し、前記コントローラは、前記発振段レーザのコントローラから発振段レーザのレーザパルスが立ち上がるタイミングデータＴLPS を受信し、このデータを基に前記発振段レーザのレーザパルスが立ち上がった後に増幅段レーザの放電を開始することを特徴とする請求項９に記載の狭帯域化ガスレーザ装置。
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