(57)【要約】【課題】１バースト期間のうちの不安定期間に出力されるレーザ光のスペクトル幅を目標とするスペクトル幅に近づけて、１バースト期間内でレーザ光のスペクトル幅を安定させることによって、集積回路パターンの品質悪化や生産効率の低下を防止する。【解決手段】狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザにおいて、発振休止期間の長さに応じて発振休止期間中にパルス発振した場合のスペクトル幅を予測してスペクトル幅を変化させるアクチュエータを予め制御する。または、前回以前のバースト初期のスペクトル幅の不安定期間に計測されたスペクトル幅の計測値とそのときのスペクトル幅調整機構の動作指令値といった実績に基づいて不安定期間中にスペクトル幅制御を行う。【選択図】図１
2014135524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部と、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを発振休止期間の長さと対応付けて記憶する指令値記憶部と、を備え、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、前記休止期間計測部で計測した発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【請求項２】
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【請求項３】
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを、パルス番号と対応付けて記憶する指令値記憶部と、
レーザ光のスペクトル幅を検出するスペクトル幅検出部と、を備え、
前記レーザコントローラは、１バースト期間の最初のパルスから所定のパルスまでの各パルス毎又は複数パルス毎に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号に一致し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【請求項４】
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部を備え、
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と発振休止期間の長さと対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、１バースト期間の最初のパルスから所定のパルスまでの各パルス毎又は複数パルス毎に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする請求項３記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザのスペクトル幅を調整する狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法に関し、特に１バースト期間のうちの初期期間のスペクトル幅を安定させる装置である。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）においては解像力の向上が要請されている。このため露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザが用いられている。
【０００３】
次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハ間を液体で満たして、屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が研究されている。ＡｒＦエキシマレーザを露光用光源として液侵露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。
【０００４】
次々世代の露光用光源としてはＥＵＶ光源があり、またＦ２レーザを露光用光源として液浸技術が行われる可能性もある。この場合は、ウエハには波長１１５ｎｍの紫外光が照射されることになる。
【０００５】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザの自然発振幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、これらの投影レンズが使用されると色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅（スペクトル幅）を狭帯域化する必要がある。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Ｌｉｎｅ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｍｏｄｕｌｅ）が設けられ、スペクトル幅の狭帯域化が実現されている。このようにスペクトル幅が狭帯域化されるレーザを狭帯域化レーザという。一般的に、レーザのスペクトル幅は半値全幅で表される。図３２（ａ）で示すように、半値全幅（ＦＷＨＭ）とは、レーザ光のスペクトルのうち光強度がピーク値の半分となる部分のスペクトル幅のことをいう。
【０００６】
露光装置の結像性能を精密に評価するには露光装置の光学システムデータとレーザのスペクトルプロファイルから光学シミュレーション計算により行うことができる。この光学シミュレーション計算結果から、露光装置の結像性能は、レーザ光のスペクトルの半値全幅だけでなく、スペクトルの裾野成分によって大きく影響を受けることが知られている。そこで、Ｅ９５幅（スペクトル純度幅ともいわれる）という新たなスペクトル幅の定義が考え出された。図３２（ｂ）で示すように、Ｅ９５幅とは、レーザ光のスペクトルの面積のうちエネルギーの９５％が集中する面積のスペクトル幅を示す指標である。このＥ９５幅と露光装置の光学システムの結像性能の関係には相関があり、集積回路の品質を保証するためには、Ｅ９５幅を例えば０．５ｐｍ以下に抑えることが要求されている。
【０００７】
Ｅ９５幅や半値全幅等のスペクトル幅は、例えばレーザ光の波面を変えることによって変化させることができる。レーザ光の波面を変える技術の一つとして、特許文献１にはグレーティングの曲率を変化させる装置が開示されている。
【０００８】
一部の狭帯域化レーザは、例えば特許文献１で開示されるようなレーザ光のスペクトル幅を調整するスペクトル幅調整機構と、レーザ光のスペクトル幅を検出するスペクトル幅検出部と、スペクトル幅検出部で検出したスペクトル幅に基づき次に出力するレーザ光のスペクトル幅を目標値に近づけるようにスペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、を有し、これらの構成を利用してフィードバック制御が行われている。
【０００９】
特許文献２には特許文献１で開示されるようなスペクトル幅調整機構を利用したＥ９５幅の調整方法の一例が開示されている。この方法では予め定めたＥ９５幅の変動モデルを用いてフィードフォワード制御によってグレーティングの曲率を変化させて、熱負荷に起因するＥ９５幅の変動を抑制している。
【００１０】
ウエハの露光の際には、露光装置は所謂ステップアンドリピートまたはステップアンドスキャンを行いながら、露光とステージの移動とを交互に繰り返すように運転される。この運転に合わせて狭帯域化レーザは、露光に合わせて狭帯域化したパルスレーザ光を連続して発振するバースト期間と、ステージの移動に合わせて発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返すバーストモードで運転される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３１２０４８号公報（図４）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０１１４９５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
バーストモードで狭帯域化レーザが運転されると、１バースト期間のうちの最初のパルスから所定のパルスまでの期間で、レーザ光のスペクトル幅が許容範囲から外れるといった現象が発生する。この現象について考察する。
【００１３】
図３３はパルスの経過に応じたスペクトル幅の変化を示す図である。ここでは一例として繰り返し周波数を６ｋＨｚとし、スペクトル幅としてＥ９５幅を採用し、スペクトル幅の目標値を０．４ｐｍとし、許容できる範囲を±０．０５ｐｍとしている。図３３に示すように、発振休止期間直後の１パルスから約１５０パルスまではＥ９５幅は大きく変動し許容範囲から外れることが多いが、約１５０パルス以降はＥ９５幅は許容範囲内でほぼ安定している。Ｅ９５幅の時定数は１５０／６０００＝０．０２５ｓと非常に短く、フィードバック制御ではＥ９５幅を高精度に安定化できない。
【００１４】
本明細書では、１バースト期間のうちの最初のパルスから所定のパルスまでのスペクトル幅が安定しない期間（図３３の１パルスから１５０パルスまでの期間）を不安定期間と称し、１バースト期間のうちの所定のパルスから最後のパルスまでの期間（図３３の１５０パルス以降の期間）を安定期間と称する。
【００１５】
不安定期間でレーザ光のスペクトル幅が許容範囲から外れるといった現象が発生するのは、次のような原因によるものと推定されている。  
（１）放電空間における光波面の変化
（２）光学素子における光波面の変化
（３）共振器中のパージガスの温度分布発生による光波面の変化
上記（１）〜（３）の原因について説明する。
【００１６】
図３４はレーザチャンバの構造を示す図であり、図３４（ａ）は狭帯域化レーザの上面図であり、図３４（ｂ）は狭帯域化レーザの側面図である。また図３４（ｃ）は図３４（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
レーザチャンバ２０の内部には互いに対向する放電電極２１、２２が設けられ、さらにレーザガスが封入されている。レーザチャンバ２０のリア側には、筐体３５内にプリズム３２、３３やグレーティング３１等のレーザ光を狭帯域化する光学素子を有する狭帯域化モジュール３０が設けられ、レーザチャンバ２０のフロント側には筐体５５に収容された出力カプラ５０が設けられる。
【００１８】
レーザチャンバ２０と狭帯域化モジュール３０の筐体３５との間の光路上にはスリット９０ｒが設けられ、さらにその光路はベローズタイプの管状部材９２で外気から遮断されている。筐体３５にはパージガス（Ｎ２）の供給口３５ｉｎが設けられ、ベローズタイプの管状部材９２にはパージガス（Ｎ２）の排出口９２ｏｕｔが設けられている。筐体３５とベローズタイプの管状部材９２は連通しており、このため供給口３５ｉｎから供給されたパージガスは、筐体３５およびベローズタイプの管状部材９２の内部を流れ、排出口９２ｏｕｔから排出される。
【００１９】
同様に、レーザチャンバ２０と出力カプラ５０を備えた筐体５５との間の光路上にはスリット９０ｆが設けられ、さらにその光路はベローズタイプの管状部材９３で外気から遮断されている。筐体５５にはパージガス（Ｎ２）の供給口５５ｉｎが設けられ、ベローズタイプの管状部材９３にはパージガス（Ｎ２）の排出口９３ｏｕｔが設けられている。筐体５５とベローズタイプの管状部材９３は連通しており、このため供給口５５ｉｎから供給されたパージガスは、筐体５５およびベローズタイプの管状部材９３の内部を流れ、排出口９３ｏｕｔから排出される。
【００２０】
（１）放電空間における光波面の変化
図３４（ｃ）に示すように、放電電極２１、２２間の空間のことを放電空間という。放電空間における光波面の変化の原因としては、（１．１）音響波による放電空間内のガス密度の変化、（１．２）放電空間内の放電位置の変化、が考えられる。
【００２１】
（１．１）音響波による放電空間内のガス密度の変化
放電空間で放電を発生させると音響波が生ずる。音響波は放電空間の周囲に伝搬するが、一部成分はレーザチャンバ内の構造物やレーザチャンバの内壁等で反射して放電空間に戻る。音響波の反射波が放電空間に達するタイミングで放電を発生させると、放電空間内のレーザガス密度に粗の部分と密の部分とが発生しているため、放電空間内のレーザガス密度の粗密にともない放電空間における光軸方向の光波面が歪み、レーザ光のスペクトル幅が変化する。
【００２２】
このスペクトル幅の変化の程度は、放電時に音響波の反射波が放電空間にどの程度存在するかに応じて変わる。すなわち、音響波の反射波が放電空間に戻るタイミング（特定の繰り返し周波数）で放電が発生するとレーザ共振器内の光の波面が歪み、これにともなって発振するレーザのスペクトルプロファイルが歪む。このようにして、スペクトル幅の変化の程度は音響波の速度（音速）とレーザの繰り返し周波数とに影響を受けることになる。図３５に示すように、スペクトル幅（ここではＥ９５幅）はレーザの繰り返し周波数に依存する。図３５では、約２５００Ｈｚ以降でＥ９５幅の変化が大きくなっているが、これは約１０００〜２５００Ｈｚではパルス間隔が長く、次回放電時には音響波が放電空間を通過したか又は消滅したためであると考えられる。また、音速はレーザガスの温度によって変化するため、レーザガスの温度の変化によって音響波の伝搬速度は変化し、音響波の伝搬速度の変化にともないスペクトル幅も変化する。
【００２３】
このように、音響波による放電空間内のガス密度の変化に応じてレーザ共振器内の放電空間内で光波面が歪み、それにともないスペクトル形状が歪みスペクトル幅が変化する。
【００２４】
（１．２）放電空間内の放電位置の変化
