JP4156920B2 - レーザ装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にレーザ装置に関し、特に、Ｆ2（フッ素分子）をレーザ媒質として用いたレーザ装置及びそれを用いた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の集積度が増す傾向にあり、半導体集積回路を製造するために用いられる露光装置において、解像力の向上が求められている。また、露光装置の光源として、短波長のレーザ光を出力するエキシマレーザやＦ2（フッ素分子：molecular fluorine）レーザが注目されている。Ｆ2レーザの複数の発振ラインのうち、一本のラインを選択的に発振させるラインセレクトＦ2レーザはスペクトル線幅が約１ｐｍであり、露光装置の投影レンズとして、ある程度の色収差補正が可能なカタディオプトリック（Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ）タイプの投影レンズを用いて露光が行われている。カタディオプトリックタイプの投影レンズは、色収差を補正するために、反射ミラーとＣａＦ2の屈折レンズとを組み合わせたものである。
【０００３】
近年、短波長のレーザ光を出力することが可能なレーザ媒質であるＦ2を用いるＦ2レーザ装置において、レーザ媒質を励起するためのチャンバを２つ設けたダブルチャンバ方式が開発されている。ダブルチャンバ方式としては、レーザ光を共振により発生するマスターオシレータ（ＭＯ）、及び、レーザ光を増幅して高出力化するパワーアンプ（ＰＡ）とを用いたＭＯＰＡ方式と、レーザ光を共振により発生するマスターオシレータ（ＭＯ）、及び、レーザ光を共振により増幅して高出力化するパワーオシレータ（ＰＯ）とを用いたＭＯＰＯ方式とが存在する。
【０００４】
図３５に、従来のＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成を示し、図３６に、Ｆ2レーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトルを示す。図３５の（ａ）に示すように、ＭＯチャンバ１００内のレーザ媒質において自然発振させたレーザ光を、グレーティング及びビームエキスパンダで構成されたＬＮＭ（Line Narrow Module：狭帯域化モジュール）１０２と部分反射ミラー１０７とを用いて共振させ、レーザ光を狭帯域化する。さらに、部分反射ミラー１０７を透過したレーザ光を、ＰＡチャンバ１０１の両側に設けた全反射凹面ミラー１０５と部分反射凸面ミラー１０６とを用いて共振させて高出力化する。
【０００５】
しかしながら、図３６に破線で示すように、Ｆ2レーザ装置を用いて自然発振されたレーザ光は、主に２つの波長（λ1＝１５７．６３ｎｍ、及び、λ2＝１５７．５２ｎｍ）を有し、それぞれ半値全幅約１ｐｍで発振する。また、図３６に黒領域で示すように、２つの波長成分を含むレーザ光は、半値全幅０．２ｐｍ程度に狭帯域化される。
【０００６】
Ｆ2レーザ装置を用いて半導体集積回路を製造するための露光等をする場合において、図３６に示すように波長λ1のレーザ光と共にレーザ装置から出力される波長λ2のレーザ光が、露光装置の解像力を低下させるという問題がある。そこで、解像力を向上させるためには、狭帯域化された波長λ1のレーザ光の強度をＩ1とすると、レーザ装置から出力される狭帯域化された波長λ2のレーザ光の強度Ｉ2を、Ｉ2／（Ｉ1＋Ｉ2）＜０．００５〜０．０１の範囲に抑圧する必要がある。なお、図３６においては、レーザ装置から出力される狭帯域化された波長λ1のレーザ光のピークを、自然発振させた波長λ1のレーザ光のピークに合わせた尺度で示している。
【０００７】
ここで、波長λ2のレーザ光を抑圧するためには、図３５の（ｂ）に示すように、波長λ1のレーザ光を選択するＬＳＭ（Line Sellect Module：ラインセレクトモジュール）１０３を、ＭＯチャンバ１００のリアモジュールとして配置し、波長選択された波長λ1のレーザ光を、全反射凹面ミラー１０５、部分反射凸面ミラー１０６及びＰＯチャンバ１０１で構成されるＰＯで増幅共振させて、高出力化させる方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、ＰＯで増幅共振させる際に、再び、波長λ2のレーザ光が発生する。従って、この構成を用いても、波長λ2のレーザ光が露光装置の解像力を低下させるという問題がある。
【０００９】
一方、下記の特許文献１には、ＭＯＰＡ方式のレーザ装置が開示されている。図３７は、特許文献１に開示されているレーザ装置レーザ装置の構成を説明するための図である。図３７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、このレーザ装置はＭＯＰＡ方式で構成されており、ＬＳＭ１０３を、ＭＯチャンバのリアモジュールとして用いるか、ＭＯチャンバのフロントミラーとしてＭＯチャンバとＰＡチャンバとの間に配置するか、又は、ＰＡチャンバの下流に配置している。
【００１０】
このように、ＰＯではなくＰＡを用いたＭＯＰＡ方式によると、そもそもＰＡにおける増幅において波長λ2のレーザ光はほとんど出力されないので、ＬＳＭ１０３の位置によらず解像力を向上させることが可能である。
【００１１】
しかしながら、ＭＯＰＡ方式は、ＭＯＰＯ方式に比べて、増幅率が低いために、エネルギー効率が悪いという問題があり、また、同期させる許容範囲が狭いために、スペクトル線幅及びパルスエネルギー等の性能が安定しないという問題がある。
【００１２】
図３８に、ダブルチャンバ方式の遅延時間とベクトル線幅及び光強度の関係を示す。図３８の横軸は、ＭＯチャンバ１００内のレーザ媒質において放電するタイミングから、ＰＯチャンバ又はＰＡチャンバ１０１内のレーザ媒質において放電するタイミングまでの遅延時間を表している。図３８に示すように、ＭＯＰＯ方式における光強度及びスペクトル線幅は、遅延時間に対して平坦な範囲が広いが、ＭＯＰＡ方式においては、平坦な範囲が狭い。従って、光強度及びスペクトル線幅の性能が安定する遅延時間の許容範囲は、ＭＯＰＯ方式の場合には±１０ｎｓと広いが、ＭＯＰＡ方式の場合には±２ｎｓと狭いため、ＭＯＰＡ方式では光強度及びスペクトル線幅の性能が安定しないという問題がある。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許出願公開第２００２／０１５４６６８号明細書 （第２１頁、図２３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、スループット及び解像力を向上させることが可能なレーザ装置、及び、それを用いた露光装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係るレーザ装置は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生し、発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子を含む第１のレーザ共振器と、第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段とを具備する。
【００１６】
また、本発明の１つの観点に係る露光装置は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生し、発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子を含む第１のレーザ共振器と、第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段とを有するレーザ装置と、レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光させる露光器と、レーザ装置が発生するレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内の一方を取り出す波長分離手段とを具備する。
【００１７】
本発明によれば、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、スループット及び解像力を向上させることが可能なレーザ装置、及び、それを用いた露光装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１に、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置は、レーザ媒質としてＦ2を用いており、第１の波長成分（λ1＝１５７．６３ｎｍ）と第２の波長成分（λ2＝１５７．５２ｎｍ）とを含むレーザ光から、第１の波長成分を選択して所定の方向に出力することができる。レーザ装置から出力される第１の波長成分は、露光装置の光源として利用される。
【００１９】
図１に示すように、このレーザ装置のＭＯは、レーザ媒質を封入するＭＯチャンバ１０と、ＭＯチャンバ１０内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことにより発生したレーザ光をプリズム等を用いて超狭帯域化するＬＮＭ１２と、ＬＮＭ１２に含まれる全反射ミラーと共にレーザ光を共振させるために用いられる部分反射ミラー１７とを含んでいる。一方、このレーザ装置のＰＯは、レーザ媒質を封入するＰＯチャンバ１１と、ＰＯチャンバ１１内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことにより、ＭＯから出力されたレーザ光を共振させて増幅するために用いられる全反射ミラー１５及び部分反射ミラー１６とを含んでいる。さらに、ＰＯから出力されたレーザ光から第１の波長成分を選択するために、ＰＯの下流にＬＳＭ１９が配置される。
【００２０】
次に、図１に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光のスペクトルについて説明する。図２の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。図２の（ａ）に、ＬＮＭ１２を用いないで単にミラーを置いた場合のレーザ光のスペクトルを破線で示し、ＬＮＭ１２によって超狭帯域化された場合のレーザ光のスペクトルを黒領域で示す。ここでは、半値全幅が１ｐｍから０．２ｐｍになるように、レーザ光が狭帯域化されている。このレーザ光には、第１の波長成分（λ1＝１５７．６３ｎｍ）の他に、第２の波長成分（λ2＝１５７．５２ｎｍ）が含まれている。
【００２１】
このレーザ光は、不安定共振器のＰＯにおいて増幅共振され、図１に示す位置（ｂ）に出力される。位置（ｂ）におけるレーザ光にも、図２の（ｂ）に示すように、第１の波長成分の他に、第２の波長成分が含まれている。図２の（ｃ）に示すように、ＰＯにおいて増幅共振されたレーザ光に含まれる第２の波長成分は、ＬＳＭ１９において除去される。
【００２２】
上記の構成によると、ＰＯの下流にＬＳＭ１９を配置して第２の波長成分を除去しているため、ＰＯにおいて発生した第２の波長成分も除去されるため、第２の波長成分はレーザ装置から全く出力されない。また、ＰＡの代わりにＰＯを用いることにより、レーザ光を高出力化することができ、また、ＭＯとＰＯとを同期させるための許容範囲を拡大することができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置のＭＯは、ＭＯチャンバ１０のリア側に、図１に示すＬＮＭ１２の代わりに全反射ミラー１８を配置する構成となっている。その他の構成については図１に示すものと同様である。本実施形態においては、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のガス圧を低くすることにより、レーザ光を狭帯域化している。
【００２４】
図４に、Ｆ2を含むレーザ媒質の全ガス圧と自然発振するレーザ光のスペクトル線幅及び出力との関係を示す。図４に示すように、全ガス圧を低下させるにつれて、スペクトル線幅は狭帯域化するが、同時に、出力も低下してしまう。
【００２５】
ここで、図１に示すＬＮＭ１２のように、プリズムを用いて狭帯域化する場合には、レーザ光からエネルギを吸収したプリズムは温度が上昇し、屈折率が変化する。そのため、光軸が変化して、通常３割程度、ＭＯからＰＯへのレーザ光の注入効率が低下する。しかしながら、本実施形態におけるように、ＭＯチャンバ１１のリア側に全反射ミラー１８を配置した場合には、光軸が変化し難いため、レーザ光をＰＯに安定して注入することが可能である。その結果、注入効率の低下は１割程度であり、高い増幅率を必要としないので、ＭＯの小型化、更には、レーザ装置の小型化が可能である。また、全反射ミラー１５の替りに、プリズムを用いるＬＳＭをＭＯとＰＯとの間に配置した場合にも、光軸が変化することにより注入効率が低下する。従って、この場合においても、ＬＳＭをＰＯの下流に配置することにより、光軸の変化による注入効率の低下を防ぐことが可能である。
【００２６】
次に、図３に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光のスペクトルについて説明する。図５の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図３に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。図５の（ａ）に示すように、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質において自然発振したレーザ光は、レーザ媒質の全ガス圧を低下させたことにより、超狭帯域化されている。このレーザ光には、第１の波長成分の他に、第２の波長成分が含まれている。
【００２７】
このレーザ光は、不安定共振器のＰＯにおいて増幅共振され、図３における位置（ｂ）に出力される。位置（ｂ）におけるレーザ光にも、図５の（ｂ）に示すように、第１の波長成分の他に、第２の波長成分が含まれている。図５の（ｃ）に示すように、ＰＯにおいて増幅共振されたレーザ光に含まれる第２の波長成分は、ＬＳＭ１９において除去される。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６に、本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置は、ＭＯにおいて、ＭＯチャンバ１０と全反射ミラー１８との間に偏光素子２１を配置した構成になっている。その他の構成については、図３に示すのと同様である。また、ＬＳＭ１９内に、分散プリズム２０、及び、レーザ光のＳ偏光及びＰ偏光を示している。ここで、図６の（ａ）は、レーザ装置の上面を示す図であり、Ｓ偏光のレーザ光を「｜」で示し、Ｐ偏光のレーザ光を「・」で示す。また、図６の（ｂ）は、レーザ装置の側面を示す図であり、Ｓ偏光のレーザ光を「・」で示し、Ｐ偏光のレーザ光を「｜」で示す。
【００２９】
図６に示すように、このレーザ装置は、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧を低下させたことにより、ＭＯによって発生され超狭帯域化されたレーザ光を、ＭＯ内の偏光素子（プリズム又は偏光板）で偏光することにより、ＭＯから出力されるレーザ光を直線偏光としている。即ち、偏光素子は、偏光高純度化手段として機能する。従って、偏光純度の高いレーザ光を注入されたＰＯは、高い偏光純度を保存したまま増幅発振する。ＰＯにおいて増幅発振された偏光純度の高いレーザ光は、ＬＳＭ１９内の分散プリズム２０に入射する。ここで、波長の異なるレーザ光は、分散プリズム２０において屈折する方向が異なるため、第１の波長成分のレーザ光を選択することが可能である。なお、分散プリズム２０の替わりに、複屈折フィルタ、グレーティング、又は、エタロンを用いても良い。
【００３０】
しかしながら、図６の（ｂ）に破線で示すように、分散プリズム２０に対するレーザ光の偏光角度によって、Ｓ偏光のレーザ光が大きく反射され、効率が低下してしまう。ここで、分散プリズム２０の透過率が高いのはＰ偏光の光線であるので、ＭＯから出力するレーザ光のＰ偏光度を偏光素子２１によって高めて、レーザ光のＰ偏光方向が分散プリズム２０の入射面に対してＰ偏光の方向となるように分散プリズム２０を配置する。これにより、分散プリズム２０の透過率を実質的に高くすることが可能である。
【００３１】
選択される波長λ1が１５７ｎｍである場合には、複屈折の少ないＣａＦ2をプリズムの材料とすることが好ましい。分散プリズムの材料としてＣａＦ2を用いる場合には、頂角を６５．４度にすると、分散プリズムへの入射角と出射角をブリュースタ角とすることができ、Ｐ偏光の透過率を１００％近くにすることができる。これにより、効率の低下を防ぐことができる。
【００３２】
図７に、複屈折フィルタを使用したＬＳＭの構成を例示する。図７に示すように、ＬＳＭ１９は、レーザ光の波長により偏光方向を変化させる複屈折フィルタ２２と、特定の偏光方向のレーザ光を透過する偏光分離素子２３とによって構成される。
【００３３】
複屈折フィルタ２２は、レーザ装置の光軸に対してブリュースタ角に配置された２つの共平面を有する。選択すべき第１の波長λ1を同じ偏光状態で維持し、第２の波長λ2の偏光方向を９０゜変化させるように、複屈折フィルタ２２の厚さｄを選択する。また、複屈折フィルタ２２の傾き角度は、ＰＯチャンバから出射されるレーザ光の光軸（入射光）に対してブリュースタ角となるように配置することが好ましい。このように配置することにより、複屈折フィルタ２２の両面での反射による光の損失を最小にすることができる。また、エタロニング（ｅｔａｌｏｎｎｉｎｇ、多重干渉）として知られる複屈折フィルタ２２の両面から反射されるビーム間の干渉を防ぐことができる。
【００３４】
偏光分離素子２３は、偏光方向を維持した第１の波長成分のレーザ光は透過させるが、偏光方向が変化した第２の波長成分は他方向に反射して除去する。偏光分離素子２３を透過した第１の波長成分のレーザ光は、露光器に出力される。このようにして、第１の波長成分のレーザ光を選択することができる。このような複屈折フィルタの材料としては、ＭｇＦ2が好ましい。ＭｇＦ2は、ＤＵＶ及びＶＵＶ波長において高い透過率を示し、Ｆ2レーザ装置等において好適に使用できる。ここで、偏光分離素子２３のレーザ光入射面にＰＳ偏光分離膜を設けても良いし、偏光分離素子２３として複数のブリュースタウインドを並べてもよい。
【００３５】
図８に、グレーティングを使用したＬＳＭの構成を例示する。図８に示すように、このＬＳＭ１９は、ＰＯから出力されたレーザ光を全反射させる全反射ミラー２４と、全反射ミラー２４によって反射されたレーザ光の所望の波長成分を選択するために、レーザ光を波長成分ごとに分離するグレーティング２５と、選択されるべき第１の波長成分のみを通過させて、第１の波長成分と第２の波長成分とを分離するスリット板２６とによって構成される。
【００３６】
ＰＯから出射したレーザ光は、ＬＳＭ１９の全反射ミラー２４で反射され、グレーティング２５に入射して、第１の波長成分と第２の波長成分との間で光軸を大きく分離させる。スリット板２６は、グレーティング２５で分離されたレーザ光の第１の波長成分を通過させ、第１の波長成分以外を除去する。スリット板２６に形成されたスリットを通過した第１の波長成分は、光源として露光器に出力される。また、スリット板２６と露光器との間にモニタを配置し、モニタに設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器により検出される検出値に基づいてフィードバック制御を行うことにより、紙面に垂直な軸を中心に回転するグレーティングの傾きを調整しても良い。
【００３７】
図９に、エタロンを使用したＬＳＭの構成を例示する。エタロン２７は、選択すべき第１の波長成分のレーザ光を透過させ、第２の波長成分のレーザ光を反射させることにより、第１の波長成分を選択する。エタロンを透過した第１の波長成分のレーザ光は、露光器に出力される。また、エタロン２７は、第１の波長成分のレーザ光を反射させ、第２の波長成分のレーザ光を透過させてもよい。この場合には、第１の波長成分が反射される方向に露光器を設置すればよい。
【００３８】
Ｆ2レーザ装置については、波長が真空紫外域（約１５７ｎｍ）であるため、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射するような耐久性のある膜の製作は困難である。そこで、発生するレーザ光の偏光度を高める手段を複数設けることは効果的である。また、部分反射ミラー１７と全反射ミラー１８と間、又は、凹面全反射ミラー１５と凸面部分反射１６と間に偏光度を高める手段を設け、共振過程において偏光度を高めることも有効である。光の偏光度を１００％にすれば、ＬＳＭ１９におけるエネルギーの反射損失がなくなる。
【００３９】
そこで、偏光度を高めるためには、各チャンバにおいて、レーザ光をリア側及びフロント側に出射するためのウインドをブリュースタ角で配置し、特定の偏光成分のみ透過できるようにしても良い。
【００４０】
図１０に、ＭＯ及びＰＯにおいて複屈折フィルタを使用したレーザ装置の構成を示す。ＭＯ及びＰＯの複屈折フィルタ２９は、レーザ光の第１の波長成分をそのまま透過し、第２の波長成分は偏光方向を９０度回転させて透過させる。各チャンバのウインド２８及び２９は、ブリュースタ角に設置されているのでＰ偏光に対しては損失が少ないが、Ｓ偏光に対しては損失が大きくなっている。従って、レーザ光が部分反射ミラー１７と全反射ミラー１８と間、及び、凹面全反射ミラー１５と凸面部分反射１６と間で共振する内に、第１の波長成分のみが増幅され、第２の波長成分は消滅する。
