JPWO2011102486A1 - 露光装置用レーザ装置 - Google Patents

Abstract

露光装置用レーザ装置は、シードレーザと、前記シードレーザの出力光を入力して増幅出力する少なくとも１つのガス放電励起式の増幅段と、を有したＭＯＰＡ方式およびＭＯＰＯ方式のいずれか一方の放電励起式ガスレーザ装置と、露光装置からの要求によって前記放電励起式ガスレーザ装置からのレーザ出力光のエネルギーを不連続的に変化させる場合に、少なくとも前記増幅段のレーザガスの全圧力を前記要求されたエネルギーに応じて変化させるレーザガス制御装置および少なくとも前記増幅段の放電電極の励起強度を前記要求されたエネルギーに応じて変化させるレーザ電源制御装置の少なくともいずれか一方の制御装置と、を備えてもよい。

Description

この開示は、露光装置用レーザ装置に関するものである。

シードレーザと前記シードレーザの出力光を入力して増幅し出力する少なくとも１つのガス放電励起式の増幅段を有した、ＭＯＰＡ方式およびＭＯＰＯ方式のいずれか一方の放電励起式ガスレーザ装置とを備えた露光装置用レーザがある。

概要

本開示の一態様による露光装置用レーザ装置は、シードレーザと、前記シードレーザの出力光を入力して増幅出力する少なくとも１つのガス放電励起式の増幅段と、を有したＭＯＰＡ方式およびＭＯＰＯ方式のいずれか一方の放電励起式ガスレーザ装置と、露光装置からの要求によって前記放電励起式ガスレーザ装置からのレーザ出力光のエネルギーを不連続的に変化させる場合に、少なくとも前記増幅段のレーザガスの全圧力を前記要求されたエネルギーに応じて変化させるレーザガス制御装置および少なくとも前記増幅段の放電電極の励起強度を前記要求されたエネルギーに応じて変化させるレーザ電源制御装置の少なくともいずれか一方の制御装置と、を備えてもよい。

図１は、この開示の実施の形態１である露光装置用レーザ装置の構成を模式的に示す。 図２は、レーザ出力エネルギーとレーザ出力エネルギーばらつきとの各電圧依存性を示す。 図３は、電圧制御による制御範囲を示す。 図４は、レーザコントローラＣによる電圧ＨＶ値の制御処理手順を示すフローチャートである。 図５は、この開示の実施の形態１のレーザガス制御装置およびレーザ電源制御装置によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。 図６は、電圧をパラメータとしたレーザ出力エネルギーばらつきのフッ素ガス分圧依存性を示す。 図７は、この開示の実施の形態１による６０Ｗから９０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図８は、この開示の実施の形態１による９０Ｗから６０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図９は、この開示の実施の形態１の変形例１のレーザガス制御装置によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、この開示の実施の形態１の変形例１による６０Ｗから９０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図１１は、この開示の実施の形態１の変形例１による９０Ｗから６０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図１２は、この開示の実施の形態１の変形例２のレーザ電源制御装置によるターゲットエネルギー変更時の電圧ＨＶ値変更処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、この開示の実施の形態１の変形例２による６０Ｗから９０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図１４は、この開示の実施の形態１の変形例２による９０Ｗから６０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図１５は、この開示の実施の形態１の変形例３のレーザガス制御装置によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。 図１６は、図１５に示したガス交換処理の手順を示すフローチャートである。 図１７は、この開示の実施の形態１の変形例３による６０Ｗから９０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図１８は、この開示の実施の形態１の変形例３による９０Ｗから６０Ｗ変更時のタイミングチャートである。 図１９は、この開示の実施の形態２である露光装置用レーザ装置によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。 図２０は、パラメータ設定サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２１は、レーザ制御サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２２は、切替設定サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２３は、パラメータ計算サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２４は、レーザガス圧のパルスエネルギー依存性を示す。 図２５は、レーザガス制御サブルーチンを示す処理手順を示すフローチャートである。 図２６は、パラメータ計算サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２７は、切替前のレーザガス圧をパラメータとしてレーザガス圧のパルスエネルギー依存性を示す。 図２８は、この開示の実施の形態３である露光装置用レーザ装置の構成を模式的に示す。 図２９は、パラメータ計算サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図３０は、フッ素分圧のパルスエネルギー依存性を示す。 図３１は、レーザガス制御サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図３２は、パラメータ計算サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図３３は、この開示の実施の形態４である露光装置用レーザ装置の構成を模式的に示す。 図３４に示した増幅段の構成を示す。 図３５は、レーザコントローラによるダイナミック切替機構への制御処理手順を示すフローチャートである。 図３６は、この開示の実施の形態５である露光装置用レーザ装置内のダイナミックレンジ切替機構の構成を模式的に示す。 図３７は、この開示の実施の形態５である露光装置用レーザ装置内のダイナミックレンジ切替機構の他の構成を模式的に示す。

実施の形態

以下、本開示の実施の形態について、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。

近年、レーザの高出力化の必要性とともに、露光装置側の露光最適化のため、露光プロセスに合わせてレーザ出力を変化させたいという要求がある。しかし、それぞれの露光プロセスが必要とするレーザ出力に合わせて複数のレーザを設けると、コストが膨大となってしまう。このため、１台のレーザで多くの露光プロセスに対応できるよう、１台のレーザの出力可能範囲、すなわちエネルギーダイナミックレンジを大きくする必要がある。

（実施の形態１）
まず、この開示の実施の形態１である露光装置用レーザ装置の構成について説明する。図１は、この開示の実施の形態１である露光装置用レーザ装置の構成を模式的に示す。図１に示されるように、この露光装置用レーザ装置は、シードレーザ１と、このシードレーザ１の出力光を入力して増幅し出力する少なくとも１台のガス放電励起式の増幅段２とを備えたＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆiｅｒ）方式またはＭＯＰＯ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）方式の放電励起式ガスレーザ装置である。なお、ＭＯＰＡ方式は、増幅段２に共振器が設けられない方式である。また、ＭＯＰＯ方式は、インジェクションロック方式とも呼ばれ、増幅段２に共振器が設けられる方式である。なお、シードレーザ１と増幅段２との間は、少なくとも２つの高反射ミラー３１，３２を有する光学系によって結合されてもよい。

また、この露光装置用レーザ装置は、露光装置１００の露光装置コントローラＣ１００と制御信号の送受信を行い、露光装置用レーザ装置全体を制御するレーザコントローラＣを備えてもよい。レーザコントローラＣには、レーザ電源制御装置３とレーザガス制御装置４とが接続されてもよい。

レーザ電源制御装置３は、シードレーザ１の電源であるＭＯ電源１２および増幅段２の電源であるＰＯ電源２２に接続されてもよい。ＭＯ電源１２およびＰＯ電源２２はパルス電源でもよい。パルス電源は、一般的には主にチャージャとパルス圧縮回路とを有する。そして、レーザ電源制御装置３は、露光装置１００から要求されたエネルギーのレーザ光を出力するように電源電圧を発生させて、レーザ装置をバースト発振させてもよい。レーザガス制御装置４は、シードレーザ１のチャンバ１１内のレーザガス圧および増幅段２のチャンバ２１内のレーザガス圧を制御してもよい。

