JPWO2015118687A1 - レーザ装置及び極端紫外光生成システム - Google Patents

Abstract

本開示の１つの観点のレーザ装置は、レーザ光を出力するオシレータと、前記オシレータから出力されたレーザ光を、スラブ状の光増幅領域を通過させることで増幅して出力するスラブ型光増幅器と、前記スラブ型光増幅器に入力されるレーザ光又は前記スラブ型光増幅器から出力されるレーザ光の光路上に配置され、前記スラブ型光増幅器におけるレーザ進行面と平行な方向において移動するミラーと、を含んでもよい。本レーザ装置は、スラブ型光増幅器における光路変化を補正し得る。

Description

本開示は、レーザ装置及びそのレーザ装置を用いた極端紫外光生成システムに関する。

近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するための装置と縮小投影反射光学系（ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。

ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット材料にレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式の装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式の装置と、軌道放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）方式の装置との３種類の装置が提案されている。

特開２０１０−１３５７６９ 特開２０１０−１８６７３５ 特開２０１２−１７５００６ 特開２０１３−８４８０７ 米国特許出願公開第２０１０／０１２７１９１ 米国特許出願公開第２０１２／００１９８２６

概要

本開示の一例のレーザ装置は、レーザ光を出力するオシレータと、前記オシレータから出力されたレーザ光を、スラブ状の光増幅領域を通過させることで増幅して出力するスラブ型光増幅器と、前記スラブ型光増幅器に入力されるレーザ光又は前記スラブ型光増幅器から出力されるレーザ光の光路上に配置され、前記スラブ型光増幅器におけるレーザ進行面と平行な方向において移動するミラーと、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。
図１は、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成システムの構成例を模式的に示す。 図２は、レーザ装置の比較例を模式的に示す。 図３Ａは、スラブ型光増幅器の構成例を模式的に示す。 図３Ｂは、スラブ型光増幅器の構成例を模式的に示す。 図４は、スラブ型光増幅器おいて変化した光路の補正方法の比較例を模式的に示す。 図５は、実施形態１における、光路補正機構を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図６Ａは、実施形態１の光路補正機構の構成を模式的に示す。 図６Ｂは、実施形態１の光路補正機構の構成を模式的に示す。 図７Ａは、実施形態１における、光路を補正するための高反射ミラーの移動方法の例を模式的に示す。 図７Ｂは、実施形態１における、光路を補正するための高反射ミラーの移動方法の例を模式的に示す。 図７Ｃは、実施形態１における、光路を補正するための高反射ミラーの移動方法の例を模式的に示す。 図７Ｄは、実施形態１における、光路を補正するための高反射ミラーの移動方法の例を模式的に示す。 図８は、実施形態２における、光路補正機構を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図９は、実施形態３における、光路補正機構を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図１０は、実施形態４における、光路補正機構を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図１１Ａは、実施形態４の光路補正機構の構成を模式的に示す。 図１１Ｂは、実施形態４の光路補正機構の構成を模式的に示す。 図１２Ａは、実施形態４における、正常な光路のビームプロファイルを模式的に示す。 図１２Ｂは、実施形態４における、変化した光路のビームプロファイルを模式的に示す。 図１２Ｃは、実施形態４における、正常光路と変化した光路とを等価的に示す。 図１３Ａは、実施形態４における、変化した光路の角度成分を補正した後のビームプロファイルを模式的に示す。 図１３Ｂは、実施形態４における、変化した光路の角度成分及び平行移動成分を補正した後のビームプロファイルを模式的に示す。 図１４は、実施形態４における、光路補正機構の変形例を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図１５は、実施形態５における、光路補正機構を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図１６Ａは、結晶スラブ型光増幅器の構成例を模式的に示す。 図１６Ｂは、結晶スラブ型光増幅器の構成例を模式的に示す。 図１７は、実施形態６における、光路補正機構を含むレーザ装置の一部構成を模式的に示す。 図１８は、実施形態７における、メインパルスレーザ装置及びプリパルスレーザ装置を含むレーザ装置の構成を模式的に示す。

実施形態

＜内容＞
１．概要
２．用語の説明
３．ＥＵＶ光生成システムの全体説明
４．マスタオシレータと増幅器を含むレーザ装置の比較例
５．レーザ装置の比較例における課題
６．実施形態１：光路補正機構を含むレーザ装置（光路補正機構のミラー制御）
７．実施形態２：光路補正機構を含むレーザ装置（温度検出）
８．実施形態３：光路補正機構を含むレーザ装置（プロファイル検出）
９．実施形態４：光路補正機構を含むレーザ装置（角度成分補正）
１０．実施形態５：光路補正機構を含むレーザ装置（入力側光路補正機構）
１１．実施形態６：光路補正機構を含むレーザ装置（結晶スラブ型光増幅器）
１２．実施形態７：メインパルスレーザ装置及びプリパルスレーザ装置を含むレーザ装置

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、本開示のいくつかの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。

１．概要
ＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成システムにおいて使用されるレーザ装置は、パルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置でよい。パルスレーザ装置は、短パルスのレーザ光を高繰り返しで出力するマスタオシレータ（ＭＯ）と少なくとも１つの光増幅器（ＰＡ）とを備えるＭＯＰＡ方式のレーザ装置であってもよい。光増幅器として、マルチパス増幅が可能なスラブ型光増幅器を使用してもよい。

発明者らは、スラブ型光増幅器によって増幅されたレーザ光の光路が、光増幅器起動直後から変化し得ることを見出した。特に、スラブ型光増幅器においてレーザ光が進行する面の面内方向において光路の変化が大きいことが分かった。さらに、面内での光路の平行移動変化が大きく、面内での光路の角度変化が小さいことが分かった。スラブ型光増幅器によって増幅されたレーザ光の光路が変化することによって、次段装置へのレーザ光が適切な光路で入射せず、レーザ装置からのパルスレーザ光出力が低下し得る。

本開示の１つの観点では、レーザ装置は、レーザ光を出力するオシレータと、オシレータから出力されたレーザ光を増幅して出力するスラブ型光増幅器を含んでもよい。レーザ装置は、さらに、スラブ型光増幅器に入力されるレーザ光又は前記スラブ型光増幅器から出力されるレーザ光の光路上に配置され、スラブ型光増幅器におけるレーザ進行面と平行な方向において移動するミラーを含んでもよい。本開示の１つの観点によれば、スラブ型光増幅器における光路変化を補正し得る。

２．用語の説明
本開示において使用される用語を以下に説明する。「スラブ型光増幅器」は、スラブ状の光増幅領域を含む光増幅器である。スラブ型光増幅器の媒質は限定されず、気体や固体であり得る。「フリースペース方向」は、光増幅領域においてレーザ光が進行する面に平行な任意の方向である。「ウェーブガイド方向」は、光増幅領域においてレーザ光が進行する面の法線方向であり、いずれのフリースペース方向にも垂直である。「高反射ミラー」は、対象波長の光を所望の反射率で反射し得るミラーである。スラブ型光増幅器の「起動時刻」は、入射レーザ光を増幅し得る状態になった時刻である。

３．ＥＵＶ光生成システムの全体説明
３．１ 構成
図１に、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す。ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザ装置３と共に用いられてもよい。本願においては、ＥＵＶ光生成装置１及びレーザ装置３を含むシステムを、ＥＵＶ光生成システム１１と称する。図１に示し、かつ、以下に詳細に説明するように、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２、ターゲット供給部２６を含んでもよい。

チャンバ２は、密閉可能であってもよい。ターゲット供給部２６は、例えば、チャンバ２の壁を貫通するように取り付けられてもよい。ターゲット供給部２６から供給されるターゲットの材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又は、それらの内のいずれか２つ以上の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。

チャンバ２の壁には、少なくとも１つの貫通孔が設けられてもよい。その貫通孔には、ウィンドウ２１が設けられてもよく、ウィンドウ２１をレーザ装置３から出力されるパルスレーザ光３２が透過してもよい。チャンバ２の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１及び第２の焦点を有し得る。

ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ生成領域２５に位置し、その第２の焦点が中間集光点（ＩＦ）２９２に位置するように配置されるのが好ましい。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には貫通孔２４が設けられていてもよく、貫通孔２４をパルスレーザ光３３が通過してもよい。