【００４１】
図１１に、ＭＯ及びＰＯにおいて、更にブリュースタ角でウインドを並べたレーザ装置の構成を示す。ここでは、ＭＯチャンバ１０及びＰＯチャンバ１１のウインド２９に重ねて、ブリュースタ角で数枚のウインド３１を配置している。
【００４２】
図１２に、レーザ共振器内に偏光素子を挿入したレーザ装置の構成を示す。ここでは、ＭＯチャンバ１０のウインド２９と部分反射ミラー１７との間、及び、ＰＯチャンバ１１のウインド２９と凸面部分反射ミラー１６との間に、レーザ光の入射面をＰ／Ｓ分離膜でコーティングした偏光素子３１を配置している。
【００４３】
また、図１３に、レーザ共振器内にローションプリズムを挿入したレーザ装置の構成を示す。ここでは、ＭＯチャンバ１０のウインド２９と部分反射ミラー１７との間、及び、ＰＯチャンバ１１のウインド２９と凸面部分反射ミラー１６との間にローションプリズム３２を配置している。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１４及び図１５に、本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図１４は、レーザ装置の上面を示す図であり、図１５は、レーザ装置の側面及び各部のブロックを示す図である。図１４に示すように、このレーザ装置のＭＯは、レーザ媒質を封入するＭＯチャンバ１０と、ＭＯチャンバ１０内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことにより発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子２１と、レーザ光を共振させるために用いられる全反射ミラー１８及び部分反射ミラー１７とを含んでいる。
【００４５】
また、このレーザ装置のＰＯは、レーザ媒質を封入するＰＯチャンバ１１と、ＰＯチャンバ１１内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことによりＭＯから出力されたレーザ光を共振させて増幅するために用いられる全反射ミラー１５と、部分反射ミラー１６とを含んでいる。さらに、このＰＯから出力されたレーザ光から第２の波長成分を除去するために、分散プリズム２０を含むＬＳＭ１９がＰＯの下流に配置される。
【００４６】
図１５に示すように、ＭＯから出力されるレーザ光の偏光状態及び出力を検出するために、Ｐ偏光のレーザ光を透過させてＳ偏光のレーザ光を反射させる偏光板３４をＭＯとＰＯとの間に配置し、偏光板３４によって反射されたＳ偏光のレーザ光を、Ｓ偏光検出器３７で検出する。また、偏光板３４を透過してＰＯへ注入されるレーザ光の出力を、偏光板３４とＰＯとの間に配置したモニタ３５で監視する。
【００４７】
さらに、ＰＯから出力されるレーザ光の偏光状態及び出力を検出するために、ＬＳＭ１９内の分散プリズム２０によって反射されたＳ偏光のレーザ光を、Ｓ偏光検出器３８で検出する。また、分散プリズム２０によって屈折した第１の波長成分のレーザ光の出力を、ＬＳＭ１９の下流に配置したモニタ３６で監視する。
【００４８】
このレーザ装置は、レーザ光のＳ偏光成分を抑制するために、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度及び全ガス圧を制御するガスコントローラ３９と、Ｓ偏光検出器３７から出力される検出値ＳMOに基づいてガスコントローラ３９を制御するレーザコントローラ４０と、設定された高電圧値ＨＶMO（又は高電圧値ＨＶPO）に基づいてコンデンサを充電し、トリガ信号を送信してスイッチ３１（又はスイッチ３２）をオンさせることより、ＭＯチャンバ１０（又はＰＯチャンバ１１）内のレーザ媒質において電極間で放電を発生させてレーザ発振を行うための電源４１（又は電源４２）と、ＭＯチャンバ１０内の電極間の放電開始タイミングを検出し、検出値ＴMOを出力する放電検出器４８と、ＰＯチャンバ１１内の電極間の放電開始タイミングを検出し、検出値ＴPOを出力する放電検出器４９と、検出値ＴMO、検出値ＴPO、Ｓ偏光検出器３８から出力される検出値ＳPO、及び、エネルギコントローラ４６及び４７の出力に基づいて、電源４１及び４２、スイッチ４３及び４４を制御する同期コントローラ４５とを含んでいる。
【００４９】
さらに、このレーザ装置は、モニタ３５から出力される検出値ＭMOと、予め記憶していた又はレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥMOとに基づいて、ＭＯの出力が目標エネルギ値ＥMOとなるような高電圧値ＨＶMOを同期コントローラ４５に出力するエネルギコントローラ４６と、同様に、モニタ３６から出力される検出値ＭPOと、予め記憶していた又はレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥPOとに基づいて、ＰＯの出力が目標エネルギ値ＥPOとなるような高電圧値ＨＶPOを同期コントローラ４５に出力するエネルギコントローラ４７とを含んでいる。
【００５０】
図１６に、図１５に示す電源４１の構成を示す。電源４２の構成も同様である。電源４１は、コンデンサ５１に、高電圧値ＨＶMOを充電するための充電器５０と、コンデンサ５１に充電されたエネルギを用いて高電圧パルスを発生させるためのスイッチ４３と、高電圧パルスのパルス幅を圧縮し、立ち上がりの短い短パルスの高電圧パルスを出力するＭＰＣ（Magnetic Pulse Compression：磁気パルス圧縮）回路５２とを含んでいる。
【００５１】
次に、電源４１の動作について説明する。充電器５０は、同期コントローラ４５から入力された高電圧値ＨＶMOに基づいて、電圧ＨＶMOになるまでコンデンサ５１を充電する。次に、同期コントローラ４５の出力するトリガ信号によって、スイッチ４３をオンすることにより、コンデンサ５１に貯蓄されていたエネルギを、ＭＰＣ回路５２を介してＭＯチャンバ１０内の電極に与える。これにより、ＭＯチャンバ１０内の電極に放電が発生し、レーザ発振が行われる。なお、必要に応じて、コンデンサからの電圧パルスを昇圧するために、昇圧トランスを用いても良い。
【００５２】
次に、電源４２の動作について説明する。電源４２においても、電源４１同様に、充電器は、同期コントローラ４５から入力された高電圧値ＨＶPOに基づいて、電圧ＨＶPOになるまでコンデンサを充電する。次に、同期コントローラ４５の出力するトリガ信号によって、スイッチ４４をオンすることにより、コンデンサに貯蓄されていたエネルギを、ＭＰＣ回路を介してＰＯチャンバ１１内の電極に与える。これにより、ＰＯチャンバ１１内の電極に放電が発生し、レーザ発振が行われる。
【００５３】
ここで、図１７を参照しながら、ＭＰＣ回路について説明する。図１７に示すように、Ｎ段のＭＰＣ回路は、コンデンサＣNと磁気スイッチＭＳN（可飽和リアクトル）との対で構成される容量移行型回路を、直列に接続して構成される（Ｎ＝１、２、・・・）。
【００５４】
このようなＭＰＣ回路において、各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて減少するように構成することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなる。また、各段の移行時間は、可飽和リアクトル毎に定められたＶｔ積に依存する。従って、印加する電圧を増大させることにより移行時間は減少し、印加する電圧を減少させることにより移行時間は増大する。そこで、本実施形態においては、検出値ＴMO、検出値ＴPO、検出値ＳPO、高電圧値ＨＶMO、及び、高電圧値ＨＶPOに基づいて、同期コントローラ４５が、スイッチ４３及び４４をオンするタイミングを制御している。
【００５５】
次に、ガスコントローラ３９を用いた、レーザ光のＳ偏光成分の制御について説明する。図１８に、図１４に示すＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示し、図１９に、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示す。
【００５６】
図１８に示すように、ＭＯから出力されるレーザ光は、Ｆ2濃度が高くなるにつれて、Ｓ偏光成分が増加する。従って、ガスコントローラ３９を用いて、図中の範囲ｄF2でＦ2濃度を制御することにより、出力を維持しながらＳ偏光成分を抑えることができる。
【００５７】
また、図１９に示すように、ＭＯから出力されるレーザ光は、全ガス圧が高くなるにつれて、Ｓ偏光成分が増加する。従って、ガスコントローラ３９を用いて、図中の範囲ＰTOTALで全ガス圧を制御することにより、出力低下分を補償しながらＳ偏光成分を抑えることができる。
【００５８】
次に、同期コントローラ４５を用いた、スイッチ４３及びスイッチ４４をオンするタイミングの制御について説明する。図２０に、ＭＯチャンバ１０内の電極間で放電の起こる時刻から、ＰＯチャンバ１１内の電極間で放電の起こる時刻までの時間差を遅延時間ＴDELAYとして、遅延時間ＴDELAYと、ＬＳＭ１９から出力されるレーザ光の第１の波長成分、及び、ＰＯから出力されるレーザ光のＳ偏光成分との関係を示す。
【００５９】
図２０に示すように、ＰＯから出力されるレーザ光は、遅延時間ＴDELAYの変化によって、Ｓ偏光成分も変化する。従って、同期コントローラ４５を用いて、図中の範囲ＴDで遅延時間ＴDELAYを制御し、ＰＯへのレーザ光線の注入と、ＰＯチャンバ１１内の電極間の放電とを同期することにより、Ｓ偏光成分を抑えることができる。
【００６０】
本発明におけるＬＳＭ１９としては、プリズム、複屈折フィルタ、グレーティング等が代表的なものとして挙げられる。以下に、図１４におけるＬＳＭ１９の具体例について説明する。
【００６１】
図２１に、ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。図２１に示すＬＳＭ１９においては、分散プリズム２０ａの下側に分散プリズム２０ｂが配置され、その下方に全反射ミラー５４が配置されている。なお、ここでは２個の分散プリズムを配置した場合を例示したが、１個又は３個以上の分散プリズムを配置してもよい。
【００６２】
ＰＯチャンバから発生した第１の波長成分及び第２の波長成分のレーザ光は、分散プリズム２０ａ及び２０ｂによって屈折する。ここで、第２の波長成分のレーザ光は第１の波長成分のレーザ光よりも大きく屈折するので、第１の波長成分のレーザ光と第２の波長成分のレーザ光とを分離することができる。分離された第１の波長成分及び第２の波長成分のレーザ光を全反射ミラー５４で全反射させて、第１の波長成分のレーザ光のみをモニタ３６の方へ出力する。第２の波長成分のレーザ光は、他の方向に出射されて排除される。
【００６３】
また、レーザ光が出力されると、分散プリズム内でレーザ光が吸収されて分散プリズムの温度が上昇し、分散プリズムの屈折率が大きくなって、露光器に出力されるビームの角度が変化する。この角度の変化分は、全反射ミラー５４の角度を制御することにより補正することができる。レーザ光の出力角度の変化は、モニタ３６に設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器によって検出される検出値に基づいて、ミラーコントローラ５６が、ミラー姿勢角制御ドライバ５５を介して全反射ミラー５４の角度をフィードバック制御することで補正される。又は、ＬＳＭ１９の温度を一定にするために、ＬＳＭ１９を恒温槽内に配置して、温度を調整するようにしても良い。
【００６４】
図２２に、分散プリズムによるレーザ光の分散が小さい場合のＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。ここでは、露光器５７内に、第２の波長除去部としてスリット板５８が設けられている。
【００６５】
ＬＳＭ１９に入射する第１の波長成分及び第２の波長成分のレーザ光は、分散プリズム２０ａ及び分散プリズム２０ｂによって屈折する。ここで、第２の波長成分のレーザ光は第１の波長成分のレーザ光よりも大きく屈折するが、角度分散値が小さいため、ＬＳＭ１９内では第２の波長成分のレーザ光を取り除くことができない。そのため、露光器４５内にスリット板５８を設けて、第２の波長成分のレーザ光を除去し、露光光源として第１の波長成分のレーザ光のみを選択する。なお、この構成を用いる場合には、モニタ３６において、第２の波長成分を含むレーザ光の出力を検出することになるが、第２の波長成分の出力は第１の波長成分の出力に比べて微量なため、第２の波長成分の影響は無視できる。
【００６６】
あるいは、全反射ミラーで反射したレーザ光を長焦点レンズで集光し、その焦点面にスリット板を配置して第１の波長成分のレーザ光を選択分離しても良い。また、長焦点レンズの替わりに、凹面ミラー、シリンドリカルミラー、又は、シリンドリカルレンズを用いることもできる。
【００６７】
図２３に、ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。図２３に示すように、ＬＳＭ１９は、分散プリズム２０ａと、その下側に配置された分散プリズム２０ｂと、全反射ミラー５４とを含んでいる。ここで、分散プリズム２０ｂ及び全反射ミラー５４は、それぞれ回転ステージ６３及び回転ステージ６４に設置されている。また、第２の波長成分のレーザ光の除去は、レンズ５９と、スリット板５８と、レンズ６０とで構成され、レーザ装置と露光器との間に配置された伝搬路６７において行っている。ここで、スリット板５８は、レンズ５９及びレンズ６０の焦点の位置に配置されている。なお、スリット板５８は、図２２のスリット板５８と同様に、露光器５７内に配置しても良い。
【００６８】
ＰＯから出射したレーザ光は、ＬＳＭ１９内に配置された分散プリズム２０ａ及び２０ｂによって分離され、全反射ミラー５４で反射されることにより、レンズ５９の方へ出射される。
【００６９】
レンズ５９によって屈折した第１の波長成分のレーザ光及び第２の波長成分のレーザ光は、異なった位置に集光する。そのため、第２の波長成分のレーザ光が通過しない位置にスリット板５８を配置することにより、第２の波長成分のレーザ光を除去することができる。
【００７０】
スリットを通過した第１の波長成分のレーザ光は、レンズ６０によって再び平行光となる。ここで、レンズ６０とスリット板５８との距離が、レンズ６０で屈折する第１の波長成分のレーザ光の焦点距離と等しくなるように、レンズ６０を配置する。
【００７１】
また、レーザ光の出力角度の変化は、モニタ３６に設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器により検出される検出値に基づいて、回転ステージコントローラ６２が、回転ステージ制御ドライバ６１を介して回転ステージ６３及び６４を回転することにより、分散プリズム２０ｂ及び全反射ミラー５４の角度をフィードバック制御することで補正される。
【００７２】
図２４に、入射光の光軸と第１の波長成分の出射光の光軸とが一致するようなＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。図２４に示すように、このＬＳＭ１９は、２つの分散プリズム２０ａ及び２０ｂと、４５度直角プリズム２０ｃ〜２０ｅと、２つの回転ステージ６５及び６６とを含んでいる。ここで、分散プリズム２０ｂ及び２０ｅは、それぞれ回転ステージ６５及び６６に設置されている。
【００７３】
ＬＳＭ１９において、ＰＯから出射したレーザ光は、ＬＳＭ１９内に配置された直角プリズム２０ｃで反射され、分散プリズム２０ａに入射する。分散プリズム２０ａに入射したレーザ光は、分散プリズム２０ａ及び２０ｂにより第１の波長成分のレーザ光と第２の波長成分のレーザ光とが分離され、４５度直角プリズム２０ｄにより入射方向に反射される。再び、分散プリズム２０ｂ及び２０ａを透過したレーザ光は、直角プリズム２０ｅに入射し、直角プリズム２０ｅで反射されて、第１の波長成分のレーザ光のみがモニタ３６の方へ出力される。
【００７４】
ここで、ＬＳＭ１９から出射する第１の波長成分のレーザ光の光軸を、ＬＳＭ１９に入射するレーザ光の光軸と一致させるように各プリズムを配置している。このように構成することにより、ＰＯの光軸とモニタ３６の光軸とが同軸となるため、ＬＳＭが搭載されたモニタと通常のモニタとを交換してもアライメントを再調整する必要がない。
【００７５】
また、ＬＳＭ１９を設置又は除去しても光軸が変化しないため、簡易にフリーランとラインセレクトとを切り替えることができる。このレーザ装置においては、回転ステージ６５を制御することにより、分散プリズム２０ｂの角度を制御して波長選択を行うことができ、回転ステージ６６を制御することにより、直角プリズム２０ｅの角度を制御して光軸の調整を行うことができる。
【００７６】
ここで、レーザ光の光軸の変化は、モニタ３６に設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器により検出される検出値に基づいて、回転ステージコントローラ６２が、回転ステージ制御ドライバ６１を介して回転ステージ６５及び６６を回転することにより、分散プリズム２０ｂ及び直角プリズム２０ｅの角度をフィードバック制御することで補正される。
【００７７】
また、この構成によれば、光路を長くすることができるので、分散プリズムによる光の分散値が小さい場合でも、レーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分を分離することができる。また、同一の分散プリズムを２回利用できるので、波長選択性を高くしつつ、レーザ装置をコンパクトに設計することが可能となる。
【００７８】
次に、図２５〜図２９のフローチャートを用いて、図１５に示すレーザ装置の各部における動作について説明する。ここで、図２５は、エネルギコントローラ４６の動作を説明するためのフローチャートであり、図２６は、エネルギコントローラ４７の動作を説明するためのフローチャートであり、図２７は、同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートであり、図２８及び図２９は、レーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【００７９】
まず、図２５を参照しながら、エネルギコントローラ４６の動作について説明する。図２５に示すように、エネルギコントローラ４６は、ステップＳ１０１において、モニタ３５から出力される検出値ＭMOを受信する。
【００８０】
ステップＳ１０２において、検出値ＭMOからエネルギＥMOを求め、予め記憶していた若しくはレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥTMOと、エネルギＥMOとに基づいて、エネルギ偏差ΔＥMO（＝ＥTMO−ＥMO）を算出する。
【００８１】
ステップＳ１０３において、エネルギ偏差ΔＥMOを補うため、エネルギ偏差ΔＥMOに基づいて、コンデンサ５１に充電する電圧偏差ΔＶMOを算出する。ここで、電圧偏差ΔＶMOは、比例係数をＫとするとき、ΔＶMO＝Ｋ・ΔＥMOから算出している。
【００８２】
ステップＳ１０４において、目標エネルギ値ＥTMOを得るために、高電圧値ＨＶMOを補正する。このステップにおいては、今回の高電圧値ＨＶMO（今回）及び電圧偏差ΔＶMOに基づいて、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）（＝ＨＶMO（今回）＋ΔＶMO）を算出している。
【００８３】
ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４において求めた次回の高電圧値ＨＶMO（次回）を同期コントローラ４５に、又、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）及び今回の高電圧値ＨＶMO（今回）をレーザコントローラ４０に送出する。なお、高電圧値ＨＶMO（今回）の代わりに、ステップＳ１０２において求めたエネルギＥMOをレーザコントローラ４０に送出することとしても良い。
【００８４】
次に、図２６を参照しながら、エネルギコントローラ４７の動作について説明する。図２６に示すように、エネルギコントローラ４７は、ステップＳ２０１において、モニタ３６から出力される検出値ＭPOを受信する。
【００８５】
ステップＳ２０２において、検出値ＭPOからエネルギＥPOを求め、予め記憶していた若しくはレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥTPOと、エネルギＥPOとに基づいて、エネルギ偏差ΔＥPO（＝ＥTPO−ＥPO）を算出する。
【００８６】
ステップＳ２０３において、エネルギ偏差ΔＥPOを補うため、エネルギ偏差ΔＥPOに基づいて、電源４２内のコンデンサに充電する電圧偏差ΔＶPOを算出する。ここで、電圧偏差ΔＶPOは、比例係数をＫとするとき、ΔＶPO＝Ｋ・ΔＥPOから算出している。
【００８７】
ステップＳ２０４において、目標エネルギ値ＥTPOを得るために、高電圧値ＨＶPOを補正する。このステップにおいては、今回の高電圧値ＨＶPO（今回）及び電圧偏差ΔＶPOに基づいて、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）（＝ＨＶPO（今回）＋ΔＶPO）を算出している。
【００８８】
