(57)【要約】狭帯域化レーザ装置は、第１のバースト発振と、第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、レーザ共振器と、レーザ共振器の間に配置されたチャンバと、チャンバに配置された一対の電極と、一対の電極にパルス電圧を印加する電源と、レーザ共振器に配置された波長選択素子と、レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、第１のバースト発振が終了した時から第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、デューティーと休止時間とに基づいて、スペクトル幅可変部を制御する制御部と、を備えてもよい。
2017026000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のバースト発振と、前記第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、
レーザ共振器と、
前記レーザ共振器の間に配置されたチャンバと、
前記チャンバに配置された一対の電極と、
前記一対の電極にパルス電圧を印加する電源と、
前記レーザ共振器に配置された波長選択素子と、
前記レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、
前記第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、前記第１のバースト発振が終了した時から前記第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、前記デューティーと前記休止時間とに基づいて、前記スペクトル幅可変部を制御する制御部と、
を備える狭帯域化レーザ装置。
【請求項２】
前記所定期間は、前記第１のバースト発振が終了する直前の期間である、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項３】
前記制御部は、
ｋを自然数として、第１の期間及びその後の第２の期間から第（ｋ−１）の期間までの期間を前記所定期間として前記デューティーを計測し、
前記第（ｋ−１）の期間の後の第ｋの期間が終了した後で、前記第２の期間から前記第ｋの期間までを前記所定期間として前記デューティーを新たに計測して、前記デューティーを更新する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルス数の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたパルスエネルギー検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大パルスエネルギーと最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルスエネルギーの積算値の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記デューティーと前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を記憶した媒体にアクセス可能に構成され、前記媒体から取得したデータに基づいて前記スペクトル幅可変部を制御する、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項７】
前記媒体は、前記デューティーの値ごとに、前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を１次遅れの減衰関数として記憶している、請求項６記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項８】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記スペクトル幅検出器の出力に基づいて前記デューティーと前記休止時間と前記スペクトル幅との関係を算出し、前記媒体に記憶させる、請求項６記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項９】
前記スペクトル幅可変部は、前記レーザ共振器で往復する光の波面を変化させる、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１のバースト発振が終了する前の前記所定期間におけるデューティーに基づいて、前記第１のバースト発振が終了した後、前記第２のバースト発振が開始される前に、前記スペクトル幅可変部を制御し、
前記スペクトル幅検出器の出力に基づいて、前記第２のバースト発振が開始された後に、前記スペクトル幅可変部を制御する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１１】
第１のバースト発振と、前記第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、
レーザ共振器と、
前記レーザ共振器の間に配置された第１のチャンバと、
前記第１のチャンバに配置された第１の一対の電極と、
前記第１の一対の電極にパルス電圧を印加する第１の電源と、
前記レーザ共振器に配置された波長選択素子と、
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された第２のチャンバと、
前記第２のチャンバに配置された第２の一対の電極と、
前記第２の一対の電極にパルス電圧を印加する第２の電源と、
前記第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、前記第１のバースト発振が終了した時から前記第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、前記デューティーと前記休止時間とに基づいて、前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御する制御部と、
を備える狭帯域化レーザ装置。
【請求項１２】
前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングを計測する第１のセンサと、
前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングを計測する第２のセンサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの出力に基づいて、前記第１の電源に与えるトリガ信号と前記第２の電源に与えるトリガ信号とのタイミング差を制御する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１３】
前記所定期間は、前記第１のバースト発振が終了する直前の期間である、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１４】
前記制御部は、
ｋを自然数として、第１の期間及びその後の第２の期間から第（ｋ−１）の期間までの期間を前記所定期間として前記デューティーを計測し、
前記第（ｋ−１）の期間の後の第ｋの期間が終了した後で、前記第２の期間から前記第ｋの期間までを前記所定期間として前記デューティーを新たに計測して、前記デューティーを更新する、
請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルス数の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１６】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたパルスエネルギー検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大パルスエネルギーと最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルスエネルギーの積算値の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記デューティーと前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を記憶した媒体にアクセス可能に構成され、前記媒体から取得したデータに基づいて前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１８】
前記媒体は、前記デューティーの値ごとに、前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を１次遅れの減衰関数として記憶している、請求項１７記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１９】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記スペクトル幅検出器の出力に基づいて前記デューティーと前記休止時間と前記スペクトル幅との関係を算出し、前記媒体に記憶させる、請求項１７記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項２０】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１のバースト発振が終了する前の前記所定期間におけるデューティーに基づいて、前記第１のバースト発振が終了した後、前記第２のバースト発振が開始される前に、前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御し、
前記スペクトル幅検出器の出力に基づいて、前記第２のバースト発振が開始された後に、前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御する、
請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【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。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。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、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、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】米国特許第７６４３５２２号明細書
【特許文献２】特開２００８−０９８２８２号公報
【特許文献３】米国特許第６８７０８６５号明細書
【特許文献４】米国特許第７９０３７００号明細書