一般に、放電による光の波面は電子密度分布にも依存している。放電エネルギーが高い放電空間では電子密度が高くなり放電の光の進む速度が早くなる。一方、放電エネルギーが低い放電空間では放電エネルギーが高い空間に比べて電子密度が低くなり放電の光の進む速度が遅くなる。したがって、中央部の放電エネルギーが高く、中央部から離れるにつれて放電エネルギーが低くなるようなエネルギー分布をもつ放電空間に光を透過させると、光の波面は凸面状となる。仮に放電空間を光学素子に例えると、近似的にシリンドリカル状の凹レンズの機能を果たすことになる。
【００２５】
そこで、次のような原因が推測される。例えばバースト期間初期の不安定期間で放電方向が傾いてアノード電極とカソード電極の両中央部からずれて放電した状態は、シリンドリカル凹レンズの凹面の極小部を結んだ線がグレーティングの分散方向に対して傾いた状態と同等になる。このような場合は、グレーティングの分散方向に対して凹レンズが傾くと、ビームは同様にグレーティングの分散方向に対して傾いて広がる。さらに、レーザのゲイン分布がグレーティングの分散方向に対して傾いていることにより、スペクトル形状が変化し、その結果、スペクトル幅は広くなる。このときの放電空間の状態をマッハツエンダ干渉計で干渉縞を観測すると、図３６（ａ）に示すような干渉縞となる。そして、１バースト期間のうちの安定期間で放電方向が垂直に戻った場合、放電方向がグレーティングの分散方向に対して垂直となった状態で光が広がることと、ゲイン分布がグレーティングの分散方向に対して垂直なことによって、スペクトル幅は狭くなる。このときの放電空間の状態をマッハツエンダ干渉計で干渉縞を観測すると、図３６（ｂ）に示すような干渉縞となる。
【００２６】
このように、放電空間内の放電位置の変化に応じてレーザ共振器内のレーザ光の光波面とゲイン分布が変化し、それにともないスペクトル形状が変化しスペクトル幅が変化する。
【００２７】
（２）光学素子における光波面の変化
図３７はプリズムを透過する光の波面が変化する様子を示す図である。プリズム３２、３３の斜面３２ａ、３３ａまたは垂直面３２ｂ、３３ｂには反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされており、この膜に光の吸収が発生すると、プリズム３２、３３の表面に不均一な温度分布が発生する。こうした現象によって、例えば平面波の光がプリズムを透過すると、波面が歪められた透過光が出力される。また、プリズム３２、３３の母材に光の吸収が発生しても、同様にプリズム３２、３３の表面に不均一な温度分布が発生するため、波面が歪められた透過光が出力される。さらに、光の吸収によってグレーティング３１に不均一な温度分布が発生すると、波面が歪められた回折光が出力される。
【００２８】
このように、光学素子に不均一な温度分布が発生するに応じてレーザ共振器内のレーザ光の光波面が変化し、それにともないスペクトル形状が変化しスペクトル幅が変化する。
【００２９】
（３）共振器中のパージガスの温度分布発生による光波面の変化
図３８はレーザ光がスリットを通過する様子を示す図である。図３８に示すように、レーザ光がスリット９０ｒを通過する際にスリット９０ｒのエッジ部が熱せられ、エッジ部周辺のパージガスの温度が高くなる。するとスリット９０ｒの開口内のパージガスに、開口中央よりも開口周縁の方が高温となるような不均一な温度分布が発生する。またレーザ発振とともに開口内のパージガスの密度分布が変化する。こうした現象によって、例えば平面波の光がスリット９０ｒを透過すると、凹形状に波面が歪められた透過光が出力される。
【００３０】
このように、共振器中のパージガスの温度分布発生に応じてレーザ共振器内のレーザ光の光波面が変化し、それにともないスペクトル形状が変化しスペクトル幅が変化する。
【００３１】
また、上述した（１）〜（３）の原因の他に、次のような現象によって、バースト期間初期の不安定期間で出力されるレーザ光のスペクトル幅が目標値と一致しなくなり、レーザ光のスペクトル幅が許容範囲から外れることがある。
【００３２】
図３９は一般的な狭帯域化レーザにおけるスペクトル幅制御系統のブロック図である。モニタモジュール６０は出力カプラ５０から出力されたレーザ光のスペクトル幅を検出する。レーザ共振器は、出力カプラ５０、レーザチャンバ２０、スペクトル幅調整機構４０及びスペクトル線幅を狭くするために波長分散素子が配置された狭帯域化モジュール４０により構成される。レーザコントローラ８０はモニタモジュール６０で検出された出力レーザ光のスペクトル幅を目標値にするようにスペクトル幅調整機構４０の動作指令値に応じた動作信号をドライバ１０に出力する。ドライバ１０は入力された動作指令値に応じてスペクトル幅調整機構４０を動作させる。
【００３３】
発振停止期間中にレーザ共振器内の状態（例えばレーザチャンバ２０内の温度やガスの状態、または光学素子及びパージガスの温度）の変化によって、スペクトル幅は徐々にずれていく。但し、現実には発振停止期間中にレーザ発振は行われないため、発振停止期間中にレーザ光自体が出力されず、当然の如くスペクトル幅も検出されない。ここでいう発振停止期間中のスペクトル幅というのは、仮に発振停止期間中の各時点でレーザ発振された場合に検出されるであろうレーザ光のスペクトル幅のことを意味する。
【００３４】
図４０は従来技術における時間経過に応じたスペクトル幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作量の変化とを示す図である。
【００３５】
図４０（ｂ）に示すように、時刻ｔ１以前の期間および時刻ｔ２以降の期間がバーストＯＮ状態であり、この期間がバースト期間である。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間がバーストＯＦＦ状態であり、この期間が発振休止期間である。
【００３６】
時刻ｔ１までのバースト期間では、図３９に示すモニタモジュール６０はレーザ光のＥ９５幅Ｅ９５を検出し、検出値Ｅ９５に応じた信号をレーザコントローラ８０に送る。レーザコントローラ８０は次回パルスの動作指令値Ｖを求め、動作指令値Ｖに応じたスペクトル幅調整機構４０の動作信号をドライバ１０に送る。ドライバ１０は動作信号に従いスペクトル幅調整機構４０を操作する。こうしてスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。ここでは図４０（ａ）に示すようにＥ９５幅が安定した状態でフィードバック制御が行われており、図４０（ｃ）に示すようにスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖの変動は小さくなる。
【００３７】
次に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの発振休止期間では、スペクトル幅は検出できないので、スペクトル幅調整機構４０に動作指令値に応じた動作信号は送られず、スペクトル幅調整機構４０は直前のバースト期間における最後の動作位置を維持する。ここでは、スペクトル幅調整機構４０を動作させないので、図４０（ｃ）に示すようにスペクトル幅調整機構４０の動作量は一定を維持する。一方。この間にレーザチャンバ２０内の状態は変化し、図４０（ａ）に示すように検出されるであろうスペクトル幅は徐々に一方向（ここでは太くなる方向）に変化する。
【００３８】
そして、時刻ｔ２直後のバースト期間では、発振休止期間中にずれた分だけに最初のパルスのスペクトル幅が太くなり、目標値より太い値が検出される。この検出値に基づいてスペクトル幅調整機構４０に動作指令値に応じた動作信号が送られ、スペクトル幅調整機構４０を制御するフィードバック制御が行われる。しかし、検出したスペクトル幅と目標値との開きが大きいと、スペクトル幅調整機構４０の動作量を大きくしなければならないため、次のパルスまでにスペクトル幅調整機構４０の動作が終了しない場合がある。この場合、次のパルスのレーザ光のスペクトル幅は目標値に達しない。このような状態でフィードバック制御が行われ、徐々にスペクトル幅が安定していく。
【００３９】
以上のように様々な原因によって、バースト期間の１パルス目から所定パルスまでの不安定期間でレーザ光のスペクトル幅は許容範囲から外れる。すると、集積回路パターンの品質が悪化し、デバイスの製作ができなくなる。このことを防止するためには、不安定期間のパルス発振分を露光に使用しなければよいのであるが、そのようにすると十分な露光量を得るために１バーストのパルス数を増やさなければならず、生産効率の低下を招くことになる。
【００４０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、バースト期間初期の不安定期間に出力されるレーザ光のスペクトル幅を目標値近くに安定させ、レーザ光のスペクトル幅を許容範囲内に収めることによって、集積回路パターンの品質悪化や生産効率の低下を防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
第１発明は、
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部と、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを発振休止期間の長さと対応付けて記憶する指令値記憶部と、を備え、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、前記休止期間計測部で計測した発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする。
【００４２】
第２発明は、第１発明において、
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする。
【００４３】
第１、第２発明は発振休止期間中に発振休止期間の長さに応じてスペクトル幅の変動を抑制することによって、不安定期間のレーザ光のスペクトル幅を安定させる装置に関する。
【００４４】
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザは、レーザチャンバから出力されたレーザ光のスペクトル幅（例えばＥ９５幅）をアクチュエータの動作によって調整するスペクトル幅調整機構と、そのアクチュエータの動作指令値を出力するレーザコントローラと、その動作指令値を記憶する指令値記憶部と、発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部と、を備える。
【００４５】
指令値記憶部は、動作指令値とスペクトル幅とを互いに対応付けて記憶しており、また互いに対応付けられた動作指令値とスペクトル幅とを、発振休止期間の長さと狭帯域化レーザの繰り返し周波数と対応付けて記憶する。
【００４６】
レーザコントローラは、発振休止期間中に、休止期間計測部で計測される休止期間と繰り返し周波数と一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅と、そのスペクトル幅に対応付けられている動作指令値とを指令値記憶部から読み出す。そして読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、求めた動作指令値に応じた動作信号をスペクトル幅調整機構に送信する。なお、スペクトル幅の目標値と一致するスペクトル幅が指令値記憶部にあれば、その際に読み出した動作指令値と求めた動作指令値は一致することになるが、スペクトル幅の目標値と一致するスペクトル幅が指令値記憶部になければ、その際に読み出した動作指令値と求めた動作指令値は一致する場合もあれば相違する場合もある。
【００４７】
スペクトル幅調整機構のアクチュエータはレーザコントローラから送信された動作信号に従って動作する。こうして発振休止期間の経過と共にスペクトル幅調整機構は制御される。
【００４８】
なお、繰り返し周波数を一定にして動作する狭帯域化レーザの場合は、指令値記憶部に繰り返し周波数を記憶させなくてもよい。
【００４９】
第３発明は、
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを、パルス番号と対応付けて記憶する指令値記憶部と、
レーザ光のスペクトル幅を検出するスペクトル幅検出部と、を備え、
前記レーザコントローラは、１バースト期間の最初のパルスから所定のパルスまでの各パルス毎又は複数パルス毎に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号に一致し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする。
【００５０】
第４発明は、第３発明において、
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部を備え、
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と発振休止期間の長さと対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、１バースト期間の最初のパルスから所定のパルスまでの各パルス毎又は複数パルス毎に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする。
【００５１】
第３、第４発明は前回以前のバースト期間の際のデータに基づいて不安定期間のスペクトル幅制御を行うことによって、バースト期間初期の不安定期間におけるレーザ光のスペクトル幅を安定させる装置に関する。
【００５２】
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザは、レーザチャンバから出力されたレーザ光のスペクトル幅（例えばＥ９５幅）をアクチュエータの動作によって調整するスペクトル幅調整機構と、そのアクチュエータの動作指令値を出力するレーザコントローラと、その動作指令値を記憶する指令値記憶部と、発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部と、レーザ光のスペクトル幅を検出するスペクトル幅検出部と、を備える。