ステップＳ２０５において、ステップＳ２０４において求めた次回の高電圧値ＨＶPO（次回）及び今回の高電圧値ＨＶPO（今回）を同期コントローラ４５に、また、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）をレーザコントローラ４０に送出する。なお、高電圧値ＨＶPO（今回）の代わりに、ステップＳ２０２において求めたエネルギＥPOを同期コントローラ４５に送出することとしても良い。
【００８９】
次に、図２７を参照しながら、同期コントローラ４５の動作について説明する。図２７に示すように、同期コントローラ４５は、ステップＳ３０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６（又は後述する図２８のステップＳ４０３においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶMO、及び、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７（又は後述する図２８のステップＳ４１１においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
【００９０】
ステップＳ３０２において、Ｓ偏光検出器３８から出力された検出値ＳPOを受信する。ここで受信する検出値ＳPOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【００９１】
ステップＳ３０３において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された今回の高電圧値ＨＶPOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶPOは、レーザ光の第１の波長成分のＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥPO（Ｐ）＝ＨＶPO／Ｋから、ＥPO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶPOの代わりに、図２６のステップＳ２０２において求めたエネルギＥPOを受信する場合には、ＥPO（Ｐ）＝ＥPOとする。
【００９２】
ステップＳ３０４において、検出値ＳPOからＳ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥPO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰPO（＝ＥPO（Ｓ）／（ＥPO（Ｐ）＋ＥPO（Ｓ）））を算出している。
【００９３】
ステップＳ３０５において、前回の偏光純度ＰＬＰPO（前回）と、今回の偏光純度ＰＬＰPO（今回）とに基づいて、偏光純度偏差ΔＰＬＰPO（＝ＰＬＰPO（今回）−ＰＬＰPO（前回））を算出する。
【００９４】
また、同期コントローラ４５は、ステップＳ３０６において、放電検出器４８の出力する検出値ＴMO及び放電検出器４９の出力する検出値ＴPOを受信し、検出値ＴMO及び検出値ＴPOに基づいて、遅延時間ＴDELAY（＝ＴPO−ＴMO）を算出する。
【００９５】
次に、ステップＳ３０７において、前回の遅延時間ＴDELAY（前回）と、今回の遅延時間ＴDELAY（今回）とに基づいて、遅延時間偏差ΔＴDELAY（＝遅延時間ＴDELAY（今回）−遅延時間ＴDELAY（前回））を算出する。
【００９６】
ステップＳ３０８において、ステップＳ３０７において算出した遅延時間偏差ΔＴDELAYと、ステップＳ３０５において算出した偏光純度偏差ΔＰＬＰPOとの積（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO）を算出する。
【００９７】
ステップＳ３０９において、積（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO）が正か負かを判別する。積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO≧０）には、ステップＳ３１０に移行する。積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO＜０）には、ステップＳ３１１に移行する。
【００９８】
ステップＳ３１０において、遅延時間を負方向に補正する。積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO≧０）は、図２０において、ＴD領域よりも遅延時間が大きい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）−ΔＴDELAY）を算出する。なお、、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図２０に示す領域ＴU+は考慮していない。
【００９９】
ステップＳ３１１において、遅延時間を正方向に補正する。積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO＜０）は、図２０において、ＴD領域よりも遅延時間が小さい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）＋ΔＴDELAY）を算出する。なお、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図２０に示す領域ＴU-は考慮していない。
【０１００】
ステップＳ３１２において、ステップＳ３０１において受信した高電圧値ＨＶMO、高電圧値ＨＶPO、電源４１を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積、及び、電源４２を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積に基づいて、電源４１の移行時間ＴHVMO及び電源４２の移行時間ＴHVPOを算出する。
【０１０１】
また、電源は、Ｖｔ積のほかに、温度等の条件によっても移行時間が変化する。例えば、温度変化によるコンデンサの容量変化により、移行時間が変化する。そこで、ステップＳ３１３において、電源４１の温度センサ及び電源４２の温度センサから出力される温度信号に基づいて、電源４１の移行時間変化ＴTEMMO及び電源４２の移行時間ＴTEMPOを算出する。なお、温度以外の要因による移行時間の変化についても、必要に応じて、その要因に相当するパラメータを計測し、その計測データに基づいて移行時間を算出し、補正しても良い。
【０１０２】
ステップＳ３１４において、次回の遅延時間ＴDELAY（次回）（便宜的にＴDELAYとする）、移行時間ＴHVMO及びＴHVPO、移行時間変化ＴTEMMO及びＴTEMPOに基づいて、スイッチ４３にトリガ信号を送信してから、スイッチ４４にトリガ信号を送信するまでの時間差ＴSWITCH（＝ＴDELAY＋（ＴHVMO−ＴHVPO）＋（ＴTEMMO−ＴTEMPO））を算出する。そして、時間差ＴSWITCHでスイッチ４３及びスイッチ４４にトリガ信号を送信する。
【０１０３】
次に、図２８及び図２９を参照しながら、レーザコントローラ４０の動作について説明する。図２８に示すように、このレーザコントローラ４０は、ステップＳ４０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出される次回の高電圧値ＨＶMOを受信する。
【０１０４】
ステップＳ４０２において、受信した高電圧値ＨＶMOが、電源４１で定められている最大電圧値ＨＶMOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合にはステップＳ４０３に移行し、ＨＶMO≦ＨＶMOMAXの場合にはステップＳ４０４に移行する。
【０１０５】
ステップＳ４０３において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶMOを最大電圧値ＨＶMOMAXよりも低く設定する。ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合には、電源４１の充電電圧をＨＶMOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶMOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶMOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶMOを、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１０６】
ステップＳ４０４において、Ｓ偏光検出器３７から出力された検出値ＳMOを受信する。ここで受信する検出値ＳMOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【０１０７】
ステップＳ４０５において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出された今回の高電圧値ＨＶMOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶMOは、レーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分を含むＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥMO（Ｐ）＝ＨＶMO／Ｋから、ＥMO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶMOの代わりに、図２５のステップＳ１０２において求めたエネルギＥMOを受信する場合には、ＥMO（Ｐ）＝ＥMOとする。
【０１０８】
ステップＳ４０６において、検出値ＳPOからＳ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥMO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰMO（＝ＥMO（Ｓ）／（ＥMO（Ｐ）＋ＥMO（Ｓ）））を算出している。
【０１０９】
ステップＳ４０７において、偏光純度ＰＬＰMOが所定値ＰＬＰMOFIXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰＬＰMO＞ＰＬＰMOFIXの場合にはステップＳ４０８に移行し、ＰＬＰMO≦ＰＬＰMOFIXの場合には図２９に示すステップＳ４０９に移行する。
【０１１０】
ステップＳ４０８において、ガスコントローラ３９を制御して、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させる。図１８に示すように、Ｆ2濃度が所定値を越えると、レーザ光のＳ偏光成分が増加するために、偏光純度も増加する。そのため、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させることにより、レーザ光のＳ偏光成分を減少させている。ここで、Ｆ2濃度を減少させるためには、例えば、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に注入し、全ガス圧を変更したくない場合には、バッファガス注入後、バッファガスと共に、Ｆ2を排気すれば良い。
【０１１１】
次に、図２９に示すように、ステップＳ４０９において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
【０１１２】
ステップＳ４１０において、受信した高電圧値ＨＶPOが、電源４２で定められている最大電圧値ＨＶPOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合にはステップＳ４１１に移行し、ＨＶPO≦ＨＶPOMAXの場合にはステップＳ４１２に移行する。
【０１１３】
ステップＳ４１１において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＰＯチャンバ１１内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶPOを最大電圧値ＨＶPOMAXよりも低く設定する。ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合には、電源４２の充電電圧をＨＶPOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶPOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶPOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶPOを、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１１４】
ステップＳ４１２において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧及びＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧を検出する圧力モニタから出力された検出値ＰMO及び検出値ＰPOを受信する。
【０１１５】
ステップＳ４１３において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧ＰMOが、予め記憶していたＭＯチャンバ１０の圧力最大許容値ＰMOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰMO＞ＰMOMAXの場合にはステップＳ４１４に移行し、ＰMO≦ＰMOMAXの場合にはステップＳ４１５に移行する。
【０１１６】
ステップＳ４１４において、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換する。ＰMO＞ＰMOMAXの場合には、ＭＯチャンバ１０にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＭＯチャンバ１０のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１１７】
ステップＳ４１５において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧ＰPOが、予め記憶していたＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧の圧力最大許容値ＰPOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰPO＞ＰPOMAXの場合にはステップＳ４１６に移行する。
【０１１８】
ステップＳ４１６において、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換する。ＰPO＞ＰPOMAXの場合には、ＰＯチャンバ１１にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＰＯチャンバ１１のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１１９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図３０に、本発明の第５の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図３０に示すように、このレーザ装置のＰＯチャンバ１１は、分散プリズム２０で屈折した第２の波長成分のレーザ光の出力を検出して検出信号ＭPO2を出力する強度検出器５３をＬＳＭ１９の下流に配置し、また、Ｓ偏光検出器３８から出力されるＳPOをレーザコントローラにも入力している。レーザ装置のその他の構成については、図１４及び図１５に示すものと同様である。
【０１２０】
図１５に示す第４の実施形態においては、Ｓ偏光検出器３８で検出するＳ偏光のレーザ光により遅延時間ＴDELAYを制御していたが、本実施形態においては、強度検出器５３で検出した第２の波長成分のレーザ光の強度により遅延時間ＴDELAYを制御し、Ｓ偏光検出器３８で検出するＳ偏光のレーザ光により、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度及び全ガス圧を制御し、レーザ光のＳ偏光成分を抑制している。
【０１２１】
次に、遅延時間ＴDELAYによる出力強度の変化について説明する。図３１に、遅延時間ＴDELAYと、ＰＯから出力されるレーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分のＰ偏光成分との関係を示す。
【０１２２】
図３１に示すように、ＰＯから出力されるレーザ光においては、遅延時間ＴDELAYの変化によって、第１の波長成分及び第２の波長成分も変化する。従って、同期コントローラ４５を用いて、図２０に示す範囲ＴDにおいて遅延時間ＴDELAYを制御し、ＰＯチャンバ１１へのレーザ光線の注入と、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の電極間の放電とを同期させることにより、第２の波長成分を抑えることができる。
【０１２３】
次に、図３２〜図３４のフローチャートを参照しながら、図３０に示すレーザ装置の各部に置ける動作について説明する。ここで、図３２は、同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートであり、図３３及び図３４は、レーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。また、エネルギコントローラ４６の動作及びエネルギコントローラ４７の動作については、図２５及び図２６に示すものと同様である。
【０１２４】
まず、図３２を参照しながら、同期コントローラ４５の動作について説明する。図３２に示すように、同期コントローラ４５は、ステップＳ５０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６（又は後述する図３３のステップＳ６０３においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶMO、及び、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７（又は後述する図３３のステップＳ６１１においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
【０１２５】
ステップＳ５０２において、強度検出器５３から出力された検出値ＭPO2を受信する。ここで受信する検出値ＭPO2は、第２の波長成分のレーザ光のＰ偏光成分に基づく強度である。
【０１２６】
ステップＳ５０３において、前回の検出値ＭPO2（前回）と、今回の検出値ＭPO2（今回）とに基づいて、検出値偏差ΔＭPO2（＝ＭPO2（今回）−ＭPO2（前回））を算出する。
【０１２７】
また、この同期コントローラ４５は、ステップＳ５０４において、放電検出器４８の出力する検出値ＴMO及び放電検出器４９の出力する検出値ＴPOを受信し、検出値ＴMO及び検出値ＴPOに基づいて、遅延時間ＴDELAY（＝ＴPO−ＴMO）を算出する。
【０１２８】
次に、ステップＳ５０５において、前回の遅延時間ＴDELAY（前回）と、今回の遅延時間ＴDELAY（今回）とに基づいて、遅延時間偏差ΔＴDELAY（＝遅延時間ＴDELAY（今回）−遅延時間ＴDELAY（前回））を算出する。
【０１２９】
ステップＳ５０６において、ステップＳ５０５において算出した遅延時間偏差ΔＴDELAYと、ステップＳ５０３において算出した検出値偏差ΔＭPO2との積（ΔＴDELAY×ΔＭPO2）を算出する。
【０１３０】
ステップＳ５０７において、積（ΔＴDELAY×ΔＭPO2）が正か負かを判別する。ここで、積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2≧０）にはステップＳ５０８に移行し、積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2＜０）にはステップＳ５０９に移行する。
【０１３１】
ステップＳ５０８において、遅延時間を負方向に補正する。積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2≧０）は、図３１において、ＴD領域よりも遅延時間が大きい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）−ΔＴDELAY）を算出する。なお、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図３１の領域ＴU+は考慮していない。
【０１３２】
ステップＳ５０９において、遅延時間を正方向に補正する。積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2＜０）は、図３１において、ＴD領域よりも遅延時間が小さい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）＋ΔＴDELAY）を算出する。なお、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図３１の領域ＴU-は考慮していない。
