(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するように構成された狭帯域発振段レーザと、
レーザガスが封入されたチャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の放電電極と、前記放電電極間の放電空間を挟むように配置された共振器と、該共振器内に配置されてレーザ光の波面を調節する波面調節機構とを含み、前記狭帯域発振段レーザからのレーザ光を前記共振器に注入し、前記放電電極に高電圧パルスを印加して放電させて、前記レーザ光を増幅するように構成された増幅段レーザと、
前記増幅段レーザから出力されるレーザ光の空間コヒーレンスまたは空間コヒーレンスと相関するパラメータを計測する計測手段と、
前記計測手段で計測されたパラメータの移動積算値に基づいて前記波面調節機構を制御する制御手段と、
前記増幅段レーザに注入される前記レーザ光の注入角度を変動させる注入角変動手段と、
を備え、
前記波面調節機構は、凹凸の一対のシリンドリカルレンズおよび曲率が変更可能なミラーのうち少なくとも一方と、前記凹シリンドリカルレンズを移動、もしくは、前記ミラーの曲率を変化させる波面制御手段とを含み、
前記制御手段は、少なくとも前記狭帯域発振段レーザがレーザ光を出力している間、前記波面制御手段を制御して前記凹シリンドリカルレンズを移動、もしくは、前記ミラーの曲率を変化させるとともに、前記波面を変化させる方向に対して直交する方向に前記注入角度が変動するように前記注入角変動手段を制御する
ことを特徴とする露光用放電励起レーザ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記一対の放電電極の放電方向に対して垂直な面内でレーザ光の波面が変化するように前記波面調節機構を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光用放電励起レーザ装置。
【請求項３】
前記増幅段レーザから出力されるレーザ光の出射角度を変動させる出射角変動手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記波面を変化させる方向に対して直交する方向に前記出射角度が変動するように前記出射角変動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光用放電励起レーザ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、出力レーザ光の空間コヒーレンスまたは空間コヒーレンスと相関するパラメータが予め定められた上限及び下限の範囲内となるように、前記波面調節機構を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の露光用放電励起レーザ装置。
【請求項５】
前記計測手段は、ビームダイバージェンスを計測する装置である
ことを特徴とする請求項４に記載の露光用放電励起レーザ装置。
【請求項６】
前記計測手段は、ヤングの干渉計またはシェアリング干渉計である
ことを特徴とする請求項４に記載の露光用放電励起レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光用放電励起レーザ装置に関し、特に、レーザ光の低空間コヒーレンス化をはかり、露光装置のマスク及びウエハ上に発生するスペックル（干渉縞）を低減化することができる露光用放電励起レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体露光装置用光源としてはエキシマレーザが使用されている。特に、６０ｎｍ以下のテクノロジーノードにおいては、高出力（４０Ｗ以上）でかつ超狭帯域化（０．２ｐｍ以下）にされたＡｒＦレーザ光源が採用されている
露光装置用光源のＡｒＦレーザ光源の要求を以下に示す。
１．高ドーズ安定性の確保と高スループット化に伴いさらに高出力の９０Ｗ以上の出力が要求されている。かつ、レーザ光源の長寿命化が要求されている。
２．上記光源の要求を満たすために、ダブルチャンバ方式のＡｒＦレーザが実用化されている。ダブルチャンバ方式のレーザ装置の形態としては、アンプ側に共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式とに大別される。
３．露光装置の照明光学装置により照明されたマスク上に干渉縞（スペックル）が発生し、露光斑を抑制するために、レーザ光源の低空間コヒーレンス化や露光装置の照明光学装置の工夫による干渉縞（スペックル）の低減が行われている。
そこで、（ｉ）ダブルチャンバ方式のレーザ光源の低空間コヒーレンス化と、（ｉｉ）露光装置の照明光学装置において、スペックルを消すための手法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、発振段レーザ（ＭＯ）からのシード光を、増幅段レーザ（ＰＯ）の低コヒーレンス共振器に注入するＭＯＰＯ方式のレーザ装置が提案されている。
低空間コヒーレンスのＭＯＰＯ方式を採用することにより、ＭＯＰＡ方式に比べて、ビーム品位をＭＯＰＡと同等に維持した状態で、高い増幅効率と長いパルス幅を実現している。
図２５は特許文献１に記載されるＭＯＰＯ方式の概略構成を示す図である。
発振段レーザ（ＭＯ）１００から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２００はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
発振段レーザ（ＭＯ）１００、増幅段レーザ（ＰＯ）２００は各々レーザチャンバ１０１，２０１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極（図示せず）が設置され、これらの一対の電極に高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【０００４】
発振段レーザ１００は拡大プリズム３０１とグレーティング（回折格子）３０２によって構成された狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３００を有し、この狭帯域化モジュール３００内の光学素子とフロントミラー１０２とでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ１００からのレーザビーム（シードレーザビーム）は反射ミラー等を含む変換光学系４００を介して増幅段レーザ（ＰＯ）２００に注入され、増幅されて出力される。
増幅段レーザ（ＰＯ）２００はリアミラー２１１、フロントミラー２１２からなる１組の光安定共振器が配置される。そして、注入されたシードレーザビームは同図の矢印のようにフロントミラー２１２、リアミラー２１１間で反射し、放電部を有効に通過してレーザビームが増幅されることによりパワーが増大して、フロントミラー２１２からレーザ光が出力される。
特許文献１に記載のものでは、発振段レーザ（ＭＯ）１００からのシード光を増幅段レーザ（ＰＯ）２００の安定共振器に注入するＭＯＰＯ方式が採用されており、低空間コヒーレンスのＭＯＰＯ方式を採用することにより、露光装置のマスク上での干渉縞（スペックル）の発生を抑制していた。
【０００５】
特許文献２には、露光装置の照明光学装置を工夫して、干渉縞（スペックル）の低減を図る技術が開示されている。すなわち、ステップアンドスキャンによる露光装置では、レーザビームには、空間コヒーレンスが高い方向があり、その方向に、マスクとウエハを移動させることにより、スペックルの影響を低減している。
図２６に上記照明光学装置の概略構成を示す。
図２６において、エキシマレーザ光源３００から射出されたレーザビームは、反射ミラー等からなる光学系３０１、フライアイレンズ３０２を経て、振動ミラー３０３に入射する。振動ミラー３０３は水平面上の所定の角度範囲内でレーザビームを走査する。
振動ミラー３０３で走査されたレーザビームは、光学系３０４を介してレチクルＲ上の短辺方向の幅がＤの長方形の照明領域３１０に照射される。その照明領域３１０内のパターン像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の長方形の露光領域３１１内に結像投影される。
【０００６】
照明領域３１０に対してレチクルＲを走査方向ＳＲに走査し、照明領域３１０と共役な露光領域３１１に対してウエハＷを走査方向ＳＷに走査し、レチクルＲのパターンを逐次ウエハＷ上に露光する。
以上のように、特許文献２に記載のものは、照明光学系中のフライアイレンズ（オプチカルインテグレータ）の手前に振動ミラーを配置し、オプティカルインテグレータに入射するレーザ光をその振動ミラーで走査することにより、マスク（レチクル）上に発生するスペックルパターンの位相を変えながら露光を行うことにより、スペックルによる露光斑を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／０９５６６１号パンフレット
【特許文献２】特開平６−３４９７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、テクノロジーノードが４５ｎｍ以下の微細なパターンの露光では、上述した従来のダブルチャンバ方式のレーザ光源と露光装置の照明系によるスペックル低減方式を組合せたとしても、マスクパターン上の微細なスペックルノイズが消しきれていない。
このため、４５ｎｍ以下の微細なスペックルノイズが発生したマスク像を投影レンズでウエハ上に回路パターンを結像させることになり、４５ｎｍ以下のレジストパターンの形成に影響を及ぼしていた。
本発明は上述した事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、レーザ光の低空間コヒーレンス化をはかり、４５ｎｍ以下の微細なパターンの露光に際して、スペックルノイズの発生によるレジストパターン形成への悪影響を低減化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては、安定共振器内に波面を調節する波面調節機構を設置し、この波面調節機構により一方の方向に対して波面を変化させることにより上記課題を解決する。また、上記安定共振器に入射するレーザビームの方向を変動させる入射角変動手段を設け、上記レーザビームのずれる方向に直交する方向あるいは波面を変化させる方向に、上記入射角を変動させるようにしたり、増幅段レーザ（ＰＯ）から出力されるレーザビームの方向を変動させる出射角変動手段を設け、波面を変化させる方向に対して直交する方向に、上記出射角を変動させるように構成してもよい。
さらに、コヒーレンスモニタにより最終出力ビームのコヒーレンスを検出して、所定のコヒーレンスとなるように、上記波面調節機構のアクチュエータを制御するようにしてもよい。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
