JPWO2020110177A1 - レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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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のパルスレーザ光を出力する波長可変な第１の固体レーザ装置と、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パルスレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、制御部と、を備える。波長変換システムは第１のパルスレーザ光が入射する第１の非線形結晶と、第１の非線形結晶への第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージと、を含む。制御部は、エキシマ増幅器から出力されるエキシマレーザ光の目標中心波長のデータを外部装置から受信し、指令された目標中心波長に基づいて第１のパルスレーザ光の波長を制御し、かつ、目標中心波長の平均値に基づいて第１の非線形結晶への前記第１の入射角度を制御する。
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。
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波長可変な第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第１の非線形結晶及び第１の非線形結晶への第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージを含む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目標中心波長のデータを外部装置から受信して、目標中心波長に基づいて第１のパルスレーザ光の波長を制御し、かつ、目標中心波長の平均値に基づいて第１の非線形結晶への第１の入射角度を制御する制御部と、を備え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波長可変な第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第１の非線形結晶及び第１の非線形結晶への第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージを含む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目標中心波長のデータを外部装置から受信して、目標中心波長に基づいて第１のパルスレーザ光の波長を制御し、かつ、目標中心波長の平均値に基づいて第１の非線形結晶への第１の入射角度を制御する制御部と、を備え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。
本開示の他の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波長可変な第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第１の非線形結晶及び第１の非線形結晶への第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージを含む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目標中心波長のデータを外部装置から受信して、目標中心波長が属する第１の波長範囲の中央の波長において第１の非線形結晶の波長変換効率が極大値となるように、第１の非線形結晶への第１の入射角度を制御する制御部と、を備え、第１の波長範囲は、第１の非線形結晶の波長変換効率が第１の入射角度と波長とに依存して変化する特性に基づき、第１の非線形結晶の最大変換効率よりも低い第１の許容効率最低値となる波長を第１の波長範囲の境界波長として区分けされており、第１の波長範囲ごとにそれぞれ特定の第１の入射角度で第１の非線形結晶の波長変換効率が第１の許容効率最低値以上になるよう定められている、レーザシステムである。
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、レーザシステムの構成例を概略的に示す図である。
図２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３は、レーザシステムの初期設定サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。
図４は、固体レーザシステムの制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。
図５は、レーザシステムの制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。
図６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７は、固体レーザシステムの初期設定サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。
図８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９は、第１の半導体レーザシステムの目標中心波長λ１ｃｔ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１０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１１は、固体レーザシステムのエネルギ制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。
図１２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１３は、分布帰還型半導体レーザから出力されるレーザ光のスペクトル波形の例を示す図である。
図１４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１５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１６は、第１のエネルギ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１７は、テーブルデータＴＤＡの例を示す図表である。
図１８は、テーブルデータＴＤＡにおける第１のパルス励起光源のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅと第１のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ１との関係の例を示すグラフである。
図１９は、図１６のステップＳ１７２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図２０は、第２のエネルギ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２１は、テーブルデータＴＤＢの例を示す図表である。
図２２は、テーブルデータＴＤＢにおける第３のパルス励起光源のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅと第２のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ２との関係の例を示すグラフである。
図２３は、図２０のステップＳ１９２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図２４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２５は、波長変換システムにおける波長変換効率の説明図である。
図２６は、波長変換効率の波長依存性を示すグラフである。
図２７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２８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２９は、波長変換システムの制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。
図３０は、固体レーザシステムのエネルギ制御サブルーチン（２）の例を示すフローチャートである。
図３１は、波長変換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、図３１のステップＳ２３３に適用されるサブルーチンの例１を示すフローチャートである。
図３３は、露光制御部から指令される目標中心波長λｃｔのデータの時間変化の例を示すグラフであって、目標中心波長λｃｔの区間平均値を平均目標中心波長λｃｔａｖとする例を示すグラフである。
図３４は、図３１のステップＳ２３３に適用されるサブルーチンの例２を示すフローチャートである。
図３５は、露光制御部から指令される目標中心波長λｃｔのデータの時間変化の例を示すグラフであって、目標中心波長λｃｔの移動平均値を平均目標中心波長λｃｔａｖとする例を示すグラフである。
図３６は、図３１のステップＳ２３９に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図３７は、第１のＣＬＢＯ結晶における最適入射角度と波長との関係の例を示すグラフである。
図３８は、第２のＣＬＢＯ結晶における最適入射角度と波長との関係の例を示すグラフである。
図３９は、実施形態２に適用される波長変換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４０は、目標中心波長λｃｔから第１のＣＬＢＯ結晶及び第２のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ１及びθ２を計算する処理の例を示すフローチャートである。
図４１は、波長変換システムの波長変換効率ηと、第１のＣＬＢＯ結晶の波長変換効率η１と、第２のＣＬＢＯ結晶の波長変換効率η２との各々についての目標中心波長λｃｔに対する依存性を示すグラフである。
図４２は、波長変換効率が最大効率の８０％となる波長を境界とする波長範囲に区分けされた各波長範囲と波長変換効率とを示すグラフである。
図４３は、テーブルデータＴＤ１の例を示す図表である。
図４４は、テーブルデータＴＤ２の例を示す図表である。
図４５は、エキシマ増幅器の入出力特性の例を示すグラフである。
図４６は、実施形態３の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４７は、図４６のステップＳ３３０に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図４８は、図４６のステップＳ１３Ａに適用される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４９は、エキシマ増幅器の入出力特性の例を示すグラフである。
図５０は、実施形態４の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５１は、図４６のステップＳ１３Ｂに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図５２は、図５１のステップＳ５２０に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図５３は、図５１のステップＳ５３０に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図５４は、テーブルデータＴＤ３の例を示す図表である。
図５５は、テーブルデータＴＤ３をプロットしたグラフである。
図５６は、実施形態４の波長変換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５７は、図５６のステップＳ２３５に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図５８は、テーブルデータＴＤ４の例を示す図表である。
図５９は、目標中心波長λｃｔと平均目標中心波長λｃｔａｖとの差δλｃと、波長変換効率ηとの関係を示すグラフである。
図６０は、実施形態５の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６１は、固体レーザシステムのエネルギ制御サブルーチン（３）の例を示すフローチャートである。
図６２は、実施形態５の波長変換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６３は、図６２のステップＳ２３５Ａに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図６４は、実施形態６の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６５は、固体レーザシステムのエネルギ制御サブルーチン（４）の例を示すフローチャートである。
図６６は、エキシマ増幅器の構成例を概略的に示す図である。
図６７は、エキシマ増幅器としてリング共振器を採用した例を示す図である。
図６８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６９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７０は、ＣＷ発振基準レーザ光源の例を示すブロック図である。
図７１は、ＣＷ発振基準レーザ光源の他の一例を示すブロック図である。
図７２は、半導体光増幅器の構成例を概略的に示す図である。
図７３は、第１の半導体レーザシステムの他の構成例を示すブロック図である。
図７４は、チャーピングによって実現されるスペクトル線幅の概念図である。
図７５は、実施形態７に係るレーザシステムの例を概略的に示す図である。
図７６は、露光装置の構成例を概略的に示す図である。
−目次−
１．レーザシステムの概要
１．１ 構成
１．２ 動作
１．３ レーザ制御部の処理例
１．４ 固体レーザシステム制御部の処理例１
１．５ 半導体レーザシステムの例
１．５．１ 構成
１．５．２ 動作
１．６ 第１の半導体レーザ制御部の処理例
１．７ 第２の半導体レーザ制御部の処理例
１．８ 第１のエネルギ制御部の処理例
１．９ 第２のエネルギ制御部の処理例
２．課題
３．実施形態１
３．１ 構成
３．２ 波長変換システムの波長変換効率の説明
３．３ 波長変換効率の波長依存性
３．４ 動作
３．４．１ 固体レーザシステム制御部の処理例２
３．４．２ 波長変換システム制御部の処理例１
３．５ 作用・効果
４．実施形態２
４．１ 構成
４．２ 動作
４．２．１ 波長変換システム制御部の処理例２
４．２．２ 目標中心波長λｃｔから第１のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ１及び第２のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ２を計算する処理の例
４．３ 作用・効果
５．実施形態３
５．１ 構成
５．２ 動作
５．２．１ エキシマ増幅器の注入パルスエネルギに対して飽和領域で運転する例
５．２．２ レーザ制御部の処理例２
５．３ 作用・効果
６．実施形態４
６．１ 構成
６．２ 動作
６．２．１ エキシマ増幅器の注入パルスエネルギに対応して励起強度を制御する例
６．２．２ レーザ制御部の処理例３
６．２．３ 波長変換システム制御部の処理例３
６．３ 作用・効果
７．実施形態５
７．１ 構成
７．２ 動作
７．２．１ 第１の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
７．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例３
７．２．３ 波長変換システム制御部の処理例４
７．３ 作用・効果
８．実施形態６
８．１ 構成
８．２ 動作
８．２．１ 第２の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
８．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例４
８．３ 作用・効果
８．４ 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．スペクトルモニタの具体例
１０．１ 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
１０．１．１ 構成
１０．１．２ 動作
１０．２ ヘテロダイン干渉計を用いるスペクトルモニタの例
１０．２．１ 構成
１０．２．２ 動作
１１．ＣＷ発振基準レーザ光源の例
１１．１ １５４７．２ｎｍ又は１５５４ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
１１．２ １０３０ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
１２．半導体光増幅器の例
１２．１ 構成
１２．２ 動作
１３． 光ファイバ増幅器の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）を抑制する半導体レーザシステムの例
１３．１ 構成
１３．２ 動作
１３．３ 作用・効果
１３．４ その他
１４．実施形態７
１４．１ 構成
１４．２ 動作
１４．３ 波長に関する制御例
１４．４ パルスエネルギに関する制御例
１４．４．１ エキシマ増幅器の入出力特性の飽和領域で運転する場合
１４．４．２ エキシマ増幅器の励起強度を制御してパルスエネルギを補正する場合
１４．４．３ 第１の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
１４．５ 変形例
１５．電子デバイスの製造方法
１６．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．レーザシステムの概要
１．１ 構成
１．２ 動作
１．３ レーザ制御部の処理例
１．４ 固体レーザシステム制御部の処理例１
１．５ 半導体レーザシステムの例
１．５．１ 構成
１．５．２ 動作
１．６ 第１の半導体レーザ制御部の処理例
１．７ 第２の半導体レーザ制御部の処理例
１．８ 第１のエネルギ制御部の処理例
１．９ 第２のエネルギ制御部の処理例
２．課題
３．実施形態１
３．１ 構成
３．２ 波長変換システムの波長変換効率の説明
３．３ 波長変換効率の波長依存性
３．４ 動作
３．４．１ 固体レーザシステム制御部の処理例２
３．４．２ 波長変換システム制御部の処理例１
３．５ 作用・効果
４．実施形態２
４．１ 構成
４．２ 動作
４．２．１ 波長変換システム制御部の処理例２
４．２．２ 目標中心波長λｃｔから第１のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ１及び第２のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ２を計算する処理の例
４．３ 作用・効果
５．実施形態３
５．１ 構成
５．２ 動作
５．２．１ エキシマ増幅器の注入パルスエネルギに対して飽和領域で運転する例
５．２．２ レーザ制御部の処理例２
５．３ 作用・効果
６．実施形態４
６．１ 構成
６．２ 動作
６．２．１ エキシマ増幅器の注入パルスエネルギに対応して励起強度を制御する例
６．２．２ レーザ制御部の処理例３
６．２．３ 波長変換システム制御部の処理例３
６．３ 作用・効果
７．実施形態５
７．１ 構成
７．２ 動作
７．２．１ 第１の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
７．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例３
７．２．３ 波長変換システム制御部の処理例４
７．３ 作用・効果
８．実施形態６
８．１ 構成
８．２ 動作
８．２．１ 第２の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
８．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例４
８．３ 作用・効果
８．４ 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．スペクトルモニタの具体例
１０．１ 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
１０．１．１ 構成
１０．１．２ 動作
１０．２ ヘテロダイン干渉計を用いるスペクトルモニタの例
１０．２．１ 構成
１０．２．２ 動作
１１．ＣＷ発振基準レーザ光源の例
１１．１ １５４７．２ｎｍ又は１５５４ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
１１．２ １０３０ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
１２．半導体光増幅器の例
１２．１ 構成
１２．２ 動作
１３． 光ファイバ増幅器の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）を抑制する半導体レーザシステムの例
１３．１ 構成
１３．２ 動作
１３．３ 作用・効果
１３．４ その他
１４．実施形態７
１４．１ 構成
１４．２ 動作
１４．３ 波長に関する制御例
１４．４ パルスエネルギに関する制御例
１４．４．１ エキシマ増幅器の入出力特性の飽和領域で運転する場合
１４．４．２ エキシマ増幅器の励起強度を制御してパルスエネルギを補正する場合
１４．４．３ 第１の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
１４．５ 変形例
１５．電子デバイスの製造方法
１６．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．レーザシステムの概要
１．１ 構成
図１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。
１．１ 構成
図１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のパルスレーザ光ＬＰ１を出力する第１の固体レーザ装置１００と、第２のパルスレーザ光ＬＰ２を出力する第２の固体レーザ装置２００と、波長変換システム３００と、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、第１の半導体レーザシステム１１０と、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、ビームスプリッタ１６４と、パルスエネルギモニタ１６６と、第１のエネルギ制御部１６８と、を含む。
第１の半導体レーザシステム１１０は、第１の半導体レーザ１１１と、第１のスペクトルモニタ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、第１の半導体光増幅器１２０と、を含む。なお、図１及び以降の図において、例えば「半導体レーザ１」や「ＳＯＡ＃１」等の数値を付した表記は、それぞれ第１の半導体レーザ、第１の半導体光増幅器（ＳＯＡ）等を表す。「ＳＯＡ」は「Semiconductor Optical Amplifier」の略語表記である。
第１の半導体レーザ１１１は、シングル縦モードのレーザ光を出力する光源であって、波長約１５５４ｎｍ付近で発振波長を変更することができる。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い。分布帰還型半導体レーザを「ＤＦＢレーザ」という。ＤＦＢレーザは、電流制御及び／又は温度制御により発振波長を変更することができる。
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のスペクトルモニタ１１２に入射するように配置される。第１のスペクトルモニタ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のスペクトルモニタ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が入射するように配置される。第１の半導体光増幅器１２０は、第１の半導体レーザ１１１から出力されたレーザ光をパルス増幅する。
ダイクロイックミラー１３０は、第１の半導体光増幅器１２０から出力される波長約１５５４ｎｍの光を高透過し、第１のパルス励起光源１３２から出力される励起光の波長の光を高反射する膜がコートされたミラーである。ダイクロイックミラー１３０は、第１の半導体光増幅器１２０と第１のファイバ増幅器１４０との間の光路上に配置される。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、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。第１のファイバ増幅器１４０によって増幅されたパルスレーザ光は、ビームスプリッタ１６４を介して波長変換システム３００に入射する。
ビームスプリッタ１６４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の光路上に配置される。ビームスプリッタ１６４は、第１のファイバ増幅器１４０によって増幅されたパルスレーザ光の一部を反射して、その反射光がパルスエネルギモニタ１６６に入射するように配置される。パルスエネルギモニタ１６６は、入射したレーザ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１のエネルギ制御部１６８は、パルスエネルギモニタ１６６、第１のパルス励起光源１３２及び固体レーザシステム制御部３５０と接続される。
第２の固体レーザ装置２００は、第２の半導体レーザシステム２１０と、ダイクロイックミラー２３０と、第２のパルス励起光源２３２と、第２のファイバ増幅器２４０と、ダイクロイックミラー２４２と、第３のパルス励起光源２４４と、固体増幅器２５０と、を含む。また、第２の固体レーザ装置２００は、非線形結晶であるＬＢＯ結晶２６０及びＣＬＢＯ結晶２６２と、ビームスプリッタ２６４と、パルスエネルギモニタ２６６と、第２のエネルギ制御部２６８と、を含む。「ＬＢＯ」は化学式ＬｉＢ３Ｏ５で表される。「ＣＬＢＯ」は化学式ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０で表される。
第２の半導体レーザシステム２１０は、第２の半導体レーザ２１１と、第２のスペクトルモニタ２１２と、第２の半導体レーザ制御部２１４と、ビームスプリッタ２１６と、第２の半導体光増幅器２２０と、を含む。
第２の半導体レーザ２１１は、シングル縦モードのレーザ光を出力する光源であって、波長約１０３０ｎｍ付近で発振波長を変更することができる。第２の半導体レーザ２１１は、例えば、ＤＦＢレーザであってよい。
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のスペクトルモニタ２１２に入射するように配置される。第２のスペクトルモニタ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のスペクトルモニタ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、ビームスプリッタ２１６を透過したレーザ光が入射するように配置される。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。