ＥＵＶ光生成装置１は、ＥＵＶ光生成制御部５、ターゲットセンサ４等を含んでもよい。ターゲットセンサ４は、撮像機能を有してもよく、ターゲット２７の存在、軌跡、位置、速度の少なくとも一つを検出するよう構成されてもよい。ターゲット２７は、ドロップレット２７とも呼ばれ得る。

また、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２の内部と露光装置６の内部とを連通させる接続部２９を含んでもよい。接続部２９内部には、アパーチャが形成された壁２９１が設けられてもよい。壁２９１は、そのアパーチャがＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点位置に位置するように配置されてもよい。

さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、レーザ光進行方向制御部３４、レーザ光集光ミラー２２、ターゲット２７を回収するためのターゲット回収器２８等を含んでもよい。レーザ光進行方向制御部３４は、レーザ光の進行方向を規定するための光学素子と、この光学素子の位置、姿勢等を調整するためのアクチュエータとを備えてもよい。

３．２ 動作
図１を参照すると、レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３１は、レーザ光進行方向制御部３４を経て、パルスレーザ光３２としてウィンドウ２１を透過してチャンバ２内に入射してもよい。パルスレーザ光３２は、少なくとも１つのレーザ光経路に沿ってチャンバ２内を進み、レーザ光集光ミラー２２で反射されて、パルスレーザ光３３として少なくとも１つのターゲット２７に照射されてもよい。

ターゲット供給部２６は、ターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて吐出するよう構成されてもよい。ターゲット２７には、パルスレーザ光３３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射されてもよい。パルスレーザ光が照射されたターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマから放射光２５１が放射され得る。

放射光２５１に含まれるＥＵＶ光２５２は、ＥＵＶ集光ミラー２３によって選択的に反射されてもよい。ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されたＥＵＶ光２５２は、中間集光点２９２で集光され、露光装置６に出力されてもよい。なお、１つのターゲット２７に、パルスレーザ光３３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。

ＥＵＶ光生成制御部５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括するよう構成されてもよい。ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲットセンサ４によって撮像されたターゲット２７のイメージデータ等を処理するよう構成されてもよい。また、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、ターゲット２７が供給されるタイミング、ターゲット２７の出力方向等を制御するよう構成されてもよい。

さらに、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、レーザ装置３の発光タイミングの制御、パルスレーザ光３２の進行方向の制御及びパルスレーザ光３３の集光位置の制御の内少なくとも１つを行うよう構成されてもよい。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加されてもよい。

４．マスタオシレータと光増幅器を含むレーザ装置の比較例
４．１ レーザ装置の構成
図２は、レーザ装置の比較例を模式的に示している。レーザ装置３は、マスタオシレータ（ＭＯ）３５０と、光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎと、を含んでもよい。マスタオシレータ３５０は、例えば、Ｑスイッチ、ＣＯ_２レーザガスの媒質、及び光共振器を含むレーザ発振器であってもよい。または、マスタオシレータ３５０は、ＣＯ_２レーザのゲイン領域の波長で発振する量子カスケードレーザであってもよい。マスタオシレータ３５０から出力されるパルスレーザ光は、直線偏光であってもよい。

光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎは、マスタオシレータ３５０から出力されるパルスレーザ光の光路上に直列に配置され、マスタオシレータ３５０から出力されるパルスレーザ光を順次増幅してもよい。光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎは、第１段から第Ｎ段の光増幅器であってもよい。光増幅器の段数は１段以上でよく、設計により変化し得る。

光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎは、それぞれ、ＣＯ_２レーザガスを媒質とする放電励起式の光増幅器であってもよい。光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎは、それぞれ、ＣＯ_２レーザガス、一対の電極、及び、一対の電極間で高周波放電させる電源を含んでもよい。光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎの一つ又は複数は、マルチパス増幅を行う光増幅器であってもよい。マルチパス増幅を行う光増幅器は、スラブ型光増幅器であってもよい。図２の例において、少なくとも光増幅器３５１＿１は、スラブ型光増幅器であってもよい。

マスタオシレータ３５０がＱＣＬのような小出力（数十ｍＷ）の装置である場合、第１段の光増幅器３５１＿１の前に、光共振器、ＥＯ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ）ポッケルスセル、及び偏光子を含む、再生増幅器が配置されてもよい。マスタオシレータ３５０と光増幅器３５１＿１との間、二つの連続する光増幅器のそれぞれの間、および／または光増幅器３５１＿Ｎの下流側の光路上に、光アイソレータが配置されてもよい。

４．２ レーザ装置の動作
光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎは、それぞれ、図示しない電源によって電極間に電位を印加し、放電を起こしてもよい。マスタオシレータ３５０は、所定の繰り返し周波数で、レーザ発振してもよい。

光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎのそれぞれは、不図示の電源によって高周波放電を起し、ＣＯ_２レーザガスをポンピングしておいてもよい。これによって、光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎの励起強度が所定の値となり得る。光増幅器３５１＿１〜３５１＿Ｎは、マスタオシレータ３５０からレーザ光が入射していない時においても、電極間で放電を発生させてＣＯ_２レーザガスを励起してもよい。

マスタオシレータ３５０から出力されたレーザ光は、光増幅器３５１＿１に入射し、光増幅器３５１＿１を通過することによって増幅し得る。光増幅器３５１＿１から出力された増幅されたレーザ光は、光増幅器３５１＿２に入射し、光増幅器３５１＿２を通過することによってさらに増幅され得る。

同様に、光増幅器３５１＿Ｋ−１（不図示）から出力されたレーザ光は、光増幅器３５１＿Ｋに入射し、光増幅器３５１＿Ｋを通過することによってさらに増幅され得る。光増幅器３５１＿Ｎによって増幅されたレーザ光は、レーザ光集光ミラー２２によって集光され、チャンバ２内のターゲット２７に照射されてもよい。

レーザ光を照射されたターゲット２７はプラズマ化してＥＵＶ光を放射してもよい。ＥＵＶ光はＥＵＶ集光ミラー２３によって集光され、チャンバ２に接続された露光装置６に出力されてもよい。

４．３ スラブ型光増幅器の構成
図３Ａ、図３Ｂは、スラブ型光増幅器の構成例を模式的に示している。スラブ型光増幅器は、対向する反射面間で反射を繰り返すことで、スラブ状の増幅領域を繰り返し通過するマルチパスを形成するレーザ光を増幅してもよい。

図３Ａ、図３Ｂにおいて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに垂直であってもよい。Ｚ軸方向は、スラブ型光増幅器３５１＿１からの出射レーザ光の光路方向と一致してもよい。Ｙ軸方向は、ウェーブガイド方向と一致してもよい。ウェーブガイド方向は、スラブ状の増幅領域５１４の最大面積の面の法線方向であってもよい。ＸＺ面の任意の面内方向は、フリースペース方向であってもよい。

図３Ａは、Ｘ軸方向において見たスラブ型光増幅器３５１＿１の断面図を示す。図３Ｂは、Ｙ軸方向において見たスラブ型光増幅器３５１＿１の断面図を示す。図３Ｂは、スラブ型光増幅器３５１＿１の熱変形による光路の変化を示している。

図３Ｂ（ａ）は熱変形前のスラブ型光増幅器３５１＿１における光路を示している。図３Ｂ（ｂ）は、熱変形前のスラブ型光増幅器３５１＿１における光路を点線で示し、熱変形後のスラブ型光増幅器３５１＿１における光路を実線で示している。以下の実施形態を含む説明において、点線矢印は変化前の光路を示し、実線矢印は変化後の光路を示す。スラブ型光増幅器３５１＿１における光路の変化については後述する。

スラブ型光増幅器３５１＿１は、チャンバ５１１とＲＦ電源５２５とを含んでもよい。チャンバ５１１の外面には、入射ウィンドウ５１９を保持するホルダ５２１と、出射ウィンドウ５２０を保持するホルダ５２２とが、固定されてもよい。

チャンバ５１１内には、一対の板状の電極５１２、５１３が、所定の間隔で対向するように配置され、ＲＦ電源５２５と電気的に接続されてもよい。Ｙ軸方向は、電極５１２、５１３の幅広面に垂直であり、電極５１２、５１３はＹ軸方向において対向して配置されてもよい。電極５１２、５１３の幅広面は、電極５１２、５１３の最も広い面であってもよい。ＲＦ電源５２５は、電極５１２、５１３間に電圧を与え、電極５１２、５１３の間の放電領域５１４で放電を発生させてもよい。放電領域は、スラブ状の増幅領域であってもよい。

