JP6204363B2 - レーザ装置及びレーザ装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、レーザ装置及びレーザ装置の制御方法に関する。
近年、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）においては、半導体集積回路の微細化および高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。一般的に、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられる。たとえば、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線のレーザ光を出射するＫｒＦエキシマレーザ装置、または、波長１９３ｎｍの紫外線のレーザ光を出射するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハとの間が液体で満たされる液浸露光が実用化されている。この液浸露光では、露光用レンズとウエハとの間の屈折率が変化するため、露光用光源の見かけの波長が短波長化する。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液浸露光が行われた場合には、ウエハには水中において１３４ｎｍの波長に相当する紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。
ＫｒＦエキシマレーザ装置およびＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約３５０〜４００ｐｍと広い。そのため、ＫｒＦ及びＡｒＦレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下してしまう場合がある。そこで、ガスレーザ装置から出射されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子（エタロン、グレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Ｌｉｎｅ Ｎａｒｒｏｗ Ｍｏｄｕｌｅ：ＬＮＭ）が設けられる場合がある。以下においては、スペクトル線幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
特開２０００−３４９０１７号公報 特開２００２−４３２１９号公報 特開２００２−１５９８６号公報 特開平１０−２７５９５１号公報
概要
レーザ装置は、レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、レーザ光の光路に設置される光学素子と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、光学素子について、パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出し、算出された寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出し、寿命指標値が１を超えているか否かを判断する制御部と、を備えてもよい。
また、レーザ装置の制御方法は、レーザゲイン媒質を励起するための一対の電極間に電圧を印加し放電させてレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定する工程と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、レーザ光の光路に存在している光学素子について、パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出する工程と、算出された寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出する工程と、寿命指標値が１を超えているか否かを判断する工程と、を含んでもよい。
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。
本開示のレーザ装置の構造図 光学素子と照射されるレーザ光との関係の説明図 本開示のレーザ装置における光学素子の説明図 本開示のレーザ装置の制御方法１を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法２を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法３を説明するフローチャート 投入エネルギＥｉｎと寿命ショット数Ｂｌｉｆｅとの相関図 本開示のレーザ装置の制御方法４（パルスエネルギと光学素子の寿命との関係式による推定方法）を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法５を説明する説明図 本開示のレーザ装置の制御方法５を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法５におけるサブルーチンのフローチャート 本開示のダブルチャンバシステムのレーザ装置の構造 本開示のダブルチャンバシステムのレーザ装置の制御方法を説明するフローチャート
実施形態
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、本開示の一例を示し、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。尚、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。
目次
１．エキシマレーザ装置
１．１ 課題
１．２ 構成
１．３ 動作
２．エキシマレーザ装置の光学素子の寿命の推定方法
２．１ 光学素子の寿命の推定とパラメータ
２．２ 光学素子の寿命の推定方法１
２．３ 光学素子の寿命の推定方法２
２．４ 光学素子の寿命の推定方法３
２．５ パルスエネルギと光学素子の寿命との関係式による推定方法（光学素子の寿命の推定方法４）
２．６ 光学素子の寿命の推定方法５
３．ダブルチャンバシステムの光学素子の寿命の推定方法
３．１ 構成
３．２ 動作
３．３ ダブルチャンバシステムの光学素子の具体的な寿命の推定方法
１．エキシマレーザ装置
１．１ 課題
一般的に、エキシマレーザ装置である半導体露光装置用の放電励起式ガスレーザ装置は、長時間安定して所望のパルスレーザ光を出射することが求められている。しかしながら、エキシマレーザ装置を長時間レーザ発振させた場合、光学素子が透過率等の低下により寿命となり、所望のエネルギのパルスレーザ光を出射することができなくなってしまう場合がある。
このような、光学素子の寿命については、レーザチャンバ内から出射されたレーザパルスの総数が予め定められたしきい値に達したか否かにより推定されていた。しかしながら、光学素子の寿命は、レーザチャンバ内から出射されたレーザパルスのエネルギの大きさによっても変化するため、レーザパルスの総数のみで判断した場合では、光学素子の寿命の推定を正確には行うことができない場合がある。
即ち、これまでは、エキシマレーザ装置に搭載されている光学素子またはモジュール（光学モジュール）等の寿命は、レーザパルスの総数により推定していた。しかしながら、現状においては、エキシマレーザ装置には、露光装置の要求に応じて、エキシマレーザ装置から出射されるパルスエネルギを１０ｍJ〜２０ｍJの範囲等で変更できるものが求められている。この場合、投入エネルギ、すなわちエキシマレーザの一対の電極間へ入力された電力や出射されたレーザ光のパルスエネルギによって、光学素子の寿命が異なるため、レーザパルスの総数のみから光学素子の寿命を正確に推定することができない。よって、出射されるレーザ光のパルスエネルギが変化したとしても、できる限り正確に、光学素子の寿命を推定することのできるレーザ装置が求められている。
１．２ 構成
図１に本開示の一態様であるエキシマレーザ装置を示す。このエキシマレーザ装置は、レーザチャンバ１０、充電器１２、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ：Pulse Power Module）１３、レーザ共振器、エネルギモニタユニット１７、制御部３０を含んでいてもよい。尚、制御部３０は記憶部３１を含んでいてもよい。また、本願においては、「エキシマレーザ装置」を単に「レーザ装置」と記載する場合がある。
レーザチャンバ１０は、１対の電極１１ａ及び１１ｂと、レーザ光を透過する２つのウインド１０ａ及び１０ｂと、を含んでいてもよい。レーザチャンバ１０内には、レーザゲイン媒質となるレーザガスが含まれていてもよい。
レーザ共振器は、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ：Line Narrowing Module）１４と、出力結合ミラー（ＯＣ：Output Coupler）１５を含んでいてもよい。図示はしないが、レーザ共振器の他の形態としては、狭帯域化モジュール１４の代わりに高反射ミラー（ＨＲ：High Reflection Mirror）を含んだものであってもよい。また、レーザチャンバ１０は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。
狭帯域化モジュール１４は、プリズム１４ａとグレーティング１４ｂを含んでいてもよい。プリズム１４ａはビームの幅を拡大してもよい。グレーティング１４ｂがリトロー配置され、レーザ装置が目標波長で発振してもよい。
出力結合ミラー１５は、一部のレーザ光を反射し、一部の光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
エネルギモニタユニット１７は、出力結合ミラー１５を透過したレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ１７ａと、集光レンズ１７ｂと光センサ１７ｃとを含んでいてもよい。尚、本願においては、光センサ１７ｃはエネルギ検出器と記載する場合がある。また、出力結合ミラー１５に照射されるレーザ光のエネルギの値は、光センサ１７ｃにおいて測定された値に基づき算出することができる。
パルスパワーモジュール１３は、図１には示されていないコンデンサ及びスイッチ１３ａを含み、電極１１ａ及び１１ｂに接続されていてもよい。制御部３０からスイッチ１３ａにトリガ信号が入力されることにより、電極１１ａ及び１１ｂの間で放電が生じてもよい。充電器１２は、パルスパワーモジュール１３に設けられているコンデンサに接続されていてもよい。
１．３ 動作
制御部３０は、露光装置１００に設けられた露光装置コントローラ１１０から目標のパルスエネルギＥｔと発振トリガとなるトリガ信号を受信してもよい。
制御部３０は、受信した目標のパルスエネルギＥｔとトリガ信号に基づき、レーザ光のパルスエネルギが目標のパルスエネルギＥｔとなるように充電器１２に所定の充電電圧を設定してもよい。制御部３０は、トリガ信号の入力から所定時間後にパルスパワーモジュール１３内に設けられたスイッチ１３ａを動作させて、電極１１ａと電極１１ｂとの間に、電圧を印加してもよい。
この電圧印加により、電極１１ａと電極１１ｂとの間で放電を発生させ、レーザガスを励起し、励起されたレーザガスより発せられた光を狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５との間で共振させ、レーザ発振させてもよい。この際、プリズム１４ａとグレーティング１４ｂによって狭帯域化されたレーザ光が出力結合ミラー１５を透過して出射されてもよい。
出力結合ミラー１５を透過し、ビームスプリッタ１７ａにおいて一部反射されたレーザ光は、集光レンズ１７ｂを介し光センサ１７ｃに入射してもよい。光センサ１７ｃにより光センサ１７ｃに入射したレーザ光のエネルギの値を測定してもよい。光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値に、例えば、所定の係数を掛けることにより、換算値となるレーザ光のパルスエネルギＥを算出してもよい。この所定の係数は、ビームスプリッタ１７ａの反射率の逆数であってもよい。本願においては、光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値に基づき、換算値となるレーザ光のパルスエネルギＥを算出することを、光センサ１７ｃによりレーザ光のパルスエネルギＥを測定すると記載する場合がある。ビームスプリッタ１７ａを透過したレーザ光は、露光装置１００に入射してもよい。
制御部３０に設けられた記憶部３１において、パルスエネルギＥを記憶してもよい。
制御部３０は、目標パルスエネルギＥｔとパルスエネルギＥとの差ΔＥに基づいて、充電電圧をフィードバック制御してもよい。
以上の工程を繰り返し行うことにより、光センサ１７ｃにより測定されたエネルギより、換算値となる出射されたレーザ光のパルスエネルギＥ（Ｅ１、Ｅ２、・・・・・、Ｅｎ）を算出し、これらの値を記憶部３１に記憶させてもよい。
制御部３０は、出射されたレーザ光のパルスエネルギＥ（Ｅ１、Ｅ２、・・・・・、Ｅｎ）に基づいて、光学素子の寿命を推定してもよい。例えば、レーザチャンバ１０に取り付けられたウインド１０ａ及び１０ｂ、出力結合ミラー１５、狭帯域化モジュール１４に設けられたプリズム１４ａまたはグレーティング１４ｂ等の寿命を推定してもよい。
２．エキシマレーザ装置の光学素子の寿命の推定方法
２．１ 光学素子の寿命の推定とパラメータ
光学素子の寿命に関連するパラメータとしては、光学素子に照射されるレーザ光のパルスエネルギＰ、光学素子に照射されるレーザ光の照射領域における照射面積Ｓｏ等が挙げられる。尚、図２は、光学素子にレーザ光が照射されている状態を示す。図２（ａ）は、レーザ光の進行方向に平行な面における図であり、図２（ｂ）は、レーザ光の進行方向に垂直な面における図である。
ところで、光学素子におけるレーザ光の照射領域において、単位面積あたりに吸収されるエネルギＡは、１光子吸収と２光子吸収まで考えると、下記の（１）に示される式に表わされてもよい。尚、単位面積あたりに吸収されるエネルギＡには、光学素子の厚み方向において吸収されるエネルギを含んでもよい。また、本願においては、「レーザ光の照射領域において、単位面積あたりに吸収されるエネルギ」を「単位面積当たりの吸収エネルギ」と記載する場合がある。