レーザ電源制御装置３は、レーザコントローラＣの制御のもと、露光装置１００からの指令によってレーザの出力エネルギーを不連続的に変化させた時に、増幅段２の放電電極２３の励起強度を、露光装置１００から要求されたエネルギーに応じて変化させる。露光装置１００からレーザの出力エネルギーを不連続的に変化させる指令dが出力された場合、その指令dを受け取ったレーザコントローラＣはレーザ電源制御装置３に対して指令cを与える。その指令cを受け取ったレーザ電源制御装置３はＭＯ電源１２、およびＰＯ電源２２の少なくとも一方を制御する。その制御によってＭＯ電源１２は一対の放電電極１３の電極間に電圧を印加してもよい。また、ＰＯ電源２２は一対の放電電極２３の電極間に電圧を印加してもよい。また、露光装置１００からレーザの出力エネルギーを不連続的に変化させる指令dが出力された時に、レーザガス制御装置４によるガス制御が行われてもよい。そのガス制御とは、増幅段２のレーザガスの全圧力を、露光装置１００から要求されたエネルギーに応じて変化させることである。なお、これらレーザ電源制御装置３とレーザガス制御装置４による制御は、いずれか一方のみ、または両方が行われてもよい。

シードレーザ１は、ガス放電励起式レーザまたは固体レーザなどでよい。シードレーザ１がガス放電励起式レーザの場合、シードレーザ１は、レーザガスを封入するチャンバ１１と、ＭＯ電源１２と、レーザガスの励起に伴ってチャンバ１１内で発生する光の一部を外部に出力し、残りを、チャンバ１１を介して共振させる共振器とを備えてもよい。この共振器は、拡大プリズム１５ａとグレーティング１５ｂとを備える狭帯域化モジュール１５と、出力結合ミラー１４との間で形成される。チャンバ１１は、レーザガスを励起してゲイン領域を形成する一対の放電電極１３を備えてもよい。この一対の放電電極１３の電極間には、ＭＯ電源１２から充電電圧が印加される。

増幅段２は、ガス放電励起式レーザでもよい。増幅段２は、レーザガスを封入するチャンバ２１と、ＰＯ電源２２と、レーザガスの励起に伴ってチャンバ２１内で発生する光の一部を外部に出力し、残りをチャンバ２１を介して共振させる共振器とを備えてもよい。この共振器は、リアミラー２５とフロントミラー２４との間で形成される。図１は、平面リアミラー２５と平面フロントミラー２４とが平行に配置されたファブリペロ型共振器の例を示している。チャンバ２１内は、レーザガスを励起してゲイン領域を形成する一対の放電電極２３を備えてもよい。この一対の放電電極２３の電極間には、ＰＯ電源２２から電圧が印加される。

なお、チャンバ１１，２１内のレーザガスは、エキシマレーザの場合、組成ガス（ＫｒＦの場合はＫｒガスとＦ２ガス、ＡｒＦの場合はＡｒガスとＦ２ガス）と、希釈バッファガス（ＮｅまたはＨｅガス）でもよい。

増幅段２のレーザ光出射側の光路には、エネルギーセンサユニット４０が設けられてもよい。エネルギーセンサユニット４０は、出力レーザ光Ｌの一部を取り出すビームスプリッタ４１と、フォトダイオードなどの光センサ４３と、ビームスプリッタ４１からの光を光センサ４３に集光する集光レンズ４２とを備えてもよい。エネルギーセンサユニット４０は、レーザ光Ｌからビームスプリッタ４１によって反射されたレーザ光のエネルギーを検出してもよい。

また、露光装置１００とビームスプリッタ４１との間には、露光装置１００側への出力レーザ光Ｌの入射を防ぐシャッタ５０が設けられてもよい。このシャッタ５０は、露光装置１００からの指令によってレーザの出力エネルギーを不連続に変化させた時などの後述する調整発振時に閉じられてもよい。

なお、レーザガス制御装置４には、レーザガスボンベ６０と排気装置６１とが接続されてもよい。それらの接続配管にはそれぞれ図示しない注入バルブ、排気バルブを設けてもよい。レーザガスボンベ６０は、レーザガス制御装置４を介してレーザガスをチャンバ１１，２１に供給してもよい。排気装置６１は、レーザガス制御装置４を介してレーザガスをチャンバ１１，２１から排気してもよい。

ここで、この実施の形態１では、レーザコントローラＣの制御のもと、レーザガス制御装置４とレーザ電源制御装置３とを用いて、露光装置１００からの指令によってレーザの出力エネルギーを不連続に変化させる場合、増幅段２のレーザガスの全圧および電圧ＨＶ値を変更する調整発振シーケンスを行うようにしている。また、前記不連続変化が出力レーザ光Ｌのエネルギーを増加させることである場合に、シードレーザ１の出力光エネルギーを変えずに増幅段の増幅率を上げる。この制御を行うことで、レーザ光に起因する狭帯域化モジュール１５内光学素子の劣化を抑制することができる。

ところで、１台のレーザ装置の出力を変動させる方法としては、レーザガスの励起強度、すなわち電圧ＨＶ値を変化させたり、ガス組成やガス圧力を変化させることが考えられる。しかし、ガスレーザにおいて、「電圧ＨＶ値−レーザ出力エネルギーＥ」と「電圧ＨＶ値−レーザ出力エネルギーばらつきσ」には、図２に示すような特性がある。すなわち、電圧ＨＶ値でレーザ出力エネルギーＥを変化させると、レーザ出力エネルギーばらつき（発振パルスエネルギーのばらつき）σが大きくなり、許容範囲を超える場合がある。

露光装置では、毎パルスエネルギーのばらつきを小さくする必要がある。そのため、露光装置から要求されるレーザ出力エネルギーばらつきσの許容範囲内で電圧ＨＶ値を変化させた場合は、レーザ出力エネルギーＥの可変範囲が小さくなる。つまり、一般に、露光装置ではレーザ出力エネルギーばらつきσを略一定にするために、中心出力（ノミナルエネルギー）の±１０Ｗ程度しかレーザ出力エネルギーＥを変化させることができない。レーザ出力エネルギーＥをその範囲以上に変化させようとすれば、レーザ出力エネルギーばらつきσが大きくなり半導体露光用光源として使用することができない。

また、レーザ出力エネルギーばらつきσを無視したとしても、電圧ＨＶ値を減少させていくと、ある値以下では、レーザ発振しなくなるため、要求されるダイナミックレンジを得ることができない。電圧ＨＶ値を減少させた場合、レーザ出力エネルギーばらつきσが大きくなるのは、放電が不安定になり、均一なゲイン領域が確保できなくなるからである。

なお、ガス組成やガス圧を変化させる場合も、電圧ＨＶ値を変化させる場合と同様に、ダイナミックレンジを大きくしようとすると、レーザ出力エネルギーばらつき（発振パルスエネルギーのばらつき）σが大きくなり、許容範囲を超える場合がある。ただし、ガス圧に関しては、現行のギガフォトン社製レーザにおいては、レーザ出力エネルギーばらつきσに関する許容範囲が比較的広い。

図３に、要求されるレーザ出力のダイナミックレンジの一例を示す。現存する種々の露光装置では、６ｋＨｚレーザの場合、大体９０Ｗから６０Ｗの範囲内のレーザ出力が要求されている。しかし、電圧ＨＶ値で出力を変化させる場合のダイナミックレンジは、たとえば、９０Ｗ動作のレーザでは、９０±１０Ｗ程度の範囲ａとなり、６０Ｗ動作のレーザでは、６０±１０Ｗ程度の範囲ｂとなり、いずれも必要なダイナミックレンジには到達しない。このため、電圧ＨＶ値やガス組成では対応が難しい。