放電方向に垂直な電極５１２、５１３の放電側の面を放電面と呼んでよい。電極５１２、５１３の放電面は平行であってもよい。放電方向は、Ｙ軸方向、つまりウェーブガイド方向であってもよい。フリースペース方向は、電極５１２、５１３の放電面と平行な方向であってもよい。

チャンバ５１１内には、ＣＯ_２レーザガスが封入されてもよい。入射ウィンドウ５１９を保持するホルダ５２１と出射ウィンドウ５２０を保持するホルダ５２２とは、それぞれ、入射光の光路３１１上の位置と増幅された出射光の光路３１２上の位置にシールして設置されてもよい。

チャンバ５１１内において、凹面ミラー５１５、５１６は、放電領域５１４を挟む位置において、互いに対向するように配置されてもよい。凹面ミラー５１５、５１６は、高反射ミラーであってもよい。凹面ミラー５１５、５１６は、フリースペース方向において対向してもよい。

凹面ミラー５１５はミラーホルダ５１７に保持され、凹面ミラー５１６はミラーホルダ５１８に保持されてもよい。ミラーホルダ５１７、５１８は、チャンバ５１１内面に固定されてもよい。入射ウィンドウ５１９から入射したレーザ光が放電領域５１４においてジグザグ状にマルチパスして出射ウィンドウ５２０から出力されるように、凹面ミラー５１５、５１６は配置されてもよい。

４．４ スラブ型光増幅器の動作
図３Ｂ（ａ）において、レーザ光は、スラブ型光増幅器３５１＿１へ光路３１１で入射し、放電領域５１４内で増幅されてもよい。スラブ型光増幅器３５１＿１は、増幅されたレーザ光を光路３１２において出力し得る。スラブ型光増幅器３５１＿１は、一対の電極５１２、５１３の間にＲＦ電源５２５によって電圧を印加してもよい。電極５１２、５１３の間で放電が生じ、放電によってＣＯ_２レーザガスが励起され得る。

この状態で、パルス状の入射レーザ光が、光路３１１において入射ウィンドウ５１９を介して、チャンバ５１１内に入射してもよい。レーザ光は、放電領域５１４を通過して増幅され、凹面ミラー５１６に到達し得る。増幅されたレーザ光は、凹面ミラー５１６によって反射され、放電領域５１４を通過することによってさらに増幅され、凹面ミラー５１５に到達し得る。

増幅されたレーザ光は凹面ミラー５１５によって反射され、放電領域５１４を通過することによってさらに増幅され、凹面ミラー５１６に到達し得る。凹面ミラー５１５、５１６の間の反射を繰り返して、増幅されたレーザ光は、放電領域５１４をジグザグ状に進行しマルチパス増幅され得る。図３Ｂにおいて、マルチパスの数は５であり得る。

５パス目の最後に増幅されたレーザ光は、出射ウィンドウ５２０を介して光路３１２において出力され得る。出射ウィンドウ５２０から出力された出射光は、次段の装置に入射し得る。スラブ型光増幅器の入射光は、マスタオシレータ３５０から出力されたレーザ光であってもよいし、スラブ型光増幅器の前段に配置された光増幅器で増幅されたレーザ光であってもよい。

５．レーザ装置の比較例における課題
ＲＦ電源５２５によって電極５１２、５１３の間に放電を発生し続けると、放電による熱を受けてチャンバ５１１が変形し得る。発明者らは、チャンバ５１１の変形によって、出射光の光路３１２がフリースペース方向において大きく移動し得ることを見出した。特に、フリースペース方向における平行移動成分が大きくなり得ることが分かった。

例えば図３Ｂ（ｂ）に示すように、チャンバ５１１の膨張に伴って、チャンバ５１１にミラーホルダ５１７、５１８を介して固定された凹面ミラー５１５、５１６が移動し、凹面ミラー５１５、５１６の間の距離が拡張し得る。

凹面ミラー５１５、５１６の間の距離が拡張すると、これらに入射するレーザ光の反射位置が変位し得る。この結果、スラブ型光増幅器３５１＿１から出射される出射光の光路が、ＸＺ面内のフリースペース方向において平行移動し得る。図３Ｂ（ｂ）において、出射光の光路が、光路３１２から光路３１５に平行移動し得る。これにより、次段の装置に適切な光路でレーザ光が入射されなくなり得る。

例えば、光路が平行に移動した出射光を、更に次段の光増幅器３５１＿２で増幅する場合、次段光増幅器３５１＿２の入射部又は次段光増幅器３５１＿２内部の光路においてレーザ光のケラレが生じ得る。この結果、増幅光の一部又は全部が、次段光増幅器３５１＿２から出射されず、レーザ装置３の増幅率が低下し、レーザ装置３が適切に機能しなくなり得る。

ここで、フリースペース方向に平行移動した光路を補正するため、高反射ミラーの角度を調整する光路補正機構を用い得る。しかし、当該光路補正機構は、最低二つの角度調整可能な高反射ミラーを必要とし得る。

図４は、フリースペース方向に平行移動した光路を補正するための、２枚の高反射ミラーの角度調整例を示している。図４において、スラブ型光増幅器３５１＿１からの出射光は、第１の高反射ミラー４０１によって反射された後、第２の高反射ミラー４０２によって反射され得る。光路補正は、２枚の高反射ミラー４０１、４０２それぞれの角度を調整することで行われてもよい。

図４において、スラブ型光増幅器３５１＿１からの出射光の光路は、光路３１２から光路３１５に変化し得る。図４において、２枚の高反射ミラー４０１、４０２の角度が、時計回りに変化されてもよい。その結果、高反射ミラー４０２の反射光の光路は、光路３１２、３１５において一致し得る。しかし、本光路補正機構は、２枚の高反射ミラー４０１、４０２のそれぞれの角度を正確に調整する必要があり、複雑な制御が要求され得る。

６．実施形態１：光路補正機構を含むレーザ装置（光路補正機構のミラー制御）
６．１ レーザ装置の構成
図５は、実施形態１のレーザ装置３の一部構成を模式的に示している。本実施形態のレーザ装置３は、図２に示すレーザ装置構成において、図５に示す構成を含んでもよい。レーザ装置３は、スラブ型光増幅器３５１＿１から出力されるレーザ光の光路上に配置された光路補正機構４５０と、光路補正機構４５０の下流側に配置された高反射ミラー４８１と、を含んでもよい。高反射ミラー４８１の位置及び姿勢は固定されてよく、高反射ミラー４８１は省略されてもよい。

光路補正機構４５０は、スラブ型光増幅器３５１＿１と次段光学装置との間においてレーザ光の光路上に配置され、レーザ光の光路を補正してもよい。次段光学装置は、例えば、光アイソレータや光増幅器３５１＿２であってもよい。

コントローラ５２６は、ＲＦ電源５２５と、光路補正機構４５０に電気的に接続されてもよい。コントローラ５２６は、メモリに格納されたプログラムに従って動作するプロセッサ及び／又はハードウェア論理回路を含んでもよい。コントローラ５２６は、プロセッサ又は専用回路で実現されるタイマを備えてもよい。

光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１を含んでもよい。高反射ミラー４５１はスラブ型光増幅器３５１＿１からの出射光を反射し、高反射ミラー４８１は高反射ミラー４５１に反射されたレーザ光を反射し得る。高反射ミラー４５１、４８１へのレーザ光の入射角は約４５°であってもよいが、この限りではない。

光路補正機構４５０は、コントローラ５２６からの指令により、高反射ミラー４５１を１つの軸に沿って平行移動するよう構成されてもよい。光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１を特定のフリースペース方向において移動してもよい。

６．２ レーザ装置の動作
上述のように、スラブ型光増幅器３５１＿１における光路は、放電によるスラブ型光増幅器３５１＿１の熱変形により移動し得る。そこで、コントローラ５２６は、放電開始からの経過時間に基づいて、高反射ミラー４５１を移動してもよい。放電開始時刻は、起動時刻であり得る。

