JP2007005538A - 多波長発振狭帯域レーザ装置 - Google Patents
多波長発振狭帯域レーザ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007005538A JP2007005538A JP2005183346A JP2005183346A JP2007005538A JP 2007005538 A JP2007005538 A JP 2007005538A JP 2005183346 A JP2005183346 A JP 2005183346A JP 2005183346 A JP2005183346 A JP 2005183346A JP 2007005538 A JP2007005538 A JP 2007005538A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- laser
- light
- wavelengths
- oscillation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
【課題】 出力レーザビーム内に波長分布がなく均一で、複数の発振波長のエネルギ割合は変化せず、露光量の安定性を維持することができる多波長発振狭帯域レーザ装置を提供すること。
【解決手段】 狭帯域レーザ共振器の光路中に、ビームスプリッタ７を配置し、その透過光と反射光により、全反射ミラー５、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される第１の共振器と、全反射ミラー６、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される第２の共振器を構成する。そして、上記共振器によるレーザビームが狭帯域化モジュール４のグレーティング４ｂに異なった角度で入射するようにし、２以上のレーザビームが異なった発振波長になるように制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】 狭帯域レーザ共振器の光路中に、ビームスプリッタ７を配置し、その透過光と反射光により、全反射ミラー５、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される第１の共振器と、全反射ミラー６、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される第２の共振器を構成する。そして、上記共振器によるレーザビームが狭帯域化モジュール４のグレーティング４ｂに異なった角度で入射するようにし、２以上のレーザビームが異なった発振波長になるように制御する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、狭帯域発振するレーザ装置から２波長以上の異なる中心波長を持ち、それぞれが狭帯域化されたレーザ光を出力することができる多波長発振狭帯域レーザ装置に関する。
ＬＳＩの製造に必要な焦点深度を確保するために、同一光軸上の異なる位置に結像する複数の像を重ね合わせるいわゆる多重結像露光法が用いられてきた。
多重露光を実現するために、複数の波長よりなる露光光を用いた方法が採用されてきた。露光される基板表面に段差がある場合に各段の高さに焦点を有する波長の光を狭帯域エキシマレーザ装置から出力させる露光方法が特許文献１に記載されている。
狭帯域エキシマレーザ装置から複数の波長を発生させるために、大別して２つの手段が存在している。
ひとつは所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現するものである。
もうひとつは、所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を交互に実現するものである。
前者は特許文献１，２，３に開示され、後者は特許文献２，３に開示されている。
また、特許文献４には、プリズムを回転させて、波長制御を行う技術が記載され、また、特許文献５，６には、波長検出手段について記載されている。
多重露光を実現するために、複数の波長よりなる露光光を用いた方法が採用されてきた。露光される基板表面に段差がある場合に各段の高さに焦点を有する波長の光を狭帯域エキシマレーザ装置から出力させる露光方法が特許文献１に記載されている。
狭帯域エキシマレーザ装置から複数の波長を発生させるために、大別して２つの手段が存在している。
ひとつは所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現するものである。
もうひとつは、所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を交互に実現するものである。
前者は特許文献１，２，３に開示され、後者は特許文献２，３に開示されている。
また、特許文献４には、プリズムを回転させて、波長制御を行う技術が記載され、また、特許文献５，６には、波長検出手段について記載されている。
特許文献７には、波長分散手段を用いた狭帯域化レーザにおいて、波長分散手段への入射角度を可変にできる屈折光学素子により、レーザビームの一部を空間的に透過させる機構を設置することが開示されている。この方法は、屈折率の可変な屈折光学素子により空間的に共振器を分割し、２波長発振を実現しており、上記屈折光学素子の屈折角度を変化させることにより、発振波長λ１とλ２の波長差を制御している。
図２４（ａ）（ｂ）に上記屈折光学素子を用いた狭帯域化レーザの概略構成を示す。
上記狭帯域化レーザは図２４（ａ）に示すように、レーザガスを内部へ封入する金属製のレーザチャンバ１０１、その内部にある一対の主放電電極１０２、光共振器を構成する出力ミラー１０３及び狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１０５、屈折光学素子（シリンドリカルレンズ）１０６から構成される。狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１０５は、波長分散素子１０５ａと、波長分散素子１０５ａへの入射角度を制御する光学素子等からなる中心波長駆動系１０５ｂを有する
図２４（ｂ）は図２４（ａ）のＡ−Ａ断面である。同図に示すようにシリンドリカルレンズ１０６は、そのエッジがレーザビームをほぼ２分割するような位置に配置される。
また、シリンドリカルレンズ１０６は、波長差駆動系１０６ａにより、レーザビームの光軸に垂直な平面上を、図２４（ａ）の移動方向１、図２４（ｂ）の移動方向２に移動可能に構成されている。
図２４（ｃ）は図２４（ａ）のＢ−Ｂ断面を示し、図２４（ｄ）は図２４（ｃ）の断面におけるレーザビームのビームプロファイルを示す。なお、点線は放電状態が変化した場合を示している。
図２４（ａ）（ｂ）に上記屈折光学素子を用いた狭帯域化レーザの概略構成を示す。
上記狭帯域化レーザは図２４（ａ）に示すように、レーザガスを内部へ封入する金属製のレーザチャンバ１０１、その内部にある一対の主放電電極１０２、光共振器を構成する出力ミラー１０３及び狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１０５、屈折光学素子（シリンドリカルレンズ）１０６から構成される。狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１０５は、波長分散素子１０５ａと、波長分散素子１０５ａへの入射角度を制御する光学素子等からなる中心波長駆動系１０５ｂを有する
図２４（ｂ）は図２４（ａ）のＡ−Ａ断面である。同図に示すようにシリンドリカルレンズ１０６は、そのエッジがレーザビームをほぼ２分割するような位置に配置される。
また、シリンドリカルレンズ１０６は、波長差駆動系１０６ａにより、レーザビームの光軸に垂直な平面上を、図２４（ａ）の移動方向１、図２４（ｂ）の移動方向２に移動可能に構成されている。
図２４（ｃ）は図２４（ａ）のＢ−Ｂ断面を示し、図２４（ｄ）は図２４（ｃ）の断面におけるレーザビームのビームプロファイルを示す。なお、点線は放電状態が変化した場合を示している。
レーザの放電が発生すると、その光の一部はシリンドリカルレンズ１０６を介して狭帯域化モジュール１０５の波長分散素子１０５ａに第１の角度で入射し、レーザビームの他の一部はシリンドリカルレンズ１０６を通過せずに波長分散素子１０５ａに第２の角度で入射する。
シリンドリカルレンズ１０６を介して第１の角度で波長分散素子１０５ａに入射したレーザビームは波長分散素子１０５ａの回折効果により、波長λ1 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュール１０５を通り、チャンバ１０１へ戻され、出力ミラー１０３よりレーザビームとして取り出される。
また、シリンドリカルレンズ１０６を通過しないレーザビームは、第２の角度で波長分散素子１０５ａに入射し、波長分散素子１０５ａの回折効果により、波長λ２を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュール１０５を通り、チャンバ１０１へ戻され、出力ミラー１０３よりレーザビームとして取り出される。
取り出されたレーザビームは、例えば光を均一化するホモジナイザを介して、露光装置に導入される。
シリンドリカルレンズ１０６を移動方向１に移動させることにより、シリンドリカルレンズ１０６を通過するレーザビームの波長分散素子１０５ａへの入射角が変わり、λ１とλ２の波長差を制御することができる。また、シリンドリカルレンズ１０６を移動方向２に移動させることにより、λ１とλ２の波長の光の強度を制御することができる。
また、狭帯域化モジュール１０５内の中心波長駆動系１０５ｂにより、波長λ１、λ２の波長差を保ったまま、それぞれの中心波長を制御することができる。
シリンドリカルレンズ１０６を介して第１の角度で波長分散素子１０５ａに入射したレーザビームは波長分散素子１０５ａの回折効果により、波長λ1 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュール１０５を通り、チャンバ１０１へ戻され、出力ミラー１０３よりレーザビームとして取り出される。
また、シリンドリカルレンズ１０６を通過しないレーザビームは、第２の角度で波長分散素子１０５ａに入射し、波長分散素子１０５ａの回折効果により、波長λ２を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュール１０５を通り、チャンバ１０１へ戻され、出力ミラー１０３よりレーザビームとして取り出される。
取り出されたレーザビームは、例えば光を均一化するホモジナイザを介して、露光装置に導入される。
シリンドリカルレンズ１０６を移動方向１に移動させることにより、シリンドリカルレンズ１０６を通過するレーザビームの波長分散素子１０５ａへの入射角が変わり、λ１とλ２の波長差を制御することができる。また、シリンドリカルレンズ１０６を移動方向２に移動させることにより、λ１とλ２の波長の光の強度を制御することができる。
また、狭帯域化モジュール１０５内の中心波長駆動系１０５ｂにより、波長λ１、λ２の波長差を保ったまま、それぞれの中心波長を制御することができる。
図２５は、上記狭帯域化レーザ装置の制御系の構成例を示す図である。
レーザ装置からの出射光の一部をビームスプリッタ１１０及びビームを均一化するビームホモジナイザ１１１を介してパワー検出手段に入力し、出力ビームのパワーを検出する。また、レーザ装置からの出射光の他の一部をビームスプリッタ１１０及び遮光ブロックもしくはビームホモジナイザ１１２を介して波長検出手段に入力し波長を検出する。遮光ブロックは、波長がλ１、λ２のレーザビームの一方のビームを遮光するために設けられたものであり、一方の波長のレーザビームを遮光して波長検出手段に入力することにより、それぞれの波長λ１、λ２を検出することができる。
検出された波長λ１、λ２、波長差Δλ、および出力ビームのパワーは、コントローラ１１３に送られる。コントローラ１１３は、波長差Δλドライバ１１４により波長差駆動系１０６ａを駆動して、シリンドリカルレンズ１０６を前記移動方向１に移動させ、波長差Δλを制御するとともに、シリンドリカルレンズ１０６を移動方向２に移動させ、λ１、λ２の光の強度を制御する。また、コントローラ１１３は中心波長駆動ドライバ１１５により狭帯域化モジュール内に設けられた中心波長駆動系１０５ｂを駆動して中心波長を制御する。
特公平５−８８５３１号公報
特許第２６１９４７３号公報
特許第３３２５３５０号公報
特許第２６３１５５４号公報
特開平６−１８８５０２号公報
特許２９９７９５６号公報
米国特許出願公開第２００５／００８３９８３号明細書
レーザ装置からの出射光の一部をビームスプリッタ１１０及びビームを均一化するビームホモジナイザ１１１を介してパワー検出手段に入力し、出力ビームのパワーを検出する。また、レーザ装置からの出射光の他の一部をビームスプリッタ１１０及び遮光ブロックもしくはビームホモジナイザ１１２を介して波長検出手段に入力し波長を検出する。遮光ブロックは、波長がλ１、λ２のレーザビームの一方のビームを遮光するために設けられたものであり、一方の波長のレーザビームを遮光して波長検出手段に入力することにより、それぞれの波長λ１、λ２を検出することができる。
検出された波長λ１、λ２、波長差Δλ、および出力ビームのパワーは、コントローラ１１３に送られる。コントローラ１１３は、波長差Δλドライバ１１４により波長差駆動系１０６ａを駆動して、シリンドリカルレンズ１０６を前記移動方向１に移動させ、波長差Δλを制御するとともに、シリンドリカルレンズ１０６を移動方向２に移動させ、λ１、λ２の光の強度を制御する。また、コントローラ１１３は中心波長駆動ドライバ１１５により狭帯域化モジュール内に設けられた中心波長駆動系１０５ｂを駆動して中心波長を制御する。
以上のように、狭帯域エキシマレーザ装置から複数の波長を発生させる方法としては、波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現するものと、交互に実現するものが知られている。
このうち、所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現する場合には、例えば上記特許文献２に記載されるように複数の狭帯域化手段を必要とし、構成が複雑となり、また装置も大型化するといった問題があった。
一方、レーザビームを被照射体に照射する際、被照射体に一括してレーザビームを照射する方法と、光源を被照射体上でスキャンして照射する方法が用いられているが、この内、光源を被照射体上でスキャンして照射する場合には、複数の波長を同時に発生させないと、スキャン回数が増加し、スループットが低下するといった問題がある。
このうち、所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現する場合には、例えば上記特許文献２に記載されるように複数の狭帯域化手段を必要とし、構成が複雑となり、また装置も大型化するといった問題があった。
一方、レーザビームを被照射体に照射する際、被照射体に一括してレーザビームを照射する方法と、光源を被照射体上でスキャンして照射する方法が用いられているが、この内、光源を被照射体上でスキャンして照射する場合には、複数の波長を同時に発生させないと、スキャン回数が増加し、スループットが低下するといった問題がある。
また、前記特許文献７に記載されるように屈折光学素子を用いる場合には、次のような問題がある。
（１）ビームを分割して多波長発振させているため、出力レーザビームの断面での波長分布が発生する。したがって、均一に露光するために、ある程度のレーザビーム中の波長分布を均一化することが必要である。このため、特許文献７に記載されるように、例えばビームホモジナイザを設ける必要がある。
（２）レーザの放電状態が変化してビームの対称性が失われた場合、λ１とλ２のエネルギバランスが変化する。
特許文献７に記載のものでは、光学素子を移動させて、ビームを分割する位置を変化させることによりλ１とλ２のエネルギが同一になるように制御しているが、従来の方法では、高速応答が難しく、毎パルスごとのλ１とλ２のエネルギの同一制御は不可能である。すなわち、λ１とλ２のそれぞれのドーズ制御は困難である。
（１）ビームを分割して多波長発振させているため、出力レーザビームの断面での波長分布が発生する。したがって、均一に露光するために、ある程度のレーザビーム中の波長分布を均一化することが必要である。このため、特許文献７に記載されるように、例えばビームホモジナイザを設ける必要がある。
（２）レーザの放電状態が変化してビームの対称性が失われた場合、λ１とλ２のエネルギバランスが変化する。
特許文献７に記載のものでは、光学素子を移動させて、ビームを分割する位置を変化させることによりλ１とλ２のエネルギが同一になるように制御しているが、従来の方法では、高速応答が難しく、毎パルスごとのλ１とλ２のエネルギの同一制御は不可能である。すなわち、λ１とλ２のそれぞれのドーズ制御は困難である。
例えば、前記図２４（ｄ）の点線に示すようにレーザレーザの放電状態が変化するとレーザの縦方向のビームプロファイルが変化する。この変化はパルス発振の繰り返し周波数が変化すると、音響波の影響により瞬時に変化する。また、１パルス毎にも、放電の不安定性から縦方向のビームプロファイルは微妙に変化する。縦ビームプロファイルが変化するとλ１とλ２のエネルギ差が発生する。
本発明は上記従来技術の問題点を解消するためになされたものであって、出力レーザビーム内に波長分布がなく均一であり、また、レーザの放電の状態が変化しても複数の発振波長のエネルギ割合は変化せず、それぞれの発振波長の露光量の安定性を維持することができる多波長発振狭帯域レーザ装置を提供することを目的とする。
本発明は上記従来技術の問題点を解消するためになされたものであって、出力レーザビーム内に波長分布がなく均一であり、また、レーザの放電の状態が変化しても複数の発振波長のエネルギ割合は変化せず、それぞれの発振波長の露光量の安定性を維持することができる多波長発振狭帯域レーザ装置を提供することを目的とする。