しかしながら、ギガフォトン社製レーザにおいては、上述したように、ガス圧がレーザ出力エネルギーばらつきσに比較的鈍感な制御パラメータである。このため、動作ガス圧範囲においてガス圧を可変にすることにより、９０Ｗから６０Ｗのノミナルエネルギーとその前後±１０Ｗを安定に出力することができる。

そこで、この実施の形態１では、レーザコントローラＣが露光装置より、ある露光プロセスのノミナルのエネルギー情報を受けとり、ガス圧を調整することによって、必要なダイナミックレンジの確保を可能にしようとするものである。すなわち、レーザガス制御装置４がガス圧を変えることによって、エネルギー安定性を許容範囲内に維持したまま、ノミナルエネルギーを可変とするものである。

なお、前提として、レーザコントローラＣは、電圧ＨＶ値の制御を独立して行ってもよい。図４は、レーザコントローラＣによる電圧ＨＶ値の制御処理手順を示すフローチャートである。レーザコントローラＣは、例えば露光装置コントローラＣ１００からレーザのエネルギー制御を行う指令があった際に電圧ＨＶ値の制御を行ってもよい。図４において、まず、レーザコントローラＣは、露光装置コントローラＣ１００から送られてきた要求パルスエネルギーＥｔに対応する電圧ＨＶ値を初期値として読み込んでもよい（ステップＳ１７０１）。なお、要求パルスエネルギーＥｔに対応する電圧ＨＶ値は、予めデータとして保存されていてもよいし、計算によって求めてもよい。要求パルスエネルギーＥｔに対応する電圧ＨＶ値は、ガス圧を考慮にいれて決定されてもよい。その後、レーザコントローラＣは、要求パルスエネルギーＥｔを読み込んでもよい（ステップＳ１７０２）。レーザコントローラＣ１００は、ＰＯ電源２２を電圧ＨＶ値に充電する指令をレーザ電源制御装置３に送ってもよい。その後、レーザコントローラＣは、露光装置コントローラＣ１００から送られてくるレーザ発振のトリガ信号を検出したか否かを判断し（ステップＳ１７０３）、トリガ信号を検出するまで待機してもよい（ステップＳ１７０３，Ｎｏ）。レーザコントローラＣは、トリガ信号を検出した場合（ステップＳ１７０３，Ｙｅｓ）のみ、レーザ電源制御装置３を介してレーザ発振を行わせてもよい（ステップＳ１７０４）。その後、エネルギーセンサユニット４０を介してレーザ発振に伴うレーザのエネルギーＥを検出してもよい（ステップＳ１７０５）。

その後、レーザコントローラＣは、エネルギー変動ΔＥ＝Ｅt−Ｅを算出してもよい。さらに、電圧ＨＶ値変動ΔＨＶ＝Ｇ・ΔＥを算出してもよい（ステップＳ１７０６）。なお、Ｇは、制御ゲインである。さらに、現電圧ＨＶ値を、ＨＶ＝ＨＶ＋ΔＨＶとして更新してもよい（ステップＳ１７０７）。そして、この更新した電圧ＨＶ値を保存してもよい（ステップＳ１７０８）。

その後、電圧ＨＶ値の初期値を変更するか否かを判断してもよい（ステップＳ１７０９）。例えば、要求パルスエネルギーＥｔが大きく変化した場合、電圧ＨＶ値の初期値が変更されてもよい。また、露光装置１００からエネルギー値指令値Ｓ１が送られてきた際に、電圧ＨＶ値の初期値を変更してもよい。電圧ＨＶ値の初期値を変更する場合（ステップＳ１７０９，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１７０１に移行し、初期値の更新を行って、上述した処理を繰り返してもよい。一方、電圧ＨＶ値の初期値を変更しない場合（ステップＳ１７０９，Ｎｏ）には、さらにこの電圧ＨＶ値の制御処理を中止するか否かを判断してもよい（ステップＳ１７１０）。この電圧ＨＶ値の制御を中止しない場合（ステップＳ１７１０，Ｎｏ）には、ステップＳ１７０２に移行し、現電圧ＨＶ値を用いて上述した処理を繰り返してもよい。一方、電圧ＨＶ値の制御を中止する場合（ステップＳ１７１０，Ｙｅｓ）には、本処理を終了してもよい。例えば、露光装置コントローラＣ１００からレーザのエネルギー制御を中止する指令があった際に電圧ＨＶ値の制御処理を中止してもよい。この電圧ＨＶ値の制御処理では、電圧ＨＶ値が更新される毎に更新された電圧ＨＶ値が保存されてもよい。

つぎに、この開示の実施の形態１のレーザガス制御装置３およびレーザ電源制御装置４によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理について説明する。図５は、この開示の実施の形態１のレーザガス制御装置およびレーザ電源制御装置によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。図５において、まず、レーザコントローラＣは、露光装置１００からのエネルギー値指令Ｓ１によってレーザ出力レンジ切替要求があったか否かを判断してもよい（ステップＳ１０１）。レーザ出力レンジ切替要求がない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、本処理を終了し、直前の状態の出力制御を続行してもよい。

一方、レーザ出力レンジ切替要求があった場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）には、ターゲットエネルギーを変更する設定を行い（ステップＳ１０２）、レーザの出力を開始してもよい（ステップＳ１０３）。その後、ステップＳ１７０８で保存されている現在の電圧ＨＶ値を読み出し（ステップＳ１０４）、この電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内か否かを判断してもよい（ステップＳ１０５）。

ターゲットＨＶレンジ内である場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）には、ガス調整は必要ないので、レーザの出力を停止した（ステップＳ１１５）後、本処理を終了し、直前の状態の出力制御を続行してもよい。一方、ターゲットＨＶレンジ内でない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）には、さらにターゲットＨＶレンジと電圧ＨＶ値とを比較し、ターゲットＨＶレンジが電圧ＨＶ値よりも大きいか否かを判断してもよい（ステップＳ１０６）。

ターゲットＨＶレンジが電圧ＨＶ値よりも小さい場合（ステップＳ１０６，ターゲットＨＶレンジ＜電圧ＨＶ値）、レーザガス制御装置４は、チャンバ２１に対するバルブを開けてレーザガスの注入を開始してもよい（ステップＳ１０７）。さらに、ステップＳ１７０８で保存されている電圧ＨＶ値を読み出し（ステップＳ１０８）、このガス注入によって、電圧ＨＶ値が、ターゲットＨＶレンジ内に入ったか否かを判断してもよい（ステップＳ１０９）。電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入っていない場合（ステップＳ１０９，Ｎｏ）には、ステップＳ１０８に移行し、電圧ＨＶ値の読み出しとステップＳ１０９の判断処理を繰り返してもよい。一方、電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入っている場合（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）には、バルブを閉じてガス注入を停止してもよい（ステップＳ１１０）。その後、レーザの出力を停止した（ステップＳ１１５）後、本処理を終了し、切り替えられたレーザ出力レンジの出力制御を行ってもよい。