例えば、コントローラ５２６はＲＦ電源５２５からの信号により放電開始を検出し、検出された放電開始時刻からの経過時間をタイマにより計測してもよい。コントローラ５２６は、タイマによる計測時間に基づいて、光路補正機構４５０に高反射ミラー４５１の初期位置からの移動量を指令してもよい。

コントローラ５２６は、タイマの計測時間と高反射ミラー４５１の初期位置からの移動量との関係を示す関係情報を予め保持してもよい。関係情報は、例えば、テーブル又は関数によって表されてもよい。関係情報は、事前測定によって計測された結果でよい。一般に、初期位置からの移動量は、放電開始から増加し、所定時間の経過後は同一値に維持され得る。

光路補正機構４５０は、コントローラ５２６の指令に応じて高反射ミラー４５１を移動してもよい。光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１の反射光の光路が一定となるように、高反射ミラー４５１を移動してもよい。図５において、スラブ型光増幅器３５１＿１からの出射光の光路は、放電開始時は光路３１２であり、時間経過と共に変化して光路３１５になり得る。光路補正機構４５０は、光路の変化と共に、特定のフリースペース方向において出射光の下流側に、高反射ミラー４５１を平行移動してもよい。

コントローラ５２６は、さらに、ＲＦ電源５２５からの信号により放電の終了を検知して、光路補正機構４５０に高反射ミラー４５１を初期位置に移動するよう指令してもよい。光路補正機構４５０は、コントローラ５２６からの指令に応じて高反射ミラー４５１を初期位置に移動してもよい。

６．３ 光路補正機構の構成及び動作
図６Ａ、６Ｂは、光路補正機構４５０の構成を模式的に示している。図６Ａは上面図、図６Ｂは斜視図である。光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１、ミラーホルダ４５２、１軸ステージ４５８、直動アクチュエータ４５５を含んでもよい。１軸ステージ４５８は、固定される設置部４５３と、設置部４５３上に移動可能に配置されている移動部４５４とを含んでもよい。移動部４５４は、設置部４５３上において、１軸に沿って双方向に移動可能でよい。

ミラーホルダ４５２は、高反射ミラー４５１を保持してもよい。ミラーホルダ４５２は、高反射ミラー４５１の保持角度を微調整するためのジンバル機構を備えてもよい。ミラーホルダ４５２は、移動部４５４上において固定されてもよい。ミラーホルダ４５２に保持された高反射ミラー４５１は、レーザ光を高反射し得る。

直動アクチュエータ４５５は、直線状に変位するアーム４５６を有してもよい。アーム４５６は移動部４５４に固定され、移動部４５４を設置部４５３に対して、１軸方向において平行移動してもよい。他の構成において、アーム４５６は移動部４５４に接触し、設置部４５３に固定されたバネが、移動部４５４とアーム４５６が常に接触するように、移動部４５４に力を加えてもよい。

直動アクチュエータ４５５はコントローラ５２６に電気的に接続され、コントローラ５２６の信号により駆動されてもよい。直動アクチュエータ４５５は、初期位置からのアーム４５６の変位量を計測するエンコーダを内蔵し、計測した変位量をコントローラ５２６に送信してもよい。

６．４ 光路補正機構のミラー移動方向
図７Ａ、図７Ｂは、光路補正機構４５０による高反射ミラー４５１の移動方法の例を示している。図７Ｃ、図７Ｄは、高反射ミラー４５１に代えて、高反射ミラー４８１を移動する方法の例を示している。

光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１を、特定のフリースペース方向において平行移動してもよい。フリースペース方向は、スラブ型光増幅器３５１＿１の電極５１２、５１３の放電面と平行であり、ＸＺ面内の方向であり得る。

高反射ミラー４５１による反射光の光路が一定となるように、光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１への入射光の光路の変化に応じて、特定のフリースペース方向において高反射ミラー４５１を移動してもよい。

図７Ａ、図７Ｂにおいて、高反射ミラー４５１への入射光の光路は、光路３１２から光路３１５に変化し得る。そこで、例えば、図７Ａにおいて、高反射ミラー４５１は、入射光の入射方向と平行に移動してもよい。図７Ｂにおいて、高反射ミラー４５１は、入射光の入射方向と垂直に移動してもよい。高反射ミラー４５１は、入射光の入射方向と垂直な成分と平行な成分を含む方向に移動してもよい。

図７Ｃ、図７Ｄに示すように、光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１に代えて、高反射ミラー４８１を含んでもよい。高反射ミラー４５１の位置及び姿勢は固定されてもよい。高反射ミラー４８１による反射光の光路が一定となるように、高反射ミラー４８１は、入射光の光路の変化に応じて、特定のフリースペース方向において平行移動してもよい。

例えば、図７Ｃにおいて、高反射ミラー４８１は、入射光の入射方向と平行に移動してもよい。図７Ｄにおいて、高反射ミラー４８１は、入射光の入射方向と垂直に移動してもよい。高反射ミラー４８１は、入射光の入射方向と垂直な成分と平行な成分を含む方向に移動してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、スラブ型光増幅器において変化した光路を適切に補正し得る。一つの高反射ミラーをフリースペース方向に移動することで、簡易な構成及び容易な制御で光路を補正し得る。

７．実施形態２：光路補正機構を含むレーザ装置（温度検出）
以下において、実施形態２のレーザ装置を説明する。本実施形態においては、実施形態１との相違点を主に説明する。

７．１ 構成
図８は、本実施形態のレーザ装置３の一部構成を模式的に示している。レーザ装置３は、スラブ型光増幅器３５１＿１の温度を測定する温度センサ５２７を含んでもよい。温度センサ５２７は、例えば、チャンバ５１１の外面又は内面に固定されてもよい。

コントローラ５２６は、温度センサ５２７と電気的に接続されてもよい。コントローラ５２６は、ＲＦ電源５２５と電気的に接続されなくてもよい。コントローラ５２６はタイマを含まなくてもよい。

７．２ 動作
温度センサ５２７はチャンバ５１１の壁面温度を検出してコントローラ５２６に出力してもよい。コントローラ５２６は温度センサ５２７による検出温度に基づいて、光路補正機構４５０に高反射ミラー４５１の移動位置を指令してもよい。

光路補正機構４５０は、コントローラ５２６からの指令に応じて高反射ミラー４５１を移動してもよい。光路補正機構４５０は、高反射ミラー４５１の反射光の光路が一定となるように、高反射ミラー４５１を特定のフリースペース方向において平行移動してもよい。

コントローラ５２６は、温度センサ５２７による検出温度に基づいて、光路補正機構４５０に高反射ミラー４５１の初期位置からの移動量を指令してもよい。光路補正機構４５０は、コントローラ５２６からの指令に基づいて高反射ミラー４５１を移動してもよい。

コントローラ５２６は、温度センサ５２７による検出温度と高反射ミラー４５１の初期位置からの移動量との関係を示す関係情報を予め保持してもよい。関係情報は、例えば、テーブル又は関数によって表されてもよい。当該情報は、事前測定によって計測された結果でもよい。

７．３ 変形例
コントローラ５２６は、温度センサ５２７を用いることなく、ＲＦ電源５２５の動作パラメータから、チャンバ５１１の温度を推定してもよい。動作パラメータは、例えば、ＲＦ電圧又はＤｕｔｙでもよい。コントローラ５２６はＲＦ電源５２５に電気的に接続され、ＲＦ電源５２５から動作パラメータの値を取得してもよい。

コントローラ５２６は、動作パラメータの値とチャンバ５１１の温度との関係を示す関係情報を予め保持してもよい。コントローラ５２６は、動作パラメータの値と高反射ミラー４５１の初期位置からの移動量との関係を示す関係情報を予め保持してもよい。当該情報は、事前測定によって計測された結果でもよい。コントローラ５２６は、保持している関係情報と、ＲＦ電源５２５から取得した動作パラメータの値とから、高反射ミラー４５１の初期位置からの移動量を指令してもよい。

本実施形態によれば、スラブ型光増幅器３５１＿１の温度に基づいて高反射ミラー４５１の位置を制御することで、スラブ型光増幅器３５１＿１の熱変形により変化する光路を、より正確に補正し得る。

８．実施形態３：光路補正機構を含むレーザ装置（ビームプロファイル測定）
以下において、実施形態３のレーザ装置を説明する。本実施形態においては、実施形態１との相違点を主に説明する。