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）少なくとも波長分散素子を含む狭帯域化手段を有する狭帯域レーザにおいて、この狭帯域レーザ共振器の光路中に、レーザビームのビーム断面全体が入射し、該ビームを分離する少なくとも１つのビームスプリッタを配置し、前記ビームスプリッタの透過光と反射光により２以上の共振器を構成する。
そして、上記２以上の共振器によるレーザビームが前記波長分散素子へ異なった角度で入射するようにし、２以上のレーザビームが異なった発振波長になるように制御する。
（２）上記狭帯域化手段に、上記２以上のレーザビームの波長差を保ったまま、それぞれの中心波長を制御するための中心波長制御手段を設ける。
（３）上記２以上のレーザビームのそれぞれの発振波長を制御するため、２以上のレーザビームの上記波長分散素子への入射回折角をそれぞれ制御する光学系を設ける。
（４）上記２以上のレーザビームの波長差を制御するため、少なくとも一つのレーザビームの上記波長分散素子への入射回折角を制御する光学系を設ける。
（５）２以上のレーザビームの光路中に、レーザビームのそれぞれの強度を制御するためのアッテネータを設ける。このアッテネータとして、例えば角度や位置を制御することにより透過率を制御できるものを用いれば、２以上のレーザビームの強さの割合を制御することができる。
（６）上記２以上のレーザビームを個別に遮光する遮光手段と、波長計測手段を設け、この遮光手段により２以上のレーザビームの内、１つのレーザビームを残して他のレーザビームを遮光し、上記波長計測手段により遮光されていないレーザビームの波長を計測する。これにより、２以上のレーザビームのそれぞれの発振波長を高精度に検出することができる。
（１）少なくとも波長分散素子を含む狭帯域化手段を有する狭帯域レーザにおいて、この狭帯域レーザ共振器の光路中に、レーザビームのビーム断面全体が入射し、該ビームを分離する少なくとも１つのビームスプリッタを配置し、前記ビームスプリッタの透過光と反射光により２以上の共振器を構成する。
そして、上記２以上の共振器によるレーザビームが前記波長分散素子へ異なった角度で入射するようにし、２以上のレーザビームが異なった発振波長になるように制御する。
（２）上記狭帯域化手段に、上記２以上のレーザビームの波長差を保ったまま、それぞれの中心波長を制御するための中心波長制御手段を設ける。
（３）上記２以上のレーザビームのそれぞれの発振波長を制御するため、２以上のレーザビームの上記波長分散素子への入射回折角をそれぞれ制御する光学系を設ける。
（４）上記２以上のレーザビームの波長差を制御するため、少なくとも一つのレーザビームの上記波長分散素子への入射回折角を制御する光学系を設ける。
（５）２以上のレーザビームの光路中に、レーザビームのそれぞれの強度を制御するためのアッテネータを設ける。このアッテネータとして、例えば角度や位置を制御することにより透過率を制御できるものを用いれば、２以上のレーザビームの強さの割合を制御することができる。
（６）上記２以上のレーザビームを個別に遮光する遮光手段と、波長計測手段を設け、この遮光手段により２以上のレーザビームの内、１つのレーザビームを残して他のレーザビームを遮光し、上記波長計測手段により遮光されていないレーザビームの波長を計測する。これにより、２以上のレーザビームのそれぞれの発振波長を高精度に検出することができる。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）少なくとも波長分散素子を含む狭帯域化部を有する狭帯域レーザであって、共振器内にビームスプリッタを配置して、複数のレーザ共振器を構成し、それぞれの共振器に対して、それぞれ独立した波長でレーザ発振させるようにしたので、出力レーザビーム断面内に波長分布が発生しない。したがって、露光装置に入力する前にビームを均一化する必要がなくなる。
（２）レーザ共振器を空間的に分割せず、ビームスプリッタにより分割して、２つのレーザ共振器を構成しているので、２つのレーザ共振器において略同一の放電エリアをレーザビームが透過して増幅されこととなる。このため、レーザの放電の空間分布が変化してもλ１及びλ２のエネルギ割合は略一定となる。
これによって、毎パルスごとのλ１とλ２のエネルギの割合は常に略一定となり、λ１とλ２のそれぞれの露光量制御が可能となる。
（３）本発明による狭帯域エキシマレーザを投影露光装置の光源に用いることにより、多重露光法によるＬＳＩ等の製造に際し、必要な焦点深度を確保することができる。
（１）少なくとも波長分散素子を含む狭帯域化部を有する狭帯域レーザであって、共振器内にビームスプリッタを配置して、複数のレーザ共振器を構成し、それぞれの共振器に対して、それぞれ独立した波長でレーザ発振させるようにしたので、出力レーザビーム断面内に波長分布が発生しない。したがって、露光装置に入力する前にビームを均一化する必要がなくなる。
（２）レーザ共振器を空間的に分割せず、ビームスプリッタにより分割して、２つのレーザ共振器を構成しているので、２つのレーザ共振器において略同一の放電エリアをレーザビームが透過して増幅されこととなる。このため、レーザの放電の空間分布が変化してもλ１及びλ２のエネルギ割合は略一定となる。
これによって、毎パルスごとのλ１とλ２のエネルギの割合は常に略一定となり、λ１とλ２のそれぞれの露光量制御が可能となる。
（３）本発明による狭帯域エキシマレーザを投影露光装置の光源に用いることにより、多重露光法によるＬＳＩ等の製造に際し、必要な焦点深度を確保することができる。
図１は本発明の第１の実施例のレーザ装置の構成を示す図であり、図１は、レーザ共振器内に部分反射コートしたビームスプリッタを配置した場合の実施例を示している。
本実施例の狭帯域化レーザ装置は、リア側とフロント側にウィンドウ３を備えたレーザガスを内部に封入した金属製のレーザチャンバ１を有し、その内部に一対の電極２が設けられている。また、そのリア側には、プリズムビームエキスパンダ４ａとグレーティング４ｂをリトロー配置した狭帯域化モジュール４が配置される。
また、そのフロント側に、高反射（ＨＲ）膜をコーティングした全反射ミラー５が配置され、この全反射ミラー５とレーザチャンバ１との間に、表面に５０％反射の部分反射（ＰＲ）膜をコーティングし、裏面に反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ７が配置されている。さらに、上記ビームスプリッタ７の反射光が入射する高反射（ＨＲ）膜をコーティングした全反射ミラー６が設けられている。図１に示すように、ビームスプリッタ７の光反射面の法線とグレーティング４ｂの多数の溝とが直交するように各素子を配置してある。
本実施例の狭帯域化レーザ装置は、リア側とフロント側にウィンドウ３を備えたレーザガスを内部に封入した金属製のレーザチャンバ１を有し、その内部に一対の電極２が設けられている。また、そのリア側には、プリズムビームエキスパンダ４ａとグレーティング４ｂをリトロー配置した狭帯域化モジュール４が配置される。
また、そのフロント側に、高反射（ＨＲ）膜をコーティングした全反射ミラー５が配置され、この全反射ミラー５とレーザチャンバ１との間に、表面に５０％反射の部分反射（ＰＲ）膜をコーティングし、裏面に反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ７が配置されている。さらに、上記ビームスプリッタ７の反射光が入射する高反射（ＨＲ）膜をコーティングした全反射ミラー６が設けられている。図１に示すように、ビームスプリッタ７の光反射面の法線とグレーティング４ｂの多数の溝とが直交するように各素子を配置してある。
上記全反射ミラー５の設置角度は、このビームスプリッタ７の透過光を再びビームスプリッタ７を透過させ、レーザチャンバ１内と狭帯域化モジュール４に戻すように配置されている。
さらに、高反射ミラー６の設置角度はビームスプリッタ７の反射光を再びビームスプリッタ７により反射し、レーザチャンバ１内と狭帯域化モジュール４に戻すように配置されている。
なお、以下の説明では、本発明を増幅段を持たないシングルレーザに適用した場合について説明するが、本発明のレーザ装置を、発振段レーザと増幅段を有するＭＯＰＡあるいはＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の発振段レーザとしても用いることもできる。
さらに、高反射ミラー６の設置角度はビームスプリッタ７の反射光を再びビームスプリッタ７により反射し、レーザチャンバ１内と狭帯域化モジュール４に戻すように配置されている。
なお、以下の説明では、本発明を増幅段を持たないシングルレーザに適用した場合について説明するが、本発明のレーザ装置を、発振段レーザと増幅段を有するＭＯＰＡあるいはＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置の発振段レーザとしても用いることもできる。
次に、本実施例のレーザ装置の発振の動作について以下に説明する。レーザの放電が発生すると、その光は、ウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内には、少なくともひとつのプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、レーザチャンバ１の放電領域を透過することにより、増幅される。
フロント側のウインド３を透過し、ビームスプリッタ７により５０％は透過し、全反射ミラー５により再びビームスプリッタ７に入射する。この入射光の５０％は反射され、レーザの出力光となる。また、このビームスプリッタ７を透過した光は再びフロント側ウインド３を透過し、レーザチャンバ１の放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
この第１の共振器は、同図の破線に示すように全反射ミラー５、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される。
この第１の共振器は、同図の破線に示すように全反射ミラー５、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される。
一方、第２の共振器は、実線に示すように全反射ミラー６、ビームスプリッタ７、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成される。第１の共振器と異なるのは、レーザチャンバ１で増幅された光がウインド３を透過し、ビームスプリッタ７により５０％反射し、この反射光を全反射ミラー６により光を戻し、再びビームスプリッタ７により５０％透過し、出力光として取り出され、反射光は再び、ウインド３及びレーザチャンバ２を透過増幅し、スリット４ｃを透過して、再び狭帯域化モジュール４に入射する。これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、共振器の狭帯域化モジュール４に入射するそれぞれの角度に依存する。つまり、狭帯域化モジュール内に設置されているグレーティング４ｂの入射（＝回折）角度に依存する。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、全反射ミラー５及び６の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。各ミラーの設置角度は、図１の全反射ミラー６の設置角度制御方向を意味する矢印方向へミラー傾斜させることで行う。ミラー５についても同様である。両ミラー５，６の反射面の法線とグレーティング４ｂの多数の溝とが常に直交するように各素子を配置してある。
また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、図１の矢印のように全反射ミラー６の設置角度のみを制御することにより実現できる。特許文献４に種々開示してあるように２つの波長の制御は狭帯域化モジュール４内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
本実施例は上記構成を有するので、以下の効果を得ることができる。
（１）ビームスプリッタの反射率と透過率を略５０％とすることで、２つの共振器のロスを略なくすことが可能となり、効率高い。
（２）２つの共振器を同一の偏光状態で発振させることが可能となる。このため、出力されるレーザ光の波長λ１及びλ２の偏光状態を同じにできる。したがって、偏光照明が可能となり露光装置にとっては効率がよくなる。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、全反射ミラー５及び６の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。各ミラーの設置角度は、図１の全反射ミラー６の設置角度制御方向を意味する矢印方向へミラー傾斜させることで行う。ミラー５についても同様である。両ミラー５，６の反射面の法線とグレーティング４ｂの多数の溝とが常に直交するように各素子を配置してある。
また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、図１の矢印のように全反射ミラー６の設置角度のみを制御することにより実現できる。特許文献４に種々開示してあるように２つの波長の制御は狭帯域化モジュール４内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
本実施例は上記構成を有するので、以下の効果を得ることができる。
（１）ビームスプリッタの反射率と透過率を略５０％とすることで、２つの共振器のロスを略なくすことが可能となり、効率高い。
（２）２つの共振器を同一の偏光状態で発振させることが可能となる。このため、出力されるレーザ光の波長λ１及びλ２の偏光状態を同じにできる。したがって、偏光照明が可能となり露光装置にとっては効率がよくなる。
図２は本発明の第２の実施例を示す図であり、本実施例は、部分反射（ＰＲ）コートを施した出力結合ミラーを２つ配置した場合の実施例を示している。
第１の共振器は同図の破線に示すように出力結合ミラー１１（以下ＯＣ１１という）、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成されている。これに対して、第２の共振器は実線に示すように出力結合ミラー１２（以下ＯＣ１２という）とＯＣ１１、レーザチャンバ１、狭帯域化モジュール４で構成されている。
ここでＯＣ１１は、ロスとして機能するので、図１の場合の実施例よりも効率が悪くなる。同様に第１の共振器の出力レーザ光はＯＣ１２によって一部反射されロスとなる。
第１の共振器は同図の破線に示すように出力結合ミラー１１（以下ＯＣ１１という）、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成されている。これに対して、第２の共振器は実線に示すように出力結合ミラー１２（以下ＯＣ１２という）とＯＣ１１、レーザチャンバ１、狭帯域化モジュール４で構成されている。
ここでＯＣ１１は、ロスとして機能するので、図１の場合の実施例よりも効率が悪くなる。同様に第１の共振器の出力レーザ光はＯＣ１２によって一部反射されロスとなる。
次に、本実施例のレーザ装置の発振の動作について説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、ウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、プリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、レーザチャンバ１の放電領域を透過することにより、増幅される。フロント側のウインド３を透過し、表面には部分反射（ＰＲ）膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたＯＣ１１が配置されている。 ＯＣ１１の透過光はＯＣ１２を透過して出力レーザ光となる。また、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
一方、ＯＣ１１を透過して、ＯＣ１２で反射した光は再びＯＣ１１を透過して、再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
レーザの放電が発生すると、その光は、ウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、プリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、レーザチャンバ１の放電領域を透過することにより、増幅される。フロント側のウインド３を透過し、表面には部分反射（ＰＲ）膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたＯＣ１１が配置されている。 ＯＣ１１の透過光はＯＣ１２を透過して出力レーザ光となる。また、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
一方、ＯＣ１１を透過して、ＯＣ１２で反射した光は再びＯＣ１１を透過して、再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、それぞれの共振器の狭帯域化モジュール４に入射する角度に依存する。つまり、狭帯域化モジュール４内に設置されているグレーティング４ｂの入射（＝回折）角度に依存する。具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、ＯＣ１１及びＯＣ１２の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。
