JPWO2020008599A1 - エネルギ計測装置及びエキシマレーザ装置 - Google Patents

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Abstract

本開示の一観点に係るエネルギ計測装置は、メイン光の一部を第１ビームスプリッタ、第２ビームスプリッタ、第３ビームスプリッタ、及び第４ビームスプリッタで順に反射してエネルギセンサに入力する。第１ビームスプリッタ、第２ビームスプリッタ、第３ビームスプリッタ、及び第４ビームスプリッタは、メイン光の入射角変化及び偏光純度変化によるエネルギセンサの検出値の変化を抑制する入射角、光路の折り曲げ方向となるように配置されている。

Description

本開示は、エネルギ計測装置及びエキシマレーザ装置に関する。
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。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ている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには等価における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化部（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化部によりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
また、エキシマレーザ光はパルス幅が約数１０ｎｓであって、波長は２４８．４ｎｍや１９３．４ｎｍと短いことから、高分子材料やガラス材料等の直接加工に用いられることがある。高分子材料は、結合エネルギよりも高いフォトンエネルギをもつエキシマレーザ光によって、高分子材料の結合を切断できる。そのため、非加熱加工が可能となり、加工形状が綺麗になることが知られている。
また、ガラスやセラミックス等はエキシマレーザ光に対する吸収率が高いので、可視レーザ光及び赤外線レーザ光では加工することが難しい材料の加工もできることが知られている。
国際公開第２０１４／０１７５６２号 特開平４−１１１３７０号公報 国際公開第２０１６／０８４７５５号
概要
本開示の１つの観点に係るエネルギ計測装置は、レーザ発振器から出力されるレーザ光のエネルギを計測するエネルギ計測装置であって、レーザ発振器から出力されるレーザ光の第１光路上に第１入射角で配置され、第１光路を通るレーザ光の一部を反射して第２光路を生成する第１ビームスプリッタと、第２光路上に第２入射角で配置され、第２光路を通るレーザ光の一部を反射して第３光路を生成する第２ビームスプリッタと、第３光路上に第３入射角で配置され、第３光路を通るレーザ光の一部を反射して第４光路を生成する第３ビームスプリッタと、第４光路上に第４入射角で配置され、第４光路を通るレーザ光の一部を反射して第５光路を生成する第４ビームスプリッタと、第５光路上又は第５光路を経由した光路上に配置されたエネルギセンサと、を備え、第１入射角と第２入射角とは等しく、第３入射角と第４入射角とは等しく、第１ビームスプリッタの第１入射面と第２ビームスプリッタの第２入射面とは第１平面上にあり、第３ビームスプリッタの第３入射面と第４ビームスプリッタの第４入射面とは第１平面に対して垂直な第２平面上にあり、第１ビームスプリッタは、第１平面において第１光路を第１方向に折り曲げて第２光路を生成し、第２ビームスプリッタは、第１平面において第２光路を第１方向に折り曲げて第３光路を生成し、第３ビームスプリッタは、第２平面において第３光路を第２方向に折り曲げて第４光路を生成し、第４ビームスプリッタは、第２平面において第４光路を第２方向に折り曲げて第５光路を生成するエネルギ計測装置である。
本開示の１つの観点に係るエネルギ計測装置は、レーザ発振器から出力されるレーザ光のエネルギを計測するエネルギ計測装置であって、レーザ発振器から出力されるレーザ光の第１光路上に第１入射角で配置され、第１光路を通るレーザ光の一部を反射して第２光路を生成する第１ビームスプリッタと、第２光路上に第２入射角で配置され、第２光路を通るレーザ光の一部を反射して第３光路を生成する第２ビームスプリッタと、第３光路上に第３入射角で配置され、第３光路を通るレーザ光の一部を反射して第４光路を生成する第３ビームスプリッタと、第４光路上に第４入射角で配置され、第４光路を通るレーザ光の一部を反射して第５光路を生成する第４ビームスプリッタと、第５光路上又は第５光路を経由した光路上に配置されたエネルギセンサと、を備え、第１入射角と第４入射角とは等しく、第２入射角と第３入射角とは等しく、第１ビームスプリッタの第１入射面と第４ビームスプリッタの第４入射面とは第１平面に平行であり、第２ビームスプリッタの第２入射面と第３ビームスプリッタの第３入射面とは第１入射面に対して垂直な第２平面上にあり、第１ビームスプリッタは、第１入射面において第１光路を第１方向に折り曲げて第２光路を生成し、第２ビームスプリッタは、第２平面において第２光路を第２方向に折り曲げて第３光路を生成し、第３ビームスプリッタは、第２平面において第３光路を第２方向に折り曲げて第４光路を生成し、第４ビームスプリッタは、第４入射面において第４光路を第１方向とは逆方向に折り曲げて第５光路を生成するエネルギ計測装置である。
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、例示的なエキシマレーザ装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、フッ化カルシウムの反射特性を示す図である。 図３は、実施形態１に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図である。 図４は、実施形態１に係るパワーモニタの構成を概略的に示す正面図である。 図５は、実施形態１に係るパワーモニタの構成を概略的に示す側面図である。 図６は、メイン光の入射角変化による検出値の変化の抑制の説明図である。 図７は、メイン光の入射角変化による検出値の変化の抑制の説明図である。 図８は、実施形態２に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図である。 図９は、実施形態２に係るパワーモニタの構成を概略的に示す正面図である。 図１０は、実施形態２に係るパワーモニタの構成を概略的に示す側面図である。 図１１は、実施形態２に係るパワーモニタの構成を概略的に示す上面図である。 図１２は、メイン光の入射角変化による検出値の変化の抑制の説明図である。 図１３は、実施形態３に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図である。 図１４は、実施形態３に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図である。
実施形態
−目次−
１．エキシマレーザ装置の全体説明
１．１ 構成
１．２ 動作
２．課題
３．実施形態１
３．１ 構成
３．２ 動作
３．３ 作用・効果
４．実施形態２
４．１ 構成
４．２ 動作
４．３ 作用・効果
５．実施形態３
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用・効果
６．その他
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．エキシマレーザ装置の全体説明
１．１ 構成
図１は、例示的なエキシマレーザ装置の構成を概略的に示す図である。エキシマレーザ装置１は、制御部１０と、レーザ発振器システム２０とを含む。
制御部１０は、露光装置１００に設けられた露光装置コントローラ１１０との間で各種信号を送受信する。制御部１０は、レーザ発振器システム２０を制御する。制御部１０には、記憶部１２が設けられている。
レーザ発振器システム２０（レーザ発振器の一例）は、チャンバ２２と、レーザ共振器２８と、充電器３４と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ：Pulse Power Module）３６と、パワーモニタ３８と、を含む。
チャンバ２２は、一対の電極２４ａ及び２４ｂと、レーザ光を透過する２つのウインドウ２６ａ及び２６ｂとを含む。チャンバ２２は、レーザ共振器２８の光路上に配置される。
チャンバ２２には、例えば、レアガスとしてアルゴンガス又はクリプトンガス、ハロゲンガスとしてフッ素ガス又は塩素ガス、バッファガスとしてネオンガス又はヘリュームガスを含むレーザガスが封入される。一対の電極２４ａ及び２４ｂは、レーザガスを放電により励起するための電極である。チャンバ２２内で発生したレーザ光は、ウインドウ２６ａ及び２６ｂを介してチャンバ２２の外部に出射する。
レーザ共振器２８は、出力結合ミラー（ＯＣ：Output Coupler）３０と、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ：Line Narrowing Module）３２とを含む。
出力結合ミラー３０は、チャンバ２２から出力されるレーザ光のうちの一部のレーザ光を透過させて出力し、一部のレーザ光を反射させてチャンバ２２内に戻す部分反射ミラーである。
狭帯域化モジュール３２は、プリズム３２ａとグレーティング３２ｂとを含む。プリズム３２ａはビームの幅を拡大する。グレーティング３２ｂは、入射角と回折角度とが同じ角度となるリトロー配置される。狭帯域化モジュール３２は、プリズム３２ａとグレーティング３２ｂとによってレーザ光から特定の波長のレーザ光を取り出し、レーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する。
出力結合ミラー３０とグレーティング３２ｂとの間の距離は、チャンバ２２から出力される所定波長のレーザ光が定常波を形成する距離に設定される。チャンバ２２から出射したレーザ光は、狭帯域化モジュール３２と出力結合ミラー３０との間で往復し、チャンバ２２内の電極２４ａと電極２４ｂとの間を通過する度に増幅される。増幅されたレーザ光の一部は、出力結合ミラー３０を介して、出力レーザ光として出力される。
充電器３４は、電源装置に接続されたコンデンサによって構成される。充電器３４は、一対の電極２４ａ及び２４ｂ間に高電圧を印加するための電気エネルギを保持する。充電器３４は、パルスパワーモジュール３６に設けられる充電コンデンサに接続される。
パルスパワーモジュール３６は、不図示の充電コンデンサ、及び制御部１０によって制御されるスイッチ３６ａを含む。スイッチ３６ａがオフからオンになると、パルスパワーモジュール３６は、充電器３４に保持されていた電気エネルギからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を一対の電極２４ａ及び２４ｂ間に印加する。
パワーモニタ３８は、出力結合ミラー３０から出力される出力レーザ光のエネルギを計測するエネルギ計測装置である。パワーモニタ３８は、出力レーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ３８ａと、集光レンズ３８ｂと、光センサ３８ｃとを含む。
ビームスプリッタ３８ａは、入射した光を２方向に分岐させる光学素子であり、入射した光の一部を透過させるとともに一部を反射させる。集光レンズ３８ｂは、レーザ光を集光するレンズであり、複数のレンズで構成してもよい。光センサ３８ｃは、例えばフォトダイオードであり、入射するレーザ光の強度に応じた検出信号を出力する。
１．２ 動作
制御部１０は、露光装置１００に設けられた露光装置コントローラ１１０から送信された目標パルスエネルギＥｔと発振トリガ信号とを受信する。
制御部１０は、受信した目標パルスエネルギＥｔと発振トリガ信号とに基づき、レーザ光のパルスエネルギが目標パルスエネルギＥｔとなるように充電器３４に所定の充電電圧（Ｖｈｖ）を設定する。制御部１０は、発振トリガ信号に同期させてパルスパワーモジュール３６のスイッチ３６ａを動作させる。パルスパワーモジュール３６は、スイッチ３６ａの動作に応じて、充電器３４により加えられた充電電圧を短パルス化して、一対の電極２４ａ及び２４ｂ間に高電圧を印加する。
一対の電極２４ａ及び２４ｂ間に高電圧が印加されると、一対の電極２４ａ及び２４ｂ間に放電が発生する。この放電のエネルギにより、チャンバ２２内のレーザガスが励起される。レーザ共振器２８は、励起されたレーザガスより発せられた光を、出力結合ミラー３０と、狭帯域化モジュール３２との間で共振させ、レーザ発振させる。狭帯域化モジュール３２は、プリズム３２ａとグレーティング３２ｂとによってレーザ光を狭帯域化する。狭帯域化されたレーザ光は、出力結合ミラー３０を透過して出力される。
出力結合ミラー３０から出力された出力レーザ光は、パワーモニタ３８のビームスプリッタ３８ａに入射する。ビームスプリッタ３８ａに入射したレーザ光は、ビームスプリッタ３８ａによって一部が透過し、一部が反射する。
ビームスプリッタ３８ａを透過したレーザ光は、露光装置１００に入射する。一方、ビームスプリッタ３８ａによって反射したレーザ光は、パワーモニタ３８の集光レンズ３８ｂを介して光センサ３８ｃに入射する。パワーモニタ３８は、光センサ３８ｃによって出力レーザ光のパルスエネルギＥを検出する。
制御部１０は、充電電圧Ｖｈｖと出力レーザ光のパルスエネルギＥとの少なくとも１つを記憶部１２に記憶させる。制御部１０は、以上の動作を繰り返すことによって、各々のパルスにおける充電電圧Ｖｈｖ（Ｖｈｖ１，Ｖｈｖ２，・・・・，Ｖｈｖｎ）と出力レーザ光のパルスエネルギＥ（Ｅ１，Ｅ２，・・・・，Ｅｎ）とを記憶してもよい。
また、制御部１０は、目標パルスエネルギＥｔと光センサ３８ｃにより検出されたエネルギＥとの差ΔＥに基づいて、次のレーザ発振に用いられる充電電圧Ｖｈｖを定めるフィードバック制御を行う。
２．課題
パワーモニタ３８は、光センサ３８ｃに入射するレーザ光が強すぎると、光センサ３８ｃの劣化が進んで寿命が低下する。
また、パワーモニタ３８に入射するレーザ光の入射角及び偏光純度の少なくとも一方が変化すると、実際のパルスエネルギが一定であってもエネルギ検出値が変化する。
図２は、ビームスプリッタ３８ａの材質の一例であるフッ化カルシウム（ＣａＦ２）に入射するレーザ光の入射角と反射率との関係を示している。図２において、実線はＳ偏光に対する反射率を示し、破線はＰ偏光に対する反射率を示している。図２では、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光の入射角が４０度から５０度までの間における関係を示している。
図２に示すように、フッ化カルシウムは、各入射角においてＰ偏光に対する反射率とＳ偏光に対する反射率が異なっている。このため、ビームスプリッタ３８ａに入射するレーザ光の偏光純度が変化すると、光センサ３８ｃに入射する光量が変化する。
また、フッ化カルシウムは、入射角の増加に伴いＰ偏光に対する反射率が減少し、Ｓ偏光に対する反射率が増加する関係を有している。このため、ビームスプリッタ３８ａに入射するレーザ光の入射角が変化すると、光センサ３８ｃに入射する光量が変化する。
ここでは、フッ化カルシウムについて説明したが、サファイヤ及び合成石英についても同様の性質を有している。
３．実施形態１
３．１ 構成
図３、図４、及び図５は、それぞれ実施形態１に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図、正面図、及び側面図である。図４及び図５においては、チャンバ２２及びレーザ共振器２８についても示している。実施形態１において、出力結合ミラー３０から出力されたエキシマレーザ光（以下、メイン光という）の進行方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する平面内のそれぞれ直交する方向をＨ方向及びＶ方向と定義する。
実施形態１に係るパワーモニタ５０（エネルギ計測装置の一例）は、第１ビームスプリッタ５２と、第２ビームスプリッタ５４と、第３ビームスプリッタ５６と、第４ビームスプリッタ５８と、集光レンズ６０と、拡散板６２と、光センサ６４とを含む。
第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８は、それぞれ同一の材質で構成され、ここではフッ化カルシウムで構成される。したがって、第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８は、同一の反射特性を有する。
第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８は、それぞれノンコートのビームスプリッタである。
なお、第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８は、それぞれ同一のコーティングを有していてもよい。
また、メイン光がＸｅＣｌエキシマレーザ又はＸｅＦエキシマレーザの場合は、第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８は、サファイヤ又は合成石英で構成されてもよい。
第１ビームスプリッタ５２は、メイン光をサンプリングするためのビームスプリッタである。メイン光の設計上の光路を、Ｚ方向に向かう第１光路Ｏ１とする。第１ビームスプリッタ５２は、第１光路Ｏ１上に第１入射角θ１で配置され、第１光路Ｏ１を通るメイン光の一部を反射して第２光路Ｏ２を生成する。
第１ビームスプリッタ５２は、メイン光を反射する反射面がＨ方向に対して平行に、かつＺ方向及びＶ方向に対して傾斜を持って配置される。ここでは、第１入射角θ１は４５度である。即ち、第１ビームスプリッタ５２は、反射面がＺ方向及びＶ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。第１ビームスプリッタ５２は、第１光路Ｏ１を通るメイン光の一部を９０度に跳ねて−Ｖ方向に向かう第２光路Ｏ２を生成する。
また、第１光路Ｏ１におけるメイン光は、偏光成分のうち最も大きい偏光成分である主偏光成分がＶ方向に平行である。したがって、第１ビームスプリッタ５２の入射面（第１光路Ｏ１と第２光路Ｏ２とを含む面、第１入射面の一例）とメイン光の主偏光成分とは平行である。即ち、第１ビームスプリッタ５２は、第１光路Ｏ１を通るメイン光をＰ偏光として反射（Ｐ反射）する。
このように、第１ビームスプリッタ５２は、メイン光の主偏光成分が第１ビームスプリッタ５２のＰ偏光となるように配置されることが反射率低減の観点から好ましい。なお、第１ビームスプリッタ５２がメイン光をＳ偏光として反射（Ｓ反射）するようにパワーモニタ５０を配置してもよい。
第２ビームスプリッタ５４は、第２光路Ｏ２上に第２入射角θ２で配置され、第２光路Ｏ２を通る光の一部を反射して第３光路Ｏ３を生成する。
第２ビームスプリッタ５４は、光を反射する反射面がＨ方向に対して平行に、かつＺ方向及びＶ方向に対して傾斜を持って配置される。第２入射角θ２は、第１入射角θ１と等しく、４５度である。即ち、第２ビームスプリッタ５４は、反射面がＺ方向及びＶ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。
本明細書において、２つの角が等しいとは、２つの角が完全に同一のものに限定されず、２つの角が実質的に等しいものを含む。
例えば、第１入射角θ１と第２入射角θ２とが等しいとは、第１入射角θ１と第２入射角θ２とが等しいとみなすことができる範囲内のものを含む。第１入射角θ１と第２入射角θ２とが等しいとみなすことができる範囲内とは、後述するメイン光の入射角変化による検出値の変化を抑制することができる範囲内である。
第２ビームスプリッタ５４は、第２光路Ｏ２を通る光の一部を９０度に跳ねて−Ｚ方向に向かう第３光路Ｏ３を生成する。
また、第２光路Ｏ２を通る光は、主偏光成分がＺ方向に平行である。したがって、第２ビームスプリッタ５４は、第２光路Ｏ２を通る光をＰ反射する。第１ビームスプリッタ５２の入射面と第２ビームスプリッタ５４の入射面（第２光路Ｏ１と第３光路Ｏ２とを含む面、第２入射面の一例）とは同一平面である。即ち、第１ビームスプリッタ５２の入射面と第２ビームスプリッタ５４の入射面とは、それぞれ第１平面上にある。
本明細書において、２つの平面が同一平面とは、２つの平面が完全に同一のものに限定されず、２つの平面が実質的に同一のものを含む。
例えば、第１ビームスプリッタ５２の入射面と第２ビームスプリッタ５４の入射面とが同一平面とは、それぞれの入射面が同一平面とみなすことができる範囲内のものを含む。同一平面とみなすことができる範囲内とは、第１ビームスプリッタ５２が第１光路Ｏ１を通るメイン光をＰ反射し、第２ビームスプリッタ５４が第２光路Ｏ２を通る光をＰ反射することができる範囲内である。
第３ビームスプリッタ５６は、第３光路Ｏ３上に第３入射角θ３で配置され、第３光路Ｏ３を通る光の一部を反射して第４光路Ｏ４を生成する。
第３ビームスプリッタ５６は、光を反射する反射面がＶ方向に対して平行に、かつＺ方向及びＨ方向に対して傾斜を持って配置される。第３入射角θ３は第１入射角θ１と等しいことが望ましく、ここでは、第３入射角θ３は４５度である。即ち、第３ビームスプリッタ５６は、反射面がＺ方向及びＨ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。第３ビームスプリッタ５６は、第３光路Ｏ３を通る光の一部を９０度に跳ねて−Ｈ方向に向かう第４光路Ｏ４を生成する。
また、第３光路Ｏ３を通る光は、主偏光成分がＶ方向に平行である。したがって、第３ビームスプリッタ５６は、第３光路Ｏ３を通る光をＳ反射する。第３ビームスプリッタ５６の入射面（第３光路Ｏ３と第４光路Ｏ４とを含む面、第３入射面の一例）は、第１ビームスプリッタ５２の入射面に対して垂直である。即ち、第３ビームスプリッタ５６の入射面は、第１平面に対して垂直な第２平面上にある。
本明細書において、２つの平面が垂直とは、２つの平面が完全に垂直のものに限定されず、２つの平面が実質的に垂直のものを含む。
例えば、第１ビームスプリッタ５２の入射面と第３ビームスプリッタ５６の入射面とが垂直とは、それぞれの入射面が垂直とみなすことができる範囲内のものを含む。垂直とみなすことができる範囲内とは、第１ビームスプリッタ５２が第１光路Ｏ１を通るメイン光をＰ反射し、第３ビームスプリッタ５６が第３光路Ｏ３を通る光をＳ反射することができる範囲内である。
第４ビームスプリッタ５８は、第４光路Ｏ４上に第４入射角θ４で配置され、第４光路Ｏ４を通る光の一部を反射して第５光路Ｏ５を生成する。
第４ビームスプリッタ５８は、光を反射する反射面がＶ方向に対して平行に、かつＺ方向及びＨ方向に対して傾斜を持って配置される。第４入射角θ４は、第３入射角θ３と等しく、４５度である。即ち、第４ビームスプリッタ５８は、反射面がＺ方向及びＨ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。第４入射角θ４は、第２入射角θ２と等しいことが望ましい。
第４ビームスプリッタ５８は、第４光路Ｏ４を通る光の一部を９０度に跳ねてＺ方向に向かう第５光路Ｏ５を生成する。
また、第４光路Ｏ４を通る光は、主偏光成分がＶ方向に平行である。したがって、第４ビームスプリッタ５８は、第４光路Ｏ４を通る光をＳ反射する。第３ビームスプリッタ５６の入射面と第４ビームスプリッタ５８の入射面（第４光路Ｏ４と第５光路Ｏ５とを含む面、第４入射面の一例）とは、同一平面である。即ち、第３ビームスプリッタ５６の入射面と第４ビームスプリッタ５８の入射面とは、それぞれ第２平面上にある。
なお、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８の反射面の裏面側には、不図示の光吸収部材が配置される。第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８を透過した光は、不図示の光吸収部材に吸収される。
集光レンズ６０は、レーザ光を集光するレンズであり、第５光路Ｏ５上に配置される。集光レンズ６０は、第５光路Ｏ５を通る光を光センサ６４の受光部に集光する。拡散板６２は、入射した光を拡散して光センサ６４の劣化を防止するためのものであり、例えばすりガラスが用いられる。拡散板６２は、集光レンズ６０が集光したレーザ光をスムージングして出射する。光センサ６４（エネルギセンサの一例）は、例えばフォトダイオードである。光センサ６４は、入射したレーザ光のパルスエネルギＥを検出する。
ここでは第５光路Ｏ５上に光センサ６４を配置したが、光センサ６４は、第５光路Ｏ５を経由した光路上に配置すればよい。例えば、第５光路Ｏ５の後に、第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８と同様に配置した４つのビームスプリッタによる新たな光路を構成し、新たな光路の出力光路上に光センサ６４を配置してもよい。
エキシマレーザ装置１において、パワーモニタ３８に代えてパワーモニタ５０を適用することができる。
３．２ 動作
出力結合ミラー３０から出力され、Ｚ方向に向かう第１光路Ｏ１を通るメイン光は、第１入射角θ１で第１ビームスプリッタ５２に入射する。第１ビームスプリッタ５２に入射したメイン光は、一部がＰ反射し、−Ｖ方向に９０度に跳ねられる。Ｐ反射した光は、第２光路Ｏ２を通り、第２入射角θ２で第２ビームスプリッタ５４に入射する。
第２ビームスプリッタ５４に入射した光は、一部がＰ反射し、−Ｚ方向に９０度に跳ねられる。Ｐ反射した光は、第３光路Ｏ３を通り、第３入射角θ３で第３ビームスプリッタ５６に入射する。
図６及び図７は、第１ビームスプリッタ５２に入射するメイン光の入射角変化による検出値の変化の抑制を説明するための図である。
パワーモニタ５０は、第１ビームスプリッタ５２のＶＺ平面内方向の入射角変化に対し、入射角変化が逆方向に変化する向きに第２ビームスプリッタ５４が配置される。具体的には、図６に示すように、第１ビームスプリッタ５２及び第２ビームスプリッタ５４は、入射光に対し逆方向に跳ねる向きに配置される。即ち、第１ビームスプリッタ５２及び第２ビームスプリッタ５４は、ビームスプリッタの裏面から反射面に向かう方向をビームスプリッタの法線ベクトルの向きと定義すると、それぞれの法線ベクトルのＶ方向成分が逆向きで、Ｚ方向成分が同じ向きに配置される。この構成により、第１ビームスプリッタ５２は、第１平面において第１光路Ｏ１を第１方向である右回り方向に折り曲げて第２光路Ｏ２を生成する。また、第２ビームスプリッタ５４は、第１平面において第２光路Ｏ２を第１方向である右回り方向に折り曲げて第３光路Ｏ３を生成する。
第１ビームスプリッタ５２と第２ビームスプリッタ５４とは、それぞれ光路を右回り方向に折り曲げているが、それぞれ光路を左回り方向に折り曲げてもよい。このように、パワーモニタ５０は、第１ビームスプリッタ５２と第２ビームスプリッタ５４とで、第１ビームスプリッタ５２の入射面の同一方向視において右回り方向及び左回り方向のうちのいずれかの同回り方向に折り曲げて光路を生成する構成を有している。即ち、ここでの第１方向とは、Ｚ方向、Ｈ方向及びＶ方向に対する絶対的な方向ではなく、レーザ光の進行方向に対する相対的な方向を表している。
ここで、メイン光の光軸のポインティングがずれ、第１ビームスプリッタ５２に対するメイン光の入射角が設計上の第１光路Ｏ１の入射角θ１よりＶＺ平面内において入射角の角度誤差Δθだけ増減する場合について考える。メイン光の入射角がＶＺ平面内でΔθだけ増減すると、第１ビームスプリッタ５２を反射する光の反射角もＶＺ平面内でΔθだけ増減する。その結果、第２ビームスプリッタ５４に入射する光の入射角がＶＺ平面内で−Δθだけ増減する。
このように、メイン光の入射角がＶＺ平面内において増減すると、第１ビームスプリッタ５２の反射率が入射角依存により変化する。これに対し、第２ビームスプリッタ５４の入射角は第１ビームスプリッタ５２の入射角の増減とは逆向きに変化する。このため、第１ビームスプリッタ５２と第２ビームスプリッタ５４とでは、反射率の入射角依存による変化が逆向きとなる。したがって、各反射率の積は変化しにくくなり、メイン光の入射角の増減によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
入射角の角度誤差Δθは、３０ミリラジアン（≒１．７２度）以下であることが好ましく、より好ましくは１０ミリラジアン（≒０．５７度）以下である。
なお、図７に示す例では、第１ビームスプリッタ５２及び第２ビームスプリッタ５４は、入射光に対し同じ方向に跳ねる向きに配置される。即ち、第１ビームスプリッタ５２及び第２ビームスプリッタ５４は、それぞれの法線ベクトルのＶ方向成分及びＺ方向成分が逆向きに配置されている。この構成により、第１ビームスプリッタ５２と第２ビームスプリッタ５４は、同一方向視において逆回り方向に光路を折り曲げている。この場合は、第１ビームスプリッタ５２に入射するメイン光の角度変化を打ち消すことはできない。したがって、メイン光の入射角の増減によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することはできない。
図３、図４、及び図５の説明に戻り、第３ビームスプリッタ５６に入射したレーザ光は、一部がＳ反射し、−Ｈ方向に９０度に跳ねられる。Ｓ反射したレーザ光は、第４光路Ｏ４を通り、第４入射角θ４で第４ビームスプリッタ５８に入射する。
第４ビームスプリッタ５８に入射した光は、一部がＳ反射し、Ｚ方向に９０度に跳ねられる。Ｓ反射した光は、第５光路Ｏ５を通り、集光レンズ６０に入射する。
また、パワーモニタ５０は、第１ビームスプリッタ５２のＨＺ平面内方向の入射角変化に対し、第３ビームスプリッタ５６及び第４ビームスプリッタ５８が、メイン光の入射角変化による検出値の変化を抑制するように配置されている。即ち、図５に示すように、第３ビームスプリッタ５６及び第４ビームスプリッタ５８は、それぞれの法線ベクトルのＨ方向成分が逆向きで、Ｚ方向成分が同じ向きに配置される。この構成により、第３ビームスプリッタ５６は、第２平面において第３光路Ｏ３を第２方向である右回り方向に折り曲げて第４光路Ｏ４を生成する。また、第４ビームスプリッタ５８は、第２平面において第４光路Ｏ４を第２方向である右回り方向に折り曲げて第５光路Ｏ５を生成する。第２方向についても、Ｚ方向、Ｈ方向及びＶ方向に対する絶対的な方向ではなく、レーザ光の進行方向に対する相対的な方向を表している。ＨＺ平面内方向の入射角の角度誤差Δθについても、３０ミリラジアン（≒１．７２度）以下であることが好ましく、より好ましくは１０ミリラジアン（≒０．５７度）以下である。
再び図３、図４、及び図５の説明に戻り、集光レンズ６０に入射したレーザ光は、集光されて拡散板６２を通過する。拡散板６２を通過した光は、スムージングされて光センサ６４に入射する。光センサ６４は、入射した光の強度に応じた検出信号を出力する。
光センサ６４に入射する光は、メイン光から以下のように減光されている。メイン光の波長を２４８ｎｍ、第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８の材質であるフッ化カルシウムの入射角が４５度の場合のＰ偏光反射率（％Ｒｐ）を０．７１３％、Ｓ偏光反射率（％Ｒｓ）を８．４４６％であるとする。
この場合の４枚のビームスプリッタの反射率％Ｒａは、
％Ｒａ＝０．００７１３×０．００７１３×０．０８４４６×０．０８４４６×２４
＝５．０８２３１×１０−６
＝５．０８２３１×１０−４％
となる。ここで、上式の２４の項は、裏面反射分である。
３．３ 作用・効果
実施形態１に係るパワーモニタ５０によれば、メイン光の主偏光成分が第１ビームスプリッタ７２の入射面と平行となるように配置することで、反射率を低減させることができる。
また、４枚のビームスプリッタにより、光センサ６４に入射するレーザ光を減光することができる。これにより、光センサ６４を長寿命化することができる。
また、入射光に対し逆方向に跳ねる２枚のビームスプリッタ対である第１ビームスプリッタ５２と第２ビームスプリッタ５４、及び第３ビームスプリッタ５６と第４ビームスプリッタ５８を用いたことにより、入射角の変化によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
さらに、メイン光に対してＰ反射を２回、及びＳ反射を２回させてから光センサ６４に入力させている。このように、Ｐ反射の回数とＳ反射の回数とが同じ回数であるため、メイン光の偏光純度が変化した場合であっても、透過率（＝光センサ６４の入力／メイン光の出力）が変化しない。したがって、メイン光の偏光純度の変化によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
４．実施形態２
４．１ 構成
図８、図９、図１０、及び図１１は、それぞれ実施形態２に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図、正面図、側面図、及び上面図である。図９及び図１０においては、チャンバ２２及びレーザ共振器２８についても示している。実施形態１と同様に、出力結合ミラー３０から出力されたメイン光の進行方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する平面内のそれぞれ直交する方向をＨ方向及びＶ方向とする。
実施形態２に係るパワーモニタ７０は、第１ビームスプリッタ７２と、第２ビームスプリッタ７４と、第３ビームスプリッタ７６と、第４ビームスプリッタ７８とを含む。
第１ビームスプリッタ７２、第２ビームスプリッタ７４、第３ビームスプリッタ７６、及び第４ビームスプリッタ７８は、実施形態１に係る第１ビームスプリッタ５２、第２ビームスプリッタ５４、第３ビームスプリッタ５６、及び第４ビームスプリッタ５８と同様に、フッ化カルシウムで構成されたノンコートのビームスプリッタである。
第１ビームスプリッタ７２は、メイン光をサンプリングするためのビームスプリッタである。メイン光は、Ｚ方向に向かう第１光路Ｏ１１を通る。
第１ビームスプリッタ７２は、メイン光の第１光路Ｏ１１上に第１入射角θ１で配置され、第１光路Ｏ１１を通るメイン光の一部を反射して第２光路Ｏ１２を生成する。
第１ビームスプリッタ７２は、メイン光を反射する反射面がＨ方向に対して平行に、かつＺ方向及びＶ方向に対して傾斜を持って配置される。ここでは、第１入射角θ１は４５度である。即ち、第１ビームスプリッタ７２は、反射面がＺ方向及びＶ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。第１ビームスプリッタ７２は、第１光路Ｏ１１を通るメイン光の一部を９０度に跳ねて−Ｖ方向に向かう第２光路Ｏ１２を生成する。
また、第１光路Ｏ１１におけるメイン光は、主偏光成分がＶ方向に平行である。したがって、第１ビームスプリッタ７２は、メイン光をＰ反射する。なお、第１ビームスプリッタ７２がメイン光をＳ反射するようにパワーモニタ７０を配置してもよい。第１ビームスプリッタ７２の入射面（第１入射面の一例）は、第１平面に平行である。
第２ビームスプリッタ７４は、第２光路Ｏ１２上に第２入射角θ２で配置され、第２光路Ｏ２を通る光の一部を反射して第３光路Ｏ１３を生成する。
第２ビームスプリッタ７４は、光を反射する反射面がＺ方向に対して平行に、かつＨ方向及びＶ方向に対して傾斜を持って配置される。第２入射角θ２は、第１入射角θ１と等しいことが望ましい。ここでは、第２入射角θ２は４５度である。即ち、第２ビームスプリッタ７４は、反射面がＨ方向及びＶ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。
第２ビームスプリッタ７４は、第２光路Ｏ１２を通る光の一部を９０度に跳ねて−Ｈ方向に向かう第３光路Ｏ１３を生成する。
また、第２光路Ｏ１２を通る光は、主偏光成分がＺ方向に平行である。したがって、第２ビームスプリッタ７４は、第２光路Ｏ１２を通る光をＳ反射する。
第２ビームスプリッタ７４の入射面（第２入射面の一例）は、第１平面に対して垂直である。
第３ビームスプリッタ７６は、第３光路Ｏ１３上に第３入射角θ３で配置され、第３光路Ｏ３を通る光の一部を反射して第４光路Ｏ１４を生成する。
第３ビームスプリッタ７６は、光を反射する反射面がＺ方向に対して平行に、かつＶ方向及びＨ方向に対して傾斜を持って配置される。第３入射角θ３は、第２入射角θ２と等しく、４５度である。即ち、第３ビームスプリッタ７６は、反射面がＶ方向及びＨ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。
第３ビームスプリッタ７６は、第３光路Ｏ１３を通る光の一部を９０度に跳ねてＶ方向に向かう第４光路Ｏ１４を生成する。
また、第３光路Ｏ１３を通る光は、主偏光成分がＺ方向に平行である。したがって、第３ビームスプリッタ７６は、第３光路Ｏ１３を通る光をＳ反射する。
第２ビームスプリッタ７４の入射面と第３ビームスプリッタ７６の入射面（第３入射面の一例）とは、同一平面である。即ち、第２ビームスプリッタ７４の入射面と第３ビームスプリッタ７６の入射面とは、それぞれ第１平面に対して垂直な第２平面上にある。
第４ビームスプリッタ７８は、第４光路Ｏ１４上に第４入射角θ４で配置され、第４光路Ｏ４を通る光の一部を反射して第５光路Ｏ１５を生成する。
第４ビームスプリッタ７８は、第４光路Ｏ１４上に、反射面がＨ方向に対して平行に、かつＺ方向及びＶ方向に対して傾斜を持って配置される。第４入射角θ４は、第１入射角θ１と等しく、４５度である。即ち、第４ビームスプリッタ７８は、反射面がＺ方向及びＶ方向に対して４５度の傾斜を持って配置される。第４入射角θ４は、第３入射角θ３と等しいことが望ましい。
第４ビームスプリッタ７８は、第４光路Ｏ１４を通る光の一部を９０度に跳ねて−Ｚ方向に向かう第５光路Ｏ１５を生成する。
また、第４光路Ｏ１４を通る光は、主偏光成分がＺ方向に平行である。したがって、第４ビームスプリッタ７８は、第４光路Ｏ１４を通る光をＰ反射する。
第１ビームスプリッタ７２の入射面と第４ビームスプリッタ７８の入射面（第４入射面の一例）とは、平行である。即ち、第４ビームスプリッタ７８の入射面は、第１平面に平行である。
エキシマレーザ装置１において、パワーモニタ３８に代えてパワーモニタ７０を適用することができる。
４．２ 動作
出力結合ミラー３０から出力され、Ｚ方向に向かう第１光路Ｏ１１を通るメイン光は、第１入射角θ１で第１ビームスプリッタ７２に入射する。第１ビームスプリッタ７２に入射したメイン光は、一部がＰ反射し、−Ｖ方向に９０度に跳ねられる。Ｐ反射した光は、第２光路Ｏ１２を通り、第２入射角θ２で第２ビームスプリッタ７４に入射する。
第２ビームスプリッタ７４に入射した光は、一部がＳ反射し、−Ｈ方向に９０度に跳ねられる。Ｓ反射した光は、第３光路Ｏ１３を通り、第３入射角θ３で第３ビームスプリッタ７６に入射する。
第３ビームスプリッタ７６に入射したレーザ光は、一部がＳ反射し、Ｖ方向に９０度に跳ねられる。Ｓ反射したレーザ光は、第４光路Ｏ１４を通り、第４入射角θ４で第４ビームスプリッタ７８に入射する。
第４ビームスプリッタ７８に入射した光は、一部がＰ反射し、−Ｚ方向に９０度に跳ねられる。Ｐ反射した光は、第５光路Ｏ１５を通り、集光レンズ６０に入射する。
集光レンズ６０に入射したレーザ光は、集光されて拡散板６２を介して光センサ６４に入射する。光センサ６４は、入射したレーザ光の強度に応じた検出信号を出力する。ここでは第５光路Ｏ１５上に光センサ６４を配置したが、光センサ６４は、第５光路Ｏ１５を経由した光路上に配置すればよい。
図１２は、第１ビームスプリッタ７２に入射するメイン光の入射角変化による検出値の変化の抑制を説明するための図である。
パワーモニタ７０は、第１ビームスプリッタ７２のＶＺ平面内方向の入射角変化に対し、入射角変化が逆方向に変化する向きに第４ビームスプリッタ７８が配置される。具体的には、第１ビームスプリッタ７２及び第４ビームスプリッタ７８は、それぞれの法線ベクトルのＶ方向成分及びＺ方向成分が同じ向きに配置される。この構成により、第１ビームスプリッタ７２は、第１入射面において第１光路Ｏ１１を第１方向である右回り方向に折り曲げて第２光路Ｏ１２を生成する。また、第４ビームスプリッタ７８は、第４入射面において第４光路Ｏ１４を第１方向とは逆方向である左回り方向に折り曲げて第５光路Ｏ１５を生成する。なお、第１ビームスプリッタ７２が左回り方向に光路を折り曲げ、第４ビームスプリッタ７８が右回り方向に光路を折り曲げてもよい。
このように、パワーモニタ７０は、同じ方向を向く第１ビームスプリッタ７２と第４ビームスプリッタ７８とで、同一方向視において第１ビームスプリッタ７２は右回り方向及び左回り方向のうちのいずれかの第１方向に折り曲げて、第４ビームスプリッタ７８は第１方向とは逆方向に折り曲げて光路を生成する構成を有している。
ここで、メイン光の光軸のポインティングがずれ、第１ビームスプリッタ７２に対するメイン光の入射角が設計上の第１光路Ｏ１１の入射角θ１よりＶＺ平面内において角度誤差Δθだけ増減する場合について考える。メイン光の入射角がＶＺ平面内でΔθだけ増減すると、第１ビームスプリッタ７２を反射する光の反射角もＶＺ平面内でΔθだけ増減する。
第２ビームスプリッタ７４及び第３ビームスプリッタ７６による反射で、このΔθの増減が反転される。その結果、第４ビームスプリッタ７８の第４光路Ｏ１４の入射角が−Δθだけ増減する。
このように、メイン光の入射角が増減すると、第１ビームスプリッタ７２の反射率が入射角依存により変化する。これに対し、第４ビームスプリッタ７８の入射角は第１ビームスプリッタ７２の入射角の増減とは逆向きに変化する。このため、第１ビームスプリッタ７２と第４ビームスプリッタ７８とでは、反射率の入射角依存による変化が逆向きとなる。したがって、各反射率の積は変化しにくくなり、メイン光の入射角の増減によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
なお、入射角の角度誤差Δθは、３０ミリラジアン（≒１．７２度）以下であることが好ましく、より好ましくは１０ミリラジアン（≒０．５７度）以下である。
また、パワーモニタ７０は、第１ビームスプリッタ７２のＨＺ平面内方向の入射角変化に対し、第２ビームスプリッタ７４及び第３ビームスプリッタ７６が、メイン光の入射角変化による検出値の変化を抑制するように配置されている。即ち、図１１に示すように、第２ビームスプリッタ７４及び第３ビームスプリッタ７６は、それぞれの法線ベクトルのＨ方向成分が逆向きで、Ｖ方向成分が同じ向きに配置される。この構成により、第２ビームスプリッタ７４は、第２平面において第２光路Ｏ１２を第２方向である左回り方向に折り曲げて第３光路Ｏ１３を生成する。また、第３ビームスプリッタ７６は、第２平面において第３光路Ｏ１３を第２方向である左回り方向に折り曲げて第４光路Ｏ１４を生成する。ＨＺ平面内方向の入射角の角度誤差についても、３０ミリラジアン（≒１．７２度）以下であることが好ましく、より好ましくは１０ミリラジアン（≒０．５７度）以下である。
４．３ 作用・効果
実施形態２に係るパワーモニタ７０によれば、メイン光の主偏光成分が第１ビームスプリッタ７２の入射面と平行となるように配置することで、反射率を低減させることができる。
また、４枚のビームスプリッタにより、光センサ６４に入射するレーザ光を減光することができる。これにより、光センサ６４を長寿命化することができる。
また、入射光に対し逆方向に跳ねる２枚のビームスプリッタ対である第１ビームスプリッタ７２と第４ビームスプリッタ７８、及び第２ビームスプリッタ７４と第３ビームスプリッタ７６を用いることにより、入射角の変化によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
さらに、メイン光に対してＰ反射の回数とＳ反射の回数とが同じ回数であるため、メイン光の偏光純度が変化した場合であっても、透過率が変化しない。したがって、メイン光の偏光純度の変化によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
５．実施形態３
実施形態１及び実施形態２では、第１入射角θ１、第２入射角θ２、第３入射角θ３、及び第４入射角θ４がそれぞれ４５度の場合を例示したが、４５度以外の任意の角度でもよい。実施形態３では、第１入射角θ１、第２入射角θ２、第３入射角θ３、及び第４入射角θ４が３０度の場合を例示する。
５．１ 構成
図１３及び図１４は、実施形態３に係るパワーモニタの構成を概略的に示す斜視図である。図１３及び図１４は、斜視する方向が異なる。実施形態１と同様に、出力結合ミラー３０から出力されたメイン光の進行方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する平面内のそれぞれ直交する方向をＨ方向及びＶ方向とする。
実施形態３に係るパワーモニタ８０は、第１ビームスプリッタ８２と、第２ビームスプリッタ８４と、第３ビームスプリッタ８６と、第４ビームスプリッタ８８とを含む。
第１ビームスプリッタ８２、第２ビームスプリッタ８４、第３ビームスプリッタ８６、及び第４ビームスプリッタ８８は、フッ化カルシウムで構成されたノンコートのビームスプリッタである。
第１ビームスプリッタ８２は、メイン光をサンプリングするためのビームスプリッタである。メイン光は、Ｚ方向に向かう第１光路Ｏ２１を通る。第１ビームスプリッタ５２は、メイン光の第１光路Ｏ１上に第１入射角３０度で配置される。第１ビームスプリッタ８２は、第１光路Ｏ２１を通るメイン光の一部を６０度に跳ねて第２光路Ｏ２２を生成する。
第２ビームスプリッタ８４は、第２光路Ｏ２２上に、第１入射角と等しい第２入射角３０度で配置される。第２ビームスプリッタ８４は、第２光路Ｏ２２を通る光の一部を６０度に跳ねて第３光路Ｏ２３を生成する。第１ビームスプリッタ８２の入射面（第１入射面の一例）と第２ビームスプリッタ８４の入射面（第２入射面の一例）とは同一平面である。
第３ビームスプリッタ８６は、第３光路Ｏ２３上に第３入射角３０度で配置される。第３ビームスプリッタ８６は、第３光路Ｏ２３を通る光の一部を６０度に跳ねて第４光路Ｏ２４を生成する。第３ビームスプリッタ８６の入射面（第３入射面の一例）は、第１ビームスプリッタ８２の入射面に対して垂直である。
第４ビームスプリッタ８８は、第４光路Ｏ２４上に第３入射角と等しい第４入射角３０度で配置される。第４ビームスプリッタ８８は、第４光路Ｏ２４を通る光の一部を６０度に跳ねて第５光路Ｏ２５を生成する。第３ビームスプリッタ８６の入射面（第３入射面の一例）と第４ビームスプリッタ８８の入射面（第４入射面の一例）とは同一平面である。
エキシマレーザ装置１において、パワーモニタ３８に代えてパワーモニタ８０を適用することができる。
５．２ 動作
出力結合ミラー３０から出力され、Ｚ方向に向かう第１光路Ｏ２１を通るメイン光は、第１入射角θ１で第１ビームスプリッタ８２に入射する。第１ビームスプリッタ８２に入射したメイン光は、一部がＰ反射し、６０度に跳ねられる。Ｐ反射した光は、第２光路Ｏ２２を通り、第２入射角θ２で第２ビームスプリッタ８４に入射する。
第２ビームスプリッタ８４に入射した光は、一部がＰ反射し、６０度に跳ねられる。Ｐ反射した光は、第３光路Ｏ２３を通り、第３入射角θ３で第３ビームスプリッタ８６に入射する。
パワーモニタ８０は、第１ビームスプリッタ８２と第２ビームスプリッタ８４とで、第１ビームスプリッタ８２の入射面の同一方向視において右回り方向及び左回り方向のうちのいずれかの同回り方向に折り曲げて光路を生成する構成を有している。これにより、第１ビームスプリッタ８２に入射するメイン光の入射角変化による検出値の変化を抑制する。
第３ビームスプリッタ８６に入射したレーザ光は、一部がＳ反射し、６０度に跳ねられる。Ｓ反射したレーザ光は、第４光路Ｏ２４を通り、第４入射角θ４で第４ビームスプリッタ８８に入射する。
第４ビームスプリッタ８８に入射した光は、一部がＳ反射し、６０度に跳ねられる。Ｓ反射した光は、第５光路Ｏ２５を通り、集光レンズ６０に入射する。
パワーモニタ８０は、第３ビームスプリッタ８６と第４ビームスプリッタ８８とで、第３ビームスプリッタ８６の入射面の同一方向視において右回り方向及び左回り方向のうちのいずれかの同回り方向に折り曲げて光路を生成する構成を有している。これにより、第１ビームスプリッタ８２に入射するメイン光の入射角変化による検出値の変化を抑制する。
集光レンズ６０に入射したレーザ光は、集光されて拡散板６２を介して光センサ６４に入射する。光センサ６４は、入射した光の強度に応じた検出信号を出力する。
５．３ 作用・効果
実施形態３に係るパワーモニタ８０によれば、メイン光の主偏光成分が第１ビームスプリッタ８２の入射面と平行となるように配置することで、反射率を低減させることができる。
また、４枚のビームスプリッタにより、光センサ６４に入射するレーザ光を減光することができる。これにより、光センサ６４を長寿命化することができる。
また、入射光に対し逆方向に跳ねる２枚のビームスプリッタ対である第１ビームスプリッタ８２と第２ビームスプリッタ８４、及び第３ビームスプリッタ８６と第４ビームスプリッタ８８を用いることにより、入射角の変化によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
さらに、メイン光に対してＰ反射の回数とＳ反射の回数とが同じ回数であるため、メイン光の偏光純度が変化した場合であっても、透過率が変化しない。したがって、メイン光の偏光純度の変化によるパルスエネルギ検出値の変化を抑制することができる。
６．その他
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、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。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1. レーザ発振器から出力されるレーザ光のエネルギを計測するエネルギ計測装置であって、
    前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の第１光路上に第１入射角で配置され、前記第１光路を通るレーザ光の一部を反射して第２光路を生成する第１ビームスプリッタと、
    前記第２光路上に第２入射角で配置され、前記第２光路を通るレーザ光の一部を反射して第３光路を生成する第２ビームスプリッタと、
    前記第３光路上に第３入射角で配置され、前記第３光路を通るレーザ光の一部を反射して第４光路を生成する第３ビームスプリッタと、
    前記第４光路上に第４入射角で配置され、前記第４光路を通るレーザ光の一部を反射して第５光路を生成する第４ビームスプリッタと、
    前記第５光路上又は前記第５光路を経由した光路上に配置されたエネルギセンサと、
    を備え、
    前記第１入射角と前記第２入射角とは等しく、
    前記第３入射角と前記第４入射角とは等しく、
    前記第１ビームスプリッタの第１入射面と前記第２ビームスプリッタの第２入射面とは第１平面上にあり、
    前記第３ビームスプリッタの第３入射面と前記第４ビームスプリッタの第４入射面とは前記第１平面に対して垂直な第２平面上にあり、
    前記第１ビームスプリッタは、前記第１平面において前記第１光路を第１方向に折り曲げて前記第２光路を生成し、
    前記第２ビームスプリッタは、前記第１平面において前記第２光路を前記第１方向に折り曲げて前記第３光路を生成し、
    前記第３ビームスプリッタは、前記第２平面において前記第３光路を第２方向に折り曲げて前記第４光路を生成し、
    前記第４ビームスプリッタは、前記第２平面において前記第４光路を前記第２方向に折り曲げて前記第５光路を生成するエネルギ計測装置。
  2. 請求項１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１ビームスプリッタ、前記第２ビームスプリッタ、前記第３ビームスプリッタ、及び前記第４ビームスプリッタは、それぞれノンコートのビームスプリッタであるエネルギ計測装置。
  3. 請求項１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１ビームスプリッタ、前記第２ビームスプリッタ、前記第３ビームスプリッタ、及び前記第４ビームスプリッタは、それぞれ同一の材質で構成されるエネルギ計測装置。
  4. 請求項３に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記同一の材質はフッ化カルシウムであるエネルギ計測装置。
  5. 請求項１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１入射角、前記第２入射角、前記第３入射角、及び前記第４入射角は、それぞれ等しいエネルギ計測装置。
  6. 請求項５に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１入射角、前記第２入射角、前記第３入射角、及び前記第４入射角は、それぞれ４５度であるエネルギ計測装置。
  7. 請求項１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１ビームスプリッタは、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の偏光成分のうち最も大きい偏光成分に対し、Ｐ偏光として反射するように配置されるエネルギ計測装置。
  8. 請求項１に記載のエネルギ計測装置であって、さらに、
    前記第４ビームスプリッタと前記エネルギセンサとの間に配置されたレンズを備えたエネルギ計測装置。
  9. 請求項１に記載のエネルギ計測装置であって、さらに、
    前記第４ビームスプリッタと前記エネルギセンサとの間に配置された拡散板を備えたエネルギ計測装置。
  10. レーザ光を発振する発振器と、
    請求項１に記載のエネルギ計測装置と、
    を備えたエキシマレーザ装置。
  11. レーザ発振器から出力されるレーザ光のエネルギを計測するエネルギ計測装置であって、
    前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の第１光路上に第１入射角で配置され、前記第１光路を通るレーザ光の一部を反射して第２光路を生成する第１ビームスプリッタと、
    前記第２光路上に第２入射角で配置され、前記第２光路を通るレーザ光の一部を反射して第３光路を生成する第２ビームスプリッタと、
    前記第３光路上に第３入射角で配置され、前記第３光路を通るレーザ光の一部を反射して第４光路を生成する第３ビームスプリッタと、
    前記第４光路上に第４入射角で配置され、前記第４光路を通るレーザ光の一部を反射して第５光路を生成する第４ビームスプリッタと、
    前記第５光路上又は前記第５光路を経由した光路上に配置されたエネルギセンサと、
    を備え、
    前記第１入射角と前記第４入射角とは等しく、
    前記第２入射角と前記第３入射角とは等しく、
    前記第１ビームスプリッタの第１入射面と前記第４ビームスプリッタの第４入射面とは第１平面に平行であり、
    前記第２ビームスプリッタの第２入射面と前記第３ビームスプリッタの第３入射面とは前記第１平面に対して垂直な第２平面上にあり、
    前記第１ビームスプリッタは、前記第１入射面において前記第１光路を第１方向に折り曲げて前記第２光路を生成し、
    前記第２ビームスプリッタは、前記第２平面において前記第２光路を第２方向に折り曲げて前記第３光路を生成し、
    前記第３ビームスプリッタは、前記第２平面において前記第３光路を前記第２方向に折り曲げて前記第４光路を生成し、
    前記第４ビームスプリッタは、前記第４入射面において前記第４光路を前記第１方向とは逆方向に折り曲げて前記第５光路を生成するエネルギ計測装置。
  12. 請求項１１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１ビームスプリッタ、前記第２ビームスプリッタ、前記第３ビームスプリッタ、及び前記第４ビームスプリッタは、それぞれノンコートのビームスプリッタであるエネルギ計測装置。
  13. 請求項１１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１ビームスプリッタ、前記第２ビームスプリッタ、前記第３ビームスプリッタ、及び前記第４ビームスプリッタは、それぞれ同一の材質で構成されるエネルギ計測装置。
  14. 請求項１３に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記同一の材質はフッ化カルシウムであるエネルギ計測装置。
  15. 請求項１１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１入射角、前記第２入射角、前記第３入射角、及び前記第４入射角は、それぞれ等しいエネルギ計測装置。
  16. 請求項１５に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１入射角、前記第２入射角、前記第３入射角、及び前記第４入射角は、それぞれ４５度であるエネルギ計測装置。
  17. 請求項１１に記載のエネルギ計測装置であって、
    前記第１ビームスプリッタは、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の偏光成分のうち最も大きい偏光成分に対し、Ｐ偏光として反射するように配置されるエネルギ計測装置。
  18. 請求項１１に記載のエネルギ計測装置であって、さらに、
    前記第４ビームスプリッタと前記エネルギセンサとの間に配置されたレンズを備えたエネルギ計測装置。
  19. 請求項１１に記載のエネルギ計測装置であって、さらに、
    前記第４ビームスプリッタと前記エネルギセンサとの間に配置された拡散板を備えたエネルギ計測装置。
  20. レーザ光を発振する発振器と、
    請求項１１に記載のエネルギ計測装置と、
    を備えたエキシマレーザ装置。
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