Ａ≒ａ・Ｆ＋ｂ・Ｆ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（１）に示される式において、ａは１光子吸収係数、ｂは２光子吸収係数、Ｆは単位面積当たりのエネルギ密度（Ｆ＝Ｐ／Ｓｏ）であってもよい。
また、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、各々のレーザ光におけるパルスのフルエンスをＦｉ（＝Ｐｉ／Ｓｏ）とすると、下記の（２）に示される式に表わされるものであってもよい。また、３光子吸収以上を無視することができるとすれば、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、下記の（３）に示される近似式により表わされるものであってもよい。尚、Ｐｉは、各々のレーザ光におけるパルスエネルギを示している。

Ａｓｕｍ≒Σ（ａ・Ｆｉ＋ｂ・Ｆｉ ２）
≒（ａ／Ｓｏ）ΣＰｉ＋（ｂ／Ｓｏ２）ΣＰｉ ２・・・・（２）

Ａｓｕｍ＝Σ（ａ・Ｆｉ＋ｂ・Ｆｉ ２）
＝（ａ／Ｓｏ）ΣＰｉ＋（ｂ／Ｓｏ２）ΣＰｉ ２・・・・（３）
（２）及び（３）に示される式は、１光子吸収と２光子吸収の双方が支配的となる場合の式であるが、１光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、下記の（４）に示される式で表わされるものであってもよい。この場合、２光子吸収以上を無視することができるとすれば、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、下記の（５）に示される近似式により表わされるものであってもよい。また、２光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、下記の（６）に示される式で表わされるものであってもよい。この場合、１光子吸収及び３光子吸収以上を無視することができるとすれば、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、下記の（７）に示される近似式により表わされるものであってもよい。

Ａｓｕｍ≒（ａ／Ｓｏ）ΣＰｉ・・・・・・・・・・・・・・・（４）

Ａｓｕｍ＝（ａ／Ｓｏ）ΣＰｉ・・・・・・・・・・・・・・・（５）

Ａｓｕｍ≒（ｂ／Ｓｏ２）ΣＰｉ ２・・・・・・・・・・・・・・（６）

Ａｓｕｍ＝（ｂ／Ｓｏ２）ΣＰｉ ２・・・・・・・・・・・・・・（７）
このように、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、照射されたパルスエネルギＰｉの積算値ΣＰｉとパルスエネルギＰｉの２乗の積算値ΣＰｉ ２の和に基づき算出されてもよい。また、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、照射されたパルスエネルギＰｉの積算値ΣＰｉに基づき算出されてもよい。また、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、照射されたパルスエネルギＰｉの２乗の積算値ΣＰｉ ２に基づき算出されてもよい。
次に、光学素子の寿命の推定について説明する。レーザ装置において性能が維持できなくなる単位面積当たりの吸収エネルギの積算値を、寿命積算値Ａｓｕｍｌｉｆｅとした場合、下記の（８）に示される式の関係満たした場合に、光学素子が寿命であると推定してもよい。尚、上記におけるレーザ装置における性能としては、例えば、出力結合ミラー１５を透過して出射されるパルスエネルギ、出力結合ミラー１５を透過して出射されるレーザ光の偏光、出力結合ミラー１５を透過して出射されるレーザ光のビームプロファイル等が挙げられる。

