JPWO2020084685A1 - レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Abstract

本開示の一観点に係るレーザシステムは、第１の固体レーザ装置と、波長変換システムと、エキシマ増幅器と、制御部と、を含み、第１の固体レーザ装置は、第１の複数半導体レーザシステムと、第１の半導体光増幅器と、第１のファイバ増幅器と、を含む。第１の複数半導体レーザシステムは、互いに異なる波長、かつ、シングル縦モード、かつ、連続波発振する第１の複数の半導体レーザと、第１のスペクトルモニタと、第１のビームコンバイナと、を含み、制御部は、外部装置から指令される少なくとも目標中心波長又は目標スペクトル線幅のエキシマレーザ光が得られるように、第１の複数の半導体レーザによって生成される第１のマルチラインスペクトルの各ラインの発振波長及び光強度を制御する。

Description

本開示は、レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法に関する。
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。
米国特許出願公開第２０１３／０２１５９１６号明細書 米国特許出願公開第２００４／００１２８４４号明細書 米国特許第９９２９５２９号 特開２０１１−１８７５２１号公報 特開２０１１−２４９３９９号公報
概要
本開示の１つの観点に係るレーザシステムは、第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、第１の固体レーザ装置から出力された第１のパルスレーザ光を波長変換する波長変換システムと、波長変換システムによって波長変換された第２のパルスレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、エキシマ増幅器から出力されるエキシマレーザ光の少なくとも中心波長又はスペクトル線幅を制御する制御部と、を含むレーザシステムであって、第１の固体レーザ装置は、第１の複数半導体レーザシステムと、第１の複数半導体レーザシステムから出力されたレーザ光をパルス増幅する第１の半導体光増幅器と、第１の半導体光増幅器から出力されたパルスレーザ光を増幅する第１の光ファイバを含む第１のファイバ増幅器と、を含み、第１の複数半導体レーザシステムは、互いに異なる波長、かつ、シングル縦モード、かつ、連続波発振する第１の複数の半導体レーザと、第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光を結合させ、複数のピーク波長を含む第１のマルチラインスペクトルを持つレーザ光を出力する第１のビームコンバイナと、第１の複数の半導体レーザから出力された連続波のレーザ光の一部を受光して第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光の波長と光強度とを計測する第１のスペクトルモニタと、を含み、制御部は、外部装置から指令される少なくとも目標中心波長又は目標スペクトル線幅のエキシマレーザ光が得られるように、第１の複数の半導体レーザによって生成される第１のマルチラインスペクトルの各ラインの発振波長及び光強度を制御する、レーザシステムである。
本開示の他の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、第１の固体レーザ装置から出力された第１のパルスレーザ光を波長変換する波長変換システムと、波長変換システムによって波長変換された第２のパルスレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、エキシマ増幅器から出力されるエキシマレーザ光の少なくとも中心波長又はスペクトル線幅を制御する制御部と、を含むレーザシステムであって、第１の固体レーザ装置は、第１の複数半導体レーザシステムと、第１の複数半導体レーザシステムから出力されたレーザ光をパルス増幅する第１の半導体光増幅器と、第１の半導体光増幅器から出力されたパルスレーザ光を増幅する第１の光ファイバを含む第１のファイバ増幅器と、を含み、第１の複数半導体レーザシステムは、互いに異なる波長、かつ、シングル縦モード、かつ、連続波発振する第１の複数の半導体レーザと、第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光を結合させ、複数のピーク波長を含む第１のマルチラインスペクトルを持つレーザ光を出力する第１のビームコンバイナと、第１の複数の半導体レーザから出力された連続波のレーザ光の一部を受光して第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光の波長と光強度とを計測する第１のスペクトルモニタと、を含み、制御部は、外部装置から指令される少なくとも目標中心波長又は目標スペクトル線幅のエキシマレーザ光が得られるように、第１の複数の半導体レーザによって生成される第１のマルチラインスペクトルの各ラインの発振波長及び光強度を制御する、レーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、エキシマレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上にエキシマレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法である。
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、典型的なレーザ光のスペクトル形状を示す図である。 図２は、エキシマレーザ光のスペクトル線幅の定義を説明するための図である。 図３は、マルチラインのスペクトル線幅と中心波長との定義を説明するための図である。 図４は、マルチラインの各々の光強度が等しいスペクトル形状の例を示す図である。 図５は、レーザシステムの構成例を概略的に示す図である。 図６は、レーザ制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図７は、レーザシステムの初期設定サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図８は、固体レーザシステムの制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図９は、レーザシステムの制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１０は、固体レーザシステム制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図１１は、固体レーザシステムの初期設定サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１２は、第１の半導体レーザシステムの制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１３は、第２の半導体レーザシステムの制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１４は、第２の半導体レーザシステムの目標中心波長λ２ｃｔを計算する処理のサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１５は、固体レーザシステムのエネルギ制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１６は、半導体レーザシステムの構成例を概略的に示す図である。 図１７は、分布帰還型半導体レーザから出力されるレーザスペクトルを示す図である。 図１８は、第１の半導体レーザ制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図１９は、第２の半導体レーザ制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図２０は、実施形態１に係るレーザシステムの構成を概略的に示す図である。 図２１は、レーザ制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図２２は、固体レーザシステムの制御サブルーチン（２）の例を示すフローチャートである。 図２３は、第１の複数半導体システムの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを計算する処理の例を示すフローチャートである。 図２４は、エキシマ光のスペクトル線幅Δλと第１の複数半導体レーザシステムのスペクトル線幅Δλ１ｍとの関係を表す関数の例を示すグラフである。 図２５は、第１の複数半導体レーザシステムの制御例１を示すブロック図である。 図２６は、図２５に示す制御例１において第１のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図２７は、図２６のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長を固定し、かつ、マルチラインのスペクトル線幅を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図２８は、第２の複数半導体レーザシステムの制御例を示すブロック図である。 図２９は、図２８に示す制御例１において第２のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図３０は、図２９のスペクトル形状に対して、マルチラインのスペクトル線幅を固定し、かつ、マルチラインの中心波長を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図３１は、固体レーザシステム制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図３２は、固体レーザシステムの初期設定サブルーチン（２）の例を示すフローチャートである。 図３３は、第１の複数半導体レーザシステムの制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図３４は、第２の複数半導体レーザシステムの制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図３５は、第２の複数半導体レーザシステムの目標中心波長λ２ｍｃｔを計算する処理の例を示すフローチャートである。 図３６は、第１のマルチライン制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図３７は、第１の複数半導体レーザシステムの各半導体レーザの目標中心波長を計算する処理の例を示すフローチャートである。 図３８は、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図３９は、第１の複数半導体レーザシステムのスペクトル線幅Δλ１ｍと中心波長λ１ｍｃを計算及び判定する処理の例を示すフローチャートである。 図４０は、第２のマルチライン制御部における処理内容の例を示すフローチャートである。 図４１は、第２の複数半導体レーザシステムの各半導体レーザの目標波長を計算する処理の例を示すフローチャートである。 図４２は、各半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図４３は、第２の複数半導体レーザシステムのスペクトル線幅Δλ２ｍと中心波長λ２ｍｃを計算及び判定する処理の例を示すフローチャートである。 図４４は、第１の複数半導体レーザシステムの制御例２を示すブロック図である。 図４５は、図４４に示す制御例２において第１のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図４６は、図４５のスペクトル形状に対して、マルチラインのスペクトル線幅を固定し、かつ、マルチラインの中心波長を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図４７は、第２の複数半導体レーザシステムの制御例２を示すブロック図である。 図４８は、図４７に示す制御例２において第２のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図４９は、図４８のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長を固定し、かつ、マルチラインのスペクトル線幅を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図５０は、第１の複数半導体レーザシステムの制御例３を示すブロック図である。 図５１は、第１のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図５２は、第２の複数半導体レーザシステムの制御例３を示すブロック図である。 図５３は、図５２に示す制御例３において第２のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図５４は、図５３のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅とを変更する制御が実施された場合のマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図５５は、第１の複数半導体レーザシステムの制御例４を示すブロック図である。 図５６は、図５５に示す制御例４において第１のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図５７は、図５６のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅とを変更する制御が実施された場合のマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図５８は、第２の複数半導体レーザシステムの制御例４を示すブロック図である。 図５９は、図５８に示す制御例４において第２のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図６０は、複数半導体レーザシステムの変形例１を示すブロック図である。 図６１は、図６０に示す構成の制御例において第１のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図６２は、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図６３は、複数半導体レーザシステムの変形例２を示すブロック図である。 図６４は、図６３に示す変形例２において第１のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図６５は、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。 図６６は、スペクトルモニタの構成例を概略的に示す図である。 図６７は、スペクトルモニタの他の構成例を概略的に示す図である。 図６８は、ヘテロダイン干渉計によるビート信号の検出と、波長及び光強度の計算に関する説明図である。 図６９は、エキシマ増幅器の構成例を概略的に示す図である。 図７０は、リング共振器を採用したエキシマ増幅器の構成例を概略的に示す図である。 図７１は、エタロン分光器を用いるスペクトルモニタの構成例を概略的に示す図である。 図７２は、レーザ光のスペクトルの一例を示す図である。 図７３は、光ファイバを用いて構成されるビームコンバイナの例を概略的に示す図である。 図７４は、ハーフミラーと高反射ミラーとを用いて構成されるビームコンバイナの例を概略的に示す図である。 図７５は、シングル縦モードの外部共振器型半導体レーザを用いる複数半導体レーザシステムの例を概略的に示す図である。 図７６は、ＣＷ発振基準レーザ光源の一例を示すブロック図である。 図７７は、ＣＷ発振基準レーザ光源の他の例を示すブロック図である。 図７８は、マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザの例を概略的に示す図である。 図７９は、図７８に示す半導体レーザから出力されるレーザ光のスペクトルの例を示す図である。 図８０は、ＤＦＢレーザに流す電流値の波形の例を示す図である。 図８１は、変調電流によってＤＦＢレーザから出力されるレーザ光の波長変化を示すグラフである。 図８２は、半導体光増幅器の構成例を概略的に示す図である。 図８３は、実施形態３に係るレーザシステムの例を概略的に示す図である。 図８４は、第３の複数半導体レーザシステムの制御例を示すブロック図である。 図８５は、図８４に示す制御例において第３のスペクトルモニタにて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。 図８６は、図８５に示すスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅とを変更する制御が実施された場合のマルチラインのスペクトルの例を示す図である。 図８７は、露光装置の構成例を概略的に示す図である。
実施形態
−目次−
１．用語の説明
１．１ エキシマレーザ光のスペクトル線幅Δλの定義
１．２ マルチラインのスペクトル線幅Δλｍと中心波長λｍｃの定義
２．レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．２ 動作
２．３ レーザ制御部の処理例
２．４ 固体レーザシステム制御部の処理例
２．５ 半導体レーザシステムの例
２．５．１ 構成
２．５．２ 動作
２．６ 第１の半導体レーザ制御部の処理例
２．７ 第２の半導体レーザ制御部の処理例
３．課題
４．実施形態１
４．１ 構成
４．２ 動作
４．３ レーザ制御部の処理例
４．４ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例１
４．５ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例１
４．６ 固体レーザシステム制御部の処理例
４．７ 第１のマルチライン制御部の処理例
４．８ 第２のマルチライン制御部の処理例
４．９ 作用・効果
４．１０ 変形例
４．１０．１ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例２
４．１０．２ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例２
５．実施形態２
５．１ 構成
５．２ 動作
５．２．１ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例３
５．２．２ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例３
５．３ 作用・効果
５．４ 変形例
５．４．１ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例４
５．４．２ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例４
６．複数半導体レーザシステムの変形例１
６．１ 構成
６．２ 動作
７．複数半導体レーザシステムの変形例２
７．１ 構成
７．２ 動作
８．スペクトルモニタの具体例
８．１ 分光器と基準レーザ光源とを用いるスペクトルモニタの例
８．１．１ 構成
８．１．２ 動作
８．２ ヘテロダイン干渉計を用いるスペクトルモニタの例
８．２．１ 構成
８．２．２ 動作
８．２．３ ビート信号の例
８．２．４ 変形例
９．エキシマ増幅器の例
９．１ マルチパスで増幅する形態
９．２ リング共振器で増幅する形態
１０．エタロン分光器を用いるスペクトルモニタの例
１１．ビームコンバイナの例
１１．１ 光ファイバを用いて構成されるビームコンバイナ
１１．２ ハーフミラーと高反射ミラーとを用いて構成されるビームコンバイナ
１２．シングル縦モード半導体レーザの他の例
１２．１ 構成
１２．２ 動作
１２．３ その他
１３．ＣＷ発振基準レーザ光源の例
１３．１ １０３０ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
１３．２ １５５４ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
１４．マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザの例
１５．チャーピングによるＳＢＳの抑制
１６．半導体光増幅器の例
１６．１ 構成
１６．２ 動作
１７．実施形態３
１７．１ 構成
１７．２ 動作
１７．３ 第３の複数半導体レーザシステムの制御例
１７．４ 作用・効果
１７．５ 変形例
１８．電子デバイスの製造方法
１９．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．用語の説明
１．１ エキシマレーザ光のスペクトル線幅Δλの定義
本明細書では、エキシマレーザ光のスペクトル幅全面積のうち９５％の線幅をエキシマレーザ光のスペクトル線幅Δλと定義する。一般的には、図１に示すように、スペクトル線幅とは、レーザ光のスペクトル波形の光量閾値における全幅である。例えばピーク値の半値を線幅閾値０．５という。なお、線幅閾値０．５におけるスペクトル波形の全幅Ｗ１／２を特別に半値全幅又はＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）という。ところが、エキシマレーザ光のスペクトルの半値全幅だけでは、投影レンズの解像力を反映することは難しい。
そこで、投影レンズの解像力を反映するスペクトル線幅Δλは、例えば、図２に示すように、全スペクトルエネルギのうち波長λ０を中心として９５％を占める部分の全幅Ｗ９５％であって、下記の式（１）が成り立つ。
Figure 2020084685
なお、本明細書では、エキシマレーザ光のスペクトル線幅Δλは、スペクトル幅全面積のうち９５％の線幅だけでなく、投影レンズの解像力を反映するスペクトル線幅であればよい。例えば、使用する投影レンズデータと、エキシマレーザ光のスペクトル波形とに基づいて、波長と光強度分布を入力して計算された解像力でスペクトル線幅を評価してもよい。また、本明細書では、エキシマレーザ光を「エキシマ光」と表記する場合がある。
１．２ マルチラインのスペクトル線幅Δλｍと中心波長λｍｃの定義
本明細書において「マルチライン」とは、図３及び図４に例示するように、波長ごとの光強度の分布を表すスペクトルにおいて複数のピーク波長を含むスペクトルをいい、「マルチラインスペクトル」と同義である。また「マルチライン」という用語は、マルチラインスペクトルを持つレーザ光を意味する場合がある。マルチラインは、例えば、互いに波長が異なるシングル縦モードの複数の半導体レーザから出力される複数のレーザ光を結合させて得ることができる。この場合、マルチラインの各ラインの波長（ピーク波長）は、各半導体レーザの発振波長に対応する。
マルチラインのスペクトル線幅Δλｍと中心波長λｍｃとは、それぞれ次のように定義される。図３に示すように、ｎ本のマルチラインのスペクトル線幅Δλｍは、最大波長λ(ｎ)と最小波長λ(１)との差と定義される。ｎは２以上の整数であり、図３はｎ＝５の例である。
Δλｍ＝λｍａｘ−λｍｉｎ＝λ（ｎ）−λ（１） （２）
マルチラインの中心波長λｍｃは、次式（３）のようにスペクトルの重心の波長と定義される。
Figure 2020084685
なお、図４に示すように、ｎ本のマルチラインにおける各ラインの光強度が同じで、かつ、ｎ本のマルチラインにおける隣り合うライン間の波長間隔Δλｐが同じである場合は、式（４）から、中心波長λｍｃはｎ本のマルチラインの各ラインの波長の平均値となる。
Figure 2020084685
２．レーザシステムの概要
２．１ 構成
図５は、レーザシステム１の構成例を概略的に示す。レーザシステム１は、固体レーザシステム１０と、第１の高反射ミラー１１と、第２の高反射ミラー１２と、エキシマ増幅器１４と、モニタモジュール１６と、同期制御部１７と、レーザ制御部１８と、を含む。
固体レーザシステム１０は、第１の固体レーザ装置１００と、第２の固体レーザ装置２００と、波長変換システム３００と、第１のパルスエネルギモニタ３３０と、同期回路部３４０と、固体レーザシステム制御部３５０と、を含む。
第１の固体レーザ装置１００は、波長約１０３０ｎｍのレーザ光を出力する第１の半導体レーザシステム１１０と、第１の半導体光増幅器１２０と、第１のダイクロイックミラー１３０と、第１のパルス励起光源１３２と、第１のファイバ増幅器１４０と、第２のダイクロイックミラー１４２と、第２のパルス励起光源１４４と、固体増幅器１５０と、を含む。
第１の半導体レーザシステム１１０は、シングル縦モードでＣＷ（Continuous Wave）発振して波長約１０３０ｎｍのレーザ光を出力する第１の半導体レーザ１１１と、第１の波長モニタ１１２と、第１の半導体レーザ制御部１１４と、第１のビームスプリッタ１１６と、を含む。なお、「ＣＷ」は連続波を意味し、ＣＷ発振は連続波発振を意味する。
第１の半導体レーザ１１１は、例えば、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）半導体レーザであってよく、電流制御及び／又は温度制御により、波長１０３０ｎｍ付近で発振波長を変更することができる。なお、分布帰還型半導体レーザを「ＤＦＢレーザ」という。
第１のビームスプリッタ１１６は、第１の半導体レーザ１１１から出力されたレーザ光の一部を反射して第１の波長モニタ１１２に入射するように配置される。第１の波長モニタ１１２は、入射したレーザ光のスペクトルをモニタし、第１の半導体レーザ１１１の発振波長を検出する。
第１の半導体レーザ制御部１１４は、第１の波長モニタ１１２及び固体レーザシステム制御部３５０と接続され、第１の半導体レーザ１１１の動作を制御する。
第１の半導体光増幅器１２０は、第１のビームスプリッタ１１６を透過したレーザ光の光路に配置される。第１の半導体光増幅器１２０は、第１の半導体レーザシステム１１０から出力されたレーザ光をパルス増幅する。
第１のダイクロイックミラー１３０は、第１の半導体光増幅器１２０から出力されるレーザ光を高透過し、第１のパルス励起光源１３２から出力される励起光を高反射する膜がコートされたミラーである。第１のダイクロイックミラー１３０は、第１の半導体光増幅器１２０から出力されるパルスレーザ光と第１のパルス励起光源１３２から出力される励起光とが第１のファイバ増幅器１４０に入射するように配置される。
第１のファイバ増幅器１４０は、Ｙｂ（イッテルビウム）がドープされた光ファイバを用いるＹｂファイバ増幅器であってよい。Ｙｂがドープされた光ファイバは本開示における「第１の光ファイバ」の一例である。第２のダイクロイックミラー１４２は、第１のファイバ増幅器１４０から出力されるレーザ光を高透過し、第２のパルス励起光源１４４から出力される励起光を高反射する膜がコートされたミラーである。第２のダイクロイックミラー１４２は、第１のファイバ増幅器１４０から出力されるパルスレーザ光と第２のパルス励起光源１４４から出力される励起光とが固体増幅器１５０に入射するように配置される。
固体増幅器１５０は、例えば、Ｙｂがドープされた結晶又はセラミックスを含んでもよい。固体増幅器１５０によって増幅されたパルスレーザ光は、波長変換システム３００に入射する。第１の固体レーザ装置１００から出力されるパルスレーザ光は、固体増幅器１５０によって増幅されたパルスレーザ光であってよい。第１の固体レーザ装置１００から出力されるパルスレーザ光を第１のパルスレーザ光ＬＰ１という。また、第１のパルスレーザ光ＬＰ１が波長変換システム３００によって波長変換されて波長変換システム３００から出力されるパルスレーザ光を第２のパルスレーザ光ＬＰ２という。
第２の固体レーザ装置２００は、波長約１５５４ｎｍのレーザ光を出力する第２の半導体レーザシステム２１０と、第２の半導体光増幅器２２０と、第３のダイクロイックミラー２３０と、第３のパルス励起光源２３２と、第２のファイバ増幅器２４０と、を含む。
第２の半導体レーザシステム２１０は、シングル縦モードでＣＷ発振して波長約１５５４ｎｍのレーザ光を出力する第２の半導体レーザ２１１と、第２の波長モニタ２１２と、第２の半導体レーザ制御部２１４と、第２のビームスプリッタ２１６と、を含む。
第２の半導体レーザ２１１は、例えば、ＤＦＢレーザであってよく、電流制御及び／又は温度制御により、波長１５５４ｎｍ付近で発振波長を変更することができる。
第２のビームスプリッタ２１６は、第２の半導体レーザ２１１から出力されたレーザ光の一部を反射して第２の波長モニタ２１２に入射するように配置される。第２の波長モニタ２１２は、入射したレーザ光のスペクトルをモニタし、第２の半導体レーザ２１１の発振波長を検出する。
第２の半導体レーザ制御部２１４は、第２の波長モニタ２１２及び固体レーザシステム制御部３５０と接続され、第２の半導体レーザ２１１の動作を制御する。
第２の半導体光増幅器２２０は、第２のビームスプリッタ２１６を透過したレーザ光の光路に配置される。第２の半導体光増幅器２２０は、第２の半導体レーザシステム２１０から出力されたレーザ光をパルス増幅する。