ターゲットＨＶレンジが電圧ＨＶ値よりも大きい場合（ステップＳ１０６，ターゲットＨＶレンジ＞電圧ＨＶ値）、レーザガス制御装置４は、チャンバ２１に対するバルブを開けてレーザガスの排気を開始してもよい（ステップＳ１１１）。さらに、ステップＳ１７０８で保存されている電圧ＨＶ値を読み出し（ステップＳ１１２）、このガス排気によって、電圧ＨＶ値が、ターゲットＨＶレンジ内に入ったか否かを判断してもよい（ステップＳ１１３）。電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入っていない場合（ステップＳ１１３，Ｎｏ）には、ステップＳ１１２に移行し、電圧ＨＶ値の読み出しとステップＳ１１３の判断処理を繰り返してもよい。一方、電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入っている場合（ステップＳ１１３，Ｙｅｓ）には、バルブを閉じてガスの排気を停止してもよい（ステップＳ１１４）。その後、レーザの出力を停止した（ステップＳ１１５）後、本処理を終了し、切り替えられたレーザ出力レンジの出力制御を行ってもよい。なお、ステップＳ１０２〜Ｓ１１５までの処理は、調整発振シーケンスＳＱ１である。

ここで、ステップＳ１０５，Ｓ１０９，Ｓ１１３におけるターゲットＨＶレンジについて説明する。図６は、エキシマレーザのレーザ出力エネルギーばらつきσと、電圧ＨＶ値（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３）と、レーザガス中のフッ素（Ｆ_２）分圧との関係を示している。半導体露光等の処理を行う光源としてのエキシマレーザの出力光エネルギーのパルス毎のエネルギーばらつき（レーザ出力エネルギーばらつき）は、小さい必要がある。このばらつきが大きいと、露光装置内部において、たとえばＳｉウェハ上の各チップ毎または１つのチップ表面の場所毎の露光量がばらついて各チップの製造不具合を生じてしまうからである。したがって、このレーザ出力エネルギーばらつきσの許容範囲（仕様）を定めておいて、その仕様を満たすための電圧ＨＶ値とガス全圧とフッ素分圧の範囲内を維持するようにレーザ装置を駆動制御することが好ましい。

エキシマレーザの駆動中は、出力パルスエネルギーが微妙に増減するので、その増減を抑制するために制御装置は電圧ＨＶ値を高速で微妙に増減する制御を頻繁に行う。一方、制御装置が強制的なガス供給排気を行わない限り、通常はガス圧とフッ素ガスとが短時間で大きな変動を示す要因はない。こうした通常の駆動制御では、図６において電圧ＨＶ値の変動幅が小さいので、ばらつきσの許容範囲（仕様）を短時間で逸脱する可能性は低い。

しかし、短時間でレーザ出力エネルギーを大幅に増加または減少させる場合には、それぞれ電圧ＨＶ値を大幅に上昇または下降させる必要がある。その操作は、図６において、それぞれ電圧ＨＶ値をＶ_３からＶ_１へ上昇させ、またはＶ_１からＶ_３へ下降させることに相当する。その短時間では、フッ素分圧はほとんど一定であるので、ばらつきσは大幅に悪化する可能性が高い。そこで、フッ素分圧が一定の場合に、レーザ出力エネルギーを一定に維持するためには、全ガス圧を上げると電圧ＨＶ値を下げる必要があり、全ガス圧を下げると電圧ＨＶ値を上げる必要があるという特性を利用してばらつきσを仕様範囲に戻す。

すなわち、図６において、電圧ＨＶ値をＶ_３からＶ_１へ上昇させ、またはＶ_１からＶ_３へ下降させた場合に、それぞれ全ガス圧を下げ、または上げる処理を行い、それぞれ電圧ＨＶ値をＶ_１からＶ_３近傍へ戻し、またはＶ_３からＶ_１近傍に戻す。この処理によって、ばらつきσを仕様範囲内へ戻すことができる。この最後の処理で電圧ＨＶ値が入るべき範囲をターゲットＨＶレンジと称している。

ここで、図５に示したターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理について具体的に説明する。図７は、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに上げる変更を行ったときのガス全圧変更処理時のタイミングチャートを示している。図７に示すように、露光装置１００から、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに上げる変更要求を受けると、時点ｔ１〜ｔ２（Δｔ）の間で調整発振シーケンスＳＱ１が行われてもよい。時点ｔ１でターゲットエネルギーが９０Ｗに変更されると、電圧ＨＶ値は、急激に高くなり、ターゲットＨＶレンジから外れる可能性が高い。その後、ガスが注入され、電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入るまでガスが注入されてもよい。この電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入った後に調整発振シーケンスＳＱ１が終了し、時点ｔ２で調整発振終了としてもよい。

一方、図８は、ターゲットエネルギーを９０Ｗから６０Ｗに下げる変更を行ったときのガス全圧変更処理時のタイミングチャートを示している。図８に示すように、露光装置１００から、ターゲットエネルギーを９０Ｗから６０Ｗに下げる変更要求を受けると、時点ｔ１〜ｔ２（Δｔ）の間で調整発振シーケンスＳＱ１が行われてもよい。時点ｔ１でターゲットエネルギーが６０Ｗに変更されると、電圧ＨＶ値は、急激に低くなり、ターゲットＨＶレンジから外れる可能性が高い。その後、ガスが排気され、電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入るまでガスが排気されてもよい。この電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に入った後に調整発振シーケンスＳＱ１が終了し、時点ｔ２で調整発振終了としてもよい。

この実施の形態１では、上述した発振調整シーケンスＳＱ１を行うようにしているので、大幅なターゲットエネルギーの変更が生じても、レーザ出力エネルギーばらつきσの小さい安定した状態に変更することができる。

（実施の形態１の変形例１）
実施の形態１の変形例１による露光装置用レーザ装置は、実施の形態１と同様の構成を備えてもよい。実施の形態１の変形例１は、ターゲットエネルギー変更時の制御が実施の形態１と異なる。上述した実施の形態１では、調整発振シーケンスＳＱ１によってレーザガス制御装置４およびレーザ電源制御装置３がガス全圧と電圧ＨＶ値を制御していた。この変形例１では、レーザガス制御装置４によってターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理を行うようにしている。すなわち、実施の形態１では、電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に収まるようにガス全圧を制御していたが、この実施の形態１の変形例１では、レーザガス制御装置４のみによって、レーザ出力レンジ切替要求に対応するターゲットガス圧を決定し、ガス圧がこのターゲットガス圧となるように制御する。この実施の形態１の変形例１では、ターゲットエネルギー変更時に電圧ＨＶ値の制御は行わない。

図９は、この開示の実施の形態１の変形例１であるレーザガス制御装置４によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。図９に示すように、レーザガス制御装置４は、露光装置１００から、レーザ出力レンジ切替要求があったか否かを判断してもよい（ステップＳ２０１）。このレーザ出力レンジ切替要求がない場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）には、本処理を終了し、直前の状態の出力制御が続行されてもよい。

一方、レーザ出力レンジ切替要求があった場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）には、さらにレーザ出力の出力レンジを上げるか否かを判断してもよい（ステップＳ２０２）。出力レンジを上げる場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、レーザガス制御装置４は、ガス注入量を算出し、ターゲットガス圧を決定してもよい（ステップＳ２０４）。そして、チャンバ２１に対するバルブを開け、ガスの注入を開始してもよい（ステップＳ２０５）。その後、チャンバ２１内のガス圧を読み出し（ステップＳ２０６）、このガス圧がターゲットガス圧を超えたか否かを判断してもよい（ステップＳ２０７）。そして、ガス圧がターゲットガス圧を超えない場合（ステップＳ２０７，Ｎｏ）には、ガスの注入を続行させ、ガス圧を読み出してガス圧がターゲットガス圧を超えるまで、これを繰り返してもよい。一方、ガス圧がターゲットガス圧を超えた場合（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）には、チャンバ２１に対するバルブを閉じて、ガスの注入を停止してもよい（ステップＳ２０８）。その後、本処理を終了し、切り替えられたレーザ出力レンジの出力制御を行ってもよい。

