(57)【要約】  本開示による光源システムは、露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置と、自由電子レーザ装置と露光装置との間の光路上に配置され、パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系とを備えてもよい。
2016051518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置と、
前記自由電子レーザ装置と前記露光装置との間の光路上に配置され、前記パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系と
を備えた光源システム。
【請求項２】
前記遅延光学系は、前記パルスレーザ光を前記ビーム断面内で空間的に複数のセグメントに分割し、前記セグメントごとに前記遅延量を変化させる
請求項１に記載の光源システム。
【請求項３】
前記自由電子レーザ装置はアンジュレータを含み、
前記遅延光学系は、前記アンジュレータの次段に配置される
請求項１に記載の光源システム。
【請求項４】
前記遅延光学系に入射する前記パルスレーザ光のパルス幅は、０．１ｐｓ以上０．２ｐｓ以下である
請求項１に記載の光源システム。
【請求項５】
前記遅延光学系は、前記ビーム断面内の位置に応じて、以下の範囲内の光路差ΔＬを与えることによって前記パルスレーザ光を遅延させる
０．０３１（ｍ）≦ΔＬ＜１．１４６（ｍ）
請求項１に記載の光源システム。
【請求項６】
前記遅延光学系は、前記パルスレーザ光を回折させて回折光を生成する少なくとも１つのグレーティングを含み、前記露光装置に向けて前記回折光を出力する
請求項１に記載の光源システム。
【請求項７】
前記遅延光学系は、前記パルスレーザ光を回折させて第１の回折光を生成する第１のグレーティングと、前記第１の回折光を回折させて第２の回折光を生成する第２のグレーティングとを含み、前記露光装置に向けて前記第２の回折光を出力する
請求項１に記載の光源システム。
【請求項８】
前記第１のグレーティングは前記パルスレーザ光が入射する第１の分散面を含み、
前記第２のグレーティングは前記第１の回折光が入射する第２の分散面を含み、
前記第１の分散面と前記第２の分散面とが互いに略直交するように、前記第１のグレーティングと前記第２のグレーティングとが略直交配置されている
請求項７に記載の光源システム。
【請求項９】
前記グレーティングは、所定の間隔で溝が形成されたブレーズドグレーティングである
請求項６に記載の光源システム。
【請求項１０】
前記グレーティングの前記溝の形状は、正弦波、矩形波、及び三角波のうちのいずれかである
請求項９に記載の光源システム。
【請求項１１】
前記遅延光学系は、複数の反射面を含むマルチミラーシステムを少なくとも１つ備え、前記複数の反射面で前記パルスレーザ光を反射させて互いに光路差のある複数の反射光を生成する
請求項１に記載の光源システム。
【請求項１２】
前記マルチミラーシステムは、前記複数の反射光の光路差δLと前記パルスレーザ光のパルス幅ΔDとが以下の関係を満たすように構成される
δL≧ｃ・ΔD
（ただし、ｃは光速度）
請求項１１に記載の光源システム。
【請求項１３】
前記反射面の形状は、平面、凹面、及び凸面のいずれかである
請求項１１に記載の光源システム。
【請求項１４】
露光装置と前記露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置との間の光路上に配置され、前記パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系
を備えたビーム伝送システム。
【請求項１５】
自由電子レーザ装置から供給されたパルスレーザ光に基づいて照明光を生成する照明光学系を備え、
前記照明光学系内に、前記パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系を含む
露光装置。
【請求項１６】
前記遅延光学系は、複数の反射面を含むマルチミラーシステムを少なくとも１つ備える
請求項１５に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自由電子レーザ（ＦＥＬ：Free Electron Laser）装置からのパルスレーザ光を出力する光源システム、及び、自由電子レーザ装置からのパルスレーザ光を伝送するビーム伝送システム、並びに自由電子レーザ装置からのパルスレーザ光が供給される露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、例えば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光を生成するための極端紫外光生成装置と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。【０００３】
ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にレーザ光を照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（Laser Produced Plasma：レーザ励起プラズマ）方式の装置と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）方式の装置と、電子加速器から出力される電子を用いた自由電子レーザ装置との３種類の装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１４８２０３号明細書
【特許文献２】米国特許第７０５０２３７号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１３／０２４３１６号
【概要】
【０００５】
本開示による光源システムは、露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置と、自由電子レーザ装置と露光装置との間の光路上に配置され、パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系とを備えてもよい。
【０００６】