レーザ光を出力するように構成された狭帯域発振段レーザと、レーザガスが封入されたチャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の放電電極と、前記放電電極間の放電空間を挟むように配置された共振器と、該共振器内に配置されてレーザ光の波面を調節する波面調節機構とを含み、前記狭帯域発振段レーザからのレーザ光を前記共振器に注入し、前記放電電極に高電圧パルスを印加して放電させて、前記レーザ光を増幅するように構成された増幅段レーザと、前記増幅段レーザから出力されるレーザ光の空間コヒーレンスまたは空間コヒーレンスと相関するパラメータを計測する計測手段と、前記計測手段で計測されたパラメータの移動積算値に基づいて前記波面調節機構を制御する制御手段と、前記増幅段レーザに注入される前記レーザ光の注入角度を変動させる注入角変動手段と、を設ける。前記波面調節機構は、凹凸の一対のシリンドリカルレンズおよび曲率が変更可能なミラーのうち少なくとも一方と、前記凹シリンドリカルレンズを移動、もしくは、前記ミラーの曲率を変化させる波面制御手段とを含む。前記制御手段は、少なくとも前記狭帯域発振段レーザがレーザ光を出力している間、前記波面制御手段を制御して前記凹シリンドリカルレンズを移動、もしくは、前記ミラーの曲率を変化させるとともに、前記波面を変化させる方向に対して直交する方向に前記注入角度が変動するように前記注入角変動手段を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）増幅段レーザ（ＰＯ）の安定共振器内に波面を調節する波面調節機構を設置し、出力される出力レーザ光の空間コヒーレンスまたは空間コヒーレンスと相関するパラメータを計測する計測手段を設け、上記計測手段の計測結果の移動積算値に基づいて、前記波面調節機構により一方方向に対して波面を変化させるようにしたので、出射ビームの空間コヒーレンス及びビームダイバージェンスが変化し、増幅段レーザ（ＰＯ）から出力される光の空間コヒーレンスが低下させることができる。
（２）波面制御手段により、少なくとも上記レーザ光が出射されている間、波面調節機構を制御することにより、上記と同様、レーザ光が出射している間、光の空間コヒーレンスを安定に保つことができる。
（３）放電励起レーザ装置から出力されるレーザ光は、一対の放電電極の放電方向に垂直なＨ方向の方が、放電方向に平行なＶ方向より空間コヒーレンスの高い。
従って、共振器から出力されるレーザビームの波面を変化させる方向を、上記一対の放電電極の放電に対して垂直な方向とすることで、露光装置のマスク面でのスペックルを大幅に低減することができる。
（４）上記増幅段レーザ（ＰＯ）に入射するレーザビームの入射角を、上記レーザビームの波面の変化する方向に対して直交する方向に、変動させることにより、レーザ光をより効果的に低コヒーレント化することができる。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）から出力されるレーザビームの方向をレーザビームの波面の変化する方向に対して直交する方向に変動させることにより、レーザ光をより効果的に低コヒーレント化することができる。
（５）出力レーザ光の空間コヒーレンスが、予め定められた上限及び下限の範囲内となるように、上記波面調節機構によりレーザビームの波面を制御することにより、出力される光の空間コヒーレンスをより安定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のレーザ装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は、コヒーレンスモニタとしてビームダイバージェンスモニタを使用した場合の構成例を示す図である。
【図３】図３は、コヒーレンスモニタとしてヤングの干渉計を使用した場合の構成例を示す図である。
【図４】図４は、コヒーレンスモニタとしてシェアリングの干渉計を使用した場合の構成例を示す図である。
【図５】図５は、増幅段レーザ（ＰＯ）の共振器のミラーの姿勢角度を光軸に対してずらすことにより低空間コヒーレンスを実現する第１の実施例を示す図である。
【図６】図６は、増幅段レーザ（ＰＯ）の共振器のミラーの姿勢角度を光軸に対してずらすことにより低空間コヒーレンスを実現する第２の実施例を示す図である。
【図７】図７は、リアミラー、ＯＣ等を駆動するための一般的な２軸のジンバル機構付きのミラーホルダを有するアクチュエータの構成例を示す図である。
【図８】図８は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器に波面調節器を設置することにより低空間コヒーレンスを実現する実施例を示す図である。
【図９】図９は、シリンドリカルの凹凸レンズを組合せた、波面調節器の実施例を示す図である。
【図１０】図１０は、共振器としてリング型共振器を採用し、リング共振器を往復する毎に光の方向がずれるように設置した場合の第１の実施例を示す図である。
【図１１】図１１は、共振器としてリング型共振器を採用し、リング共振器を往復する毎に光の方向がずれるように設置した場合の第２の実施例を示す図である。
【図１２】図１２は、共振器としてリング型共振器を採用し、ミラーの曲率を変化させてリング共振器の光の波面を調整できるようにした場合の実施例を示す図である。
【図１３】図１３は、共振器としてリング型共振器を採用し、リング共振器の光路中に波面調節器を設置した実施例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＰＯのビームステアリングユニットによって、ビームの角度を振るためのアクチュエータの構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、ＭＯのビームステアリングユニットによって、ビームの角度を振るためのアクチュエータの構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、低コヒーレンスを実現するフローチャートのメインフローを示す図である。
【図１７】図１７は、空間コヒーレンスを低く安定化するため、共振器のミラーのアクチュエータを駆動するサブルーチン及び出射ビームの集光位置での集光状態を示す図である。
【図１８】図１８は、ビームステアリングユニットのミラー等を駆動するアクチュエータの駆動サブルーチン及び角度振りのプログラムパターン例を示す図である。
【図１９】図１９は、空間コヒーレンスをフィードバック制御する場合のメインフローを示す図である。
【図２０】図２０は、出力レーザ光の空間コヒーレンスと相関性のあるビームパラメータを検出するサブルーチン例を示す。
【図２１】図２１は、出力レーザ光の空間コヒーレンスの移動積算値で評価するサブルーチンの第１の実施例を示す図である。
【図２２】図２２は、出力レーザ光の空間コヒーレンスの移動積算値で評価するサブルーチンの第２の実施例を示す図である。
【図２３】図２３は、出力レーザ光の空間コヒーレンスの評価値に基づいてアクチュエータを駆動するサブルーチンの実施例を示す図である。
【図２４】図２４は、調整発振するためのサブルーチン例を示す図である。
【図２５】図２５は、特許文献１に記載されるＭＯＰＯ方式の概略構成を示す図である。
【図２６】図２６は、マスクとウエハを移動させることにより、スペックルの影響を低減する照明光学装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明のレーザ装置の基本構成を示す図である。
同図において、本発明のレーザ装置は、大きく分けると、スペクトル幅の狭いレーザ光を出力する発振段レーザ（ＭＯ：ＭａｓｔｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０と、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光を増幅共振させるための増幅段レーザ（ＰＯ：ＰｏｗｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）２０から構成される。
また、発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたシード光の増幅段レーザ（ＰＯ）２０への注入角度を調整するためのＭＯビームステアリングユニット３０と、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光共振器から出力された増幅光の角度を調整するためのＰＯビームステアリングユニット４０と光のパルス幅を伸ばすための光学パルスストレッチャ（ＯＰＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｔｒｅｔｃｈｅｒ）５０を有する。
さらに、レーザ光のコヒーレンスをモニタするコヒーレンスモニタ６０と、レーザの出力ビームを遮断するためのレーザシャッタ６５と、レーザ光のコヒーレンスをフィードバック制御するコヒーレンスコントローラ６６を有する。
【００１３】
発振段レーザ（ＭＯ）１０は出力結合ミラー（ＯＣ）１４と放電電極１ａが設置されたレーザチャンバ１１とスペクトル線幅を狭くするための狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３で構成されている。
レーザチャンバ１１内の放電電極１ａに高電圧が印加され放電すると、ＯＣ１４とＬＮＭ３の光共振器間でレーザ発振し、ＯＣ１４からスペクトル幅が狭いレーザ光が出力される。ＬＮＭ３はプリズムビームエキスパンダ３ａとリトロー配置された回折格子３ｂで構成されており、このモジュールで波長が選択されスペクトルが狭くなる。放電電極１ａは紙面と同一平面上にアノードとカソード電極が配置されている。発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザビームは放電方向に対して長い長方形のビーム形状で出力される。
この発振段レーザ（ＭＯ）１０からのビームは、ＭＯビームステアリングユニット３０に配置されている２枚の高反射ミラー３０ａ，３０ｂにより反射されて増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内にシード光を注入する。
この高反射ミラー３０ｂの図示しないミラーホルダにはミラーの姿勢角度を変化させるためのアクチュエータが内蔵されている。
【００１４】