【０１３３】
ステップＳ５１０において、ステップＳ５０１において受信した高電圧値ＨＶMO、高電圧値ＨＶPO、電源４１を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積、及び、電源４２を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積に基づいて、電源４１の移行時間ＴHVMO及び電源４２の移行時間ＴHVPOを算出する。
【０１３４】
また、電源はＶｔ積のほかに、温度等の条件によっても移行時間が変化する。例えば、温度変化によるコンデンサの容量変化により、移行時間が変化する。そこで、ステップＳ５１１において、電源４１の温度センサ及び電源４２の温度センサから出力される温度信号に基づいて、電源４１の移行時間変化ＴTEMMO及び電源４２の移行時間変化ＴTEMPOを補正する。なお、温度以外の要因による移行時間の変化についても、必要に応じて、その要因に相当するパラメータを計測し、その計測データに基づいて移行時間を補正しても良い。
【０１３５】
次に、ステップＳ５１２において、次回の遅延時間ＴDELAY（次回）（便宜的にＴDELAYとする）、移行時間ＴHVMO及びＴHVPO、移行時間変化ＴTEMMO及びＴTEMPOに基づいて、スイッチ４３にトリガ信号を送信してから、スイッチ４４にトリガ信号を送信するまでの時間差ＴSWITCH（＝ＴDELAY＋（ＴHVMO−ＴHVPO）＋（ＴTEMMO−ＴTEMPO））を算出する。そして、時間差ＴSWITCHでスイッチ４３及びスイッチ４４にトリガ信号を送信する。
【０１３６】
次に、図３３及び図３４を用いて、レーザコントローラ４０の動作について説明する。図３３に示すように、このレーザコントローラ４０は、ステップＳ６０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出される次回の高電圧値ＨＶMOを受信する。
【０１３７】
ステップＳ６０２において、受信した高電圧値ＨＶMOが、電源４１で定められている最大電圧値ＨＶMOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合には、ステップＳ６０３に移行し、ＨＶMO≦ＨＶMOMAXの場合には、ステップＳ６０４に移行する。
【０１３８】
ステップＳ６０３において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶMOを最大電圧値ＨＶMOMAXよりも低く設定する。ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合には、電源４１の充電電圧をＨＶMOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶMOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶMOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶMOを、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１３９】
ステップＳ６０４において、Ｓ偏光検出器３７から出力された検出値ＳMOを受信する。ここで受信する検出値ＳMOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【０１４０】
ステップＳ６０５において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出された今回の高電圧値ＨＶMOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶMOは、レーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分を含むＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥMO（Ｐ）＝ＨＶMO／Ｋから、ＥMO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶMOの代わりに、図２５のステップＳ１０２において求めたエネルギＥMOを受信する場合には、ＥMO（Ｐ）＝ＥMOとする。
【０１４１】
ステップＳ６０６において、検出値ＳMOからＳ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥMO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰMO（＝ＥMO（Ｓ）／（ＥMO（Ｐ）＋ＥMO（Ｓ）））を算出している。
【０１４２】
ステップＳ６０７において、偏光純度ＰＬＰMOが所定値ＰＬＰMOFIXよりも大きいか否かを判別する。ＰＬＰMO＞ＰＬＰMOFIXの場合には、ステップＳ４０８に移行し、ＰＬＰMO≦ＰＬＰMOFIXの場合には、ステップＳ４０９に移行する。
【０１４３】
ステップＳ６０８において、ガスコントローラ３９を制御して、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させる。図１８に示すように、Ｆ2濃度が所定値を越えると、レーザ光のＳ偏光成分が増加するために、偏光純度も増加する。そのため、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させることにより、レーザ光のＳ偏光成分を減少させている。ここで、Ｆ2濃度を減少させるためには、例えば、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に注入し、全ガス圧を変更したくない場合には、バッファガスと共に、Ｆ2を排気すれば良い。
【０１４４】
ステップＳ６０９において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
次に、ステップＳ６１０において、受信した高電圧値ＨＶPOが、電源４２で定められている最大電圧値ＨＶPOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合にはステップＳ６１１に移行し、ＨＶPO≦ＨＶPOMAXの場合には図３４に示すステップＳ６１２に移行する。
【０１４５】
ステップＳ６１１において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＰＯチャンバ１１内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶPOを最大電圧値ＨＶPOMAXよりも低く設定する。ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合には、電源４２の充電電圧をＨＶPOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶPOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶPOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶPOを、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１４６】
次に、図３４に示すように、ステップＳ６１２において、Ｓ偏光検出器３８から出力された検出値ＳPOを受信する。ここで受信する検出値ＳPOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むＰＯから出力されるレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【０１４７】
ステップＳ６１３において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された今回の高電圧値ＨＶPOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶPOは、レーザ光の第１の波長成分のＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥPO（Ｐ）＝ＨＶPO／Ｋから、ＥPO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶPOの代わりに、図２６のステップＳ２０２において求めたエネルギＥPOを受信する場合には、ＥPO（Ｐ）＝ＥPOとする。
【０１４８】
ステップＳ６１４において、検出値ＳPOからＳ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥPO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰPO（＝ＥPO（Ｓ）／（ＥPO（Ｐ）＋ＥPO（Ｓ）））を算出している。
【０１４９】
ステップＳ６１５において、偏光純度ＰＬＰPOが所定値ＰＬＰPOFIXよりも大きいか否かを判別する。ＰＬＰPO＞ＰＬＰPOFIXの場合には、ステップＳ６１６に移行し、ＰＬＰPO≦ＰＬＰPOFIXの場合には、ステップＳ６１７に移行する。
【０１５０】
ステップＳ６１６において、ガスコントローラ３９を制御して、ＰＯチャンバ内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させる。図１８に示すように、Ｆ2濃度が所定値を越えると、レーザ光のＳ偏光成分が増加するために偏光純度も増加する。従って、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させることにより、レーザ光のＳ偏光成分を減少させている。ここで、Ｆ2濃度を減少させるためには、例えば、Ｈｅ等のバッファガスをＰＯチャンバ１１内に注入し、全ガス圧を変更したくない場合には、バッファガス注入後、バッファガスと共に、Ｆ2を排気すれば良い。
【０１５１】
ステップＳ６１７において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧及びＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧を検出する圧力モニタから出力された検出値ＰMO及び検出値ＰPOを受信する。
【０１５２】
ステップＳ６１８において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧ＰMOが、予め記憶していたＭＯチャンバ１０の圧力最大許容値ＰMOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰMO＞ＰMOMAXの場合にはステップＳ６１９に移行し、ＰMO≦ＰMOMAXの場合にはステップＳ６２０に移行する。
【０１５３】
ステップＳ６１９において、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換する。ＰMO＞ＰMOMAXの場合には、さらに、ＭＯチャンバ１０にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＭＯチャンバ１０のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１５４】
ステップＳ６２０において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧ＰPOが、予め記憶していたＰＯチャンバ１１の圧力最大許容値ＰPOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰPO＞ＰPOMAXの場合にはステップＳ６２１に移行する。
【０１５５】
ステップＳ６２１において、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換する。ＰPO＞ＰPOMAXの場合には、さらに、ＰＯチャンバ１１にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＰＯチャンバ１１のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、スループット及び解像力を向上させることが可能なレーザ装置、及び、それを用いた露光装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図４】Ｆ2を含んだレーザ媒質の全ガス圧と自然発振するレーザ光のスペクトル線幅及び出力との関係を示す図である。
【図５】図３に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図７】複屈折フィルタを使用したＬＳＭの構成を例示する。
【図８】グレーティングを使用したＬＳＭの構成を例示する図である。
【図９】エタロンを使用したＬＳＭの構成を例示する図である。
【図１０】ＭＯ及びＰＯにおいて複屈折フィルタを使用したレーザ装置の構成を示す図である。
【図１１】ＭＯ及びＰＯにブリュースタ角でウインドを更に並べたレーザ装置の構成を示す図である。
【図１２】レーザ共振器内に偏光素子を挿入したレーザ装置の構成を示す図である。
【図１３】レーザ共振器内にローションプリズムを挿入したレーザ装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の上面を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の側面及び各ブロックを示す図である。
【図１６】図１５に示す電源４１の構成を示す図である。
【図１７】ＭＰＣ回路の構成を示す図である。
【図１８】図１４に示すＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示す図である。
【図１９】図１４に示すＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示す図である。
【図２０】遅延時間ＴDELAYと、図１４に示すＬＳＭ１９から出力されるレーザ光の第１の波長成分及びＰＯから出力されるレーザ光のＳ偏光成分との関係を示す図である。
【図２１】ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２２】分散プリズムによるレーザ光の分散が小さい場合のＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２３】ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２４】入射光の光軸と第１の波長成分の出射光の光軸とが一致するようなＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２５】図１５に示すエネルギコントローラ４６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】図１５に示すエネルギコントローラ４７の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２７】図１５に示す同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２８】図１５に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９】図１５に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本発明の第５の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図３１】遅延時間ＴDELAYと、ＰＯから出力されるレーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分のＰ偏光成分との関係を示す図である。
【図３２】図３０に示す同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３０に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３４】図３０に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３５】従来のＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成を示す図である。
【図３６】レーザ媒質としてＦ2を用いたレーザ装置で発振されるレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図３７】特許文献１に開示されているレーザ装置レーザ装置の構成を説明するための図である。
【図３８】ダブルチャンバ方式の遅延時間とベクトル線幅及び光強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０、１００ ＭＯチャンバ
１１、１０１ ＰＯチャンバ
１２、１０２ ＬＮＭ
１５、１０５ 凹面全反射ミラー
１６、１０６ 凸面部分反射ミラー
１７、１０７ 部分反射ミラー
１８、２４、５４、１０８ 全反射ミラー
１９、１０３ ＬＳＭ
２０、２０ａ、２０ｂ 分散プリズム
２０ｃ〜２０ｅ 直角プリズム
２１、３２ 偏光素子
２２、３０ 複屈折フィルタ
２３ 偏光分離素子
２５ グレーティング
２６ スリット板
２７ エタロン
２８、２９、３１ ウインド
３３ ローションプリズム
３４ 偏光板
３５、３６ モニタ
３７、３８ Ｓ偏光検出器
３９ ガスコントローラ
４０ レーザコントローラ
４１、４２ 電源
４３、４４ スイッチ
４５ 同期コントローラ
４６、４７ エネルギコントローラ
４８、４９ 放電検出器
５０ 充電器
５１ コンデンサ
５２ ＭＰＣ回路
５３ 強度検出器
５５ ミラー姿勢角制御ドライバ
５６ ミラーコントローラ
５７ 露光器
５８ スリット
５９、６０ レンズ
６１ 回転ステージ制御ドライバ
６２ 回転ステージコントローラ
６３〜６６ 回転ステージ
６７ 伝搬路
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にレーザ装置に関し、特に、Ｆ2（フッ素分子）をレーザ媒質として用いたレーザ装置及びそれを用いた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の集積度が増す傾向にあり、半導体集積回路を製造するために用いられる露光装置において、解像力の向上が求められている。また、露光装置の光源として、短波長のレーザ光を出力するエキシマレーザやＦ2（フッ素分子：molecular fluorine）レーザが注目されている。Ｆ2レーザの複数の発振ラインのうち、一本のラインを選択的に発振させるラインセレクトＦ2レーザはスペクトル線幅が約１ｐｍであり、露光装置の投影レンズとして、ある程度の色収差補正が可能なカタディオプトリック（Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ）タイプの投影レンズを用いて露光が行われている。カタディオプトリックタイプの投影レンズは、色収差を補正するために、反射ミラーとＣａＦ2の屈折レンズとを組み合わせたものである。
【０００３】
近年、短波長のレーザ光を出力することが可能なレーザ媒質であるＦ2を用いるＦ2レーザ装置において、レーザ媒質を励起するためのチャンバを２つ設けたダブルチャンバ方式が開発されている。ダブルチャンバ方式としては、レーザ光を共振により発生するマスターオシレータ（ＭＯ）、及び、レーザ光を増幅して高出力化するパワーアンプ（ＰＡ）とを用いたＭＯＰＡ方式と、レーザ光を共振により発生するマスターオシレータ（ＭＯ）、及び、レーザ光を共振により増幅して高出力化するパワーオシレータ（ＰＯ）とを用いたＭＯＰＯ方式とが存在する。
【０００４】
図３５に、従来のＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成を示し、図３６に、Ｆ2レーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトルを示す。図３５の（ａ）に示すように、ＭＯチャンバ１００内のレーザ媒質において自然発振させたレーザ光を、グレーティング及びビームエキスパンダで構成されたＬＮＭ（Line Narrow Module：狭帯域化モジュール）１０２と部分反射ミラー１０７とを用いて共振させ、レーザ光を狭帯域化する。さらに、部分反射ミラー１０７を透過したレーザ光を、ＰＡチャンバ１０１の両側に設けた全反射凹面ミラー１０５と部分反射凸面ミラー１０６とを用いて共振させて高出力化する。
【０００５】
しかしながら、図３６に破線で示すように、Ｆ2レーザ装置を用いて自然発振されたレーザ光は、主に２つの波長（λ1＝１５７．６３ｎｍ、及び、λ2＝１５７．５２ｎｍ）を有し、それぞれ半値全幅約１ｐｍで発振する。また、図３６に黒領域で示すように、２つの波長成分を含むレーザ光は、半値全幅０．２ｐｍ程度に狭帯域化される。
【０００６】