第３のダイクロイックミラー２３０は、第２の半導体光増幅器２２０から出力されるパルスレーザ光を高透過し、第３のパルス励起光源２３２から出力される励起光を高反射する膜がコートされたミラーである。第３のダイクロイックミラー２３０は、第２の半導体光増幅器２２０から出力されるパルスレーザ光と第３のパルス励起光源２３２から出力される励起光とが第２のファイバ増幅器２４０に入射するように配置される。
第２のファイバ増幅器２４０は、Ｅｒ（エルビウム）がドープされた光ファイバを用いるＥｒファイバ増幅器であってよい。Ｅｒがドープされた光ファイバは本開示における「第２の光ファイバ」の一例である。第２のファイバ増幅器２４０によって増幅されたパルスレーザ光は波長変換システム３００に入射する。第２の固体レーザ装置２００から出力されるパルスレーザ光は、第２のファイバ増幅器２４０によって増幅されたパルスレーザ光であってよい。第２の固体レーザ装置２００から出力されるパルスレーザ光を第３のパルスレーザ光ＬＰ３という。
波長変換システム３００は、非線形結晶であるＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶３１０及び第１のＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）結晶３１２と、第４のダイクロイックミラー３１４と、第２のＣＬＢＯ結晶３１６と、第５のダイクロイックミラー３１８と、第３のＣＬＢＯ結晶３２０と、第６のダイクロイックミラー３２２と、第３の高反射ミラー３２４と、第４の高反射ミラー３２６と、ビームスプリッタ３２８と、を含む。
ＬＢＯ結晶３１０と第１のＣＬＢＯ結晶３１２とは、波長約１０３０ｎｍの第１のパルスレーザ光ＬＰ１の光路上であって、第１のパルスレーザ光ＬＰ１を第４高調波である第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長約２５７．５ｎｍ）に波長変換するように配置される。
第３の高反射ミラー３２４は、第２の固体レーザ装置２００から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３（波長約１５５４ｎｍ）を高反射し、第４のダイクロイックミラー３１４に入射するように配置される。
第４のダイクロイックミラー３１４は、第４のパルスレーザ光ＬＰ４を高透過し、第３のパルスレーザ光ＬＰ３を高反射する膜がコートされている。第４のダイクロイックミラー３１４は、第１のＣＬＢＯ結晶３１２と第２のＣＬＢＯ結晶３１６の間の光路上に配置され、第３のパルスレーザ光ＬＰ３及び第４のパルスレーザ光ＬＰ４の光路軸が一致して、第２のＣＬＢＯ結晶３１６に入射するように配置される。
第２のＣＬＢＯ結晶３１６と第５のダイクロイックミラー３１８と第３のＣＬＢＯ結晶３２０と第６のダイクロイックミラー３２２は、この順序で第４のパルスレーザ光ＬＰ４を含むパルスレーザ光の光路上に配置される。
第２のＣＬＢＯ結晶３１６は、第３のパルスレーザ光ＬＰ３と第４のパルスレーザ光ＬＰ４との和周波の第５のパルスレーザ光ＬＰ５（波長約２２０．９ｎｍ）を生成する。第５のダイクロイックミラー３１８は、第２のＣＬＢＯ結晶３１６を透過した第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長約２５７．５ｎｍ）を高反射し、第３のパルスレーザ光ＬＰ３（波長約１５５４ｎｍ）と第５のパルスレーザ光ＬＰ５（波長約２２０．９ｎｍ）とを高透過する膜がコートされている。
第３のＣＬＢＯ結晶３２０は、第３のパルスレーザ光ＬＰ３と第５のパルスレーザ光ＬＰ５との和周波のパルスレーザ光（波長約１９３．４ｎｍ）を生成する。第３のＣＬＢＯ結晶３２０から出力される波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光が第２のパルスレーザ光ＬＰ２となる。
第６のダイクロイックミラー３２２は、第３のＣＬＢＯ結晶３２０を透過した第３のパルスレーザ光ＬＰ３（波長約１５５４ｎｍ）及び第５のパルスレーザ光ＬＰ５（波長約２２０．９ｎｍ）を高透過し、波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光（第２のパルスレーザ光ＬＰ２）を高反射する膜がコートされている。
第４の高反射ミラー３２６は、波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光が波長変換システム３００から出力されるように配置される。
ビームスプリッタ３２８は、第４の高反射ミラー３２６からの反射光の光路上であって、一部反射されたレーザ光が第１のパルスエネルギモニタ３３０に入射するように配置される。
固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザ制御部１１４、第２の半導体レーザ制御部２１４、同期回路部３４０、第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２の各々と接続されている。また、固体レーザシステム制御部３５０は、内部トリガ生成部３５１を含む。
同期回路部３４０は、固体レーザシステム制御部３５０から遅延データとトリガ信号Ｔｒ１を受信し、第１の半導体光増幅器１２０、第２の半導体光増幅器２２０、第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２の各々に、それぞれ所定の時間遅延されたトリガ信号を入力させる信号ラインを有する。
第１のパルスエネルギモニタ３３０は、紫外光のパルスエネルギを検出する検出器であり、例えば、フォトダイオードや焦電素子を含むパルスエネルギセンサである。
エキシマ増幅器１４は、増幅器制御部４００と、充電器４０２と、トリガ補正器４０４と、スイッチ４０６を含むパルスパワーモジュール（ＰＰＭ）４０８と、チャンバ４１０と、を含む。
チャンバ４１０の中には、例えばＡｒガスと、Ｆ２ガスと、Ｎｅガスと、を含むＡｒＦレーザガスが入っている。チャンバ４１０の中には一対の放電電極４１２、４１３が配置される。一対の放電電極４１２、４１３は、ＰＰＭ４０８の出力端子に接続されている。
チャンバ４１０には、波長１９３．４ｎｍ付近のレーザ光を透過する２枚のウインドウ４１５、４１６が配置される。
モニタモジュール１６は、ビームスプリッタ６００と、第２のパルスエネルギモニタ６０２と、を含む。ビームスプリッタ６００は、エキシマ増幅器１４から出力されたパルスレーザ光（エキシマレーザ光）の光路上に配置され、ビームスプリッタ６００で反射されたパルスレーザ光が第２のパルスエネルギモニタ６０２に入射するように配置される。
第２のパルスエネルギモニタ６０２は、紫外光のパルスエネルギを検出する検出器であり、例えば、フォトダイオードや焦電素子を含むパルスエネルギセンサである。第２のパルスエネルギモニタ６０２によって検出された情報はレーザ制御部１８に送られる。
レーザ制御部１８は、固体レーザシステム制御部３５０、同期制御部１７、増幅器制御部４００、及び露光装置２０の露光制御部２２と接続される。レーザ制御部１８は、内部トリガ生成部１９を含む。
本開示において、第１の半導体レーザ制御部１１４、第２の半導体レーザ制御部２１４、固体レーザシステム制御部３５０、増幅器制御部４００、同期制御部１７、レーザ制御部１８、露光制御部２２及びその他の各制御部として機能する制御装置は、１台又は複数台のコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを含んで構成され得る。コンピュータに含まれるＣＰＵはプロセッサの一例である。
また、制御装置の処理機能の一部又は全部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に代表される集積回路を用いて実現してもよい。
また、複数の制御装置の機能を１台の制御装置で実現することも可能である。さらに本開示において、制御装置は、ローカルエリアネットワークやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムユニットは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。なお、図５及び以降の図において、例えば「パルスエネルギモニタ１」や「ＳＯＡ＃２」等の数値は、それぞれ第１のパルスエネルギモニタ、第２の半導体光増幅器（ＳＯＡ）を表す。「ＳＯＡ」は「Semiconductor Optical Amplifier」の略語表記である。
２．２ 動作
図５に示すレーザシステム１のレーザ制御部１８は、露光装置２０の露光制御部２２から目標パルスエネルギＥｔと目標中心波長λｃｔとの各データ、並びに発光トリガ信号Ｔｒを受信する。また、レーザ制御部１８は、必要に応じて露光制御部２２との間でデータを送受信し、露光ＮＧ信号又は露光ＯＫ信号を露光制御部２２に通知する。
発光トリガ信号Ｔｒは、レーザ制御部１８を介して同期制御部１７に入力される。固体レーザシステム１０から出力されたパルスレーザ光がエキシマ増幅器１４を通過する際に、同期して放電を行い増幅されるように遅延時間が設定されたタイミングで同期制御部１７から第１のトリガ信号Ｔｒ１と第２のトリガ信号Ｔｒ２とが出力される。
第１のトリガ信号Ｔｒ１は、固体レーザシステム制御部３５０を介して同期回路部３４０に入力される。第２のトリガ信号Ｔｒ２は、増幅器制御部４００を介して、トリガ補正器４０４に入力されて、その出力はＰＰＭ４０８のスイッチ４０６に入力される。
固体レーザシステム制御部３５０は、レーザ制御部１８から目標中心波長λｃｔのデータを受信する。固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザ１１１及び第２の半導体レーザ２１１をそれぞれＣＷ発振させるよう第１の半導体レーザ制御部１１４及び第２の半導体レーザ制御部２１４に指令を送信する。また、固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザ制御部１１４及び第２の半導体レーザ制御部２１４にそれぞれの目標中心波長λ１ｔ、λ２ｔのデータを送信する。
第１の半導体レーザ制御部１１４は、第１の波長モニタ１１２で計測した中心波長λ１ｃと目標中心波長λ１ｃｔとの差δλ１が０に近づくように、第１の半導体レーザ１１１の電流値Ａ１及び／又は温度Ｔ１を制御する。
同様に、第２の半導体レーザ制御部２１４は、第２の波長モニタ２１２で計測した中心波長λ２ｃと目標中心波長λ２ｃｔとの差δλ２が０に近づくように、第２の半導体レーザ２１１の電流値Ａ２及び／又は温度Ｔ２を制御する。
第１の半導体レーザ制御部１１４及び第２の半導体レーザ制御部２１４は、それぞれの目標中心波長との差δλ１及びδλ２がそれぞれの許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲内であれば、固体レーザシステム制御部３５０に波長ＯＫ信号を通知する。
固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザ制御部１１４及び第２の半導体レーザ制御部２１４の両方から波長ＯＫ信号を受信したら、内部トリガ生成部３５１から、所定の繰返し周波数の第１のトリガ信号Ｔｒ１を生成させる。なお、内部トリガ生成部３５１は、同期制御部１７からの第１のトリガ信号Ｔｒ１とは関係なく、第１のトリガ信号Ｔｒ１を生成することができる。以下、第１のトリガ信号Ｔｒ１のうち、特に、内部トリガ生成部３５１が生成する第１のトリガ信号Ｔｒ１を「内部トリガ信号Ｔｒ１」と呼ぶ。第１のトリガ信号Ｔｒ１は、同期回路部３４０に入力される。
同期回路部３４０は、第１のトリガ信号Ｔｒ１に同期して第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２の各々にパルス励起のトリガ信号をそれぞれ所定の遅延時間で出力する。続いて、同期回路部３４０は、第１の半導体光増幅器１２０及び第２の半導体光増幅器２２０の各々に対し、それぞれ所定の遅延時間で増幅タイミングを示す信号を出力する。
ここで、第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２におけるパルス励起のそれぞれのタイミングは、パルスのシード光が通過したときに十分増幅可能なタイミングで出力される。
また、第１の半導体光増幅器１２０及び第２の半導体光増幅器２２０へのトリガタイミングは、第１の固体レーザ装置１００から出力される第１のパルスレーザ光ＬＰ１と、第２の固体レーザ装置２００から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３とが、第２のＣＬＢＯ結晶３１６において同じタイミングで入射するように設定される。
ここで、レーザシステム１の目標中心波長がλcｔ＝１９３．４ｎｍであって、第１の固体レーザ装置１００の目標中心波長がλ１ｃｔ＝１０３０ｎｍであり、第２の固体レーザ装置２００の目標中心波長がλ２ｃｔ＝１５５４ｎｍである場合の具体例について説明する。
第１の固体レーザ装置１００における第１の半導体レーザシステム１１０から中心波長１０３０ｎｍのＣＷ発振のレーザ光（以下「第１のＣＷレーザ光」という。）が出力される。
第１のＣＷレーザ光は、第１の半導体光増幅器１２０によってパルス増幅され、第１の半導体光増幅器１２０からパルスレーザ光が出力される。第１の半導体光増幅器１２０から出力されたパルスレーザ光は、第１のファイバ増幅器１４０と固体増幅器１５０とによって増幅される。第１のファイバ増幅器１４０と固体増幅器１５０とを介して増幅された第１のパルスレーザ光ＬＰ１は、波長変換システム３００のＬＢＯ結晶３１０に入射する。
一方、第２の固体レーザ装置２００においては、第２の半導体レーザシステム２１０から中心波長１５５４ｎｍのＣＷ発振のレーザ光（以下「第２のＣＷレーザ光」という。）が出力される。
第２のＣＷレーザ光は、第２の半導体光増幅器２２０によってパルス増幅されて、第２の半導体光増幅器２２０からパルスレーザ光が出力される。第２の半導体光増幅器２２０から出力されたパルスレーザ光は、第２のファイバ増幅器２４０によって増幅される。第２のファイバ増幅器２４０を介して増幅された第３のパルスレーザ光ＬＰ３は、波長変換システム３００の第３の高反射ミラー３２４に入射する。
波長変換システム３００に入射した第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長１０３０ｎｍ）は、ＬＢＯ結晶３１０と第１のＣＬＢＯ結晶３１２とによって第４高調波光に変換されて、第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長２５７．５ｎｍ）が生成される。
第４のパルスレーザ光ＬＰ４は、第４のダイクロイックミラー３１４を介して第２のＣＬＢＯ結晶３１６に入射する。
第２の固体レーザ装置２００から出力された第３のパルスレーザ光ＬＰ３（波長１５５４ｎｍ）は、第３の高反射ミラー３２４及び第４のダイクロイックミラー３１４を介して、第２のＣＬＢＯ結晶３１６に入射する。
第４のダイクロイックミラー３１４によって、第３のパルスレーザ光ＬＰ３及び第４のパルスレーザ光ＬＰ４が第２のＣＬＢＯ結晶３１６に略同時に入射し、第２のＣＬＢＯ結晶３１６上でビームが重なる。その結果、第２のＣＬＢＯ結晶３１６では波長２５７．５ｎｍと波長１５５４ｎｍの和周波である中心波長２２０．９ｎｍの第５のパルスレーザ光ＬＰ５が生成される。
第５のダイクロイックミラー３１８では、中心波長２５７．５ｎｍの第４のパルスレーザ光ＬＰ４を高反射し、波長約１５５４ｎｍの第３のパルスレーザ光ＬＰ３と波長約２２０．９ｎｍの第５のパルスレーザ光ＬＰ５との両パルスレーザ光を高透過する。
第５のダイクロイックミラー３１８を透過した両パルスレーザ光は第３のＣＬＢＯ結晶３２０に入射する。第３のＣＬＢＯ結晶３２０では、第５のパルスレーザ光ＬＰ５（波長２２０.９ｎｍ）と第３のパルスレーザ光ＬＰ３（波長１５５４ｎｍ）との和周波である中心波長約１９３．４ｎｍの第２のパルスレーザ光ＬＰ２が生成される。
第３のＣＬＢＯ結晶３２０から出力された第５のパルスレーザ光ＬＰ５と第３のパルスレーザ光ＬＰ３とは、第６のダイクロイックミラー３２２によって高透過される。第３のＣＬＢＯ結晶３２０から出力された第２のパルスレーザ光ＬＰ２（波長１９３．４ｎｍ）は第６のダイクロイックミラー３２２によって高反射され、第４の高反射ミラー３２６及びビームスプリッタ３２８を介して波長変換システム３００から出力される。
ビームスプリッタ３２８で反射されたパルスレーザ光は、第１のパルスエネルギモニタ３３０に入射する。第１のパルスエネルギモニタ３３０は、ビームスプリッタ３２８で反射されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥｓを計測する。第１のパルスエネルギモニタ３３０によって得られた情報は固体レーザシステム制御部３５０に送られる。
固体レーザシステム制御部３５０は、波長変換システム３００による波長変換後のパルスエネルギＥｓと目標パルスエネルギＥｓｔとの差ΔＥｓを計算する。
固体レーザシステム制御部３５０は、ΔＥｓが０に近づくように、第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２の出力を制御する。
固体レーザシステム制御部３５０は、ΔＥｓが許容値の範囲内かどうかを判定して、ＯＫならば、固体レーザシステム制御部３５０からの内部トリガ信号Ｔｒ１の出力を停止して、固体レーザシステム制御ＯＫ信号をレーザ制御部１８に通知する。
次に、レーザ制御部１８は、所定の繰返し周波数の内部トリガ信号Ｔｒを生成させる。その結果、固体レーザシステム１０から出力された中心波長１９３．４ｎｍの第２のパルスレーザ光ＬＰ２は、第１の高反射ミラー１１及び第２の高反射ミラー１２を介して、エキシマ増幅器１４に入射する。
波長１９３．４ｎｍの第２のパルスレーザ光ＬＰ２の入射に同期して、エキシマ増幅器１４は放電によって反転分布を生成する。ここで、トリガ補正器４０４は、この第２のパルスレーザ光ＬＰ２がエキシマ増幅器１４で効率よく増幅されるように、ＰＰＭ４０８のスイッチ４０６のタイミングを調整する。これにより、エキシマ増幅器１４から、増幅されたパルスレーザ光ＬＰ６が出力される。
エキシマ増幅器１４によって増幅されたパルスレーザ光ＬＰ６は、モニタモジュール１６に入射し、ビームスプリッタ６００によってパルスレーザ光の一部が第２のパルスエネルギモニタ６０２に入射し、パルスレーザ光のパルスエネルギＥが計測される。
レーザ制御部１８は、第２のパルスエネルギモニタ６０２からパルスエネルギＥの情報を取得する。レーザ制御部１８は、第２のパルスエネルギモニタ６０２によって計測されたパルスエネルギＥと目標パルスエネルギＥｔとの差ΔＥを計算する。
レーザ制御部１８は、ΔＥが０に近づくように、増幅器制御部４００を介して充電器４０２の充電電圧Ｖｈｖを制御する。
レーザ制御部１８は、ΔＥが許容値の範囲内かどうかを判定して、ＯＫならば、レーザ制御部１８からの内部トリガ信号Ｔｒの出力を停止して、レーザシステムＯＫ信号（露光ＯＫ信号）を露光制御部２２に通知する。露光制御部２２は、レーザシステムＯＫ信号を受信すると、発光トリガ信号Ｔｒをレーザ制御部１８に送信する。
その結果、目標中心波長λｔ＝１９３．４ｎｍ、目標パルスエネルギＥｔのそれぞれの許容範囲で、レーザシステム１からパルスレーザ光が出力される。レーザシステム１から出力されたパルスレーザ光（エキシマ光）は露光装置２０に入射し、露光プロセスが実施される。
また、レーザ制御部１８は、露光制御部２２から新しい目標中心波長λｔのデータを受信すると、これらデータを固体レーザシステム制御部３５０へ送る。
固体レーザシステム制御部３５０は、同期制御部１７からトリガ信号Ｔｒ１を受信しなくても、内部トリガ生成部３５１が内部トリガ信号Ｔｒ１を生成して、新しい目標中心波長λｔとなるように、第１の半導体レーザシステム１１０及び第２の半導体レーザシステム２１０を制御する。
２．３ レーザ制御部の処理例
図６は、レーザ制御部１８における処理内容の例を示すフローチャートである。図６のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、レーザ制御部１８として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
ステップＳ１１において、レーザ制御部１８はレーザシステムの初期設定サブルーチンを実施する。ステップＳ１１の後、レーザ制御部１８は固体レーザシステム１０の制御サブルーチン（ステップＳ１２）と、レーザシステム１の制御サブルーチン（ステップＳ１３）とを実施する。ステップＳ１２の処理とステップＳ１３の処理とは並列に又は並行して実施されてよい。
ステップＳ１２における固体レーザシステム１０の制御は常に行う。特に、第１の半導体レーザシステム１１０及び第２の半導体レーザシステム２１０のそれぞれの波長制御は、トリガ信号Ｔｒ１の入力の有無に関係なく行われる。一方、ステップＳ１３におけるレーザシステム１の制御は、主に、エキシマ増幅器１４によって増幅されたエキシマレーザ光のパルスエネルギのフィードバック制御を行う。
ステップＳ１４において、レーザ制御部１８はレーザシステム１の制御を停止するか否かの判定を行う。ステップＳ１４の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ１２及びステップＳ１３に戻る。ステップＳ１４の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、レーザ制御部１８はレーザシステム１の停止を露光制御部２２に通知し、図６のフローチャートを終了する。
図７は、レーザシステム１の初期設定サブルーチンの例を示すフローチャートである。図７のフローチャートは図６のステップＳ１１に適用される。
図７のステップＳ２１において、レーザ制御部１８はエキシマ光のパルスエネルギＮＧ信号を露光制御部２２に送信する。ステップＳ２１の処理は、予め初期設定においてエキシマ光のパルスエネルギがＮＧであると設定しておき、レーザ制御部１８は初期設定に従い露光制御部２２にパルスエネルギＮＧ信号を送信する。
ステップＳ２２において、レーザ制御部１８はスペクトルＮＧ信号を露光制御部２２に送信する。ステップＳ２２の処理は、予め初期設定においてエキシマ光の中心波長がＮＧであると設定しておき、レーザ制御部１８は初期設定に従い露光制御部２２にスペクトルＮＧ信号を送信する。
ステップＳ２３において、レーザ制御部１８はエキシマ増幅器１４の充電電圧Ｖｈｖを初期値Ｖｈｖ０に設定する。
ステップＳ２４において、レーザ制御部１８はレーザシステム１の目標パルスエネルギＥｔを初期値Ｅｔ０に設定する。レーザ制御部１８は、露光装置２０から目標パルスエネルギＥｔのデータを受信する以前に、予め定められた標準的な初期値Ｅｔ０を設定する。
ステップＳ２５において、レーザ制御部１８は、発光トリガ信号Ｔｒに対する第１のトリガ信号Ｔｒ１と第２のトリガ信号Ｔｒ２とのそれぞれの遅延時間を設定する。レーザ制御部１８は、固体レーザシステム１０から出力されたパルスレーザ光がエキシマ増幅器１４に入射したタイミングで放電するように、それぞれの遅延時間を設定する。なお、それぞれの遅延時間は固定値であってよい。また、これらの遅延時間のデータは、レーザ制御部１８から同期制御部１７に送信される。
図８は、固体レーザシステム１０の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図８のフローチャートは図６のステップＳ１２に適用される。
図８のステップＳ３１において、レーザ制御部１８は露光制御部２２から目標中心波長のデータを新しく受信したか否かを判定する。ステップＳ３１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２において、レーザ制御部１８は目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。次いで、ステップＳ３３において、レーザ制御部１８は固体レーザシステム制御部３５０に目標中心波長λｃｔのデータを送信する。
ステップＳ３３の後、レーザ制御部１８はステップＳ４０に進む。また、ステップＳ３１の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ３２及びステップＳ３３をスキップしてステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０において、レーザ制御部１８はフラグＦ１及びフラグＦ２の値を確認し、フラグＦ１＝１かつフラグＦ２＝１を満たすか否かを判定する。フラグＦ１は第１の半導体レーザシステム１１０がＯＫの状態であるかＮＧの状態であるかを示すフラグである。フラグＦ２は第２の半導体レーザシステム２１０がＯＫの状態であるかＮＧの状態であるかを示すフラグである。これらのフラグの値「１」はＯＫを示し、「０」はＮＧを示す。つまり、レーザ制御部１８は、第１の半導体レーザシステム１１０及び第２の半導体レーザシステム２１０の両方がＯＫの状態であるか否かを判定する。
ステップＳ４０の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ４１に進む。ステップＳ４１において、レーザ制御部１８は露光制御部２２にスペクトルＯＫ信号を送信する。
ステップＳ４２において、レーザ制御部１８は固体レーザシステム１０からエネルギＯＫ信号を受信したか否かを判定する。例えば、レーザ制御部１８は、フラグＦｓの値を確認し、フラグＦｓ＝１であるか否かを判定する。フラグＦｓは、固体レーザシステム１０から出力されるパルスエネルギがＯＫの状態であるかＮＧの状態であるかを示すフラグである。フラグＦｓの値「１」はＯＫを示し、「０」はＮＧを示す。レーザ制御部１８は、フラグＦｓの値を基に、固体レーザシステム１０のパルスエネルギがＯＫの状態であるか否かを判定する。ステップＳ４２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ４３に進む。
ステップＳ４３において、レーザ制御部１８は露光制御部２２に固体レーザシステム１０のエネルギＯＫ信号を送信する。その一方、ステップＳ４２の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ４４に進む。
ステップＳ４４において、レーザ制御部１８は露光制御部２２に固体レーザシステム１０のエネルギＮＧ信号を送信する。
また、ステップＳ４０の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ４５に進み、露光制御部２２にスペクトルＮＧ信号を送信する。
ステップＳ４３、ステップＳ４４、又はステップＳ４５の後、レーザ制御部１８は、図８のフローチャートを終了して、図６のフローチャートに復帰する。
図９は、レーザシステム１の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図９のフローチャートは図６のステップＳ１３に適用される。
図９のステップＳ５１において、レーザ制御部１８は露光制御部２２から目標パルスエネルギのデータを新しく受信したか否かを判定する。ステップＳ５１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５２に進む。
ステップＳ５２において、レーザ制御部１８は目標パルスエネルギＥｔのデータを読み込む。ステップＳ５２の後、レーザ制御部１８はステップＳ５３に進む。また、ステップＳ５１の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５２をスキップしてステップＳ５３に進む。
ステップＳ５３において、レーザ制御部１８はエキシマ光の発光パルスを検出したか否かを判定する。レーザ制御部１８は、モニタモジュール１６から得られる信号を基に、露光装置２０へ出力されたパルスレーザ光（エキシマ光）のパルスエネルギを検出したか否かを判定する。ステップＳ５３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５４に進む。
ステップＳ５４において、レーザ制御部１８はモニタモジュール１６で検出されたエキシマ光のパルスエネルギＥのデータを取得する。
ステップＳ５５において、レーザ制御部１８はパルスエネルギＥと目標パルスエネルギＥｔとの差ΔＥを計算する。
ステップＳ５６において、レーザ制御部１８はΔＥが０に近づくようにエキシマ増幅器１４の充電電圧Ｖｈｖを制御する。
その後、ステップＳ５７において、レーザ制御部１８はΔＥの絶対値が許容範囲を示す許容上限値Ｅｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ５７の判定結果がＹｅｓ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５８に進み、露光制御部２２にエキシマ光のパルスエネルギＯＫ信号を送信する。
ステップＳ５７の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５９に進み、露光制御部２２にエキシマ光のパルスエネルギＮＧ信号を送信する。
ステップＳ５８又はステップＳ５９の後、レーザ制御部１８は図９のフローチャートを終了して、図６のフローチャートに復帰する。
