JP5740190B2 - レーザシステムおよびレーザ生成方法 - Google Patents

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Description

本開示は、レーザシステムおよびレーザ生成方法に関する。
半導体リソグラフィプロセスに使用される典型的な紫外線光源エキシマレーザは、波長がおよそ２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザと波長がおよそ１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザである。
そうしたＡｒＦエキシマレーザの殆どは発振段レーザと増幅段を含む２ステージレーザシステムとして市場に供給されている。２ステージのＡｒＦエキシマレーザシステムの発振段レーザと増幅段の共通する主要な構成を説明する。発振段レーザは第１チャンバを有し、増幅段は第２チャンバを有する。それらの第１、第２チャンバ内にレーザガス（Ｆ２、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅの混合ガス）が封入されている。発振段レーザと増幅段はまた、前記レーザガスを励起するために電気エネルギーを供給する電源を有する。発振段レーザと増幅段とはそれぞれ電源を有することができるが、１台の電源を共有することもできる。前記第１チャンバ内には、それぞれが前記電源に接続された第１アノードと第１カソードとを含む第１放電電極が設置され、前記第２チャンバ内にも同様にそれぞれが前記電源に接続された第２アノードと第２カソードとを含む第２放電電極が設置されている。
発振段レーザ特有の構成は、例えば狭帯域モジュールである。狭帯域モジュールは典型的にはひとつのグレーティングと少なくともひとつのプリズムビームエキスパンダとを含む。半透過ミラーと前記グレーティングとが光共振器を構成し、これらの半透過ミラーとグレーティングとの間に発振段レーザの前記第１チャンバが設置されている。
前記第１放電電極の第１アノードと第１カソードとの間に放電が発生されると前記レーザガスが励起されて、その励起エネルギーを放出する際に光が発生する。その光が前記狭帯域モジュールによって波長選択されたレーザ光となって発振段レーザから出力される。
増幅段が共振器構造を含むレーザである場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＯと言い、増幅段が共振器構造を含まずレーザではない場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＡと言う。前記発振段レーザからのレーザ光が前記増幅段の第２チャンバ内に存在するときに、前記第２放電電極の第２アノードと第２カソードとの間に放電を発生させる制御が行なわれる。これにより前記第２チャンバ内のレーザガスが励起されて、前記レーザ光が増幅されて増幅段から出力される。
米国特許出願公開第２００９−６７４６８号明細書
概要
本開示の一態様によるレーザシステムは、パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、前記マスタオシレータから出力されたパルスレーザ光のコヒーレンスを低下させる低コヒーレンス化光学システムと、前記パルスレーザ光のスペックルが変化するように前記低コヒーレンス化光学システムに制御信号を出力するコントローラと、を備え、前記低コヒーレンス化光学システムは、ランダム位相板と、前記ランダム位相板を透過した前記パルスレーザ光が入射され、前記パルスレーザ光のスペックルがパルスレーザ光ごとにランダムに変化するように前記制御信号に基づいて制御されるレーザビーム角度制御機構又はレーザビーム平行移動機構と、を含んでもよい。
本開示の他の態様によるレーザ生成方法は、パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、前記マスタオシレータから出力されたパルスレーザ光のコヒーレンスを低下させる低コヒーレンス化光学システムと、前記低コヒーレンス化光学システムに含まれるランダム位相板と、前記ランダム位相板を透過した前記パルスレーザ光が入射されるレーザビーム角度制御機構又はレーザビーム平行移動機構と、を備える装置のレーザ生成方法であって、前記パルスレーザ光のスペックルがパルスレーザ光ごとにランダムに変化するように前記レーザビーム角度制御機構又は前記レーザビーム平行移動機構を制御してもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、本開示の実施の形態１による波長変換素子を有する固体レーザ装置およびそれを用いた２ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。 図２は、本開示の実施の形態２の第１例による低コヒーレンス化光学システムの概略構成を示す。 図３は、図２のランダム位相板を示す。 図４は、図３のランダム位相板の一例を示す。 図５は、実施の形態２の第２例による低コヒーレンス化光学システムの概略構成を示す。 図６は、図５のランダム位相板およびウェッジ基板を示す。 図７は、実施の形態２の第３例による低コヒーレンス化光学システムの概略構成を示す。 図８は、実施の形態２の第４例による低コヒーレンス化光学システムの概略構成を示す。 図９は、図８のランダム位相板および平行平面基板を示す。 図１０は、実施の形態２の第５例による低コヒーレンス化光学システムの概略構成を示す。 図１１は、本開示の実施の形態３によるレーザシステムの概略構成を示す。 図１２は、実施の形態３によるレーザシステム全体の概略動作を示す。 図１３は、制御量として所定の制御量を用いる場合の図１２のステップＳ１０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示す。 図１４は、図１２のステップＳ１０３によってコントローラが開始する動作を示す。 図１５は、図１２のステップＳ１０４によってレーザコントローラが開始する動作を示す。 図１６は、実施の形態２の第１例を採用した実施の形態３において制御量として所定の制御量を用いる場合に図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラが開始する動作を示す。 図１７は、実施の形態２の第２例を採用した実施の形態３において制御量として所定の制御量を用いる場合に図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラが開始する動作を示す。 図１８は、実施の形態２の第４例を採用した実施の形態３において制御量として所定の制御量を用いる場合に図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラが開始する動作を示す。 図１９は、制御量としてランダムな制御量を用いる場合の図１２のステップＳ１０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示す。 図２０は、実施の形態２の第１例を採用した実施の形態３において制御量としてランダムな制御量を用いる場合に図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラが開始する動作を示す。 図２１は、実施の形態２の第２例を採用した実施の形態３において制御量としてランダムな制御量を用いる場合に図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラが開始する動作を示す。 図２２は、実施の形態２の第４例を採用した実施の形態３において制御量としてランダムな制御量を用いる場合に図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラが開始する動作を示す。
実施の形態
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。なお、以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。
目次
１．概要
２．用語の説明
３．波長変換装置を有するマスタオシレータを用いたＡｒＦ増幅器のレーザシステム（実施の形態１）
３．１ 構成
３．２ 動作
４．ランダム位相板を含む低コヒーレンス化光学システム（実施の形態２）
４．１ ランダム位相板の回転装置（第１例）
４．１．１ ランダム位相板
４．２ ランダム位相板とレーザビーム角度制御機構との組合せ
４．２．１ レーザビーム角度制御機構としてウェッジ基板を用いた場合（第２例）
４．２．２ レーザビーム角度制御機構として高反射ミラーを用いた場合（第３例）
４．３ ランダム位相板とレーザビーム平行移動機構との組合せ
４．３．１ レーザビーム平行移動機構として平行平面基板を用いた場合（第４例）
４．３．２ レーザビーム平行移動機構として高反射ミラーを用いた場合（第５例）