Ｆ2レーザ装置を用いて半導体集積回路を製造するための露光等をする場合において、図３６に示すように波長λ1のレーザ光と共にレーザ装置から出力される波長λ2のレーザ光が、露光装置の解像力を低下させるという問題がある。そこで、解像力を向上させるためには、狭帯域化された波長λ1のレーザ光の強度をＩ1とすると、レーザ装置から出力される狭帯域化された波長λ2のレーザ光の強度Ｉ2を、Ｉ2／（Ｉ1＋Ｉ2）＜０．００５〜０．０１の範囲に抑圧する必要がある。なお、図３６においては、レーザ装置から出力される狭帯域化された波長λ1のレーザ光のピークを、自然発振させた波長λ1のレーザ光のピークに合わせた尺度で示している。
【０００７】
ここで、波長λ2のレーザ光を抑圧するためには、図３５の（ｂ）に示すように、波長λ1のレーザ光を選択するＬＳＭ（Line Sellect Module：ラインセレクトモジュール）１０３を、ＭＯチャンバ１００のリアモジュールとして配置し、波長選択された波長λ1のレーザ光を、全反射凹面ミラー１０５、部分反射凸面ミラー１０６及びＰＯチャンバ１０１で構成されるＰＯで増幅共振させて、高出力化させる方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、ＰＯで増幅共振させる際に、再び、波長λ2のレーザ光が発生する。従って、この構成を用いても、波長λ2のレーザ光が露光装置の解像力を低下させるという問題がある。
【０００９】
一方、下記の特許文献１には、ＭＯＰＡ方式のレーザ装置が開示されている。図３７は、特許文献１に開示されているレーザ装置レーザ装置の構成を説明するための図である。図３７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、このレーザ装置はＭＯＰＡ方式で構成されており、ＬＳＭ１０３を、ＭＯチャンバのリアモジュールとして用いるか、ＭＯチャンバのフロントミラーとしてＭＯチャンバとＰＡチャンバとの間に配置するか、又は、ＰＡチャンバの下流に配置している。
【００１０】
このように、ＰＯではなくＰＡを用いたＭＯＰＡ方式によると、そもそもＰＡにおける増幅において波長λ2のレーザ光はほとんど出力されないので、ＬＳＭ１０３の位置によらず解像力を向上させることが可能である。
【００１１】
しかしながら、ＭＯＰＡ方式は、ＭＯＰＯ方式に比べて、増幅率が低いために、エネルギー効率が悪いという問題があり、また、同期させる許容範囲が狭いために、スペクトル線幅及びパルスエネルギー等の性能が安定しないという問題がある。
【００１２】
図３８に、ダブルチャンバ方式の遅延時間とベクトル線幅及び光強度の関係を示す。図３８の横軸は、ＭＯチャンバ１００内のレーザ媒質において放電するタイミングから、ＰＯチャンバ又はＰＡチャンバ１０１内のレーザ媒質において放電するタイミングまでの遅延時間を表している。図３８に示すように、ＭＯＰＯ方式における光強度及びスペクトル線幅は、遅延時間に対して平坦な範囲が広いが、ＭＯＰＡ方式においては、平坦な範囲が狭い。従って、光強度及びスペクトル線幅の性能が安定する遅延時間の許容範囲は、ＭＯＰＯ方式の場合には±１０ｎｓと広いが、ＭＯＰＡ方式の場合には±２ｎｓと狭いため、ＭＯＰＡ方式では光強度及びスペクトル線幅の性能が安定しないという問題がある。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許出願公開第２００２／０１５４６６８号明細書 （第２１頁、図２３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、スループット及び解像力を向上させることが可能なレーザ装置、及び、それを用いた露光装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係るレーザ装置は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生し、発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子を含む第１のレーザ共振器と、第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段とを具備する。
【００１６】
また、本発明の１つの観点に係る露光装置は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生し、発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子を含む第１のレーザ共振器と、第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段とを有するレーザ装置と、レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光させる露光器と、レーザ装置が発生するレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内の一方を取り出す波長分離手段とを具備する。
【００１７】
本発明によれば、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、スループット及び解像力を向上させることが可能なレーザ装置、及び、それを用いた露光装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１に、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置は、レーザ媒質としてＦ2を用いており、第１の波長成分（λ1＝１５７．６３ｎｍ）と第２の波長成分（λ2＝１５７．５２ｎｍ）とを含むレーザ光から、第１の波長成分を選択して所定の方向に出力することができる。レーザ装置から出力される第１の波長成分は、露光装置の光源として利用される。
【００１９】
図１に示すように、このレーザ装置のＭＯは、レーザ媒質を封入するＭＯチャンバ１０と、ＭＯチャンバ１０内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことにより発生したレーザ光をプリズム等を用いて超狭帯域化するＬＮＭ１２と、ＬＮＭ１２に含まれる全反射ミラーと共にレーザ光を共振させるために用いられる部分反射ミラー１７とを含んでいる。一方、このレーザ装置のＰＯは、レーザ媒質を封入するＰＯチャンバ１１と、ＰＯチャンバ１１内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことにより、ＭＯから出力されたレーザ光を共振させて増幅するために用いられる全反射ミラー１５及び部分反射ミラー１６とを含んでいる。さらに、ＰＯから出力されたレーザ光から第１の波長成分を選択するために、ＰＯの下流にＬＳＭ１９が配置される。
【００２０】
次に、図１に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光のスペクトルについて説明する。図２の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。図２の（ａ）に、ＬＮＭ１２を用いないで単にミラーを置いた場合のレーザ光のスペクトルを破線で示し、ＬＮＭ１２によって超狭帯域化された場合のレーザ光のスペクトルを黒領域で示す。ここでは、半値全幅が１ｐｍから０．２ｐｍになるように、レーザ光が狭帯域化されている。このレーザ光には、第１の波長成分（λ1＝１５７．６３ｎｍ）の他に、第２の波長成分（λ2＝１５７．５２ｎｍ）が含まれている。
【００２１】
このレーザ光は、不安定共振器のＰＯにおいて増幅共振され、図１に示す位置（ｂ）に出力される。位置（ｂ）におけるレーザ光にも、図２の（ｂ）に示すように、第１の波長成分の他に、第２の波長成分が含まれている。図２の（ｃ）に示すように、ＰＯにおいて増幅共振されたレーザ光に含まれる第２の波長成分は、ＬＳＭ１９において除去される。
【００２２】
上記の構成によると、ＰＯの下流にＬＳＭ１９を配置して第２の波長成分を除去しているため、ＰＯにおいて発生した第２の波長成分も除去されるため、第２の波長成分はレーザ装置から全く出力されない。また、ＰＡの代わりにＰＯを用いることにより、レーザ光を高出力化することができ、また、ＭＯとＰＯとを同期させるための許容範囲を拡大することができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置のＭＯは、ＭＯチャンバ１０のリア側に、図１に示すＬＮＭ１２の代わりに全反射ミラー１８を配置する構成となっている。その他の構成については図１に示すものと同様である。本実施形態においては、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のガス圧を低くすることにより、レーザ光を狭帯域化している。
【００２４】
図４に、Ｆ2を含むレーザ媒質の全ガス圧と自然発振するレーザ光のスペクトル線幅及び出力との関係を示す。図４に示すように、全ガス圧を低下させるにつれて、スペクトル線幅は狭帯域化するが、同時に、出力も低下してしまう。
【００２５】
ここで、図１に示すＬＮＭ１２のように、プリズムを用いて狭帯域化する場合には、レーザ光からエネルギを吸収したプリズムは温度が上昇し、屈折率が変化する。そのため、光軸が変化して、通常３割程度、ＭＯからＰＯへのレーザ光の注入効率が低下する。しかしながら、本実施形態におけるように、ＭＯチャンバ１１のリア側に全反射ミラー１８を配置した場合には、光軸が変化し難いため、レーザ光をＰＯに安定して注入することが可能である。その結果、注入効率の低下は１割程度であり、高い増幅率を必要としないので、ＭＯの小型化、更には、レーザ装置の小型化が可能である。また、全反射ミラー１５の替りに、プリズムを用いるＬＳＭをＭＯとＰＯとの間に配置した場合にも、光軸が変化することにより注入効率が低下する。従って、この場合においても、ＬＳＭをＰＯの下流に配置することにより、光軸の変化による注入効率の低下を防ぐことが可能である。
【００２６】
次に、図３に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光のスペクトルについて説明する。図５の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図３に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。図５の（ａ）に示すように、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質において自然発振したレーザ光は、レーザ媒質の全ガス圧を低下させたことにより、超狭帯域化されている。このレーザ光には、第１の波長成分の他に、第２の波長成分が含まれている。
【００２７】
このレーザ光は、不安定共振器のＰＯにおいて増幅共振され、図３における位置（ｂ）に出力される。位置（ｂ）におけるレーザ光にも、図５の（ｂ）に示すように、第１の波長成分の他に、第２の波長成分が含まれている。図５の（ｃ）に示すように、ＰＯにおいて増幅共振されたレーザ光に含まれる第２の波長成分は、ＬＳＭ１９において除去される。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６に、本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置は、ＭＯにおいて、ＭＯチャンバ１０と全反射ミラー１８との間に偏光素子２１を配置した構成になっている。その他の構成については、図３に示すのと同様である。また、ＬＳＭ１９内に、分散プリズム２０、及び、レーザ光のＳ偏光及びＰ偏光を示している。ここで、図６の（ａ）は、レーザ装置の上面を示す図であり、Ｓ偏光のレーザ光を「｜」で示し、Ｐ偏光のレーザ光を「・」で示す。また、図６の（ｂ）は、レーザ装置の側面を示す図であり、Ｓ偏光のレーザ光を「・」で示し、Ｐ偏光のレーザ光を「｜」で示す。
【００２９】
図６に示すように、このレーザ装置は、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧を低下させたことにより、ＭＯによって発生され超狭帯域化されたレーザ光を、ＭＯ内の偏光素子（プリズム又は偏光板）で偏光することにより、ＭＯから出力されるレーザ光を直線偏光としている。即ち、偏光素子は、偏光高純度化手段として機能する。従って、偏光純度の高いレーザ光を注入されたＰＯは、高い偏光純度を保存したまま増幅発振する。ＰＯにおいて増幅発振された偏光純度の高いレーザ光は、ＬＳＭ１９内の分散プリズム２０に入射する。ここで、波長の異なるレーザ光は、分散プリズム２０において屈折する方向が異なるため、第１の波長成分のレーザ光を選択することが可能である。なお、分散プリズム２０の替わりに、複屈折フィルタ、グレーティング、又は、エタロンを用いても良い。
【００３０】
しかしながら、図６の（ｂ）に破線で示すように、分散プリズム２０に対するレーザ光の偏光角度によって、Ｓ偏光のレーザ光が大きく反射され、効率が低下してしまう。ここで、分散プリズム２０の透過率が高いのはＰ偏光の光線であるので、ＭＯから出力するレーザ光のＰ偏光度を偏光素子２１によって高めて、レーザ光のＰ偏光方向が分散プリズム２０の入射面に対してＰ偏光の方向となるように分散プリズム２０を配置する。これにより、分散プリズム２０の透過率を実質的に高くすることが可能である。
【００３１】
選択される波長λ1が１５７ｎｍである場合には、複屈折の少ないＣａＦ2をプリズムの材料とすることが好ましい。分散プリズムの材料としてＣａＦ2を用いる場合には、頂角を６５．４度にすると、分散プリズムへの入射角と出射角をブリュースタ角とすることができ、Ｐ偏光の透過率を１００％近くにすることができる。これにより、効率の低下を防ぐことができる。
【００３２】
図７に、複屈折フィルタを使用したＬＳＭの構成を例示する。図７に示すように、ＬＳＭ１９は、レーザ光の波長により偏光方向を変化させる複屈折フィルタ２２と、特定の偏光方向のレーザ光を透過する偏光分離素子２３とによって構成される。
【００３３】
複屈折フィルタ２２は、レーザ装置の光軸に対してブリュースタ角に配置された２つの共平面を有する。選択すべき第１の波長λ1を同じ偏光状態で維持し、第２の波長λ2の偏光方向を９０゜変化させるように、複屈折フィルタ２２の厚さｄを選択する。また、複屈折フィルタ２２の傾き角度は、ＰＯチャンバから出射されるレーザ光の光軸（入射光）に対してブリュースタ角となるように配置することが好ましい。このように配置することにより、複屈折フィルタ２２の両面での反射による光の損失を最小にすることができる。また、エタロニング（ｅｔａｌｏｎｎｉｎｇ、多重干渉）として知られる複屈折フィルタ２２の両面から反射されるビーム間の干渉を防ぐことができる。
【００３４】
偏光分離素子２３は、偏光方向を維持した第１の波長成分のレーザ光は透過させるが、偏光方向が変化した第２の波長成分は他方向に反射して除去する。偏光分離素子２３を透過した第１の波長成分のレーザ光は、露光器に出力される。このようにして、第１の波長成分のレーザ光を選択することができる。このような複屈折フィルタの材料としては、ＭｇＦ2が好ましい。ＭｇＦ2は、ＤＵＶ及びＶＵＶ波長において高い透過率を示し、Ｆ2レーザ装置等において好適に使用できる。ここで、偏光分離素子２３のレーザ光入射面にＰＳ偏光分離膜を設けても良いし、偏光分離素子２３として複数のブリュースタウインドを並べてもよい。
【００３５】
図８に、グレーティングを使用したＬＳＭの構成を例示する。図８に示すように、このＬＳＭ１９は、ＰＯから出力されたレーザ光を全反射させる全反射ミラー２４と、全反射ミラー２４によって反射されたレーザ光の所望の波長成分を選択するために、レーザ光を波長成分ごとに分離するグレーティング２５と、選択されるべき第１の波長成分のみを通過させて、第１の波長成分と第２の波長成分とを分離するスリット板２６とによって構成される。
【００３６】
ＰＯから出射したレーザ光は、ＬＳＭ１９の全反射ミラー２４で反射され、グレーティング２５に入射して、第１の波長成分と第２の波長成分との間で光軸を大きく分離させる。スリット板２６は、グレーティング２５で分離されたレーザ光の第１の波長成分を通過させ、第１の波長成分以外を除去する。スリット板２６に形成されたスリットを通過した第１の波長成分は、光源として露光器に出力される。また、スリット板２６と露光器との間にモニタを配置し、モニタに設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器により検出される検出値に基づいてフィードバック制御を行うことにより、紙面に垂直な軸を中心に回転するグレーティングの傾きを調整しても良い。
【００３７】
図９に、エタロンを使用したＬＳＭの構成を例示する。エタロン２７は、選択すべき第１の波長成分のレーザ光を透過させ、第２の波長成分のレーザ光を反射させることにより、第１の波長成分を選択する。エタロンを透過した第１の波長成分のレーザ光は、露光器に出力される。また、エタロン２７は、第１の波長成分のレーザ光を反射させ、第２の波長成分のレーザ光を透過させてもよい。この場合には、第１の波長成分が反射される方向に露光器を設置すればよい。
【００３８】
Ｆ2レーザ装置については、波長が真空紫外域（約１５７ｎｍ）であるため、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射するような耐久性のある膜の製作は困難である。そこで、発生するレーザ光の偏光度を高める手段を複数設けることは効果的である。また、部分反射ミラー１７と全反射ミラー１８と間、又は、凹面全反射ミラー１５と凸面部分反射１６と間に偏光度を高める手段を設け、共振過程において偏光度を高めることも有効である。光の偏光度を１００％にすれば、ＬＳＭ１９におけるエネルギーの反射損失がなくなる。
【００３９】
そこで、偏光度を高めるためには、各チャンバにおいて、レーザ光をリア側及びフロント側に出射するためのウインドをブリュースタ角で配置し、特定の偏光成分のみ透過できるようにしても良い。
【００４０】
図１０に、ＭＯ及びＰＯにおいて複屈折フィルタを使用したレーザ装置の構成を示す。ＭＯ及びＰＯの複屈折フィルタ２９は、レーザ光の第１の波長成分をそのまま透過し、第２の波長成分は偏光方向を９０度回転させて透過させる。各チャンバのウインド２８及び２９は、ブリュースタ角に設置されているのでＰ偏光に対しては損失が少ないが、Ｓ偏光に対しては損失が大きくなっている。従って、レーザ光が部分反射ミラー１７と全反射ミラー１８と間、及び、凹面全反射ミラー１５と凸面部分反射１６と間で共振する内に、第１の波長成分のみが増幅され、第２の波長成分は消滅する。
【００４１】
図１１に、ＭＯ及びＰＯにおいて、更にブリュースタ角でウインドを並べたレーザ装置の構成を示す。ここでは、ＭＯチャンバ１０及びＰＯチャンバ１１のウインド２９に重ねて、ブリュースタ角で数枚のウインド３１を配置している。
【００４２】
図１２に、レーザ共振器内に偏光素子を挿入したレーザ装置の構成を示す。ここでは、ＭＯチャンバ１０のウインド２９と部分反射ミラー１７との間、及び、ＰＯチャンバ１１のウインド２９と凸面部分反射ミラー１６との間に、レーザ光の入射面をＰ／Ｓ分離膜でコーティングした偏光素子３１を配置している。
【００４３】
また、図１３に、レーザ共振器内にローションプリズムを挿入したレーザ装置の構成を示す。ここでは、ＭＯチャンバ１０のウインド２９と部分反射ミラー１７との間、及び、ＰＯチャンバ１１のウインド２９と凸面部分反射ミラー１６との間にローションプリズム３２を配置している。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１４及び図１５に、本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図１４は、レーザ装置の上面を示す図であり、図１５は、レーザ装置の側面及び各部のブロックを示す図である。図１４に示すように、このレーザ装置のＭＯは、レーザ媒質を封入するＭＯチャンバ１０と、ＭＯチャンバ１０内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことにより発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子２１と、レーザ光を共振させるために用いられる全反射ミラー１８及び部分反射ミラー１７とを含んでいる。
【００４５】
また、このレーザ装置のＰＯは、レーザ媒質を封入するＰＯチャンバ１１と、ＰＯチャンバ１１内において対向する位置に配置された電極間で放電を起こすことによりＭＯから出力されたレーザ光を共振させて増幅するために用いられる全反射ミラー１５と、部分反射ミラー１６とを含んでいる。さらに、このＰＯから出力されたレーザ光から第２の波長成分を除去するために、分散プリズム２０を含むＬＳＭ１９がＰＯの下流に配置される。
【００４６】
図１５に示すように、ＭＯから出力されるレーザ光の偏光状態及び出力を検出するために、Ｐ偏光のレーザ光を透過させてＳ偏光のレーザ光を反射させる偏光板３４をＭＯとＰＯとの間に配置し、偏光板３４によって反射されたＳ偏光のレーザ光を、Ｓ偏光検出器３７で検出する。また、偏光板３４を透過してＰＯへ注入されるレーザ光の出力を、偏光板３４とＰＯとの間に配置したモニタ３５で監視する。
【００４７】
さらに、ＰＯから出力されるレーザ光の偏光状態及び出力を検出するために、ＬＳＭ１９内の分散プリズム２０によって反射されたＳ偏光のレーザ光を、Ｓ偏光検出器３８で検出する。また、分散プリズム２０によって屈折した第１の波長成分のレーザ光の出力を、ＬＳＭ１９の下流に配置したモニタ３６で監視する。
【００４８】