８．１ 構成
図９は、本実施形態のレーザ装置３の一部構成を模式的に示している。レーザ装置３は、光路補正機構４５０の下流側に配置されたビームサンプラ４８３を含んでもよい。ビームサンプラ４８３は、光路補正機構４５０と高反射ミラー４８１との間の光路上に配置されてよく、高反射ミラー４８１より下流側に配置されてもよい。ビームサンプラ４８３は、高反射ミラー４５１に反射されたレーザ光の一部をサンプル光として反射し、他の成分を透過させてもよい。

レーザ装置３は、ビームサンプラ４８３からのサンプル光を受光する位置に配置されたビームプロファイラ４８５を含んでもよい。ビームプロファイラ４８５のタイプは問わない。例えば、カメラ式ビームプロファイラ又はスリット式ビームプロファイラを使用してもよい。

コントローラ５２６はビームプロファイラ４８５と、光路補正機構４５０とに電気的に接続されてもよい。コントローラ５２６は、ＲＦ電源５２５とは電気的に接続されなくてもよい。コントローラ５２６はタイマを含まなくてもよい。

８．２ 動作
コントローラ５２６は、スラブ型光増幅器３５１＿１における正常光路のビーム位置を予め記憶してもよい。例えば、コントローラ５２６は、スラブ型光増幅器３５１＿１が放電していない状態でマスタオシレータ３５０から出力されたレーザ光について、ビームプロファイラ４８５から、ビームプロファイルを示す画像データを取得してもよい。コントローラ５２６は、取得したビームプロファイルを、正常光路のビームプロファイルとし記憶してもよい。

コントローラ５２６は、正常ビームプロファイルの画像上での位置を計算してもよい。例えば、コントローラ５２６は、正常ビームプロファイルの重心位置を計算し、正常光路のビーム位置として、画像上の重心位置の座標を記憶してもよい。

スラブ型光増幅器３５１＿１の放電開始後、ビームサンプラ４８３は、高反射ミラー４５１に反射されたレーザ光の一部を、サンプル光としてビームプロファイラ４８５に反射してもよい。ビームプロファイラ４８５は、受光したレーザ光のビームプロファイルを観測し、コントローラ５２６に観測した画像データを出力してもよい。

コントローラ５２６は、例えば、ビームプロファイラ４８５から所定周期でビームプロファイルのデータを取得し、以下に説明する処理を繰り返し実行してもよい。放電開始から所定時間経過後に、コントローラ５２６は、以下に説明する処理を停止してもよい。

コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５によって観測されたビームプロファイルの画像上での位置を計算してもよい。例えば、コントローラ５２６は、観測されたビームプロファイルから画像上での重心位置を計算し、現在光路の観測ビーム位置として画像上の重心位置の座標を記憶してもよい。

コントローラ５２６は、正常光路のビーム位置座標と観測ビーム位置座標との間のずれ量（差分）を計算してもよい。コントローラ５２６は、計算したずれ量に基づき、光路補正機構４５０に高反射ミラー４５１の移動を指令してもよい。光路補正機構４５０は、コントローラ５２６の指令に応じて高反射ミラー４５１を移動してもよい。

コントローラ５２６は、ビーム位置のずれ量をゼロに近づけるように高反射ミラー４５１を平行移動させる指令を、光路補正機構４５０に送信してもよい。例えば、コントローラ５２６は、ビーム位置のずれ量と高反射ミラー４５１の移動量との関係を示す関係情報を予め保持してもよい。ずれ量及び移動量は、それぞれ、方向によって正又は負の値を取り得る。関係情報は、例えば、テーブル又は関数によって表されてもよい。

本実施形態によれば、高反射ミラー４５１により反射された光のビーム位置に基づいて高反射ミラー４５１の位置を制御することで、スラブ型光増幅器３５１＿１により変化する光路をより正確に補正し得る。

９．実施形態４：光路補正機構を含むレーザ装置（ミラー位置及びミラー角度調整）
以下において、実施形態４のレーザ装置を説明する。本実施形態においては、実施形態３との相違点を主に説明する。

９．１ レーザ装置の構成
本実施形態の光路補正機構は、フリースペース方向における光路の平行移動変化及び角度変化を補正し得る。本実施形態の光路補正機構は、スラブ型光増幅器における光路の変化を補正するため、高反射ミラーを平行移動させ、さらに、高反射ミラーの角度を調整してもよい。

図１０は、本実施形態のレーザ装置３の一部構成を模式的に示している。レーザ装置３は、実施形態３の光路補正機構４５０に代えて、光路補正機構６５０を含んでもよい。レーザ装置３は、ビームサンプラ４８３の下流側にビームサンプラ４８４を含んでもよい。このように、レーザ装置３は、光路補正機構６５０の下流側に直列に配置された、二つのビームサンプラ４８３、４８４を含んでもよい。

レーザ装置３は、ビームサンプラ４８４によるサンプル光を受光する位置に配置されたビームプロファイラ４８６を含んでもよい。ビームプロファイラ４８６のタイプは問わず、ビームプロファイラ４８５と同一タイプでも異なるタイプでもよい。コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５に加え、ビームプロファイラ４８６及び光路補正機構６５０に電気的に接続されてもよい。

９．２ 光路補正機構の構成
図１１Ａ、１１Ｂは、光路補正機構６５０の構成を模式的に示している。図１１Ａは上面図、図１１Ｂは側面図である。光路補正機構６５０は、高反射ミラー４５１、ミラーホルダ４５２、１軸ステージ４５８、直動アクチュエータ４５５、回動ステージ４５９、直動アクチュエータ４６３を含んでもよい。

１軸ステージ４５８及び直動アクチュエータ４５５の構成は、実施形態３の構成と同様でよい。回動ステージ４５９は、１軸ステージ４５８の上に配置されてもよい。ミラーホルダ４５２は、回動ステージ４５９上に配置されてもよい。高反射ミラー４５１及びミラーホルダ４５２の構成は、実施形態３の構成と同様でよい。

回動ステージ４５９は、１軸ステージ４５８の移動部４５４上に固定された設置部４６２と、設置部４６２上に回動可能に配置された回動部４６１とを含んでもよい。ミラーホルダ４５２は、回動部４６１上に固定されてもよい。回動部４６１の回動中心軸は高反射ミラー４５１の反射面に含まれてもよい。

直動アクチュエータ４６３は、直線状に変位するアーム４６４を含んでもよい。アーム４６４は、回動ステージ４５９の回動部４６１に接触し、回動部４６１を設置部４６２に対して回動させてもよい。光路補正機構６５０は、スプリングプランジャ４６５を備えてもよい。スプリングプランジャ４６５は、直動アクチュエータ４６３のアーム４６４が回動部４６１に常に接触するように力を回動部４６１に与えてもよい。

直動アクチュエータ４６３はコントローラ５２６に接続され、コントローラ５２６からの信号により駆動されてもよい。直動アクチュエータ４６３は、アーム４６４の初期位置からの変位量を計測するエンコーダを内蔵し、計測したアーム４６４の変位量をコントローラ５２６に送信してもよい。

９．３ 動作
コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５、４８６のそれぞれについて、スラブ型光増幅器３５１＿１における正常光路のビーム位置を予め記憶してもよい。図１２Ａは、ビームプロファイラ４８５、４８６の正常光路の観測画像８１１、８１２及びビームプロファイル８２１、８２２を示している。

例えば、コントローラ５２６は、スラブ型光増幅器３５１＿１が放電していない状態でマスタオシレータ３５０から出力されたレーザ光について、ビームプロファイラ４８５、４８６のそれぞれから観測画像８１１、８１２のデータを取得してもよい。観測画像８１１、８１２は、ビームプロファイル８２１、８２２を含んでもよい。コントローラ５２６は、取得したビームプロファイル８２１、８２２を、正常光路のビームプロファイルとして記憶してもよい。

コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５、４８６のそれぞれについて、正常ビームプロファイル８２１、８２２の画像８１１、８１２上での位置を計算してもよい。例えば、コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５から取得した正常ビームプロファイル８２１の重心位置を計算し、ビームプロファイラ４８５における正常光路のビーム位置として、画像８１１上の重心位置の座標を記憶してもよい。