【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、第１のバースト発振と、第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、レーザ共振器と、レーザ共振器の間に配置されたチャンバと、チャンバに配置された一対の電極と、一対の電極にパルス電圧を印加する電源と、レーザ共振器に配置された波長選択素子と、レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、第１のバースト発振が終了した時から第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、デューティーと休止時間とに基づいて、スペクトル幅可変部を制御する制御部と、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、第１のバースト発振と、第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、レーザ共振器と、レーザ共振器の間に配置された第１のチャンバと、第１のチャンバに配置された第１の一対の電極と、第１の一対の電極にパルス電圧を印加する第１の電源と、レーザ共振器に配置された波長選択素子と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された第２のチャンバと、第２のチャンバに配置された第２の一対の電極と、第２の一対の電極にパルス電圧を印加する第２の電源と、第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、第１のバースト発振が終了した時から第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、デューティーと休止時間とに基づいて、第１の一対の電極の間における放電のタイミングと第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御する制御部と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
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に示されるスペクトル幅検出器１６ｄに含まれるエタロン分光器の具体的構成の例を示す。
【図３】図３は、スペクトル幅の定義の例を説明する図である。
【図４】図４は、スペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅の制御の基本概念を説明する図である。
【図５】図５は、スペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅の制御の基本概念を説明する図である。
【図６】図６は、休止時間Ｔｒの長さと、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係の例を示す。
【図７】図７は、図１に示されるスペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅制御の処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図９は、図７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータテーブルの構造を示す。
【図１２】図１２は、本開示の課題を説明する図である。
【図１３】図１３は、本開示の課題を説明する図である。
【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１５】図１５は、前回のバースト発振時のデューティーＤの値ごとに、休止時間Ｔｒの長さと、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係を示す。
【図１６】図１６は、前回のバースト発振中のデューティーＤと、休止時間Ｔｒとに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータテーブルの構造を示す。
【図１７】図１７は、図１４に示されるスペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅制御の処理を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、図１７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、図１７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、図１４に示されるデューティー計測部３０ｃによるデューティー計測の処理を示すフローチャートである。
【図２１Ａ】図２１Ａは、図１４に示されるスペクトル幅可変部１５の構成を模式的に示す。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、図１４に示されるスペクトル幅可変部１５の構成を模式的に示す。
【図２２】図２２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２３】図２３は、図２２に示されるスペクトル幅制御部３０ａの処理を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、図２３に示される調整発振の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、図２４に示される調整発振の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置におけるスペクトル幅制御部３０ａの処理を示すフローチャートである。
【図２７】図２７は、本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置におけるスペクトル幅制御部３０ａの処理を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置におけるスペクトル幅制御部３０ａの処理を示すフローチャートである。
【図２９】図２９は、第１〜第３の実施形態におけるデューティー計測部の処理の第１の変形例を示すフローチャートである。
【図３０】図３０は、第１〜第３の実施形態におけるデューティー計測部の処理の第２の変形例を示すフローチャートである。
【図３１】図３１は、本開示の第４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３２】図３２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、パルスエネルギー及びスペクトル幅との関係を示す。
【図３３】図３３は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
【実施形態】
【０００９】
＜内容＞
１．比較例に係る狭帯域化レーザ装置
１．１  レーザチャンバ
１．２  狭帯域化モジュール
１．３  スペクトル幅可変部
１．４  エネルギーセンサ
１．５  エタロン分光器
１．６  制御部
１．７  動作
１．８  課題
２．デューティーに基づいてスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第１の実施形態）
２．１  構成
２．２  動作
２．３  スペクトル幅可変部の詳細
３．調整発振によるデータ更新を行う狭帯域化レーザ装置（第２の実施形態）
３．１  構成
３．２  動作
３．２．１  メインフロー
３．２．２  調整発振の詳細
４．近似曲線を用いてスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第３の実施形態）
４．１  スペクトル幅の制御
４．２  調整発振
５．デューティー計測の変形例
５．１  第１の変形例
５．２  第２の変形例
６．ＭＯＰＯ間の同期によりスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第４の実施形態）
７．制御部の構成
【００１０】
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。
【００１１】
１．比較例に係る狭帯域化レーザ装置
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、充電器１２と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１３と、狭帯域化モジュール１４と、スペクトル幅可変部１５と、を含んでもよい。狭帯域化レーザ装置は、さらに、センサユニット１６と、レーザ制御部３０と、を含んでもよい。狭帯域化レーザ装置は、露光装置４に入射させるためのパルスレーザ光を出力するエキシマレーザ装置であってもよい。
【００１２】
図１においては、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向に略平行な方向からみた狭帯域化レーザ装置が示されている。放電電極１１ｂは、放電電極１１ａよりも紙面の奥行側に位置してもよい。狭帯域化レーザ装置から出力されるパルス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。
【００１３】
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が設けられてもよい。
【００１４】
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。パルスパワーモジュール１３には、充電器１２が接続されてもよい。パルスパワーモジュール１３は、図示しない充電コンデンサと、スイッチ１３ａと、を含んでいてもよい。充電器１２の出力は、充電コンデンサに接続され、この充電コンデンサは、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧を印加するための電気エネルギーを保持し得る。レーザ制御部３０からスイッチ１３ａにトリガ信号が入力されて、スイッチ１３ａがＯＦＦからＯＮになると、パルスパワーモジュール１３は、充電器１２に保持されていた電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し得る。このパルス状の高電圧が、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に印加されてもよい。
【００１５】
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ーにより、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ー準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた光を放出し得る。
【００１６】
図１に示されるように、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を介してレーザチャンバ１０の外部に出射してもよい。
【００１７】
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、を含んでもよい。プリズム１４ａ、プリズム１４ｂ、及びグレーティング１４ｃは、それぞれ図示しないホルダに支持されてもよい。狭帯域化モジュール１４は、本開示の波長選択素子を構成し得る。