５．低コヒーレンス化光学システムを含むマスタオシレータとＡｒＦ増幅器とを組合せたレーザシステム（実施の形態３）
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用
５．４ フローチャート
５．４．１ 所定の制御量を用いる場合
５．４．１．１ 第１例のフローチャート
５．４．１．２ 第２例のフローチャート
５．４．１．３ 第４例のフローチャート
５．４．２ ランダムな制御量を用いる場合
５．４．２．１ 第１例のフローチャート
５．４．２．２ 第２例のフローチャート
５．４．２．３ 第４例のフローチャート
１．概要
以下で例示する実施の形態では、マスタオシレータ（ＭＯ）とパワーオシレータ（ＰＯ）との間、または、マスタオシレータ（ＭＯ）とパワー増幅器（ＰＡ）との間の光路上に、低コヒーレンス化光学システムを配置してもよい。低コヒーレンス化光学システムは、パルスレーザ光のスペックルをパルス毎に移動させるように、制御されてもよい。
２．用語の説明
ＫＢＢＦ結晶とは、化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２で表される非線形光学結晶であり、波長変換素子である。バースト発振とは、所定の期間に、所定の繰返し周波数で、パルスレーザ光を出力することである。光路とは、レーザ光が伝搬する経路のことである。
３．波長変換装置を有するマスタオシレータを用いたＡｒＦ増幅器のレーザシステム（実施の形態１）
３．１ 構成
図１に本開示の実施の形態１による２ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。
２ステージレーザ装置（以下、レーザシステムという）１は、マスタオシレータ２と、増幅装置３とを含んでもよい。マスタオシレータ２は、たとえば波長変換素子を有してもよい。増幅装置３は、たとえば放電励起式ＡｒＦエキシマ増幅器であってよい。前記マスタオシレータ２と前記増幅装置３との間には、低コヒーレンス化光学システム４が設置されてもよい。低コヒーレンス化光学システム４としては、光学パルスストレッチャーやランダム位相板等のシステムを使用してよい。
次に、マスタオシレータ２について説明する。マスタオシレータ２は、ポンピングレーザ５と、Ｔｉ：サファイアレーザ６と、増幅器７と、ビームスプリッタ８１と、高反射ミラー８２と、ＬＢＯ結晶９と、ＫＢＢＦ結晶１０と、高反射ミラー１１とを含んでもよい。
ポンピングレーザ５は、たとえば半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波光を発振するレーザであってもよい。Ｔｉ：サファイアレーザ６は、Ｔｉ：サファイア結晶と光共振器を含んでもよい。増幅器７は、Ｔｉ：サファイア結晶を含む増幅器であってよい。
次いで、増幅装置３について説明する。増幅装置３は、チャンバ２０と、一対の放電電極（アノード２１およびカソード２２）と、出力結合ミラー１４と、高反射ミラー１５、１６、および１７とを含んでもよい。チャンバ２０内には、レーザガスが封入されていてもよい。このレーザガスは、Ａｒ、Ｎｅ、Ｆ２、およびＸｅの混合ガスでもよい。アノード２１およびカソード２２は、チャンバ２０内に設置されてもよい。アノード２１およびカソード２２は、図１の紙面に沿った方向に間隔を開けて配置してもよい。アノード２１およびカソード２２は、図１の紙面に対して垂直方向に配列していてもよい。アノード２１およびカソード２２の間は、放電空間２３であってよい。チャンバ２０には、パルスレーザ光３２を透過するウィンドウ１８および１９が取り付けてあってもよい。また、図示を省略した電源がチャンバ２０の外に設置されていてもよい。
前記出力結合ミラー１４と高反射ミラー１５、１６、および１７とは、リング光共振器を構成していてもよい。出力結合ミラー１４は、一部の光を透過し、一部の光を反射する素子であってもよい。
３．２ 動作
マスタオシレータ２は、波長がおよそ１９３ｎｍのパルスレーザ光３１を出力してもよい。低コヒーレンス化光学システム４は、前記パルスレーザ光３１のコヒーレンシーを低下させてもよい。増幅装置３は、コヒーレンシーの低下したパルスレーザ光３２を増幅してパルスレーザ光３３として出力してもよい。パルスレーザ光３３は、例えば図示していない半導体露光機へ送られて、露光処理に使用されてもよい。
ポンピングレーザ５からは、波長がおよそ５３２ｎｍの励起光（ポンピング光ともいう）５１が出力されてもよい。励起光５１の一部は、ビームスプリッタ８１を透過してもよい。励起光５１の他の一部はビームスプリッタ８１で反射してもよい。ビームスプリッタ８１を透過した励起光５１は、Ｔｉ：サファイアレーザ６を励起してもよい。励起されたレーザ６からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が出力されてもよい。ここで、Ｔｉ：サファイアレーザ６は、図示しない波長選択素子を備える光共振器を含んでもよい。このＴｉ：サファイアレーザ６からは、波長選択素子によって狭帯域化されたスペクトル幅のパルスレーザ光が出力されてもよい。
ポンピングレーザ５から出力された励起光５１のうち、ビームスプリッタ８１で反射した励起光５１は、さらに高反射ミラー８２で反射されてもよい。この反射した励起光５１は、Ｔｉ：サファイアの増幅器７に入射し、これが備えるＴｉ：サファイア結晶を励起してもよい。増幅器７はその励起エネルギーによってＴｉ：サファイアレーザ６から出力されたパルスレーザ光を増幅してもよい。この結果、増幅器７からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光が出力されてもよい。
Ｔｉ：サファイアの増幅器７から出力されたパルスレーザ光は、波長変換素子であるＬＢＯ結晶９を透過することで、波長がおよそ３８６．８ｎｍ（前記７７３．６ｎｍの１／２）のパルスレーザ光へ変換されてもよい。波長変換後のパルスレーザ光は、波長変換素子であるＫＢＢＦ結晶１０を透過することで、波長がおよそ１９３．４ｎｍ（前記３８６．８ｎｍの１／２）のパルスレーザ光３１へさらに変換されてもよい。
ＫＢＢＦ結晶１０を透過後のパルスレーザ光３１は、反射ミラー１１によって進行方向を変えられて、低コヒーレンス化光学システム４に入射してもよい。パルスレーザ光３１のコヒーレンスは、低コヒーレンス化光学システム４を透過することによって低下してもよい。そのコヒーレンスが低下したパルスレーザ光３２は増幅装置３に入射してもよい。
チャンバ２０内のアノード２１とカソード２２に電気的に接続された電源は、アノード２１およびカソード２２間に電位差を加えてもよい。これにより、増幅装置３の放電空間２３にパルスレーザ光３２が通過するタイミングで、アノード２１およびカソード２２間で放電が発生してもよい。
低コヒーレンス化光学システム４を出射したパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、高反射ミラー１５を反射してもよい。このパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１８を透過して、前記アノード２１と前記カソード２２との間の放電空間２３へ進行してもよい。パルスレーザ光３２が前記放電空間２３内に存在するときに前記放電空間２３に放電を生じさせる制御が行われることによって、そのパルスレーザ光３２が増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１９を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、高反射ミラー１６および１７を高反射して、再びウィンドウ１９を介して、チャンバ２０内の放電空間２３へ進行してもよい。そして、このパルスレーザ光３２は、今度はウィンドウ１８を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、出力結合ミラー１４に入射してもよい。このパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、パルスレーザ光３３として増幅装置３から出射してもよい。パルスレーザ光３２の他の一部は、出力結合ミラー１４で反射することで、フィードバック光として、再びリング光共振器中に戻されてもよい。
本説明では、増幅装置３がリング光共振器を含む場合を例示したが、この例に限定されるものではない。たとえば、増幅装置３は、増幅器に光共振器が配置されたファブリーペロー型共振器を含んでもよい。
４．ランダム位相板を含む低コヒーレンス化光学システム（実施の形態２）
つぎに、上述した低コヒーレンス化光学システム４の具体例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、低コヒーレンス化光学システム４、および、以下で例示する低コヒーレンス化光学システム４Ａ〜４Ｅは、マスタオシレータ２または２Ａに含まれていてもよい。
４．１ ランダム位相板の回転装置（第１例）
図２は、実施の形態２の第１例による低コヒーレンス化光学システム４Ａの概略構成を示す。図３は、図２のランダム位相板４１０を示す。