Ａｓｕｍｌｉｆｅ＜Ａｓｕｍ・・・・・・・・・・・・・・（８）
制御部３０は、光学素子が寿命であると推定した場合には、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
更には、光学素子の寿命が近いことを検知するため、下記の（９）に示される式の関係となったときに光学素子の寿命が近い旨の推定を行ってもよい。

β・Ａｓｕｍｌｉｆｅ＜Ａｓｕｍ・・・・・・・・・・・・（９）
光学素子の寿命が近い旨の推定がされた場合には、制御部３０は、光学素子の寿命が近い旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。尚、βは０．８≦β＜１の範囲の値でもよい。
（光学素子におけるエネルギ積算値の説明）
次に、図３に基づき、光学素子が出力結合ミラー１５またはウインド１０ｂである場合について説明する。
（出力結合ミラー１５におけるエネルギの積算値）
最初に、光学素子が出力結合ミラー１５である場合について説明する。出力結合ミラー１５は、透明基板１５ａの一方の面に部分反射膜１５ｂが形成されており、他方の面に反射防止膜１５ｃが形成されているものであってもよい。また、出力結合ミラー１５は、部分反射膜１５ｂが形成されている一方の面が、レーザチャンバ１０側となるように配置されているものであってもよい。
出力結合ミラー１５より出射されたレーザ光のパルスエネルギＥより、出力結合ミラー１５における部分反射膜１５ｂに照射されるレーザ光のパルスエネルギＰｏｃは、（１０）に示される式に基づき算出することができるものであってもよい。尚、（１０）に示される式において、Ｔは出力結合ミラー１５における透過率である。

Ｐｏｃ＝（１／Ｔ）・Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・（１０）
ここでは、出力結合ミラー１５の寿命において、最も支配的となるものが、部分反射膜１５ｂであるものと仮定する。即ち、反射防止膜１５ｃや出力結合ミラー１５を形成している透明基板１５ａの寿命よりも部分反射膜１５ｂの寿命が短いものと仮定する。また、透明基板１５ａにおける吸収、反射防止膜１５ｃにおける吸収及び反射は、部分反射膜１５ｂの吸収及び反射それぞれと比較して十分に小さいため無視することができるものとする。
出力結合ミラー１５に入射する各々のパルスエネルギＰｉは、出力結合ミラー１５から出射されたパルスエネルギＥｉより、（１１）に示される式に基づいて算出することができるものであってもよい。尚、（１１）に示される式において、Ｇは比例定数であり、出力結合ミラー１５の場合には、Ｇ＝１／Ｔとなる。

Ｐｉ＝Ｇ・Ｅｉ＝Ｅｉ／Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
ここで、出力結合ミラー１５における反射防止膜１５ｂにおいて、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、例えば、（３）に示される式に（１１）に示される式を代入した（１２）に示される式により表わされてもよい。

Ａｓｕｍ＝（ａ・Ｇ／Ｓｏ）ΣＥｉ＋（ｂ・Ｇ２／Ｓｏ２）・ΣＥｉ ２・・・（１２）
尚、（１２）に示される式は、１光子吸収と２光子吸収の双方が支配的となる場合の式である。一方、１光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、（５）に示される式に（１１）に示される式を代入した（１３）に示される式により表わされてもよい。また、２光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍは、（７）に示される式に（１１）に示される式を代入した（１４）に示される式により表わされてもよい。

Ａｓｕｍ＝（ａ・Ｇ／Ｓｏ）ΣＥｉ・・・・・・・・・・・・・（１３）

Ａｓｕｍ＝（ｂ・Ｇ２／Ｓｏ２）ΣＥｉ ２・・・・・・・・・・・（１４）
以上のように、出力結合ミラー１５から出射されたレーザ光の各々のパルスエネルギＥ１〜Ｅｎより、出力結合ミラー１５の反射防止膜１５ｂにおける単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出することができる。
（ウインド１０ｂにおけるエネルギの積算値）
次に、光学素子がウインド１０ｂである場合について説明する。ウインド１０ｂは、透明基板１０ｂａの各面に、それぞれ反射防止膜１０ｂｂ及び１０ｂｃが形成されているものであってもよい。
出力結合ミラー１５より出射されたレーザ光のパルスエネルギＥより、ウインド１０ｂに照射されるレーザ光のパルスエネルギＰｗは、（１５）に示す式に基づき算出することができるものであってもよい。具体的には、ウインド１０ｂに照射されるレーザ光のパルスエネルギＰｗは、出力結合ミラー１５における部分反射膜１５ｂに照射されるレーザ光のパルスエネルギＰｏｃと出力結合ミラー１５において反射されるエネルギＲ・Ｐｏｃの和となるものであってもよい。尚、（１５）に示される式において、Ｔは出力結合ミラー１５における透過率であり、Ｒは出力結合ミラー１５の部分反射膜１５ｂにおける反射率である。また、ウインド１０ｂにおいては、透明基板１０ｂａでは光の吸収が極少なく、反射防止膜１０ｂｂ及び１０ｂｃでは光の吸収及び反射が極少ないものと仮定する。従って、（１５）式は近似式である。

Ｐｗ＝Ｐｏｃ＋Ｒ・Ｐｏｃ
＝（１＋Ｒ）・Ｐｏｃ
＝｛（１＋Ｒ）／Ｔ｝・Ｅ・・・・・・・・・・・・・・（１５）
従って、ウインド１０ｂに入射する各々のパルスエネルギＰｉは、出力結合ミラー１５より出射されたパルスレーザ光の各々のパルスエネルギＥｉから、下記の（１６）に示される式より算出することができるものであってもよい。尚、（１６）に示される式において、Ｇは比例定数であり、ウインド１０ｂの場合には、Ｇ＝（１＋Ｒ）／Ｔとなる。

Ｐｉ＝Ｇ・Ｅｉ＝｛（１＋Ｒ）／Ｔ｝・Ｅｉ・・・・・・・・・・（１６）
ウインド１０ｂについても、（１２）、（１３）、（１４）に示される式に、Ｇ＝（１＋Ｒ）／Ｔを代入することによって、パルスエネルギＥｉより、ウインド１０ｂにおいて吸収された単位面積当たりのエネルギの積算値Ａｓｕｍを得ることができるものであってもよい。
上記においては、光学素子が、出力結合ミラー１５及びウインド１０ｂの場合について説明したが、本開示はレーザ装置における他の光学素子に適用してもよい。例えば、狭帯域化モジュール１４におけるプリズム１４ａ、グレーティング１４ｂ、エネルギモニタユニット１７におけるビームスプリッタ１７ａ等に適用してもよい。
また、光学素子が設置される位置等に基づき比例定数Ｇを算出し、算出された比例定数Ｇより、（１２）、（１３）、（１４）に示される式に基づき、これらの光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出してもよい。
２．２ 光学素子の寿命の推定方法１
図４に基づき、レーザ装置の制御方法、特にレーザ装置における光学素子の寿命の推定方法について説明する。
最初に、ステップＳ１０２において、制御部３０は、寿命の推定がなされる光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をＡｓｕｍ０としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において光学素子が使用されており、現在までのその光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、新品の光学素子の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値Ａｓｕｍ０＝０としてもよい。尚、図４に示す場合においては、読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、１光子吸収におけるものと２光子吸収におけるものとの和により算出されるものであってもよい。
次に、ステップＳ１０４において、制御部３０は、パルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１＝０及びＥｓｕｍ２＝０の設定をしてもよい。
次に、ステップＳ１０６において、制御部３０は、レーザチャンバ１０内における電極１１ａと電極１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ１０８に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ１０６を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ１０８において、光センサ１７ｃにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥを算出してもよい。光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ１７ｃより制御部３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ１１０において、制御部３０は、現在のパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１に、ステップ１０８において得られたレーザ光のパルスエネルギＥの値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１としてもよい。
次に、ステップＳ１１２において、制御部３０は、現在のパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２に、ステップＳ１０８において得られたレーザ光のパルスエネルギＥの２乗の値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２としてもよい。
次に、ステップＳ１１４において、制御部３０は、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１及び新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２より、（１２）に示される式に基づき、新たな単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出してもよい。
次に、ステップ１１６Ｓにおいて、制御部３０は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍと初期積算値Ａｓｕｍ０との和が、光学素子の寿命積算値Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えているか否かを判断してもよい。Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えているものと判断された場合には、ステップＳ１１８に移行してもよい。一方、Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えてはいないものと判断された場合には、ステップＳ１０６に移行してもよい。
次に、ステップＳ１１８において、制御部３０は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップＳ１２０において、制御部３０は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップＳ１０６に移行してもよい。
上記においては、各々の光学素子における寿命を推定する場合について説明したものであるが、複数の光学素子等を含んだ光学ユニットや光学モジュール等の寿命の推定に適用することも可能である。この場合、光学ユニットや光学モジュール等における光学素子のうち、最も寿命が短い光学素子を基準として光学ユニットや光学モジュール等の寿命を推定してもよい。以下に説明する他の推定方法についても同様である。
２．３ 光学素子の寿命の推定方法２
図５に基づき、レーザ装置の制御方法、特にレーザ装置における光学素子の寿命の推定方法について説明する。
最初に、ステップＳ２０２において、制御部３０は、寿命の推定がなされる光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をＡｓｕｍ０としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において光学素子が使用されており、現在までのその光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、新品の光学素子の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍ０＝０としてもよい。尚、図５に示す場合においては、読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、１光子吸収により算出されるものであってもよい。
次に、ステップＳ２０４において、制御部３０は、パルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１＝０の設定をしてもよい。
次に、ステップＳ２０６において、制御部３０は、レーザチャンバ１０内における電極１１ａと電極１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ２０８に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ２０６を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ２０８において、光センサ１７ｃにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥを算出してもよい。光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ１７ｃより制御部３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ２１０において、制御部３０は、現在のパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１に、ステップＳ２０８において得られたレーザ光のパルスエネルギＥの値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１としてもよい。
次に、ステップＳ２１２において、制御部３０は、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ１より、（１３）に示される式に基づき、新たな単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出してもよい。
次に、ステップＳ２１４において、制御部３０は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍと初期積算値Ａｓｕｍ０との和が、光学素子の寿命積算値Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えているか否かを判断してもよい。Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えているものと判断された場合には、ステップＳ２１６に移行してもよい。一方、Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えてはいないものと判断された場合には、ステップＳ２０６に移行してもよい。
次に、ステップＳ２１６において、制御部３０は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップＳ２１８において、制御部３０は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップＳ２０６に移行してもよい。
２．４ 光学素子の寿命の推定方法３
図６に基づき、レーザ装置の制御方法、特にレーザ装置における光学素子の寿命の推定方法について説明する。
最初に、ステップＳ３０２において、制御部３０は、寿命の推定がなされる光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をＡｓｕｍ０としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において光学素子が使用されており、現在までのその光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、新品の光学素子の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍ０＝０としてもよい。尚、図６に示す場合においては、読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、２光子吸収により算出されるものであってもよい。
次に、ステップＳ３０４において、制御部３０は、パルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２＝０の設定をしてもよい。
次に、ステップＳ３０６において、制御部３０は、レーザチャンバ１０内における電極１１ａと電極１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ３０８に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ３０６を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ３０８において、光センサ１７ｃにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥを算出してもよい。光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ１７ｃより制御部３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ３１０において、制御部３０は、現在のパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２に、ステップＳ３０８において得られたレーザ光のパルスエネルギＥの２乗の値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２としてもよい。
次に、ステップＳ３１２において、制御部３０は、新たなパルスエネルギの積算値Ｅｓｕｍ２より、（１４）に示される式に基づき、新たな単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出してもよい。
次に、ステップＳ３１４において、制御部３０は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍと初期積算値Ａｓｕｍ０との和が、光学素子の寿命積算値Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えているか否かを判断してもよい。Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えているものと判断された場合には、ステップＳ３１６に移行してもよい。一方、Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅを超えてはいないものと判断された場合には、ステップＳ３０６に移行してもよい。
次に、ステップＳ３１６において、制御部３０は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップＳ３１８において、制御部３０は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップＳ３０６に移行してもよい。
２．５ パルスエネルギと光学素子の寿命との関係式による推定方法（光学素子の寿命の推定方法４）
次に、図７に基づき、他の光学素子の寿命の推定方法について説明する。光学素子の寿命は、図７に示されるパルスエネルギＥと寿命ショット数Ｂｌｉｆｅとの関係に基づき推定してもよい。尚、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅとは、パルスエネルギＥのレーザ光を照射した際に、光学素子が寿命となるショット数である。
具体的には、図７に示されるように、パルスエネルギＥと、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅとの関係について、試験等により予め計測しておいてもよい。また、これにより得られる寿命ショット数Ｂｌｉｆｅ＝ｆ（Ｅ）の近似関数が、制御部３０の記憶部３１に記憶されていてもよい。寿命ショット数Ｂｌｉｆｅ＝ｆ（Ｅ）の近似関数から、パルスエネルギＥが変化した際の寿命が推定されてもよい。
下記の（１７）に示される式より、パルスエネルギＥにおける寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの逆数の値を積算することにより寿命指標値Ｌを算出し、Ｌ≧１となった場合には、制御部３０等は、光学素子が寿命となったものと推定してもよい。