増幅段レーザ（ＰＯ）２０はリアミラー２５と放電電極２ａが設置されたＰＯレーザチャンバ２１とＯＣ２４から構成されている。シード光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内に注入されると同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１内部の放電電極２ａに高電圧が印加され、放電する。これにより、シード光はリアミラー２５とＯＣ２４間で共振し、増幅発振する。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器の光学素子を、共振器から出力されるレーザビームの方向が、上記共振器を往復する毎にずれるように配置することにより、往復回数毎に、ＯＣ２から出力される増幅ビームの方向をずらすことができ、これにより、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力される光の空間コヒーレンスが低下させることができる。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内に波面を調節する波面調節機構を設置し、該波面調節機構により一方方向に対して波面を変化させることにより、同様に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力される光の空間コヒーレンスを低下させることができる。
【００１５】
この増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されたビームは、ＰＯビームステアリングユニット４０に配置されている２枚の高反射ミラー４０ａ、４０ｂにより反射されて、ＯＰＳ５０に入射する。
ＯＰＳ５０には、メインビームを分岐するためのビームスプリッタ５０ａと分岐された光を遅延し、かつ、転写結像させるためのリレーレンズ５０ｂ，５０ｃと高反射ミラー５０ｄ−５０ｇにより構成されている。
ＯＰＳ５０を出力した光はコヒーレンスを検出するためのコヒーレンスモニタ６０を透過し、出力レーザ光に異常が発生した場合に、レーザ光を露光装置に伝達させないようするために設置されたシャッタ６５を介して出力される。
レーザコヒーレンスコントローラ６６は、後述するようにコヒーレンスモニタ６０の検出値に基づいて、ＰＯ共振器光軸コントローラ６７に指令値を送出し、ＰＯ共振器光軸コントローラ６７は、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器の光学素子、あるいは共振器内に設置された波面を調節する波面調節機構（図示せず）を制御する。また、ＭＯビームステアリングユニット３０のミラー、ＰＯビームステアリングユニット４０のミラーのアクチュエータに駆動信号を送り、これらのミラーの角度などを制御し、出力レーザ光のコヒーレンスが所望の値になるように制御する。
【００１６】
次に上記コヒーレンスモニタ６０の構成例を示す。
図２に本発明のコヒーレンスモニタとしてビームダイバージェンスモニタを使用した場合の構成例を示す。
図２（ａ）に上記ビームダイバージェンスモニタの側面図を示し、（ｂ）に斜視図を示す。ＯＰＳ５０から出力されたレーザ光はビームスプリッタ６１ａにより一部の光を集光レンズ６１ｂに導入し、集光レンズ６１ｂの焦点面に２次元のＣＣＤ６１ｃを配置して、そのプロファイルを計測する。
ビームダイバージェンスＤは以下のように計算される。
Ｄ＝ＢＤ／ｆ…（１）
ここで、ｆ：集光レンズ６１ｂの焦点距離、ＢＤ：集光レンズ６１ｂの焦点位置での集光面上でのプロファイル幅である。例えば、プロファイル幅ＢＤは１／ｅ2の値における全幅で計算してもよい。
【００１７】
空間コヒーレンスのコヒーレント長ＸｃとレーザビームダイバージェンスＤとの間には以下の（２）式のような反比例の関係があるので（文献：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１１３８  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｉｔ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ（１９８９）ｐｐ１３７−１４３参照）、ビームダイバージェンスＤが計算されると、以下の式から空間コヒーレンスのコヒーレント長Ｘｃを求めることができる。ここでλ：波長である。
Ｄ・Ｘｃ＝２λ…（２）
ここで、空間コヒーレンスのコヒーレント長Ｘｃとは、干渉縞のコントラストが所定量（例えば１／ｅ2）以下となるシェア間隔（またはピンホール間隔）である。なお、シェア間隔（またはピンホール間隔）に関しては後述する。
一般に、放電励起エキシマレーザビームダイバージェンスは、放電方向と同じ方向をＶ方向と定義し、放電に対して垂直な方向をＨ方向と定義すると、Ｖ方向のビームダイバージェンスＤｖとＨ方向のビームダイバージェンスＤｈは以下のような関係がある。
Ｄｖ＞Ｄｈ…（３）
ビームダイバージェンスの評価として、放電方向Ｖと放電に対して垂直な方向Ｈに対して評価することが可能となる。
【００１８】
上述したビームダイバージェンスモニタ計測によるコヒーレンスモニタのメリットは以下の通りである。
（１）計測システムの構成が比較的簡単で容易に構成できる。
（２）レーザのポインティング（出射方向）も計測可能であり、ポインティングの監視装置にもなる。
（３）ポインティングの計測により、低コヒーレンス化のためのミラーの姿勢角の量及び方向を検出して、その検出値に基づいてフィードバック制御できる。
【００１９】
図３にコヒーレンスモニタとしてヤングの干渉計を使用した場合の構成例を示す。
図３（ａ）はヤングの干渉計の光学配置図を示し、同図（ｂ）に、ＣＣＤにより検出された干渉縞の模式図を示す。
図３（ａ）において、ビームスプリッタ６２ａによりＯＰＳ５０から出力されたレーザビームの一部がサンプルされ、所定の間隔Ｘのピンホール間隔のダブルピンホール６２ｂにレーザビームを照射する。ダブルピンホール６２ｂを透過した光は互いに干渉して干渉縞を発生させる。この干渉縞のプロファイルをＣＣＤ６２ｃにより測定する。
（ｂ）は、ＣＣＤにより検出された干渉縞の模式図を示す。干渉縞のコントラストＣは次の式（４）により計算される。
【００２０】
【数１】
0005580358.tif 000002
【００２１】
ここで、Ｉｍａｘ：干渉縞の最大値、Ｉｍｉｎ：干渉縞の最小値である。
この干渉縞のコントラストＣが高くなるほど、空間コヒーレンスは高くなり、低くなるほど空間コヒーレンスは低くなる。
放電方向Ｖ及び放電の垂直方向Ｈのコヒーレンスを計測する場合はそれぞれダブルピンホール６２ｂをＶ方向とＨ方向に並べるように透過型の回転ステージ６２ｄを回転させることによりそれぞれ計測することが可能なる。
また、別の実施例としては、Ｖ方向とＨ方向に対して並べるように、４個のピンホールを設置してＣＣＤによりＶ方向とＨ方向のプロファイルを検出してもよい。
また、上記ピンホール間隔は露光装置に設けられているフライアイレンズの間隔（隣り合うフライアイレンズ単体同士の間隔）と略一致させるのがよい。すなわち、フライアイレンズの間隔が露光面における干渉の程度を決めており、これと同じ間隔でピンホールを設けることで、露光面での干渉の程度をそのまま反映させることができる。
ただし、フライアイレンズのピッチ間隔がダブルピンホールを製作できないくらい細かな間隔の場合はこの限りではなく、所定のピンホール間隔で製作し、コントラストを計測して、空間コヒーレンスの高さの相対値を比較してもよい。
【００２２】
図４に、コヒーレンスモニタとしてシェアリングの干渉計を使用した場合の構成例を示す。
図４（ａ）はシェアリングの干渉計の光学配置図を示し、同図（ｂ）にシェア量ΔＳとＣＣＤで観測された干渉縞のコントラストの関係を示す。
図４（ａ）において、シェアリング干渉計は光を回折するための回折格子６３ｂ、平行光を集光するための集光レンズ６３ｃ、０次光をカット±１次光を透過させる２ホール遮光板６３ｄ、回折格子６３ｂの像を結像させるためのコリメータレンズ６３ｅと干渉縞のプロファイルを計測するＣＣＤ６３ｆで構成されている。
集光レンズ６３ｃの前側焦点面に回折格子６３ｂ、後ろ側焦点面に±１次光を透過させる２ホール遮光板６３ｄを配置する。また、±１次光を透過させる２ホール遮光板６３ｄの位置がコリメータレンズ６３ｅの前側焦点面となるように、コリメータレンズ６３ｅが配置され、コリメータレンズ６３ｅの後ろ側焦点面に回折格子６３ｂの像が結像する。ＣＣＤ６３ｆは、この回折像の位置の基準位置からＺの距離分だけ離れた位置に配置している。
【００２３】
ビームスプリッタ６３ａによりＯＰＳ５０から出力されたレーザビームの一部がサンプルされ、所定の間隔αの回折格子６３ｂにレーザビームを照射する。回折格子６３ｂを透過した光は回折し、集光レンズ６３ｃに入射する。集光レンズ６３ｃの焦点面には回折格子６３ｂにより回折した光が各次数毎に集光する。ここで、±１次光の集光点の間隔をｄとする。±１次光は２ホール遮光板６３ｄを透過し、その他の次数（０次光、±２次光、）は遮光される。＋１次光と−１次光はコリメータレンズ６３ｅを介してコリメータレンズ８３ｅの後ろ側焦点面に回折格子の像を結像する。
一般に回折の式は以下のように表される。
ｍλ＝ａ（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）…（５）
ここで、ｍ：回折光の次数、ａ：回折格子の溝間隔、α：回折格子の入射角度（＝０）、β：回折光の出射角度である。
１次光の回折角βは（５）式から
β＝ｓｉｎ-1（λ／ａ）…（６）
±１次光の間隔ｄは以下の式により求めることができる。
ｄ＝２ｔａｎβ・ｆ…（７）
【００２４】
この回折格子６３ｂの像とＣＣＤ６３ｆの距離をＺとするとシェア量ΔＳは以下の式で表される。
ΔＳ＝（ｄ／ｆ）Ｚ…（８）
図４（ｂ）にはシェア量ΔＳとＣＣＤ６３ｆで観測された干渉縞のコントラストＣの関係が示されており、コントラストＣの計算は前記（４）式で計算される。
シェア量ΔＳ＝０（ＣＣＤ６３ｆの位置が回折格子の結像面にあるときＺ＝０）におけるコントラストＣは１であり、ＣＣＤ６３ｆの位置少しずつ変化させて、その時の干渉縞の評価を行うことで、コントラストが計算できる。
一般的に、シェア量ΔＳが大きくなるにつれて干渉縞のコントラストは小さくなる。例えば、コントラストが１／ｅ2のコントラストになるシェア量を空間的コヒーレント長Ｘｃとして空間コヒーレンスの指標とすることができる。
【００２５】
コヒーレンスの計測としては、露光装置のフライアイレンズのピッチ間隔とシェア量ΔＳが略一致するようにＣＣＤ６３ｆの位置を固定して、干渉縞のコントラストを評価してもよいし、ＣＣＤ６３ｆの位置をスキャンさせてシェア量ΔＳとＣＣＤ６３ｆで観測された干渉縞のコントラストの関係を計測して評価してもよい。また、放電方向Ｖ及び放電に対して垂直な方向Ｈのコヒーレンスをそれぞれ計測する場合は回折格子６３ｂのピッチ方向をＶ方向とＨ方向に並べるように透過型の回転ステージ６３ｇを回転させることによりそれぞれ計測することにより可能となる。
ヤングの干渉計に比べてシェアリング干渉計のメリットを以下に示す。
（１）シェア量ΔＳを任意に設定可能であることである（ダブルピンホールが製作できないシェア量でも計測可能）。
（２）シェア量ΔＳと干渉縞のコントラストＣの関係を計測して、空間コヒーレンスのコヒーレント長Ｘｃを計測できる。
【００２６】
図５に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器のミラーの姿勢角度を光軸に対してずらすことにより低空間コヒーレンスを実現する第１の実施例を示す。