図２に示すように、低コヒーレンス化光学システム４Ａは、ランダム位相板４１０と、基板ホルダ４１２と、支持部４１４と、モータ４１６と、モータドライバ４１８と、を備えてもよい。ランダム位相板４１０、基板ホルダ４１２、支持部４１４、モータ４１６、およびモータドライバ４１８は、チャンバ４０１内に設置されてもよい。チャンバ４０１には、ウィンドウ４０２および４０３が設けられてもよい。
レーザシステム１から出力されたパルスレーザ光３１は、ウィンドウ４０２を介してチャンバ４０１に進入してもよい。チャンバ４０１内に進入したパルスレーザ光３１は、ランダム位相板４１０を透過してもよい。ランダム位相板４１０を透過したパルスレーザ光３１は、パルスレーザ光３２として、ウィンドウ４０３からチャンバ４０１外へ出射してもよい。
円盤状のランダム位相板４１０は、リング状の基板ホルダ４１２によって保持されてもよい。基板ホルダ４１２は、支持部４１４によって回転可能に保持されてもよい。基板ホルダ４１２には、ランダム位相板４１０を囲むように、ギア４１２ａが設けられてもよい。ギア４１２ａは、モータ４１６のギア４１６ａと噛み合っていてもよい。モータ４１６は、モータドライバ４１８から入力された駆動電流によって動作することで、基板ホルダ４１２を回転させてもよい。これにより、図３に示すように、ランダム位相板４１０が、ランダム位相板４１０の中心を通りランダム位相板４１０に垂直な軸（図３においてはパルスレーザ光３１のビーム軸ＡＸと一致）を回転中心として回転してもよい。このように、基板ホルダ４１２、モータ４１６およびモータドライバ４１８は、ランダム位相板４１０を回転させる回転機構であってもよい。
モータドライバ４１８には、外部装置２２０から、ランダム位相板４１０を所定の回転角Δθ、回転させる制御信号Ｓ６が、パルスごとに入力されてもよい。ただし、これに限らず、モータドライバ４１８には、外部装置２２０からランダム位相板４１０を所定の角速度で回転させる指示信号が継続して入力されてもよい。
４．１．１ ランダム位相板
ここで、ランダム位相板４１０の一例を、図４に示す。図４に示すように、ランダム位相板４１０は、円盤状の透明基板４１１の盤面に、矩形状の領域であるセル４１１ａおよび４１１ｂがランダムに２次元配列した構成を備えてもよい。セル４１１ａにおける基板の厚みとセル４１１ｂにおける基板の厚みは異なってもよい。その結果、セル４１１ｂを透過したパルスレーザ光３１の位相は、セル４１１ａを透過したパルスレーザ光３１の位相に対して、π分、シフトしていてもよい。
セル４１１ａおよび４１１ｂが形成された面において、セル４１１ａが占める面積と、セル４１１ｂが占める面積とは、等しくてもよい。セル４１１ａおよびセル４１１ｂは、多角形の領域であってもよい。セル４１１ａおよび４１１ｂの一辺は、たとえば２０μｍ程度であってもよい。
ランダム位相板４１０を通過したパルスレーザ光３１の空間コヒーレンスは、セル４１１ａおよび４１１ｂによる回折とランダムな空間位相変化との相乗効果によって、低下し得る。ただし、ランダム位相板４１０を通過したパルスレーザ光３１は、ランダム位相板４１０の位相関係に対応したスペックルを発生させる可能性がある。
そこで、ランダム位相板４１０を回転させると、ランダム位相板４１０を透過したパルスレーザ光３１における位相シフト分布が変化し得る。それにより、ランダム位相板４１０を透過後のパルスレーザ光３２によって発生し得るスペックルが変化し得る。この発生し得るスペックルが異なるパルスレーザ光３２を積算すれば、スペックルが発生したとしてもスペックルの分布が平均化されると考えられる。それにより、パルスレーザ光３２の実質的なスペックルを低減できる。
ランダム位相板４１０を回転させる構成は、パルスレーザ光３２のビーム軸ＡＸを変化させないであろう。そのため、パルスレーザ光３１のロスが小さいであろう。また、ビーム軸ＡＸの変動によるパルスレーザ光３２のダイバージェンス増加を抑制できるであろう。
なお、本例では、透過型のランダム位相板４１０を例示したが、これに限るものではない。たとえば反射型のランダム位相板を用いてもよい。
４．２ ランダム位相板とレーザビーム角度制御機構との組合せ
４．２．１ レーザビーム角度制御機構としてウェッジ基板を用いた場合（第２例）
図５は、実施の形態２の第２例による低コヒーレンス化光学システム４Ｂの概略構成を示す。図６は、図５のランダム位相板４１０およびウェッジ基板４２０を示す。
図５に示すように、低コヒーレンス化光学システム４Ｂは、ランダム位相板４１０と、支持部４１４と、透明なウェッジ基板４２０と、基板ホルダ４２２と、支持部４２４と、モータ４２６と、モータドライバ４２８と、を備えてもよい。ランダム位相板４１０、支持部４１４、ウェッジ基板４２０、基板ホルダ４２２、支持部４１４、モータ４２６、およびモータドライバ４２８は、チャンバ４０１内に設置されてもよい。チャンバ４０１には、ウィンドウ４０２およびスリット４３０が設けられてもよい。
ウィンドウ４０２を介してチャンバ４０１内に進入したパルスレーザ光３１は、ランダム位相板４１０を透過してもよい。ランダム位相板４１０は、支持部４１４によって固定されていてもよい。
ランダム位相板４１０を透過したパルスレーザ光３１は、ウェッジ基板４２０を透過してもよい。円盤状のウェッジ基板４２０は、一方の盤面が他方の盤面に対して所定の傾きを持つように形成されていてもよい。円盤状のウェッジ基板４２０は、パルスレーザ光３１の入射面に対して、出射面が傾斜していてもよい。このウェッジ基板４２０は、リング状の基板ホルダ４２２によって保持されてもよい。基板ホルダ４２２は、支持部４２４によって回転可能に保持されてもよい。基板ホルダ４２２には、ウェッジ基板４２０を囲むように、ギア４２２ａが設けられてもよい。ギア４２２ａは、モータ４２６のギア４２６ａと噛み合っていてもよい。モータ４２６は、モータドライバ４２８から入力された駆動電流によって動作することで、基板ホルダ４２２を回転させてもよい。これにより、図６に示すように、ウェッジ基板４２０が、ウェッジ基板４２０の中心を通りウェッジ基板４２０に垂直な軸（図６においてはパルスレーザ光３１のビーム軸ＡＸと一致）を回転中心として回転してもよい。このように、基板ホルダ４２２、モータ４２６およびモータドライバ４２８は、ウェッジ基板４２０を回転させる回転機構であってもよい。
モータドライバ４２８には、外部装置２２０から、ウェッジ基板４２０を所定の回転角Δθ、回転させる制御信号Ｓ６が、パルスごとに入力されてもよい。ただし、これに限らず、モータドライバ４２８には、外部装置２２０からウェッジ基板４２０を所定の角速度で回転させる指示信号が継続して入力されてもよい。
ランダム位相板４１０を通過することで空間コヒーレンスが低下したパルスレーザ光３１のビーム軸ＡＸの向きは、ウェッジ基板４２０を透過することで、所定角度、変化し得る。そこで、ウェッジ基板４２０を回転させると、パルスレーザ光３２のスペックルの発生位置が変化し得る。このスペックルの発生位置が変化したパルスレーザ光３２を積算すれば、スペックルの分布が平均化されると考えられる。それにより、パルスレーザ光３２の実質的なスペックルを低減できる。
ウェッジ基板４２０を透過したパルスレーザ光３１は、スリット４３０を通過することで、ビーム断面形状が整形されてもよい。なお、ウェッジ基板４２０およびこれを回転させるための構成は、パルスレーザ光３１の光路において、ランダム位相板４１０よりも上流に配置されてもよい。
４．２．２ レーザビーム角度制御機構として高反射ミラーを用いた場合（第３例）
図７は、実施の形態２の第３例による低コヒーレンス化光学システム４Ｃの概略構成を示す。
図７に示すように、低コヒーレンス化光学システム４Ｃは、ランダム位相板４１０と、支持部４１４と、高反射ミラー４４０と、２軸傾斜ステージ４４２と、モータドライバ４４８と、を備えてもよい。ランダム位相板４１０、支持部４１４、高反射ミラー４４０、２軸傾斜ステージ４４２、およびモータドライバ４４８は、チャンバ４０１内に設置されてもよい。チャンバ４０１には、ウィンドウ４０２および４０３が設けられてもよい。
ウィンドウ４０２を介してチャンバ４０１内に進入したパルスレーザ光３１は、ランダム位相板４１０を透過してもよい。ランダム位相板４１０は、支持部４１４によって固定されていてもよい。
ランダム位相板４１０を透過したパルスレーザ光３１は、高反射ミラー４４０で反射されてもよい。高反射ミラー４４０は、２軸傾斜ステージ４４２によって保持されてもよい。２軸傾斜ステージ４４２は、たとえばモータ４４４および４４６を備えていてもよい。モータ４４４および４４６は、モータドライバ４４８から入力された駆動電流によって動作することで、２軸傾斜ステージ４４２の傾きをＸ軸回転方向θｘおよびＹ軸回転方向θｙに変化できる。これにより、高反射ミラー４４０のミラー面の傾きが、Ｘ軸回転方向θｘおよびＹ軸回転方向θｙに変化してもよい。