また、図９のステップＳ５３の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５４からステップＳ５９をスキップして図９のフローチャートを終了し、図６のフローチャートに復帰する。
２．４ 固体レーザシステム制御部の処理例
図１０は、固体レーザシステム制御部３５０における処理内容の例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、固体レーザシステム制御部３５０として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
ステップＳ６１において、固体レーザシステム制御部３５０は、固体レーザシステム１０の初期設定サブルーチンを実施する。
ステップＳ６１の後、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザシステム１１０の制御サブルーチン（ステップＳ６２）と、第２の半導体レーザシステム２１０の制御サブルーチン（ステップＳ６３）と、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチン（ステップＳ６４）と、を実施する。ステップＳ６２、ステップＳ６３、及びステップＳ６４の各サブルーチンの処理は並列に又は並行して実施されてよい。
ステップＳ６５において、固体レーザシステム制御部３５０は固体レーザシステム１０の制御を停止するか否かの判定を行う。
ステップＳ６５の判定結果がＮｏ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ６２、ステップＳ６３、及びステップＳ６４に戻る。ステップＳ６５の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ６６に進む。
ステップＳ６６において、固体レーザシステム制御部３５０は固体レーザシステム１０の停止をレーザ制御部１８に通知し、図１０のフローチャートを終了する。
図１１は、固体レーザシステム１０の初期設定サブルーチンの例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは図１０のステップＳ６１に適用される。
図１１のステップＳ７１において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザシステム１１０の状態をＮＧに設定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０は、フラグＦ１の値を「０」に設定する。
ステップＳ７２において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の半導体レーザシステム２１０の状態をＮＧに設定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０は、フラグＦ２の値を「０」に設定する。
ステップＳ７３において、固体レーザシステム制御部３５０は固体レーザシステム１０のエネルギの状態をＮＧに設定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０は、フラグＦｓの値を「０」に設定する。
ステップＳ７４において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザシステム１１０の目標中心波長λ１ｃｔを初期値λ１ｃ０に設定する。λ１ｃ０は、例えば、λ１ｃ０＝１０３０ｎｍと設定してよい。
ステップＳ７５において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の半導体レーザシステム２１０の目標中心波長λ２ｃｔを初期値λ２ｃ０に設定する。λ２ｃ０は、例えば、λ２ｃ０＝１５５４ｎｍと設定してよい。
ステップＳ７６において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２の各々のパルスエネルギの初期値を設定する。各パルス励起光源のパルスエネルギの初期値は、それぞれ異なる値であってもよい。
ステップＳ７７において、固体レーザシステム制御部３５０は、固体レーザシステム１０の目標パルスエネルギＥｓｔを初期値Ｅｓ０に設定する。Ｅｓ０は予め定められた固定値であって、エキシマ増幅器１４でＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）の発生を抑制可能な値である。
ステップＳ７８において、固体レーザシステム制御部３５０は、同期回路部３４０にそれぞれのトリガ信号の遅延時間を設定する。同期回路部３４０における第１のトリガ信号Ｔｒ１に対する遅延時間の設定は、以下のように行われる。
第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２についてのパルス励起のそれぞれのタイミングは、パルスのシード光が通過したときに十分増幅可能なタイミングで出力されるように設定される。また、第１の半導体光増幅器１２０及び第２の半導体光増幅器２２０へのトリガタイミングは、第１の固体レーザ装置１００から出力される第１のパルスレーザ光と第２の固体レーザ装置２００から出力される第２のパルスレーザ光が、第２のＣＬＢＯ結晶３１６において同じタイミングで入射するように設定される。
ステップＳ７９において、固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザ１１１及び第２の半導体レーザ２１１のそれぞれの電流値と温度とをそれぞれ初期値に設定してＣＷ発振させる。つまり、固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザ１１１の発振波長がλ１ｃ０に近い値となるような電流値と温度とを初期値として第１の半導体レーザ１１１を制御し、第１の半導体レーザ１１１をＣＷ発振させる。同様に、固体レーザシステム制御部３５０は、第２の半導体レーザ２１１の発振波長がλ２ｃ０に近い値となるような電流値と温度とを初期値として第２の半導体レーザ２１１を制御し、第２の半導体レーザ２１１をＣＷ発振させる。
ステップＳ７９の後、固体レーザシステム制御部３５０は、図１１のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。
図１２は、第１の半導体レーザシステム１１０の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは図１０のステップＳ６２に適用される。
図１２のステップＳ８１において、固体レーザシステム制御部３５０は目標中心波長λ１ｃｔのデータを第１の半導体レーザ制御部１１４に送信する。
ステップＳ８２において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザ制御部１１４から第１の半導体レーザシステム１１０のＯＫ信号を受信したか否かを判定する。ステップＳ８２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、つまり、フラグＦ１＝１である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ８３に進む。
ステップＳ８３において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザシステムのＯＫ信号をレーザ制御部１８に送信する。すなわち、固体レーザシステム制御部３５０からレーザ制御部１８にＦ１＝１のフラグ信号が送信される。
その一方、ステップＳ８２の判定結果がＮｏ判定である場合、つまり、フラグＦ１＝０である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ８４に進む。
ステップＳ８４において、固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザシステムのＮＧ信号をレーザ制御部１８に送信する。すなわち、固体レーザシステム制御部３５０からレーザ制御部１８にＦ１＝０のフラグ信号が送信される。
ステップＳ８３又はステップＳ８４の後、固体レーザシステム制御部３５０は、図１２のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。
図１３は、第２の半導体レーザシステム２１０の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは図１０のステップＳ６３に適用される。
図１３のステップＳ９１において、固体レーザシステム制御部３５０は露光制御部２２からレーザ制御部１８を介して目標中心波長を変更する指令を受信したが否かを判定する。ステップＳ９１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ９２に進む。
ステップＳ９２において、固体レーザシステム制御部３５０は波長ＮＧ信号をレーザ制御部１８に送信する。目標中心波長が変更された場合、波長の調整が必要になるため、波長ＮＧの状態（Ｆ２＝０）となる。
ステップＳ９３において、固体レーザシステム制御部３５０は新しい目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。
ステップＳ９４において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の半導体レーザシステム２１０の目標中心波長λ２ｃｔを計算する。ステップＳ９４の処理内容については図１４を用いて後述する。固体レーザシステム制御部３５０は、後述する波長変換式に従い、目標中心波長λ２ｃｔを計算する。
図１３のステップＳ９５において、固体レーザシステム制御部３５０は目標中心波長λ２ｃｔのデータを第２の半導体レーザ制御部２１４に送信する。ステップＳ９５の後、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ９６に進む。
一方、ステップＳ９１の判定結果がＮｏ判定である場合、つまり、露光制御部２２から目標中心波長を変更する指令を受信していない場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ９２からステップＳ９５をスキップしてステップＳ９６に進む。
ステップＳ９６において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の半導体レーザ制御部２１４から第２の半導体レーザシステム２１０のＯＫ信号を受信したか否かを判定する。ステップＳ９６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ９７に進む。
ステップＳ９７において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の半導体レーザシステム２１０のＯＫ信号をレーザ制御部１８に送信する。すなわち、固体レーザシステム制御部３５０からレーザ制御部１８にＦ２＝１のフラグ信号が送信される。
その一方、ステップＳ９６の判定結果がＮｏ判定である場合、つまり、フラグＦ２＝０である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ９８に進む。
ステップＳ９８において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の半導体レーザシステム２１０のＮＧ信号をレーザ制御部１８に送信する。すなわち、固体レーザシステム制御部３５０からレーザ制御部１８にＦ２＝０のフラグ信号が送信される。
ステップＳ９７又はステップＳ９８の後、固体レーザシステム制御部３５０は、図１３のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。
図１４は、第２の半導体レーザシステム２１０の目標中心波長λ２ｃｔを計算する処理のサブルーチンの例を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは図１３のステップＳ９４に適用される。
図１４のステップＳ１０１において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザシステム１１０の目標中心波長λ１ｃｔを周波数ｆ１ｔに変換する。
変換式は、ｆ１t＝Ｃ／λ１ｃｔであり、式中のＣは光速である。
ステップＳ１０２において、固体レーザシステム制御部３５０は、波長変換システム３００による波長変換後の目標中心波長λｃｔを周波数ｆｔに変換する。
変換式は、ｆt＝Ｃ／λｃｔである。
ステップＳ１０３において、固体レーザシステム制御部３５０は以下に示す波長変換の式（５）から、第２の半導体レーザシステム２１０の目標周波数ｆ２ｔを計算する。
なお、式中の「・」は乗算の演算子を表す。
ｆ＝４・ｆ１＋２・ｆ２ （５）
ｆ：和周波によって波長変換されたレーザ光の周波数
ｆ１：第１の固体レーザ装置のレーザ光の周波数
ｆ２：第２の固体レーザ装置のレーザ光の周波数
図５の例において、ｆは波長約１９３．４ｎｍのレーザ光の周波数である。ｆ１は波長約１０３０ｎｍのレーザ光の周波数である。ｆ２は波長約１５５４ｎｍのレーザ光の周波数である。したがって、ｆ＝ｆｔ、ｆ１＝ｆ１ｔ、ｆ２＝ｆ２ｔとして式（５）を変換することにより、ステップＳ１０３に適用される変換式は下記の式（６）となる。
ｆ２ｔ＝（１/２）・ｆｔ−２・ｆ１ｔ （６）
ステップＳ１０４において、固体レーザシステム制御部３５０は目標周波数ｆ２ｔを目標中心波長λ２ｃｔに変換する。変換式は、λ２ｃｔ＝Ｃ／ｆ２ｔである。
なお、図１４のステップＳ１０１からステップＳ１０４で説明した計算の手順に限らず、同様の変換結果が得られるテーブルデータなどを用いて計算してもよい。
ステップＳ１０４の後、固体レーザシステム制御部３５０は図１４のフローチャートを終了し、図１３のフローチャートに復帰する。
図１５は、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図１５のフローチャートは図１０のステップＳ６４に適用される。
図１５のステップＳ１１１において、固体レーザシステム制御部３５０はフラグＦ１及びフラグＦ２の値を確認し、フラグＦ１＝１かつフラグＦ２＝１を満たすか否かを判定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０は、第１の半導体レーザシステム１１０及び第２の半導体レーザシステム２１０の両方からＯＫ信号を受信したか否かを判定する。
ステップＳ１１１の判定結果がＮｏ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１１の処理を繰り返す。ステップＳ１１１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１２に進む。
ステップＳ１１２において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のパルスエネルギモニタ３３０によってパルスレーザ光のパルスエネルギを検出したか否かを判定する。固体レーザシステム制御部３５０は、第１のパルスエネルギモニタ３３０から得られる信号を基に判定を行う。
ステップＳ１１２の判定結果がＮｏ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１２の処理を繰り返す。ステップＳ１１２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１３に進む。
ステップＳ１１３において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のパルスエネルギモニタ３３０によって検出されたパルスエネルギＥｓの値を読み込む。
ステップＳ１１４において、固体レーザシステム制御部３５０はパルスエネルギＥｓと目標パルスエネルギＥｓｔとの差ΔＥｓを計算する。
ステップＳ１１５において、固体レーザシステム制御部３５０はΔＥｓが０に近づくように第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４及び第３のパルス励起光源２３２のそれぞれのパルスエネルギを制御する。
その後、ステップＳ１１６において、固体レーザシステム制御部３５０はΔＥｓの絶対値が許容範囲を示す許容上限値ΔＥｓｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１１６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１７に進む。
ステップＳ１１７において、固体レーザシステム制御部３５０はレーザ制御部１８に固体レーザシステム１０のパルスエネルギＯＫ信号、すなわちＦｓ＝１のフラグ信号を送信する。
その一方、ステップＳ１１６の判定結果がＮｏ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１８に進み、レーザ制御部１８に固体レーザシステム１０のパルスエネルギＮＧ信号、すなわちＦｓ＝０のフラグ信号を送信する。
ステップＳ１１７又はステップＳ１１８の後、固体レーザシステム制御部３５０は、図１５のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。
２．５ 半導体レーザシステムの例
２．５．１ 構成
図１６は、半導体レーザシステム３０の構成例を概略的に示す。図１６に示す半導体レーザシステム３０は、図５における第１の半導体レーザシステム１１０及び第２の半導体レーザシステム２１０の各々に適用することができる。
半導体レーザシステム３０は、シングル縦モードのＤＦＢレーザ３１と、波長モニタ３２と、半導体レーザ制御部３４と、ビームスプリッタ３６と、を含む。ＤＦＢレーザ３１は、半導体素子４０と、ペルチェ素子５０と、温度センサ５２と、電流制御部５４と、温度制御部５６とを含む。半導体素子４０は、第１のクラッド層４１、活性層４２及び第２のクラッド層４３を含み、活性層４２と第２のクラッド層４３の境界にグレーティング４４を含む。
２．５．２ 動作
ＤＦＢレーザ３１の発振波長は、半導体素子４０の電流値Ａ及び／又は設定温度Ｔを変化させることによって変更することができる。ここでの電流値Ａは、例えば、直流（ＤＣ）電流値であってよい。発振波長を狭い範囲で高速に変化させる場合は、電流値Ａを変化させる。発振波長を大きく変化させる場合は、設定温度Ｔを変更する。
図１７は、ＤＦＢレーザ３１から出力されるレーザ光のスペクトル波形の例を示す。ＤＦＢレーザ３１から出力されるレーザ光は、図１７に示すように、シングル縦モード発振によるスペクトル線幅の狭いシングルラインのスペクトル形状を有する。
２．６ 第１の半導体レーザ制御部の処理例
図１８は、第１の半導体レーザ制御部１１４における処理内容の例を示すフローチャートである。図１８のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第１の半導体レーザ制御部１１４として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
ステップＳ１２１において、第１の半導体レーザ制御部１１４は第１の半導体レーザ１１１の電流値と温度とをそれぞれ初期値に設定してＣＷ発振させる。例えば、第１の半導体レーザ制御部１１４は、図１１のステップＳ７９にて初期値に設定した第１の半導体レーザの電流値と温度との各値を読み込んで、第１の半導体レーザ１１１をＣＷ発振させる。
ステップＳ１２２において、第１の半導体レーザ制御部１１４は目標中心波長λ１ｃｔのデータを読み込む。
ステップＳ１２３において、第１の半導体レーザ制御部１１４は波長モニタ３２を用いて発振中心波長λ１ｃを計測する。
ステップＳ１２４において、第１の半導体レーザ制御部１１４は発振中心波長λ１ｃと目標中心波長λ１ｃｔとの差δλ１ｃを計算する。
ステップＳ１２５において、第１の半導体レーザ制御部１１４はδλ１ｃの絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλ１ｃｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２５の判定結果がＮｏ判定である場合、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１２６に進み、Ｆ１＝０のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
そして、ステップＳ１２７において、第１の半導体レーザ制御部１１４はδλ１ｃの絶対値が電流制御で波長制御可能な範囲を示す許容上限値δ１ｃａｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２７の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１２９に進み、δλ１ｃが０に近づくように第１の半導体レーザ１１１の電流値Ａ１を制御する。
ステップＳ１２７の判定結果がＮｏ判定である場合、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１３０に進み、δλ１ｃが０に近づくように第１の半導体レーザ１１１の温度Ｔ１を制御する。
また、ステップＳ１２５の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１２８に進み、Ｆ１＝１のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。ステップＳ１２８の後、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１２９に進む。
ステップＳ１２９又はステップＳ１３０の後、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１３１に進む。ステップＳ１３１において、第１の半導体レーザ制御部１１４は第１の半導体レーザシステム１１０の制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ１３１の判定結果がＮｏ判定である場合、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１２３に戻り、ステップＳ１２３からステップＳ１３１の処理を繰り返す。
ステップＳ１３１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１の半導体レーザ制御部１１４は図１８のフローチャートを終了する。
２．７ 第２の半導体レーザ制御部の処理例
図１９は、第２の半導体レーザ制御部２１４における処理内容の例を示すフローチャートである。図１９のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第２の半導体レーザ制御部２１４として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
ステップＳ１５１において、第２の半導体レーザ制御部２１４は第２の半導体レーザ制御部２１４の電流値と温度とをそれぞれ初期値に設定してＣＷ発振させる。例えば、第２の半導体レーザ制御部２１４は、図１１のステップＳ７９にて初期値に設定した第２の半導体レーザ２１１の電流値と温度との各値を読み込んで、第２の半導体レーザ２１１をＣＷ発振させる。
ステップＳ１５２において、第２の半導体レーザ制御部２１４は固体レーザシステム制御部３５０から第２の半導体レーザシステム２１０の目標中心波長が変更されたか否かを判定する。ステップＳ１５２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１５３に進み、第２の半導体レーザシステム２１０の状態がＮＧであることを示すＮＧ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。すなわち、第２の半導体レーザ制御部２１４は、Ｆ２＝０のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
ステップＳ１５４において、第２の半導体レーザ制御部２１４は目標中心波長λ２ｃｔのデータを読み込む。ステップＳ１５４の後、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１５５に進む。
ステップＳ１５２の判定結果がＮｏ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１５３及びステップＳ１５４をスキップしてステップＳ１５５に進む。
ステップＳ１５５において、第２の半導体レーザ制御部２１４は第２の波長モニタ２１２を用いて発振中心波長λ２ｃを計測する。
ステップＳ１５６において、第２の半導体レーザ制御部２１４は発振中心波長λ２ｃと目標中心波長λ２ｃｔとの差δλ２ｃを計算する。
ステップＳ１５７において、第２の半導体レーザ制御部２１４はδλ２ｃの絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλ２ｃｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１５７の判定結果がＮｏ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１５８に進み、Ｆ２＝０のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
そして、ステップＳ１５９において、第２の半導体レーザ制御部２１４はδλ２ｃの絶対値が電流制御で波長制御可能な範囲の許容上限値δ２ｃａｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１５９の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１６１に進み、δλ２ｃが０に近づくように第２の半導体レーザ２１１の電流値Ａ２を制御する。
ステップＳ１５９の判定結果がＮｏ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１６２に進み、δλ２ｃが０に近づくように第２の半導体レーザ２１１の温度Ｔ２を制御する。
また、ステップＳ１５７の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１６０に進み、Ｆ２＝１のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。ステップＳ１６０の後、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１６１に進む。
ステップＳ１６１又はステップＳ１６２の後、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１６３に進む。ステップＳ１６３において、第２の半導体レーザ制御部２１４は第２の半導体レーザシステム２１０の制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ１６３の判定結果がＮｏ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１５２に戻り、ステップＳ１５２からステップＳ１６３の処理を繰り返す。
ステップＳ１６３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２の半導体レーザ制御部２１４は図１９のフローチャートを終了する。
３．課題
図５に示す第１の半導体レーザ１１１及び第２の半導体レーザ２１１の各々にシングル縦モードで発振する半導体レーザを使用する場合、以下のような課題がある。
［課題１］シードレーザ光を高いパルスエネルギとなるようにファイバ増幅器を用いてパルス増幅すると、スペクトル線幅が狭いため、光ファイバ中の非線形現象である誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering)の発生によって、固体レーザ装置が破損する恐れがある。そのため、ファイバ増幅器でのパルス増幅によるパルスレーザ光のパルスエネルギを高くすることが難しい。
［課題２］露光装置２０にて所望の露光プロセスを実現するために、露光装置２０に入射させるパルスレーザ光（エキシマ光）のスペクトル線幅を制御する必要がある。しかし、シングル縦モードで発振する半導体レーザではレーザ光のスペクトル線幅を変更することが困難であるために、波長変換システム３００で波長変換して増幅したエキシマ光のスペクトル線幅を制御することが難しい。
［課題３］また、仮に、固体レーザシステム１０において図示しないマルチ縦モード発振する半導体レーザを使用する場合は、ＳＢＳの発生を抑制できるものの、スペクトル線幅を目標スペクトル線幅に高精度に制御することが難しい。
［課題４］モニタモジュール１６からの計測結果を用いてレーザシステム１の出力を制御する構成の場合、エキシマ増幅器１４からパルスレーザ光が出力されないと、波長やスペクトル線幅を計測できないため、制御スピードが遅い場合がある。制御スピードを向上させるためには、エキシマ増幅器１４からパルスレーザ光が出力されない状態であっても所望の目標中心波長及び目標スペクトル線幅を実現できるように、固体レーザシステム１０の出力を制御することが望まれる。