ダイクロイックミラー２３０は、第２の半導体光増幅器２２０から出力される波長約１０３０ｎｍの光を高透過し、第２のパルス励起光源２３２から出力される励起光の波長の光を高反射する膜がコートされたミラーである。ダイクロイックミラー２３０は、第２の半導体光増幅器２２０と第２のファイバ増幅器２４０との間の光路上に配置され、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２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、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。
ダイクロイックミラー２４２は、第２のファイバ増幅器２４０から出力される波長約１０３０ｎｍの光を高透過し、第３のパルス励起光源２４４から出力される励起光の波長の光を高反射する膜がコートされたミラーである。ダイクロイックミラー２４２は、第２のファイバ増幅器２４０と固体増幅器２５０との間の光路上に配置される。ダイクロイックミラー２４２は、第２のファイバ増幅器２４０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２４４から出力される励起光とが固体増幅器２５０に入射するように配置される。
固体増幅器２５０は、例えば、ＹｂをドープしたＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）の結晶であってよい。
ＬＢＯ結晶２６０及びＣＬＢＯ結晶２６２は、波長約１０３０ｎｍの第４高調波光である波長約２５７．５ｎｍの第２のパルスレーザ光ＬＰ２を生成するように配置される。
ビームスプリッタ２６４は、ＣＬＢＯ結晶２６２から出力される第２のパルスレーザ光ＬＰ２の光路上に配置される。ビームスプリッタ２６４は、ＣＬＢＯ結晶２６２から出力される第２のパルスレーザ光ＬＰ２の一部を反射して、その反射光がパルスエネルギモニタ２６６に入射するように配置される。
第２のエネルギ制御部２６８は、パルスエネルギモニタ２６６、第２のパルス励起光源２３２、第３のパルス励起光源２４４及び固体レーザシステム制御部３５０と接続される。
波長変換システム３００は、高反射ミラー３２４と、ダイクロイックミラー３１４と、第１のＣＬＢＯ結晶３１６と、ダイクロイックミラー３１８と、第２のＣＬＢＯ結晶３２０と、ダイクロイックミラー３２２と、高反射ミラー３２６と、ビームスプリッタ３２８と、を含む。波長変換システム３００は、第１のパルスレーザ光ＬＰ１と第２のパルスレーザ光ＬＰ２とから波長変換によって第３のパルスレーザ光ＬＰ３を生成する。
高反射ミラー３２４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を高反射し、第１のパルスレーザ光ＬＰ１がダイクロイックミラー３１４に入射するように配置される。
ダイクロイックミラー３１４は、第１のパルスレーザ光ＬＰ１を高反射し、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ＬＰ２を高透過する膜がコートされたミラーである。ダイクロイックミラー３１４は、第２のパルスレーザ光ＬＰ２の光路上に配置され、第１のパルスレーザ光ＬＰ１及び第２のパルスレーザ光ＬＰ２の光路軸が一致して、第１のＣＬＢＯ結晶３１６に入射するように配置される。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６とダイクロイックミラー３１８と第２のＣＬＢＯ結晶３２０とダイクロイックミラー３２２は、この順序でパルスレーザ光の光路上に配置される。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６は、第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長約１５５４ｎｍ）と第２のパルスレーザ光ＬＰ２（波長約２５７．５ｎｍ）との和周波の第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長約２２０．９ｎｍ）を生成する。ダイクロイックミラー３１８は、第１のＣＬＢＯ結晶３１６を透過した第２のパルスレーザ光ＬＰ２（波長約２５７．５ｎｍ）を高反射し、第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長約１５５４ｎｍ）と第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長約２２０．９ｎｍ）とを高透過する膜がコートされている。
第２のＣＬＢＯ結晶３２０は、第１のパルスレーザ光ＬＰ１と第４のパルスレーザ光ＬＰ４との和周波のパルスレーザ光（波長約１９３．４ｎｍ）を生成する。第２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３のパルスレーザ光ＬＰ３となる。
ダイクロイックミラー３２２は、第２のＣＬＢＯ結晶３２０を透過した第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長約１５５４ｎｍ）及び第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長約２２０．９ｎｍ）を高透過し、波長約１９３．４ｎｍの第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。
高反射ミラー３２６は、波長約１９３．４ｎｍの第３のパルスレーザ光ＬＰ３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、高反射ミラー３２６と、第１の高反射ミラー１１との間の光路上に配置され、高反射ミラー３２６で反射されたレーザ光の一部がパルスエネルギモニタ３３０に入射するように配置される。
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。パルスエネルギモニタ３３０は、固体レーザシステム制御部３５０と接続される。
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１のエネルギ制御部１６８、第２の半導体レーザ制御部２１４、第２のエネルギ制御部２６８、及び同期回路部３４０と接続されている。また、固体レーザシステム制御部３５０は、同期制御部１７及びレーザ制御部１８と接続される。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２３２及び第３のパルス励起光源２４４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。
同期回路部３４０は、同期制御部１７から出力されたトリガ信号Ｔｒ１が入力されると、第１のパルス励起光源１３２、第２のパルス励起光源２３２、及び第３のパルス励起光源２４４と、第１の半導体光増幅器１２０及び第２の半導体光増幅器２２０に対して、それぞれ所定の遅延時間でトリガ信号が出力され、これらが同期して動作するように構成されている。
第１の高反射ミラー１１及び第２の高反射ミラー１２は、固体レーザシステム１０から出力された波長約１９３．４ｎｍの第３のパルスレーザ光ＬＰ３がエキシマ増幅器１４に入射するように配置される。
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、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ＬＰ６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パルスエネルギモニタ６０２に入射するように配置される。なお、本明細書では、エキシマ増幅器１４から出力されるエキシマレーザ光（パルスレーザ光ＬＰ６）を「エキシマ光」と表記する場合がある。
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。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。
同期制御部１７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を通過する際に、同期してエキシマ増幅器１４が放電してパルスレーザ光が増幅されるように、遅延時間が設定されたタイミングで第１のトリガ信号Ｔｒ１及び第２のトリガ信号Ｔｒ２が出力されるように構成される。
本開示において、第１の半導体レーザ制御部１１４、第１のエネルギ制御部１６８、第２の半導体レーザ制御部２１４、第２のエネルギ制御部２６８、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、波長変換システム制御部３８０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。
１．２ 動作
図１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。
図１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、受信した目標中心波長λｃｔと第２の半導体レーザシステム２１０の目標中心波長λ２ｃｔ（＝λ２ｃ０＝１０３０ｎｍ）から第１の半導体レーザシステム１１０の目標中心波長λ１ｃｔを計算する。
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にそれぞれの目標中心波長λ１cｔとλ２cｔのデータを送信し、第１の半導体レーザ１１１及び第２の半導体レーザ２１１をＣＷ（Continuous Wave）発振させる。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の半導体レーザ制御部１１４は、第１のスペクトルモニタ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のスペクトルモニタ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にスペクトル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の両方からスペクトル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２３２及び第３のパルス励起光源２４４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の発光タイミングを指令するトリガ信号は、第１の半導体光増幅器１２０でパルス増幅されたパルスレーザ光がさらに第１のファイバ増幅器で十分に増幅可能なタイミングで出力される。
また、第２のパルス励起光源２３２及び第３のパルス励起光源２４４の発光タイミングを指令するトリガ信号は、第２の半導体光増幅器２２０でパルス増幅されたパルスレーザ光が第２のファイバ増幅器２４０と固体増幅器２５０とで十分に増幅可能なタイミングでそれぞれ出力される。
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２のパルスレーザ光ＬＰ２とが、第１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の半導体レーザシステム１１０の目標中心波長がλ１ｃｔ＝１５５４ｎｍであり、第２の半導体レーザシステム２１０の目標中心波長がλ２ｃｔ＝１０３０ｎｍ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１１１から中心波長１５５４ｎｍ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て、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によって増幅される。第１のファイバ増幅器１４０を介して増幅された第１のパルスレーザ光ＬＰ１は、ビームスプリッタ１６４を介して波長変換システム３００の高反射ミラー３２４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の半導体レーザから中心波長１０３０ｎｍ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、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と固体増幅器２５０とによって増幅される。第２のファイバ増幅器２４０と固体増幅器２５０とを介して増幅されたパルスレーザ光は、ＬＢＯ結晶２６０に入射し、ＬＢＯ結晶２６０及びＣＬＢＯ結晶２６２によって波長１０３０ｎｍの第４高調波光（波長２５７．５ｎｍ）である第２のパルスレーザ光ＬＰ２に変換される。
第２のパルスレーザ光ＬＰ２は、波長変換システム３００のダイクロイックミラー３１４に入射する。
第１のパルスレーザ光ＬＰ１は、高反射ミラー３２４によって反射され、ダイクロイックミラー３１４に入射する。
そして、ダイクロイックミラー３１４によって、第１のパルスレーザ光ＬＰ１と第２のパルスレーザ光ＬＰ２とが略同時に第１のＣＬＢＯ結晶３１６に入射し、第１のＣＬＢＯ結晶３１６上でビームが重なる。その結果、第１のＣＬＢＯ結晶３１６では中心波長１５５４ｎｍの第１のパルスレーザ光ＬＰ１と、中心波長２５７．５ｎｍの第２のパルスレーザ光ＬＰ２との和周波である中心波長２２０．９ｎｍの第４のパルスレーザ光ＬＰ４が生成される。
ダイクロイックミラー３１８では、中心波長２５７．５ｎｍの第２のパルスレーザ光ＬＰ２を高反射し、中心波長１５５４ｎｍの第１のパルスレーザ光ＬＰ１と中心波長２２０．９ｎｍの第４のパルスレーザ光ＬＰ４とを高透過する。
ダイクロイックミラー３１８を透過した第１のパルスレーザ光ＬＰ１及び第４のパルスレーザ光ＬＰ４は第２のＣＬＢＯ結晶３２０に入射する。第２のＣＬＢＯ結晶３２０では、第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長１５５４ｎｍ）と第４のパルスレーザ光ＬＰ４（波長２２０.９ｎｍ）との和周波である中心波長１９３．４ｎｍの第３のパルスレーザ光ＬＰ３が生成される。
第２のＣＬＢＯ結晶３２０から出力された第１のパルスレーザ光ＬＰ１と第４のパルスレーザ光ＬＰ４とは、ダイクロイックミラー３２２によって高透過される。第２のＣＬＢＯ結晶３２０から出力された第３のパルスレーザ光ＬＰ３（波長１９３．４ｎｍ）はダイクロイックミラー３２２によって高反射され、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、パルスエネルギモニタ３３０に入射する。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。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２３２及び第３のパルス励起光源２４４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、ΔＥｓが許容範囲内ならば、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３のパルスレーザ光ＬＰ３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３のパルスレーザ光ＬＰ３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３のパルスレーザ光ＬＰ３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ＬＰ６の一部がパルスエネルギモニタ６０２に入射し、パルスレーザ光ＬＰ６のパルスエネルギＥが計測される。
レーザ制御部１８は、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、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、ΔＥが許容範囲内ならば、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λｃｔ、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（エキシマレーザ光）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λｃｔ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λｃｔ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。
１．３ レーザ制御部の処理例
図２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２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。
図２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２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１の初期設定サブルーチン（１）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（１）（ステップＳ１２）と、レーザシステム１の制御サブルーチン（１）（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２のフローチャートを終了する。
図３は、レーザシステム１の初期設定サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。図３のフローチャートは図２のステップＳ１１に適用される。
図３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４は、固体レーザシステム１０の制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは図２のステップＳ１２に適用される。
図４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４のフローチャートを終了して、図２のフローチャートに復帰する。
図５は、レーザシステム１の制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。図５のフローチャートは図２のステップＳ１３に適用される。
図５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Ｎｏ判定である場合、レーザ制御部１８はステップＳ５３を繰り返す。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５のフローチャートを終了して、図２のフローチャートに復帰する。
１．４ 固体レーザシステム制御部の処理例１
図６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６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。
図６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６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（１）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（１）（ステップＳ６５）と、を実施する。ステップＳ６２、ステップＳ６３、及びステップＳ６５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の制御を停止するか否かの判定を行う。
ステップＳ６６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Ｓ６５に戻る。ステップＳ６６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Ｓ６７に進む。
ステップＳ６７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６のフローチャートを終了する。
図７は、固体レーザシステム１０の初期設定サブルーチン（１）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Ｓ６１に適用される。
図７のステップＳ７１Ａ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Ｓ７１Ｂ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Ｓ７４Ａ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。例えば、λ１ｃ０＝１５５４ｎｍと設定してよい。
ステップＳ７４Ｂ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。例えば、λ２ｃ０＝１０３０ｎｍと設定してよい。
ステップＳ７５Ａにおいて、固体レーザシステム制御部３５０は第１の固体レーザ装置１００の目標パルスエネルギＥ１ｔを初期値Ｅ１０に設定する。
ステップＳ７５Ｂにおいて、固体レーザシステム制御部３５０は第２の固体レーザ装置２００の目標パルスエネルギＥ２ｔを初期値Ｅ２０に設定する。ステップＳ７５ＡとステップＳ７５Ｂは、波長変換システム３００によって波長変換されて得られるレーザ光が初期設定の目標パルスエネルギＥｓ０となるような第１の固体レーザ装置１００と第２の固体レーザ装置２００のそれぞれの目標パルスエネルギの初期設定を行う処理である。
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２３２及び第３のパルス励起光源２４４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ＬＰ１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ＬＰ２が、第１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する。第１の半導体レーザ１１１については、発振波長がλ１ｃ０に近い波長となるような電流値と温度を初期値とする。ここでは第１の半導体レーザ１１１の電流値Ａ１の初期値をＡ１０とし、温度Ｔ１の初期値をＴ１０とする。第２の半導体レーザ２１１については、発振波長がλ２ｃ０に近い波長となるような電流値と温度を初期値とする。ここでは第２の半導体レーザ２１１の電流値Ａ２の初期値をＡ２０とし、温度Ｔ２の初期値をＴ２０とする。
ステップＳ８０において、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ７９の設定の下で第１の半導体レーザ１１１及び第２の半導体レーザ２１１をＣＷ発振させる。
ステップＳ８０の後、固体レーザシステム制御部３５０は図７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。
図８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８のフローチャートは図６のステップＳ６２に適用される。
図８のステップＳ８１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Ｓ８１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Ｓ８２に進む。
ステップＳ８２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（Ｆ１＝０）となる。
ステップＳ８３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１１０の目標中心波長λ１ｃｔを計算する。ステップＳ８４の処理内容については図９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λ１ｃｔを計算する。
図８のステップＳ８５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Ｓ８５の後、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ８６に進む。
一方、ステップＳ８１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Ｓ８２からステップＳ８５をスキップしてステップＳ８６に進む。
ステップＳ８６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Ｓ８６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Ｓ８７に進む。
ステップＳ８７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Ｓ８６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Ｓ８８に進む。
ステップＳ８８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Ｓ８７又はステップＳ８８の後、固体レーザシステム制御部３５０は図８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。
図９は、第１の半導体レーザシステム１１０の目標中心波長λ１ｃｔ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９のフローチャートは図８のステップＳ８４に適用される。
図９のステップＳ９１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を周波数ｆ２ｔに変換する。
変換式は、ｆ２ｔ＝Ｃ／λ２ｃｔであり、式中のＣは光速である。
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Ｓ９３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（１）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・ｆ２＋２・ｆ１ （１）
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の固体レーザ装置における４倍高調波に波長変換前のレーザ光の周波数
図１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１５５４ｎｍのレーザ光の周波数である。ｆ２は波長約１０３０ｎｍ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（１）を変形することにより、ステップＳ９３に適用される変換式は次式（２）となる。
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の固体レーザ装置における４倍高調波に波長変換前のレーザ光の周波数
図１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１５５４ｎｍのレーザ光の周波数である。ｆ２は波長約１０３０ｎｍ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（１）を変形することにより、ステップＳ９３に適用される変換式は次式（２）となる。
ｆ１ｔ＝（１/２）・ｆｔ−２・ｆ２ｔ （２）
ステップＳ９４において、固体レーザシステム制御部３５０は目標周波数ｆ１ｔを目標中心波長λ１ｃｔに変換する。変換式は、λ１ｃｔ＝Ｃ／ｆ１ｔである。
ステップＳ９４において、固体レーザシステム制御部３５０は目標周波数ｆ１ｔを目標中心波長λ１ｃｔに変換する。変換式は、λ１ｃｔ＝Ｃ／ｆ１ｔである。