【００１８】
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。
【００１９】
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。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に戻されてもよい。
【００２０】
１．３  スペクトル幅可変部
スペクトル幅可変部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、ドライバ１５ｄによって駆動されてもよい。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。
【００２１】
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幅が変更されてもよい。
【００２２】
レーザチャンバ１０と狭帯域化モジュール１４との間に、ビーム幅を制限するスリット１０ｃが配置されてもよい。レーザチャンバ１０とスペクトル幅可変部１５との間に、ビーム幅を制限するスリット１０ｄが配置されてもよい。
【００２３】
狭帯域化モジュール１４とスペクトル幅可変部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度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で折り返される度にスペクトル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レーザ光が、スペクトル幅可変部１５から露光装置４に向けて出力され得る。
【００２４】
１．４  エネルギーセンサ
スペクトル幅可変部１５と露光装置４との間のパルスレーザ光の光路には、センサユニット１６が配置されてもよい。センサユニット１６は、ビームスプリッタ１６ａ及び１６ｂと、パルスエネルギー検出器１６ｃと、スペクトル幅検出器１６ｄと、を含んでもよい。ビームスプリッタ１６ａは、スペクトル幅可変部１５から出力されたパルスレーザ光を高い透過率で透過させ、スペクトル幅可変部１５から出力されたパルスレーザ光の一部を反射してもよい。ビームスプリッタ１６ｂは、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の光路に配置されていてもよい。ビームスプリッタ１６ｂは、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の一部を透過させ、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の他の一部を反射してもよい。
【００２５】
パルスエネルギー検出器１６ｃは、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の光路に配置されてもよい。パルスエネルギー検出器１６ｃは、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のパルスエネルギーを検出してもよい。パルスエネルギー検出器１６ｃは、検出されたパルスエネルギーのデータを、レーザ制御部３０に出力してもよい。パルスエネルギー検出器１６ｃ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。
【００２６】
スペクトル幅検出器１６ｄは、ビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。スペクトル幅検出器１６ｄは、ビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光のスペクトル幅を検出してもよい。スペクトル幅検出器１６ｄは、検出されたスペクトル幅のデータを、レーザ制御部３０に出力してもよい。スペクトル幅検出器１６ｄは、エタロン分光器を含んでもよい。エタロン分光器の具体的構成については、図２を参照しながら後述する。
【００２７】
１．５  エタロン分光器
図２は、図１に示されるスペクトル幅検出器１６ｄに含まれるエタロン分光器の具体的構成の例を示す。エタロン分光器は、拡散プレート１６ｅと、エタロン１６ｆと、集光レンズ１６ｇと、ラインセンサ１６ｈと、を含んでもよい。
【００２８】
拡散プレート１６ｅ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１６ｅは、拡散プレート１６ｅに入射したパルスレーザ光を散乱光として透過させてもよい。拡散プレート１６ｅを透過した散乱光は、エタロン１６ｆに入射してもよい。
【００２９】
エタロン１６ｆ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ｄ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。
エタロン１６ｆ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１６ｆを透過する光と、２枚の部分反射ミラーの間で１回往復した後でエタロン１６ｆを透過する光と、の光路差は異なり得る。この光路差が波長λの整数ｍ倍の時に、エタロン１６ｆに入射した光は、２枚の部分反射ミラーの間で往復せずにエタロン１６ｆを透過する光と、２枚の部分反射ミラーの間で１回、２回、・・・、ｋ回往復した後でエタロン１６ｆをそれぞれ透過する複数の光と、が干渉し、高い透過率でエタロン１６ｆを透過し得る。
【００３０】
エタロンの基本式を以下に示す。
ｍλ＝２ｎｄｃｏｓθ    （１）
ここで、ｎはエアギャップ間での屈折率であってもよい。
エタロン１６ｆに入射した波長λの光は、（１）式を満たす入射角θになった時に、高い透過率でエタロンを通過し得る。
従って、エタロン１６ｆに入射する光の波長に応じて、エタロン１６ｆ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１６ｆを透過した光は、集光レンズ１６ｇに入射してもよい。
【００３１】
集光レンズ１６ｇ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１６ｇを透過した光は、集光レンズ１６ｇから集光レンズ１６ｇの焦点距離ｆに相当する位置に配置されたラインセンサ１６ｈに入射してもよい。集光レンズ１６ｇを透過した光は、ラインセンサ１６ｈにおいて干渉縞を形成し得る。
上述の（１）式から、この干渉縞の半径の２乗は、パルスレーザ光の波長λと比例関係となり得る。
【００３２】
ラインセンサ１６ｈは、集光レンズ１６ｇを透過した光を受光し、干渉縞を検出してもよい。この干渉縞に基づいて、スペクトル幅検出器１６ｄに含まれている図示しない演算回路が、パルスレーザ光に含まれる波長成分を検出し、スペクトル幅を算出してもよい。スペクトル幅のデータが、レーザ制御部３０に出力されてもよい。あるいは、上述の演算回路の機能の全部又は一部がレーザ制御部３０に備えられていてもよい。また、ラインセンサ１６ｈの代わりに、図示しない１次元または２次元のイメージセンサが用いられてもよい。
【００３３】
図３は、スペクトル幅の定義の例を説明する図である。図３には、パルスレーザ光のスペクトル波形が示されている。図３に示されるように、パルスレーザ光の全エネルギーのうち、ピーク波長λ０を中心として９５％を占める部分の全幅を、本明細書においてはスペクトル幅Ｅ９５と称する。スペクトル幅Ｅ９５は、スペクトル純度とも言われる。スペクトル幅Ｅ９５は、以下の式におけるΔλに相当する。なお、ｇ（λ＋λ０）は、スペクトル波形のうちの波長（λ＋λ０）におけるエネルギーである。
【数１】
2017026000.tif 000003
【００３４】
１．６  制御部
図１を再び参照し、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３０に対し、目標パルスエネルギーのデータと、目標スペクトル幅のデータと、トリガ信号とを出力してもよい。
【００３５】
レーザ制御部３０は、パルスエネルギー検出器１６ｃから受信したパルスエネルギーのデータと、露光装置制御部４０から受信した目標パルスエネルギーのデータとに基づいて、充電器１２の充電電圧を設定してもよい。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のパルスエネルギーが目標パルスエネルギーに近づけられてもよい。
【００３６】
レーザ制御部３０は、スペクトル幅制御部３０ａを含んでいてもよい。スペクトル幅制御部３０ａは、レーザ制御部３０に含まれる後述のメモリ１００２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。
スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅検出器１６ｄから受信したスペクトル幅のデータと、露光装置制御部４０から受信した目標スペクトル幅のデータとに基づいて、ドライバ１５ｄを介してスペクトル幅可変部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のスペクトル幅が目標スペクトル幅に近づけられてもよい。
【００３７】
レーザ制御部３０は、休止時間計測部３０ｂを含んでいてもよい。休止時間計測部３０ｂは、レーザ制御部３０に含まれる後述のメモリ１００２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。
【００３８】
レーザ制御部３０は、露光装置制御部４０から受信したトリガ信号を、パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａに出力してもよい。トリガ信号は、さらに、休止時間計測部３０ｂに入力されてもよい。休止時間計測部３０ｂは、トリガ信号に基づいて、狭帯域化レーザ装置の休止時間を計測してもよい。休止時間は、１つのトリガ信号を受信してから次のトリガ信号を受信するまでの期間であってもよい。
【００３９】
図４及び図５は、スペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅の制御の基本概念を説明する図である。図４及び図５における個々の小円は、トリガ信号に基づいて生成されたパルスレーザ光の個々のパルスに対応する。狭帯域化レーザ装置は、繰り返し周波数が所定の閾値以上で行われるバースト発振と、バースト発振の休止とを交互に繰り返してもよい。バースト発振の期間は、例えば、露光装置４において、半導体ウエハの個々のチップ領域の露光が行われる期間であってもよい。バースト発振を休止する期間は、例えば、第１のチップ領域の露光が終了した後、第２のチップ領域の露光が開始されるまでの、図示しないウエハステージの移動を行うための期間であったり、ウエハステージに搭載された半導体ウエハを交換するための期間であったりしてもよい。半導体ウエハを交換するための期間においては、後述の調整発振が行われてもよい。
【００４０】
バースト発振の期間においては、上述のスペクトル幅検出器１６ｄから受信したスペクトル幅のデータと、露光装置制御部４０から受信した目標スペクトル幅のデータとに基づくスペクトル幅可変部１５の制御が行われてもよい。