モータドライバ４４８には、外部装置２２０から、高反射ミラー４４０の傾きを所定の角度Δθ（Δθｘ，Δθｙ）、変化させる制御信号Ｓ６が、パルスレーザ光３１ごとに入力されてもよい。ただし、これに限らず、モータドライバ４４８には、外部装置２２０から、高反射ミラー４４０の傾きを絶えず変化させる指示信号が継続して入力されてもよい。
ランダム位相板４１０を通過することで空間コヒーレンスが低下したパルスレーザ光３１のビーム軸ＡＸは、高反射ミラー４４０で反射することで変化してもよい。そこで、高反射ミラー４４０の傾斜角度を変化させると、パルスレーザ光３２のスペックルの発生位置が変化すると考えられる。このスペックルの発生位置が変化したパルスレーザ光３２を積算すれば、スペックルの分布が平均化されると考えられる。それにより、パルスレーザ光３２の実質的なスペックルを低減できる。
なお、高反射ミラー４４０およびこれをチルトさせるための構成は、パルスレーザ光３１の光路において、ランダム位相板４１０よりも上流に配置されてもよい。
４．３ ランダム位相板とレーザビーム平行移動機構との組合せ
４．３．１ レーザビーム平行移動機構として平行平面基板を用いた場合（第４例）
図８は、実施の形態２の第４例による低コヒーレンス化光学システム４Ｄの概略構成を示す。図９は、図８のランダム位相板４１０および平行平面基板４５０を示す。
図８に示すように、低コヒーレンス化光学システム４Ｄは、ランダム位相板４１０と、支持部４１４と、透明な平行平面基板４５０と、２軸傾斜ステージ４５２と、モータドライバ４５８と、を備えてもよい。ランダム位相板４１０、支持部４１４、平行平面基板４５０、２軸傾斜ステージ４５２、およびモータドライバ４５８は、チャンバ４０１内に設置されてもよい。チャンバ４０１には、ウィンドウ４０２およびスリット４３０が設けられてもよい。
ウィンドウ４０２を介してチャンバ４０１内に進入したパルスレーザ光３１は、ランダム位相板４１０を透過してもよい。ランダム位相板４１０は、支持部４１４によって固定されていてもよい。
ランダム位相板４１０を透過したパルスレーザ光３１は、平行平面基板４５０を透過してもよい。平行平面基板４５０は、２軸傾斜ステージ４５２によって保持されてもよい。２軸傾斜ステージ４５２は、たとえばモータ４５４および４５６を備えていてもよい。モータ４５４および４５６は、モータドライバ４５８から入力された駆動電流によって動作することで、２軸傾斜ステージ４５２の傾きをＸ軸回転方向θｘおよびＹ軸回転方向θｙに変化できる。これにより、平行平面基板４５０の傾きが、Ｘ軸回転方向θｘおよびＹ軸回転方向θｙに変化してもよい。
モータドライバ４５８には、外部装置２２０から、平行平面基板４５０の傾きを所定の角度Δθ（Δθｘ，Δθｙ）、変化させる制御信号Ｓ６が、パルスレーザ光３１ごとに入力されてもよい。ただし、これに限らず、モータドライバ４５８には、外部装置２２０から、平行平面基板４５０の傾きを絶えず変化させる指示信号が継続して入力されてもよい。
ランダム位相板４１０を通過することで空間コヒーレンスが低下したパルスレーザ光３１のビーム軸ＡＸは、平行平面基板４５０を透過することで、平行平面基板４５０の傾きに応じた分、ビーム軸ＡＸと垂直な方向にシフトしてもよい。そこで、平行平面基板４５０の傾斜角度を変化させると、パルスレーザ光３２のスペックルの発生位置が変化すると考えられる。このスペックルの発生位置が変化したパルスレーザ光３２を積算すれば、スペックルの分布が平均化されると考えられる。それにより、パルスレーザ光３２の実質的なスペックルを低減できる。
平行平面基板４５０を透過したパルスレーザ光３１は、スリット４３０を通過することで、ビーム断面形状が整形されでもよい。平行平面基板４５０をチルトさせる構成は、ビーム軸ＡＸを平行移動させるため、ビーム軸ＡＸの変動によるパルスレーザ光３２のダイバージェンス増加を抑制できる。なお、平行平面基板４５０およびこれをチルトさせるための構成は、パルスレーザ光３１の光路において、ランダム位相板４１０よりも上流に配置されてもよい。
４．３．２ レーザビーム平行移動機構として高反射ミラーを用いた場合（第５例）
図１０は、実施の形態２の第５例による低コヒーレンス化光学システム４Ｅの概略構成を示す。
図１０に示すように、低コヒーレンス化光学システム４Ｅは、ランダム位相板４１０と、および高反射ミラー４６０〜４６４と、を備えてもよい。ランダム位相板４１０および高反射ミラー４６０〜４６４は、不図示のチャンバ内に設置されてもよい。チャンバには、ウィンドウおよびスリット４３０が設けられてもよい。
ウィンドウを介してチャンバ４０１内に進入したパルスレーザ光３１は、ランダム位相板４１０を透過してもよい。ランダム位相板４１０は、不図示の支持部によって固定されていてもよい。
ランダム位相板４１０を透過したパルスレーザ光３１は、高反射ミラー４６０で反射されてもよい。高反射ミラー４６０は、不図示の移動機構によってＹ軸方向に平行移動可能であってもよい。または、高反射ミラー４６０は、不図示の移動機構によってＸ軸方向に平行移動可能であってもよい。移動機構は、不図示のモータを備えていてもよい。モータは、不図示のモータドライバから入力された駆動電流によって動作することで、高反射ミラー４６０を平行移動してもよい。これにより、ランダム位相板４１０から高反射ミラー４６０までの光路長が変化してもよい。
モータドライバには、不図示の外部装置から、高反射ミラー４６０を所定距離、移動させる指示信号が、パルスレーザ光３１ごとに入力されてもよい。ただし、これに限らず、モータドライバには、外部装置から、高反射ミラー４６０を絶えず移動させる指示信号が継続して入力されてもよい。
ランダム位相板４１０を通過することで空間コヒーレンスが低下したパルスレーザ光３１は、高反射ミラー４６０で反射することでその進行方向を変える。そこで、高反射ミラー４６０からランダム位相板４１０までの光路長を変化させることで、この変化量に応じた分、ビーム軸がこれと垂直な方向にシフトし得る。したがって、高反射ミラー４６０を平行移動させると、パルスレーザ光３２のスペックルの発生位置が変化し得る。このスペックルの発生位置が変化したパルスレーザ光３２を積算すれば、スペックルの分布が平均化されると考えられる。それにより、パルスレーザ光３２の実質的なスペックルを低減できる。
高反射ミラー４６０を反射したパルスレーザ光３１は、高反射ミラー４６２で反射されてもよい。高反射ミラー４６２を反射したパルスレーザ光３１は、高反射ミラー４６４で反射されてもよい。高反射ミラー４６４は、不図示の移動機構によってＹ軸方向に平行移動可能であってもよい。または、高反射ミラー４６４は、不図示の移動機構によってＺ軸方向に平行移動可能であってもよい。移動機構は、不図示のモータを備えていてもよい。モータは、不図示のモータドライバから入力された駆動電流によって動作することで、高反射ミラー４６４を平行移動してもよい。これにより、高反射ミラー４６０から高反射ミラー４６４までの光路長が変化してもよい。高反射ミラー４６４の代わりに高反射ミラー４６２を高反射ミラー４６４と同様に平行移動させてもよい。
高反射ミラー４６０で反射したパルスレーザ光３１は、１つ以上の高反射ミラー４６２および４６４で反射された後、スリット４３０を通過することで、ビーム断面形状が整形されてもよい。高反射ミラー４６０及び４６４を平行移動させる構成は、ビーム軸を平行移動させるため、ビーム軸の変動によるパルスレーザ光３２のダイバージェンス増加を抑制できる。なお、高反射ミラー４６０は、パルスレーザ光３１の光路において、ランダム位相板４１０よりも上流に配置されてもよい。その際に、高反射ミラー４６４は、パルスレーザ光３１の光路において、ランダム位相板４１０よりも上流に配置されてもよい。
５．低コヒーレンス化光学システムを含むマスタオシレータとＡｒＦ増幅器とを組合せたレーザシステム（実施の形態３）
つぎに、実施の形態３によるレーザシステム１Ａを、図面を参照して詳細に説明する。
５．１ 構成
図１１は、実施の形態３によるレーザシステム１Ａの概略構成を示す。レーザシステム１Ａは、マスタオシレータ２Ａと、高反射ミラー１１と、低コヒーレンス化光学システム４Ａと、増幅装置３Ａと、レーザコントローラ２２０Ａとを備えてもよい。レーザコントローラ２２０Ａは、レーザシステム１Ａの全体動作を制御してもよい。ただし、低コヒーレンス化光学システム４Ａに代えて、低コヒーレンス化光学システム４Ｂ〜４Ｅのいずれを用いてもよい。
マスタオシレータ２Ａは、固体レーザ装置２００と、コントローラ２１０とを含んでもよい。固体レーザ装置２００は、図１に示すマスタオシレータ２と同様に、ポンピングレーザ５、Ｔｉ：サファイアレーザ６（シードレーザ）、増幅器７、ＬＢＯ結晶９およびＫＢＢＦ結晶１０を含む波長変換装置８、ビームスプリッタ８１、および高反射ミラー８２を備えてもよい。
コントローラ２１０は、パルスレーザ光３１を出力するタイミングを制御する同期制御装置であってもよい。そのようなコントローラ２１０は、内部トリガ発振器２１１を含んでもよい。内部トリガ発振器２１１は、たとえば所定繰返し周波数で内部トリガを発振してもよい。コントローラ２１０は、この内部トリガをポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい。