このレーザ装置は、レーザ光のＳ偏光成分を抑制するために、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度及び全ガス圧を制御するガスコントローラ３９と、Ｓ偏光検出器３７から出力される検出値ＳMOに基づいてガスコントローラ３９を制御するレーザコントローラ４０と、設定された高電圧値ＨＶMO（又は高電圧値ＨＶPO）に基づいてコンデンサを充電し、トリガ信号を送信してスイッチ３１（又はスイッチ３２）をオンさせることより、ＭＯチャンバ１０（又はＰＯチャンバ１１）内のレーザ媒質において電極間で放電を発生させてレーザ発振を行うための電源４１（又は電源４２）と、ＭＯチャンバ１０内の電極間の放電開始タイミングを検出し、検出値ＴMOを出力する放電検出器４８と、ＰＯチャンバ１１内の電極間の放電開始タイミングを検出し、検出値ＴPOを出力する放電検出器４９と、検出値ＴMO、検出値ＴPO、Ｓ偏光検出器３８から出力される検出値ＳPO、及び、エネルギコントローラ４６及び４７の出力に基づいて、電源４１及び４２、スイッチ４３及び４４を制御する同期コントローラ４５とを含んでいる。
【００４９】
さらに、このレーザ装置は、モニタ３５から出力される検出値ＭMOと、予め記憶していた又はレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥMOとに基づいて、ＭＯの出力が目標エネルギ値ＥMOとなるような高電圧値ＨＶMOを同期コントローラ４５に出力するエネルギコントローラ４６と、同様に、モニタ３６から出力される検出値ＭPOと、予め記憶していた又はレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥPOとに基づいて、ＰＯの出力が目標エネルギ値ＥPOとなるような高電圧値ＨＶPOを同期コントローラ４５に出力するエネルギコントローラ４７とを含んでいる。
【００５０】
図１６に、図１５に示す電源４１の構成を示す。電源４２の構成も同様である。電源４１は、コンデンサ５１に、高電圧値ＨＶMOを充電するための充電器５０と、コンデンサ５１に充電されたエネルギを用いて高電圧パルスを発生させるためのスイッチ４３と、高電圧パルスのパルス幅を圧縮し、立ち上がりの短い短パルスの高電圧パルスを出力するＭＰＣ（Magnetic Pulse Compression：磁気パルス圧縮）回路５２とを含んでいる。
【００５１】
次に、電源４１の動作について説明する。充電器５０は、同期コントローラ４５から入力された高電圧値ＨＶMOに基づいて、電圧ＨＶMOになるまでコンデンサ５１を充電する。次に、同期コントローラ４５の出力するトリガ信号によって、スイッチ４３をオンすることにより、コンデンサ５１に貯蓄されていたエネルギを、ＭＰＣ回路５２を介してＭＯチャンバ１０内の電極に与える。これにより、ＭＯチャンバ１０内の電極に放電が発生し、レーザ発振が行われる。なお、必要に応じて、コンデンサからの電圧パルスを昇圧するために、昇圧トランスを用いても良い。
【００５２】
次に、電源４２の動作について説明する。電源４２においても、電源４１同様に、充電器は、同期コントローラ４５から入力された高電圧値ＨＶPOに基づいて、電圧ＨＶPOになるまでコンデンサを充電する。次に、同期コントローラ４５の出力するトリガ信号によって、スイッチ４４をオンすることにより、コンデンサに貯蓄されていたエネルギを、ＭＰＣ回路を介してＰＯチャンバ１１内の電極に与える。これにより、ＰＯチャンバ１１内の電極に放電が発生し、レーザ発振が行われる。
【００５３】
ここで、図１７を参照しながら、ＭＰＣ回路について説明する。図１７に示すように、Ｎ段のＭＰＣ回路は、コンデンサＣNと磁気スイッチＭＳN（可飽和リアクトル）との対で構成される容量移行型回路を、直列に接続して構成される（Ｎ＝１、２、・・・）。
【００５４】
このようなＭＰＣ回路において、各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて減少するように構成することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなる。また、各段の移行時間は、可飽和リアクトル毎に定められたＶｔ積に依存する。従って、印加する電圧を増大させることにより移行時間は減少し、印加する電圧を減少させることにより移行時間は増大する。そこで、本実施形態においては、検出値ＴMO、検出値ＴPO、検出値ＳPO、高電圧値ＨＶMO、及び、高電圧値ＨＶPOに基づいて、同期コントローラ４５が、スイッチ４３及び４４をオンするタイミングを制御している。
【００５５】
次に、ガスコントローラ３９を用いた、レーザ光のＳ偏光成分の制御について説明する。図１８に、図１４に示すＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示し、図１９に、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示す。
【００５６】
図１８に示すように、ＭＯから出力されるレーザ光は、Ｆ2濃度が高くなるにつれて、Ｓ偏光成分が増加する。従って、ガスコントローラ３９を用いて、図中の範囲ｄF2でＦ2濃度を制御することにより、出力を維持しながらＳ偏光成分を抑えることができる。
【００５７】
また、図１９に示すように、ＭＯから出力されるレーザ光は、全ガス圧が高くなるにつれて、Ｓ偏光成分が増加する。従って、ガスコントローラ３９を用いて、図中の範囲ＰTOTALで全ガス圧を制御することにより、出力低下分を補償しながらＳ偏光成分を抑えることができる。
【００５８】
次に、同期コントローラ４５を用いた、スイッチ４３及びスイッチ４４をオンするタイミングの制御について説明する。図２０に、ＭＯチャンバ１０内の電極間で放電の起こる時刻から、ＰＯチャンバ１１内の電極間で放電の起こる時刻までの時間差を遅延時間ＴDELAYとして、遅延時間ＴDELAYと、ＬＳＭ１９から出力されるレーザ光の第１の波長成分、及び、ＰＯから出力されるレーザ光のＳ偏光成分との関係を示す。
【００５９】
図２０に示すように、ＰＯから出力されるレーザ光は、遅延時間ＴDELAYの変化によって、Ｓ偏光成分も変化する。従って、同期コントローラ４５を用いて、図中の範囲ＴDで遅延時間ＴDELAYを制御し、ＰＯへのレーザ光線の注入と、ＰＯチャンバ１１内の電極間の放電とを同期することにより、Ｓ偏光成分を抑えることができる。
【００６０】
本発明におけるＬＳＭ１９としては、プリズム、複屈折フィルタ、グレーティング等が代表的なものとして挙げられる。以下に、図１４におけるＬＳＭ１９の具体例について説明する。
【００６１】
図２１に、ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。図２１に示すＬＳＭ１９においては、分散プリズム２０ａの下側に分散プリズム２０ｂが配置され、その下方に全反射ミラー５４が配置されている。なお、ここでは２個の分散プリズムを配置した場合を例示したが、１個又は３個以上の分散プリズムを配置してもよい。
【００６２】
ＰＯチャンバから発生した第１の波長成分及び第２の波長成分のレーザ光は、分散プリズム２０ａ及び２０ｂによって屈折する。ここで、第２の波長成分のレーザ光は第１の波長成分のレーザ光よりも大きく屈折するので、第１の波長成分のレーザ光と第２の波長成分のレーザ光とを分離することができる。分離された第１の波長成分及び第２の波長成分のレーザ光を全反射ミラー５４で全反射させて、第１の波長成分のレーザ光のみをモニタ３６の方へ出力する。第２の波長成分のレーザ光は、他の方向に出射されて排除される。
【００６３】
また、レーザ光が出力されると、分散プリズム内でレーザ光が吸収されて分散プリズムの温度が上昇し、分散プリズムの屈折率が大きくなって、露光器に出力されるビームの角度が変化する。この角度の変化分は、全反射ミラー５４の角度を制御することにより補正することができる。レーザ光の出力角度の変化は、モニタ３６に設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器によって検出される検出値に基づいて、ミラーコントローラ５６が、ミラー姿勢角制御ドライバ５５を介して全反射ミラー５４の角度をフィードバック制御することで補正される。又は、ＬＳＭ１９の温度を一定にするために、ＬＳＭ１９を恒温槽内に配置して、温度を調整するようにしても良い。
【００６４】
図２２に、分散プリズムによるレーザ光の分散が小さい場合のＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。ここでは、露光器５７内に、第２の波長除去部としてスリット板５８が設けられている。
【００６５】
ＬＳＭ１９に入射する第１の波長成分及び第２の波長成分のレーザ光は、分散プリズム２０ａ及び分散プリズム２０ｂによって屈折する。ここで、第２の波長成分のレーザ光は第１の波長成分のレーザ光よりも大きく屈折するが、角度分散値が小さいため、ＬＳＭ１９内では第２の波長成分のレーザ光を取り除くことができない。そのため、露光器４５内にスリット板５８を設けて、第２の波長成分のレーザ光を除去し、露光光源として第１の波長成分のレーザ光のみを選択する。なお、この構成を用いる場合には、モニタ３６において、第２の波長成分を含むレーザ光の出力を検出することになるが、第２の波長成分の出力は第１の波長成分の出力に比べて微量なため、第２の波長成分の影響は無視できる。
【００６６】
あるいは、全反射ミラーで反射したレーザ光を長焦点レンズで集光し、その焦点面にスリット板を配置して第１の波長成分のレーザ光を選択分離しても良い。また、長焦点レンズの替わりに、凹面ミラー、シリンドリカルミラー、又は、シリンドリカルレンズを用いることもできる。
【００６７】
図２３に、ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。図２３に示すように、ＬＳＭ１９は、分散プリズム２０ａと、その下側に配置された分散プリズム２０ｂと、全反射ミラー５４とを含んでいる。ここで、分散プリズム２０ｂ及び全反射ミラー５４は、それぞれ回転ステージ６３及び回転ステージ６４に設置されている。また、第２の波長成分のレーザ光の除去は、レンズ５９と、スリット板５８と、レンズ６０とで構成され、レーザ装置と露光器との間に配置された伝搬路６７において行っている。ここで、スリット板５８は、レンズ５９及びレンズ６０の焦点の位置に配置されている。なお、スリット板５８は、図２２のスリット板５８と同様に、露光器５７内に配置しても良い。
【００６８】
ＰＯから出射したレーザ光は、ＬＳＭ１９内に配置された分散プリズム２０ａ及び２０ｂによって分離され、全反射ミラー５４で反射されることにより、レンズ５９の方へ出射される。
【００６９】
レンズ５９によって屈折した第１の波長成分のレーザ光及び第２の波長成分のレーザ光は、異なった位置に集光する。そのため、第２の波長成分のレーザ光が通過しない位置にスリット板５８を配置することにより、第２の波長成分のレーザ光を除去することができる。
【００７０】
スリットを通過した第１の波長成分のレーザ光は、レンズ６０によって再び平行光となる。ここで、レンズ６０とスリット板５８との距離が、レンズ６０で屈折する第１の波長成分のレーザ光の焦点距離と等しくなるように、レンズ６０を配置する。
【００７１】
また、レーザ光の出力角度の変化は、モニタ３６に設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器により検出される検出値に基づいて、回転ステージコントローラ６２が、回転ステージ制御ドライバ６１を介して回転ステージ６３及び６４を回転することにより、分散プリズム２０ｂ及び全反射ミラー５４の角度をフィードバック制御することで補正される。
【００７２】
図２４に、入射光の光軸と第１の波長成分の出射光の光軸とが一致するようなＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する。図２４に示すように、このＬＳＭ１９は、２つの分散プリズム２０ａ及び２０ｂと、４５度直角プリズム２０ｃ〜２０ｅと、２つの回転ステージ６５及び６６とを含んでいる。ここで、分散プリズム２０ｂ及び２０ｅは、それぞれ回転ステージ６５及び６６に設置されている。
【００７３】
ＬＳＭ１９において、ＰＯから出射したレーザ光は、ＬＳＭ１９内に配置された直角プリズム２０ｃで反射され、分散プリズム２０ａに入射する。分散プリズム２０ａに入射したレーザ光は、分散プリズム２０ａ及び２０ｂにより第１の波長成分のレーザ光と第２の波長成分のレーザ光とが分離され、４５度直角プリズム２０ｄにより入射方向に反射される。再び、分散プリズム２０ｂ及び２０ａを透過したレーザ光は、直角プリズム２０ｅに入射し、直角プリズム２０ｅで反射されて、第１の波長成分のレーザ光のみがモニタ３６の方へ出力される。
【００７４】
ここで、ＬＳＭ１９から出射する第１の波長成分のレーザ光の光軸を、ＬＳＭ１９に入射するレーザ光の光軸と一致させるように各プリズムを配置している。このように構成することにより、ＰＯの光軸とモニタ３６の光軸とが同軸となるため、ＬＳＭが搭載されたモニタと通常のモニタとを交換してもアライメントを再調整する必要がない。
【００７５】
また、ＬＳＭ１９を設置又は除去しても光軸が変化しないため、簡易にフリーランとラインセレクトとを切り替えることができる。このレーザ装置においては、回転ステージ６５を制御することにより、分散プリズム２０ｂの角度を制御して波長選択を行うことができ、回転ステージ６６を制御することにより、直角プリズム２０ｅの角度を制御して光軸の調整を行うことができる。
【００７６】
ここで、レーザ光の光軸の変化は、モニタ３６に設置されるビームプロファイラ又はレーザ光の角度を検出する計測器により検出される検出値に基づいて、回転ステージコントローラ６２が、回転ステージ制御ドライバ６１を介して回転ステージ６５及び６６を回転することにより、分散プリズム２０ｂ及び直角プリズム２０ｅの角度をフィードバック制御することで補正される。
【００７７】
また、この構成によれば、光路を長くすることができるので、分散プリズムによる光の分散値が小さい場合でも、レーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分を分離することができる。また、同一の分散プリズムを２回利用できるので、波長選択性を高くしつつ、レーザ装置をコンパクトに設計することが可能となる。
【００７８】
次に、図２５〜図２９のフローチャートを用いて、図１５に示すレーザ装置の各部における動作について説明する。ここで、図２５は、エネルギコントローラ４６の動作を説明するためのフローチャートであり、図２６は、エネルギコントローラ４７の動作を説明するためのフローチャートであり、図２７は、同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートであり、図２８及び図２９は、レーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【００７９】
まず、図２５を参照しながら、エネルギコントローラ４６の動作について説明する。図２５に示すように、エネルギコントローラ４６は、ステップＳ１０１において、モニタ３５から出力される検出値ＭMOを受信する。
【００８０】
ステップＳ１０２において、検出値ＭMOからエネルギＥMOを求め、予め記憶していた若しくはレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥTMOと、エネルギＥMOとに基づいて、エネルギ偏差ΔＥMO（＝ＥTMO−ＥMO）を算出する。
【００８１】
ステップＳ１０３において、エネルギ偏差ΔＥMOを補うため、エネルギ偏差ΔＥMOに基づいて、コンデンサ５１に充電する電圧偏差ΔＶMOを算出する。ここで、電圧偏差ΔＶMOは、比例係数をＫとするとき、ΔＶMO＝Ｋ・ΔＥMOから算出している。
【００８２】
ステップＳ１０４において、目標エネルギ値ＥTMOを得るために、高電圧値ＨＶMOを補正する。このステップにおいては、今回の高電圧値ＨＶMO（今回）及び電圧偏差ΔＶMOに基づいて、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）（＝ＨＶMO（今回）＋ΔＶMO）を算出している。
【００８３】
ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４において求めた次回の高電圧値ＨＶMO（次回）を同期コントローラ４５に、又、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）及び今回の高電圧値ＨＶMO（今回）をレーザコントローラ４０に送出する。なお、高電圧値ＨＶMO（今回）の代わりに、ステップＳ１０２において求めたエネルギＥMOをレーザコントローラ４０に送出することとしても良い。
【００８４】
次に、図２６を参照しながら、エネルギコントローラ４７の動作について説明する。図２６に示すように、エネルギコントローラ４７は、ステップＳ２０１において、モニタ３６から出力される検出値ＭPOを受信する。
【００８５】
ステップＳ２０２において、検出値ＭPOからエネルギＥPOを求め、予め記憶していた若しくはレーザコントローラ４０から与えられていた目標エネルギ値ＥTPOと、エネルギＥPOとに基づいて、エネルギ偏差ΔＥPO（＝ＥTPO−ＥPO）を算出する。
【００８６】
ステップＳ２０３において、エネルギ偏差ΔＥPOを補うため、エネルギ偏差ΔＥPOに基づいて、電源４２内のコンデンサに充電する電圧偏差ΔＶPOを算出する。ここで、電圧偏差ΔＶPOは、比例係数をＫとするとき、ΔＶPO＝Ｋ・ΔＥPOから算出している。
【００８７】
ステップＳ２０４において、目標エネルギ値ＥTPOを得るために、高電圧値ＨＶPOを補正する。このステップにおいては、今回の高電圧値ＨＶPO（今回）及び電圧偏差ΔＶPOに基づいて、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）（＝ＨＶPO（今回）＋ΔＶPO）を算出している。
【００８８】
ステップＳ２０５において、ステップＳ２０４において求めた次回の高電圧値ＨＶPO（次回）及び今回の高電圧値ＨＶPO（今回）を同期コントローラ４５に、また、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）をレーザコントローラ４０に送出する。なお、高電圧値ＨＶPO（今回）の代わりに、ステップＳ２０２において求めたエネルギＥPOを同期コントローラ４５に送出することとしても良い。
【００８９】
次に、図２７を参照しながら、同期コントローラ４５の動作について説明する。図２７に示すように、同期コントローラ４５は、ステップＳ３０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６（又は後述する図２８のステップＳ４０３においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶMO、及び、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７（又は後述する図２８のステップＳ４１１においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
【００９０】
ステップＳ３０２において、Ｓ偏光検出器３８から出力された検出値ＳPOを受信する。ここで受信する検出値ＳPOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【００９１】
ステップＳ３０３において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された今回の高電圧値ＨＶPOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶPOは、レーザ光の第１の波長成分のＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥPO（Ｐ）＝ＨＶPO／Ｋから、ＥPO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶPOの代わりに、図２６のステップＳ２０２において求めたエネルギＥPOを受信する場合には、ＥPO（Ｐ）＝ＥPOとする。
【００９２】
ステップＳ３０４において、検出値ＳPOからＳ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥPO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰPO（＝ＥPO（Ｓ）／（ＥPO（Ｐ）＋ＥPO（Ｓ）））を算出している。
【００９３】
ステップＳ３０５において、前回の偏光純度ＰＬＰPO（前回）と、今回の偏光純度ＰＬＰPO（今回）とに基づいて、偏光純度偏差ΔＰＬＰPO（＝ＰＬＰPO（今回）−ＰＬＰPO（前回））を算出する。
【００９４】
また、同期コントローラ４５は、ステップＳ３０６において、放電検出器４８の出力する検出値ＴMO及び放電検出器４９の出力する検出値ＴPOを受信し、検出値ＴMO及び検出値ＴPOに基づいて、遅延時間ＴDELAY（＝ＴPO−ＴMO）を算出する。
【００９５】
次に、ステップＳ３０７において、前回の遅延時間ＴDELAY（前回）と、今回の遅延時間ＴDELAY（今回）とに基づいて、遅延時間偏差ΔＴDELAY（＝遅延時間ＴDELAY（今回）−遅延時間ＴDELAY（前回））を算出する。
【００９６】