Ｌ＝Σ１／ｆ（Ｅｉ）・・・・・・・・・・・・・・・・・（１７）
寿命指標値Ｌが、Ｌ≧１となった場合には、制御部３０等は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
更に、寿命指標値Ｌが、Ｌ＞γとなった場合には、制御部３０等は、光学素子の寿命が近い旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。尚、γは０．８≦γ＜１の範囲の値でもよい。
図８に基づき、この光学素子の寿命の推定方法について、より詳細に説明する。
最初に、ステップＳ４０２において、制御部３０は、寿命推定の対象となる光学素子の現時点における寿命指標値を読み込み、読み込まれた寿命指標値を寿命指標値Ｌとしてもよい。読み込まれる寿命指標値としては、例えば、既に他のレーザ装置において、光学素子が使用されていた場合等における寿命指標値が挙げられる。また、光学素子が新品である場合には、寿命指標値Ｌ＝０としてもよい。
次に、ステップＳ４０４において、制御部３０は、レーザチャンバ１０内における電極１１ａと電極１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ４０６に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ４０４を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ４０６において、光センサ１７ｃにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥを算出してもよい。光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ１７ｃより制御部３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ４０８において、制御部３０は、ステップＳ４０６において測定されたパルスエネルギＥに基づき寿命ショット数ＢｌｉｆｅをＢｌｉｆｅ＝ｆ（Ｅ）の近似式より算出してもよい。
次に、ステップＳ４１０において、制御部３０は、現在の寿命指標値Ｌに、ステップＳ４０８において算出された寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの逆数を加え、新たな寿命指標値Ｌとしてもよい。
次に、ステップＳ４１２において、制御部３０は、寿命指標値Ｌが１以上であるか否かを判断してもよい。寿命指標値Ｌが１以上であると判断された場合には、ステップＳ４１４に移行してもよい。一方、寿命指標値Ｌが１以上ではないと判断された場合には、ステップＳ４０４に移行してもよい。
次に、ステップＳ４１４において、制御部３０は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップＳ４１６において、制御部３０は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップＳ４０４に移行してもよい。
２．６ 光学素子の寿命の推定方法５
次に、更に他の光学素子の寿命の推定方法について説明する。
光学素子の寿命を推定する場合には、パルスレーザ光のパルスエネルギＥをモニタして、パルスエネルギＥの値に対応した光学素子の寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値より、寿命指標値Ｌを近似してもよい。
例えば、図９に示すように、パルスレーザ光におけるパルスエネルギＥが、１０ｍＪ未満である場合には、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値をＢａとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギＥが、１０ｍＪ以上、１１．２５ｍＪ未満である場合には、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値をＢｂとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギＥが、１１．２５ｍＪ以上、１３．７５ｍＪ未満である場合には、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値をＢｃとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギＥが、１３．７５ｍＪ以上、１５ｍＪ未満である場合には、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値をＢｄとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギＥが、１５ｍＪ以上である場合には、寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値をＢｅとしてもよい。
このようにして得られた寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの値より、下記の（１８）に示す式に基づき、寿命指標値Ｌを近似してもよい。

Ｌ≒ｎａ／Ｂａ＋ｎｂ／Ｂｂ＋ｎｃ／Ｂｃ＋ｎｄ／Ｂｄ＋ｎｅ／Ｂｅ・・・（１８）

尚、ｎａは、パルスエネルギＥが、１０ｍＪ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
ｎｂは、パルスエネルギＥが、１０ｍＪ以上、１１．２５ｍＪ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
ｎｃは、パルスエネルギＥが、１１．２５ｍＪ以上、１３．７５ｍＪ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
ｎｄは、パルスエネルギＥが、１３．７５ｍＪ以上、１５ｍＪ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
ｎｅは、パルスエネルギＥが、１５ｍＪ以上のパルスレーザ光のショット数を示す。