また、コントローラ２１０は、たとえば外部装置２２０の一例であるレーザコントローラ２２０Ａなどから、略所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１を受信してもよい。コントローラ２１０は、レーザコントローラ２２０Ａから受信したトリガ信号Ｓ１に基づいて、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１をポンピングレーザ５に送信してもよい。これにより、ポンピングレーザ５が、略所定繰返し周波数で励起光５１を継続的に出力し得る。
マスタオシレータ２Ａは、発振遅延回路３１１を備えてもよい。発振遅延回路３１１は、コントローラ２１０からポンピングレーザ５へ出力されたポンピングレーザ発振信号Ｓ１１を、増幅装置３Ａとのタイミング調整のために、所定遅延時間（発振遅延時間Ｄｄｐ）分遅延させてもよい。
増幅装置３Ａは、図１に示す増幅装置３と同様の構成に加え、レーザ電源２４と、スイッチ遅延回路３５０とをさらに含んでもよい。レーザ電源２４は、チャンバ２０内のアノード２１とカソード２２とに電気的に接続されてもよい。遅延回路３５０は、レーザコントローラ２２０Ａからレーザ電源２４内のスイッチ２５へ出力されたスイッチ信号Ｓ５を、所定遅延時間（スイッチ遅延時間Ｄｐｐ）分遅延させてもよい。
また、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａを駆動させる制御信号Ｓ６を送信してもよい。低コヒーレンス化光学システム４Ａは、制御遅延回路３６０を備えてもよい。制御遅延回路３６０は、レーザコントローラ２２０Ａから出力された制御信号Ｓ６を、マスタオシレータ２Ａおよび増幅装置３Ａとのタイミング調整のために、所定遅延時間（制御遅延時間Ｄｃｐ）分遅延させてもよい。
５．２ 動作
つづいて、レーザシステム１Ａの概略動作を説明する。レーザコントローラ２２０Ａは、露光装置６００における露光コントローラ６０１からパルスレーザ光３３のバースト出力を要求されてもよい。レーザコントローラ２２０Ａは、バースト出力が要求されると、マスタオシレータ２Ａのコントローラ２１０にバースト要求信号Ｓ２を出力してもよい。また、レーザコントローラ２２０Ａは、コントローラ２１０に、略所定繰返し周波数でトリガ信号Ｓ１を出力してもよい。コントローラ２１０は、トリガ信号Ｓ１または内部トリガ発振器２１１が生成した内部トリガを、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１として、ポンピングレーザ５に出力してもよい。ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を介することで、トリガ信号Ｓ１の入力に対して所定遅延時間（発振遅延時間Ｄｄｐ）分遅れて、ポンピングレーザ５に入力してもよい。ポンピングレーザ５は、ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１が入力されると、励起光５１を出力してもよい。これにより、固体レーザ装置２００内でパルスレーザ光Ｌ１が生成されてもよい。
また、レーザコントローラ２２０Ａは、増幅装置３のレーザ電源２４に、略所定繰返し周波数でスイッチ信号Ｓ５を出力してもよい。レーザコントローラ２２０Ａは、継続的にスイッチ信号Ｓ５を出力してもよいし、露光コントローラ６０１からバースト出力が要求されている期間のみスイッチ信号Ｓ５を出力してもよい。スイッチ信号Ｓ５は、スイッチ遅延回路３５０を介することで、トリガ信号Ｓ１の入力に対して所定遅延時間（スイッチ遅延時間Ｄｐｐ）分遅れて、レーザ電源２４のスイッチ２５に入力してもよい。スイッチ信号Ｓ５によってスイッチ２５がオンされると、レーザ電源２４は、アノード２１およびカソード２２間に放電用の電位差を与えてもよい。これにより、アノード２１およびカソード２２間の放電空間２３で放電が生じ得る。
放電空間２３に放電を発生させるタイミングは、マスタオシレータ２Ａから低コヒーレンス化光学システム４Ａを経由して増幅装置３に入射したパルスレーザ光３２がチャンバ２０内を通過するタイミングに合わせられるとよい（同期）。その同期を達成するための発振遅延時間Ｄｄｐおよびスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、たとえば経験、実験またはシミュレーションなどで予め求めておいてもよい。また、発振遅延時間Ｄｄｐおよびスイッチ遅延時間Ｄｐｐの少なくとも一方は、パルスレーザ光のタイミングと放電のタイミングとの差に基づいてフィードバック制御されてもよい。
また、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａに、略所定繰返し周波数で制御信号Ｓ６を出力してもよい。制御信号Ｓ６は、制御遅延回路３６０を介することで、トリガ信号Ｓ１の入力に対して所定遅延時間（制御遅延時間Ｄｃｐ）分遅れて、低コヒーレンス化光学システム４Ａのモータドライバ４１８に入力してもよい。低コヒーレンス化光学システム４Ａを駆動するタイミングは、パルスレーザ光３１が低コヒーレンス化光学システム４Ａを通過した後であってもよいし、パルスレーザ光３１が低コヒーレンス化光学システム４Ａを通過する直前であってもよい。
５．３ 作用
実施の形態３では、レーザコントローラ２２０Ａは、パルスレーザ光３１ごとに、低コヒーレンス化光学システム４Ａを駆動してもよい。それにより、低コヒーレンス化光学システム４Ａを透過後のパルスレーザ光３２のスペックルが変化すると考えられる。このスペックルが変化したパルスレーザ光３２を積算すれば、スペックルの分布が平均化されると考えられる。それにより、パルスレーザ光３２の実質的なスペックルを低減できる。
５．４ フローチャート
つぎに、図１１に示すレーザシステム１Ａの動作を、図面を用いて詳細に説明する。以下では、実施の形態２における第１、第２および第４例の動作をそれぞれ説明する。実施の形態２の第３および第５例の動作は、ここでは説明を省略する。
レーザシステム１Ａの動作において、低コヒーレンス化光学システム４Ａの制御量Δθは、予め用意しておいた所定の制御量Δθであってもよいし、乱数等を用いて決定したランダムな値の制御量Δθであってもよい。以下では、それぞれのパターンについて説明する。
５．４．１ 所定の制御量を用いる場合
５．４．１．１ 第１例のフローチャート
まず、制御量Δθに、所定の値の制御量Δθを用いる場合を説明する。図１２は、レーザシステム１Ａ全体の概略動作を示すフローチャートである。図１３は、図１２のステップＳ１０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。図１４は、図１２のステップＳ１０３によってコントローラ２１０が開始する動作を示すフローチャートである。図１５は、図１２のステップＳ１０４によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。なお、図１２、図１３、および図１５では、レーザコントローラ２２０Ａの動作を示す。図１４では、コントローラ２１０の動作を示す。
図１２に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、起動後、各種パラメータを初期設定するパラメータ初期設定ルーチンを実行してもよい（ステップＳ１０１）。なお、設定する初期パラメータは、予め登録されていてもよいし、露光コントローラ６０１等の外部から入力または要求されてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、露光コントローラ６０１等からパルスレーザ光３３のバーストを要求するバースト要求信号を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１０２；ＮＯ）。バースト要求信号を受信すると（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、マスタオシレータ２Ａにパルスレーザ光３１のバーストを出力させる制御を開始してもよい（ステップＳ１０３）。また、レーザコントローラ２２０Ａは、増幅装置３Ａに放電させる制御を開始してもよい（ステップＳ１０４）。さらに、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａをパルスレーザ光３１ごとに駆動する制御を開始してもよい（ステップＳ１０５）。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１を、所定繰返し周波数となるように、コントローラ２１０へ出力してもよい（ステップＳ１０６）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、パルスレーザ光３３の出力を停止するか否かを判定してもよい（ステップＳ１０７）。出力を停止する場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１０３で開始したマスタオシレータ２Ａの制御を終了してもよい（ステップＳ１０８）。また、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１０４で開始した増幅装置３Ａの制御を終了してもよい（ステップＳ１０９）。さらに、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１０５で開始した低コヒーレンス化光学システム４Ａの制御を終了し（ステップＳ１１０）、その後、本動作を終了してもよい。一方、出力を停止しない場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１０３へリターンし、以降の動作を実行してもよい。