【００４１】
バースト発振を休止する期間においては、スペクトル幅検出器１６ｄからスペクトル幅のデータを受信できないことがあり得る。前回のバースト発振の終了時におけるスペクトル幅可変部１５の制御値を維持したままにしておくと、次のバースト発振を開始するときに、スペクトル幅がシフトすることがあり得る。スペクトル幅がシフトした様子が、図４及び図５に破線の小円で示されている。スペクトル幅がシフトすると、露光装置４における集光性能が変化し、露光品質に悪影響が出るおそれがあり得る。
【００４２】
バースト発振を休止する期間中にスペクトル幅がシフトする原因の１つは、バースト発振を休止している間に光学素子の温度が変化することにより、光学素子の特性が変化することであると推測される。スペクトル幅のシフトは、休止時間の長さによって変化し得る。例えば、図４に示されるように、休止時間Ｔｒが比較的短い場合は、スペクトル幅変化は比較的小さく、図５に示されるように、休止時間Ｔｒが比較的長い場合は、スペクトル幅変化は比較的大きくなる場合がある。
【００４３】
図６に、休止時間Ｔｒの長さと、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係の例を示す。休止時間Ｔｒの長さに対して、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓは、一次遅れの減衰関数に近似した関係を有し得る。
そこで、スペクトル幅制御部３０ａは、前回のバースト発振が終了した後、次回のバースト発振が開始されるまでに、予めスペクトル幅可変部１５を制御しておいてもよい。この制御は、休止時間Ｔｒの長さに応じて、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを補償するように行われてもよい。これにより、図４及び図５に実線で示されるように、次回のバースト発振の先頭から、目標のスペクトル幅Ｅ９５ｔに近いスペクトル幅のパルスレーザ光が出力され得る。
【００４４】
１．７  動作
図７は、図１に示されるスペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅制御の処理を示すフローチャートである。図８〜図１０は、図７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。スペクトル幅制御部３０ａは、以下の処理により、バースト発振を休止する期間における制御（Ｓ８００）と、バースト発振期間における制御（Ｓ６００）と、を行ってもよい。
【００４５】
まず、図７のＳ２００において、スペクトル幅制御部３０ａは、休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータを、図示しない記憶装置から読込んでもよい。休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係は、図６を参照しながら説明した一次遅れの減衰関数に近似した関係であってもよい。
図８に示されるＳ２００のサブルーチンを参照し、スペクトル幅制御部３０ａは、Ｓ２１０において、休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータテーブルを読込んでもよい。
図１１に、休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータテーブルの構造が示されている。図１１に示されるデータテーブルにおいては、休止時間Ｔｒとスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとは１対１に対応していてもよい。
【００４６】
図７を再び参照し、Ｓ２００の次のＳ４００において、スペクトル幅制御部３０ａは、休止時間計測部３０ｂにおいて計測された休止時間Ｔｒを読込んでもよい。上述のように、休止時間Ｔｒは、１つのトリガ信号を受信してから次のトリガ信号を受信するまでの期間であってもよい。
【００４７】
次に、Ｓ５００において、スペクトル幅制御部３０ａは、計測された休止時間Ｔｒに基づいて、バースト発振中か否かを判定してもよい。例えば、休止時間Ｔｒが、所定の閾値Ｔｂ以下である場合に、スペクトル幅制御部３０ａは、バースト発振中であると判定し（Ｓ５００；ＹＥＳ）、処理をＳ６００に進めてもよい。所定の閾値Ｔｂは、０．０１秒以上、０．０５秒以下であってもよい。所定の閾値Ｔｂは、例えば、０．０２秒程度であってもよい。すなわち、５０Ｈｚ以上の繰り返し周波数でトリガ信号が入力されている場合に、スペクトル幅制御部３０ａは、バースト発振中であると判定してもよい。
休止時間Ｔｒが、所定の閾値Ｔｂを超えている場合に、スペクトル幅制御部３０ａは、バースト発振中ではなく、バースト発振を休止している期間であると判定し（Ｓ５００；ＮＯ）、処理をＳ８００に進めてもよい。
【００４８】
Ｓ８００において、スペクトル幅制御部３０ａは、計測された休止時間Ｔｒに基づいて、スペクトル幅可変部１５を制御してもよい。すなわち、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅のフィードフォワード制御を行ってもよい。
Ｓ８００の後、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ４００に戻してその後の処理を繰り返してもよい。もし、休止時間Ｔｒがさらに長引いた場合は、新たに休止時間Ｔｒが計測される度に、Ｓ８００においてスペクトル幅可変部１５を制御してもよい。
【００４９】
図９に示されるＳ８００のサブルーチンを参照し、まず、スペクトル幅制御部３０ａは、Ｓ８１０において、計測された休止時間Ｔｒに基づいて、データテーブルからスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを読み出してもよい。次に、スペクトル幅制御部３０ａは、Ｓ８３０において、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓが補償されるように、スペクトル幅可変部１５を制御してもよい。休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係が、図６を参照しながら説明した一次遅れの減衰関数に近似した関係である場合、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを補償する制御とは、スペクトル幅を広くする制御であってもよい。すなわち、前回のバースト発振終了後にまったくスペクトル幅可変部１５を制御しないと仮定した場合のスペクトル幅に対して、ΔＥ９５ｓの絶対値である｜ΔＥ９５ｓ｜だけスペクトル幅が広くなるように、スペクトル幅可変部１５が制御されてもよい。
【００５０】
図７を再び参照し、Ｓ６００において、スペクトル幅制御部３０ａは、計測されたスペクトル幅に基づいて、スペクトル幅可変部１５を制御してもよい。すなわち、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅のフィードバック制御を行ってもよい。
Ｓ６００の後、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ４００に戻してその後の処理を繰り返してもよい。もし、バースト発振が続いた場合には、新たにスペクトル幅が計測される度に、Ｓ６００においてスペクトル幅可変部１５が制御されてもよい。
【００５１】
図１０に示されるＳ６００のサブルーチンを参照し、まず、スペクトル幅制御部３０ａは、Ｓ６１０において、計測されたスペクトル幅Ｅ９５を読み出してもよい。次に、スペクトル幅制御部３０ａは、Ｓ６２０において、計測されたスペクトル幅Ｅ９５とスペクトル幅の目標値Ｅ９５ｔとの差が０に近づくように、スペクトル幅可変部１５を制御してもよい。
【００５２】
１．８  課題
図１２及び図１３は、本開示の課題を説明する図である。上述の比較例においては、バースト発振の開始時のスペクトル幅を、前回のバースト発振の終了時からの休止時間Ｔｒに基づいて制御していたが、バースト発振の開始時のスペクトル幅は、必ずしも休止時間Ｔｒのみで決まるものではない。
【００５３】
例えば、図１２に示されるように、前回のバースト発振が繰り返し周波数の小さい発振であった場合と、図１３に示されるように、前回のバースト発振が繰り返し周波数の大きい発振であった場合とでは、同じ休止時間Ｔｒでも光学素子の特性が異なることがあり得る。前回のバースト発振の繰り返し周波数が小さい場合は、前回のバースト発振の繰り返し周波数が大きい場合ほど光学素子が高温にならず、スペクトル幅変化は比較的小さくなり得る。前回のバースト発振の繰り返し周波数が大きい場合は、スペクトル幅変化は比較的大きくなり得る。従って、休止時間Ｔｒのみに基づいてスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを算出すると、次回のバースト発振の開始時に、スペクトル幅がばらついてしまう可能性がある。
なお、バースト発振の繰り返し周波数が同じであっても、休止時間が長いと、光学素子の熱負荷が小さくなり、スペクトル幅変化は比較的小さくなり得る。逆に、バースト発振の繰り返し周波数が同じであっても、休止時間が短いと、光学素子の熱負荷が大きくなり、スペクトル幅変化は比較的大きくなり得る。
【００５４】
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、レーザ発振のデューティーを計測し、計測されたデューティーに基づいて、スペクトル幅可変部１５を制御してもよい。
【００５５】
２．デューティーに基づいてスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第１の実施形態）
２．１  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の実施形態おいて、狭帯域化レーザ装置のレーザ制御部３０は、図１を参照しながら説明した比較例の構成に加えて、デューティー計測部３０ｃを備えていてもよい。デューティー計測部３０ｃは、レーザ制御部３０に含まれる後述のメモリ１００２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。
【００５６】
デューティー計測部３０ｃは、露光装置制御部４０から出力されたトリガ信号に基づいて、パルスレーザ光のデューティーを計測してもよい。パルスレーザ光のデューティーは、例えば、一定時間にわたって最大繰り返し周波数でレーザ発振した場合のパルス数に対する、当該一定時間の実際のパルス数の比率であってもよい。計測されたデューティーの値は、スペクトル幅制御部３０ａに出力されてもよい。
【００５７】
