JP5368261B2 - 極端紫外光源装置、極端紫外光源装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、極端紫外光源装置、極端紫外光源装置の制御方法に関する。

例えば、レジストを塗布したウェハ上に、回路パターンの描かれたマスクを縮小投影し、エッチングや薄膜形成等の処理を繰り返すことにより、半導体チップが生成される。半導体プロセスの微細化に伴い、より短い波長の光が求められている。

そこで、１３．５ｎｍという極端に波長の短い光と縮小光学系とを使用する、半導体露光技術が研究されている。この技術は、ＥＵＶＬ（Extreme Ultra Violet Lithography：極端紫外線露光）と呼ばれる。以下、極端紫外光をＥＵＶ光と呼ぶ。

ＥＵＶ光源としては、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma：レーザ生成プラズマ）式の光源と、ＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）式の光源と、ＳＲ（Synchrotron Radiation）式の光源との三種類が知られている。

ＬＰＰ式光源とは、ターゲット物質にレーザ光（レーザビーム）を照射してプラズマを生成し、このプラズマから放射されるＥＵＶ光を利用する光源である。ＤＰＰ式光源とは、放電によって生成されるプラズマを利用する光源である。ＳＲ式光源とは、軌道放射光を使用する光源である。以上三種類の光源のうち、ＬＰＰ式光源は、他の方式に比べてプラズマ密度を高くすることができ、かつ、捕集立体角を大きくできるため、高出力のＥＵＶ光を得られる可能性が高い。

そこで、高出力のドライバパルスレーザ光を高い繰り返し周波数で得るために、ＭＯＰＡ（master oscillator power amplifier）方式に従って構成されるレーザ光源装置が提案されている（特許文献１，特許文献２）。

なお、表面形状をある程度自由に可変制御可能なディフォーマブルミラーを用いて、レーザ光の波面を整える技術は、知られている（特許文献３）。

特開２００６−１２８１５７号公報 特開２００３−８１２４号公報 特開２００３−２７０５５１号公報

例えば、１００Ｗ〜２００Ｗ程度のＥＵＶ光を得るためには、パルスレーザ光としての炭酸ガスレーザの出力を１０〜２０ｋＷ程度にする必要がある。そのような高出力のレーザ光を用いると、光路中の各種光学素子が光を吸収して高温となり、レーザ光の波面の形状や方向が変化する。なお、本明細書では、レーザ光の波面には、レーザ光の波面の形状と方向とが含まれるものとして述べる。

レンズやウインドウを高出力のレーザ光が通過すると、レンズやウインドウの形状や屈折率が発熱による温度上昇よって変化するため、通過するレーザ光の波面が変化する。例えば、レーザ光の波面が変化すると、レーザ増幅器内の増幅領域にレーザ光を効率的に入射させることができないため、期待通りのレーザ出力を得ることができない。さらに、レーザ光の波面変化に応じて、チャンバ内に入射するレーザ光の焦点位置が変化するため、レーザ光をターゲット物質に効率的に照射することができず、これにより、ＥＵＶ光の出力が低下する。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、レーザ光を効果的に補正することができる極端紫外光源装置及び極端紫外光源装置の制御方法を提供することにある。本発明の他の目的は、ガイドレーザ光を連続的に出力させて、ガイドレーザ光の光学性能を常時補正することにより、ドライバパルスレーザ光の光学性能を安定化させることのできる極端紫外光源装置及び極端紫外光源装置の制御方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、プリパルスレーザ光をガイドレーザ光と兼用させることにより、装置構成を複雑化させずに信頼性を向上させることのできる極端紫外光源装置及び極端紫外光源装置の制御方法を提供することにある。本発明の更なる目的は、後述する実施形態の記載から明らかになるであろう。

上記課題を解決するために、本発明の第１観点に係る極端紫外光源装置は、ターゲット物質にドライバパルスレーザ光を照射してプラズマ化させることにより、極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、チャンバ内にターゲット物質を供給するターゲット物質供給部と、ドライバパルスレーザ光を出力するドライバレーザ装置と、ドライバレーザ装置から出力されるドライバパルスレーザ光を増幅させて、チャンバ内のターゲット物質に照射させる光学系と、ガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装置と、ガイドレーザ光を、ドライバパルスレーザ光の光路に沿わせて、光学系に導入させるガイドレーザ光導入部と、光学系に導入されるガイドレーザ光の光学性能を検出するガイドレーザ光検出部と、光学系に設けられ、ガイドレーザ光の光学性能を補正する補正部と、ガイドレーザ光検出部により検出される光学性能が所定値となるように、補正部を制御する補正制御部と、を備える。

第２観点では、第１観点において、ガイドレーザ装置は、ガイドレーザ光を連続光または疑似連続光として出力するようになっており、補正制御部は、ドライバパルスレーザ光が出力されている期間及びドライバパルスレーザ光が出力されていない期間の両方で、光学性能が所定値となるように補正部を制御させる。

第３観点では、第２観点において、ガイドレーザ光は、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一のビーム径を有しており、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路を通過する。

第４観点では、第３観点において、ガイドレーザ光の波長は、ドライバパルスレーザ光の波長よりも短い波長に設定されている。

第５観点では、第４観点において、ガイドレーザ光は、シングル横モードのガイドレーザ光として出力される。

第６観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、光学系は、透過型光学素子と反射型光学素子とを備えており、透過型光学素子はドライバパルスレーザ光及びガイドレーザ光を透過させ、反射型光学素子はドライバパルスレーザ光及びガイドレーザ光を反射させる。

第７観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、ガイドレーザ光導入部は、ガイドレーザ光を透過させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を反射させる第１型のガイドレーザ光導入部として構成される。

第８観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、ガイドレーザ光導入部は、ガイドレーザ光を反射させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を透過させる第２型のガイドレーザ光導入部として構成される。

第９観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、ガイドレーザ光導入部は、ガイドレーザ光を透過させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を反射させる第１型のガイドレーザ光導入部として構成されるか、または、ガイドレーザ光を反射させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を透過させる第２型のガイドレーザ光導入部として構成されるようになっており、光学系への設置位置に応じて、第１型のガイドレーザ光導入部または第２型のガイドレーザ光導入部のいずれか一方が使用される。

第１０観点では、第９観点において、光学系はレーザ光を増幅するためのアンプを含んでおり、アンプの入力側に設ける場合は第２型のガイドレーザ光導入部を用い、アンプの出力側に設ける場合は第１型のガイドレーザ光導入部を用いる。

第１１観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、ガイドレーザ光導入部は、ダイヤモンドから形成されるダイヤモンド基板と、そのダイヤモンド基板に形成される膜とから構成されており、膜は、ガイドレーザ光を透過させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を反射させる第１型の膜、または、ガイドレーザ光を反射させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を透過させる第２型の膜、のいずれか一方として構成される。

第１２観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、ガイドレーザ光導入部は、ドライバレーザ装置の一部を構成するリアミラーを含んで構成されており、リアミラーは、ドライバパルスレーザ光を反射し、かつ、ガイドレーザ光を透過させるようになっている。

第１３観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、光学系のうち、ガイドレーザ光の経由する部分は、チャンバに設けられるレーザウインドウ以外、全て反射型光学素子から形成される。

第１４観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、補正部は、ガイドレーザ光の波面形状または方向の少なくともいずれか一方を補正する。

第１５観点では、第１〜第５観点のいずれかにおいて、補正部は、光学系に含まれるアンプまたは可飽和吸収体の、出力側または入力側のいずれか一方または両方に設けることができる。

第１６観点では、第１観点において、ターゲット物質にプリパルスレーザ光を照射した後にメインパルスレーザ光を照射して極端紫外光を生成する極端紫外光光源装置であって、プリパルスレーザ光を出力するプリパルスレーザ装置と、プリパルスガイドレーザ光を出力するプリパルスガイドレーザ装置と、プリパルスレーザ光をターゲット物質に照射させるためのプリパルス光学系と、プリパルスガイドレーザ光を、プリパルスレーザ光の光路に沿わせてプリパルス光学系に導入させるプリパルスガイドレーザ光導入部と、プリパルスガイドレーザ光の光学性能を検出するプリパルスガイドレーザ光検出部と、プリパルス光学系に設けられ、プリパルスガイドレーザ光の光学性能を補正するプリパルス補正部と、プリパルスガイドレーザ光検出部により検出される光学性能が所定値となるように、プリパルス補正部を制御するプリパルス補正制御部と、を、さらに備える。プリパルスレーザ光が照射されたターゲット物質は、例えば、蒸気状態、プラズマと蒸気の混合状態、弱いプラズマ状態、微粒子状態等のいずれかの状態になる。

第１７観点に従う極端紫外光源装置は、ターゲット物質にプリパルスレーザ光を照射した後にメインパルスレーザ光を照射して極端紫外光を生成する極端紫外光光源装置であって、プリパルス用レーザ光を出力するプリパルス用レーザ装置と、プリパルスガイドレーザ光を出力するプリパルスガイドレーザ装置と、プリパルスレーザ光をターゲット物質に照射させるためのプリパルス光学系と、プリパルスガイドレーザ光を、プリパルスレーザ光の光路に沿わせてプリパルス光学系に導入させるプリパルスガイドレーザ光導入部と、プリパルスガイドレーザ光の光学性能を検出するプリパルスガイドレーザ光検出部と、プリパルス光学系に設けられ、プリパルスガイドレーザ光の光学性能を補正するプリパルス補正部と、プリパルスガイドレーザ光検出部により検出される光学性能が所定値となるように、プリパルス補正部を制御するプリパルス補正制御部とを、備える。

第１８観点では、第１７観点において、プリパルスガイドレーザ装置は、プリパルスガイドレーザ光を連続光または疑似連続光として出力するようになっており、プリパルス補正制御部は、ドライバパルスレーザ光が出力されている期間及びドライバパルスレーザ光が出力されていない期間の両方で、光学性能が所定値となるようにプリパルス補正部を制御させることができる。

第１９観点では、第１観点において、ガイドレーザ装置は、ドライバパルスレーザ光よりも先にターゲット物質に照射されるプリパルスレーザ光を照射するプリパルスレーザ装置を兼ねている。

第２０観点では、第１９観点において、ガイドレーザ光と兼用されるプリパルスレーザ光は、ドライバパルスレーザ光が出力されていない期間にプリパルスレーザ装置から出力されるようになっており、かつ、プラズマ発光点においてドライバパルスレーザ光のビーム径よりも小さいビーム径を有し、かつ、ドライバパルスレーザ光と同軸になるように設定される。

第２１観点では、第１９観点において、プリパルスレーザ装置は、光学性能を補正する場合に、プリパルスレーザ光がターゲット物質に照射されても当該ターゲット物質を物理的に変化させないように予め設定される第１出力で、プリパルスレーザ光をターゲット物質に照射させ、ターゲット物質をドライバパルスレーザ光によってプラズマ化させる場合に、ターゲット物質がプリパルスレーザ光からの熱によって膨張するように予め設定される、第１出力よりも大きい第２出力で、プリパルスレーザ光をターゲット物質に照射させる。

第２２観点では、第１９観点において、プリパルスレーザ装置は、光学性能を補正する場合に、ターゲット物質に照射されないタイミングで、プリパルスレーザ光を出力し、ターゲット物質をドライバパルスレーザ光によってプラズマ化させる場合に、プリパルスレーザ光をターゲット物質に照射させる。

第２３観点では、第１９観点において、プリパルスレーザ光は、前記光学系内に設けられる増幅システムのレーザ光進行方向下流側で、ガイドレーザ光導入部により、ドライバパルスレーザ光と同軸になるように光学系に導入される。

第２４観点では、第１９観点において、光学系のうち、前記光学系内に設けられる増幅システムよりも下流側は、ドライバパルスレーザ光及びプリパルスレーザ光を所定位置に集光させるための集光光学系となっており、ガイドレーザ光導入部は、集光光学系の入口に設けられ、プリパルスレーザ光を透過させ、ドライバパルスレーザ光を反射させる第１ビームスプリッタと、第１ビームスプリッタとプリパルスレーザ装置との間に位置し、プリパルスレーザ光を透過させ、プリパルスレーザ光がターゲット物質により反射されて集光光学系を戻る戻り光を反射させる第２ビームスプリッタと、を含んで構成され、戻り光を検出するための戻り光検出部からの信号に基づいて、集光光学系を制御するための集光光学系制御部を備える。

第２５観点に従う制御方法は、極端紫外光源装置に使用されるレーザ光の光学性能を制御する制御方法であって、ターゲット物質をプラズマ化させるためにターゲット物質に照射されるドライバパルスレーザ光が出力されている期間及び出力されていない期間の両期間において、ドライバパルスレーザ光の光路に沿って進むガイドレーザ光を連続的に出力し、ガイドレーザ光の光学性能を検出し、検出されたガイドレーザ光の光学性能が所定値になるように補正する。

第２６観点に従う制御方法は、極端紫外光源装置に使用されるレーザ光の光学性能を制御する制御方法であって、ドライバパルスレーザ光よりも先にターゲット物質に照射されるプリパルスレーザ光を、ドライバパルスレーザ光の光路に沿わせて出力し、プリパルスレーザ光の光学性能を検出し、 検出されたプリパルスレーザ光の光学性能が所定値になるように補正し、プリパルスレーザ光をターゲット物質に照射して膨張させ、膨張したターゲット物質にドライバパルスレーザ光を照射してプラズマ化させることにより極端紫外光を発生させる。

第２７観点に従うパルスレーザ装置は、パルスレーザ光を発振するレーザパルス発振器と、レーザパルス発振器から出力されるパルスレーザ光を増幅させて出力するパルスレーザ装置であって、ガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装置と、ガイドレーザ光を、パルスレーザ光の光路に沿わせて、光学系に導入させるガイドレーザ光導入部と、光学系に導入されるガイドレーザ光の光学性能を検出するガイドレーザ光検出部と、光学系に設けられ、ガイドレーザ光の光学性能を補正する補正部と、ガイドレーザ光検出部により検出される光学性能が所定値となるように、補正部を制御する補正制御部と、を備える。

第２８観点では、第２７観点において、ガイドレーザ装置は、ドライバパルスレーザ光よりも先にターゲット物質に照射されるプリパルスレーザ光を照射するプリパルスレーザ装置を兼ねている。

上記に明示された組合せ以外の組合せも、本発明の範囲に含まれる。

本発明によれば、ガイドレーザ光を、ドライバパルスレーザ光の光路に沿わせて光学系に導入し、ガイドレーザ光の光学性能が所定値となるように補正するため、熱負荷または機械的振動によって光学性能が変化した場合でも直ちに補正でき、ドライバパルスレーザ光を安定させてターゲット物質に照射することができる。これにより、極端紫外光源装置の信頼性を高めることができる。

本発明によれば、ガイドレーザ光を連続光または疑似連続光として出力させるため、ドライバパルスレーザ光が出力されている期間及びドライバパルスレーザ光が出力されていない期間の両方で、補正できる。常時、ガイドレーザ光の光学性能をフィードバック制御できるため、例えば、ドライバパルスレーザ光による熱が大きく変動した場合、あるいは、長期停止後にドライバパルスレーザ光の出力させた場合に、速やかに追従してドライバパルスレーザ光の光学性能を安定化させることができる。

本発明によれば、ターゲット物質を膨張させるためのプリパルスレーザ光を、ガイドレーザ光としても使用することができるため、極端紫外光源装置の構成を複雑化させずに信頼性を高めることができる。

本発明の第１実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 ガイドレーザ光のみが出力されている状態を示す説明図。 波面補正処理のフローチャート。 レーザコントローラがＥＵＶ光源コントローラに調整完了を通知する処理のフローチャート。 第２実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 波面補正処理のフローチャート。 第３実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 ＥＵＶチャンバの構成図。 波面補正部の構成図。 センサの構成図。 アイソレータの構成図。 ガイドレーザ光のみが出力されている状態を示す説明図。 波面補正処理のフローチャート。 第４実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 ガイドレーザ光のみが出力されている状態を示す説明図。 第５実施例に係り、ガイドレーザ光を導入する構成例を示す説明図。 ガイドレーザ光を導入するための別の例を示す説明図。 ガイドレーザ光を導入するためのさらに他の例を示す説明図。 第６実施例に係り、波面補正部とセンサの配置の例を示す説明図。 波面補正部とセンサの配置の別の例を示す説明図。 第７実施例に係り、波面曲率補正部の構成図。 第８実施例に係り、波面曲率補正部の構成図。 第９実施例に係り、波面曲率補正部の構成図。 図２３に続く構成図。 第１０実施例に係り、波面曲率補正部の構成図。 図２５に続く構成図。 第１１実施例に係り、波面曲率補正部の構成図。 第１２実施例に係り、波面補正部の構成図。 第１３実施例に係り、波面補正部の構成図。 第１４実施例に係り、波面補正部の構成図。 第１５実施例に係り、波面補正部の構成図。 第１６実施例に係り、センサの構成図。 第１７実施例に係り、センサの構成図。 第１８実施例に係り、センサの構成図。 第１９実施例に係り、チャンバの要部を示す説明図。 第２０実施例に係り、光学的センサ部の構成図。 第２１実施例に係り、光学的センサ部の構成図。 第２２実施例に係り、光学的センサ部の構成図。 受光素子の構成図。 レーザ光のビーム形状と受光素子の出力との関係を示す説明図。 第２３実施例に係り、光学的センサ部の説明図。 図４１に続く説明図。 図４２に続く説明図。 第２４実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 第２５実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 ドライバパルスレーザ光のみが出力されている状態を示す図。 ドライバパルスレーザ光とプリパルスレーザ光及びターゲット物質との関係を模式的に示す説明図。 波面補正処理のフローチャート。 レーザコントローラがＥＵＶ光源コントローラに調整完了を通知する処理のフローチャート。 第２６実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 第２７実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 第２８実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 第２９実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。 第３０実施例に係る極端紫外光源装置の構成図。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、以下に述べるように、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路上に、ガイドレーザ光を所定のタイミングで供給することにより、レーザ光の光学性能を補正する。光学性能とは、レーザ光の波面形状または進行方向のいずれか一方または両方を意味する。

図１〜図４に基づいて本発明の第１実施例を説明する。図１は、極短紫外光源装置１の全体構成を示す説明図である。

極短紫外光源装置１は、例えば、ＥＵＶ光を発生させるチャンバ１０と、チャンバ１０にドライバパルスレーザ光を供給するためのドライバパルスレーザ光源装置２と、ＥＵＶ光源コントローラ８０と、を備えて構成される。

ドライバパルスレーザ光源装置２は、例えば、レーザパルスの時間波形や繰り返し周波数を決定するドライバレーザ発振器（Master Oscillator）２０と、増幅システム３０と、集光システム４０と、波面補正コントローラ６０と、レーザコントローラ７０とを含んで構成される。極短紫外光源装置１は、ＥＵＶ露光装置５にＥＵＶ光を供給する。図中では、ドライバレーザ発振器２０及び波面補正コントローラ６０をそれぞれＭＯ及びＷＦＣ−Ｃと記載している。

先にチャンバ１０の概要を説明する。チャンバ１０は、例えば、チャンバ本体１１と、ＥＵＶ露光装置５との接続部１２と、ウインドウ１３と、ＥＵＶ集光ミラー１４と、ターゲット物質供給部１５と、を備えている。

チャンバ本体１１は、図外の真空ポンプにより真空状態に保たれる。チャンバ本体１１には、例えば、図示しないデブリを回収するための機構等を設けることができる。

接続部１２は、チャンバ１０とＥＵＶ露光装置５との間を接続して設けられている。チャンバ本体１１内で生成されたＥＵＶ光は、接続部１２を介して、ＥＵＶ露光装置５に供給される。

ウインドウ１３は、チャンバ本体１１に設けられている。ドライバパルスレーザ光源装置２からのドライバパルスレーザ光は、集光システム４０を経由し、ウインドウ１３を介して、チャンバ本体１１に入射する。

ＥＵＶ集光ミラー１４は、ＥＵＶ光を反射させて中間焦点（Intermediate Focus：IF）に集めるためのミラーである。中間焦点ＩＦは、接続部１２内に設定される。ＥＵＶ集光ミラー１４は、例えば、プラズマ発光点の像をＩＦに転写結像させるために、理想的に収差を発生させない回転楕円体のような凹面として構成される。ＥＵＶ集光ミラー１４の表面には、例えば、モリブデン膜とシリコン膜とから構成される多層膜が設けられており、これにより、波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を反射するようになっている。

ターゲット物質供給部１５は、例えば、錫のようなターゲット物質を液体や固体あるいは気体として供給する。スタナン（SnH4）などの錫化合物を用いることもできる。錫を液体として供給する場合は、純粋な錫を融点まで加熱して液化させる方法の他に、錫を含む溶液または錫や錫化合物を含むコロイド溶液として供給する方法も可能である。本実施例では、ターゲット物質として、錫のドロップレットＤＰを例に挙げて説明するが、本発明は錫ドロップレットに限定されない。例えば、リチウム（Ｌｉ）やキセノン（Ｘｅ）等の他の物質を用いてもよい。

チャンバ１０内の動きを先に簡単に説明する。ドライバパルスレーザ光Ｌ１は、入射用のウインドウ１３を介して、チャンバ本体１１内の所定位置で焦点を結ぶようになっている。その所定位置に向けて、ターゲット物質供給部１５は、錫ドロップレットＤＰを投下する。錫ドロップレットＤＰが所定位置に到達する時期にタイミングを合わせて、ドライバパルスレーザ光源装置２から、所定出力のドライバパルスレーザ光Ｌ１が出力される。錫ドロップレットＤＰは、ドライバパルスレーザ光Ｌ１によって照射されて、プラズマＰＬＺとなる。プラズマＰＬＺは、ＥＵＶ光Ｌ２を放射させる。ＥＵＶ光Ｌ２は、ＥＵＶ集光ミラー１４によって、接続部１２内の中間焦点ＩＦに集められ、ＥＵＶ露光装置５に供給される。

次に、ドライバレーザ装置２の構成を説明する。ドライバレーザ装置２は、炭酸ガスパルスレーザ光源装置として構成されており、例えば、波長１０．６μｍ、シングル横モード、繰り返し周波数１００ｋＨｚ、１００〜２００ｍＪ、１０ｋＷ〜２０ｋＷという仕様の、ドライバパルスレーザ光Ｌ１をパルス出力する。

ドライバレーザ発振器２０から出力されるレーザ光は、増幅システム３０によって増幅され、集光システム４０に送られる。集光システム４０は、ドライバパルスレーザ光Ｌ１をチャンバ１０内に供給する。集光システム４０は、例えば、反射ミラー４１と、軸外放物凹面ミラー４２と、リレー光学系４３と、を備える。リレー光学系４３及び後述のリレー光学系３１は、好ましくは、反射型光学系として構成される。なお、以下の説明では、レーザ光の進行方向を基準として、ドライバレーザ発振器２０側を上流側と呼び、チャンバ１０側を下流側と呼ぶ場合がある。

増幅システム３０は、例えば、リレー光学系３１（１），３１（２）と、プリアンプ３２と、波面補正部３４と、メインアンプ３５と、ガイドレーザ光導入ミラー５２（ガイドレーザ光導入部）と、を備える。

リレー光学系３１（１），３１（２）は、ドライバレーザ発振器２０から出力されるレーザ光でプリアンプ３２内の増幅領域を効率よく満たすべく、ドライバレーザ発振器２０から出力されるレーザ光のビームの広がり角度とビームの大きさを調整するための光学系である。特に区別する必要が無い場合、リレー光学系３１と呼ぶ。リレー光学系３１は、ドライバレーザ発振器２０から出力されるレーザ光のビーム径を拡大させて、所定のビーム光束に変換させる。

プリアンプ３２は、入射されたレーザ光を増幅して出射させる。プリアンプ３２で増幅されたレーザ光は、リレー光学系３１（２）を介して、波面補正部３４に入力される。

リレー光学系３１またはプリアンプ３２において、熱や振動等により、レーザ光の光軸がずれたり、レーザ光の波面形状が変化することがある。光学性能が所定の期待値から外れているレーザ光をメインアンプ３５に入力しても、期待通りの増幅作用を得ることはできない。

そこで、本実施例では、メインアンプ３５の入力側に、「補正部」としての波面補正部３４を設ける。図中では、波面補正部をＷＦＣ（Wave Front Compensator）と表示する。波面補正部３４の原理については、図９で述べる。

波面補正部３４により補正されたレーザ光は、メインアンプ３５に入力されて増幅され、集光システム４０に送り込まれる。集光システム４０は、レーザ光をチャンバ１０内の所定位置に向けて照射させる。

本実施例では、ドライブレーザ光と実質的に同一の光路に補正用のガイドレーザ光を導入するための、構成を備える。その構成は、例えば、ガイドレーザ光を出力するためのガイドレーザ装置５０と、レーザコリメータ５１と、ガイドレーザ光導入ミラー５２とを含んでいる。

ガイドレーザ光Ｌ３は、光学系を補正するために使用されるレーザ光であり、先導的な役割を果たす。ガイドレーザ装置５０は、例えば、シングル横モードのヘリウム−ネオンレーザを、ガイドレーザ光として出力する。図中では、カイドレーザ装置をＣＷと表示している。

ガイドレーザ光は、連続光または疑似連続光のレーザ光として、あるいは、ＹＡＧ（Yttrium Alminum Garnet laser）レーザのような高繰り返し周波数でパルス発光するパルスレーザ光として、構成することができる。さらに、ガイドレーザ光として、連続発振の可視光レーザを使用することもできる。

本実施例のガイドレーザ光は、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路を進み、かつ、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一のビーム径を有するように構成される。ガイドレーザ装置５０から出力されるガイドレーザ光は、レーザコリメータ５１を介してガイドレーザ光導入ミラー５２に入射する。

ガイドレーザ光導入ミラー５２は、ガイドレーザ光を反射し、ドライバパルスレーザ光を透過させる「第２型」のガイドレーザ光導入ミラーとして構成される。ガイドレーザ光導入ミラー５２によって反射されるガイドレーザ光は、ドライバパルスレーザ光と同一の光軸で光学系を進み、波面補正部３４を介してメインアンプ３５に入射する。

ガイドレーザ光Ｌ３は、メインアンプ３５を通過した後、リレー光学系４３と、ミラー４１，４２と、センサ４４と、ウインドウ１３とを介して、チャンバ１０内に入射し、ダンパ１９に吸収される。

センサ４４は、ガイドレーザ光の波面形状及び進行方向を検出して、波面補正コントローラ６０に出力するものである。センサ４４（あるいはセンサ３６（図５参照））の具体例は、別の実施例で述べる。

図２は、ガイドレーザ光のみが出力されている状態を示す。上述の通り、ドライバパルスレーザ光はパルス出力され、ガイドレーザ光は連続出力される。従って、ドライバパルスレーザ光の出力されていない期間においても、ガイドレーザ光は出力されている。

ガイドレーザ光Ｌ３は、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路を進むことにより、光学系（３４，３５，４０）に生じている誤差の影響を受ける。ガイドレーザ光に作用する悪影響は、レーザ光の最終出口に設けられるセンサ４４により検出される。波面補正コントローラ６０は、センサ４４からの検出信号に基づいて波面補正部３４を制御し、ガイドレーザ光の進行方向や波面形状を修正する。

従って、ドライバパルスレーザ光は、ガイドレーザ光によって修正済の波面補正部３４を通過することにより、熱負荷等による悪影響の少ない安定した光学性能をもって、チャンバ１０内に供給され、ターゲット物質に照射される。

制御系について説明する。図１に示すように、極短紫外光源装置１は、波面補正コントローラ６０と、レーザコントローラ７０と、ＥＵＶ光源コントローラ８０とを備えている。

図３は、波面補正コントローラ６０により実行される、補正処理を示す。本処理は、ドライバパルスレーザ光が出力される前の期間（極端紫外光源装置１の起動時）、ドライバパルスレーザ光が出力されている期間、ドライバパルスレーザ光の出力が停止されているインターバル期間の、いずれか一つ以上の期間で実行される。本実施例では、ガイドレーザ光を連続光または疑似連続光として構成するため、上記の各期間で実行することができる。つまり、極端紫外光源装置１の運転中に、レーザ光の光学性能を連続的にフィードバック制御することができる。

なお、以下に述べる各フローチャートは、各処理の概要を示しており、実際のコンピュータプログラムと相違する場合がある。また、いわゆる当業者であれば、図示されたステップの変更や削除、新たなステップの追加を行うことができるであろう。以下、レーザ光の方向を「角度」と呼ぶ場合がある。

波面補正コントローラ６０は、センサ４４から計測値Ｄａを取得し（Ｓ１０）、目標値Ｄsetと計測値Ｄａとの差分である偏差ΔＤを算出する（Ｓ１１）。波面補正コントローラ６０は、ΔＤの絶対値が所定の許容値ＤＴｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ１２）。許容値ＤＴｈは、例えば、レーザ光の増幅特性に影響を与えない程度の値として設定される。

目標値と計測値との差ΔＤが許容値ＤＴｈ以下の場合（S12:YES）、波面補正コントローラ６０は、レーザコントローラ７０に照射ＯＫ信号を出力する（Ｓ１３）。照射ＯＫ信号とは、レーザ光の波面が所定の波面（曲率及び方向）に調整されたことを意味する、調整完了信号である。そして、ステップＳ１４に移行し、高精度安定化動作を行う。高精度安定化動作とは、目標値との差ΔＤを解消するための補正を高精度に行うものである。このステップＳ１４により、一旦、ステップＳ１２で照射ＯＫ信号がでた後は、大きな外乱が発生しない限り、常に照射ＯＫ信号を出力可能な状態に保持できる。

これに対し、ΔＤの絶対値が許容値ＤＴｈを超えている場合（S12:NO）、波面補正コントローラ６０は、レーザコントローラ７０に照射ＮＧ信号を出力する（Ｓ１５）。そして、波面補正部３４に補正動作を行わせる（Ｓ１６）。照射ＮＧ信号とは、レーザ光の波面が所定の波面に調整されていないことを意味する、調整未完了信号である。波面補正部３４は、波面補正コントローラ６０からの駆動信号に応じて、角度補正部１００及び波面曲率補正部２００を動作させる（図９参照）。補正動作を一回ないし複数回実行することにより、レーザ光の波面は所定の波面に一致する。

図４は、レーザコントローラ７０の動作及びＥＵＶ光源コントローラ８０の動作を示すフローチャートである。レーザコントローラ７０は、波面補正コントローラ６０から照射ＯＫ信号を受領すると（S20:YES）、ＥＵＶ光源コントローラ８０に、ドライバパルスレーザ光源装置２の調整が完了した旨を通知する（Ｓ２１）。

ＥＵＶ光源コントローラ８０は、レーザコントローラ７０から調整完了通知を受領すると、レーザコントローラ７０に発光命令を出力する。発光命令とは、ドライバパルスレーザ光の出力を命じるコマンドまたは電気信号である。

レーザコントローラ７０は、ＥＵＶ光源コントローラ８０から発光命令が出力されるまで、ドライバパルスレーザ光の出力を停止させて待機する（S22:NO、S24）。レーザコントローラ７０は、発光命令を受信すると（S22:YES）、ドライバレーザ発振器２０からドライバパルスレーザ光Ｌ１を出力させる。

ドライバパルスレーザ光Ｌ１は、増幅システム３０によって増幅された後、集光システム４０を介してチャンバ１０に入射する。ドロップレットＤＰは、ドライバパルスレーザ光Ｌ１に照射されることにより、プラズマＰＬＺとなる。プラズマＰＬＺから放出されるＥＵＶ光Ｌ２は、ＥＵＶ集光ミラー１４により中間焦点ＩＦに集められて、ＥＵＶ露光装置５に送られる。

本実施例は、上述の通り、ドライバパルスレーザ光Ｌ１の光路に、連続光のガイドレーザ光Ｌ３を導入し、ガイドレーザ光の光学性能の測定結果に基づいて、波面補正部３４の動作を制御する。従って、熱または振動等によって光学系の特性が変化した場合でも、その変化を速やかに補正することができ、期待通りのドライバパルスレーザ光を安定的にターゲット物質に照射することができる。従って、極端紫外光源装置１の信頼性が向上する。

本実施例では、ガイドレーザ光を常時発振させて、レーザ光の方向及び波面形状を常時調整できる。従って、例えば、ドライバパルスレーザ光の出力が変動した場合、及び、長期間停止されていた直後にドライバパルスレーザ光を出力させる場合でも、安定した出力及び集光性能を有するドライバパルスレーザ光を得ることができる。

ガイドレーザ光導入ミラー５２は、熱伝導性の良いダイヤモンド製の基板を用いて製作するのが好ましい。但し、ドライバパルスレーザ光の上流側（例えば、発振器２０とプリアンプ３２の間）のように、熱負荷の比較的小さい領域では、BaF2、KCｌ、NaCl等のアルカリハライドからなる基板、または、アルカリ土類ハライドの結晶からなる基板を用いることもできる。

図５，図６に基づいて第２実施例を説明する。以下に述べる各実施例は、第１実施例の変形例に該当する。従って、第１実施例との相違点を中心に説明する。本実施例では、ドライバパルスレーザ光を増幅するための機構３０と、ドライバパルスレーザ光を所定位置に集光させるための機構４０との両方に、レーザ光を補正するための構成（３４，３６と、４４，４５）を設けている。

図５は、本実施例による極短紫外光源装置１の全体構成を示す説明図である。本実施例では、増幅システム３０内に波面補正部３４及びセンサ３６を設けており、さらに、集光システム４０内に別の波面補正部４５及び別のセンサ４４を設けている。

第１の波面補正コントローラ６０（１）は、増幅システム３０内での補正を制御し、第２の波面補正コントローラ６０（２）は、集光システム４０内での補正を制御する。

図６は、本実施例の動作を示すフローチャートである。本実施例では、以下に述べるように、上流側から順番にレーザ光の波面の曲率及び方向を修正する。まず、増幅システム３０内の波面補正部３４を制御する波面補正コントローラ６０（１）は、センサ３６から計測値Ｄａ１を取得し（Ｓ３０）、偏差ΔＤ１を算出する（Ｓ３１）。

波面補正コントローラ６０（１）は、偏差ΔＤ１の絶対値が許容値ＤＴｈ１以下であるか否かを判定する（Ｓ３２）。ΔＤ１の絶対値が許容値ＤＴｈ１以下である場合（S32:YES）、波面補正コントローラ６０（１）は、レーザコントローラ７０にＯＫ信号１を出力する（Ｓ３３）。次のステップＳ３６において、高精度安定化動作を行い、ステップＳ３０に戻る。

ΔＤ１の絶対値が許容値ＤＴｈ１を上回っている場合（S32:NO）、波面補正コントローラ６０（１）は、レーザコントローラ７０にＮＧ信号１を出力する（Ｓ３４）。波面補正コントローラ６０（１）は、目標値Ｄset１と計測値Ｄａ１との差ΔＤ１を小さくすべく、波面補正部３４に補正動作の実行を指示する（Ｓ３５）。そして、最初のステップＳ３０に戻る。

レーザコントローラ７０は、波面補正コントローラ６０（１）からＯＫ信号１を受領すると（S40:YES）、波面補正部４５を管理する波面補正コントローラ６０（２）に、前段の波面補正が完了した旨を通知する（Ｓ４１）。この通知を、図６では「ＯＫ信号１」として示す。

波面補正コントローラ６０（２）は、センサ４４から計測値Ｄａ２を取得し（Ｓ５０）、目標値Ｄset２と計測値Ｄａ２との差分であるΔＤ２を算出する（Ｓ５１）。波面補正コントローラ６０（２）は、前段の補正処理が完了した旨の通知をレーザコントローラ７０から受領したか否か、判定する（Ｓ５２）。

前段の波面補正コントローラ６０（１）による波面補正が終了するまで（Ｓ５２）、波面補正コントローラ６０（２）は、上述のＳ５０及びＳ５１を繰り返し実行する。やがて、前段の波面補正コントローラ６０（１）による波面補正が終了すると（S52:YES）、波面補正コントローラ６０（２）は、Ｓ５１で算出されたΔＤ２の絶対値が許容値ＤＴｈ２以下であるか否かを判定する（Ｓ５３）。

ΔＤ２の絶対値が許容値ＤＴｈ２以下の場合（S53:YES）、波面補正コントローラ６０（２）は、レーザコントローラ７０にＯＫ信号２を出力する（Ｓ５４）。次ぎのステップＳ５７において、高精度安定化動作を行い、ステップＳ５０に戻る。ΔＤ２の絶対値が許容値ＤＴｈ２を上回っている場合（S53:NO）、波面補正コントローラ６０（２）は、波面補正部４５に駆動信号を出力して、レーザ光の波面の曲率及び方向を補正させる（Ｓ５６）。そして、最初のステップＳ５０に戻る。

レーザコントローラ７０は、第２波面補正コントローラ６０（２）からＯＫ信号２を受領すると（S42:YES）、ドライバレーザ装置２の調整が完了した旨を、ＥＵＶ光源コントローラ８０に通知する（Ｓ４３）。

レーザコントローラ７０は、ＥＵＶ光源コントローラ８０からの発光命令を受領すると、ドライバレーザ発振器２０からドライバパルスレーザ光を出力させる（Ｓ４４）。そして、再び最初のステップＳ４０に戻る。

このように構成される本実施例も、ドライバパルスレーザ光が出力されているか否かを問わずに、つまり、ドライバパルスレーザ光と非同期にガイドレーザ光を出力し、レーザ光の光学性能が所定値になるようにフィードバック制御する。従って、第１実施例と同様の作用効果を奏する。

さらに、本実施例では、増幅システム３０と集光システム４０との両方で、それぞれ個別にレーザ光の光学性能を補正するため、増幅性能と集光性能とをそれぞれ安定化させることができ、第１実施例よりも信頼性を高めることができる。

また、本実施例では、上流側（増幅システム内）での波面補正処理の終了を確認した後に、下流側（集光システム内）での波面補正処理を行う。従って、波面補正コントローラ６０（１）による波面補正と波面補正コントローラ６０（２）による波面補正とが互いに競合するのを未然に防止することができる。

図７〜図１２に基づいて第３実施例を説明する。本実施例では、最初のアンプ３２（１）の入力側で、ガイドレーザ光を導入する。さらに、本実施例では、各アンプ３２（１），３２（２），３５（１），３５（２）に、波面補正部３４（１），３４（２），３４（３），３４（４）を対応付けて、レーザ光を増幅する度にレーザ光の波面補正を行う。

図７は、本実施例による極短紫外光源装置１の全体構成図である。本実施例では、プリアンプとして、２台のスラブ型プリアンプ３２（１），３２（２）を用いる。レーザ光は、スラブ型プリアンプ３２（１），３２（２）の有するジグザク光路を進むことにより、増幅される。また、本実施例では、複数のメインアンプ３５（１），３５（２）も設けられている。

さらに、各プリアンプ３２（１），３２（２）の出力側には、可飽和吸収体３３（１），３３（２）が設けられている。以下、可飽和吸収体をＳＡ（Saturable Absorber）と呼ぶ。ＳＡ３３（１），３３（２）は、所定の閾値以上の光強度を有するレーザ光は通過させ、その所定の閾値未満のレーザ光は通過させないという機能を発揮する素子である。

ＳＡ３３（１），３３（２）は、チャンバ１０から戻ってくるレーザ光（戻り光）やメインアンプ３５（１），３５（２）で生じる寄生発振光や自励発振光を吸収する。これにより、プリアンプ３２やドライバレーザ発振器２０の破損が防止される。さらに、ＳＡ３３（１），３３（２）は、ペデスタルを抑制し、レーザ光のパルス波形の品質を高める役割も果たす。ペデスタルとは、メインパルスに時間的に近接して発生する、小さなパルスである。

ドライバレーザ発振器２０の出力側には、空間横モードを改善するための空間フィルタ３７が設けられている。プリアンプ３２（１）の出口にはＳＡ３３（１）が設けられ、次のプリアンプ３２（２）の出口にはＳＡ３３（２）が設けられている。

第１のＳＡ３３（１）の下流側（レーザ光出射側）には、波面補正部３４（１）及びセンサ３６（１）が設けられている。第２のＳＡ３３（２）の下流側には、波面補正部３４（２）及びセンサ３６（２）が設けられている。

センサ３６（２）を通過したレーザ光は、反射ミラー３８（１），３８（２）でそれぞれ反射されて、波面補正部３４（３）に入射される。波面補正部３４（３）は、メインアンプ３５（１）の上流側（レーザ光入射側）に設けられている。波面補正部３４（３）に対応するセンサ３６（３）は、メインアンプ３５（１）の下流側に設けられている。

最後のメインアンプ３５（２）の上流側には、波面補正部３４（４）が設けられており、そのメインアンプ３５（２）の下流側には、センサ３６（４）が設けられている。

第２実施例で述べたと同様に、ドライバパルスレーザ光を集光させるための機構は、波面補正部４５及びセンサ４４を備える。さらに、本実施例では、反射ミラー４１（１）と反射ミラー４１（２）との間に、偏光分離型アイソレータ４６を設けている。アイソレータ４６については、図１１で後述する。

レーザ光の流れ様子を簡単に説明する。まず最初に、ドライバレーザ発振器２０から出力されたレーザ光は、空間フィルタ３７を透過することにより、空間横モードが改善される。空間横モードの改善されたレーザ光は、ガイドレーザ光導入ミラー５２を通過して、スラブ型プリアンプ３２（１）の入射ウインドウに入射し、２つの凹面ミラーの間をジグザグに通過しながら増幅され、出射ウインドウから出射される。

プリアンプ３２（１）により増幅されたレーザ光は、ＳＡ３３（１）を通過する。これにより、そのレーザ光から、所定の閾値以下のレーザ光が取り除かれる。ＳＡ３３（１）を通過することにより、レーザ光の波面形状等が影響を受けて、期待値からずれる場合がある。そこで、波面補正部３４（１）によってレーザ光の光学性能（波面形状や方向）補正させる。波面補正コントローラ６０（１）は、センサ３６（１）からの計測値に基づいて補正後のレーザ光の状態を検出し、レーザ光の光学性能が所定値となるように、波面補正部３４（１）を制御する。

波面補正部３４（１）により補正されたレーザ光は、２つめのプリアンプ３２（２）に入力されて増幅された後、ＳＡ３３（２）を通過する。ＳＡ３３（２）を通過したレーザ光は、上記同様に、波面補正部３４（２）により波面補正される。波面補正コントローラ６０（２）は、センサ３６（２）の計測値に基づいて、レーザ光の波面の曲率及び角度が所定値となるように、波面補正部３４（２）に駆動信号を出力する。

波面補正部３４（２）により補正されたレーザ光は、２つの反射ミラー３８（１），３８（２）を介して、波面補正部３４（３）に入射する。波面補正コントローラ６０（３）は、メインアンプ３５（１）の出口側に設けられているセンサ３６（３）からの計測値に基づいて、波面補正部３４（３）を制御する。波面補正コントローラ６０（３）は、メインアンプ３５（１）のレーザ増幅領域をレーザ光で効率よく満たすことのできる波面を得るべく、波面補正部３４（３）を作動させる。

波面補正部３４（３）により補正されたレーザ光は、メインアンプ３５（１）及びセンサ３６（３）を通過して、波面補正部３４（４）に入射する。波面補正部３４（３）について述べたと同様に、波面補正コントローラ６０（４）は、メインアンプ３５（２）の出口側に設けられているセンサ３６（４）からの計測値に基づいて、メインアンプ３５（２）に入射されるレーザ光の光学性能が所定値となるように、波面補正部３４（４）を制御する。

このように、本実施例では、レーザ光を増幅させる過程において、レーザ光を合計４回増幅させると共に、そのレーザ光の光学性能を補正する。これにより、最終段のメインアンプ３５（２）から出射される高出力のレーザ光を、安定化させる。

増幅されたレーザ光は、集光過程に送られて、波面補正部４５に入力される。波面補正コントローラ６０（５）は、チャンバ１０Ａのウインドウ１３の手前に設けられているセンサ４４からの信号に基づいて、波面補正部４５による波面補正を行わせる。これにより、所定の平面波を有するレーザ光が得られる。

波面補正部４５により補正されたレーザ光は、反射ミラー４１（１）に入射して反射され、偏光分離型のアイソレータ４６に入射する。そのレーザ光は、アイソレータ４６を通過して、反射ミラー４１（２）に入射する。反射ミラー４１（２）で反射されたレーザ光は、センサ４４を介してチャンバ１０Ａのウインドウ１３に入射する。

図８は、本実施例によるチャンバ１０Ａの構成を示す説明図である。チャンバ１０Ａは、２つの領域１１（１），１１（２）に大別される。一方の領域１１（１）は、ドライバレーザ装置２から入射するレーザ光を整えるための集光領域である。他方の領域１１（２）は、レーザ光をドロップレットＤＰに照射してＥＵＶ光を発生させるためのＥＵＶ発光領域である。

２つの領域１１（１），１１（２）の間は壁によって仕切られている。集光領域１１（１）とＥＵＶ発光領域１１（２）とは、各領域１１（１），１１（２）を仕切る隔壁に形成された小孔を介して連通する。集光領域１１（１）内の圧力を、ＥＵＶ発光領域１１（２）内の圧力よりも僅かに高く設定することもできる。これにより、ＥＵＶ発光領域１１（２）内で発生したデブリが集光領域１１（１）に侵入するのを防止できる。

ウインドウ１３から集光領域１１（１）に入射したレーザ光は、軸外放物凸面ミラー１８で反射されて、軸外放物凹面ミラー１６（１）に入射する。レーザ光は、ミラー１８及びミラー１６（１）で反射されることにより、所定のビーム径を備える。

所定のビーム径に設定されたレーザ光は、反射ミラー１７に入射して反射され、他の軸外放物凹面ミラー１６（２）に入射する。軸外放物凹面ミラー１６（２）で反射されたレーザ光は、ＥＵＶ発光領域１１（２）内に入り、ＥＵＶ集光ミラー１４の穴部１４Ａを介して、ドロップレットＤＰを照射する。

なお、各アンプ３２（１），３２（２），３５（１），３５（２）の備えるウインドウや、各ＳＡ３３（１），３３（２）の備えるウインドウや、チャンバ１０Ａのウインドウ１３等のように、レーザ光が通過するウインドウは、ダイヤモンドのような特性を備える材料から形成されるのが好ましい。

ダイヤモンドはＣＯ２レーザの波長１０．６μｍの波長に対して透過性があり、かつ、熱伝導率が高い。そのため、大きな熱負荷が加わった場合でも、温度分布が発生しにくいので、形状や屈折率が変化しにくい。従って、ダイヤモンド製のウインドウを通過するレーザ光は、その波面の曲率や角度が変化しにくい。

しかし、ダイヤモンドは一般的に高価であるから、全てのウインドウをダイヤモンド製ウインドウとするのは、コストの点で難しいかも知れない。コスト面も考慮するのであれば、熱負荷の比較的大きい素子に使用されているウインドウにダイヤモンド製ウインドウを用いる。このレーザシステムでは、下流側に向かうほど熱負荷が大きくなる。例えば、メインアンプ３５の両ウインドウや、ＥＵＶチャンバ１０Ａのウインドウには、比較的大きな熱負荷が加わるため、ダイヤモンド製ウインドウを用いるとよい。さらに、ＳＡ３３はＣＯ２レーザ光を吸収するため、熱負荷が大きくなる。そこで、ＳＡ３３には、ビームの上流側に設けられているか下流側に設けられているかに関係なく、ダイヤモンド製のウインドウを用いるのがよい。

ガイドレーザ光の流れを説明する。図１２に示すように、ガイドレーザ光導入ミラー５２は、空間フィルタ３７の出口側と第１のプリアンプ３２（１）の入口側との間に設けられる。ガイドレーザ光は、ガイドレーザ光導入ミラー５２を介して、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路に送り込まれる。

図９は、波面補正部３４の原理を模式的に示す説明図である。図９（ａ）は、熱負荷が少ない場合を示す。図９（ｂ）は、熱負荷が多い場合を示す。以下、各光学素子の説明では、ガイドレーザ光Ｌ３に注目する。しかし、各光学素子は、ガイドレーザ光と同様の作用をドライバパルスレーザ光にも与える。

波面補正部３４は、角度補正部１００と、波面曲率補正部２００とを備える。角度補正部１００は、レーザ光の角度（進行方向）を調節するための光学系である。波面曲率補正部２００は、レーザ光の波面の曲率（ビームの広がり）を調節するための光学系である。具体的な構造例については、別の実施例として後述する。

角度補正部１００は、例えば、平行に向かい合って配置される２枚の反射ミラー１０１，１０２を含んで構成される。各反射ミラー１０１，１０２は、図９（ｂ）に示すように、反射ミラーのＸ軸（図９に垂直な軸）及びＹ軸（Ｘ軸と同一平面で直交する軸）をそれぞれ回動中心として、回動可能に設けられている。つまり、各反射ミラー１０１，１０２は、チルト及びローリングができるように取り付けられている。

熱負荷の少ない場合（図９（ａ））、ガイドレーザ光Ｌ３は、基準光軸に合致して進むため、各反射ミラー１０１，１０２の姿勢を変化させる必要はない。熱負荷の多い場合（図９（ｂ））、ガイドレーザ光Ｌ３は、基準光軸から外れて入射する。そこで、各反射ミラー１０１，１０２の姿勢を適宜変化させて、ガイドレーザ光Ｌ３の出射方向を基準光軸に合致させる。

波面曲率補正部２００は、例えば、凸ミラー２０１と、凹ミラー２０２とから構成される。各ミラー２０１，２０２の相対的位置関係を調整することにより、凹面波や凸面波を平面波に修正できる。

図１０は、センサ３６の一例を示す。ドライバパルスレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を高い反射する膜をコートした反射ミラー３００は、ビームスプリッタ基板３００Ａと、ビームスプリッタ基板３００Ａを保持するための、水冷ジャケット付きホルダ３００Ｂとを備える。反射ミラー３００に設けられる反射膜は、ドライバパルスレーザ光を高い反射率で反射し、ガイドレーザ光を部分的に反射するように、構成される。

ビームスプリッタ基板３００Ａは、例えば、シリコン（Ｓｉ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ダイヤモンドのような物質から形成される。ガイドレーザ光Ｌ３の多くは、ビームスプリッタ基板３００Ａの反射膜により反射されるが、ガイドレーザ光の一部Ｌ３Ｌは、ビームスプリッタ基板３００Ａを透過する。

ビームスプリッタ基板３００Ａを透過したレーザ光Ｌ３Ｌは、サンプル光となり、バンドパスフィルタＢＰＦを通過して、光学的センサ部３６０に入射する。バンドパスフィルタＢＰＦは、ガイドレーザ光を透過し、他の光の透過を阻止する。

光学的センサ部３６０としては、例えば、レーザ光の強度分布を計測するためのビームプロファイラ、レーザデューティ及び光学素子の負荷を計測するためのパワーセンサ（カロリーメータやパイロセンサ等）、レーザ光の波面状態と方向とを同時に計測できる波面センサ等を使用することができる。

図１１は、アイソレータ４６の構成例を示す説明図である。アイソレータ４６は、例えば、ヒートシンク４６０を備える第１ミラー４６１と、第２ミラー４６２と、第３ミラー４６３とを備えている。第３ミラー４６３で反射されたレーザ光は、反射ミラー４１（２）及びウインドウ１３を介して（図８参照）、チャンバ１０Ａ内のレーザ光を集光するための集光光学系が設置された集光領域１１（１）に入射する。

第１ミラー４６１は、その表面に設けられた誘電体多層膜により、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光のみを反射させる。第１ミラー４６１は、Ｐ偏光は基板に吸収されてヒートシンク４６０により冷却される。レーザ光はＳ偏光として、第１ミラー４６１に入射する。

第１ミラー４６１で反射されたＳ偏光のレーザ光は、第１ミラー４６１に斜め方向に対向して設けられている第２ミラー４６２に入射する。第２ミラー４６２の表面には、π／２の位相差を発生させるλ／４膜が形成されている。従って、レーザ光は、第２ミラー４６２で反射されることにより、円偏光に変換される。

円偏光のレーザ光は、第３ミラー４６３に入射する。第３ミラー４６３には、Ｐ偏光及びＳ偏光を高い反射率で反射させる膜がコートされている。第３ミラー４６３で反射されたレーザ光は、レーザ光を集光するための集光光学系が設置された集光領域１１（１）を経由してドロップレットに集光照射してプラズマＰＬＺを発生させる。

プラズマＰＬＺで反射されたレーザ光は、逆回りの円偏光として、照射時の光路と同一の光路を戻る。円偏光の戻り光は、第３ミラー４６３で反射されて、第２ミラー４６２に入射する。その戻り光は、第２ミラー４６２のλ／４膜で反射されることにより、Ｐ偏光に変換される。

Ｐ偏光のレーザ光は、第１ミラー４６１に入射する。第１ミラー４６１に入射したＰ偏光のレーザ光は、第１ミラー４６１の膜を透過し、ミラー基板に吸収されて熱に変わる。その熱は、ヒートシンク４６０により放熱される。従って、プラズマＰＬＺで反射されて戻ってくるレーザ光が、アイソレータ４６の入口側に戻るのを防止できる。これにより、レーザ光の戻り光による自励発振を防止することができる。

図１１に示すような反射光学系のアイソレータ４６を用いることにより、アイソレータ４６を通過するレーザ光に生じる、波面の歪みを、透過光学系のアイソレータを用いる場合よりも少なくすることができる。

図１３は、本実施例による動作の概要を示すフローチャートである。第２実施例で述べたように、複数の波面補正部３４（１）〜３４（４），４５が設けられている場合は、上流側の波面補正部から順番に、波面補正を行う。

まず最初に、波面補正コントローラ６０（１）は、最も上流側に位置する波面補正部３４（１）を用いて最初の波面補正を行い（Ｓ３４）、補正が完了した旨をレーザコントローラ７０に通知する（Ｓ３２）。

次に、波面補正コントローラ６０（２）は、前段の波面補正コントローラ６０（１）から完了通知が出されたことを確認した後（Ｓ５２）、波面補正部３４（２）を用いて２番目の波面補正を実行させる（Ｓ５６）。波面補正コントローラ６０（２）は、レーザコントローラ７０に波面補正が完了した旨を通知する（Ｓ５４）。

同様に、さらに次の波面補正コントローラ６０（３）は、前段の波面補正コントローラ６０（２）から完了通知が出されたことを確認して（Ｓ６２）、波面補正部３４（３）を用いて３番目の波面補正を実行させる（Ｓ６６）。波面補正コントローラ６０（３）は、波面補正が完了した旨をレーザコントローラ７０に通知する（Ｓ６４）。

同様に、波面補正コントローラ６０（４）は、前段の波面補正コントローラ６０（３）から完了通知が出されたことを確認して（Ｓ７２）、波面補正部３４（４）を用いて４番目の波面補正を行わせる（Ｓ７６）。波面補正コントローラ６０（４）は、レーザコントローラ７０に、波面補正が完了した旨を通知する（Ｓ７４）。

最後の波面補正コントローラ６０（５）は、前段の波面補正コントローラ６０（４）から完了通知が出されていることを確認した後（Ｓ８２）、波面補正部４５を用いて最後の波面補正を行わせる（Ｓ８６）。波面補正コントローラ６０（５）は、波面補正が完了した旨をレーザコントローラ７０に通知する（Ｓ８４）。

レーザコントローラ７０は、各波面補正コントローラ６０（１）〜６０（５）から、波面補正が完了した旨の完了通知を順番に受け取る。レーザコントローラ７０は、全ての完了通知を受領すると、ＥＵＶ光源コントローラ８０に、ドライバレーザ装置２の調整が完了した旨を通知する。

このように構成される本実施例も、第１，第２実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、各アンプ３２（１），３２（２），３５（１），３５（２）に波面補正部３４（１）〜３４（４）を対応付け、レーザ光を適切な波面の曲率及び角度で、各アンプに入射させる。従って、第１，第２実施例よりもさらに、レーザ光を安定して増幅させることができる。

図１４，図１５に基づいて第４実施例を説明する。本実施例では、合計４台のプリアンプ３２（１）〜３２（４）と、合計２台のメインアンプ３５（１），３５（２）を備える。なお、本実施例では、第３実施例に比べて、ＳＡ３３は１台だけ設けられている。図１４は、ドライバパルスレーザ光及びガイドレーザ光がそれぞれ出力されている場合を示し、図１５は、ガイドレーザ光のみが出力されている場合を示す。

本実施例では、上流側から順番に、空間フィルタ３７、リレー光学系３１（１）、プリアンプ３２（１）、リレー光学系３１（２）、プリアンプ３２（２）、ＳＡ３３、リレー光学系３１（３）、プリアンプ３２（３）、リレー光学系３１（４）、プリアンプ３２（４）、リレー光学系３１（５）、ガイドレーザ光導入ミラー５２、反射ミラー３８、波面補正部３４（１）、メインアンプ３５（１）、センサ３６（１）、波面補正部３４（２）、メインアンプ３５（２）、センサ３６（２）、波面補正部４５、反射ミラー４１（１）、アイソレータ４６（設けなくてもよい）、反射ミラー４１（２）、センサ４４を、備えている。

ガイドレーザ光導入ミラー５２は、プリアンプ３２（４）とメインアンプ３５（１）との間の、光路の折り返し部分に設けられる。ここで、図１４，図１５に示すガイドレーザ光導入ミラー５２は、ガイドレーザ光を透過し、ドライバパルスレーザ光を反射させる、第１型のガイドレーザ光導入ミラーとして構成されている点に留意すべきである。

ドライバパルスレーザ光は、合計４台のプリアンプ３２（１）〜３２（４）を通過することにより、ある程度の値まで増幅される。もしも、比較的出力の高くなったドライバパルスレーザ光が、ガイドレーザ光導入ミラー５２を透過すると、ガイドレーザ光導入ミラー５２の受ける熱負荷が大きくなり、導入ミラー５２に歪み等が生じる。これに対し、本実施例のように、ドライバパルスレーザ光を反射させ、かつ、ガイドレーザ光を透過させるように、ガイドレーザ光導入ミラーを構成すれば、ガイドレーザ光導入ミラー５２の熱負荷を抑制することができる。

なお、波面補正部３４（１）は、メインアンプ３５（１）を通過するレーザ光を補正する。波面補正部３４（２）は、メインアンプ３５（２）を通過するレーザ光を補正する。図１５は、ガイドレーザ光のみが出力されている状態を示す構成図である。

このように構成される本実施例は、第３実施例と同様に、上流側の波面補正部から順番に、レーザ光の光学性能を補正する。本実施例も第３実施例と同様の効果を奏する。

図１６〜図１８に基づいて第５実施例を説明する。本実施例では、ガイドレーザ光をドライバパルスレーザ光の光路に導入するための、幾つかの例を説明する。

図１６（ａ）に示すガイドレーザ光導入ミラー５２の表面には、ガイドレーザ光Ｌ３を透過させ、かつ、ドライバパルスレーザ光Ｌ１を反射させるための膜５２１がコーティングされている。反射ミラー５４によって反射されたドライバパルスレーザ光Ｌ１は、ガイドレーザ光導入ミラー５２の膜５２１でも反射されて、図中右側に向かう。

例えば、シングル横モードで発振するヘリウム−ネオンレーザ光源として構成されるレーザ装置５０から出力されたガイドレーザ光Ｌ３は、レーザコリメータ５１に入射し、そのビーム径及び波面形状が調整される。

レーザコリメータ５１は、例えば、２つの凸レンズ５１１，５１２と、各凸レンズ間に設けられる空間フィルタ５１３とを備える。第１の凸レンズ５１１の後側焦点Ｆ１と、第２の凸レンズ５１２の、前側焦点Ｆ２とは一致しており、そのＦ１とＦ２の一致する位置に、空間フィルタ５１３が設けられている。

これにより、図１６（ｂ）に示すように、シングル横モードのガイドレーザ光のみが空間フィルタ５１３を通過して、第２の凸レンズ５１２に入射する。その凸レンズ５１２により、ガイドレーザ光のビーム径は、ドライバパルスレーザ光のビーム径と実質的に同一の大きさまで拡大される。ドライバパルスレーザ光と実質的に同一のビーム径を有するガイドレーザ光は、ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路上を進む。つまり、ガイドレーザ光導入ミラー５２は、ドライバパルスレーザ光にガイドレーザ光を重ねる役割を果たす。

図１７は、別の例を示す説明図である。図１７のガイドレーザ光導入ミラー５２Ａには、ドライバパルスレーザ光Ｌ１を透過させ、かつ、ガイドレーザ光Ｌ３を反射させるための膜５２１Ａがコーティングされている。

ガイドレーザ装置５０から出力されるガイドレーザ光Ｌ３は、図１７（ｂ）に示すように、集光レンズ５１１Ａにより集光されて、シングルモードファイバ５１３Ａに入射する。シングルモードファイバ５１３Ａの出力部は、コリメータレンズ５１２Ａの前側焦点位置に設けられる。

シングルモードファイバ５１３Ａを透過したガイドレーザ光は、所定の角度で広がってコリメータレンズ５１２Ａに入射し、コリメータレンズ５１２Ａによって平面波に変換される。平面波に変換されたガイドレーザ光は、ガイドレーザ光導入ミラー５２Ａの膜５２１Ａで高反射される。これにより、ドライブレーザ光とガイドレーザ光とは、略同一のビーム及び略同一の光軸を備える。図１７の例の場合、シングルモードの光ファイバ５１３Ａを使用するため、アライメントが容易である。

図１８は、さらに別の例を示す説明図である。図１８に示す例では、ドライバパルスレーザ光を出力させる構成と、ドライバパルスレーザ光の光路にガイドレーザ光を導入する構成とを結合させている。

ドライバレーザ発振器２０は、例えば、ウインドウ２６を有するレーザチャンバ２１と、レーザチャンバ２１の一方の側に離間して設けられるリアミラー２２と、レーザチャンバ２１の他方の側に離間して設けられる平面出力ミラー２３と、ウインドウ２６と各ミラー２２，２３の間にそれぞれ設けられるピンホール２４，２５とを備える。ピンホール２４は、ドライバパルスレーザ光の空間横モードを制限する。

リアミラー２２の一方の側には、ガイドレーザ装置５０が設けられている。ガイドレーザ装置５０とリアミラー２２との間には、補正レンズ５１１Ｂが設けられる。ガイドレーザ光は、補正レンズ５１１Ｂによって集束された後、凹面状に形成されるリアミラー２２に入射する。

リアミラー２２には、ドライバパルスレーザ光を高い反射率で反射し、かつ、ガイドレーザ光を透過させる膜が形成されている。従って、図１８（ｂ）に示すように、ガイドレーザ光は、リアミラー２２を透過して、ピンホール２４及びウインドウ２６を介してレーザチャンバ２１に入射する。ここで、リアミラー２２は、凹レンズとして作用し、ガイドレーザ光を平面波に変換する。

ガイドレーザ光は、ピンホール２４、リア側ウインドウ２６、レーザチャンバ２１，フロント側ウインドウ２６，ピンホール２５を通過して、平面出力ミラー（OC）２３に入射する。平面出力ミラー２３には、ドライバパルスレーザ光の一部を反射し、かつ、ガイドレーザ光を透過させる膜が形成されている。

そして、平面出力ミラー２３を透過したガイドレーザ光は、ドライバパルスレーザ光と同一の光路を進む。ドライバレーザ発振器２０の下流側の各光学素子を、反射型の光学素子として構成することにより、ガイドレーザ光の光軸とドライバパルスレーザ光の光軸とがずれるのを防止できる。反射光学系では、色収差が発生しないためである。そのために、例えば、空間フィルタ（軸外放物面ミラーを２枚組合せたもの）、リレー光学系、波面補正部等を全て反射型の装置として構成するのが好ましい。ウインドウ１３，２６は、反射型構成にできないため、透過型構成とする。

ここで、ガイドレーザ光を導入するための光学素子には、ダイヤモンド製の光学素子を用いるのが好ましい。ダイヤモンドは熱伝導性が良く、温度分布の発生を抑制できるためである。従って、リアミラー２２及び平面出力ミラー２３は、ダイヤモンド基板を用いて製作すると良い。

図１９，図２０に基づいて第６実施例を説明する。本実施例では、波面補正部３４とセンサ３６と波面変化発生部（３２，３３，３５等）の位置関係の変形例を説明する。波面補正部には、増幅過程における波面補正部３４と、集光過程における波面補正部４５とがあるが、以下の説明では、波面補正部３４に代表させて説明する。

熱負荷により、波面に変化を発生させ得る波面変化発生部として、プリアンプ３２，メインアンプ３５，ＳＡ３３、リレー光学系３１、反射ミラー、偏光素子、リターダ、その他各種光学素子を挙げることができる。ここでは、説明の便宜上、波面変化発生部として、主に、プリアンプ３２，メインアンプ３５，ＳＡ３３を例に挙げて説明する。

図１９（ａ）は、波面変化発生部３２，３３，３５の上流側に波面補正部３４を配置し、波面変化発生部３２，３３，３５の下流側にセンサ３６を配置する構成を示す。レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、波面補正部３４により補正された後で、センサ３６に入力される。波面補正コントローラ６０は、センサ３６により計測されるレーザ光の光学性能（波面の曲率や角度）が所定値となるように、波面補正部３４を制御する。

図１９（ｂ）は、波面変化発生部３２，３３，３５の下流側に、波面補正部３４とセンサ３６とを配置した場合を示す。波面補正部３４は、波面変化発生部３２，３３，３５とセンサ３６との間に設けられる。

レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、リレー光学系３１及び波面変化発生部３２，３３，３５を通過した後で、波面補正部３４に入射する。波面補正コントローラ６０は、センサ３６により検出される光学性能が所定値となるように、波面補正部３４を制御する。

図１９（ｃ）は、波面補正部３４の下流側に、センサ３６及び波面変化発生部３２，３３，３５を配置する構成を示す。波面補正部３４と波面変化発生部３３，３５，３２との間に、センサ３６が設けられる。波面補正コントローラ６０は、センサ３６により検出されるレーザ光の光学性能が所定値となるように、波面補正部３４を制御する。

図１９（ｃ）では、波面補正コントローラ６０は、波面変化発生部３２，３３，３５で生じ得る波面の歪みを既知のものとして、レーザ光が波面補正部３４及び波面変化発生部３２，３３，３５を透過したときに正常な波面に戻る場合にセンサ３６により検出される光学性能が、所定値となるように波面補正部３４を制御する。

図２０に示すように、複数の波面補正部３４、または、複数のセンサ３６を設けてもよい。図２０（ａ）に示すように、波面変化発生部３２，３３，３５の上流側及び下流側にセンサ３６（１），センサ３６（２）をそれぞれ配置し、最上流に波面補正部３４を配置する。

波面補正コントローラ６０は、センサ３６（１）により検出されるレーザ光の光学性能とセンサ３６（２）により検出されるレーザ光の光学性能とに基づいて、各センサ３６（１），３６（２）のそれぞれにおいて所定の光学性能が計測されるように、波面補正部３４を制御する。

図２０（ｂ）では、波面変化発生部３２，３３，３５の上流側及び下流側に、波面補正部３４及びセンサ３６をそれぞれ配置する。波面補正部３４（１）及びセンサ３６（１）は、波面変化発生部３２，３３，３５の上流側に設けられる。波面補正部３４（２）及びセンサ３６（２）は、波面変化発生部３２，３３，３５の下流側に設けられる。

センサ３６（１）を通過したレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、波面変化発生部３２，３３，３５を透過した後に、波面補正部３４（２）に入力され、さらに、波面補正部３４（２）を透過して、センサ３６（２）に入力される。波面補正コントローラ６０は、センサ３６（１）及び３６（２）のそれぞれの位置で計測されるレーザ光特性が、それぞれの位置における所定特性となるように、波面補正部３４（１），３４（２）を制御する。

図２１に基づいて第７実施例を説明する。本実施例では、波面曲率補正部２００Ａを反射型光学系として構成する場合の一例を説明する。波面曲率補正部２００Ａは、２枚の反射ミラー２０５（１），２０５（２）と、２枚の軸外放物凹面ミラー２０６（１），２０６（２）とを備えている。図２１中の上側に位置する反射ミラー２０５（１）及び軸外放物凹面ミラー２０６（１）は、プレート２０７に取り付けられている。プレート２０７は、図２１中の上下方向に移動可能である。各ミラー２０５（１），２０６（１）は、プレート２０７と共に上下動する。

図２１（ａ）は、平行光（平面波）として入力されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を、平行光（平面波）のままで出力する場合の配置である。この場合、軸外放物面凹面ミラー２０６（１）の焦点位置と軸外放物面凹面ミラー２０６（２）の焦点位置とを一致させて、共焦点ｃｆの状態とする。

レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、図２１中左側（上流側）から反射ミラー２０５（２）に入射して反射され、もう一つの反射ミラー２０５（１）に入射する。その反射ミラー２０５（１）により反射されたレーザ光は、軸外放物凹面ミラー２０６（１）に入射する。

そのレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、軸外放物凹面ミラー２０６（１）によって４５度の反射角度で反射され、焦点位置ｃｆに集まる。レーザ光は、焦点位置ｃｆから広がって、軸外放物凹面ミラー２０６（２）に入射し、４５度の反射角度で反射される。

図２１（ｂ）は、収束光（凹波面）として入力されるレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を、平行光（平面波）に変換して出力する場合の配置である。この場合、軸外放物面凹面ミラー２０６（１）の焦点位置ｃｆの手前で集光点ｆの位置で集光する。そして、プレート２０７を下側に移動させることにより、この集光点ｆの位置を光軸上の下流側に移動させる。これにより、軸外放物凹面ミラー２０６（１）の集光点位置ｆと軸外放物面凹面ミラー２０６（２）の焦点位置とを光軸上で一致させる。

なお、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が発散光（凸波面）として入力される場合は、プレート２０７を図２１中の上側に移動させる。

このように構成される波面曲率補正部２００Ａでは、プレート２０７に反射ミラー２０５（１）及び軸外放物凹面ミラー２０６（１）を固定して、両ミラー２０５（１），２０６（１）を光軸上に（図２１中の上下方向に）同時に移動させる。これにより、本実施例では、入力光の光軸と出力光の光軸とを一致させて、波面の曲率を補正できる。

さらに、本実施例の波面曲率補正部２００Ａは、反射型光学系として構成されるため、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が波面曲率補正部２００Ａを通過した場合でも、熱による波面変化を少なくできる。これにより、高出力のレーザ光が使用された場合でも、高精度に波面の曲率を補正できる。

図２２に基づいて第８実施例を説明する。本実施例の波面曲率補正部２００Ｂは、軸外放物凹面ミラー２０６と、軸外放物凸面ミラー２０８と、２枚の反射ミラー２０５（１），２０５（２）とを含む反射光学系から構成される。

軸外放物凹面ミラー２０６及び反射ミラー２０５（１）は、上下動可能なプレート２０７に取り付けられている。さらに、軸外放物凸面ミラー２０８の焦点位置と軸外放物凹面ミラー２０６の焦点位置は、ｃｆで一致するように配置されている。

平行波面のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、軸外放物凸面ミラー２０８により反射され、発散光として軸外放物凹面ミラー２０６に入射し、平面波に変換される。平面波のレーザ光は、各反射ミラー２０５（１），２０５（２）で反射されて出力される。第７実施例と同様に、プレート２０７を上下に移動させることにより、入力されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の波面を平面波に補正して出力させる。

このように構成される本実施例も第７実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、軸外放物面の凹面２０６と軸外放物面の凸面２０８とを組み合わせることにより、両軸外放物面ミラー間の距離を短くできる。従って、第７実施例に比べて、全体寸法を小型化できる。

図２３，図２４に基づいて第９実施例を説明する。本実施例では、波面曲率補正部２００Ｃ，２００Ｄを、一つの凸面ミラー２０９と一つの凹面ミラー２１０とをＺ型に配置することにより構成する。

図２３は、上流側の球面凸面ミラー２０９と下流側の球面凹面ミラー２１０とをＺ型に配置して構成される波面曲率補正部２００Ｃを示す。例えば、発散光（凸波面）のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が凸面ミラー２０９に入射すると、凸面ミラー２０９は、３度以下程度の小さな入射角度αでレーザ光を反射する。反射されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、凹面ミラー２１０に入射角度αで入射し、平行光（平面波）に変換されて出力される。

例えば、図２３中に矢印で示すように、凹面ミラー２１０の位置を、凸面ミラー２０９の反射光軸に沿って移動させることにより、レーザ光の波面を平面波に変換することができる。

図２４は、上流側の凹面ミラー２１０と下流側の凸面ミラー２０９とをＺ型に配置して構成される波面曲率補正部２００Ｄを示す。例えば、発散光（凸波面）のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が凹面ミラー２１０に入射すると、凹面ミラー２１０は、小さな入射角度α（例えば３度以下）でレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を反射する。反射されたレーザ光は、凸面ミラー２０９に入射角度αで入射し、平行光（平面波）に変換される。例えば、凸面ミラー２０９の位置を、凹面ミラー２１０の反射光軸に沿って移動させることにより、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の波面の曲率を平面波に変換することができる。

このように本実施例では、凸面ミラー２０９と凹面ミラー２１０とから波面曲率補正部を構成できるため、製造コストを低減できる。また、反射光学系のため、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が波面曲率補正部を通過する際に生じる波面変化を少なくできる。

なお、本実施例では、出力されるレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の光軸が、入力されるレーザ光の光軸から平行に移動する。従って、本実施例に、出力光の光軸を入力光の光軸に一致させるための光学系を追加してもよい。

図２５，図２６に基づいて第１０実施例を説明する。本実施例では、波面補正コントローラ６０からの制御信号によって、その反射面の曲率を可変に制御できる、可変ミラーを用いる。そのような可変ミラーを、本実施例では、ＶＲＷＭ（Variable Radius Wave front Mirror）と呼ぶ。

本実施例の波面曲率補正部２００Ｅは、ＶＲＷＭから構成される。図２５（ａ），図２６（ａ）は、平面波（平行光）として入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を、平面波（平行光）として出射させる場合を示している。平面波を平面波に変換する場合、ＶＲＷＭの表面は、フラットになるように制御される。

図２５（ｂ）は、凸面（発散光）のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を、平面波（平行光）のレーザ光に変換する場合を示す。この場合、ＶＲＷＭが凹面となるように、その形状を制御する。

図２５（ｃ）は、凹面（収束光）のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を、平面波（平行光）のレーザ光に変換する場合を示す。この場合、ＶＲＷＭが凸面となるように、その形状を制御する。

図２６（ｂ）は、平面波を凹面の球面波に変換する場合を示す。平面波を凹面の球面波に変換すべく、ＶＲＷＭの表面は、凹面のトロイダル形状となるように制御される（入射角度が４５度程度の場合）。これにより、ＶＲＷＭで反射されたレーザ光は、焦点距離Ｆに集まる。トロイダル形状のＶＲＷＭ表面で反射された直後の球面波は、曲率半径Ｒを有する凹面の球面波となる。焦点距離Ｆは、球面波の曲率半径Ｒと等しい。

図２６（ｃ）は、平面波を凸面の球面波に変換する場合を示す。平面波を凸面の球面波に変換すべく、ＶＲＷＭの表面は、凸面のトロイダル形状となるように制御される（入射角度が４５度程度の場合）。ＶＲＷＭで反射された凸面波は、焦点距離−Ｆの位置の点光源から発光した波面となる。トロイダル形状のＶＲＷＭ表面で反射された直後の球面波は、曲率半径−Ｒの球面波となる。焦点距離−Ｆは、波面の曲率半径−Ｒと等しい。

このように構成される本実施例では、ＶＲＷＭだけで波面曲率補正部２００Ｅを構成できるため、部品点数を少なくしてコンパクトに形成することができ、かつ、一回の反射で補正できるため効率も高い。

さらに、本実施例の波面曲率補正部２００Ｅは、入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の光軸を４５度に変化させて出射させることができる。従って、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の光路を４５度変化させる位置に、波面曲率補正部２００Ｅを用いれば、４５度に反射させるための反射ミラー４１を省略できる。これにより、構成を簡素化でき、製造コストを低減できる。

図２７に基づいて第１１実施例を説明する。本実施例では、ＶＲＷＭ２１３と反射ミラー２１４とをＺ型に配置することにより、波面曲率補正部２００Ｆを構成する。

図２７（ａ）に示すように、平面波としてＶＲＷＭに入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を平面波として出射させる場合、ＶＲＷＭ２１３がフラットな形状になるように制御する。図２７（ｂ）に示すように、凸面波として入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を平面波に変換する場合は、ＶＲＷＭ２１３の形状を凹面の球面形状に設定する。図２７（ｃ）に示すように、凹面波として入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を平面波に変換する場合、ＶＲＷＭの形状を凸面の球面形状に設定する。

このように構成される本実施例も第９実施例と同様の効果を奏する。但し、本実施例では、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の入射光軸と出射光軸とが平行にずれており、一致しない。従って、光軸を元に戻すための、光学系を本実施例に追加してもよい。

図２８に基づいて第１２実施例を説明する。本実施例では、角度補正部と波面曲率補正部とを兼用できるようにした波面補正部３４Ａを説明する。この波面補正部３４Ａは、ＶＲＷＭ１１０と反射ミラー１１１とから構成される。

図２８（ａ）は、熱負荷の少ない場合を示す。平面波のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、反射ミラー１１１に４５度で入射して反射され、４５度の入射角度でＶＲＷＭ１１０に入射する。ＶＲＷＭ１１０は、フラットな形状となるように制御されている。レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、ＶＲＷＭ１１０のフラットなミラー面で反射して、平面波の状態で出力される。

なお、平面波の入射光を平面波の出射光に変換する場合に限らない。発散光（凸波面）として入力されるレーザ光が、所望曲率の波面を有するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３として出力されるように、ＶＲＷＭの焦点距離を一定値に制御することもできる。

図２８（ｂ）は、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の角度（方向）及び波面の曲率が変化した場合を示す。熱負荷の影響によって、入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の方向が図２８中の下側に傾き、その波面が発散光（凸波面）に変化したとする。その場合、反射ミラー１１１で反射されるレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の光軸が基準光軸と一致するように、反射ミラー１１１の角度を制御する。

反射ミラー１１１で反射されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、４５度の入射角度でＶＲＷＭ１１０に入射する。ＶＲＷＭ１１０で反射されるレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が平面波となるように、ＶＲＷＭ１１０の形状は凹面状に設定される。

なお、凸面波のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を平面波に変換する場合を述べたが、これに限らない。凹面波のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を平面波に変換することもできるし、あるいは、凸波面や凹面波の入射光を、所望の曲率の波面を有する出射光に変換することもできる。

また、許容収差以内の入射角度の場合、例えば、ＶＲＷＭ１１０の水平方向と垂直方向の２軸の角度を制御することにより（チルトとロールを制御することにより）、出射光の光軸を基準光軸に一致させてもよい。

図２９に基づいて第１３実施例を説明する。本実施例では、反射ミラー１１３とＶＲＷＭ１１２とをＺ型に配置することにより、角度補正部と波面曲率補正部を兼用する波面補正部３４Ｂを構成する。入射角度は、２．５度である。

図２９（ａ）は、熱負荷の低い場合を示す。平面波のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、反射ミラー１１３に入射角度２．５度で入射して反射される。反射されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、２．５度の角度でＶＲＷＭ１１２に入射する。ＶＲＷＭ１１２の形状はフラットに制御されており、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３を平面波の状態で反射する。なお、平面波の場合を述べたがこれに限らず、例えば、凸面波や凹面波が入力された場合でも、ＶＲＷＭ１１２の形状を変化させることにより、所定曲率の波面を有するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３として出力させることもできる。

図２９（ｂ）は、熱負荷の高い場合を示す。入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の角度が図２９中の下側に傾き、かつ、そのレーザ光の波面が凹面波になった場合を述べる。この場合、反射ミラー１１３の角度を変化させて、反射ミラー１１３で反射されるレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の光軸を、基準光軸（図２９（ａ）に示す光軸）に一致させる。

反射ミラー１１３により反射された光は、２．５度の入射角度でＶＲＷＭ１１２に入射する。ＶＲＷＭ１１２は、ＶＲＷＭ１１２で反射されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３が平面波となるように、その形状が凸面状に変化され、かつ、その角度が調整される。なお、平面波に変換する場合に限らず、凹面波や凸面波を所望曲率の波面に変換して出力させることもできる。そのことは、以下の各実施例でも同様である。

図３０に基づいて第１４実施例を説明する。本実施例では、ディフォーマブルミラー１２０と反射ミラー１２１とを用いて、角度補正部と波面曲率補正部とを兼用する波面補正部３４Ｃを構成する。

図３０に示すように、ディフォーマブルミラー１２０と反射ミラー１２１とは、Ｚ型に配置される。ディフォーマブルミラー１２０の反射面の形状は、波面補正コントローラ６０からの制御信号に応じて、可変に制御される。

歪んだ波面のレーザ光がディフォーマブルミラー１２０に入射する場合、その入射する波面に合わせて、ディフォーマブルミラー１２０の反射面形状を調節する。ディフォーマブルミラー１２０は、入射するレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の波面を平面波に補正して反射させる。平面波に補正されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、反射ミラー１２１により反射されて出力される。

ディフォーマブルミラー１２０を用いることにより、球面波ではない波面、例えばＳ字のような波面でも、平面波や所望の球面波に変換することができる。また、小さな角度であれば、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の方向も補正可能である。なお、反射ミラー１２１及びディフォーマブルミラー１２０のそれぞれについて、チルト及びロールを制御することにより、レーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の方向を調整することもできる。そのことは、以下の実施例１５でも同様である。

図３１に基づいて第１５実施例を説明する。本実施例ではディフォーマブルミラー１２０と偏光制御とを結合させることで、波面補正部３４Ｄを構成する。波面補正部３４Ｄは、ディフォーマブルミラー１２０と、ビームスプリッタ１２２と、レーザ光Ｌ１とガイド光Ｌ３の両波長に対して位相を９０度ずらすλ／４板１２３とを備える。ビームスプリッタ１２２とλ／４板１２３との間に、波面変化発生部３２，３３，３５を配置させることができる。

例えば、レーザ光Ｌ１とガイド光Ｌ３の両波長に対してＰ偏光とＳ偏光とを分離させるための膜が設けられた、ビームスプリッタ１２２に、Ｐ偏光（紙面を含む偏波面）のレーザ光が入射する。そのレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の波面は、平面波の状態でビームスプリッタ１２２に入力されるものとする。しかし、そのレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、ビームスプリッタ１２２から波面変化発生部３２，３３，３５を通過することにより、その波面がＳ字状に歪んだとする。

波面変化発生部３２，３３，３５を通過したレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、λ／４板１２３を透過することにより、円偏光となる。Ｓ字状に歪んだ波面は、適切な形状に調節されたディフォーマブルミラー１２０により、所定の波面に補正される。

波面の補正されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、再びλ／４板１２３を透過し、Ｓ偏光に変換される。Ｓ偏光のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、波面変化発生部３２，３３，３５を透過することにより、所定の波面から平面波に変換される。平面波に変換されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、ビームスプリッタ１２２に入射する。

Ｓ偏光のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、ビームスプリッタ１２２で反射され、平面波として出力される。ディフォーマブルミラー１２２の表面形状を調節することにより、平面波以外の波面形状で出力させることもできる。

図３２に基づいて第１６実施例を説明する。本実施例では、回折型ミラー３０１を用いて、センサ３６Ａを構成する。回折型ミラー３０１の表面には、グレーティング３０１Ａが形成されている。さらに、回折型ミラー３０１には、冷却水が流通するための冷却水流路３０１Ｂが設けられている。

回折型ミラー３０１は、入射するレーザ光を４５度の角度で反射させる。この反射光は０次光であり、最も強度が高い。Ｏ次光は、レーザ光Ｌ１とガイドレーザ光Ｌ３を高反射させることができる。ガイドレーザ光Ｌ３の回折により得られる−１次光は、強度は低い。光学的センサ部３６０は、その−１次光を受光してレーザ光の特性を計測する。本実施例では、ガイドレーザ光Ｌ３−１次光をサンプル光としたが、０次光以外の他の次数の光を検出してもよい。

図３３に基づいて第１７実施例を説明する。本実施例では、ウインドウ３００Ｗを用いてセンサ３６Ｂを構成する。ウインドウ３００Ｗは、ウインドウ基板３００ＡＷと、ウインドウ基板３００ＡＷを保持するためのホルダ３００ＢＷとを備える。ホルダ３００ＢＷは、図示しない水冷ジャケットを備えている。

ウインドウ３００Ｗは、ドライバパルスレーザ光の光軸中に、多少傾いた状態で配置される。ウインドウ３００Ｗの表面で反射された僅かなレーザ光Ｌ１Ｌ及びガイドレーザ光Ｌ３Ｌは、サンプル光として光学的センサ部３６０に入射する。

ウインドウ３００Ｗとしては、例えば、アンプ３２，３５のウインドウや、ＥＵＶチャンバ１０のウインドウ１３を利用することもできる。この場合、計測用のサンプル光を得るだけのためにウインドウを設ける必要がなく、製造コストを低減できる。ウインドウ基板３００ＡWは、例えば、ダイヤモンドのようなＣＯ２レーザ光を透過し、熱伝導性の高い材質から構成される。

平行平面ウインドウ３００Ｗでは、表面と裏面の両方でレーザ光がそれぞれ僅かに反射されて、サンプル光として光学的センサ部３６０に入射する。従って、ビームプロファイルの計測には適さない。しかし、サンプル光を集光レンズで焦点の位置に集光して、焦点像の位置を計測し、レーザ光の方向を計測することはできる。また、ドライバパルスレーザ光Ｌ１Ｌを計測する場合にはレーザのビームラインのデューティ及びパワーも、不都合なく計測できる。

図３４に基づいて第１８実施例を説明する。本実施例では、ビームプロファイラ３０４Ａ，３０４Ｂを用いて、センサ３６Ｃを構成する。本実施例では、反射ミラー３０２Ａの透過光をビームプロファイラ３０４Ａで検出し、反射ミラー３０２Ｂの透過光をビームプロファイラ３０４Bで検出する。そして、ビームプロファイラの計測結果に応じて、反射ミラー３０２Ａの角度が調整される。

反射ミラー３０２Ａの裏面側とビームプロファイラ３０４Ａとの間には、レンズ３０３Ａが設けられている。同様に、反射ミラー３０２Ｂの裏面側とビームプロファイラ３０４Ｂとの間には、レンズ３０３Ｂが設けられている。

平面波のレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、リレー光学系３１を透過して、波面変化発生部３２，３３，３５を透過することにより、レーザ光の方向と波面の曲率が変化する。その方向及び波面の曲率の変化したレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、波面補正部３４に入射する。波面補正部３４は、波面の曲率とレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３の方向とを補正して、レーザ光を出力する。

波面補正部３４で補正されたレーザ光Ｌ１及びガイドレーザ光Ｌ３は、反射ミラー３０２Ａにより反射されて、反射ミラー３０２Ｂに入射する。一方、反射ミラー３０２Ａを僅かに透過するガイドレーザのサンプル光Ｌ３Ｌは、転写レンズ３０３Ａによって、ビームプロファイラ３０４Ａの有する２次元センサ上に転写される。その２次元センサによって、ガイドレーザ光Ｌ３のビーム形状と位置とが計測される。

ビームプロファイラ３０４Ａにより計測されたデータは、波面補正コントローラ６０に入力される。波面補正コントローラ６０は、ガイドレーザ光の位置が基準位置となるように、波面補正部３４に制御信号を送信して制御する。

一方、反射ミラー３０２Ｂを僅かに透過したガイドレーザ光Ｌ３Ｌは、転写レンズ３０３Ｂにより、ビームプロファイラ３０４Ｂの備える２次元センサ上に転写される。２次元センサは、ガイドレーザ光のビーム形状と位置とを計測する。

ビームプロファイラ３０４Ｂにより計測されたデータは、波面補正コントローラ６０に入力される。波面補正コントローラ６０は、反射ミラー３０２Ａの角度を調整するためのアクチュエータ３０５に制御信号を出力し、ビームプロファイラ３０４Ｂで計測されるガイドレーザ光の位置が基準位置となるように反射ミラー３０２Ａの角度を制御する。さらに、ガイドレーザ光の波面の曲率を制御するべく、ガイドレーザのビーム形状が所定の値となるように波面補正部３４に制御信号を送る。

このように構成される本実施例では、反射ミラー３０２Ａ，３０２Ｂをガイドレーザ光が透過する側（反射ミラーの裏側）にビームプロファイラ３０４Ａ，３０４Ｂを配置するため、コンパクトにセンサ３６Ｃを構成することができる。さらに、図３４に示す計測用光学系によって、ガイドレーザ光の波面をフィードバック制御すると同時に、ドライバパルスレーザ光の波面が制御されることになるので、ドライバパルスレーザ光の所望の波面及び所望の方向を安定化することができる。

図３５に基づいて第１９実施例を説明する。本実施例では、ＥＵＶチャンバ１０Ｂ内における、ドライバパルスレーザ光の実際の集光像を計測して、波面補正部４５を制御する。

チャンバ１０ＢのＥＵＶ発光領域１１（２）には、センサ４４Ａが設けられる。センサ４４Ａは、例えば、ビームスプリッタ３３０と、転写レンズ３３１，３３２と、撮像部３３３とから構成される。撮像部３３３は、例えば、ガイドレーザ光に対して感度のある通常の半導体のＣＣＤ（Charge Coupled Device）のような素子から構成される。その結果、赤外用のＣＣＤよりも安価で取り扱いが簡単になる効果がある。

ビームスプリッタ３３０は、所定位置に集光するドライバパルスレーザ光の一部を、転写レンズ３３１，３３２に向けて反射させる。残りのドライバパルスレーザ光は、ダンパ１９に吸収されて熱に変わる。

波面補正コントローラ６０Aは、チャンバ１０Ｂ内に集光されたレーザ光の形状や位置が、所定の形状及び位置になるように、波面補正部４５に制御信号を出力する。

なお、波面補正部４５のみによってドライバパルスレーザ光の波面を補正するのではなく、集光領域１１（１）内の各ミラー１６（１），１６（２），１７，１８の位置や姿勢を調節することにより、ドライバパルスレーザ光の波面を補正する構成としてもよい。

本実施例では、ガイドレーザ光の最終的な集光結果を計測して、ガイドレーザ光と略同一ビームのドライバパルスレーザ光の波面を制御するため、集光特性を高精度に安定化させることができる。

図３６に基づいて第２０実施例を説明する。本実施例では、シャックハルトマン（Shack-Hartmann）センサを光学的センサ部３６０Ａとして用いる。シャックハルトマンセンサ３６０Ａは、例えば、多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ３６１と、ガイドレーザ光に対して感度のある通常の半導体ＣＣＤ等の撮像素子３６２とを備える。シャックハルトマンセンサ３６０Ａの入射側には、ガイドレーザ光を透過させるバンドパスフィルタＢＰＦが設けられている。

ガイドレーザ光Ｌ３の大部分は、反射ミラー３１０で反射される。反射ミラー３１０は、ドライバパルスレーザ光を高い反射率で反射し、ガイドレーザ光を部分的に反射する。反射ミラー３１０を僅かに透過するレーザ光Ｌ３Ｌは、バンドパスフィルタＢＰＦを介して、マイクロレンズアレイ３６１に入射する。各マイクロレンズの集光点の像は、撮像部３６２により計測される。各マイクロレンズの集光点の位置を解析することにより、レーザ光の波面を計測できる。

本実施例では、ガイドレーザ光の波面の歪みと角度（方向）とを同時に計測できる。なお、マイクロレンズアレイに代えて、ピンホールアレイやフレネルレンズアレイ等を用いてもよい。

図３７に基づいて第２１実施例を説明する。本実施例では、ウエッジ基板３６３により得られる干渉縞に基づいて、レーザ光の特性を計測する。光学的センサ部３６０Ｂは、ウエッジ基板３６３と、ガイドレーザ光に対して感度を有する通常の半導体ＣＣＤ３６４とを備える。光学的センサ部３６０Ｂの入射側には、ガイドレーザ光を透過させるためのバンドパスフィルタＢＰＦが設けられる。ウエッジ基板３６３は、炭酸ガスレーザを透過させる。

ガイドレーザ光Ｌ３の大部分は、反射ミラー３１０によって反射される。反射ミラー３１０を僅かに透過するガイドレーザ光Ｌ３Ｌは、ウエッジ基板３６３に入射し、ウエッジ基板３６３の表面及び裏面の両方でそれぞれ反射する。

ウエッジ基板３６３の表裏両面で反射されたガイドレーザ光を所定の角度で重ねあわせることによって、干渉縞が発生する。ウエッジ基板３６３により得られる干渉縞を、ガイドレーザ光に対して感度のある通常の半導体ＣＣＤ３６４により検出する。干渉縞の曲がり具合に基づいて、ガイドレーザ光の波面の曲率の変化を検出できる。さらに、干渉縞の流れる方向に基づいて、ガイドレーザ光の方向を検出できる。

図３８〜図４０に基づいて第２２実施例を説明する。本実施例では、ガイドレーザ光Ｌ３Ｌの波面を検出するために、円筒凸面のシリンドリカルレンズ３６７と、円筒凸面のシリンドリカルレンズ３６８と、４分割型受光素子３６９とを用いて、光学的センサ部３６０Ｃを構成する。ここで、両シリンドリカルレンズの母線は、互いに直行するように配置されている。母線の定義に関しては、後述する。

図３９に示すように、受光素子３６９の受光面は、菱形形状のＤＡ１〜ＤＡ４の４つの領域に区切られている。上下の受光面ＤＡ１，ＤＡ３の出力と、ＤＡ１，ＤＡ３に直交して配置される左右の受光面ＤＡ２，ＤＡ４の出力とは、オペアンプ３６９Ｂにより比較されて出力される。

図４０（ａ）に示すように、凸面波のガイドレーザ光がレンズ３６７，３６８を透過すると、鉛直方向に長いガイドレーザ光となって受光素子３６９に入射する。受光素子３６９は、プラスの電圧を出力する。

図４０（ｃ）に示すように、凹波面のガイドレーザ光がレンズ３６７，３６８を透過すると、水平方向に長いガイドレーザ光となって受光素子３６９に入射する。受光素子３６９は、マイナスの電圧を出力する。

これに対し、図４０（ｂ）に示すように、平面波のガイドレーザ光がレンズ３６７，３６８を透過すると、略丸形状のガイドレーザ光となって受光素子３６９に入射する。受光素子３６９の出力は０となる。なお、受光素子３６９に代えて、２次元センサを用いてもよい。

図４１〜図４３に基づいて第２３実施例を説明する。本実施例の光学的センサ部３６０Ｃは、同一長さの焦点距離を有する２つのシリンドリカルレンズ３６８（１），３６８（２）を、シリンドリカルレンズの母線を直交させて、ガイドレーザ光の光軸上に配置する。シリンドリカルレンズの母線とは、凸面の頂上を結んだ線である。各シリンドリカルレンズ３６８（１），３６８（２）は、円筒凸面のシリンドリカルレンズとして構成される。

受光素子は、シリンドリカルレンズ３６８（１）の焦点距離Ｆ１と、シリンドリカルレンズ３６８（２）の焦点距離Ｆ２との中間位置Ｄに配置される。受光素子としては、図４０に示す４分割型受光素子や、２次元撮像素子等を使用できる。以下、受光素子の配置される位置Ｄを、センサ位置Ｄと呼ぶ。

図４１（ａ）には、平面波のガイドレーザ光が２個のシリンドリカルレンズ３６８（１），３６８（２）を透過した場合の、水平方向（Ｘ）と垂直方向（Ｙ）とから見たときの、ガイドレーザ光の集光状態が示されている。

図４１（ａ）の上側には、第１番目のシリンドリカルレンズ３６８（１）の母線が水平方向（Ｘ方向）と垂直であり、第２のシリンドリカルレンズ３６８（２）の母線が水平方向（Ｘ）と平行である場合の、ガイドレーザ光の状態を示す。この場合、Ｘ方向に関して、第１のシリンドリカルレンズ３６８（１）は凸レンズとして機能し、第２のシリンドリカルレンズ３６８（２）はウインドウとして機能する。

従って、シリンドリカルレンズ３６８（１）の焦点位置Ｆ１において、ガイドレーザ光は、Ｘ方向に対して垂直に直交する方向と平行な、線状に集光した後、発散光となって広がる。点線で示すセンサ位置Ｄにおいて、ガイドレーザ光は、Ｘ軸に対して平行に、一定の長さＬ１まで広がる。

図４１（ａ）の下側には、第１番目のシリンドリカルレンズ３６８（１）の母線が垂直方向（Ｙ）と平行であり、第２のシリンドリカルレンズ３６８（２）の母線が垂直方向（Ｙ）と垂直である場合において、ガイドレーザ光の状態が示されている。この場合、Ｙ方向に関しては、第１のシリンドリカルレンズ３６８（１）はウインドウとして機能し、第２のシリンドリカルレンズ３６８（２）は凸レンズとして機能する。

従って、ガイドレーザ光は、シリンドリカルレンズ３６８（２）の焦点位置Ｆ２に、Ｙ方向に直交する方向と平行に、線状に集光する。センサ位置Ｄは、焦点位置Ｆ２の手前であるため、Ｙ軸に対して平行な一定長さＬ2を有するガイドレーザ光が検出される。

図４１（ｂ）は、センサ位置Ｄで計測されるガイドレーザ光の、ＸＹ平面における形状ＩＭ１が示されている。ガイドレーザ光のＸＹ平面上の断面形状ＩＭ１は、Ｘ方向の幅Ｌ１、Ｙ方向の幅Ｌ２を有する略矩形状となる。Ｆ１＝Ｆ２に設定し、センサ位置Ｄを各シリンドリカルレンズ３６８（１），３６８（２）の焦点距離の中央に配置すれば、Ｌ１＝Ｌ２の正方形状となる。

図４２は、凸面波のガイドレーザ光が２個のシリンドリカルレンズ３６８（１），３６８（２）を透過した場合の、ガイドレーザ光の集光状態を示している。図４２（ａ）の上側には、図４１（ａ）の上側に対応する。図４２（ａ）の下側は、図４１（ａ）の下側に対応する。図４３についても同様に図４１に対応する。

図４２（ａ）上側に示すように、凸面波のガイドレーザ光は、シリンドリカルレンズ３６８（１）の焦点位置Ｆ１よりも少し遠くで（図４２中の右側で）、Ｘ方向に直交する方向と平行に、線状に集光する。その後、ガイドレーザ光は、発散光となって広がる。センサ位置Ｄにおいて、ガイドレーザ光は、Ｘ軸に平行な一定の長さＬ１ａまで広がる。

図４２（ａ）下側に示すように、凸面波のガイドレーザ光は、シリンドリカルレンズ３６８（２）の焦点位置Ｆ２よりも遠い位置において、Ｙ方向に直交する方向と平行に、線状に集光する。センサ位置Ｄは、集光点の手前のため、ガイドレーザ光は、Ｙ軸に平行な一定の長さＬ２ａを有する。

図４２（ｂ）は、凸面波のガイドレーザ光の、ＸＹ平面おける形状ＩＭ２を示す。ガイドレーザ光の形状ＩＭ２は、Ｘ方向の幅Ｌ１ａとＹ方向の幅Ｌ２ａとを有する、Ｙ方向に長い矩形状となる。

図４３は、凹面波のガイドレーザ光が各シリンドリカルレンズ３６８（１），３６８（２）を透過した場合の、ガイドレーザ光の状態を示す。図４３（ａ）上側に示すように、ガイドレーザ光は、シリンドリカルレンズ３６８（１）の焦点位置Ｆ１よりも手前において、Ｘ方向に直交する方向と平行に、線状に集光する。集光した後、ガイドレーザ光は発散光となって広がる。センサ位置Ｄにおいては、ガイドレーザ光は、Ｘ軸に平行な一定の長さＬ１ｂを有する。

図４３（ａ）下側に示すように、ガイドレーザ光は、シリンドリカルレンズ３６８（２）の焦点位置Ｆ２よりも手前の位置に集光して、Ｙ方向に直交する方向と平行に、線状に集光する。センサ位置Ｄは集光点の手前であるため、ガイドレーザ光は、Ｙ軸に平行な一定の長さＬ２ｂを有する。

図４３（ｂ）は、凹面波のガイドレーザ光の、ＸＹ平面おける形状ＩＭ３を示す。ガイドレーザ光の形状ＩＭ３は、Ｘ方向の幅Ｌ１ｂと、Ｙ方向の幅Ｌ２ｂとを有する、Ｘ方向に長い矩形状となる。

図４４に基づいて第２４実施例を説明する。本実施例では、図１に示す構成に、プリパルスレーザの構成と、プリパルスレーザの光学特性を補正するための構成とを、加える。プリパルスレーザ光Ｌ４は、ドロップレットＤＰが所定位置に到達すると、ドロップレットＤＰに照射される。これにより、ターゲット物質は膨張する。従って、ドライバパルスレーザ光Ｌ１の照射される所定位置において、ターゲット物質の密度を適切な値まで低下させることができ、ＥＵＶ光の発生効率を高めることができる。

そのため、本実施例では、プリパルスレーザ装置９０と、プリパルスレーザ光をウインドウ１３（２）を介してチャンバ１０内に送り込むための軸外放物凹面ミラー９２とを設ける。プリパルスレーザ光としては、例えば、ＹＡＧレーザの基本波、２倍高調波、３倍高調波、４倍高調波を用いることができる。あるいは、パルス発振のチタン・サファイヤ・レーザの基本波または高調波光を、プリパルスレーザ光として用いてもよい。この実施例では、ドロプレットＤＬを供給するターゲット物質供給部は図示していないが、例えば、紙面に対して垂直な軸で、プリパルスレーザ集光点の位置にドロプレットＤＬを供給している。

錫ドロプレットＤＰは、その直径が１００μｍ以下であるため、プリパルスレーザ光を命中させるためには、ビーム形状及び集光位置を高精度に管理する必要がある。そこで、本実施例では、プリパルスレーザ光Ｌ４の光学性能を自動的に補正するための機構を設けている。

プリパルスレーザ装置９０と軸外放物凹面ミラー９２との間には、ガイドレーザ光Ｌ５を導入するためのガイドレーザ光導入ミラー９１（ガイドレーザ光導入部）が設けられる。ガイドレーザ光導入ミラー９１の下流側には、波面補正部９５が設けられている。軸外放物凹面ミラー９２とウインドウ１３（２）との間には、センサ９６が設けられている。

ガイドレーザ装置９３から出力されるガイドレーザ光Ｌ５は、レーザコリメータ９４を介してガイドレーザ光導入ミラー９１に入射し、そのガイドレーザ光導入ミラー９１により反射される。

ガイドレーザ光Ｌ５は、波面補正部９５を介して軸外放物凹面ミラー９２に入射し、ウインドウ１３（２）に向けて反射される。センサ９６は、チャンバ１０に進むガイドレーザ光Ｌ５の光学性能を検出して、波面補正コントローラ９７に出力する。そして、波面補正コントローラ９７は、ガイドレーザ光Ｌ５の光学性能が所定値となるように、波面補正部９５を制御する。

また、本実施例では、一例として、ガイドレーザ光Ｌ５の集光点の形状と位置とを直接的に計測するためのガイド光集光点計測器４００をチャンバ本体１１に設けている。この計測器４００は、プリパルスレーザ光Ｌ４及びそのガイドレーザＬ５の光軸の先に位置して、チャンバ本体１１に設けられる。

ガイド光集光点計測器４００は、ガイドレーザ光Ｌ５のみを透過するバンドパスフィルタ（ＢＳＦ）と、集光点を転写結像させる転写レンズ４０１と、転写像を検出するためのガイドレーザ光Ｌ５に感度があるＣＣＤ４０２とを含んで構成される。

ガイドレーザ光は、プラズマ発光点ＰＬＺで集光した後、広がってＢＳＦに入射する。ＢＳＦは、ガイドレーザ光のみを透過させる。ガイドレーザ光は、転写レンズ４０１を通過して、ＣＣＤ４０２に入射する。ＣＣＤ４０２は、ガイドレーザ光の集光点像を検出する。
波面補正コントローラ９７は、検出されたガイドレーザ光の集光点の形状及び位置に基づいて、波面補正部９５を制御する。これにより、プリパルスレーザ光の集光点の形状及び位置を、高精度に安定化させることができる。

このように構成される本実施例では、プリパルスレーザ光Ｌ４と非同期に出力されるガイドレーザ光Ｌ５を用いて、プリパルスレーザ光が経由する光路の特性を常時修正することができる。従って、プリパルスレーザ光の集光位置及び出力を安定させることができ、これにより、ドロップレットＤＰを安定的に命中させて、膨張させることができる。

図４５−図４９を参照して第２５実施例を説明する。以下に述べる各実施例では（図５３に示す第２９実施例を除く）、ターゲット物質を事前に膨張させるために使用されるプリパルスレーザ光を、ガイドレーザ光としても使用する。図４５に示す極端紫外光源装置１Ａは、図１に示す極端紫外光源装置１と多くの点で共通する。図１の例では、連続光または疑似連続光のガイドレーザ光を用いるが、本実施例を含む以下の各実施例では、プリパルスレーザ光をガイドレーザ光としても使用する。つまり、プリパルスレーザ光は、光学性能を補正するためのガイドレーザ光としての機能と、ドロップレットＤＰを加熱して膨張させるための機能との２つの機能を発揮する。

図４５に示す極端紫外光源装置１Ａでは、図１中のガイドレーザ装置５０に代えて、プリパルスレーザ装置９０が設けられている。プリパルスレーザ装置９０から出力されるプリパルスレーザ光Ｌ４は、レーザコリメータ５１を介して、メインアンプ３５の入口側（レーザ光の進行方向上流側）に導入される。プリパルスレーザ光は、集光システム４０等を介してチャンバ１０内に入射する。図４７で後述するように、プリパルスレーザ光Ｌ４とドライバパルスレーザ光Ｌ１とは、同軸になるように合波される。

ガイドレーザ光導入ミラー５２は、ダイヤモンド基板上に、ドライバパルスレーザ光を透過させ、かつ、プリパルスレーザ光を比較的高い反射率で反射させる薄膜を形成することにより、ビームスプリッタとして構成される。ダイヤモンドは熱伝導率が高いため、温度分布の発生を抑制できる。その結果、レーザ光が透過または反射しても、レーザ光の波面に生じる歪みを抑制できる。

プリパルスレーザ光Ｌ４がドロップレットＤＰに照射されると、ドロップレットＤＰは熱膨張し、密度が低下する。ドロップレットＤＰが膨張して密度が低下した状態を、ここでは、膨張状態ＥＸＰと呼ぶ。

図４６は、プリパルスレーザ光Ｌ４がドロップレットＤＰに照射されて膨張状態ＥＸＰが作り出された後で、ドライバパルスレーザ光Ｌ１が照射された状態を示す。適度な密度を有する膨張状態ＥＸＰの錫にドライバパルスレーザ光Ｌ１が照射されると、錫はプラズマ状態ＰＬＺとなる。これにより、ＥＵＶ光Ｌ２が発生し、ＥＵＶ露光装置５に供給される。

図４７は、ドライバパルスレーザ光Ｌ１と、プリパルスレーザ光Ｌ４と、ドロップレットＤＰ等との関係を模式的に示す。図４７（ａ）に示すように、プリパルスレーザ光Ｌ４とドライバパルスレーザ光Ｌ１とは同軸になるように設定される。プリパルスレーザ光Ｌ４のビーム径は、ドロップレットＤＰの直径よりも若干大きい程度に設定される。ドライバパルスレーザ光Ｌ１は、プリパルスレーザ光Ｌ４よりも波長が長いため、ドライバパルスレーザ光Ｌ１のビーム径は、プリパルスレーザ光Ｌ４のビーム径よりも十分大きくなる。ドロップレットＤＰがチャンバ１０内を軸Ｚ１に沿って移動する間に、プリパルスレーザ光Ｌ４がドロップレットＤＰに照射される。

図４７（ｂ）は、ドロップレットＤＰにプリパルスレーザ光Ｌ４が照射された直後の状態を示す。プリパルスレーザ光Ｌ４がドロップレットＤＰに照射されると、その衝撃により、ドロップレットＤＰの一部がドロップレットＤＰから分離して飛散し、飛散物質Ｄｅとプリプラズマ状態Ｐｒｅとなる。ここで、プリプラズマ状態Ｐｒｅとは、金属蒸気とプラズマの混合状態と推測される。ドロップレットＤＰは、プリパルスレーザ光Ｌ４が照射されると熱膨張し、膨張状態ＥＸＰとなる。膨張状態ＥＸＰは、ＥＵＶ光の発生効率が高くなる値に調整される。

図４７（ｃ）は、膨張状態ＥＸＰのターゲット物質（Ｓｎ）に、ドライバパルスレーザ光Ｌ１が照射された状態を示す。上述のように、ドライバパルスレーザ光Ｌ１のビーム径は、十分大きいため、プリプラズマ状態Ｐｒｅのターゲット物質にも、飛散したターゲット物質Ｄｅにも、ドライバパルスレーザ光Ｌ１が照射されて、プラズマ状態ＰＬＺに変わる。

図４８は、波面補正を行う処理のフローチャートである。本処理は、波面補正コントローラ６０により実行される。図４８に示す処理は、図３に示す処理と共通のステップＳ１１−Ｓ１４を備える。図４８の処理と図３の処理とは、ステップＳ１０Ａが異なる。

本実施例では、波面補正コントローラ６０は、センサ４４によりプリパルスレーザ光Ｌ４を検出して、センサ４４からプリパルスレーザ光Ｌ４の計測値Ｄａを取得する（Ｓ１０Ａ）。以下の各ステップは、図３で述べたと同様であるため、説明を省略する。

図４９は、レーザコントローラ７０及びＥＵＶ光源コントローラ８０の、動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図４で述べたフローチャートと共通のステップＳ２０−Ｓ２２，Ｓ２４を備える。異なる点は、図４のＳ２３がＳ２７に代わっている点と、Ｓ２５及びＳ２６が追加された点である。

レーザコントローラ７０は、波面補正コントローラ６０から照射ＯＫ信号を受領すると（S20:YES）、ＥＵＶ光源コントローラ８０に、ドライバレーザ装置２の調整が完了した旨を通知する（Ｓ２１）。ＥＵＶ光源コントローラ８０は、レーザコントローラ７０からの通知を受領すると、レーザコントローラ７０に発光命令を出力する。

レーザコントローラ７０は、ＥＵＶ光源コントローラ８０から発光命令が出力されるまで、ドライバパルスレーザ光の出力を停止させる（S22:NO、S24）。ドライバパルスレーザ光の出力を停止させている間に、プリパルスレーザ装置９０からプリパルスレーザ光が出力され、図４８で述べた処理により光学系の補正が行われる（Ｓ２５）。

Ｓ２５では、ドロップレットＤＰに物理的変化を与えないように予め設定される弱いパルスエネルギで、プリパルスレーザ光を出力させる。弱いパルスエネルギは「第１出力」に該当する。

物理的変化を与えないとは、プリパルスレーザ光の照射前と照射後とで、ドロップレットＤＰの形状が変化しないことを意味する。具体的には、プリパルスレーザ光の照射前後で、例えば、ドロップレットＤＰが熱膨張しないように、及び、ドロップレットＤＰの一部が飛散しないように、プリパルスレーザ光の出力が弱く設定される。換言すれば、光学性能を補正することのできる程度の弱いプリパルスレーザ光が出力される。

一方、レーザコントローラ７０は、ＥＵＶ光源コントローラ８０からの発光命令を受領すると（S22:YES）、「第２出力」としての通常のパルスエネルギで、プリパルスレーザ装置９０からプリパルスレーザ光を出力させる（Ｓ２６）。通常のパルスエネルギとは、ドロップレットＤＰを熱膨張させて所定密度にさせることのできるエネルギである。

レーザコントローラ７０は、所定のタイミングで、ドライバレーザ発振器２０からドライバパルスレーザ光を出力させ、膨張状態のターゲット物質に照射する（Ｓ２７）。これにより、ＥＵＶ光が発生し、ＥＵＶ露光装置５に供給される。

このように構成される本実施例も、プリパルスレーザ光をガイドレーザ光として使用して光学系の性能を調整することができるため、第１実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、ＥＵＶ発生効率を高めるためのプリパルスレーザ光を、光学系の性能を調整するためのガイドレーザ光としても兼用する。従って、本実施例では、構成を複雑化させずに、信頼性を高めることができる。

図５０を参照して第２６実施例を説明する。本実施例は、図４９で述べた処理の変形例を説明する。図５０は、レーザコントローラ７０及びＥＵＶ光源コントローラ８０の、動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図４９で述べたフローチャートと共通のステップＳ２０−Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ２７を備える。異なる点は、図４９のＳ２５がＳ２５Ａに代わっている点である。従って、相違点について説明する。

本実施例では、ドライバパルスレーザ光の出力が停止されている期間中に（Ｓ２４）、ドロップレットＤＰに当たらないタイミングを見計らって、プリパルスレーザ装置９０からプリパルスレーザ光を出力させる（Ｓ２５Ａ）。

ターゲット物質供給部１５からは、一定周期で、ドロップレットＤＰがチャンバ１０内に供給される。ドライバパルスレーザ光を出力させる期間はもちろんのこと、ドライバパルスレーザ光が出力されない期間であっても、極端紫外光源装置１の運転中には、ターゲット物質供給部１５からドロップレットＤＰが一定周期で供給される。

レーザコントローラ７０は、プリパルスレーザ光がドロップレットＤＰ同士の隙間を通過するように、所定のタイミングでプリパルスレーザ光を出力させる。このプリパルスレーザ光を用いて、光学系の光学性能が調整される。このように構成される本実施例も、第２５実施例と同様の効果を奏する。

図５１を参照して第２７実施例を説明する。本実施例では、メインアンプ３５（１）の手前で、プリパルスレーザ光Ｌ４を光学系に導入し、ドライバパルスレーザ光Ｌ１と合波させるようになっている。図５１の全体構成図に示すように、複数のプリアンプ３２のうち最終のプリアンプ３２（４）と、複数のメインアンプ３５のうち最初のメインアンプ３５（１）との間に、ガイドレーザ光導入ミラー５２Ａが設けられる。

ガイドレーザ光導入ミラー５２Ａは、例えば、ダイヤモンド基板に薄膜を形成することにより、ビームスプリッタとして構成される。ミラー５２Ａには、プリパルスレーザ光を透過させ、かつ、ドライバパルスレーザ光を比較的高い反射率で反射させることのできる、薄膜が形成される。本実施例も、第２５実施例と同様の効果を奏する。

図５２を参照して第２８実施例を説明する。本実施例は、チャンバ１０Ａの内部またはチャンバ１０Ａの近傍に、レーザ光を所定点に集光させるためのレーザ集光システム（レーザ集光光学系）が配置されている場合に適用される。チャンバ１０Ａの内部または近傍にレーザ集光システム５００が配置される場合、レーザ集光システム５００を構成する各光学部品には、熱による影響が大きくなる。レーザ集光システム５００には、ドライバパルスレーザ光からの熱だけでなく、チャンバ１０Ａからの熱も加わるためである。そこで、本実施例では、以下に述べるように、熱影響を受けやすいレーザ集光システム５００の光学性能を保持する。

チャンバ１０Ａは、ドライバレーザ装置２から入射するドライバパルスレーザ光を整えるための集光領域１１（１）と、ドライバパルスレーザ光をドロップレットＤＰに照射してＥＵＶ光を発生させるためのＥＵＶ発光領域１１（２）とを備える。図８で述べたように、領域１１（１）と領域１１（２）との間は壁によって仕切られている。集光領域１１（１）とＥＵＶ発光領域１１（２）とは、各領域１１（１），１１（２）を仕切る隔壁に形成された小孔を介して連通する。

集光領域１１（１）には、複数の光学素子を含んで構成されるレーザ集光システム５００が設けられる。レーザ集光システム５００は、例えば、軸外放物凹面ミラー１６（１），１６（２）と、反射ミラー１７と、軸外放物凸面ミラー１８とを所定位置に配置することにより、構成される。

ドライバパルスレーザ光Ｌ１は、反射ミラー（ビームスプリッタ）４１（２）Ａにより反射され、ダイヤモンドウインドウ１３を介して、レーザ集光システム５００に入射する。ドライバパルスレーザ光Ｌ１は、軸外放物凸面ミラー１８で反射されて、軸外放物凹面ミラー１６（１）に入射する。ドライバパルスレーザ光Ｌ１は、ミラー１８及びミラー１６（１）で反射されることにより、ビーム径が拡大する。

なお、図８に示す第３実施例では、反射ミラー４１（２）の目的は、ドライバパルスレーザ光Ｌ１を反射させることであった。しかし、本実施例のミラー４１（２）Ａは、ドライバパルスレーザ光Ｌ１を反射させ、かつ、プリパルスレーザ光Ｌ４を透過させる、ビームスプリッタとして構成される。このビームスプリッタ４１（２）Aは、例えば、ダイヤモンド基板に薄膜を形成することにより構成される。

所定のビーム径に設定されたドライバパルスレーザ光Ｌ１は、高反射平面ミラー１７に入射して反射され、他の軸外放物凹面ミラー１６（２）に入射する。軸外放物凹面ミラー１６（２）で反射されたドライバパルスレーザ光Ｌ１は、ＥＵＶ集光ミラー１４の穴部１４Ａを介して、ドロップレットＤＰを照射する。

プリパルスレーザ装置９０から出力されるプリパルスレーザ光Ｌ４は、他のビームスプリッタ５０３を介して、ビームスプリッタ４１（２）Aに入射する。ビームスプリッタ５０３は、ダイヤモンド基板に、プリパルスレーザ光Ｌ４を例えば４％−５０％の反射率で反射させる膜を設けることにより、構成される。

プリパルスレーザ光Ｌ４は、ビームスプリッタ４１（２）A及びダイヤモンドウインドウ１３を介して、レーザ集光システム５００に入射する。プリパルスレーザ光Ｌ４は、ドライバパルスレーザ光Ｌ１と同様に、レーザ集光システム５００を通過することにより、ビーム径が調整されてドロップレットＤＰに照射される。

ドロップレットＤＰに照射されるプリパルスレーザ光Ｌ４の一部は、ドロップレットＤＰの表面で反射して、ドロップレットＤＰに入射したときの光路を戻る。ドロップレットＤＰで反射されて戻るレーザ光を、ここでは戻り光と呼ぶ。

プリパルスレーザ光Ｌ４の戻り光は、レーザ集光システム５００からビームスプリッタ４１（２）Aを介して、ビームスプリッタ５０３に入射する。戻り光の一部は、ビームスプリッタ５０３により反射される。ビームスプリッタ５０３により反射された戻り光は、集光レンズ５０４を通過して、ＣＣＤセンサ５０５に入射する。これにより、ＣＣＤセンサ５０５には、ドロップレットＤＰの転写像が結像される。

レーザ集光コントローラ５０２は、ＣＣＤセンサ５０５により検出されるドロップレットの転写像に基づいて、制御信号をレーザ集光システムアクチュエータ５０１に出力することにより、レーザ集光システム５００を制御する。レーザ集光システムアクチュエータ５０１は、レーザ集光システム５００の各光学部品１６（１），１６（２），１７，１８の位置または／及び姿勢を調整するための装置である。

例えば、レーザ集光コントローラ５００は、ドロップレットの転写像の位置および／又は大きさが目標位置および／又は大きさとなるように、レーザ集光システム５００の光軸を制御する。また、例えば、レーザ集光コントローラ５００は、ドロップレットの転写像の大きさが最小となるように、レーザ集光システム５００の焦点位置を制御する。

このように構成される本実施例も第２５実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、ドライバパルスレーザ光Ｌ１からの熱だけでなくチャンバ１０Ａからの熱の影響も受けるレーザ集光システム５００の光学性能を、プリパルスレーザ光Ｌ４を利用して制御することができる。

図５３を参照して第２９実施例を説明する。本実施例は、図５２で述べた第２８実施例の変形例に該当する。本実施例では、プリパルスレーザ装置９０に代えて、可視光ランプ５１０及びコリメートレンズ５１１を用いる。本実施例では、プリパルスレーザ光によるドロップレットの熱膨張は行われない。

可視光ランプ５１０から発散される可視光は、コリメートレンズ５１１を通過することにより、平行なガイド光Ｌ４Ａに変換される。ガイド光Ｌ４Ａの一部はドロップレットＤＰで反射され、ＣＣＤセンサ５０５に入射する。

図５４を参照して第３０実施例を説明する。本実施例では、プリパルスレーザ光の集光位置Ｐ１と、ドライバパルスレーザ光の集光位置Ｐ２とを違える。図５４（ａ）はプリパルスレーザ光Ｌ４の集光位置Ｐ１を示し、図５４（ｂ）はドライバパルスレーザ光Ｌ１の集光位置Ｐ２を示す。

ドライバパルスレーザ光Ｌ１の集光位置Ｐ２は、プリパルスレーザ光Ｌ４の集光位置Ｐ１よりも、レーザ光進行方向の下流側に距離ΔＬだけずれるように設定される。例えば、図５４（ｂ）に示すように、ビームスプリッタ４１（２）Ａに入射するドライバパルスレーザ光Ｌ１のダイバージェンスを予め調整することにより、集光位置Ｐ２を集光位置Ｐ１からΔＬだけ奥にずらすことができる。

このように構成される本実施例も第２５実施例と同様の効果を奏する。さらに、本実施例では、プリパルスレーザ光の集光位置Ｐ１と、ドライバパルスレーザ光の集光位置Ｐ２とを違えることができる。プリパルスレーザ光L4の照射条件によっては飛散物質Deの飛散速度が速く、広範囲に飛散する場合がある。このような場合、本実施例では、広範囲に飛散した飛散物質Deおよび膨張状態のターゲット物質にドライバパルスレーザ光を効果的に照射することができ、ＥＵＶ光の発生効率を高めることができる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。また、上述の各実施例を適宜組み合わせた構成も本発明の範囲に含まれる。

例えば、プリパルスレーザ光の光学系にガイドレーザ光を導入する実施例では、ドライバパルスレーザ光の光学系にもガイドレーザ光を導入する場合を述べた。しかし、これに限らず、プリパルスレーザ光の光学系の特性のみを補正する構成としてもよい。つまり、図４４に示す構成から、ドライバパルスレーザ光に対応するガイドレーザ光の構成（５０，５１，５２）を取り除くこともできる。

また、プリパルスレーザ光の波長とガイドレーザ光の波長との関係によって、色収差補正が可能な場合、プリパルスレーザ光及びそれに対応するガイドレーザ光の経由する光学系を、屈折型の光学系で構成してもよい。そして、プリパルスレーザ装置は、プリパルスレーザ光を発振する発振器とプリパルスレーザ光を増幅する少なくとも１つの増幅器または増幅レーザで構成してもよい。

さらに、極端紫外光源装置に用いるレーザ装置を例に挙げて説明したが、本発明はそれに限らず、例えば、レーザ加工等の他の用途にも使用できる。

１：極端紫外光源装置、２：ドライバレーザ装置、５：ＥＵＶ露光装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ：チャンバ、１１：チャンバ本体、１１（１）：集光領域、１１（２）：ＥＵＶ発光領域、１２：接続部、１３：ウインドウ、１４：ＥＵＶ集光ミラー、１４Ａ：穴部、１５：ターゲット物質供給部、１６：軸外放物凹面ミラー、１７：反射ミラー、１８：ミラー、１９：ダンパ、２０：ドライバレーザ発振器、２１：レーザチャンバ、２２：リアミラー、２３：平面出力ミラー、３０：増幅システム、３１：リレー光学系、３２：プリアンプ、３３：可飽和吸収体、３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ：波面補正部、３５：メインアンプ、３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ：センサ、３７：空間フィルタ、３８：反射ミラー、４０：集光システム、４１：反射ミラー、４１（２）Ａ：ビームスプリッタ、４２：軸外放物凹面ミラー、４３：リレー光学系、４４，４４Ａ：センサ、４５：波面補正部、４６：アイソレータ、５０：ガイドレーザ装置、５１：レーザコリメータ、５２，５２Ａ：ガイドレーザ光導入ミラー、６０，６０Ａ：波面補正コントローラ、７０：レーザコントローラ、８０：ＥＵＶ光源コントローラ、９０：プリパルスレーザ装置、９１：ガイドレーザ光導入ミラー、９２：軸外放物凹面ミラー、９３：プリパルスレーザ光用のガイドレーザ装置、９４：レーザコリメータ、９５：波面補正部、９６：センサ、９７：波面補正コントローラ、１００，１００Ａ：角度補正部、１１０：ＶＲＷＭ、１１１：反射ミラー、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ：波面曲率補正部、３００：反射ミラー、３０１：回折型ミラー、３６０，３６０Ａ，３６０Ｂ，３６０Ｃ，３６０Ｄ：光学的センサ部、４００：ガイドレーザ光集光点計測器、４０１：転写レンズ、４０２：ＣＣＤ、５００：レーザ集光システム、５０１：レーザ集光システムアクチュエータ、５０２：レーザ集光コントローラ、５０３：ビームスプリッタ、５０４：集光レンズ、５０５：ＣＣＤセンサ、Ｌ１：ドライバパルスレーザ光、Ｌ２：ＥＵＶ光、Ｌ３：ガイドレーザ光、Ｌ４：プリパルスレーザ光、Ｌ５：プリパルスレーザ光用のガイドレーザ光。

Claims (28)

1. ターゲット物質にドライバパルスレーザ光を照射してプラズマ化させることにより、極端紫外光を発生させる極端紫外光源装置であって、
   チャンバ内に前記ターゲット物質を供給するターゲット物質供給部と、
   前記ドライバパルスレーザ光を出力するドライバレーザ装置と、
   前記ドライバレーザ装置から出力される前記ドライバパルスレーザ光を前記チャンバ内の前記ターゲット物質に照射させる光学系と、
   ガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装置と、
   前記ガイドレーザ光を、前記ドライバパルスレーザ光の光路に沿わせて、前記光学系に導入させるガイドレーザ光導入部と、
   前記光学系に導入される前記ガイドレーザ光の光学性能を検出するガイドレーザ光検出部と、
   前記光学系に設けられ、前記ガイドレーザ光の前記光学性能を補正する補正部と、
   前記ガイドレーザ光検出部により検出される前記光学性能が所定値となるように、前記補正部を制御する補正制御部と、
   を備える、極端紫外光源装置。
2. 前記ガイドレーザ装置は、前記ガイドレーザ光を連続光または疑似連続光として出力するようになっており、
   前記補正制御部は、前記ドライバパルスレーザ光が出力されている期間及び前記ドライバパルスレーザ光が出力されていない期間の両方で、前記光学性能が前記所定値となるように前記補正部を制御させる請求項１に記載の極端紫外光源装置。
3. 前記ガイドレーザ光は、前記ドライバパルスレーザ光と実質的に同一のビーム径を有しており、前記ドライバパルスレーザ光と実質的に同一の光路を通過する、請求項２に記載の極端紫外光源装置。
4. 前記ガイドレーザ光の波長は、前記ドライバパルスレーザ光の波長よりも短い波長に設定されている、請求項３に記載の極端紫外光源装置。
5. 前記ガイドレーザ装置は、シングル横モードのガイドレーザ光を出力する、請求項４に記載の極端紫外光源装置。
6. 前記光学系は、透過型光学素子と反射型光学素子とを備えており、前記透過型光学素子は前記ドライバパルスレーザ光及び前記ガイドレーザ光を透過させ、前記反射型光学素子は前記ドライバパルスレーザ光及び前記ガイドレーザ光を反射させる、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
7. 前記ガイドレーザ光導入部は、前記ガイドレーザ光を透過させ、かつ、前記ドライバパルスレーザ光を反射させる第１型のガイドレーザ光導入部として構成される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
8. 前記ガイドレーザ光導入部は、前記ガイドレーザ光を反射させ、かつ、前記ドライバパルスレーザ光を透過させる第２型のガイドレーザ光導入部として構成される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
9. 前記ガイドレーザ光導入部は、前記ガイドレーザ光を透過させ、かつ、前記ドライバパルスレーザ光を反射させる第１型のガイドレーザ光導入部として構成されるか、または、前記ガイドレーザ光を反射させ、かつ、前記ドライバパルスレーザ光を透過させる第２型のガイドレーザ光導入部として構成されるようになっており、
   前記光学系への設置位置に応じて、前記第１型のガイドレーザ光導入部または前記第２型のガイドレーザ光導入部のいずれか一方が使用される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
10. 前記光学系はレーザ光を増幅するためのアンプを含んでおり、前記アンプの入力側に設ける場合は前記第２型のガイドレーザ光導入部を用い、前記アンプの出力側に設ける場合は前記第１型のガイドレーザ光導入部を用いる、請求項９に記載の極端紫外光源装置。
11. 前記ガイドレーザ光導入部は、ダイヤモンドから形成されるダイヤモンド基板と、そのダイヤモンド基板に形成される膜とから構成されており、
    前記膜は、前記ガイドレーザ光を透過させ、かつ、前記ドライバパルスレーザ光を反射させる第１型の膜、または、前記ガイドレーザ光を反射させ、かつ、前記ドライバパルスレーザ光を透過させる第２型の膜、のいずれか一方として構成される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
12. 前記ガイドレーザ光導入部は、前記ドライバレーザパルス発振器の一部を構成するリアミラーを含んで構成されており、
    前記リアミラーは、前記ドライバパルスレーザ光を反射し、かつ、前記ガイドレーザ光を透過させるようになっている、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
13. 前記光学系のうち、前記ガイドレーザ光の経由する部分は、前記チャンバに設けられるレーザウインドウ以外、全て反射型光学素子から形成される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
14. 前記補正部は、前記ガイドレーザ光の波面形状または方向の少なくともいずれか一方を補正する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
15. 前記補正部は、前記光学系に含まれるアンプまたは可飽和吸収体の、出力側または入力側のいずれか一方または両方に設けられる、
    請求項１〜請求項５のいずれかに記載の極端紫外光源装置。
16. ターゲット物質にプリパルスレーザ光を照射した後にメインパルスレーザ光を照射して極端紫外光を生成する極端紫外光光源装置であって、
    前記プリパルスレーザ光を出力するプリパルス用レーザ装置と、
    プリパルスガイドレーザ光を出力するプリパルスガイドレーザ装置と、
    前記プリパルスレーザ光を前記ターゲット物質に照射させるためのプリパルス光学系と、
    前記プリパルスガイドレーザ光を、前記プリパルスレーザ光の光路に沿わせて前記プリパルス光学系に導入させるプリパルスガイドレーザ光導入部と、
    前記プリパルスガイドレーザ光の光学性能を検出するプリパルスガイドレーザ光検出部と、
    前記プリパルス光学系に設けられ、前記プリパルスガイドレーザ光の前記光学性能を補正するプリパルス補正部と、
    前記プリパルスガイドレーザ光検出部により検出される前記光学性能が所定値となるように、前記プリパルス補正部を制御するプリパルス補正制御部と、
    を、さらに備える請求項１に記載の極端紫外光源装置。
17. ターゲット物質にプリパルスレーザ光を照射した後にメインパルスレーザ光を照射して極端紫外光を生成する極端紫外光光源装置であって、
    前記プリパルスレーザ光を出力するプリパルスレーザ装置と、
    プリパルスガイドレーザ光を出力するプリパルスガイドレーザ装置と、
    前記プリパルスレーザ光を前記ターゲット物質に照射させるためのプリパルス光学系と、
    前記プリパルスガイドレーザ光を、前記プリパルスレーザ光の光路に沿わせて前記プリパルス光学系に導入させるプリパルスガイドレーザ光導入部と、
    前記プリパルスガイドレーザ光の光学性能を検出するプリパルスガイドレーザ光検出部と、
    前記プリパルス光学系に設けられ、前記プリパルスガイドレーザ光の前記光学性能を補正するプリパルス補正部と、
    前記プリパルスガイドレーザ光検出部により検出される前記光学性能が所定値となるように、前記プリパルス補正部を制御するプリパルス補正制御部と、
    を、備える極端紫外光源装置。
18. 前記プリパルスガイドレーザ装置は、前記プリパルスガイドレーザ光を連続光または疑似連続光として出力するようになっており、前記プリパルス補正制御部は、前記プリパルスレーザ光が出力されている期間及び前記プリパルスレーザ光が出力されていない期間の両方で、前記光学性能が前記所定値となるように前記プリパルス補正部を制御させることができる、
    請求項１７に記載の極端紫外光源装置。
19. 前記ガイドレーザ装置は、前記ドライバパルスレーザ光よりも先に前記ターゲット物質に照射されるプリパルスレーザ光を照射するプリパルスレーザ装置を兼ねている、請求項１に記載の極端紫外光源装置。
20. 前記ガイドレーザ光と兼用される前記プリパルスレーザ光は、前記ドライバパルスレーザ光が出力されていない期間に前記プリパルスレーザ装置から出力されるようになっており、かつ、前記ドライバパルスレーザ光のビーム径よりも小さいビーム径を有し、かつ、前記ドライバパルスレーザ光と同軸になるように設定される、
    請求項１９に記載の極端紫外光源装置。
21. 前記プリパルスレーザ装置は、
    前記光学性能を補正する場合に、前記プリパルスレーザ光が前記ターゲット物質に照射されても当該ターゲット物質を物理的に変化させないように予め設定される第１出力で、前記プリパルスレーザ光を前記ターゲット物質に照射させ、
    前記ターゲット物質を前記ドライバパルスレーザ光によってプラズマ化させる場合に、前記ターゲット物質が前記プリパルスレーザ光からの熱によって膨張するように予め設定される、前記第１出力よりも大きい第２出力で、前記プリパルスレーザ光を前記ターゲット物質に照射させる、
    請求項１９に記載の極端紫外光源装置。
22. 前記プリパルスレーザ装置は、
    前記光学性能を補正する場合に、前記ターゲット物質に照射されないタイミングで、前記プリパルスレーザ光を出力し、
    前記ターゲット物質を前記ドライバパルスレーザ光によってプラズマ化させる場合に、前記ターゲット物質が前記プリパルスレーザ光からの熱によって膨張するように予め設定される第２出力で、前記プリパルスレーザ光を前記ターゲット物質に照射させる、
    請求項１９に記載の極端紫外光源装置。
23. 前記プリパルスレーザ光は、前記光学系内に設けられる増幅システムのレーザ光進行方向下流側で、前記ガイドレーザ光導入部により、前記ドライバパルスレーザ光と同軸になるように前記光学系に導入される、
    請求項１９に記載の極端紫外光源装置。
24. 前記光学系のうち、前記光学系内に設けられる増幅システムよりも下流側は、前記ドライバパルスレーザ光及び前記プリパルスレーザ光を所定位置に集光させるための集光光学系となっており、
    前記ガイドレーザ光導入部は、
    前記集光光学系の入口に設けられ、前記プリパルスレーザ光を透過させ、前記ドライバパルスレーザ光を反射させる第１ビームスプリッタと、
    前記第１ビームスプリッタと前記プリパルスレーザ装置との間に位置し、前記プリパルスレーザ光を透過させ、前記プリパルスレーザ光が前記ターゲット物質により反射されて前記集光光学系を戻る戻り光を反射させる第２ビームスプリッタと、を含んで構成され、
    前記戻り光を検出するための戻り光検出部からの信号に基づいて、前記集光光学系を制御するための集光光学系制御部を備える、
    請求項１９に記載の極端紫外光源装置。
25. 極端紫外光源装置に使用されるレーザ光の光学性能を制御する制御方法であって、
    ターゲット物質をプラズマ化させるために前記ターゲット物質に照射されるドライバパルスレーザ光が出力されている期間及び出力されていない期間の両期間において、前記ドライバパルスレーザ光の光路に沿って進むガイドレーザ光を連続的に出力し、
    前記ガイドレーザ光の光学性能を検出し、
    検出された前記ガイドレーザ光の前記光学性能が所定値になるように補正する、
    極端紫外光源装置の制御方法。
26. 極端紫外光源装置に使用されるレーザ光の光学性能を制御する制御方法であって、
    ドライバパルスレーザ光よりも先にターゲット物質に照射されるプリパルスレーザ光を、前記ドライバパルスレーザ光の光路に沿わせて出力し、
    前記プリパルスレーザ光の光学性能を検出し、
    検出された前記プリパルスレーザ光の前記光学性能が所定値になるように補正し、
    前記プリパルスレーザ光を前記ターゲット物質に照射して膨張させ、
    膨張した前記ターゲット物質に前記ドライバパルスレーザ光を照射してプラズマ化させることにより極端紫外光を発生させる、
    極端紫外光源装置の制御方法。
27. パルスレーザ光を発振するレーザパルス装置と、前記レーザパルス装置から出力される前記パルスレーザ光を増幅させて出力するパルスレーザ装置において、
    ガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装置と、
    前記ガイドレーザ光を、前記パルスレーザ光の光路に沿わせて、光学系に導入させるガイドレーザ光導入部と、
    前記光学系に導入される前記ガイドレーザ光の光学性能を検出するガイドレーザ光検出部と、
    前記光学系に設けられ、前記ガイドレーザ光の前記光学性能を補正する補正部と、
    前記ガイドレーザ光検出部により検出される前記光学性能が所定値となるように、前記補正部を制御する補正制御部と、
    を備えるパルスレーザ装置。
28. 前記ガイドレーザ装置は、前記ドライバパルスレーザ光よりも先に前記ターゲット物質に照射されるプリパルスレーザ光を照射するプリパルスレーザ装置を兼ねている、請求項２７に記載のパルスレーザ装置。
    
    
    
    

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