つぎに、図１２のステップＳ１０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を説明する。図１３に示すように、パラメータ初期設定ルーチンでは、レーザコントローラ２２０Ａは、発振遅延回路３１１に設定する発振遅延時間Ｄｄｐを取得してもよい（ステップＳ１２１）。取得される発振遅延時間Ｄｄｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得した発振遅延時間Ｄｄｐを、コントローラ２１０を介して発振遅延回路３１１に設定してもよい（ステップＳ１２２）。これにより、発振遅延回路３１１を通過するポンピングレーザ発振信号Ｓ１１のタイミングが、発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延されてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ遅延回路３５０に設定するスイッチ遅延時間Ｄｐｐを取得してもよい（ステップＳ１２３）。取得されるスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得したスイッチ遅延時間Ｄｐｐをスイッチ遅延回路３５０に設定してもよい（ステップＳ１２４）。これにより、スイッチ遅延回路３５０を通過するスイッチ信号Ｓ５のタイミングが、スイッチ遅延時間Ｄｐｐ分遅延されてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ２４をオン状態としている時間、すなわちアノード２１およびカソード２２間に放電用電圧を印加する時間（スイッチオン時間ΔＴｐｐ）を取得してもよい（ステップＳ１２５）。取得されるスイッチオン時間ΔＴｐｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、パルスレーザ光３１ごとに低コヒーレンス化光学システム４Ａを駆動する制御量Δθを取得してもよい（ステップＳ１２６）。取得される制御量Δθは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、図１２に示す動作へリターンしてもよい。
また、図１２のステップＳ１０３によってコントローラ２１０が開始する動作を説明する。図１４に示すように、レーザコントローラ２２０Ａの制御の下、コントローラ２１０は、たとえばレーザコントローラ２２０Ａからトリガ信号Ｓ１を受信するまで待機してもよい（ステップＳ１３１；ＮＯ）。
トリガ信号Ｓ１を受信すると（ステップＳ１３１；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、トリガ信号Ｓ１をポンピングレーザ発振信号Ｓ１１としてポンピングレーザ５へ送信してもよい（ステップＳ１３２）。ポンピングレーザ発振信号Ｓ１１は、発振遅延回路３１１を経由してポンピングレーザ５に入力してもよい。なお、ポンピングレーザ５から励起光５１が出力されるタイミングは、Ｔｉ：サファイアレーザ６からパルスレーザ光Ｌ１が出力されるタイミングと直接的に関係してもよい。
その後、コントローラ２１０は、動作の終了がレーザコントローラ２２０Ａ等から入力されたか否かを判定してもよい（ステップＳ１３３）。終了が入力されていた場合（ステップＳ１３３；ＹＥＳ）、コントローラ２１０は、本動作を終了してもよい。一方、終了が入力されていなかった場合（ステップＳ１３３；ＮＯ）、コントローラ２１０は、ステップＳ１３１へリターンしてもよい。
また、図１２のステップＳ１０４によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図１５に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ１４１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ１４１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５のスイッチ２５への送信を開始してもよい（ステップＳ１４２）。スイッチ信号Ｓ５は、スイッチ遅延回路３５０を経由して、スイッチ２５に入力してもよい。スイッチ遅延回路３５０には、パルスレーザ光３２が放電空間２３を通過するタイミングに合わせて、放電空間２３で放電が発生するように、スイッチ遅延時間Ｄｐｐが設定されていてもよい。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５を送信開始してからの経過時間を、たとえば不図示のタイマなどを用いて計測してもよい。レーザコントローラ２２０Ａは、この計測時間が予め設定しておいたスイッチオン時間ΔＴｐｐ以上となるまで待機してもよい（ステップＳ１４３；ＮＯ）。
スイッチオン時間ΔＴｐｐが経過すると（ステップＳ１４３；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ信号Ｓ５の送信を終了してもよい（ステップＳ１４４）。これにより、放電空間２３で放電が発生する期間が調整されてもよい。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ１４５）。終了する場合（ステップＳ１４５；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ１４５；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１４１へリターンしてもよい。
また、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図１６は、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。ただし、図１６に示す動作例は、実施の形態２の第１例の動作である。
図１６に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ１５１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ１５１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａにおけるランダム位相板４１０の現在の回転角θを取得してもよい（ステップＳ１５２）。ランダム位相板４１０の現在の回転角θは、たとえばモータドライバ４１８によって管理されていてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ターゲットとするランダム位相板４１０の回転角θを、現在の回転角θに制御量Δθを加算することで算出してもよい（ステップＳ１５３）。つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ランダム位相板４１０の回転角θが、新たに算出した回転角θとなるように、低コヒーレンス化光学システム４Ａへ制御信号Ｓ６を送信してもよい（ステップＳ１５４）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ１５５）。終了する場合（ステップＳ１５５；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ１５５；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１５１へリターンしてもよい。
５．４．１．２ 第２例のフローチャート
また、実施の形態２の第２例を用いた場合に、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図１７は、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。