【００５３】
指令値記憶部は、動作指令値とスペクトル幅とを互いに対応付けて記憶しており、また互いに対応付けられた動作指令値とスペクトル幅とを、パルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と直前の発振休止期間の長さと対応付けて記憶する。
【００５４】
レーザコントローラは、バースト期間初期の不安定期間中に、その時点のパルス番号と休止期間計測部で計測された直前の休止期間の長さと繰り返し周波数と一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅と、そのスペクトル幅に対応付けられている動作指令値とを指令値記憶部から読み出す。そして読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、求めた動作指令値に応じた動作信号をスペクトル幅調整機構に送信する。なお、スペクトル幅の目標値と一致するスペクトル幅が指令値記憶部にあれば、その際に読み出した動作指令値と求めた動作指令値は一致することになるが、スペクトル幅の目標値と一致するスペクトル幅が指令値記憶部になければ、その際に読み出した動作指令値と求めた動作指令値は一致する場合もあれば相違する場合もある。
【００５５】
スペクトル幅調整機構のアクチュエータはレーザコントローラから送信された動作信号に従って動作する。こうしてパルス毎に発振休止期間の経過と共にスペクトル幅調整機構は制御される。そしてレーザ光のスペクトル幅はスペクトル幅検出部で検出される。
【００５６】
レーザコントローラは、求めた動作指令値をスペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と互いに対応付け、また互いに対応付けた動作指令値とスペクトル幅をその時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と直前の発振休止期間の長さと対応付けて記憶させる。
【００５７】
なお、繰り返し周波数を一定にして動作する狭帯域化レーザの場合は、指令値記憶部に繰り返し周波数を記憶させなくてもよい。また、発振休止期間を一定にして動作する狭帯域化レーザの場合は、指令値記憶部に発振休止期間の長さを記憶させなくてもよい。
【発明の効果】
【００５８】
第１、第２発明によれば、発振休止期間の長さに応じて発振休止期間中にスペクトル幅制御を行うので、発振休止期間中のスペクトル幅の変動によって発生する不安定期間におけるスペクトル幅の目標値と計測値のずれが小さくなる。このため、不安定期間におけるスペクトル幅が１パルス目から比較的安定し許容範囲内に収まる。その結果、集積回路パターンの品質悪化を防止でき、またバースト１パルス目から露光に使用できるので生産効率の低下を防止できる。
【００５９】
第３、第４発明によれば、前回以前の不安定期間に計測されたスペクトル幅の計測値とそのときのスペクトル幅調整機構の動作指令値といった実績に基づいて不安定期間中にスペクトル幅制御を行うので、不安定期間におけるスペクトル幅の目標値と計測値のずれが小さくなる。このため、不安定期間におけるスペクトル幅が１パルス目から比較的安定し許容範囲内に収まる。その結果、集積回路パターンの品質悪化を防止でき、またバースト１パルス目から露光に使用できるので生産効率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅を調整するための装置構成の一構成例を示す図。
【図２】第１の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成および出力カプラとスペクトル幅調整機構とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す図。
【図３】第２の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す図。
【図４】第２の形態に係るスペクトル幅調整機構を用いた場合の平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置とＥ９５幅およびレーザ出力相対値の関係を示す図。
【図５】第３の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成およびスペクトル幅調整機構とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す図。
【図６】スペクトル幅調整部がレーザチャンバのリア側に設けられた様子を示す図。
【図７】第４の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す図。
【図８】第４の形態に係るスペクトル幅調整部が狭帯域化モジュールに設けられた様子を示す図。
【図９】第５の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す図。
【図１０】第５の形態に係るスペクトル幅調整部が狭帯域化モジュールに設けられた様子を示す図。
【図１１】第６の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す図。
【図１２】第７の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す図。
【図１３】ダブルチャンバシステムのＭＯにＥ９５幅調整部を設けられた様子を示す図。
【図１４】第８の形態に係るスペクトル幅調整機構とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す図。
【図１５】第８の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す図。
【図１６】ダブルチャンバシステムのＰＯとＭＯの間にＥ９５幅調整部を設けられた様子を示す図。
【図１７】ＭＯとＰＯの間にシリンドリカルレンズが配置された様子を示す図。
【図１８】ＭＯとＰＯの間にプリズムが配置された様子を示す図。
【図１９】ＭＯとＰＯの間にスリットが配置された様子を示す図。
【図２０】第１のケースにおける時間経過に応じたＥ９５幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作動作指令値の変化とを示す図。
【図２１】第２のケースにおける時間経過に応じたＥ９５幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作量の変化とを示す図。
【図２２】第３のケースにおける時間経過に応じたＥ９５幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作量の変化とを示す図。
【図２３】「メインルーチン」の処理フローを示す図。
【図２４】「調整発振によるＥ９５幅制御データ取得サブルーチン」の処理フローを示す図。
【図２５】「Ｅ９５幅制御サブルーチン」の処理フローを示す図。
【図２６】「発振休止中スペクトル幅調整機構ドライブサブルーチン」の処理フローを示す図。
【図２７】「不安定期間Ｅ９５幅予測制御サブルーチン」の処理フローを示す図。
【図２８】「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」の処理フローを示す図。
【図２９】「ΔＥ９５に基づき使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを計算するサブルーチン」の処理フローを示す図。
【図３０】「安定期間Ｅ９５幅フィードバック制御サブルーチン」の処理フローを示す図。
【図３１】各パルス毎および複数パルス毎にスペクトル幅調整機構を制御する場合のＥ９５幅および動作指令値を時間経過と共に示す図。
【図３２】ＦＷＨＭおよびＥ９５幅を説明するための図。
【図３３】パルスの経過に応じたスペクトル幅の変化を示す図。
【図３４】レーザチャンバの構造を示す図。
【図３５】繰り返し周波数とＥ９５幅との関係を示す図。
【図３６】放電電極間の放電の様子と放電による光の透過面を示す図。
【図３７】プリズムを透過する光の波面が変化する様子を示す図。
【図３８】レーザ光がスリットを通過する様子を示す図。
【図３９】一般的な狭帯域化レーザにおけるスペクトル幅制御系統のブロック図。
【図４０】従来技術における時間経過に応じたスペクトル幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作量の変化とを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、スペクトル幅にはＦＷＨＭやＥ９５幅等があるが、本発明は如何なるスペクトル幅の場合にも適用可能である。以下の説明ではスペクトル幅の具体例として主にＥ９５幅を用いている。
【００６２】
本発明の特徴は、大きくは、発振休止期間中にスペクトル幅を制御する点と、不安定期間に予め記憶した動作指令値に応じてスペクトル幅を制御する点にある。何れか一方の制御を行うことによって不安定期間のスペクトル幅を安定させることが期待できるが、以下では両制御を共に行う実施形態を説明する。
【００６３】
先ず、本実施形態の装置構成を図１を用いて説明する。  
図１は狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅を調整するための装置構成の一構成例を示す。
【００６４】
図１に示すように、狭帯域化レーザ装置１においては、レーザチャンバ２０のリア側（図面右側）の光路上にはスリット９０ｒおよび狭帯域化モジュール３０が配置され、レーザチャンバ２０のフロント側（図面左側）の光路上にはスリット９０ｆおよびスペクトル幅調整機構４０が配置され、スペクトル幅調整機構４０のフロント側（図面左側）の光路上には入射面にＰＲ膜がコーティングされ出射面にＡＲ膜がコーティングされた出力カプラ５０と、モニタモジュール６０とが配置されている。狭帯域化モジュール３０と出力カプラ５０は共振器を構成する。
【００６５】
レーザチャンバ２０の内部には、所定距離だけ離隔し、互いの長手方向が平行であって、かつ放電面が対向する一対の放電電極２１、２２が設けられている。また、レーザチャンバ２０におけるレーザ光の光軸上にあって、レーザ光出力部分には、ウインドウ２３、２４が設けられている。ウインドウ２３、２４は、レーザ光に対する透過性を有する材料、例えばＣａＦ２等によって構成されている。両ウインドウ２３、２４は、外側の面が互いに平行に配置され、また、レーザ光に対して反射損失を低減すべくブリュースタ角で設置される。
【００６６】
レーザチャンバ２０にはレーザ媒質としてレーザガスが封入される。Ｆ２レーザの場合にレーザガスは、Ｆ２ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスとの混合ガスである。ＫｒＦエキシマレーザの場合にレーザガスは、ＫｒガスおよびＦ２ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。ＡｒＦエキシマレーザの場合にレーザガスは、ＡｒガスおよびＦ２ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。各ガスは、図示しないガス供給・排出機構によって供給と排出が制御される。
【００６７】
レーザチャンバ２０に設けられた放電電極２１、２２は電源回路７０によって高電圧が印加される。放電電極２１、２２間の電圧が所定電圧を越えると放電が発生する。すると、レーザチャンバ２０内のレーザガスは励起されて高エネルギー準位に移行した後に、低エネルギー準位に移行する。このとき光が放出される。
【００６８】
狭帯域化モジュール３０には、プリズムビームエキスパンダ（以下、「プリズム」という）３２、３３と波長分散素子であるグレーティング３１等の光学素子が設けられている。図１には２つのプリズムが設けられているが、その数は自由である。グレーティング３１やプリズム３２、３３は固定部材を介して狭帯域化モジュール３０の筐体に固定されるが、回転自在にして固定される場合もある。この場合、プリズム３２やグレーティング３１は図示しない回転機構に固定される。回転機構の駆動によってグレーティング３１やプリズム３２、３３に対するレーザ光の入射角度が変化する。また、狭帯域化モジュール３０は、波長分散素子であるエタロンと全反射ミラー等の光学素子で構成される場合もある。
【００６９】
スペクトル幅調整機構４０はレーザ光のスペクトル幅を調整するための光学素子とこの光学素子を駆動するアクチュエータとを有する。図１ではレーザチャンバ２０のフロント側にスペクトル幅調整機構４０が設けられているが、この配置に限定する必要はない。単一のレーザチャンバを備えたレーザ装置であれば、共振器内にスペクトル幅調整機構４０が配置されていればよい。また、複数のレーザチャンバを具えた所謂ダブルチャンバシステムのレーザ装置であれば、発振段レーザの共振器内又は発振段レーザと増幅段レーザの間にスペクトル幅調整機構４０が配置されていればよい。スペクトル幅調整機構４０の構成および配置には幾つかの形態が考えられるため、図２〜図１９を用いてまとめて後述する。
【００７０】
モニタモジュール６０にはビームスプリッタ６１とモニタ６２とが設けられている。モニタ６２はＥ９５幅や中心波長を検出するモニタと、レーザ光のエネルギーを検出するモニタとからなる。Ｅ９５幅や中心波長を検出するモニタは、例えば、拡散板、エタロン、集光レンズ、ラインセンサ等を有するエタロン分光器を有する。モニタモジュール６０に入射したレーザ光はビームスプリッタ６１で分割され、一部がモニタ６２に入射し、残りが外部に出射される。モニタ６２では出力レーザ光のパルスエネルギー、中心波長及びスペクトル線幅が検出される。
【００７１】