次に、この光学素子の寿命の推定方法について、図１０に基づきより詳細に説明する。
最初に、ステップＳ４３２において、制御部３０は、寿命推定の対象となる光学素子の現時点における寿命指標値を読み込み、読み込まれた寿命指標値を寿命指標値Ｌとしてもよい。読み込まれる寿命指標値としては、例えば、既に他のレーザ装置において、光学素子が使用されていた場合等における寿命指標値が挙げられる。また、光学素子が新品である場合には、寿命指標値Ｌ＝０としてもよい。
次に、ステップＳ４３４において、制御部３０は、レーザチャンバ１０内における電極１１ａと電極１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ４３６に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ４３４を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、、レーザ光がエネルギモニタユニット１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ４３６において、光センサ１７ｃにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥを算出してもよい。光センサ１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ１７ｃより制御部３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ４３８において、制御部３０は、後述するパルスエネルギの範囲を特定するサブルーチンを行ってもよい。これにより、ステップＳ４３６において計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥより、対応する寿命ショット数Ｂｌｉｆｅを得てもよい。
次に、ステップＳ４４０において、制御部３０は、現在の寿命指標値Ｌに、ステップＳ４４０において算出された寿命ショット数Ｂｌｉｆｅの逆数を加え、新たな寿命指標値Ｌとしてもよい。
次に、ステップＳ４４２において、制御部３０は、寿命指標値Ｌが１以上であるか否かを判断してもよい。寿命指標値Ｌが１以上であると判断された場合には、ステップＳ４４４に移行してもよい。一方、寿命指標値Ｌが１以上ではないと判断された場合には、ステップＳ４３４に移行してもよい。
次に、ステップＳ４４４において、制御部３０は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップＳ４４６において、制御部３０は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップＳ４３４に移行してもよい。
次に、図１１に基づき図１０のステップＳ４３８におけるパルスエネルギの範囲を特定するサブルーチンについて説明する。このサブルーチンは、制御部３０において行われるものであって、ステップＳ４３６において計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥより、対応する寿命ショット数Ｂｌｉｆｅを得るサブルーチンであってもよい。
最初に、ステップＳ４５２において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１０ｍＪ未満であるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１０ｍＪ未満である場合には、ステップＳ４５４に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１０ｍＪ未満ではない場合には、ステップＳ４５６に移行してもよい。
次に、ステップＳ４５４において、寿命ショット数ＢｌｉｆｅをＢａと設定し、この後、図１０に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップＳ４５６において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１０ｍＪ以上、１１．２５ｍＪ未満の範囲内にあるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１０ｍＪ以上、１１．２５ｍＪ未満の範囲内にある場合には、ステップＳ４５８に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１０ｍＪ以上、１１．２５ｍＪ未満の範囲内にはない場合には、ステップＳ４６０に移行してもよい。
次に、ステップＳ４５８において、寿命ショット数ＢｌｉｆｅをＢｂと設定し、この後、図１０に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップＳ４６０において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１１．２５ｍＪ以上、１３．７５ｍＪ未満の範囲内にあるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１１．２５ｍＪ以上、１３．７５ｍＪ未満の範囲内にある場合には、ステップＳ４６２に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１１．２５ｍＪ以上、１３．７５ｍＪ未満の範囲内にはない場合には、ステップＳ４６４に移行してもよい。
次に、ステップＳ４６２において、寿命ショット数ＢｌｉｆｅをＢｃと設定し、この後、図１０に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップＳ４６４において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１３．７５ｍＪ以上、１５ｍＪ未満の範囲内にあるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１３．７５ｍＪ以上、１５ｍＪ未満の範囲内にある場合には、ステップＳ４６６に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの値が、１３．７５ｍＪ以上、１５ｍＪ未満の範囲内にはない場合には、ステップＳ４６８に移行してもよい。
次に、ステップＳ４６６において、寿命ショット数ＢｌｉｆｅをＢｄと設定し、この後、図１０に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップＳ４６８において、寿命ショット数ＢｌｉｆｅをＢｅと設定し、この後、図１０に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
３．ダブルチャンバシステムの光学素子の寿命の評価方法
３．１ 構成
ダブルチャンバエキシマレーザ装置について説明する。図１２に示されるように、ダブルチャンバエキシマレーザ装置は、ＭＯ２００、ＰＯ３００、制御部２３０、高反射ミラー２６１、２６２を含んでいてもよい。制御部２３０は記憶部２３１を含んでいてもよい。尚、ＭＯはmaster oscillatorの略語であり、ＰＯはpower oscillatorの略語である。
ＭＯ２００は、図１に示されるレーザ装置と同様の構造であってもよい。具体的には、ＭＯ２００は、ＭＯレーザチャンバ２１０、ＭＯ充電器２１２、ＭＯパルスパワーモジュール２１３、レーザ共振器、ＭＯエネルギモニタユニット２１７を含んでいてもよい。
ＭＯレーザチャンバ２１０は、１対の電極２１１ａ及び２１１ｂと、レーザ光が透過する２つのウインド２１０ａ及び２１０ｂと、を含んでいてもよい。ＭＯレーザチャンバ２１０内には、レーザゲイン媒質となるレーザガスが含まれていてもよい。
レーザ共振器は、狭帯域化モジュール２１４と、ＭＯ出力結合ミラー２１５を含んでいてもよい。ＭＯレーザチャンバ２１０は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。
狭帯域化モジュール２１４は、プリズム２１４ａとグレーティング２１４ｂを含んでいてもよい。プリズム２１４ａはビームの幅を拡大してもよい。グレーティング２１４ｂがリトロー配置され、レーザ装置が目標波長で発振してもよい。
ＭＯ出力結合ミラー２１５は、一部のレーザ光を反射し、一部のレーザ光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
ＭＯエネルギモニタユニット２１７は、ＭＯ出力結合ミラー２１５を透過したレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ２１７ａと、集光レンズ２１７ｂと光センサ２１７ｃとを含んでいてもよい。
ＭＯパルスパワーモジュール２１３は、図１２には示されていないコンデンサ及びスイッチ２１３ａを含んでおり、電極２１１ａ及び２１１ｂに接続されていてもよい。スイッチ２１３ａにトリガ信号が入力されることにより、電極２１１ａ及び２１１ｂの間で放電が生じてもよい。ＭＯ充電器２１２は、ＭＯパルスパワーモジュール２１３に設けられているコンデンサに接続されていてもよい。
ＰＯ３００は、ＰＯレーザチャンバ３１０、ＰＯ充電器３１２、ＰＯパルスパワーモジュール３１３、レーザ共振器、ＰＯエネルギモニタユニット３１７を含んでいてもよい。
ＰＯレーザチャンバ３１０は、１対の電極３１１ａ及び３１１ｂと、レーザ光が透過する２つのウインド３１０ａ及び３１０ｂと、を含んでいてもよい。ＰＯレーザチャンバ３１０内には、レーザゲイン媒質となるレーザガスが含まれていてもよい。
レーザ共振器は、部分反射ミラー３１８とＰＯ出力結合ミラー３１５を含んでいてもよい。ＰＯレーザチャンバ３１０は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。
ＰＯ出力結合ミラー３１５は、一部のレーザ光を反射し、一部のレーザ光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
ＰＯエネルギモニタユニット３１７は、ＰＯ出力結合ミラー３１５を透過したレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ３１７ａと、集光レンズ３１７ｂと光センサ３１７ｃとを含んでいてもよい。