また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、ＯＣ１１の設置角度のみを制御することにより実現できる。２つの波長の制御は狭帯域化モジュール４内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
本実施例では、表面に部分反射（ＰＲ）膜、裏面に反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたＯＣ１１を用い、これをビームスプリッタとして機能させているので、ロスは増えるが、前記第１の実施例と比べ構成を簡単にすることができる。
また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、ＯＣ１１の設置角度のみを制御することにより実現できる。２つの波長の制御は狭帯域化モジュール４内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
本実施例では、表面に部分反射（ＰＲ）膜、裏面に反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたＯＣ１１を用い、これをビームスプリッタとして機能させているので、ロスは増えるが、前記第１の実施例と比べ構成を簡単にすることができる。
図３、図４、図５および図６にビームスプリッタとして偏光分離膜を適用した本発明の第３、第４、第５、第６実施例を示す。これらの実施例では、Ｐ偏光とＳ偏光で２つの共振器を構成し、それぞれの波長λ１及びλ２をレーザ発振させることができる。この方法のメリットは、偏光により共振器を分けているので、共振器ロスがなく効率が高いことである。
図３はレーザチャンバ１のフロント側に表面にＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するための膜を裏面に反射防止膜をコーティングを施したビームスプリッタ１３を配置した実施例を示している。
第１の共振器は同図の破線に示すように出力結合ミラー（ＯＣ１１）、ビームスプリッタ１３、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成されている。これに対して、第２の共振器は実線に示すように出力結合ミラー（ＯＣ１２）とビームスプリッタ１３、レーザチャンバ１、狭帯域化モジュール４で構成されている。
図３はレーザチャンバ１のフロント側に表面にＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するための膜を裏面に反射防止膜をコーティングを施したビームスプリッタ１３を配置した実施例を示している。
第１の共振器は同図の破線に示すように出力結合ミラー（ＯＣ１１）、ビームスプリッタ１３、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４で構成されている。これに対して、第２の共振器は実線に示すように出力結合ミラー（ＯＣ１２）とビームスプリッタ１３、レーザチャンバ１、狭帯域化モジュール４で構成されている。
次に、レーザの発振の動作について以下に説明する。レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、レーザチャンバ１の放電領域を透過することにより増幅される。
このビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、表面にはＰ偏光を透過、Ｓ偏光反射する膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ１３に入射する。
透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、レーザチャンバ１の放電領域を透過することにより増幅される。
このビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、表面にはＰ偏光を透過、Ｓ偏光反射する膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ１３に入射する。
Ｐ偏光はこのビームスプリッタ１３を透過し、ＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。一方、ＯＣ１１の反射光は再びビームスプリッタ１３及びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
ビームスプリッタ１３を反射したＳ偏光の光はＯＣ１２を透過して出力レーザ光となる。一方、ＯＣ１２の反射光は再びビームスプリッタ１３及びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
ビームスプリッタ１３を反射したＳ偏光の光はＯＣ１２を透過して出力レーザ光となる。一方、ＯＣ１２の反射光は再びビームスプリッタ１３及びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、それぞれの共振器の狭帯域化モジュール４に入射する角度に依存する。つまり、狭帯域化モジュール４内に設置されているグレーティングの入射（＝回折）角度に依存する。具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、ＯＣ１１及びＯＣ１２の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、ＯＣ１２の設置角度のみを制御することにより実現できる。
２つの波長の制御は狭帯域化モジュール内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。
また、前記したように狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティング４ｂへの入射回折角度を制御してもよい。
なお、この実施例では、λ１とλ２のレーザ光の出射される方向が異なっているが、露光装置に入る前に、Ｐ偏光透過、Ｓ偏光反射膜をコーティングした基板によって、レーザ光を混合してもよい。
２つの波長の制御は狭帯域化モジュール内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。
また、前記したように狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティング４ｂへの入射回折角度を制御してもよい。
なお、この実施例では、λ１とλ２のレーザ光の出射される方向が異なっているが、露光装置に入る前に、Ｐ偏光透過、Ｓ偏光反射膜をコーティングした基板によって、レーザ光を混合してもよい。
図４及び図５に、共振器中にＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射させる膜をつけたビームスプリッタ１３ａ及び１３ｂと全反射ミラー１４および１５を設置して、出力結合ミラー（ＯＣ１１）、レーザチャンバ１及び狭帯域化モジュール４を共通化した場合の例を示す。
図４は、フロント側にＰ偏光とＳ偏光を分離して再び混合してＯＣ１１に入射するように配置した例を示す。
次に、本実施例のレーザ装置の発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内には、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。
図４は、フロント側にＰ偏光とＳ偏光を分離して再び混合してＯＣ１１に入射するように配置した例を示す。
次に、本実施例のレーザ装置の発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内には、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。
このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。このビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、表面にはＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射する膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ１３ｂに入射する。
Ｐ偏光はこのビームスプリッタ１３ｂ及び１３ａを透過し、ＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びビームスプリッタ１３ａ、１３ｂ及びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
また、ビームスプリッタ１３ｂを反射したＳ偏光は全反射ミラー１４及び１５により反射され、ビームスプリッタ１３ａで入反射することにより、Ｐ偏光と合波される。このＳ偏光はＯＣ１１により反射され再びビームスプリッタ１３ａ、全反射ミラー１５、１４及びビームスプリッタ１３ｂを介して、フロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。一方、ＯＣ１１の透過光はレーザの出力光となる。
Ｐ偏光はこのビームスプリッタ１３ｂ及び１３ａを透過し、ＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びビームスプリッタ１３ａ、１３ｂ及びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
また、ビームスプリッタ１３ｂを反射したＳ偏光は全反射ミラー１４及び１５により反射され、ビームスプリッタ１３ａで入反射することにより、Ｐ偏光と合波される。このＳ偏光はＯＣ１１により反射され再びビームスプリッタ１３ａ、全反射ミラー１５、１４及びビームスプリッタ１３ｂを介して、フロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。一方、ＯＣ１１の透過光はレーザの出力光となる。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、それぞれの共振器の狭帯域化モジュール４に入射する角度に依存する。つまり、狭帯域化モジュール４内に設置されているグレーティングの入射（＝回折）角度に依存する。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、ＯＣ１１または全反射ミラー１５（あるいは全反射ミラー１４）の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、全反射ミラー１４または１５の設置角度のみを制御することにより実現できる。
２つの波長の制御は狭帯域化モジュール内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、ＯＣ１１または全反射ミラー１５（あるいは全反射ミラー１４）の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。また、第１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、全反射ミラー１４または１５の設置角度のみを制御することにより実現できる。
２つの波長の制御は狭帯域化モジュール内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール４内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
図５は、リア側でＰ偏光とＳ偏光を分離して再び混合して狭帯域化モジュールに入射するように配置した例を示す。
次に、レーザの発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し、Ｐ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するビームスプリッタ１３ａに入射する。Ｐ偏光はビームスプリッタ１３ａ及びＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するビームスプリッタ１３ｂを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過しビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
透過したビームは再びビームスプリッタ１３ｂ、１３ａ及びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。
ビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｐ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
次に、レーザの発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し、Ｐ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するビームスプリッタ１３ａに入射する。Ｐ偏光はビームスプリッタ１３ａ及びＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するビームスプリッタ１３ｂを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過しビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
透過したビームは再びビームスプリッタ１３ｂ、１３ａ及びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。
ビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｐ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂ及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
また、ビームスプリッタ１３ａを反射したＳ偏光は全反射ミラー１４１及び１５により反射され、ビームスプリッタ１３ｂに入反射することにより、Ｐ偏光と合波される。
このＳ偏光は狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
また、ビームスプリッタ１３ａを反射したＳ偏光は全反射ミラー１４１及び１５により反射され、ビームスプリッタ１３ｂに入反射することにより、Ｐ偏光と合波される。
このＳ偏光は狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。
透過したビームは再びビームスプリッタ１３ｂで反射し、全反射ミラー１５及び１４により反射され、ビームスプリッタ１３ａに入反射することにより、Ｐ偏光と合波される。そして、再びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより、増幅される。そして、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｓ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂ及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂ及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、それぞれの共振器の狭帯域化モジュール４に入射する角度に依存する。つまり、狭帯域化モジュール４内に設置されているグレーティング４ｂの入射（＝回折）角度に依存する。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、ＯＣ１１または全反射ミラー１５（あるいは全反射ミラー１４）の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。また、第１及び第２の共振器の発振波長の差の制御は、全反射ミラー１４または１５の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。２つの波長の制御は狭帯域化モジュール内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。
なお、狭帯域化モジュール内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
図４、図５の実施例は、上記のようにビームスプリッタ１３ａ，１３ｂ、全反射ミラー１４、１５からなる光学素子を、出力結合ミラー（ＯＣ１１）とレーザチャンバ１の間、あるいは、レーザチャンバ１と狭帯域化モジュール４の間に設けるように構成したので、既存のレーザ装置に上記光学素子を追加することで、２波長発振させることができる。
特に、図５に示したものでは、上記ビームスプリッタ１３ａ，１３ｂ、全反射ミラー１４、１５からなる光学素子を、レーザチャンバ１と狭帯域化モジュール４の間に設けたので、レーザビームを振る角度を小さくすることができ、狭帯域化モジュール４のスリット４ｃを小さくすることができる。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の制御は、ＯＣ１１または全反射ミラー１５（あるいは全反射ミラー１４）の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。また、第１及び第２の共振器の発振波長の差の制御は、全反射ミラー１４または１５の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。２つの波長の制御は狭帯域化モジュール内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。
なお、狭帯域化モジュール内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