図１５は、前回のバースト発振時のデューティーＤの値ごとに、休止時間Ｔｒの長さと、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係を示す。デューティーＤの値ごとにみると、休止時間Ｔｒの長さに対して、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓは、一次遅れの減衰関数に近似した関係を有し得る。デューティーＤが小さい場合には、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓは小さく、デューティーＤが大きい場合には、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓは大きくなり得る。そこで、デューティーＤと休止時間Ｔｒとの組合せに応じてスペクトル幅可変部１５を制御することにより、次回のバースト発振の開始時におけるスペクトル幅を精度よく調整することができる。
【００５８】
図１６に、前回のバースト発振中のデューティーＤと、休止時間Ｔｒとに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータテーブルの構造が示されている。図１６に示されるデータテーブルにおいては、デューティーＤと休止時間Ｔｒとの組合せは、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓと１対１に対応していてもよい。
【００５９】
２．２  動作
図１７は、図１４に示されるスペクトル幅制御部３０ａによるスペクトル幅制御の処理を示すフローチャートである。図１８及び図１９は、図１７に示されるフローチャートの一部の処理について、そのサブルーチンを示すフローチャートである。スペクトル幅制御部３０ａは、以下の処理により、パルスレーザ光のデューティーに基づいて、バースト発振を休止する期間における制御（Ｓ９００）を行ってもよい。
【００６０】
まず、図１７のＳ３００において、スペクトル幅制御部３０ａは、各デューティーＤについて、休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータを、図示しない記憶装置から読込んでもよい。
図１８に示されるＳ３００のサブルーチンは、各デューティーについてデータテーブルを読込む点の他、図８を参照しながら説明したＳ２００のサブルーチンと同様でよい。
【００６１】
図１７を再び参照し、Ｓ３００の次のＳ４００及びＳ５００の処理は、図７を参照しながら説明した比較例と同様でよい。
Ｓ５００において、スペクトル幅制御部３０ａは、バースト発振中であると判定した場合に（Ｓ５００；ＹＥＳ）、処理をＳ６００に進めてもよい。Ｓ６００の処理は、図７を参照しながら説明した比較例と同様でよい。
スペクトル幅制御部３０ａは、バースト発振中ではないと判定した場合に（Ｓ５００；ＮＯ）、処理をＳ７００に進めてもよい。
【００６２】
Ｓ７００において、スペクトル幅制御部３０ａは、計測されたデューティーＤの値をデューティー計測部３０ｃから読込んでもよい。
次に、Ｓ９００において、スペクトル幅制御部３０ａは、計測されたデューティーＤ及び計測された休止時間Ｔｒに基づいて、スペクトル幅可変部１５を制御してもよい。すなわち、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅のフィードフォワード制御を行ってもよい。
Ｓ９００の後、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ４００に戻してその後の処理を繰り返してもよい。
【００６３】
図１９に示されるＳ９００のサブルーチンは、Ｓ９１０において、計測されたデューティーを用いる点が、図９のＳ８１０と異なり、その他は同じ処理であってもよい。Ｓ９３０は、図９のＳ８３０と同様であってもよい。
【００６４】
図２０は、図１４に示されるデューティー計測部３０ｃによるデューティー計測の処理を示すフローチャートである。デューティー計測の処理は、図１７を参照しながら説明したスペクトル幅の制御とは別に、デューティー計測部３０ｃによって行われてもよい。デューティー計測部３０ｃは、以下の処理により、パルスレーザ光のデューティーを計測してもよい。パルスレーザ光のデューティーを計測する処理は、バースト発振中に行われるものとしてもよく、バースト発振を休止する期間中には行われなくてもよい。
【００６５】
まず、Ｓ７０１において、デューティー計測部３０ｃは、デューティーＤ＝１の場合の一定時間Ｔｓでのパルス数Ｎｍａｘを以下の式により計算してもよい。
Ｎｍａｘ＝ｆｍａｘ・Ｔｓ
ここで、ｆｍａｘは、当該狭帯域化レーザ装置の最大繰り返し周波数であってもよい。
【００６６】
次に、Ｓ７０４において、デューティー計測部３０ｃは、パルス数のカウンタＮの値をＮ＝０に初期設定してもよい。
次に、Ｓ７０７において、デューティー計測部３０ｃは、タイマーＴをリセット及びスタートさせてもよい。
【００６７】
次に、Ｓ７０８において、デューティー計測部３０ｃは、トリガ信号が入力されたか否かを判定してもよい。トリガ信号が入力された場合（Ｓ７０８；ＹＥＳ）、デューティー計測部３０ｃは、処理をＳ７０９に進めてもよい。
Ｓ７０９において、デューティー計測部３０ｃは、カウンタＮの値に１を加えて、カウンタＮの値を更新してもよい。Ｓ７０９の後、デューティー計測部３０ｃは、処理をＳ７１１に進めてもよい。
【００６８】
トリガ信号が入力されない場合（Ｓ７０８；ＮＯ）、デューティー計測部３０ｃは、Ｓ７０９の処理をスキップして、処理をＳ７１１に進めてもよい。すなわち、カウンタＮの値を更新しなくてもよい。
【００６９】
Ｓ７１１において、デューティー計測部３０ｃは、タイマーＴの値をＴｓと比較して、タイマーＴがスタートしてから一定時間Ｔｓが経過したか否かを判定してもよい。ここで、一定時間Ｔｓは、例えば１分以上１０分以下でもよい。
一定時間Ｔｓが経過していない場合（Ｓ７１１；ＮＯ）、デューティー計測部３０ｃは、処理を上述のＳ７０８に戻して、新たにトリガ信号が入力されたか否かを判定してもよい。
一定時間Ｔｓが経過した場合（Ｓ７１１；ＹＥＳ）、デューティー計測部３０ｃは、処理をＳ７１２に進めてもよい。
Ｓ７１２において、デューティー計測部３０ｃは、現在のカウンタＮの値を、一定時間Ｔｓでのパルス数Ｎｓとして図示しない記憶層に記憶させてもよい。
次に、Ｓ７１５において、デューティー計測部３０ｃは、デューティーＤを以下の式により計算してもよい。
Ｄ＝Ｎｓ／Ｎｍａｘ
【００７０】
以上のようにして、一定時間Ｔｓにわたって最大繰り返し周波数でレーザ発振した場合のパルス数に対する、当該一定時間Ｔｓの実際のパルス数の比率が、デューティーＤとして算出されてもよい。
【００７１】
２．３  スペクトル幅可変部の詳細
図２１Ａ及び図２１Ｂは、図１４に示されるスペクトル幅可変部１５の構成を模式的に示す。図２１Ａは、スペクトル幅可変部１５をＨ方向からみた図であり、図２１Ｂは、図２１Ａに示されるＸＸＩＢ−ＸＸＩＢ線における切断面と、当該切断面より下方の構成とをＶ方向からみた図である。
【００７２】
スペクトル幅可変部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。平凸シリンドリカルレンズ１５ｂは、ホルダ１５ｆによって、プレート１５ｅに固定されていてもよい。
【００７３】
平凹シリンドリカルレンズ１５ａは、ホルダ１５ｇに固定されていてもよい。図示しないガイド部材により、ホルダ１５ｇは、その姿勢を維持したままプレート１５ｅに対してＺ方向及び−Ｚ方向に移動可能とされていてもよい。
【００７４】
ホルダ１５ｇには、傾斜部材１５ｈと、バネ１５ｉの一端とがそれぞれ固定されていてもよい。バネ１５ｉの他端が、プレート１５ｅに固定された固定部材１５ｊに固定されていてもよい。ホルダ１５ｇには、バネ１５ｉによって、−Ｚ方向の引っ張り力が常時作用していてもよい。
【００７５】
傾斜部材１５ｈの斜面には、ロッド１５ｋの先端に取り付けられた車輪１５ｍが接していてもよい。リニアモータ１５ｎによって、ロッド１５ｋが車輪１５ｍとともにＶ方向及び−Ｖ方向に進退できるように構成されてもよい。リニアモータ１５ｎは、固定部材１５ｏによってプレート１５ｅとの位置関係が固定されていてもよい。
【００７６】
車輪１５ｍが−Ｖ方向に移動することにより、車輪１５ｍが傾斜部材１５ｈをＺ方向に押してもよい。これにより、ホルダ１５ｇが平凹シリンドリカルレンズ１５ａとともにＺ方向に移動してもよい。
車輪１５ｍがＶ方向に移動することにより、ホルダ１５ｇは、バネ１５ｉによって−Ｚ方向に引っ張られて、平凹シリンドリカルレンズ１５ａとともに、−Ｚ方向に移動してもよい。
【００７７】
このようにして、平凹シリンドリカルレンズ１５ａが、Ｚ方向及び−Ｚ方向に移動可能とされてもよい。
なお、ここでは平凸シリンドリカルレンズ１５ｂに部分反射膜がコートされ、スペクトル幅可変部１５が出力結合ミラーとしても機能する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。出力結合ミラーが別途設けられ、光共振器の内部にスペクトル幅可変部が配置されてもよい。
【００７８】
３．調整発振によるデータ更新を行う狭帯域化レーザ装置（第２の実施形態）
３．１  構成
図２２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１の実施形態において説明したデューティーＤの値と休止時間Ｔｒの長さとに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係は、狭帯域化レーザ装置の運転状況などによって変化し得る。そこで、第２の実施形態においては、デューティーＤの値と休止時間Ｔｒの長さとに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係に関するデータを改めて取得して更新するための調整発振を可能としてもよい。
【００７９】
第２の実施形態おいて、狭帯域化レーザ装置は、図１４を参照しながら説明した第１の実施形態の構成に加えて、開閉可能なシャッタ１７を備えていてもよい。シャッタ１７は、調整発振の際に、閉状態とすることにより、パルスレーザ光が露光装置４に入力されるのを抑制し得る。
また、第２の実施形態において、レーザ制御部３０と露光装置制御部４０との間に、調整発振の制御信号を送受信するための信号線が接続されていてもよい。
【００８０】
３．２  動作
３．２．１  メインフロー
図２３は、図２２に示されるスペクトル幅制御部３０ａの処理を示すフローチャートである。以下に説明されるように、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅を制御する他に、調整発振によるデータの更新を行ってもよい。
【００８１】
まず、Ｓ１００において、スペクトル幅制御部３０ａは、調整発振を行い、デューティーＤの値と休止時間Ｔｒの長さとに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係に関するデータを更新してもよい。
Ｓ１００の処理の詳細については、図２４を参照しながら後述する。
Ｓ１００の後のＳ３００からＳ９００までの処理は、図１７を参照しながら説明した第１の実施形態の処理と同様でよい。
【００８２】
Ｓ９００の後、Ｓ１０００において、スペクトル幅制御部３０ａは、調整発振を行ってデータを更新するか否かを判定してもよい。例えば、前回のデータ更新から所定時間経過した場合に、データを更新することとしてもよい。また、目標スペクトル幅とバースト発振開始時のスペクトル幅との差の絶対値が所定値を超えた場合に、データを更新することとしてもよい。
