WO2023199513A1 - レーザ装置、レーザ装置の波長制御方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

レーザ装置、レーザ装置の波長制御方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers

Definitions

  • the spectral line width of the spontaneous oscillation light of the KrF excimer laser device and the ArF excimer laser device is as wide as 350 to 400 pm. Therefore, if the projection lens is made of a material that transmits ultraviolet light such as KrF and ArF laser light, chromatic aberration may occur. As a result, resolution may be reduced. Therefore, it is necessary to narrow the spectral linewidth of the laser beam output from the gas laser device until the chromatic aberration becomes negligible. Therefore, in order to narrow the spectral line width, a line narrowing module (LNM) including a narrowing element (etalon, grating, etc.) is installed in the laser resonator of a gas laser device. There is.
  • a gas laser device whose spectral linewidth is narrowed will be referred to as a narrowband gas laser device.
  • Embodiment 2 5.1 Configuration 5.2 Flowchart of laser control processor 5.3 Temperature control of semiconductor laser 5.3.1 Flowchart example 1 5.3.2 Flowchart example 2 5.3.3 Actions/Effects 5.4 Wavelength Conversion System 5.4.1 Flowchart Example 5.4.2 Flowchart Example 6. Embodiment 3 6.1 In the case of two-wavelength exposure 6.1.1 Flowchart example 6.1.2 Flowchart example 6.2 In the case of multi-wavelength exposure 6.2.1 Flowchart example 6.2.2 Flowchart example 7. Embodiment 4 7.1 Configuration 7.2 Operation 7.3 Others 8. Embodiment 5 8.1 Configuration 8.2 Operation 8.3 Others 8.4 Actions/Effects 9. Embodiment 6 9.1 Configuration 9.2 Operation 9.3 Action/Effect 10. Method for manufacturing electronic devices 11. others
  • FIG. 1 is a graph for explaining two-wavelength parameters in the case of two-wavelength exposure.
  • the horizontal axis represents wavelength ⁇
  • the vertical axis represents light intensity In.
  • the short wavelength side wavelength is ⁇ S
  • the long wavelength side wavelength is ⁇ L .
  • multi-wavelength exposure means to periodically oscillate the wavelength in the order of ⁇ (1), ⁇ (2), ⁇ (3), ..., ⁇ (n) for each pulse. This refers to performing multi-wavelength exposure by changing the oscillation wavelength.
  • FIG. 2 is a graph for explaining multi-wavelength parameters in the case of multi-wavelength exposure.
  • the horizontal axis shows the wavelength ⁇
  • the vertical axis shows the light intensity In.
  • the wavelengths in multi-wavelength exposure are shown in order from the shortest wavelength side: wavelength ⁇ (1), wavelength ⁇ (2), ..., wavelength ⁇ (k), ..., wavelength ⁇ (n ).
  • the exposure apparatus 300 includes a beam delivery unit (BDU) 302, a high reflection mirror 304, an illumination optical system 306, a reticle stage RT, a projection optical system 308, a wafer stage WS, and an exposure control processor 310. and, including.
  • BDU beam delivery unit
  • a wafer holder WH is provided on the wafer stage WS, and a wafer W is placed on the wafer holder WH.
  • the illumination optical system 306 is an optical system that shapes a beam of pulsed laser light incident from the laser device 10 and guides the beam to the reticle R placed on the reticle stage RT.
  • the illumination optical system 306 illuminates the reticle pattern of the reticle R by shaping the pulsed laser light into a beam shape in which the cross section of the pulsed laser light is approximately rectangular and the light intensity distribution is approximately uniform.
  • the projection optical system 308 reduces and projects the pulsed laser light that has passed through the reticle R to form an image on the wafer W on the wafer holder WH.
  • the wafer W is a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer coated with a resist film.
  • the exposure control processor 310 is a processing device that includes a storage device that stores a control program and a CPU that executes the control program. Exposure control processor 310 controls the exposure apparatus 300 . Exposure control processor 310 is connected to reticle stage RT and wafer stage WS. Further, the exposure control processor 310 is connected to the laser control processor 12.
  • the laser device 10 performs two-wavelength oscillation of the target short wavelength ⁇ S t and the target long wavelength ⁇ L t at the target pulse energy Et, and outputs pulsed laser light according to the emission trigger signal Tr.
  • Exposure control processor 310 synchronously moves reticle stage RT and wafer holder WH on wafer stage WS in parallel in opposite directions. As a result, the wafer W is exposed to pulsed laser light that reflects the reticle pattern.
  • the LNM 20 includes a first prism 22, a second prism 24, a rotation stage 26, and a grating 28.
  • the first prism 22, the second prism 24, and the grating 28 are supported by holders 22a, 24a, and 28a, respectively.
  • the first prism 22 and the second prism 24 are arranged to function as a beam expander.
  • the grating 28 is arranged so that the incident angle of the light beam entering the grating 28 from the second prism 24 matches the diffraction angle of the diffracted light of the desired wavelength.
  • the output coupling mirror 30 is arranged to constitute an optical resonator together with the LNM 20.
  • the chamber 14 is placed on the optical path of the optical resonator.
  • Chamber 14 includes windows 16a, 16b and a pair of electrodes 18a, 18b.
  • a laser gas is supplied into the chamber 14 from a gas supply device (not shown).
  • the laser gas may be, for example, an excimer laser gas containing Ar gas or Kr gas as a rare gas, F 2 gas as a halogen gas, and Ne gas as a buffer gas.
  • the monitor module 34 includes a pulse energy meter and a spectrum monitor.
  • the pulse energy measuring device includes an optical sensor (not shown).
  • the optical sensor may be a photodiode that is resistant to ultraviolet light and has excellent high-speed response.
  • the spectral monitor may detect wavelengths by, for example, an etalon spectrometer.
  • the exit shutter 36 is disposed on the optical path of the pulsed laser light output from the laser device 10 to the outside, and is configured to output the pulsed laser light to the outside and block light.
  • the pulsed laser light that has passed through the beam splitter 32 is emitted from the laser device 10 via the exit shutter 36.
  • the laser control processor 12 controls the voltage applied to the electrode 18b based on the received target pulse energy Et.
  • Voltage control includes feedback control based on pulse energy measured by monitor module 34.
  • the light generated within the chamber 14 is emitted as a light beam to the outside of the chamber 14 via the windows 16a and 16b.
  • the beam width of the light beam emitted from the window 16a is expanded by the first prism 22 and the second prism 24 in a plane parallel to the HZ plane, which is a plane perpendicular to the V-axis.
  • the light beam transmitted through the first prism 22 and the second prism 24 enters the grating 28.
  • the light beam incident on the grating 28 is reflected by the plurality of grooves of the grating 28 and is diffracted in a direction according to the wavelength of the light.
  • the first prism 22 and the second prism 24 reduce the beam width of the light beam returned from the grating 28 in a plane parallel to the HZ plane, and direct the light beam to the chamber 14 through the window 16a. Return it inside.
  • the output coupling mirror 30 transmits a part of the light beam emitted from the window 16b, and reflects the other part and returns it to the chamber 14.
  • the light beam emitted from the chamber 14 reciprocates between the LNM 20 and the output coupling mirror 30.
  • This light beam is amplified each time it passes through the discharge space within the chamber 14. Further, each time this light beam is turned back by the LNM 20, the band is narrowed.
  • the light beam thus laser oscillated and narrowed in band is output from the output coupling mirror 30 as a pulsed laser light.
  • the laser control processor 12 changes the oscillation wavelength by controlling the angle of incidence on the grating 28 using a rotation stage 26 on which a second prism 24 is installed.
  • the laser control processor 12 measures the wavelength with the spectrum monitor 126 (see FIG. 6) in the monitor module 34, and rotates it so that the oscillation wavelength alternately oscillates to two target wavelengths ( ⁇ S and ⁇ L ) for each pulse.
  • Control stage 26 By controlling in this way, the oscillation wavelength of the pulsed laser light output from the laser device 10 is controlled to the target short wavelength ⁇ S t and the target long wavelength ⁇ L t for each pulse.
  • the laser device includes a solid-state seeder and an excimer amplifier, and the spectrum of the pulsed laser light output from the laser device is a two-wavelength spectrum, the target shortest wavelength ⁇ S t and the target longest wavelength ⁇ L t. An example of a case is shown below.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the exposure system according to the first embodiment.
  • the exposure system includes a laser device 100 and an exposure device 300.
  • the solid-state seeder 102 includes a semiconductor laser system 104 that outputs pulsed laser light, a solid-state amplifier 106 that amplifies the pulsed laser light, a wavelength conversion system 108, and a solid-state seeder control processor 110.
  • the excimer amplifier 112 includes a chamber 113, a pulse power module (PPM) 117, a charger 119, a convex mirror 120, and a concave mirror 122.
  • Chamber 113 includes ArF laser gas, windows 114a and 114b, a pair of electrodes 115a and 115b, and an electrically insulating member 116.
  • PPM 117 includes a switch 118 and a charging capacitor (not shown). PPM 117 is connected to electrode 115b via a feedthrough in electrically insulating member 116 of chamber 113.
  • the monitor module 34A includes beam splitters 32A and 124, a spectrum monitor 126, and an optical sensor 128.
  • Beam splitter 32A is arranged on the optical path of pulsed laser light PL3 output from excimer amplifier 112 so that the pulsed laser light PL3 reflected by beam splitter 32A is incident on beam splitter 124.
  • Beam splitter 32A may be placed outside monitor module 34A, similar to beam splitter 32 shown in FIG.
  • the wavelength conversion system 108 converts the pulsed laser light amplified by the solid-state amplifier 106 into fourth harmonic light having a wavelength of approximately 193.4 nm, and outputs the pulsed laser light PL2.
  • the pulsed laser beam PL2 in Embodiment 1 is an example of the "second pulsed laser beam” in the present disclosure.
  • the fourth harmonic light in Embodiment 1 is an example of "first harmonic light” in the present disclosure.
  • the wavelength variable range of the pulsed laser beam PL2 output from the solid-state seeder 102 is approximately 193.2 nm to 193.5 nm, which is the amplification wavelength band of the excimer amplifier 112.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the laser control processor 12A in the first embodiment.
  • the processing procedure of the laser control processor 12A in the first embodiment is an example of the "wavelength control method for a laser device" in the present disclosure.
  • step S14 the laser control processor 12A determines whether the spectrum monitor 126 detects excimer laser light. If the excimer laser beam is not detected (step S14: No), the laser control processor 12A waits until the excimer laser beam is detected. If excimer laser light is detected (step S14: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S15.
  • step S17 the laser control processor 12A calculates a current value I S D of the semiconductor laser 132 where ⁇ S calculated in step S16 approaches 0.
  • steps S13 to S18 is wavelength measurement and control at short wavelengths.
  • step S20 the laser control processor 12A determines whether the spectrum monitor 126 detects excimer laser light. If the excimer laser beam is not detected (step S20: No), the laser control processor 12A waits until the excimer laser beam is detected. When excimer laser light is detected (step S20: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S21. In step S21, the laser control processor 12A measures the wavelength ⁇ L of the excimer laser light on the long wavelength side using the spectrum monitor 126.
  • steps S19 to S24 is wavelength measurement and control at long wavelengths.
  • step S25 the laser control processor 12A determines whether to continue two-wavelength control. When continuing the two-wavelength control (step S25: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S26. If the two-wavelength control is not to be continued (step S25: No), the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart. In step S26, the laser control processor 12A determines whether to update the two-wavelength control parameters. If the two-wavelength control parameter is not updated (step S26: No), the laser control processor 12A returns the process to step S13. When updating the two-wavelength control parameter (step S26: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S11.
  • the laser device 100 measures the wavelength ⁇ S on the short wavelength side of the two-wavelength spectrum, and feeds it back to the current value I S of the semiconductor laser 132 when outputting the short wavelength. That is, when outputting a laser beam with a target short wavelength ⁇ S t, the laser control processor 12A controls the semiconductor laser 132 based on the measured value of the wavelength ⁇ S of a laser beam outputted with the same target short wavelength ⁇ S t. The current value IS is controlled.
  • the laser device 100 measures the wavelength ⁇ L on the long wavelength side of the two-wavelength spectrum, and feeds it back to the current value I L of the semiconductor laser 132 when outputting the long wavelength. That is, when outputting a laser beam with a target long wavelength ⁇ L t, the laser control processor 12A controls the semiconductor laser 132 based on the measured value of the wavelength ⁇ L of the most recent laser beam output with the same target long wavelength ⁇ L t. The current value I L is controlled.
  • the wavelength ⁇ measured for each pulse alternates between the target short wavelength ⁇ S t and the target length.
  • the current value flowing through the semiconductor laser 132 is controlled so that it approaches the wavelength ⁇ L t. This enables highly accurate two-wavelength exposure even at a repetition frequency of 4 kHz or higher.
  • the CW light from the semiconductor laser 132 is converted into pulsed laser light by passing a pulsed current through the SOA 136, but the method for generating pulsed laser light is not limited to this example.
  • the CW light from the semiconductor laser 132 may be amplified into pulsed laser light by exciting the titanium sapphire crystal of the solid-state amplifier 106 with pulsed light.
  • the solid-state seeder 102 includes a CW oscillation semiconductor laser element and a pulser, and may include a system that controls the current value flowing through the semiconductor laser element to change the wavelength. Further, instead of the SOA 136, a system may be used in which light is pulsed using an optical shutter.
  • An example of the optical shutter may be an optical shutter that combines an EO (Electro Optical) Pockels cell and a polarizer.
  • an example of a three-multipath amplifier is shown as an amplifier, but the amplifier is not limited to a multipath amplifier, and may be an amplifier equipped with an optical resonator such as a Fabry-Perot resonator or a ring resonator. good.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the solid-state seeder includes a semiconductor laser system that outputs pulsed laser light with a wavelength of about 745.2 nm, a solid-state amplifier, and a wavelength conversion system that converts the wavelength into third harmonic light with a wavelength of about 248.4 nm.
  • the wavelength conversion element in this case may be an LBO crystal that converts the wavelength into second harmonic light and a CLBO crystal that converts the second harmonic light and the fundamental wave into a sum frequency.
  • the semiconductor laser system 104 includes a single longitudinal mode distributed feedback (DFB) semiconductor laser 132, a semiconductor laser control processor 134, and an SOA 136.
  • Semiconductor laser 132 includes a semiconductor laser element 138, a Peltier element 148, a temperature sensor 150, a current controller 152, and a temperature controller 154.
  • the semiconductor laser device 138 includes a first cladding layer 140, an active layer 142, and a second cladding layer 144, and includes a grating 146 at the boundary between the active layer 142 and the second cladding layer 144.
  • the semiconductor laser 132 in Embodiment 1 is an example of a "first semiconductor laser" in the present disclosure.
  • the oscillation center wavelength of the semiconductor laser 132 can be changed by changing the set temperature Ts of the semiconductor laser element 138 and/or the current value I flowing through the semiconductor laser element 138.
  • the solid seeder control processor 110 acquires the set temperature Ts and the current value I from the laser control processor 12A, and transmits them to the semiconductor laser control processor 134.
  • Semiconductor laser control processor 134 controls temperature controller 154 and current controller 152 according to set temperature Ts and current value I, respectively.
  • the solid seeder control processor 110 obtains a trigger signal Tr2 from the laser control processor 12A.
  • a pulse signal is input to the SOA 136.
  • the CW laser beam output from the semiconductor laser 132 is pulse-amplified, and a pulsed laser beam is output.
  • FIG. 11 is a graph showing the spectrum of pulsed laser light output from the SOA 136. As shown in FIG. 11, the SOA 136 outputs pulsed laser light of two wavelengths ⁇ 1 S and ⁇ 1 L.
  • the SOA 136 may perform CW amplification by passing a direct current.
  • the solid-state amplifier 106 in the subsequent stage is an amplifier that performs pulse amplification.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure of the semiconductor laser control processor 134 when controlling the temperature of the semiconductor laser 132 based on the target center wavelength ⁇ ct.
  • step S32 the laser control processor 12A calls a relational expression between the set temperature Ts of the semiconductor laser 132 when the reference current value Ics is passed through the semiconductor laser 132 and the wavelength ⁇ after excimer amplification.
  • step S34 the laser control processor 12A sets the set temperature of the semiconductor laser 132 to the set temperature Ts calculated in step S33.
  • step S35 the laser control processor 12A determines whether to continue temperature control of the semiconductor laser 132. If temperature control is not to be continued (step S35: No), the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart. If temperature control is to be continued (step S35: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S36.
  • step S36 the laser control processor 12A determines whether or not to change the target center wavelength ⁇ ct of the semiconductor laser 132. If the target center wavelength ⁇ ct is not changed (step S36: No), the laser control processor 12A returns the process to step S34. When changing the target center wavelength ⁇ ct (step S36: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S31.
  • the laser control processor 12A controls the semiconductor laser so that the average value of the measured wavelength of the pulsed laser beam PL3 becomes the target center wavelength ⁇ ct based on the relationship between the temperature of the semiconductor laser 132 and the wavelength of the pulsed laser beam PL3. 132 temperature.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the set temperature Ts of the semiconductor laser 132 and the wavelength ⁇ after excimer amplification when the reference current value Ics is used.
  • the reference current value Ics is a current value that allows the semiconductor laser 132 to oscillate and maintains the wavelength and performance of the semiconductor laser 132 even if the current is changed within a wavelength changing range.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the processing procedure of the laser control processor 12A when controlling the temperature of the semiconductor laser 132 based on the average current value Ic.
  • the average current value flowing through the semiconductor laser 132 can be kept close to the reference current value Ics. It becomes possible to maintain.
  • the most preferable value of the reference current value Ics is the center value of the variable range of the current flowing through the semiconductor laser 132.
  • the average value of current flowing through the semiconductor laser 132 in Embodiment 1 is an example of the "average value of current" in the present disclosure.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration example of the wavelength conversion system 108.
  • the wavelength conversion system 108 includes a KBBF crystal 162, an LBO crystal 164, rotary stages 166 and 168 as actuators, and a rotary stage driver 170 as a controller for the actuators.
  • KBBF is represented by the chemical formula KBe 2 BO 3 F 2 .
  • LBO is represented by the chemical formula LiB 3 O 5 .
  • the KBBF crystal 162 in Embodiment 1 is an example of the "first nonlinear crystal" in the present disclosure.
  • the KBBF crystal 162 is placed on a rotation stage 166.
  • LBO crystal 164 is placed on a rotation stage 168.
  • each of the rotation stages 166 and 168 includes a piezo element.
  • Rotation stage driver 170 controls the angle of each of rotation stages 166, 168.
  • the actuator may be a heater for controlling the temperature of the nonlinear crystal
  • the controller may be a temperature controller
  • the pulsed laser light input to the wavelength conversion system 108 enters the LBO crystal 164.
  • the LBO crystal 164 converts pulsed laser light with a wavelength of about 773.6 nm into pulsed laser light with a wavelength of about 386.8 nm, which is second harmonic light.
  • the KBBF crystal 162 converts the pulsed laser light with a wavelength of about 386.8 nm output from the LBO crystal 164 into pulsed laser light with a wavelength of about 193.4 nm, which is second harmonic light.
  • the pulsed laser light converted to a wavelength of approximately 193.4 nm is output from the wavelength conversion system 108.
  • the laser control processor 12A controls the incident angles of each of the KBBF crystal 162 and the LBO crystal 164 so that the wavelength conversion efficiency is maximized at the target wavelength ⁇ t, that is, in order to achieve phase matching.
  • the respective incident angles of the KBBF crystal 162 and the LBO crystal 164 are controlled by rotation of the rotation stages 166 and 168.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the wavelength ⁇ after wavelength conversion and the wavelength conversion efficiency ⁇ .
  • the horizontal axis shows the wavelength ⁇ after wavelength conversion
  • the vertical axis shows the wavelength conversion efficiency ⁇ .
  • FIG. 16 shows a wavelength conversion efficiency curve WCE (KBBF) of the KBBF crystal 162 and a wavelength conversion efficiency curve WCE (LBO) of the LBO crystal 164.
  • WCE wavelength conversion efficiency curve
  • LBO wavelength conversion efficiency curve
  • the nonlinear crystal 182 is fixed to a nonlinear crystal holder 184. Temperature sensor 186 is placed near nonlinear crystal 182 in nonlinear crystal holder 184 . Heater 188 is placed within nonlinear crystal holder 184.
  • a rotation stage 192 that controls the incident angle of the nonlinear crystal 182 and a rotation stage controller 194 that controls the rotation stage 192 may be additionally provided.
  • Temperature controller 190 receives data on temperature Tn of nonlinear crystal 182 from laser control processor 12A.
  • the temperature controller 190 controls the temperature of the nonlinear crystal 182 to approach Tn by controlling the power of the heater 188 so as to reach the received temperature Tn.
  • the laser control processor 12A determines and sets the temperature Tn of the nonlinear crystal 182 from the target wavelength ⁇ t based on data on the relationship between wavelength and temperature that maximizes the wavelength conversion efficiency of the nonlinear crystal 182.
  • the data may be measured in advance and an approximate curve may be obtained and stored, or may be stored as table data.
  • phase matching may be achieved by controlling the angle of incidence with the rotation stage 192.
  • FIG. 18 shows data stored in the laser control processor 12A regarding the relationship between the wavelength and temperature at which the wavelength conversion efficiency of the nonlinear crystal 182 is maximized, and shows the target center wavelength after wavelength conversion and the temperature at which the wavelength conversion efficiency is maximized. It is a graph showing the relationship with T.
  • the horizontal axis represents the target center wavelength after wavelength conversion
  • the vertical axis represents the temperature T at which the wavelength conversion efficiency is maximized.
  • Tn when the target center wavelength after wavelength conversion is ⁇ ct, the temperature at which the wavelength conversion efficiency is maximized.
  • the nonlinear crystal 182 does not need to be placed in the cell if it is a KBBF crystal or an LBO crystal.
  • the nonlinear crystal 182 is a CLBO crystal, it is hygroscopic, so it is necessary to arrange the nonlinear crystal 182 and the nonlinear crystal holder 184 in a cell (not shown) and control the temperature to, for example, 120 to 170°C.
  • CLBO is represented by the chemical formula CsLiB 6 O 10 .
  • FIG. 19 is a flowchart showing the processing procedure of the laser control processor 12A when controlling the wavelength conversion system 108.
  • step S51 the laser control processor 12A reads the target center wavelength ⁇ ct and target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum calculated from the two-wavelength parameters received from the exposure control processor 310.
  • step S52 the laser control processor 12A determines whether the target wavelength difference ⁇ t between the two wavelength spectra acquired in step S51 is within the range ⁇ tr in which a decrease in wavelength conversion efficiency is allowed. That is, the laser control processor 12A determines whether ⁇ t ⁇ tr is satisfied. If ⁇ t ⁇ tr is satisfied (step S52: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S53. If ⁇ t ⁇ tr is not satisfied (step S52: No), the laser control processor 12A advances the process to step S56.
  • step S54 the laser control processor 12A determines whether to continue two-wavelength control. When continuing the two-wavelength control (step S54: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S55. If the two-wavelength control is not to be continued (step S54: No), the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart.
  • step S55 the laser control processor 12A determines whether there is a change in the target center wavelength ⁇ ct or target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum. If there is no change in the target center wavelength ⁇ ct or target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum (step S55: No), the laser control processor 12A returns the process to step S53. If there is a change in the target center wavelength ⁇ ct or target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum (step S55: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S51.
  • step S59 the laser control processor 12A determines whether the spectrum monitor 126 detects excimer laser light. If the excimer laser beam is not detected (step S59: No), the laser control processor 12A waits until the excimer laser beam is detected. If excimer laser light is detected (step S59: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S60.
  • step S60 the laser control processor 12A determines whether to continue two-wavelength control. When continuing the two-wavelength control (step S60: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S61. If the two-wavelength control is not to be continued (step S60: No), the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart.
  • step S61 the laser control processor 12A determines whether there is a change in the target center wavelength ⁇ ct or target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum. If there is no change in the target center wavelength ⁇ ct or target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum (step S61: No), the laser control processor 12A returns the process to step S56. If there is a change in the target center wavelength ⁇ ct or target wavelength difference ⁇ t of the two-wavelength spectrum (step S61: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S51.
  • KBBF is adjusted so that the maximum wavelength conversion efficiency is achieved at the target center wavelength ⁇ ct of the two-wavelength spectrum
  • the incident angles of crystal 162 and LBO crystal 164 are controlled.
  • FIG. 23 is a flowchart showing the processing procedure of the laser control processor 12A in the second embodiment.
  • the processing procedure of the laser control processor 12A in the second embodiment is an example of the "wavelength control method for a laser device" in the present disclosure.
  • step S75 the laser control processor 12A determines whether the spectrum monitor 126 detects excimer laser light. If the excimer laser beam is not detected (step S75: No), the laser control processor 12A waits until the excimer laser beam is detected. If excimer laser light is detected (step S75: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S76.
  • step S83 the laser control processor 12A determines whether to update the multi-wavelength control parameters. If the multi-wavelength control parameter is not updated (step S83: No), the laser control processor 12A returns the process to step S73. When updating the multi-wavelength control parameters (step S83: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S71.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the processing procedure of the semiconductor laser control processor 134 when controlling the temperature of the semiconductor laser 132 based on the target center wavelength ⁇ ct.
  • Steps S92 to S96 after step S91 are the same as steps S32 to S36 shown in FIG. 12, respectively.
  • FIG. 25 is a flowchart showing the processing procedure of the semiconductor laser control processor 134 when controlling the temperature of the semiconductor laser 132 based on the average current value Ic.
  • Steps S102 to S105 after step S101 are the same as steps S42 to S45 shown in FIG. 14, respectively.
  • the average current value flowing through the semiconductor laser 132 can be maintained near the reference current value Ics even if the target center wavelength is changed significantly. It becomes possible.
  • FIG. 26 is a flowchart showing the processing procedure of the laser control processor 12A when controlling the wavelength conversion system 108.
  • step S111 the laser control processor 12A calculates the maximum target wavelength difference ⁇ maxt of the multi-wavelength spectrum.
  • step S112 the laser control processor 12A determines whether the maximum target wavelength difference ⁇ maxt of the multi-wavelength spectrum is within the range ⁇ tr in which a decrease in wavelength conversion efficiency is allowed. That is, the laser control processor 12A determines whether ⁇ maxt ⁇ tr is satisfied. If ⁇ maxt ⁇ tr is satisfied (step S112: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S113. If ⁇ maxt ⁇ tr is not satisfied (step S112: No), the laser control processor 12A advances the process to step S116.
  • step S113 the laser control processor 12A controls the incident angles of the KBBF crystal 162 and the LBO crystal 164 so that the wavelength with the maximum wavelength conversion efficiency becomes the target center wavelength ⁇ ct. That is, the laser control processor 12 controls the rotation stages 166 and 168 so that the KBBF crystal 162 and the LBO crystal 164 are phase matched at the target center wavelength ⁇ ct.
  • step S115 the laser control processor 12A determines whether there is a change in the target center wavelength ⁇ ct or the maximum target wavelength difference ⁇ maxt of the multi-wavelength spectrum. If there is no change in the target center wavelength ⁇ ct or maximum target wavelength difference ⁇ maxt of the multi-wavelength spectrum (step S115: No), the laser control processor 12A returns the process to step S113. If there is a change in the target center wavelength ⁇ ct or maximum target wavelength difference ⁇ maxt of the multi-wavelength spectrum (step S115: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S111.
  • step S117 the laser control processor 12A controls the incident angles of the KBBF crystal 162 and the LBO crystal 164 so that the wavelength at which the wavelength conversion efficiency is maximum becomes the target wavelength ⁇ (k)t.
  • step S118 the laser control processor 12A determines whether the spectrum monitor 126 detects excimer laser light. If the excimer laser beam is not detected (step S118: No), the laser control processor 12A waits until the excimer laser beam is detected. If excimer laser light is detected (step S118: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S119.
  • step S121 the laser control processor 12A determines whether to continue multi-wavelength control. When continuing multi-wavelength control (step S121: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S122. If multi-wavelength control is not to be continued (step S121: No), the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart.
  • FIGS. 27 and 28 are graphs showing the relationship between the wavelength ⁇ after excimer amplification and the wavelength conversion efficiency.
  • the horizontal axis represents the wavelength ⁇ after excimer amplification
  • the vertical axis represents the wavelength conversion efficiency.
  • the incidence of the LBO crystal 164 which is the nonlinear crystal placed second from the downstream side, is increased so that the maximum conversion efficiency is at each target wavelength ⁇ (k)t.
  • the angle may also be controlled.
  • FIG. 29 is a flowchart showing the processing procedure of step S111 in FIG. 26.
  • step S131 the laser control processor 12A reads each target wavelength from the exposure control processor 310. That is, the laser control processor 12A reads ⁇ (1)t, ⁇ (2)t, . . . , ⁇ (n)t.
  • step S132 the laser control processor 12A extracts the shortest target wavelength ⁇ mint and the longest target wavelength ⁇ maxt from each target wavelength.
  • the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart and advances the processing to step S112 in FIG. 26.
  • FIG. 30 is a flowchart showing the processing procedure of the laser control processor 12A in the case of two-wavelength exposure in the third embodiment.
  • Steps S141 to S145 are the same as steps S11 to S15 shown in FIG. 7, respectively.
  • the processing from step S143 to step S145 is wavelength measurement and control processing for short wavelengths.
  • Steps S146 to S148 are similar to steps S19 to S21 shown in FIG. 7, respectively.
  • the processing from step S146 to step S148 is wavelength measurement and control processing for long wavelengths.
  • step S149 the laser control processor 12A determines a target short wavelength ⁇ S t and a target long wavelength from the measured values of the two wavelengths, short wavelength ⁇ S and long wavelength ⁇ L , and the respective set current values I S and I L. Calculate the respective current values I S D and I L D that respectively approach ⁇ L t.
  • the laser control processor 12A uses the measured value of the wavelength ⁇ S of the most recent pulsed laser light output with the same target short wavelength ⁇ S t;
  • the current value I S of the semiconductor laser 132 is controlled including the measured value of the wavelength ⁇ L of the pulsed laser light output at a different target long wavelength ⁇ L t.
  • the laser control processor 12A outputs a measured value of the wavelength ⁇ L of the most recent pulsed laser beam outputted at the same target long wavelength ⁇ L t, and a different target wavelength ⁇ L t.
  • the current value I L of the semiconductor laser 132 is controlled including the measured value of the wavelength ⁇ S of the pulsed laser light output with the short wavelength ⁇ S t.
  • step S151 the laser control processor 12A determines whether to continue two-wavelength control. When continuing the two-wavelength control (step S151: Yes), the laser control processor 12A advances the process to step S152. If the two-wavelength control is not to be continued (step S151: No), the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart.
  • step S152 the laser control processor 12A determines whether to update the two-wavelength control parameters. If the two-wavelength control parameter is not updated (step S152: No), the laser control processor 12A returns the process to step S143. When updating the two-wavelength control parameter (step S152: Yes), the laser control processor 12A returns the process to step S141.
  • FIG. 31 is a flowchart showing the processing procedure of step S149 in FIG.
  • the laser control processor 12A ends the processing of this flowchart and advances the processing to step S150 in FIG. 30.
  • the laser control processor 12A calculates the measured value of the wavelength ⁇ S of the pulsed laser light output with the target short wavelength ⁇ S t and the measured value of the wavelength ⁇ L of the pulsed laser light output with the target long wavelength ⁇ L t .
  • An approximate straight line representing the relationship between the current for changing the wavelength of the semiconductor laser 132 and the wavelength of the pulsed laser light is determined from the measured values, and the current values I S and I L of the semiconductor laser 132 are controlled based on the approximate straight line.
  • Steps S171 to S176 are the same as steps S71 to S76 shown in FIG. 23, respectively.
  • the processing from step S174 to step S178 is wavelength measurement and control processing at each target wavelength.
  • step S179 the laser control processor 12A determines the measured values of ⁇ (1), ⁇ (2), ..., ⁇ (n) of the multiple wavelengths and the respective set current values I(1), I(2), ..., I(n), the current values I(1)D, I(2) each approach the target wavelength ⁇ (1)t, ⁇ (2)t,..., ⁇ (n)t, respectively. Calculate D, . . . , I(n)D.
  • step S191 the laser control processor 12A determines the measured values of multiple wavelengths ⁇ (1), ⁇ (2), ..., ⁇ (n) and the respective set current values I(1), I(2), ..., read I(n).
  • the laser control processor 12A when outputting a pulsed laser beam with a target wavelength ⁇ (k)t, the laser control processor 12A outputs a pulsed laser beam with the same target wavelength ⁇ (k)t as the wavelength ⁇ (k)
  • the current value of the semiconductor laser 132 is controlled including the measured value and the measured value of the wavelength of the pulsed laser light output at a target wavelength other than the target wavelength ⁇ (k)t.
  • the laser control processor 12A also controls the wavelengths ⁇ (1), ⁇ (2) of the pulsed laser beams output at the target wavelengths ⁇ (1)t, ⁇ (2)t, ..., ⁇ (n)t, respectively. ,..., An approximate straight line of the relationship between the current for changing the wavelength of the semiconductor laser 132 and the wavelength of the pulsed laser light is determined from the measured value of ⁇ (n), and the current value of the semiconductor laser 132 is determined based on the approximate straight line. control.
  • the solid-state seeder 200 includes a first solid-state laser device 202, a second solid-state laser device 208, a dichroic mirror 220, a wavelength conversion system 222, and a solid-state seeder control processor 232.
  • the solid-state seeder 200 converts a pulsed laser beam PL1 with a wavelength of approximately 1554 nm output from the first solid-state laser device 202 and a pulsed laser beam PL4 with a wavelength of approximately 257.6 nm output from the second solid-state laser device 208 into a wavelength conversion system. 222, the system configuration converts the laser beam into a pulsed laser beam having a wavelength of approximately 193.4 nm using the double sum frequency.
  • the first solid-state laser device 202 includes a first semiconductor laser system 204 and a first solid-state amplifier 206. Note that in FIG. 35, the notations with numerical values such as "semiconductor laser system 1" and “solid-state amplifier 1" represent the first semiconductor laser system, the first solid-state amplifier, etc., respectively.
  • the first semiconductor laser system 204 can have the same configuration as the semiconductor laser system 104 shown in FIG. 10, and has a different oscillation wavelength from the semiconductor laser system 104.
  • the first semiconductor laser system 204 includes a semiconductor laser 132 that oscillates CW in a single longitudinal mode at a wavelength of approximately 1554 nm, and an SOA 136.
  • the first solid-state amplifier 206 is an optical parametric amplifier (OPA).
  • OPA optical parametric amplifier
  • PPLN peripheral photonic crystal
  • PPKTP peripheral photonic crystal
  • the first solid-state amplifier 206 pulse-amplifies the seed light by inputting 1030 nm pulsed laser light, which will be described later, as pump light and the laser light output from the first semiconductor laser system 204 as seed light. It is the composition.
  • the second solid-state laser device 208 includes a second semiconductor laser system 210, a second solid-state amplifier 212, and an LBO crystal 214 and a first CLBO crystal 216, which are two nonlinear crystals that convert the wavelength into fourth harmonic light. and a dichroic mirror 218.
  • the fourth harmonic light in Embodiment 4 is an example of "second harmonic light" in the present disclosure.
  • the LBO crystal 214 and the first CLBO crystal 216 in Embodiment 4 are an example of a "second nonlinear crystal" in the present disclosure.
  • the second semiconductor laser system 210 includes a semiconductor laser 132 that performs CW oscillation in a single longitudinal mode at a wavelength of approximately 1030 nm, and an SOA 136 that pulses and amplifies the laser light output from the semiconductor laser 132.
  • the continuous wave laser beam with a wavelength of 1030 nm in Embodiment 4 is an example of the "second laser beam” in the present disclosure.
  • the semiconductor laser 132 in Embodiment 4 is an example of a "second semiconductor laser” in the present disclosure.
  • the SOA 136 in Embodiment 4 is an example of a "second amplifier” in the present disclosure.
  • the second solid-state amplifier 212 includes a Yb fiber amplifier and a Yb:YAG crystal.
  • the dichroic mirror 218 is placed on the optical path between the LBO crystal 214 and the first CLBO crystal 216, and highly transmits pulsed laser light with a wavelength of about 515 nm and highly reflects pulsed laser light with a wavelength of about 1030 nm.
  • the dichroic mirror 218 is arranged so that the highly reflected pulsed laser beam with a wavelength of about 1030 nm is incident as pump light for the first solid-state amplifier 206 .
  • the wavelength conversion system 222 includes a second CLBO crystal 224, a third CLBO crystal 226, and rotation stages 228 and 230.
  • the second CLBO crystal 224 and the third CLBO crystal 226 are arranged on rotation stages 228 and 230, respectively, including piezo elements, and are configured so that the incident angle of each crystal can be changed at high speed.
  • the dichroic mirror 220 highly reflects the pulsed laser beam with a wavelength of about 1554 nm output from the first solid-state laser device 202, and reflects the pulsed laser beam with a wavelength of about 257.6 nm output from the second solid-state laser device 208 with high reflection. It has a transmitting configuration, and is arranged so that both pulsed laser beams enter the wavelength conversion system 222 coaxially.
  • the laser control processor 12A fixes the oscillation wavelength of the second solid-state laser device 208 to 1030 nm. That is, the laser control processor 12A causes the semiconductor laser of the second semiconductor laser system 210 to oscillate with a constant current value.
  • the laser control processor 12A causes the SOA 136 and the second solid-state amplifier 212 to pulse-amplify the CW laser light using the trigger signal Tr2.
  • the second solid-state amplifier 212 outputs pulsed laser light PL5 with a wavelength of 1030 nm.
  • the pulsed laser beam PL5 in the fourth embodiment is an example of the "fifth pulsed laser beam" in the present disclosure.
  • the dichroic mirror 218 highly reflects the 1030 nm pulsed laser light whose wavelength could not be converted by the LBO crystal 214, and makes it incident as pump light for the first solid state amplifier 206 of the first solid state laser device 202.
  • the laser control processor 12A controls the current value of the semiconductor laser 132 in the first semiconductor laser system 204 to adjust the wavelength of the pulsed laser light PL1 output from the first solid-state laser device 202 to around 1554 nm. to alternately change each pulse.
  • the pulsed laser beam PL1 with a wavelength of approximately 1554 nm output from the first solid-state laser device 202 and the pulsed laser beam PL4 with a wavelength of 257.6 nm output from the first CLBO crystal 216 are summed by the second CLBO crystal 224.
  • the wavelength of the laser beam is converted into a pulsed laser beam having a wavelength of approximately 220.9 nm.
  • the third CLBO crystal 226 converts the pulsed laser light with a wavelength of about 220.9 nm and the pulsed laser light with a wavelength of 1554 nm into a sum frequency, and converts the wavelength into pulsed laser light PL2 with a wavelength of about 193.4 nm. Then, pulsed laser light PL2 whose wavelength changes alternately into ⁇ S and ⁇ L for each pulse is output.
  • the laser control processor 12A controls the wavelength alternately for each pulse so as to approach the target two-wavelength spectra, ⁇ S t and ⁇ L t, by performing control as shown in the flowchart shown in FIG. 7 .
  • FIG. 36 is a diagram schematically showing a configuration example of the semiconductor laser system 240.
  • the semiconductor laser system 240 shown in FIG. 36 can be applied to the semiconductor laser system 104 in FIG. 6, the first semiconductor laser system 204 in FIG. 35, or the second semiconductor laser system 210 in FIG.
  • the semiconductor laser system 240 includes a single longitudinal mode distributed Bragg Reflector (DBR) semiconductor laser 242 and an SOA 136.
  • Semiconductor laser 242 includes a semiconductor laser element 244.
  • the semiconductor laser 242 in Embodiment 5 is an example of the "first semiconductor laser" in the present disclosure.
  • the semiconductor laser device 244 includes a feedback layer 246, an active layer 248, and a phase adjustment region 250 between the first cladding layer 140 and the second cladding layer 144.
  • Feedback layer 246 includes a grating 146 at the interface between feedback layer 246 and second cladding layer 144 .
  • Phase adjustment region 250 is located between feedback layer 246 and active layer 248.
  • Electrodes 252, 254, and 256 are arranged on the first cladding layer 140. Electrodes 252, 254, and 256 are provided corresponding to feedback layer 246, active layer 248, and phase adjustment region 250, respectively.
  • the other configurations are the same as in FIG. 10.
  • the current controller 152 is connected to the electrodes 252, 254, and 256 by wiring, and is configured to be able to independently control the current value flowing through each wiring.
  • the oscillation center wavelength of the semiconductor laser 242 can be changed by changing the set temperature Ts of the semiconductor laser element 244 and/or the current value Itu1 or Itu2 flowing through the semiconductor laser element 244.
  • the solid seeder control processor 110 acquires the set temperature Ts, the current value Itu1, the current value Itu2, and the current value Iemit from the laser control processor 12A, and transmits them to the semiconductor laser control processor 134.
  • the semiconductor laser control processor 134 controls the temperature controller 154 according to the set temperature Ts, and controls the current controller 152 according to the current value Itu1, the current value Itu2, and the current value Iemit.
  • the wavelength of the CW laser light can be changed at high speed by changing the current value Itu2 flowing through the phase adjustment region 250 at high speed.
  • the wavelength of the CW laser light can be changed quickly by changing the current value Itu1 flowing through the grating 146 at high speed.
  • the current value Itu2 to the phase adjustment region 250 may also be used.
  • the solid seeder control processor 110 obtains a trigger signal Tr2 from the laser control processor 12A.
  • a pulse signal is input to the SOA 136.
  • the CW laser light output from the semiconductor laser element 244 is pulse-amplified, and a pulsed laser light is output.
  • the distributed feedback semiconductor laser 132 shown in FIG. 10 has the same current value I, which is a parameter for adjusting wavelength tuning and output power, so when the wavelength is changed, the output power also changes.
  • the semiconductor laser 242 is characterized in that the output power fluctuation is small even when the current value Itu1 or Itu2 is changed, since the parameter that mainly determines the output power is Iemit flowing through the active layer.
  • the wavelength tuning of the semiconductor laser 242 and the semiconductor laser 132 is caused by a change in the refractive index according to the change in the carrier density in the laser waveguide. Therefore, in the semiconductor laser 132, the carrier density reaches the oscillation threshold carrier density when the laser oscillation threshold current is exceeded. Almost fixed. Therefore, above the laser oscillation threshold current, even if the injection current is increased or decreased, the amount of wavelength tuning is relatively small.
  • the semiconductor laser 242 like the semiconductor laser 132, the carrier density in the active layer 248 is almost fixed at the lasing threshold carrier density above the laser oscillation threshold current, but the grating 146 portion and the phase adjustment region 250 are Since it has no gain, the carrier density can vary greatly depending on the injected current. Therefore, the semiconductor laser 242 has a larger wavelength variable amount than the semiconductor laser 132.
  • FIG. 37 is a diagram schematically showing a configuration example of the semiconductor laser system 260.
  • the semiconductor laser system 260 shown in FIG. 37 can be applied to the semiconductor laser system 104 in FIG. 6, the first semiconductor laser system 204 in FIG. 35, or the second semiconductor laser system 210 in FIG. 35.
  • the semiconductor laser system 260 includes a single longitudinal mode Sampled Grating Distributed Bragg Reflector (SG-DBR) semiconductor laser 262.
  • Semiconductor laser 262 includes a semiconductor laser element 264.
  • the semiconductor laser 262 in Embodiment 6 is an example of the "first semiconductor laser" in the present disclosure.
  • Electrodes 254, 256, 270, and 272 are arranged on the first cladding layer 140. Electrodes 254, 256, 270, and 272 are provided corresponding to active layer 248, phase adjustment region 250, first feedback layer 266, and second feedback layer 268, respectively.
  • the other configurations are the same as in FIG. 10.
  • the current controller 152 is connected to the electrodes 254, 256, 270, and 272 by wiring, and is configured to be able to independently control the current value flowing through each wiring.
  • the wavelength of the CW laser light can be changed at high speed by changing the current value Itu2 flowing through the phase adjustment region 250 at high speed.
  • the oscillation wavelength of the semiconductor laser 262 When changing the oscillation wavelength of the semiconductor laser 262 at high speed and over a large range, it is possible to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser 262 at high speed by rapidly changing the current value Itu1 flowing through the first grating 146a and the current value Itu3 flowing through the second grating 146b.
  • the wavelength of CW laser light can be changed.
  • the current value Itu2 to the phase adjustment region 250 may also be used.
  • the current value Iemit flowing through the active layer 248 is input.
  • the CW laser light output from the semiconductor laser element 264 is pulse-amplified, and a pulsed laser light is output.
  • the semiconductor laser 262 is characterized in that the output power fluctuation is small even when the current value Itu1, Itu2, or Itu3 is changed, since the parameter that mainly determines the output power is Iemit flowing through the active layer.
  • the wavelength variable range of the semiconductor laser 262 is extremely wide compared to the semiconductor laser 242, and some wavelengths can be varied by more than 100 nm. .
  • FIG. 38 is a diagram schematically showing a configuration example of an exposure apparatus 320.
  • exposure apparatus 320 includes an illumination optical system 324 and a projection optical system 325.
  • Illumination optical system 324 illuminates the reticle pattern on reticle stage RT with the laser light incident from laser device 100.
  • the projection optical system 325 reduces and projects the laser light that has passed through the reticle, and forms an image on a workpiece (not shown) placed on the workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate, such as a semiconductor wafer, coated with photoresist.
  • Exposure device 320 exposes a workpiece to laser light that reflects a reticle pattern by synchronously moving reticle stage RT and workpiece table WT in parallel in opposite directions. After a device pattern is transferred to a semiconductor wafer through the exposure process described above, a semiconductor device can be manufactured through a plurality of steps.
  • a semiconductor device is an example of an "electronic device" in the present disclosure.

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Abstract

レーザ装置は、連続発振の第１のレーザ光を出力する波長可変の第１の半導体レーザと、第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力する第１の増幅器と、第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力する波長変換システムと、第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力するエキシマ増幅器と、第３のパルスレーザ光の波長を計測するモニタモジュールと、第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更し、第３のパルスレーザ光の波長が目標波長となるように同じ目標波長で出力された第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御するプロセッサと、を備える。

Description

レーザ装置、レーザ装置の波長制御方法、及び電子デバイスの製造方法
　本開示は、レーザ装置、レーザ装置の波長制御方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。
　近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約２４８ｎｍのレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置、並びに波長約１９３ｎｍのレーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
　ＫｒＦエキシマレーザ装置及びＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、３５０～４００ｐｍと広い。そのため、ＫｒＦ及びＡｒＦレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、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、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を含む狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module：ＬＮＭ）が備えられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
米国特許出願公開第２０２１／０２２６４１４号 国際公開第２０２１／０１５９１９号 国際公開第２０２０／２３１９４６号
概要
　本開示の１つの観点に係るレーザ装置は、連続発振の第１のレーザ光を出力する波長可変の第１の半導体レーザと、第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力する第１の増幅器と、第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力する波長変換システムと、第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力するエキシマ増幅器と、第３のパルスレーザ光の波長を計測するモニタモジュールと、第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更し、第３のパルスレーザ光の波長が目標波長となるように同じ目標波長で出力された第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御するプロセッサと、を備えるレーザ装置である。
　本開示の１つの観点に係るレーザ装置の波長制御方法は、レーザ装置の波長制御方法であって、第１の半導体レーザにより連続発振の第１のレーザ光を出力することと、第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力することと、第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力することと、第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力することと、第３のパルスレーザ光の波長を計測することと、第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更することと、第３のパルスレーザ光の波長が目標波長となるように同じ目標波長で出力された第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御することと、を含むレーザ装置の波長制御方法である。
　本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、電子デバイスの製造方法であって、連続発振の第１のレーザ光を出力する波長可変の第１の半導体レーザと、第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力する第１の増幅器と、第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力する波長変換システムと、第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力するエキシマ増幅器と、第３のパルスレーザ光の波長を計測するモニタモジュールと、第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更し、第３のパルスレーザ光の波長が目標波長となるように同じ目標波長で出力された第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御するプロセッサと、を備えるレーザ装置によって第３のパルスレーザ光を生成し、第３のパルス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第３のパルスレーザ光を露光することを含む、電子デバイスの製造方法である。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、２波長露光の場合の２波長パラメータを説明するためのグラフである。 図２は、多波長露光の場合の多波長パラメータを説明するためのグラフである。 図３は、露光システムの構成を概略的に示す図である。 図４は、比較例のレーザ装置の構成を示す上面図である。 図５は、比較例のレーザ装置の構成を示す側面図である。 図６は、実施形態１に係る露光システムの構成を示す図である。 図７は、実施形態１におけるレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図８は、実施形態１におけるレーザ装置から出力されるエキシマレーザ光のパルス数と波長との関係を示すタイミングチャートである。 図９は、実施形態１におけるレーザ装置から出力されるエキシマレーザ光のパルス数と半導体レーザ素子の電流値との関係を示すタイミングチャートである。 図１０は、第１の半導体システムの構成例を概略的に示す図である。 図１１は、ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光のスペクトルを示すグラフである。 図１２は、目標中心波長に基づいて半導体レーザ素子の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、基準の電流値の場合の半導体レーザ素子の設定温度とエキシマ増幅後の波長との関係を表すグラフである。 図１４は、平均電流値に基づいて半導体レーザ素子の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図１５は、波長変換システムの構成例を概略的に示す図である。 図１６は、波長変換後の波長λと波長変換効率ηとの関係を表すグラフである。 図１７は、非線形結晶の温度調整システムの構成例を概略的に示す図である。 図１８は、波長変換後の目標中心波長と波長変換効率が最大となる温度との関係を示すグラフである 図１９は、波長変換システムを制御する場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図２０は、エキシマ増幅後の波長と波長変換効率との関係を表すグラフである。 図２１は、エキシマ増幅後の波長と波長変換効率との関係を表すグラフである。 図２２は、実施形態２に係る露光システムの構成を示す図である。 図２３は、実施形態２におけるレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図２４は、目標中心波長に基づいて半導体レーザ素子の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図２５は、平均電流値に基づいて半導体レーザ素子の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図２６は、波長変換システムを制御する場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図２７は、エキシマ増幅後の波長λと波長変換効率との関係を表すグラフである。 図２８は、エキシマ増幅後の波長λと波長変換効率との関係を表すグラフである。 図２９は、波長変換システムを制御する場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図３０は、実施形態３における２波長露光の場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図３１は、実施形態３における２波長露光の場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図３２は、エキシマ増幅後の波長と半導体レーザ素子の電流値との関係を表すグラフである。 図３３は、実施形態３における多波長露光の場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図３４は、実施形態３における多波長露光の場合のレーザ制御プロセッサの処理手順を示すフローチャートである。 図３５は、固体シーダの構成の変形例を概略的に示す図である。 図３６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３７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３８は、露光装置の構成例を概略的に示す図である。
実施形態
　－目次－
１．用語の説明
２．比較例
　２．１　露光システム
　　２．１．１　構成
　　２．１．２　動作
　２．２　比較例に係るレーザ装置
　　２．２．１　構成
　　２．２．２　動作
３．課題
４．実施形態１
　４．１　レーザ装置
　　４．１．１　構成
　　４．１．２　動作
　　　４．１．２．１　通常の制御の場合
　　　４．１．２．２　２波長制御の場合
　　４．１．３　作用・効果
　　４．１．４　その他
　４．２　半導体レーザシステム
　　４．２．１　構成
　　４．２．２　動作
　　４．２．３　その他
　４．３　レーザ制御プロセッサの半導体レーザの温度制御
　　４．３．１　フローチャート例１
　　４．３．２　フローチャート例２
　　４．３．３　作用・効果
　４．４　波長変換システム
　　４．４．１　構成
　　４．４．２　動作
　４．５　非線形結晶の温度調整システム
　　４．５．１　構成
　　４．５．２　動作
　　４．５．３　その他
　４．６　波長変換システム
　　４．６．１　フローチャート例
　　４．６．２　動作
　　４．６．３　作用・効果
５．実施形態２
　５．１　構成
　５．２　レーザ制御プロセッサのフローチャート
　５．３　半導体レーザの温度制御
　　５．３．１　フローチャート例１
　　５．３．２　フローチャート例２
　　５．３．３　作用・効果
　５．４　波長変換システム
　　５．４．１　フローチャート例
　　５．４．２　フローチャート例
６．実施形態３
　６．１　２波長露光の場合
　　６．１．１　フローチャート例
　　６．１．２　フローチャート例
　６．２　多波長露光の場合
　　６．２．１　フローチャート例
　　６．２．２　フローチャート例
７．実施形態４
　７．１　構成
　７．２　動作
　７．３　その他
８．実施形態５
　８．１　構成
　８．２　動作
　８．３　その他
　８．４　作用・効果
９．実施形態６
　９．１　構成
　９．２　動作
　９．３　作用・効果
１０．電子デバイスの製造方法
１１．その他
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
　１．用語の説明
　本明細書では、「２波長露光」は、パルス毎に波長をλSとλLとに交互にレーザ発振させることで、２波長露光を行うことをいう。
　図１は、２波長露光の場合の２波長パラメータを説明するためのグラフである。図１において、横軸は波長λ、縦軸は光強度Ｉｎを示している。図１に示すように、２波長露光における短波長側の波長をλS、長波長側の波長をλLとする。２波長スペクトルの中心波長λｃは、λｃ＝（λL＋λS）／２で表される。
　本明細書では、「多波長露光」は、パルス毎に波長をλ（１）、λ（２）、λ（３）、・・・、λ（ｎ）の順にレーザ発振させて、周期的に発振波長を変えることで、多波長露光を行うことをいう。
　図２は、多波長露光の場合の多波長パラメータを説明するためのグラフである。図２において、横軸は波長λ、縦軸は光強度Ｉｎを示している。図２に示すように、多波長露光における波長を、それぞれ短波長側から順に波長λ（１）、波長λ（２）、・・・、波長λ（ｋ）、・・・、波長λ（ｎ）とする。多波長スペクトルの中心波長λｃは、λｃ＝｛λ（１）＋λ（２）＋λ（３）＋・・・＋λ（ｎ）｝／ｎである。
　２．比較例
　２．１　露光システムの概要
　２．１．１　構成
　図３は、露光システムの構成を概略的に示す図である。露光システムは、レーザ装置１０と、露光装置３００と、を含む。レーザ装置１０は、レーザ制御プロセッサ１２を含む。本明細書においてプロセッサとは、制御プログラムが記憶された記憶装置と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、を含む処理装置である。プロセッサは本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。
　レーザ装置１０は、発振波長を変更可能なパルスレーザ光を露光装置３００に向けて出力するように構成されている。レーザ装置１０の構成については後述する（図４及び図５）。
　露光装置３００は、ビームデリバリーユニット（Beam Delivery Unit：ＢＤＵ）３０２と、高反射ミラー３０４と、照明光学系３０６と、レチクルステージＲＴと、投影光学系３０８と、ウエハステージＷＳと、露光制御プロセッサ３１０と、を含む。ウエハステージＷＳにはウエハホルダＷＨが設けられており、ウエハホルダＷＨ上にウエハＷが配置されている。
　ＢＤＵ３０２は、レーザ装置１０から露光装置３００へパルスレーザ光を伝送する光学系である。高反射ミラー３０４は、ＢＤＵ３０２を通過したパルスレーザ光が照明光学系３０６に入射するように配置される。
　照明光学系３０６は、レーザ装置１０から入射したパルスレーザ光のビームを整形し、レチクルステージＲＴ上に配置されたレチクルＲに導光する光学系である。照明光学系３０６は、パルスレーザ光のビーム断面が概ね長方形状の光強度分布が略均一化されたビーム形状となるようにビームを整形し、レチクルＲのレチクルパターンを照明する。投影光学系３０８は、レチクルＲを透過したパルスレーザ光を、縮小投影してウエハホルダＷＨ上のウエハＷに結像させる。ウエハＷは、レジスト膜が塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。
　露光制御プロセッサ３１０は、制御プログラムが記憶された記憶装置と、制御プログラムを実行するＣＰＵと、を含む処理装置である。露光制御プロセッサ３１０は、露光装置３００の制御を統括する。露光制御プロセッサ３１０は、レチクルステージＲＴ及びウエハステージＷＳと接続される。また、露光制御プロセッサ３１０は、レーザ制御プロセッサ１２と接続される。
　２．１．２　動作
　露光制御プロセッサ３１０は、目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔと、目標パルスエネルギＥｔと、を含む各種パラメータと、発光トリガ信号Ｔｒと、をレーザ制御プロセッサ１２に送信する。レーザ制御プロセッサ１２は、これらのパラメータ及び信号に従ってレーザ装置１０を制御する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２は、レーザ装置１０から出力されるパルスレーザ光の波長λが目標短波長λSｔ又は目標長波長λLｔとなるように、目標波長を周期的に変更して発振波長を制御し、かつパルスエネルギＥが目標パルスエネルギＥｔとなるように励起強度を制御して、発光トリガ信号Ｔｒに従ってパルスレーザ光を出力させる。
　こうして、レーザ装置１０は、目標パルスエネルギＥｔにおける目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔの２波長発振を行い、発光トリガ信号Ｔｒに従いパルスレーザ光を出力する。
　また、レーザ制御プロセッサ１２は、各種データ等を露光制御プロセッサ３１０に送信する。各種データには、発光トリガ信号Ｔｒに従って出力したパルスレーザ光の波長、及びパルスエネルギ等の計測データが含まれる。
　露光制御プロセッサ３１０は、レチクルステージＲＴと、ウエハステージＷＳ上のウエハホルダＷＨと、を同期して互いに逆方向に平行移動させる。これにより、レチクルパターンを反映したパルスレーザ光でウエハＷが露光される。
　３ＤＮＡＮＤのパターン、又はコンタクトホールパターンを形成する場合には、焦点深度を確保するために、積分スペクトルの波形が所望の２波長スペクトルとなるように露光を行っている。
　２．２　比較例に係るレーザ装置
　２．２．１　構成
　図４及び図５は、比較例に係るレーザ装置１０の構成を示す上面図及び側面図である。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。
　図４及び図５に示すレーザ装置１０は単一波長発振の狭帯域化エキシマレーザ装置であって、レーザ制御プロセッサ１２と、チャンバ１４と、ＬＮＭ２０と、出力結合ミラー３０と、ビームスプリッタ３２と、モニタモジュール３４と、出射口シャッタ３６と、を含む。
　ＬＮＭ２０は、第１のプリズム２２と、第２のプリズム２４と、回転ステージ２６と、グレーティング２８と、を含む。第１のプリズム２２、第２のプリズム２４、及びグレーティング２８は、それぞれホルダ２２ａ、２４ａ、２８ａに支持される。第１のプリズム２２及び第２のプリズム２４は、ビームエキスパンダとして機能するように配置される。グレーティング２８は、第２のプリズム２４からグレーティング２８に入射する光ビームの入射角度と所望波長の回折光の回折角とが一致するようにリトロー配置される。
　第２のプリズム２４は、ホルダ２４ａを介して回転ステージ２６の上に設置される。回転ステージ２６は、図示しないピエゾ素子によってある程度の高速応答で回転可能なステージである。第２のプリズム２４は、回転ステージ２６によってＶ軸を中心に回転することによって、グレーティング２８への入射角度が変化するように配置される。
　出力結合ミラー３０は、ＬＮＭ２０と共に光共振器を構成するように配置される。チャンバ１４は、光共振器の光路上に配置される。
　チャンバ１４は、ウインド１６ａ、１６ｂと、１対の電極１８ａ、１８ｂと、を含む。チャンバ１４内には、図示しないガス供給装置からレーザガスが供給される。レーザガスは、例えば、レアガスとしてＡｒガス又はＫｒガス、ハロゲンガスとしてＦ2ガス、バッファガスとしてＮｅガスを含むエキシマレーザガスであってもよい。
　電極１８ａ、１８ｂは、チャンバ１４内にＶ方向で対向し、電極１８ａ、１８ｂの長手方向が光共振器の光路と一致するように配置される。レーザ装置１０は、図示しないパルスパワーモジュール（Pulse Power Module：ＰＰＭ）と充電器とを備える。ＰＰＭはスイッチと充電コンデンサとを含み、図示しない電気絶縁部材のフィードスルーを介して電極１８ｂと接続される。電極１８ａは、接地されたチャンバ１４と接続される。充電器は、レーザ制御プロセッサ１２からの指令に従い、ＰＰＭの充電コンデンサを充電する。
　ウインド１６ａ、１６ｂは、電極１８ａ、１８ｂ間で放電励起し、増幅したパルスレーザ光が通過するように配置される。
　出力結合ミラー３０は、パルスレーザ光の一部を反射し、一部を透過する膜がコートされる。ビームスプリッタ３２は、出力結合ミラー３０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３２は、ビームスプリッタ３２の反射光がモニタモジュール３４に入射するように配置される。なお、ビームスプリッタ３２はモニタモジュール３４に含まれてもよい。
　モニタモジュール３４は、パルスエネルギ計測器とスペクトルモニタとを含む。パルスエネルギ計測器は、図示しない光センサを含む。光センサは、紫外光に耐性があり、かつ高速応答性に優れるフォトダイオードであってよい。スペクトルモニタは、例えば、エタロン分光器によって波長を検出してもよい。
　出射口シャッタ３６は、レーザ装置１０から外部に出力されるパルスレーザ光の光路上に配置され、外部へのパルスレーザ光の出力と遮光とが可能な構成となっている。ビームスプリッタ３２を透過したパルスレーザ光は、出射口シャッタ３６を介してレーザ装置１０から出射される。
　２．２．２　動作
　レーザ制御プロセッサ１２は、目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔと、目標パルスエネルギＥｔと、を含む各種パラメータを取得する。また、レーザ制御プロセッサ１２は、発光トリガ信号Ｔｒを受信する。
　レーザ制御プロセッサ１２は、受信した目標パルスエネルギＥｔに基づいて、電極１８ｂに印加される電圧を制御する。電圧の制御は、モニタモジュール３４によって計測されたパルスエネルギに基づくフィードバック制御を含む。
　レーザ制御プロセッサ１２の制御により、パルス状の高電圧が電極１８Ｂに印加される。電極１８Ｂに高電圧が印加されると、電極１８ａ、１８ｂの間の放電空間に放電が起こる。この放電のエネルギにより、チャンバ１４内のレーザガスが励起されて高エネルギ準位に移行する。励起されたレーザガスが、その後、低エネルギ準位に移行するとき、そのエネルギ準位差に応じた波長の光を放出する。
　チャンバ１４内で発生した光は、ウインド１６ａ、１６ｂを介してチャンバ１４の外部に光ビームとして出射する。ウインド１６ａから出射した光ビームは、第１のプリズム２２及び第２のプリズム２４によって、Ｖ軸に垂直な面であるＨＺ面に平行な面内でビーム幅を拡大させられる。第１のプリズム２２及び第２のプリズム２４を透過した光ビームは、グレーティング２８に入射する。
　グレーティング２８に入射した光ビームは、グレーティング２８の複数の溝によって反射されるとともに、光の波長に応じた方向に回折させられる。
　第１のプリズム２２及び第２のプリズム２４は、グレーティング２８から戻された光ビームのビーム幅をＨＺ面に平行な面内で縮小させるとともに、その光ビームを、ウインド１６ａを介してチャンバ１４の内部に戻す。
　出力結合ミラー３０は、ウインド１６ｂから出射した光ビームのうちの一部を透過させ、他の一部を反射してチャンバ１４に戻す。
　このようにして、チャンバ１４から出射した光ビームは、ＬＮＭ２０と出力結合ミラー３０との間で往復する。この光ビームは、チャンバ１４内の放電空間を通過する度に増幅される。また、この光ビームは、ＬＮＭ２０によって折り返される度に狭帯域化される。こうしてレーザ発振し狭帯域化された光ビームが、出力結合ミラー３０からパルスレーザ光として出力される。
　モニタモジュール３４は、ビームスプリッタ３２で反射したパルスレーザ光のパルスエネルギ及び波長を計測し、計測されたパルスエネルギ及び波長をレーザ制御プロセッサ１２に送信する。
　ビームスプリッタ３２を透過したパルスレーザ光は、出射口シャッタ３６を介してレーザ装置１０から出力される。
　レーザ制御プロセッサ１２は、受信した目標パルスエネルギＥｔに基づいて、電極１８Ｂに印加される電圧を制御する。電圧の制御は、モニタモジュール３４によって計測されたパルスエネルギに基づくフィードバック制御を含む。
　レーザ制御プロセッサ１２は、第２のプリズム２４が設置された回転ステージ２６によってグレーティング２８への入射角度を制御することで発振波長を変更する。レーザ制御プロセッサ１２は、モニタモジュール３４内のスペクトルモニタ１２６（図６参照）で波長を計測して、目標の２波長（λS及びλL）にパルス毎に交互に発振波長が振れるように回転ステージ２６を制御する。このように制御することによって、レーザ装置１０から出力されるパルスレーザ光の発振波長は、パルス毎に目標短波長λSｔと目標長波長λLｔとに制御される。
　３．課題
　２波長の露光スペクトル波形を生成するために、パルス毎に波長を高精度に変更する必要があった。また、ＬＮＭ２０の第２のプリズム２４等の光学素子をパルス毎に回転ステージ２６で回転させる場合に、レーザ装置１０の繰返し周波数（４ｋＨｚ以上）が高くなるにつれて、出力されるパルスレーザ光の波長を目標の２波長（λSｔ及びλLｔ）にそれぞれ高精度に安定化させることが困難であった。
　４．実施形態１
　レーザ装置が固体シーダと、エキシマ増幅器と、を含み、レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のスペクトルが２波長スペクトルであって、目標の最短波長λSｔ、目標の最長波長λLｔである場合の例を示す。
　４．１　レーザ装置
　４．１．１　構成
　図６は、実施形態１に係る露光システムの構成を示す図である。露光システムは、レーザ装置１００と、露光装置３００と、を含む。
　レーザ装置１００は、レーザ制御プロセッサ１２Ａと、モニタモジュール３４Ａと、マスターオシレータ（Master Oscillator：ＭＯ）としての固体シーダ１０２と、ＰＡ（Power Amplifier）としてのエキシマ増幅器１１２と、を含む。
　固体シーダ１０２は、パルスレーザ光を出力する半導体レーザシステム１０４と、パルスレーザ光を増幅する固体増幅器１０６と、波長変換システム１０８と、固体シーダ制御プロセッサ１１０と、を含む。
　半導体レーザシステム１０４は、波長約７７３．６ｎｍのＣＷ（Continuous Wave）レーザ光を出力する分布帰還型の半導体レーザ１３２（図１０参照）と、半導体光増幅器であるＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）１３６（図１０参照）と、を含む。半導体レーザ１３２は、半導体レーザ素子１３８（図１０参照）の温度及び／又は半導体レーザ素子１３８を流れる電流値を制御することによって、発振波長が可変に構成される。
　ＳＯＡ１３６は、半導体レーザ１３２から出力されたＣＷレーザ光のパルス化及び増幅を行う。ＳＯＡ１３６にパルス電流を流すことによって、ＳＯＡ１３６はＣＷレーザ光をパルス増幅し、パルス増幅されたパルスレーザ光ＰＬ１を出力する。実施形態１におけるＳＯＡ１３６は本開示における「第１の増幅器」の一例である。
　固体増幅器１０６は、図示しないチタンサファイヤ結晶と、図示しないポンピング用パルスレーザと、を含む。チタンサファイヤ結晶は、ＳＯＡ１３６でパルス増幅されたパルスレーザ光の光路上に配置される。ポンピング用パルスレーザは、ＹＬＦレーザの第２高調波光を出力するレーザ装置である。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１０８は、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第４高調波光を発生させる波長変換システムである。波長変換システム１０８の構成については後述する（図１５参照）。
　固体シーダ制御プロセッサ１１０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａからの入力に基づいて、半導体レーザシステム１０４と、固体増幅器１０６と、を制御する。
　エキシマ増幅器１１２は、チャンバ１１３と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１１７と、充電器１１９と、凸面ミラー１２０と、凹面ミラー１２２と、を含む。チャンバ１１３は、ＡｒＦレーザガスと、ウインド１１４ａ、１１４ｂと、１対の電極１１５ａ、１１５ｂと、電気絶縁部材１１６と、を含む。
　ＰＰＭ１１７は、スイッチ１１８と、図示しない充電コンデンサと、を含む。ＰＰＭ１１７は、チャンバ１１３の電気絶縁部材１１６中のフィードスルーを介して電極１１５ｂと接続される。
　充電器１１９は、ＰＰＭ１１７に供給するための電気エネルギを保持する。充電器１１９は図示しない充電コンデンサに接続される。電極１１５ａは接地電位に接続される。
　凸面ミラー１２０と凹面ミラー１２２とは、波長変換システム１０８から出力されたパルスレーザ光ＰＬ２が電極１１５ａ、１１５ｂ間の放電空間を３回通過してビームが拡大するように配置される。
　モニタモジュール３４Ａは、ビームスプリッタ３２Ａ、１２４と、スペクトルモニタ１２６と、光センサ１２８と、を含む。ビームスプリッタ３２Ａは、エキシマ増幅器１１２から出力されたパルスレーザ光ＰＬ３の光路上において、ビームスプリッタ３２Ａで反射したビームスプリッタ１２４に入射するように配置される。ビームスプリッタ３２Ａは、図４に示したビームスプリッタ３２と同様に、モニタモジュール３４Ａの外側に配置されてもよい。
　ビームスプリッタ１２４は、ビームスプリッタ１２４で反射したパルスレーザ光ＰＬ３がスペクトルモニタ１２６に入射するように、かつビームスプリッタ１２４を透過したパルスレーザ光ＰＬ３が光センサ１２８に入射するように配置される。
　スペクトルモニタ１２６は、入射したパルスレーザ光のスペクトルをモニタし、入射したパルスレーザ光の発振波長を検出する。スペクトルモニタ１２６は、例えばエタロン分光器等であってよい。エタロン分光器は、サンプル光を拡散させる拡散板と、エタロンと、エタロンの出射側に配置された集光レンズと、干渉縞のパターンを検出するために集光レンズの焦点面に配置されたフォトダイオードアレイと、を含み、干渉縞の径を計測することによって波長を検出できる。光センサ１２８は、入射したパルスレーザ光のパルスエネルギを検出する。光センサ１２８は、例えばフォトダイオード等であってよい。
　４．１．２　動作
　４．１．２．１　通常の制御の場合
　半導体レーザ素子１３８から波長約７７３．６ｎｍの連続発振の第１のレーザ光が出力される。そして、トリガ信号Ｔｒ２のタイミングでＳＯＡ１３６にパルス電流を流すと、パルス増幅され、パルスレーザ光ＰＬ１が出力される。実施形態１におけるパルスレーザ光ＰＬ１は本開示における「第１のパルスレーザ光」の一例である。
　このパルスレーザ光は、固体増幅器１０６によって、さらに増幅される。
　波長変換システム１０８は、固体増幅器１０６によって増幅されたパルスレーザ光を波長約１９３．４ｎｍの第４高調波光に波長変換し、パルスレーザ光ＰＬ２を出力する。実施形態１におけるパルスレーザ光ＰＬ２は本開示における「第２のパルスレーザ光」の一例である。実施形態１における第４高調波光は本開示における「第１の高調波光」の一例である。
　固体シーダ１０２から出力されるパルスレーザ光ＰＬ２の波長の可変範囲は、エキシマ増幅器１１２の増幅波長帯域である約１９３．２ｎｍ～１９３．５ｎｍである。
　固体シーダ１０２から出力されたパルスレーザ光ＰＬ２がエキシマ増幅器１１２のチャンバ１１３の放電空間に入射するのと同期して放電を発生させるように、ＰＰＭ１１７のスイッチ１１８にトリガ信号Ｔｒ１が、ＳＯＡ１３６とポンピング用パルスレーザにトリガ信号Ｔｒ２が入力される。
　その結果、固体シーダ１０２から出力されたパルスレーザ光ＰＬ２はエキシマ増幅器１１２で３パス増幅される。エキシマ増幅器１１２はパルスレーザ光ＰＬ３を出力する。実施形態１におけるパルスレーザ光ＰＬ３は本開示における「第３のパルスレーザ光」の一例である。
　パルスレーザ光ＰＬ３は、モニタモジュール３４Ａのビームスプリッタ３２Ａによってサンプルされ、パルスエネルギＥと波長λとが計測される。
　レーザ制御プロセッサ１２Ａ及び固体シーダ制御プロセッサ１１０は、エキシマ増幅器１１２から出力されて計測されたパルスレーザ光ＰＬ３の波長λが目標値に近づくように、半導体レーザシステム１０４の半導体レーザ素子１３８の発振波長を制御する。
　レーザ制御プロセッサ１２Ａ及び固体シーダ制御プロセッサ１１０は、エキシマ増幅器１１２から出力されて計測されたパルスレーザ光ＰＬ３のパルスエネルギＥが目標値に近づくように、充電器１１９の充電電圧を制御する。
　４．１．２．２　２波長制御の場合
　図７は、実施形態１におけるレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。実施形態１におけるレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順は本開示における「レーザ装置の波長制御方法」の一例である。
　ステップＳ１１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、露光制御プロセッサ３１０から目標の２波長制御パラメータデータを読み込む。目標の２波長制御パラメータデータは、目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔを含む。
　ステップＳ１２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２に流す短波長時の電流値ＩS及び長波長時の電流値ＩLを、それぞれの初期値であるＩS０及びＩL０に設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩS＝ＩS０、ＩL＝ＩL０に設定する。
　ステップＳ１３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の指令電流値ＩをＩSに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ＝ＩSに設定する。
　ステップＳ１４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光を検出したか否かを判定する。エキシマレーザ光を検出していない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、エキシマレーザ光を検出するまで待機する。エキシマレーザ光を検出した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１５に処理を進める。
　ステップＳ１５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６において短波長側のエキシマレーザ光の波長λSを計測する。
　ステップＳ１６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ１５で計測した波長λSと目標短波長λSｔとの差δλSを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、δλS＝λS－λSｔを計算する。
　ステップＳ１７において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ１６で計算したδλSが０に近づく半導体レーザ１３２の電流値ＩSＤを計算する。
　ステップＳ１８において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２に流す短波長時の電流値ＩSをステップＳ１７で計算した電流値ＩSＤに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩS＝ＩSＤとする。
　このように、ステップＳ１３～ステップＳ１８の処理は、短波長時の波長計測と制御である。
　ステップＳ１９において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の指令電流値ＩをＩLに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ＝ＩLに設定する。
　ステップＳ２０において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光を検出したか否かを判定する。エキシマレーザ光を検出していない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、エキシマレーザ光を検出するまで待機する。エキシマレーザ光を検出した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ２１に処理を進める。
　ステップＳ２１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６において長波長側のエキシマレーザ光の波長λLを計測する。
　ステップＳ２２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ２１で計測した波長λLと目標長波長λLｔとの差δλLを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、δλL＝λL－λLｔを計算する。
　ステップＳ２３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ２２で計算したδλLが０に近づく半導体レーザ１３２の電流値ＩLＤを計算する。
　ステップＳ２４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２に流す長波長時の電流値ＩLをステップＳ２３で計算した電流値ＩLＤに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩL＝ＩLＤとする。
　このように、ステップＳ１９～ステップＳ２４の処理は、長波長時の波長計測と制御である。
　ステップＳ２５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長制御を継続するか否かを判定する。２波長制御を継続する場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ２６に処理を進める。２波長制御を継続しない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ２６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長制御パラメータを更新するか否かを判定する。２波長制御パラメータを更新しない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１３に処理を戻す。２波長制御パラメータを更新する場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１に処理を戻す。
　図８は、実施形態１におけるレーザ装置１００から出力されるエキシマレーザ光のパルス数と波長との関係を示すタイミングチャートである。図８において、横軸はパルス数（又は時間）、縦軸は波長を示している。図８に示すように、レーザ装置１００は、パルスごとに波長λSｔのエキシマレーザ光と、波長λLｔのエキシマレーザ光と、を交互に出力する。ここでは、奇数個目のパルスは波長λSｔのエキシマレーザ光が出力され、偶数個目のパルスは波長λLｔのエキシマレーザ光が出力される。
　図９は、実施形態１におけるレーザ装置１００から出力されるエキシマレーザ光のパルス数と半導体レーザ１３２の電流値との関係を示すタイミングチャートである。図９において、横軸はパルス数（又は時間）、縦軸は電流値を示している。図９に示すように、レーザ装置１００は、半導体レーザ１３２の電流値を短波長時の電流値ＩSと、長波長時の電流値ＩLと、に交互に変更する。ここでは、奇数個目のパルスは短波長時の電流値ＩSに制御し、偶数個目のパルスは長波長時の電流値ＩLに制御する。
　目標短波長λSｔと目標長波長λLｔとが周期的に変更される際の波長制御は、以下のように行われる。
　レーザ装置１００は、２波長スペクトルの短波長側の波長λSを計測し、短波長を出力する際の半導体レーザ１３２の電流値ＩSにフィードバックする。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標短波長λSｔのレーザ光を出力する場合、直近の同じ目標短波長λSｔで出力されたレーザ光の波長λSの計測値に基づいて半導体レーザ１３２の電流値ＩSを制御する。
　また、レーザ装置１００は、２波長スペクトルの長波長側の波長λLを計測し、長波長を出力する際の半導体レーザ１３２の電流値ＩLにフィードバックする。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標長波長λLｔのレーザ光を出力する場合、直近の同じ目標長波長λLｔで出力されたレーザ光の波長λLの計測値に基づいて半導体レーザ１３２の電流値ＩLを制御する。
　４．１．３　作用・効果
　半導体レーザ１３２を含む固体シーダ１０２と、エキシマ増幅器１１２と、を備えるレーザ装置１００において、パルス毎に計測された波長λが交互に目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔにそれぞれ近づくように、半導体レーザ１３２に流す電流値を制御する。これにより、４ｋＨｚ以上の繰り返し周波数でも高精度な２波長露光が可能となる。
　４．１．４　その他
　実施形態１では、半導体レーザ１３２のＣＷ光を、ＳＯＡ１３６にパルス電流を流すことによってパルスレーザ光化しているが、パルスレーザ光を生成する方法はこの例に限定されない。例えば、半導体レーザ１３２のＣＷ光を、固体増幅器１０６のチタンサファイヤ結晶の励起光をパルス光で励起することによってパルスレーザ光に増幅してもよい。
　固体シーダ１０２は、ＣＷ発振の半導体レーザ素子とパルス化装置を含み、半導体レーザ素子に流す電流値を制御して波長を変更するシステムを含めばよい。また、ＳＯＡ１３６の代わりに光シャッタによって光パルス化するシステムであってもよい。光シャッタの例としては、ＥＯ（Electro Optical）ポケルスセルと、偏光子と、を組合せた光シャッタでもよい。
　実施形態１では、増幅器として3マルチパス増幅器の例を示したが、マルチパス増幅器に限定されることなく、例えば、ファブリペロ共振器又はリング共振器等の光共振器を備えた増幅器であってもよい。
　実施形態１では、固体シーダとＡｒＦエキシマ増幅器の例を示したが、この実施形態に限定されることなく、ＫｒＦレーザガスを含むエキシマ増幅器とＫｒＦエキシマの増幅波長帯域で発振する固体シーダとの組み合わせであってもよい。具体例としては、固体シーダは、波長約７４５．２ｎｍのパルスレーザ光を出力する半導体レーザシステムと、固体増幅器と、波長約２４８．４ｎｍの第３高調波光に波長変換する波長変換システムであってもよい。この場合の波長変換素子は、第２高調波光に波長変換するＬＢＯ結晶と、第２高調波光及び基本波を和周波するＣＬＢＯ結晶と、であってもよい。
　４．２　半導体レーザシステムの例
　４．２．１　構成
　図１０は、半導体レーザシステム１０４の構成例を概略的に示す図である。
　半導体レーザシステム１０４は、シングル縦モードの分布帰還型（Distributed Feedback：ＤＦＢ）の半導体レーザ１３２と、半導体レーザ制御プロセッサ１３４と、ＳＯＡ１３６と、を含む。半導体レーザ１３２は、半導体レーザ素子１３８と、ペルチェ素子１４８と、温度センサ１５０と、電流制御器１５２と、温度制御器１５４と、を含む。半導体レーザ素子１３８は、第１のクラッド層１４０と、活性層１４２と、第２のクラッド層１４４と、を含み、活性層１４２と、第２のクラッド層１４４と、の境界にグレーティング１４６を含む。実施形態１における半導体レーザ１３２は本開示における「第１の半導体レーザ」の一例である。
　　　４．２．２　動作
　半導体レーザ１３２の発振中心波長は、半導体レーザ素子１３８の設定温度Ｔｓ及び／又は半導体レーザ素子１３８に流れる電流値Ｉを変化させることによって変更可能である。固体シーダ制御プロセッサ１１０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａから設定温度Ｔｓ及び電流値Ｉを取得し、半導体レーザ制御プロセッサ１３４に送信する。半導体レーザ制御プロセッサ１３４は、設定温度Ｔｓ及び電流値Ｉに従って温度制御器１５４及び電流制御器１５２をそれぞれ制御する。
　高速で半導体レーザ１３２の発振波長を変化させる場合は、半導体レーザ１３２に流れる電流値Ｉを高速に変化させる。これにより、高速にＣＷレーザ光の波長を変化させることができる。
　また、固体シーダ制御プロセッサ１１０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａからトリガ信号Ｔｒ２を取得する。トリガ信号Ｔｒ２が固体シーダ１０２に入力されると、ＳＯＡ１３６にパルス信号が入力される。
　このパルス信号に応じたパルスの電流をＳＯＡ１３６の半導体レーザ素子１３８に流すことによって、半導体レーザ１３２から出力されたＣＷレーザ光がパルス増幅され、パルスレーザ光が出力される。
　図１１は、ＳＯＡ１３６から出力されるパルスレーザ光のスペクトルを示すグラフである。図１１に示すように、ＳＯＡ１３６からは、２つの波長λ１S及びλ１Lのパルスレーザ光が出力される。
　４．２．３　その他
　ＳＯＡ１３６は、直流電流を流してＣＷ増幅してもよい。その場合は、後段の固体増幅器１０６はパルス増幅する増幅器である。
　４．３　レーザ制御プロセッサの半導体レーザの温度制御
　４．３．１　フローチャート例１
　図１２は、目標中心波長λｃｔに基づいて半導体レーザ１３２の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサ１３４の処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ３１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標波長の平均値である目標中心波長λｃｔを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、λｃｔ＝（λSｔ＋λLｔ）／２を計算する。
　ステップＳ３２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、基準の電流値Ｉｃｓを半導体レーザ１３２に流した場合の半導体レーザ１３２の設定温度Ｔｓと、エキシマ増幅後の波長λとの関係式を呼び出す。
　ステップＳ３３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ３２で呼び出した関係式から目標中心波長λｃｔにおける半導体レーザ１３２の設定温度Ｔｓを計算する。
　ステップＳ３４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の設定温度をステップＳ３３で計算した設定温度Ｔｓに設定する。
　ステップＳ３５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の温度制御を継続するか否かを判定する。温度制御を継続しない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、本フローチャートの処理を終了する。温度制御を継続する場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ３６に処理を進める。
　ステップＳ３６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の目標中心波長λｃｔを変更するか否かを判定する。目標中心波長λｃｔを変更しない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ３４に処理を戻す。目標中心波長λｃｔを変更する場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ３１に処理を戻す。
　このように、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の温度とパルスレーザ光ＰＬ３の波長との関係から、パルスレーザ光ＰＬ３の波長の計測値の平均値が目標中心波長λｃｔとなるように半導体レーザ１３２の温度を制御する。
　図１３は、基準の電流値Ｉｃｓの場合の半導体レーザ１３２の設定温度Ｔｓとエキシマ増幅後の波長λとの関係を表すグラフである。基準の電流値Ｉｃｓは、半導体レーザ１３２が発振可能であり、かつ波長を変更する範囲で電流を変化させたとしても、半導体レーザ１３２の波長及び性能が維持できる電流値である。
　図１３において、横軸はエキシマ増幅後の波長λ、縦軸は半導体レーザ１３２の設定温度Ｔｓを示している。レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ３２の関係式として、半導体レーザ１３２の温度とパルスレーザ光ＰＬ３の波長との関係を予め実測し、実測データから図１３に示したような近似直線又は近似曲線を求めておいてもよい。また、近似直線又は近似曲線の代わりにテーブルデータを用いてもよい。
　４．３．２　フローチャート例２
　図１４は、平均電流値Ｉｃに基づいて半導体レーザ１３２の温度を制御する場合のレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ４１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の平均電流値Ｉｃを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉｃ＝（ＩS＋ＩL）／２を計算する。
　ステップＳ４２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ４１で計算した平均電流値Ｉｃと基準の電流値Ｉｃｓとの差δＩｃｓを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、δＩｃｓ＝Ｉｃ－Ｉｃｓを計算する。
　ステップＳ４３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ４２で計算した差δＩｃｓの絶対値が許容値δＩｓｔｒ以下であるか否かを判定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、｜δＩｃｓ｜≦δＩｓｔｒを満たすか否かを判定する。｜δＩｃｓ｜≦δＩｓｔｒを満たす場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ４１に処理を戻す。｜δＩｃｓ｜≦δＩｓｔｒを満たさない場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ４４に処理を進める。
　ステップＳ４４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、δＩｃｓが０に近づくように半導体レーザ１３２の設定温度Ｔｓを変更する。
　ステップＳ４５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の温度制御を継続するか否かを判定する。温度制御を継続しない場合（ステップＳ４５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、本フローチャートの処理を終了する。温度制御を継続する場合（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ４１に処理を戻す。
　４．３．３　作用・効果
　目標の中心波長が大きく変更された場合に、半導体レーザ１３２の電流値のみでは、エキシマ増幅後の波長を制御することができない場合がある。
　図１２、又は図１４に示したように、半導体レーザ１３２の温度を設定することによって、目標中心波長が大きく変更された場合においても半導体レーザ１３２に流す平均電流値を基準の電流値Ｉｃｓ付近に維持すること可能となる。ここで、基準の電流値Ｉｃｓの最も好ましい値は、半導体レーザ１３２に流す電流の可変範囲の中央の値である。実施形態１における半導体レーザ１３２に流す平均電流値は本開示における「電流の平均値」の一例である。
　その結果、２波長スペクトルの目標波長が変更された場合においても、パルス毎に高精度に２波長に波長を変更することが可能となる。
　４．４　波長変換システム
　４．４．１　構成
　図１５は、波長変換システム１０８の構成例を概略的に示す図である。
　波長変換システム１０８は、ＫＢＢＦ結晶１６２と、ＬＢＯ結晶１６４と、アクチュエータとしての回転ステージ１６６、１６８と、アクチュエータの制御器としての回転ステージドライバ１７０と、を含む。「ＫＢＢＦ」は化学式ＫＢｅ2ＢＯ3Ｆ2で表される。「ＬＢＯ」は化学式ＬｉＢ3Ｏ5で表される。実施形態１におけるＫＢＢＦ結晶１６２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１６２は回転ステージ１６６上に配置される。ＬＢＯ結晶１６４は回転ステージ１６８上に配置される。高速に波長変換素子を回転させるために、回転ステージ１６６、１６８のそれぞれは、ピエゾ素子を含む回転ステージである。回転ステージドライバ１７０は、回転ステージ１６６、１６８のそれぞれの角度を制御する。
　また、アクチュエータは、非線形結晶の温度を制御するためのヒータであってもよく、制御器は温度制御器であってもよい。
　４．４．２　動作
　波長変換システム１０８に入力されたパルスレーザ光は、ＬＢＯ結晶１６４に入射する。ＬＢＯ結晶１６４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１６２は、ＬＢＯ結晶１６４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。
　波長約１９３．４ｎｍに変換されたパルスレーザ光は、波長変換システム１０８から出力される。
　レーザ制御プロセッサ１２Ａは、１波長発振の場合、目標波長λｔで波長変換効率が最大となるように、すなわち位相整合させるために、ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４のそれぞれの入射角度を制御する。ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４のそれぞれの入射角度は、回転ステージ１６６、１６８の回転により制御される。
　図１６は、波長変換後の波長λと波長変換効率ηとの関係を表すグラフである。図１６において、横軸は波長変換後の波長λ、縦軸は波長変換効率ηを示している。図１６には、ＫＢＢＦ結晶１６２の波長変換効率曲線ＷＣＥ（ＫＢＢＦ）、及びＬＢＯ結晶１６４の波長変換効率曲線ＷＣＥ（ＬＢＯ）を示している。図１６に示すように、下流側の非線形結晶であるＫＢＢＦ結晶１６２は、波長変換後の波長λに対してある程度ずれると波長変換効率が低下する。したがって、２波長スペクトルの目標波長差Δλｔが大きい場合に、パルス毎に位相整合させるために、ＫＢＢＦ結晶１６２の入射角度を制御しないと波長変換光のパルスエネルギが低下する場合がある。
　４．５　非線形結晶の温度調整システム
　４．５．１　構成
　図１７は、非線形結晶の温度調整システム１８０の構成例を概略的に示す図である。図１７に示す温度調整システム１８０は、図１５におけるＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の温度調整に適用することができる。
　非線形結晶の温度調整システム１８０は、非線形結晶１８２と、非線形結晶ホルダ１８４と、温度センサ１８６と、ヒータ１８８と、温度制御器１９０と、を含む。
　非線形結晶１８２は、非線形結晶ホルダ１８４に固定される。温度センサ１８６は、非線形結晶ホルダ１８４のうち非線形結晶１８２の近傍に配置される。ヒータ１８８は、非線形結晶ホルダ１８４の中に配置される。
　さらに、追加して非線形結晶１８２の入射角度を制御する回転ステージ１９２と、回転ステージ１９２を制御する回転ステージ制御器１９４を備えてもよい。
　４．５．２　動作
　温度制御器１９０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａから非線形結晶１８２の温度Ｔｎのデータを受信する。温度制御器１９０は、受信した温度Ｔｎとなるようにヒータ１８８の電力を制御することによって、非線形結晶１８２の温度をＴｎに近づけるように制御する。
　レーザ制御プロセッサ１２Ａは、非線形結晶１８２の波長変換効率が最大となる波長と温度との関係のデータに基づいて、目標波長λｔから非線形結晶１８２の温度Ｔｎを求めて設定する。そのデータは予め計測して、近似曲線を求めて記憶してもよいし、テーブルデータとして記憶してもよい。
　温度制御のみでは位相整合できない場合は、回転ステージ１９２で入射角度を制御することによって位相整合を行ってもよい。
　図１８は、レーザ制御プロセッサ１２Ａが記憶する非線形結晶１８２の波長変換効率が最大となる波長と温度との関係のデータであって、波長変換後の目標中心波長と波長変換効率が最大となる温度Ｔとの関係を示すグラフである。図１８において、横軸は波長変換後の目標中心波長、縦軸は波長変換効率が最大となる温度Ｔを示している。図１８に示すように、波長変換後の目標中心波長がλｃｔにおいて、波長変換効率が最大となる温度はＴｎである。
　４．５．３　その他
　非線形結晶１８２は、ＫＢＢＦ結晶やＬＢＯ結晶の場合はセルに配置する必要はない。一方、非線形結晶１８２がＣＬＢＯ結晶の場合は、吸湿性があるため、図示しないセル内に非線形結晶１８２及び非線形結晶ホルダ１８４を配置して、例えば１２０～１７０℃に制御する必要がある。「ＣＬＢＯ」は化学式ＣｓＬｉＢ6Ｏ10で表される。
　４．６　波長変換システム
　４．６．１　フローチャート例
　図１９は、波長変換システム１０８を制御する場合のレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ５１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、露光制御プロセッサ３１０から受信した２波長パラメータから計算した２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ及び目標波長差Δλｔを読み込む。
　ステップＳ５２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ５１で取得した２波長スペクトルの目標波長差Δλtが波長変換効率の低下が許容される範囲Δλｔｒ内であるか否かを判定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Δλｔ≦Δλｔｒを満たすか否かを判定する。Δλｔ≦Δλｔｒを満たす場合（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５３に処理を進める。Δλｔ≦Δλｔｒを満たさない場合（ステップＳ５２：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５６に処理を進める。
　ステップＳ５３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、波長変換効率が最大となる波長がステップＳ５１で取得した目標中心波長λｃｔとなるように、ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２は、目標中心波長λｃｔでＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４が位相整合するように、回転ステージ１６６、１６８を制御する。
　ステップＳ５４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長制御を継続するか否かを判定する。２波長制御を継続する場合（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５５に処理を進める。２波長制御を継続しない場合（ステップＳ５４：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ５５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は目標波長差Δλｔの変更があるか否かを判定する。２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は目標波長差Δλｔの変更がない場合（ステップＳ５５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５３に処理を戻す。２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は目標波長差Δλｔの変更がある場合（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５１に処理を戻す。
　ステップＳ５６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、波長変換効率が最大となる波長が目標短波長λSｔとなるように、ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。
　ステップＳ５７において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光を検出したか否かを判定する。エキシマレーザ光を検出していない場合（ステップＳ５７：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、エキシマレーザ光を検出するまで待機する。エキシマレーザ光を検出した場合（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５８に処理を進める。
　ステップＳ５８において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、波長変換効率が最大となる波長が目標長波長λLｔとなるように、ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。
　ステップＳ５９において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光を検出したか否かを判定する。エキシマレーザ光を検出していない場合（ステップＳ５９：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、エキシマレーザ光を検出するまで待機する。エキシマレーザ光を検出した場合（ステップＳ５９：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ６０に処理を進める。
　ステップＳ６０において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長制御を継続するか否かを判定する。２波長制御を継続する場合（ステップＳ６０：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ６１に処理を進める。２波長制御を継続しない場合（ステップＳ６０：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ６１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は目標波長差Δλｔの変更があるか否かを判定する。２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は目標波長差Δλｔの変更がない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５６に処理を戻す。２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は目標波長差Δλｔの変更がある場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ５１に処理を戻す。
　４．６．２　動作
　図１９に示したように、２波長スペクトルの目標波長差Δλtが波長変換効率の低下が許容範囲内であるか否かを判定する。Δλｔは例えば１ｐｍ～２ｐｍの範囲である。この判定結果によって、波長変換素子であるＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度の制御を切り替える。
　図２０及び図２１は、エキシマ増幅後の波長λと波長変換効率との関係を表すグラフである。図２０及び図２１において、横軸はエキシマ増幅後の波長λ、縦軸は波長変換効率を示している。
　図２０に示すように、２波長スペクトルの目標波長差Δλtが波長変換効率の低下が抑制される範囲内であれば、２波長スペクトルの目標中心波長λｃｔで最大の波長変換効率となるようにＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。
　一方、図２１に示すように、２波長スペクトルの目標波長差Δλtが波長変換効率の低下が抑制される範囲よりも大きい場合は、パルス毎に、同期して最大変換効率が目標短波長λSｔと目標長波長λLｔとなるように最下流に配置されている非線形結晶であるＫＢＢＦ結晶１６２の入射角度を少なくとも制御する。
　２波長スペクトルの目標波長差Δλｔがさらに大きい場合は、目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔとなるように、下流側から２番目に配置されている非線形結晶であるＬＢＯ結晶１６４の入射角度も制御してもよい。
　４．６．３　作用・効果
　目標波長差Δλｔが許容範囲内であれば、波長変換効率の変化が抑制されるため、パルスエネルギと、２波長のスペクトルの波長λS及びλLとは、パルス毎に高精度に制御される。
　目標波長差Δλｔ≦１ｐｍ～２ｐｍの場合は、焦点深度を深くすることによってコンタクトホールのレジストパターンの形成やプロセスの余裕をもたせることが可能となる。
　目標波長差Δλｔ＞１ｐｍ～２ｐｍの場合は、３Ｄの半導体製造のプロセスにおける厚膜レジストの形成にも使用することができる。
　５．実施形態２
　目標露光スペクトルが多波長の場合について説明する。ここでは、目標波長λ（ｋ）ｔが周期的に変更される場合の波長制御について説明する。
　５．１　構成
　図２２は、実施形態２に係る露光システムの構成を示す図である。露光システムは、レーザ装置１００と、露光装置３００と、を含む。
　露光装置３００の露光制御プロセッサ３１０は、多波長露光目標波長λ（１）ｔ、λ（２）ｔ、・・・、波長λ（ｎ）ｔをレーザ制御プロセッサ１２Ａに送信する。レーザ制御プロセッサ１２Ａは、これらのパラメータに従ってレーザ装置１００を制御する。
　５．２　レーザ制御プロセッサのフローチャート
　目標波長λ（ｋ）ｔが周期的に変更される場合の波長制御について説明する。図２３は、実施形態２におけるレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。実施形態２におけるレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順は本開示における「レーザ装置の波長制御方法」の一例である。
　ステップＳ７１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、露光制御プロセッサ３１０から目標の多波長制御パラメータデータを読み込む。目標の多波長制御パラメータデータは、λ（１）ｔ、λ（２）ｔ、・・・、λ（ｎ）ｔを含む。
　ステップＳ７２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、各目標波長時の半導体レーザ１３２に流す電流値Ｉ（１）、Ｉ（２）、・・・、Ｉ（ｎ）を、それぞれの初期値であるＩ０（１）、Ｉ０（２）、・・・、Ｉ０（ｎ）に設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ（１）＝Ｉ０（１）、Ｉ（２）＝Ｉ０（２）、・・・、Ｉ（ｎ）＝Ｉ０（ｎ）とする。
　ステップＳ７３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋを１に初期化する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝１とする。
　ステップＳ７４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の指令電流値ＩをＩ（ｋ）に設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ＝Ｉ（ｋ）とする。
　ステップＳ７５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光を検出したか否かを判定する。エキシマレーザ光を検出していない場合（ステップＳ７５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、エキシマレーザ光を検出するまで待機する。エキシマレーザ光を検出した場合（ステップＳ７５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ７６に処理を進める。
　ステップＳ７６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光の波長λ（ｋ）を計測する。
　ステップＳ７７において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ７６で計測した波長λ（ｋ）と目標波長λ（ｋ）ｔとの差Δλ（ｋ）を計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Δλ（ｋ）＝λ（ｋ）－λ（ｋ）ｔを計算する。
　ステップＳ７８において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ７７で計算したΔλ（ｋ）が０に近づく半導体レーザ１３２の電流値Ｉ（ｋ）Ｄを計算する。
　ステップＳ７９において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２に流す電流値Ｉ（ｋ）をステップＳ７８で計算した電流値Ｉ（ｋ）Ｄに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ（ｋ）＝Ｉ（ｋ）Ｄとする。
　ステップＳ８０において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｎであるか否かを判定する。ｋ＝ｎでない場合（ステップＳ８０：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ８１に処理を進める。ｋ＝ｎである場合（ステップＳ８０：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ８２に処理を進める。
　ステップＳ８１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋをインクリメントする。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｋ＋１とする。その後、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ７４に処理を戻す。これにより、ｋが１からｎになるまで、各目標波長時の波長制御が行われる。
　ステップＳ８２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長制御を継続するか否かを判定する。多波長制御を継続する場合（ステップＳ８２：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ８３に処理を進める。多波長制御を継続しない場合（ステップＳ８２：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ８３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長制御パラメータを更新するか否かを判定する。多波長制御パラメータを更新しない場合（ステップＳ８３：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ７３に処理を戻す。多波長制御パラメータを更新する場合（ステップＳ８３：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ７１に処理を戻す。
　以上のように、レーザ装置１００は、目標波長λ（ｋ）ｔのレーザ光を出力する際は、直近の目標波長λ（ｋ）ｔで出力されたレーザ光の波長λ（ｋ）の計測値に基づいて半導体レーザ１３２の電流値Ｉ（ｋ）を制御する。
　５．３　半導体レーザの温度制御
　５．３．１　フローチャート例１
　図２４は、目標中心波長λｃｔに基づいて半導体レーザ１３２の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサ１３４の処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ９１において、半導体レーザ制御プロセッサ１３４は、目標中心波長λｃｔを計算する。すなわち、半導体レーザ制御プロセッサ１３４は、λｃｔ＝｛λ（１）ｔ＋λ（２）ｔ＋λ（３）ｔ＋・・・・＋λ（ｎ）ｔ｝／ｎを計算する。
　ステップＳ９１以降のステップＳ９２～ステップＳ９６は、それぞれ図１２に示したステップＳ３２～ステップＳ３６と同様である。
　５．３．２　フローチャート例２
　図２５は、平均電流値Ｉｃに基づいて半導体レーザ１３２の温度を制御する場合の半導体レーザ制御プロセッサ１３４の処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１０１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２の平均電流値Ｉｃを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩC＝｛Ｉ（１）＋Ｉ（２）＋・・・＋Ｉ（ｎ）｝／ｎを計算する。
　ステップＳ１０１以降のステップＳ１０２～ステップＳ１０５は、それぞれ図１４に示したステップＳ４２～ステップＳ４５と同様である。
　５．３．３　作用・効果
　目標の中心波長が大きく変更された場合に、半導体レーザの電流値のみでは、エキシマ増幅後の波長を制御することができない場合がある。
　図２４及び図２５に示したように半導体レーザ１３２の温度を設定することによって、目標中心波長が大きく変更された場合においても半導体レーザ１３２に流す平均電流値を基準の電流値Ｉｃｓ付近に維持すること可能となる。
　その結果、多波長スペクトルの目標波長が変更された場合においても、パルス毎に高精度に多波長に波長を変更することが可能となる。
　５．４　波長変換システム
　５．４．１　フローチャート例
　図２６は、波長変換システム１０８を制御する場合のレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１１１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長スペクトルの最大目標波長差Δλｍａｘｔを計算する。
　ステップＳ１１２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長スペクトルの最大目標波長差Δλｍａｘｔが波長変換効率の低下が許容される範囲Δλｔｒ内であるか否かを判定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Δλｍａｘｔ≦Δλｔｒを満たすか否かを判定する。Δλｍａｘｔ≦Δλｔｒを満たす場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１３に処理を進める。Δλｍａｘｔ≦Δλｔｒを満たさない場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１６に処理を進める。
　ステップＳ１１３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、波長変換効率が最大となる波長が目標中心波長λｃｔとなるように、ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２は、目標中心波長λｃｔでＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４が位相整合するように、回転ステージ１６６、１６８を制御する。
　ステップＳ１１４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長制御を継続するか否かを判定する。多波長制御を継続する場合（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１５に処理を進める。多波長制御を継続しない場合（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ１１５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は最大目標波長差Δλｍａｘｔの変更があるか否かを判定する。多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は最大目標波長差Δλｍａｘｔの変更がない場合（ステップＳ１１５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１３に処理を戻す。多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は最大目標波長差Δλｍａｘｔの変更がある場合（ステップＳ１１５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１１に処理を戻す。
　ステップＳ１１６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋを１に初期化する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝１とする。
　ステップＳ１１７において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、波長変換効率が最大となる波長が目標波長λ（ｋ）ｔとなるように、ＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。
　ステップＳ１１８において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、スペクトルモニタ１２６においてエキシマレーザ光を検出したか否かを判定する。エキシマレーザ光を検出していない場合（ステップＳ１１８：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、エキシマレーザ光を検出するまで待機する。エキシマレーザ光を検出した場合（ステップＳ１１８：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１９に処理を進める。
　ステップＳ１１９において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｎであるか否かを判定する。ｋ＝ｎでない場合（ステップＳ１１９：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１２０に処理を進める。ｋ＝ｎである場合（ステップＳ１１９：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１２１に処理を進める。
　ステップＳ１２０において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋをインクリメントする。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｋ＋１とする。その後、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１７に処理を戻す。これにより、ｋが１からｎになるまで、各目標波長に対する非線形結晶の入射角度の制御が行われる。
　ステップＳ１２１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長制御を継続するか否かを判定する。多波長制御を継続する場合（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１２２に処理を進める。多波長制御を継続しない場合（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ１２２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は最大目標波長差Δλｍａｘｔの変更があるか否かを判定する。多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は最大目標波長差Δλｍａｘｔの変更がない場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１６に処理を戻す。多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔ又は最大目標波長差Δλｍａｘｔの変更がある場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１１１に処理を戻す。
　図２７及び図２８は、エキシマ増幅後の波長λと波長変換効率との関係を表すグラフである。図２７及び図２８において、横軸はエキシマ増幅後の波長λ、縦軸は波長変換効率を示している。
　図２７に示すように、多波長スペクトルの最大目標波長差Δλｍａｘｔが波長変換効率の低下が抑制される範囲であれば、多波長スペクトルの目標中心波長λｃｔで最大の波長変換効率となるようにＫＢＢＦ結晶１６２及びＬＢＯ結晶１６４の入射角度を制御する。
　一方、図２８に示すように、多波長スペクトルの最大目標波長差Δλｍａｘｔが波長変換効率の低下が抑制される範囲よりも大きい場合は、パルス毎に、同期して最大変換効率が各目標波長λ（ｋ）ｔとなるように最下流に配置されている非線形結晶であるＫＢＢＦ結晶１６２の入射角度を少なくとも制御する。
　多波長スペクトルの最大目標波長差Δλｍａｘｔがさらに大きい場合は、最大変換効率が各目標波長λ（ｋ）ｔとなるように下流側から２番目に配置されている非線形結晶であるＬＢＯ結晶１６４の入射角度も制御してもよい。
　５．４．２　フローチャート例
　図２９は、図２６のステップＳ１１１の処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１３１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、露光制御プロセッサ３１０から各目標波長を読み込む。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、λ（１）ｔ、λ（２）ｔ、・・・、λ（ｎ）ｔを読み込む。
　ステップＳ１３２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、各目標波長の中から最短目標波長λｍｉｎｔと、最長目標波長λｍａｘｔと、を抽出する。
　ステップＳ１３３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、最長目標波長λｍａｘｔと、最短目標波長λｍｉｎｔと、の差Δλｍａｘｔを計算する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Δλｍａｘｔ＝λｍａｘｔ－λｍｉｎｔを計算する。
　その後、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了し、図２６のステップＳ１１２に処理を進める。
　６．実施形態３
　６．１　２波長露光の場合
　６．１．１　フローチャート例
　図３０は、実施形態３における２波長露光の場合のレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１４１～ステップＳ１４５は、それぞれ図７に示したステップＳ１１～ステップＳ１５と同様である。ステップＳ１４３～ステップＳ１４５の処理は、短波長時の波長計測と制御の処理である。
　ステップＳ１４６～ステップＳ１４８は、それぞれ図７に示したステップＳ１９～ステップＳ２１と同様である。ステップＳ１４６～ステップＳ１４８の処理は、長波長時の波長計測と制御の処理である。
　ステップＳ１４９において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長の短波長λS及び長波長λLの計測値と、それぞれの設定電流値ＩS及びＩLとから、目標短波長λSｔ及び目標長波長λLｔにそれぞれ近づくそれぞれの電流値ＩSＤ及びＩLＤを計算する。
　ステップＳ１５０において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、半導体レーザ１３２に流す短波長時の設定電流値ＩS及び長波長時の設定電流値ＩLを、ステップＳ１４９で計算した電流値ＩSＤ及びＩLＤに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩS＝ＩSＤ、ＩL＝ＩLＤとする。
　このように、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標短波長λSｔのパルスレーザ光を出力する場合、直近の同じ目標短波長λSｔで出力されたパルスレーザ光の波長λSの計測値、及び異なる目標長波長λLｔで出力されたパルスレーザ光の波長λLの計測値も含めて半導体レーザ１３２の電流値ＩSを制御する。また、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標長波長λLｔのパルスレーザ光を出力する場合、直近の同じ目標長波長λLｔで出力されたパルスレーザ光の波長λLの計測値、及び異なる目標短波長λSｔで出力されたパルスレーザ光の波長λSの計測値も含めて半導体レーザ１３２の電流値ＩLを制御する。
　ステップＳ１５１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長制御を継続するか否かを判定する。２波長制御を継続する場合（ステップＳ１５１：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１５２に処理を進める。２波長制御を継続しない場合（ステップＳ１５１：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ１５２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長制御パラメータを更新するか否かを判定する。２波長制御パラメータを更新しない場合（ステップＳ１５２：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１４３に処理を戻す。２波長制御パラメータを更新する場合（ステップＳ１５２：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１４１に処理を戻す。
　６．１．２　フローチャート例
　図３１は、図３０のステップＳ１４９の処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１６１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、２波長の短波長λS及び長波長λLの計測値と、それぞれの設定電流値ＩS及びＩLを読み込む。
　ステップＳ１６２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、点（λS,ＩS）と点（λL,ＩL）との２点を通過する直線の式を求める。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、勾配ａ及び切片ｂを定数とし、Ｉ＝ａ・λ＋ｂを求める。
　半導体レーザ１３２の発振波長λと電流値Ｉとの関係は直線近似が可能である。勾配ａ＝（ＩL－ＩS）／（λL－λS）、切片ｂ＝ＩS－ａ・λSにより求めることができる。
　ステップＳ１６３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｓ１６２で求めた直線の式から、目標短波長λSｔとなる電流値ＩSＤを求める。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩSＤ＝ａ・λSｔ＋ｂを求める。
　ステップＳ１６４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｓ１６２で求めた直線の式から、目標長波長λLｔとなる電流値ＩLＤを求める。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ＩLＤ＝ａ・λLｔ＋ｂを求める。
　その後、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了し、図３０のステップＳ１５０に処理を進める。
　図３２は、エキシマ増幅後の波長λと半導体レーザ１３２の電流値Ｉとの関係を表すグラフである。図３２において、横軸はエキシマ増幅後の波長λ、縦軸は半導体レーザの電流値Ｉを示している。図３２には、点（λS,ＩS）と点（λL,ＩL）との２点を通る直線Ｉ＝ａ・λ＋ｂを示している。この直線Ｉ＝ａ・λ＋ｂから、目標短波長λSｔとなる電流値ＩSＤ及び目標長波長λLｔとなる電流値ＩLＤを求めることができる。
　このように、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標短波長λSｔで出力されたパルスレーザ光の波長λSの計測値、及び目標長波長λLｔで出力されたパルスレーザ光の波長λLの計測値から半導体レーザ１３２の波長を変更するための電流とパルスレーザ光の波長との関係の近似直線を求め、近似直線に基づいて半導体レーザ１３２の電流値ＩS及びＩLを制御する。
　６．２　多波長露光の場合
　６．２．１　フローチャート例
　図３３は、実施形態３における多波長露光の場合のレーザ制御プロセッサ１２Ａの処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１７１～ステップＳ１７６は、それぞれ図２３に示したステップＳ７１～ステップＳ７６と同様である。
　ステップＳ１７７において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｎであるか否かを判定する。ｋ＝ｎでない場合（ステップＳ１７７：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１７８に処理を進める。ｋ＝ｎである場合（ステップＳ１７７：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１７９に処理を進める。
　ステップＳ１７８において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋをインクリメントする。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｋ＋１とする。その後、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１７４に処理を戻す。ステップＳ１７４～ステップＳ１７８の処理は、各目標波長時の波長計測と制御の処理である。
　ステップＳ１７９において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長のλ（１）、λ（２）、・・・、λ（ｎ）の計測値及びそれぞれの設定電流値Ｉ（１）、Ｉ（２）、・・・、Ｉ（ｎ）から、目標波長λ（１）ｔ、λ（２）ｔ、・・・、λ（ｎ）ｔにそれぞれ近づくそれぞれの電流値Ｉ（１）Ｄ、Ｉ（２）Ｄ、・・・、Ｉ（ｎ）Ｄを計算する。
　ステップＳ１８０において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、各目標波長時の半導体レーザに流す電流値をステップＳ１７９で計算した電流値Ｉ（１）Ｄ、Ｉ（２）Ｄ、・・・、Ｉ（ｎ）Ｄに設定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ（１）＝Ｉ（１）Ｄ、Ｉ（２）＝Ｉ（２）Ｄ、・・・、Ｉ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）Ｄとする。
　ステップＳ１８１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長制御を継続するか否かを判定する。多波長制御を継続する場合（ステップＳ１８１：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１８２に処理を進める。多波長制御を継続しない場合（ステップＳ１８１：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ１８２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長制御パラメータを更新するか否かを判定する。多波長制御パラメータを更新しない場合（ステップＳ１８２：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１７３に処理を戻す。多波長制御パラメータを更新する場合（ステップＳ１８２：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１７１に処理を戻す。
　６．２．２　フローチャート例
　図３４は、図３３のステップＳ１７９の処理手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１９１において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、多波長のλ（１）、λ（２）、・・・、λ（ｎ）の計測値及びそれぞれの設定電流値Ｉ（１）、Ｉ（２）、・・・、Ｉ（ｎ）を読み込む。
　ステップＳ１９２において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、（λ（１）,Ｉ（１））、（λ（２）,Ｉ（２））、・・・、（λ（ｎ）,Ｉ（ｎ））のｎ点から、最小二乗法によりの近似直線の式を求める。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、勾配ａ及び切片ｂを定数とし、Ｉ＝ａ・λ＋ｂを求める。半導体レーザ１３２の発振波長λと電流値Ｉとの関係は直線近似が可能である。
　ステップＳ１９３において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋを１に初期化する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝１とする。
　ステップＳ１９４において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ステップＳ１９２で求めた直線の式を基に、目標波長λ（ｋ）ｔとなる電流値Ｉ（ｋ）Ｄを求める。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、Ｉ（ｋ）Ｄ＝ａ・λ（ｋ）ｔ＋ｂを求める。
　ステップＳ１９５において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｎであるか否かを判定する。ｋ＝ｎでない場合（ステップＳ１９５：Ｎｏ）、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１９６に処理を進める。ｋ＝ｎである場合（ステップＳ１９５：Ｙｅｓ）、レーザ制御プロセッサ１２Ａは本フローチャートの処理を終了し、図３３のステップＳ１８０に処理を進める。
　ステップＳ１９６において、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、変数ｋをインクリメントする。すわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、ｋ＝ｋ＋１とする。その後、レーザ制御プロセッサ１２ＡはステップＳ１９４に処理を戻す。これにより、ｋが１からｎになるまで、各目標波長に対する電流値が求められる。
　このように、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標波長λ（ｋ）ｔのパルスレーザ光を出力する場合、直近の同じ目標波長λ（ｋ）ｔで出力されたパルスレーザ光の波長λ（ｋ）の計測値、及び目標波長λ（ｋ）ｔ以外の目標波長で出力されたパルスレーザ光の波長の計測値も含めて半導体レーザ１３２の電流値を制御する。
　また、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、目標波長λ（１）ｔ、λ（２）ｔ、・・・、λ（ｎ）ｔでそれぞれ出力されたパルスレーザ光の波長λ（１）、λ（２）、・・・、λ（ｎ）の計測値から半導体レーザ１３２の波長を変更するための電流とパルスレーザ光の波長との関係の近似直線を求め、近似直線に基づいて半導体レーザ１３２の電流値を制御する。
　７．実施形態４
　７．１　構成
　図３５は、固体シーダ２００の構成の変形例を概略的に示す図である。図３５に示す固体シーダ２００は、図６における固体シーダ１０２に適用することができる。
　固体シーダ２００は、第１の固体レーザ装置２０２と、第２の固体レーザ装置２０８と、ダイクロイックミラー２２０と、波長変換システム２２２と、固体シーダ制御プロセッサ２３２と、を含む。
　固体シーダ２００は、第１の固体レーザ装置２０２から出力される波長約１５５４ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ１と第２の固体レーザ装置２０８から出力される波長約２５７．６ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ４を波長変換システム２２２において２回和周波により波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光に変換するシステム構成である。
　第１の固体レーザ装置２０２は、第１の半導体レーザシステム２０４と、第１の固体増幅器２０６と、を含む。なお、図３５において、例えば「半導体レーザシステム１」、及び「固体増幅器１」等の数値を付した表記は、それぞれ第１の半導体レーザシステム、及び第１の固体増幅器等を表す。
　第１の半導体レーザシステム２０４は、図１０に示した半導体レーザシステム１０４と同様の構成を適用することができ、発振波長が半導体レーザシステム１０４とは異なる。第１の半導体レーザシステム２０４は、波長約１５５４ｎｍにおいてシングル縦モードでＣＷ発振する半導体レーザ１３２と、ＳＯＡ１３６と、を含む。
　第１の固体増幅器２０６は、光パラメトリック増幅器（Optical Parametric Amplifier：ＯＰＡ）である。ＯＰＡは、例えば、ＰＰＬＮ（periodically poled lithium niobate：周期的分極反転ニオブ酸リチウム結晶）やＰＰＫＴＰ（periodically poled KTP：周期的分極反転リン酸チタニルカリウム結晶）である。
　第１の固体増幅器２０６は、ポンプ光として後述する１０３０ｎｍのパルスレーザ光と、シード光として第１の半導体レーザシステム２０４から出力されるレーザ光と、を入力することによって、シード光をパルス増幅する構成である。
　第２の固体レーザ装置２０８は、第２の半導体レーザシステム２１０と、第２の固体増幅器２１２と、第４高調波光に波長変換する２つの非線形結晶であるＬＢＯ結晶２１４及び第１のＣＬＢＯ結晶２１６と、ダイクロイックミラー２１８と、を含む。実施形態４における第４高調波光は本開示における「第２の高調波光」の一例である。実施形態４におけるＬＢＯ結晶２１４及び第１のＣＬＢＯ結晶２１６は本開示における「第２の非線形結晶」の一例である。
　第２の半導体レーザシステム２１０は、図１０に示した半導体レーザシステム１０４と同様の構成を適用することができ、発振波長が半導体レーザシステム１０４とは異なる。例えば、第２の半導体レーザシステム２１０は、波長約１０３０ｎｍにおいてシングル縦モードでＣＷ発振する半導体レーザ１３２と、半導体レーザ１３２から出力されたレーザ光のパルス化及び増幅を行うＳＯＡ１３６と、を含む。実施形態４における波長１０３０ｎｍの連続発振のレーザ光は本開示における「第２のレーザ光」の一例である。実施形態４における半導体レーザ１３２は本開示における「第２の半導体レーザ」の一例である。実施形態４におけるＳＯＡ１３６は本開示における「第２の増幅器」の一例である。
　第２の固体増幅器２１２は、Ｙｂファイバ増幅器やＹｂ：ＹＡＧ結晶を含む。
　ダイクロイックミラー２１８は、ＬＢＯ結晶２１４と第１のＣＬＢＯ結晶２１６の間の光路上に配置され、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光を高透過、波長約１０３０ｎｍのパルスレーザ光を高反射する。ダイクロイックミラー２１８は、高反射された波長約１０３０ｎｍのパルスレーザ光が第１の固体増幅器２０６のポンプ光として入射するように配置される。
　波長変換システム２２２は、第２のＣＬＢＯ結晶２２４と、第３のＣＬＢＯ結晶２２６と、回転ステージ２２８及び２３０と、を含む。第２のＣＬＢＯ結晶２２４及び第３のＣＬＢＯ結晶２２６は、それぞれピエゾ素子を含む回転ステージ２２８及び２３０の上に配置され、それぞれの結晶の入射角度が高速で変更できるように構成される。
　ダイクロイックミラー２２０は、第１の固体レーザ装置２０２から出力された波長約１５５４ｎｍのパルスレーザ光を高反射し、第２の固体レーザ装置２０８から出力された波長約２５７．６ｎｍのパルスレーザ光が高透過する構成であり、両パルスレーザ光が波長変換システム２２２に同軸で入射するように配置される。
　７．２　動作
　レーザ制御プロセッサ１２Ａは、第２の固体レーザ装置２０８の発振波長を１０３０ｎｍに固定する。すなわち、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、第２の半導体レーザシステム２１０の半導体レーザの電流値を一定として発振させる。
　さらに、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、トリガ信号Ｔｒ２によって、ＣＷレーザ光をＳＯＡ１３６と第２の固体増幅器２１２によってパルス増幅させる。第２の固体増幅器２１２は、波長１０３０ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ５を出力する。実施形態４におけるパルスレーザ光ＰＬ５は本開示における「第５のパルスレーザ光」の一例である。
　第２の固体増幅器２１２から出力されたパルスレーザ光ＰＬ５は、ＬＢＯ結晶２１４で波長５１５ｎｍの第２高調波光に変換される。波長５１５ｎｍの第２高調波光は、ダイクロイックミラー２１８を高透過して、第１のＣＬＢＯ結晶２１６によって波長２５７．６ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ４に変換される。実施形態４における第２の固体レーザ装置２０８は本開示における「固体レーザ装置」の一例である。実施形態４におけるパルスレーザ光ＰＬ４は本開示における「第４のパルスレーザ光」の一例である。
　ここで、ダイクロイックミラー２１８は、ＬＢＯ結晶２１４で波長変換できなかった１０３０ｎｍのパルスレーザ光を高反射し、第１の固体レーザ装置２０２の第１の固体増幅器２０６のポンプ光として入射させる。
　これに対して、レーザ制御プロセッサ１２Ａは、第１の半導体レーザシステム２０４における半導体レーザ１３２の電流値を制御することによって第１の固体レーザ装置２０２から出力されるパルスレーザ光ＰＬ１の波長を１５５４ｎｍ付近でパルス毎に交互に変化させる。
　第１の固体レーザ装置２０２から出力された波長約１５５４ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ１と第１のＣＬＢＯ結晶２１６から出力された波長２５７．６ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ４とは、第２のＣＬＢＯ結晶２２４によって和周波され、波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光に波長変換される。さらに、第３のＣＬＢＯ結晶２２６によって、波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５４ｎｍのパルスレーザ光は和周波され、波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光ＰＬ２に波長変換される。そして、パルス毎に交互に波長がλSとλLに変化するパルスレーザ光ＰＬ２が出力される。
　レーザ制御プロセッサ１２Ａは、図７に示したフローチャートのような制御を行うことによって、目標の２波長スペクトルであるλSｔ及びλLｔに近づくように、パルス毎に交互に波長を制御する。
　７．３　その他
　固体シーダ２００を用いるシステムでは、実施形態２のフローチャートのような制御を行うことによって、目標の多波長スペクトルに近づくように、パルス毎に波長を制御することも可能である。
　固体シーダ２００を用いるシステムでは、実施形態３のフローチャートのような制御を行うことによって、目標の２波長又は多波長スペクトルに近づくように、パルス毎に波長を制御することも可能である。
　８．実施形態５
　８．１　構成
　図３６は、半導体レーザシステム２４０の構成例を概略的に示す図である。図３６に示す半導体レーザシステム２４０は、図６における半導体レーザシステム１０４、図３５における第１の半導体レーザシステム２０４、又は図３５における第２の半導体レーザシステム２１０に適用することができる。
　半導体レーザシステム２４０は、シングル縦モードの分布反射型（Distributed Bragg Reflector：ＤＢＲ）の半導体レーザ２４２と、ＳＯＡ１３６と、を含む。半導体レーザ２４２は、半導体レーザ素子２４４を含む。実施形態５における半導体レーザ２４２は本開示における「第１の半導体レーザ」の一例である。
　半導体レーザ素子２４４は、第１のクラッド層１４０及び第２のクラッド層１４４の間に、フィードバック層２４６と、活性層２４８と、位相調整領域２５０と、を含む。フィードバック層２４６は、フィードバック層２４６と第２のクラッド層１４４との境界にグレーティング１４６を含む。位相調整領域２５０は、フィードバック層２４６と活性層２４８との間に配置される。
　半導体レーザ素子２４４は、第１のクラッド層１４０に、電極２５２、２５４、及び２５６が配置される。電極２５２、２５４、及び２５６は、それぞれフィードバック層２４６、活性層２４８、及び位相調整領域２５０に対応して設けられる。
　その他の構成は、図１０と同様である。ただし、電流制御器１５２は、電極２５２、２５４、２５６に配線で接続され、それぞれの配線に流れる電流値をそれぞれ独立で制御可能なように構成されている。
　　８．２　動作
　半導体レーザ２４２の発振中心波長は、半導体レーザ素子２４４の設定温度Ｔｓ、及び／又は半導体レーザ素子２４４に流れる電流値Ｉｔｕ１又はＩｔｕ２を変化させることによって変更可能である。固体シーダ制御プロセッサ１１０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａから設定温度Ｔｓ、電流値Ｉｔｕ１、電流値Ｉｔｕ２、及び電流値Ｉｅｍｉｔを取得し、半導体レーザ制御プロセッサ１３４に送信する。半導体レーザ制御プロセッサ１３４は、設定温度Ｔｓに従って温度制御器１５４を制御し、電流値Ｉｔｕ１、電流値Ｉｔｕ２、及び電流値Ｉｅｍｉｔに従って電流制御器１５２を制御する。
　半導体レーザ２４２の発振波長を高速でかつ微調範囲を変化せる場合は、位相調整領域２５０に流れる電流値Ｉｔｕ２を高速に変化させることによって、高速にＣＷレーザ光の波長を変化させることができる。
　半導体レーザ２４２の発振波長を高速でかつ大きな範囲で変化せる場合は、グレーティング１４６に流れる電流値Ｉｔｕ１を高速に変化させることによって、高速にＣＷレーザ光の波長を変化させることができる。ただし、発振できない波長が存在するため、位相調整領域２５０への電流値Ｉｔｕ２も併用することもある。
　半導体レーザ２４２を発振させて所望のパワーを得るため、活性層２４８に流れる電流値Ｉｅｍｉｔを入力する。
　また、固体シーダ制御プロセッサ１１０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａからトリガ信号Ｔｒ２を取得する。トリガ信号Ｔｒ２が固体シーダ２００に入力されると、ＳＯＡ１３６にパルス信号が入力される。
　トリガ信号Ｔｒ２が固体シーダ２００に入力されると、ＳＯＡ１３６にパルス信号が入力される。
　このパルス信号に応じたパルスの電流をＳＯＡ１３６の半導体に電流を流すことによって、半導体レーザ素子２４４から出力されたＣＷレーザ光がパルス増幅され、パルスレーザ光が出力される。
　　８．３　その他
　ＳＯＡ１３６は、直流電流を流してＣＷ増幅してもよい。その場合は、後段の固体増幅器１０６又は第１の固体増幅器２０６又は第２の固体増幅器２１２がパルス増幅する増幅器である。
　　８．４　作用・効果
　図１０で示した分布帰還型の半導体レーザ１３２は、波長可変と出力パワーを調整するパラメータである電流値Ｉは共通のため、波長を変えると出力パワーも変化する。これに対し、半導体レーザ２４２は、出力パワーを主に決めるパラメータは活性層に流れるＩｅｍｉｔであるため、電流値Ｉｔｕ１又はＩｔｕ２を変化させても出力パワー変動が小さい特徴がある。
　半導体レーザ２４２や半導体レーザ１３２の波長可変は、レーザ導波路内のキャリア密度の変化に応じた屈折率の変化により生じるため、半導体レーザ１３２ではレーザ発振閾値電流以上ではキャリア密度は発振閾キャリア密度にほぼ固定される。そのため、レーザ発振閾値電流以上では注入電流を増加減少させても波長可変量は比較的小さい。
　これに対し、半導体レーザ２４２においては、活性層２４８のキャリア密度は半導体レーザ１３２同様にレーザ発振閾値電流以上では発振閾キャリア密度にほぼ固定されるが、グレーティング１４６の部分や位相調整領域２５０はレーザ利得を有しないためにキャリア密度は注入した電流に依存して大きく変化できる。したがって、半導体レーザ２４２は、半導体レーザ１３２に比べ波長可変量が大きい。
　９．実施形態６
　９．１　構成
　図３７は、半導体レーザシステム２６０の構成例を概略的に示す図である。図３７に示す半導体レーザシステム２６０は、図６における半導体レーザシステム１０４、図３５における第１の半導体レーザシステム２０４、又は図３５における第２の半導体レーザシステム２１０に適用することができる。
　半導体レーザシステム２６０は、シングル縦モードのサンプルドグレーティング分布反射型（Sampled Grating Distributed Bragg Reflector：ＳＧ－ＤＢＲ）の半導体レーザ２６２を含む。半導体レーザ２６２は、半導体レーザ素子２６４を含む。実施形態６における半導体レーザ２６２は本開示における「第１の半導体レーザ」の一例である。
　半導体レーザ素子２６４は、第１のクラッド層１４０及び第２のクラッド層１４４の間に、活性層２４８と、位相調整領域２５０と、第１のフィードバック層２６６と、第２のフィードバック層２６８と、を含む。
　第１のフィードバック層２６６は、第１のフィードバック層２６６と第２のクラッド層１４４との境界に第１のグレーティング１４６ａを含む。第２のフィードバック層２６８は、第２のフィードバック層２６８と第２のクラッド層１４４との境界に第２のグレーティング１４６ｂを含む。活性層２４８及び位相調整領域２５０は、第１のフィードバック層２６６と第２のフィードバック層２６８との間に配置される。
　半導体レーザ素子２６４は、第１のクラッド層１４０に、電極２５４、２５６、２７０、及び２７２が配置される。電極２５４、２５６、２７０、及び２７２は、それぞれ活性層２４８、位相調整領域２５０、第１のフィードバック層２６６、及び第２のフィードバック層２６８に対応して設けられる。
　その他の構成は、図１０と同様である。ただし、電流制御器１５２は、電極２５４、２５６、２７０、２７２に配線で接続され、それぞれの配線に流れる電流値をそれぞれ独立で制御可能なように構成されている。
　９．２　動作
　半導体レーザ２６２の発振中心波長は、半導体レーザ素子２６４の設定温度Ｔｓ、及び／又は半導体レーザ素子２６４に流れる電流値Ｉｔｕ１又はＩｔｕ２、及び／又は半導体レーザ素子２６４に流れる電流値Ｉｔｕ３を変化させることによって変更可能である。固体シーダ制御プロセッサ１１０は、レーザ制御プロセッサ１２Ａから電流値Ｉｔｕ３を取得し、半導体レーザ制御プロセッサ１３４に送信する。半導体レーザ制御プロセッサ１３４は、電流値Ｉｔｕ３に従って電流制御器１５２を制御する。
　半導体レーザ２６２の発振波長を高速でかつ微調範囲を変化せる場合は、位相調整領域２５０に流れる電流値Ｉｔｕ２を高速に変化させることによって、高速にＣＷレーザ光の波長を変化させることができる。
　半導体レーザ２６２の発振波長を高速でかつ大きな範囲で変化せる場合は、第１のグレーティング１４６ａに流れる電流値Ｉｔｕ１、及び第２のグレーティング１４６ｂに流れる電流値Ｉｔｕ３を高速に変化させることによって、高速にＣＷレーザ光の波長を変化させることができる。ただし、発振できない波長が存在するため、位相調整領域２５０への電流値Ｉｔｕ２も併用することもある。
　半導体レーザ２６２を発振させて所望のパワーを得るため、活性層２４８に流れる電流値Ｉｅｍｉｔを入力する。
　トリガ信号Ｔｒ２が固体シーダ２００に入力されると、ＳＯＡ１３６にパルス信号が入力される。
　このパルス信号に応じたパルスの電流をＳＯＡ１３６の半導体に電流を流すことによって、半導体レーザ素子２６４から出力されたＣＷレーザ光がパルス増幅され、パルスレーザ光が出力される。
　９．３　作用・効果
　半導体レーザ２６２は、出力パワーを主に決めるパラメータは活性層に流れるＩｅｍｉｔであるため、電流値Ｉｔｕ１、Ｉｔｕ２、又はＩｔｕ３を変化させても出力パワー変動が小さい特徴がある。
　半導体レーザ２６２は、第１のグレーティング１４６ａ及び第２のグレーティング１４６ｂのコルゲーション周期がわずかに異なる様にしているため、半導体レーザ２４２に比べ波長の可変範囲が極めて大きく、１００ｎｍ以上も可変できるものもある。
　１０．電子デバイスの製造方法
　図３８は、露光装置３２０の構成例を概略的に示す図である。図３８において、露光装置３２０は、照明光学系３２４と、投影光学系３２５と、を含む。照明光学系３２４は、レーザ装置１００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３２５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３２０は、レチクルステージＲＴと、ワークピーステーブルＷＴと、を同期して互いに逆方向に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後、複数の工程を経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。
　１１．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。
　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」、「有する」、「備える」、「具備する」等の用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1. 　連続発振の第１のレーザ光を出力する波長可変の第１の半導体レーザと、
    　前記第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力する第１の増幅器と、
    　前記第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力する波長変換システムと、
    　前記第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力するエキシマ増幅器と、
    　前記第３のパルスレーザ光の波長を計測するモニタモジュールと、
    　前記第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更し、前記第３のパルスレーザ光の波長が前記目標波長となるように同じ前記目標波長で出力された前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御するプロセッサと、
    　を備えるレーザ装置。
  2. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、前記第３のパルスレーザ光の波長が前記目標波長となるように異なる前記目標波長で出力された前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値も含めて前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御する、
    　レーザ装置。
  3. 　請求項２に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、同じ前記目標波長で出力された前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値と、異なる前記目標波長で出力された前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値とから前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流と前記第３のパルスレーザ光の波長との関係の近似直線を求め、前記近似直線に基づいて前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御する、
    　レーザ装置。
  4. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流の平均値が基準の電流値となるように前記第１の半導体レーザの温度を制御する、
    　レーザ装置。
  5. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記目標波長は２つの波長である、
    　レーザ装置。
  6. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、周期的に変更する前記目標波長の平均値である目標中心波長を計算し、
    　前記目標中心波長に基づいて前記第１の半導体レーザの温度を制御する、
    　レーザ装置。
  7. 　請求項６に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、前記第１の半導体レーザの温度と前記第３のパルスレーザ光の波長との関係から、前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値の平均値が前記目標中心波長となるように前記第１の半導体レーザの温度を制御する、
    　レーザ装置。
  8. 　請求項７に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、前記第１の半導体レーザの温度と前記第３のパルスレーザ光の波長との関係を予め計測し直線又は曲線で近似する、
    　レーザ装置。
  9. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記波長変換システムは第１の非線形結晶を含み、
    　前記プロセッサは、
    　周期的に変更する前記目標波長の平均値である目標中心波長を計算し、
    　前記目標中心波長で前記第１の非線形結晶が位相整合するようにアクチュエータを制御する、
    　レーザ装置。
  10. 　請求項９に記載のレーザ装置であって、
    　前記アクチュエータは回転ステージであり、
    　前記プロセッサは前記第１のパルスレーザ光の前記第１の非線形結晶への入射角度を制御する、
    　レーザ装置。
  11. 　請求項９に記載のレーザ装置であって、
    　前記アクチュエータはヒータであり、
    　前記プロセッサは前記第１の非線形結晶の温度を制御する、
    　レーザ装置。
  12. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記波長変換システムは、
    　第１の非線形結晶と、
    　前記非線形結晶を回転させる回転ステージと、
    　を含み、
    　前記プロセッサは、波長変換効率が最大となる波長が前記目標波長となるように前記回転ステージを制御する、
    　レーザ装置。
  13. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記波長変換システムは、前記第１のパルスレーザ光の第１の高調波光である前記第２のパルスレーザ光を出力する、
    　レーザ装置。
  14. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　第４のパルスレーザ光を出力する固体レーザ装置を備え、
    　前記波長変換システムは、前記第１のパルスレーザ光と第４のパルスレーザ光を和周波して第２のパルスレーザ光を出力する、
    　レーザ装置。
  15. 　請求項１４に記載のレーザ装置であって、
    　前記固体レーザ装置は、
    　連続発振の第２のレーザ光を出力する第２の半導体レーザと、
    　前記第２のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第５のパルスレーザ光を出力する第２の増幅器と、
    　前記第５のパルスレーザ光が入力されることにより、前記第４のパルスレーザ光である第２の高調波光を出力する第２の非線形結晶と、
    　を含む、
    　レーザ装置。
  16. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記第１の半導体レーザは、分布帰還型の半導体レーザと、分布反射型の半導体レーザと、サンプルドグレーティング分布反射型の半導体レーザと、のうちの少なくとも１つである、
    　レーザ装置。
  17. 　請求項１６に記載のレーザ装置であって、
    　前記分布反射型の半導体レーザの位相調整領域に流す電流を制御することにより前記第１の半導体レーザの波長を変更する、
    　レーザ装置。
  18. 　請求項１６に記載のレーザ装置であって、
    　前記サンプルドグレーティング分布反射型の半導体レーザの位相調整領域に流す電流を制御することにより前記第１の半導体レーザの波長を変更する、
    　レーザ装置。
  19. 　レーザ装置の波長制御方法であって、
    　第１の半導体レーザにより連続発振の第１のレーザ光を出力することと、
    　前記第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力することと、
    　前記第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力することと、
    　前記第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力することと、
    　前記第３のパルスレーザ光の波長を計測することと、
    　前記第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更することと、
    　前記第３のパルスレーザ光の波長が前記目標波長となるように同じ前記目標波長で出力された前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御することと、
    　を含む、
    　レーザ装置の波長制御方法。
  20. 　電子デバイスの製造方法であって、
    　連続発振の第１のレーザ光を出力する波長可変の第１の半導体レーザと、
    　前記第１のレーザ光のパルス化及び増幅を行い第１のパルスレーザ光を出力する第１の増幅器と、
    　前記第１のパルスレーザ光を用いた波長変換により第２のパルスレーザ光を出力する波長変換システムと、
    　前記第２のパルスレーザ光を増幅し第３のパルスレーザ光を出力するエキシマ増幅器と、
    　前記第３のパルスレーザ光の波長を計測するモニタモジュールと、
    　前記第３のパルスレーザ光の目標波長を周期的に変更し、前記第３のパルスレーザ光の波長が前記目標波長となるように同じ前記目標波長で出力された前記第３のパルスレーザ光の波長の計測値に基づいて前記第１の半導体レーザの波長を変更するための電流を制御するプロセッサと、
    　を備えるレーザ装置によって前記第３のパルスレーザ光を生成し、
    　前記第３のパルス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第３のパルスレーザ光を露光する、
    　ことを含む、電子デバイスの製造方法。
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