図４、図５の実施例は、上記のようにビームスプリッタ１３ａ，１３ｂ、全反射ミラー１４、１５からなる光学素子を、出力結合ミラー（ＯＣ１１）とレーザチャンバ１の間、あるいは、レーザチャンバ１と狭帯域化モジュール４の間に設けるように構成したので、既存のレーザ装置に上記光学素子を追加することで、２波長発振させることができる。
特に、図５に示したものでは、上記ビームスプリッタ１３ａ，１３ｂ、全反射ミラー１４、１５からなる光学素子を、レーザチャンバ１と狭帯域化モジュール４の間に設けたので、レーザビームを振る角度を小さくすることができ、狭帯域化モジュール４のスリット４ｃを小さくすることができる。
図６に共振器中のフロント側にＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射させる膜つけたビームスプリッタ１３と全反射ミラーを設置して、出力結合ミラー（ＯＣ１１）、レーザチャンバ１１及び狭帯域化モジュール４を共通化した場合の例を示す。
図６は、フロント側にＰ偏光とＳ偏光を分離して全反射ミラーを介して同一のＯＣ１１に入射するように配置した例である。
次に、レーザの発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。
ビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、表面にＰ偏光を透過、Ｓ偏光反射する膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ１３に入射する。Ｐ偏光はこのビームスプリッタ１３を透過し、ＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
図６は、フロント側にＰ偏光とＳ偏光を分離して全反射ミラーを介して同一のＯＣ１１に入射するように配置した例である。
次に、レーザの発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３及びスリット４ｃを透過し狭帯域化モジュール４内に入射する。狭帯域化モジュール４内では、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４ａを透過し、ビームは圧縮される。このビームはスリット４ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。
ビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、表面にＰ偏光を透過、Ｓ偏光反射する膜、裏面には反射防止（ＡＲ）膜をコーティングしたビームスプリッタ１３に入射する。Ｐ偏光はこのビームスプリッタ１３を透過し、ＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びビームスプリッタ１３及びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
また、ビームスプリッタ１３を反射したＳ偏光は全反射ミラー１４により反射され、ＯＣ１１に垂直入射する。このＳ偏光はＯＣ１１により反射され再びビームスプリッタ１３及び全反射ミラー１４を介して、フロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。一方、ＯＣ１１の透過光はレーザの出力光となる。
また、ビームスプリッタ１３を反射したＳ偏光は全反射ミラー１４により反射され、ＯＣ１１に垂直入射する。このＳ偏光はＯＣ１１により反射され再びビームスプリッタ１３及び全反射ミラー１４を介して、フロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３及びスリット４ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。一方、ＯＣ１１の透過光はレーザの出力光となる。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、それぞれの共振器の狭帯域化モジュール４に入射する角度に依存する。つまり、狭帯域化モジュール４内に設置されているグレーティング１４ｂの入射（＝回折）角度に依存する。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の差の制御は、全反射ミラー１４の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。２つの波長の制御は狭帯域化モジュール４内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
なお、この実施例では、λ１とλ２のレーザ光の出射される位置が異なっているが、露光装置に入る前にレーザ光を混合してもよい。
具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長の差の制御は、全反射ミラー１４の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。２つの波長の制御は狭帯域化モジュール４内に配置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度を変化させることにより実現可能である。なお、狭帯域化モジュール内にミラーが配置されている場合は、ミラーの角度を制御しグレーティングへの入射回折角度を制御してもよい。
なお、この実施例では、λ１とλ２のレーザ光の出射される位置が異なっているが、露光装置に入る前にレーザ光を混合してもよい。
図７にＰ偏光とＳ偏光用の２つの狭帯域化モジュール４１，４２を設置した場合の例を示す。
図７に示したレーザ装置の発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３を透過し、Ｐ偏光を透過、Ｓ偏光を透過するビームスプリッタ１３に入射する。Ｐ偏光はビームスプリッタ１３およびスリット４１ｃを透過し狭帯域化モジュール４１内に入射する。狭帯域化モジュール４１内では、Ｐ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４１ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４１ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４１ａを透過し、ビームは圧縮される。
このビームはスリット４１ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びビームスプリッタ１３及びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｐ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３及びスリット４１ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４１に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
図７に示したレーザ装置の発振の動作について以下に説明する。
レーザの放電が発生すると、その光は、Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたウインド３を透過し、Ｐ偏光を透過、Ｓ偏光を透過するビームスプリッタ１３に入射する。Ｐ偏光はビームスプリッタ１３およびスリット４１ｃを透過し狭帯域化モジュール４１内に入射する。狭帯域化モジュール４１内では、Ｐ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４１ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４１ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４１ａを透過し、ビームは圧縮される。
このビームはスリット４１ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びビームスプリッタ１３及びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。Ｐ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｐ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３及びスリット４１ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４１に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ１でレーザ発振する。
一方、ビームスプリッタ１３を反射したＳ偏光はスリット４２ｃを透過として狭帯域化モジュール４２内に入射する。狭帯域化モジュール４２内では、Ｓ偏光の反射防止膜がコーティングされたプリズムビームエキスパンダ４２ａが配置されており、ビームを拡大した後、所定の角度でグレーティング４２ｂに入射する。そして、拡大された光は入射角度と略同じ角度で回折し、再びビームエキスパンダ４２ａを透過しビームは圧縮される。このビームはスリット４２ｃにより選択波長のみのビームが透過し、その他の波長のビームは遮光される。透過したビームは再びビームスプリッタ１３を反射し、再びリア側のウインド３を透過し、放電領域を透過することにより、増幅される。
ビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｓ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３及びスリット４２ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４２に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
ビームはＰ偏光とＳ偏光の反射防止膜がコーティングされたフロント側のウインド３を透過し、Ｓ偏光はＯＣ１１を透過して出力レーザ光となる。
一方、ＯＣ１１の反射光は再びフロント側ウインド３を透過し、放電領域を透過することにより増幅される。そして、再びリア側ウインド３、ビームスプリッタ１３及びスリット４２ｃを透過し、再び狭帯域化モジュール４２に入射し、これを繰り返すことにより所望の波長λ２でレーザ発振する。
第１の共振器と第２の共振器の中心波長は、それぞれの共振器の狭帯域化モジュール４１および４２に入射する角度に依存する。つまり、それぞれの狭帯域化モジュール内に設置されているグレーティングの入射（＝回折）角度に依存する。具体的には、第１及び第２の共振器の発振波長は、それぞれの狭帯域化モジュール内に設置されている光学素子（プリズムまたはグレーティング）の設置角度をそれぞれ制御することにより可能となる。また、弟１及び第２の共振器の発振波長の差を制御する場合は、ビームスプリッタ１３の設置角度のみを制御することにより実現できる。
図８、図９、図１２および図１７に本発明の制御システムの実施例を示す。
なお、以下の実施例では、図１に示した実施例の制御システムについて説明するが、他の実施例の制御システムも同様に構成することができる。
図８に、制御システムの第１の構成例を示す。
本実施例の制御システムは、レーザコントローラ２０、中心波長を駆動するための中心波長駆動ドライバ２１と狭帯域化モジュール４、レーザのパルスエネルギと中心波長を検出するためのモニタモジュール２３、２つの波長の差Δλを制御させるための波長差Δλドライバ２２と全反射ミラー５の設置角度を調整するための例えばステッピングモータ２２ａからなっている。ステッピングモータの代わりにピエゾ素子（ＰＺＴ）を使えばミラー設置角度を更に高速高精度で制御可能である。
モニタモジュール２３はビームスプリッタ２３ａ，２３ｂと、パルスエネルギモニタ２３ｃと、波長検出モニタ２３ｄを有し、ビームスプリッタ２３ａでサンプリングされたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ２３ｂを透過してパルスエネルギモニタ２３ｃに入射し、レーザ光のパルスエネルギが検出される。また、ビームスプリッタ２３ｂで反射したレーザ光は波長検出モニタ２３ｄに入射し、波長が検出される。
なお、以下の実施例では、図１に示した実施例の制御システムについて説明するが、他の実施例の制御システムも同様に構成することができる。
図８に、制御システムの第１の構成例を示す。
本実施例の制御システムは、レーザコントローラ２０、中心波長を駆動するための中心波長駆動ドライバ２１と狭帯域化モジュール４、レーザのパルスエネルギと中心波長を検出するためのモニタモジュール２３、２つの波長の差Δλを制御させるための波長差Δλドライバ２２と全反射ミラー５の設置角度を調整するための例えばステッピングモータ２２ａからなっている。ステッピングモータの代わりにピエゾ素子（ＰＺＴ）を使えばミラー設置角度を更に高速高精度で制御可能である。
モニタモジュール２３はビームスプリッタ２３ａ，２３ｂと、パルスエネルギモニタ２３ｃと、波長検出モニタ２３ｄを有し、ビームスプリッタ２３ａでサンプリングされたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ２３ｂを透過してパルスエネルギモニタ２３ｃに入射し、レーザ光のパルスエネルギが検出される。また、ビームスプリッタ２３ｂで反射したレーザ光は波長検出モニタ２３ｄに入射し、波長が検出される。
以下本実施例の制御システムの動作について説明する。
まず、露光装置４０からパルスエネルギの目標値、２つの発振波長λ１とλ２の目標波長λ１ｔとλ２ｔ、または、発振波長λ１と波長差Δλの目標値Δλｔがレーザコントローラ２０に入力される。
レーザコントローラ２０は、上記目標値となるように、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１及びλ２、またはλ１と波長差Δλをモニタモジュール２３の検出値に基づいて制御する。
パルスエネルギの制御は、モニタモジュール２３で検出されたパルスエネルギがレーザコントローラ２０に送られ、レーザコントローラ２０は上記検出されたパルスエネルギが目標パルスエネルギとなるようにレーザ電源２４を制御する。
また、λ１とλ２とその波長差Δλはモニタモジュール２３で検出され、検出値はレーザコントローラ２０に入力される。
レーザコントローラ２０は、検出された波長差Δλを目標の波長差Δλｔとなるよう、波長差Δλドライバ２２によりステッピングモータ２２ａを駆動して、全反射ミラー５の設置角度を制御する。
まず、露光装置４０からパルスエネルギの目標値、２つの発振波長λ１とλ２の目標波長λ１ｔとλ２ｔ、または、発振波長λ１と波長差Δλの目標値Δλｔがレーザコントローラ２０に入力される。
レーザコントローラ２０は、上記目標値となるように、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１及びλ２、またはλ１と波長差Δλをモニタモジュール２３の検出値に基づいて制御する。
パルスエネルギの制御は、モニタモジュール２３で検出されたパルスエネルギがレーザコントローラ２０に送られ、レーザコントローラ２０は上記検出されたパルスエネルギが目標パルスエネルギとなるようにレーザ電源２４を制御する。
また、λ１とλ２とその波長差Δλはモニタモジュール２３で検出され、検出値はレーザコントローラ２０に入力される。
レーザコントローラ２０は、検出された波長差Δλを目標の波長差Δλｔとなるよう、波長差Δλドライバ２２によりステッピングモータ２２ａを駆動して、全反射ミラー５の設置角度を制御する。
一方中心波長の制御については、レーザコントローラ２０は検出された波長λ１またはλ２が目標の波長λ１ｔまたはλ２ｔとなるよう、中心波長駆動ドライバを介して狭帯域化モジュール４内のプリズムまたはグレーティングの設置角度を制御する。
以上のようにして、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１およびλ２またはλ１及びΔλのフィードバック制御が可能となる。
以上のようにして、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１およびλ２またはλ１及びΔλのフィードバック制御が可能となる。
図９は、λ１とλ２をそれぞれ独立に波長制御する場合の制御システム例を示す図である。
本実施例の制御システムは、レーザコントローラ２０、粗く中心波長を駆動するための粗調中心波長駆動ドライバ２５と、狭帯域化モジュール４、レーザのパルスエネルギと中心波長λ１およびλ２を検出するためのモニタモジュール２３、λ１を微調するための微調λ１ドライバ２６、及びλ２を微調するための微調λ２ドライバ２８、それぞれの波長λ１およびλ２を制御するため、全反射ミラー５および６の設置角度を調整する例えばピエゾ素子やステッピングモータ等の駆動機構２６ａ，２８ａからなっている。
モニタモジュール２３は、前記したようにビームスプリッタ２３ａ，２３ｂと、パルスエネルギーモニタ２３ｃと、波長検出モニタ２３ｄを有し、出力レーザ光のパルスエネルギおよび波長を検出する。
本実施例の制御システムは、レーザコントローラ２０、粗く中心波長を駆動するための粗調中心波長駆動ドライバ２５と、狭帯域化モジュール４、レーザのパルスエネルギと中心波長λ１およびλ２を検出するためのモニタモジュール２３、λ１を微調するための微調λ１ドライバ２６、及びλ２を微調するための微調λ２ドライバ２８、それぞれの波長λ１およびλ２を制御するため、全反射ミラー５および６の設置角度を調整する例えばピエゾ素子やステッピングモータ等の駆動機構２６ａ，２８ａからなっている。
モニタモジュール２３は、前記したようにビームスプリッタ２３ａ，２３ｂと、パルスエネルギーモニタ２３ｃと、波長検出モニタ２３ｄを有し、出力レーザ光のパルスエネルギおよび波長を検出する。