さらに、コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８６から取得した正常ビームプロファイル８２２の重心位置を計算し、ビームプロファイラ４８６における正常光路のビーム位置として、画像８１２上の重心位置の座標を記憶してもよい。

スラブ型光増幅器３５１＿１の放電開始後、ビームサンプラ４８３は、高反射ミラー４５１に反射されたレーザ光の一部を、サンプル光としてビームプロファイラ４８５に反射してもよい。ビームプロファイラ４８５は、受光したレーザ光のビームプロファイルを観測して、コントローラ５２６に観測したデータを出力してもよい。

ビームサンプラ４８４は、ビームサンプラ４８３を透過したレーザ光の一部を、サンプル光としてビームプロファイラ４８６に反射してもよい。ビームプロファイラ４８６は、受光したレーザ光のビームプロファイルを観測して、コントローラ５２６に観測したデータを出力してもよい。

コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５、４８６から繰り返しビームプロファイルのデータを取得し、以下に説明する処理を繰り返し実行してもよい。図１２Ｂは、スラブ型光増幅器３５１＿１の放電により変化した光路のビームプロファイル８３１、８３２を示している。図１２Ｂにおいて、破線矢印は正常光路を示し、実線矢印は変化した光路を示している。

コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５によって観測されたビームプロファイル８３１の画像８１１上での位置を計算してもよい。例えば、コントローラ５２６は、観測されたビームプロファイル８３１から画像８１１上での重心位置を計算し、現在光路の観測ビーム位置とし、重心位置の画像８１１上の座標を記憶してもよい。

さらに、コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８６によって観測されたビームプロファイル８３２の画像８１２上での位置を計算してもよい。例えば、コントローラ５２６は、観測されたビームプロファイル８３２から画像８１２上での重心位置を計算し、現在光路の観測ビーム位置とし、画像８１２上の重心位置の座標を記憶してもよい。

コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５における正常光路のビーム位置と観測ビーム位置との間のずれ量（差分）Ｄ１を計算してもよい。さらに、コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８６における正常光路のビーム位置と観測ビーム位置との間のずれ量（差分）Ｄ２を計算してもよい。ずれ量Ｄ１、Ｄ２は、方向に応じて正又は負であってもよい。

光路変化は、角度変化成分と平行移動変化成分とを含み得る。図１２Ｃは、正常光路と変化した光路とを等価的に示す。図１２Ｃにおいて、Ｌ１は、正常光路に沿った、高反射ミラー４５１からビームプロファイラ４８５の観測点までの距離を示す。Ｌ２は、正常光路に沿った、高反射ミラー４５１からビームプロファイラ４８６の観測点までの距離を示す。Ｌ１、Ｌ２は予め計測されてもよい。

Ｄ１は、ビームプロファイラ４８５によって観測されたビーム位置のずれ量を示す。Ｄ２は、ビームプロファイラ４８６によって観測されたビーム位置のずれ量を示す。θは、光路補正機構６５０による、光路の補正角度を示す。θは、ずれの方向に応じて正又は負であってもよい。

図１２Ｃにおいて、下記式（１）の関係が成り立ち得る。
Ｄ２−Ｄ１＝（Ｌ２−Ｌ１）ｔａｎθ・・・・式（１）
式（１）から、下記式（２）が導出され得る。
θ＝ｔａｎ^−１（（Ｄ２−Ｄ１）／（Ｌ２−Ｌ１））・・・・式（２）

コントローラ５２６は、式（２）により計算した高反射ミラー４５１の補正角度θを、光路補正機構６５０に送信してもよい。光路補正機構６５０は、高反射ミラー４５１の角度を、補正角度θだけ変更してもよい。光路補正機構６５０は、補正角度θとアーム４６４の移動量との関係を示す関係情報を保持し、当該関係情報及び補正角度θに応じてアーム４６４を制御してもよい。

図１３Ａは、高反射ミラー４５１の角度補正後の状態を示している。図１３Ａにおいて、破線矢印は正常光路、実線矢印は角度補正後の光路を示す。高反射ミラー４５１の角度補正後、コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５によって観測されるプロファイル８３１を取得してもよい。

コントローラ５２６は、取得したビームプロファイル８３１の画像８１１上での位置を計算してもよい。例えば、コントローラ５２６は、ビームプロファイル８３１から画像８１１上での重心位置を計算し、現在光路の観測ビーム位置とし、重心位置の画像８１１上の座標を記憶してもよい。

コントローラ５２６は、ビームプロファイラ４８５における正常光路のビーム位置と観測ビーム位置との間のずれ量（差分）Ｄ３を計算してもよい。コントローラ５２６は、ずれ量Ｄ３をゼロに近づけるように高反射ミラー４５１を平行移動させる指令を光路補正機構６５０に送信してもよい。光路補正機構６５０は、高反射ミラー４５１を平行移動して光路を移動させてもよい。図１３Ｂは、角度補正に加え平行移動補正した後の状態を示している。

９．４ 変形例
図１４は、本実施形態における光路補正機構の変形例を模式的に示している。レーザ装置３は、光路補正機構６５０に代えて、光路補正機構７５０を含んでもよい。レーザ装置３は、さらに、光路補正機構７５０とビームサンプラ４８３との間の光路上に配置された高反射ミラー４８７を含んでもよい。

光路補正機構７５０は、角度調整アクチュエータ部７５２と、平行移動アクチュエータ部７５１とを含んでもよい。角度調整アクチュエータ部７５２上に、高反射ミラー４５７が配置されてもよい。平行移動アクチュエータ部７５１に、高反射ミラー４５７と異なる高反射ミラー４５１が配置されてもよい。

角度調整アクチュエータ部７５２は、高反射ミラー４５７を平行移動させることなく、フリースペース方向における高反射ミラー４５７の角度調整のみ行ってもよい。平行移動アクチュエータ部７５１は、高反射ミラー４５１の角度を調整することなく、フリースペース方向における平行移動のみ行ってもよい。

スラブ型光増幅器３５１＿１からの出射光は、高反射ミラー４５７に入射してもよい。高反射ミラー４５７により反射されたレーザ光は、高反射ミラー４５１に入射してもよい。高反射ミラー４５１により反射されたレーザ光は、高反射ミラー４８７に入射してもよい。高反射ミラー４８７により反射されたレーザ光は、ビームサンプラ４８３に入射してもよい。

コントローラ５２６は、角度調整アクチュエータ部７５２及び平行移動アクチュエータ部７５１に電気的に接続されてもよい。コントローラ５２６は、光路補正機構６５０における高反射ミラー４５１の角度調整と同様の方法により高反射ミラー４５７の角度を調整してもよい。コントローラ５２６は、光路補正機構６５０における高反射ミラー４５１の平行移動と同様の方法により、高反射ミラー４５１を平行移動してもよい。

本実施形態において、スラブ型光増幅器３５１＿１による光路変化の平行移動成分と角度成分の双方を補正することで、より正確に光路を補正し得る。なお、角度調整アクチュエータ部７５２は、平行移動アクチュエータ部７５１の下流側に配置されてもよい。

レーザ装置３は、光路変化の角度成分を補正することなく、平行移動成分のみ補正してもよい。レーザ装置３は、実施形態３と同様の構成を有する光路補正機構４５０を含んでもよい。コントローラ５２６は、二点で観測されたビーム位置から光路変化の平行移動成分を計算し、平行移動成分を補正するように高反射ミラー４５１を移動してもよい。

１０．実施形態５：光路補正機構を含むレーザ装置（スラブ型光増幅器の入力側に配置）
以下において、実施形態５のレーザ装置を説明する。本実施形態において、実施形態３との相違点を主に説明する。本実施形態において、光路補正機構は、スラブ型光増幅器の上流側に配置されてもよい。

図１５は、本実施形態のレーザ装置３の一部構成を示している。レーザ装置３は、スラブ型光増幅器３５１＿１に入射するレーザ光の光路上に配置された、光路補正機構４５０を含んでもよい。レーザ装置３は、スラブ型光増幅器３５１＿１の下流に高反射ミラー４８７を含んでもよい。