一方、出力レンジを上げない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、レーザガス制御装置４は、ガス排気量を算出し、ターゲットガス圧を決定してもよい（ステップＳ２０９）。そして、チャンバ２１に対するバルブを開け、ガスの排気を開始してもよい（ステップＳ２１０）。その後、チャンバ２１内のガス圧を読み出し（ステップＳ２１１）、このガス圧がターゲットガス圧未満になったか否かを判断してもよい（ステップＳ２１２）。そして、ガス圧がターゲットガス圧未満にならない場合（ステップＳ２１２，Ｎｏ）には、ガスの排気を続行させ、ガス圧を読み出してガス圧がターゲットガス圧未満になるまで、これを繰り返してもよい。一方、ガス圧がターゲットガス圧未満になった場合（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）には、チャンバ２１に対するバルブを閉じて、ガスの排気を停止してもよい（ステップＳ２１３）。その後、本処理を終了し、切り替えられたレーザ出力レンジの出力制御を行ってもよい。

なお、図９のステップＳ２０２〜Ｓ２１３は、レーザガス制御装置４によるガス調整シーケンスＳＱ２である。

ここで、図９に示したレーザガス制御装置４のみによるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理について具体的に説明する。図１０は、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに上げる変更を行ったときの実施の形態１の変形例１によるガス全圧変更処理時のタイミングチャートを示している。図１０に示すように、露光装置１００から、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに上げる変更要求を受けると、レーザガス制御装置４は、時点ｔ１〜ｔ２（Δｔ）の間でガス調整シーケンスＳＱ２を行ってもよい。時点ｔ１でターゲットエネルギーが９０Ｗに変更されると、ガス圧は、ガス調整シーケンスＳＱ２によって徐々に高くなり、ターゲットガス圧に近づく。その後、ガス圧がターゲットガス圧になると、ガス調整シーケンスＳＱ２が終了し、時点ｔ２でガス調整を終了してもよい。

一方、図１１は、ターゲットエネルギーを９０Ｗから６０Ｗに下げる変更を行ったときの実施の形態１の変形例１によるガス全圧変更処理時のタイミングチャートを示している。図１１に示すように、露光装置１００から、ターゲットエネルギーを９０Ｗから６０Ｗに下げる変更要求を受けると、レーザガス制御装置４は、時点ｔ１〜ｔ２（Δｔ）の間でガス調整シーケンスＳＱ２を行ってもよい。時点ｔ１でターゲットエネルギーが６０Ｗに変更されると、ガス圧は、ガス調整シーケンスＳＱ２によって徐々に低くなり、ターゲットガス圧に近づく。その後、ガス圧がターゲットガス圧になると、ガス調整シーケンスＳＱ２が終了し、時点ｔ２でガス調整終了としてもよい。

（実施の形態１の変形例２）
実施の形態１の変形例２による露光装置用レーザ装置は、実施の形態１と同様の構成を備えてもよい。実施の形態１の変形例２は、ターゲットエネルギー変更時の制御が実施の形態１と異なる。この変形例２では、レーザ電源制御装置３によってターゲットエネルギー変更時の電圧ＨＶ値変更処理が行われる。すなわち、この実施の形態１では、電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジ内に収まるようにガス全圧を制御していたが、この実施の形態１の変形例２では、レーザ電源制御装置３のみによって、レーザ出力レンジ切替要求に対応する電圧ＨＶ値となるように制御する。

図１２は、この開示の実施の形態１の変形例２であるレーザ電源制御装置３によるターゲットエネルギー変更時の電圧ＨＶ値変更処理手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、レーザ電源制御装置４は、露光装置１００から、レーザ出力レンジ切替要求があったか否かを判断してもよい（ステップＳ３０１）。このレーザ出力レンジ切替要求がない場合（ステップＳ３０１，Ｎｏ）には、本処理を終了し、直前の状態の出力制御を続行してもよい。一方、レーザ電源制御装置３は、レーザ出力レンジ切替要求があった場合（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）には、ターゲットエネルギーを変更することによって、電圧ＨＶ値を変更して（ステップＳ３０２）、本処理を終了してもよい。

ここで、図１２に示したレーザ電源制御装置３によるターゲットエネルギー変更時の電圧ＨＶ値変更処理について具体的に説明する。図１３は、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに上げる変更を行ったときの実施の形態１の変形例２による電圧ＨＶ値変更処理時のタイミングチャートを示している。図１３に示すように、露光装置１００から、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに上げる変更要求を受けると、レーザ電源制御装置３は、時点ｔ１で直ちにターゲットＨＶ値に変更してもよい。

一方、図１４に示すように、ターゲットエネルギーを９０Ｗから６０Ｗに下げる変更要求を受けると、レーザ電源制御装置３は、時点ｔ１で直ちにターゲットＨＶ値に変更してもよい。

この実施の形態１の変形例２では、直ちにターゲットエネルギーを変更することができる利点を有する。したがって、上述した実施の形態１やその変形例１，２などを適宜、状況に応じて選択的に動作させることによって、柔軟性のある装置を実現できる。

（実施の形態１の変形例３）
実施の形態１の変形例３による露光装置用レーザ装置は、実施の形態１と同様の構成を備えてもよい。この実施の形態１の変形例３では、上述した実施の形態１による調整発振シーケンスＳＱ１によってターゲットエネルギーの変更を行う場合、この調整発振シーケンスＳＱ１のタイミングの前にチャンバ内のレーザガスのガス交換をも行うようにしている。

図１５は、この開示の実施の形態１の変形例３によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。この処理は、図５に示した処理におけるステップＳ１０１とステップＳ１０２との間にガス交換シーケンスＳＱ４であるガス交換処理を行うようにしている（ステップＳ４０１）。

このガス交換処理は、図１６に示すように、まず、レーザガス制御装置４が、チャンバ２１に対するバルブを開けて、ガス排気を開始してもよい（ステップＳ５０１）。その後、チャンバ２１内のガス圧を読み出し（ステップＳ５０２）、ガスの略全てが排気されたか否かを判断してもよい（ステップＳ５０３）。ガスの略全てが排気されるまで待機し（ステップＳ５０３，Ｎｏ）、ガスの略全てが排気された場合（ステップＳ５０３，Ｙｅｓ）、チャンバ２１に対するバルブを閉じてガス排気を停止してもよい（ステップＳ５０４）。

その後、レーザガス制御装置４は、ガス注入のターゲットガス圧を算出してもよい（ステップＳ５０５）。その後、チャンバ２１に対するバルブを開けてガス注入を開始してもよい（ステップＳ５０６）。その後、チャンバ２１内のガス圧を読み出し（ステップＳ５０７）、このガス圧がターゲットガス圧を超えたが否かを判断してもよい（ステップＳ５０８）。その後、ガス圧がターゲットガス圧を超えるまで待機し（ステップＳ５０８，Ｎｏ）、ガス圧がターゲットガス圧を超えた場合（ステップＳ５０８，Ｙｅｓ）、バルブを閉じてガス注入を停止し（ステップＳ５０９）、ステップＳ４０１にリターンし、調整発振シーケンスＳＱ１を実行してもよい。