レーザコントローラ８０は、電源回路７０の充電電圧の指令値に応じた信号を出力してレーザのパルスエネルギーを制御する。また、レーザコントローラ８０は、モニタモジュール６０のモニタ６２で検出された中心波長に基づいて、狭帯域化モジュール３０内の各光学素子が固定されている回転機構を駆動するための指令値に応じた信号を出力してレーザの中心波長を制御する。また、レーザコントローラ８０は、スペクトル幅の目標値、パルス番号、繰り返し周波数、発振休止時間といったパラメータを使用して、指令値記憶部１１に記憶されているスペクトル幅とそのスペクトル幅に対応するスペクトル幅調整機構４０の動作指令値を読み出し、この動作指令値に基づき実際にスペクトル幅調整機構４０を制御するために使用する動作指令値を求め、求めた動作指令値に応じた動作信号をドライバ１０に出力してスペクトル線幅を制御する。
【００７２】
ドライバ１０はスペクトル幅調整機構４０に設けられた個々のアクチュエータ毎に設けられ、レーザコントローラ１０から出力された動作指令値に応じて対応するアクチュエータを動作させる。
【００７３】
指令値記憶部１１は、１バースト期間の最初のパルスから所定のパルスまでの各パルス番号ｋと繰り返し周波数ｆと発振休止期間の長さＴ毎に、スペクトル幅とそのスペクトル幅が得られるようなスペクトル幅調整機構４０の動作指令値とを互いに対応付けて記憶する。スペクトル幅として例えばＥ９５幅を採用し、動作指令値として例えばアクチュエータの駆動電圧値Ｖを採用したとすると、記憶される情報はＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ、Ｖｋ、ｆ、Ｔのように表される。これは「繰り返し周波数がｆで直前の発振休止期間の長さがＴであるｋパルス目の動作指令値をＶｋ、ｆ、ＴとしたときにＥ９５幅はＥ９５ｋ、ｆ、Ｔとなる」ことを示している。すなわちＥ９５幅と動作指令値との対応関係は、Ｅ９５−Ｖ曲線としても表される。情報の記憶方法はこれに限るものでななく、例えば、スペクトル幅Ｅ９５、動作指令値Ｖ、パルス番号ｋ、繰り返し周波数ｆ、発振休止期間の長さＴを相互に対応させたテーブルを用意してもよい。
【００７４】
また、指令値記憶部１１は、１バースト期間の所定のパルスから最後のパルスまでに関しては、スペクトル幅例えばＥ９５幅Ｅ９５と動作指令値例えば駆動電圧値Ｖとの対応関係を示すＥ９５−Ｖ曲線を記憶する。
【００７５】
なお、繰り返し周波数を一定にして動作する狭帯域化レーザの場合は、指令値記憶部１１に繰り返し周波数ｆを記憶させなくてもよい。また、発振休止期間を一定にして動作する狭帯域化レーザの場合は、指令値記憶部１１に発振休止期間の長さＴを記憶させなくてもよい。
【００７６】
休止期間計測部１２は、バースト期間の最後のパルス発振時に露光装置２から狭帯域化レーザ装置１に出力されるレーザ発振トリガを検出した時点から、次のバースト期間の最初のパルス発振時に露光装置２から狭帯域化レーザ装置１に出力されるレーザ発振トリガを検出する時点までの経過時間、すなわち発振休止期間の長さＴを計測する。
【００７７】
露光装置２は、狭帯域化レーザ装置１にステップアンドリピートまたはステップアンドスキャンの動作に応じてレーザ発振トリガを出力し、また、次のバースト期間で目標とする繰り返し周波数を指示する信号を出力する。
【００７８】
シャッタ３は、狭帯域化レーザ装置１の出射口に設けられており、狭帯域化レーザ装置１のレーザコントローラ８０から出力される開閉指令に応じて開閉動作する。
【００７９】
次に、図１に示すスペクトル幅調整機構４０の具体的な構成および配置の形態について、図２〜図１９を用いて説明する。
【００８０】
図２は第１の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成および出力カプラとスペクトル幅調整機構とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す。図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は側面図である。第１の形態は二つのレンズの間隔を変化させて光の波面を調整するものである。光の波面はシリンドリカル形状であり、そのシリンドリカル形状の頂点を結ぶ直線をレーザ共振器内の波長選択素子（グレーティング）の波長分散面に対して略垂直にし、シリンドリカル状の光の波面の曲率を変化させることにより、レーザのＥ９５幅を変化させることができる。波長分散面とは、図２において、グレーティング３１の回折面に形成された多数の溝に直交する方向をｘ軸とし、グレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行する方向をｙ軸とし、グレーティング３１の回折面に直交する方向をｚ軸とした場合のｘｚ平面と一致する。
【００８１】
図２に示すスペクトル幅調整機構４０は、互いに離隔して対向し離隔距離が調整自在であるシリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２を有する。シリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２は、中心軸がレーザ共振器内の光路上に位置するように、また機械軸がグレーティング３１の波長分散面に対して略垂直になるように配置される。シリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２の中心軸とは、シリンドリカル面の曲率半径の中心を結ぶ直線である。シリンドリカル凹レンズ４１の機械軸とは、当該レンズの凹部の最も凹んだ位置を結ぶ直線である。シリンドリカル凸レンズ４２の機械軸とは、当該レンズの凹部の最も高い位置を結ぶ直線である。シリンドリカル凹レンズ４１は移動プレート４３の上面に固定される。移動プレート４３は１軸ステージ４４に形成されたリニアガイド４５に沿って移動自在である。１軸ステージ４４はリニアガイド４５の延在方向が光軸と平行になるように配置される。
【００８２】
移動プレート４３の一側面には凸状に突き出た凸部４３ａが形成されており、凸部４３ａの正面にはＰＺＴ素子４８の一端が当接し、凸部４３ａの背面には突起部４７の頭部が当接している。ＰＺＴ素子４８の他端にはパルスモータ４６の頭部が当接している。パルスモータ４６およびＰＺＴ素子４８はリニアガイド４５の延在方向に伸縮自在であり、伸張によって凸部４３ａに対して突起部４７方向の押圧力を与える。また、突起部４７はリニアガイド４５の延在方向に伸縮自在のバネが頭部に接続されており、このバネによって凸部４３ａに対してパルスモータ４６およびＰＺＴ素子４８方向の付勢力を与える。したがって、パルスモータ４６およびＰＺＴ素子４８はコントローラ８０からドライバ１０を介して送信される指令値に応じた動作信号を入力することによって伸縮し、それにともない移動プレート４３はリニアガイド４５に沿って移動する。
【００８３】
なお、図２ではパルスモータ４６およびＰＺＴ素子４８が設けられる例を示しているが、何れか一方のみが設けられていてもよい。パルスモータ４６は駆動範囲が大きいというメリットを有する反面、応答性があまり良くないというデメリットを有する。ＰＺＴ素子４８は応答性が良いというメリットを有する反面、駆動範囲が小さいというデメリットを有する。そこで、この両者を設ければ互いのデメリットをカバーしあい、駆動範囲が大きく且つ応答性が良い機構を得ることができる。以下で説明する他の形態においても同様のことがいえる。
【００８４】
スペクトル幅調整機構４０とレーザチャンバ２０と狭帯域化モジュール３０は図２に示すような向きに配置される。すなわち、狭帯域化モジュール３０に設けられたシリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２の各シリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２の各機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行となるように、スペクトル幅調整機構４０とレーザチャンバ２０と狭帯域化モジュール３０が配置される。
【００８５】
図３は第２の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す。図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は側面図である。本実施形態では、図２に示すシリンドリカル凹レンズ４１の代わりに平凹シリンドリカルレンズ１０１が設けられ、図２に示すシリンドリカル凸レンズ４２の代わりに平凸シリンドリカルレンズ１０２が設けられている。平凹シリンドリカルレンズ１０１および平凸シリンドリカルレンズ１０２を除いた他の構成は図２に示す第１の形態と同一である。本実施形態の場合は、平凸シリンドリカルレンズ１０２が出力カプラの機能を有するため、図１に示す出力カプラ５０は不要である。平凸シリンドリカルレンズ１０２の入射面（レーザチャンバに近い側の面）には反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされ、出射面（レーザチャンバから遠い側の面）には部分反射（ＰＲ）膜がコーティングされている。平凹シリンドリカルレンズ１０１は両面に反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされている。平凹シリンドリカルレンズ１０１および平凸シリンドリカルレンズ１０２の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつ平凹シリンドリカルレンズ１０１および平凸シリンドリカルレンズ１０２の各機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行となる点も図２に示す構成と同様である。
【００８６】
図４は第２の形態に係るスペクトル幅調整機構を用いた場合の平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置とＥ９５幅およびレーザ出力相対値の関係を示す。図４においては、平凹シリンドリカルレンズ１０１と平凸シリンドリカルレンズ１０２とが所定距離だけ離れた状態を相対位置の「１」としている。また、平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置が増加すると共に、平凹シリンドリカルレンズ１０１が平凸シリンドリカルレンズ１０２から離れていくものとする。
【００８７】
図４に示されるように、平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置が増加するに伴い、Ｅ９５幅は０．２３ｐｍから１．２ｐｍまで単調増加した。一方、平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置が１から９まで増加するに伴い、レーザ出力の相対値は０．４２から１．６３まで単調増加し、平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置が９から１１まで増加するに伴い、レーザ出力は１．６３から１．２まで単調減少した。
【００８８】
例えば、Ｅ９５幅の目標値を０．４ｐｍとする場合は、平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置が４．２になるように調整する。この状態におけるレーザの出力の相対値は０．９５となる。
【００８９】
平凹シリンドリカルレンズ１０１の相対位置のうち、ＰＺＴ素子４８で駆動可能な範囲は±１程度であり、この範囲をＥ９５幅に換算すると±０．１ｐｍ以上となる。つまり、ＰＺＴ素子４８で制御できるＥ９５幅は±０．１ｐｍ程度であり、この値を超えて制御する必要がある場合は、パルスモータ４６で平凹シリンドリカルレンズ１０１を駆動する。
【００９０】
図５は第３の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成およびスペクトル幅調整機構とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す。図５は上面図である。第３の形態はシリンドリカルミラーの曲率を変化させて光の波面を調整するものである。
【００９１】
図５に示すスペクトル幅調整機構４０は、曲率が調整自在であるシリンドリカルミラー１１１を有する。本実施形態の場合は、シリンドリカルミラー１１１とレーザチャンバ２０との間にはビームスプリッタ１１７が配置される。ここでビームスプリッタ１１７は出力カプラの機能を果たしている。シリンドリカルミラー１１１の背面の両端には二つのロッド１１２の一端が接続され、シリンドリカルミラー１１１の背面の中央にはＰＺＴ素子１１６を介してバネ１１３の一端が接続される。二つのロッド１１２の他端はシリンドリカルミラー１１１の背後に配置されたプレート１１４に接続され、バネ１１３の他端はシリンドリカルミラー１１１の背後に配置されたパルスモータ１１５の頭部に接続される。パルスモータ１１５はプレート１１４に対して固定される。パルスモータ１１５とＰＺＴ素子１１６の伸縮方向を同一である。
【００９２】
シリンドリカルミラー１１１は、シリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように（つまり波長分散面に対して略垂直となるように）配置される。シリンドリカル面の機械軸の定義は、前記したシリンドリカル凹レンズ４１等の機械軸の定義と同じである。
【００９３】
パルスモータ１１５又はＰＺＴ素子１１６が伸張するとシリンドリカルミラー１１１の中央が押され、パルスモータ１１５又はＰＺＴ素子１１６が縮退するとシリンドリカルミラー１１１の中央が引っ張られる。こうしてシリンドリカルミラー１１１のシリンドリカル面の曲率が調整される。
【００９４】
ここまではスペクトル幅調整機構をレーザチャンバのフロント側に配置する形態について説明した。しかし、図６に示すように、スペクトル幅調整機構４０′をレーザチャンバ２０のリア側に配置してスペクトル幅を調整することも可能である。次にこの形態について説明する。