ＰＯパルスパワーモジュール３１３は、図１２には示されていないコンデンサ及びスイッチ３１３ａを含んでおり、電極３１１ａ及び３１１ｂに接続されていてもよい。スイッチ３１３ａにトリガ信号が入力されることにより、電極３１１ａ及び３１１ｂの間で放電が生じてもよい。ＰＯ充電器３１２は、ＰＯパルスパワーモジュール３１３に設けられているコンデンサに接続されていてもよい。
３．２ 動作
制御部２３０は、露光装置１００に設けられた露光装置コントローラ１１０から目標のパルスエネルギＥｔと発振トリガであるトリガ信号を受信してもよい。
制御部２３０は、受信した目標のパルスエネルギＥｔと発振トリガの信号に基づき、ＰＯ３００から出射されるレーザ光のパルスエネルギが目標のパルスエネルギＥｔとなるように、充電電圧（Ｖｈｖｍｏ、Ｖｈｖｐｏ）を設定してもよい。具体的には、ＭＯ充電器２１２に所定の充電電圧（Ｖｈｖｍｏ）を設定し、ＰＯ充電器３１２にも所定の充電電圧（Ｖｈｖｐｏ）を設定してもよい。
制御部２３０は、トリガ信号の入力から所定時間後にＭＯパルスパワーモジュール２１３内に設けられたスイッチ２１３ａを動作させて、電極２１１ａと電極２１１ｂとの間に、電圧を印加してもよい。スイッチ２１３ａの動作から予め定められた更に他の所定時間後にＰＯパルスパワーモジュール３１３内に設けられたスイッチ３１３ａを動作させて、電極３１１ａと電極３１１ｂとの間に、電圧を印加してもよい。
制御部２３０から送信されたトリガ信号をＭＯパルスパワーモジュール２１３のスイッチ２１３ａが受信した場合にＭＯレーザチャンバ２１０の電極２１１ａと２１１ｂとの間で放電が生じてもよい。
ＭＯレーザチャンバ２１０の電極２１１ａと２１１ｂとの間で放電が発生すると、レーザガスが励起され、励起されたレーザガスより光が発生してもよい。その光がＭＯ出力結合ミラー２１５と狭帯域化モジュール２１４との間で共振し、レーザ発振してもよい。プリズム２１４ａとグレーティング２１４ｂによって狭帯域化されたレーザ光の一部はＭＯ出力結合ミラー２１５を透過して出射されてもよい。出射されたレーザ光の一部がビームスプリッタ２１７ａにおいて反射され、その反射されたレーザ光のエネルギをＭＯエネルギモニタユニット２１７の光センサ２１７ｃで測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥｍｏを算出してもよい。光センサ２１７ｃで測定されたエネルギの値は、制御部２３０に送信されてもよい。
ＭＯ２００より出射され、ビームスプリッタ２１７ａを透過したレーザ光（シード光）は、高反射ミラー２６１及び２６２において反射され、ＰＯ３００に設けられた部分反射ミラー３１８に入射してもよい。
部分反射ミラー３１８では、入射したレーザ光の一部が透過し、ＰＯレーザチャンバ３１０の電極３１１ａと３１１ｂとの間の空間に入射してもよい。ＭＯ２００から出射されたレーザ光が部分反射ミラー３１８を介し、ＰＯレーザチャンバ３１０の電極３１１ａと３１１ｂとの間の空間に存在するタイミングで、ＰＯレーザチャンバ３１０内の電極３１１ａと３１１ｂとの間で放電させ、レーザガスを励起してもよい。
これにより、ＰＯ３００に入射したレーザ光は増幅され、ＰＯ出力結合ミラー３１５を透過しレーザ光が出射されてもよい。出射されたレーザ光の一部はビームスプリッタ３１７ａにおいて反射され、その反射されたレーザ光のエネルギをＰＯエネルギモニタユニット３１７の光センサ３１７ｃで測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギＥｐｏを算出してもよい。光センサ３１７ｃで測定されたエネルギの値は、制御部２３０に送信されてもよい。
ＭＯ２００における充電電圧Ｖｈｖｍｏの制御では、所定のパルスエネルギＥｍｏｔとＥｍｏとの差に基づいて、ＭＯ２００の次の出射光エネルギが所定のパルスエネルギＥｍｏｔに近づくように、充電電圧をフィードバック制御してもよい。
ＰＯ３００における充電電圧Ｖｈｖｐｏの制御では、目標のパルスエネルギＥｔとＥｐｏとの差に基づいて、ＰＯ３００の次の出射光エネルギが目標のパルスエネルギＥｔに近づくように、充電電圧をフィードバック制御してもよい。
制御部２３０は、ＭＯ２００におけるパルスエネルギＥｍｏに基づいて、ＭＯ２００における光学素子等の寿命の推定を行ってもよい。
制御部２３０は、ＰＯ３００におけるパルスエネルギＥｐｏに基づいて、ＰＯ３００における光学素子等の寿命の推定を行ってもよい。
更に、ＭＯ２００に搭載されていたチャンバが、その後、ＰＯ３００に搭載された場合には、パルスエネルギＥｍｏ及びパルスエネルギＥｐｏに基づいて、光学素子の寿命の推定を行ってもよい。
この場合においては、チャンバをＭＯ２００からＰＯ３００に移動させた場合においても、光学素子の寿命の推定を正確に行うことが可能となる。
尚、パルスエネルギＥｐｏはパルスエネルギＥｍｏに比べて、１０倍程度エネルギが大きい。従って、光学素子にパルスエネルギＥｐｏのレーザ光が照射されるとフルエンスが極めて大きくなるため、２光子吸収が支配的となる場合がある。
例えば、光学素子に照射されるレーザ光のエネルギが低いとフルエンスは低くなるため、１光子吸収が支配的となりやすい。低いエネルギのレーザ光が照射される光学素子としては、ＭＯ２００に使用される光学素子が挙げられる。具体的には、狭帯域化モジュール２１４内のプリズム２１４ａやグレーティング２１４ｂ、ＭＯエネルギモニタユニット２１７におけるビームスプリッタ２１７ａや集光レンズ２１７ｂ等が挙げられる。
また、光学素子に照射されるレーザ光のエネルギが高いとフルエンスは高くなるため、２光子吸収が支配的となりやすい。高いエネルギのレーザ光が照射される光学素子としては、ＰＯ３００に使用される光学素子が挙げられる。具体的には、ＰＯレーザチャンバ３１０におけるウインド３１０ａ及び３１０ｂ、ＰＯ出力結合ミラー３１５等が挙げられる。
３．３ ダブルチャンバシステムの光学素子の具体的な寿命の推定方法
図１３に基づきレーザ装置の制御方法であって、ダブルチャンバエキシマレーザ装置の光学素子の具体的な寿命の推定方法について説明する。このダブルチャンバエキシマレーザ装置の光学素子の具体的な寿命の推定方法の主要部分は、図４〜図６において説明した光学素子の寿命の推定方法のいずれかを、ＭＯ２００とＰＯ３００の各々に適用したものである。以下の説明においては、例として、寿命の推定の対象となる光学素子がウインド２１０ｂ等の場合について説明する。
最初に、ステップＳ５０２において、制御部２３０は、ＭＯレーザチャンバ２１０のウインド２１０ｂ等の単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をＡｓｕｍ０としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において、ＭＯレーザチャンバ２１０が使用されており、現在までのウインド２１０ｂ等における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、ＭＯレーザチャンバ２１０が新品の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値Ａｓｕｍ０＝０としてもよい。
次に、ステップＳ５０４において、制御部２３０は、パルスエネルギの積算値の初期化を行ってもよい。具体的には、図４に示される場合と同様に、ウインド２１０ｂの寿命が１光子吸収と２光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、パルスエネルギＥｓｕｍ１＝０及びパルスエネルギＥｓｕｍ２＝０の設定をしてもよい。また、図５に示される場合と同様に、ウインド２１０ｂの寿命が１光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギＥｓｕｍ１＝０の設定をしてもよい。また、図６に示される場合と同様に、ウインド２１０ｂの寿命が２光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギＥｓｕｍ２＝０の設定をしてもよい。
次に、ステップＳ５０６において、制御部２３０は、ＭＯレーザチャンバ２１０内における電極２１１ａと電極２１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ５０８に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ５０６を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ２１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がＭＯエネルギモニタユニット２１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ５０８において、光センサ２１７ｃにより、ＭＯレーザチャンバ２１０より出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ２１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギよりパルスエネルギＥｍｏを算出してもよい。光センサ２１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ２１７ｃより制御部２３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ５１０において、制御部２３０は、ステップＳ５０８において得られたレーザ光のパルスエネルギＥｍｏをパルスエネルギＥに置き換えてもよい。
次に、ステップＳ５１２において、ステップＳ５１０で得られたパルスエネルギＥに基づき、ウインド２１０ｂにおける単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出してもよい。具体的には、ウインド２１０ｂの寿命が１光子吸収と２光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、図４に示されるステップＳ１１０〜ステップＳ１１４と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド２１０ｂの寿命が１光子吸収による影響が支配的である場合には、図５に示されるステップＳ２１０及びステップＳ２１２と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド２１０ｂの寿命が２光子吸収による影響が支配的である場合には、図６に示されるステップＳ３１０及びステップＳ３１２と同様の工程を行ってもよい。