さらに、λ１発振アッテネータドライバ２７と、λ１発振アッテネータ２７ａを駆動するための駆動機構２７ｂを備え、λ１発振アッテネータ２７ａにより波長λ１のエネルギを制御する。また、レーザ装置の出力側には、出射口シャッタ２９が設けられ、出射口シャッタ２９はレーザコントローラ２０により制御される駆動機構２９ａにより駆動される。
上記λ１発振アッテネータの例としては、誘電体多層膜がコーティングされた基板をビームスプリッタ７と全反射ミラー５との間に配置して、上記基板の角度を制御することにより上記基板における透過率を制御することで実現することができる。また、基板に、位置によって透過率の異なる誘電体多層膜をコートし、基板の位置を制御してもよい。
さらに、他の例としては、全反射ミラー５に、位置によって反射率が異なる誘電体多層膜をコートし、この全反射ミラーの位置を制御してもよい。以上のいずれを用いてもλ１とλ２のエネルギバランスを制御可能である。
上記λ１発振アッテネータの例としては、誘電体多層膜がコーティングされた基板をビームスプリッタ７と全反射ミラー５との間に配置して、上記基板の角度を制御することにより上記基板における透過率を制御することで実現することができる。また、基板に、位置によって透過率の異なる誘電体多層膜をコートし、基板の位置を制御してもよい。
さらに、他の例としては、全反射ミラー５に、位置によって反射率が異なる誘電体多層膜をコートし、この全反射ミラーの位置を制御してもよい。以上のいずれを用いてもλ１とλ２のエネルギバランスを制御可能である。
以下本システムの動作について説明する。まず、露光装置４０からパルスエネルギの目標値、２つの発振波長λ１及びλ２の目標値λ１ｔ、λ２ｔがレーザコントローラ２０に入力される。
レーザコントローラ２０は、上記目標値となるように、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１及びλ２をモニタモジュール２３の検出値に基づいて制御する。パルスエネルギ制御はモニタモジュール２３で検出されたパルスエネルギがレーザコントローラ２０に送られ、目標パルスエネルギとなるようにレーザ電源２４を制御する。λ１とλ２はモニタモジュール２３で検出され、検出値はレーザコントローラ２０に入力される。レーザコントローラ２０は、検出された波長λ１とλ２が目標の波長λ１ｔおよびλ２ｔとなるよう、それぞれ微調λ１およびλ２ドライバ２６，２８を介して全反射ミラー５および６の設置角度を制御する。
一方、大きく波長を変化させる場合は、粗調中心波長駆動ドライバ２５を介して狭帯域化モジュール４内の光学素子の設置角度を制御する。
以上のようにして、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１およびλ２のフィードバック制御が可能となる。この方式のメリットは、λ１およびλ２を独立に高速に制御できることである。特に、全反射ミラー５および６の設置角度を、例えばピエゾ素子により制御することにより、毎パルスごとの両波長の制御が可能となる。
レーザコントローラ２０は、上記目標値となるように、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１及びλ２をモニタモジュール２３の検出値に基づいて制御する。パルスエネルギ制御はモニタモジュール２３で検出されたパルスエネルギがレーザコントローラ２０に送られ、目標パルスエネルギとなるようにレーザ電源２４を制御する。λ１とλ２はモニタモジュール２３で検出され、検出値はレーザコントローラ２０に入力される。レーザコントローラ２０は、検出された波長λ１とλ２が目標の波長λ１ｔおよびλ２ｔとなるよう、それぞれ微調λ１およびλ２ドライバ２６，２８を介して全反射ミラー５および６の設置角度を制御する。
一方、大きく波長を変化させる場合は、粗調中心波長駆動ドライバ２５を介して狭帯域化モジュール４内の光学素子の設置角度を制御する。
以上のようにして、レーザのパルスエネルギ、発振波長λ１およびλ２のフィードバック制御が可能となる。この方式のメリットは、λ１およびλ２を独立に高速に制御できることである。特に、全反射ミラー５および６の設置角度を、例えばピエゾ素子により制御することにより、毎パルスごとの両波長の制御が可能となる。
図１０、図１１は図９に示した制御システムにおける制御処理を示すフローチャートであり、図１０はメインフローチャート、図１１は調整発振のサブルーチン例である。
本実施例の制御システムにおいては、図１０のメインフローチャートに示すように以下の手順でレーザ光のパルスエネルギ、波長λ１、λ２を制御する。
Ｓ１０１ステップ：露光装置４０から目標の２波長λ１ｔとλ２ｔを受信する。
Ｓ１０２ステップ：２波長λ１とλ１の波長がそれぞれの目標波長となるように、また、両波長のエネルギが同等となるようにするために調整発振のサブルーチンに入る（調整サブルーチンついては図１１で説明する）。
Ｓ１０３ステップ：露光装置４０に露光ＯＫ信号を送信し、レーザの出射口シャッタ２９開く。
Ｓ１０４ステップ：モニタモジュール２３によりλ１とλ２を計測する。
Ｓ１０５ステップ：目標波長λ１ｔ、λ２ｔに対するλ１、λ２の波長差を（Δλ１とΔλ２）それぞれ計算する。
Ｓ１０６ステップ：上記波長差が、微調λ１と微調λ２のドライバ２６，２８の最大波長変化幅ΔλＬよりも小さいか否かを判断する。
Ｙｅｓであれば次のステップＳ１０７に移行し、ＮｏであればＳ１０９に移行する。
本実施例の制御システムにおいては、図１０のメインフローチャートに示すように以下の手順でレーザ光のパルスエネルギ、波長λ１、λ２を制御する。
Ｓ１０１ステップ：露光装置４０から目標の２波長λ１ｔとλ２ｔを受信する。
Ｓ１０２ステップ：２波長λ１とλ１の波長がそれぞれの目標波長となるように、また、両波長のエネルギが同等となるようにするために調整発振のサブルーチンに入る（調整サブルーチンついては図１１で説明する）。
Ｓ１０３ステップ：露光装置４０に露光ＯＫ信号を送信し、レーザの出射口シャッタ２９開く。
Ｓ１０４ステップ：モニタモジュール２３によりλ１とλ２を計測する。
Ｓ１０５ステップ：目標波長λ１ｔ、λ２ｔに対するλ１、λ２の波長差を（Δλ１とΔλ２）それぞれ計算する。
Ｓ１０６ステップ：上記波長差が、微調λ１と微調λ２のドライバ２６，２８の最大波長変化幅ΔλＬよりも小さいか否かを判断する。
Ｙｅｓであれば次のステップＳ１０７に移行し、ＮｏであればＳ１０９に移行する。
Ｓ１０７ステップ：微調λ１と微調λ２ドライバ２６，２８にそれぞれΔλ１とΔλ２波長が変化するように信号を送る。
Ｓ１０８ステップ：露光装置４０からの目標波長の変更幅がΔλL 以下か否かを判断し、ＹｅｓであればステップＳ１０４に移行する。ＮｏであればＳ１０９に移行する。
Ｓ１０９ステップ：露光装置４０に露光ＮＧ信号を送り、レーザの出射口のシャッタ２９を閉じる。
Ｓ１１０ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１またはΔλ２の波長が変化するように信号を送る。ここでは、λ１とλ２は同じ波長差を維持した状態で波長を大きくふる。したがって、λ１またはλ２どちらかに着目するか、λ１とλ２の波長の平均値または、重心波長を計算して、粗調中心波長を変化させてもよい。このステップを終了すると最初のステップＳ１０１に移行する。
Ｓ１０８ステップ：露光装置４０からの目標波長の変更幅がΔλL 以下か否かを判断し、ＹｅｓであればステップＳ１０４に移行する。ＮｏであればＳ１０９に移行する。
Ｓ１０９ステップ：露光装置４０に露光ＮＧ信号を送り、レーザの出射口のシャッタ２９を閉じる。
Ｓ１１０ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１またはΔλ２の波長が変化するように信号を送る。ここでは、λ１とλ２は同じ波長差を維持した状態で波長を大きくふる。したがって、λ１またはλ２どちらかに着目するか、λ１とλ２の波長の平均値または、重心波長を計算して、粗調中心波長を変化させてもよい。このステップを終了すると最初のステップＳ１０１に移行する。
この例では、目標波長との差が小さいときには、微調のλ１とλ２のドライバ２６，２８によりそれぞれの波長を制御することにより、両波長λ１及びλ２を独立に高精度に高速に制御することが可能となる。
また、目標波長との差が大きいときには、微調の波長制御では大きく波長を振ることができないため、粗調中心波長ドライバ２５を介して、λ１とλ２の波長差を維持した状態で大きく波長を振ることができる。
このように、微調と粗調のドライバを組み合わせすることにより、λ１及びλ２を高精度に高速に制御することができる。
また、目標波長との差が大きいときには、微調の波長制御では大きく波長を振ることができないため、粗調中心波長ドライバ２５を介して、λ１とλ２の波長差を維持した状態で大きく波長を振ることができる。
このように、微調と粗調のドライバを組み合わせすることにより、λ１及びλ２を高精度に高速に制御することができる。
図１１は上記調整発振のサブルーチン例である。この調整発振のサブルーチンでは、それぞれの波長λ１とλ２が目標波長となるよう制御し、両波長のエネルギが同等となるように制御する処理を行う。
調整発振のサブルーチンでは以下の処理を行なう。
Ｓ２０１ステップ：レーザの出射口のシャッタ２９を閉める。
Ｓ２０２ステップ：モニタモジュール２３により発振波長λ１とλ２及びλ１及びλ２のエネルギＥ１及びＥ２を計測する。
Ｓ２０３ステップ：目標波長λ１ｔ、λ２ｔに対する発振波長λ１、λ２の波長差を（Δλ１とΔλ２）それぞれ計算する。
調整発振のサブルーチンでは以下の処理を行なう。
Ｓ２０１ステップ：レーザの出射口のシャッタ２９を閉める。
Ｓ２０２ステップ：モニタモジュール２３により発振波長λ１とλ２及びλ１及びλ２のエネルギＥ１及びＥ２を計測する。
Ｓ２０３ステップ：目標波長λ１ｔ、λ２ｔに対する発振波長λ１、λ２の波長差を（Δλ１とΔλ２）それぞれ計算する。
Ｓ２０４ステップ：上記波長差が、微調λ１と微調λ２のドライバ２６，２８の最大波長変化幅ΔλL よりも小さいか否かを判断する。
Ｙｅｓであれば次のステップＳ２０５に移行し、ＮｏであればＳ２０９に移行する。
Ｓ２０９ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１またはΔλ２波長が変化するように信号を送る。そして、最初のステップＳ２０２に移行する。
Ｓ２０５ステップ：微調λ１と微調λ２ドライバ２６，２８にそれぞれΔλ１とΔλ２波長が変化するように信号を送る。
Ｓ２０６ステップ：目標エネルギと、それぞれの波長のエネルギＥ１とＥ２のエネルギ差ΔＥを計算する。各エネルギの計測方法は後の図２０の説明に記載する。
Ｓ２０７ステップ：それぞれの波長エネルギ差ΔＥが０となるようにλ１アッテネータドライバ２７に信号を送り、λ１の波長のエネルギを調整する。
Ｓ２０８ステップ：Δλ１、Δλ２、ΔE が許容範囲内か否かを判断する。許容範囲であれば、リターンに移行し、このサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。許容範囲よりも大きい場合はＳ２０２のステップに移行する。
Ｓ２０９ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１、Δλ２が変化するように信号を送り、Ｓ２０２ステップに戻る。
Ｙｅｓであれば次のステップＳ２０５に移行し、ＮｏであればＳ２０９に移行する。
Ｓ２０９ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１またはΔλ２波長が変化するように信号を送る。そして、最初のステップＳ２０２に移行する。
Ｓ２０５ステップ：微調λ１と微調λ２ドライバ２６，２８にそれぞれΔλ１とΔλ２波長が変化するように信号を送る。
Ｓ２０６ステップ：目標エネルギと、それぞれの波長のエネルギＥ１とＥ２のエネルギ差ΔＥを計算する。各エネルギの計測方法は後の図２０の説明に記載する。
Ｓ２０７ステップ：それぞれの波長エネルギ差ΔＥが０となるようにλ１アッテネータドライバ２７に信号を送り、λ１の波長のエネルギを調整する。
Ｓ２０８ステップ：Δλ１、Δλ２、ΔE が許容範囲内か否かを判断する。許容範囲であれば、リターンに移行し、このサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。許容範囲よりも大きい場合はＳ２０２のステップに移行する。
Ｓ２０９ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１、Δλ２が変化するように信号を送り、Ｓ２０２ステップに戻る。
図１２は、図８に示した実施例のシステムに、出力レーザ光をサンプルしてレーザの集光点の位置を計測するポインティングモニタ３０を追加配置するとともに、前記図９に示したλ１の波長のエネルギを調整するアッテネータ２７を設けた場合の構成を示す図である。
上記ポインティングモニタ３０は、ビームスプリッタ３０ｃにより出力レーザ光をサンプルし、集光レンズ３０ｂに入射させ、集光レンズ３０ｂの焦点面に配置されたエリアセンサ３０ａ（ＣＣＤ等）によって、ビームの集光点の位置と強度分布を計測するものである。
すなわち、このポインティングモニタ３０によってλ１とλ２の出力レーザ光のそれぞれのポインティング（集光点の位置）の差を計測し、また、それぞれの集光点の強度分布を積分することにより、それぞれの波長λ１とλ２の波長差Δλの相対値とそれぞれの波長のエネルギをそれぞれ検出できることになる。ポインティングの位置差と波長差Δλは略比例関係となっている。
上記ポインティングモニタ３０は、ビームスプリッタ３０ｃにより出力レーザ光をサンプルし、集光レンズ３０ｂに入射させ、集光レンズ３０ｂの焦点面に配置されたエリアセンサ３０ａ（ＣＣＤ等）によって、ビームの集光点の位置と強度分布を計測するものである。
すなわち、このポインティングモニタ３０によってλ１とλ２の出力レーザ光のそれぞれのポインティング（集光点の位置）の差を計測し、また、それぞれの集光点の強度分布を積分することにより、それぞれの波長λ１とλ２の波長差Δλの相対値とそれぞれの波長のエネルギをそれぞれ検出できることになる。ポインティングの位置差と波長差Δλは略比例関係となっている。
このポインティングモニタ３０により、λ１とλ２のエネルギの割合と波長差Δλを検出して、レーザコントローラ２０により、λ１発振アッテネータドライバ２７を制御してアッテネータ２７ａによりλ１のパルスエネルギを制御し、また、波長差Δλドライバ２２により、Δλ（ポインティングの位置差）が一定となるように全反射ミラー１の設置角度を制御する。
一方、モニタモジュール２３は、波長λ１を検出して、中心波長駆動ドライバ２１を介して狭帯域化モジュール４へ信号を送り選択波長を制御する。そして、モニタモジュール２３はλ２及びΔλの検出値が目標値とほぼ一致するかどうか比較確認する。
上記λ１発振アッテネータとしては、前記したように誘電体多層膜がコーティングされた基板を用いその角度や位置を制御したり、全反射ミラー１に誘電体多層膜をコートし、この全反射ミラーの位置を制御して、λ１とλ２のエネルギのバランスを制御する。
図１２に示す制御システムのメリットは、波長差Δλとλ１とλ２のエネルギをポインティングモニタ３０で検出できるため、モニタモジュール２３での計測での負荷が低減でき、高速なλ１とλ２波長制御が可能となる。
一方、モニタモジュール２３は、波長λ１を検出して、中心波長駆動ドライバ２１を介して狭帯域化モジュール４へ信号を送り選択波長を制御する。そして、モニタモジュール２３はλ２及びΔλの検出値が目標値とほぼ一致するかどうか比較確認する。
上記λ１発振アッテネータとしては、前記したように誘電体多層膜がコーティングされた基板を用いその角度や位置を制御したり、全反射ミラー１に誘電体多層膜をコートし、この全反射ミラーの位置を制御して、λ１とλ２のエネルギのバランスを制御する。
図１２に示す制御システムのメリットは、波長差Δλとλ１とλ２のエネルギをポインティングモニタ３０で検出できるため、モニタモジュール２３での計測での負荷が低減でき、高速なλ１とλ２波長制御が可能となる。
図１３、図１４、図１５、図１６は図１２に示した制御システムにおける制御処理を示すフローチャートであり、図１３はメインフローチャート、図１４は調整発振のサブルーチン例、図１５はポインティングモニタΔλ較正サブルーチン例、図１６はλ１、Δλ、Ｅ１、Ｅ２検出サブルーチン例である。
本実施例の制御システムにおいては、図１３のメインフローチャートに示すように、以下の手順でレーザ光のパルスエネルギ、波長λ１、Δλを制御する。
Ｓ３０１ステップ：露光装置４０から目標の波長λ１ｔと波長差Δλｔを受信する。
Ｓ３０２ステップ：λ１とΔλが、それぞれの目標波長λ１ｔ、目標波長差Δλｔとなるように、また、両波長λ１，λ２のエネルギが同等となるようにするために調整発振のサブルーチンに入る（調整発振のサブルーチンについては図１４で説明する）。
Ｓ３０３ステップ：露光装置４０に露光ＯＫ信号を送信し、レーザの出射口シャッタ（図１２では図示せず）を開く。
Ｓ３０４ステップ：λ１と波長差Δλ、Ｅ１とＥ２を計測するサブルーチンに移行する（このサブルーチンについては図１６で説明する）。
Ｓ３０５ステップ：λ１の目標波長λ１ｔに対する波長差Δλ１と、波長差Δλの目標波長差Δλｔに対する差Δ（Δλ）の絶対値がそれぞれの許容値Δλ１ＬとΔ（Δλ）L よりも小さいかどうか判断する。
ここでＹｅｓの場合、次のステップ (Ｓ３０６) に移行し、Ｎｏの場合は、Ｓ３０９に移行する。
Ｓ３０６ステップ：中心波長駆動ドライバ２１にλ１がΔλ１分だけ発振波長が変化するように信号を送る。
Ｓ３０７ステップ：波長差ΔλがΔ（Δλ）分変化するように波長差Δλドライバ２２に信号を送る
Ｓ３０８ステップ：露光装置からの目標波長λ１目標波長差Δλの変更幅が許容範囲内か否かを判断する。許容範囲であればＳ３０４に移行し、許容範囲外であれば、Ｓ３０９に移行する。