ステップＳ３０８において、ステップＳ３０７において算出した遅延時間偏差ΔＴDELAYと、ステップＳ３０５において算出した偏光純度偏差ΔＰＬＰPOとの積（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO）を算出する。
【００９７】
ステップＳ３０９において、積（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO）が正か負かを判別する。積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO≧０）には、ステップＳ３１０に移行する。積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO＜０）には、ステップＳ３１１に移行する。
【００９８】
ステップＳ３１０において、遅延時間を負方向に補正する。積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO≧０）は、図２０において、ＴD領域よりも遅延時間が大きい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）−ΔＴDELAY）を算出する。なお、、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図２０に示す領域ＴU+は考慮していない。
【００９９】
ステップＳ３１１において、遅延時間を正方向に補正する。積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＰＬＰPO＜０）は、図２０において、ＴD領域よりも遅延時間が小さい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）＋ΔＴDELAY）を算出する。なお、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図２０に示す領域ＴU-は考慮していない。
【０１００】
ステップＳ３１２において、ステップＳ３０１において受信した高電圧値ＨＶMO、高電圧値ＨＶPO、電源４１を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積、及び、電源４２を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積に基づいて、電源４１の移行時間ＴHVMO及び電源４２の移行時間ＴHVPOを算出する。
【０１０１】
また、電源は、Ｖｔ積のほかに、温度等の条件によっても移行時間が変化する。例えば、温度変化によるコンデンサの容量変化により、移行時間が変化する。そこで、ステップＳ３１３において、電源４１の温度センサ及び電源４２の温度センサから出力される温度信号に基づいて、電源４１の移行時間変化ＴTEMMO及び電源４２の移行時間ＴTEMPOを算出する。なお、温度以外の要因による移行時間の変化についても、必要に応じて、その要因に相当するパラメータを計測し、その計測データに基づいて移行時間を算出し、補正しても良い。
【０１０２】
ステップＳ３１４において、次回の遅延時間ＴDELAY（次回）（便宜的にＴDELAYとする）、移行時間ＴHVMO及びＴHVPO、移行時間変化ＴTEMMO及びＴTEMPOに基づいて、スイッチ４３にトリガ信号を送信してから、スイッチ４４にトリガ信号を送信するまでの時間差ＴSWITCH（＝ＴDELAY＋（ＴHVMO−ＴHVPO）＋（ＴTEMMO−ＴTEMPO））を算出する。そして、時間差ＴSWITCHでスイッチ４３及びスイッチ４４にトリガ信号を送信する。
【０１０３】
次に、図２８及び図２９を参照しながら、レーザコントローラ４０の動作について説明する。図２８に示すように、このレーザコントローラ４０は、ステップＳ４０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出される次回の高電圧値ＨＶMOを受信する。
【０１０４】
ステップＳ４０２において、受信した高電圧値ＨＶMOが、電源４１で定められている最大電圧値ＨＶMOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合にはステップＳ４０３に移行し、ＨＶMO≦ＨＶMOMAXの場合にはステップＳ４０４に移行する。
【０１０５】
ステップＳ４０３において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶMOを最大電圧値ＨＶMOMAXよりも低く設定する。ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合には、電源４１の充電電圧をＨＶMOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶMOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶMOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶMOを、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１０６】
ステップＳ４０４において、Ｓ偏光検出器３７から出力された検出値ＳMOを受信する。ここで受信する検出値ＳMOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【０１０７】
ステップＳ４０５において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出された今回の高電圧値ＨＶMOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶMOは、レーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分を含むＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥMO（Ｐ）＝ＨＶMO／Ｋから、ＥMO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶMOの代わりに、図２５のステップＳ１０２において求めたエネルギＥMOを受信する場合には、ＥMO（Ｐ）＝ＥMOとする。
【０１０８】
ステップＳ４０６において、検出値ＳPOからＳ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥMO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰMO（＝ＥMO（Ｓ）／（ＥMO（Ｐ）＋ＥMO（Ｓ）））を算出している。
【０１０９】
ステップＳ４０７において、偏光純度ＰＬＰMOが所定値ＰＬＰMOFIXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰＬＰMO＞ＰＬＰMOFIXの場合にはステップＳ４０８に移行し、ＰＬＰMO≦ＰＬＰMOFIXの場合には図２９に示すステップＳ４０９に移行する。
【０１１０】
ステップＳ４０８において、ガスコントローラ３９を制御して、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させる。図１８に示すように、Ｆ2濃度が所定値を越えると、レーザ光のＳ偏光成分が増加するために、偏光純度も増加する。そのため、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させることにより、レーザ光のＳ偏光成分を減少させている。ここで、Ｆ2濃度を減少させるためには、例えば、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に注入し、全ガス圧を変更したくない場合には、バッファガス注入後、バッファガスと共に、Ｆ2を排気すれば良い。
【０１１１】
次に、図２９に示すように、ステップＳ４０９において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
【０１１２】
ステップＳ４１０において、受信した高電圧値ＨＶPOが、電源４２で定められている最大電圧値ＨＶPOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合にはステップＳ４１１に移行し、ＨＶPO≦ＨＶPOMAXの場合にはステップＳ４１２に移行する。
【０１１３】
ステップＳ４１１において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＰＯチャンバ１１内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶPOを最大電圧値ＨＶPOMAXよりも低く設定する。ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合には、電源４２の充電電圧をＨＶPOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶPOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶPOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶPOを、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１１４】
ステップＳ４１２において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧及びＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧を検出する圧力モニタから出力された検出値ＰMO及び検出値ＰPOを受信する。
【０１１５】
ステップＳ４１３において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧ＰMOが、予め記憶していたＭＯチャンバ１０の圧力最大許容値ＰMOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰMO＞ＰMOMAXの場合にはステップＳ４１４に移行し、ＰMO≦ＰMOMAXの場合にはステップＳ４１５に移行する。
【０１１６】
ステップＳ４１４において、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換する。ＰMO＞ＰMOMAXの場合には、ＭＯチャンバ１０にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＭＯチャンバ１０のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１１７】
ステップＳ４１５において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧ＰPOが、予め記憶していたＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧の圧力最大許容値ＰPOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰPO＞ＰPOMAXの場合にはステップＳ４１６に移行する。
【０１１８】
ステップＳ４１６において、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換する。ＰPO＞ＰPOMAXの場合には、ＰＯチャンバ１１にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＰＯチャンバ１１のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１１９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図３０に、本発明の第５の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図３０に示すように、このレーザ装置のＰＯチャンバ１１は、分散プリズム２０で屈折した第２の波長成分のレーザ光の出力を検出して検出信号ＭPO2を出力する強度検出器５３をＬＳＭ１９の下流に配置し、また、Ｓ偏光検出器３８から出力されるＳPOをレーザコントローラにも入力している。レーザ装置のその他の構成については、図１４及び図１５に示すものと同様である。
【０１２０】
図１５に示す第４の実施形態においては、Ｓ偏光検出器３８で検出するＳ偏光のレーザ光により遅延時間ＴDELAYを制御していたが、本実施形態においては、強度検出器５３で検出した第２の波長成分のレーザ光の強度により遅延時間ＴDELAYを制御し、Ｓ偏光検出器３８で検出するＳ偏光のレーザ光により、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度及び全ガス圧を制御し、レーザ光のＳ偏光成分を抑制している。
【０１２１】
次に、遅延時間ＴDELAYによる出力強度の変化について説明する。図３１に、遅延時間ＴDELAYと、ＰＯから出力されるレーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分のＰ偏光成分との関係を示す。
【０１２２】
図３１に示すように、ＰＯから出力されるレーザ光においては、遅延時間ＴDELAYの変化によって、第１の波長成分及び第２の波長成分も変化する。従って、同期コントローラ４５を用いて、図２０に示す範囲ＴDにおいて遅延時間ＴDELAYを制御し、ＰＯチャンバ１１へのレーザ光線の注入と、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の電極間の放電とを同期させることにより、第２の波長成分を抑えることができる。
【０１２３】
次に、図３２〜図３４のフローチャートを参照しながら、図３０に示すレーザ装置の各部に置ける動作について説明する。ここで、図３２は、同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートであり、図３３及び図３４は、レーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。また、エネルギコントローラ４６の動作及びエネルギコントローラ４７の動作については、図２５及び図２６に示すものと同様である。
【０１２４】
まず、図３２を参照しながら、同期コントローラ４５の動作について説明する。図３２に示すように、同期コントローラ４５は、ステップＳ５０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６（又は後述する図３３のステップＳ６０３においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶMO、及び、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７（又は後述する図３３のステップＳ６１１においてはレーザコントローラ４０）から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
【０１２５】
ステップＳ５０２において、強度検出器５３から出力された検出値ＭPO2を受信する。ここで受信する検出値ＭPO2は、第２の波長成分のレーザ光のＰ偏光成分に基づく強度である。
【０１２６】
ステップＳ５０３において、前回の検出値ＭPO2（前回）と、今回の検出値ＭPO2（今回）とに基づいて、検出値偏差ΔＭPO2（＝ＭPO2（今回）−ＭPO2（前回））を算出する。
【０１２７】
また、この同期コントローラ４５は、ステップＳ５０４において、放電検出器４８の出力する検出値ＴMO及び放電検出器４９の出力する検出値ＴPOを受信し、検出値ＴMO及び検出値ＴPOに基づいて、遅延時間ＴDELAY（＝ＴPO−ＴMO）を算出する。
【０１２８】
次に、ステップＳ５０５において、前回の遅延時間ＴDELAY（前回）と、今回の遅延時間ＴDELAY（今回）とに基づいて、遅延時間偏差ΔＴDELAY（＝遅延時間ＴDELAY（今回）−遅延時間ＴDELAY（前回））を算出する。
【０１２９】
ステップＳ５０６において、ステップＳ５０５において算出した遅延時間偏差ΔＴDELAYと、ステップＳ５０３において算出した検出値偏差ΔＭPO2との積（ΔＴDELAY×ΔＭPO2）を算出する。
【０１３０】
ステップＳ５０７において、積（ΔＴDELAY×ΔＭPO2）が正か負かを判別する。ここで、積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2≧０）にはステップＳ５０８に移行し、積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2＜０）にはステップＳ５０９に移行する。
【０１３１】
ステップＳ５０８において、遅延時間を負方向に補正する。積が正の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2≧０）は、図３１において、ＴD領域よりも遅延時間が大きい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）−ΔＴDELAY）を算出する。なお、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図３１の領域ＴU+は考慮していない。
【０１３２】
ステップＳ５０９において、遅延時間を正方向に補正する。積が負の場合（ΔＴDELAY×ΔＭPO2＜０）は、図３１において、ＴD領域よりも遅延時間が小さい領域にあることを示すため、予め記憶されているか若しくはレーザコントローラ４０から与えられる遅延時間ＴDELAY（今回）及び遅延時間偏差ΔＴDELAYに基づいて、遅延時間ＴDELAY（次回）（＝ＴDELAY（今回）＋ΔＴDELAY）を算出する。なお、ＭＯの出力に影響を受けずにＰＯで発振する図３１の領域ＴU-は考慮していない。
【０１３３】
ステップＳ５１０において、ステップＳ５０１において受信した高電圧値ＨＶMO、高電圧値ＨＶPO、電源４１を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積、及び、電源４２を構成するＭＰＣ回路の可飽和リアクトルのＶｔ積に基づいて、電源４１の移行時間ＴHVMO及び電源４２の移行時間ＴHVPOを算出する。
【０１３４】
また、電源はＶｔ積のほかに、温度等の条件によっても移行時間が変化する。例えば、温度変化によるコンデンサの容量変化により、移行時間が変化する。そこで、ステップＳ５１１において、電源４１の温度センサ及び電源４２の温度センサから出力される温度信号に基づいて、電源４１の移行時間変化ＴTEMMO及び電源４２の移行時間変化ＴTEMPOを補正する。なお、温度以外の要因による移行時間の変化についても、必要に応じて、その要因に相当するパラメータを計測し、その計測データに基づいて移行時間を補正しても良い。
【０１３５】
次に、ステップＳ５１２において、次回の遅延時間ＴDELAY（次回）（便宜的にＴDELAYとする）、移行時間ＴHVMO及びＴHVPO、移行時間変化ＴTEMMO及びＴTEMPOに基づいて、スイッチ４３にトリガ信号を送信してから、スイッチ４４にトリガ信号を送信するまでの時間差ＴSWITCH（＝ＴDELAY＋（ＴHVMO−ＴHVPO）＋（ＴTEMMO−ＴTEMPO））を算出する。そして、時間差ＴSWITCHでスイッチ４３及びスイッチ４４にトリガ信号を送信する。
【０１３６】
次に、図３３及び図３４を用いて、レーザコントローラ４０の動作について説明する。図３３に示すように、このレーザコントローラ４０は、ステップＳ６０１において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出される次回の高電圧値ＨＶMOを受信する。
【０１３７】
ステップＳ６０２において、受信した高電圧値ＨＶMOが、電源４１で定められている最大電圧値ＨＶMOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合には、ステップＳ６０３に移行し、ＨＶMO≦ＨＶMOMAXの場合には、ステップＳ６０４に移行する。
【０１３８】
ステップＳ６０３において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶMOを最大電圧値ＨＶMOMAXよりも低く設定する。ＨＶMO＞ＨＶMOMAXの場合には、電源４１の充電電圧をＨＶMOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶMOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶMOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶMOを、次回の高電圧値ＨＶMO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１３９】
ステップＳ６０４において、Ｓ偏光検出器３７から出力された検出値ＳMOを受信する。ここで受信する検出値ＳMOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【０１４０】