たとえば、図１７は、ターゲットエネルギーを６０Ｗから９０Ｗに変更するときに、ガス交換処理を行った場合のタイムチャートを示している。図１７に示すように、ターゲットエネルギーの変更要求を受けてすぐにターゲットエネルギーの変更を行わず、まず期間Δｔ１でガス交換処理を行ってもよい。その後、期間Δｔ２で、変更要求されたターゲットＨＶレンジ内に入るようにガス全圧変更を行う調整発振処理を行ってもよい。なお、ガス交換処理時にはチャンバ２１内のガス圧が一旦、ほぼ０になる。また、ガス交換後のガス圧は、高めに設定される。

また、図１８に示すように、ターゲットエネルギーを９０Ｗから６０Ｗに変更するときに、ターゲットエネルギーの変更要求を受けてすぐにターゲットエネルギーの変更が行われず、まず期間Δｔ１でガス交換処理を行ってもよい。その後、期間Δｔ２で、要求されたターゲットＨＶレンジ内に入るようにガス全圧変更を行う調整発振処理を行ってもよい。なお、ガス交換後のガス圧は、その後ターゲットエネルギーを小さくするので、低めに設定される。

（実施の形態２）
実施の形態２による露光装置用レーザ装置は、実施の形態１と同様の構成を備えてもよい。この開示の実施の形態２では、調整発振シーケンスを行う場合、露光装置側へのレーザ光の漏れを防止するため、シャッタの開閉を行うとともに、調整発振シーケンス中である旨を露光装置側に通知するようにしている。

図１９は、この開示の実施の形態２である露光装置用レーザ装置によるターゲットエネルギー変更時のガス全圧変更処理手順を示すフローチャートである。図１９において、まず、レーザ出力レンジ切替要求があったか否かを判断し（ステップＳ６０１）、レーザ出力レンジ切替要求があった場合（ステップＳ６０１，Ｙｅｓ）のみ、調整発振シーケンスＳＱ６を行うようにしている。

この調整発振シーケンスＳＱ６では、まず、シャッタ５０は閉じられ（ステップＳ６０２）、露光装置１００側に例えば調整発振信号Ｓ２によって調整発振中である旨を通知してもよい（ステップＳ６０３）。その後、レーザ出力レンジ切替パラメータを計算してパラメータを設定するパラメータ設定ルーチンＲ１を行ってもよい（ステップＳ６０４）。その後、レーザの発振を開始し（ステップＳ６０５）、実施の形態１の調整発振シーケンスＳＱ１と同様なレーザ制御サブルーチンＲ２を行って電圧ＨＶ値がターゲットＨＶレンジに入るように制御されてもよい（ステップＳ６０６）。

その後、レーザ出力レンジ切替が許容できる状態にあるか否かを判定する切替設定サブルーチンＲ３を行ってもよい（ステップＳ６０７）。そして、この判定結果が「Ｙｅｓ」か「Ｎｏ」かを判断してもよい（ステップＳ６０８）。この判定結果が「Ｎｏ」の場合には、ステップＳ６０６に移行して上述したレーザ制御サブルーチンＲ２および切替判定サブルーチンＲ３を繰り返し行い、判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、レーザ発振を停止してもよい（ステップＳ６０９）。

その後、露光装置１００側に例えば調整発振信号Ｓ２によって調整発振の終了を通知してもよい（ステップＳ６１０）。さらにシャッタ５０は開かれ（ステップＳ６１１）、本処理を終了してもよい。

ここで、ステップＳ６０４のパラメータ設定サブルーチンＲ１は、図２０に示すように、まず、出力レンジ切替前のガス圧：Ｐ１，出力レンジ切替前の電圧：ＨＶ１，出力レンジ切替前のパルスエネルギー：Ｅ１，切替後の要求パルスエネルギー：Ｅ２を読み込んでもよい（ステップＳ７０１）。その後、出力レンジ切替後のパラメータを計算するパラメータ計算サブルーチンＲ１１を行ってもよい（ステップＳ７０２）。さらに、出力レンジ切替直後のレーザガスを制御するレーザガス制御サブルーチンＲ１２を行ってもよい（ステップＳ７０３）。その後、出力レンジ切替後の電圧：ＨＶ２および出力レンジ切替後の要求パルスエネルギー：Ｅ２を設定し（ステップＳ７０４）、ステップＳ６０４にリターンしてよい。なお、電圧：ＨＶ２は、出力レンジ切替後の要求パルスエネルギー：Ｅ２及び切替後のガス圧：Ｐ２に基づいて設定されてもよい。

また、ステップＳ６０６のレーザ制御サブルーチンＲ２は、図２１に示すように、電圧ＨＶ値を、パラメータ設定サブルーチンＲ１によって設定された電圧：ＨＶ２に設定し、目標パルスエネルギーＥｔを、パラメータ設定サブルーチンＲ１によって設定された要求パルスエネルギー：Ｅ２に設定してもよい（ステップＳ８０１）。その後、要求パルスエネルギーＥｔとなるように、レーザの電圧ＨＶ値を制御してもよい（ステップＳ８０２）。その後は、図５に示した調整発振シーケンスＳＱ１のステップＳ１０４〜Ｓ１１４と同じ処理を行い（ステップＳ８０３〜Ｓ８１３）、ステップＳ６０６にリターンしてもよい。

また、ステップＳ６０７の切替判定サブルーチンＲ３は、図２２に示すように、まず、レーザ発振状態の計測パラメータを読み込んでもよい（ステップＳ９０１）。この計測パラメータは、たとえば、レーザエネルギー安定性：σＥ，発振されたパルスエネルギー：Ｅ，レーザガス圧：Ｐ，などである。その後、レーザ発振状態の計測パラメータが許容範囲に入っているか否かを判定してもよい（ステップＳ９０２）。この判定内容は、たとえば、許容範囲エネルギー安定性（σＥｔ＜σＥ？）、許容範囲パルスエネルギー（ΔＥ＜｜Ｅｔ−Ｅ｜？）、許容範囲レーザガス圧（Ｐｍｉｎ＜Ｐ＜Ｐｍａｘ？）などである。そして、計測パラメータがすべて許容範囲に入っている場合には「Ｙｅｓ」と判定し（ステップＳ９０３）、１つでも許容範囲に入っていない場合には「Ｎｏ」と判定し（ステップＳ９０４）、ステップＳ６０７にリターンしてもよい。

ここで、ステップＳ７０２のパラメータ計算サブルーチンＲ１１は、図２３に示すように、切替後の要求パルスエネルギーＥ２を達成するための切替後のガス圧Ｐ２を計算し（ステップＳ１００１）、ステップＳ７０２にリターンしてもよい。このガス圧Ｐ２の計算は、具体的には、予め計測しておいたレーザガス圧とパルスエネルギーＥとの関数またはテーブルを呼び出して行ってもよい。

たとえば、図２４は、レーザガス圧ＰのパルスエネルギーＥの依存性を示す図であり、Ｐ＝ｆ（Ｅ）で表される関数を示している。この関数から、パルスエネルギーがＥ１，Ｅ２のとき、
Ｐｐｒ＝ｆ（Ｅ１）
Ｐｐｏ＝ｆ（Ｅ２）
と表され、これらから、差圧ΔＰは、
ΔＰ＝Ｐｐｏ−Ｐｐｒ
となり、ガス圧（全圧）Ｐ２は、
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ
として計算される。