Ｓ３０９ステップ：露光ＮＧ信号を露光装置４０に送信、出射口シャッタ閉じ、Ｓ３０１ステップに戻る。
本実施例の制御システムにおいては、図１３のメインフローチャートに示すように、以下の手順でレーザ光のパルスエネルギ、波長λ１、Δλを制御する。
Ｓ３０１ステップ：露光装置４０から目標の波長λ１ｔと波長差Δλｔを受信する。
Ｓ３０２ステップ：λ１とΔλが、それぞれの目標波長λ１ｔ、目標波長差Δλｔとなるように、また、両波長λ１，λ２のエネルギが同等となるようにするために調整発振のサブルーチンに入る（調整発振のサブルーチンについては図１４で説明する）。
Ｓ３０３ステップ：露光装置４０に露光ＯＫ信号を送信し、レーザの出射口シャッタ（図１２では図示せず）を開く。
Ｓ３０４ステップ：λ１と波長差Δλ、Ｅ１とＥ２を計測するサブルーチンに移行する（このサブルーチンについては図１６で説明する）。
Ｓ３０５ステップ：λ１の目標波長λ１ｔに対する波長差Δλ１と、波長差Δλの目標波長差Δλｔに対する差Δ（Δλ）の絶対値がそれぞれの許容値Δλ１ＬとΔ（Δλ）L よりも小さいかどうか判断する。
ここでＹｅｓの場合、次のステップ (Ｓ３０６) に移行し、Ｎｏの場合は、Ｓ３０９に移行する。
Ｓ３０６ステップ：中心波長駆動ドライバ２１にλ１がΔλ１分だけ発振波長が変化するように信号を送る。
Ｓ３０７ステップ：波長差ΔλがΔ（Δλ）分変化するように波長差Δλドライバ２２に信号を送る
Ｓ３０８ステップ：露光装置からの目標波長λ１目標波長差Δλの変更幅が許容範囲内か否かを判断する。許容範囲であればＳ３０４に移行し、許容範囲外であれば、Ｓ３０９に移行する。
Ｓ３０９ステップ：露光ＮＧ信号を露光装置４０に送信、出射口シャッタ閉じ、Ｓ３０１ステップに戻る。
図１４は上記調整発振のサブルーチン例である。この調整発振のサブルーチンでは、前記図１１と同様、それぞれの波長λ１とλ２が目標波長となるよう制御し、両波長のエネルギが同等となるように制御する処理を行う。ここで、前記図１１との違いは、ポインティングモニタ３０によるΔλの補正サブルーチンに移行する点である。このサブルーチンでは、両波長のレーザ光のポインティングを検出して、波長差Δλとポインティングの差ΔＰの関係の比例係数を求める
調整発振のサブルーチンでは以下の処理を行う。
Ｓ４０１ステップ：出射口のシャッタ（図１２では図示せず）を閉じる。
Ｓ４０２ステップ：ポインティングモニタ３０によるΔλの補正サブルーチン（図１５で説明する）に移行する。
このサブルーチンでは、両波長のレーザ光のポインティングを検出して、波長差Δλとポインティングの差ΔＰの関係の比例係数を求める。
調整発振のサブルーチンでは以下の処理を行う。
Ｓ４０１ステップ：出射口のシャッタ（図１２では図示せず）を閉じる。
Ｓ４０２ステップ：ポインティングモニタ３０によるΔλの補正サブルーチン（図１５で説明する）に移行する。
このサブルーチンでは、両波長のレーザ光のポインティングを検出して、波長差Δλとポインティングの差ΔＰの関係の比例係数を求める。
Ｓ４０３ステップ：λ１、Δλ、Ｅ１、Ｅ２を検出するサブルーチン（図１６で説明する）に移行する。
Ｓ４０４ステップ：λ１の目標波長λ１ｔとの差Δλ１＝λ１−λ１ｔと、波長差Δλと目標波長差Δλｔとの差Δ（Δλ）＝Δλ−Δλｔを計算する
Ｓ４０５ステップ：中心波長駆動ドライバ２１にλ１がΔλ１分波長が変化するように信号を送る。
Ｓ４０６ステップ：波長差ΔλがΔ（Δλ）分変化するように波長差ドライバ２２に信号を送る。
Ｓ４０７ステップ：λ１とλ２のそれぞれのエネルギＥ１およびＥ２の差ΔＥを計算する。
Ｓ４０８ステップ：ΔＥが０となるようλ１発振アッテネータドライバ２７に信号を送る。
Ｓ４０９ステップ：Δλ１、Δ（Δλ）、ΔＥが許容範囲内か否かを判断する。ＹＥＳの場合は、リターンし、メインルーチンに戻る。一方、Ｎｏの場合は、Ｓ４０３ステップに戻る。
この実施例のメリットは、ポインティングモニタによって、両波長の波長差Δλと両波長のエネルギ差ΔE を検出し制御しているため、モニタモジュールでΔλとエネルギ差の検出を常時行う必要がないことであり、このため高速処理制御が可能となる。
Ｓ４０４ステップ：λ１の目標波長λ１ｔとの差Δλ１＝λ１−λ１ｔと、波長差Δλと目標波長差Δλｔとの差Δ（Δλ）＝Δλ−Δλｔを計算する
Ｓ４０５ステップ：中心波長駆動ドライバ２１にλ１がΔλ１分波長が変化するように信号を送る。
Ｓ４０６ステップ：波長差ΔλがΔ（Δλ）分変化するように波長差ドライバ２２に信号を送る。
Ｓ４０７ステップ：λ１とλ２のそれぞれのエネルギＥ１およびＥ２の差ΔＥを計算する。
Ｓ４０８ステップ：ΔＥが０となるようλ１発振アッテネータドライバ２７に信号を送る。
Ｓ４０９ステップ：Δλ１、Δ（Δλ）、ΔＥが許容範囲内か否かを判断する。ＹＥＳの場合は、リターンし、メインルーチンに戻る。一方、Ｎｏの場合は、Ｓ４０３ステップに戻る。
この実施例のメリットは、ポインティングモニタによって、両波長の波長差Δλと両波長のエネルギ差ΔE を検出し制御しているため、モニタモジュールでΔλとエネルギ差の検出を常時行う必要がないことであり、このため高速処理制御が可能となる。
図１５に上記ポインティングモニタ３０によるΔλ較正（図１４のステップＳ４０２）のサブルーチン例を示す。
Ｓ５０１のステップ：モニタモジュール２３によりλ１とλ２を検出する。
Ｓ５０２のステップ：ポインティングモニタ３０によりλ１によるポインティング位置Ｐ１、λ２によるポインティング位置Ｐ２を検出する。Ｐ１及びＰ２の位置の計算の方法に関しては図２３の例を使用して後述する。
Ｓ５０３のステップ：このステップではλ１とλ２のポインティングの位置差ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２と波長差Δλとポインティング差ΔＰの比Ｋ＝Δλ／ΔＰを計算する。
この比例係数Ｋにより、ポインティング差ΔＰから波長差Δλを計算することが可能となる。
Ｓ５０１のステップ：モニタモジュール２３によりλ１とλ２を検出する。
Ｓ５０２のステップ：ポインティングモニタ３０によりλ１によるポインティング位置Ｐ１、λ２によるポインティング位置Ｐ２を検出する。Ｐ１及びＰ２の位置の計算の方法に関しては図２３の例を使用して後述する。
Ｓ５０３のステップ：このステップではλ１とλ２のポインティングの位置差ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２と波長差Δλとポインティング差ΔＰの比Ｋ＝Δλ／ΔＰを計算する。
この比例係数Ｋにより、ポインティング差ΔＰから波長差Δλを計算することが可能となる。
図１６はλ１、Δλ、Ｅ１、Ｅ２を検出する（図１４のステップＳ４０３）ためのサブルーチンである。
Ｓ６０１のステップ：モニタモジュール２３によりλ１を検出する。
Ｓ６０２のステップ：ポインティングモニタ３０により、λ１によるポインティング位置Ｐ１とλ２によるポインティング位置Ｐ２を検出する。
Ｓ６０３のステップ：両波長のポインティング差ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２を計算し、ポインティング差ΔＰと比例係数ＫからΔλ (＝Ｋ＊ΔＰ )を計算する。
Ｓ６０４のステップ：Ｐ１のエネルギ値Ｅ１とＰ２のエネルギ値Ｅ２を計算する。Ｐ１とＰ２のエネルギの計算は、両波長のポインティング波形を積分してもよい。形状がほぼ同等であればピーク値をＥ１とＥ２にしてもよい。
そして、調整発振サブルーチンかメインルーチンに戻る。
なお、上記例ではλ１のみ検出して、波長差Δλを計算したが、λ２のみ検出して波長差Δλを計算してもよい。
Ｓ６０１のステップ：モニタモジュール２３によりλ１を検出する。
Ｓ６０２のステップ：ポインティングモニタ３０により、λ１によるポインティング位置Ｐ１とλ２によるポインティング位置Ｐ２を検出する。
Ｓ６０３のステップ：両波長のポインティング差ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２を計算し、ポインティング差ΔＰと比例係数ＫからΔλ (＝Ｋ＊ΔＰ )を計算する。
Ｓ６０４のステップ：Ｐ１のエネルギ値Ｅ１とＰ２のエネルギ値Ｅ２を計算する。Ｐ１とＰ２のエネルギの計算は、両波長のポインティング波形を積分してもよい。形状がほぼ同等であればピーク値をＥ１とＥ２にしてもよい。
そして、調整発振サブルーチンかメインルーチンに戻る。
なお、上記例ではλ１のみ検出して、波長差Δλを計算したが、λ２のみ検出して波長差Δλを計算してもよい。
図１７は、図９に示した実施例のシステムに、λ１発振遮断ドライバ３１、λ１の波長の光を遮光するための遮光用のシャッタ３１ａ、該シャッタを駆動する駆動機構３１ｂおよびλ２発振遮断ドライバ３２、λ２の波長の光を遮光するための遮光用のシャッタ３２ａ、該シャッタを駆動する駆動機構３２ｂを追加した場合の構成を示す図である。なお、図１７では図９に示したλ１発振アッテネータドライバ２７、出射口シャッタ２９等は省略されている。
λ１発振遮断ドライバ３１により駆動される遮光用シャッタ３１ａは、全反射ミラー５とビームスプリッタ７との間に設置され、遮光用シャッタ３１ａをこの間に挿入することによりλ１の波長の発振を停止させ、λ２の波長のみを発振させる。また、λ２発振遮断ドライバ３２により駆動される遮光用シャッタ３２ａは、全反射ミラー６とビームスプリッタ７との間に設置され、遮光用シャッタ３２ａをこの間に挿入することによりλ２の波長の発振を停止させ、λ１の波長のみを発振させる。
λ１発振遮断ドライバ３１により駆動される遮光用シャッタ３１ａは、全反射ミラー５とビームスプリッタ７との間に設置され、遮光用シャッタ３１ａをこの間に挿入することによりλ１の波長の発振を停止させ、λ２の波長のみを発振させる。また、λ２発振遮断ドライバ３２により駆動される遮光用シャッタ３２ａは、全反射ミラー６とビームスプリッタ７との間に設置され、遮光用シャッタ３２ａをこの間に挿入することによりλ２の波長の発振を停止させ、λ１の波長のみを発振させる。
このような機構を設置することで、λ１のみまたはλ２のみの発振が可能となり、一方の波長の発振を交互に停止させ、発振波長をモニタモジュール２３で計測することにより、λ１とλ２の波長を高精度に検出することができる。
この機構を動作させるタイミングとしては、まず、露光装置４０から目標波長のλ１ｔとλ２ｔが送られてくると、まず以下のような調整発振を行い、それぞれの波長λ１及びλ２の波長にロックして、上記のようにλ１、λ２の波長をそれぞれ計測し、波長較正を行う。その後、上記レーザ発振の遮光板を開け、モニタモジュールで波長λ１及びλ２を同時検出して両波長のロックが完了した後、露光装置にＯＫ信号を出力し、調整発振を完了し、実露光に入る。波長検出方法は後の図２０の説明に記載した。
また、両波長の制御中に異常を検出した場合や、Δλの目標値が所定の大きさより大きく変更になった場合に、露光を中止し、再び調整発振を行う。
以上のような制御を行うことで、λ１とλ２の波長を高精度に検出して両波長を制御することができる。
この機構を動作させるタイミングとしては、まず、露光装置４０から目標波長のλ１ｔとλ２ｔが送られてくると、まず以下のような調整発振を行い、それぞれの波長λ１及びλ２の波長にロックして、上記のようにλ１、λ２の波長をそれぞれ計測し、波長較正を行う。その後、上記レーザ発振の遮光板を開け、モニタモジュールで波長λ１及びλ２を同時検出して両波長のロックが完了した後、露光装置にＯＫ信号を出力し、調整発振を完了し、実露光に入る。波長検出方法は後の図２０の説明に記載した。
また、両波長の制御中に異常を検出した場合や、Δλの目標値が所定の大きさより大きく変更になった場合に、露光を中止し、再び調整発振を行う。
以上のような制御を行うことで、λ１とλ２の波長を高精度に検出して両波長を制御することができる。
図１８は、このシステムにおける調整発振のサブルーチン例であり、以下、このサブルーチンに関して説明する。
このサブルーチンでは、露光する前の調整発振において、λ１とλ２の各波長を交互に発振させることにより、モニタモジュールで確実にλ１とλ２を分離して検出することを目的にしている。
Ｓ７０１ステップ：レーザの出射口のシャッタ（図１７では図示していない）を閉じる。Ｓ７０２ステップ：λ１及びλ２の較正サブルーチン（図１９で説明する）に移行する。後述するがこのサブルーチンで、λ１とλ２の発振波長の発振を交互に行い、モニタモジュール２３で確実にλ１とλ２を分離して検出して波長較正を行う。
Ｓ７０３ステップ：波長較正されたモニタモジュール２３によりλ１とλ２を計測する。「波長較正された」とは、次に説明する図１９の較正処理を経たものをいう。
Ｓ７０４ステップ：目標波長に対する波長差を（Δλ１とΔλ２）それぞれ計算する。
このサブルーチンでは、露光する前の調整発振において、λ１とλ２の各波長を交互に発振させることにより、モニタモジュールで確実にλ１とλ２を分離して検出することを目的にしている。
Ｓ７０１ステップ：レーザの出射口のシャッタ（図１７では図示していない）を閉じる。Ｓ７０２ステップ：λ１及びλ２の較正サブルーチン（図１９で説明する）に移行する。後述するがこのサブルーチンで、λ１とλ２の発振波長の発振を交互に行い、モニタモジュール２３で確実にλ１とλ２を分離して検出して波長較正を行う。
Ｓ７０３ステップ：波長較正されたモニタモジュール２３によりλ１とλ２を計測する。「波長較正された」とは、次に説明する図１９の較正処理を経たものをいう。
Ｓ７０４ステップ：目標波長に対する波長差を（Δλ１とΔλ２）それぞれ計算する。
Ｓ７０５ステップ：微調λ１ドライバ２６と微調λ２ドライバ２８の最大波長変化幅ΔλＬよりも小さいかどうか判断する。
Ｙｅｓであれば次のステップＳ７０６に移行し、ＮｏであればＳ７０８に移行する。
Ｓ７０６ステップ：微調λ１ドライバ２６と微調λ２ドライバ２８にそれぞれΔλ１とΔλ２波長が変化するように信号を送る。
Ｓ７０７ステップ：△λ１と△λの値が許容範囲以下か否か判断し、Ｙｅｓであればこのサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。ＮｏであればＳ７０３に移行する。
Ｓ７０８ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１またはΔλ２波長が変化するように信号を送り、Ｓ７０１ステップに戻る。
Ｙｅｓであれば次のステップＳ７０６に移行し、ＮｏであればＳ７０８に移行する。
Ｓ７０６ステップ：微調λ１ドライバ２６と微調λ２ドライバ２８にそれぞれΔλ１とΔλ２波長が変化するように信号を送る。
Ｓ７０７ステップ：△λ１と△λの値が許容範囲以下か否か判断し、Ｙｅｓであればこのサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。ＮｏであればＳ７０３に移行する。
Ｓ７０８ステップ：粗調中心波長ドライバ２５にΔλ１またはΔλ２波長が変化するように信号を送り、Ｓ７０１ステップに戻る。
図１９に上記較正サブルーチンの例を示す。
このサブルーチンで、λ１とλ２の発振波長を交互に発振させ、モニタモジュール２３でλ１のモニタエタロンの波形とλ２のモニタエタロンによる波形を検出し、そして同時２波長発振させモニタエタロンの波形を検出して、これらの波形からモニタモジュール２３の波長較正をおこなう。
Ｓ８０１ステップ：λ２のレーザ共振器内に設置されたレーザの出射口のシャッタ３２ａを閉じる。これにより、λ１のみの発振を行う。
Ｓ８０２ステップ：モニタモジュール２３によりλ１のフリンジ波形からλ１ｓ検出するＳ８０３ステップ：λ１のレーザ共振器内に設置されたレーザの出射口のシャッタ３１ａを閉じる。これにより、λ２のみの発振を行う。
Ｓ８０４ステップ：モニタモジュール２３によりλ２のフリンジ波形から波長λ２ｓを検出する。
このサブルーチンで、λ１とλ２の発振波長を交互に発振させ、モニタモジュール２３でλ１のモニタエタロンの波形とλ２のモニタエタロンによる波形を検出し、そして同時２波長発振させモニタエタロンの波形を検出して、これらの波形からモニタモジュール２３の波長較正をおこなう。
Ｓ８０１ステップ：λ２のレーザ共振器内に設置されたレーザの出射口のシャッタ３２ａを閉じる。これにより、λ１のみの発振を行う。
Ｓ８０２ステップ：モニタモジュール２３によりλ１のフリンジ波形からλ１ｓ検出するＳ８０３ステップ：λ１のレーザ共振器内に設置されたレーザの出射口のシャッタ３１ａを閉じる。これにより、λ２のみの発振を行う。
Ｓ８０４ステップ：モニタモジュール２３によりλ２のフリンジ波形から波長λ２ｓを検出する。
Ｓ８０５ステップ：２つの共振器中に設置された遮光板３１ａ，３２ａを開け、λ１とλ２の波長で同時発振させる。
Ｓ８０６ステップ：モニタモジュール２３によりフリンジ波形からλ１とλ２を検出する。
Ｓ８０７ステップ：このステップでは、たとえば、λ１の補正値λ１ｃ＝λ１−λ１ｓとλ２の補正値λ２ｃ＝λ２−λ２ｓを計算する。この補正値を記憶した状態で、調整発振のルーチンに戻る。
この後のメインルーチン及び調整発振サブルーチンで、モニタモジュール２３による波長計算は以下のように行い、検出波長λ１、検出波長λ２を較正する。
［較正後波長λ１］＝［検出波長λ１］＋［補正値λ１ｃ］
［較正後波長λ２］＝［検出波長λ２］＋［補正値λ２ｃ］
Ｓ８０６ステップ：モニタモジュール２３によりフリンジ波形からλ１とλ２を検出する。
Ｓ８０７ステップ：このステップでは、たとえば、λ１の補正値λ１ｃ＝λ１−λ１ｓとλ２の補正値λ２ｃ＝λ２−λ２ｓを計算する。この補正値を記憶した状態で、調整発振のルーチンに戻る。
この後のメインルーチン及び調整発振サブルーチンで、モニタモジュール２３による波長計算は以下のように行い、検出波長λ１、検出波長λ２を較正する。
［較正後波長λ１］＝［検出波長λ１］＋［補正値λ１ｃ］
［較正後波長λ２］＝［検出波長λ２］＋［補正値λ２ｃ］
次に、上記モニタモジュール２３による波長検出とパルスエネルギの検出について説明する。
図２０は上記モニタモジュールの構成例を示す図である。