ステップＳ６０５において、図２５のステップＳ１０５においてエネルギコントローラ４６から送出された今回の高電圧値ＨＶMOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶMOは、レーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分を含むＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥMO（Ｐ）＝ＨＶMO／Ｋから、ＥMO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶMOの代わりに、図２５のステップＳ１０２において求めたエネルギＥMOを受信する場合には、ＥMO（Ｐ）＝ＥMOとする。
【０１４１】
ステップＳ６０６において、検出値ＳMOからＳ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥMO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥMO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰMO（＝ＥMO（Ｓ）／（ＥMO（Ｐ）＋ＥMO（Ｓ）））を算出している。
【０１４２】
ステップＳ６０７において、偏光純度ＰＬＰMOが所定値ＰＬＰMOFIXよりも大きいか否かを判別する。ＰＬＰMO＞ＰＬＰMOFIXの場合には、ステップＳ４０８に移行し、ＰＬＰMO≦ＰＬＰMOFIXの場合には、ステップＳ４０９に移行する。
【０１４３】
ステップＳ６０８において、ガスコントローラ３９を制御して、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させる。図１８に示すように、Ｆ2濃度が所定値を越えると、レーザ光のＳ偏光成分が増加するために、偏光純度も増加する。そのため、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させることにより、レーザ光のＳ偏光成分を減少させている。ここで、Ｆ2濃度を減少させるためには、例えば、Ｈｅ等のバッファガスをＭＯチャンバ１０内に注入し、全ガス圧を変更したくない場合には、バッファガスと共に、Ｆ2を排気すれば良い。
【０１４４】
ステップＳ６０９において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された次回の高電圧値ＨＶPOを受信する。
次に、ステップＳ６１０において、受信した高電圧値ＨＶPOが、電源４２で定められている最大電圧値ＨＶPOMAXより大きいか否かを判別する。ここで、ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合にはステップＳ６１１に移行し、ＨＶPO≦ＨＶPOMAXの場合には図３４に示すステップＳ６１２に移行する。
【０１４５】
ステップＳ６１１において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質のガス圧を所定量ΔＰ上昇させるために、Ｈｅ等のバッファガスをＰＯチャンバ１１内に供給するように、ガスコントローラ３９を制御する。ここで、高電圧値ＨＶPOを最大電圧値ＨＶPOMAXよりも低く設定する。ＨＶPO＞ＨＶPOMAXの場合には、電源４２の充電電圧をＨＶPOに設定することができないため、図４に示すように、レーザ光のパルスエネルギを上昇させるためにレーザガス圧をΔＰだけ上昇させて、ΔＰに基づいて高電圧値ＨＶPOを低く設定している。ここで、ΔＰの増加に基づく高電圧値ＨＶPOの減少量は、予めデータとして保有しており、低く設定された高電圧値ＨＶPOを、次回の高電圧値ＨＶPO（次回）として同期コントローラ４５に送信する。
【０１４６】
次に、図３４に示すように、ステップＳ６１２において、Ｓ偏光検出器３８から出力された検出値ＳPOを受信する。ここで受信する検出値ＳPOは、第１の波長成分及び第２の波長成分を含むＰＯから出力されるレーザ光のＳ偏光成分に基づく値である。
【０１４７】
ステップＳ６１３において、図２６のステップＳ２０５においてエネルギコントローラ４７から送出された今回の高電圧値ＨＶPOを受信する。ここで受信する高電圧値ＨＶPOは、レーザ光の第１の波長成分のＰ偏光成分に基づくエネルギに対応する値であり、比例係数をＫとするとき、ＥPO（Ｐ）＝ＨＶPO／Ｋから、ＥPO（Ｐ）が算出される。なお、今回の高電圧値ＨＶPOの代わりに、図２６のステップＳ２０２において求めたエネルギＥPOを受信する場合には、ＥPO（Ｐ）＝ＥPOとする。
【０１４８】
ステップＳ６１４において、検出値ＳPOからＳ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）を求め、Ｓ偏光成分のエネルギＥPO（Ｓ）及びＰ偏光成分のエネルギＥPO（Ｐ）に基づいて、偏光純度ＰＬＰPO（＝ＥPO（Ｓ）／（ＥPO（Ｐ）＋ＥPO（Ｓ）））を算出している。
【０１４９】
ステップＳ６１５において、偏光純度ＰＬＰPOが所定値ＰＬＰPOFIXよりも大きいか否かを判別する。ＰＬＰPO＞ＰＬＰPOFIXの場合には、ステップＳ６１６に移行し、ＰＬＰPO≦ＰＬＰPOFIXの場合には、ステップＳ６１７に移行する。
【０１５０】
ステップＳ６１６において、ガスコントローラ３９を制御して、ＰＯチャンバ内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させる。図１８に示すように、Ｆ2濃度が所定値を越えると、レーザ光のＳ偏光成分が増加するために偏光純度も増加する。従って、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質のＦ2濃度を減少させることにより、レーザ光のＳ偏光成分を減少させている。ここで、Ｆ2濃度を減少させるためには、例えば、Ｈｅ等のバッファガスをＰＯチャンバ１１内に注入し、全ガス圧を変更したくない場合には、バッファガス注入後、バッファガスと共に、Ｆ2を排気すれば良い。
【０１５１】
ステップＳ６１７において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧及びＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧を検出する圧力モニタから出力された検出値ＰMO及び検出値ＰPOを受信する。
【０１５２】
ステップＳ６１８において、ＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧ＰMOが、予め記憶していたＭＯチャンバ１０の圧力最大許容値ＰMOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰMO＞ＰMOMAXの場合にはステップＳ６１９に移行し、ＰMO≦ＰMOMAXの場合にはステップＳ６２０に移行する。
【０１５３】
ステップＳ６１９において、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換する。ＰMO＞ＰMOMAXの場合には、さらに、ＭＯチャンバ１０にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＭＯチャンバ１０内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＭＯチャンバ１０のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１５４】
ステップＳ６２０において、ＰＯチャンバ１１内のレーザ媒質の全ガス圧ＰPOが、予め記憶していたＰＯチャンバ１１の圧力最大許容値ＰPOMAXよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＰPO＞ＰPOMAXの場合にはステップＳ６２１に移行する。
【０１５５】
ステップＳ６２１において、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換する。ＰPO＞ＰPOMAXの場合には、さらに、ＰＯチャンバ１１にガスを供給することができないため、ガスが劣化したと見なし、ＰＯチャンバ１１内のガスを交換している。ここで、ガスの交換頻度が高い場合にＰＯチャンバ１１のメンテナンスが必要か否かを判定するステップは省略している。
【０１５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、スループット及び解像力を向上させることが可能なレーザ装置、及び、それを用いた露光装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図４】Ｆ2を含んだレーザ媒質の全ガス圧と自然発振するレーザ光のスペクトル線幅及び出力との関係を示す図である。
【図５】図３に示す位置（ａ）〜（ｃ）におけるレーザ光の波長と強度との関係を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図７】複屈折フィルタを使用したＬＳＭの構成を例示する。
【図８】グレーティングを使用したＬＳＭの構成を例示する図である。
【図９】エタロンを使用したＬＳＭの構成を例示する図である。
【図１０】ＭＯ及びＰＯにおいて複屈折フィルタを使用したレーザ装置の構成を示す図である。
【図１１】ＭＯ及びＰＯにブリュースタ角でウインドを更に並べたレーザ装置の構成を示す図である。
【図１２】レーザ共振器内に偏光素子を挿入したレーザ装置の構成を示す図である。
【図１３】レーザ共振器内にローションプリズムを挿入したレーザ装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の上面を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係るレーザ装置の側面及び各ブロックを示す図である。
【図１６】図１５に示す電源４１の構成を示す図である。
【図１７】ＭＰＣ回路の構成を示す図である。
【図１８】図１４に示すＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質のＦ2濃度と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示す図である。
【図１９】図１４に示すＭＯチャンバ１０内のレーザ媒質の全ガス圧と、ＭＯから出力されるレーザ光の出力及びＳ偏光成分との関係を示す図である。
【図２０】遅延時間ＴDELAYと、図１４に示すＬＳＭ１９から出力されるレーザ光の第１の波長成分及びＰＯから出力されるレーザ光のＳ偏光成分との関係を示す図である。
【図２１】ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２２】分散プリズムによるレーザ光の分散が小さい場合のＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２３】ＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２４】入射光の光軸と第１の波長成分の出射光の光軸とが一致するようなＬＳＭを含むレーザ装置の一部の構成を例示する図である。
【図２５】図１５に示すエネルギコントローラ４６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】図１５に示すエネルギコントローラ４７の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２７】図１５に示す同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２８】図１５に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９】図１５に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本発明の第５の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図３１】遅延時間ＴDELAYと、ＰＯから出力されるレーザ光の第１の波長成分及び第２の波長成分のＰ偏光成分との関係を示す図である。
【図３２】図３０に示す同期コントローラ４５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３０に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３４】図３０に示すレーザコントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３５】従来のＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成を示す図である。
【図３６】レーザ媒質としてＦ2を用いたレーザ装置で発振されるレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図３７】特許文献１に開示されているレーザ装置レーザ装置の構成を説明するための図である。
【図３８】ダブルチャンバ方式の遅延時間とベクトル線幅及び光強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０、１００ ＭＯチャンバ
１１、１０１ ＰＯチャンバ
１２、１０２ ＬＮＭ
１５、１０５ 凹面全反射ミラー
１６、１０６ 凸面部分反射ミラー
１７、１０７ 部分反射ミラー
１８、２４、５４、１０８ 全反射ミラー
１９、１０３ ＬＳＭ
２０、２０ａ、２０ｂ 分散プリズム
２０ｃ〜２０ｅ 直角プリズム
２１、３２ 偏光素子
２２、３０ 複屈折フィルタ
２３ 偏光分離素子
２５ グレーティング
２６ スリット板
２７ エタロン
２８、２９、３１ ウインド
３３ ローションプリズム
３４ 偏光板
３５、３６ モニタ
３７、３８ Ｓ偏光検出器
３９ ガスコントローラ
４０ レーザコントローラ
４１、４２ 電源
４３、４４ スイッチ
４５ 同期コントローラ
４６、４７ エネルギコントローラ
４８、４９ 放電検出器
５０ 充電器
５１ コンデンサ
５２ ＭＰＣ回路
５３ 強度検出器
５５ ミラー姿勢角制御ドライバ
５６ ミラーコントローラ
５７ 露光器
５８ スリット
５９、６０ レンズ
６１ 回転ステージ制御ドライバ
６２ 回転ステージコントローラ
６３〜６６ 回転ステージ
６７ 伝搬路
Claims (16)
- 少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生し、発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子を含む第１のレーザ共振器と、
前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、
前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、
前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、前記第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと前記第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、前記第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段と、
を具備するレーザ装置。 - 少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生する第１のレーザ共振器と、
前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、
前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、
前記第２のレーザ共振器から出力される第２の波長成分の強度に基づいて、前記第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと前記第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、前記第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段と、
を具備するレーザ装置。 - 前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、前記第１のレーザ共振器内のレーザ媒質濃度を調整することにより、前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度を上げる偏光純度調整手段をさらに具備する請求項１記載のレーザ装置。
- 前記波長選択手段の偏波面と前記偏光素子によって偏光純度を高められたレーザ光の偏波面とが対応するように、前記波長選択手段及び前記偏光素子が配置されている、請求項１又は３記載のレーザ装置。
- 前記波長選択手段から出射された第１の波長成分と第２の波長成分との内の一方を取り出す波長分離手段をさらに具備する請求項項１〜４のいずれか１項記載のレーザ装置。
- 前記波長分離手段が、空間フィルタとして働くスリット板を含む、請求項５記載のレーザ装置。
- 前記波長選択手段が、前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分を透過し、第２の波長成分を反射する、請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザ装置。
- 前記波長選択手段が、少なくとも１つのエタロンを含む、請求項７記載のレーザ装置。
- 前記第１及び第２のレーザ共振器が、レーザ媒質としてＦ２（フッ素分子）を用いる、請求項１〜８のいずれか１項記載のレーザ装置。
- 少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生し、発生したレーザ光を直線偏光にする偏光素子を含む第１のレーザ共振器と、前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、前記第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと前記第２のレーザ共振器における電極間の 放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、前記第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段とを有するレーザ装置と、
前記レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光させる露光器と、
前記レーザ装置が発生するレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内の一方を取り出す波長分離手段と、
を具備する露光装置。 - 少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を、共振させることにより発生する第１のレーザ共振器と、前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光を、共振させることにより増幅する第２のレーザ共振器と、前記第２のレーザ共振器から出力されるレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、前記第２のレーザ共振器から出力される第２の波長成分の強度に基づいて、前記第１のレーザ共振器における電極間の放電タイミングと前記第２のレーザ共振器における電極間の放電タイミングとの間の遅延時間を調整することにより、前記第２のレーザ共振器から出力される第１の波長成分の強度を上げるタイミング調整手段とを有するレーザ装置と、
前記レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光させる露光器と、
前記レーザ装置が発生するレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内の一方を取り出す波長分離手段と、
を具備する露光装置。 - 前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度に基づいて、前記第１のレーザ共振器内のレーザ媒質濃度を調整することにより、前記第１のレーザ共振器から出力されるレーザ光の偏光純度を上げる偏光純度調整手段をさらに具備する請求項１０記載の露光装置。
- 前記波長選択手段の偏波面と前記偏光素子によって偏光純度を高められたレーザ光の偏波面とが対応するように、前記波長選択手段及び前記偏光素子が配置されている、請求項１０又は１２記載の露光装置。
- 前記波長分離手段が、前記露光器の内部、又は、前記レーザ装置から前記露光器へレーザ光を伝搬させる伝搬路に配置されている、請求項１０〜１３のいずれか１項記載の露光装置。
- 前記波長分離手段が、空間フィルタとして働くスリット板を含む、請求項１０〜１４のいずれか１項記載の露光装置。
- 前記第１及び第２のレーザ共振器が、レーザ媒質としてＦ２（フッ素分子）を用いる、請求項１０〜１５のいずれか１項記載の露光装置。
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