【００８３】
データを更新する場合（Ｓ１０００；ＹＥＳ）、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ１００に戻して、調整発振を行ってもよい。データを更新しない場合（Ｓ１０００；ＮＯ）、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ４００に戻して、計測済みのデータに基づいてスペクトル幅の制御を続けてもよい。
【００８４】
３．２．２  調整発振の詳細
図２４は、図２３に示される調整発振の処理の詳細を示すフローチャートである。図２４に示される処理は、図２３に示されるＳ１００のサブルーチンとして、スペクトル幅制御部３０ａによって行われてもよい。
【００８５】
まず、Ｓ１１０において、スペクトル幅制御部３０ａは、調整発振要求信号を露光装置制御部４０に出力してもよい。
【００８６】
次に、Ｓ１２０において、スペクトル幅制御部３０ａは、露光装置制御部４０から調整発振ＯＫ信号を受信したか否かを判定してもよい。調整発振ＯＫ信号を受信していない場合（Ｓ１２０；ＮＯ）、スペクトル幅制御部３０ａは、調整発振ＯＫ信号を受信するまで待機してもよい。調整発振ＯＫ信号を受信した場合（Ｓ１２０；ＹＥＳ）、スペクトル幅制御部３０ａは、処理をＳ１３０に進めてもよい。露光装置制御部４０は、調整発振が行われている間、ウエハステージの制御等を中止してもよい。
Ｓ１３０において、スペクトル幅制御部３０ａは、シャッタ１７を閉めてもよい。
【００８７】
次に、Ｓ１４０において、スペクトル幅制御部３０ａは、調整発振を行って、デューティーＤと休止時間Ｔｒとスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係を計測してもよい。
Ｓ１４０の処理の詳細については、図２５を参照しながら後述する。
【００８８】
調整発振が終了したら、Ｓ１６０において、スペクトル幅制御部３０ａは、シャッタ１７を開いてもよい。
次に、Ｓ１７０において、スペクトル幅制御部３０ａは、調整発振完了信号を露光装置制御部４０に出力してもよい。
Ｓ１７０の後、スペクトル幅制御部３０ａは、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【００８９】
図２５は、図２４に示される調整発振の処理の詳細を示すフローチャートである。図２５に示される処理は、図２４に示されるＳ１４０のサブルーチンとして、スペクトル幅制御部３０ａによって行われてもよい。以下に説明するように、スペクトル幅制御部３０ａは、デューティーＤを変えながら、休止時間Ｔｒとスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係を計測してもよい。
【００９０】
まず、Ｓ１４１において、スペクトル幅制御部３０ａは、デューティーＤの値をＤ＝１に初期設定してもよい。
次に、Ｓ１４２において、スペクトル幅制御部３０ａは、設定されたデューティーＤで、一定時間Ｔｔにわたってトリガ信号を生成し、レーザ発振させてもよい。この時は、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅のフィードバック制御を実施してもよい。
【００９１】
次に、Ｓ１４３において、スペクトル幅制御部３０ａは、発振終了直前のスペクトル幅Ｅ９５を計測してもよい。
次に、Ｓ１４４において、スペクトル幅制御部３０ａは、計測した発振終了直前のスペクトル幅Ｅ９５の値を、スペクトル幅変化の基準値Ｅ９５ｏとして、図示しない記憶装置に記憶させてもよい。
【００９２】
次に、Ｓ１４５において、スペクトル幅制御部３０ａは、タイマーＴｍをリセット及びスタートしてもよい。
次に、Ｓ１４６において、スペクトル幅制御部３０ａは、所定の低デューティーでトリガ信号を出力することにより、低い繰り返し周波数によるレーザ発振を開始してもよい。この時は、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅のフィードバック制御を実施しなくてもよい。ここで、所定の低デューティーは、スペクトル幅の変化への影響が実質的に無視できる程度の低いデューティーでもよい。例えば、最大繰り返し周波数が６０００Ｈｚである場合に、所定の低デューティーは、繰り返し周波数が１００Ｈｚであってもよい。
【００９３】
次に、Ｓ１４７において、スペクトル幅制御部３０ａは、所定の低デューティーでの発振中におけるスペクトル幅Ｅ９５を計測してもよい。
次に、Ｓ１４８において、スペクトル幅制御部３０ａは、スペクトル幅Ｅ９５を計測した時のタイマーＴｍの値を現在時刻Ｔｒとして図示しない記憶装置に記憶させてもよい。
【００９４】
次に、Ｓ１４９において、スペクトル幅制御部３０ａは、以下の式により、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを算出してもよい。
ΔＥ９５ｓ＝Ｅ９５ｏ−Ｅ９５
すなわち、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓは、Ｓ１４４において計測したスペクトル幅変化の基準値Ｅ９５ｏと、Ｓ１４７で計測したスペクトル幅Ｅ９５との差であってもよい。
【００９５】
次に、Ｓ１５０において、スペクトル幅制御部３０ａは、デューティーＤ、現在時刻Ｔｒ、及び、スペクトル幅の変化ΔＥ９５ｓの組合せをデータテーブルに記憶させてもよい。
次に、Ｓ１５１において、スペクトル幅制御部３０ａは、タイマーＴｍがスタートしてから所定時間ＴＬが経過したか否かを判定してもよい。
【００９６】
所定時間ＴＬが経過していない場合（Ｓ１５１；ＮＯ）、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ１４７に戻して、所定の低デューティーでの発振中におけるスペクトル幅Ｅ９５の計測を繰り返してもよい。
所定時間ＴＬが経過した場合（Ｓ１５１；ＹＥＳ）、スペクトル幅制御部３０ａは、処理をＳ１５２に進めてもよい。
【００９７】
Ｓ１５２において、スペクトル幅制御部３０ａは、デューティーＤの値から所定の正の値ΔＤを減算することにより、デューティーＤの設定値を現在の値よりも小さい値に更新してもよい。
次に、Ｓ１５３において、スペクトル幅制御部３０ａは、デューティーＤの設定値が下限値ＤＬ以下であるか否かを判定してもよい。下限値ＤＬは、例えば、０．１であってもよい。
【００９８】
デューティーＤの設定値が下限値ＤＬ以下ではない場合（Ｓ１５３；ＮＯ）、スペクトル幅制御部３０ａは、処理を上述のＳ１４２に戻して、新たなデューティーの設定値を用いて休止時間Ｔｒとスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓとの関係を計測してもよい。
デューティーＤの設定値が下限値ＤＬ以下である場合（Ｓ１５３；ＹＥＳ）、スペクトル幅制御部３０ａは、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【００９９】
４．近似曲線を用いてスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第３の実施形態）
図２６〜図２８は、本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置におけるスペクトル幅制御部３０ａの処理を示すフローチャートである。第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成は、上述の第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置と同様でよい。第３の実施形態においては、デューティーＤの値と休止時間Ｔｒの長さとに基づくスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの算出を、近似曲線を用いて行ってもよい。
【０１００】
４．１  スペクトル幅の制御
図２６は、第３の実施形態において、各デューティーＤについての休止時間Ｔｒに対するスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓの関係を示すデータを読込む処理のサブルーチンを示す。図２６のＳ３２０に示されるように、スペクトル幅制御部３０ａは、図１６を参照しながら説明したデータテーブルを読込むのではなく、２つのパラメータα１及びβを読込んでもよい。
【０１０１】
図２７は、第３の実施形態において、計測されたデューティーＤ及び計測された休止時間Ｔｒに基づいて、スペクトル幅可変部１５を制御する処理のサブルーチンを示す。図２７のＳ９２０に示されるように、スペクトル幅制御部３０ａは、データテーブルからスペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを読込むのではなく、以下の式に基づいて、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを算出してもよい。
ΔＥ９５ｓ＝Ｄ・α１・｛ｅｘｐ（−Ｔｒ／β）−１｝
【０１０２】
これによれば、２つのパラメータα１及びβを読込むだけで、計測されたデューティーＤ及び計測された休止時間Ｔｒに基づいて、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓを算出することができる。なお、この式において、スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓがデューティーＤに比例するものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。スペクトル幅変化ΔＥ９５ｓが以下の式で表されてもよい。
ΔＥ９５ｓ＝α（Ｄ）・｛ｅｘｐ（−Ｔｒ／β）−１｝
ここで、α（Ｄ）はＤの関数であってもよい。
Ｓ９２０の次のＳ９３０の処理は、図１９に示されたものと同様でよい。
【０１０３】
４．２  調整発振
図２８は、第３の実施形態における調整発振の処理の詳細を示すフローチャートである。図２８のＳ１４１からＳ１５１までの処理は、図２５を参照しながら説明したものと同様でよい。すなわち、例えば、Ｓ１５０においては、計測結果がデータテーブルに記憶されてもよい。
【０１０４】
図２８においては、Ｓ１５１の後、Ｓ１５４において、データテーブルに記憶されたデータに基づいて、２つのパラメータα１及びβが算出されてもよい。パラメータα１及びβは、以下の式にデューティーＤ及び休止時間Ｔｒを代入したときのΔＥ９５ｓの値が、計測結果と近似するように、最小二乗法によって算出されてもよい。
ΔＥ９５ｓ＝Ｄ・α１・｛ｅｘｐ（−Ｔｒ／β）−１｝
他の点については、第２の実施形態と同様でよい。
【０１０５】
５．デューティー計測の変形例
５．１  第１の変形例
図２９は、第１〜第３の実施形態におけるデューティー計測部の処理の第１の変形例を示すフローチャートである。図２９に示される処理は、図２０を参照しながら説明したデューティー計測部の処理の代わりに行われてもよい。図２９においては、デューティー計測部３０ｃがデューティーの移動平均を計測してもよい。
【０１０６】
まず、Ｓ７０１の処理は、図２０を参照しながら説明したものと同様でよい。