モニタモジュール２３は、前記波長検出モニタ２３ｄと、パルスエネルギーモニタ２３ｃとを有し、ビームスプリッタ２３ａによりサンプルされたレーザ光の一部は、パルスエネルギーモニタ２３ｄと波長検出モニタ２３ｄに導入される。
ビームスプリッタ２３ａによりサンプルされたレーザ光は、ビームスプリッタ２３ｂで反射し、レーザ光のパルスエネルギを測定するパルスエネルギモニタ２３ｄに入射する。パルスエネルギーモニタ２３ｄにより測定されたレーザ光のパルスエネルギはコントローラ２０に送られる。コントローラ２０は、この出力によりレーザの出力パルスエネルギが所定の値になるように制御する。
また、上記ビームスプリッタ２３ｂの透過光は波長検出モニタ２３ｄに導入される。
波長検出モニタ２３ｄは、コースエタロン２３４、レンズ２３５、第１のラインセンサ２３６から構成される波長検出範囲幅の広い第１の検出系と、ファインエタロン２３８、レンズ２３９、第２のラインセンサ２４０から構成される波長検出範囲幅は狭いが検出精度の高い第２の検出系と、基準となる所定の波長の光を放射する基準光源２４１とを有する。
図２０は上記モニタモジュールの構成例を示す図である。
モニタモジュール２３は、前記波長検出モニタ２３ｄと、パルスエネルギーモニタ２３ｃとを有し、ビームスプリッタ２３ａによりサンプルされたレーザ光の一部は、パルスエネルギーモニタ２３ｄと波長検出モニタ２３ｄに導入される。
ビームスプリッタ２３ａによりサンプルされたレーザ光は、ビームスプリッタ２３ｂで反射し、レーザ光のパルスエネルギを測定するパルスエネルギモニタ２３ｄに入射する。パルスエネルギーモニタ２３ｄにより測定されたレーザ光のパルスエネルギはコントローラ２０に送られる。コントローラ２０は、この出力によりレーザの出力パルスエネルギが所定の値になるように制御する。
また、上記ビームスプリッタ２３ｂの透過光は波長検出モニタ２３ｄに導入される。
波長検出モニタ２３ｄは、コースエタロン２３４、レンズ２３５、第１のラインセンサ２３６から構成される波長検出範囲幅の広い第１の検出系と、ファインエタロン２３８、レンズ２３９、第２のラインセンサ２４０から構成される波長検出範囲幅は狭いが検出精度の高い第２の検出系と、基準となる所定の波長の光を放射する基準光源２４１とを有する。
図２０において、ビームスプリッタ２３２で上記基準光源２４１の出力光と合成され、一部が拡散板２３３を介して上記コースエタロン２３４に入射する。
コースエタロン２３４に入射した光により、レンズ２３５の焦点面上にフリンジパターンが発生し、このフリンジパターンは第１のラインセンサ２３６により検出される。
また、ビームスプリッタ２３２の出力光は、拡散板２３７を介して、ファインエタロン２３８に入射する。
ファインエタロン２３８に入射した光によりレンズ２３９の焦点面上にフリンジパターンが発生し、このフリンジパターンは第２のラインセンサ２４０により検出される。
上記第１、第２のラインセンサ２３６、２４０により検出されたフリンジパターンは、コントローラ２０に送られる。
コントローラ２０においては、前記した特許文献５に記載される通り、コース波長（λｃ）とファイン波長（λｆ）を、次の（１）（２）式により求め、λｃとλｆを比較することによって、絶対波長を求める。
コースエタロン２３４に入射した光により、レンズ２３５の焦点面上にフリンジパターンが発生し、このフリンジパターンは第１のラインセンサ２３６により検出される。
また、ビームスプリッタ２３２の出力光は、拡散板２３７を介して、ファインエタロン２３８に入射する。
ファインエタロン２３８に入射した光によりレンズ２３９の焦点面上にフリンジパターンが発生し、このフリンジパターンは第２のラインセンサ２４０により検出される。
上記第１、第２のラインセンサ２３６、２４０により検出されたフリンジパターンは、コントローラ２０に送られる。
コントローラ２０においては、前記した特許文献５に記載される通り、コース波長（λｃ）とファイン波長（λｆ）を、次の（１）（２）式により求め、λｃとλｆを比較することによって、絶対波長を求める。
λｃ＝ＦＳＲｃ／Ｃｃ・（（ｒｃＳｔ）2 −（ｒｃｅｘ）2 ）＋λｃ０…（１）
λｆ＝ＦＳＲｆ／Ｃｆ・（（ｒｆＳｔ）2 −（ｒｆｅｘ）2 ）＋λｆ０…（２）
ここで、
ＦＳＲｃ ：コースエタロンのフリースペクトルレンジ
ＦＳＲｆ ：ファインエタロンのフリースペクトルレンジ
Ｃｃ ：コースエタロンの定数
Ｃｆ ：ファインエタロンの定数
ｒｃＳｔ ：コースエタロンにおける基準光の干渉縞の半径
ｒｆＳｔ ：ファインエタロンにおける基準光の干渉縞の半径
ｒｃｅｘ ：コースエタロンにおける被検出光の干渉縞の半径
ｒｆｅｘ ：ファインエタロンにおける被検出光の干渉縞の半径
λｃ０ ：コースエタロンにおいて、基準光と被検出光の干渉縞が一致したときの被検出光の波長
λｆ０ ：ファインエタロンにおいて、基準光と被検出光の干渉縞が一致したときの被検出光の波長
λｆ＝ＦＳＲｆ／Ｃｆ・（（ｒｆＳｔ）2 −（ｒｆｅｘ）2 ）＋λｆ０…（２）
ここで、
ＦＳＲｃ ：コースエタロンのフリースペクトルレンジ
ＦＳＲｆ ：ファインエタロンのフリースペクトルレンジ
Ｃｃ ：コースエタロンの定数
Ｃｆ ：ファインエタロンの定数
ｒｃＳｔ ：コースエタロンにおける基準光の干渉縞の半径
ｒｆＳｔ ：ファインエタロンにおける基準光の干渉縞の半径
ｒｃｅｘ ：コースエタロンにおける被検出光の干渉縞の半径
ｒｆｅｘ ：ファインエタロンにおける被検出光の干渉縞の半径
λｃ０ ：コースエタロンにおいて、基準光と被検出光の干渉縞が一致したときの被検出光の波長
λｆ０ ：ファインエタロンにおいて、基準光と被検出光の干渉縞が一致したときの被検出光の波長
コントローラ２０は、まず、ラインセンサ２３６上のフリンジのピーク数を検出する。 次にラインセンサ上のピーク数を判定し、ピーク数がｎの場合（１ピーク発振の場合）は、前記特許文献６記載の技術を利用して、ラインセンサ上のフリンジの内径（Ｄｉ）と外径（Ｄｏ）より、次式により干渉縞の半径を求め、前記した（１）（２）式により中心波長を決定する。
ｒ＝（Ｄｏ＋Ｄｉ）／４…（３）
ここで、図２１（ａ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対のピークの各内側部分間の距離がＤｉ、各外側部分間の距離がＤｏである。なお、図２１（ａ）では、ピークの異なる高さでＤｉとＤｏを求めているが、これは作図上の便宜のためであって、実際は同じ高さ（例えば頂点の半分の高さ）においてＤｉとＤｏとを求める。次に説明する図２１（ｂ）のＤｉ１、Ｄｉ２、Ｄｏ１、Ｄｏ２も同様にして求める。
ｒ＝（Ｄｏ＋Ｄｉ）／４…（３）
ここで、図２１（ａ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対のピークの各内側部分間の距離がＤｉ、各外側部分間の距離がＤｏである。なお、図２１（ａ）では、ピークの異なる高さでＤｉとＤｏを求めているが、これは作図上の便宜のためであって、実際は同じ高さ（例えば頂点の半分の高さ）においてＤｉとＤｏとを求める。次に説明する図２１（ｂ）のＤｉ１、Ｄｉ２、Ｄｏ１、Ｄｏ２も同様にして求める。
また、ピーク数が２ｎの場合（２ピーク発振の場合）は、まず、以下の式を用いて干渉縞の半径を求め、前記した（１）（２）式により中心波長λｃを決定する。なお、中心波長λｃとは２つのピークそれぞれの中心波長ではなく、それらの間の波長（図２１（ｂ）の２つのピーク間のディップ近傍の波長）である。以下では１ピーク発振における中心波長と区別するためピーク間中心波長と呼ぶ。
ｒ＝（Ｄｏ２＋Ｄｉ１）／４…（４）
ここで、図２１（ｂ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対の２つのピークの内の各内側のピークの内側部分間の距離がＤｉ１、各外側のピークの各外側部分間の距離がＤｏ２である。
次に、以下の式を用いて干渉縞の半径を求めて短波長側の波長λｃｓを計算し、上記ピーク間中心波長λｃとの比較によりピークの間隔を計算する。
ｒ＝（Ｄｏ１＋Ｄｉ１）／４…（５）
ここで、図２１（ｂ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対の２つピークの内の各内側のピークの内側部分間の距離がＤｉ１、各内側のピークの各外側部分間の距離がＤｏ１である。
以上のようにして、ピーク数がｎの場合の中心波長、ピーク数が２ｎの場合のピーク間中心波長およびピーク間隔が計算されたら、コントローラ２０は、前記したように、中心波長、ピーク間隔を制御する。
ｒ＝（Ｄｏ２＋Ｄｉ１）／４…（４）
ここで、図２１（ｂ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対の２つのピークの内の各内側のピークの内側部分間の距離がＤｉ１、各外側のピークの各外側部分間の距離がＤｏ２である。
次に、以下の式を用いて干渉縞の半径を求めて短波長側の波長λｃｓを計算し、上記ピーク間中心波長λｃとの比較によりピークの間隔を計算する。
ｒ＝（Ｄｏ１＋Ｄｉ１）／４…（５）
ここで、図２１（ｂ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対の２つピークの内の各内側のピークの内側部分間の距離がＤｉ１、各内側のピークの各外側部分間の距離がＤｏ１である。
以上のようにして、ピーク数がｎの場合の中心波長、ピーク数が２ｎの場合のピーク間中心波長およびピーク間隔が計算されたら、コントローラ２０は、前記したように、中心波長、ピーク間隔を制御する。
以上のように、本実施例では、２ピーク発振の場合、中心波長を決定し、中心波長を制御する方式をとっている。これについて、さらに具体的に説明する。
ピーク数が１の場合はモニターモジュール内の分光素子（エタロン）のＦＳＲ（フリースペクトルレンジ）で決まる間隔毎にピークが観測される。前記図２１（ａ）ではそれらのピークが現れている。
ピーク数が２×ｎになり、各ピークの中心波長の差が小さいときは図２１（ｂ）に示すように２つのピークを持つフリンジが、エタロンのＦＳＲで決まる間隔毎に現れる。２つのピークのうち、フリンジ中心に近い方が長波長の光、遠い方が短波長の光である。
ピーク数がｎか２×ｎかの識別は、ラインセンサ上のピーク数のカウントによる。ピーク数がｎの場合は、前記した特許文献６に記載の通り、前記（３）式により干渉縞の半径を求め、中心波長を求める。
ピーク数が１の場合はモニターモジュール内の分光素子（エタロン）のＦＳＲ（フリースペクトルレンジ）で決まる間隔毎にピークが観測される。前記図２１（ａ）ではそれらのピークが現れている。
ピーク数が２×ｎになり、各ピークの中心波長の差が小さいときは図２１（ｂ）に示すように２つのピークを持つフリンジが、エタロンのＦＳＲで決まる間隔毎に現れる。２つのピークのうち、フリンジ中心に近い方が長波長の光、遠い方が短波長の光である。
ピーク数がｎか２×ｎかの識別は、ラインセンサ上のピーク数のカウントによる。ピーク数がｎの場合は、前記した特許文献６に記載の通り、前記（３）式により干渉縞の半径を求め、中心波長を求める。
また、ピーク数が２×ｎの場合のピーク間中心波長を前記（４）式により干渉縞の半径を求め、ピーク間中心波長を決定する。
これはフリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた位置にあり、２つのピークを持つ一対のフリンジに注目し、外側ピークの外側部分間の距離Ｄｏ２と、内側ピークの内側部分間の距離Ｄｉ１とを利用している。
つまり、前記したようにピーク間中心波長とは２つのピークそれぞれの中心波長ではなく、それらの間の波長である（例えば図２１（ｂ）の２つのピーク間のディップ近傍の波長）。
２ピークの場合の中心波長をこのように定義する意味は、２波長λ１とλ２（λ１＞λ２）で発振する必要がある場合、前記したように露光機からレーザ発振器へ送信されてくる波長の指令信号は典型的には次の式で示されるλｃとｄλの値であるためである。
λｃ＝（λ１＋λ２）／２
ｄλ＝λｃ−λ２＝λ１−λｃ
これはフリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた位置にあり、２つのピークを持つ一対のフリンジに注目し、外側ピークの外側部分間の距離Ｄｏ２と、内側ピークの内側部分間の距離Ｄｉ１とを利用している。
つまり、前記したようにピーク間中心波長とは２つのピークそれぞれの中心波長ではなく、それらの間の波長である（例えば図２１（ｂ）の２つのピーク間のディップ近傍の波長）。
２ピークの場合の中心波長をこのように定義する意味は、２波長λ１とλ２（λ１＞λ２）で発振する必要がある場合、前記したように露光機からレーザ発振器へ送信されてくる波長の指令信号は典型的には次の式で示されるλｃとｄλの値であるためである。
λｃ＝（λ１＋λ２）／２
ｄλ＝λｃ−λ２＝λ１−λｃ
次に、パルスエネルギの検出について説明する。
前記図２０に示したパルスエネルギーモニタ２３ｃにより測定される値は、２波長発振においては、２波長λ１とλ２の合成エネルギＥである。
しかし、２波長発振においては２つのピークの各光エネルギー又はピーク値を互いに等しくしたり、所定の差を持たせたりする場合がある。そのため、各ピークの光エネルギ又はピーク値を計測する必要がある。光エネルギはフリンジの面積、ピーク値はフリンジの頂点の高さである。
以下、上記光エネルギやピーク値を求める方法を説明する。
図２２は、前記波長検出モニタ２３ｄに設けられたラインセンサにより観測されるフリンジパターンを示す図である。
ラインセンサは例えば微少な多数のＣＣＤ受光素子が直線状に整列した構成を持っている。ラインセンサへ入射した光は各ＣＣＤ受光素子によって検出されるため、受光信号は図２２の多数の縦線に示すように、ＣＣＤ受光素子毎の離散的な受光光量信号となって出力される。各ＣＣＤ受光素子の出力を所定範囲内で加算した値がその範囲内の光エネルギである。また、ＣＣＤ受光素子の出力信号を比較して最も高レベルの信号がピーク値である。
前記図２０に示したパルスエネルギーモニタ２３ｃにより測定される値は、２波長発振においては、２波長λ１とλ２の合成エネルギＥである。
しかし、２波長発振においては２つのピークの各光エネルギー又はピーク値を互いに等しくしたり、所定の差を持たせたりする場合がある。そのため、各ピークの光エネルギ又はピーク値を計測する必要がある。光エネルギはフリンジの面積、ピーク値はフリンジの頂点の高さである。
以下、上記光エネルギやピーク値を求める方法を説明する。
図２２は、前記波長検出モニタ２３ｄに設けられたラインセンサにより観測されるフリンジパターンを示す図である。
ラインセンサは例えば微少な多数のＣＣＤ受光素子が直線状に整列した構成を持っている。ラインセンサへ入射した光は各ＣＣＤ受光素子によって検出されるため、受光信号は図２２の多数の縦線に示すように、ＣＣＤ受光素子毎の離散的な受光光量信号となって出力される。各ＣＣＤ受光素子の出力を所定範囲内で加算した値がその範囲内の光エネルギである。また、ＣＣＤ受光素子の出力信号を比較して最も高レベルの信号がピーク値である。
２波長発振において、２つのピークの各光のエネルギを求めるときは、前記（３）式と同様の以下の式により干渉縞の半径ｒ１，ｒ２を求め、前記したように各ピークの中心波長λ１，λ２を計算する。
ｒ１＝（Ｄｏ１2 ＋Ｄｉ１2 ）／４
ｒ２＝（Ｄｏ２2 ＋Ｄｉ２2 ）／４
コントローラ２０は、上記のようにλ１，λ２を計算し、中心波長λ１を中心とする所定範囲内のＣＣＤ受光素子の受光信号を加算した値をＥ１、λ２を中心とする所定範囲内のＣＣＤ受光素子の受光信号を加算した値をＥ２とし、Ｅ１とＥ２を比較してそれらの大きさが所望の関係になるように制御する。
なお、図２０では、エタロン分光器２３１を使用した場合を示しているが、分光器の形態としては、角度分散型の光学素子を用いてもよい。例えば、ツェルニー・ターナ（Ｃｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ）型の分光器、複数のグレーティングを使用した分光器、マルチパス化した分光器を使用してもよい。
ｒ１＝（Ｄｏ１2 ＋Ｄｉ１2 ）／４
ｒ２＝（Ｄｏ２2 ＋Ｄｉ２2 ）／４
コントローラ２０は、上記のようにλ１，λ２を計算し、中心波長λ１を中心とする所定範囲内のＣＣＤ受光素子の受光信号を加算した値をＥ１、λ２を中心とする所定範囲内のＣＣＤ受光素子の受光信号を加算した値をＥ２とし、Ｅ１とＥ２を比較してそれらの大きさが所望の関係になるように制御する。
なお、図２０では、エタロン分光器２３１を使用した場合を示しているが、分光器の形態としては、角度分散型の光学素子を用いてもよい。例えば、ツェルニー・ターナ（Ｃｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ）型の分光器、複数のグレーティングを使用した分光器、マルチパス化した分光器を使用してもよい。
次に前記ポインティングモニタ３０の具体的な構成例について説明する。
図２３（ａ）はポインティングモニタ３０の光学配置図を示す。レーザから出た光はビームスプリッタ３０ｃによりサンプルされ、集光レンズ３０ｂにより集光される。この集光レンズ３０ｂの焦点の位置に配置されたエリアセンサ３０ａ（ＣＣＤ等）により、λ１とλ２の波長のレーザ光による集光像が検出される。
この集光像の位置によって、それぞれの波長のレーザの出射方向を検出することが可能となる。レーザの出射角度Δθの差は集光レンズの焦点距離をｆとし、集光点の位置差ΔＰとすると、Δθ＝ΔＰ／ｆとなる。
このΔθの角度が狭帯域化モジュールへの入射角度の差となり、両発振波長差Δλとほぼ比例関係となる。したがって、集光点の位置差ΔＰと発振波長差Δλはほぼ比例関係となる。
図２３（ａ）はポインティングモニタ３０の光学配置図を示す。レーザから出た光はビームスプリッタ３０ｃによりサンプルされ、集光レンズ３０ｂにより集光される。この集光レンズ３０ｂの焦点の位置に配置されたエリアセンサ３０ａ（ＣＣＤ等）により、λ１とλ２の波長のレーザ光による集光像が検出される。
この集光像の位置によって、それぞれの波長のレーザの出射方向を検出することが可能となる。レーザの出射角度Δθの差は集光レンズの焦点距離をｆとし、集光点の位置差ΔＰとすると、Δθ＝ΔＰ／ｆとなる。