図１７に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ１５１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ１５１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａにおけるウェッジ基板４２０の現在の回転角θを取得してもよい（ステップＳ１５２ａ）。ウェッジ基板４２０の現在の回転角θは、たとえばモータドライバ４２８によって管理されていてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ターゲットとするウェッジ基板４２０の回転角θを、現在の回転角θに制御量Δθを加算することで算出してもよい（ステップＳ１５３）。つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ウェッジ基板４２０の回転角θが、新たに算出した回転角θとなるように、低コヒーレンス化光学システム４Ａへ制御信号Ｓ６を送信してもよい（ステップＳ１５４ａ）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ１５５）。終了する場合（ステップＳ１５５；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ１５５；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１５１へリターンしてもよい。
５．４．１．３ 第４例のフローチャート
また、実施の形態２の第４例を用いた場合に、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図１８は、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。
図１８に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ１５１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ１５１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａにおける平行平面基板４５０の現在の傾きθｘ，θｙを取得してもよい（ステップＳ１５２ｂ）。平行平面基板４５０の現在の傾きθｘ，θｙは、たとえばモータドライバ４４８によって管理されていてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ターゲットとする平行平面基板４５０の傾きθｘ，θｙを、現在の傾きθｘ，θｙに制御量Δθを加算することで算出してもよい（ステップＳ１５３ｂ）。なお、本例では、図１３のステップＳ１２６で取得される制御量Δθは、平行平面基板４５０の傾きに対する制御量Δθ（Δθｘ，Δθｙ）である。つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、平行平面基板４５０の傾きθｘ，θｙが、新たに算出した傾きθｘ，θｙとなるように、低コヒーレンス化光学システム４Ａへ制御信号Ｓ６を送信してもよい（ステップＳ１５４ｂ）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ１５５）。終了する場合（ステップＳ１５５；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ１５５；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ１５１へリターンしてもよい。
５．４．２ ランダムな制御量を用いる場合
つぎに、制御量Δθにランダムな値の制御量Δθを用いる場合を説明する。この場合において、レーザシステム１Ａ全体の概略動作は、図１２に示す概略動作と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、図１２のステップＳ１０３によってコントローラ２１０が開始する動作、図１２のステップＳ１０４によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作は、それぞれ図１４および図１５と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
５．４．２．１ 第１例のフローチャート
図１９は、図１２のステップＳ１０１に示すパラメータ初期設定ルーチンの概略動作を示すフローチャートである。図１９に示すように、パラメータ初期設定ルーチンでは、レーザコントローラ２２０Ａは、発振遅延回路３１１に設定する発振遅延時間Ｄｄｐを取得してもよい（ステップＳ２２１）。取得される発振遅延時間Ｄｄｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得した発振遅延時間Ｄｄｐを、コントローラ２１０を介して発振遅延回路３１１に設定してもよい（ステップＳ２２２）。尚、レーザコントローラ２２０Ａは、発振遅延時間Ｄｄｐを発振遅延回路３１１に設定する際には、図３に示すようにコントローラ２１０を介して設定してもよい。これにより、発振遅延回路３１１を通過するポンピングレーザ発振信号Ｓ１１のタイミングが、発振遅延時間Ｄｄｐ分遅延されてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ遅延回路３５０に設定するスイッチ遅延時間Ｄｐｐを取得してもよい（ステップＳ２２３）。取得されるスイッチ遅延時間Ｄｐｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。つづいて、レーザコントローラ２２０Ａは、取得したスイッチ遅延時間Ｄｐｐをスイッチ遅延回路３５０に設定してもよい（ステップＳ２２４）。これにより、スイッチ遅延回路３５０を通過するスイッチ信号Ｓ５のタイミングが、スイッチ遅延時間Ｄｐｐ分遅延されてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、スイッチ２４をオン状態としている時間、すなわちアノード２１およびカソード２２間に放電用電圧を印加する時間（スイッチオン時間ΔＴｐｐ）を取得してもよい（ステップＳ２２５）。取得されるスイッチオン時間ΔＴｐｐは、予め不図示のメモリ等に保存しておいた初期値であってもよいし、新たにレーザコントローラ２２０Ａによって算出された値であってもよい。その後、レーザコントローラ２２０Ａは、図１２に示す動作へリターンしてもよい。
また、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図２０は、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。ただし、図２０に示す動作例は、実施の形態２の第１例の動作である。
図２０に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ２５１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ２５１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａにおけるランダム位相板４１０の現在の回転角θを取得してもよい（ステップＳ２５２）。ランダム位相板４１０の現在の回転角θは、たとえばモータドライバ４１８によって管理されていてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａに対する制御量Δθを、予め不図示のメモリ等に格納しておいた乱数表から取得してもよい（ステップＳ２５３）。乱数表より取得される制御量Δθは、ランダムな値であってよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ターゲットとするランダム位相板４１０の回転角θを、現在の回転角θに制御量Δθを加算することで算出してもよい（ステップＳ２５４）。つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ランダム位相板４１０の回転角θが、新たに算出した回転角θとなるように、低コヒーレンス化光学システム４Ａへ制御信号Ｓ６を送信してもよい（ステップＳ２５５）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ２５６）。終了する場合（ステップＳ２５６；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ２５６；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２５１へリターンしてもよい。
５．４．２．２ 第２例のフローチャート
また、実施の形態２の第２例を用いた場合に、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図２１は、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。