Ｓ７０１の次のＳ７０３において、デューティー計測部３０ｃは、直前に計測されたデューティーＤｋを、図示しない記憶媒体から読込んでもよい。デューティーＤｋは、以下の式によって算出されたものでもよい。
【数２】
2017026000.tif 000004
【０１０７】
ここで、ｉは連続する複数の期間のそれぞれを特定する整数でもよく、ｉの値が小さいほど過去の期間を示してもよい。ｉの値で特定されるそれぞれの期間を、以下ではブロックと称する。ｄｉは、デューティーの計測期間を複数のブロックに分けた場合の、各ブロック内のデューティーであってもよい。すなわち、ｄ１は第１のブロックにおけるデューティーであり、ｄ２は第１のブロックの次の第２のブロックにおけるデューティーであってもよい。ｄｋ−１は、現在の直前のブロックにおけるデューティーであってもよい。従って、上記の式に示されたデューティーＤｋは、直近の連続する１０回のブロックにおけるデューティーを相加平均したものであってもよい。１０回のブロックにおけるデューティーに限らず、これより少ない数又は多い数のブロックにおけるデューティーを用いてもよい。
【０１０８】
Ｓ７０３の次のＳ７０５において、デューティー計測部３０ｃは、現在のブロックを示すブロック番号ｋの値に１を加えてｋの値を更新してもよい。また、デューティー計測部３０ｃは、パルス数のカウンタＮの値をＮ＝０に初期設定してもよい。
Ｓ７０５の次のＳ７０７からＳ７１１までの処理は、図２０と同様でよい。これによりブロック内のパルス数をカウントしてもよい。
【０１０９】
一定時間Ｔｓが経過した場合（Ｓ７１１；ＹＥＳ）、デューティー計測部３０ｃは、処理をＳ７１３に進めてもよい。ここで、一定時間Ｔｓは、例えば３秒間でもよい。
Ｓ７１３において、デューティー計測部３０ｃは、現在のカウンタＮの値を、ｋ−１番目のブロック内のパルス数Ｎｋ−１として図示しない記憶装置に記憶させてもよい。
次に、Ｓ７１６において、デューティー計測部３０ｃは、ｋ−１番目のブロック内のデューティーｄｋ−１を、以下の式により計算してもよい。
ｄｋ−１＝Ｎｋ−１／Ｎｍａｘ
【０１１０】
次に、Ｓ７１８において、デューティー計測部３０ｃは、以下のようにデューティーＤｋを計算してもよい。まず、上述のＤｋの式から、以下の式が成立する。
【数３】
2017026000.tif 000005
【０１１１】
従って、差分をとることにより、以下の式が成立する。
Ｄｋ＝Ｄｋ−１＋（ｄｋ−１−ｄｋ−１１）／１０
この式により、デューティー計測部３０ｃは、デューティーＤｋを計算してもよい。
その他の点については、図２０に示された処理と同様でよい。
【０１１２】
図２９に示された処理によれば、最新のブロックにおけるデューティーｄｋ−１を頻繁に反映させることができるので、最新データを頻繁に取得し得る。一方、デューティーＤｋを計測するためのサンプル期間を、Ｔｓの１０倍に相当する期間とするので、安定したデータを取得し得る。
【０１１３】
５．２  第２の変形例
図３０は、第１〜第３の実施形態におけるデューティー計測部の処理の第２の変形例を示すフローチャートである。図３０に示される処理は、図２９を参照しながら説明した変形例の代わりに行われてもよい。図３０においては、デューティー計測部３０ｃが、パルス数ではなくパルスエネルギーを積算することにより、デューティーを計測してもよい。
【０１１４】
まず、Ｓ７０２において、デューティー計測部３０ｃは、デューティーＤ＝１の場合の一定時間Ｔｓでのパルスエネルギー積算値Ｅｍａｘを以下の式により計算してもよい。
Ｅｍａｘ＝ｅ・ｆｍａｘ・Ｔｓ
ここで、ｅは、当該狭帯域化レーザ装置の最大パルスエネルギーであってもよい。
【０１１５】
次のＳ７０３の処理は、図２９に示されたものと同様でよい。
次のＳ７０６において、デューティー計測部３０ｃは、現在のブロックを示すブロック番号ｋの値に１を加えてｋの値を更新してもよい。また、デューティー計測部３０ｃは、パルスエネルギー積算値Ｅの値をＥ＝０に初期設定してもよい。
Ｓ７０６の次のＳ７０７及びＳ７０８の処理は、図２９と同様でよい。
Ｓ７０８においてトリガ信号が入力された場合（Ｓ７０８；ＹＥＳ）、デューティー計測部３０ｃは、処理をＳ７１０に進めてもよい。
Ｓ７１０において、デューティー計測部３０ｃは、パルスエネルギー検出器１６ｃから出力されたパルスエネルギーｅｍの値を読み取り、パルスエネルギー積算値Ｅの値にパルスエネルギーｅｍの値を加えて、パルスエネルギー積算値Ｅの値を更新してもよい。Ｓ７１０の後、デューティー計測部３０ｃは、処理をＳ７１１に進めてもよい。
Ｓ７１１の処理は、図２９と同様でよい。
【０１１６】
次に、Ｓ７１４において、デューティー計測部３０ｃは、現在のパルスエネルギー積算値Ｅの値を、ｋ−１番目のブロック内のパルスエネルギー積算値Ｅｋ−１として、図示しない記憶装置に記憶させてもよい。
次に、Ｓ７１７において、デューティー計測部３０ｃは、ｋ−１番目のブロック内のデューティーｄｋ−１を以下の式により計算してもよい。
ｄｋ−１＝Ｅｋ−１／Ｅｍａｘ
【０１１７】
次に、Ｓ７１８において、デューティー計測部３０ｃは、デューティーＤｋを計算してもよい。Ｓ７１８の処理は、図２９と同様でよい。
【０１１８】
６．ＭＯＰＯ間の同期によりスペクトル幅を制御する狭帯域化レーザ装置（第４の実施形態）
図３１は、本開示の第４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４の実施形態においては、上述の第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とセンサユニット１６との間に、出力結合ミラー１５ｐと、高反射ミラー３１及び３２と、パワーオシレータと、が配置されていてもよい。スペクトル幅可変部１５は、省略されてもよい。
【０１１９】
出力結合ミラー１５ｐ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１５ｐは、当該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。第４の実施形態において、レーザチャンバ１０と、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂと、充電器１２と、パルスパワーモジュール１３と、狭帯域化モジュール１４と、出力結合ミラー１５ｐは、マスターオシレータ（ＭＯ）を構成してもよい。
【０１２０】
高反射ミラー３１及び３２は、出力結合ミラー１５ｐ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２４に導いてもよい。高反射ミラー３１及び３２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１５ｐと高反射ミラー３１とを透過し、ＭＯ放電センサ１８に導かれてもよい。ＭＯ放電センサ１８は、出力結合ミラー１５ｐ及び高反射ミラー３１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３３に出力されてもよい。
【０１２１】
パワーオシレータは、レーザチャンバ２０と、一対の放電電極２１ａ及び２１ｂと、充電器２２と、パルスパワーモジュール２３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２４と出力結合ミラー２５とを含んでもよい。リアミラー２４及び出力結合ミラー２５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２５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２５の部分反射膜の反射率は、１０％〜３０％であってもよい。
【０１２２】
高反射ミラー３２からリアミラー２４に入射したパルスレーザ光の一部は、レーザチャンバ２０内に導入され、出力結合ミラー２５とリアミラー２４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２５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。
【０１２３】
リアミラー２４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２４の部分反射膜の反射率は、７０％〜９０％であってもよい。一対の放電電極２１ａ及び２１ｂ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２４及び高反射ミラー３２を介してＰＯ放電センサ２８に導かれてもよい。ＰＯ放電センサ２８は、リアミラー２４及び高反射ミラー３２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２１ａ及び２１ｂ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３３に出力されてもよい。
【０１２４】
レーザ制御部３０は、同期制御部３３にトリガ信号を出力してもよい。同期制御部３３は、レーザ制御部３０から受信したトリガ信号に基づいて、マスターオシレータのパルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａに第１のスイッチ信号を出力し、パワーオシレータのパルスパワーモジュール２３のスイッチ２３ａ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３３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。
【０１２５】
図３２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、パルスエネルギー及びスペクトル幅との関係を示す。図３２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ー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、スペクトル幅は狭くなり得る。そこで、第４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、スペクトル幅を制御してもよい。
他の点については、第１〜第３の実施形態と同様でよい。
さらに、本実施形態では、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、この実施形態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。
【０１２６】
７．制御部の構成
図３３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３０、同期制御部３３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。
【０１２７】
（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。
【０１２８】
（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出してもよい。また、処理部１０００は、読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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