【００９５】
図７は第４の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す。図７（ａ）、（ｂ）は同一のスペクトル幅調整機構において、それぞれ異なるパターンの波面調整をした様子を示している。図７（ａ）、（ｂ）に示すスペクトル幅調整機構４０′の構成は、多くの点で図２に示すスペクトル幅調整機構４０と一致する。異なるのはシリンドリカル凹レンズ１２１が移動プレートに固定されるのではなく、シリンドリカル凸レンズ１２２が移動プレートに固定されている点である。
【００９６】
図７に示すスペクトル幅調整機構４０′は、互いに離隔して対向し離隔距離が調整自在であるシリンドリカル凹レンズ１２１およびシリンドリカル凸レンズ１２２を有する。シリンドリカル凹レンズ１２１とシリンドリカル凸レンズ１２２は両面にに反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされている。シリンドリカル凸レンズ１２２は、シリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように（つまり、機械軸が波長分散面と略直交するように）レーザチャンバ２０のリア側に配置され、シリンドリカル凹レンズ１２１はシリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように（つまり、機械軸が波長分散面と略直交するように）シリンドリカル凸レンズ１２２のリア側に配置される。シリンドリカル凸レンズ１２２は移動プレート１２３の上面に固定される。移動プレート１２３は１軸ステージ１２４に形成されたリニアガイド１２５に沿って移動自在である。１軸ステージ１２４はリニアガイド１２５の延在方向が光軸と平行になるように配置される。
【００９７】
移動プレート１２３の一側面には凸状に突き出た凸部１２３ａが形成されており、凸部１２３ａの正面にはＰＺＴ素子１２８の一端が当接し、凸部１２３ａの背面には突起部１２７の頭部が当接している。ＰＺＴ素子１２８の他端にはパルスモータ１２６の頭部が当接している。パルスモータ１２６およびＰＺＴ素子１２８はリニアガイド１２５の延在方向に伸縮自在であり、伸張によって凸部１２３ａに対して突起部１２７方向の押圧力を与える。また、突起部１２７はリニアガイド１２５の延在方向に伸縮自在のバネが頭部に接続されており、このバネによって凸部１２３ａに対してパルスモータ１２６およびＰＺＴ素子１２８方向の付勢力を与える。したがって、パルスモータ１２６およびＰＺＴ素子１２８はコントローラ８０からドライバ１０を介して送信される指令値に応じた動作信号を入力することによって伸縮し、それにともない移動プレート１２３はリニアガイド１２５に沿って移動する。
【００９８】
なお、図８に示すように、図７に示すスペクトル幅調整機構４０′を狭帯域化モジュール３０に設けられたプリズム３３とグレーティング３１との間に設けても良い。
【００９９】
図９は第５の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す。図９（ａ）、（ｂ）は同一のスペクトル幅調整機構において、それぞれ異なるパターンの波面調整をした様子を示している。図９（ａ）、（ｂ）に示すスペクトル幅調整機構４０′の構成は、多くの点で図５に示すスペクトル幅調整機構４０と一致する。異なるのはビームスプリッタが存在しない点と、光の入射方向と反射方向とが異なるという点である。
【０１００】
図９に示すスペクトル幅調整機構４０′は、曲率が調整自在であるシリンドリカルミラー１３１を有する。シリンドリカルミラー１３１の背面の両端には二つのロッド１３２の一端が接続され、シリンドリカルミラー１３１の背面の中央にはＰＺＴ素子１３６を介してバネ１３３の一端が接続される。二つのロッド１３２の他端はシリンドリカルミラー１３１の背後に配置されたプレート１３４に接続され、バネ１３３の他端はシリンドリカルミラー１３１の背後に配置されたパルスモータ１３５の頭部に接続される。パルスモータ１３５はプレート１３４に対して固定される。パルスモータ１３５とＰＺＴ素子１３６の伸縮方向を同一である。
【０１０１】
シリンドリカルミラー１３１は、レーザ光の入射方向と反射方向とが異なるような向きにして配置される。シリンドリカルミラー１３１は、シリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように配置される。シリンドリカル面の機械軸の定義は、前記したシリンドリカル凹レンズ４１等の機械軸の定義と同じである。
【０１０２】
パルスモータ１３５又はＰＺＴ素子１３６が伸張するとシリンドリカルミラー１３１の中央が押され、パルスモータ１３５又はＰＺＴ素子１３６が縮退するとシリンドリカルミラー１３１の中央が引っ張られる。こうしてシリンドリカルミラー１３１のシリンドリカル面の曲率が調整される。
【０１０３】
なお、図１０に示すように、図９に示すスペクトル幅調整機構４０′を狭帯域化モジュール３０に設けられたプリズム３２とプリズム３３との間に設けても良い。
【０１０４】
図１１は第６の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す。第６の形態は狭帯域化モジュールに設けられたグレーティングの曲率を変化させて光の波面を調整するものであり、第３、第５の形態に使用されるパルスモータ等の構造をグレーティングの曲率調整に適用するものである。
【０１０５】
グレーティング３１の背面の両端には二つのロッド１４２の一端が接続され、グレーティング３１の背面の中央にはＰＺＴ素子１４６を介してバネ１４３の一端が接続される。二つのロッド１４２の他端はグレーティング３１の背後に配置されたプレート１４４に接続され、バネ１４３の他端はグレーティング３１の背後に配置されたパルスモータ１４５の頭部に接続される。パルスモータ１４５はプレート１４４に対して固定される。
【０１０６】
パルスモータ１４５又はＰＺＴ素子１４６が伸張するとグレーティング３１の中央が押され、パルスモータ１４５又はＰＺＴ素子１４６が縮退するとグレーティング３１の中央が引っ張られる。こうしてグレーティング３１の多数の溝を直線状に維持した状態で回折面の曲率が調整される。
【０１０７】
図１２は第７の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示す。第７の形態は狭帯域化モジュールに設けられたプリズムの回転角度を変化させてグレーティング３１に入射するビームの拡大倍率を調整するものである。入射するビームをグレーティング３１の波長分散面と垂直な方向に拡大するとビーム広がり角度が小さくなるため、スペクトル幅が狭くなる。
【０１０８】
プリズム３２は回転プレート１５１に固定され、回転プレート１５１は回転ステージ１５２に軸支される。回転プレート１５１の側面には凸状に突き出た凸部１５１ａが形成されており、凸部１５１ａの正面にはＰＺＴ素子１５５の一端が当接し、凸部１５１ａの背面には突起部１５４の頭部が当接している。ＰＺＴ素子１５５の他端にはパルスモータ１５３の頭部が当接している。パルスモータ１５３又はＰＺＴ素子１５５は伸張によって凸部１５１ａに対して突起部１５４方向の押圧力を与える。また、突起部１５４は伸縮自在のバネが頭部に接続されており、このバネによって凸部１５１ａに対してパルスモータ１５３およびＰＺＴ素子１５５方向の付勢力を与える。したがって、パルスモータ１５３又はＰＺＴ素子１５５の伸縮によって回転プレート１５１は回転する。
【０１０９】
プリズム３３は回転プレート１５６に固定されているが、その構造はプリズム３２が回転プレート１５１に固定される構造と同一であるため、説明を省略する。
【０１１０】
スペクトル幅を調整する場合は、レーザの発振波長が変化しないようにしつつ、パルスモータ１５３又はＰＺＴ素子１５５を調整して回転プレート１５１およびプリズム３２を回転させ、またパルスモータ１５８又はＰＺＴ素子１６０を調整して回転プレート１５６およびプリズム３３を回転させる。この際、回転プレート１５１およびプリズム３２の回転方向と回転プレート１５６およびプリズム３３の回転方向を逆方向にし、さらにそれぞれの回転角度を一致させる。すると、プリズム３２、３３によるビーム拡大倍率が変化する。倍率が小さくなるとスペクトル幅は広くなり、倍率が大きくなるとスペクトル幅は狭くなる。
【０１１１】
ところで、図１３に示すように、本発明は二つのレーザチャンバを有する狭帯域化レーザ装置、所謂ダブルチャンバシステムにおいてＥ９５幅を調整することも適用対象としている。次にダブルチャンバシステムにおけるスペクトル幅調整機構の形態について説明する。
【０１１２】
例えば、ダブルチャンバシステムは、シードレーザ光を発生させるＭＯ（発振段レーザ）２００と、ＭＯ２００から出力されたレーザ光を増幅するＰＯ（増幅段レーザ）３００とを有する。ＭＯ２００においては、レーザチャンバ２２０のリア側に狭帯域化モジュール２３０が配置され、フロント側に出力カプラ２５０が配置される。狭帯域化モジュール２３０には、グレーティング２３１とプリズム２３２、２３３とが設けられる。ＰＯ３００においては、レーザチャンバ３２０のリア側にリアミラー３３１が配置され、フロント側に出力カプラ３５０が配置される。この実施例ではリアミラー３３１は部分反射（ＰＲ）膜がコーティングされており、この膜の反射率は例えば８０〜９０％となっている。
【０１１３】
この実施例ではＭＯ２００は出力カプラ２５０とスペクトル幅調整機構とレーザチャンバ２２０と狭帯域化モジュール２３０を有する。ＭＯ２００から出力されたスペクトル幅が狭いレーザ光はミラー５０１、５０２で反射され、ＰＯ３００に注入される。ＰＯ３００内ではリアミラー３３１に裏面からシードレーザ光が注入され、一部はこのリアミラー３３１を透過し、増幅段のレーザのリアミラー３３１とレーザチャンバ３２０と出力カプラ３５０の間でシード光が共振して増幅され、レーザ発振する。ＰＯ３００から出力されたレーザ光はビームスプリッタ５０３で分離され、一方のレーザ光は外部に出力され、他方のレーザ光はモニタモジュール５６０に入力される。モニタモジュール５６０では、ビームスプリッタ５６１でレーザ光が分離され、波長モニタ５６２でスペクトル幅や中心波長が検出され、エネルギモニタ５６３でパルスエネルギが検出される。
【０１１４】
前述した第１〜第７の形態をＭＯ２００に設けられているレーザチャンバ２２０のフロント側又はリア側に設けてもよい。図１３はダブルチャンバシステムに第１〜第３の形態を適用する場合の配置を示している。
【０１１５】
図１４は第８の形態に係るスペクトル幅調整機構とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す。図１５は第８の形態に係るスペクトル幅調整機構の構成を示し、図１４に示すＡ方向からみたスペクトル幅調整機構を示している。第８の形態はスリットの間隔を調整するものである。
【０１１６】
スペクトル幅調整機構２４０は、グレーティング２３１の分散方向に移動自在の２枚のブレード４０１、４０２によってスリットを形成する。ブレード４０１およびブレード４０２は図示しないリニアガイドレールに移動自在に取り付けられている。ブレード４０１はバネが内蔵されたプランジャネジ４０３によってブレード４０２方向の付勢力を受け、ブレード４０２はバネが内蔵されたプランジャネジ４０４によってブレード４０１方向の付勢力を受ける。ブレード４０１とブレード４０２の間には三角部材４０５の頭部が挿入される。三角部材４０５はブレード４０１、４０２と同程度の厚みを持つ板状部材であり、レーザチャンバ２２０の放電方向と平行する方向に移動自在である。三角部材４０５の側面はブレード４０１、４０２に対して摺動自在に接し、三角部材４０５の底面はＰＺＴ素子４０７の一端に接し、ＰＺＴ素子４０７の他端はパルスモータ４０６の頭部に接する。
【０１１７】
図１５（ｂ）に示すように、パルスモータ４０６又はＰＺＴ素子４０７が伸張すると、三角部材４０５がブレード４０１、４０２間を進む。すると三角部材４０５の側面に沿ってブレード４０１、４０２が離隔する方向に移動する。図１５（ａ）に示すように、パルスモータ４０６又はＰＺＴ素子４０７が縮退すると、三角部材４０５がブレード４０１、４０２間から退く。すると三角部材４０５の側面に沿ってブレード４０１、４０２が接近する方向に移動する。このようにしてスリット間隔が変化する。
【０１１８】
グレーティング２３１が角度分散素子なので、分散方向に対してＭＯ２００のレーザ発振する領域を調整することにより、ＭＯ２００のスペクトル幅を調整することができる。なお、図１４の構成では第８の形態に係るスペクトル幅調整機構２４０をレーザチャンバ２２０のフロント側に配置しているが、第８の形態に係るスペクトル幅調整機構２４０をレーザチャンバ２２０のリア側や狭帯域化モジュール２３０の内部に配置してもよい。
【０１１９】
図１６に示すように、ダブルチャンバシステムにおいては、ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路にスペクトル幅調整機構４１０を配置してもよい。
【０１２０】
図１７はＭＯとＰＯの間にシリンドリカルレンズが配置された様子を示す。  
ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路には平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２とが互いに対向して配置されている。平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の何れかは光軸に沿って移動自在にされている。移動機構としては例えば図２に示す機構と同一のものを用いればよい。また、平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の代わりに、シリンドリカル凸レンズとシリンドリカル凹レンズを用いてもよい。
【０１２１】