図２１に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ２５１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ２５１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａにおけるウェッジ基板４２０の現在の回転角θを取得してもよい（ステップＳ２５２ａ）。ウェッジ基板４２０の現在の回転角θは、たとえばモータドライバ４２８によって管理されていてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａに対する制御量Δθを、予め不図示のメモリ等に格納しておいた乱数表から取得してもよい（ステップＳ２５３）。乱数表より取得される制御量Δθは、ランダムな値であってよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ターゲットとするウェッジ基板４２０の回転角θを、現在の回転角θに制御量Δθを加算することで算出してもよい（ステップＳ２５４）。つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ウェッジ基板４２０の回転角θが、新たに算出した回転角θとなるように、低コヒーレンス化光学システム４Ａへ制御信号Ｓ６を送信してもよい（ステップＳ２５５ａ）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ２５６）。終了する場合（ステップＳ２５６；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ２５６；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２５１へリターンしてもよい。
５．４．２．３ 第４例のフローチャート
また、実施の形態２の第４例を用いた場合に、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を説明する。図２２は、図１２のステップＳ１０５によってレーザコントローラ２２０Ａが開始する動作を示すフローチャートである。
図２２に示すように、レーザコントローラ２２０Ａは、トリガ信号Ｓ１をコントローラ２１０へ出力するまで待機してもよい（ステップＳ２５１；ＮＯ）。トリガ信号Ｓ１を出力すると（ステップＳ２５１；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａにおける平行平面基板４５０の現在の傾きθｘ，θｙを取得してもよい（ステップＳ２５２ｂ）。平行平面基板４５０の現在の傾きθｘ，θｙは、たとえばモータドライバ４４８によって管理されていてもよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、低コヒーレンス化光学システム４Ａに対する制御量Δθ（Δθｘ，Δθｙ）を、予め不図示のメモリ等に格納しておいた乱数表から取得してもよい（ステップＳ２５３ｂ）。乱数表より取得される制御量Δθ（Δθｘ，Δθｙ）は、ランダムな値であってよい。
つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、ターゲットとする平行平面基板４５０の傾きθｘ，θｙを、現在の傾きθｘ，θｙに乱数表から取得した制御量Δθ（Δθｘ，Δθｙ）を加算することで算出してもよい（ステップＳ２５４ｂ）。つぎに、レーザコントローラ２２０Ａは、平行平面基板４５０の傾きθｘ，θｙが、新たに算出した傾きθｘ，θｙとなるように、低コヒーレンス化光学システム４Ａへ制御信号Ｓ６を送信してもよい（ステップＳ２５５ｂ）。
その後、レーザコントローラ２２０Ａは、動作を終了するか否かを判定してもよい（ステップＳ２５６）。終了する場合（ステップＳ２５６；ＹＥＳ）、レーザコントローラ２２０Ａは、本動作を終了してもよい。一方、終了しない場合（ステップＳ２５６；ＮＯ）、レーザコントローラ２２０Ａは、ステップＳ２５１へリターンしてもよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
上述の実施形態においては、増幅器７が１つである例を示したが、増幅器７を複数使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６と増幅器７は共通のポンピングレーザ５によってポンピングしているが、別々のポンピングレーザを使用してもよい。また、ポンピングレーザ５としてＮｄ：ＹＬＦレーザあるいはＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波光を発振するレーザを使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６の代わりにエルビウムドープト光ファイバレーザの第二高調波光を発生するレーザを使用してもよい。このレーザは、半導体レーザによってポンピングしてもよい。また、波長変換装置８は、本開示の構成に限定されるものではなく、波長変換装置８に入射される光を増幅装置３の増幅波長帯域の波長、例えば略１９３ｎｍの波長の光に変換するものであればよい。例えば、波長変換装置８に含まれる波長変換素子としては、ＬＢＯ結晶９の代わりにＣＬＢＯ結晶を使用してもよい。
１、１Ａ ２ステージレーザ装置（レーザシステム）
２、２Ａ マスタオシレータ
３、３Ａ 増幅装置
４、４Ａ〜４Ｅ 低コヒーレンス化光学システム
５ ポンピングレーザ
６ Ｔｉ：サファイアレーザ
７ 増幅器
８ 波長変換装置
８１ ビームスプリッタ
１１、８２ 高反射ミラー
９ ＬＢＯ結晶
１０ ＫＢＢＦ結晶
１４ 出力結合ミラー
１５〜１７ 高反射ミラー
１８、１９ ウィンドウ
２０ チャンバ
２１ アノード
２２ カソード
２３ 放電空間
２４ レーザ電源
２５ スイッチ
３１ パルスレーザ光（出力パルスレーザ光）
３２〜３３、Ｌ１ パルスレーザ光
２００ 固体レーザ装置
２１０ コントローラ（同期制御装置）
２１１ 内部トリガ発振器
２２０ 外部装置
２２０Ａ レーザコントローラ
３１１ 発振遅延回路
３５０ スイッチ遅延回路
３６０ 制御遅延回路
４０１ チャンバ
４０２、４０３ ウィンドウ
４１０ ランダム位相板
４１１ 透明基板
４１１ａ、４１１ｂ セル
４１２、４２２ 基板ホルダ
４１２ａ、４１６ａ、４２２ａ、４２６ａ ギア
４１４、４２４ 支持部
４１６、４２６、４４４、４４６、４５４、４５６ モータ
４１８、４２８、４４８、４５８ モータドライバ
４２０ ウェッジ基板
４３０ スリット
４４０、４６０、４６２、４６４ 高反射ミラー
４４２、４５２ ２軸傾斜ステージ
４５０ 平行平面基板
６００ 露光装置
６０１ 露光コントローラ
Ｓ１ トリガ信号
Ｓ１１ ポンピングレーザ発振信号
Ｓ５ スイッチ信号
Ｓ６ 制御信号

Claims (5)

  1. パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、
    前記マスタオシレータから出力されたパルスレーザ光のコヒーレンスを低下させる低コヒーレンス化光学システムと、
    前記パルスレーザ光のスペックルが変化するように前記低コヒーレンス化光学システムに制御信号を出力するコントローラと、を備え、
    前記低コヒーレンス化光学システムは、
    ランダム位相板と、
    前記ランダム位相板を透過した前記パルスレーザ光が入射され、前記パルスレーザ光のスペックルがパルスレーザ光ごとにランダムに変化するように前記制御信号に基づいて制御されるレーザビーム角度制御機構又はレーザビーム平行移動機構と、を含む、レーザシステム。
  2. 前記レーザビーム角度制御機構は、
    前記パルスレーザ光の入射面に対して出射面が傾斜した透明なウェッジ基板と、
    前記ウェッジ基板を回転させる回転機構と、
    を含む、請求項１記載のレーザシステム。
  3. 前記レーザビーム平行移動機構は、
    前記パルスレーザ光の入射面と出射面とが平行であって透明な平行平面基板と、
    前記平行平面基板の前記パルスレーザ光の入射軸に対する傾きを変化させる傾斜ステージと、
    を含む、請求項１記載のレーザシステム。
  4. 前記低コヒーレンス化光学システムを通過したパルスレーザ光を増幅する増幅装置をさらに備える、請求項１記載のレーザシステム。
  5. パルスレーザ光を出力するマスタオシレータと、前記マスタオシレータから出力されたパルスレーザ光のコヒーレンスを低下させる低コヒーレンス化光学システムと、前記低コヒーレンス化光学システムに含まれるランダム位相板と、前記ランダム位相板を透過した前記パルスレーザ光が入射されるレーザビーム角度制御機構又はレーザビーム平行移動機構と、を備える装置のレーザ生成方法であって、
    前記パルスレーザ光のスペックルがパルスレーザ光ごとにランダムに変化するように前記レーザビーム角度制御機構又は前記レーザビーム平行移動機構を制御する、レーザ生成方法。
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