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。
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、パルスエネルギー検出器１６ｃ、スペクトル幅検出器１６ｄ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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【図１】
2017026000.tif 000006
【図２】
2017026000.tif 000007
【図３】
2017026000.tif 000008
【図４】
2017026000.tif 000009
【図５】
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【図６】
2017026000.tif 000011
【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】
2017026000.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
2017026000.tif 000020
【図１６】
2017026000.tif 000021
【図１７】
2017026000.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2017026000.tif 000025
【図２１Ａ】
2017026000.tif 000026
【図２１Ｂ】
2017026000.tif 000027
【図２２】
2017026000.tif 000028
【図２３】
2017026000.tif 000029
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月16日(2016.5.16)
【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】
第１のバースト発振と、前記第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、
レーザ共振器と、
前記レーザ共振器の間に配置されたチャンバと、
前記チャンバに配置された一対の電極と、
前記一対の電極にパルス電圧を印加する電源と、
前記レーザ共振器に配置された波長選択素子と、
前記レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、
前記第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、前記第１のバースト発振が終了した時から前記第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、前記デューティーと前記休止時間とに基づいて、前記スペクトル幅可変部を制御する制御部と、
を備える狭帯域化レーザ装置。
【請求項２】
前記所定期間は、前記第１のバースト発振が終了する直前の期間である、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記所定期間より短い所定の時間が経過するごとに、前記デューティーを新たに計測して、前記デューティーを更新する、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルス数の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたパルスエネルギー検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大パルスエネルギーと最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルスエネルギーの積算値の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記デューティーと前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を記憶した媒体にアクセス可能に構成され、前記媒体から取得したデータに基づいて前記スペクトル幅可変部を制御する、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項７】
前記媒体は、前記デューティーの値ごとに、前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を１次遅れの減衰関数として記憶している、請求項６記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項８】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記スペクトル幅検出器の出力に基づいて前記デューティーと前記休止時間と前記スペクトル幅との関係を算出し、前記媒体に記憶させる、請求項６記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項９】
前記スペクトル幅可変部は、前記レーザ共振器で往復する光の波面を変化させる、請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、
前記デューティーと前記休止時間とに基づく前記スペクトル幅可変部の前記制御を、前記第１のバースト発振が終了した後、前記第２のバースト発振が開始される前に行い、
前記スペクトル幅検出器の出力に基づく前記スペクトル幅可変部の第２の制御を、前記第２のバースト発振中に行う、
請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１１】
第１のバースト発振と、前記第１のバースト発振の次に行われる第２のバースト発振と、を含む複数回のバースト発振を行ってパルスレーザ光を出力する狭帯域化レーザ装置であって、
レーザ共振器と、
前記レーザ共振器の間に配置された第１のチャンバと、
前記第１のチャンバに配置された第１の一対の電極と、
前記第１の一対の電極にパルス電圧を印加する第１の電源と、
前記レーザ共振器に配置された波長選択素子と、
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された第２のチャンバと、
前記第２のチャンバに配置された第２の一対の電極と、
前記第２の一対の電極にパルス電圧を印加する第２の電源と、
前記第２のバースト発振が開始される時より前の所定期間におけるデューティーと、前記第１のバースト発振が終了した時から前記第２のバースト発振が開始される時までの休止時間と、を計測し、前記デューティーと前記休止時間とに基づいて、前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御する制御部と、
を備える狭帯域化レーザ装置。
【請求項１２】
前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングを計測する第１のセンサと、
前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングを計測する第２のセンサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの出力に基づいて、前記第１の電源に与えるトリガ信号と前記第２の電源に与えるトリガ信号とのタイミング差を制御する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１３】
前記所定期間は、前記第１のバースト発振が終了する直前の期間である、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記所定期間より短い所定の時間が経過するごとに、前記デューティーを新たに計測して、前記デューティーを更新する、
請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルス数の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１６】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたパルスエネルギー検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記パルスレーザ光の最大パルスエネルギーと最大繰り返し周波数と前記所定期間の長さとの積に対する、前記所定期間に計測された前記パルスレーザ光のパルスエネルギーの積算値の比に基づいて、前記デューティーを計測する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記デューティーと前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を記憶した媒体にアクセス可能に構成され、前記媒体から取得したデータに基づいて前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差を制御する、請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１８】
前記媒体は、前記デューティーの値ごとに、前記休止時間とスペクトル幅の変化との関係を１次遅れの減衰関数として記憶している、請求項１７記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項１９】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記スペクトル幅検出器の出力に基づいて前記デューティーと前記休止時間と前記スペクトル幅との関係を算出し、前記媒体に記憶させる、請求項１７記載の狭帯域化レーザ装置。
【請求項２０】
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されたスペクトル幅検出器をさらに備え、
前記制御部は、
前記デューティーと前記休止時間とに基づく前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差の前記制御を、前記第１のバースト発振が終了した後、前記第２のバースト発振が開始される前に行い、
前記スペクトル幅検出器の出力に基づく前記第１の一対の電極の間における放電のタイミングと前記第２の一対の電極の間における放電のタイミングとの差の第２の制御を、前記第２のバースト発振中に行う、
請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
【国際調査報告】
2017026000.tif 000040
2017026000.tif 000041
2017026000.tif 000042
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