一般に分散素子をレーザ共振器内に配置すると、出力されるレーザビームの波長分布は、分散素子の分散方向に沿って分布する。例えば、図１７において、紙面を含む平面の方向が発振段レーザの分散方向であるとすると、出力されたビームの波長分布はビームの位置に比例して発生する。そこで、平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の間隔を調整すると、ＭＯ２００に搭載される分散素子（グレーティング２３１）の分散方向のビームのうちＰＯ３００のレーザ共振器に有効に注入されるビームを調整することができる。結果としてＰＯ３００で増幅発振されるレーザ光のスペクトル幅を変化させることができる。平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の間隔を調整することによってビームを分散方向に対して広げると、スペクトル幅は狭くなる。これに対して、平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の間隔を調整することによってビームをグレーティング２３１の分散方向に対して狭めると、スペクトル幅は広くなる。
【０１２２】
図１８はＭＯとＰＯの間にプリズムが配置された様子を示す。  
ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路には二つのプリズム４２１、４２２が配置されている。二つのプリズム４２１、４２２は回転自在にされている。回転機構としては例えば図１２に示す機構と同一のものを用いればよい。
【０１２３】
プリズム４２１の回転方向とプリズム４２２の回転方向を逆方向にし、さらにそれぞれの回転角度を一致させる。すると、プリズム４２１、４２２によるビーム拡大倍率が変化する。ビーム拡大倍率を調整することによって、ＰＯ３００に注入されるビーム幅のうち、ＭＯ２００に搭載される分散素子（グレーティング２３１）の分散方向のビーム幅を調整することができ、ＰＯ３００のレーザ共振器に注入されるスペクトル幅を変化させることができる。結果としてＰＯ３００で増幅発振されるレーザ光のスペクトル幅を変化させることができる。プリズム４２１、４２２の回転角度を調整することによってビームの拡大倍率を大きくすると、スペクトル幅は狭くなる。これに対して、プリズム４２１、４２２の回転角度を調整することによってグレーティング２３１の分散方向に対してビームの拡大倍率を小さくすると、スペクトル幅は広くなる。
【０１２４】
図１９はＭＯとＰＯの間にスリットが配置された様子を示す。  
ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路にはスリット４３１が配置されている。スリット４３１としては例えば図１５と同一のものを用いればよい。
【０１２５】
スリット４３１の間隔を調整することによって、ＰＯ３００のレーザ共振器に注入されるスペクトル幅を変化させることができる。結果としてＰＯ３００で増幅発振されるレーザ光のスペクトル幅を変化させることができる。スリット４３１の間隔を広げると、スペクトル幅は広くなる。これに対して、スリット４３１の間隔を狭めると、スペクトル幅は狭くなる。ＰＯ３００において、放電幅よりも狭いビームが注入されても、ビームに広がり角があれば、ＰＯ３００の光共振器を光が往復することによって出力レーザ光は広がることが可能である。
【０１２６】
なお、本発明は三以上のレーザチャンバを有する狭帯域化レーザ装置に適用することも可能である。この場合もスペクトル幅調整機構をＭＯに設けたり、各段の間に設けたりすればよい。さらに、実施例ではダブルチャンバシステムとしてＭＯＰＯ方式の例を示したが、本発明は、増幅段にレーザ共振器が設置されず、シード光をそのまま増幅するＭＯＰＡ方式のダブルチャンバシステムにも適用可能である。
【０１２７】
次に、発振休止期間中にスペクトル幅調整機構４０を制御した場合の動作指令値Ｖの変化とＥ９５幅Ｅ９５の変化を、図２０〜図２２に示す３つケースのタイミングチャートを用いて説明する。なお、図２０〜図２２に示す形態では、レーザ発振中すなわちバースト期間のスペクトル幅調整機構４０の制御は全て従来のフィードバック制御が行われているものとする。
【０１２８】
第１のケースとして、基本的な動作すなわち発振休止期間中にＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔや繰り返し周波数ｆを一定にする場合の動作を説明する。  
図２０は第１のケースにおける時間経過に応じたＥ９５幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作指令値の変化とを示す図である。
【０１２９】
図２０（ｂ）に示すように、時刻ｔ１以前の期間および時刻ｔ２以降の期間がバーストＯＮ状態であり、この期間がバースト期間である。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間がバーストＯＦＦ状態であり、この期間が発振休止期間である。
【０１３０】
時刻ｔ１までのバースト期間では、図１に示すモニタモジュール６０はレーザ光のＥ９５幅Ｅ９５を検出し、検出値Ｅ９５に応じた信号をレーザコントローラ８０に送る。レーザコントローラ８０は次回パルスの動作指令値Ｖを求め、動作指令値Ｖに応じたスペクトル幅調整機構４０の動作信号をドライバ１０に送る。ドライバ１０は動作信号に従いスペクトル幅調整機構４０を操作する。こうしてスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。ここでは図２０（ａ）に示すようにＥ９５幅が安定した状態でフィードバック制御が行われており、図２０（ｃ）に示すようにスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖの変動は小さくなる。
【０１３１】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの発振休止期間では、休止期間計測部１２は前回バースト期間の最後のレーザ発振トリガを検出した時を基点として経過時間Ｔを計測し、その計測値に応じた信号を常時又は一定期間毎にレーザコントローラ８０に送る。レーザコントローラ８０は計測された経過時間Ｔに基づいてスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖを求め、その動作指令値Ｖに応じた動作信号をドライバ１０に送る。ドライバ１０は動作指令値Ｖに従いスペクトル幅調整機構４０を操作する。図２０（ｃ）に示すように発振休止期間中もスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖは常時調整されており、その結果、図２０（ａ）に示すように発振休止期間中でもＥ９５幅Ｅ９５は目標値Ｅ９５ｔと略一致する。なお前述したように、発振休止期間中のＥ９５幅Ｅ９５というのは、仮に発振停止期間中の各時点でレーザ発振された場合に検出されるであろうレーザ光のＥ９５幅Ｅ９５のことを意味する。
【０１３２】
時刻ｔ２直後のバースト期間では、時刻ｔ１までのバースト期間と同様にスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。発振休止期間中にスペクトル幅調整機構４０が操作されるため、発振休止期間直後の最初のパルス時にモニタモジュール６０で検出されるレーザ光のＥ９５幅Ｅ９５は目標値Ｅ９５ｔに近くなる。したがって、図２０（ａ）に示すようにバースト期間の初期からＥ９５幅Ｅ９５は比較的に安定する。図２０（ｃ）に示すようにバースト期間の最初の数パルスはスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖの変動は大きいが、フィードバック制御が繰り返されるうちに変動は小さくなっていく。
【０１３３】
第２のケースとして、発振休止期間中にＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔを変更する場合の動作を説明する。  
図２１は第２のケースにおける時間経過に応じたＥ９５幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作量の変化とを示す図である。
【０１３４】
時刻ｔ１までのバースト期間では、図２０を用いて説明した第１のケースの時刻ｔ１までのバースト期間と同様にスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。
【０１３５】
時刻ｔ１から時刻ｔａ１までの発振休止期間では、図２０を用いて説明した第１のケースの時刻ｔ１から時刻ｔ２までの発振休止期間と同様に休止期間計測部１２の計測値Ｔに応じてスペクトル幅調整機構４０の制御が行われる。
【０１３６】
発振休止期間中の時刻ｔａ１で目標とするＥ９５幅がＥ９５ｔ１からＥ９５ｔ２に変更されたとする。Ｅ９５ｔ１とＥ９５ｔ２の差が小さい場合はＰＺＴ素子の制御のみで対応できるが、Ｅ９５ｔ１とＥ９５ｔ２の差が大きい場合はＰＺＴ素子の制御のみでは対応できない。そこで、レーザコントローラ８０はＥ９５幅を目標値Ｅ９５ｔ２まで大まかに近づけるための動作指令値Ｖ１を求め、その動作指令値Ｖ１に応じた動作信号をパルスモータのドライバに送る。パルスモータのドライバは動作指令値Ｖ１に従いパルスモータを介してスペクトル幅調整機構４０を操作する。時刻ｔａ２でパルスモータの制御が終了したら、レーザコントローラ８０は時刻ｔａ２からの経過時間に基づいてスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖ２を求め、その動作指令値Ｖ２に応じた動作信号をＰＺＴ素子のドライバに送る。ＰＺＴ素子のドライバは動作指令値Ｖ２に従いＰＺＴ素子を介してスペクトル幅調整機構４０を操作する。
【０１３７】
時刻ｔ２直後のバースト期間では、図２０を用いて説明した第１のケースの時刻ｔ２直後のバースト期間と同様にスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。発振休止期間中に目標値Ｅ９５ｔが変更されても、スペクトル幅調整機構４０が操作されるため、発振休止期間直後の最初のパルス時にモニタモジュール６０で検出されるレーザ光のＥ９５幅Ｅ９５は目標値Ｅ９５ｔに近くなる。したがって、図２１（ａ）に示すようにバースト期間の初期からＥ９５幅Ｅ９５は比較的に安定する。図２１（ｃ）に示すようにバースト期間の最初の数パルスはスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖの変動は大きいが、フィードバック制御が繰り返されるうちに変動は小さくなっていく。
【０１３８】
第３のケースとして、発振休止期間中に繰り返し周波数ｆを変更する場合の動作を説明する。  
図２２は第３のケースにおける時間経過に応じたＥ９５幅の変化とバーストＯＮ・ＯＦＦの変化とスペクトル幅調整機構の動作量の変化とを示す図である。
【０１３９】
時刻ｔ１までのバースト期間では、図２０を用いて説明した第１のケースの時刻ｔ１までのバースト期間と同様にスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。
【０１４０】
時刻ｔ１から時刻ｔａ１までの発振休止期間では、図２０を用いて説明した第１のケースの時刻ｔ１から時刻ｔ２までの発振休止期間と同様に休止期間計測部１２の計測値Ｔに応じてスペクトル幅調整機構４０の制御が行われる。
【０１４１】
発振休止期間中の時刻ｔａ１で繰り返し周波数がｆ１からｆ２に変更されたとする。この場合、レーザコントローラ８０は、図３５に示すようなＥ９５幅の周波数特性に基づいて、繰り返し周波数ｆ１におけるＥ９５幅Ｅ９５ｆ１と繰り返し周波数ｆ２におけるＥ９５幅Ｅ９５ｆ２との差ΔＥ９５（＝Ｅ９５ｆ２−Ｅ９５ｆ１）を求め、Ｅ９５幅がΔＥ９５だけ変化するような動作指令値Ｖ１を求め、その動作指令値Ｖ１に応じた動作信号をＰＺＴ素子のドライバに送る。ＰＺＴ素子のドライバは動作指令値Ｖ１に従いＰＺＴ素子を介してスペクトル幅調整機構４０を操作する。ＰＺＴ素子は高速で動作するので、ＰＺＴ素子の制御開始時刻ｔａ１と制御終了時刻ｔａ１′はほぼ一致する。ＰＺＴ素子の制御が終了したら、レーザコントローラ８０は時刻ｔａ１′からの経過時間に基づいてスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖ２を求め、その動作指令値Ｖ２に応じた動作信号をＰＺＴ素子のドライバに送る。ＰＺＴ素子のドライバは動作指令値Ｖ２に従いＰＺＴ素子を介してスペクトル幅調整機構４０を操作する。
【０１４２】
時刻ｔ２直後のバースト期間では、図２０を用いて説明した第１のケースの時刻ｔ２直後のバースト期間と同様にスペクトル幅調整機構４０のフィードバック制御が行われる。発振休止期間中に繰り返し周波数ｆが変更されても、スペクトル幅調整機構４０が操作されるため、発振休止期間直後の最初のパルス時にモニタモジュール６０で検出されるレーザ光のＥ９５幅Ｅ９５は目標値Ｅ９５ｔに近くなる。したがって、図２２（ａ）に示すようにバースト期間の初期からＥ９５幅Ｅ９５は比較的に安定する。図２２（ｃ）に示すようにバースト期間の最初の数パルスはスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖの変動は大きいが、フィードバック制御が繰り返されるうちに変動は小さくなっていく。
【０１４３】
次に、図１に示す構成を用いて発振休止期間中にスペクトル幅を制御した場合および不安定期間に予め記憶したスペクトル幅と動作指令値の実績に応じてスペクトル幅を制御する場合の処理フローを、図２３〜図３０に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１４４】
図２３は「メインルーチン」の処理フローである。  