図５（ａ）に、本実施例の発振段レーザ１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０の側面図を示す。
発振段レーザ（ＭＯ：Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０はＯＣ１４と放電電極１ａが設置されたＭＯレーザチャンバ１１とスペクトル線幅を狭くするための狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３で構成されている。レーザチャンバ１１内の放電電極１ａに高電圧が印加され、放電するとＯＣ１４とＬＮＭ３の光共振器間でレーザ発振し、ＯＣ１４からスペクトル幅が狭いレーザ光が出力される。
ＬＮＭ３はプリズムビームエキスパンダ３ａとリトロー配置された回折格子３ｂで構成されており、このモジュールで波長が選択されスペクトルが狭くなる。放電電極１ａは紙面と同一平面上にアノードとカソード電極が配置されている。発振段レーザ（ＭＯ）１０のレーザビームは放電方向に対して長い長方形のビーム形状で出力される。このビームの空間コヒーレンスは放電方向Ｖにくらべて放電に対して垂直な方向Ｈのほうが高い。
【００２７】
このＭＯのビームは、ＭＯビームステアリングユニット３０に配置されている２枚の高反射ミラー３０ａ，３０ｂにより反射されて増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内にシード光を注入する。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０はリアミラー２５と放電電極２ａが設置されたＰＯレーザチャンバ２１とＯＣ２４から構成されている。シード光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内に注入されるのと同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の内部の放電電極２ａに高電圧が印加され放電する。
これにより、シード光はリアミラー２５とＯＣ２４間で共振し、増幅発振する。ここで増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器のリアミラーの姿勢角度を増幅光の往復する回数によって、ビームの出射角度がずれるように配置する。また、このＰＯ共振器の光路長は、ＭＯレーザ光の時間的コヒーレント長よりながくなるように構成されている。このようにすることにより、増幅段レーザ（ＰＯ）２０で増幅された各往復回数のビームどうしは干渉することはない。
【００２８】
図５（ｂ）に増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
スペクトルの狭いＭＯビームは高反射ミラー３０ｂにより反射されて、部分反射膜が施されたＰＯ共振器のリアミラー２５からウインド２２ａを介して斜めに放電空間に入射し、放電領域の放電に対して垂直な方向Ｈの端部を透過し増幅されて、ウインド２２ｂを透過して部分反射膜が施されたＯＣ２４を透過して０．５往復の光として出力される。
そして、ＯＣ２４で反射された光は反射角度α１でウインド２２ｂを介して、ＰＯチャンバ２１内の放電領域を透過増幅して、ウインド２２ａを介してリアミラー２５に到達する。
リアミラー２５の姿勢角度はＯＣ２４の法線に対して、Ｈ方向（放電に対して垂直な方向）にミラーの姿勢角度をずらした状態で設置してある。このリアミラー２５では反射角度β１で反射し、再びウインド２２ａを介して放電領域に入射し、放電領域を透過し増幅され、ウインド２２ｂを介してＯＣ２４を透過して出力される。
反射光はα２の角度で反射して、再び、ウインド２２ｂを介して放電空間を透過増幅して、ウインド２２ａを介してリアミラー２４により、反射角度β２で反射され、ウインド２２ａを介して放電空間を透過増幅して、ウインド２２ｂを介してＯＣ２４に到達して、透過光は出力光として取り出され、反射光はフィードバック光として戻される。
各ミラーの入反射角度はα１＞β１＞α２＞β２＞・・・・・の関係が成立している。
【００２９】
この実施例では、リアミラー２５の姿勢角度をＨ方向にＯＣ２４との軸をずらすことにより、各往復回数毎に、ＯＣ２４から出力される増幅ビームの方向がずれる。
これにより、ビームダイビームダイバージェンスを大きくすることができる。すなわち、ＯＣ２４を透過した光と反射して再びレーザ共振器を往復して出力された光は互いに干渉性はない。複数の干渉性のない光源の位置をずらし光源の大きさを大きくしたのと同じ効果をもたらす。この結果として増幅段レーザ（ＰＯ）から出力される光の空間コヒーレンスが低下する。
この例のリアミラー２５は部分反射膜がコートされており、６０％から９０％の範囲であれば正常に動作する。
【００３０】
図６に、増幅段レーザ（ＰＯ）の共振器のミラーの姿勢角度を光軸に対してずらすことにより低空間コヒーレンスを実現する第２の実施例を示す。
図６は増幅段レーザ（ＰＯ）の上面図を示し、増幅段レーザ（ＰＯ）の側面図は、図５と同様である。図５と異なる点は以下の通りである。
（１）リアミラー２５の共振器側の面に、シード光を全て透過させるための反射防止（ＡＲ）膜がコートされた領域が設けられ、また、シード光が共振して反射させる領域には高反射（ＨＲ）膜がコートされている。他方の面にはＡＲ膜がコートされている。
（２）ＯＣ２５の表面に、共振器側の面に、ＯＣ２５とし機能させるための部分反射（ＰＲ）膜と、ＯＣ２５側からシード光を注入するために、シード光を高反射させる高反射（ＨＲ）膜がコートされた領域が設けられ、もう一面は反射防止（ＡＲ）膜がコートされている。
【００３１】
スペクトルの狭いＭＯビームは高反射ミラー３０ｂにより反射されて、ＰＯ共振器のリアミラー２５のＡＲコート領域からウインド２２ａを介して斜めに放電領域をはずして透過しウインド２２ｂを介してＯＣ２４の高反射膜がコートされた領域に到達する。
そして、ＯＣ２４の高反射膜で全反射された光は反射角度α１でウインド２２ｂを介して、ＰＯチャンバ２１内の放電領域のＨ方向の端部を透過増幅して、ウインド２２ａを介してリアミラー２５のＨＲ部に到達する。リアミラー２５の姿勢角度はＯＣ２４の法線に対して、Ｈ方向にミラーの姿勢角度をずらした状態で設置してある。このリアミラー２５では反射角度β１で反射し、再びウインド２２ａを介して、放電領域を透過増幅して、ウインド２２ｂを介してＯＣ２４を透過して出力される（１往復光）。
反射光はα２の角度で反射して、再び、ウインド２２ｂを介して放電空間を透過増幅して、ウインド２２ａを介してリアミラー２５により、反射角度β２で反射される。そして、ウインド２２ａを介して放電空間を透過増幅して、ウインド２２ｂを介してＯＣ２４に到達して、透過光は出力光（２往復光）として取り出され、反射光はフィードバック光として戻される。
各ミラーの入反射角度はα１＞β１＞α２＞β２＞・・・・・の関係が成立している。
【００３２】
この実施例では、リアミラー２５の姿勢角度をＨ方向にＯＣ２４との軸をずらすことにより、各往復回数毎に、ＯＣ２４から出力される増幅ビームの方向がずれる。これにより、ビームダイバージェンスを大きくすることができる。
すなわち、ＯＣ２４を透過した光と反射して再びレーザ共振器を往復して出力された光は互いに干渉性はない。複数の干渉性のない光源の位置をずらし光源の大きさを大きくしたのと同じ効果をもたらす。この結果として増幅段レーザ（ＰＯ）から出力される光の空間コヒーレンスが低下する。
図５の実施例に対し、図６の実施例のメリットは、シード光の注入効率を高くして、なおかつ、空間コヒーレンスをＨ方向に対して低下させ、露光装置のマスク及び露光面でのスペックルを低減することができる点にある。
【００３３】
ここで、一般に放電励起式エキシマレーザの放電断面は、放電電極の放電方向（Ｖ方向）の幅は放電に対して垂直な方向（Ｈ方向）の幅に比べて長い。したがって、レーザビームの断面は長方形（例えばＨ方向２ｍｍ、Ｖ方向１２ｍｍ）の形で出力される。ビームダイバージェンスは（例えばＨ方向１ｍｒａｄ、Ｖ方向１．５ｍｒａｄ）したがって、Ｖ方向の空間コヒーレンスはＨ方向に比べて低くなる。
そこで、空間コヒーレンスの高いＨ方向に、ＯＣ２４から出力されたビームが方向往復毎にずれることにより、Ｖ方向と同等のＨ方向の空間コヒーレンスにすることができ、露光装置のマスク面でのスペックルを大幅に低減することができる。
例えば、増幅段レーザ（ＰＯ）から出力された、Ｈ方向のビーム幅とビームダイバージェンスをそれぞれＷｐｏｈとＤｐｏｈとし、Ｖ方向のビーム幅とビームダイバージェンスをそれぞれ  ＷｐｏｖとＤｐｏｖとすると、次の（９）式が成立するように、ＰＯ共振器のミラーのアライメントを調整して、固定しておくことで、露光装置でのスペックルを著しく低減可能となる。
Ｗｐｏｈ・Ｄｐｏｈ＝Ｗｐｏｖ・Ｄｐｏｖ…（９）
【００３４】
この方式のメリットは、空間コヒーレンスの高い方向（すなわち放電に対して垂直な方向（Ｈ方向））に対して、ＰＯ共振器のアライメントずらすことにより、露光装置のマスク上でのスペックルを低減できる。
また、（９）式のような関係となるようにＰＯ共振器のミラーの姿勢角度を調節し、固定することにより、レーザ光をＶ方向とＨ方向の大きさが同じになるように、Ｈ方向をビームエキスパンドしても、空間コヒーレンスは同じとなるため、露光装置の照明光学系のフライアイレンズに入射しても、スペックルの発生は非常に小さくなり、方向性がなくなる。
【００３５】
本発明は上記実施例に限定されることなく例えば以下のように構成してもよい。
（１）リアミラー２５の姿勢角度をずらしたが、ＯＣ２４の角度をずらしてもよい。
（２）図５の実施例において、リアミラーとして図６の実施例に使用されているＡＲ膜がコートされている領域とＨＲ膜がコートされているリアミラーを設置してもよい。この場合は発振段レーザ（ＭＯ）１０のシード光の注入位置を上記領域コートされたリアミラーのＡＲコートされた領域とし、この領域からＰＯ共振器中に注入しても同様な動作が可能である。要するに、ＰＯ共振器のアライメントをずらして、往復毎のビームの方向を変化させる方式であればよい。
（３）図５及び図６の実施例において、ＯＣ２４の方向から出力レーザ光とかさならないように斜めにシード光を注入して、ＰＯ共振器のアライメントをずらして、往復毎のビームの方向を変化させる方式であってもよい。
また、図５及び図６の実施例では、平面ミラーのリアミラー２５と平面ミラーのＯＣ２４の共振器構成としているが、安定共振器であれば曲率がついたリアミラー２５及びＯＣ２４で共振器を構成し、ＯＣ２４とリアミラー２５の光軸をずらすことにより、出射されるレーザビームの方向が往復毎にずれるようにＯＣ２４とリアミラー２４のアライメントをずらしてもよい。
【００３６】
ここで、上記リアミラー２５等を振るアクチュエータの構成例について説明する。
図７に、リアミラー、ＯＣ等を駆動するための一般的な２軸のジンバル機構付きのミラーホルダを有するアクチュエータの構成例を示す。
このジンバル機構付きミラーホルダはＬ型プレート７２と、ミラー７０が取り付けられたプレート７１がパルスモータ７３ａの移動ピン７６ａとパルスモータ７３ｂの移動ピン７６ｂと支点７７の３点で支持されている。これらの板の固定は引っ張りバネ７５ａ及び７５ｂにより行われている。
このミラーホルダの動作はパルスモータ７３ａ，７３ｂの移動ピン７６ａ，７６ｂが出し入れされることによりプレート７１の姿勢角度が変化する。さらに、この例では、移動ピン７６ａ，７６ｂとプレート７１との間にＰＺＴ（ピエゾ素子）７４ａ，７４ｂを設置してある。ＰＺＴ７４ａ，７４ｂに高電圧を印加することにより、高速に厚みを変化させることができる。したがって、パルス毎にＰＺＴ７４ａ，７４ｂを駆動して、ミラーの姿勢角度を振ることが可能となる。
また、パルスモータ７３ａ及びパルスモータ７３ｂを駆動させることにより、２軸のミラー７０の姿勢角度を変化させることができる。
なお、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器から出力されるビームの方向を往復毎に変化させるには、制御の必要がないため、パルスモータの代わりにマイクロメータを設置して、所定の目盛り位置で調整し、固定してもよい。
また、ミラーの調整機構はシンバル機構に限定されることなく、ミラーの姿勢角度を調節可能な機構がついていればよい。なお、図７では、ミラーをプレート上に配置する場合について示したが、リアミラー、ＯＣのようにレーザ光を透過させる場合には、ミラーの端部を上記プレートに取り付け、レーザ光が透過できるようにする。
【００３７】
図８に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器に波面調節器８０を設置することにより低空間コヒーレンスを実現する実施例を示す。
図８（ａ）に本発明の発振段レーザ（ＭＯ）１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０の側面図を示す。
この発振段レーザ（ＭＯ）１０のビームは、ＭＯビームステアリングユニット３０に配置されている２枚の高反射ミラー３０ａ，３０ｂにより反射されて増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内にシード光として注入される。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０は部分反射コートされたリアミラー２５（反射率Ｒ＝６０％〜９０％）と放電電極が設置されたＰＯレーザチャンバ２１と、波面調節器８０とＯＣ２４から構成されている。
シード光が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器内に注入されると同期して、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１内部の放電電極２ａに高電圧が印加され放電する。これにより、シード光はリアミラー２５とＯＣ２４間で共振し、増幅発振する。
【００３８】
ここで増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器のＰＯチャンバ２１とＯＣ２４の間には波面調節器８０が設置され、波面調節器８０によって、出射ビームの空間コヒーレンス及びビームダイバージェンスを変化させることができる。そして、増幅段レーザ（ＰＯ）の共振器長ＬはＭＯレーザ光の時間的コヒーレント長ｌｃ／２のより長くなるように構成されている。ここで、レーザの時間的コヒーレント長ｌｃは以下の式で表される。
ｌｃ＝λ2／Δλ
λ：レーザの中心波長、Δλ：ＭＯのスペクトル線幅。
このようにすることにより、増幅段レーザ（ＰＯ）２０で増幅された各往復回数のビームどうしは干渉することはない。
図８（ｂ）に増幅段レーザ（ＰＯ）の上面図を示す。
スペクトルの狭いＭＯビームは高反射ミラー３０ｂにより反射されて、ＰＯ共振器のリアミラー２５からウインド２２ａを介して放電領域に入射し、放電領域を透過し増幅されてウインド２２ｂを介して、波面調節器８０を透過し、波面が放電方向に対して垂直な平面内でシリンドリカル状に変化する。そして、ＯＣ２４を透過して０．５往復の光として出力される。
ＯＣ２４で反射された光は再び波面調節器８０により、Ｈ方向の面内で波面が変化しウインド２２ｂを介して、ＰＯチャンバ２１内の放電領域を透過増幅し、ウインド２２ａを介してリアミラー２５に到達する。この光はリアミラー２５で反射し、再びウインド２２ａを介して、放電領域を透過増幅して、ウインド２２ｂを介して、波面調節器８０によりＨ方向に対して波面が変化してＯＣ２４を透過して出力される。反射光はフィードバック光として戻されこれを繰り返す。
【００３９】
この例のリアミラー２５は部分反射膜がコートされており、６０％から９０％の範囲であれば正常に動作する。
波面調整器として、凹凸のシリンドリカルレンズを組合せることにより、Ｖ方向の波面を変化させずに、Ｈ方向の波面を調節することができる。
この例では、増幅段レーザ（ＰＯ）のＯＣ２４とＰＯチャンバ２１の間に波面調節器８０を設置したが、これに限定されることなく、リアミラー２５とＰＯチャンバ２１の間に設置してもよい。
また、リアミラー２５またはＯＣ２４の曲率が自由に変更できるようなデフォーマブルミラーを設置して、波面を調節してもよい。
【００４０】
図９に、シリンドリカルの凹凸レンズを組合せた、波面調整器の実施例を示す。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に波面調節器の上面図と側面図をそれぞれ示す。
シリンドリカル凹レンズ８０ａは光軸方向に移動する１軸の自動ステージ８１上に固定され、シリンドリカル凸レンズ８０ｂはプレート８４上に固定されている。１軸の自動ステージ８１には、パルスモータ８５とＰＺＴ８６が設置され、高速で小さく移動させる時はＰＺＴ８６でパルス毎に移動させることが可能となる。
大きく移動させる時はパルスモータ８５により大きくステージ８１を移動させることができる。このような自動ステージ８１は、空間コヒーレンスを露光装置が要求する所望の範囲に空間コヒーレンスを調節する場合に必要となる。
【００４１】
図１０に増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器としてリング型共振器を採用し、少なくとも１枚のミラーの姿勢角度を、リング共振器を往復する毎にＯＣ２５から出力される光の方向がずれるように設置した場合の第１の実施例を示す。
図１０（ａ）及び（ｂ）は発振段レーザ（ＭＯ）１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図と側面図をそれぞれ示す。
図１０（ｂ）に示すように、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー３１ａが、その互いの面の角度が９０度をなすように配置されている。また、ＰＯチャンバ２１のリア側には、２枚の４５度入射で高反射する高反射ミラー３１ｂと３１ｃが設けられ、その互いの面の角度が９０度よりもやや小さな角度βになるように配置されている。
そして、ＯＣ２４、高反射ミラー３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのミラー面は電極の放電面に平行に設置されている。すなわち、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器の光軸は放電面に対して垂直な面内を含むように配置されている。また、ＯＣ２４と高反射ミラー３１ａのミラー面の交点と高反射ミラー３１ｂ，及び３１ｃのミラー面の交点が一致するよう配置されている。
【００４２】
ＭＯビームは高反射ミラー３０ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に入射角度４５度で入射する。このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー３１ａに４５度で入反射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１内に入射する。このシード光は放電電極２ａに対して、略平行な光軸で透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過する。
さらに、このシード光は高反射ミラー３１ｂに４５度で入反射し、高反射ミラー３１ｃに４５度よりも多少小さな角度で入反射する。４５度で入反射する場合はβの角度は９０度であり、同図の点線の矢印のように光が進みＯＣでの注入位置と一致するところに光が戻る。
一方、本発明では、高反射ミラー３１ｃの反射角度を４５度よりも多少小さくして放電空間を透過させ増幅し、ＯＣ２４には、同図に示すように注入位置から移動した位置に入射する。このＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。
【００４３】
一方、ＯＣ２４での反射光は、１往復目のＰＡＳＳに対して多少傾いた光軸で再び全反射ミラー３１ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー３１ｂ及び３１ｃに入射する。そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目のＰＡＳＳに対して所定の距離だけ平行移動した光軸で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、反射光はレーザ光として出力され、透過光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が傾き移動して増幅発振する。その結果、ＯＣ２４から出力されるビームは、往復毎に方向が変化する。
【００４４】
この実施例では、リング共振器の姿勢角度をＨ方向に軸をずらすことにより、各往復回数毎に、ＯＣ２４から出力される増幅ビームの方向をずらしている。これにより、前記ファブリペロ型共振器の場合と同様にビームダイバージェンスを大きくすることができる。すなわち、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器長ＬはＭＯレーザ光の時間的コヒーレント長ｌｃ／２のより長くなるように構成されている。このため、ＯＣ２４を透過した光と反射して再びレーザ共振器を往復して出力された光は互いに干渉性はない。複数の干渉性のない光源の位置をずらし光源の大きさを大きくしたのと同じ効果をもたらす。この結果として増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力される光の空間コヒーレンスが低下する。
【００４５】
以上のように、ＭＯレーザ光を増幅段レーザ（ＰＯ）２０の前記リング共振器に注入し、その注入された光が、往復毎に注入位置が、増幅段レーザ（ＰＯ）２０レーザの放電の面に対して略垂直方向（Ｈ方向）に移動しながら往復し、往復毎に増幅される光共振器を配置することにより図５の実施例のメリットに加えて以下のメリットがある。
（１）図５の実施例のようなリアミラーの裏面からの注入方式にくらべて、注入効率が高い。
（２）往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、ＰＯレーザのリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
【００４６】
また、この実施例では、高反射ミラー３１ｃの角度を放電方向に対して垂直な面内で反射角度を４５度より大きな角度で反射させることによって、往復毎のビームの位置を移動させたが、この実施例に限定されることなく、リング共振器を構成するミラーの中で少なくとも１枚のミラーの入反射角度を他のミラーの入反射角（ここでは４５度）からずらして、往復毎のＯＣ上でのビーム位置が移動させ、ＯＣ２４から出射するビームが往復毎にＨ方向にずれるようにすればよい。
さらに、この実施例では、平面ミラーで構成されたリング共振器の例を示したが、この例に限定されることなく、安定共振器を構成した曲率のついたミラーで構成されたリング共振器においても同様にＯＣから出力されるレーザ光の方向を共振器の往復毎にずらすように、曲率のついたミラーの姿勢角度を放電方向の垂直な平面内でずらしても同様な効果を得ることができる。
【００４７】
図１１に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器としてリング型共振器を採用し、少なくとも１枚のミラーの姿勢角度を、リング共振器を往復する毎にＯＣ２４から出力される光の方向がずれるように設置した場合の第２の実施例を示す。
図１０の実施例との違いは以下の点である。
（１）リング共振器として往路と復路両方で放電空間を通過して増幅するタイプのリング共振器を採用している。
（２）ＯＣ２４と高反射ミラー３１ａの面の交点とレーザの光軸中心（放電方向に直交し、放電領域の中心を通る線）との距離をＡとし高反射ミラー３１ｂと３１ｃの面の交点とレーザの光軸中心の距離をＢとして、ＡとＢの大きさが略等しくなるように配置されている。
この実施例でも、ＯＣ２４及び高反射ミラー３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの面は、放電方向の面に対して平行に設置されリング共振器の光は放電方向の面に対して垂直な面内を進む。
【００４８】
以下この共振器の動作を説明する。
ＭＯビームは高反射ミラー３０ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部にβ１＝４５度で入射する。４５度の部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を透過し高反射ミラー３１ａに入射角度α１（４５度よりも数ｍｒａｄ小さな角度）で入反射し、ウインド２２ａを透過し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の放電空間に傾いて入射され、放電電極２ａにシード光に同期して、電圧が印加され放電する。
そして放電空間を透過したシード光は増幅され、ウインド２２ｂを透過し高反射ミラー３１ｃに入射角度α２（＝α１）で入反射する。
【００４９】
そして、高反射ミラー３１ｂに入射角度β２で４５度よりも多少小さな角度で入反射し、放電電極の長手方向と平行な光軸でウインド２２ｂを透過し、再び放電している放電空間に導かれ、増幅される。そして、ビームは注入部から放電方向の面に対して垂直な面内で移動し、ＯＣ２４に入射し一部透過して、レーザの出力光（１往復光）となり、一部は反射され再び高反射ミラー３１ａに入射し、同様に放電空間を１往復目のＰＡＳＳに対してずれた光軸で透過し、高反射ミラー３１ｂ及び３１ｃにより再び放電空間を１往復目のＰＡＳＳに対してずれた光軸で透過し、１往復目に対して移動してビームは再びＯＣ２４のＰＲ部（部分反射領域）に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路がずれて移動して増幅発振する。  その結果、ＯＣ２４から出力されるビームは、往復毎に方向が変化する。
【００５０】
この実施例では、リング共振器の姿勢角度をＨ方向に軸をずらすことにより、各往復回数毎に、ＯＣ２４から出力される増幅ビームの方向がずれる。これにより、ファブリペロ型共振器の場合と同様にビームダイバージェンスを大きくすることができる。すなわち、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器長ＬはＭＯレーザ光の時間的コヒーレント長ｌｃ／２のより長くなるように構成されている。このため、ＯＣ２４を透過した光と反射して再びレーザ共振器を往復して出力された光は互いに干渉性はない。複数の干渉性のない光源の位置をずらし光源の大きさを大きくしたのと同じ効果をもたらす。この結果として増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力される光の空間コヒーレンスが低下する。
以上のように、ＭＯレーザ光を増幅段レーザ（ＰＯ）２０の前記リング共振器に注入し、その注入された光が往復毎に注入位置が増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電の面に対して略垂直方向（Ｈ方向）に移動しながら往復毎に増幅する光共振器を配置することにより図１０の実施例のメリットに加えて、往路と復路で増幅するため、増幅効率が高くなるというメリットがある。
【００５１】
また、この実施例では、高反射ミラー３１ｃの角度を放電方向に対して垂直な面内で反射角度を４５度より小さな角度で反射させることによって、往復毎のビームの位置を移動させたが、この実施例に限定されることなく、リング共振器を構成するミラーの中で少なくとも１枚のミラーの入反射角度を他のミラーの入反射角（ここでは４５度）からずらして、往復毎のＯＣ上でのビーム位置が移動させ、ＯＣ２から出射するビームが往復毎にＨ方向にずれるようにすればよい。
さらに、この実施例では、平面ミラーで構成されたリング共振器の例を示したが、この例に限定されることなく、安定共振器を構成した曲率のついたミラーで構成されたリング共振器においても同様にＯＣから出力されるレーザ光の方向を共振器の往復毎にずらすように、曲率のついたミラーの姿勢角度を放電方向の垂直な平面内でずらしても同様な効果を得ることができる。
【００５２】
図１２に、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の共振器としてリング型共振器を採用し、少なくとも１枚のミラーの曲率を変化させてリング共振器の光の波面を調整できるようにした場合の実施例を示す。
以下この共振器の動作を説明する。
ＭＯビームは高反射ミラー３０ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に４５度で入射する。４５度入射で部分反射する部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を透過し高反射ミラー３１ａに入射角度α（４５度よりも数ｍｒａｄ小さな角度）で入反射し、ウインド２２ａを透過し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の放電空間に傾いて入射され、放電電極２ａにシード光に同期して、電圧が印加され放電する。  そして放電空間を透過したシード光は増幅され、ウインド２２ｂを透過し高反射ミラー３１ｃに入射角度αで入反射する。そして、高反射ミラー３１ｂに入射角度４５度で入反射する。
【００５３】
この高反射ミラー３１ｂの裏面には複数の伸縮自在のアクチュエータ３２が取り付けられており。これらのアクチュエータ３２を制御することにより、任意の曲率のミラー面を形成することができる、このミラーをデフォーマブルミラーと呼ぶ。このデフォーマブルミラーにより波面が放電方向に対して垂直な平面内で変化させることができる。このデフォーマブルミラーを反射した光はウインド２２ｂを介して、再び放電している放電空間に導かれ、増幅される。そして、ビームはＯＣ２４に入射し一部透過して、レーザの出力光（１往復光）となり、一部は反射され、フィードバック光としてリング共振器内に戻される。
この実施例では、以上のように、リング共振器のデフォーマブルミラーによりを放電方向に対して垂直な平面内で波面を調節することにより、出射ビームの空間コヒーレンス及びビームダイバージェンスが変化する。
【００５４】
以上のように、ＭＯレーザ光を増幅段レーザ（ＰＯ）２０の前記リング共振器に注入し、リング共振器を構成するミラーを波面調節可能なデフォーマブルミラーとすることにより、図８の実施例のメリットに加えて以下のメリットがある。
（１）ＯＣ２４から注入するため注入効率が高くなる。
（２）往路と複路で増幅するため、増幅効率が高くなる。
（３）反射型の波面調整器であるため、リング共振器に余分な素子が必要なく、効率が高い。
また、この実施例では、高反射ミラー３１ｂをデフォーマブルミラーとしたが、これに限定されることなく、リング共振器を構成する高反射ミラーのどれかをデフォーマブルミラーとすればよい。
【００５５】
図１３に、増幅段レーザ（ＰＯ）の共振器としてリング型共振器を採用し、リング共振器の光路中に波面調節器を設置した実施例を示す。
以下この共振器の動作を説明する。
ＭＯビームは高反射ミラー３０ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に４５度で入射する。４５度入射で部分反射する部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を透過し高反射ミラー３１ａに入射角度α（４５度よりも数ｍｒａｄ小さな角度）で入反射し、ウインド２２ａを透過し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の放電空間に傾いて入射され、放電電極２ａにシード光に同期して、電圧が印加され放電する。  そして、放電空間を透過したシード光は増幅され、ウインド２２ｂを透過し高反射ミラー３１ｃに入射角度αで入反射する。そして、高反射ミラー３１ｂに入射角度４５度で入反射する。
【００５６】
この反射光はシリンドリカルの凹凸レンズで構成された波面調節器８０に入射する。この波面調節器８０には、シリンドリカルレンズが光軸方向に移動できるようにアクチュエータが取り付けられており。これらのアクチュエータを制御することにより、任意の曲率の波面を形成することができる。
この波面調節器８０により波面が放電方向に対して垂直な平面内で変化させることができる。この波面調節器８０を透過した光はウインド２２ｂを介して、再び放電している放電空間に導かれ増幅される。そして、ビームはＯＣ２４に入射し一部透過して、レーザの出力光（１往復光）となり、一部は反射され、フィードバック光としてリング共振器内に戻される。
【００５７】
この実施例では、リング共振器中に設けた波面調節器８０により放電方向に対して垂直な平面内で波面を調節し、出射ビームの空間コヒーレンス及びビームダイバージェンスを変化させる。
以上のように、ＭＯレーザ光を増幅段レーザ（ＰＯ）２０の前記リング共振器に注入し、リング共振器の光路中に波面調節可能な波面調節器８０を設けることにより、図８の実施例のメリットに加えて以下のメリットがある。
（１）ＯＣ２４から注入するため注入効率が高くなる。
（２）往路と複路で増幅するため、増幅効率が高くなる。
また、この実施例では、波面調節器８０を高反射ミラー３１ｂとレーザチャンバ２１の光路間に設置したが、これに限定されることなく、リング共振器の光路中であればどこに設置してもよい。
【００５８】
以上では、共振器のミラーの姿勢角度を光軸に対してずらしたり、波面調節器を用いて低空間コヒーレンス化を図る場合について説明したが、前述したように、ＭＯビームステアリングユニット３０のミラー、ＰＯビームステアリングユニット４０のミラーの角度を制御することにより、出力レーザ光の低コヒーレンス化を図ることもできる。
以下、これらのミラーの角度を振ることにより低コヒーレンス化を図る場合の実施例について説明する。
【００５９】
図１４に、ＰＯのビームステアリングユニットによって、ビームの角度を振るためのアクチュエータの構成例を示す。
図１４（ａ）は、ＰＯビームステアリングユニット内のミラーの姿勢角度を変えてビームを振る例を示す図である。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されたレーザビームを高反射ミラー４１ａにより反射させ、さらに高反射ミラー４１ｂによりＯＰＳ５０に導く場合において、同図に示すように高反射ミラー４１ｂのミラーホルダ４４としてジンバル機構付きのホルダを使用し、パルス毎にミラーの姿勢角度を変化させる。ミラーホルダの機構４４としては、図７に示したものと同じものでよい。
ビームを振る方向としては、レーザの放電に対して垂直な方向（Ｈ方向）に振るのが好ましいが、前述したように共振器のミラーの姿勢角度をずらしたり、波面調節器を用いて、波面を変化させる場合には、ＰＯビームステアリングユニット内のミラーにより、共振器から出力されるレーザビームのずれる方向、あるいは波面を変化させる方向に対して直交する方向に、ビームを振るのが望ましい。
【００６０】
図１４（ｂ）は、光路中にウエッジ基板を配置し、ウエッジ基板への入射角度を変化させることにより、ビームの出射角度を振る例を示す図である。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０から出力されたレーザビームを高反射ミラー４１ａにより反射させ、ウエッジ基板４５ａに入射屈折させてビームの方向を変化させ、さらに高反射ミラー４１ｂによりＯＰＳ５０に導くシステムとなっている。ここでウエッジ基板４５ａはこの基板への入射角度を変化させられるように自動回転ステージ４５ｂに固定されている。
自動回転ステージ４５ｂはパルスモータ４２ａの移動ピンの先にはＰＺＴ４２ｂが設置されており、回転ステージ４５ｂに固定されているプレート４２ｄと当接されこのプレート４２ｄの背面側にはプランジャネジ４２ｃのピンが当接されている。粗動回転を行うときはパルスモータのピンが移動することにより回転ステージ４５ｂを回転制御する。高速で、微調回転させる時は、ＰＺＴ４２ｂにより駆動させることにより、回転制御が可能となっている。
図１４（ｃ）はウエッジ基板４７ａを入射光軸中心に回転させることによりレーザのビームの方向を変更する場合の構成例を示す図であり、（ｃ−１）は（ｃ−２）をＡＡから見た図である。
ウエッジ基板４７ａは透過型の回転ステージ４７ｂに設置されており、歯車４６ｂをパルスモータ４２ａで回転させることにより、歯車４６ａが回転する。歯車４６ａの上にはウエッジ基板４７ａが固定されており、レーザビームの方向が円周上を回転するような形でビームを振ることができる。例えば、露光装置の露光パルス数がＮパルスであれば、Ｎパルスの間にウエッジ基板４７ａが１回転するように回転スピードを制御することにより、全方向での低コヒーレンス化が可能となる。
なお、上記（ｂ）（ｃ）に示す構成の場合にも、共振器から出力されるレーザビームのずれる方向、あるいは波面を変化させる方向に対して直交する方向に、ビームを振るのが望ましい。
【００６１】
図１５に、ＭＯのビームステアリングユニットによって、ビームの角度を振るためのアクチュエータの構成例を示す。
ビームステアリングユニットの構成は図１４の実施例と機能的には同じである。
図１５（ａ）は、ＭＯビームステアリングユニット内のミラーの姿勢角度を振る例である。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたレーザビームを高反射ミラー３１ａにより反射させ、さらに高反射ミラー３１ｂにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０に導く場合において、高反射ミラー３１ｂのミラーホルダ３４としてジンバル機構付きのホルダを使用し、パルス毎にミラー３１ｂの姿勢角度を変化させる。ミラーホルダの機構３４としては、図７に示したものと同じものでよい。
ビームを振る方向としては、レーザの放電に対して垂直な方向（Ｈ方向）に振るのが好ましいが、前述したように共振器のミラーの姿勢角度をずらしたり、波面調節器を用いて、波面を変化させる場合には、共振器から出力されるレーザビームのずれる方向、あるいは波面を変化させる方向に対して直交する方向に、ビームを振るのが望ましい。
【００６２】
図１５（ｂ）は、光路中にウエッジ基板３５ａを配置し、ウエッジ基板３５ａへの入射角度を変化させることにより、ビームの出射角度を振る例である。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたレーザビームを高反射ミラー３１ａにより反射させ、ウエッジ基板３５ａに入射屈折させてビームの方向を変化させ、さらに高反射ミラー３１ｂにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０に導く構成となっている。ここでウエッジ基板３５ａはこの基板への入射角度を変化させられるように自動回転ステージ３５ｂに固定されている。回転ステージ３５ｂはパルスモータ３２ａの移動ピンの先にはＰＺＴ３２ｂが設置されており、回転ステージ３５ｂに固定されているプレート３２ｄと当接されこのプレート３２ｄの背面側にはプランジャネジ３２ｃのピンが当接されている。粗動回転を行うときはパルスモータのピンが移動することにより回転ステージ３５ｂを回転制御する。高速で、微調回転させる時は、ＰＺＴ３２ｂにより駆動させることにより、回転制御可能となっている。
【００６３】
図１５（ｃ）はウエッジ基板を入射光軸中心に回転させることによりレーザのビームの方向を変更する例である。
ウエッジ基板３７ａは透過型の回転ステージ３７ｂに設置されており、歯車３６ｂをパルスモータ３２ａで回転させることにより、歯車３６ａが回転する。歯車３６ａの上にはウエッジ基板３７ａが固定されており、レーザビームの方向が円周上を回転するような形でビームを振ることができる。例えば、露光装置の露光パルス数がＮパルスであれば、Ｎパルスの間にウエッジ基板３７ａが１回転するように回転スピードを制御することにより、全方向での低コヒーレンス化が可能となる。
【００６４】
次に、上記実施例に示した低コヒーレンス化の制御例について説明する。
まず、空間コヒーレンスの指標値または空間コヒーレンスを検出せずに、パルス毎にレーザビームの角度を所定のプログラムにしたがって変化させる場合について説明する。
図１６に、前記アクチュエータを駆動して、低コヒーレンスを実現するフローチャートのメインフローを示す。
低空間コヒーレンス化の制御のスタートはまず、ステップ１０１でレーザが発振したかどうかを検出する。この場合、実際の発光したことを検出しなくても、露光装置からの発光のトリガ信号を受信して、レーザ発振したと判断してもよい。
レーザの発光を検出すると、次のステップ１０２に移行し、空間コヒーレンスを低くするためのアクチュエータを駆動するサブルーチンにはいる。
このサブルーチンで空間コヒーレンスを低下させるための、例えば共振器のミラーの姿勢角度等を駆動させる。
【００６５】
図１７（ａ）は、空間コヒーレンスを低く安定化するため、共振器のミラーのアクチュエータを駆動するサブルーチンを示す。
このサブルーチンでは、増幅段レーザ（ＰＯ）２０からの出射ビームの方向が往復毎に、出射ビームの角度がずれるように、図５及び図６に示した実施例のように、ＰＯ共振器のミラー等姿勢角度を固定制御する。または、図１５及び１６の実施例のように、ＰＯの共振器内の光の波面を制御固定してもよい。
図１７（ｂ）は、前記図５の実施例において、集光位置でのビームの形を示す。増幅段レーザ（ＰＯ）２０からの出射ビームの集光像が０．５往復（Ａ）に対して、１．５往復光（Ｂ）、２．５往復光（Ｃ）、３．５往復（Ｄ）でＨ方向に出射ビームの集光像がずれ、この場合のＨ方向のビームダイバージェンスは約４倍となり、Ｈ方向の空間コヒーレンスは低下する。
この実施例のメリットはパルス毎に例えばミラーの姿勢角度を変化させなくても、上記のようにある所望の固定値に固定しておくだけで、空間コヒーレンスが低くできるメリットがある。だだし、露光装置へのビームの許容角度の範囲内であれば、上記ミラー等の姿勢角度を変化させることにより、さらに、空間コヒーレンスを低くすることが可能となる。
【００６６】
図１８（ａ）に、低コヒーレンスを実現するため、ＰＯ及びＭＯビームステアリングユニットのミラー等を駆動するアクチュエータの駆動サブルーチンを示す。
このサブルーチンではまずステップ２０１でビーム振りのプログラムパターンを呼び出す。
そして、ステップ２０２に移行し、ステップ２０１で呼び出したプログラムパターンとなるようにＭＯまたはＰＯのビームステアリングユニットから出射するレーザビームの方向を変化させる。そして、メインルーチンに戻る。
図１８（ｂ）にビームの角度振りのプログラムパターンの例を示す。
このビームの角度振りのパターンを、ビームのポインティング（ビームの方向の指標）の点で表し、点が１パルスを表している。
ビームのポインティングを計測する場合は、前記図２に示したように、サンプル光を集光レンズで集光し、集光レンズの焦点面にＣＣＤカメラを配置することによって計測できる。ＣＣＤカメラに計測された集光プロファイルの重心を計算することにより、ビームのポインティングすなわち方向を計測できる。
【００６７】
この図の点の位置は例えば、パルス毎の集光ビームの重心位置を表しており、Ｖ方向はレーザの放電方向、Ｈ方向は放電に対して垂直な方向である。ここでは、Ｈ方向にビームを振る場合を示しているが、前記したように、共振器から出力されるレーザビームのずれる方向、あるいは波面を変化させる方向に対して直交する方向に変動させのが望ましい。
パルス毎にビームの出射角度を、図に示すような点に集光するように、ミラーの角度やウエッジ基板の角度を変化させる。例えば、露光装置での露光積算パルス数を２４パルスとすると、ビーム振りの周期は２４パルスとし、２５パルス目は開始点に戻るようにする。これにより、効率的な空間コヒーレンス化を行うことができる。
ここで、ポインティングの角度は、露光装置のビーム許容角度内で変化させる。ポインティングの変化の周期を露光装置の露光積算パルス数と一致させればよい。
【００６８】
以下に具体例を示す。
(i)はＨ方向に開始点から終点まで直線的に所定の間隔でビームポインティングを変化させ、２５パルス発振後に最初のポインティングに戻すパターンである。
(ii)はビームポインティングを結ぶ線が長方形の形になるように、開始点から終点まで所定の間隔でビームポインティングを変化させ、２５パルス発振後に開始点ポインティングに戻すパターンである。
(iii)はビームポインティングを結ぶ線が円の形になるように、所定の間隔でビームポインティングを変化させ、２５パルス発振後とに最初のポインティングに戻すパターンである。このようなパターンを形成する例として図１４（ｃ）及び図１５の（ｃ）の実施例のようにウエッジ基板を光軸を回転軸として回転させることにより実施できる。
(iv)はビームポインティングを結ぶ線が楕円の形になるように、所定の間隔でビームポインティングを変化させ、２５パルス発振後とに最初のポインティングに戻すパターンである。
上記(ii),(iii),(iv)の実施例では、開始点から終点の距離が小さいために、角度振りがスムーズに行うことができる点がメリットである。
ビームの角度振りのプログラムパターンはパルス毎のポインティングを結ぶ線が一筆書きになっていれば、どの露光装置のどの露光面においても略同じ、低空間コヒーレンスビームで露光できる。
【００６９】
次に前記コヒーレンスモニタを用いて空間コヒーレンスをフィードバック制御する場合について説明する。
図１９に空間コヒーレンスをフィードバック制御する場合のメインフローを示す。
低空間コヒーレンス化の制御のスタートはまず、ステップ４００の調整発振サブルーチンに入る。このルーチンでは、レーザの出口のシャッタ６５（図１参照）を閉じ、空間コヒーレンスが露光装置の要求仕様に対してＯＫとなるまで、調整発振し空間コヒーレンスを制御し、ＯＫとなった所で露光準備ＯＫの信号を露光装置に送信し、出射口のシャッタ６５を開ける。
そして、実露光モードに入りステップ４０１でレーザが発振したかどうかを検出する。発振を検出したら、ステップ４０２に移行し、出力レーザ光の空間コヒーレンスと相関性のあるパラメータを検出する。
具体的には、ビームの集光プロファイルやヤングの干渉計や、シェアリング干渉計で生成された干渉縞のプロファイルである。この検出プロファイルはステップ４０３に移行し、空間コヒーレンスの移動積算値（または積算値）で評価するサブルーチンにはいる。
【００７０】
空間コヒーレンスの移動積算値または積算値で評価するサブルーチンでは、集光プロファイルまたは干渉縞のプロファイルを積算し、空間コヒーレンスを評価する。
そして、ステップ４０４では出力レーザ光の空間コヒーレンスの評価値に基づいて、例えば共振器のミラー等の姿勢角度を駆動するアクチュエータを制御するサブルーチンが実行され、再びスタートに戻る。
ここで、移動積算パルス数や積算値を測定するパルス数は、露光装置で実際にレジストが露光される積算パルス数と同じにすることによって、空間コヒーレンスはどのウエハ上の任意の位置でのスペックルの発生を均一性よく抑制することができる。
【００７１】
図２０に、出力レーザ光の空間コヒーレンスと相関性のあるビームパラメータを検出するサブルーチン例を示す。
図２０（ａ）は、図２に示したように、出力ビームを集光レンズで集光して、集光レンズの焦点面にＣＣＤを配置して、この焦点面での集光プロファイルを計測した場合の実施例を示す。
まず、ステップ４１１において、集光プロファイルＰｎを検出する。具体的にはＣＣＤの各ピクセルにおける光強度を検出する。
次に、ステップ４１２に移行し、集光プロファイルＰｎを記憶する。具体的にはＣＣＤの各ピクセルにおける光強度のデータを記憶する。
図２０（ｂ）には、図３及び図４に示したように、ヤングの干渉計またはシェアリング干渉計により発生した干渉縞をＣＣＤにより検出した場合の実施例を示す。
まず、ステップ４２１において、干渉縞のパターンＦｎを検出する。具体的にはＣＣＤの各ピクセルにおける光強度を検出する。
次に、ステップ４１２に移行し、干渉縞のパターンＦｎを記憶する。具体的にはＣＣＤの各ピクセルにおける光強度のデータを記憶する。そして、メインルーチンに戻る。
ここで、ｎはパルスの順番を示している。
【００７２】
図２１に、出力レーザ光の空間コヒーレンスの移動積算値で評価するサブルーチンの第１の実施例を示す。
この実施例は、空間コヒーレンスの検出器として出力レーザ光の集光レンズの焦点面でのプロファイルを検出する場合を示す。以下の実施例は移動積算値を評価している例である。サンプル数はｋ個とする。
まず、ステップ４３１においては、前回までの集光プロファイルの移動積算値ＳＰn-1と移動積算パルス数ｋ前の集光プロファイルＰn-kと今回の集光プロファイルＰnを記憶装置から呼び出す。
次のステップ４３２では、以下の式により、今回の積算サンプル数ｋの集光プロファイルの移動積算値ＳＰnを計算する。
ＳＰn＝ＳＰn-1−Ｐn-k＋Ｐn
【００７３】
次に、ステップ４３３に移行し、集光プロファイルの移動積算値ＳＰnから、前記図２で説明した（１）式（Ｄ＝ＢＤ／ｆ）により、ビームダイバージェンス幅Ｄnを計算する。
そして、目標のビームダイバージェンス値Ｄtと実際のビームダイバージェンスＤnとの差ΔＤを計算する。
次のステップ４３５では、ビームダイバージェンスの目標値との差ΔＤが、露光装置の要求仕様に対して、許容範囲に入っているか判断する。許容範囲に入っていれば、メインルーチンに戻る。一方、許容範囲に入っていなければ、ステップ４３６に移行し、空間コヒーレンスまたはビームの出射角度異常を露光装置に通知し、調整発振サブルーチンへ飛ぶ。
【００７４】
図２２に、出力レーザ光の空間コヒーレンスの移動積算値で評価するサブルーチンの第２の実施例を示す。
この実施例は空間コヒーレンスの検出器としてヤングの干渉計またはシェアリング干渉計での干渉縞のプロファイルを検出する場合を示す。以下の実施例は移動積算値を評価している例である。サンプル数はｋ個とする。
まず、ステップ４４１においては、前回までの干渉縞プロファイルの移動積算値ＳＦn-1と移動積算パルス数ｋ前の干渉縞プロファイルＦn-kと今回の干渉縞プロファイルＦnを記憶装置から呼び出す。
次のステップ４４２では、以下の式により今回の積算サンプル数ｋの集光プロファイルの移動積算値ＳＦnを計算する。
ＳＦｎ＝ＳＦn-1−Ｆn-1＋Ｆn
【００７５】
次に、ステップ４４３に移行し、干渉縞プロファイルの移動積算値ＳＦnからコントラストＣn（可視度：ビジビリティ）を、図３で説明した（４）式により計算する。そして、ステップ４４４で目標のコントラスト値Ｃtと実際のコントラストＣnとの差ΔＣを計算する。
次のステップ４４５では、コントラストの目標値Ｃtとの差ΔＣが露光装置の要求仕様に対して、許容範囲に入っているか判断する。許容範囲に入っていれば、メインルーチンに戻る。一方、許容範囲に入っていなければ、ステップ４４６に移行し、空間コヒーレンスを露光装置に通知し、調整発振サブルーチンへ飛ぶ。
【００７６】
図２３に、出力レーザ光の空間コヒーレンスの評価値に基づいてアクチュエータを駆動するサブルーチンの実施例を示す。
図２３（ａ）は空間コヒーレンスの検出器として、出力レーザ光のビームダイバージェンスを評価制御する場合の例を示す。
ステップ４５１ではビームダイバージェンスの目標値との差ΔＤに基づいて、空間コヒーレンスを目標値に安定化するためのアクチュエータを駆動する。
このアクチュエータの具体例としては増幅段レーザ（ＰＯ）２０または発振段レーザ（ＭＯ）１０のビームステアリングユニットからのビームの出射角度を制御するアクチュエータに制御値を送信する。また、出力されるビームダイバージェンスが目標の値となるように共振器のミラーの姿勢角度を制御する。
【００７７】
図２３（ｂ）は出力レーザ光の干渉縞のコントラストを評価制御する場合の例を示す。  ステップ４５２では干渉縞のコントラストの目標値との差ΔＣに基づいて、空間コヒーレンスを目標値に安定化するためのアクチュエータを駆動する。このアクチュエータの具体例としては増幅段レーザ（ＰＯ）２０または発振段レーザ（ＭＯ）１０のビームステアリングユニットからのビームの出射角度を制御するアクチュエータに制御値を送信する。また、出力されるビームダイバージェンスが目標の値となるように共振器のミラーの姿勢角度を制御する。
【００７８】
図２４に、本発明の調整発振するためのサブルーチン例を示す。
調整発振サブルーチンでは、レーザの出口のシャッタ６５（図１参照）を閉じ、空間コヒーレンスが露光装置の要求仕様に対してＯＫとなるまで、調整発振し空間コヒーレンスを制御し、ＯＫとなった所で露光準備ＯＫの信号を露光装置に送信し、出射口のシャッタ６５を開ける。
以下フローチャートにより説明する。
まず、ステップ４６１において、レーザから露光装置にレーザビームが伝送されないように、レーザの出射口６５を閉じ、露光装置に露光の準備ＮＧ信号を送る。
そして、メインルーチンと同様に、ステップ４６２でレーザが発振したかどうかを検出する。発振を検出したら、ステップ４６３に移行し、出力レーザ光の空間コヒーレンスと相関性のあるパラメータを検出する。具体的には、ビームの集光プロファイルやヤングの干渉計や、シェアリング干渉計で生成された干渉縞のプロファイルである。
【００７９】
次にステップ４６４に移行し、この検出プロファイルに基づき、空間コヒーレンスの移動積算値または積算値で評価するサブルーチンにはいる。
このサブルーチンでは、集光プロファイルまたは干渉縞のプロファイルを積算し、空間コヒーレンスを評価する。
そして、ステップ４６５では出力レーザ光の空間コヒーレンスの評価値に基づいて、例えばミラー等の姿勢角度を駆動するアクチュエータを制御するサブルーチンが実行される。
そして、ステップ４６６で空間コヒーレンスの評価値が露光装置の要求仕様の許容範囲に入っているか判断する。許容範囲に入っていなければ、ステップ４６２に移行しこのルーチンを繰り返す。
そして、許容範囲に入れば、ステップ４６７に移行し出射光のシャッタ６５を開け、露光装置に露光準備ＯＫ信号を送信し、メインルーチンに戻る。
【符号の説明】
【００８０】
１０    発振段レーザ（ＭＯ）
１１    チャンバ
２０    増幅段レーザ（ＰＯ）
２１    チャンバ
３０    ＭＯビームステアリングユニット
４０    ＰＯビームステアリングユニット
５０    光パルスストレッチャ（ＯＰＳ）
６０    コヒーレンスモニタ
６５    シャッタ
６６    レーザコヒーレンスコントローラ
６７    ＰＯ共振器光軸コントローラ
８０    波面調節器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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