高反射ミラー４５１に反射されたレーザ光は、スラブ型光増幅器３５１＿１に入射してもよい。スラブ型光増幅器３５１＿１からの出射光は高反射ミラー４８７に入射してもよい。高反射ミラー４８７により反射されたレーザ光は、ビームサンプラ４８３に入射してもよい。コントローラ５２６は、実施形態３と同様の方法により、光路補正機構４５０を制御してもよい。

実施形態１及び２のそれぞれの構成において、光路補正機構４５０は、スラブ型光増幅器３５１＿１に入射するレーザ光の光路上に配置されてもよい。また、実施形態４の構成において、光路補正機構６５０は、スラブ型光増幅器３５１＿１に入射するレーザ光の光路上に配置されてもよい。

１１．実施形態６：光路補正機構を含むレーザ装置（結晶スラブ型光増幅器）
１１．１ 結晶スラブ型光増幅器の構成
図１６Ａ、１６Ｂは、結晶スラブ型光増幅器の構成例を示している。結晶スラブ型光増幅器は、スラブ型光増幅器の一種である。図１６Ａは斜視図、図１６Ｂは上面図を示している。結晶スラブ型光増幅器９１１は、結晶スラブ６１４、シリンドリカル凹面ミラー６１５、シリンドリカル凸面ミラー６１６、ダイオードレーザスタック６１２、６１３を含み、これらがベースプレート６１７に載置されてもよい。

結晶スラブ６１４は、スラブ状の増幅領域であり得る。結晶スラブ６１４は、スラブ状のレーザ媒質結晶であって、レーザ光が入出射する面が研磨されていてもよい。研磨された面に、レーザ光の波長に対する反射防止膜が形成されてもよい。結晶スラブ６１４は、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ_４結晶であってもよい。

ダイオードレーザスタック６１２、６１３は、複数のレーザダイオードから構成されてもよい。例えば、ダイオードレーザスタック６１２、６１３は、結晶スラブ６１４の端面において、増幅するレーザ光が入出射する端面以外の端面に配置されてもよい。ダイオードレーザスタック６１２、６１３は、不図示の電源に接続されてもよい。ダイオードレーザスタック６１２、６１３の発振波長は、例えば８０８ｎｍであってもよい。

シリンドリカル凹面ミラー６１５とシリンドリカル凸面ミラー６１６とは、結晶スラブ６１４を挟んで対向配置されてもよい。シリンドリカル凹面ミラー６１５とシリンドリカル凸面ミラー６１６とは、結晶スラブ６１４に入射するレーザ光が結晶スラブ６１４の内部をジグザグ状にマルチパスして、結晶スラブ６１４から出力されるように配置されてもよい。

フリースペース方向は、結晶スラブ６１４内でレーザ光が進行する面内の任意の方向であり得る。レーザ光が進行する面は、結晶スラブ６１４の幅広面に平行であり得る。幅広面は、結晶スラブ６１４の最大面積の面であり得る。フリースペース方向は、結晶スラブ６１４のレーザ光が入出射する面と垂直であり得る。ウェーブガイド方向は、結晶スラブ６１４内でレーザ光が進行する面と垂直な方向であり得る。ウェーブガイド方向は、結晶スラブ６１４のレーザ光が入出射する面と平行であり得る。

１１．２ 結晶スラブ型光増幅器の動作
不図示の電源から電力が供給されると、ダイオードレーザスタック６１２、６１３が励起され、励起用レーザ光が結晶スラブ６１４内部に放射され得る。これにより、結晶スラブ６１４は励起され得る。励起用レーザ光の放射開始時刻は、起動時刻であり得る。

励起された状態の結晶スラブ６１４に外部からレーザ光６１８が入射すると、レーザ光は結晶スラブ６１４内で増幅され得る。増幅されたレーザ光６１９が、結晶スラブ６１４から出力され得る。レーザ光は、シリンドリカル凹面ミラー６１５とシリンドリカル凸面ミラー６１６との間を、ジグザグ状に進行しマルチパス増幅され得る。レーザ光は、シリンドリカル凹面ミラー６１５とシリンドリカル凸面ミラー６１６との間で、ビーム断面積がフリースペース方向に拡大されながら増幅されてもよい。

１１．３ 結晶スラブ型光増幅器の課題
ダイオードレーザスタック６１２、６１３からの励起用レーザと、増幅するレーザ光が結晶スラブ６１４に入射することによる熱によって結晶スラブ６１４が加熱され、結晶スラブを載置するベースプレート６１７が膨張し得る。これに伴ってベースプレート６１７に固定されたシリンドリカル凹面ミラー６１５と、シリンドリカル凸面ミラー６１６との距離が拡張し得る。

この結果、結晶スラブ型光増幅器９１１から出射される増幅光の光路が平行に移動し得る。また、結晶スラブ６１４の温度変動に伴う熱膨張や屈折率変動によって、光路が移動し得る。

１１．４ 光路補正機構を含むレーザ装置
図１７は、結晶スラブ型光増幅器における光路変化を補正する補正機構を含むレーザ装置３７２の構成例の一部を模式的に示している。レーザ装置３７２は、結晶スラブ型光増幅器９１１、光路補正機構９２０、高反射ミラー９３１、９３３、ビームサンプラ９３２、ビームプロファイラ９２２、コントローラ９５０を含んでもよい。破線矢印は変化前の光路を示し、実線矢印は変化後の光路を示す。

光路補正機構９２０は、結晶スラブ型光増幅器９１１の出力側に配置されてもよい。光路補正機構９２０は、高反射ミラー９２１を含んでもよい。光路補正機構９２０は、図６Ａ、６Ｂが示す光路補正機構４５０と同様の構成を有してもよい。

高反射ミラー９３１は、高反射ミラー９２１により反射されたレーザ光を反射してもよい。ビームサンプラ９３２は、高反射ミラー９２１の下流側に配置され、高反射ミラー９２１からの反射光の一部をサンプル光として反射し、他の成分を透過させてもよい。高反射ミラー９３３は、ビームサンプラ９３２の下流側において、ビームサンプラ９３２を透過したレーザ光を反射してもよい。

ビームプロファイラ９２２は、ビームサンプラ９３２によるサンプル光を受光する位置に配置されてもよい。ビームプロファイラ９２２のタイプは問わない。コントローラ９５０は、光路補正機構９２０及びビームプロファイラ９２２に電気的に接続されてもよい。コントローラ９５０は、実施形態３で説明した方法と同様の方法により、ビームプロファイラ９２２から取得したビームプロファイルに基づいて光路補正機構９２０を制御してもよい。

本実施形態により、結晶スラブ型光増幅器９１１における光路変化を適切に補正し得る。なお、実施形態１〜５における他の光路補正のための構成も、結晶スラブ型光増幅器９１１の光路変化の補正に適用し得る。

１２．実施形態７：メインパルスレーザ装置とプリパルスレーザ装置を含むレーザ装置
１２．１ レーザ装置の構成
図１８は、本実施形態のレーザ装置３の構成を模式的に示している。レーザ装置３は、メインパルスレーザ装置３７１、プリパルスレーザ装置３７２、ビームコンバイナ９５１、及びレーザ装置コントローラ３７３を含んでもよい。メインパルスレーザ装置３７１、プリパルスレーザ装置３７２は、それぞれ、スラブ型光増幅器における光路変化を補正するための光路補正機構を含んでもよい。

メインパルスレーザ装置３７１は図１及び図９に示す構成を有してもよい。プリパルスレーザ装置３７２は、図１７に示す構成に加え、プリパルスマスタオシレータ（ＰＭＯ）９０１を含んでもよい。プリパルスマスタオシレータ９０１は、プリパルスレーザ装置３７２におけるマスタオシレータであり得る。プリパルスマスタオシレータ９０１は、例えばＮｄ：ＹＶＯ_４結晶を含むレーザ発振器又はダイオード励起型のモードロックレーザであってもよい。

ビームコンバイナ９５１は、メインパルスレーザ装置３７１が出力するメインパルスレーザ光の光路と、プリパルスレーザ装置３７２が出力するプリパルスレーザ光の光路とが交わる位置に配置されてもよい。ビームコンバイナ９５１は、メインパルスレーザ光を高い透過率で透過させる基板を有してもよい。当該基板は、例えばダイヤモンドで形成されてもよい。

ビームコンバイナ９５１のメインパルスレーザ光が入射する面に、メインパルスレーザ光の反射を抑制する薄膜が形成されてもよい。ビームコンバイナ９５１のプリパルスレーザ光が入射する面に、プリパルスレーザ光を高い反射率で反射する反射膜が形成されてもよい。

レーザ装置コントローラ３７３は、マスタオシレータ３５０及びプリパルスマスタオシレータ９０１に接続され、マスタオシレータ３５０及びプリパルスマスタオシレータ９０１の発振タイミングを制御するよう構成されてもよい。

１２．２ レーザ装置の動作
レーザ装置コントローラ３７３は、プリパルスマスタオシレータ９０１をレーザ発振させてもよい。プリパルスマスタオシレータ９０１から出力されたプリパルスレーザ光は、結晶スラブ型光増幅器９１１で増幅されてもよい。光路補正機構９２０は、結晶スラブ型光増幅器９１１における光路の変化を補正してもよい。光路補正機構９２０の動作は、図１７を参照して説明した通りでもよい。

レーザ装置コントローラ３７３は、マスタオシレータ３５０をレーザ発振させてもよい。メインパルスレーザ装置３７１の動作は、例えば、図１及び図９を参照して説明した通りでもよい。

プリパルスレーザ光はビームコンバイナ９５１で反射され、レーザ光集光ミラー２２に導かれて集光され、チャンバ２内のターゲット２７に照射されてもよい。プリパルスレーザ光を照射されたターゲット２７は、霧状に拡散してもよい。

レーザ装置コントローラ３７３は、プリパルスレーザ光がターゲット２７に照射されてから所定の時間経過後にメインパルスレーザ光が拡散したターゲット２７に照射されるように、マスタオシレータ３５０からメインパルスレーザ光が出力されるタイミングを制御してもよい。

メインパルスレーザ装置３７１から出力したメインパルスレーザ光は、ビームコンバイナ９５１を透過し、レーザ光集光ミラー２２にて集光され、拡散したターゲット２７に照射されてもよい。拡散したターゲット２７は、メインパルスレーザ光の照射によってプラズマ化してもよい。プラズマからはＥＵＶ光が放射されてもよい。ＥＵＶ光は、ＥＵＶ集光ミラー２３によって集光され、チャンバ２に接続された露光装置６（図１参照）に出力されてもよい。

本実施形態によれば、メインパルスレーザ装置３７１及びプリパルスレーザ装置３７２のそれぞれにおいて、スラブ型光増幅器における光路変化を適切に補正することができる。なお、メインパルスレーザ装置３７１及びプリパルスレーザ装置３７２の一方のみに光路補正機構が実装されていてもよい。メインパルスレーザ装置３７１及びプリパルスレーザ装置３７２は、複数の光路補正機構を含んでもよい。

本明細書における実施形態１〜６の１又は複数を、メインパルスレーザ装置３７１とプリパルスレーザ装置３７２とに適用してもよい。また、メインパルスレーザ装置３７１とプリパルスレーザ装置３７２とには同じ光路補正方法を適用してもよいし、異なる光路補正方法を適用してもよい。本明細書で説明したレーザ装置は、極端紫外光生成システムと異なるシステムに適用してもよい。光路補正機構は、コントローラによらず、マニュアル操作によって高反射ミラーを平行移動し、高反射ミラーの角度を変化させてもよい。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、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、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。

ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換え得る。ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加え得る。各実施形態の構成の一部について、削除、他の構成の追加、他の構成による置換をし得る。

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修飾句「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。

３ レーザ装置、２３ ＥＵＶ光集光ミラー、２６ ターゲット供給部、２７ ターゲット、３５０ マスタオシレータ、３５１＿１、９１１ スラブ型光増幅器、３７１ メインパルスレーザ装置、３７２ プリパルスレーザ装置、４５０、６５０、７５０、９２０ 光路補正機構、４５１、４５７、９２１ 高反射ミラー、４８３、４８４、９３２ ビームサンプラ、４８５、４８６、９２２ ビームプロファイラ、５２６ コントローラ、９０１ プリパルスマスタオシレータ

Claims (9)

1. レーザ光を出力するオシレータと、
   前記オシレータから出力されたレーザ光を、スラブ状の光増幅領域を通過させることで増幅して出力するスラブ型光増幅器と、
   前記スラブ型光増幅器に入力されるレーザ光又は前記スラブ型光増幅器から出力されるレーザ光の光路上に配置され、前記スラブ型光増幅器におけるレーザ進行面と平行な方向において移動するミラーと、を含むレーザ装置。
2. 請求項１に記載のレーザ装置であって、
   前記ミラーを含み、前記ミラーを移動する光路補正機構と、
   前記光路補正機構を制御するコントローラと、をさらに含み、
   前記コントローラは、前記光路補正機構を制御して前記レーザ進行面と平行な方向において前記ミラーを平行移動することによって、前記スラブ型光増幅器における光路変化の平行移動成分を補正する、レーザ装置。
3. 請求項２に記載のレーザ装置であって、
   前記スラブ型光増幅器及び前記ミラーの下流側に配置されたビームサンプラと
   前記ビームサンプラからのサンプルレーザ光を受光するビームプロファイラをさらに含み、
   前記コントローラは、前記ビームプロファイラからビームプロファイルデータを取得し、
   前記取得したビームプロファイルデータからビーム位置を計算し、
   前記ビーム位置と基準ビーム位置との差分に基づいて、前記ミラーの移動量を決定する、レーザ装置。
4. 請求項２に記載のレーザ装置であって、
   前記スラブ型光増幅器及び前記ミラーの下流側に配置された第１ビームサンプラと、
   前記第１ビームサンプラからのサンプルレーザ光を受光する第１ビームプロファイラと、
   前記第１ビームサンプラの下流側に配置された第２ビームサンプラと、
   前記第２ビームサンプラからのサンプルレーザ光を受光する第２ビームプロファイラと、をさらに含み、
   前記コントローラは、
   前記第１ビームプロファイラにおける観測ビーム位置と第１基準ビーム位置との差分を計算し、
   前記第２ビームプロファイラにおける観測ビーム位置と第２基準ビーム位置との差分を計算し、
   前記第１ビームプロファイラにおける差分と前記第２ビームプロファイラにおける差分とに基づき、前記ミラーの角度変更量及び平行移動量を決定する、レーザ装置
5. 請求項２に記載のレーザ装置であって、
   前記スラブ型光増幅器及び前記ミラーの下流側に配置された第１ビームサンプラと、
   前記第１ビームサンプラからのサンプルレーザ光を受光する第１ビームプロファイラと、
   前記第１ビームサンプラの下流側に配置された第２ビームサンプラと、
   前記第２ビームサンプラからのサンプルレーザ光を受光する第２ビームプロファイラと、をさらに含み、
   前記光路補正機構は、前記ミラーの上流側又は下流側に配置されるとともに前記レーザ進行面と平行な方向において角度可変の第２ミラーをさらに含み、
   前記コントローラは、
   前記第１ビームプロファイラにおける観測ビーム位置と第１基準ビーム位置との差分を計算し、
   前記第２ビームプロファイラにおける観測ビーム位置と第２基準ビーム位置との差分を計算し、
   前記第１ビームプロファイラにおける差分と前記第２ビームプロファイラにおける差分とに基づき、前記ミラーの平行移動量及び前記第２ミラーの角度変更量を決定する、レーザ装置
6. 請求項２に記載のレーザ装置であって、
   前記コントローラは、前記スラブ型光増幅器の温度に基づいて前記ミラーの移動量を決定する、レーザ装置。
7. 請求項２に記載のレーザ装置であって、
   前記コントローラは、前記スラブ型光増幅器の起動からの経過時間に基づいて前記ミラーの移動量を決定する、レーザ装置。
8. チャンバと、
   前記チャンバにターゲットを供給するターゲット供給部と、
   前記チャンバ内において前記ターゲットに照射するパルスレーザ光を出力する請求項１に記載のレーザ装置と、
   前記パルスレーザ光の照射によりプラズマ化したターゲットから放射された極端紫外光を集光する集光ミラーと、を含む極端紫外光生成システム。
9. 請求項８に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記レーザ装置は、プリパルスレーザ装置とメインパルスレーザ装置とを含み、
   前記メインパルスレーザ装置は、前記スラブ型光増幅器と前記ミラーとを含む、極端紫外光生成システム。

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