このΔθの角度が狭帯域化モジュールへの入射角度の差となり、両発振波長差Δλとほぼ比例関係となる。したがって、集光点の位置差ΔＰと発振波長差Δλはほぼ比例関係となる。
図２３（ｂ）には、エリアセンサ３０ａ（ＣＣＤ等）で検出されたそれぞれの波長で発振している集光像の例を示す。
λ１による集光像のピーク値をＩｍａｘとし、Ｉｍａｘ／２との交点をＰ１ＬとＰ１Ｒとすると、λ１のポインティングの位置Ｐ１は次の式で求められる。
Ｐ１＝ (Ｐ１Ｌ ＋Ｐ１Ｒ )／２
λ２に関しても同様にポインティングの位置Ｐ２は以下の式で計算することができる。 Ｐ２＝ (Ｐ２Ｌ ＋Ｐ２Ｒ )／２
ただし、両波長のポインティングの位置に関しては上記計算例に限定されることなく、たとえば、ピークの位置または重心の位置からそれぞれＰ１及びＰ２を計算してもよい。 上記ポインティング位置Ｐ１，Ｐ２の差ΔＰと比例係数Ｋから、前記図１６で説明したように、Δλ (＝Ｋ＊ΔＰ )を計算することができる。
λ１による集光像のピーク値をＩｍａｘとし、Ｉｍａｘ／２との交点をＰ１ＬとＰ１Ｒとすると、λ１のポインティングの位置Ｐ１は次の式で求められる。
Ｐ１＝ (Ｐ１Ｌ ＋Ｐ１Ｒ )／２
λ２に関しても同様にポインティングの位置Ｐ２は以下の式で計算することができる。 Ｐ２＝ (Ｐ２Ｌ ＋Ｐ２Ｒ )／２
ただし、両波長のポインティングの位置に関しては上記計算例に限定されることなく、たとえば、ピークの位置または重心の位置からそれぞれＰ１及びＰ２を計算してもよい。 上記ポインティング位置Ｐ１，Ｐ２の差ΔＰと比例係数Ｋから、前記図１６で説明したように、Δλ (＝Ｋ＊ΔＰ )を計算することができる。
１ レーザチャンバ
２ 電極
３ ウインド
４ 狭帯域化モジュール
４ａ プリズムビームエキスパインダ
４ｂ グレーティング
４ｃ スリット
５，６ 全反射ミラー
７ ビームスプリッタ
１２，１１ 出力結合ミラー（ＯＣ）
１３ ビームスプリッタ（ＰＳ分離）
１４，１５ 全反射ミラー
２０ レーザコントローラ
２１ 中心波長駆動ドライバ
２２ 波長差Δλドライバ
２３ モニタモジュール
２４ レーザ電源
２５ 粗調中心波長ドライバ
２６ 微調λ１ドライバ
２７ λ１発振アッテネータドライバ
２８ 微調λ２ドライバ
２９ 出射口シャッタ
３０ ポインティングモニタ
３１ λ１発振遮断ドライバ
３２ λ２発振遮断ドライバ
２ 電極
３ ウインド
４ 狭帯域化モジュール
４ａ プリズムビームエキスパインダ
４ｂ グレーティング
４ｃ スリット
５，６ 全反射ミラー
７ ビームスプリッタ
１２，１１ 出力結合ミラー（ＯＣ）
１３ ビームスプリッタ（ＰＳ分離）
１４，１５ 全反射ミラー
２０ レーザコントローラ
２１ 中心波長駆動ドライバ
２２ 波長差Δλドライバ
２３ モニタモジュール
２４ レーザ電源
２５ 粗調中心波長ドライバ
２６ 微調λ１ドライバ
２７ λ１発振アッテネータドライバ
２８ 微調λ２ドライバ
２９ 出射口シャッタ
３０ ポインティングモニタ
３１ λ１発振遮断ドライバ
３２ λ２発振遮断ドライバ
Claims (6)
- 少なくとも、波長分散素子を含む狭帯域化手段を有する狭帯域レーザ装置であって
レーザ共振器の光路中に、レーザビームのビーム断面全体が入射され、該ビームを分離する少なくとも一つのビームスプリッタを配置して、このビームスプリッタの透過光と、反射光により２以上の共振器を構成し、
上記２以上の共振器による２以上のレーザビームが異なった発振波長になるように、上記波長分散素子への入射回折角を異ならせた
ことを特徴とする狭帯域レーザ装置。 - 上記狭帯域化手段に、上記２以上のレーザビームのそれぞれの中心波長を制御するための中心波長制御手段を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域レーザ装置。 - 上記２以上のレーザビームのそれぞれの発振波長を制御するため、２以上のレーザビームの上記波長分散素子への入射回折角をそれぞれ制御する光学系を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の狭帯域レーザ装置。 - 上記２以上のレーザビームの波長差を制御するため、少なくとも一つのレーザビームの上記波長分散素子への入射回折角を制御する光学系を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の狭帯域レーザ装置。 - ２以上のレーザビームの光路中に、レーザビームのそれぞれの強度を制御するためのアッテネータを設けた
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３記載の狭帯域レーザ装置。 - 上記２以上のレーザビームを個別に遮光する遮光手段と、波長計測手段を備え、
上記遮光手段により２以上のレーザビームの内、１つのレーザビームを残して他のレーザビームを遮光し、上記波長計測手段により遮光されていないレーザビームの波長を計測する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４または請求項５記載の狭帯域レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005183346A JP2007005538A (ja) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | 多波長発振狭帯域レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005183346A JP2007005538A (ja) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | 多波長発振狭帯域レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007005538A true JP2007005538A (ja) | 2007-01-11 |
Family
ID=37690859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005183346A Pending JP2007005538A (ja) | 2005-06-23 | 2005-06-23 | 多波長発振狭帯域レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007005538A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7477356B2 (en) | 2006-06-09 | 2009-01-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| JP2013536581A (ja) * | 2010-08-08 | 2013-09-19 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 周波数変換レーザシステムの動的波面制御 |
| JP2013247240A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Gigaphoton Inc | レーザ装置 |
| CN103701025A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-04-02 | 中国科学院光电研究院 | 自种子注入双腔结构准分子激光器系统 |
| JP2015523739A (ja) * | 2012-07-28 | 2015-08-13 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 電力増幅器向けの共振器内損失要素 |
| CN109473864A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-15 | 武汉六九传感科技有限公司 | 一种高精度固定波长激光器 |
| JPWO2020008599A1 (ja) * | 2018-07-05 | 2021-08-02 | ギガフォトン株式会社 | エネルギ計測装置及びエキシマレーザ装置 |
| WO2021186742A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化ガスレーザ装置、その制御方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021186739A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021186744A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021186743A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2022003901A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | ギガフォトン株式会社 | 露光システム、露光方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2022044308A1 (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置、波長制御方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2022180698A1 (ja) * | 2021-02-24 | 2022-09-01 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 |
-
2005
- 2005-06-23 JP JP2005183346A patent/JP2007005538A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7477356B2 (en) | 2006-06-09 | 2009-01-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| JP2013536581A (ja) * | 2010-08-08 | 2013-09-19 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 周波数変換レーザシステムの動的波面制御 |
| JP2013247240A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Gigaphoton Inc | レーザ装置 |
| JP2015523739A (ja) * | 2012-07-28 | 2015-08-13 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 電力増幅器向けの共振器内損失要素 |
| CN103701025A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-04-02 | 中国科学院光电研究院 | 自种子注入双腔结构准分子激光器系统 |
| JPWO2020008599A1 (ja) * | 2018-07-05 | 2021-08-02 | ギガフォトン株式会社 | エネルギ計測装置及びエキシマレーザ装置 |
| CN109473864A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-15 | 武汉六九传感科技有限公司 | 一种高精度固定波长激光器 |
| WO2021186739A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021186742A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化ガスレーザ装置、その制御方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021186744A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2021186743A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| US12068572B2 (en) | 2020-03-19 | 2024-08-20 | Gigaphoton Inc. | Narrowed-line gas laser apparatus and method for manufacturing electronic devices |
| US12111577B2 (en) | 2020-03-19 | 2024-10-08 | Gigaphoton Inc. | Line narrowing device, electronic device manufacturing method |
| WO2022003901A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | ギガフォトン株式会社 | 露光システム、露光方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| WO2022044308A1 (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置、波長制御方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| CN115997324A (zh) * | 2020-08-31 | 2023-04-21 | 极光先进雷射株式会社 | 激光装置、波长控制方法和电子器件的制造方法 |
| WO2022180698A1 (ja) * | 2021-02-24 | 2022-09-01 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6160831A (en) | Wavelength calibration tool for narrow band excimer lasers | |
| EP1779481B1 (en) | Method and apparatus for gas discharge laser output light coherency reduction | |
| JP2007005538A (ja) | 多波長発振狭帯域レーザ装置 | |
| US8804780B2 (en) | Method for adjusting spectral line width of narrow-band laser | |
| JP6113426B2 (ja) | マスタオシレータシステムおよびレーザ装置 | |
| US20100220756A1 (en) | Laser apparatus and extreme ultraviolet light source apparatus | |
| US20130107899A1 (en) | Laser apparatus | |
| JP4911558B2 (ja) | 狭帯域化レーザ装置 | |
| US10151640B2 (en) | Light beam measurement device, laser apparatus, and light beam separator | |
| US9983060B1 (en) | Calibration of a spectral analysis module | |
| JP4197816B2 (ja) | 波長検出装置 | |
| JP2006269628A (ja) | 多波長発振狭帯域エキシマレーザ装置 | |
| US20040141182A1 (en) | Monitoring of spectral purity and advanced spectral characteristics of a narrow bandwidth excimer laser | |
| US6628682B1 (en) | Wavelength detection device for line-narrowed laser apparatus and ultra line-narrowed fluorine laser apparatus | |
| US12105425B2 (en) | Exposure method, exposure system, and method for manufacturing electronic devices | |
| JP2003185502A (ja) | レーザ装置及び波長検出方法 | |
| JP3905111B2 (ja) | レーザ装置及び波長検出方法 | |
| JP2631553B2 (ja) | レーザの波長制御装置 | |
| JPH06188502A (ja) | 波長検出装置 | |
| JP2000162047A (ja) | 波長検出装置 | |
| JP5730428B2 (ja) | 狭帯域化レーザ装置及びそのスペクトル幅調整方法 | |
| JP2006269631A (ja) | 多波長計測手段を有するレーザ装置 | |
| US6539037B1 (en) | Laser apparatus | |
| US20240003743A1 (en) | Laser device, evaluation method for laser light spectrum, and electronic device manufacturing method | |
| US20240044711A1 (en) | Wavelength measurement apparatus, narrowed-line laser apparatus, and method for manufacturing electronic devices |