また、ステップＳ７０３のレーザガス制御サブルーチンＲ１２は、図２５に示すように、レーザコントローラＣがレーザガス制御装置４に、切替直後のレーザガス圧（全圧）Ｐ２となるように、レーザガス排気量Ｑoutまたはレーザガス注入量Ｑinを行うように信号を送信し（ステップＳ１１０１）、ステップＳ７０３にリターンしてもよい。

（実施の形態２の変形例）
上述の実施の形態２のサブルーチンＲ１１は、サブルーチンＲ１１ａとしてもよい。ステップＳ７０２のパラメータ計算サブルーチンＲ１１に対応するパラメータ計算サブルーチンＲ１１ａは、図２６に示すように、切替後の要求パルスエネルギーＥ２を達成するための切替後のガス圧Ｐ２を計算してもよい（ステップＳ１２０１）。この際、切替前のレーザガス圧Ｐ１も考慮されてもよい。このガス圧Ｐ２の計算は、具体的には、予め計測しておいたレーザガス圧とパルスエネルギーＥと切替前のレーザガス圧Ｐ１との関数またはテーブルを呼び出して行ってもよい。

たとえば、図２７は、パラメータを切替までのレーザガス圧Ｐ１とし、レーザガス圧ＰのパルスエネルギーＥの依存性を示す図であり、Ｐ＝ｆ（Ｅ，Ｐ１）で表される関数を示している。この関数から、パルスエネルギーがＥ１，Ｅ２のとき、
Ｐｐｒ＝ｆ（Ｅ１，Ｐ１）
Ｐｐｏ＝ｆ（Ｅ２，Ｐ１）
と表され、これらから、差圧ΔＰは、
ΔＰ＝Ｐｐｏ−Ｐｐｒ
となり、ガス圧（全圧）Ｐ２は、
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ
として計算される。

（実施の形態３）
図２８は、実施の形態３による露光装置用レーザ装置の構成を模式的に示す。この実施の形態３では、実施の形態１のレーザガスボンベ６０に替えて、図２８に示すように、２つのレーザガスボンベ６０ａ，６０ｂが設けられる。レーザガスボンベ６０ａは、Ｆ_２ガスを含まないレーザガス（Ａｒ＋Ｎｅ）を保持する。レーザガスボンベ６０ｂは、Ｆ_２ガスを含むレーザガス（Ａｒ＋Ｎｅ＋Ｆ_２）を保持する。なお、Ｆ_２ガスを含まないレーザガス（Ａｒ＋Ｎｅ）と、Ｆ_２ガスを含むレーザガス（Ａｒ＋Ｎｅ＋Ｆ_２）との各分圧（濃度）比（Ａｒ：Ｎｅ）は、同じ値に設定されている。このため、Ｆ_２ガスを含まないレーザガス（Ａｒ＋Ｎｅ）と、Ｆ_２ガスを含むレーザガス（Ａｒ＋Ｎｅ＋Ｆ_２）との注入量を加減することによって、所望のフッ素（Ｆ_２）ガス分圧をもったレーザガスを容易に得ることができる。

この実施の形態３では、実施の形態２と同様なターゲットエネルギー変更時の調整発振シーケンスを行うが、実施の形態２におけるパラメータ計算サブルーチンＲ１１を図２９に示すパラメータ計算サブルーチンＲ１１ｂとしてもよい。また、実施の形態２におけるレーザガス制御サブルーチンＲ１２を図３１に示すレーザガス制御サブルーチンＲ１２ａとしてもよい。ステップＳ７０２のパラメータ計算サブルーチンＲ１１に対応するパラメータ計算サブルーチンＲ１１ｂは、図２９に示すように、切替後の要求パルスエネルギーＥ２を達成するための切替後のガス圧Ｐ２を計算してもよい（ステップＳ１３０１）。このガス圧Ｐ２の計算は、具体的には、予め計測しておいたレーザガス圧とパルスエネルギーＥとの関数またはテーブルを呼び出して行ってもよい。

たとえば、レーザガス圧ＰのパルスエネルギーＥの依存性を示す関数（Ｐ＝ｆ（Ｅ））でに対して、パルスエネルギーがＥ１，Ｅ２のとき、
Ｐｐｒ＝ｆ（Ｅ１）
Ｐｐｏ＝ｆ（Ｅ２）
と表され、これらから、差圧ΔＰは、
ΔＰ＝Ｐｐｏ−Ｐｐｒ
となり、ガス圧（全圧）Ｐ２は、
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ
として計算される。

その後、計算された全圧Ｐ２に対応する最適Ｆ_２分圧（Ｐｆ２）の関数（図３０参照）またはテーブルを呼び出してもよい（Ｐf2＝ｇ（Ｐ２））（ステップＳ１３０２）。さらに、切替後のレーザガス電圧Ｐ２とフッ素ガス分圧Ｐf2とになるようなレーザガス排気量Ｐoutと、フッ素ガスを含まないレーザガス注入量Ｑinと、フッ素ガスを含むレーザガス注入量Ｑf2inとを計算し（ステップＳ１３０３）、Ｓ７０２にリターンしてもよい。

また、ステップＳ７０３のレーザガス制御サブルーチンＲ１２に対応するレーザガス制御サブルーチンＲ１２ａは、図３１に示すように、レーザコントローラＣが、切替直後のレーザガス圧（全圧）Ｐ２とフッ素ガス分圧Ｐf2となるように、レーザガス制御装置４に、レーザガス排気量Ｑoutと、フッ素ガスを含まないレーザガス注入力注入量Ｑinと、フッ素ガスを含むレーザガス注入量Ｑf2inを行うように信号を送信し（ステップＳ１４０１）、ステップＳ７０３にリターンしてもよい。

（実施の形態３の変形例）
上述の実施の形態３のサブルーチンＲ１１ｂは、サブルーチンＲ１１ｃとしてもよい。ステップＳ７０２のパラメータ計算サブルーチンＲ１１に対応するパラメータ計算サブルーチンＲ１１ｃは、図３２に示すように、切替後の要求パルスエネルギーＥ２を達成するための切替後のガス圧Ｐ２を計算する（ステップＳ１５０１）が、この際、切替前のレーザガス圧Ｐ１も考慮してもよい。このガス圧Ｐ２の計算は、具体的には、予め計測しておいたレーザガス圧とパルスエネルギーＥと切替前のレーザガス圧Ｐ１との関数またはテーブルを呼び出して行ってもよい。

たとえば、図２７は、パラメータを切替までのレーザガス圧Ｐ１とし、レーザガス圧ＰのパルスエネルギーＥの依存性を示す図であり、Ｐ＝ｆ（Ｅ，Ｐ１）で表される関数を示している。この関数から、パルスエネルギーがＥ１，Ｅ２のとき、
Ｐｐｒ＝ｆ（Ｅ１，Ｐ１）
Ｐｐｏ＝ｆ（Ｅ２，Ｐ１）
と表され、これらから、差圧ΔＰは、
ΔＰ＝Ｐｐｏ−Ｐｐｒ
となり、ガス圧（全圧）Ｐ２は、
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ
として計算される。

その後、計算された全圧Ｐ２に対応する最適Ｆ_２分圧（Ｐｆ２）の関数（図３０参照）またはテーブルを呼び出してもよい（Ｐf2＝ｇ（Ｐ２））（ステップＳ１５０２）。さらに、切替後のレーザガス電圧Ｐ２とフッ素ガス分圧Ｐf2とになるようなレーザガス排気量Ｑoutと、フッ素ガスを含まないレーザガス注入量Ｑinと、フッ素ガスを含むレーザガス注入量Ｑf2inとを計算し（ステップＳ１５０３）、ステップＳ７０２にリターンしてもよい。