次に、ステップＳ５１４において、制御部２３０は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍと初期積算値Ａｓｕｍ０との和が、ＭＯ２００における光学素子の寿命積算値Ａｓｕｍｌｉｆｅｍｏを超えているか否かを判断してもよい。寿命積算値ＡｓｕｍｌｉｆｅｍｏはＭＯレーザチャンバ２１０が、次にＰＯレーザチャンバ３１０として使用される前提で任意に設定してもよい。Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅｍｏを超えているものと判断された場合には、ステップＳ５１６に移行してもよい。一方、Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅｍｏを超えてはいないものと判断された場合には、ステップＳ５０６に移行してもよい。
次に、ステップＳ５１６において、制御部２３０は、ＭＯレーザチャンバ２１０として使用しているものをＰＯレーザチャンバ３１０として使用するため移動させる旨の要求をその外部装置等に通報してもよい。この後、ＭＯレーザチャンバ２１０として使用されていたチャンバがＰＯレーザチャンバ３１０の位置へ移動させてもよい。
次に、ステップＳ５１８において、ＭＯレーザチャンバ２１０として使用していたものをＰＯレーザチャンバ３１０として使用するため、チャンバの移動が行われたか否かを判断してもよい。チャンバの移動が行われたものと判断された場合には、ステップＳ５２２に移行してもよい。一方、チャンバの移動が行われていないものと判断された場合には、ステップＳ５０６に移行してもよい。
次に、ステップＳ５２２において、制御部２３０は、ＭＯレーザチャンバ２１０のウインド２１０ｂ等の単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍと初期積算値Ａｓｕｍ０の和をＰＯレーザチャンバ３１０のウインド３１０ｂ等の単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値Ａｓｕｍ０としてもよい。尚、この場合、ＭＯレーザチャンバ２１０として使用していたものをＰＯレーザチャンバ３１０として使用するためチャンバを移動しているため、ＭＯレーザチャンバ２１０であったものとＰＯレーザチャンバ３１０となったものとは同一である。しかしながら、説明等の便宜上、これらにおける参照符号等は異なるものとして説明する。
次に、ステップＳ５２４において、制御部２３０は、パルスエネルギの積算値の初期化を行ってもよい。具体的には、図４に示される場合と同様に、ウインド３１０ｂの寿命が１光子吸収と２光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、パルスエネルギＥｓｕｍ１＝０及びパルスエネルギＥｓｕｍ２＝０の設定をしてもよい。また、図５に示される場合と同様に、ウインド３１０ｂの寿命が１光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギＥｓｕｍ１＝０の設定をしてもよい。また、図６に示される場合と同様に、ウインド３１０ｂの寿命が２光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギＥｓｕｍ２＝０の設定をしてもよい。
次に、ステップＳ５２６において、制御部２３０は、ＰＯレーザチャンバ３１０内における電極３１１ａと電極３１１ｂとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップＳ５２８に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップＳ５２６を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ３１３ａにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がＰＯエネルギモニタユニット３１７において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップＳ５２８において、光センサ３１７ｃにより、ＰＯレーザチャンバ３１０より出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ３１７ａにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギよりパルスエネルギＥｐｏを算出してもよい。光センサ３１７ｃにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ３１７ｃより制御部２３０に送信してもよい。
次に、ステップＳ５３０において、制御部２３０は、ステップＳ５２８において得られたレーザ光のパルスエネルギＥｐｏをパルスエネルギＥに置き換えてもよい。
次に、ステップＳ５３２において、ステップＳ５３０で得られたパルスエネルギＥに基づき、ウインド３１０ｂにおける単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍを算出してもよい。具体的には、ウインド３１０ｂの寿命が１光子吸収と２光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、図４に示されるステップＳ１１０〜ステップＳ１１４と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド３１０ｂの寿命が１光子吸収による影響が支配的である場合には、図５に示されるステップＳ２１０及びステップＳ２１２と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド３１０ｂの寿命が２光子吸収による影響が支配的である場合には、図６に示されるステップＳ３１０及びステップＳ３１２と同様の工程を行ってもよい。
次に、ステップＳ５３４において、制御部２３０は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Ａｓｕｍと初期積算値Ａｓｕｍ０の和が、ＰＯ３００における光学素子の寿命積算値Ａｓｕｍｌｉｆｅｐｏを超えているか否かを判断してもよい。Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅｐｏを超えているものと判断された場合には、ステップＳ５３６に移行してもよい。一方、Ａｓｕｍ＋Ａｓｕｍ０が、Ａｓｕｍｌｉｆｅｐｏを超えてはいないものと判断された場合には、ステップＳ５２６に移行してもよい。
次に、ステップＳ５３６において、制御部２３０は、ウインド３１０ｂが寿命となったためＰＯレーザチャンバ３１０が寿命となった旨を図示されていない外部装置等に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップＳ５３８において、制御部２３０は、ウインド３１０ｂを交換したか否かを判断してもよい。ウインド３１０ｂを交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップＳ５２６に移行してもよい。
また、上記においては、ＭＯレーザチャンバ２１０として使用していたものをＰＯレーザチャンバ３１０として使用する場合について説明したが、ＰＯレーザチャンバ３１０として使用していたものをＭＯレーザチャンバ２１０として使用するため移動してもよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。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。
本国際出願は、２０１２年９月７日に出願された日本国特許出願２０１２−１９７６９７号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１２−１９７６９７号の全内容を本国際出願に援用する。
１０ レーザチャンバ
１０ａ ウインド
１０ｂ ウインド
１０ｂａ 透明基板
１０ｂｂ 反射防止膜
１０ｂｃ 反射防止膜
１１ａ 電極
１１ｂ 電極
１２ 充電器
１３ パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）
１３ａ スイッチ
１４ 狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）
１４ａ プリズム
１４ｂ グレーティング
１５ 出力結合ミラー
１５ａ 透明基板
１５ｂ 部分反射膜
１５ｃ 反射防止膜
１７ エネルギモニタユニット
１７ａ ビームスプリッタ
１７ｂ 集光レンズ
１７ｃ 光センサ
３０ 制御部
３１ 記憶部

Claims (2)

  1. レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、
    前記レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、
    前記一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、
    前記レーザ光の光路に設置される光学素子と、
    前記レーザ光のパルスエネルギに基づき、前記光学素子について、前記パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出し、前記算出された前記寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出し、前記寿命指標値が１を超えているか否かを判断する制御部と、
    を備えるレーザ装置。
  2. レーザゲイン媒質を励起するための一対の電極間に電圧を印加し放電させてレーザ光を出射させ、前記出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定する工程と、
    前記レーザ光のパルスエネルギに基づき、前記レーザ光の光路に存在している光学素子について、前記パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出する工程と、
    前記算出された前記寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出する工程と、
    前記寿命指標値が１を超えているか否かを判断する工程と、
    を含むレーザ装置の制御方法。
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