「メインルーチン」は、実露光前に行われる「調整発振によるＥ９５幅制御データ取得サブルーチン」（ステップ１０１）と、実露光中に行われる「Ｅ９５幅制御サブルーチン」（ステップ１０２）とからなる。１バースト期間が終了する毎にＥ９５幅が許容範囲を超えたか否かの判断が行われ（ステップ１０３）、Ｅ９５幅が許容範囲を超えていれば、改めて「調整発振によるＥ９５幅制御データ取得サブルーチン」（ステップ１０１）が行われる（ステップ１０３判断Ｙ）。Ｅ９５幅が許容範囲を超えていなければ、引き続き「Ｅ９５幅制御サブルーチン」（ステップ１０２）が行われる（ステップ１０３判断Ｎ）。
【０１４５】
「調整発振によるＥ９５幅制御データ取得サブルーチン」（ステップ１０１）は、シャッタ３を閉じて調整発振を行いながら各バースト毎に繰り返し周波数ｆや発振休止時間Ｔを変えていき、動作指令値記憶部１１に記憶するＥ９５幅Ｅ９５と動作指令値Ｖの初期情報を取得するサブルーチンである。
【０１４６】
「Ｅ９５幅制御サブルーチン」（ステップ１０２）は、発振休止期間とバースト期間にＥ９５幅を制御するサブルーチンである。
【０１４７】
図２４は図２３に示される「調整発振によるＥ９５幅制御データ取得サブルーチン」の処理フローである。  
このサブルーチンに入ると、レーザコントローラ８０からシャッタ３にシャッタ閉を指令する露光禁止信号が送られ、シャッタ３が閉められる（ステップ２０１）。
【０１４８】
後のステップ（ステップ２０４〜２０８）で、レーザコントローラ８０は動作指令値記憶部１１にパルス番号ｋと繰り返し周波数ｆと発振休止期間の長さＴの各パラメータ毎のＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔの初期値が記憶されるが、その前に各パラメータの範囲すなわち繰り返し周波数ｆの範囲（最小値ｆｍｉｎ、最大値ｆｍａｘ）およびこの範囲の刻み間隔Δｆと、発振休止期間の範囲（最小値Ｔｍｉｎ、最大値Ｔｍａｘ）およびこの範囲の刻み間隔ΔＴと、不安定期間の最後のパルス番号（ｎ）とを設定する（ステップ２０２）。そして、各パラメータの初期値として、繰り返し周波数ｆ＝ｆｍｉｎ、発振休止期間Ｔ＝Ｔｍｉｎ、パルス番号ｋ＝１を設定する（ステップ２０３）。
【０１４９】
その後、「Ｅ９５幅制御サブルーチン」では、シャッタ３が閉じた状態で１バースト（発振休止期間＋バースト期間）のパルス発振が行われる。各パルスでレーザコントローラ８０は動作指令値記憶部１１に、動作指令値Ｖ１〜ｎ、ｆ、Ｔとそのときに検出されたＥ９５幅Ｅ９５１〜ｎ、ｆ、Ｔとを動作指令値記憶部１１に記憶させる（ステップ２０４）。１バーストが終了すると、次の繰り返し周波数ｆ＝ｆ＋Δｆを設定し、「Ｅ９５幅制御サブルーチン」が行われる（ステップ２０５）。レーザコントローラ８０は、ステップ２０４〜２０５の処理を繰り返し周波数ｆが最大値ｆｍａｘを超えるまで繰り返し、動作指令値Ｖ１〜ｎ、ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ、Ｔとそのときに検出されたＥ９５幅Ｅ９５１〜ｎ、ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ、Ｔとを動作指令値記憶部１１に記憶させる（ステップ２０６判断Ｎ）。繰り返し周波数ｆが最大値ｆｍａｘを超えたら（ステップ２０６の判断Ｙ）、次の発振休止期間Ｔ＝Ｔ＋ΔＴを設定し、「Ｅ９５幅制御サブルーチン」が行われる（ステップ２０７）。レーザコントローラ８０は、ステップ２０４〜２０７の処理を発振休止期間Ｔが最大値Ｔｍａｘを超えるまで繰り返し、動作指令値Ｖ１〜ｎ、ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ、Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘとそのときに検出されたＥ９５幅Ｅ９５１〜ｎ、ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ、Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘとを動作指令値記憶部１１に記憶させる（ステップ２０７判断Ｎ）。
【０１５０】
こうして、繰り返し周波数ｆおよび発振休止期間Ｔがそれぞれ変更されて、各繰り返し周波数ｆおよび各発振休止期間Ｔに対応するパルス毎の動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔが、計測されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと共に記憶されていく。そして、発振休止期間Ｔが最大値Ｔｍａｘを超えたら（ステップ２０８の判断Ｙ）、動作指令値の初期値は全て取得されたことになるので、レーザコントローラ８０からシャッタ３にシャッタ開を指令する露光ＯＫ信号が送られ、調整発振は終了する（ステップ２０９）。
【０１５１】
図２５は図２３、図２４に示される「Ｅ９５幅制御サブルーチン」の処理フローである。「Ｅ９５幅制御サブルーチン」は、発振休止期間中に行われる「発振休止中スペクトル幅調整機構ドライブルーチン」（ステップ３０１）と、バースト期間の不安定期間中に行われる「不安定期間Ｅ９５幅予測制御サブルーチン」（ステップ３０３）と、バースト期間の安定期間中に行われる「安定期間Ｅ９５幅フィードバック制御サブルーチン」（ステップ３０４）とからなる。「発振休止中Ｅ９５幅調整機構ドライブサブルーチン」（ステップ３０１）は、露光装置２から送られるレーザ発振トリガを狭帯域化レーザ装置１のレーザコントローラ８０が受け取るまで続けられる（ステップ３０２）。また「安定期間Ｅ９５幅フィードバック制御サブルーチン」（ステップ３０４）はバースト期間が終了するまで続けられる（ステップ３０５）。
【０１５２】
図２６は図２５に示される「発振休止中スペクトル幅調整機構ドライブサブルーチン」の処理フローである。  
露光装置２で半導体の露光が行われる前に、露光装置２は狭帯域化レーザ装置１のレーザコントローラ８０に、次回露光の繰り返し周波数ｆとＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔを示す信号を送信する（ステップ４０１）。休止期間計測部１２は発振休止期間の長さＴを継続的に計測し、計測した長さＴを信号化してレーザコントローラ８０に送信する（ステップ４０２）。
【０１５３】
発振休止期間中のパルス番号ｋはバースト１パルス目とみなせる。そこでレーザコントローラ８０は、ｋ＝１を設定した後（ステップ４０３）、「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」で、バースト１パルス目の制御のために、指令値記憶部１１に記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔとを読み出す（ステップ４０４）。
【０１５４】
次に、レーザコントローラ８０は読み出されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔとその時点のＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔとの差ΔＥ９５＝Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔ−Ｅ９５ｔを計算する（ステップ４０５）。そして、「ΔＥ９５に基づき使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを計算するサブルーチン」で、ΔＥ９５と読み出された動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔとに基づいて、実際に使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを求め（ステップ４０６）、求めた動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔに応じた動作信号をドライバ１０に送信する（ステップ４０７）。この動作信号に応じてスペクトル幅調整機構４０は調整される。
【０１５５】
図２７は図２５に示される「不安定期間Ｅ９５幅予測制御サブルーチン」の処理フローである。  
モニタモジュール６０は１パルスのレーザ発振毎にレーザ光のＥ９５幅を検出し、レーザコントローラ８０に送信する（ステップ５０１）。検出されたＥ９５幅Ｅ９５およびそのときのスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖは、そのときのパルス番号ｋ、繰り返し周波数ｆ、直前の発振休止期間の長さＴと対応づけられてＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ、Ｖｋ、ｆ、Ｔとされる。このＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ、Ｖｋ、ｆ、Ｔは互いに対応付けられて、指令値記憶部１１に記憶される（ステップ５０２）。
【０１５６】
レーザコントローラ８０は、次のパルス番号ｋ＝ｋ＋１を設定した後（ステップ５０３）、「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」で、次のパルス発振時の制御のために、指令値記憶部１１に記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔとを読み出す（ステップ５０４）。
【０１５７】
次に、レーザコントローラ８０は、読み出されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔとその時点のＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔとの差ΔＥ９５＝Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔ−Ｅ９５ｔを計算する（ステップ５０５）。そして、「ΔＥ９５に基づき使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを計算するサブルーチン」で、ΔＥ９５と読み出された動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔとに基づいて、実際に使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを求め（ステップ５０６）、その動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔに応じた動作信号をドライバ１０に送信する（ステップ５０７）。この動作信号に応じてスペクトル幅調整機構４０は調整される。
【０１５８】
ステップ５０１〜５０７の処理は、パルス番号ｋがｎを超えるまで、すなわち不安定期間が終了するまで繰り返される（ステップ５０８）。
【０１５９】
図２８は図２６、図２７に示される「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」の処理フローである。  
レーザコントローラ８０は、その時点の繰り返し周波数ｆと直前の発振休止期間の長さＴとを読み込む（ステップ６０１）。
【０１６０】
そして、レーザコントローラ８０は、その時点のパルス番号ｋ、読み出した繰り返し周波数ｆ、直前の発振休止期間の長さＴに基づいて、指令値記憶部１１に記憶された情報の中からＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔと一致するか又は近似するＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ′と、そのＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ′と共に記憶されているＶｋ、ｆ、Ｔ′を読み出す（ステップ６０２）。なお、読み出した繰り返し周波数ｆ及び直前の発振休止期間の長さＴは、Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔ′及びＶｋ、ｆ、Ｔ′のパラメータである繰り返し周波数ｆ及び発振休止期間の長さＴと完全に一致していなくてもよく、近似していればよい。ここで読み出されたＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ′とＶｋ、ｆ、Ｔ′は、それぞれＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ、Ｖｋ、ｆ、Ｔとされる（ステップ６０３）。
【０１６１】
図２９は図２６、図２７に示される「ΔＥ９５に基づき使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを計算するサブルーチン」の処理フローである。  
指令値記憶部１１に記憶されたＥ９５幅Ｅ９５と動作指令値Ｖとの間にはＥ９５−Ｖ曲線がある。そこで、レーザコントローラ８０はこの曲線のうち、図２８に示される「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」の処理で求めた動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔにおける勾配（ｄＶ／ｄＥ９５）＝αを計算する（ステップ７０１）。なお、勾配αの求め方は、指令値記憶部１１に記憶されたＥ９５−Ｖ曲線から求めるのではなく、予め動作指令値ＶとＥ９５幅Ｅ９５の関係の微分曲線を記憶しておき、その微分曲線から直接勾配αを求めるようにしてもよい。
【０１６２】