なお、図９のステップＳ９１からステップＳ９４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Ｓ９４の後、固体レーザシステム制御部３５０は図９のフローチャートを終了し、図８のフローチャートに復帰する。
図１０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１０のフローチャートは図６のステップＳ６３に適用される。
図１０のステップＳ１０１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Ｓ１０２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Ｓ１０２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、つまり、フラグＦ２＝１である場合、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３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Ｓ１０２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Ｓ１０４に進む。
ステップＳ１０４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Ｓ１０３又はステップＳ１０４の後、固体レーザシステム制御部３５０は図１０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。
図１１は、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチン（１）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６のステップＳ６５に適用される。
図１１のステップＳ１１２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、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。
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に進む。
ステップＳ１１８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が０に近づくように第１の固体レーザ装置１００の目標パルスエネルギＥ１ｔを変更して、第１のエネルギ制御部１６８に対して変更後の目標パルスエネルギＥ１ｔのデータを送信する。
そして、ステップＳ１１９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Ｓ１１９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６のフローチャートに復帰する。
なお、図１１の例では、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との差ΔＥｓが０に近づくように第１の固体レーザ装置１００の目標パルスエネルギＥ１ｔのみを変更したが、この例に限定されることなく、例えば、第２の固体レーザ装置２００の目標パルスエネルギＥ２ｔのみを変更してもよいし、又は、Ｅ１ｔとＥ２ｔの両方を変更してもよい。
１．５ 半導体レーザシステムの例
１．５．１ 構成
図１２は、半導体レーザシステム３０の構成例を概略的に示す。図１２に示す半導体レーザシステム３０は、図１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。
１．５．１ 構成
図１２は、半導体レーザシステム３０の構成例を概略的に示す。図１２に示す半導体レーザシステム３０は、図１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、スペクトルモニタ３２と、半導体レーザ制御部３４と、ビームスプリッタ３６と、半導体光増幅器３８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。
１．５．２ 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。
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１３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１３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。
１．６ 第１の半導体レーザ制御部の処理例
図１４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１４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。
図１４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１４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７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１１１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は固体レーザシステム制御部３５０から第１の半導体レーザシステム１１０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Ｓ１２２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Ｓ１２３に進み、第１の半導体レーザシステム１１０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１の半導体レーザ制御部１１４は、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Ｓ１２４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Ｓ１２４の後、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１２５に進む。
ステップＳ１２２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及びステップＳ１２４をスキップしてステップＳ１２５に進む。
ステップＳ１２５において、第１の半導体レーザ制御部１１４は第１のスペクトルモニタ１１２を用いて発振中心波長λ１ｃを計測する。
ステップＳ１２６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Ｓ１２８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Ｓ１２９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の許容上限値δ１ｃａｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２９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Ｓ１３１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Ｓ１２９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Ｓ１３２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Ｓ１３０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又はステップＳ１３２の後、第１の半導体レーザ制御部１１４はステップＳ１３３に進む。ステップＳ１３３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Ｓ１３３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Ｓ１２２に戻り、ステップＳ１２２からステップＳ１３３の処理を繰り返す。
ステップＳ１３３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１３のフローチャートを終了する。
１．７ 第２の半導体レーザ制御部の処理例
図１５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１５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。
図１５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１５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２１１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７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は目標中心波長λ２ｃｔのデータを読み込む。
ステップＳ１５３において、第２の半導体レーザ制御部２１４は第２のスペクトルモニタ２１２を用いて発振中心波長λ２ｃを計測する。
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Ｓ１５５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Ｓ１５５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Ｓ１５６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の絶対値が電流制御で波長制御可能な範囲を示す許容上限値δ２ｃａｔｒ以下であるか否かを判定する。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Ｓ１５９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Ｓ１６０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Ｓ１５５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Ｓ１５８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Ｓ１５８の後、第２の半導体レーザ制御部２１４はステップＳ１５９に進む。
ステップＳ１５９又はステップ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Ｓ１６１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に戻り、ステップＳ１５３からステップＳ１６１の処理を繰り返す。
ステップＳ１６１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１５のフローチャートを終了する。
１．８ 第１のエネルギ制御部の処理例
図１６は、第１のエネルギ制御部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１６のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第１のエネルギ制御部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。
図１６は、第１のエネルギ制御部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１６のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第１のエネルギ制御部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Ｓ１７１において、第１のエネルギ制御部１６８は固体レーザシステム制御部３５０から送信された第１の固体レーザ装置１００の目標パルスエネルギＥ１ｔのデータを読み込む。
ステップＳ１７２において、第１のエネルギ制御部１６８はテーブルデータＴＤＡから目標パルスエネルギＥ１ｔとなる第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅｔの計算と設定を行う。ここでは、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のパルスエネルギＥ１を、第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅで制御する場合を例示する。この場合のテーブルデータＴＤＡは、第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅと第１のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ１との対応関係が記述された関係テーブルである。
図１７は、テーブルデータＴＤＡの例を示す図表である。図１８は、テーブルデータＴＤＡにおける第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅと第１のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ１との関係の例を示すグラフである。テーブルデータＴＤＡを用いることにより、目標パルスエネルギＥ１ｔとなる第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅｔを計算することができる。
図１９は、図１６のステップＳ１７２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図１９のステップＳ１８１において、第１のエネルギ制御部１６８はメモリ等に記憶されているテーブルデータＴＤＡを呼び出す。テーブルデータＴＤＡは、例えば、固体レーザシステム１０の調整発振時に、第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅの値を変えながら第１のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ１を計測して得られる計測結果のデータを保存したテーブルデータであってもよい。
そして、ステップＳ１８２において、第１のエネルギ制御部１６８はテーブルデータＴＤＡから目標パルスエネルギＥ１ｔとなる第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅｔを計算する（図１８参照）。
ステップＳ１８３において、第１のエネルギ制御部１６８は第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギをステップＳ１８２の計算によって求められたＥ１１ｘｉｔｅｔに設定する。ステップＳ１８３の後、第１のエネルギ制御部１６８は図１９のフローチャートを終了し、図１６のフローチャートに復帰する。
図１６のステップＳ１７３において、第１のエネルギ制御部１６８はパルスエネルギモニタ１６６によりパルスエネルギＥ１が検出されたか否かを判定する。ステップＳ１７３の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のエネルギ制御部１６８はステップＳ１７３の処理を繰り返す。
パルスエネルギモニタ１６６によりパルスエネルギＥ１が検出され、ステップＳ１７３の判定結果がＹｅｓ判定になると、第１のエネルギ制御部１６８はステップＳ１７４に進み、パルスエネルギモニタ１６６により検出されたパルスエネルギＥ１の検出値を読み込む。
ステップＳ１７５において、第１のエネルギ制御部１６８はステップＳ１７４にて得られたパルスエネルギＥ１の値と、この検出値が得られた第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅｔの値とを含む結果テータ（Ｅ１，Ｅ１１ｘｉｔｅｔ）をテーブルデータＴＤＡに書き込む。ステップＳ１７５の処理によってテーブルデータＴＤＡが更新され、目標パルスエネルギＥ１ｔに対応する第１のパルス励起光源１３２のパルスエネルギＥ１１ｘｉｔｅｔの計算精度が向上する。
ステップＳ１７５の後、ステップＳ１７６において、第１のエネルギ制御部１６８は第１の固体レーザ装置１００のパルスエネルギ制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ１７６の判定結果がＮｏ判定である場合、第１のエネルギ制御部１６８はステップＳ１７１に戻り、ステップＳ１７１からステップＳ１７６の処理を繰り返す。
ステップＳ１７６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第１のエネルギ制御部１６８は図１６のフローチャートを終了する。
１．９ 第２のエネルギ制御部の処理例
図２０は、第２のエネルギ制御部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２０のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第２のエネルギ制御部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。
図２０は、第２のエネルギ制御部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２０のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、第２のエネルギ制御部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Ｓ１９１において、第２のエネルギ制御部２６８は固体レーザシステム制御部３５０から送信された第２の固体レーザ装置２００の目標パルスエネルギＥ２ｔのデータを読み込む。
ステップＳ１９２において、第２のエネルギ制御部２６８はテーブルデータＴＤＢから目標パルスエネルギＥ２ｔとなる第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅｔの計算と設定を行う。ここでは、第２のパルス励起光源２３２のパルスエネルギＥ２１ｘｉｔｅは一定値のＥ２１ｘｉｔｅ０であって、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ＬＰ２のパルスエネルギＥ２を、第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅで制御する場合を例示する。この場合のテーブルデータＴＤＢは、第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅと第２のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ２との対応関係が記述された関係テーブルである。
図２１は、テーブルデータＴＤＢの例を示す図表である。図２２は、テーブルデータＴＤＢにおける第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅと第２のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ２との関係の例を示すグラフである。テーブルデータＴＤＢを用いることにより、目標パルスエネルギＥ２ｔとなる第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅｔを計算することができる。
図２３は、図２０のステップＳ１９２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図２３のステップＳ２０１において、第２のエネルギ制御部２６８はメモリ等に記憶されているテーブルデータＴＤＢを呼び出す。テーブルデータＴＤＢは、例えば、固体レーザシステム１０の調整発振時に、第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅの値を変えながら第２のパルスレーザ光のパルスエネルギＥ２を計測して得られる計測結果のデータを保存したテーブルデータであってもよい。
そして、ステップＳ２０２において、第２のエネルギ制御部２６８はテーブルデータＴＤＢから目標パルスエネルギＥ２ｔとなる第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅｔを計算する（図２２参照）。
ステップＳ２０３において、第２のエネルギ制御部２６８はステップＳ２８２の計算によって求められた第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギをＥ２２ｘｉｔｅｔに設定する。ステップＳ２０３の後、第２のエネルギ制御部２６８は図２３のフローチャートを終了し、図２０のフローチャートに復帰する。
図２０のステップＳ１９３において、第２のエネルギ制御部２６８はパルスエネルギモニタ２６６によりパルスエネルギＥ２が検出されたか否かを判定する。ステップＳ１９３の判定結果がＮｏ判定である場合、第２のエネルギ制御部２６８はステップＳ１９３の処理を繰り返す。
パルスエネルギモニタ２６６によりパルスエネルギＥ２が検出され、ステップＳ１９３の判定結果がＹｅｓ判定になると、第２のエネルギ制御部２６８はステップＳ１９４に進み、パルスエネルギモニタ２６６により検出されたパルスエネルギＥ２の検出値を読み込む。
ステップＳ１９５において、第２のエネルギ制御部２６８はステップＳ１９４にて得られたパルスエネルギＥ２の値と、この検出値が得られた第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅｔの値とを含む結果テータ（Ｅ２，Ｅ２２ｘｉｔｅｔ）をテーブルデータＴＤＢに書き込む。ステップＳ１９５の処理によってテーブルデータＴＤＢが更新され、目標パルスエネルギＥ２ｔに対応する第３のパルス励起光源２４４のパルスエネルギＥ２２ｘｉｔｅｔの計算精度が向上する。
ステップＳ１９５の後、ステップＳ１９６において、第２のエネルギ制御部２６８は第２の固体レーザ装置２００のパルスエネルギ制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ１９６の判定結果がＮｏ判定である場合、第２のエネルギ制御部２６８はステップＳ１９１に戻り、ステップＳ１９１からステップＳ１９６の処理を繰り返す。
ステップＳ１９６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、第２のエネルギ制御部２６８は図２０のフローチャートを終了する。
２．課題
図１に示すような、固体レーザシステム１０のマスターオシレータ（ＭＯ）とエキシマ増幅器１４とを組み合わせたレーザシステム１を露光装置２０の光源として使用する場合以下のような課題がある。
図１に示すような、固体レーザシステム１０のマスターオシレータ（ＭＯ）とエキシマ増幅器１４とを組み合わせたレーザシステム１を露光装置２０の光源として使用する場合以下のような課題がある。
［課題１］露光装置２０におけるウエハの高さに合わせて結像位置を変更するために、レーザシステム１から出力するパルスレーザ光の波長を細かく変更する制御が必要となっている。
［課題２］また、露光環境における気圧等の変化による波長変化を補正するためにレーザシステム１のパルスレーザ光の波長を大きく変更する制御が必要となっている。
［課題３］しかし、固体レーザシステム１０では、第１の固体レーザ装置１００の発振波長が変更されると、波長変換システム３００における非線形結晶（第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０）の位相整合がずれて、波長変換システム３００の波長変換効率が低下する。そのため、固体レーザシステム１０から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギが低下する。
［課題４］波長変換効率の低下によってレーザシステム１から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギが低下すると、エキシマ増幅器１４により増幅されたパルスレーザ光（エキシマレーザ光）のパルスエネルギが低下することがある。
［課題５］特に、ウエハの高さに合わせて結像位置を変更するために、エキシマレーザ光の波長を高速に変更する波長制御を行う場合には、波長変換効率を高い状態で維持するために、非線形結晶への入射角度を図示しない回転ステージ等によって高速に変更して位相整合させることは困難である。例えば、エキシマレーザ光の波長の変更を要求する露光装置側からの高速の指令に対して、非線形結晶への入射角度を変更するための回転ステージの駆動制御の指令が高速になると、回転ステージの駆動が追従できずに制御が発散してしまう。その結果、波長変換システム３００から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギ安定性は悪化することがある。
３．実施形態１
３．１ 構成
図２４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である。図１との相違点を説明する。図２４に示す実施形態１に係るレーザシステム１Ａは、波長変換システム３００における第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を制御するために、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２と、波長変換システム制御部３８０とが追加されている。
３．１ 構成
図２４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である。図１との相違点を説明する。図２４に示す実施形態１に係るレーザシステム１Ａは、波長変換システム３００における第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を制御するために、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２と、波長変換システム制御部３８０とが追加されている。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６は第１の回転ステージ３６１上に配置される。第２のＣＬＢＯ結晶３２０は第２の回転ステージ３６２上に配置される。第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２は、それぞれ電動ステージであり、波長変換システム制御部３８０からの制御信号に従って駆動される。第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２の各々は、例えば、ステッピングモータ又は圧電アクチュエータなどの動力源を含む。波長変換システム制御部３８０は、固体レーザシステム制御部３５０と接続される。
３．２ 波長変換システムの波長変換効率の説明
図２５は、波長変換システム３００における波長変換効率の説明図である。ここでは、第１のＣＬＢＯ結晶３１６に入射する第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長λ１＝１５５４ｎｍ）のパルスエネルギをＥ１、第２のパルスレーザ光ＬＰ２（波長λ２＝２５７．５ｎｍ）のパルスエネルギをＥ２とする。
図２５は、波長変換システム３００における波長変換効率の説明図である。ここでは、第１のＣＬＢＯ結晶３１６に入射する第１のパルスレーザ光ＬＰ１（波長λ１＝１５５４ｎｍ）のパルスエネルギをＥ１、第２のパルスレーザ光ＬＰ２（波長λ２＝２５７．５ｎｍ）のパルスエネルギをＥ２とする。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６の波長変換効率をη１とし、第２のＣＬＢＯ結晶３２０の波長変換効率をη２とする。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６から出力される波長λ４＝２２０．９ｎｍの第４のパルスレーザ光ＬＰ４のパルスエネルギをＥ４とする。Ｅ４は次の式（３）で表される。
Ｅ４＝Ｅ１・Ｅ２・η１ （３）
第１のＣＬＢＯ結晶３１６を透過した波長λ１の第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギは（１−α）Ｅ１となる。αは０＜α＜１を満たす数値である。αは第１のＣＬＢＯ結晶３１６で波長変換に使用された第１のパルスレーザ光ＬＰ１の割合である。すなわち、第１のＣＬＢＯ結晶３１６によって波長変換されなかった第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギは（１−α）Ｅ１で表される。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６を透過した波長λ１の第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギは（１−α）Ｅ１となる。αは０＜α＜１を満たす数値である。αは第１のＣＬＢＯ結晶３１６で波長変換に使用された第１のパルスレーザ光ＬＰ１の割合である。すなわち、第１のＣＬＢＯ結晶３１６によって波長変換されなかった第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギは（１−α）Ｅ１で表される。
第１のＣＬＢＯ結晶３１６を透過した波長λ１の第１のパルスレーザ光ＬＰ１と、波長λ４の第４のパルスレーザ光ＬＰ４とが第２のＣＬＢＯ結晶３２０に入射し、第２のＣＬＢＯ結晶３２０から波長λ＝１９３．４ｎｍの第３のパルスレーザ光ＬＰ３が出力される。第２のＣＬＢＯ結晶３２０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギをＥｓとする。Ｅｓは次の式（４）で表される。
Ｅｓ＝（１−α）Ｅ１・Ｅ４・η２ （４）
式（３）と式（４）から、次の式（５）が得られる。
式（３）と式（４）から、次の式（５）が得られる。
Ｅｓ＝Ｅ２・Ｅ１２・（１−α）・η１・η２ （５）
ここで、この波長変換システム３００の波長変換効率をηとすると、ηは次の式（６）で表される。
ここで、この波長変換システム３００の波長変換効率をηとすると、ηは次の式（６）で表される。
η＝（１−α）・η１・η２ （６）
したがって、式（５）と式（６）から、Ｅｓは次の式（７）で表される。
したがって、式（５）と式（６）から、Ｅｓは次の式（７）で表される。
Ｅｓ＝Ｅ２・Ｅ１２・η （７）
式（７）から、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓは、第２のパルスレーザ光ＬＰ２のパルスエネルギＥ２に比例し、第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１の二乗に比例する。
式（７）から、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓは、第２のパルスレーザ光ＬＰ２のパルスエネルギＥ２に比例し、第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１の二乗に比例する。
３．３ 波長変換効率の波長依存性
図２６は、波長変換効率の波長依存性を示すグラフである。図２６の最上段に示すグラフＧ１は、波長変換システム３００における第１段目の非線形結晶である第１のＣＬＢＯ結晶３１６の波長変換効率η１の波長依存性を示す。
図２６は、波長変換効率の波長依存性を示すグラフである。図２６の最上段に示すグラフＧ１は、波長変換システム３００における第１段目の非線形結晶である第１のＣＬＢＯ結晶３１６の波長変換効率η１の波長依存性を示す。
図２６の中段に示すグラフＧ２は、波長変換システム３００における第２段目の非線形結晶である第２のＣＬＢＯ結晶３２０の波長変換効率η２の波長依存性を示す。
図２６の最下段に示すグラフＧ３は、第１のＣＬＢＯ結晶３１６と第２のＣＬＢＯ結晶３２０とを組み合わせて構成される波長変換システム３００の波長変換効率ηの波長依存性を示す。
図２６においては、第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０は、第３のパルスレーザ光ＬＰ３の波長が１９３．４ｎｍの時に位相整合が一致し、最大の波長変換効率である場合の例を示す。
波長変換システム３００の波長変換効率ηの波長依存性は、波長変換効率の最大波長ληｍａｘと波長変換後の波長λとの差の関数となる。
したがって、波長変換効率ηの波長依存性は、Δλ＝λ−ληｍａｘとすると、以下の関数ｈとなる。
η＝ｈ（Δλ） （８）
関数ｈは、以下のようにレーザシステム１を調整発振させて、データを計測することによって取得してもよい。すなわち、具体的には、第１のステップとして、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の波長λ１＝１５５４ｎｍ、第２のパルスレーザ光ＬＰ２の波長λ２＝２５７．５ｎｍとして、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓが最大値となるように第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を調節する。
関数ｈは、以下のようにレーザシステム１を調整発振させて、データを計測することによって取得してもよい。すなわち、具体的には、第１のステップとして、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の波長λ１＝１５５４ｎｍ、第２のパルスレーザ光ＬＰ２の波長λ２＝２５７．５ｎｍとして、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓが最大値となるように第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を調節する。
次に、第２のステップとして、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の波長λ１を変化させることによって、第３のパルスレーザ光ＬＰ３の波長λを変化させながら、パルスエネルギＥｓを計測する。
そして、波長λと波長変換効率ηの関係を近似式で近似するか、又は、後述するテーブルデータＴＤ４として保存すればよい。
３．４ 動作
３．４．１ 固体レーザシステム制御部の処理例２
図２７は、実施形態１の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６のフローチャートに代えて、図２７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。
３．４．１ 固体レーザシステム制御部の処理例２
図２７は、実施形態１の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６のフローチャートに代えて、図２７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２７に示すフローチャートは、図６のステップＳ６１、及びステップＳ６５の各ステップに代えて、ステップＳ６１Ａ、及びステップＳ６５Ａを含む。また、図２７に示すフローチャートは、ステップＳ６１ＡとステップＳ６６との間にステップＳ６４を含む。すなわち、図２７に示す固体レーザシステム制御部３５０のフローチャートは、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、波長変換システム３００の制御サブルーチン（１）（ステップＳ６４）と、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチン（２）（ステップＳ６５Ａ）と、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）を実施する。
ステップＳ６４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の制御サブルーチン（１）を実施する。
ステップＳ６５Ａ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のエネルギ制御サブルーチン（２）を実施する。
図２８は、固体レーザシステム１０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２８に示すフローチャートは図２７のステップＳ６１Ａに適用される。図７のフローチャートに代えて、図２８のフローチャートが適用される。図７との相違点を説明する。
図２８のフローチャートは、ステップＳ７１ＢとステップＳ７３の間にステップＳ７２が追加され、さらに、ステップＳ７５ＢとステップＳ７７の間にステップＳ７６が追加されている。
ステップＳ７２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は波長変換システム３００の状態を示すフラグＦｃの値を「０」に設定する。
ステップＳ７３からステップＳ７５Ｂの各ステップは図７と同様である。
ステップＳ７６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における第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を初期値に設定する。つまり、第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１を初期値θ１０に、第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２を初期値θ２０にそれぞれ設定する。ここでは、波長１５５４ｎｍと波長２５７．５ｎｍとが波長変換されて、λｃ＝１９３．４ｎｍで波長変換効率が最大となる第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１０とθ２０を設定する。
ステップＳ７７からステップＳ８０の各ステップは図７と同様である。図２８のステップＳ８０の後、固体レーザシステム制御部３５０は、図２８のフローチャートを終了し、図２７のフローチャートに復帰する。
図２９は、波長変換システム３００の制御サブルーチン（１）の例を示すフローチャートである。図２９のフローチャートは、図２７のステップＳ６４に適用される。
図２９のステップＳ２１１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を介して目標中心波長λｃｔのデータを受信したか否かを判定する。ステップＳ２１１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Ｓ２１１の処理を繰り返す。ステップＳ２１１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Ｓ２１２に進み、目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。
次に、ステップＳ２１３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のデータを波長変換システム制御部３８０に送信する。
その後、ステップＳ２１４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制御部３８０から波長変換システム３００のＯＫ信号を受信したか否かを判定する。
ステップＳ２１４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Ｓ２１５に進み、波長変換システム３００がＯＫの状態であることを示すＦｃ＝１のフラグ信号をレーザ制御部１８に送信する。
その一方、ステップＳ２１４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Ｓ２１６に進み、波長変換システム３００がＮＧの状態であることを示すＦｃ＝０のフラグ信号をレーザ制御部１８に送信する。
ステップＳ２１５又はステップＳ２１６の後、固体レーザシステム制御部３５０は図２９のフローチャートを終了し、図２７のフローチャートに復帰する。
図３０は、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチン（２）の例を示すフローチャートである。図３０に示すフローチャートは、図２７のステップＳ６５Ａに適用される。図１１のフローチャートに代えて、図３０のフローチャートが適用される。図１１との相違点を説明する。
図３０のフローチャートは、ステップＳ１１２の前にステップＳ１１１を含む。
ステップＳ１１１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制御部３８０から波長変換システム３００のＯＫ信号、すなわちＦｃ＝１のフラグ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以降の処理は図１１のフローチャートと同様である。つまり、波長変換システム３００がＯＫの状態になってから、ステップＳ１１２以降のエネルギ制御の処理が行われる。
ステップＳ１１７又はステップＳ１１９の後、固体レーザシステム制御部３５０は図３０のフローチャートを終了し、図２７のフローチャートに復帰する。
なお、図３０の例では、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との差ΔＥｓが０に近づくように第１の固体レーザ装置１００の目標パルスエネルギＥ１ｔのみを変更したが、この例に限定されることなく、例えば、第２の固体レーザ装置２００の目標パルスエネルギＥ２ｔのみを変更してもよいし、又は、Ｅ１ｔとＥ２ｔの両方を変更してもよい。
３．４．２ 波長変換システム制御部の処理例１
図３１は、波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。図３１のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、波長変換システム制御部３８０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。
図３１は、波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。図３１のフローチャートに示す処理及び動作は、例えば、波長変換システム制御部３８０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Ｓ２３１において、波長変換システム制御部３８０は第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を初期値に設定する。すなわち、波長変換システム制御部３８０は、第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１が初期値のθ１０となるように第１の回転ステージ３６１を制御し、かつ、第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２が初期値のθ２０となるように第２の回転ステージ３６２を制御する。
ステップＳ２３２において、波長変換システム制御部３８０は波長変換システム３００がＮＧの状態であることを示すＦｃ＝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。
その後、ステップＳ２３３において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔのデータの読み込みと平均目標中心波長λｃｔａｖの計算の処理を行う。
図３２は、図３１のステップＳ２３３に適用されるサブルーチンの例１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、平均目標中心波長λｃｔａｖとして目標中心波長λｃｔの区間平均値を計算する場合の例である。
図３３は、露光制御部２２から時系列で指令される目標中心波長λｃｔのデータの時間変化の例を示すグラフであって、目標中心波長λｃｔの区間平均値を平均目標中心波長λｃｔａｖとする例を示す。図３３は、区間平均を計算する各範囲（区間平均区間）と、各範囲から計算される区間平均値との表示を含む。露光制御部２２から指令される目標中心波長λｃｔのデータは、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２の駆動制御信号に対する応答速度よりも速いサイクルで受信されてよい。
図３２のステップＳ２５１において、波長変換システム制御部３８０はサンプル数を数えるサンプルカウント値ｐを「０」にリセットすると共に、目標中心波長λｃｔの指令値を積算した値を示す目標中心波長積算値λｃｔｓｕｍを「０」にリセットする。
その後、ステップＳ２５２において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔのデータを受信したか否かを判定する。ステップＳ２５２の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２５２を繰り返す。ステップＳ２５２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２５３に進み、目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。
次に、ステップＳ２５４において、波長変換システム制御部３８０はサンプルカウント値ｐをインクリメントする。
そして、ステップＳ２５５において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長積算値λｃｔｓｕｍに最新の目標中心波長λｃｔを加算した値を新たな目標中心波長積算値λｃｔｓｕｍとして、目標中心波長積算値λｃｔｓｕｍを更新する。
ステップＳ２５６において、波長変換システム制御部３８０はサンプルカウント値ｐが所定のサンプル数ｐｍａｘ以上であるか否か、つまり、ｐ≧ｐｍａｘを満たすか否かを判定する。ｐｍａｘは平均値を計算する際に使用される範囲内のサンプル数である。
ステップＳ２５６の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２５２に戻り、ステップＳ２５２からステップＳ２５６の処理を繰り返す。ステップＳ２５６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２５７に進む。
ステップＳ２５７において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長積算値λｃｔｓｕｍをｐｍａｘで除算して平均目標中心波長λｃｔａｖを計算する。
λｃｔａｖ＝λｃｔｓｕｍ／ｐｍａｘ （９）
つまり、ここでの平均目標中心波長λｃｔａｖは、所定のサンプル数ｐｍａｘの目標中心波長λｃｔの平均値である。
つまり、ここでの平均目標中心波長λｃｔａｖは、所定のサンプル数ｐｍａｘの目標中心波長λｃｔの平均値である。
ステップＳ２５７の後、波長変換システム制御部３８０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３４は、図３１のステップＳ２３３に適用されるサブルーチンの例２を示すフローチャートである。図３４に示すフローチャートは、平均目標中心波長λｃｔａｖとして目標中心波長λｃｔの移動平均値を計算する場合の例である。
図３５は、露光制御部２２から時系列で指令される目標中心波長λｃｔのデータの時間変化の例を示すグラフであって、目標中心波長λｃｔの移動平均値を平均目標中心波長λｃｔａｖとする例を示す。
図３４のステップＳ２６１において、波長変換システム制御部３８０は最初の中心波長データのサンプリングであるか否かを判定する。ステップＳ２６１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６２に進み、サンプルカウント値ｐの初期値を「０」とする。ステップＳ２６２の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６３に進む。一方、ステップＳ２６１の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６２をスキップして、ステップＳ２６３に進む。
ステップＳ２６３において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔのデータを受信したか否かを判定する。ステップＳ２６３の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６３を繰り返す。ステップＳ２６３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６４に進み、目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。
次に、ステップＳ２６５において、波長変換システム制御部３８０はサンプルカウント値ｐをインクリメントする。そして、ステップＳ２６６において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔの値をサンプルカウント値ｐと対応付けて記憶する。
λｃｔ（ｐ）＝λｃｔ
ステップＳ２６７において、波長変換システム制御部３８０はサンプルカウント値ｐが所定のサンプル数ｐｍａｘ以下であるか否か、つまり、ｐ≦ｐｍａｘを満たすか否かを判定する。ｐｍａｘは移動平均値を計算する際に使用されるサンプル数である。
ステップＳ２６７において、波長変換システム制御部３８０はサンプルカウント値ｐが所定のサンプル数ｐｍａｘ以下であるか否か、つまり、ｐ≦ｐｍａｘを満たすか否かを判定する。ｐｍａｘは移動平均値を計算する際に使用されるサンプル数である。
ステップＳ２６７の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６８に進み、次式に従って平均目標中心波長λｃｔａｖを計算する。
式（１０）は、ｐが所定のサンプル数ｐｍａｘ以下の場合に適用される計算式である。
ステップＳ２６７の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２６９に進み、次式に従って平均目標中心波長λｃｔａｖを計算する。
式（１１）は、ｐが所定のサンプル数ｐｍａｘよりも大きい場合に適用される移動平均値の計算式である。
ステップＳ２６８又はステップＳ２６９の後、波長変換システム制御部３８０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。
その後、図３１のステップＳ２３４において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔと平均目標中心波長λｃｔａｖとの差δλｃｔを計算する。
ステップＳ２３６において、波長変換システム制御部３８０はδλｃｔの絶対値が許容範囲を示す許容上限値δλｃｔｔｒ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２３６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３７に進み、波長変換システム３００がＯＫの状態であることを示すＦｃ＝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Ｓ２３６の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３８に進み、波長変換システム３００がＮＧの状態であることを示すＦｃ＝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Ｓ２３７又はステップＳ２３８の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３９に進む。
ステップＳ２３９において、波長変換システム制御部３８０は平均目標中心波長λｃｔａｖから第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を計算する。
そして、ステップＳ２４０において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３９の計算結果を基に、第２のＣＬＢＯ結晶３２０への入射角度がθ２となるように第２の回転ステージ３６２を制御する。
その後、ステップＳ２４１において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３９の計算結果を基に、第１のＣＬＢＯ結晶３１６への入射角度がθ１となるように第１の回転ステージ３６１を制御する。
次いで、ステップＳ２４２において、波長変換システム制御部３８０は波長変換システム３００の制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ２４２の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３３に戻り、ステップＳ２３３からステップＳ２４２の処理を繰り返す。
ステップＳ２４２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０は図３１のフローチャートを終了する。
図３６は、図３１のステップＳ２３９に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図３６のステップＳ２８１において、波長変換システム制御部３８０は第１のＣＬＢＯ結晶３１６における波長変換効率が最大となる波長λと第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１との関係式θ１＝ｆ１（λ）をメモリ等から呼び出す。なお、波長変換効率が最大（極大値）となる入射角度を「最適な入射角度」又は「最適入射角度」という場合がある。この場合における波長λは、波長変換システム３００によって波長変換された第３のパルスレーザ光ＬＰ３の波長である。
図３７は、第１のＣＬＢＯ結晶３１６における最適入射角度と波長との関係の例を示すグラフである。波長変換システム制御部３８０は図３７に示すような関係式θ１＝ｆ１（λ）を呼び出す。その後、図３６のステップＳ２８２において、波長変換システム制御部３８０は関係式θ１＝ｆ１（λ）を用いて平均目標中心波長λｃｔａｖに対する入射角度θ１を計算する。
第２のＣＬＢＯ結晶３２０についても同様に、ステップＳ２８３において、波長変換システム制御部３８０は第２のＣＬＢＯ結晶３２０における波長変換効率が最大となる波長λと第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２との関係式θ２＝ｆ２（λ）をメモリ等から呼び出す。
図３８は、第２のＣＬＢＯ結晶３２０における最適入射角度と波長との関係の例を示すグラフである。波長変換システム制御部３８０は図３８に示すような関係式θ２＝ｆ２（λ）を呼び出す。
その後、図３６のステップＳ２８４において、波長変換システム制御部３８０は関係式θ２＝ｆ２（λ）を用いて平均目標中心波長λｃｔａｖに対する入射角度θ２を計算する。
ステップＳ２８４の後、波長変換システム制御部３８０は図３６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。
３．５ 作用・効果
実施形態１によれば、露光制御部２２から指令される目標中心波長λｃｔから平均目標中心波長λｃｔａｖを計算し、平均目標中心波長λｃｔａｖに従って波長変換システム３００の非線形結晶に対する入射角度を制御するため、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２の安定した駆動制御か可能になる。これにより、露光装置２０から指令される目標中心波長λｃｔに対応した波長制御を実現しつつ、パルスエネルギの安定性を実現できる。
実施形態１によれば、露光制御部２２から指令される目標中心波長λｃｔから平均目標中心波長λｃｔａｖを計算し、平均目標中心波長λｃｔａｖに従って波長変換システム３００の非線形結晶に対する入射角度を制御するため、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２の安定した駆動制御か可能になる。これにより、露光装置２０から指令される目標中心波長λｃｔに対応した波長制御を実現しつつ、パルスエネルギの安定性を実現できる。
実施形態１における第１のＣＬＢＯ結晶３１６は本開示における「第１の非線形結晶」の一例である。第１のＣＬＢＯ結晶３１６によって生成される第４のパルスレーザ光ＬＰ４は本開示における「第１の和周波光」の一例である。第１のＣＬＢＯ結晶３１６への入射角度θ１は本開示における「第１の入射角度」の一例である。第２のＣＬＢＯ結晶３２０は本開示における「第２の非線形結晶」の一例である。第２のＣＬＢＯ結晶３２０への入射角度θ２は本開示における「第２の入射角度」の一例である。レーザ制御部１８と固体レーザシステム制御部３５０と波長変換システム制御部３８０との組み合わせは本開示における「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。
４．実施形態２
４．１ 構成
実施形態２に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
４．１ 構成
実施形態２に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
４．２ 動作
４．２．１ 波長変換システム制御部の処理例２
図３９は、実施形態２の波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。実施形態２では、図３１のフローチャートに代えて、図３９のフローチャートが適用される。図３９のステップＳ２３１及びステップＳ２３２は、図３１のステップＳ２３１及びステップＳ２３２と同様である。
４．２．１ 波長変換システム制御部の処理例２
図３９は、実施形態２の波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。実施形態２では、図３１のフローチャートに代えて、図３９のフローチャートが適用される。図３９のステップＳ２３１及びステップＳ２３２は、図３１のステップＳ２３１及びステップＳ２３２と同様である。
図３９において、ステップＳ２３２の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０１に進み、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔのデータを読み込む。そして、ステップＳ３０２において第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０の現在の入射角度θ１ｐ及びθ２ｐを記憶する。
ステップＳ３０２の時点で第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度はそれぞれθ１及びθ２となっているため、θ１ｐ＝θ１、θ２ｐ＝θ２と記憶される。
次に、ステップＳ３０３において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔから、この目標中心波長λｃｔに対応する第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０の最適な入射角度θ１及びθ２を計算する。ステップＳ３０３に適用される具体的な計算方法について詳細は後述する。
ステップＳ３０４において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０３にて計算された入射角度θ２が現在の入射角度θ２ｐと異なる値であるか否かを判定する。
ステップＳ３０４の判定結果がＹｅｓ判定である場合、すなわち、θ２≠θ２ｐである場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０５に進み、波長変換システム３００がＮＧ状態であることを示すＦｃ＝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Ｓ３０６において、波長変換システム制御部３８０は第２のＣＬＢＯ結晶３２０への入射角度がステップＳ３０３にて計算されたθ２となるように第２の回転ステージ３６２を制御する。ステップＳ３０６の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０８に進む。
一方、ステップＳ３０４の判定結果がＮｏ判定である場合、すなわち、θ２＝θ２ｐである場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０７に進み、波長変換システム３００がＯＫ状態であることを示すＦｃ＝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Ｓ３０７の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０８に進む。
ステップＳ３０８において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０３にて計算された入射角度θ１が現在の入射角度θ１ｐと異なる値であるか否かを判定する。ステップＳ３０８の判定結果がＹｅｓ判定である場合、すなわち、θ１≠θ１ｐである場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０９に進む。
ステップＳ３０９において、波長変換システム制御部３８０は第１のＣＬＢＯ結晶３１６への入射角度がステップＳ３０３にて計算されたθ１となるように第１の回転ステージ３６１を制御する。ステップＳ３０９の後、又はステップＳ３０８の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３１０に進む。
ステップＳ３１０において、波長変換システム制御部３８０は波長変換システム３００の制御を中止するか否かを判定する。ステップＳ３１０の判定結果がＮｏ判定である場合、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３０１に戻り、ステップＳ３０１からステップＳ３１０の処理を繰り返す。ステップＳ３１０の判定結果がＹｅｓ判定である場合、波長変換システム制御部３８０は図３９のフローチャートを終了する。
４．２．２ 目標中心波長λｃｔから第１のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ１及び第２のＣＬＢＯ結晶の入射角度θ２を計算する処理の例
図４０は、目標中心波長λｃｔから第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ１及びθ２を計算する処理の例を示すフローチャートである。図４０のフローチャートは図３９のステップＳ３０３に適用される。
図４０は、目標中心波長λｃｔから第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ１及びθ２を計算する処理の例を示すフローチャートである。図４０のフローチャートは図３９のステップＳ３０３に適用される。
図４０のステップＳ３２１において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔからテーブルデータＴＤ１を用いて第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１を求める。また、ステップＳ３２２において、波長変換システム制御部３８０は目標中心波長λｃｔからテーブルデータＴＤ２を用いて第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２を求める。なお、ステップＳ３２１及びステップＳ３２２の処理順は入れ替え可能である。
テーブルデータＴＤ１は、目標中心波長λｃｔの波長範囲ごとに第１のＣＬＢＯ結晶３１６の適正な入射角度θ１を規定したテーブルデータである。テーブルデータＴＤ２は、目標中心波長λｃｔの波長範囲ごとに第２のＣＬＢＯ結晶３２０の適正な入射角度θ２を規定したテーブルデータである。
ステップＳ３２１及びステップＳ３２２の後、波長変換システム制御部３８０は図４０のフローチャートを終了し、図３９のフローチャートに復帰する。
ここで、テーブルデータＴＤ１及びテーブルデータＴＤ２の具体例を説明する。
図４１は、波長変換システム３００の波長変換効率ηと、第１のＣＬＢＯ結晶３１６の波長変換効率η１と、第２のＣＬＢＯ結晶３２０の波長変換効率η２との各々についての目標中心波長λｃｔに対する依存性を示すグラフである。図４１の最下段に示すグラフは波長変換システム３００の波長変換効率ηの波長依存性を示し、図４１の中段に示すグラフは第１のＣＬＢＯ結晶３１６の波長変換効率η１の波長依存性を示し、図４１の最上段に示すグラフは第２のＣＬＢＯ結晶３２０の波長変換効率η２の波長依存性を示す。
図４１では、波長変換システム３００の波長変換効率ηが極大値となるように、第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度をθ１（ｋ）に、第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度をθ２（Ｊ）にそれぞれ固定した場合のグラフが示されている。なお、ここでは極大値が最大値に一致している場合を例に説明する。
図４１の最上段に示すグラフにおいて、係数α２と第２のＣＬＢＯ結晶３２０の波長変換効率η２の最大値η２ｍａｘとの積であるα２・η２ｍａｘの値で規定される波長範囲の最小波長と最大波長とをそれぞれＡ２とＢ２とし、入射角度θ２（Ｊ）における第２のＣＬＢＯ結晶３２０での最大効率の波長をλη２ｍａｘとすると、以下の式となる。
Ａ２＝１９３．２＋（２Ｊ−３）δλθ （１２)
λη２ｍａｘ＝１９３．２＋（２Ｊ−２）δλθ （１３)
Ｂ２＝１９３．２＋（２Ｊ−１）δλθ （１４）
ここで、好ましくはα２≧０．８であり、例えば、α２＝０．８又はα２＝０．９などの固定値であってもよい。係数α２は波長変換効率η２の最大値η２ｍａｘに対して許容される波長変換効率の下限を規定する数値である。係数α２と最大値η２ｍａｘの積で表される値α２・η２ｍａｘは本開示における「第２の許容効率最低値」の一例である。波長変換効率η２の最大値η２ｍａｘは本開示における「第２の非線形結晶の最大変換効率」の一例である。
λη２ｍａｘ＝１９３．２＋（２Ｊ−２）δλθ （１３)
Ｂ２＝１９３．２＋（２Ｊ−１）δλθ （１４）
ここで、好ましくはα２≧０．８であり、例えば、α２＝０．８又はα２＝０．９などの固定値であってもよい。係数α２は波長変換効率η２の最大値η２ｍａｘに対して許容される波長変換効率の下限を規定する数値である。係数α２と最大値η２ｍａｘの積で表される値α２・η２ｍａｘは本開示における「第２の許容効率最低値」の一例である。波長変換効率η２の最大値η２ｍａｘは本開示における「第２の非線形結晶の最大変換効率」の一例である。
入射角度θ２をθ２（Ｊ）に固定した場合、波長変換後の波長がＡ２又はＢ２である場合に波長変換効率η２がα２・η２ｍａｘとなる。Ａ２とＢ２は、入射角度がθ２（Ｊ）である場合に波長変換効率η２がα２・η２ｍａｘ以上となる波長範囲の境界波長である。Ａ２とＢ２を境界の両端とする波長範囲の中央の波長が最大の波長変換効率η２ｍａｘとなる波長λη２ｍａｘである。δλθは、波長変換効率η２がα２・η２ｍａｘ以上となる波長範囲の幅（Ｂ２−Ａ２）の１／２の値である。
次に、図４１の中段に示すグラフについて説明する。第１のＣＬＢＯ結晶３１６から出力される第４のパルスレーザ光ＬＰ４の波長λ４は、第１のＣＬＢＯ結晶３１６における和周波の以下の式（１５）で表される。
１／λｃｔ＝１／λ１＋１／λ４ （１５）
式（１５）から、λ１＝λ１ｃｔ、λ４＝λ４ｃｔとして変形すると次式（１６）となる。
式（１５）から、λ１＝λ１ｃｔ、λ４＝λ４ｃｔとして変形すると次式（１６）となる。
λｃｔ＝｛１／λ１ｃｔ＋１／λ４ｃｔ｝−１ （１６）
図４１の中段に示すグラフの横軸は、式（１６）から求めたλｃｔとしている。
図４１の中段に示すグラフの横軸は、式（１６）から求めたλｃｔとしている。
ここで、係数α１と第１のＣＬＢＯ結晶３１６の波長変換効率η１の最大値η１ｍａｘとの積であるα１・η１ｍａｘの値で規定される波長範囲の最小波長と最大波長をそれぞれＡ１とＢ１とし、入射角度θ１（ｋ）における第１のＣＬＢＯ結晶３１６での最大効率の波長をλη１ｍａｘとすると、以下の式となる。
Ａ１＝１９３．２＋（４ｋ−４）δλθ （１７）
λη１ｍａｘ＝１９３．２＋（４ｋ−２）δλθ （１８）
Ｂ１＝１９３．２＋（４ｋ）δλθ （１９）
ここで、好ましくはα１≧０．８であり、例えば、α１＝０．８又はα１＝０．９などの固定値であってもよい。ここではα１＝α２であるとして説明する。
λη１ｍａｘ＝１９３．２＋（４ｋ−２）δλθ （１８）
Ｂ１＝１９３．２＋（４ｋ）δλθ （１９）
ここで、好ましくはα１≧０．８であり、例えば、α１＝０．８又はα１＝０．９などの固定値であってもよい。ここではα１＝α２であるとして説明する。
また、この例では、λη２ｍａｘ＝λη１ｍａｘとなり、Ｊ＝２ｋとなる。係数α１は波長変換効率η１の最大値η１ｍａｘに対して許容される波長変換効率の下限を規定する数値である。係数α１と最大値η１ｍａｘの積で表される値α１・η１ｍａｘは本開示における「第１の許容効率最低値」の一例である。波長変換効率η１の最大値η１ｍａｘは本開示における「第１の非線形結晶の最大変換効率」の一例である。
入射角度θ１をθ１（ｋ）に固定した場合、波長変換後の波長がＡ１又はＢ１である場合に波長変換効率η１がα１・η１ｍａｘとなる。Ａ１とＢ１は、入射角度がθ１（ｋ）である場合に波長変換効率η１がα１・η１ｍａｘ以上となる波長範囲の境界波長である。Ａ１とＢ１を境界の両端とする波長範囲の中央の波長が最大の波長変換効率η１ｍａｘとなる波長λη１ｍａｘである。２・δλθは、波長変換効率η１がα１・η１ｍａｘ以上となる波長範囲の幅（Ｂ１−Ａ１）の１／２の値である。
波長変換システム３００全体の波長変換効率ηはη１とη２の積であるから、図４１の最下段に示すような波長依存性となる。図４１の最下段に示すグラフのデータ（目標中心波長λｃｔと波長変換効率ηの関係を示すデータ）を図示しないテーブルデータＴＤＺとして保存しておくか、又は近似式として記憶しておいてもよい。
図４１において、例えば、太実線で示す目標中心波長λｃｔが指令された場合には、この目標中心波長λｃｔが属する波長範囲において波長変換効率η１、η２の各々が極大値となる入射角度θ１（ｋ）、θ２（Ｊ）に制御される。テーブルデータＴＤ１には、目標中心波長λｃｔの波長範囲ごとに波長変換効率η１が極大値となる入射角度θ１のデータが書き込まれている。テーブルデータＴＤ２には、目標中心波長λｃｔの波長範囲ごとに波長変換効率η２が極大値となる入射角度θ２のデータが書き込まれている。
図４２は、最大変換効率の８０％の波長変換効率となる波長を境界波長として区分けされた波長範囲と、各波長範囲における波長変換効率を示すグラフである。すなわち、図４２には、α１＝α２＝０．８である場合の各波長範囲と波長変換効率のグラフが示されている。図４２の下段のグラフは第１のＣＬＢＯ結晶３１６における波長変換効率η１と波長λ４との関係を示すグラフである。図４２の上段のグラフは第２のＣＬＢＯ結晶３２０における波長変換効率η２と波長λｃｔ（目標中心波長）との関係を示すグラフである。なお、波長λ４と波長λｃｔとは、式（１５）の関係を有しており、波長λ４は波長λｃｔに換算できる。図４２では、波長λ４と入射角度θ１（ｋ）とθ２（Ｊ）との対応関係を揃えて図示されている。
図４３は、テーブルデータＴＤ１の例を示す図表である。図４４は、テーブルデータＴＤ２の例を示す図表である。図４３に示すテーブルデータＴＤ１及び図４４に示すテーブルデータＴＤ２は、図４２の例に示す場合のテーブルデータである。図４３のテーブルデータＴＤ１に示されている各波長範囲Ａ１≦λｃｔ＜Ｂ１は本開示における「第１の波長範囲」の一例である。各波長範囲において波長変換効率が極大値となる中心波長は、各波長範囲における中央の波長であり、図４３において各波長範囲に対応付けられた第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１は、波長変換効率が極大値となる入射角度である。波長範囲ごとに定められたθ１は本開示における「特定の第１の入射角度」の一例である。
図４４のテーブルデータＴＤ２も同様であり、図４４のテーブルデータＴＤ２に示されているＮＯ．２以降の各波長範囲Ａ２≦λｃｔ＜Ｂ２は本開示における「第２の波長範囲」の一例である。テーブルデータＴＤ２におけるＮｏ．１のデータを除き、各波長範囲において波長変換効率が極大値となる中心波長は、各波長範囲における中央の波長であり、図４４において各波長範囲に対応付けられた第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２は、波長変換効率が極大値となる入射角度である。波長範囲ごとに定められたθ２は本開示における「特定の第２の入射角度」の一例である。
例えば、図４２において太実線で示す目標中心波長λｃｔが指令された場合は、第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１は、テーブルデータＴＤ１からθ１＝θ１（２）と求められ、第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２はテーブルデータＴＤ２からθ２＝θ２（４）と求められる。
図４１から図４４において、波長範囲の幅を規定する単位量であるδλθは、例えば、５ｐｍ以上１０ｐｍ以下の値であってよい。δλθは、例えば、６ｐｍ、７ｐｍ、８ｐｍ、又は１０ｐｍなどの予め定められた固定値であってよい。
波長変換システム制御部３８０は、目標中心波長λｃｔのデータを受信すると、テーブルデータＴＤ１及びＴＤ２の波長範囲に基づいて、第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０のそれぞれの入射角度θ１及びθ２を求める。
つまり、波長変換システム制御部３８０は、目標中心波長λｃｔが属する波長範囲の中央の波長において波長変換効率が極大値となるように、第１のＣＬＢＯ結晶３１６の入射角度θ１、及び第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度θ２を決定する。
そして、新たに求められた入射角度の値が現在の入射角度と異なる場合は、波長変換システム制御部３８０は、必要に応じて、第１のＣＬＢＯ結晶３１６及び／又は第２のＣＬＢＯ結晶３２０の入射角度がθ１又はθ２となるように、第１の回転ステージ３６１及び／又は第２の回転ステージ３６２を制御する。
さらに、波長変換システム制御部３８０は、図示しないテーブルデータＴＤＺを呼び出して目標中心波長λｃｔから波長変換効率ηを求め、このη値を固体レーザシステム制御部３５０とレーザ制御部１８及び／又は固体レーザシステム制御部３５０に送信してもよい。
４．３ 作用・効果
実施形態２によれば、目標中心波長λｃｔに対してテーブルデータＴＤ１、ＴＤ２にて規定された波長範囲ごとに、入射角度θ１及びθ２を離散的に制御するため、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２の安定した駆動制御か可能になる。これにより、露光装置２０から指令される目標中心波長λｃｔに対応した波長制御を実現しつつ、パルスエネルギの安定性を実現できる。
実施形態２によれば、目標中心波長λｃｔに対してテーブルデータＴＤ１、ＴＤ２にて規定された波長範囲ごとに、入射角度θ１及びθ２を離散的に制御するため、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２の安定した駆動制御か可能になる。これにより、露光装置２０から指令される目標中心波長λｃｔに対応した波長制御を実現しつつ、パルスエネルギの安定性を実現できる。
５．実施形態３
５．１ 構成
実施形態３に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
５．１ 構成
実施形態３に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
５．２ 動作
実施形態３に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長λｃｔの変更に伴う波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対して、エキシマ増幅器１４から出力されるエキシマレーザ光のパルスエネルギを安定させるための制御を含む。エキシマレーザ光のパルスエネルギを安定させるために、レーザ制御部１８及び／又は固体レーザシステム制御部３５０は、波長変換システム３００の波長変換効率ηに基づいて、以下のような制御１〜３を行ってもよい。
実施形態３に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長λｃｔの変更に伴う波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対して、エキシマ増幅器１４から出力されるエキシマレーザ光のパルスエネルギを安定させるための制御を含む。エキシマレーザ光のパルスエネルギを安定させるために、レーザ制御部１８及び／又は固体レーザシステム制御部３５０は、波長変換システム３００の波長変換効率ηに基づいて、以下のような制御１〜３を行ってもよい。
［制御１］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及び第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ＬＰ２の両方のパルスエネルギがそれぞれ一定となるように制御し、エキシマ増幅器１４に入射させるパルスレーザ光（固体レーザシステム１０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３）のパルスエネルギがエキシマ増幅器１４の入出力特性における飽和領域となるようにする。
［制御２］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及び第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ＬＰ２の両方のパルスエネルギがそれぞれ一定となるように制御し、波長変換効率ηとエキシマ増幅器１４の入出力特性とに基づいてエキシマ増幅器１４の励起強度、すなわち充電電圧を制御する。
［制御３］固体レーザシステム１０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓが固定の値となるように、波長変換効率ηに基づいて第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギ、又は第２のパルスレーザ光ＬＰ２のパルスエネルギの少なくとも一方の目標パルスエネルギを制御する。
上述の制御１に関する詳細な例を実施形態３として説明する。制御２に関する詳細な例を実施形態４として説明し、制御３に関する詳細な例を実施形態５及び実施形態６として説明する。
５．２．１ エキシマ増幅器の注入パルスエネルギに対して飽和領域で運転する例
図４５は、エキシマ増幅器１４の入出力特性の例を示すグラフである。図４５の横軸は、エキシマ増幅器１４への注入パルスエネルギ、すなわち、固体レーザシステム１０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓを表す。図４５の縦軸はエキシマ増幅器１４で増幅されたパルスレーザ光（エキシマレーザ光）のパルスエネルギＥを示す。
図４５は、エキシマ増幅器１４の入出力特性の例を示すグラフである。図４５の横軸は、エキシマ増幅器１４への注入パルスエネルギ、すなわち、固体レーザシステム１０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓを表す。図４５の縦軸はエキシマ増幅器１４で増幅されたパルスレーザ光（エキシマレーザ光）のパルスエネルギＥを示す。
波長変換システム３００の波長変換効率が最大となる場合の第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギをＥｓｍａｘとする。エキシマ増幅器１４への注入パルスエネルギがＥｓｍａｘである場合に、エキシマ増幅器１４によって増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギをＥｍａｘとする。また、Ｅｍａｘに対して許容される許容エネルギ低下割合をＥａｒとする。エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギＥについて許容される最小エネルギ値をＥｍｉｎとすると、次式の関係がある。
Ｅａｒ＝（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／Ｅｍａｘ （２０）
Ｅｍｉｎ＝Ｅｍａｘ（１−Ｅａｒ） （２１）
目標中心波長λｃｔが変更されることによって波長変換システム３００から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓが変動する変動範囲の下限をＥｓｍｉｎ、波長変換システム３００から出力される波長変換後の第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの変化割合をＥｓｒとする場合に、エキシマ増幅器１４の入出力特性の関数Ｅ＝ｇ（Ｅｓ）から、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの許容範囲は、以下の式で求めることができる。
Ｅｍｉｎ＝Ｅｍａｘ（１−Ｅａｒ） （２１）
目標中心波長λｃｔが変更されることによって波長変換システム３００から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓが変動する変動範囲の下限をＥｓｍｉｎ、波長変換システム３００から出力される波長変換後の第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの変化割合をＥｓｒとする場合に、エキシマ増幅器１４の入出力特性の関数Ｅ＝ｇ（Ｅｓ）から、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの許容範囲は、以下の式で求めることができる。
Ｅｍａｘ＝ｇ（Ｅｓｍａｘ） （２２）
Ｅｍｉｎ＝ｇ（Ｅｓｍｉｎ） （２３）
Ｅｓｒ＝（Ｅｓｍａｘ−Ｅｓｍｉｎ）／Ｅｓｍａｘ （２４）
Ｅａｒ／Ｅｓｒ≦０．０１ （２５）
式（２５）に示すように、エキシマ増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギの変化割合Ｅａｒと第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの変化割合Ｅｓｒの比の値（Ｅａｒ／Ｅｓｒ）が０．０１以下となる条件を満たすことにより、エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを安定化させることができる。
Ｅｍｉｎ＝ｇ（Ｅｓｍｉｎ） （２３）
Ｅｓｒ＝（Ｅｓｍａｘ−Ｅｓｍｉｎ）／Ｅｓｍａｘ （２４）
Ｅａｒ／Ｅｓｒ≦０．０１ （２５）
式（２５）に示すように、エキシマ増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギの変化割合Ｅａｒと第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの変化割合Ｅｓｒの比の値（Ｅａｒ／Ｅｓｒ）が０．０１以下となる条件を満たすことにより、エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを安定化させることができる。
なお、式（２２）及び式（２３）は、関数Ｅ＝ｇ（Ｅｓ）の逆関数Ｅｓ＝ｇ−１（Ｅ）を用いて式（２６）及び式（２７）と表すことができる。
Ｅｓｍａｘ＝ｇ−１（Ｅｍａｘ） （２６）
Ｅｓｍｉｎ＝ｇ−１（Ｅｍｉｎ） （２７）
この実施形態３では、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２のパルスレーザ光ＬＰ２のそれぞれの目標パルスエネルギＥ１ｔ及びＥ２ｔは、それぞれＥ１０及びＥ２０の固定値に設定される。そして、エキシマ増幅器１４の注入パルスエネルギに対して増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥが飽和する領域で運転する。この例のように、入出力特性を飽和しやすくするためには、エキシマ増幅器１４は後述するリング共振器を含むエキシマ増幅器（図６６参照）や３パス以上の増幅光路を有するエキシマ増幅器（図６７参照）であることが好ましい。
Ｅｓｍｉｎ＝ｇ−１（Ｅｍｉｎ） （２７）
この実施形態３では、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２のパルスレーザ光ＬＰ２のそれぞれの目標パルスエネルギＥ１ｔ及びＥ２ｔは、それぞれＥ１０及びＥ２０の固定値に設定される。そして、エキシマ増幅器１４の注入パルスエネルギに対して増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥが飽和する領域で運転する。この例のように、入出力特性を飽和しやすくするためには、エキシマ増幅器１４は後述するリング共振器を含むエキシマ増幅器（図６６参照）や３パス以上の増幅光路を有するエキシマ増幅器（図６７参照）であることが好ましい。
５．２．２ レーザ制御部の処理例２
図４６は、実施形態３のレーザ制御部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２のフローチャートに代えて、図４６のフローチャートが適用される。図２との相違点を説明する。
図４６は、実施形態３のレーザ制御部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２のフローチャートに代えて、図４６のフローチャートが適用される。図２との相違点を説明する。
図４６のフローチャートは、ステップＳ１１とステップＳ１２との間にステップＳ３３０が追加されている。また、図４６のフローチャートは、図２のステップＳ１３に代えて、ステップＳ１３Ａを含む。
ステップＳ１１の後、レーザ制御部１８はステップＳ３３０に進む。ステップＳ３３０において、レーザ制御部１８は第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの許容範囲を計算するサブルーチンを実施する。
図４７は、図４６のステップＳ３３０に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図４７のステップＳ３３１において、レーザ制御部１８はエキシマ増幅器１４で増幅されたパルスエネルギの最大値Ｅｍａｘに対して許容されるエネルギ低下割合Ｅａｒを所定の固定値Ｅａｒ０に設定する。
ステップＳ３３２において、レーザ制御部１８はエキシマ増幅器１４で増幅されたパルスエネルギの最大値Ｅｍａｘを所定の固定値Ｅｔ０に設定する。
ステップＳ３３３において、レーザ制御部１８は、エキシマ増幅器で増幅されたパルスエネルギについて許容されるパルスエネルギの最小値Ｅｍｉｎを設定する。Ｅｍｉｎは、ＥａｒとＥｍａｘを用いて、Ｅｍｉｎ＝Ｅｍａｘ（１−Ｅａｒ）の式から計算される。
ステップＳ３３４において、レーザ制御部１８はエキシマ増幅器１４の入出力特性の関数Ｅ＝ｇ（Ｅｓ）を呼び出す。なお、図４５のような関数の代わりに、予めエキシマ増幅器１４の入出力特性を計測しておいて、入出力特性の計測結果をテーブルデータで記憶しておき、このテーブルデータから近似関数を求めてもよい。
ステップＳ３３５において、レーザ制御部１８は関数Ｅ＝ｇ（Ｅｓ）から、第３のパルスレーザ光ＬＰ３の許容最大パルスエネルギＥｓｍａｘを計算する。
また、ステップＳ３３６において、レーザ制御部１８は関数Ｅ＝ｇ（Ｅｓ）から、第３のパルスレーザ光ＬＰ３の許容最小パルスエネルギＥｓｍｉｎを計算する。
こうして、許容最大パルスエネルギＥｓｍａｘと許容最小パルスエネルギＥｓｍｉｎとを求めた後、レーザ制御部１８は図４７のフローチャートを終了し、図４６のフローチャートに復帰する。
図４６のステップＳ３３０の後、レーザ制御部１８はステップＳ１２及びステップＳ１３Ａに進む。
図４８は、図４６のステップＳ１３Ａに適用されるレーザシステム１Ａ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５のフローチャートに代えて、図４８のフローチャートが適用される。図５との相違点を説明する。
図４８のフローチャートはステップＳ５２とステップＳ５３との間にステップＳ５１１、ステップＳ５１２及びステップＳ５１３が追加されている。
ステップＳ５２の後、レーザ制御部１８はステップＳ５１１に進む。ステップＳ５１１において、レーザ制御部１８はパルスエネルギモニタ３３０によって第３のパルスレーザ光ＬＰ３の発光パルスが検出された否かを判定する。ステップＳ５１１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Ｓ５１１を繰り返す。
ステップＳ５１１の判定結果がＹｅｓ判定になると、レーザ制御部１８はステップＳ５１２に進み、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの値を取得する。
次に、ステップＳ５１３において、レーザ制御部１８は固体レーザシステム１０から出力された第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓが許容範囲内であるか否かを判定する。すなわち、レーザ制御部１８はＥｓｍｉｎ≦Ｅｓ≦Ｅｓｍａｘを満たすか否かを判定する。
ステップＳ５１３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Ｓ５３に進む。一方、ステップＳ５１３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に進む。ステップＳ５３〜ステップＳ５９の各ステップの内容は図５と同様である。
図４８のステップＳ５８又はステップＳ５９の後、レーザ制御部１８は図４８のフローチャートを終了し、図４６のフローチャートに復帰する。
５．３ 作用・効果
実施形態３によれば、目標中心波長λｃｔの指令が高速に変化して、波長変換効率が変動したとしても、エキシマ増幅器１４の飽和領域で運転しているので、エキシマ増幅器１４から出力されたパルスレーザ光のパルスエネルギの変動が抑制され、パルスエネルギ制御が容易となる。
実施形態３によれば、目標中心波長λｃｔの指令が高速に変化して、波長変換効率が変動したとしても、エキシマ増幅器１４の飽和領域で運転しているので、エキシマ増幅器１４から出力されたパルスレーザ光のパルスエネルギの変動が抑制され、パルスエネルギ制御が容易となる。
６．実施形態４
６．１ 構成
実施形態４に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
６．１ 構成
実施形態４に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
６．２ 動作
実施形態４に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長の変更に伴い、波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対応してエキシマ増幅器１４の励起強度を制御する。
実施形態４に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長の変更に伴い、波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対応してエキシマ増幅器１４の励起強度を制御する。
６．２．１ エキシマ増幅器の注入パルスエネルギに対応して励起強度を制御する例
図４９は、エキシマ増幅器１４の入出力特性の例を示すグラフである。図４９に示すように、固体レーザシステム１０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの変動に対して、エキシマ増幅器１４で増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの変化が大きい場合は、エキシマ増幅器１４から出力されたエキシマレーザ光のパルスエネルギの安定性が悪化し、露光装置２０での露光に影響を及ぼすことがある。
図４９は、エキシマ増幅器１４の入出力特性の例を示すグラフである。図４９に示すように、固体レーザシステム１０から出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの変動に対して、エキシマ増幅器１４で増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥの変化が大きい場合は、エキシマ増幅器１４から出力されたエキシマレーザ光のパルスエネルギの安定性が悪化し、露光装置２０での露光に影響を及ぼすことがある。
実施形態４では、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２のパルスレーザ光ＬＰ２のそれぞれの目標パルスエネルギＥ１ｔ及びＥ２ｔは、それぞれＥ１０及びＥ２０の固定値に設定される。
そして、エキシマ増幅器１４に注入された第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓｅｓを予測計算して、その予測値Ｅｓｅｓｔに基づいて目標パルスエネルギＥｔに近づくように、エキシマ増幅器１４の励起強度を制御する（充電電圧Ｖｈｖを制御する）。
６．２．２ レーザ制御部の処理例３
図５０は、実施形態４のレーザ制御部１８における処理内容の例を示すフローチャートである。実施形態４では図２のフローチャートに代えて、図５０のフローチャートが適用される。図２との相違点を説明する。
図５０は、実施形態４のレーザ制御部１８における処理内容の例を示すフローチャートである。実施形態４では図２のフローチャートに代えて、図５０のフローチャートが適用される。図２との相違点を説明する。
図５０のフローチャートは、図２のステップＳ１３に代えて、ステップＳ１３Ｂを含む。
ステップＳ１３Ｂにおいて、レーザ制御部１８はレーザシステム１Ａの制御サブルーチン（３）を実施する。
図５１は、図４６のステップＳ１３Ｂに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図５のフローチャートに代えて、図５１のフローチャートが適用される。図５との相違点を説明する。
図５１のフローチャートはステップＳ５２とステップＳ５３との間にステップＳ５２０及びステップＳ５３０が追加され、さらに、ステップＳ５４とステップＳ５５との間にステップＳ５４０が追加されている。
ステップＳ５２の後、又はステップ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Ｓ５２０に進む。
ステップＳ５２０において、レーザ制御部１８は波長変換効率ηに基づいて第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギを予測する処理を行う。
図５２は、図５１のステップＳ５２０に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図５２のステップＳ５２１において、レーザ制御部１８は波長変換システム制御部３８０から波長変換効率ηのデータを読み込む。
ステップＳ５２２において、レーザ制御部１８は第１の固体レーザ装置１００及び第２の固体レーザ装置２００のそれぞれの目標パルスエネルギＥ１ｔ及びＥ２ｔのデータを読み込む。
そして、ステップＳ５２３において、レーザ制御部１８は第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの予測値Ｅｓｅｓｔを計算する。予測値Ｅｓｅｓｔは、次式（２８）で表される。
Ｅｓｅｓｔ＝η・（Ｅ１ｔ）２・Ｅ２ｔ （２８）
ステップＳ５２３の後、レーザ制御部１８は図５２のフローチャートを終了し、図５１のフローチャートに復帰する。
ステップＳ５２３の後、レーザ制御部１８は図５２のフローチャートを終了し、図５１のフローチャートに復帰する。
図５１のステップＳ５２０の後、レーザ制御部１８はステップＳ５３０に進み、目標パルスエネルギＥｔとエキシマ増幅器１４の入出力特性に基づいて充電電圧Ｖｈｖを計算と設定を行う。
図５３は、図５１のステップＳ５３０に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
図５３のステップＳ５３１において、レーザ制御部１８はテーブルデータＴＤ３を呼び出す。テーブルデータＴＤ３は、エキシマ増幅器１４の充電電圧Ｖｈｖと、エキシマ増幅器１４に入射する第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓと、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のパルスエネルギＥとの関係を記述したテーブルデータである。
図５４は、テーブルデータＴＤ３の例を示す図表である。図５５は、図５４に示すテーブルデータＴＤ３をプロットしたグラフである。
予め、調整発振を実施してエキシマ増幅器１４の入出力特性の注入レーザ光のエネルギ依存性を計測しておき、その計測結果のデータをテーブルデータＴＤ３に保存しておいてもよい。
図５３のステップＳ５３１の後、レーザ制御部１８はステップＳ５３２に進み、テーブルデータＴＤ３から第３のパルスレーザ光ＬＰ３の予測されるパルスエネルギＥｓｅｓｔ及び目標パルスエネルギＥｔに基づいて充電電圧Ｖｈｖを計算する。
そして、ステップＳ５３３において、レーザ制御部１８はエキシマ増幅器１４の充電電圧をＶｈｖに設定する。
ステップＳ５３３の後、レーザ制御部１８は図５３のフローチャートを終了し、図５１のフローチャートに復帰する。
図５１のステップＳ５４の後、レーザ制御部１８はステップＳ５４０に進む。ステップＳ５４０においてレーザ制御部１８はステップＳ５３０にて得られた充電電圧Ｖｈｖの値と、ステップＳ５４にて得られたエキシマ光のパルスエネルギＥの値と、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓの値とを含む結果データをテーブルデータＴＤ３に書き込む。ステップＳ５４０の処理によってテーブルデータＴＤ３が更新され、ステップＳ５３０における充電電圧Ｖｈｖの計算精度が向上する。図５１のステップＳ５５からステップＳ５９は図５と同様である。図５１のステップＳ５８又はステップＳ５９の後、レーザ制御部１８は図５１のフローチャートを終了し、図４６のフローチャートに復帰する。
６．２．３ 波長変換システム制御部の処理例３
図５６は、実施形態４の波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。図３１のフローチャートに代えて、図５６のフローチャートが適用される。図３１との相違点を説明する。
図５６は、実施形態４の波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。図３１のフローチャートに代えて、図５６のフローチャートが適用される。図３１との相違点を説明する。
図５６のフローチャートは、ステップＳ２３４とステップＳ２３６の間にステップＳ２３５が追加されている。ステップＳ２３４の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３５に進む。ステップＳ２３５において、波長変換システム制御部３８０は波長変換システム３００の波長変換効率ηの計算及びデータの送信サブルーチン（１）を実施する。すなわち、ステップＳ２３５において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３４にて得られたδλｃｔに基づいて波長変換システム３００における波長変換効率ηを計算し、その計算結果のデータをレーザ制御部１８に送信する。
図５７は、図５６のステップＳ２３５に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図５７のステップＳ３５１において、波長変換システム制御部３８０は第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギに対する波長変換効率ηとδλｃｔとの関係が記述されたテーブルデータＴＤ４を呼び出す。
ステップＳ３５２において、波長変換システム制御部３８０はテーブルデータＴＤ４から目標中心波長δλｃｔと平均目標中心波長λｃｔａｖとの差δλｃｔにおける波長変換効率ηを計算する。
その後、ステップＳ３５３において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３５２にて求めた波長変換効率ηのデータをレーザ制御部１８に送信する。ステップＳ３５３の後、波長変換システム制御部３８０は図５７のフローチャートを終了し、図５６のフローチャートに復帰する。
図５８は、テーブルデータＴＤ４の例を示す図表である。テーブルデータＴＤ４は、目標中心波長λｃｔと平均目標中心波長λｃｔａｖとの差δλｃｔと、波長変換システム３００の波長変換効率ηとの関係が記述されたテーブルデータである。予め、調整発振を実施して、δλｃｔと波長変換効率ηの各点を計測しておき、その計測結果のデータをテーブルデータＴＤ４に保存しておいてもよい。
図５９は、δλｃｔと波長変換効率ηとの関係を示すグラフである。波長変換効率ηが最大となる波長ληｍａｘと平均目標中心波長λｃｔａｖが一致する場合に、波長変換効率ηが最大値となる。図５９に示すように、許容される波長変換効率の最低値に基づいてδλｃｔｔｒの値が定められる。
δλｃｔが次式（２９）の条件を満たす場合に、波長変換効率ηが許容される波長変換効率の最低値以上の値になる。
−δλｃｔｔｒ≦δλｃｔ≦δλｃｔｔｒ （２９）
６．３ 作用・効果
実施形態４によれば、目標中心波長λｃｔが高速に変化して、波長変換システム３００の波長変換効率が変動したとしても、波長変換効率の変動による第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギを予測して、その予測値に基づいてエキシマ増幅器１４の励起強度（充電電圧）を制御するため、エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギの変動が抑制される。
６．３ 作用・効果
実施形態４によれば、目標中心波長λｃｔが高速に変化して、波長変換システム３００の波長変換効率が変動したとしても、波長変換効率の変動による第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギを予測して、その予測値に基づいてエキシマ増幅器１４の励起強度（充電電圧）を制御するため、エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギの変動が抑制される。
７．実施形態５
７．１ 構成
実施形態５に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
７．１ 構成
実施形態５に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
７．２ 動作
実施形態５に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長の変更に伴い、波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対応して、第１の固体レーザ装置１００及び第２の固体レーザ装置２００の少なくとも一方のパルスエネルギを制御する。
実施形態５に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長の変更に伴い、波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対応して、第１の固体レーザ装置１００及び第２の固体レーザ装置２００の少なくとも一方のパルスエネルギを制御する。
既に説明した式（８）に示したとおり、波長変換システム３００の波長変換効率ηは、目標中心波長λｃｔが変化することによって変化する。
また、波長変換システム３００の波長変換効率ηは、既に説明した式（７）で表される。
Ｅｓ＝Ｅ２・Ｅ１２・η （７）
ここで、波長変換効率ηが変化したとしても、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓを一定にするためには、第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１と
第２のパルスレーザ光ＬＰ２のパルスエネルギの少なくとも一方を制御することが必要となる。
ここで、波長変換効率ηが変化したとしても、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓを一定にするためには、第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１と
第２のパルスレーザ光ＬＰ２のパルスエネルギの少なくとも一方を制御することが必要となる。
７．２．１ 第１の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
実施形態５では、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの目標値ＥｓｔがＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを制御する。
実施形態５では、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの目標値ＥｓｔがＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを制御する。
ただし、第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔはＥ２ｔ＝Ｅ２０の固定値とする。
この条件で式（７）から、求めるＥ１ｔは以下の式（３０）で表される。
Ｅ１ｔ＝｛Ｅｓ０／（η・Ｅ２０）｝１／２ （３０）
７．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例３
図６０は、実施形態５の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２７のフローチャートに代えて、図６０のフローチャートを適用することができる。図２７との相違点を説明する。
７．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例３
図６０は、実施形態５の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２７のフローチャートに代えて、図６０のフローチャートを適用することができる。図２７との相違点を説明する。
図６０のフローチャートは、図２７のステップＳ６５Ａに代えて、ステップＳ６５Ｂを含む。
ステップＳ６５Ｂ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のエネルギ制御サブルーチン（３）を実施する。
図６１は、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチン（３）の例を示すフローチャートである。図６１のフローチャートは、図６０のステップＳ６５Ｂに適用される。
図６１のフローチャートについて図２９との相違点を説明する。図６１のフローチャートは、ステップＳ１１１とステップＳ１１２の間に、ステップＳ１１０１、Ｓ１１０２及びＳ１１０３を含む。また、図６１のフローチャートはステップＳ１１８が削除されている。
固体レーザシステム制御部３５０が波長変換システム３００からＦｃ＝１のフラグ信号（ＯＫ信号）を受信して、ステップＳ１１１の判定結果がＹｅｓ判定になると、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１０１に進む。ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３は、固体レーザシステム制御部３５０が波長変換効率ηと第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔ＝Ｅ２０から第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを計算する処理のステップである。
ステップＳ１１０１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制御部３８０から波長変換システム３００の波長変換効率ηのデータを受信する。
ステップＳ１１０２において、固体レーザシステム制御部３５０は第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを計算する。計算式は式（３０）を用いてもよいし、式（３０）に相当するテーブルデータを用いてもよい。
ステップＳ１１０３において、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１０２で求めた目標パルスエネルギＥ１ｔのデータを第１のエネルギ制御部１６８へ送信する。
ステップＳ１１０３の後、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からステップＳ１１７の処理は図３０と同様である。図６１のステップ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Ｓ１１９に進む。
ステップＳ１１７又はステップＳ１１９の後、固体レーザシステム制御部３５０は図６１のフローチャートを終了し、図６０のフローチャートに復帰する。
７．２．３ 波長変換システム制御部の処理例４
図６２は、実施形態５の波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。図５６のフローチャートに代えて、図６２のフローチャートが適用される。図５６との相違点を説明する。
図６２は、実施形態５の波長変換システム制御部３８０における処理内容の例を示すフローチャートである。図５６のフローチャートに代えて、図６２のフローチャートが適用される。図５６との相違点を説明する。
図６２のフローチャートは、ステップＳ２３５に代えて、ステップＳ２３５Ａを含む。
ステップＳ２３５Ａにおいて、波長変換システム制御部３８０は波長変換システム３００の波長変換効率ηの計算及びデータの送信サブルーチン（２）の処理を実施する。すなわち、ステップＳ２３５Ａにおいて、波長変換システム制御部３８０はステップＳ２３４にて得られたδλｃの値に基づいて波長変換システム３００における波長変換効率ηを計算し、その計算結果のデータを固体レーザシステム制御部３５０に送信する。
ステップＳ２３６以降の処理は、図５６と同様である。
図６３は、図６２のステップＳ２３５Ａに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図６３のフローチャートについて、図５７との相違点を説明する。図６３のフローチャートは、図５７のステップＳ３５３に代えて、ステップＳ３５４を含む。
図６３に示すように、ステップＳ３５２の後、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３５４に進む。ステップＳ３５４において、波長変換システム制御部３８０はステップＳ３５２にて得られた波長変換効率ηのデータを固体レーザシステム制御部３５０に送信する。ステップＳ３５４の後、波長変換システム制御部３８０は図６３のフローチャートを終了し、図６２のフローチャートに復帰する。
７．３ 作用・効果
実施形態５によれば、目標中心波長λｃｔの変化による波長変換効率ηに基づいて、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを制御している。これにより、エキシマ増幅器１４によって増幅されたパルスレーザ光（エキシマレーザ光）のパルスエネルギの安定性が改善される。
実施形態５によれば、目標中心波長λｃｔの変化による波長変換効率ηに基づいて、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを制御している。これにより、エキシマ増幅器１４によって増幅されたパルスレーザ光（エキシマレーザ光）のパルスエネルギの安定性が改善される。
８．実施形態６
８．１ 構成
実施形態６に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
８．１ 構成
実施形態６に係るレーザシステム１Ａの構成は、図２４に示す構成と同様であってよい。
８．２ 動作
８．２．１ 第２の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
実施形態６に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長λｃｔの変更に伴い、波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対応して、第２の固体レーザ装置２００のパルスエネルギを制御する。
８．２．１ 第２の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
実施形態６に係るレーザシステム１Ａは、実施形態１又は実施形態２の制御に追加して、目標中心波長λｃｔの変更に伴い、波長変換システム３００による波長変換後のパルスレーザ光のパルスエネルギの変化に対応して、第２の固体レーザ装置２００のパルスエネルギを制御する。
すなわち、実施形態６では、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの目標値ＥｓｔがＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔを制御する。
ただし、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔはＥ１ｔ＝Ｅ１０の固定値とする。
この条件で式（７）から、求めるＥ２ｔは以下の式（３１）で表される。
Ｅ２ｔ＝Ｅｓ０／｛η・（Ｅ１０）２｝ （３１）
８．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例４
図６４は、実施形態６の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６０のフローチャートに代えて、図６４のフローチャートが適用される。図６０との相違点を説明する。
８．２．２ 固体レーザシステム制御部の処理例４
図６４は、実施形態６の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６０のフローチャートに代えて、図６４のフローチャートが適用される。図６０との相違点を説明する。
図６４のフローチャートは、図６０のステップＳ６５Ｂに代えて、ステップＳ６５Ｃを含む。
ステップＳ６５Ｃ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のエネルギ制御サブルーチン（４）を実施する。
図６５は、固体レーザシステム１０のエネルギ制御サブルーチン（４）の例を示すフローチャートである。図６５のフローチャートは、図６４のステップＳ６５Ｃに適用される。
図６５のフローチャートについて図６１との相違点を説明する。図６５のフローチャートは、図６１のステップＳ１１０２及びステップＳ１１０３に代えて、ステップＳ１１０４及びＳ１１０５を含む。
ステップＳ１１０１の後、ステップＳ１１０４において、固体レーザシステム制御部３５０は第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔを計算する。計算式は式（３１）を用いてもよいし、式（３１）に相当するテーブルデータを用いてもよい。
ステップＳ１１０５において、固体レーザシステム制御部３５０はステップＳ１１０４で求めた目標パルスエネルギＥ２ｔのデータを第２のエネルギ制御部２６８へ送信する。
ステップＳ１１０５の後、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以降の処理は、図６１と同様である。
なお、実施形態６における波長変換システム制御部３８０の動作は、実施形態５と同様であってよい。
８．３ 作用・効果
実施形態６によれば、目標中心波長λｃｔの変化による波長変換効率ηに基づいて、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔを制御している。これにより、エキシマ増幅器１４によって増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギの安定性が改善される。
実施形態６によれば、目標中心波長λｃｔの変化による波長変換効率ηに基づいて、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔを制御している。これにより、エキシマ増幅器１４によって増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギの安定性が改善される。
８．４ 変形例
実施形態５及び実施形態６では、第１のパルスレーザ光ＬＰ１又は第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギを制御することによって、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの変動を抑制する制御を行う例を説明したが、これら２つの例に限定されることなく、第３のパルスレーザ光ＬＰ３の目標パルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０となるように、第１のパルスレーザ光ＬＰ１及び第２のパルスレーザ光ＬＰ２のそれぞれの目標パルスエネルギＥ１ｔ及びＥ２ｔを制御してもよい。
実施形態５及び実施形態６では、第１のパルスレーザ光ＬＰ１又は第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギを制御することによって、第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの変動を抑制する制御を行う例を説明したが、これら２つの例に限定されることなく、第３のパルスレーザ光ＬＰ３の目標パルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０となるように、第１のパルスレーザ光ＬＰ１及び第２のパルスレーザ光ＬＰ２のそれぞれの目標パルスエネルギＥ１ｔ及びＥ２ｔを制御してもよい。
この場合、式（７）から、次式（３２）が得られる。
Ｅｓ０＝Ｅ２ｔ・（Ｅ１ｔ）２・η （３２）
式（３２）を変形すると、次の式（３３）及び式（３４）が得られる。
式（３２）を変形すると、次の式（３３）及び式（３４）が得られる。
Ｅ１ｔ＝｛Ｅｓ０／（η・Ｅ２ｔ）｝１／２ （３３）
Ｅ２ｔ＝Ｅｓ０／｛η・（Ｅ１ｔ）２｝ （３４）
したがって、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを式（３３）で計算し、第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔを式（３４）で計算して、得られた目標パルスエネルギＥ１ｔ、Ｅ２ｔに基づき、第１の固体レーザ装置１００の第１のパルス励起光源１３２、及び第２の固体レーザ装置２００の第２のパルス励起光源２３２及び第３のパルス励起光源２４４を制御してもよい。
Ｅ２ｔ＝Ｅｓ０／｛η・（Ｅ１ｔ）２｝ （３４）
したがって、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを式（３３）で計算し、第２のパルスレーザ光ＬＰ２の目標パルスエネルギＥ２ｔを式（３４）で計算して、得られた目標パルスエネルギＥ１ｔ、Ｅ２ｔに基づき、第１の固体レーザ装置１００の第１のパルス励起光源１３２、及び第２の固体レーザ装置２００の第２のパルス励起光源２３２及び第３のパルス励起光源２４４を制御してもよい。
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６６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６６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３のパルスレーザ光ＬＰ３である。
９．１ マルチパスで増幅する形態
図６６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６６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３のパルスレーザ光ＬＰ３である。
図６６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に入射した波長１９３．４ｎｍのシード光は、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６７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。
図６７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６７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．スペクトルモニタの具体例
１０．１ 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
１０．１．１ 構成
図６８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６８では第１のスペクトルモニタ１１２の例を示すが、第２のスペクトルモニタ２１２についても、図６８と同様の構成を適用してもよい。
１０．１ 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
１０．１．１ 構成
図６８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６８では第１のスペクトルモニタ１１２の例を示すが、第２のスペクトルモニタ２１２についても、図６８と同様の構成を適用してもよい。
図６８に示す第１のスペクトルモニタ１１２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。
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。第１の半導体レーザ１１１から出力されるレーザ光を「第１の半導体レーザ光」という。図６４において「λ１」は第１の半導体レーザ光の波長を表す。
１０．１．２ 動作
図６８において、第１の半導体レーザ１１１から出力されたレーザ光（第１の半導体レーザ光）の一部は第１のビームスプリッタ１１６で反射される。第１のビームスプリッタ１１６で反射されたレーザ光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を透過した第１の半導体レーザ光と重ね合わされる。
図６８において、第１の半導体レーザ１１１から出力されたレーザ光（第１の半導体レーザ光）の一部は第１のビームスプリッタ１１６で反射される。第１のビームスプリッタ１１６で反射されたレーザ光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を透過した第１の半導体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に結像する第１の半導体レーザ光と基準レーザ光とのスリット像を計測することによって、第１の半導体レーザ１１１の中心波長とスペクトル線幅を計測することができる。
なお、図６８ではグレーティング７００を含む分光器７０２の例を示したが、エタロン分光器を用いてもよい。
１０．２ ヘテロダイン干渉計を用いるスペクトルモニタの例
１０．２．１ 構成
図６９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。なお、図６９では第１のスペクトルモニタ１１２の例を示す。第１のスペクトルモニタ１１２として、図６９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６９に示す第１のスペクトルモニタ１１２は、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６と、ビームスプリッタ７０８と、光強度センサ７２０と、スペクトル解析部７０４と、を含む。
１０．２．１ 構成
図６９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。なお、図６９では第１のスペクトルモニタ１１２の例を示す。第１のスペクトルモニタ１１２として、図６９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６９に示す第１のスペクトルモニタ１１２は、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６と、ビームスプリッタ７０８と、光強度センサ７２０と、スペクトル解析部７０４と、を含む。
図６９に示すように、第１のビームスプリッタ１１６と光強度センサ７２０との間の光路にビームスプリッタ７０８が配置される。ビームスプリッタ７０８は、ＣＷ発振基準レーザ光源７０６からの基準レーザ光と、第１の半導体レーザ１１１から出力された第１の半導体レーザ光の一部とを重ね合わせた光を光強度センサ７２０に入射させるように配置される。
１０．２．２ 動作
図６９に示す第１のスペクトルモニタ１１２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、第１の半導体レーザ１１１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によって計測する。
図６９に示す第１のスペクトルモニタ１１２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、第１の半導体レーザ１１１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によって計測する。
光強度センサ７２０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、第１の半導体レーザ１１１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。
ビート信号は、次の式（３５）で表される。
ＩＰＤ：センサ出力信号（ビート信号）
Ｒ：受光感
ｔ：時間
ＰＣ：基準光源の光強度
ＰＱ：検出光の光強度
ｆＣ ：基準光源の周波数
ｆｑ ：被検出光の周波数
なお、第１のスペクトルモニタ１１２に限らず、第２のスペクトルモニタ２１２（図２４参照）についても、図６９と同様の構成を適用することができる。
Ｒ：受光感
ｔ：時間
ＰＣ：基準光源の光強度
ＰＱ：検出光の光強度
ｆＣ ：基準光源の周波数
ｆｑ ：被検出光の周波数
なお、第１のスペクトルモニタ１１２に限らず、第２のスペクトルモニタ２１２（図２４参照）についても、図６９と同様の構成を適用することができる。
１１．ＣＷ発振基準レーザ光源の例
１１．１ １５４７．２ｎｍ又は１５５４ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
図７０は、ＣＷ発振基準レーザ光源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１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１の光強度センサ７７８と、第１の基準レーザ制御部７８２と、を含む。
１１．１ １５４７．２ｎｍ又は１５５４ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
図７０は、ＣＷ発振基準レーザ光源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１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１の光強度センサ７７８と、第１の基準レーザ制御部７８２と、を含む。
第１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。
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１の光強度センサ７７８に受光される。
第１の基準レーザ制御部７８２は、第１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１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１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、図１、図２４、図６８及び図６９に示した第１のスペクトルモニタ１１２のＣＷ発振基準レーザ光源７０６として適用できる。
１１．２ １０３０ｎｍの波長領域のＣＷ発振基準レーザ光源
図７１は、ＣＷ発振基準レーザ光源の他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２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２の光強度センサ７５８と、第２の基準レーザ制御部７６１と、を含む。
図７１は、ＣＷ発振基準レーザ光源の他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２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２の光強度センサ７５８と、第２の基準レーザ制御部７６１と、を含む。
第２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２の光強度センサ７５８に受光される。
第２の基準レーザ制御部７６１は、第２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２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１及び図２４に示した第２のスペクトルモニタ２１２のＣＷ発振基準レーザ光源として適用することができる。
１２．半導体光増幅器の例
１２．１ 構成
図７２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７２と同様の構成を適用することができる。
１２．１ 構成
図７２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７２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。
１２．２ 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。
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。
同期制御部１７から出力される制御信号（パルス信号）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１及び図２４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。
１３． 光ファイバ増幅器の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）を抑制する半導体レーザシステムの例
１３．１ 構成
図７３は、第１の半導体レーザシステム１１０の他の構成例を示すブロック図である。図１２との相違点を説明する。図７３に示す第１の半導体レーザシステム１１０は、第１の半導体レーザ１１１に流す電流を変調制御するための関数発生器（ＦＧ：Function Generator）１６７が追加されている。
１３．１ 構成
図７３は、第１の半導体レーザシステム１１０の他の構成例を示すブロック図である。図１２との相違点を説明する。図７３に示す第１の半導体レーザシステム１１０は、第１の半導体レーザ１１１に流す電流を変調制御するための関数発生器（ＦＧ：Function Generator）１６７が追加されている。
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、シードレーザ光を高いパルスエネルギとなるように光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）の発生によって、固体レーザ装置が破損する恐れがある。ＳＢＳを抑制するには、光ファイバ増幅器に入射するシードレーザ光のスペクトル線幅を広げることが有効である。図７３に示す第１の半導体レーザシステム１１０では、関数発生器１６７を用いてシングル縦モードの分布帰還型半導体レーザ（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を抑制する。
１３．２ 動作
ＤＦＢレーザの発振中心波長は、半導体素子４０の電流値及び／又は半導体設定温度を変化させることによって変更できる。
ＤＦＢレーザの発振中心波長は、半導体素子４０の電流値及び／又は半導体設定温度を変化させることによって変更できる。
高速で波長をチャーピングさせて、スペクトル線幅を制御する場合は、第１の半導体レーザ１１１に流れる電流の電流値を高速に変化させることによって制御が実現可能である。
図７３に示すように、第１の半導体レーザ制御部１１４から関数発生器１６７に、電流制御パラメータとしてＤＣ成分値Ａ１ｄｃと、ＡＣ成分の変動幅Ａ１ａｃと、ＡＣ成分の周期Ａ１Ｔとの各パラメータの値を送信することによって、高速で波長をチャーピングさせることができる。これにより、光ファイバ増幅器（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を維持することが可能になる。
関数発生器１６７は、第１の半導体レーザ制御部１１４から指定された電流制御パラメータに応じた波形の電気信号を電流制御部５４に出力する。電流制御部５４は関数発生器１６７からの電気信号に応じた電流を半導体素子４０に流すように電流制御を行う。なお、関数発生器１６７は、第１の半導体レーザ１１１の外部に設けられてもよい。例えば、関数発生器１６７は、第１の半導体レーザ制御部１１４に含まれてもよい。
図７４は、チャーピングによって実現されるスペクトル線幅の概念図である。スペクトル線幅Δλ１ｃｈｓｂｓは、チャーピングによって生成される最大波長と最小波長との差として計測される。
第１の半導体レーザシステム１１０の電流制御パラメータは次の値を含む。
Ａ１ｄｃ:半導体素子に流れる電流のＤＣ成分値
Ａ１ａｃ：半導体素子に流れる電流のＡＣ成分の変動幅（電流の極大値と極小値との差）
Ａ１Ｔ：半導体素子に流れる電流のＡＣ成分の周期
電流制御パラメータのＡＣ成分値Ａ１ａｃ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Δλ１ｃｈｓｂｓとなる値とする。
Ａ１ａｃ：半導体素子に流れる電流のＡＣ成分の変動幅（電流の極大値と極小値との差）
Ａ１Ｔ：半導体素子に流れる電流のＡＣ成分の周期
電流制御パラメータのＡＣ成分値Ａ１ａｃ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Δλ１ｃｈｓｂｓとなる値とする。
電流制御パラメータのＤＣ成分値Ａ１ｄｃを制御することによって、中心波長を高速に制御することができる。
第１の半導体光増幅器１２０の増幅パルスの時間幅ＤとＡＣ成分の周期Ａ１Ｔとの関係は次の式（３６）を満足するのが好ましい。
Ｄ＝ｎ・Ａ１Ｔ ｎは１以上の整数である。 （３６）
この式（３６）の関係を満足させることによって、第１の半導体光増幅器１２０で、どのようなタイミングでパルス増幅を行っても、増幅されたパルスレーザ光のスペクトル波形の変化を抑制できる。
この式（３６）の関係を満足させることによって、第１の半導体光増幅器１２０で、どのようなタイミングでパルス増幅を行っても、増幅されたパルスレーザ光のスペクトル波形の変化を抑制できる。
また、式（３６）を満足しなくても、第１の半導体光増幅器１２０でのパルス幅の範囲は、例えば１０ｎｓ〜５０ｎｓである。半導体素子に流れる電流のＡＣ成分の周期Ａ１Ｔは、第１の半導体光増幅器１２０のパルス幅（増幅パルスの時間幅Ｄ）よりも十分短い周期である。例えば、この周期は第１の半導体光増幅器１２０でのパルス幅に対して、１／１０００以上１／１０以下、であることが好ましい。さらに好ましくは１／１０００以上１／１００以下であってもよい。
１３．３ 作用・効果
図７３で説明した構成を用いることにより、第１のファイバ増幅器１４０のＳＢＳを抑制することができる。
図７３で説明した構成を用いることにより、第１のファイバ増幅器１４０のＳＢＳを抑制することができる。
１３．４ その他
図７３では、第１の半導体レーザシステム１１０について説明したが、第２の半導体レーザシステム２１０についても、図７３と同様の構成を適用してよい。
図７３では、第１の半導体レーザシステム１１０について説明したが、第２の半導体レーザシステム２１０についても、図７３と同様の構成を適用してよい。
１４．実施形態７
１４．１ 構成
図７５は、実施形態７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１０Ｂの部分のみが示されている。図２４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７５に示す固体レーザシステム１０Ｂを適用してもよい。図２４との相違点を説明する。
１４．１ 構成
図７５は、実施形態７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１０Ｂの部分のみが示されている。図２４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７５に示す固体レーザシステム１０Ｂを適用してもよい。図２４との相違点を説明する。
図７５に示す固体レーザシステム１０Ｂは、図２４における第１の固体レーザ装置１００及び波長変換システム３００に代えて、第１の固体レーザ装置１００Ｂ及び波長変換システム３７０を含む。固体レーザシステム１０Ｂは、第２の固体レーザ装置２００を備えていない。
固体レーザシステム１０Ｂは、第１の固体レーザ装置１００Ｂから波長約７７３．６ｎｍの第１のパルスレーザ光ＬＰ１を出力し、波長変換システム３７０で第４高調波光（４倍高調波光）に波長変換して波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光（第３のパルスレーザ光ＬＰ３）を得る。
第１の固体レーザ装置１００Ｂの構成は、図２４における第１の固体レーザ装置１００と同様である。ただし、図２４における第１の固体レーザ装置１００は発振波長が約１５４７．２ｎｍであるのに対し、図７５に示す第１の固体レーザ装置１００Ｂの発振波長は約７７３．６ｎｍである点で相違する。
また、第１の固体レーザ装置１００Ｂでは、図２４の第１のファイバ増幅器１４０からチタンサファイヤ増幅器１４１に変更されており、第１のパルス励起光源１３２として、ＹＬＦレーザの第２高調波光であるパルスレーザ光を出力するレーザ装置が用いられる。チタンサファイヤ増幅器１４１はゲイン媒質としてチタンサファイヤ結晶を含む。ＹＬＦ（イットリウムリチウムフルオライド）は、化学式ＬｉＹＦ４で表される固体レーザ結晶である。
波長変換システム３７０は、複数の非線形結晶を含み、入射したパルスレーザ光を波長変換して４倍高調波のパルスレーザ光を出力する。例えば、波長変換システム３７０は、ＢＢＯ結晶３７１と、ＫＢＢＦ結晶３７２と、を含む。「ＢＢＯ」は化学式β−ＢａＢ２Ｏ４で表される。「ＫＢＢＦ」は化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２で表される。
ＢＢＯ結晶３７１は本開示における「第１の非線形結晶」の一例である。ＫＢＢＦ結晶３７２は本開示における「第２の非線形結晶」の一例である。
ＢＢＯ結晶３７１は第１の回転ステージ３６１上に配置される。ＫＢＢＦ結晶３７２は第２の回転ステージ３６２上に配置される。
１４．２ 動作
第１の固体レーザ装置１００Ｂから出力された第１のパルスレーザ光ＬＰ１は、波長変換システム３７０のＢＢＯ結晶３７１に入射する。ＢＢＯ結晶３７１は、波長約７７３．６ｎｍのパルスレーザ光を第２高調波光である波長約３８６．８ｎｍのパルスレーザ光に変換する。
第１の固体レーザ装置１００Ｂから出力された第１のパルスレーザ光ＬＰ１は、波長変換システム３７０のＢＢＯ結晶３７１に入射する。ＢＢＯ結晶３７１は、波長約７７３．６ｎｍのパルスレーザ光を第２高調波光である波長約３８６．８ｎｍのパルスレーザ光に変換する。
ＫＢＢＦ結晶３７２は、ＢＢＯ結晶３７１から出力された波長約３８６．８ｎｍのパルスレーザ光を第２高調波光である波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光に変換する。
波長変換システム３７０から出力されたパルスレーザ光は、ビームスプリッタ３２８を介して固体レーザシステム１０Ｂから出力される。
固体レーザシステム１０Ｂを含むレーザシステムから出力されるパルスレーザ光の波長の可変範囲が例えば１９３．２ｎｍ〜１９３．５ｎｍである場合、第１の半導体レーザ１１１の波長可変範囲は、７７２．８ｎｍ〜７７４．０ｎｍとなる。
ここで、波長７７３．６ｎｍの第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギをＥ１、波長３８６．８ｎｍの第４のパルスレーザ光ＬＰ４のパルスエネルギをＥ４とすると、波長変換システム３７０から出力される波長１９３．４ｎｍの第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓは、以下の式で表される。
Ｅ１２・η１＝Ｅ４ （３７）
η１：第１のパルスレーザ光ＬＰ１が第４のパルスレーザ光ＬＰ４に波長変換される効率
Ｅ４２・η2＝Ｅｓ （３８）
η２：第４のパルスレーザ光ＬＰ４が第３のパルスレーザ光ＬＰ３に波長変換される効率
Ｅ１４・η＝Ｅｓ （３９）
η＝η１２・η２ （４０）
式（３９）に示されるように、固体レーザシステム１０Ｂから出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓは、第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１の４乗に比例する。
η１：第１のパルスレーザ光ＬＰ１が第４のパルスレーザ光ＬＰ４に波長変換される効率
Ｅ４２・η2＝Ｅｓ （３８）
η２：第４のパルスレーザ光ＬＰ４が第３のパルスレーザ光ＬＰ３に波長変換される効率
Ｅ１４・η＝Ｅｓ （３９）
η＝η１２・η２ （４０）
式（３９）に示されるように、固体レーザシステム１０Ｂから出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓは、第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１の４乗に比例する。
波長変換システム３７０の波長変換効率ηの波長依存性は、図５８及び図５９で説明したように、テーブルデータＴＤ４として保存してもよい。
波長変換システム制御部３８０は、テーブルデータＴＤ４を用いて、ＢＢＯ結晶３７１への入射角度θ１とＫＢＢＦ結晶３７２への入射角度θ２を制御する。すなわち、波長変換システム制御部３８０は、ＢＢＯ結晶３７１への入射角度θ１については第４のパルスレーザ光ＬＰ４の波長が３８６．８ｎｍで波長変換効率η１が最大となるような角度となるように第１の回転ステージ３６１を制御し、ＫＢＢＦ結晶３７２への入射角度θ２については第３のパルスレーザ光ＬＰ３の波長が１９３．４ｎｍで波長変換効率が最大となるような角度となるように第２の回転ステージ３６２を制御する。
そして、目標中心波長λｃｔが１９３．４ｎｍを中心として変化したときの第１のパルスレーザ光ＬＰ１のパルスエネルギＥ１と第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギＥｓから、次式（４１）を用いて波長変換効率ηを求めてもよい。
η＝Ｅｓ／Ｅ１４ （４１）
１４．３ 波長に関する制御例
レーザ制御部１８は、露光装置２０から目標中心波長λｃｔのデータを受信すると、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。固体レーザシステム制御部３５０は、露光装置２０の露光制御部２２から指令される目標中心波長λｃｔから、第１の半導体レーザ制御部１１４に指令する目標中心波長λ１ｃｔを次式（４２）から求める。
１４．３ 波長に関する制御例
レーザ制御部１８は、露光装置２０から目標中心波長λｃｔのデータを受信すると、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。固体レーザシステム制御部３５０は、露光装置２０の露光制御部２２から指令される目標中心波長λｃｔから、第１の半導体レーザ制御部１１４に指令する目標中心波長λ１ｃｔを次式（４２）から求める。
λ１ｃｔ＝４・λｃｔ （４２）
すなわち、固体レーザシステム制御部３５０は、式（４２）から第１の半導体レーザ１１１の目標中心波長λ１ｃｔを求め、第１の半導体レーザ制御部１１４に目標中心波長λ１ｃｔのデータを送信する。さらに、固体レーザシステム制御部３５０は、波長変換システム制御部３８０に、目標中心波長λ１ｃｔのデータを送信する。
すなわち、固体レーザシステム制御部３５０は、式（４２）から第１の半導体レーザ１１１の目標中心波長λ１ｃｔを求め、第１の半導体レーザ制御部１１４に目標中心波長λ１ｃｔのデータを送信する。さらに、固体レーザシステム制御部３５０は、波長変換システム制御部３８０に、目標中心波長λ１ｃｔ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の半導体レーザ１１１の中心波長がλ１ｃtとなるように、第１のスペクトルモニタ１１２からの計測結果を基に、第１の半導体レーザ１１１をフィードバック制御する。
波長変換システム制御部３８０は、目標中心波長λｃｔのデータを受信すると、目標中心波長λｃｔについて所定のサンプル数で平均値（平均目標中心波長λｃｔａｖ）を計算する。そして、波長変換システム制御部３８０は、算出された平均目標中心波長λｃｔａｖにおいて、ＢＢＯ結晶３７１とＫＢＢＦ結晶３７２でのそれぞれの波長変換効率がそれぞれ最大となる入射角度θ１及びθ２となるように、第１の回転ステージ３６１及び第２の回転ステージ３６２を制御する。
また、波長変換システム制御部３８０は、目標中心波長λｃｔと平均目標中心波長λｃｔａｖとの差δλｃｔ＝λｃｔ−λｃｔａｖを計算し、テーブルデータＴＤ４から波長変換効率ηを計算し、固体レーザシステム制御部３５０やレーザ制御部１８にこの波長変換効率ηのデータを送信する。
１４．４ パルスエネルギに関する制御例
１４．４．１ エキシマ増幅器の入出力特性の飽和領域で運転する場合
実施形態７において、実施形態３と同様の制御を組み合わせてよい。すなわち、図４５で説明したように、エキシマ増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギの変化割合Ｅａｒと第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの変化割合Ｅｓｒの比の値（Ｅａｒ／Ｅｓｒ）が０．０１以下となる式（２５）の条件を満たすことにより、エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを安定化させることができる。
１４．４．１ エキシマ増幅器の入出力特性の飽和領域で運転する場合
実施形態７において、実施形態３と同様の制御を組み合わせてよい。すなわち、図４５で説明したように、エキシマ増幅されたパルスレーザ光のパルスエネルギの変化割合Ｅａｒと第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギの変化割合Ｅｓｒの比の値（Ｅａｒ／Ｅｓｒ）が０．０１以下となる式（２５）の条件を満たすことにより、エキシマ増幅器１４から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを安定化させることができる。
この場合、第１の固体レーザ装置１００Ｂから出力される第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔは所定の固定値Ｅ１０に設定して、第１のエネルギ制御部１６８はパルスエネルギ制御を行う。
１４．４．２ エキシマ増幅器の励起強度を制御してパルスエネルギを補正する場合
実施形態７において、実施形態４と同様の制御を組み合わせてよい。すなわち、第１の固体レーザ装置１００Ｂから出力される第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔは、所定の固定値Ｅ１０に設定する。そして、レーザ制御部１８は、エキシマ増幅器１４に注入された第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギを予測計算して、その予測値Ｅｓｅｓｔに基づいて目標パルスエネルギＥｔに近づくように、エキシマ増幅器１４の励起強度（充電電圧Ｖｈｖ）を制御する。
実施形態７において、実施形態４と同様の制御を組み合わせてよい。すなわち、第１の固体レーザ装置１００Ｂから出力される第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔは、所定の固定値Ｅ１０に設定する。そして、レーザ制御部１８は、エキシマ増幅器１４に注入された第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギを予測計算して、その予測値Ｅｓｅｓｔに基づいて目標パルスエネルギＥｔに近づくように、エキシマ増幅器１４の励起強度（充電電圧Ｖｈｖ）を制御する。
１４．４．３ 第１の固体レーザ装置のパルスエネルギ制御によってパルスエネルギ変動を抑制する例
実施形態７において、実施形態５と同様の制御を組み合わせてよい。すなわち、固体レーザシステム１０Ｂから出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを制御してもよい。ただし、この場合、式（３９）から、求める目標パルスエネルギＥ１ｔは、以下の式（４３）となる。
実施形態７において、実施形態５と同様の制御を組み合わせてよい。すなわち、固体レーザシステム１０Ｂから出力される第３のパルスレーザ光ＬＰ３のパルスエネルギが目標値のＥｓｔ＝Ｅｓ０（固定値）となるように、第１のパルスレーザ光ＬＰ１の目標パルスエネルギＥ１ｔを制御してもよい。ただし、この場合、式（３９）から、求める目標パルスエネルギＥ１ｔは、以下の式（４３）となる。
Ｅ１ｔ＝（Ｅｓ０／η）１／４ （４３）
１４．５ 変形例
実施形態７に係るレーザシステムと同様の構成（図７５）において、実施形態２と同様のテーブルデータＴＤ１、ＴＤ２を用いて、波長範囲ごとに入射角度θ１、θ２を制御してもよい。
１４．５ 変形例
実施形態７に係るレーザシステムと同様の構成（図７５）において、実施形態２と同様のテーブルデータＴＤ１、ＴＤ２を用いて、波長範囲ごとに入射角度θ１、θ２を制御してもよい。
１５． 電子デバイスの製造方法
図７６は、露光装置２０の構成例を概略的に示す図である。図７６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。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。レーザシステム１は、各実施形態で説明したレーザシステム１Ａ等であってもよい。
図７６は、露光装置２０の構成例を概略的に示す図である。図７６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。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。レーザシステム１は、各実施形態で説明したレーザシステム１Ａ等であってもよい。
１６．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、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る。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
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、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る。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「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、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 (19)
- 第１のパルスレーザ光を出力する波長可変な第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前記第１のパルスレーザ光を波長変換する第１の非線形結晶及び前記第１の非線形結晶への前記第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージを含む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目標中心波長のデータを外部装置から受信して、前記目標中心波長に基づいて前記第１のパルスレーザ光の波長を制御し、かつ、前記目標中心波長の平均値に基づいて前記第１の非線形結晶への前記第１の入射角度を制御する制御部と、
を備えるレーザシステム。 - 請求項１に記載のレーザシステムであって、
前記平均値は、区間平均値であり、
前記制御部は、前記外部装置から時系列で指令される前記目標中心波長の区間平均値を計算し、前記区間平均値に基づいて前記第１の回転ステージの駆動を制御する、
レーザシステム。 - 請求項１に記載のレーザシステムであって、
前記平均値は、移動平均値であり、
前記制御部は、前記外部装置から時系列で指令される前記目標中心波長の移動平均値を計算し、前記移動平均値に基づいて前記第１の回転ステージの駆動を制御する、
レーザシステム。 - 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、前記目標中心波長の平均値に基づいて、前記第１の非線形結晶の波長変換効率が極大値となる前記第１の入射角度となるように、前記第１の回転ステージを制御する、
レーザシステム。 - 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の回転ステージの応答速度よりも速いサイクルで、前記外部装置から前記目標中心波長のデータを受信する、
レーザシステム。 - 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の固体レーザ装置から出力される前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギが所定の一定値となるように前記第１の固体レーザ装置を制御し、
前記波長変換システムによる波長変換効率が最大である場合に前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギをＥｓｍａｘ、前記波長変換システムによる波長変換効率が最大となる場合に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パルスエネルギをＥｍａｘ、前記Ｅｍａｘに対して許容される許容エネルギ低下割合をＥａｒ、前記エキシマレーザ光のパルスエネルギについて許容される最小エネルギ値をＥｍｉｎ、前記第１のパルスレーザ光の波長が変更されることにより前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギが変動する変動範囲の下限をＥｓｍｉｎ、前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギの変化割合をＥｓｒとする場合に、
Ｅａｒ＝（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／Ｅｍａｘ
Ｅｓｒ＝（Ｅｓｍａｘ−Ｅｓｍｉｎ）／Ｅｓｍａｘ
Ｅａｒ／Ｅｓｒ≦０．０１
を満たす、レーザシステム。 - 請求項６に記載のレーザシステムであって、
前記エキシマ増幅器に入射させる前記波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギをＥｓ、前記エキシマ増幅器の入出力特性を示す関数をＥ＝ｇ（Ｅｓ）とする場合に、
Ｅｍａｘ＝ｇ（Ｅｓｍａｘ）
Ｅｍｉｎ＝ｇ（Ｅｓｍｉｎ）
を満たす、レーザシステム。 - 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の固体レーザ装置から出力される前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギが所定の一定値となるように前記第１の固体レーザ装置を制御し、
前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギと前記波長変換システムの波長変換効率とに基づいて、前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギの予測値を求め、前記予測値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目標パルスエネルギとに基づいて、前記エキシマ増幅器の充電電圧を制御する、
レーザシステム。 - 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、前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギが所定の目標値となるように、前記第１の固体レーザ装置から出力される前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギを制御する、
レーザシステム。 - 請求項１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の非線形結晶によって波長変換されたパルスレーザ光が入射する第２の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶によって波長変換されたパルスレーザ光の前記第２の非線形結晶への第２の入射角度を変化させる第２の回転ステージと、
を含み、
前記制御部は、前記目標中心波長の平均値に基づいて、前記第２の非線形結晶への前記第２の入射角度を制御する、
レーザシステム。 - 請求項１に記載のレーザシステムであって、さらに、
前記第１のパルスレーザ光と異なる波長の第２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１の非線形結晶は、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とから第１の和周波光を生成し、
前記波長変換システムは、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とから波長変換後の前記パルスレーザ光としての第３のパルスレーザ光を出力し、
前記第３のパルスレーザ光が前記エキシマ増幅器に入射する、
レーザシステム。 - 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波長可変な第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前記第１のパルスレーザ光を波長変換する第１の非線形結晶及び前記第１の非線形結晶への前記第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージを含む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エキシマレーザ光の目標中心波長のデータを外部装置から受信して、前記目標中心波長に基づいて前記第１のパルスレーザ光の波長を制御し、かつ、前記目標中心波長の平均値に基づいて前記第１の非線形結晶への前記第１の入射角度を制御する制御部と、
を備える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。 - 第１のパルスレーザ光を出力する波長可変な第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前記第１のパルスレーザ光を波長変換する第１の非線形結晶及び前記第１の非線形結晶への前記第１のパルスレーザ光の第１の入射角度を変化させる第１の回転ステージを含む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目標中心波長のデータを外部装置から受信して、前記目標中心波長が属する第１の波長範囲の中央の波長において前記第１の非線形結晶の波長変換効率が極大値となるように、前記第１の非線形結晶への前記第１の入射角度を制御する制御部と、を備え、
前記第１の波長範囲は、前記第１の非線形結晶の波長変換効率が前記第１の入射角度と波長とに依存して変化する特性に基づき、前記第１の非線形結晶の最大変換効率よりも低い第１の許容効率最低値となる波長を前記第１の波長範囲の境界波長として区分けされており、前記第１の波長範囲ごとにそれぞれ特定の前記第１の入射角度で前記第１の非線形結晶の波長変換効率が前記第１の許容効率最低値以上になるよう定められている、
レーザシステム。 - 請求項１３に記載のレーザシステムであって、
前記第１の許容効率最低値は、前記第１の非線形結晶の前記最大変換効率の８０％以上に定められている、
レーザシステム。 - 請求項１３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の固体レーザ装置から出力される前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギが所定の一定値となるように前記第１の固体レーザ装置を制御し、
前記波長変換システムによる波長変換効率が最大となる場合に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パルスエネルギをＥｍａｘ、前記Ｅｍａｘに対して許容される許容エネルギ低下割合をＥａｒ、前記エキシマレーザ光のパルスエネルギについて許容される最小エネルギ値をＥｍｉｎ、前記波長変換システムによる波長変換効率が最大である場合に前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギをＥｓｍａｘ、前記第１のパルスレーザ光の波長が変更されることにより前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギが変動する変動範囲の下限をＥｓｍｉｎ、前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギの変化割合をＥｓｒとする場合に、
Ｅａｒ＝（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／Ｅｍａｘ
Ｅｓｒ＝（Ｅｓｍａｘ−Ｅｓｍｉｎ）／Ｅｓｍａｘ
Ｅａｒ／Ｅｓｒ≦０．０１
を満たす、レーザシステム。 - 請求項１３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の固体レーザ装置から出力される前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギが所定の一定値となるように前記第１の固体レーザ装置を制御し、
前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギと前記波長変換システムの波長変換効率とに基づいて、前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギの予測値を求め、前記予測値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目標パルスエネルギとに基づいて、前記エキシマ増幅器の充電電圧を制御する、
レーザシステム。 - 請求項１３に記載のレーザシステムであって、
前記制御部は、前記波長変換システムから出力される波長変換後の前記パルスレーザ光のパルスエネルギが所定の目標値となるように、前記第１の固体レーザ装置から出力される前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギを制御する、
レーザシステム。 - 請求項１３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の非線形結晶によって波長変換されたパルスレーザ光が入射する第２の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶によって波長変換されたパルスレーザ光の前記第２の非線形結晶への第２の入射角度を変化させる第２の回転ステージと、
を含み、
前記制御部は、前記外部装置から指令された前記目標中心波長が属する第２の波長範囲の中央の波長において前記第２の非線形結晶の波長変換効率が極大値となるように、前記第２の非線形結晶への前記第２の入射角度を制御し、
前記第２の波長範囲は、前記第２の非線形結晶の波長変換効率が前記第２の入射角度と前記目標中心波長とに依存して変化する特性に基づき、前記第２の非線形結晶の最大変換効率よりも低い第２の許容効率最低値となる波長を前記第２の波長範囲の境界波長として区分けされており、前記第２の波長範囲ごとにそれぞれ特定の前記第２の入射角度で前記第２の非線形結晶の波長変換効率が前記第２の許容効率最低値以上になるよう定められている、
レーザシステム。 - 請求項１３に記載のレーザシステムであって、さらに、
前記第１のパルスレーザ光と異なる波長の第２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１の非線形結晶は、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とから第１の和周波光を生成し、
前記波長変換システムは、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とから波長変換後の前記パルスレーザ光としての第３のパルスレーザ光を出力し、
前記第３のパルスレーザ光が前記エキシマ増幅器に入射する、
レーザシステム。
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