（実施の形態４）
この実施の形態４による露光装置用レーザ装置は、図１に示した露光装置用レーザ装置の増幅段２のファブリペロ共振器をリング共振器に替えた増幅段７０としている。図３３は、この実施の形態４にかかる露光装置用レーザ装置の構成を模式的に示した側面図である。図３４は、図３３に示した増幅段７０を模式的に示した平面図である。

図３３および図３４において、シードレーザ１からの出力光は、高反射のミラー３１，３２，８３を介して、リング共振器の出力結合ミラー８７に導入される。この出力結合ミラー８７は、反射率が２０〜３０％の部分反射ミラーでもよい。リング共振器は、出力結合ミラー８７と、高反射のミラー８４，８５，８６とで構成されてもよい。シードレーザ１からの出力光は、出力結合ミラー８７から注入され、高反射のミラー８４で反射し、チャンバ７１のウインドを介して、一対の放電電極７３間の放電領域を通過する。シードレーザ光がリング共振器に入射すると、同期してこの一対の放電電極７３の電極間に、高電圧が印加されて放電する。

この放電によって、レーザ媒質が励起され、シードレーザ光が増幅される。この増幅されたレーザ光は、ウインドを介して、高反射のミラー８５，８６によって反射され、ウインドを介して、再び放電領域を通過して増幅される。そして、出力結合ミラー８７を通過した増幅されたレーザ光は外部に出力される。一方、出力結合ミラー８７で反射された光は、リング共振器のフィードバック光としてリング共振器内に戻され、シード光を増幅発振させる。

（実施の形態５）
この実施の形態５による露光装置用レーザ装置は、図１に示したエネルギーセンサユニット４０に、エネルギー検出のダイナミックレンジを切り替えるダイナミックレンジ切替機構を設けている。実施の形態５による露光装置用レーザ装置の他の構成は、図１に示す実施の形態１による露光装置用レーザ装置と同様であってよい。図３５に示すように、レーザコントローラＣは、露光装置１００からの切替後の要求パルスエネルギーＥ２を読み込み（ステップＳ１６０１）、この切替後の要求パルスエネルギーＥ２から、エネルギー検出のダイナミックレンジの切替が必要であるか否かを判断してもよい（ステップＳ１６０２）。そして、エネルギー検出のダイナミックレンジの切替が必要であると判断された場合（ステップＳ１６０２，Ｙｅｓ）には、このダイナミックレンジ切替機構を駆動するための信号をダイナミックレンジ切替機構に送信し（ステップＳ１６０３）、その後、ステップＳ１６０１にリターンしてもよい。また、エネルギー検出のダイナミックレンジの切替が必要でないと判断された場合（ステップＳ１６０２，Ｎｏ）、そのままステップＳ１６０１にリターンしてもよい。

図３６は、ダイナミックレンジ切替機構を備えたエネルギーセンサユニットの一例を示す模式図である。図３６に示すように、ダイナミックレンジ切替機構１４０は、３つの異なる増幅率をもつアンプ１４１ａ〜１４１ｃと、各アンプ１４１ａ〜１４１ｃから出力された信号を選択出力するマルチプレクサ１４２とを備えてもよい。アンプ１４１ａ〜１４１ｃの増幅率は、それぞれ１倍、２倍、４倍としてもよい。フォトダイオードなどの光センサ４３から出力された検出信号は、分岐された各アンプ１４１ａ〜１４１ｃに入力され、それぞれの増幅率で増幅され、マルチプレクサ１４２によって選択出力されてＡＤコンバータ４４に出力されてもよい。ＡＤコンバータ４４は、入力された検出信号をデジタル信号としてレーザコントローラＣに出力してもよい。そして、上述したように、レーザコントローラＣは、切替後の要求パルスエネルギーＥ２に対応したエネルギー検出のダイナミックレンジを得るため、マルチプレクサ１４２に切替信号を送出してもよい。

（実施の形態５の変形例）
図３７は、ダイナミックレンジ切替機構を備えたエネルギーセンサユニットの他の例を示す模式図である。図３７に示すように、ダイナミックレンジ切替機構２４０は、ビームスプリッタ４１と集光レンズ４２との間に設けられ、ステージ２４１の長手方向に配列された透過率の異なる複数のフィルタＦ１，Ｆ２を備えてもよい。なお、Ｆ０は、フィルタのない領域である。

このエネルギーセンサユニット４０は、ステージ２４１をスライドさせることによって、透過率の異なるフィルタＦ１，Ｆ２およびフィルタなし（Ｆ０）をセンサ光軸上に配置変更してもよい。このステージ２４１の移動は、レーザコントローラＣによって駆動制御されてもよい。

この開示の実施の形態および変形例によれば、装置構成に大きな影響を与えず、無駄な電力消費を抑え、さらには増幅段の寿命を短くすることなく、露光装置側へのレーザ出力のダイナミックレンジを大きくすることができる。

なお、上述した各実施の形態および変形例は、適宜組合せが可能である。

Claims (4)

1. シードレーザと、前記シードレーザの出力光を入力して増幅出力する少なくとも１つのガス放電励起式の増幅段と、を有したＭＯＰＡ方式およびＭＯＰＯ方式のいずれか一方の放電励起式ガスレーザ装置と、
   露光装置からの要求によって前記放電励起式ガスレーザ装置からのレーザ出力光のエネルギーを不連続的に変化させる場合に、少なくとも前記増幅段のレーザガスの全圧力を前記要求されたエネルギーに応じて変化させるレーザガス制御装置および少なくとも前記増幅段の放電電極の励起強度を前記要求されたエネルギーに応じて変化させるレーザ電源制御装置の少なくともいずれか一方の制御装置と、
   を備える露光装置用レーザ装置。
2. 露光装置からの要求によって前記放電励起式ガスレーザ装置からのレーザ出力光のエネルギーを不連続的に変化させる場合に、前記露光装置が要求するレーザ出力光のエネルギーのばらつきを含む要求仕様を満足するまで前記レーザガス制御装置または前記レーザ電源制御装置の内の何れか一方または両方の制御装置を制御して前記放電励起式ガスレーザ装置の調整発振を行うレーザコントローラをさらに備える請求項１に記載の露光装置用レーザ装置。
3. 前記レーザコントローラは、露光装置からの要求によって前記放電励起式ガスレーザ装置からのレーザ出力光のエネルギーを不連続的に変化させる場合に、前記レーザガス制御装置を制御して少なくとも前記放電励起式ガスレーザ装置のレーザガス交換を行い、前記露光装置が要求するレーザ出力光のエネルギーのばらつきを含む要求仕様を満足するまで前記レーザガス制御装置または前記レーザ電源制御装置の内の何れか一方または両方の制御装置を制御して前記放電励起式ガスレーザ装置の調整発振を行う請求項１に記載の露光装置用レーザ装置。
4. 前記放電励起式ガスレーザ装置から出力されたレーザ出力光のエネルギーを検出するエネルギーセンサユニットをさらに備え、
   前記エネルギーセンサユニットは、前記放電励起式ガスレーザ装置から出力されたレーザ出力光のエネルギー検出のダイナミックレンジを切り替えるダイナミックレンジ切替機構を備える請求項１に記載の露光装置用レーザ装置。

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