ステップ７０１に続き、レーザコントローラ８０は、求めた勾配αと、図２６に示される「発振休止中スペクトル幅調整機構ドライブサブルーチン」の処理又は図２７に示される「不安定期間Ｅ９５幅予測制御サブルーチン」の処理で求めたΔＥ９５と、図２８に示される「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」の処理で求めた動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔとを用いて、実際に使用する動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔ＝α・ΔＥ９５＋Ｖｋ、ｆ、Ｔを求める（ステップ７０２）。
【０１６３】
なお、ここで求める動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔは、図２８に示される「記憶されたＥ９５幅Ｅ９５ｋ、ｆ、Ｔと動作指令値Ｖｋ、ｆ、Ｔを読み出すサブルーチン」の処理のステップ６０２で、指令値記憶部１１に目標値Ｅ９５ｔと一致するＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ′があった場合は、結果としてそのＥ９５ｋ、ｆ、Ｔ′と共に記憶されているＶｋ、ｆ、Ｔ′に一致することになる。
【０１６４】
図３０は図２５に示される「安定期間Ｅ９５幅フィードバック制御サブルーチン」の処理フローである。  
モニタモジュール６０は１パルスのレーザ発振毎にレーザ光のＥ９５幅を検出し、レーザコントローラ８０に送信するとともに、レーザコントローラ８０はそのときに使用した動作指令値Ｖを読み出す（ステップ８０１）。
【０１６５】
次に、レーザコントローラ８０は、検出されたＥ９５幅Ｅ９５とその時点のＥ９５幅の目標値Ｅ９５ｔとの差ΔＥ９５＝Ｅ９５−Ｅ９５ｔを計算する（ステップ８０２）。
【０１６６】
レーザコントローラ８０は指令値記憶部１１に記憶されているＥ９５−Ｖ曲線のうち、ステップ８０１で読み出した動作指令値Ｖにおける勾配（ｄＶ／ｄＥ９５）＝αを計算する（ステップ８０３）。
【０１６７】
レーザコントローラ８０は、求めた勾配αと、Ｅ９５幅の検出値ΔＥ９５と、ステップ８０１で読み出した動作指令値Ｖとを用いて、実際に使用する動作指令値Ｖ＝α・ΔＥ９５＋Ｖを求める（ステップ８０４）。
【０１６８】
そして、レーザコントローラ８０は、求めた動作指令値Ｖに応じた動作信号をドライバ１０に送信する（ステップ８０５）。この動作信号に応じてスペクトル幅調整機構４０は調整される。
【０１６９】
スペクトル幅調整機構４０が調整されると次のパルス発振が行われ（ステップ８０６）、モニタモジュール６０で検出されたＥ９５幅Ｅ９５およびそのときのスペクトル幅調整機構４０の動作指令値Ｖは互いに対応付けられて、指令値記憶部１１に記憶される（ステップ８０７）。
【０１７０】
以上、図２３〜図３０の処理は各パルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御する形態について説明した。しかし、各パルス毎ではなく複数パルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御するようにしてもよい。
【０１７１】
図３１（ａ）は各パルス毎に検出されるＥ９５幅と検出されるＥ９５幅を複数パルス毎に平均化したＥ９５幅とを時間経過と共に示す図であり、図３１（ｂ）は各パルス毎にスペクトル幅調整機構を制御する場合の動作指令値と複数パルス毎にスペクトル幅調整機構を制御する場合の動作指令値とを時間経過と共に示す図である。
【０１７２】
複数パルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御する場合の処理フローは、パルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御する場合の処理フロー（図２３〜図３０）と大筋で一致し、各パルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御するのではなく、複数パルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御するようにすればよい。また、Ｅ９５幅をパルス毎のＥ９５ｋ、ｆ、Ｔから複数パルスの平均値Ｅａｖ９５ｋ、ｆ、Ｔに置き換えればよい。例えばｐパルス毎の平均値Ｅａｖ９５ｋ、ｆ、Ｔは、
Ｅａｖ９５ｋ、ｆ、Ｔ＝（Ｅ９５ｋ−（ｐ−１）、ｆ、Ｔ＋Ｅ９５ｋ−（ｐ−２）、ｆ、Ｔ＋…＋Ｅ９５ｋ−（ｐ−ｐ）、ｆ、Ｔ）／ｐ
という式で表される。
【０１７３】
ところで、ｐパルス毎にスペクトル幅調整機構４０を制御する場合は、バースト期間の１パルス目からｐ−１パルス目までの期間ではスペクトル幅調整機構４０が制御されないことになる。しかし、このような場合であっても図２６に示される「発振休止中スペクトル幅調整機構ドライブサブルーチン」が行われれば、発振休止中にもスペクトル幅調整機構４０が制御されるので、バースト期間の１パルス目からｐ−１パルス目までの期間に検出されるＥ９５幅の目標値に対するずれは小さくなる。
【０１７４】
また、複数パルス毎にＥ９５幅を平均化することにより、ノイズの影響を少なくすることができる。
【０１７５】
本実施形態によれば、発振休止期間の長さに応じて発振休止期間中にスペクトル幅制御を行うので、発振休止期間中のスペクトル幅の変動によって発生する不安定期間におけるスペクトル幅の目標値と計測値のずれが小さくなる。このため、不安定期間におけるスペクトル幅が１パルス目から比較的安定し許容範囲内に収まる。その結果、集積回路パターンの品質悪化を防止でき、またバースト１パルス目から露光に使用できるので生産効率の低下を防止できる。
【０１７６】
また、本実施形態によれば、前回以前の不安定期間に計測されたスペクトル幅の計測値とそのときのスペクトル幅調整機構の動作指令値といった実績に基づいて不安定期間中にスペクトル幅制御を行うので、不安定期間におけるスペクトル幅の目標値と計測値のずれが小さくなる。このため、不安定期間におけるスペクトル幅が１パルス目から比較的安定し許容範囲内に収まる。その結果、集積回路パターンの品質悪化を防止でき、またバースト１パルス目から露光に使用できるので生産効率の低下を防止できる。
【符号の説明】
【０１７７】
１…狭帯域化レーザ  １１…指令値記憶部  １２…休止期間計測部
４０…スペクトル幅調整機構  ６０…モニタモジュール  ８０…レーザコントローラ
【図１】
2014135524.tif 000003
【図２】
2014135524.tif 000004
【図３】
2014135524.tif 000005
【図４】
2014135524.tif 000006
【図５】
2014135524.tif 000007
【図６】
2014135524.tif 000008
【図７】
2014135524.tif 000009
【図８】
2014135524.tif 000010
【図９】
2014135524.tif 000011
【図１０】
2014135524.tif 000012
【図１１】
2014135524.tif 000013
【図１２】
2014135524.tif 000014
【図１３】
2014135524.tif 000015
【図１４】
2014135524.tif 000016
【図１５】
2014135524.tif 000017
【図１６】
2014135524.tif 000018
【図１７】
2014135524.tif 000019
【図１８】
2014135524.tif 000020
【図１９】
2014135524.tif 000021
【図２０】
2014135524.tif 000022
【図２１】
2014135524.tif 000023
【図２２】
2014135524.tif 000024
【図２３】
2014135524.tif 000025
【図２４】
2014135524.tif 000026
【図２５】
2014135524.tif 000027
【図２６】
2014135524.tif 000028
【図２７】
2014135524.tif 000029
【図２８】
2014135524.tif 000030
【図２９】
2014135524.tif 000031
【図３０】
2014135524.tif 000032
【図３１】
2014135524.tif 000033
【図３２】
2014135524.tif 000034
【図３３】
2014135524.tif 000035
【図３４】
2014135524.tif 000036
【図３５】
2014135524.tif 000037
【図３６】
2014135524.tif 000038
【図３７】
2014135524.tif 000039
【図３８】
2014135524.tif 000040
【図３９】
2014135524.tif 000041
【図４０】
2014135524.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月22日(2014.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部と、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを発振休止期間の長さと対応付けて記憶する指令値記憶部と、を備え、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、前記休止期間計測部で計測した発振休止期間の長さに対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【請求項２】
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【請求項３】
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを、パルス番号と対応付けて記憶する指令値記憶部と、
レーザ光のスペクトル幅を検出するスペクトル幅検出部と、を備え、
前記レーザコントローラは、バースト期間の初期の不安定期間に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号に一致し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【請求項４】
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部を備え、
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と発振休止期間の長さと対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、バースト期間の初期の不安定期間に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする請求項３記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
第１発明は、
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部と、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを発振休止期間の長さと対応付けて記憶する指令値記憶部と、を備え、
前記レーザコントローラは、発振休止期間中に、
前記指令値記憶部から、前記休止期間計測部で計測した発振休止期間の長さに対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御する
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
第３発明は、
狭帯域化したレーザ光を連続してパルス発振するバースト期間と発振休止する発振休止期間とを交互に繰り返して動作する狭帯域化レーザに、
レーザ光のスペクトル幅を変化させるスペクトル幅調整機構と、
前記スペクトル幅調整機構の動作を制御するレーザコントローラと、
を備えた狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置において、
スペクトル幅と当該スペクトル幅が得られるような前記スペクトル幅調整機構の動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とを、パルス番号と対応付けて記憶する指令値記憶部と、
レーザ光のスペクトル幅を検出するスペクトル幅検出部と、を備え、
前記レーザコントローラは、バースト期間の初期の不安定期間に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号に一致し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
第４発明は、第３発明において、
発振休止期間の長さを計測する休止期間計測部を備え、
前記指令値記憶部は、スペクトル幅と動作指令値とをさらに狭帯域化レーザの繰り返し周波数と発振休止期間の長さと対応付けて記憶し、
前記レーザコントローラは、バースト期間の初期の不安定期間に、
前記指令値記憶部から、その時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと一致又は近似し、スペクトル幅の目標値と一致又は近似するスペクトル幅およびそのスペクトル幅に対応する動作指令値を読み出し、
読み出した動作指令値に基づいて実際に使用する動作指令値を求め、
求めた動作指令値に応じた動作信号を前記スペクトル幅調整機構に出力して当該スペクトル幅調整機構の動作を制御すると共に、
前記スペクトル幅検出部で検出されたスペクトル幅と前記レーザコントローラで求められた動作指令値とを互いに対応付け、さらにそのスペクトル幅と動作指令値とをその時点のパルス番号と狭帯域化レーザの繰り返し周波数と前記休止期間計測部で計測した直前の発振休止期間の長さと対応付けて前記指令値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする。