(57)【要約】狭帯域化レーザ装置は、スペクトル線幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、複数のパルスの分光強度分布が加算されてなるスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、複数のパルスの中心波長の頻度分布を表す波長頻度関数を生成する波長頻度関数生成部と、スペクトル波形に対して、装置関数と波長頻度関数とを用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、を備えてもよい。
2017098625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル線幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、
前記レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、
前記複数のパルスの分光強度分布が加算されてなるスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、
前記分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、
前記複数のパルスの中心波長の頻度分布を表す波長頻度関数を生成する波長頻度関数生成部と、
前記スペクトル波形に対して、前記装置関数と前記波長頻度関数とを用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、
を備える狭帯域化レーザ装置。
【請求項２】
前記デコンボリューション処理部は、前記装置関数と前記波長頻度関数とをコンボリューション処理することにより得られる合成関数を用いて前記デコンボリューション処理を行う、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項３】
前記各パルスの中心波長を計測する中心波長計測部をさらに備え、
前記波長頻度関数生成部は、前記中心波長計測部により計測された計測中心波長に基づいて前記波長頻度関数を生成する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項４】
前記中心波長は、半値波長の平均値、ピーク波長、及び重心波長のうちのいずれか１つである、
請求項３記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項５】
前記各パルスの中心波長の制御に用いる目標中心波長を露光装置から取得する制御部をさらに備え、
前記波長頻度関数生成部は、前記目標中心波長に基づいて前記波長頻度関数を生成する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項６】
前記複数のパルスについての前記目標中心波長の波長変更量は、前記波長頻度関数の区間幅の２倍以上である、
請求項５記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項７】
前記区間幅は、０より大きく、かつ７ｆｍ以下である、
請求項６記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項８】
前記分光器は、前記分光強度分布を第１の回数検出するたびに、前記分光強度分布が積算された積算データを出力し、かつ、前記出力を第２の回数行うセンサを含み、
前記スペクトル波形生成部は、前記第２の回数分の前記積算データを平均化した積算平均データに基づいて前記スペクトル波形を生成する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項９】
前記第１の回数及び前記第２の回数はそれぞれ１以上であって、
前記第１の回数と前記第２の回数との積である第３の回数は２以上である、
請求項８記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１０】
前記各パルスのパルスエネルギを検出するエネルギセンサをさらに備え、
波長頻度関数生成部は、波長の区間毎に前記パルスエネルギの和を算出することにより前記波長頻度関数を生成する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１１】
前記デコンボリューション処理部により算出される復元スペクトル波形に基づき、スペクトル線幅を算出するスペクトル線幅算出部を、
さらに備える請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１２】
前記スペクトル線幅算出部により算出された前記スペクトル線幅に基づいて、前記パルスレーザ光のスペクトル線幅を制御するスペクトル線幅制御部を、
さらに備える請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１３】
スペクトル線幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、
前記レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、
前記複数のパルスのそれぞれについて、前記分光強度分布に基づいてスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、
前記分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、
前記スペクトル波形生成部により生成された各スペクトル波形を、中心波長がほぼ一致するように波長をシフトさせる波長シフト処理部と、
前記波長シフト処理部により波長がシフトされた複数のスペクトル波形を平均化する波形平均化処理部と、
前記波形平均化処理部により平均化されたスペクトル波形に対して、前記装置関数を用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、
を備える狭帯域化レーザ装置。
【請求項１４】
前記各パルスの中心波長を計測する中心波長計測部をさらに備え、
前記波長シフト処理部は、前記前記中心波長計測部により計測された計測中心波長に基づいて波長をシフトさせる、
請求項１３記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１５】
前記中心波長は、半値波長の平均値、ピーク波長、及び重心波長のうちのいずれか１つである、
請求項１４記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１６】
前記各パルスの中心波長の制御に用いる目標中心波長を露光装置から取得する制御部をさらに備え、
前記波長シフト処理部は、前記目標中心波長に基づいて波長をシフトさせる、
請求項１３記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１７】
レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、
前記複数のパルスの分光強度分布が加算されてなるスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、
前記分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、
前記複数のパルスの中心波長の頻度分布を表す波長頻度関数を生成する波長頻度関数生成部と、
前記スペクトル波形に対して、前記装置関数と前記波長頻度関数とを用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、
を備えるスペクトル線幅計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、狭帯域化レーザ装置及びスペクトル線幅計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力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の紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。【０００３】
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけ上の波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸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液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。【０００４】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の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出力されるレーザ光のスペクトル線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、狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module）が設けられている。この狭帯域化モジュールによりスペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。狭帯域化素子は、エタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル線幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４０９４３０７号
【特許文献２】特開平８−２１０９１５号公報
【特許文献３】特開平５−００７０３１号公報
【概要】
【０００６】
本開示の１つの観点に係る狭帯域化レーザ装置は、スペクトル線幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、複数のパルスの分光強度分布が加算されてなるスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、複数のパルスの中心波長の頻度分布を表す波長頻度関数を生成する波長頻度関数生成部と、スペクトル波形に対して、装置関数と波長頻度関数とを用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、を備えてもよい。
【０００７】
本開示の他の１つの観点に係る狭帯域化レーザ装置は、スペクトル線幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、複数のパルスのそれぞれについて、分光強度分布に基づいてスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、スペクトル波形生成部により生成された各スペクトル波形を、中心波長がほぼ一致するように波長をシフトさせる波長シフト処理部と、波長シフト処理部により波長がシフトされた複数のスペクトル波形を平均化する波形平均化処理部と、波形平均化処理部により平均化されたスペクトル波形に対して、装置関数を用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、を備えてもよい。
【０００８】
本開示の１つの観点に係るスペクトル線幅計測装置は、レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光に含まれる複数のパルスについて分光強度分布を検出する分光器と、複数のパルスの分光強度分布が加算されてなるスペクトル波形を生成するスペクトル波形生成部と、分光器の装置関数を記憶する装置関数記憶部と、複数のパルスの中心波長の頻度分布を表す波長頻度関数を生成する波長頻度関数生成部と、スペクトル波形に対して、装置関数と波長頻度関数とを用いてデコンボリューション処理するデコンボリューション処理部と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、比較例に係る狭帯域化レーザ装置の構成を模式的に示す。
【図２】図２は、図１に示される第１のエタロン分光器１８及び第２のエタロン分光器１９の具体的構成を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、中心波長の定義の例を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、干渉縞のデータの例を示す図である。
【図４】図４は、装置関数Ｉ（λ）を説明する図である。
【図５】図５は、演算処理部２２ｃの構成を示す図である。
【図６】図６は、スペクトル線幅の定義の例を説明する図である。
【図７】図７は、狭帯域化レーザ装置によるパルスレーザ光ＰＬの出力パターンの例を示す図である。
【図８】図８は、図１に示される波長制御部２１による波長制御の処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８に示される回転ステージ１４ｄを制御する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図１に示されるスペクトル線幅制御部２０ａによるスペクトル線幅制御の処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、図１に示されるスペクトル線幅算出部２２によるスペクトル線幅算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１１に示されるフローチャートの一部について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本開示の課題を説明する図であり、（Ａ）は、第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）を例示する図であり、（Ｂ）は、第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）を例示する図であり、（Ｃ）は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）及び復元スペクトル波形Ｑ（λ）を例示する図である。
【図１４】図１４は、本開示の第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１５は、波長頻度関数生成部２２ｄにより生成される波長頻度関数Ｒ（λ）の例を示す図である。
【図１６】図１６は、本開示の第１の実施形態におけるスペクトル線幅算出処理を示すサブルーチンである。
【図１７】図１７は、図１４に示される波長頻度関数生成部２２ｄによる波長頻度関数の生成処理を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、第１の変形例に係る波長頻度関数の生成処理を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、本開示の第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２０】図２０は、図１９に示される波長頻度関数生成部２２ｄによる波長頻度関数の生成処理を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、本開示の第２の実施形態における波長頻度関数Ｒ（λ）のカウントアップを説明する図である。
【図２２】図２２は、本開示の第３の実施形態における演算処理部２２ｃの構成を示す図である。
【図２３】図２３は、本開示の第３の実施形態のスペクトル線幅算出部２２によるスペクトル線幅算出の処理を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、図２３に示されるフローチャートの一部について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の効果を説明する図であり、（Ａ）は、第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）を例示する図であり、（Ｂ）は、第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）を例示する図であり、（Ｃ）は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）及び復元スペクトル波形Ｑ（λ）を例示する図である。
【図２６】図２６は、本開示の第４の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置において用いられる第２のエタロン分光器１９の構成を示す図である。
【図２７】図２７は、本開示の第５実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２８】図２８は、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置におけるマスターオシレータとパワーオシレータの放電タイミングの遅延時間と、パルスエネルギ及びスペクトル線幅との関係を示す図である。
【図２９】図２９は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
【実施形態】
【００１０】
＜内容＞
１．比較例に係る狭帯域化レーザ装置の全体説明
１．１  レーザチャンバ
１．２  狭帯域化モジュール
１．３  スペクトル線幅可変部
１．４  エネルギセンサ
１．５  第１のエタロン分光器
１．６  第２のエタロン分光器
１．７  露光装置
１．８  レーザ制御部
１．９  波長制御部
１．１０  中心波長の定義
１．１１  スペクトル線幅算出部
１．１２  スペクトル線幅の定義
１．１３  スペクトル線幅制御部
１．１４  パルスレーザ光の出力パターン
１．１５  動作
１．１５．１  波長制御
１．１５．２  スペクトル線幅制御
１．１５．３  スペクトル線幅の算出処理
２．  課題
３．各パルスの中心波長を考慮してスペクトル線幅を計測する狭帯域化レーザ装置（第１の実施形態）
３．１  構成
３．２  動作
３．２．１  スペクトル線幅の算出処理
３．２．２  波長頻度関数の生成処理
３．３  効果
３．４  波長頻度関数の生成に関する変形例
３．４．１  第１の変形例
３．４．２  第２の変形例
３．５  積算回数及び平均回数に関する変形例
３．６  観測スペクトル波形の生成に関する変形例
４．各パルスの中心波長及びパルスエネルギを考慮してスペクトル線幅を計測する狭帯域化レーザ装置（第２の実施形態）
４．１  構成
４．２  動作
４．２．１  波長頻度関数の生成処理
４．３  効果
４．４  変形例
５．各スペクトル波形の波長をシフトさせることにより計測スペクトル線幅を算出する狭帯域化レーザ装置（第３の実施形態）
５．１  動作
５．１．１  スペクトル線幅の算出処理
５．２  効果
５．３  波長シフト処理で用いる中心波長のバリエーション
６．第２のエタロン分光器のバリエーション（第４の実施形態）
７．ＭＯＰＯ間の同期によりスペクトル線幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第５実施形態）
８．制御部の構成
８．１  構成
８．２  動作
【００１１】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１２】
１．比較例に係る狭帯域化レーザ装置の全体説明
図１は、比較例に係る狭帯域化レーザ装置の構成を模式的に示す。図２は、図１に示される第１のエタロン分光器１８及び第２のエタロン分光器１９の具体的構成を示す。
【００１３】
図１に示される狭帯域化レーザ装置は、レーザチャンバ１０と、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂと、電源１２と、狭帯域化モジュール１４と、スペクトル線幅可変部１５とで構成され得るレーザ共振器を含んでもよい。
【００１４】
また、狭帯域化レーザ装置は、第１のビームスプリッタ１６ａと、第２のビームスプリッタ１６ｂと、第３のビームスプリッタ１６ｃと、高反射ミラー１６ｄと、エネルギセンサ１７と、を含んでもよい。さらに、狭帯域化レーザ装置は、第１のエタロン分光器１８と、第２のエタロン分光器１９と、レーザ制御部２０と、波長制御部２１と、スペクトル線幅算出部２２と、第１のドライバ２３と、第２のドライバ２４と、を含んでもよい。狭帯域化レーザ装置は、図示しない増幅器に入射させるシード光をレーザ発振して出力するマスターオシレータであってもよい。
【００１５】
スペクトル線幅可変部１５から出力されるレーザ光の進行方向は、Ｚ方向であってよい。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向は、Ｖ方向又は−Ｖ方向であってよい。これらの両方に垂直な方向は、Ｈ方向であってよい。−Ｖ方向は、重力の方向とほぼ一致していてもよい。
【００１６】
１．１  レーザチャンバ
レーザチャンバ１０は、例えば、レアガスとしてアルゴンガスやクリプトンガス、ハロゲンガスとしてフッ素ガスや塩素ガス、バッファガスとしてネオンガスやヘリュームガスを含むレーザガスが封入されるチャンバでもよい。レーザチャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられていてもよい。
【００１７】
一対の放電電極１１ａ及び１１ｂは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ１０内に配置されてもよい。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間には、電源１２からパルス状の高電圧が印加されてもよい。電源１２は、図示しない充電器と、図示しないパルスパワーモジュールと、を含んでもよい。パルスパワーモジュールは、スイッチ１２ａを含んでもよい。電源１２は、レーザ制御部２０からスイッチ１２ａに発振トリガ信号が入力されると、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に印加される上述のパルス状の高電圧を生成してもよい。
【００１８】
一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧が印加されると、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に放電が起こり得る。この放電のエネルギにより、レーザチャンバ１０内のレーザ媒質が励起されて高エネルギ準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギ準位に移行するとき、そのエネルギ準位差に応じた光を放出し得る。
【００１９】
ウインドウ１０ａ及び１０ｂは、これらのウインドウに対する光の入射面とＨＺ平面とが略一致し、かつ、この光の入射角度が略ブリュースター角となるように配置されてもよい。レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介して、パルスレーザ光ＰＬとしてレーザチャンバ１０の外部に出射してもよい。パルスレーザ光ＰＬには、複数のパルスＰが含まれてもよい。パルスＰは、１つの発振トリガ信号に応じてレーザチャンバ１０により生成されるレーザ光であってもよい。
【００２０】
１．２  狭帯域化モジュール
狭帯域化モジュール１４は、２つのプリズム１４ａ及び１４ｂと、グレーティング１４ｃと、回転ステージ１４ｄと、を含んでもよい。プリズム１４ａ及び１４ｂは、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射された光のＨ方向のビーム幅を拡大させて、その光をグレーティング１４ｃに入射させてもよい。また、プリズム１４ａ及び１４ｂは、グレーティング１４ｃからの反射光のＨ方向のビーム幅を縮小させるとともに、その光を、ウインドウ１０ａを介して、レーザチャンバ１０内の放電空間に戻してもよい。
【００２１】
グレーティング１４ｃは、表面の物質が高反射率の材料によって構成され、表面に多数の溝が所定間隔で形成されていてもよい。グレーティング１４ｃは、分散光学素子であり得る。各溝は、例えば直角三角形の溝であってもよい。プリズム１４ａ及び１４ｂからグレーティング１４ｃに入射した光は、これらの溝によって反射されるとともに、光の波長に応じた方向に回折させられてもよい。グレーティング１４ｃは、プリズム１４ａ及び１４ｂからグレーティング１４ｃに入射する光の入射角と、所望波長の回折光の回折角とが一致するようにリトロー配置されてもよい。これにより、所望の波長付近の光がプリズム１４ａ及び１４ｂを介してレーザチャンバ１０に戻され得る。
【００２２】
回転ステージ１４ｄは、プリズム１４ｂを支持しており、Ｖ軸と平行な軸周りにプリズム１４ｂを回転させる。プリズム１４ｂを回転させることにより、グレーティング１４ｃに対する光の入射角度が変更され得る。従って、プリズム１４ｂを回転させることにより、グレーティング１４ｃからプリズム１４ａ及び１４ｂを介してレーザチャンバ１０に戻る光の波長を選択し得る。
【００２３】
狭帯域化モジュール１４により生成されるレーザ光のスペクトル線幅は、２００ｆｍ以上４００ｆｍ以下の範囲内であって、好ましくは、３００ｆｍであってもよい。
【００２４】
１．３  スペクトル線幅可変部
スペクトル線幅可変部１５は、平凹シリンドリカルレンズ１５ａと、平凸シリンドリカルレンズ１５ｂとを含んでもよい。平凹シリンドリカルレンズ１５ａは、平凸シリンドリカルレンズ１５ｂよりもレーザチャンバ１０に近い位置に配置されてもよい。平凹シリンドリカルレンズ１５ａの凹面と、平凸シリンドリカルレンズ１５ｂの凸面とが向き合うように、これらのレンズが配置されてもよい。平凹シリンドリカルレンズ１５ａは、リニアステージ１５ｃによって、Ｚ方向又は−Ｚ方向に移動可能とされていてもよい。リニアステージ１５ｃは、第２のドライバ２４によって駆動されてもよい。
【００２５】
平凸シリンドリカルレンズ１５ｂの平面には、部分反射膜がコーティングされていてもよい。従って、平凸シリンドリカルレンズ１５ｂを含むスペクトル線幅可変部１５は、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ｂから出力される光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射させてレーザチャンバ１０内に戻してもよい。
【００２６】
平凹シリンドリカルレンズ１５ａをＺ方向又は−Ｚ方向に移動させることにより、レーザチャンバ１０からスペクトル線幅可変部１５に入射してレーザチャンバ１０に戻される光の波面が調節されてもよい。波面が調節されることにより、狭帯域化モジュール１４によって選択される光のスペクトル線幅が変更されてもよい。
【００２７】
狭帯域化モジュール１４とスペクトル線幅可変部１５とが、光共振器を構成してもよい。レーザチャンバ１０から出射した光は、狭帯域化モジュール１４とスペクトル線幅可変部１５との間で往復し、放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間を通過するたびに増幅されレーザ発振し得る。レーザ光は、狭帯域化モジュール１４で折り返されるたびにスペクトル線幅が狭帯域化され得る。さらに、上述したウインドウ１０ａ及び１０ｂの配置によって、Ｈ方向の偏光成分が選択され得る。こうして増幅された光が、パルスレーザ光ＰＬとして、スペクトル線幅可変部１５から露光装置４に向けて出力され得る。
【００２８】
第１のビームスプリッタ１６ａは、スペクトル線幅可変部１５と露光装置４との間のパルスレーザ光ＰＬの光路に配置されていてもよい。第１のビームスプリッタ１６ａは、スペクトル線幅可変部１５から出力されたパルスレーザ光ＰＬを高い透過率で透過させ、スペクトル線幅可変部１５から出力されたパルスレーザ光ＰＬの一部を反射してもよい。第１のビームスプリッタ１６ａによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの光路に、第２のビームスプリッタ１６ｂが配置されていてもよい。第２のビームスプリッタ１６ｂは、第１のビームスプリッタ１６ａによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの一部を透過させ、第１のビームスプリッタ１６ａによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの他の一部を反射してもよい。
【００２９】
１．４  エネルギセンサ
エネルギセンサ１７は、第２のビームスプリッタ１６ｂによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの光路に配置されてもよい。エネルギセンサ１７は、第２のビームスプリッタ１６ｂによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの各パルスＰのパルスエネルギを計測してもよい。エネルギセンサ１７は、計測したパルスエネルギのデータを、レーザ制御部２０に出力してもよい。また、エネルギセンサ１７は、パルスエネルギを検出した場合に、１つのパルスＰを検出したことを表す検出信号を、波長制御部２１とスペクトル線幅算出部２２とに出力してもよい。エネルギセンサ１７は、フォトダイオード、光電管、あるいは焦電素子であってもよい。
【００３０】
１．５  第１のエタロン分光器
第３のビームスプリッタ１６ｃは、ビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光ＰＬの光路に配置されていてもよい。第３のビームスプリッタ１６ｃは、第２のビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光ＰＬの一部を透過させ、第２のビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光ＰＬの他の一部を反射してもよい。第３のビームスプリッタ１６ｃを透過するパルスレーザ光ＰＬの光量は、第３のビームスプリッタ１６ｃによって反射されるパルスレーザ光ＰＬの光量より高くてもよい。
【００３１】
第３のビームスプリッタ１６ｃを透過したパルスレーザ光ＰＬの光路には、第１のエタロン分光器１８が配置されてもよい。図２を参照し、第１のエタロン分光器１８は、拡散プレート１８ａと、エタロン１８ｂと、集光レンズ１８ｃと、ラインセンサ１８ｄと、を含んでもよい。第１のエタロン分光器１８は、パルスレーザ光ＰＬの各パルスＰの波長計測に用いられ得る。
【００３２】
拡散プレート１８ａは、表面に多数の凹凸を有する透過型の光学素子であってもよい。拡散プレート１８ａは、入射したパルスレーザ光ＰＬを散乱光として透過させてもよい。拡散プレート１８ａを透過した散乱光は、エタロン１８ｂに入射してもよい。
【００３３】
エタロン１８ｂは、２枚の所定の反射率Ｒの部分反射ミラーを含むエアギャップエタロンであってもよい。このエアギャップエタロンにおいては、２枚の部分反射ミラーが、所定距離のエアギャップを有して対向し、スペーサを介して貼りあわせられていてもよい。
【００３４】
エタロン１８ｂに入射した光の入射角θに応じて、２枚の部分反射ミラーの間で往復せずにエタロン１８ｂを透過する光と、２枚の部分反射ミラーの間で往復した後でエタロン１８ｂを透過する光との光路差が異なり得る。エタロン１８ｂに入射した光は、上記の光路差が波長λの整数ｍ倍である場合に高い透過率でエタロン１８ｂを透過し得る。
【００３５】
エタロン１８ｂの基本式を以下に示す。
2017098625.tif 000003
ここで、ｄは、エアギャップ間の距離であり得る。ｎは、エアギャップ間における屈折率であり得る。
【００３６】
エタロン１８ｂに入射した波長λの光は、式（１）を満たす入射角θにおいて、高い透過率でエタロンを通過し得る。従って、エタロン１８ｂに入射する光の波長に応じて、エタロン１８ｂを高い透過率で透過する光の入射角θが異なり得る。エタロン１８ｂを透過した光は、集光レンズ１８ｃに入射してもよい。
【００３７】
集光レンズ１８ｃは、集光性能を有する光学素子であってもよい。集光レンズ１８ｃを透過した光は、集光レンズ１８ｃから焦点距離に相当する位置に配置されたラインセンサ１８ｄに入射してもよい。集光レンズ１８ｃを透過した光は、ラインセンサ１８ｄにおいて干渉縞を形成し得る。
【００３８】
ラインセンサ１８ｄは、フォトダイオードなどの受光素子が１次元状に配列されて構成されていてもよい。ラインセンサ１８ｄは、集光レンズ１８ｃを透過した光を受光し、干渉縞の光強度分布を検出してもよい。ラインセンサ１８ｄは、波長制御部２１からデータ出力トリガを受信してもよい。ラインセンサ１８ｄは、データ出力トリガを受信した場合に、干渉縞の光強度分布の検出データを波長制御部２１に出力してもよい。以下において、干渉縞の光強度分布の検出データが、干渉縞のデータと称されてもよい。なお、ラインセンサ１８ｄの代わりに、図示しない受光素子が２次元状に配列された、図示しないエリアセンサが用いられてもよい。
【００３９】
特許文献３に記載されているように、式（１）から、ラインセンサ１８ｄにより検出される干渉縞の半径の２乗は、パルスレーザ光ＰＬの波長と比例関係となり得る。パルスレーザ光ＰＬの波長λは、下式（２）で表され得る。
2017098625.tif 000004
【００４０】
ここで、ｒは、干渉縞の半径であってもよい。αは、比例定数であってもよい。ラインセンサ１８ｄにより検出された干渉縞から、式（２）に基づき、光強度と波長との関係を表すスペクトル波形が算出され得る。
【００４１】
１．６  第２のエタロン分光器
高反射ミラー１６ｄは、上述の第３のビームスプリッタ１６ｃによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの光路に配置されてもよい。高反射ミラー１６ｄは、第３のビームスプリッタ１６ｃによって反射されたパルスレーザ光ＰＬを高い反射率で反射してもよい。高反射ミラー１６ｄによって反射されたパルスレーザ光ＰＬの光路には、第２のエタロン分光器１９が配置されてもよい。
【００４２】
第２のエタロン分光器１９は、拡散プレート１９ａと、エタロン１９ｂと、集光レンズ１９ｃと、ラインセンサ１９ｄと、を含んでもよい。拡散プレート１９ａ、エタロン１９ｂ、集光レンズ１９ｃ、及びラインセンサ１９ｄの構成は、第１のエタロン分光器１８に含まれ得る拡散プレート１８ａ、エタロン１８ｂ、集光レンズ１８ｃ、及びラインセンサ１８ｄと、それぞれ同様の構成であり得る。第２のエタロン分光器１９は、パルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅の計測に用いられ得る。
【００４３】
拡散プレート１９ａは、入射したパルスレーザ光ＰＬを散乱光として透過させてもよい。拡散プレート１９ａを透過した散乱光は、エタロン１９ｂに入射してもよい。エタロン１９ｂに入射した波長λの光は、前述の式（１）を満たす入射角θにおいて、高い透過率でエタロンを通過し得る。この場合、ｄは、エタロン１９ｂに含まれる２枚の部分反射ミラーのエアギャップ間の距離であってもよい。ｎは、このエアギャップ間における屈折率であってもよい。
【００４４】
エタロン１９ｂを透過した光は、集光レンズ１９ｃに入射してもよい。集光レンズ１９ｃを透過した光は、集光レンズ１９ｃから焦点距離に相当する位置に配置されたラインセンサ１９ｄに入射してもよい。集光レンズ１９ｃを透過した光は、ラインセンサ１９ｄにおいて干渉縞を形成し得る。
【００４５】
ラインセンサ１９ｄは、集光レンズ１９ｃを透過した光を受光し、干渉縞の光強度分布を検出してもよい。ラインセンサ１９ｄは、スペクトル線幅算出部２２からデータ出力トリガを受信してもよい。ラインセンサ１９ｄは、データ出力トリガを受信した場合に、干渉縞のデータをスペクトル線幅算出部２２に出力してもよい。なお、ラインセンサ１９ｄの代わりに、受光素子が２次元状に配列された、図示しないエリアセンサが用いられてもよい。
【００４６】
第２のエタロン分光器１９の分解能は、第１のエタロン分光器１８の分解能よりも高くてもよい。具体的なエタロンの仕様としては、第１のエタロン分光器１８と第２のエタロン分光器１９のフリースペクトラルレンジをそれぞれＦＳＲ１とＦＳＲ２とすると、ＦＳＲ１がＦＳＲ２より大きいことが好ましい。さらに好ましくは、ＦＳＲ１／ＦＳＲ２の値が５以上７以下の範囲内であってもよい。さらに、集光レンズ１９ｃの焦点距離は、集光レンズ１８ｃの焦点距離よりも長くてもよい。
【００４７】
また、ラインセンサ１９ｄの受光素子の個数は、ラインセンサ１８ｄの受光素子の個数よりも多くてもよい。また、ラインセンサ１９ｄの受光素子のサイズ及び配列ピッチは、ラインセンサ１８ｄの受光素子のサイズ及び配列ピッチよりもそれぞれ小さいか、または同じであってもよい。
【００４８】
第２のエタロン分光器１９の分解能が、第１のエタロン分光器１８の分解能よりも高いことにより、ラインセンサ１９ｄにより検出される干渉縞の解像度が、ラインセンサ１８ｄにより検出される干渉縞の解像度よりも高くなり得る。ラインセンサ１９ｄにより検出される干渉縞のデータを用いることにより、パルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅を高精度に算出することが可能となり得る。
【００４９】
第１のエタロン分光器１８と第２のエタロン分光器１９とは、それぞれ固有の特性を表す装置関数を有し得る。エタロン分光器１８及び１９に入射したパルスレーザ光ＰＬのスペクトル波形には、それぞれ装置関数がコンボリューションされ得る。従って、ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄは、装置関数がコンボリューションされることによりスペクトル線幅が広がったスペクトル波形に対応する干渉縞の光強度分布を検出し得る。
【００５０】
例えば、第２のエタロン分光器１９の装置関数をＩ（λ）、第２のエタロン分光器１９に入射するパルスレーザ光ＰＬのスペクトル波形をＴ（λ）としてもよい。この場合、下式（３）に示されるように、スペクトル波形Ｔ（λ）と装置関数Ｉ（λ）とのコンボリューション積分で表されるスペクトル波形Ｔ’（λ）に対応する干渉縞の光強度分布が、ラインセンサ１９ｄにより検出され得る。
【００５１】
2017098625.tif 000005
【００５２】
以下において、スペクトル波形Ｔ（λ）が、第１のスペクトル波形Ｔ（λ）と称されてもよい。また、スペクトル波形Ｔ’（λ）が、第２のスペクトル波形Ｔ’（λ）と称されてもよい。
【００５３】
一般に、エタロン分光器が高精度であれば、第１のスペクトル波形と第２のスペクトル波形とはほぼ等しくなり得る。しかし、高精度なエタロン分光器は大型かつ高額であり、これをエタロン分光器１８及び１９として用いることは現実的ではないので、第２のスペクトル波形は、第１のスペクトル波形よりスペクトル線幅が広がることが現実であり得る。
【００５４】
第１のエタロン分光器１８は中心波長の計測に用いられるが、第２のエタロン分光器１９はスペクトル線幅の計測に用いられるので、第２のエタロン分光器１９の装置関数の半値全幅は、第１のエタロン分光器１８の装置関数の半値全幅よりも小さくてもよい。
【００５５】
１．７  露光装置
再び図１を参照し、露光装置４は、露光装置制御部４０を含んでいてもよい。露光装置制御部４０は、図示しないウエハステージの移動などの制御を行ってもよい。露光装置制御部４０は、レーザ制御部２０に対し、目標スペクトル線幅ＷＴのデータと、目標中心波長λＴのデータと、目標パルスエネルギのデータと、発振トリガ信号とを出力してもよい。目標中心波長λＴのデータは、発振トリガ信号と同期して、１パルスＰ毎にレーザ制御部２０に入力されてもよい。
【００５６】
１．８  レーザ制御部
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した目標中心波長λＴのデータを、波長制御部２１に送信してもよい。レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した目標パルスエネルギのデータと、エネルギセンサ１７から受信したパルスエネルギのデータとを参照して、電源１２における充電電圧の設定値を制御してもよい。レーザ制御部２０が電源１２における充電電圧の設定値を制御することにより、パルスレーザ光ＰＬの各パルスＰのパルスエネルギが制御されてもよい。
【００５７】
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した発振トリガ信号に基づいて、電源１２に含まれるスイッチ１２ａに発振トリガ信号を出力してもよい。
【００５８】
また、レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した発振トリガ信号に基づいて、図示しないタイマーにより発振インターバルを計測してもよい。発振インターバルは、１つの発振トリガ信号を受信してから次の発振トリガ信号を受信するまでの期間であってもよい。レーザ制御部２０は、タイマーにより計測された発振インターバルが、所定値以下となった場合に、後述するパルスレーザ光ＰＬのバースト発振が開始したと判定してもよい。また、レーザ制御部２０は、タイマーにより計測された発振インターバルが、所定値未満となった場合に、バースト発振が休止したと判定してもよい。
【００５９】
１．９  波長制御部
波長制御部２１は、エネルギセンサ１７から検出信号を受信した場合に、第１のエタロン分光器１８に含まれるラインセンサ１８ｄに上述のデータ出力トリガを出力してもよい。すなわち、第１のエタロン分光器１８は、パルスレーザ光ＰＬの各パルスＰを受光する毎に、干渉縞のデータを波長制御部２１に出力してもよい。
【００６０】
波長制御部２１は、中心波長算出部２１ａを含んでいてもよい。中心波長算出部２１ａは、第１のエタロン分光器１８から干渉縞のデータを受信し、ＦＳＲ１内における干渉縞の半径を算出することにより、中心波長λＣを算出し得る。このように、第１のエタロン分光器１８と中心波長算出部２１ａとが、パルスレーザ光ＰＬの各パルスＰから中心波長λＣを計測する「中心波長計測部」を構成し得る。
【００６１】
以下において、中心波長算出部２１ａにより算出される中心波長λＣが、計測中心波長λＣと称されてもよい。なお、中心波長算出部２１ａは、波長制御部２１に限定されず、レーザ制御部２０等の他の構成部内に設けられていてもよい。
【００６２】
波長制御部２１は、計測中心波長λＣと、レーザ制御部２０から入力された目標中心波長λＴとの差Δλを算出してもよい。波長制御部２１は、差Δλに基づき、計測中心波長λＣが目標中心波長λＴに近づくように、プリズム１４ｂを支持する回転ステージ１４ｄを制御してもよい。回転ステージ１４ｄの制御は、回転ステージ１４ｄに接続された第１のドライバ２３に、波長制御部２１が制御信号を送信することによって行われてもよい。
【００６３】
１．１０  中心波長の定義
図３Ａは、中心波長の定義の例を説明する図である。図３Ａには、パルスレーザ光ＰＬのスペクトル波形が示されている。図３Ａに示されるλＨＡは、スペクトル波形の２つの半値波長λＨ１及びλＨ２の平均値である。半値波長λＨ１及びλＨ２は、光強度のピーク値の半分の光強度が得られる波長である。
【００６４】
本開示では、半値波長の平均値λＨＡを、中心波長とする。なお、本開示において、中心波長は、半値波長の平均値に限定されない。中心波長は、スペクトル波形の中心に位置する波長を表す指標であればよく、半値波長の平均値に代えて、ピーク波長、重心波長などであってもよい。ピーク波長とは、光強度が最大となる波長である。重心波長とは、光強度分布の重心位置の波長である。
【００６５】
図３Ａは、中心波長の定義を説明するための概念図であり、実際には、中心波長算出部２１ａは、干渉縞のデータを、光強度と波長との関係を表すスペクトル波形に変換することなく、干渉縞のデータから中心波長を算出し得る。例えば、図３Ｂは、干渉縞のデータの例を示している。中心波長算出部２１ａは、干渉縞のデータから、光強度のピーク値の半分の光強度が得られる内側の半径ｒ１と外側の半径ｒ２とを算出し、下式（４）の関係に基づいて、干渉縞の半径ｒｍを算出し得る。
2017098625.tif 000006
【００６６】
この干渉縞の半径ｒｍが、中心波長の一例である上述の半値波長の平均値λＨＡに対応し得る。中心波長算出部２１ａは、式（２）に基づいて半径ｒｍを波長に変換することで、計測中心波長λＣを算出し得る。
【００６７】
１．１１  スペクトル線幅算出部
スペクトル線幅算出部２２は、装置関数記憶部２２ａと、カウンタ２２ｂと、演算処理部２２ｃと、を含んでもよい。装置関数記憶部２２ａは、第２のエタロン分光器１９の装置関数Ｉ（λ）を記憶している。図４に示されるように、装置関数Ｉ（λ）は、仮に、スペクトル波形がデルタ関数δ（λ）である光が、第２のエタロン分光器１９に入射された場合に計測されるスペクトル波形の関数であり得る。
【００６８】
実際には、デルタ関数δ（λ）である光を発する光源は存在し得ないが、レーザ光に対して十分に狭いスペクトル線幅を有する光源であれば、装置関数Ｉ（λ）を測定することが可能であり得る。この光源として、コヒーレント光源を用いてもよい。例えば、スペクトル線幅が３００ｆｍ以下のスペクトル波形を計測する場合には、スペクトル線幅が１０ｆｍ以下のコヒーレント光を用いてもよい。コヒーレント光の具体例として、狭帯域化ＫｒＦエキシマレーザの場合は、シングル縦モードで発振するＡｒイオンレーザから出力されたレーザ光の第２高調波光を使用してもよい。狭帯域化ＡｒＦレーザの場合は、シングル縦モードで発振するチタンサファイヤレーザから出力されたレーザ光の第４高調波光を使用してもよい。なお、装置関数Ｉ（λ）の測定が困難である場合には、第２のエタロン分光器１９の設計仕様値に基づいて理論的な装置関数Ｉ（λ）を推定し、これを装置関数記憶部２２ａに記憶させてもよい。
【００６９】
カウンタ２２ｂは、エネルギセンサ１７から検出信号を受信し、検出信号の受信回数をカウントしてもよい。カウンタ２２ｂは、検出信号のカウント数Ｎが第１の回数Ｎ１の倍数となる毎に、第２のエタロン分光器１９に含まれるラインセンサ１９ｄに上述のデータ出力トリガを出力してもよい。すなわち、ラインセンサ１９ｄには、第１の回数Ｎ１だけ干渉縞が多重露光され、干渉縞のデータが積算され得る。第２のエタロン分光器１９は、パルスレーザ光ＰＬのパルスＰを、第１の回数Ｎ１だけ受光する毎に、干渉縞の積算データを、スペクトル線幅算出部２２の演算処理部２２ｃに出力してもよい。
【００７０】
例えば、１回の干渉縞の露光によりラインセンサ１９ｄに蓄積されて得られる干渉縞のデータをＦｉ（ｒ）とすると、干渉縞の積算データＳＦｊ（ｒ）は、下式（５）により表され得る。
2017098625.tif 000007
【００７１】
図５において、演算処理部２２ｃは、平均化処理部３０と、スペクトル波形算出部３１と、デコンボリューション処理部３２と、Ｅ９５算出部３３と、を含んでもよい。平均化処理部３０は、ラインセンサ１９ｄから、干渉縞の積算データＳＦｊ（ｒ）が第２の回数Ｎ２だけ入力される毎に、入力されたＮ２個の干渉縞の積算データＳＦｊ（ｒ）を平均化してもよい。平均化処理部３０により平均化された干渉縞の積算データＡＦ（ｒ）は、下式（６）により表され得る。
2017098625.tif 000008
【００７２】
以下において、平均化処理部３０により平均化された干渉縞の積算データＡＦ（ｒ）が、積算平均データＡＦ（ｒ）と称されてもよい。
【００７３】
スペクトル波形算出部３１は、平均化処理部３０により生成された積算平均データＡＦ（ｒ）から、例えば。図３Ｂに示されるようなパルスレーザ光ＰＬのスペクトル波形に対応する干渉縞を抽出し、式（２）に基づく演算を行うことにより、スペクトル波形Ｏ（λ）を生成し得る。以下において、スペクトル波形算出部３１により生成されるスペクトル波形Ｏ（λ）が、観測スペクトル波形Ｏ（λ）と称されてもよい。
【００７４】
このように、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を積算及び平均することで、ノイズ成分が低減された観測スペクトル波形Ｏ（λ）が生成され得る。観測スペクトル波形Ｏ（λ）は、第２のエタロン分光器１９により装置関数Ｉ（λ）がコンボリューションされた、前述の第２のスペクトル波形とＴ’（λ）に対応し得る。
【００７５】
デコンボリューション処理部３２は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、装置関数記憶部２２ａに記憶された装置関数Ｉ（λ）を用いて、デコンボリューション処理を行ってもよい。例えば、デコンボリューション処理部３２は、下式（７）を満たすスペクトル波形Ｑ（λ）を求めるデコンボリューション処理を行い得る。
2017098625.tif 000009
【００７６】
以下において、デコンボリューション処理部３２により求められるスペクトル波形Ｑ（λ）が、復元スペクトル波形Ｑ（λ）と称されてもよい。
【００７７】
このデコンボリューション処理には、ヤコビ法、ガウス・ザイデル法等の反復法を用いてもよい。デコンボリューション処理部３２により求められる復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、第２のエタロン分光器１９により装置関数Ｉ（λ）がコンボリューションされる前の第１のスペクトル波形Ｔ（λ）に対応し得る。
【００７８】
従って、カウンタ２２ｂのカウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１と第２の回数Ｎ２との積である第３の回数Ｎ３となる毎に、デコンボリューション処理部３２により復元スペクトル波形Ｑ（λ）が生成され得る。
【００７９】
第１の回数Ｎ１及び第２の回数Ｎ２は、レーザ制御部２０に含まれる図示しないメモリに記憶されていてもよい。第１の回数Ｎ１及び第２の回数Ｎ２は、レーザ制御部２０のメモリから読み出されてカウンタ２２ｂに設定されてもよい。例えば、第１の回数Ｎ１及び第２の回数Ｎ２の値は、それぞれ「Ｎ１＝８」及び「Ｎ２＝５」であってもよい。また、第１の回数Ｎ１及び第２の回数Ｎ２の値は、それぞれ「Ｎ１＝５」及び「Ｎ２＝８」であってもよい。
【００８０】
Ｅ９５算出部３３は、デコンボリューション処理部３２により生成された復元スペクトル波形Ｑ（λ）から、後述するスペクトル純度Ｅ９５を、スペクトル線幅ＷＤとして算出してもよい。Ｅ９５算出部３３は、算出したスペクトル線幅ＷＤのデータを、レーザ制御部２０に出力してもよい。以下において、Ｅ９５算出部３３により算出されるスペクトル線幅ＷＤが、計測スペクトル線幅ＷＤと称されてもよい。
【００８１】
以上のように、第２のエタロン分光器１９とスペクトル線幅算出部２２とが、パルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅ＷＤを計測する「スペクトル線幅計測装置」を構成し得る。
【００８２】
１．１２  スペクトル線幅の定義
図６は、スペクトル線幅の定義の例を説明する図である。図６には、パルスレーザ光ＰＬのスペクトル波形が示されている。図６に示されるように、スペクトル波形の全エネルギのうち、ピーク波長λ０を中心として９５％を占める部分の全幅は、スペクトル純度Ｅ９５と称される。スペクトル純度Ｅ９５は、下式（８）を満たすΔλに相当する。
2017098625.tif 000010
【００８３】
本開示では、上式（８）により求められるスペクトル純度Ｅ９５の算出値を、計測スペクトル線幅ＷＤとする。なお、本開示において、計測スペクトル線幅ＷＤは、スペクトル純度Ｅ９５に限定されない。計測スペクトル線幅ＷＤは、スペクトル波形の線幅を表す指標であればよく、スペクトル純度に代えて、半値全幅などであってもよい。
【００８４】
１．１３  スペクトル線幅制御部
再び図１を参照し、レーザ制御部２０は、スペクトル線幅制御部２０ａを含んでいてもよい。スペクトル線幅制御部２０ａは、レーザ制御部２０に含まれる図示しないメモリにロードされたプログラムモジュールとして構成されていてもよい。
【００８５】
スペクトル線幅制御部２０ａは、スペクトル線幅算出部２２のＥ９５算出部３３から受信した計測スペクトル線幅ＷＤと、露光装置制御部４０から受信した目標スペクトル線幅ＷＴとの差ΔＷを算出してもよい。スペクトル線幅制御部２０ａは、差ΔＷに基づき、計測スペクトル線幅ＷＤが目標スペクトル線幅ＷＴに近づくように、第２のドライバ２４を介してスペクトル線幅可変部１５を制御してもよい。これにより、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅が目標スペクトル線幅ＷＴに近づけられてもよい。目標スペクトル線幅ＷＴは、２００ｆｍ以上４００ｆｍ以下の範囲内であって、好ましくは、３００ｆｍであり得る。
【００８６】
１．１４  パルスレーザ光の出力パターン
図７は、狭帯域化レーザ装置によるパルスレーザ光ＰＬの出力パターンの例を示す図である。狭帯域化レーザ装置は、露光装置４から入力される発振トリガ信号に応じてパルスレーザ光ＰＬを発振する。狭帯域化レーザ装置は、所定の閾値以上の繰り返し周波数でパルスレーザ光ＰＬの各パルスＰを出力するバースト発振と、バースト発振の休止とを交互に繰り返してもよい。
【００８７】
バースト発振期間Ｔｂは、露光装置４において、半導体ウエハ上の１つの露光エリアに露光が行われる期間であってもよい。休止期間Ｔｒは、１つの露光エリアの露光が終了した後、別の露光エリアの露光が開始される期間であって、例えば、０．１秒以上１０秒以下の範囲内の時間であり得る。休止期間Ｔｒには、図示しないウエハステージの移動が行われてもよい。
【００８８】
バースト発振期間Ｔｂにおいては、例えば１ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の高い繰り返し周波数でパルスレーザ光ＰＬの発振が行われ得る。バースト発振期間Ｔｂ内において狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスＰの数は、１００以上２０００以下の範囲内であり得る。
【００８９】
１．１５  動作
１．１５．１  波長制御
図８は、図１に示される波長制御部２１による波長制御の処理を示すフローチャートである。波長制御部２１は、以下の処理により、目標中心波長λＴに基づいて、狭帯域化レーザ装置の発振波長を制御してもよい。図９のＳ１００を参照しながら後述するように、図８に示される波長制御の処理は、バースト発振期間Ｔｂにおけるパルスレーザ光ＰＬの１パルスＰ毎に実行されてもよい。
【００９０】
波長制御部２１は、以下の処理を実行してもよい。まず、Ｓ９０において、露光装置制御部４０からレーザ制御部２０を介して、目標中心波長λＴのデータを読込んでもよい。そして、Ｓ１００において、波長制御部２１は、目標中心波長λＴに基づいて、プリズム１４ｂを支持する回転ステージ１４ｄを制御してもよい。この処理の詳細については、図９を参照しながら後述する。
【００９１】
次に、Ｓ１０７において、波長制御部２１は、波長制御を中止するか否かを判定してもよい。例えば、波長制御よりも波長制御以外のレーザの制御を優先させることが必要な場合には、波長制御部２１は、波長制御を中止すると判定してもよい。波長制御を中止しない場合（Ｓ１０７；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理を上述のＳ９０に戻してもよい。波長制御を中止する場合（Ｓ１０７；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【００９２】
図９は、図８に示される回転ステージ１４ｄを制御する処理の詳細を示すフローチャートである。図９に示される処理は、図８に示されるＳ１００のサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。
【００９３】
まず、Ｓ１０１において、波長制御部２１は、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したか否かを判定してもよい。例えば、波長制御部２１は、エネルギセンサ１７から検出信号を１回受信した場合に、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したと判定してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振していない場合（Ｓ１０１；ＮＯ）、波長制御部２１は、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振するまで待機してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振した場合（Ｓ１０１；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ１０２に進めてもよい。
【００９４】
Ｓ１０２において、波長制御部２１は、第１のエタロン分光器１８に含まれるラインセンサ１８ｄにデータ出力トリガを出力してもよい。次に、Ｓ１０３において、波長制御部２１は、データ出力トリガの入力に応じてラインセンサ１８ｄから出力される干渉縞のデータを受信してもよい。
【００９５】
次に、Ｓ１０４において、波長制御部２１に含まれる中心波長算出部２１ａは、ラインセンサ１８ｄから受信した干渉縞のデータに基づいて、各パルスＰの計測中心波長λＣを算出してもよい。
【００９６】
次に、Ｓ１０５において、波長制御部２１は、中心波長算出部２１ａにより算出された計測中心波長λＣと、目標中心波長λＴとの差Δλを、下式（９）によって算出してもよい。
2017098625.tif 000011
【００９７】
次に、Ｓ１０６において、波長制御部２１は、計測中心波長λＣと目標中心波長λＴとの差Δλが０に近づくように、プリズム１４ｂを支持する回転ステージ１４ｄを制御してもよい。
以上の処理により、波長制御部２１は、計測中心波長λＣが目標中心波長λＴに基づく制御を行ってもよい。
【００９８】
１．１５．２  スペクトル線幅制御
図１０は、図１に示されるスペクトル線幅制御部２０ａによるスペクトル線幅制御の処理を示すフローチャートである。スペクトル線幅制御部２０ａは、以下の処理により、狭帯域化レーザ装置で生成されるパルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅を制御してもよい。
【００９９】
まず、Ｓ２００において、スペクトル線幅制御部２０ａは、露光装置制御部４０からレーザ制御部２０に入力された目標スペクトル線幅ＷＴのデータを読み込んでもよい。次に、Ｓ２１０において、スペクトル線幅制御部２０ａは、スペクトル線幅算出部２２から計測スペクトル線幅ＷＤのデータを受信したか否かを判定してもよい。スペクトル線幅制御部２０ａは、計測スペクトル線幅ＷＤのデータを受信していない場合（Ｓ２１０；ＮＯ）、計測スペクトル線幅ＷＤのデータを受信するまで待機してもよい。スペクトル線幅制御部２０ａが計測スペクトル線幅ＷＤのデータを受信した場合（Ｓ２１０；ＹＥＳ）、スペクトル線幅制御部２０ａは、処理をＳ２２０に進めてもよい。
【０１００】
Ｓ２２０において、スペクトル線幅制御部２０ａは、計測スペクトル線幅ＷＤと目標スペクトル線幅ＷＴとの差ΔＷを、下式（１０）によって算出してもよい。
2017098625.tif 000012
【０１０１】
次に、Ｓ２３０において、スペクトル線幅制御部２０ａは、計測スペクトル線幅ＷＤと目標スペクトル線幅ＷＴとの差ΔＷが０に近づくように、第２のドライバ２４を介してスペクトル線幅可変部１５を制御してもよい。
【０１０２】
次に、Ｓ２４０において、スペクトル線幅制御部２０ａは、スペクトル線幅制御を中止するか否かを判定してもよい。例えば、スペクトル線幅制御よりもスペクトル線幅制御以外のレーザの制御を優先させることが必要な場合には、スペクトル線幅制御部２０ａは、スペクトル線幅制御を中止すると判定してもよい。スペクトル線幅制御を中止しない場合（Ｓ２４０；ＮＯ）、スペクトル線幅制御部２０ａは、処理を上述のＳ２１０に戻してもよい。スペクトル線幅制御を中止する場合（Ｓ２４０；ＹＥＳ）、スペクトル線幅制御部２０ａは、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１０３】
１．１５．３  スペクトル線幅算出処理
図１１は、図１に示されるスペクトル線幅算出部２２によるスペクトル線幅算出処理を示すフローチャートである。スペクトル線幅算出部２２は、以下の処理により、狭帯域化レーザ装置で生成されるパルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅を算出してもよい。
【０１０４】
まず、Ｓ３００において、スペクトル線幅算出部２２は、レーザ制御部２０のメモリから第１の回数Ｎ１及び第２の回数Ｎ２のデータを読み込んでもよい。以下の処理は、パルスレーザ光ＰＬのバースト発振中に行われてもよい。
【０１０５】
Ｓ３１０において、スペクトル線幅算出部２２に含まれるカウンタ２２ｂは、カウント数Ｎをリセットし、「Ｎ＝０」としてもよい。次に、Ｓ３２０において、カウンタ２２ｂは、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したか否かを判定してもよい。例えば、カウンタ２２ｂは、エネルギセンサ１７から検出信号を１回受信した場合に、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したと判定してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振していない場合（Ｓ３２０；ＮＯ）、カウンタ２２ｂは、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振するまで待機してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振した場合（Ｓ３２０；ＹＥＳ）、カウンタ２２ｂは、処理をＳ３３０に進めてもよい。
【０１０６】
Ｓ３３０において、カウンタ２２ｂは、カウント数Ｎをインクリメントしてもよい。例えば、現在のカウント数Ｎに「１」を加算してもよい。このとき、パルスレーザ光ＰＬの一部が第２のエタロン分光器１９に入射し、エタロン１９ｂを介してラインセンサ１９ｄに干渉縞が露光され得る。これにより、ラインセンサ１９ｄには、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）が積算され得る。
【０１０７】
次に、Ｓ３４０において、スペクトル線幅算出部２２は、カウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１の倍数であるか否かを判定してもよい。カウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１の倍数でない場合（Ｓ３４０；ＮＯ）、スペクトル線幅算出部２２は、処理を上述のＳ３２０に戻してもよい。カウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１の倍数となった場合（Ｓ３４０；ＹＥＳ）、スペクトル線幅算出部２２は、処理をＳ３５０に進めてもよい。処理がＳ３５０に進む場合、ラインセンサ１９ｄには、上述の式（５）に示されるように、Ｎ１個の干渉縞のデータＦ１（ｒ）〜ＦＮ１（ｒ）が積算されてなる積算データＳＦｊ（ｒ）が蓄積され得る。
【０１０８】
Ｓ３５０において、スペクトル線幅算出部２２は、第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄに、データ出力トリガを出力してもよい。次に、Ｓ３６０において、スペクトル線幅算出部２２は、データ出力トリガの入力に応じてラインセンサ１９ｄから出力される干渉縞の積算データＳＦｊ（ｒ）を受信してもよい。スペクトル線幅算出部２２が受信した積算データＳＦｊ（ｒ）は、演算処理部２２ｃに含まれる平均化処理部３０に記憶されてもよい。
【０１０９】
次に、Ｓ３７０において、スペクトル線幅算出部２２は、カウント数Ｎが、第３の回数Ｎ３であるか否かを判定してもよい。第３の回数Ｎ３は、第１の回数Ｎ１と第２の回数Ｎ２との積であり得る。カウント数Ｎが、第３の回数Ｎ３でない場合（Ｓ３７０；ＮＯ）、スペクトル線幅算出部２２は、処理を上述のＳ３２０に戻してもよい。カウント数Ｎが、第３の回数Ｎ３となった場合（Ｓ３７０；ＹＥＳ）、スペクトル線幅算出部２２は、処理をＳ３８０に進めてもよい。処理がＳ３８０に進む場合、平均化処理部３０には、ラインセンサ１９ｄから入力されたＮ２個の干渉縞の積算データＳＦ１（ｒ）〜ＳＦＮ２（ｒ）が記憶され得る。
【０１１０】
Ｓ３８０において、平均化処理部３０は、上述の式（６）により、Ｎ２個の干渉縞の積算データＳＦ１（ｒ）〜ＳＦＮ２（ｒ）を平均化し、積算平均データＡＦ（ｒ）を生成してもよい。次に、Ｓ３９０において、図１２に示されるサブルーチンを参照してもよい。図１２に示されるＳ３９１において、演算処理部２２ｃに含まれるスペクトル波形算出部３１は、平均化処理部３０により生成された積算平均データＡＦ（ｒ）から観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成してもよい。
【０１１１】
次に、Ｓ３９２において、演算処理部２２ｃに含まれるデコンボリューション処理部３２は、装置関数記憶部２２ａに記憶された装置関数Ｉ（λ）を読み込んでもよい。次に、Ｓ３９３において、デコンボリューション処理部３２は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、装置関数Ｉ（λ）を用いてデコンボリューション処理し、上述の式（７）を満たす復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求めてもよい。
【０１１２】
次に、Ｓ３９４において、Ｅ９５算出部３３は、復元スペクトル波形Ｑ（λ）から計測スペクトル線幅ＷＤを算出してもよい。次に、図１１に示されるフローチャートに戻り、Ｓ３９５において、スペクトル線幅算出部２２は、Ｅ９５算出部３３により算出された計測スペクトル線幅ＷＤのデータを、スペクトル線幅制御部２０ａに出力してもよい。この計測スペクトル線幅ＷＤのデータは、上述の図１０に示されるフローチャートにおけるＳ２１０で、スペクトル線幅制御部２０ａにより受信され得る。
【０１１３】
次に、処理を上述のＳ３１０に戻してもよい。以上のスペクトル線幅計測の処理は、バースト発振期間Ｔｂ中に繰り返し行われてもよい。
【０１１４】
２．  課題
図１３は、本開示の課題を説明する図である。上述の比較例では、第２のエタロン分光器１９とスペクトル線幅算出部２２で構成されたスペクトル線幅計測装置は、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を積算及び平均した積算平均データＡＦ（ｒ）に基づいて計測スペクトル線幅ＷＤを算出し得る。すなわち、スペクトル線幅計測装置は、パルスレーザ光ＰＬに含まれる複数のパルスＰに基づいて、計測スペクトル線幅ＷＤを求め得る。
【０１１５】
しかし、露光装置制御部４０から狭帯域化レーザ装置に入力される目標中心波長λＴは、バースト発振期間Ｔｂ中に、１パルスＰ毎に変更されることがあり得る。これは、例えば、露光装置４に含まれる縮小投影レンズの焦点の位置を補正するためであり得る。
【０１１６】
このように、目標中心波長λＴが変更されると、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光ＰＬの第１のスペクトル波形の中心波長は、上述の波長制御部２１の制御によって、図１３（Ａ）に示されるように、１パルスＰ毎に変化し得る。
【０１１７】
図１３（Ａ）は、目標中心波長λＴの変更量を表すパラメータを「ｘ」とした場合の第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）が示している。簡便化のため、目標中心波長λＴが変更されない「ｘ＝０」の場合と、目標中心波長λＴが「＋δ」だけ変更された「ｘ＝＋δ」の場合と、目標中心波長λＴが「−δ」だけ変更された「ｘ＝−δ」の場合との３種のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）が示されていてもよい。
【０１１８】
図１３（Ｂ）は、第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）を有するパルスＰが、第２のエタロン分光器１９に入射した後の第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）を示している。第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）は、第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）に装置関数Ｉ（λ）がコンボリューションされたものであり得る。スペクトル線幅計測装置は、第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）を有する複数のパルスＰにより生じる複数の干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を積算及び平均することで、観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成し得る。
【０１１９】
図１３（Ｃ）は、スペクトル線幅計測装置により生成される観測スペクトル波形Ｏ（λ）と、装置関数Ｉ（λ）を用いたデコンボリューション処理により求められる復元スペクトル波形Ｑ（λ）とを示している。スペクトル線幅計測装置は、中心波長が異なった複数のパルスＰに基づいて復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求め得る。復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、中心波長が異なる複数の第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）が重ね合わせられた波形に相当し得る。
【０１２０】
従って、比較例では、目標中心波長λＴが１パルスＰ毎に変更されることにより、復元スペクトル波形Ｑ（λ）に基づいて算出される計測スペクトル線幅ＷＤは、図１３（Ａ）に示されるパルスレーザ光ＰＬの真のスペクトル線幅ＷＴよりも大きくなり得る。
【０１２１】
以下に説明される実施形態においては、この課題を解決するために、パルスレーザ光ＰＬの各パルスＰの中心波長のデータを取得し、取得した中心波長のデータと、装置関数Ｉ（λ）とを考慮して計測スペクトル線幅ＷＤを算出し得る。
【０１２２】
３．各パルスの中心波長を考慮してスペクトル線幅を計測する狭帯域化レーザ装置（第１の実施形態）
【０１２３】
３．１  構成
図１４は、本開示の第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を概略的に示す。第１の実施形態において、狭帯域化レーザ装置は、図１を参照しながら説明した比較例の構成に加えて、スペクトル線幅算出部２２内に、波長頻度関数生成部２２ｄを備えていてもよい。また、狭帯域化レーザ装置は、波長制御部２１から波長頻度関数生成部２２ｄに、パルスＰ毎の計測中心波長λＣのデータを送信する信号ラインを備えていてもよい。
【０１２４】
波長制御部２１は、各パルスＰについて、中心波長算出部２１ａにより計測中心波長λＣが算出されるたびに、計測中心波長λＣのデータを、波長頻度関数生成部２２ｄに出力してもよい。波長頻度関数生成部２２ｄは、１パルスＰ毎に、波長制御部２１から計測中心波長λＣのデータを受信してもよい。
【０１２５】
波長頻度関数生成部２２ｄは、波長を複数の区間に分け、１区間毎に計測中心波長λＣの出現頻度を集計することにより、中心波長の頻度分布を表す波長頻度関数Ｒ（λ）を生成してもよい。波長頻度関数生成部２２ｄは、カウンタ２２ｂのカウント数Ｎが第３の回数Ｎ３となる毎に、Ｎ３個の計測中心波長λＣのデータからなる波長頻度関数Ｒ（λ）を生成してもよい。
【０１２６】
例えば、実際の計測中心波長λＣと目標中心波長λＴが殆ど同じとなるように波長制御された場合、波長頻度関数Ｒ（λ）は、露光装置制御部４０から狭帯域化レーザ装置に入力される目標中心波長λＴが１パルスＰ毎に変更された場合の目標中心波長λＴの頻度分布に対応し得る。
【０１２７】
図１５は、波長頻度関数生成部２２ｄにより生成される波長頻度関数Ｒ（λ）の例を示す。図１５に示される１つの区間幅Ｓは、第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄに起因する量子化単位Δの整数倍であってもよい。上述の装置関数Ｉ（λ）及び観測スペクトル波形Ｏ（λ）は、ラインセンサ１９ｄの分解能に基づいた離散データで構成され得る。この離散データの最小波長間隔が、量子化単位Δであり得る。
【０１２８】
区間幅Ｓは、「０＜Ｓ≦７ｆｍ」を満たす範囲内であって、好ましくは、「５ｆｍ≦Ｓ≦６ｆｍ」を満たす範囲内であり得る。
【０１２９】
また、図１５において、露光装置制御部４０により変更される目標中心波長λＴの波長変更量ＣＲが示されている。例えば、波長変更量ＣＲは、１つのバースト発振期間Ｔｂ内に変更される最大の波長変更量であり得る。この波長変更量ＣＲは、少なくとも区間幅Ｓの２倍以上の値であり得る。また、波長変更量ＣＲは、パルスレーザ光ＰＬの真のスペクトル線幅ＷＴよりも小さい値であり得る。例えば、波長変更量ＣＲは、１００ｆｍであってもよい。
【０１３０】
また、波長頻度関数生成部２２ｄは、全体の積分値が「１」となるように波長頻度関数Ｒ（λ）を規格化してもよい。この規格化は、波長頻度関数Ｒ（λ）の全体の積分値を求め、求めた積分値の逆数を波長頻度関数Ｒ（λ）に乗ずることにより行われる。
【０１３１】
第１の実施形態では、デコンボリューション処理部３２は、平均化処理部３０により生成された観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、装置関数Ｉ（λ）と、波長頻度関数Ｒ（λ）とを用いて、デコンボリューション処理を行ってもよい。例えば、デコンボリューション処理部３２は、下式（１１）を満たす復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求めるデコンボリューション処理を行い得る。
2017098625.tif 000013
【０１３２】
ここで、ＩＲ（λ）は、下式（１２）に示すように、装置関数Ｉ（λ）と波長頻度関数Ｒ（λ）とのコンボリューション積分で表される合成関数であり得る。
2017098625.tif 000014
【０１３３】
デコンボリューション処理部３２は、上式（１２）に基づくコンボリューション処理を行い、合成関数ＩＲ（λ）を算出した後、算出した合成関数ＩＲ（λ）を用いて、上式（１１）を満たす復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求め得る。このデコンボリューション処理には、ヤコビ法、ガウス・ザイデル法等の反復法を用いてもよい。
【０１３４】
デコンボリューション処理部３２が行うコンボリューション処理及びデコンボリューション処理は、実際には離散データを用いた数値演算であり得る。上述のように、波長頻度関数Ｒ（λ）の区間幅Ｓが、装置関数Ｉ（λ）及び観測スペクトル波形Ｏ（λ）の最小データ間隔を表す量子化単位Δの整数倍であるので、デコンボリューション処理部３２は、効率よく高速に演算処理を行い得る。
【０１３５】
Ｅ９５算出部３３は、上式（１２）に基づくデコンボリューション処理により生成された復元スペクトル波形Ｑ（λ）から、スペクトル線幅ＷＤを算出してもよい。
【０１３６】
第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置のその他の構成は、上述の比較例に係る狭帯域化レーザ装置の構成と同様であってよい。
【０１３７】
３．２  動作
３．２．１  スペクトル線幅の算出処理
図１６は、第１の実施形態におけるスペクトル線幅算出処理を示すサブルーチンである。第１の実施形態において、図１４に示されるスペクトル線幅算出部２２は、図１１に示されるフローチャート中のＳ３９０として、比較例の図１２に示されるサブルーチンに代えて、図１６に示されるサブルーチンを実行してもよい。
【０１３８】
図１６に示されるＳ４００において、演算処理部２２ｃに含まれるスペクトル波形算出部３１は、平均化処理部３０により生成された積算平均データＡＦ（ｒ）から観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成してもよい。次に、Ｓ４０１において、演算処理部２２ｃに含まれるデコンボリューション処理部３２は、装置関数記憶部２２ａに記憶された装置関数Ｉ（λ）を読み込んでもよい。
【０１３９】
次に、Ｓ４０２において、デコンボリューション処理部３２は、波長頻度関数生成部２２ｄから出力された波長頻度関数Ｒ（λ）を読み込んでもよい。次に、Ｓ４０３において、デコンボリューション処理部３２は、上式（１２）に基づいて、装置関数Ｉ（λ）と波長頻度関数Ｒ（λ）とをコンボリューション処理し、合成関数ＩＲ（λ）を算出してもよい。
【０１４０】
次に、Ｓ４０４において、デコンボリューション処理部３２は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）を、合成関数ＩＲ（λ）を用いてデコンボリューション処理し、上式（１１）を満たす復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求めてもよい。そして、Ｓ４０５において、Ｅ９５算出部３３は、復元スペクトル波形Ｑ（λ）から計測スペクトル線幅ＷＤを算出してもよい。
【０１４１】
３．２．２  波長頻度関数の生成処理
図１７は、図１４に示されるスペクトル線幅算出部２２に含まれる波長頻度関数生成部２２ｄによる波長頻度関数の生成処理を示すフローチャートである。波長頻度関数生成部２２ｄは、以下の処理により、波長頻度関数Ｒ（λ）を生成してもよい。
【０１４２】
波長頻度関数生成部２２ｄは、上述のカウンタ２２ｂによるカウント数Ｎを参照し、カウント数Ｎと同期して動作を行い得る。まず、Ｓ４１０において、波長頻度関数生成部２２ｄは、カウンタ２２ｂがカウント数Ｎをリセットし、「Ｎ＝０」とすることに応じて、波長頻度関数Ｒ（λ）をリセットして、「Ｒ（λ）＝０」としてもよい。
【０１４３】
次に、Ｓ４１１において、波長頻度関数生成部２２ｄは、カウンタ２２ｂが、現在のカウント数Ｎに「１」を加算し、カウント数Ｎをインクリメントしたことに応じて、波長制御部２１から送信される計測中心波長λＣのデータを取得してもよい。
【０１４４】
次に、Ｓ４１２において、波長頻度関数生成部２２ｄは、取得した計測中心波長λＣについて、波長頻度関数Ｒ（λ）をカウントアップしてもよい。例えば、カウントアップは、波長頻度関数Ｒ（λ）の複数の区間のうち、取得した計測中心波長λＣが属する区間の度数に「１」を加算する、「Ｒ（λＣ）＝Ｒ（λＣ）＋１」で表される処理を行うことにより実行され得る。
【０１４５】
次に、Ｓ４１３において、波長頻度関数生成部２２ｄは、カウント数Ｎが、第３の回数Ｎ３であるか否かを判定してもよい。カウント数Ｎが、第３の回数Ｎ３でない場合（Ｓ４１３；ＮＯ）、波長頻度関数生成部２２ｄは、処理を上述のＳ４１１に戻してもよい。カウント数Ｎが、第３の回数Ｎ３となった場合（Ｓ４１３；ＹＥＳ）、波長頻度関数生成部２２ｄは、処理をＳ４１４に進めてもよい。処理がＳ４１４に進む場合、Ｎ３個の計測中心波長λＣからなるデータにより、波長頻度関数Ｒ（λ）が生成され得る。
【０１４６】
Ｓ４１４において、波長頻度関数生成部２２ｄは、全体の積分値が「１」となるように波長頻度関数Ｒ（λ）を規格化してもよい。次に、Ｓ４１５において、波長頻度関数生成部２２ｄは、規格化した波長頻度関数Ｒ（λ）をデコンボリューション処理部３２に出力してもよい。この波長頻度関数Ｒ（λ）は、上述の図１６に示されるサブルーチン中のＳ４０２において、デコンボリューション処理部３２に読み込まれ得る。
【０１４７】
次に、処理を上述のＳ４１０に戻してもよい。以上の波長頻度関数の生成処理は、バースト発振期間Ｔｂ中に繰り返し行われてもよい。
【０１４８】
第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置のその他の動作は、上述の比較例に係る狭帯域化レーザ装置の動作と同様であってよい。
【０１４９】
３．３  効果
以下、第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の効果を説明する。上述の課題において説明したように、目標中心波長λＴが１パルスＰ毎に変更される場合には、観測スペクトル波形Ｏ（λ）は、図１３に例示されるように、複数の第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）が重ね合わせられた波形となり得る。この複数の第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）の重ね合わせは、波長頻度関数Ｒ（λ）を用いて、下式（１３）で表され得る。
【０１５０】
2017098625.tif 000015
【０１５１】
上式（１３）は、コンボリューション積分であるので、下式（１４）に示すように変形され得る。
2017098625.tif 000016
【０１５２】
さらに、上式（１４）は、上述の合成関数ＩＲ（λ）を用いて、下式（１５）に示すように変形され得る。
2017098625.tif 000017
【０１５３】
第１の実施形態では、合成関数ＩＲ（λ）を用いて、上式（１１）に基づくデコンボリューション処理が行われるので、デコンボリューション処理により求められる復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、第１のスペクトル波形Ｔ（λ）とほぼ等しくなり得る。すなわち、第１の実施形態では、復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、露光装置制御部４０により目標中心波長λＴが変更されることによる影響が除去され得る。従って、復元スペクトル波形Ｑ（λ）に基づいて算出される計測スペクトル線幅ＷＤは、パルスレーザ光ＰＬの真のスペクトル線幅ＷＴとほぼ等しくなり得る。
【０１５４】
第１の実施形態では、デコンボリューション処理部３２は、装置関数Ｉ（λ）と波長頻度関数Ｒ（λ）とをコンボリューション処理することにより得られる合成関数ＩＲ（λ）を用いてデコンボリューション処理を行っているが、これに限定されない。デコンボリューション処理部３２は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、装置関数Ｉ（λ）と波長頻度関数Ｒ（λ）とを用いてデコンボリューション処理を行う、いかなる態様でもあり得る。
【０１５５】
例えば、デコンボリューション処理部３２は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、装置関数Ｉ（λ）を用いて第１のコンボリューション処理を行い、さらに波長頻度関数Ｒ（λ）を用いて第２のデコンボリューション処理を行うことも可能であり得る。また、デコンボリューション処理部３２は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、波長頻度関数Ｒ（λ）を用いて第１のコンボリューション処理を行い、さらに装置関数Ｉ（λ）を用いて第２のデコンボリューション処理を行うことも可能であり得る。
【０１５６】
しかし、一般的に、デコンボリューション処理は、コンボリューション処理よりも処理時間が長くなり得る。このため、２回のデコンボリューション処理を行う場合に比べて、第１の実施形態のように、コンボリューション処理により得た合成関数ＩＲ（λ）を用いてデコンボリューション処理を行うことは、処理の高速化の面で有利であり得る。
【０１５７】
３．４  波長頻度関数の生成に関する変形例
３．４．１  第１の変形例
第１の実施形態では、波長頻度関数生成部２２ｄは、波長制御部２１から計測中心波長λＣのデータを取得しているが、第１の変形例として、波長頻度関数生成部２２ｄは、波長制御部２１から目標中心波長λＴのデータを取得してもよい。
【０１５８】
図１８は、第１の変形例に係る波長頻度関数の生成処理を示すフローチャートである。図１８に示されるフローチャートは、Ｓ４１１及びＳ４１２のみが、図１７に示される第１の実施形態のフローチャートと異なる。
【０１５９】
第１の変形例では、図１８に示されるＳ４１１において、波長頻度関数生成部２２ｄは、カウント数Ｎのインクリメントに応じて、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスＰに対応する目標中心波長λＴのデータを波長制御部２１から取得してもよい。
【０１６０】
次に、図１８に示されるＳ４１２において、波長頻度関数生成部２２ｄは、取得した目標中心波長λＴについて、波長頻度関数Ｒ（λ）をカウントアップしてもよい。例えば、波長頻度関数Ｒ（λ）の複数の区間のうち、取得した目標中心波長λＴが属する区間の度数に「１」を加算することによりカウントアップが行われ得る。すなわち、カウントアップ時に、「Ｒ（λＴ）＝Ｒ（λＴ）＋１」で表される処理が行われ得る。このように、第１の変形例では、目標中心波長λＴのデータに基づいて波長頻度関数Ｒ（λ）が生成され得る。
【０１６１】
第１の変形例のその他の構成及び動作は、第１の実施形態と同様である。なお、目標中心波長λＴのデータは、レーザ制御部２０から波長頻度関数生成部２２ｄに、図示しない信号ラインを介して送信されてもよい。
３．４．２  第２の変形例
【０１６２】
第１の実施形態では、目標中心波長λＴのデータは、発振トリガ信号と同期して、１パルスＰ毎にレーザ制御部２０に入力されているが、複数の目標中心波長λＴのデータが、予めレーザ制御部２０に入力され、図示しないメモリに記憶されることもあり得る。例えば、図７に示される休止期間Ｔｒ中に、続くバースト発振期間Ｔｂの各パルスＰに対応する目標中心波長λＴが予めレーザ制御部２０に入力され得る。
【０１６３】
この場合、第２の変形例における波長頻度関数生成部２２ｄは、休止期間Ｔｒ中に、続くバースト発振期間Ｔｂで用いる複数の波長頻度関数Ｒ（λ）を予め生成し、記憶しておいてもよい。
第２の変形例のその他の構成及び動作は、第１の変形例と同様である。
【０１６４】
３．５  積算回数及び平均回数に関する変形例
第１の実施形態では、積算回数を表す第１の回数Ｎ１と、平均回数を表す第２の回数Ｎ２とをいずれも２以上の値としているが、少なくとも、第１の回数Ｎ１と第２の回数Ｎ２との積である第３の回数Ｎ３が２以上であればよい。すなわち、第１の回数Ｎ１と第２の回数Ｎ２とのいずれか一方は、「１」であってもよい。
【０１６５】
例えば、「Ｎ１＝１」である場合には、ラインセンサ１９ｄでは、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）の積算は行われ得ない。このため、ラインセンサ１９ｄからは、干渉縞の積算データＳＦｊ（ｒ）ではなく、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）が出力され得る。
【０１６６】
一方、「Ｎ２＝１」である場合には、平均化処理部３０では、実質的に平均化処理は行われ得ない。従って、平均化処理部３０は、必須の構成部ではなく、省略可能であり得る。
【０１６７】
また、本開示では、積算とは、ラインセンサ１９ｄにおいて、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）が複数蓄積されて加算されることを意味し得る。本開示では、平均とは、演算処理部２２ｃにおいて、複数の積算データＳＦｊ（ｒ）或いは複数の干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を加算して加算回数で除算することを意味し得る。従って、本開示における積算及び平均は、いずれも複数の干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を加算することを含む概念であり得る。
【０１６８】
３．６  観測スペクトル波形の生成に関する変形例
第１の実施形態では、平均化処理部３０が、複数の積算データＳＦｊ（ｒ）を平均化して積算平均データＡＦ（ｒ）を生成した後、スペクトル波形算出部３１が、積算平均データＡＦ（ｒ）に基づいて観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成し得る。この平均化処理とスペクトル波形生成処理とは、順序を逆とすることが可能であり得る。
【０１６９】
例えば、まず、ラインセンサ１９ｄから入力されたＮ２個の干渉縞の積算データＳＦｊ（ｒ）のそれぞれを、スペクトル波形算出部３１がスペクトル波形に変換してもよい。そして、平均化処理部３０が、スペクトル波形算出部３１により生成された複数のスペクトル波形を平均化することにより、観測スペクトル波形Ｏ（λ）が生成されて得る。
【０１７０】
もちろん、「Ｎ１＝１」の場合には、スペクトル波形算出部３１は、ラインセンサ１９ｄから入力される干渉縞のデータＦｉ（ｒ）をスペクトル波形に変換し得る。また、「Ｎ２＝１」の場合には、平均化処理部３０を省略し得る。
【０１７１】
なお、干渉縞とは、分光強度の分布を、分光器の光軸からの半径をパラメータとして表したものであり、スペクトル波形とは、分光強度の分布を、波長をパラメータとして表したものであり得る。このため、干渉縞とスペクトル波形とは、いずれもパルスレーザ光の「分光強度分布」を表すデータであり得る。
【０１７２】
従って、第１の実施形態では、平均化処理部３０及びスペクトル波形算出部３１は、分光強度分布が加算されてなる観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成する「観測スペクトル波形生成部」を構成している。平均化処理部３０及びスペクトル波形算出部３１は、観測スペクトル波形生成部の１つの構成例である。
【０１７３】
４．各パルスの中心波長及びパルスエネルギを考慮してスペクトル線幅を計測する狭帯域化レーザ装置（第２の実施形態）
【０１７４】
狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギは、１パルスＰ毎に変動することがあり得る。このように、１パルスＰ毎にパルスエネルギが変動する場合には、比較例により求められる復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、中心波長及びパルスエネルギが異なる複数の第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）が重ね合わせられたものに相当する。
【０１７５】
第１の実施形態では、中心波長の出現頻度を表す波長頻度関数Ｒ（λ）を用いてデコンボリューション処理を行っているので、復元スペクトル波形Ｑ（λ）からは、１パルスＰ毎の中心波長の差異による影響が除去され得る。しかし、第１の実施形態では、復元スペクトル波形Ｑ（λ）からは、１パルスＰ毎のパルスエネルギの差異による影響は除去され得ない。
【０１７６】
４．１  構成
図１９は、本開示の第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を概略的に示す。第２の実施形態において、狭帯域化レーザ装置は、図１４に示される第１の実施形態の構成に加えて、エネルギセンサ１７から波長頻度関数生成部２２ｄに、パルスＰ毎のパルスエネルギＥＰのデータを送信する信号ラインを備えていてもよい。
【０１７７】
波長制御部２１は、各パルスＰについて、中心波長算出部２１ａにより計測中心波長λＣが算出されるたびに、計測中心波長λＣのデータを、波長頻度関数生成部２２ｄに出力してもよい。エネルギセンサ１７は、各パルスＰについて、パルスエネルギＥＰを計測するたびに、パルスエネルギＥＰのデータを、波長頻度関数生成部２２ｄに出力してもよい。波長頻度関数生成部２２ｄは、１パルスＰ毎に、波長制御部２１から計測中心波長λＣのデータを受信し、エネルギセンサ１７からパルスエネルギＥＰのデータを受信してもよい。
【０１７８】
第２の実施形態では、波長頻度関数生成部２２ｄは、波長範囲を複数の区間に分け、パルスＰのパルスエネルギＥＰの和を区間毎に算出することにより、波長頻度関数Ｒ（λ）を生成してもよい。波長頻度関数生成部２２ｄは、カウンタ２２ｂのカウント数Ｎが第３の回数Ｎ３となる毎に、Ｎ３個の計測中心波長λＣ及びパルスエネルギＥＰのデータからなる波長頻度関数Ｒ（λ）を生成してもよい。
【０１７９】
４．２  動作
４．２．１  波長頻度関数の生成処理
図２０は、図１９に示されるスペクトル線幅算出部２２に含まれる波長頻度関数生成部２２ｄによる波長頻度関数の生成処理を示すフローチャートである。図２０に示されるフローチャートは、Ｓ４１１及びＳ４１２のみが、図１７に示される第１の実施形態のフローチャートと異なる。
【０１８０】
第２の実施形態では、図２０に示されるＳ４１１において、波長頻度関数生成部２２ｄは、カウント数Ｎのインクリメントに応じて、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスＰに対応する計測中心波長λＣのデータと、パルスエネルギＥＰのデータとを取得してもよい。波長頻度関数生成部２２ｄは、計測中心波長λＣのデータを中心波長算出部２１ａから取得し、パルスエネルギＥＰのデータをエネルギセンサ１７から取得し得る。
【０１８１】
次に、図２０に示されるＳ４１２において、波長頻度関数生成部２２ｄは、取得した計測中心波長λＣについて、波長頻度関数Ｒ（λ）を、パルスエネルギＥＰの値よりカウントアップしてもよい。例えば、図２１に示されるように、波長頻度関数Ｒ（λ）の複数の区間のうち、取得した計測中心波長λＣが属する区間の度数に、パルスエネルギＥＰの値を加算することにより、カウントアップが行われ得る。すなわち、カウントアップ時には、「Ｒ（λＣ）＝Ｒ（λＣ）＋ＥＰ」で表される処理が行われ得る。このように、第２の実施形態では、計測中心波長λＣ及びパルスエネルギＥＰのデータに基づいて波長頻度関数Ｒ（λ）が生成され得る。
【０１８２】
第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置のその他の構成及び動作は、第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置と同様であってもよい。
【０１８３】
４．３  効果
以下、第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の効果を説明する。第２の実施形態では、計測中心波長λＣ及びパルスエネルギＥＰのデータに基づいて波長頻度関数Ｒ（λ）が生成されているので、波長頻度関数Ｒ（λ）は、１パルスＰ毎の中心波長及びパルスエネルギの差異による影響が反映されたものとなり得る。従って、この波長頻度関数Ｒ（λ）を用いたデコンボリューション処理により求められる復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、１パルスＰ毎の中心波長及びパルスエネルギの差異による影響が除去されたものとなり得る。さらに、第２の実施形態において、復元スペクトル波形Ｑ（λ）に基づいて算出される計測スペクトル線幅ＷＤは、パルスレーザ光ＰＬの真のスペクトル線幅ＷＴに、より近いものとなり得る。
【０１８４】
４．４  変形例
第２の実施形態では、波長頻度関数生成部２２ｄは、波長制御部２１から計測中心波長λＣのデータを取得しているが、これに代えて、波長頻度関数生成部２２ｄは、波長制御部２１から目標中心波長λＴのデータを取得してもよい。従って、第２の実施形態に対しても、第１の実施形態と同様に、波長頻度関数の生成に関する変形が可能であり得る。
【０１８５】
また、第２の実施形態に対しても、第１の実施形態と同様に、積算回数及び平均回数に関する変形と、観測スペクトル波形の生成に関する変形とが可能であり得る。
【０１８６】
５．各スペクトル波形の波長をシフトさせることにより計測スペクトル線幅を算出する狭帯域化レーザ装置（第３の実施形態）
【０１８７】
本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置は、スペクトル線幅算出部２２に含まれる演算処理部２２ｃ以外の構成が、図１を参照しながら説明した比較例の構成と同様であり得る。図２２は、第３の実施形態における演算処理部２２ｃの構成を示す。演算処理部２２ｃは、スペクトル波形生成部５０と、波長シフト処理部５１と、波形平均化処理部５２と、デコンボリューション処理部５３と、Ｅ９５算出部５４と、を含んでもよい。
【０１８８】
第３の実施形態では、カウンタ２２ｂは、検出信号のカウント数Ｎを「１」だけインクリメントするたびに、第２のエタロン分光器１９に含まれるラインセンサ１９ｄに上述のデータ出力トリガを出力してもよい。第２のエタロン分光器１９は、パルスレーザ光ＰＬのパルスＰを１回受光するたびに、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を、スペクトル線幅算出部２２の演算処理部２２ｃに出力してもよい。
【０１８９】
スペクトル波形生成部５０は、演算処理部２２ｃが１つの干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を受信するたびに、上式（２）に基づいてスペクトル波形を算出し得る。スペクトル波形生成部５０により算出されるスペクトル波形は、上述の第２のスペクトル波形Ｔ’（λ）に相当し得る。
【０１９０】
波長シフト処理部５１は、スペクトル波形生成部５０により生成された各スペクトル波形の中心波長λＣｉを算出し、各スペクトル波形を、中心波長λＣｉがほぼ一致するように、波長をシフトさせてもよい。
【０１９１】
波形平均化処理部５２は、カウント数Ｎが第１の回数Ｎ１となり、演算処理部２２ｃがＮ１個の干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を受信するたびに、波長シフト処理部５１により波長がシフトされたＮ１個のスペクトル波形を平均化してもよい。この平均化により、観測スペクトル波形Ｏ（λ）が生成され得る。
【０１９２】
デコンボリューション処理部５３は、比較例のデコンボリューション処理部３２と同様の構成であり得る。デコンボリューション処理部５３は、波形平均化処理部５２の平均化処理により生成された観測スペクトル波形Ｏ（λ）に対して、装置関数記憶部２２ａに記憶された装置関数Ｉ（λ）を用いて、デコンボリューション処理を行い得る。例えば、デコンボリューション処理部５３は、上式（７）を満たす復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求めるデコンボリューション処理を行い得る。
【０１９３】
Ｅ９５算出部５４は、比較例のＥ９５算出部３３と同様の構成であり得る。Ｅ９５算出部５４は、デコンボリューション処理部５３により生成された復元スペクトル波形Ｑ（λ）から、後述するスペクトル純度Ｅ９５を、計測スペクトル線幅ＷＤとして算出してもよい。Ｅ９５算出部５４は、算出した計測スペクトル線幅ＷＤのデータを、レーザ制御部２０に出力してもよい。
【０１９４】
５．１  動作
５．１．１  スペクトル線幅の算出処理
図２３は、第３の実施形態のスペクトル線幅算出部２２によるスペクトル線幅算出の処理を示すフローチャートである。スペクトル線幅算出部２２は、以下の処理により、狭帯域化レーザ装置で生成されるパルスレーザ光ＰＬのスペクトル線幅を算出してもよい。
【０１９５】
まず、Ｓ５００において、スペクトル線幅算出部２２は、レーザ制御部２０の図示しないメモリから第１の回数Ｎ１のデータを読み込んでもよい。以下の処理は、パルスレーザ光ＰＬのバースト発振中に行われてもよい。
【０１９６】
Ｓ５１０において、カウンタ２２ｂは、カウント数Ｎをリセットし、「Ｎ＝０」としてもよい。次に、Ｓ５２０において、カウンタ２２ｂは、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したか否かを判定してもよい。例えば、カウンタ２２ｂは、エネルギセンサ１７から検出信号を１回受信した場合に、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したと判定してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振していない場合（Ｓ５２０；ＮＯ）、カウンタ２２ｂは、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振するまで待機してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振した場合（Ｓ５２０；ＹＥＳ）、カウンタ２２ｂは、処理をＳ５３０に進めてもよい。
【０１９７】
Ｓ５３０において、カウンタ２２ｂは、カウント数Ｎをインクリメントしてもよい。例えば、現在のカウント数Ｎに「１」を加算してもよい。このとき、パルスレーザ光ＰＬの一部が第２のエタロン分光器１９に入射し、エタロン１９ｂを介してラインセンサ１９ｄに干渉縞が露光され得る。これにより、ラインセンサ１９ｄにおいて、干渉縞のデータＦｉ（ｒ）が取得され得る。
【０１９８】
次に、Ｓ５４０において、スペクトル線幅算出部２２は、第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄに、データ出力トリガを出力してもよい。次に、Ｓ５５０において、スペクトル線幅算出部２２は、データ出力トリガの入力に応じてラインセンサ１９ｄから出力される干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を受信してもよい。スペクトル線幅算出部２２が受信した干渉縞のデータＦｉ（ｒ）は、演算処理部２２ｃに含まれるスペクトル波形生成部５０に入力されてもよい。
【０１９９】
次に、Ｓ５６０において、スペクトル波形生成部５０は、演算処理部２２ｃに入力された１つの干渉縞のデータＦｉ（ｒ）を用い、式（２）に基づいてスペクトル波形を生成してもよい。
【０２００】
次に、Ｓ５７０において、スペクトル線幅算出部２２は、カウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１であるか否かを判定してもよい。カウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１でない場合（Ｓ５７０；ＮＯ）、スペクトル線幅算出部２２は、処理を上述のＳ５２０に戻してもよい。カウント数Ｎが、第１の回数Ｎ１となった場合（Ｓ５７０；ＹＥＳ）、スペクトル線幅算出部２２は、処理をＳ５８０に進めてもよい。処理がＳ５８０に進む場合、スペクトル波形生成部５０によりＮ１個のスペクトル波形が生成され得る。
【０２０１】
Ｓ５８０において、図２４に示されるサブルーチンを参照してもよい。図２４に示されるＳ５８１において、波長シフト処理部５１は、スペクトル波形生成部５０により生成されたＮ１個のスペクトル波形のそれぞれについて中心波長λＣｉを算出し、各スペクトル波形を、中心波長λＣｉがほぼ一致するように、波長をシフトさせてもよい。
【０２０２】
次に、Ｓ５８２において、波形平均化処理部５２は、波長シフト処理部５１により波長がシフトされたＮ１個のスペクトル波形を平均化し、観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成してもよい。次に、Ｓ５８３において、デコンボリューション処理部５３は、装置関数記憶部２２ａに記憶された装置関数Ｉ（λ）を読み込んでもよい。次に、Ｓ５８４において、デコンボリューション処理部５３は、観測スペクトル波形Ｏ（λ）を、装置関数Ｉ（λ）を用いてデコンボリューション処理し、上述の式（７）を満たす復元スペクトル波形Ｑ（λ）を求めてもよい。
【０２０３】
次に、Ｓ５８５において、Ｅ９５算出部５４は、復元スペクトル波形Ｑ（λ）から計測スペクトル線幅ＷＤを算出してもよい。次に、図２３に示されるフローチャートに戻り、Ｓ５９０において、スペクトル線幅算出部２２は、Ｅ９５算出部５４により算出された計測スペクトル線幅ＷＤのデータを、スペクトル線幅制御部２０ａに出力してもよい。
【０２０４】
次に、処理を上述の図２３に示されるＳ５１０に戻してもよい。以上のスペクトル線幅計測の処理は、バースト発振期間Ｔｂ中に繰り返し行われてもよい。なお、第３の実施形態において、第１の回数Ｎ１は、２以上であればよい。
【０２０５】
第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置のその他の構成及び動作は、比較例に係る狭帯域化レーザ装置と同様であってもよい。
【０２０６】
５．２  効果
図２５は、第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の効果を説明する図である。図２５（Ａ）は、露光装置制御部４０により目標中心波長λＴが変更されることにより、中心波長が変化した第１のスペクトル波形Ｔ（λ−ｘ）を例示している。図２５（Ｂ）は、スペクトル波形生成部５０により生成されるスペクトル波形に相当する第２のスペクトル波形Ｔ’（λ−ｘ）を例示している。図２５（Ｃ）は、波長シフト処理部５１及び波形平均化処理部５２の処理により生成される観測スペクトル波形Ｏ（λ）と、デコンボリューション処理部５３により生成される復元スペクトル波形Ｑ（λ）とを例示している。
【０２０７】
第３の実施形態では、中心波長が異なる複数のスペクトル波形を、中心波長を一致させるように波長をシフトさせたうえで平均化することにより観測スペクトル波形Ｏ（λ）を生成し得る。このため、デコンボリューション処理により求められる復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、第１のスペクトル波形Ｔ（λ）とほぼ等しくなり得る。すなわち、第３の実施形態では、復元スペクトル波形Ｑ（λ）は、露光装置制御部４０により目標中心波長λＴが変更されることによる影響が除去され得る。従って、復元スペクトル波形Ｑ（λ）に基づいて算出される計測スペクトル線幅ＷＤは、パルスレーザ光ＰＬの真のスペクトル線幅ＷＴとほぼ等しくなり得る。
【０２０８】
５．３  波長シフト処理で用いる中心波長のバリエーション
第３の実施形態では、波長シフト処理部５１は、スペクトル波形生成部５０により生成された各スペクトル波形の中心波長λＣｉを算出し、この中心波長λＣｉに基づいて各スペクトル波形の波長をシフトさせ得る。これに代えて、波長シフト処理部５１は、波長制御部２１に含まれる中心波長算出部２１ａにより算出される計測中心波長λＣに基づいて各スペクトル波形の波長をシフトさせてもよい。さらに、波長シフト処理部５１は、上述の目標中心波長λＴに基づいて各スペクトル波形の波長をシフトさせてもよい。
【０２０９】
６．第２のエタロン分光器のバリエーション（第４の実施形態）
図２６は、本開示の第４の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置において用いられる第２のエタロン分光器１９の構成を示す。第４の実施形態において、第２のエタロン分光器１９は、拡散プレート１９ａとエタロン１９ｂとの間に、光ファイバー１９ｅが配置されてもよい。
【０２１０】
ビームスプリッタ１６ｃと拡散プレート１９ａとの間には、集光レンズ１９ｆが配置されてもよい。集光レンズ１９ｆによってパルスレーザ光を集光することにより、拡散プレート１９ａを通過した散乱光が光ファイバー１９ｅの入射端部１９ｇに入射するようにしてもよい。光ファイバー１９ｅの入射端部１９ｇに入射した散乱光は、光ファイバー１９ｅの出射端部１９ｈからエタロン１９ｂに向けて出射してもよい。
【０２１１】
さらに、光ファイバー１９ｅを振動させる加振装置１９ｉが設けられてもよい。加振装置１９ｉは、図示しないアクチュエータを備えてもよい。第４の実施形態では、高反射ミラー１６ｄは、省略され得る。
【０２１２】
パルスレーザ光の干渉性が高い場合に、加振装置１９ｉによって光ファイバー１９ｅを振動させることにより、干渉縞に加算されるスペックルノイズが低減し得る。その結果、パルスレーザ光のスペクトル線幅及び中心波長の計測精度が向上し得る。
【０２１３】
７．ＭＯＰＯ間の同期によりスペクトル線幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第５の実施形態）
【０２１４】
図２７は、本開示の第５の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を概略的に示す。第５の実施形態においては、第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置のレーザチャンバ１０と第１のビームスプリッタ１６ａとの間に、出力結合ミラー６０と、高反射ミラー６１及び６２と、パワーオシレータと、が配置されていてもよい。スペクトル線幅可変部１５は、省略されてもよい。
【０２１５】
出力結合ミラー６０は、部分反射ミラーであってもよく、波面を調節する機能を有しなくてもよい。出力結合ミラー６０は、狭帯域化レーザ装置の発振波長の光は部分反射し、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間で発生する可視の放電光を高い透過率で透過する膜がコートされていてもよい。
【０２１６】
第５の実施形態において、マスターオシレータ（ＭＯ）は、レーザチャンバ１０と、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂと、と、ＭＯ電源１２と、狭帯域化モジュール１４と、出力結合ミラー６０と、図示しない充電器と、を含んでもよい。
【０２１７】
高反射ミラー６１及び６２は、出力結合ミラー６０から出力されたパルスレーザ光を高い反射率で反射することにより、パワーオシレータ（ＰＯ）のリアミラー６３に導いてもよい。高反射ミラー６１及び６２は、可視の放電光を透過する膜がコートされていてもよい。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間の放電によって発生した光のうち、可視光の一部は、出力結合ミラー６０と高反射ミラー６１とを透過し、ＭＯ放電センサ６４に導かれてもよい。ＭＯ放電センサ６４は、出力結合ミラー６０及び高反射ミラー６１を透過した可視光から、マスターオシレータの一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間における放電のタイミングを検出するように構成されてもよい。放電タイミングを示す信号は同期制御部６５に出力されてもよい。
【０２１８】
パワーオシレータは、レーザチャンバ７０と、一対の放電電極７１ａ及び７１ｂと、ＰＯ電源７２と、図示しない充電器と、を含んでもよい。これらの構成は、マスターオシレータの対応する構成と同様でよい。パワーオシレータは、さらにリアミラー６３と出力結合ミラー７３とを含んでもよい。リアミラー６３及び出力結合ミラー７３は、部分反射ミラーであり、光共振器を構成してもよい。出力結合ミラー７３は、レーザ発振する波長の光が部分反射する膜がコートされていてもよい。ここで、出力結合ミラー７３の部分反射膜の反射率は、１０％〜３０％の範囲内であってもよい。
【０２１９】
高反射ミラー６２からリアミラー６３に入射したパルスレーザ光の一部は、レーザチャンバ７０内に導入され、出力結合ミラー７３とリアミラー６３とで往復する間に増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光は、出力結合ミラー７３から出力されもよい。このように、マスターオシレータから出力されたパルスレーザ光をパワーオシレータによって増幅して出力するレーザ装置を、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置という。
【０２２０】
リアミラー６３は、レーザ発振する波長の光が部分反射し、可視の放電光を高い透過率で透過する膜がコートされていてもよい。ここで、リアミラー６３の部分反射膜の反射率は、７０％〜９０％の範囲内であってもよい。一対の放電電極７１ａ及び７１ｂ間の放電により発生した光のうち、可視光の一部が、リアミラー６３及び高反射ミラー６２を介してＰＯ放電センサ７４に導かれてもよい。ＰＯ放電センサ７４は、リアミラー６３及び高反射ミラー６２を透過した可視光から、パワーオシレータの一対の放電電極７１ａ及び７１ｂ間における放電のタイミングを検出するように構成されてもよい。放電タイミングを示す信号は同期制御部６５に出力されてもよい。
【０２２１】
レーザ制御部２０は、同期制御部６５に発振トリガ信号を出力してもよい。同期制御部６５は、レーザ制御部２０から受信した発振トリガ信号に基づいて、マスターオシレータのＭＯ電源１２のスイッチ１２ａに第１のスイッチ信号を出力し、パワーオシレータのＰＯ電源７２のスイッチ７２ａに第２のスイッチ信号を出力してもよい。ここで、同期制御部６５は、マスターオシレータにおける放電タイミングに対するパワーオシレータにおける放電タイミングの遅延時間が所望の遅延時間となるように、第１のスイッチ信号と第２のスイッチ信号のタイミングを制御してもよい。
【０２２２】
図２８は、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置におけるマスターオシレータとパワーオシレータの放電タイミングの遅延時間と、パルスエネルギ及びスペクトル線幅との関係を示す。図２８に示されるように、マスターオシレータとパワーオシレータの放電タイミングの遅延時間が所定の許容範囲にあれば、パワーオシレータから出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギはほぼ一定となり得る。しかし、このような許容範囲内であっても、マスターオシレータとパワーオシレータの放電タイミングの遅延時間に応じて、パワーオシレータから出力されるパルスレーザ光のスペクトル線幅が異なり得る。具体的には、遅延時間が長くなるのに応じて、スペクトル線幅は狭くなり得る。そこで、第５の実施形態においては、マスターオシレータとパワーオシレータの放電タイミングの遅延時間を調整することにより、スペクトル線幅を制御してもよい。
【０２２３】
他の点については、第１〜第４の実施形態と同様でよい。さらに、第５の実施形態では、パワーオシレータの光共振器として、ファブリペロ型の共振器の例を示したが、これに限定されることなく、リング型の共振器であってもよい。
【０２２４】
８．制御部の構成
図２９は、制御部の概略構成を示すブロック図である。上述した実施の形態におけるレーザ制御部２０、波長制御部２１、スペクトル線幅算出部２２、同期制御部６５等の制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。例えば、以下のように構成されてもよい。
【０２２５】
８．１  構成
制御部は、処理部１０００と、処理部１０００に接続される、ストレージメモリ１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とによって構成されてもよい。また、処理部１０００は、ＣＰＵ１００１と、ＣＰＵ１００１に接続された、メモリ１００２と、タイマー１００３と、ＧＰＵ１００４とから構成されてもよい。
【０２２６】
８．２  動作
処理部１０００は、ストレージメモリ１００５に記憶されたプログラムを読み出してもよい。また、処理部１０００は、読み出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ１００５からデータを読み出したり、ストレージメモリ１００５にデータを記憶させたりしてもよい。
【０２２７】
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１〜１０２ｘに接続されてもよい。パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うパラレルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
【０２２８】
シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１〜１０３ｘに接続されてもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うシリアルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
【０２２９】
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１〜１０４ｘに接続されてもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
【０２３０】
ユーザインターフェイス１０１０は、オペレータが処理部１０００によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部１０００に行わせたりするよう構成されてもよい。
【０２３１】
処理部１０００のＣＰＵ１００１は、プログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー１００３は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に時刻や経過時間を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、処理部１０００に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。
【０２３２】
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０に接続される、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１〜１０２ｘは、露光装置制御部４０、他の制御部等のトリガ信号やタイミングを示す信号の受送信に使用してもよい。
【０２３３】
シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０に接続される、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１〜１０３ｘは、露光装置制御部４０、他の制御部等のデータの受送信に使用してもよい。
【０２３４】
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１〜１０４ｘは、エネルギセンサ１７、ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄ等の各種センサであってもよい。以上のように構成されることで、制御部は各実施形態に示された動作を実現可能であってよい。
【０２３５】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の各実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０２３６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
部と、を備えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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