４．実施形態１
４．１ 構成
図２０は、実施形態１に係るレーザシステム１Ａの構成を概略的に示す。図５との相違点を説明する。図２０に示す実施形態１に係るレーザシステム１Ａは、図５に示す第１の半導体レーザシステム１１０及び第２の半導体レーザシステム２１０に代えて、第１の複数半導体レーザシステム１６０及び第２の複数半導体レーザシステム２６０を含む。
レーザシステム１Ａでは、第１の複数半導体レーザシステム１６０を用いてスペクトル線幅の可変制御を行うことができ、第２の複数半導体レーザシステム２６０を用いて波長の可変制御を行うことができる。
第１の複数半導体レーザシステム１６０は、それぞれが互いに異なる発振波長で、かつ、シングル縦モードでＣＷ発振する複数の半導体レーザ１６１と、第１のビームコンバイナ１６３と、第１のビームスプリッタ１６４と、第１のスペクトルモニタ１６６と、第１のマルチライン制御部１６８と、を含む。
複数の半導体レーザ１６１の各々は、例えば、分布帰還型半導体レーザであってよい。ここでは５つの半導体レーザ１６１を用いる例が示されているが、半導体レーザ１６１の個数はこの例に限らず、２以上の適宜の個数であってよい。なお、図２０において、第１の複数半導体レーザシステム１６０に含まれる複数の半導体レーザ１６１の各々をＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）と表記する。各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）は、波長約１０３０ｎｍ付近において互いに異なる波長でＣＷ発振するように設定される。複数の半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）は本開示における「第１の複数の半導体レーザ」の一例である。半導体レーザ１６１を第１の半導体レーザ１６１と呼ぶ場合がある。
第２の複数半導体レーザシステム２６０は、それぞれが互いに異なる発振波長で、かつ、シングル縦モードでＣＷ発振する複数の半導体レーザ２６１と、第２のビームコンバイナ２６３と、第２のビームスプリッタ２６４と、第２のスペクトルモニタ２６６と、第２のマルチライン制御部２６８とを含む。
複数の半導体レーザ２６１の各々は、例えば、分布帰還型半導体レーザであってよい。ここでは５つの半導体レーザ２６１を用いる例が示されているが、半導体レーザ２６１の個数はこの例に限らず、２以上の適宜の個数であってよい。なお、図２０において、第２の複数半導体レーザシステム２６０に含まれる複数の半導体レーザ２６１の各々をＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）と表記する。各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）は、波長約１５５４ｎｍ付近において互いに異なる波長でＣＷ発振するように設定される。複数の半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）は本開示における第２の複数の半導体レーザの一例である。半導体レーザ２６１を第２の半導体レーザ２６１と呼ぶ場合がある。
図２０におけるモニタモジュール１６は、ビームスプリッタ６０４と、スペクトルモニタ６０６と、をさらに含む。スペクトルモニタ６０６は、例えば、後述する図７１に示すような、ＡｒＦレーザ光（エキシマ光）のスペクトル線幅を計測するエタロン分光器を含む構成であってよい。
露光制御部２２は、レーザ制御部１８にエキシマ光の目標スペクトル線幅Δλｔのデータを送信する信号ラインを有する。
４．２ 動作
図２０に示すレーザシステム１Ａのレーザ制御部１８は、露光制御部２２からエキシマ光の目標スペクトル線幅Δλｔのデータを受信すると、目標スペクトル線幅Δλｔとなるような第１の複数半導体レーザシステム１６０のマルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを計算する。第１の複数半導体レーザシステム１６０から出力されるマルチラインを「第１のマルチライン」という。第１のマルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔは「第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔ」ともいう。この目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔは、複数の半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）のそれぞれの発振波長のうち最も短い波長（最小波長）と最も長い波長（最大波長）との差であってよい。
レーザ制御部１８がエキシマ光の目標スペクトル線幅Δλから目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを計算するに際し、ΔλｔとΔλｍとの相関関係は、テーブルデータや関数として予めメモリ等の記憶部に保持されていてよい。ΔλｔとΔλｍとの相関関係を示すデータは、本開示における「エキシマレーザ光のスペクトル線幅と、第１のマルチラインスペクトルとの関係を特定した関係データ」の一例である。このような関係データは、レーザシステム１Ａの稼動に伴い更新されてもよい。
レーザ制御部１８は、固体レーザシステム制御部３５０に第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔのデータを送信する。
固体レーザシステム制御部３５０は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを受信すると、半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）のそれぞれの目標発振波長を計算して、第１のマルチライン制御部１６８に各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の目標発振波長のデータを送信する。
第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の目標発振波長を計算して、それぞれの発振波長の光強度が同じ所定の光強度となるように、それぞれの半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の電流値Ａ１と温度Ｔ１とをそれぞれ制御する。ここでは、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の発振波長と光強度とから求められる第１のマルチラインの中心波長λ１ｍｃ０が、例えばλ１ｍｃ０＝１０３０ｎｍとなるように制御する。
第１の複数半導体レーザシステム１６０における複数の半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）から出力されるレーザ光を結合して得られるマルチラインは本開示における「第１のマルチラインスペクトル」の一例である。
一方、レーザ制御部１８は、露光制御部２２から目標中心波長λcｔのデータを受信すると、目標中心波長λｃｔとなるような、第２の複数半導体レーザシステム２６０のマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔを計算して、固体レーザシステム制御部３５０に送信する。第２の複数半導体レーザシステム２６０から出力されるマルチラインを「第２のマルチライン」という。第２のマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔは「第２の複数半導体レーザシステム２６０の目標中心波長λ２ｍｃｔ」ともいう。
固体レーザシステム制御部３５０は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の目標中心波長λ２ｍｔのデータを、第２のマルチライン制御部２６８に送信する。
第２のマルチライン制御部２６８は、目標中心波長λ２ｍｃｔからＳＢＳの発生を抑制するような、半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）のそれぞれの発振波長となるように、かつ、各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の光強度が所定の同じ光強度となるように、それぞれの半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の電流値Ａ２及び温度Ｔ２をそれぞれ制御する。ここでは、各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の発振波長と光強度とから求められる第２のマルチラインの中心波長が目標中心波長λ２ｍｃｔとなるように制御する。第２の複数半導体レーザシステム２６０における複数の半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）から出力されるレーザ光を結合して得られるマルチラインは本開示における「第２のマルチラインスペクトル」の一例である。
４．３ レーザ制御部の処理例
図２１は、レーザ制御部１８における処理内容の例を示すフローチャートである。図６のフローチャートに代えて、図２１のフローチャートを適用することができる。図６との相違点を説明する。
図２１に示すフローチャートは、図６のステップＳ１２に代えて、ステップＳ１２Ａを含む。ステップＳ１２Ａにおいて、レーザ制御部１８は固体レーザシステム１０の制御サブルーチン（２）の処理を実施する。
図２２は、固体レーザシステムの制御サブルーチン（２）の例を示すフローチャートである。図２２のフローチャートは図２１のステップＳ１２Ａに適用される。図２２のフローチャートについて、図８との相違点を説明する。
図２２に示すフローチャートは、ステップＳ３３とステップＳ４０との間に、ステップＳ３５からステップＳ３８を含む。
ステップＳ３１の判定結果がＮｏ判定である場合、又はステップＳ３３の後、レーザ制御部１８はステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４において、レーザ制御部１８は露光制御部２２から目標スペクトル線幅のデータを受信したか否かを判定する。ステップＳ３４の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ４０に進む。
ステップＳ３４の判定結果がＹｅｓ判定の場合、つまり、露光制御部２２から新しい目標スペクトル線幅のデータを受信すると、レーザ制御部１８はステップＳ３５に進み、目標スペクトル線幅Δλｔのデータを読み込む。
そして、ステップＳ３６において、レーザ制御部１８は目標スペクトル線幅Δλｔから第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを計算する。
その後、ステップＳ３８において、レーザ制御部１８は固体レーザシステム制御部３５０に目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔのデータを送信する。
ステップＳ３８の後、レーザ制御部１８はステップＳ４０に進む。また、ステップＳ３４の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ３５からステップＳ３８をスキップしてステップＳ４０に進む。ステップＳ４０以降の処理内容は図８のフローチャートで説明した通りである。
図２３は、第１の複数半導体システムの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを計算する処理の例を示すフローチャートである。図２３に示すフローチャートは図２２のステップＳ３６に適用される。
図２３のステップＳ１７１において、レーザ制御部１８はエキシマ光のスペクトル線幅Δλと第１の複数半導体レーザシステムのスペクトル線幅Δλ１ｍとの関係を表す関数Δλ１ｍ＝ｆ（Δλ）を呼び出す。
図２４に、関数Δλ１ｍ＝ｆ（Δλ）の例を示す。図２４は、エキシマ光のスペクトル線幅Δλと第１の複数半導体レーザシステムのスペクトル線幅Δλ１ｍとの関係を表す関数の例を示すグラフである。このような関数は、例えば、エキシマ増幅器１４で増幅されたパルスレーザ光のスペクトル線幅Δλと、第１の複数半導体レーザシステム１６０で生成されるマルチラインのスペクトル線幅Δλｍのデータとを予め測定しておき、その測定結果から近似関数を求めることによって得られる。
レーザ制御部１８は、図２４のような近似関数をメモリから呼び出して、ΔλｔからΔλ１ｍｔを計算することができる。
図２３のステップＳ１７２において、レーザ制御部１８は呼び出した関数を用い、エキシマ光の目標スペクトル線幅Δλｔから第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを計算する。
ステップＳ１７２の後、レーザ制御部１８は図２３のフローチャートを終了し、図２２のフローチャートに復帰する。
なお、図２４に示すような関数の代わりに、テーブルデータをメモリに記憶しておき、テーブルデータを呼び出して、ΔλｔからΔλ１ｍｔを計算してもよい。
４．４ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例１
図２５は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御例１を示すブロック図である。ここでは、第１のマルチラインの目標中心波長λ１ｍｃｔと光強度Ｉ１ｓｔとを固定し、スペクトル線幅Δλ１ｍを変化させる制御を行う場合の例を示す。
固体レーザシステム制御部３５０は、第１のマルチライン制御部１６８に、第１のマルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔと、目標中心波長λ１ｍｃ０と、目標光強度Ｉ１s０との各データを送信する。第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ（５）の電流値Ａ１（１）〜Ａ１（５）及び温度Ｔ１（１）〜Ｔ１（５）を制御する。各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ（５）から出力されるレーザ光の波長をλ１（１）〜λ１（５）と表記する。これら複数のレーザ光は第１のビームコンバイナ１６３によって結合される。
第１のビームコンバイナ１６３から出力されたマルチラインのレーザ光は第１のビームスプリッタ１６４に入射する。第１のビームスプリッタ１６４を透過したレーザ光は第１の半導体光増幅器１２０に入射する。第１のビームスプリッタ１６４で反射したレーザ光は第１のスペクトルモニタ１６６に入射する。第１のスペクトルモニタ１６６には、第１のビームコンバイナ１６３から出力されたＣＷのレーザ光の一部が入射する。
図２６は、図２５に示す制御例１において第１のスペクトルモニタ１６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは目標中心波長λ１ｍｃｔがλ１ｍｃ０であり、目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔがΔλ１ｍである場合に得られるマルチラインの例が示されている。
図２６において、マルチラインのそれぞれの波長がλ１（１）〜λ１（５）であり、中心波長はλ１ｍｃ０である。また、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍの１／４となっている。さらに、波長λ１（１）〜λ１（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ１ｓ０である。なお、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の各々の発振波長の間隔である。
図２７は、図２６のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長を固定し、かつ、マルチラインのスペクトル線幅を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図２７では、図２６と比較して、目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔが△λ１ｍａに変更されている。このため各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の波長がλ１（１）ａ〜λ１（５）ａに変更される。
図２７においてマルチラインの波長間隔Δλ１ｐａは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍａの１／４となっている。その一方で、マルチラインの中心波長は、図２６と同様に、λ１ｍｃ０のまま同じであり、波長λ１（１）ａ〜λ１（５）ａの各ラインの光強度も、図２６と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ１ｓ０となっている。
４．５ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例１
図２８は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の制御例を示すブロック図である。ここでは、第２のマルチラインのスペクトル線幅Δλ２ｍｔと光強度Ｉ２ｓｔとをそれぞれ固定し、目標中心波長λ２ｍｃｔを変化させる制御を行う場合の例を示す。
固体レーザシステム制御部３５０は、第２のマルチライン制御部２６８に、第２のマルチラインの目標スペクトル線幅Δλ２ｍ０と、目標中心波長λ２ｍｃｔと、目標光強度I２ｓ０との各データを送信する。第２のマルチライン制御部２６８は、各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の電流値Ａ２（１）〜Ａ２（５）及び温度Ｔ２（１）〜Ｔ２（５）を制御する。各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）から出力されるレーザ光の波長をλ２（１）〜λ２（５）と表記する。これら複数のレーザ光は第２のビームコンバイナ２６３によって結合される。
第２のビームコンバイナ２６３から出力されたマルチラインのレーザ光は第２のビームスプリッタ２６４に入射する。第２のビームスプリッタ２６４を透過したレーザ光は第２の半導体光増幅器２２０に入射する。第２のビームスプリッタ２６４で反射したレーザ光は第２のスペクトルモニタ２６６に入射する。第２のスペクトルモニタ２６６には、第２のビームコンバイナ２６３から出力されたＣＷのレーザ光の一部が入射する。
図２９は、図２８に示す制御例１において第２のスペクトルモニタ２６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは目標中心波長λ２ｍｃｔがλ２ｍｃであり、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔがΔλ２ｍ０である場合に得られるマルチラインの例が示されている。図２９において、マルチラインのそれぞれの波長がλ２（１）〜λ２（５）であり、中心波長はλ２ｍｃである。また、マルチラインの波長間隔Δλ２ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ２ｍ０の１／４となっている。さらに、波長λ２（１）〜λ２（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ２ｓ０である。
図３０は、図２９のスペクトル形状に対して、マルチラインのスペクトル線幅を固定し、かつ、マルチラインの中心波長を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図３０では、図２９と比較して、マルチラインの目標中心波長がλ２ｍｃｔ＝λ２ｍｃａに変更されている。このため各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の波長がλ２（１）ａ〜λ２（５）ａに変更される。その一方で、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔは△λ２ｍ０のまま同じであり、マルチラインの各ラインの光強度も図２９と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ２ｓ０である。第２の複数半導体システム２６０によって生成されるマルチラインの目標中心波長の可変範囲は、例えば、１５４８ｎｍ〜１５５７ｎｍであってよい。
４．６ 固体レーザシステム制御部の処理例
図３１は、固体レーザシステム制御部３５０における処理内容の例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートに代えて、図３１のフローチャートを適用することができる。図１０との相違点を説明する。
図３１に示すフローチャートは、図１０のステップＳ６１、ステップＳ６２、及びステップＳ６３の各ステップに代えて、ステップＳ６１Ａ、ステップＳ６２Ａ、及びステップＳ６３Ａを含む。
ステップＳ６１Ａにおいて、固体レーザシステム制御部３５０は固体レーザシステムの初期設定サブルーチン（２）の処理を実施する。
ステップＳ６２Ａにおいて、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御サブルーチンの処理を実施する。
ステップＳ６３Ａにおいて、固体レーザシステム制御部３５０は第２の複数半導体レーザシステム２６０の制御サブルーチンの処理を実施する。
図３２は、固体レーザシステムの初期設定サブルーチン（２）の例を示すフローチャートである。図３２に示すフローチャートは図３１のステップＳ６１Ａに適用される。
図３２のステップＳ１７１において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０の状態を示すフラグ信号をＮＧに設定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０はフラグＦ１の値を「０」に設定する。
ステップＳ１７２において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の複数半導体レーザシステム２６０の状態を示すフラグ信号をＮＧに設定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０はフラグＦ２の値を「０」に設定する。
ステップＳ１７３において、固体レーザシステム制御部３５０は固体レーザシステム１０のエネルギの状態を示すフラグ信号をＮＧに設定する。つまり、固体レーザシステム制御部３５０は、フラグＦｓの値を「０」に設定する。
ステップＳ１７４において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標中心波長λ１ｍｃｔを初期値λ１ｍｃ０に設定する。λ１ｍｃ０は、例えば、λ１ｍｃ０＝１０３０ｎｍと設定してよい。
ステップＳ１７５において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の複数半導体レーザシステム２６０の目標中心波長λ２ｍｃｔを初期値λ２ｍｃ０に設定する。λ２ｍｃ０は、例えば、λ２ｍｃ０＝１５５４ｎｍと設定してよい。
ステップＳ１７６において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔを初期値Δλ１ｍ０に設定する。ここでは、第１のファイバ増幅器１４０のＳＢＳを抑制するスペクトル線幅である初期値Δλ１ｍ０に設定する。
ステップＳ１７７において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の複数半導体レーザシステム２６０の目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔを初期値Δλ２ｍ０に設定する。ここでは、第２のファイバ増幅器２４０のＳＢＳを抑制するスペクトル線幅である初期値Δλ２ｍ０に設定する。
ステップＳ１７８において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０で生成されるマルチラインの目標光強度Ｉ１ｓｔを初期値Ｉ１ｓ０に設定する。
ステップＳ１７９において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の複数半導体レーザシステム２６０で生成されるマルチラインの目標光強度Ｉ２ｓｔを初期値Ｉ２ｓ０に設定する。
ステップＳ１８０からステップＳ１８３の各ステップは、図１１のステップＳ７７からステップＳ７９の各ステップと同様である。
図３２のステップＳ１８０において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源１４４、及び第３のパルス励起光源２３２の各々のパルスエネルギの初期値を設定する。
ステップＳ１８１において、固体レーザシステム制御部３５０は固体レーザシステム１０の目標パルスエネルギＥｓｔを初期値Ｅｓ０に設定する。
ステップＳ１８２において、固体レーザシステム制御部３５０は同期回路部３４０にそれぞれのトリガ信号の遅延時間を設定する。
ステップＳ１８３において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の半導体レーザ１６１及び第２の半導体レーザ２６１のそれぞれの電流値と温度とをそれぞれ初期値に設定してＣＷ発振させる。
ステップＳ１８３の後、固体レーザシステム制御部３５０は、図３２のフローチャートを終了し、図３１のフローチャートに復帰する。
図３３は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図３３のフローチャートは、図３１のステップＳ６２Ａに適用される。
図３３のステップＳ２０１において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のマルチライン制御部１６８にマルチラインの目標中心波長のデータを送信済みであるか否かを判定する。ステップＳ２０１の判定結果がＮｏ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０２に進み、第１のマルチライン制御部１６８に目標中心波長λ１ｍｃｔのデータを送信する。この場合は、目標中心波長λ１ｍｃｔが固定値（初期値）λ１ｍｃ０となり、例えば、λ１ｍｃ０＝１０３０ｎｍである。
ステップＳ２０２の後、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０３に進む。その一方、ステップＳ２０１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０２をスキップしてステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３において、固体レーザシステム制御部３５０は目標スペクトル線幅が変更されたか否かを判定する。ステップＳ２０３の判定結果がＹｅｓ判定の場合、つまり目標スペクトル線幅が変更された場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０４に進み、第１の複数半導体レーザシステム１６０がＮＧであることを示すＦ１＝０のフラグ信号をレーザ制御部１８に送信する。
そして、ステップＳ２０５において、固体レーザシステム制御部３５０は目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔのデータを読み込む。
ステップＳ２０６において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のマルチライン制御部１６８に目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔのデータを送信する。
ステップＳ２０６の後、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０８に進む。また、ステップＳ２０３の判定結果がＮｏ判定である場合、つまり、露光制御部２２から目標スペクトル線幅の変更を要求されていない場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０４からステップＳ２０６をスキップしてステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０からＯＫ信号を受信したか否かを判定する。
ステップＳ２０８の判定結果がＹｅｓ判定の場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２０９に進み、レーザ制御部１８にＦ１＝１のフラグ信号を送信する。
ステップＳ２０８の判定結果がＮｏ判定の場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２１０に進み、レーザ制御部１８にＦ１＝０のフラグ信号を送信する。
ステップＳ２０９又はステップＳ２１０の後、固体レーザシステム制御部３５０は図３３のフローチャートを終了し、図３１のフローチャートに復帰する。
図３４は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図３４のフローチャートは、図３１のステップＳ６３Ａに適用される。
図３４のステップＳ２２１において、固体レーザシステム制御部３５０は第２のマルチライン制御部２６８にマルチラインの目標スペクトル線幅のデータを送信済みであるか否かを判定する。ステップＳ２２１の判定結果がＮｏ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２２に進み、第２のマルチライン制御部２６８に目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔのデータを送信する。この場合は、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔが固定値（初期値）Δλ２ｍ０となる。
ステップＳ２２２の後、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２３に進む。また、ステップＳ２２１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２２をスキップしてステップＳ２２３に進む。
ステップＳ２２３において、固体レーザシステム制御部３５０は目標中心波長が変更されたか否かを判定する。ステップＳ２２３の判定結果がＹｅｓ判定の場合、つまり目標中心波長が変更された場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２４に進み、第２の複数半導体レーザシステム２６０がＮＧであることを示すＦ２＝０のフラグ信号をレーザ制御部１８に送信する。
そして、ステップＳ２２５において、固体レーザシステム制御部３５０は露光制御部２２から指定された目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。
ステップＳ２２６において、固体レーザシステム制御部３５０は目標中心波長λｃｔから第２の複数半導体レーザシステム２６０のマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔを計算する。
ステップＳ２２７において、固体レーザシステム制御部３５０は第２のマルチライン制御部２６８に目標中心波長λ２ｍｃｔのデータを送信する。
ステップＳ２２７の後、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２８に進む。また、ステップＳ２２３の判定結果がＮｏ判定である場合、つまり露光制御部２２から目標中心波長の変更が要求されていない場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２４からステップＳ２２７をスキップしてステップＳ２２８に進む。
ステップＳ２２８において、固体レーザシステム制御部３５０は第２の複数半導体レーザシステム２６０からＯＫ信号を受信したか否かを判定する。
ステップＳ２２８の判定結果がＹｅｓ判定の場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２２９に進み、レーザ制御部１８にＦ２＝１のフラグ信号を送信する。
ステップＳ２２８の判定結果がＮｏ判定の場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ２３０に進み、レーザ制御部１８にＦ２＝０のフラグ信号を送信する。
ステップＳ２２９又はステップＳ２３０の後、固体レーザシステム制御部３５０は図３４のフローチャートを終了し、図３１のフローチャートに復帰する。
図３５は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の目標中心波長λ２ｍｃｔを計算する処理の例を示すフローチャートである。図３５のフローチャートは図３４のステップＳ２２６に適用される。図３５のフローチャートに示す計算方法は、図１４のフローチャートと同様である。
図３５のステップＳ２４１において、固体レーザシステム制御部３５０は第１の複数半導体レーザシステム１６０による第１のマルチラインの目標中心波長λ１ｍｃｔを周波数ｆ１ｍｔに変換する。
変換式は、ｆ１ｍt＝Ｃ／λ１ｍｃｔであり、式中のＣは光速である。
ステップＳ２４２において、固体レーザシステム制御部３５０は波長変換システム３００による波長変換後の目標中心波長λｃｔを周波数ｆｔに変換する。
変換式は、ｆt＝Ｃ／λｃｔである。
ステップＳ２４３において、固体レーザシステム制御部３５０は波長変換の式（５）から、第２の複数半導体レーザシステム２６０の目標周波数ｆ２ｍｔを計算する。目標周波数ｆ２ｍｔは、次の式（７）から計算できる。
ｆ２ｍｔ＝（１/２）・ｆｔ−２・ｆ１ｍｔ （７）
ステップＳ２４４において、固体レーザシステム制御部３５０は目標周波数ｆ２ｍｔを目標中心波長λ２ｍｃｔに変換する。変換式は、λ２ｍｃｔ＝Ｃ／ｆ２ｍｔである。
なお、図３５のステップＳ２４１からステップＳ２４４で説明した計算の手順に限らず、同様の変換結果が得られるテーブルデータなどを用いて計算してもよい。
ステップＳ２４４の後、固体レーザシステム制御部３５０は図３５のフローチャートを終了し、図３４のフローチャートに復帰する。
４．７ 第１のマルチライン制御部の処理例
図３６は、第１のマルチライン制御部１６８における処理内容の例を示すフローチャートである。図３６のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第１のマルチライン制御部１６８として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
ステップＳ２５１において、第１のマルチライン制御部１６８は第１の複数半導体レーザシステム１６０によるマルチライン（第１のマルチライン）の目標中心波長λ１ｍｃｔのデータを読み込む。ここでは、目標中心波長λ１ｍｃｔが固定値（初期値）λ１ｍｃ０となり、例えばλ１ｍｃ０＝１０３０ｎｍである。
ステップＳ２５２において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のマルチラインの目標光強度Ｉ１ｓｔのデータを読み込む。ここでは、目標光強度Ｉ１ｓｔが固定値（初期値）Ｉ１ｓ０となる。
ステップＳ２５３において、第１のマルチライン制御部１６８は目標スペクトル線幅が変更されたか否かを判定する。ステップＳ２５３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２５４に進み、目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔのデータを読み込む。
次に、ステップＳ２５５において、第１のマルチライン制御部１６８は目標中心波長λ１ｍｃｔと目標スペクトル線幅Δλ１ｍtとに基づいて、第１の複数半導体レーザシステム１６０のそれぞれの半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の目標発振波長λ１（ｋ）ｔを計算する。なお、ｋは複数の半導体レーザの各々を識別するインデックス番号である。ｋは、１≦ｋ≦ｎを満たす整数であり、ｎは第１の複数半導体レーザシステム１６０に含まれる半導体レーザ１６１の個数である。
図３６においてステップＳ２５５の後、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２５６（１）、ステップＳ２５６（２）・・・ステップＳ２５６（ｋ）・・・ステップＳ２５６（ｎ）の各ステップに進む。以下、ステップＳ２５６（１）からステップＳ２５６（ｎ）の各ステップを代表してステップＳ２５６（ｋ）として説明する。
ステップＳ２５６（ｋ）において、第１のマルチライン制御部１６８は半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の波長と光強度とがそれぞれ目標中心波長と目標光強度とに近づくように、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンを実施する。ｋ＝１，２・・・ｎの各々に対応するそれぞれのステップＳ２５６（ｋ）は並列に又は並行して実施されてよい。ステップＳ２５６（ｋ）の後、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２５８に進む。
ステップＳ２５８において、第１のマルチライン制御部１６８は第１の複数半導体レーザシステム１６０で生成されるマルチラインのスペクトル線幅Δλ１ｍと中心波長λ１ｍｃを計算し、目標値に対する差が許容範囲内であるか否かを判定する。
その後、ステップＳ２５９において、第１のマルチライン制御部１６８は第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ２５９の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２５３に戻り、ステップＳ２５３からステップＳ２５９の処理を繰り返す。
ステップＳ２５９の判定結果がＹｅｓ判定になると、第１のマルチライン制御部１６８は図３６のフローチャートを終了する。
図３７は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の各半導体レーザの目標発振波長を計算する処理の例を示すフローチャートである。図３７のフローチャートは図３６のステップＳ２５５に適用される。
図３７のステップＳ２７１において、第１のマルチライン制御部１６８は目標スペクトル線幅λ１ｍｔからマルチラインの波長間隔Δλ１ｐを計算する。第１の複数半導体レーザシステム１６０に含まれる複数の半導体レーザ１６１の個数をｎとすると、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは次の式（８）により計算できる。
Δλ１ｐ＝Δλ１ｍｔ／（ｎ−１） （８）
ステップＳ２７２において、第１のマルチライン制御部１６８は各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の目標発振波長λ１（ｋ）ｔを計算する。
目標発振波長λ１（ｋ）ｔは、目標中心波長λ１ｍｃｔと波長間隔Δλ１ｐとから、次の式（９）により計算できる。
λ１（ｋ）ｔ＝λ１ｍｃｔ−｛（ｎ−２ｋ＋１）／２｝・Δλ１ｐ（９）
ステップＳ２７２の後、第１のマルチライン制御部１６８は図３７のフローチャートを終了し、図３６のフローチャートに復帰する。
図３８は、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図３８のフローチャートは、図３６のステップＳ２５６（ｋ）に適用される。
図３８のステップＳ２８１において、第１のマルチライン制御部１６８は各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の目標発振波長λ１（ｋ）ｔ及び目標光強度Ｉ１（ｋ）ｔのデータを読み込む。
ステップＳ２８２において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のスペクトルモニタ１６６によって半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の発振波長λ１（ｋ）と光強度Ｉ１（ｋ）とを計測する。
ステップＳ２８３において、第１のマルチライン制御部１６８は光強度Ｉ１（ｋ）と目標光強度との差ΔＩ１（ｋ）を計算する。
ステップＳ２８４において、第１のマルチライン制御部１６８はΔＩ１（ｋ）の絶対値が許容範囲を示す許容上限値ΔＩ１ｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２８４の判定結果がＹｅｓ判定の場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２８５に進み、発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）を計算する。
ステップＳ２８６において、第１のマルチライン制御部１６８はΔλ１（ｋ）の絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλ１ｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２８６の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２８７に進む。
ステップＳ２８７において、第１のマルチライン制御部１６８はδλ１（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の温度Ｔ１（ｋ）を制御する。ステップＳ２８７の後、第１のマルチライン制御部１６８は図３８のフローチャートを終了し、図３６のフローチャートに復帰する。
一方、図３８のステップＳ２８６の判定結果がＹｅｓ判定の場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２８７をスキップして図３８のフローチャートを終了し、図３６のフローチャートに復帰する。
また、図３８のステップＳ２８４の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２８８に進む。ステップＳ２８８において、第１のマルチライン制御部１６８はΔＩ１（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の電流値Ａ１（ｋ）を制御する。ステップＳ２８８の後、第１のマルチライン制御部１６８は図３８のフローチャートを終了し、図３６のフローチャートに復帰する。
図３９は、第１の複数半導体レーザシステムのスペクトル線幅Δλ１ｍと中心波長λ１ｍｃを計算及び判定する処理の例を示すフローチャートである。図３９のフローチャートは図３６のステップＳ２５８に適用される。
図３９のステップＳ２９１において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のスペクトルモニタ１６６を用いて計測されたスペクトルから第１の複数半導体レーザシステム１６０のマルチラインのスペクトル線幅Δλ１ｍを計算する。スペクトル線幅Δλ１ｍは、複数の半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の各発振波長λ１（１）〜λ１（ｎ）のうち、最小波長と最大波長との差を計算することで求めることができる。
Δλ１ｍ＝λ１（ｎ)−λ1（１） （１０）
ステップＳ２９２において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のスペクトルモニタ１６６を用いて計測されたスペクトルからマルチラインの中心波長λ１ｍｃを計算する。例えば、第１のマルチライン制御部１６８は、計測されたマルチラインのスペクトルの重心を中心波長λ１ｍｃとして計算する。スペクトルの重心は、それぞれの発振波長と光強度から次の式（１１）により計算される。
Figure 2020084685
次に、ステップＳ２９３において、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２９１で得られたスペクトル線幅Δλ１ｍと第１の複数半導体レーザシステム２６０のマルチラインの目標スペクトル線幅Δ１ｍｔとの差ΔΔλ１ｍを計算する。
ΔΔλ１ｍ＝Δλ１ｍ−Δλ１ｍｔ （１２）
ステップＳ２９４において、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２９２で得られた中心波長λ１ｍｃと第１の複数半導体レーザシステム１６０の目標中心波長λ１ｍｃｔとの差δλ１ｍｃを計算する。
そして、ステップＳ２９５において、第１のマルチライン制御部１６８はΔΔλ１ｍの絶対値が許容範囲を示す許容上限値ΔΔλ１ｍｔｒ以下であり、かつ、δλ１ｍｃの絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλ１ｍｃｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２９５の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２９６に進み、第１の複数半導体レーザシステム１６０がＯＫの状態であることを示すＦ１＝１のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
一方、ステップＳ２９５の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ２９７に進み、第１の複数半導体レーザシステム１６０がＮＧの状態であることを示すＦ１＝０のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
ステップＳ２９６又はステップＳ２９７の後、第１のマルチライン制御部１６８は図３９のフローチャートを終了し、図３６のフローチャートに復帰する。
４．８ 第２のマルチライン制御部の処理例
図４０は、第２のマルチライン制御部２６８における処理内容の例を示すフローチャートである。図４０のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第２のマルチライン制御部２６８として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
ステップＳ３５１において、第２のマルチライン制御部２６８は、第２の複数半導体レーザシステム２６０のマルチライン（第２のマルチライン）の目標スペクトル線幅Δ２ｍｔのデータを読み込む。ここでは、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔが固定値（初期値）Δλ２ｍ０となる。
ステップＳ３５２において、第２のマルチライン制御部２６８は、第２のマルチラインの目標光強度Ｉ２ｓｔのデータを読み込む。ここでは、目標光強度Ｉ２ｓｔが固定値（初期値）Ｉ２ｓ０となる。
ステップＳ３５３において、第２のマルチライン制御部２６８は、目標中心波長が変更されたか否かを判定する。ステップＳ３５３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３５４に進み、目標中心波長λ２ｍｃｔのデータを読み込む。
次に、ステップＳ３５５において、第２のマルチライン制御部２６８は目標中心波長λ２ｍｃｔから第２の複数半導体レーザシステム２６０のそれぞれの半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の目標発振波長λ２（ｋ）ｔを計算する。ステップＳ３５５の後、第２のマルチライン制御部２６８は、ステップＳ３５６（１）、ステップＳ３５６（２）・・・ステップＳ３５６（ｋ）・・・ステップＳ３５６（ｎ）の各ステップに進む。ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす整数であり、ｎは第２の複数半導体レーザシステム２６０に含まれる半導体レーザ２６１の個数である。図２０はｎ＝５の例を示している。なお、ここでは第１の複数半導体レーザシステム１６０を構成する複数の半導体レーザ１６１の個数と、第２の複数半導体レーザシステム２６０を構成する複数の半導体レーザ２６１の個数とを同じ個数（ｎ＝５）としているが、両者は異なる個数であってもよい。
ステップＳ３５６（１）からステップＳ３５６（ｎ）の各ステップを代表してステップＳ３５６（ｋ）として説明する。
ステップＳ３５６（ｋ）において、第２のマルチライン制御部２６８は、半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の波長と光強度とが目標発振波長と目標光強度とにそれぞれ近づくように、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンを実施する。ｋ＝１，２・・・ｎの各々に対応するそれぞれのステップＳ３５６（ｋ）は並列に又は並行して実施されてよい。ステップＳ３５６（ｋ）の後、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３５８に進む。
ステップＳ３５８において、第２のマルチライン制御部２６８は、第２の複数半導体レーザシステム２６０で生成される第２のマルチラインのスペクトル線幅Δλ２ｍと中心波長λ２ｍｃとを計算し、目標値に対する差が許容範囲内であるか否かを判定する。
その後、ステップＳ３５９において、第２のマルチライン制御部２６８は第２の複数半導体レーザシステム２６０の制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ３５９の判定結果がＮｏ判定である場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３５３に戻り、ステップＳ３５３からステップＳ３５９の処理を繰り返す。
ステップＳ３５９の判定結果がＹｅｓ判定になると、第２のマルチライン制御部２６８は図４０のフローチャートを終了する。
図４１は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の各半導体レーザの目標発振波長を計算する処理の例を示すフローチャートである。図４１のフローチャートは図４０のステップＳ３５５に適用される。
図４１のステップＳ３７１において、第２のマルチライン制御部２６８は目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔからマルチラインの波長間隔Δλ２ｐを計算する。第２の複数半導体レーザシステム２６０に含まれる半導体レーザの数をｎとすると、マルチラインの波長間隔Δλ２ｐは次の式（１３）により計算できる。
Δλ２ｐ＝Δλ２ｍｔ／（ｎ−１） （１３）
ステップＳ３７２において、第２のマルチライン制御部２６８は各半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の目標発振波長λ２（ｋ）ｔを計算する。
目標発振波長λ２（ｋ）ｔはマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔと波長間隔Δλ２ｐとから次の式（１４）により計算できる。
λ２（ｋ）ｔ＝λ２ｍｃｔ−｛（ｎ−２ｋ＋１）／２｝・Δλ２ｐ（１４）
ステップＳ３７２の後、第２のマルチライン制御部２６８は図４１のフローチャートを終了し、図４０のフローチャートに復帰する。
図４２は、各半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図４２のフローチャートは図４０のステップＳ３５６（ｋ）に適用される。
図４２のステップＳ３８１において、第２のマルチライン制御部２６８は各半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の各目標発振波長λ２（ｋ）ｔと目標光強度Ｉ２（ｋ）ｔのデータを読み込む。
ステップＳ３８２において、第２のマルチライン制御部２６８は第２のスペクトルモニタ２６６によって半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の発振波長λ２（ｋ）と光強度Ｉ２（ｋ）とを計測する。
ステップＳ３８３において、第２のマルチライン制御部２６８は光強度Ｉ２（ｋ）と目標光強度Ｉ２ｓｔとの差ΔＩ２（ｋ）を計算する。
ステップＳ３８４において、第２のマルチライン制御部２６８はΔＩ２（ｋ）の絶対値が許容範囲を示す許容上限値ΔＩ２ｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ３８４の判定結果がＹｅｓ判定の場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３８５に進み、発振波長λ２（ｋ）と目標発振波長λ２（ｋ）ｔとの差δλ２（ｋ）を計算する。
ステップＳ３８６において、第２のマルチライン制御部２６８はΔλ２（ｋ）の絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλ２ｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ３８６の判定結果がＮｏ判定である場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３８７に進む。
ステップＳ３８７において、第２のマルチライン制御部２６８はδλ２（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の温度Ｔ１（ｋ）を制御する。ステップＳ３８７の後、第２のマルチライン制御部２６８は図４２のフローチャートを終了し、図４０のフローチャートに復帰する。
一方、図４２のステップＳ３８６の判定結果がＹｅｓ判定の場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３８７をスキップして図４２のフローチャートを終了し、図４０のフローチャートに復帰する。
また、図４２のステップＳ３８４の判定結果がＮｏ判定である場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３８８に進む。ステップＳ３８８において、第２のマルチライン制御部２６８はΔＩ２（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ２（ｋ）の電流値Ａ２（ｋ）を制御する。ステップＳ３８８の後、第２のマルチライン制御部２６８は図４２のフローチャートを終了し、図４０のフローチャートに復帰する。
図４３は、第２の複数半導体レーザシステムのマルチラインのスペクトル線幅Δλ２ｍと中心波長λ２ｍｃを計算及び判定する処理の例を示すフローチャートである。図４３のフローチャートは図４０のステップＳ３５８に適用される。
図４３のステップＳ３９１において、第２のマルチライン制御部２６８は第２のスペクトルモニタ２６６を用いて計測されたスペクトルから第２の複数半導体レーザシステム２６０のマルチラインのスペクトル線幅Δλ２ｍを計算する。マルチラインのスペクトル線幅Δλ２ｍは、複数の半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の各発振波長λ２（１）〜λ２（ｎ）のうち、最小波長と最大波長との差を計算することで求めることができる。
Δλ２ｍ＝λ２（ｎ）−λ２（１） （１５）
ステップＳ３９２において、第２のマルチライン制御部２６８は第２のスペクトルモニタ２６６を用いて計測されたスペクトルからマルチラインの中心波長λ２ｍｃを計算する。例えば、第２のマルチライン制御部２６８は、計測されたマルチラインのスペクトルの重心を中心波長λ２ｍｃとして計算する。
Figure 2020084685
次に、ステップＳ３９３において、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３９１で得られたスペクトル線幅Δλ２ｍと第２の複数半導体レーザシステム２６０のマルチラインの目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔとの差ΔΔλ２ｍを計算する。
ΔΔλ２ｍ＝Δλ２ｍ−Δλ２ｍｔ （１７）
ステップＳ３９４において、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３９２で得られた中心波長λ２ｍｃと第２の複数半導体レーザシステム２６０のマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔとの差δλ２ｍｃを計算する。
そして、ステップＳ３９５において、第２のマルチライン制御部２６８はΔΔλ２ｍの絶対値が許容範囲を示す許容上限値ΔΔλ２ｍｔｒ以下であり、かつ、δλ２ｍｃの絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλ２ｍｃｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ３９５の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３９６に進み、第２の複数半導体レーザシステム２６０がＯＫの状態であることを示すＦ２＝１のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
一方、ステップＳ３９５の判定結果がＮｏ判定である場合、第２のマルチライン制御部２６８はステップＳ３９７に進み、第２の複数半導体レーザシステムがＮＧの状態であることを示すＦ２＝０のフラグ信号を固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
ステップＳ３９６又はステップＳ３９７の後、第２のマルチライン制御部２６８は図４３のフローチャートを終了し、図４０のフローチャートに復帰する。
４．９ 作用・効果
実施形態１に係るレーザシステム１Ａによれば、次のような効果が得られる。
［１］第１の複数半導体レーザシステム１６０に含まれる複数の半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）で生成されるマルチラインのそれぞれの半導体レーザの発振波長間隔を常時制御することによって、パルス増幅後のエキシマレーザ光のスペクトル線幅を高精度に制御できる。
［２］エキシマ増幅器１４によるパルスレーザ光（エキシマ光）の生成の有無にかかわらず、固体レーザシステム１０において、常に、目標中心波長λｃｔと目標スペクトル線幅Δλｔのデータに基づいて、スペクトル線幅と中心波長とを制御できる。このため、レーザシステム１Ａのレーザ運転負荷（繰り返し周波数）やバースト運転に関係なく、高精度にスペクトル線幅と中心波長とを制御できる。すなわち、レーザ制御部１８が目標スペクトル線幅Δλｔのデータを受信すると、パルス増幅を行う前に、第１の固体レーザ装置１００の制御を行うことができるので、スペクトル線幅の制御スピードが改善される。
［３］第１の複数半導体レーザシステム１６０における複数の半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）で生成されるマルチラインのそれぞれの半導体レーザの発振波長間隔を第１のファイバ増幅器１４０でＳＢＳの発生を抑制するように制御している。これにより、第１のファイバ増幅器１４０や第１の複数半導体レーザシステム１６０の破損を抑制できる。同様に、第２の複数半導体レーザシステム２６０の複数の半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）で生成されるマルチラインのそれぞれの半導体レーザの発振波長間隔を第２のファイバ増幅器２４０でＳＢＳの発生を抑制するように制御している。これにより、第２のファイバ増幅器２４０や第２の複数半導体レーザシステム２６０の破損を抑制できる。
［４］実施形態１の場合、第１の複数半導体レーザシステム１６０で生成される第１のマルチラインの目標中心波長λ１ｍｃｔは固定しているので、波長変換システム３００において第４高調波を生成するＬＢＯ結晶３１０及び第１のＣＬＢＯ結晶３１２の位相整合させるための入射角度の制御が不要となる。
［５］目標中心波長λｃｔの変更に応じて、第２の複数半導体レーザシステム２６０で生成される第２のマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔを大きく変化させる場合は、波長変換システム３００において和周波を生成する第２のＣＬＢＯ結晶３１６及び第３のＣＬＢＯ結晶３２０の位相整合させるための入射角度の制御のみで対応することができる。
上述の実施形態１に係るレーザシステム１Ａのレーザ制御部１８は本開示における「制御部」の一例である。露光制御部２２を含む露光装置２０は本開示における「外部装置」の一例である。ＬＢＯ結晶３１０及び第１のＣＬＢＯ結晶３１２はそれぞれ本開示における「第１の非線形結晶」及び「第２の非線形結晶」の一例である。第２のＣＬＢＯ結晶３１６は本開示における「第３の非線形結晶」の一例である。第３のＣＬＢＯ結晶３２０は本開示における「第４の非線形結晶」の一例である。
４．１０ 変形例
実施形態１の変形例として、第１の複数半導体レーザシステム１６０について、マルチラインのスペクトル線幅を固定し、中心波長を可変する構成を採用してよい。そして、第２の複数半導体レーザシステム２６０については、マルチラインの中心波長を固定し、スペクトル線幅を可変する構成を採用してよい。
４．１０．１ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例２
図４４は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御例２を示すブロック図である。ここでは、第１のマルチラインのスペクトル線幅Δλ１ｍｔと光強度Ｉ１ｓｔとを固定し、目標中心波長を変化させる制御を行う場合の例を示す。図４４に示すように、第１の複数半導体レーザシステム１６０は、第１のマルチラインのスペクトル線幅Δλ１０を、ＳＢＳを抑制するスペクトル線幅に固定し、目標中心波長λ１ｍｃｔを可変してもよい。例えば、λ１ｍｃｔの可変波長範囲は、１０２８．５ｎｍ〜１０３０．７ｎｍであってよい。なお、この場合において、目標中心波長を大きく変化させる場合は、波長変換効率の低下を抑制するために、波長変換システム３００における第２のＣＬＢＯ結晶３１６及び第３のＣＬＢＯ結晶３２０の他に、第４高調波光を発生させためのＬＢＯ結晶３１０及び第１のＣＬＢＯ結晶３１２も回転させる必要がある。
固体レーザシステム制御部３５０は、第１のマルチライン制御部１６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔ＝Δλ１ｍ０と、目標中心波長λ１ｍｃｔと、目標光強度Ｉ１ｓｔ＝Ｉ１ｓ０との各データを送信する。第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ（５）の電流値Ａ１（１）〜Ａ１（５）及び温度Ｔ１（１）〜Ｔ１（５）を制御する。
図４５は、図４４に示す制御例２において第１のスペクトルモニタ１６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは目標中心波長λ１ｍｃｔがλ１ｍｃであり、目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔがΔλ１ｍ０である場合に得られるマルチラインの例が示されている。
図４５において、マルチラインのそれぞれの波長がλ１（１）〜λ１（５）であり、中心波長はλ１ｍｃである。また、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍ０の１／４となっている。さらに、波長λ１（１）〜λ１（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ１ｓ０である。
図４６は、図４５のスペクトル形状に対して、マルチラインのスペクトル線幅を固定し、かつ、マルチラインの中心波長を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図４６では、図４５と比較して、マルチラインの目標中心波長がλ１ｍｃｔ＝λ１ｍｃａに変更されている。このため各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の波長がλ１（１）ａ〜λ１（５）ａに変更される。その一方で、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔは△λ１ｍ０のまま同じであり、マルチラインの各ラインの光強度も図４５と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ１ｓ０である。
４．１０．２ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例２
図４７は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の制御例２を示すブロック図である。ここではマルチラインの目標中心波長λ２ｍｃｔと光強度Ｉ２ｓｔとを固定し、スペクトル線幅Δλ２ｍｔを変化させる制御を行う場合の例を示す。第２の複数半導体レーザシステム２６０は、マルチラインの中心波長を例えば１５５４ｎｍに固定して、スペクトル線幅Δλ２ｍｔを可変としてよい。
図４８は、図４７に示す制御例２において第２のスペクトルモニタ２６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは目標中心波長λ２ｍｃｔがλ２ｍｃ０であり、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔがΔλ２ｍである場合に得られるマルチラインの例が示されている。
図４８において、マルチラインのそれぞれの波長がλ２（１）〜λ２（５）であり、中心波長はλ２ｍｃ０である。また、マルチラインの波長間隔Δλ２ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ２ｍの１／４となっている。さらに、波長λ２（１）〜λ２（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ２ｓ０である。
図４９は、図４８のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長を固定し、かつ、マルチラインのスペクトル線幅を変更する制御が実施された場合に得られるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図４９では、図４８と比較して、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔが△λ２ｍａに変更されている。このため各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の波長がλ２（１）ａ〜λ２（５）ａに変更される。
図４９においてマルチラインの波長間隔Δλ２ｐａは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍａの１／４となっている。その一方で、マルチラインの中心波長は、図４８と同様に、λ２ｍｃ０のまま同じであり、波長λ２（１）ａ〜λ２（５）ａの各ラインの光強度も、図４８と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ２ｓ０となっている。
５．実施形態２
５．１ 構成
実施形態２に係るレーザシステムの構成は図２０に示す実施形態１と同様であってよい。
５．２ 動作
第１の複数半導体レーザシステム１６０又は第２の複数半導体レーザシステム２６０のうち一方は中心波長及びスペクトル線幅を固定制御し、他方の複数半導体システムで中心波長の可変制御とスペクトル線幅の可変制御とを実施してもよい。
例えば、第１の複数半導体レーザシステム１６０について、マルチラインの中心波長を１０３０ｎｍで固定して、かつ、スペクトル線幅も第１のファイバ増幅器１４０のＳＢＳを抑制するスペクトル線幅に固定してもよい。この場合、第１の固体レーザ装置１００から出力されるレーザ光の中心波長が固定されているので、第４高調波光を生成するためのＬＢＯ結晶３１０と第１のＣＬＢＯ結晶３１２の入射角度を変更しなくてもよい。
５．２．１ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例３
図５０は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御例３を示すブロック図である。固体レーザシステム制御部３５０は、第１のマルチライン制御部１６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔ＝Δλ１ｍ０と、目標中心波長λ１ｍｃｔ＝λ１ｍｃ０と、目標光強度Ｉ１ｓｔ＝Ｉ１ｓ０との各データを送信する。第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の電流値Ａ１（１）〜Ａ１（５）及び温度Ｔ１（１）〜Ｔ１（５）を制御する。
図５１は、第１のスペクトルモニタ１６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは、目標中心波長λ１ｍｃｔがλ１ｍｃ０であり、目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔがΔλ１ｍ０である場合に得られるマルチラインの例が示されている。
図５１において、マルチラインのそれぞれの波長がλ１（１）〜λ１（５）であり、中心波長はλ１ｍｃ０である。また、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍ０の１／４となっている。さらに、波長λ１（１）〜λ１（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ１ｓ０である。
５．２．２ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例３
図５２は、第２の複数半導体レーザシステムの制御例３を示すブロック図である。第２の複数半導体レーザシステム２６０は、マルチラインの中心波長が可変であり、かつ、スペクトル線幅も可変であってよい。
固体レーザシステム制御部３５０は、第２のマルチライン制御部２６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔと、目標中心波長λ２ｍｃｔと、目標光強度I２ｓ０との各データを送信する。第２のマルチライン制御部２６８は、各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の電流値Ａ２（１）〜Ａ２（５）及び温度Ｔ２（１）〜Ｔ２（５）を制御する。
図５３は、図５２に示す制御例３において第２のスペクトルモニタ２６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは目標中心波長λ２ｍｃｔがλ２ｍｃであり、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔがΔλ２ｍである場合に得られるマルチラインの例が示されている。図５３において、マルチラインのそれぞれの波長がλ２（１）〜λ２（５）であり、中心波長はλ２ｍｃである。また、マルチラインの波長間隔Δλ２ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ２ｍの１／４となっている。さらに、波長λ２（１）〜λ２（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ２ｓ０である。
図５４は、図５３のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅とを変更する制御が実施された場合のマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図５４では、図５３と比較して、マルチラインの目標中心波長がλ２ｍｃｔ＝λ２ｍｃａに変更されている。さらに、目標スペクトル線幅がΔλ２ｍｔ＝△λ２ｍａに変更されている。
このため各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の波長がλ２（１）ａ〜λ２（５）ａに変更される。図５４において、マルチラインの波長間隔Δλ２ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ２ｍａの１／４となっている。なお、マルチラインの波長λ２（１）ａ〜λ２（５）ａの各ラインの光強度は、図５３と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ２ｓ０である。
５．３ 作用・効果
実施形態２によれば、実施形態１と同様の効果が得られることに加え、第１の複数半導体レーザシステム１６０についての中心波長及びスペクトル線幅の可変制御が不要であり、波長変換システム３００での波長変換制御を簡略化できる。
なお、実施形態２における第２の複数半導体システム２６０は本開示における「第１の複数半導体レーザシステム」の一例である。実施形態２における第２の固体レーザ装置２００は本開示における「第１の固体レーザ装置」の一例である。
５．４ 変形例
実施形態２の変形例として、第２の複数半導体レーザシステム２６０について、例えば、マルチラインの中心波長を１５５４ｎｍで固定して、かつ、スペクトル線幅も第２のファイバ増幅器２４０のＳＢＳを抑制するスペクトル線幅に固定してもよい。そして、第１の複数半導体レーザシステム１６０は、マルチラインの中心波長が可変であり、かつ、スペクトル線幅が可変であってよい。
このような組み合わせによる構成において、第１の複数半導体レーザシステム１６０の中心波長を大きく変更する場合には、波長変換効率の低下を抑制するために、波長変換システム３００の第２のＣＬＢＯ結晶３１６及び第３のＣＬＢＯ結晶３２０の他に、第４高調波を発生させるＬＢＯ結晶３１０及び第１のＣＬＢＯ結晶３１２も回転させる必要がある。
５．４．１ 第１の複数半導体レーザシステムの制御例４
図５５は、第１の複数半導体レーザシステム１６０の制御例４を示すブロック図である。固体レーザシステム制御部３５０は、第１のマルチライン制御部１６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔと、目標中心波長λ１ｍｃｔと、目標光強度Ｉ１ｓｔ＝Ｉ１ｓ０との各データを送信する。第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の電流値Ａ１（１）〜Ａ１（５）及び温度Ｔ１（１）〜Ｔ１（５）を制御する。
図５６は、図５５に示す制御例４において第１のスペクトルモニタ１６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは目標中心波長λ１ｍｃｔがλ１ｍｃであり、目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔがΔλ１ｍである場合に得られるマルチラインの例が示されている。図５６において、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍの１／４となっている。さらに、波長λ１（１）〜λ１（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ１ｓ０である。
図５７は、図５６のスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅とを変更する制御が実施された場合のマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図５７では、図５６と比較して、マルチラインの目標中心波長がλ１ｍｃｔ＝λ１ｍｃａに変更されている。さらに、目標スペクトル線幅がΔλ１ｍｔ＝△λ１ｍａに変更されている。
このため各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の波長がλ１（１）ａ〜λ１（５）ａに変更される。図５７において、マルチラインの波長間隔Δλ１ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ１ｍａの１／１となっている。なお、マルチラインの波長λ１（１）ａ〜λ２（５）ａの各ラインの光強度は、図５７と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ２ｓ０である。
５．４．２ 第２の複数半導体レーザシステムの制御例４
図５８は、第２の複数半導体レーザシステム２６０の制御例４を示すブロック図である。第２の複数半導体レーザシステム２６０については、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅を固定してよい。
固体レーザシステム制御部３５０は、第２のマルチライン制御部２６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔ＝Δλ２ｍ０と、目標中心波長λ２ｍｃｔ＝λ２ｍｃ０と、目標光強度Ｉ２ｓｔ＝Ｉ２ｓ０と、の各データを送信する。第２のマルチライン制御部２６８は、各半導体レーザＤＦＢ２（１）〜ＤＦＢ２（５）の電流値Ａ２（１）〜Ａ２（５）及び温度Ｔ２（１）〜Ｔ２（５）を制御する。
図５９は、図５８に示す制御例４において第２のスペクトルモニタ２６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここでは、目標中心波長λ２ｍｃｔがλ２ｍｃ０であり、目標スペクトル線幅Δλ２ｍｔがΔλ２ｍ０である場合に得られるマルチラインの例が示されている。
図５９において、マルチラインのそれぞれの波長がλ２（１）〜λ２（５）であり、中心波長はλ２ｍｃ０である。また、マルチラインの波長間隔Δλ２ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ２ｍ０の１／４となっている。さらに、波長λ２（１）〜λ２（５）の各ラインの光強度は同じ光強度Ｉ２ｓ０である。
６．複数半導体レーザシステムの変形例１
６．１ 構成
図６０は、複数半導体レーザシステムの変形例１を示すブロック図である。なお、図６０では第１の複数半導体レーザシステム１６０の例を示すが、第２の複数半導体レーザシステム２６０について、図６０と同様の構成を適用してもよい。
図６０に示す構成について図２５との相違点を説明する。図６０に示す第１の複数半導体レーザシステム１６０は、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）と第１のビームコンバイナ１６３との間の各レーザ光の光路上に半導体光増幅器１６２がそれぞれ配置される。各半導体光増幅器ＳＯＡ１（ｋ）に流す電流値ＡＡ１（ｋ）を制御することによって、各波長λ１（ｋ）の光強度を高精度に高速で制御可能である。
６．２ 動作
図６０において、固体レーザシステム制御部３５０は、第１のマルチライン制御部１６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔと、目標中心波長λ１ｍｃｔと、目標光強度Ｉ１ｓｔとの各データを送信する。第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の電流値Ａ１（１）〜Ａ１（５）及び温度Ｔ１（１）〜Ｔ１（５）を制御する。また、第１のマルチライン制御部１６８は、各半導体光増幅器ＳＯＡ１（１）〜ＳＯＡ１（５）の電流値ＡＡ１（１）〜ＡＡ１（５）を制御する。
図６１は、図６０に示す構成の制御例において第１のスペクトルモニタ１６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの例を示す図である。ここではマルチラインの各ラインの光強度が等しくなるように制御する例を示す。図６１に示すように、マルチラインの各ラインの光強度が等しくなるように、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）の電流値Ａ１（１）〜Ａ１（５）及び温度Ｔ１（１）〜Ｔ１（５）、並びに各半導体光増幅器ＳＯＡ１（１）〜ＳＯＡ１（５）の電流値ＡＡ１（１）〜ＡＡ１（５）が制御されてよい。
図６２は、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図３８のフローチャートに代えて、図６２のフローチャートを適用することができる。
図６２のステップＳ４０１において、第１のマルチライン制御部１６８は半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の目標発振波長λ１（ｋ）ｔと目標光強度Ｉ１ｓｔとのデータを読み込む。
ステップＳ４０２において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のスペクトルモニタ１６６を用いて各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の発振波長λ１（ｋ）を計測する。
ステップＳ４０３において、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４０２にて計測された発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）を計算する。
δλ１（ｋ）＝λ１（ｋ）−λ１（ｋ）ｔ （１８）
ステップＳ４０４において、第１のマルチライン制御部１６８はδλ１（ｋ）の絶対値が所定の範囲以内であるか否かを判定する。予め定められた所定の範囲の許容上限値をδλ１ｃａｔｒとすると、第１のマルチライン制御部１６８は、｜δλ１（ｋ）｜≦δλ１ｃａｔｒを満たすか否かを判定する。
ステップＳ４０４の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４０５に進む。
ステップＳ４０５において、第１のマルチライン制御部１６８はδλ１（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の電流値Ａ１（ｋ）を制御する。つまり、発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）の絶対値が所定の範囲以内である場合、第１のマルチライン制御部１６８は半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の電流値Ａ１（ｋ）を制御することにより、δλ１（ｋ）を０に近づける。
その一方、ステップＳ４０４の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４０６に進む。
ステップＳ４０６において、第１のマルチライン制御部１６８はδλ１（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の温度Ｔ１（ｋ）を制御する。つまり、発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）の絶対値が所定の範囲を超えている場合に、第１のマルチライン制御部１６８は半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の温度Ｔ１（ｋ）を制御することにより、δλ１（ｋ）を０に近づける。
ステップＳ４０５又はステップＳ４０６の後、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４０７に進む。
ステップＳ４０７において、第１のスペクトルモニタ１６６によって半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の光強度Ｉ１ｓ（ｋ）を計測する。
ステップＳ４０８において、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４０７にて計測された光強度Ｉ１ｓ（ｋ）と目標光強度Ｉ１ｓｔとの差δＩ１（ｋ）を計算する。
δＩ１ｓ(k)＝Ｉ１ｓ(k)−Ｉ１ｓｔ （１９）
ステップＳ４０９において、第１のマルチライン制御部１６８はδＩ１ｓ（ｋ）が０に近づくように半導体光増幅器ＳＯＡ１（ｋ）の電流値ＡＡ１（ｋ）を制御する。
ステップＳ４０９の後、第１のマルチライン制御部１６８は、図６２のフローチャートを終了して、図３６のフローチャートに復帰する。
７．複数半導体レーザシステムの変形例２
７．１ 構成
図６３は、複数半導体レーザシステムの変形例２を示すブロック図である。なお、図６３では第１の複数半導体レーザシステム１６０の例を示すが、第２の複数半導体レーザシステム２６０について、図６３と同様の構成を適用してもよい。図６３に示す構成について図６０との相違点を説明する。
図６３において、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）と第１のビームコンバイナ１６３の間の各レーザ光の光路上に半導体光増幅器ＳＯＡ１（ｋ）がそれぞれ配置される点は図６０と同様である。図６３に示す第１の複数半導体レーザシステム１６０は、マルチラインのそれぞれの光強度を自由に制御し得る。
７．２ 動作
図６３において、固体レーザシステム制御部３５０は、第１のマルチライン制御部１６８に、マルチラインの目標スペクトル線幅Δλ１ｍｔと、目標中心波長λ１ｍｃｔと、波長λ１（ｋ）ごと目標光強度Ｉ１ｓ（１）ｔ〜Ｉ１ｓ（５）ｔとの各データを送信する。
第１のマルチライン制御部１６８は、各発振波長λ１（ｋ）の光強度がそれぞれの目標光強度Ｉ１ｓ（１）ｔ〜Ｉ１ｓ（５）ｔになるように、各半導体光増幅器ＳＯＡ１（ｋ）の電流値ＡＡ１（ｋ）を制御する。
図６４は、図６３に示す変形例２において第１のスペクトルモニタ１６６にて検出されるマルチラインのスペクトルの例を示す。図６４に示すように、マルチラインの各波長λ１（ｋ）の光強度をそれぞれ自由に制御できるため、スペクトル波形を制御する場合にも適用可能である。
なお、第２の複数半導体レーザシステム２６０についても図６３と同様の構成を適用することが可能である。
図６５は、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の制御サブルーチンの例を示すフローチャートである。図３８のフローチャートに代えて、図６５のフローチャートを適用し得る。
図６５のステップＳ４２１において、第１のマルチライン制御部１６８は半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の目標発振波長λ１（ｋ）ｔと目標光強度Ｉ１ｓ（ｋ）ｔとのデータを読み込む。目標光強度Ｉ１ｓ（ｋ）ｔは、目標発振波長λ１（ｋ）ｔごとに異なる値に設定してよい。
ステップＳ４２２において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のスペクトルモニタ１６６を用いて各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の発振波長λ１（ｋ）を計測する。
ステップＳ４２３において、第１のマルチライン制御部１６８は、計測された発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）を計算する。
δλ１（ｋ）＝λ１（ｋ）−λ１（ｋ）ｔ （２０）
ステップＳ４２４において、第１のマルチライン制御部１６８は、δλ１（ｋ）の絶対値が所定の範囲以内であるか否かを判定する。予め定められた所定の範囲の上限値をδλ１ｃａｔｒとすると、第１のマルチライン制御部１６８は、｜δλ１（ｋ）｜≦δλ１ｃａｔｒを満たすか否かを判定する。
ステップＳ４２４の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４２５に進む。
ステップＳ４２５において、第１のマルチライン制御部１６８はδλ１（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の電流値Ａ１（ｋ）を制御する。つまり、発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）の絶対値が所定の範囲以内である場合、第１のマルチライン制御部１６８は半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の電流値Ａ１（ｋ）を制御することにより、δλ１（ｋ）を０に近づける。
その一方、ステップＳ４２４の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４２６に進む。
ステップＳ４２６において、第１のマルチライン制御部１６８はδλ１（ｋ）が０に近づくように半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の温度Ｔ１（ｋ）を制御する。つまり、発振波長λ１（ｋ）と目標発振波長λ１（ｋ）ｔとの差δλ１（ｋ）の絶対値が所定の範囲を超えた場合に、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の温度Ｔ１（ｋ）を制御することにより、δλ１（ｋ）を０に近づける。
ステップＳ４２５又はステップＳ４２６の後、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４２７に進む。
ステップＳ４２７において、第１のマルチライン制御部１６８は第１のスペクトルモニタ１６６を用いて半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）の光強度Ｉ１ｓ（ｋ）を計測する。
ステップＳ４２８において、第１のマルチライン制御部１６８はステップＳ４２７にて計測された光強度Ｉ１ｓ（ｋ）と目標光強度Ｉ１ｓ（ｋ）ｔとの差δＩ１（ｋ）を計算する。
δＩ１ｓ（ｋ）＝Ｉ１ｓ（ｋ）−Ｉ１ｓ（ｋ）ｔ （２１）
ステップＳ４２９において、第１のマルチライン制御部１６８はδＩ１ｓ（ｋ）が０に近づくように半導体光増幅器ＳＯＡ１（ｋ）の電流値ＡＡ１（ｋ）を制御する。
ステップＳ４２９の後、第１のマルチライン制御部１６８は図６２のフローチャートを終了して、図３６のフローチャートに復帰する。
８．スペクトルモニタの具体例
８．１ 分光器と基準レーザ光源とを用いるスペクトルモニタの例
８．１．１ 構成
図６６は、スペクトルモニタの構成例を概略的に示す図である。なお、図６６では第１のスペクトルモニタ１６６の例を示すが、第２のスペクトルモニタ２６６についても、図６６と同様の構成を適用してもよい。
図６６に示す第１のスペクトルモニタ１６６は、グレーティング７００を含む分光器７０２と、ラインセンサ７０３と、スペクトル解析部７０４と、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６と、ビームスプリッタ７０８と、を含む構成であってよい。
分光器７０２は、入射スリット７１０と、コリメータレンズ７１２と、高反射ミラー７１４とを含む。ＣＷ発振基準レーザ光源７０６はＣＷ発振により基準波長のレーザ光を出力する基準光源である。ここでは、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６から出力される基準波長のレーザ光を「基準レーザ光」という。また、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）から出力されるレーザ光を「半導体レーザ光」という。
８．１．２ 動作
図６６において、第１のビームスプリッタ１６４で反射されたレーザ光の一部はビームスプリッタ７０８を透過する。また、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６から出力された基準レーザ光は、ビームスプリッタ７０８で反射され、ビームスプリッタ７０８を透過したマルチラインのレーザ光と重ね合わされる。
ビームスプリッタ７０８にて基準レーザ光と重ね合わされたレーザ光は、入射スリット７１０から分光器７０２に入射する。入射スリット７１０を透過したレーザ光は、コリメータレンズ７１２を介してグレーティング７００に入射し、グレーティング７００によって分光される。コリメータレンズ７１２及び高反射ミラー７１４を介してラインセンサ７０３に結像する各半導体レーザ光と基準レーザ光とのスリット像のピーク位置とピーク強度とを計測することによって、各半導体レーザの絶対波長と光強度とを計測することができる。
なお、図６６ではグレーティング７００を含む分光器７０２の例を示したが、後述する図７１に示すようなエタロン分光器を用いてもよい。ＣＷ発振基準レーザ光源７０６は本開示における「第１の基準レーザ光源」の一例である。分光器７０２は本開示における「第１の分光器」の一例である。
８．２ ヘテロダイン干渉計を用いるスペクトルモニタの例
８．２．１ 構成
図６７は、スペクトルモニタの他の構成例を概略的に示す。なお、図６７では第１のスペクトルモニタ１６６の例を示す。第１のスペクトルモニタ１６６として、図６７に示すように、ヘテロダイン干渉計を含む構成を採用してもよい。図６７に示す第１の複数半導体レーザシステム１６０は、各半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）と第１のビームコンバイナ１６３との間の各レーザ光の光路上にそれぞれビームスプリッタ１６４（１）〜１６４（５）を備える。
第１のスペクトルモニタ１６６は、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６と、複数のビームスプリッタ７０８（１）〜７０８（５）と、複数の光強度センサ７２０（１）〜７２０（５）と、スペクトル解析部７０４と、を含む。
図６７に示すように、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）から出力されるレーザ光の光路にビームスプリッタ１６４（ｋ）が配置される。ビームスプリッタ１６４（ｋ）と光強度センサ７２０（ｋ）との間の光路にビームスプリッタ７０８（ｋ）が配置される。ビームスプリッタ７０８（ｋ）は、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６からの基準レーザ光と、半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）から出力されたレーザ光の一部とを重ね合わせた光を光強度センサ７２０（ｋ）に入射させるように配置される。
８．２．２ 動作
図６７に示す第１のスペクトルモニタ１６６は、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６から出力された基準レーザ光と、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）から出力されたレーザ光の一部とを重ね合わせた光の光強度の変化を光強度センサ７２０（ｋ）によって計測する。
各光強度センサ７２０（ｋ）によって検出されるビート信号をスペクトル解析部７０４において解析することによって、各半導体レーザＤＦＢ１（ｋ）のレーザ光と基準レーザ光との周波数差と光強度とを計測できる。また周波数差から波長差を求めることができる。
なお、図６７では、基準レーザ光と各半導体レーザのレーザ光のそれぞれとのビート信号を検出する例を示したが、この例に限定されない。例えば、ＣＷ発振基準レーザ光源と半導体レーザＤＦＢ１（１）とのビート信号を検出し、半導体レーザＤＦＢ１（１）とＤＦＢ１（２）とのビート信号と、半導体レーザＤＦＢ１（２）とＤＦＢ１（３）とのビート信号と、半導体レーザＤＦＢ１（３）とＤＦＢ１（４）とのビート信号と、半導体レーザＤＦＢ１（４)とＤＦＢ１（５）とのビート信号と、を検出して、それぞれの半導体レーザの波長と光強度とを検出してもよい。
第１のスペクトルモニタ１６６に限らず、第２のスペクトルモニタ２６６（図２０参照）についても、図６７と同様の構成を適用してもよい。
８．２．３ ビート信号の例
図６８は、ヘテロダイン干渉計によるビート信号の検出と、波長及び光強度の計算に関する説明図である。図６８の上段に示す波形は、基準レーザ光の強度を示す信号の波形である。横軸は時間を表し、縦軸は光強度を表す。ここでは、基準レーザ光の波長が１５５３．０００ｎｍの例を示す。
図６８の中段に示す波形は、半導体レーザから出力された被検出光としてのレーザ光の強度を示す信号の波形である。ここでは、レーザ光の波長が１５５３．００１ｎｍの例を示す。
図６８の下段に示す波形は、基準レーザ光と、被検出光（半導体レーザ光）との干渉によるビート信号の波形である。ビート信号のうなりの周期から、基準レーザ光と被検出光との周波数差１／Ｔ０を計測できる。また、ビート信号のうなりの最大振幅値Ｉｍａｘに基づいて、被検出光の光強度Ｉを計測し得る。
被検出光の光強度Ｉは以下の式（２２）から求めることができる。
Ｉ＝Iｍａｘ２／（２・Ｉｓ） （２２）
式中のＩｓは基準レーザ光の光強度である。
上記のようにヘテロダイン干渉計によって、波長０．００１ｎｍの波長差でも高精度に波長差の検出が可能となる。
８．２．４ 変形例
ヘテロダイン干渉計を用いて各半導体レーザの波長と光強度とを計測する場合に、ビームコンバイン後のレーザ光の一部と基準レーザ光とのビート信号を検出し、ビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast Fourier transform）アルゴリズムを用いて解析することによって各半導体レーザの波長と光強度とを計測してもよい。
９．エキシマ増幅器の例
９．１ マルチパスで増幅する形態
図６９は、エキシマ増幅器１４の構成例を概略的に示す図である。図６９に示すエキシマ増幅器１４は、一対の放電電極４１２、４１３の間の放電空間に、波長１９３．４ｎｍのシード光を３回通して増幅を行う例である。ここで、波長１９３．４ｎｍのシード光は固体レーザシステム１０から出力された第２のパルスレーザ光ＬＰ２である。
図６９において、エキシマ増幅器１４は、チャンバ４１０の外側におけるシード光の光路に凸面ミラー４２０と凹面ミラー４２２とを備えている。凸面ミラー４２０と凹面ミラー４２２とは、それぞれの焦点の位置ＦＰが略一致するように配置される。
エキシマ増幅器１４に入射したシード光は、凸面ミラー４２０及び凹面ミラー４２２で反射することにより、一対の放電電極４１２、４１３の間の放電空間を３回通過する。これにより、シード光のビームが拡大されて増幅され、露光装置２０に向けて出力される。
９．２ リング共振器で増幅する形態
図７０は、エキシマ増幅器１４として、リング共振器を採用した例を示す。リング共振器は、出力結合ミラー４３０と、高反射ミラー４３１〜４３３とを含む。なお、エキシマ増幅器１４は、さらに、波長１９３．４ｎｍのシード光をリング共振器に導く図示しない高反射ミラーを含んでもよいし、リング共振器から出力されたパルスレーザ光を露光装置２０に導く図示しない高反射ミラーを含んでもよい。
チャンバ４１０には、ウインドウ４１５、４１６が設けられている。チャンバ４１０の中には、一対の放電電極４１２、４１３が配置されている。一対の放電電極４１２、４１３は、図７０において、紙面に直交する方向に対向して配置される。放電方向は紙面に直交する方向である。
エキシマ増幅器１４では、出力結合ミラー４３０、高反射ミラー４３１、一対の放電電極４１２、４１３の間の放電空間、高反射ミラー４３２、高反射ミラー４３３、一対の放電電極４１２、４１３の間の放電空間の順にシード光が繰り返し進行して増幅される。
１０．エタロン分光器を用いるスペクトルモニタの例
図７１は、エタロン分光器を用いるスペクトルモニタの構成例を概略的に示す図である。図７１に示すエタロン分光器６０６Ａは、エキシマレーザ光のスペクトルを計測するスペクトルモニタ６０６（図２０参照）に適用できる。エタロン分光器６０６Ａは本開示における「分光器」の一例である。
図７１に示すように、エタロン分光器６０６Ａは、拡散素子６１０と、エタロン６１２と、集光レンズ６１４と、イメージセンサ６１６とを備える。イメージセンサ６１６の例としては、１次元又は２次元のフォトダイオードアレイでもよい。
レーザ光は、まず、拡散素子６１０に入射する。拡散素子６１０は、表面に多数の凹凸を有する透過型の光学素子であってよい。拡散素子６１０は、拡散素子６１０に入射したレーザ光を散乱光として透過させる。この散乱光はエタロン６１２に入射する。エタロン６１２は、所定の反射率を有する２枚の部分反射ミラーを含むエアギャップエタロンであってよい。このエアギャップエタロンにおいては、２枚の部分反射ミラーが、所定距離のエアギャップを有して対向し、スペーサを介して貼り合わせられた構成である。
エタロン６１２に入射した光の入射角度θに応じて、２枚の部分反射ミラーの間で往復せずにエタロン６１２を透過する光と、２枚の部分反射ミラーの間で１回往復した後でエタロン６１２を透過する光と、の光路差が異なる。この光路差が波長の整数倍である場合に、エタロン６１２に入射した光は、高い透過率でエタロン６１２を透過する。
エタロン６１２を透過した光は、集光レンズ６１４に入射する。集光レンズ６１４を透過したレーザ光は、集光レンズ６１４から集光レンズ６１４の焦点距離ｆに相当する位置に配置されたイメージセンサ６１６に入射する。すなわち、集光レンズ６１４によって集光された透過光は、集光レンズ６１４の焦点面上に干渉縞を形成する。
イメージセンサ６１６は、集光レンズ６１４の焦点面に配置されている。イメージセンサ６１６は、集光レンズ６１４を透過した光を受光し、干渉縞を検出する。この干渉縞の半径の２乗は、レーザ光の波長と比例関係にあり得る。そのため、検出した干渉縞からレーザ光全体のスペクトル線幅（スペクトルプロファイル）と中心波長とを検出する。
スペクトル線幅と中心波長は、検出した干渉縞から図示せぬ情報処理装置によって求めてもよいし、レーザ制御部１８で算出してもよい。
干渉縞の半径ｒと波長λの関係は、次の式（２３）で近似される。
波長λ＝λｃ＋α・ｒ２ （２３）
α：比例定数
ｒ：干渉縞の半径、
λｃ：干渉縞の中央の光強度が最大となった時の波長
式（２３）から、図７２に示すように、光強度と波長との関係を示すスペクトル波形に変換した後、スペクトル線幅Δλを計算してもよい。スペクトル線幅Δλは、全エネルギ−の９５％を含む幅（Ｅ９５）であってよい。
１１．ビームコンバイナの例
１１．１ 光ファイバを用いて構成されるビームコンバイナ
図７３は、光ファイバを用いて構成されるビームコンバイナの例を概略的に示す図である。ここでは第１のビームコンバイナ１６３を例示するが、第２のビームコンバイナ２６３についても図７３と同様の構成を適用してもよい。第１のビームコンバイナ１６３として、複数本の光ファイバ６３０を用いて構成されるビームコンバイナを配置してよい。半導体レーザＤＦＢ１（１）〜ＤＦＢ１（５）から出力される各々のレーザ光を伝送する複数本の光ファイバ６３０は融着によって接続される。
１１．２ ハーフミラーと高反射ミラーとを用いて構成されるビームコンバイナ
図７４は、ハーフミラーと高反射ミラーとを用いて構成されるビームコンバイナの例を概略的に示す図である。ここでは第１のビームコンバイナ１６３を例示するが、第２のビームコンバイナ２６３についても図７４と同様の構成を適用してよい。
図７４に示す第１のビームコンバイナ１６３は、複数のハーフミラー６４１、６４２、６４３、６４４と、複数の高反射ミラー６５１、６５２、６５３、６５４とを組み合わせて構成される。各ミラーの配置については図示の通りである。これらのミラーの一部又は全部はシリコンチップ上に構成してもよい。
１２．シングル縦モード半導体レーザの他の例
１２．１ 構成
図７５は、シングル縦モードの外部共振器型(ＥＣ：External Cavity)半導体レーザを用いる複数半導体レーザシステムの例を概略的に示す図である。ここでは、第１の複数半導体レーザシステム１６０の例を示すが、第２の複数半導体レーザシステム２６０についても図７５と同様の構成を採用してよい。シングル縦モードで発振する半導体レーザとして、ＤＦＢレーザに限らず、外部共振器型半導体レーザを用いてもよい。
図７５において、第１の複数半導体レーザシステム１６０に含まれる複数の外部共振器型半導体レーザ８００の各々をＥＣ１（１）〜ＥＣ１（５）と表記する。外部共振器型半導体レーザＥＣ１（１）〜ＥＣ１（５）は、波長約１０３０ｎｍ付近において互いに異なる波長でＣＷ発振するように設定される。複数の外部共振器型半導体レーザＥＣ１（１）〜ＥＣ１（５）は本開示における「第１の複数の半導体レーザ」の一例である。なお、図７５では外部共振器型半導体レーザＥＣ１（１）の構成を図示するが、他の外部共振器型半導体レーザＥＣ１（２）〜ＥＣ１（５）の各々についても同様の構成が適用される。
外部共振器型半導体レーザＥＣ１（ｋ）は、半導体レーザ制御部８１０と、半導体レーザ素子８２０と、ペルチェ素子５０と、温度センサ５２と、電流制御部５４と、温度制御部５６と、コリメータレンズ８３０と、グレーティング８３１と、グレーティングホルダ８３２と、とを含む。外部共振器型半導体レーザＥＣ１（ｋ）はさらに、回転ステージ８３３と、ピエゾ素子８３４と、マイクロメータ８３５と、ピン８３６と、反力ばね８３７と、ピエゾ電源８３８と、ステアリングミラー８４０と、を含む。
半導体レーザ素子８２０は、第１の半導体層８２１と、活性層８２２と、第２の半導体層８２３とを含む層構造を有する。半導体レーザ素子８２０には、ペルチェ素子５０と温度センサ５２とが固定されている。半導体レーザ制御部８１０には、第１のマルチライン制御部１６８から目標発振波長λ１（ｋ）ｔと発振波長λ１（ｋ）との差δλ１（ｋ）のデータを受信する信号ラインが設けられている。
ピエゾ電源８３８には、半導体レーザ制御部８１０から、ピエゾ素子８３４に印加する電圧値Ｖ１のデータを受信する信号ラインが設けられている。電流制御部５４には、半導体レーザ制御部８１０から電流値Ａ１のデータを受信する信号ラインが設けられている。温度制御部５６には、半導体レーザ制御部８１０から設定温度Ｔ１のデータを受信する信号ラインが設けられている。
グレーティング８３１は、１次の回折光の回折角と入射角度とが一致するリトロー配置で、半導体レーザ素子８２０の出力側にコリメータレンズ８３０を介して配置される。グレーティング８３１は、グレーティングホルダ８３２を介して、グレーティング８３１への入射角度が変化するように、回転ステージ８３３に固定されている。
ステアリングミラー８４０は、ミラー面がグレーティング８３１の回折面と略平行となるように、図示しないホルダを介して配置される。
１２．２ 動作
半導体レーザ制御部８１０がδλ1（ｋ）のデータを受信すると、モードホップの発生を抑制するように、半導体レーザ制御部８１０が設定温度Ｔ１と、電流値Ａ１と、グレーティング８３１の入射角度とを制御することによって、シングル縦モードの発振波長がδλ１（ｋ）＝０に近づくように制御することができる。
半導体レーザ制御部８１０は、予め、ファインの波長領域でレーザ発振することとなるように、回転ステージ８３３の回転角度と、半導体レーザ素子８２０の温度とを制御しておく。半導体レーザ制御部８１０は、モードホップが発生しないような、δλ１（ｋ）と、半導体レーザ素子８２０に流れる電流値Ａ１と、ピエゾ素子８３４に印加する電圧値Ｖ１との関係をテーブルデータとして予め記憶している。
半導体レーザ制御部８１０は、第１のマルチライン制御部１６８からδλ１（ｋ）のデータを受信すると、上記テーブルデータから、半導体レーザ素子８２０に流す電流値Ａ１とピエゾ素子８３４に印加する電圧値Ｖ１とを計算する。
半導体レーザ制御部８１０は、半導体レーザ素子８２０に流す電流値Ａ１のデータを電流制御部５４に送信する。半導体レーザ制御部８１０はまた、グレーティング８３１の回転角度を制御するピエゾ素子８３４の電圧値Ｖ１のデータを、ピエゾ電源８３８に送信する。
ピエゾ素子８３４によって、グレーティング８３１への入射角度が変化し、かつ、半導体レーザ素子８２０に流れる電流によって半導体レーザ素子８２０の活性層８２２での屈折率が変化する。その結果、モードホップの発生を抑制しつつ、半導体レーザの発振波長は高速で目標発振波長λ１（ｋ）ｔに近づく。そして、グレーティング８３１の０次光が出力され、ステアリングミラー８４０によって、外部にＣＷのレーザ光が出力される。
１２．３ その他
シングル縦モード発振する他の半導体レーザの例として、ＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector)レーザ、ＶＨＧ(Volume Holographic Grating)レーザ、ＤＭ(Discrete Mode)レーザ等がある。
１３．ＣＷ発振基準レーザ光源の例
１３．１ １０３０ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
図７６は、ＣＷ発振基準レーザ光源の一例を示すブロック図である。ＣＷ発振基準レーザ光源７５０は、第１の基準半導体レーザ７５１と、ビームスプリッタ７５４と、高反射ミラー７５５と、非線形結晶７５６と、ヨウ素吸収セル７５７と、第１の光強度センサ７５８と、第１の基準レーザ制御部７６１と、を含む。
第１の基準半導体レーザ７５１は、１０３０ｎｍの波長領域のレーザ光をＣＷ発振する。ビームスプリッタ７５４で反射されたレーザ光は高反射ミラー７５５を介して非線形結晶７５６に入射する。非線形結晶７５６によって第２高調波光が発生し、波長約５１５ｎｍのレーザ光が得られる。波長約５１５ｎｍのレーザ光はヨウ素吸収セル７５７に入射する。
ヨウ素吸収セル７５７は、ヨウ素ガスを含む。ヨウ素吸収セル７５７における具体的なヨウ素の吸収ラインとしては、例えば、５１４．５８１ｎｍの吸収ラインが挙げられる。ヨウ素吸収セル７５７を透過したレーザ光は第１の光強度センサ７５８に受光される。
第１の基準レーザ制御部７６１は、第１の光強度センサ７５８からの検出信号を基に、ヨウ素吸収セル７５７の吸収ラインと第２高調波光の波長とを一致させるように、第１の基準半導体レーザ７５１の発振波長を制御する。
ＣＷ発振基準レーザ光源７５０は、図６６及び図６７に示した第１のスペクトルモニタ１６６のＣＷ発振基準レーザ光源７０６として適用できる。
ヨウ素吸収セル７５７は本開示における「第１の吸収セル」の一例である。ヨウ素の吸収ラインは本開示における「第１の吸収ライン」の一例である。ＣＷ発振基準レーザ光源７５０は本開示における「第１の基準レーザ光源」の一例である。
１３．２ １５５４ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
図７７は、ＣＷ発振基準レーザ光源の他の例を示すブロック図である。ＣＷ発振基準レーザ光源７７０は、第２の基準半導体レーザ７７２と、ビームスプリッタ７７４と、高反射ミラー７７５と、シアン化水素同位体の吸収セル７７７と、第２の光強度センサ７７８と、第２の基準レーザ制御部７８２と、を含む。
第２の基準半導体レーザ７７２は、１５５４ｎｍの波長領域のレーザ光をＣＷ発振する。ビームスプリッタ７７４で反射されたレーザ光は高反射ミラー７７５を介してシアン化水素同位体の吸収セル７７７に入射する。
吸収セル７７７は、同位体のシアン化水素ガスを含む。シアン化水素同位体の具体的な吸収ラインとしては、例えば、１５５３．７５６ｎｍの吸収ラインが挙げられる。吸収セル７７７は本開示における「第２の吸収セル」の一例である。シアン化水素同位体の吸収ラインは本開示における「第２の吸収ライン」の一例である。
また、この波長領域の吸収セルとして、アセチレン同位体の吸収セルを用いてもよい。すなわち、シアン化水素同位体の吸収セル７７７に代えて、同位体のアセチレンガスを含む吸収セルを採用してもよい。
シアン化水素同位体の吸収セル７７７を透過したレーザ光は第２の光強度センサ７７８に受光される。
第２の基準レーザ制御部７８２は、第２の光強度センサ７７８からの検出信号を基に、シアン化水素同位体の吸収セル７７７の吸収ラインと、第２の基準半導体レーザ７７２のレーザ光の波長とを一致させるように、第２の基準半導体レーザ７７２の発振波長を制御する。
ＣＷ発振基準レーザ光源７７０は、第２のスペクトルモニタ２６６のＣＷ発振基準レーザ光源として適用できる。ＣＷ発振基準レーザ光源７７０は本開示における「第２の基準レーザ光源」の一例である。
１４．マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザの例
これまで、シングル縦モードのＣＷ発振半導体レーザを複数個用いて構成される複数半導体レーザシステムを用いる構成を説明したが、ＳＢＳを抑制するスペクトルを出力する半導体レーザとして、マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザを採用してもよい。
第１の複数半導体レーザシステム１６０又は第２の複数半導体システム２６０のいずれか一方に代えて、マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザを採用することができる。例えば、実施形態２における第１の複数半導体レーザシステム１６０に代えて、マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザを採用してもよい。
図７８は、マルチ縦モードのＣＷ発振半導体レーザの例を概略的に示す図である。図７８は、チャープトグレーティングを含む半導体レーザの例である。図７８に示す半導体レーザ８７０は、光ファイバ８７２に、各波長λ１〜λ５に対応するピッチの異なる屈折率分布を持つグレーティングを形成し、半導体レーザ素子８６０のリア側に光ファイバ８７２を接続した構成となっている。すなわち、光ファイバ８７２には、複数の発振波長に対応させたピッチ間隔のグレーティングが複数個形成される。このグレーティングは、屈折率の高い部分と低い部分とが周期的に形成されたグレーティングである。
半導体レーザ素子８６０は、第１のクラッド層８６１、活性層８６２及び第２のクラッド層８６３を含む層構造を有し、光の出力側には部分反射膜８６６がコートされる。
図示しない電極を介して半導体レーザ素子８６０に電流を流すと、光ファイバ８７２に形成された屈折率分布のピッチに対応する複数の波長のレーザ光が出力される。
図７９は、図７８に示す半導体レーザ８７０から出力されるレーザ光のスペクトルの例を示す図である。図７９に示すように、半導体レーザ８７０からマルチラインの出力が得られる。
１５．チャーピングによるＳＢＳの抑制
シングル縦モードのＤＦＢレーザを用いる半導体レーザシステムにおいて、シングル縦モードのＤＦＢレーザにＤＣ成分と高周波のＡＣ成分との和の電流を流すことによって、チャーピングを発生させてＳＢＳを抑制してもよい。シングル縦モードのＤＦＢレーザの構成は、図１６に示した構成であってよい。この場合、半導体レーザ制御部３４から電流制御部５４に変調電流の指令を行う。
図８０は、ＤＦＢレーザに流す電流値の波形の例を示す図である。図８１は、変調電流によってＤＦＢレーザから出力されるレーザ光の波長変化を示すグラフである。
ＤＦＢレーザに流す電流のＡＣ成分の周期Ｔａと、半導体光増幅器の増幅パルス幅Ｄとの関係は、以下の関係が好ましい。
Ｄ＝ｍ・Ｔａ ｍは１以上の整数 （２４）
図８１に示すように、ＳＢＳを抑制する波長変化幅となるように電流が制御される。
また、シングル縦モードのＤＦＢレーザにパルス電流を流すことによって、チャーピングを発生させて、ＳＢＳを抑制してもよい。半導体レーザ素子８６０に高速な電流変調をかけることで波長のチャーピングを生成する。
１６．半導体光増幅器の例
１６．１ 構成
図８２は、半導体光増幅器の構成例を概略的に示す図である。ここでは、第１の半導体光増幅器１２０を例に説明するが、第２の半導体光増幅器２２０など、他の半導体光増幅器についても図８２と同様の構成を適用することができる。
第１の半導体光増幅器１２０は、半導体素子５００と、電流制御部５２０と、を含む。半導体素子５００は、Ｐ型半導体素子５０１と、活性層５０２と、Ｎ型半導体素子５０３と、第１の電極５１１と、第２の電極５１２と、を含む。電流制御部５２０は、第１の電極５１１と第２の電極５１２とに接続される。
１６．２ 動作
第１の電極５１１から第２の電極５１２に電流を流すと、活性層５０２が励起される。この励起された活性層５０２にシード光が入射して、活性層５０２を通過すると、シード光は増幅される。
ここで、ＣＷのシード光を活性層５０２に入射させた状態で、パルス状の電流を流すことによって、活性層５０２を通過したシード光は、パルスレーザ光として出力される。
その結果、例えば、外部制御部５４０の制御信号に基づいて電流制御部５２０が半導体素子５００を流れる電流値を制御することによって、シード光は電流値に応じたレーザ光の光強度に増幅される。
図２０における第１の半導体光増幅器１２０及び第２の半導体光増幅器２２０の各々は、パルス電流を流すことによってＣＷのシード光がパルス状に増幅される。
また、図６０及び図６３に示したＳＯＡ１（ｋ）の場合のように、ＤＣ電流を制御してシード光を増幅してもよい。
１７．実施形態３
１７．１ 構成
図８３は、実施形態３に係るレーザシステムの例を概略的に示す図である。ここでは、固体レーザシステム９１０の部分のみが示されている。図２０で説明した実施形態１及び実施形態２の固体レーザシステム１０に代えて、図８２に示す固体レーザシステム９１０を適用してもよい。
固体レーザシステム９１０は、第３の固体レーザ装置９２０と、第２の波長変換システム３０２と、第１のパルスエネルギモニタ３３０と、同期回路部３４０と、固体レーザシステム制御部３５０と、を含む。固体レーザシステム９１０は、第３の固体レーザ装置９２０から波長約１５４７．２ｎｍのパルスレーザ光ＬＰ３１を出力し、第２の波長変換システム３０２で第８高調波光に波長変換して波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光を得る。
第３の固体レーザ装置９２０の構成は、図２０における第２の固体レーザ装置２００と同様であって、マルチラインの中心波長が約１５４７．２ｎｍとなる。第３の固体レーザ装置９２０のマルチラインの中心波長は１５４４ｎｍ〜１５４８ｎｍの範囲で変更可能である。
第３の固体レーザ装置９２０は、第３の複数半導体レーザシステム９３０と、第３の半導体光増幅器９５０と、ダイクロイックミラー９６０と、第４のパルス励起光源９６２と、第３のファイバ増幅器９７０と、を含む。
第３の複数半導体レーザシステム９３０は、複数の半導体レーザ９３１と、第３のビームコンバイナ９３３と、第３のビームスプリッタ９３４と、第３のスペクトルモニタ９３６と、第３のマルチライン制御部９３８と、を含む。
複数の半導体レーザ９３１は、それぞれがシングル縦モードでＣＷ発振する分布帰還型半導体レーザであり、ここでは５つの半導体レーザ９３１を例示している。図８３において、第３の複数半導体レーザシステム９３０に含まれる複数の半導体レーザ９３１をＤＦＢ３（１）〜ＤＦＢ３（５）と表記する。ＤＦＢ３（１）〜ＤＦＢ３（５）は、波長約１５５４ｎｍ付近でそれぞれ発振するように設定される。
第３のファイバ増幅器９７０は、Ｅｒファイバ増幅器である。
第２の波長変換システム３０２は、第３の固体レーザ装置９２０から出力される波長約１５４７．２ｎｍの基本波光を、非線形結晶を用いて８倍波（高調波）光に波長変換して波長約１９３．４ｎｍの紫外光を発生する。
図８３に示すように、第２の波長変換システム３０２は、第１のＬＢＯ結晶１３０１と、第２のＬＢＯ結晶１３０２と、第３のＬＢＯ結晶１３０３と、第４のＣＬＢＯ結晶１３０４と、第５のＣＬＢＯ結晶１３０５と、ダイクロイックミラー１３１１、１３１２、１３１３、１３１４、１３１５と、高反射ミラー１３２１、１３２２、１３２３と、ビームスプリッタ１３２８と、を含む。
１７．２ 動作
図８３における第３の固体レーザ装置９２０の動作は、図２０で説明した第２の固体レーザ装置２００の動作と同様である。第３の複数半導体レーザシステム９３０の動作は、例えば、第２実施形態で説明した第２の複数半導体レーザシステム２６０の動作と同様であってよい。
第２の波長変換システム３０２では、第３の固体レーザ装置９２０から出力されたパルスレーザ光ＬＰ３１（波長約１５４７．２ｎｍ）は、第１のＬＢＯ結晶１３０１によって、第２高調波光（波長約７７３．６ｎｍ）に変換される。
第２のＬＢＯ結晶１３０２では、第２高調波光（波長約７７６．７ｎｍ）と基本波光（波長約１５４７．２ｎｍ）の和周波である第３高調波光（波長約５１５．７８ｎｍ）を生成する。この第３高調波光はダイクロイックミラー１３１１によって分岐され、一方は第３のＬＢＯ結晶１３０３に入射し、他方は高反射ミラー１３２２及びダイクロイックミラー１３１３を介して第４のＣＬＢＯ結晶１３０４に入射する。
第３のＬＢＯ結晶１３０３では、第４高調波光（波長約３８６．８ｎｍ）に波長変換される。第３のＬＢＯ結晶１３０３から出力された第４高調波光はダイクロイックミラー１３１２を介して第４のＣＬＢＯ結晶１３０４及び第５のＣＬＢＯ結晶１３０５にそれぞれ入射する。
第４のＣＬＢＯ結晶１３０４では、第４高調波光（波長約３８６．８ｎｍ）と第３高調波光（波長約５１５．７８ｎｍ）との和周波である第７高調波光（波長約２２１．０１ｎｍ）に波長変換される。
第５のＣＬＢＯ結晶１３０５では、第７高調波光（波長約２２１．０１ｎｍ）と基本波光（波長約１５４７．２ｎｍ）の和周波である第８高調波光（波長約１９３．４ｎｍ）に波長変換される。
第２の波長変換システム３０２の動作をさらに詳述すると、第３の固体レーザ装置９２０から出力される波長約１５４７．２ｎｍ（周波数ω）基本波光は、第１のＬＢＯ結晶１３０１を通過する際に、２次高調波発生により周波数２ω（波長約７７３．６ｎｍ）の２倍波光が発生する。なお、基本波光を２倍波に波長変換するための位相整合にＬＢＯ結晶の温度調節による方法、ＮＣＰＭ（Non-Critical Phase Matching）が使用される。
第１のＬＢＯ結晶１３０１を透過した基本波光と、第１のＬＢＯ結晶１３０１の波長変換で発生した２倍波光とは第２のＬＢＯ結晶１３０２に入射する。第２のＬＢＯ結晶１３０２では第１のＬＢＯ結晶１３０１と温度が異なるＮＣＰＭで使用される。
第２のＬＢＯ結晶１３０２では、基本波光と２倍波光とから和周波発生により３倍波光（波長約５１５．７３ｎｍ）が発生する。
第２のＬＢＯ結晶１３０２で得られた３倍波光と、第２のＬＢＯ結晶１３０２を透過した基本波光及び２倍波光とは、ダイクロイックミラー１３１１により分離される。ダイクロイックミラー１３１１で反射された３倍波光（波長約５１５．７３ｎｍ）は高反射ミラー１３２２及びダイクロイックミラー１３１３を介して第４のＣＬＢＯ結晶１３０４に入射する。
一方、ダイクロイックミラー１３１１を透過した基本波光及び２倍波光は第３のＬＢＯ結晶１３０３に入射する。第３のＬＢＯ結晶１３０３では、基本波光が波長変換されずに第３のＬＢＯ結晶１３０３を透過するとともに、２倍波光が２次高調波発生により４倍波光（波長約３８６．８ｎｍ）に変換される。第３のＬＢＯ結晶１３０３から得られた４倍波光と第３のＬＢＯ結晶１３０３を透過した基本波光とはダイクロイックミラー１３１２により分離される。
ダイクロイックミラー１３１２で反射された４倍波光は、ダイクロイックミラー１３１３によって３倍波光と同軸に合成されて第４のＣＬＢＯ結晶１３０４に入射する。
一方、ダイクロイックミラー１３１２を透過した基本波光は、高反射ミラー１３２１で反射され、ダイクロイックミラー１３１４を介して第５のＣＬＢＯ結晶１３０５に入射する。
第４のＣＬＢＯ結晶１３０４では、３倍波光と４倍波光とから和周波発生により７倍波光（波長約２２１．０２ｎｍ）を得る。第４のＣＬＢＯ結晶１３０４で得られた７倍波光はダイクロイックミラー１３１４によって基本波光と同軸に合成されて第５のＣＬＢＯ結晶１３０５に入射する。
第５のＣＬＢＯ結晶１３０５では基本波光と７倍波光とから和周波発生により８倍波光（波長約１９３．４ｎｍ）を得る。
第５のＣＬＢＯ結晶１３０５で得られた８倍波光と、第５のＣＬＢＯ結晶１３０５を透過した基本波光及び７倍波光とはダイクロイックミラー１３１５により分離される。
ダイクロイックミラー１３１５で反射された８倍波光（波長約１９３．４ｎｍ）は高反射ミラー１３２３及びビームスプリッタ１３２８を介して第２の波長変換システム３０２から出力される。こうして、第２の波長変換システム３０２から出力された８倍波光は、図２０に示す第１の高反射ミラー１１及び第２の高反射ミラー１２を介してエキシマ増幅器１４に入力される。
１７．３ 第３の複数半導体レーザシステムの制御例
図８４は、第３の複数半導体レーザシステム９３０の制御例を示すブロック図である。第３の複数半導体レーザシステム９３０は、マルチラインの中心波長が可変であり、かつスペクトル線幅も可変であってよい。第３の複数半導体レーザシステム９３０によって得られるマルチラインのスペクトルを第３のマルチラインという。ここでは、第３のマルチラインの目標中心波長λ３ｍｃｔと、目標スペクトル線幅Δλ３ｍｔとを変化させる制御を行う場合の例を示す。
固体レーザシステム制御部３５０は、第３のマルチライン制御部９３８に、第３のマルチラインの目標スペクトル線幅Δλ３ｍｔと、目標中心波長λ３ｍｃｔと、目標光強度Ｉ１ｓｔ＝Ｉ１ｓ０との各データを送信する。第３のマルチライン制御部９３８は、各半導体レーザＤＦＢ３（１）〜ＤＦＢ３（５）の電流値Ａ３（１）〜Ａ３（５）及び温度Ｔ３（１）〜Ｔ３（５）を制御する。各半導体レーザＤＦＢ３（１）〜ＤＦＢ３（５）から出力されるレーザ光の波長をλ３（１）〜λ３（５）と表記する。これら互いに波長が異なる複数のレーザ光は第３のビームコンバイナ９３３によって結合される。
第３のビームコンバイナ９３３から出力されたマルチラインのレーザ光は第３のビームスプリッタ９３４に入射する。第３のビームスプリッタ９３４を透過したレーザ光は第３の半導体光増幅器９５０に入射する。第３のビームスプリッタ９３４で反射したレーザ光は第３のスペクトルモニタ９３６に入射する。
図８５は、図８４に示す制御例において第３のスペクトルモニタ９３６にて検出されるマルチラインのスペクトルの一例を示す図である。ここではマルチラインの目標中心波長λ３ｍｃｔがλ３ｍｃに設定され、目標スペクトル線幅Δλ３ｍｔがΔλ３ｍに設定されている場合の例を示す。マルチラインの波長間隔Δλ３ｐは概ね一定であり、スペクトル線幅Δλ３ｍの１／４である。
図８６は、図８５に示すスペクトル形状に対して、マルチラインの中心波長とスペクトル線幅とを変更する制御が実施された場合のマルチラインのスペクトルの例を示す図である。図８６では、図８５と比較して、目標中心波長λ３ｍｃｔがλ３ｍｃａに変更され、目標スペクトル線幅Δλ３ｍｔがΔλ３ｍａに変更されている。その結果、各半導体レーザの波長がλ３（１）ａ〜λ３（５）ａに変更され、波長間隔Δλ３ｐはスペクトル線幅Δλ３ｍａの１／４になっている。なお、図８６に示すマルチラインでは、波長λ３（１）ａ〜λ３（５）ａの各ラインの光強度は、図８５と同様に、それぞれ同じ光強度Ｉ３ｓ０となっている。
１７．４ 作用・効果
実施形態３によれば、第３の複数半導体レーザシステム９３０における複数の半導体レーザで生成されるマルチラインのスペクトルをモニタしながらそれぞれの半導体レーザの発振波長間隔を常時制御することによって、パルス増幅後のエキシマレーザ光のスペクトル線幅を高精度に制御できる。
また、複数の半導体レーザで生成されるマルチラインのそれぞれの半導体レーザの発振波長間隔を第３のファイバ増幅器９７０でＳＢＳの発生を抑制するように制御しているので、第３のファイバ増幅器９７０や第３の複数半導体レーザシステムの破損を抑制できる。
実施形態３における第３の固体レーザ装置９２０は本開示における「第１の固体レーザ装置」の一例である。第３の固体レーザ装置９２０から出力されるパルスレーザ光ＬＰ３１は本開示における「第１のパルスレーザ光」の一例である。第３の複数半導体レーザシステム９３０は本開示における「第１の複数半導体レーザシステム」の一例である。複数の半導体レーザ９３１は本開示における「第１の複数の半導体レーザ」の一例である。
１７．５ 変形例
第３の複数半導体レーザシステム９３０として、図８４の構成に代えて、図６０又は図６７と同様の構成を適用してもよい。
１８．電子デバイスの製造方法
図８７は、露光装置２０の構成例を概略的に示す図である。図８７において、露光装置２０は、照明光学系２４と投影光学系２５とを含む。照明光学系２４は、レーザシステム１から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴのレチクルパターンを照明する。投影光学系２５は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置２０は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピースに露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで半導体デバイスを製造することができる。
１９．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. 第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、
    前記第１の固体レーザ装置から出力された第１のパルスレーザ光を波長変換する波長変換システムと、
    前記波長変換システムによって波長変換された第２のパルスレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
    前記エキシマ増幅器から出力されるエキシマレーザ光の少なくとも中心波長又はスペクトル線幅を制御する制御部と、を含むレーザシステムであって、
    前記第１の固体レーザ装置は、
    第１の複数半導体レーザシステムと、
    前記第１の複数半導体レーザシステムから出力されたレーザ光をパルス増幅する第１の半導体光増幅器と、
    前記第１の半導体光増幅器から出力されたパルスレーザ光を増幅する第１の光ファイバを含む第１のファイバ増幅器と、を含み、
    前記第１の複数半導体レーザシステムは、
    互いに異なる波長、かつ、シングル縦モード、かつ、連続波発振する第１の複数の半導体レーザと、
    前記第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光を結合させ、複数のピーク波長を含む第１のマルチラインスペクトルを持つレーザ光を出力する第１のビームコンバイナと、
    前記第１の複数の半導体レーザから出力された連続波のレーザ光の一部を受光して前記第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光の波長と光強度とを計測する第１のスペクトルモニタと、を含み、
    前記制御部は、外部装置から指令される少なくとも目標中心波長又は目標スペクトル線幅の前記エキシマレーザ光が得られるように、前記第１の複数の半導体レーザによって生成される前記第１のマルチラインスペクトルの各ラインの発振波長及び光強度を制御する、レーザシステム。
  2. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記第１のスペクトルモニタは、
    第１の基準レーザ光源と、
    第１の分光器と、を含み、
    前記第１の基準レーザ光源から出力される基準レーザ光と前記第１の複数の半導体レーザから出力されるレーザ光とを前記第１の分光器に入射させて、前記第１の複数の半導体レーザの発振波長と光強度とをそれぞれ計測する、
    レーザシステム。
  3. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記第１のスペクトルモニタは、
    第１の基準レーザ光源と、
    ヘテロダイン干渉計と、を含み、
    前記第１の基準レーザ光源から出力される基準レーザ光と前記第１の複数の半導体レーザから出力されるレーザ光とのビート信号から、前記第１の複数の半導体レーザの発振波長と光強度とをそれぞれ計測する、
    レーザシステム。
  4. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記制御部は、前記第１のマルチラインスペクトルを生成する前記第１の複数の半導体レーザの各々の発振波長の間隔を制御する、
    レーザシステム。
  5. 請求項４に記載のレーザシステムであって、
    前記制御部は、前記第１の複数の半導体レーザの各々の発振波長の間隔を、同じ波長間隔に制御する、
    レーザシステム。
  6. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記制御部は、前記第１のマルチラインスペクトルの中心波長として、前記第１の複数の半導体レーザの各々の発振波長と光強度とから求められる重心の波長を制御する、
    レーザシステム。
  7. 請求項１に記載のレーザシステムであって、さらに、
    前記エキシマ増幅器から出力された前記エキシマレーザ光のスペクトルを計測する分光器を含む、
    レーザシステム。
  8. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記制御部は、前記エキシマ増幅器から出力された前記エキシマレーザ光のスペクトル線幅と、前記第１のマルチラインスペクトルとの関係を特定した関係データを用い、前記関係データと前記目標スペクトル線幅とから前記第１のマルチラインスペクトルの目標スペクトル線幅を計算する、
    レーザシステム。
  9. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記第１のマルチラインスペクトルの中心波長は、１０２８．５ｎｍ〜１０３０．７ｎｍの範囲であり、
    前記第１のファイバ増幅器は、前記第１の光ファイバとしてＹｂがドープされた光ファイバを用いるＹｂファイバ増幅器である、
    レーザシステム。
  10. 請求項９に記載のレーザシステムであって、
    前記第１のスペクトルモニタは、第１の基準レーザ光源を含み、
    前記第１の基準レーザ光源は、
    シングル縦モードで連続波発振する第１の基準半導体レーザと、
    前記第１の基準半導体レーザから出力されるレーザ光を第２高調波光に変換する非線形結晶と、
    前記第２高調波光の光を吸収する第１の吸収セルと、
    前記第２高調波光が前記第１の吸収セルの第１の吸収ラインに一致するように前記第１の基準半導体レーザの発振波長を制御する第１の基準レーザ制御部と、を含む、
    レーザシステム。
  11. 請求項１０に記載のレーザシステムであって、
    前記第１の吸収セルは、ヨウ素ガスを含む、
    レーザシステム。
  12. 請求項１に記載のレーザシステムであって、
    前記第１の複数半導体レーザシステムは、さらに、
    前記第１の複数の半導体レーザの各々と前記第１のビームコンバイナとの間の光路の各々に配置された複数の半導体光増幅器を含む、
    レーザシステム。
  13. 請求項１２に記載のレーザシステムであって、
    前記第１の複数半導体レーザシステムは、さらに、
    前記第１のマルチラインスペクトルにおけるそれぞれのラインの光強度が所望の値となるように、前記複数の半導体光増幅器の各々の電流を制御する第１のマルチライン制御部を含む、
    レーザシステム。
  14. 請求項１に記載のレーザシステムであって、さらに、
    前記波長変換システムに入射させる第３のパルスレーザ光を出力する第２の固体レーザ装置を含み、
    前記第２の固体レーザ装置は、
    第２の複数半導体レーザシステムと、
    前記第２の複数半導体レーザシステムから出力されたレーザ光をパルス増幅する第２の半導体光増幅器と、
    前記第２の半導体光増幅器から出力されたパルスレーザ光を増幅する第２の光ファイバを含む第２のファイバ増幅器と、を含み、
    前記第２の複数半導体レーザシステムは、
    互いに異なる波長、かつ、シングル縦モード、かつ、連続波発振する第２の複数の半導体レーザと、
    前記第２の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光を結合させ、複数のピーク波長を含む第２のマルチラインスペクトルを持つレーザ光を出力する第２のビームコンバイナと、
    前記第２の複数の半導体レーザから出力された連続波のレーザ光の一部を受光して前記第２の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光の波長と光強度とを計測する第２のスペクトルモニタと、を含む、
    レーザシステム。
  15. 請求項１４に記載のレーザシステムであって、
    前記波長変換システムは、
    前記第１のパルスレーザ光を第４高調波光に波長変換して第４のパルスレーザ光を生成する第１の非線形結晶及び第２の非線形結晶と、
    前記第４のパルスレーザ光と前記第３のパルスレーザ光との和周波に波長変換して第５のパルスレーザ光を生成する第３の非線形結晶と、
    前記第５のパルスレーザ光と前記第３のパルスレーザ光との和周波に波長変換して前記第２のパルスレーザ光を生成する第４の非線形結晶と、を含む、
    レーザシステム。
  16. 請求項１４に記載のレーザシステムであって、
    前記第２のマルチラインスペクトルの中心波長は、１５４８ｎｍ〜１５５７ｎｍの範囲であり、
    前記第２のファイバ増幅器は、前記第２の光ファイバとしてＥｒがドープされた光を用いるＥｒファイバ増幅器である、
    レーザシステム。
  17. 請求項１６に記載のレーザシステムであって、
    前記第２のスペクトルモニタは、第２の基準レーザ光源を備え、
    前記第２の基準レーザ光源は、
    シングル縦モードでＣＷ発振する第２の基準半導体レーザと、
    前記第２の基準半導体レーザから出力されるレーザ光を吸収する第２の吸収セルと、
    前記第２の吸収セルの第２の吸収ラインに第２の半導体レーザの発振波長を制御する第２の基準レーザ制御部と、を含む、
    レーザシステム。
  18. 請求項１７に記載のレーザシステムであって、
    前記第２の吸収セルは、同位体のシアン化水素ガスを含む、
    レーザシステム。
  19. 請求項１７に記載のレーザシステムであって、
    前記第２の吸収セルは、同位体のアセチレンガスを含む、
    レーザシステム。
  20. 電子デバイスの製造方法であって、
    第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、
    前記第１の固体レーザ装置から出力された第１のパルスレーザ光を波長変換する波長変換システムと、
    前記波長変換システムによって波長変換された第２のパルスレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
    前記エキシマ増幅器から出力されるエキシマレーザ光の少なくとも中心波長又はスペクトル線幅を制御する制御部と、を含むレーザシステムであって、
    前記第１の固体レーザ装置は、
    第１の複数半導体レーザシステムと、
    前記第１の複数半導体レーザシステムから出力されたレーザ光をパルス増幅する第１の半導体光増幅器と、
    前記第１の半導体光増幅器から出力されたパルスレーザ光を増幅する第１の光ファイバを含む第１のファイバ増幅器と、を含み、
    前記第１の複数半導体レーザシステムは、
    互いに異なる波長、かつ、シングル縦モード、かつ、連続波発振する第１の複数の半導体レーザと、
    前記第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光を結合させ、複数のピーク波長を含む第１のマルチラインスペクトルを持つレーザ光を出力する第１のビームコンバイナと、
    前記第１の複数の半導体レーザから出力された連続波のレーザ光の一部を受光して前記第１の複数の半導体レーザから出力されたそれぞれのレーザ光の波長と光強度とを計測する第１のスペクトルモニタと、を含み、
    前記制御部は、外部装置から指令される少なくとも目標中心波長又は目標スペクトル線幅の前記エキシマレーザ光が得られるように、前記第１の複数の半導体レーザによって生成される前記第１のマルチラインスペクトルの各ラインの発振波長及び光強度を制御する、前記レーザシステムによって前記エキシマレーザ光を生成し、
    前記エキシマレーザ光を露光装置に出力し、
    電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記エキシマレーザ光を露光すること
    を含む電子デバイスの製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023013025A1 (ja) * 2021-08-06 2023-02-09 ギガフォトン株式会社 レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法
WO2023112308A1 (ja) * 2021-12-17 2023-06-22 ギガフォトン株式会社 レーザシステム、パルスレーザ光の生成方法、及び電子デバイスの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373869B1 (en) * 1998-07-30 2002-04-16 Actinix System and method for generating coherent radiation at ultraviolet wavelengths
WO2011148895A1 (ja) * 2010-05-24 2011-12-01 ギガフォトン株式会社 固体レーザ装置およびレーザシステム
JP2013062484A (ja) * 2011-08-24 2013-04-04 Gigaphoton Inc レーザ装置
WO2016142996A1 (ja) * 2015-03-06 2016-09-15 ギガフォトン株式会社 固体レーザシステム、及び露光装置用レーザ装置
WO2018105082A1 (ja) * 2016-12-08 2018-06-14 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及びレーザ加工システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001020733A1 (fr) 1999-09-10 2001-03-22 Nikon Corporation Source lumineuse et procede de commande de stabilisation de longueur d'onde, appareil et procede d'exposition, procede de production d'un appareil d'exposition et procede de fabrication d'un dispositif et dispositif associe
US7593440B2 (en) * 2005-03-29 2009-09-22 Coherent, Inc. MOPA laser apparatus with two master oscillators for generating ultraviolet radiation
US7593437B2 (en) * 2006-05-15 2009-09-22 Coherent, Inc. MOPA laser apparatus with two master oscillators for generating ultraviolet radiation
JP5504013B2 (ja) 2010-03-05 2014-05-28 株式会社ミツトヨ レーザ光源の校正装置
JP5557601B2 (ja) 2010-05-24 2014-07-23 株式会社ミツトヨ レーザ光源の調整システム
JPWO2015140901A1 (ja) * 2014-03-17 2017-04-06 ギガフォトン株式会社 レーザシステム
JP6592784B2 (ja) * 2015-10-15 2019-10-23 国立大学法人 東京大学 固体レーザシステムおよびエキシマレーザシステム
CN108352673B (zh) * 2015-12-10 2020-07-24 极光先进雷射株式会社 窄带化激光装置和谱线宽度计测装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373869B1 (en) * 1998-07-30 2002-04-16 Actinix System and method for generating coherent radiation at ultraviolet wavelengths
WO2011148895A1 (ja) * 2010-05-24 2011-12-01 ギガフォトン株式会社 固体レーザ装置およびレーザシステム
JP2013062484A (ja) * 2011-08-24 2013-04-04 Gigaphoton Inc レーザ装置
WO2016142996A1 (ja) * 2015-03-06 2016-09-15 ギガフォトン株式会社 固体レーザシステム、及び露光装置用レーザ装置
WO2018105082A1 (ja) * 2016-12-08 2018-06-14 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及びレーザ加工システム

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