本開示によるビーム伝送システムは、露光装置と露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置との間の光路上に配置され、パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系を備えてもよい。
【０００７】
本開示による露光装置は、自由電子レーザ装置から供給されたパルスレーザ光に基づいて照明光を生成する照明光学系を備え、照明光学系内に、パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系を含んでもよい。
【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、自由電子レーザ装置を含むＥＵＶ光源システムの一構成例を概略的に示す。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るＥＵＶ光源システムの一構成例を概略的に示す。
【図３】図３は、図２に示したＥＵＶ光源システムの要部構成の一例を概略的に示す。
【図４】図４は、パルスレーザ光の遅延時間ΔＴの一例を概略的に示す。
【図５】図５は、グレーティングの溝の形状の第１の変形例を概略的に示す。
【図６】図６は、グレーティングの溝の形状の第２の変形例を概略的に示す。
【図７】図７は、グレーティングの溝の形状の第３の変形例を概略的に示す。
【図８】図８は、複数個のグレーティングを繋ぎ合わせた構成例を概略的に示す。
【図９】図９は、グレーティングの位置を変えた変形例を概略的に示す。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るＥＵＶ光源システムの要部構成の一例を概略的に示す。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係るＥＵＶ光源システムの要部構成の一例を概略的に示す。
【図１２】図１２は、マルチミラーシステムの一例を概略的に示す。
【図１３】図１３は、マルチミラーシステムの反射面の形状の第１の変形例を概略的に示す。
【図１４】図１４は、マルチミラーシステムの反射面の形状の第２の変形例を概略的に示す。
【図１５】図１５は、第４の実施形態に係るＥＵＶ光源システムの要部構成の一例を概略的に示す。
【図１６】図１６は、第１のマルチミラーシステムの構成例を概略的に示す。
【図１７】図１７は、第２のマルチミラーシステムの構成例を概略的に示す。
【図１８】図１８は、第５の実施形態に係る露光装置の一例を概略的に示す。
【図１９】図１９は、照明光学系に適用されるマルチミラーシステムの他の構成例を概略的に示す。
【図２０】図２０は、図１９に示したマルチミラーシステムの各ミラーでの光線の反射の様子を模式的に示す。
【図２１】図２１は、図１９に示したマルチミラーシステムの各反射面の断面形状を模式的に示す。
【実施形態】
【０００９】
＜内容＞
［１．概要］
［２．自由電子レーザ装置を含むＥＵＶ光源システム］
２．１  構成（図１）
２．２  動作
２．３  課題
［３．第１の実施形態］（遅延光学系を含むＥＵＶ光源システム）
３．１  構成（図２〜図４）
３．２  動作
３．３  作用
３．４  変形例（図５〜図９）
３．４．１  第１の変形例（グレーティングの溝の形状の変形例）（図５〜図７）
３．４．２  第２の変形例（複数個のグレーティングの繋ぎ合わせ）（図８）
３．４．３  第３の変形例（グレーティングの位置を変えた変形例）（図９）
［４．第２の実施形態］（２枚のグレーティングを含むビーム伝送システムの実施形態）
４．１  構成（図１０）
４．２  動作
４．３  作用
４．４  変形例
［５．第３の実施形態］（マルチミラーシステムを含むビーム伝送システムの実施形態）
５．１  構成（図１１、図１２）
５．２  動作
５．３  作用
５．４  変形例（図１３、図１４）
［６．第４の実施形態］（２枚のマルチミラーシステムを含むビーム伝送システムの実施形態）
６．１  構成（図１５〜図１７）
６．２  動作
６．３  作用
６．４  変形例
［７．第５の実施形態］（マルチミラーシステムを含む照明光学系を備えた露光装置の実施形態）
７．１  構成（図１８）
７．２  動作
７．３  作用
７．４  変形例（図１９〜図２１）
［８．その他］
【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．概要］
本開示は、例えば、自由電子レーザ装置から出力されたパルスレーザ光の一部のビームを遅らせる遅延光学系を含む光源システム、及びビーム伝送システム、並びに露光装置に関する。
【００１２】
［２．自由電子レーザ装置を含むＥＵＶ光源システム］
（２．１  構成）
図１は、自由電子レーザ装置３を含むＥＵＶ光源システム１０１の一構成例を概略的に示している。
【００１３】
ＥＵＶ光源システム１０１は、自由電子レーザ装置３と、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０を露光装置２に伝送するビーム伝送システム１０２とを備えてもよい。
【００１４】
自由電子レーザ装置３は、アンジュレータ（ｕｎｄｕｌａｔｏｒ）３１を含んでいてもよい。ビーム伝送システム１０２は、チャンバ１０と、軸外放物面ミラー１３と、ホルダ１４とを含んでいてもよい。
【００１５】
軸外放物面ミラー１３は、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０が所定の角度で入射すると共に、パルスレーザ光３０の反射光が集光した状態で露光装置２に入射するように、ホルダ１４を介してチャンバ１０内に配置されてもよい。
【００１６】
チャンバ１０には、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０を通過させる開口部１１が形成されていてもよい。チャンバ１０の開口部１１と自由電子レーザ装置３の出力部は、Ｏリングでシールするか、溶接してもよい。チャンバ１０にはまた、軸外放物面ミラー１３で反射され集光されたパルスレーザ光３０が通過する貫通孔１２が形成されていてもよい。この貫通孔１２と露光装置２の入力側は、図示しないシール部材でシールされてもよい。チャンバ１０内は、パルスレーザ光３０の減衰が抑制されるように、図示しない排気装置によって真空に近い状態まで排気されてもよい。
【００１７】
露光装置２は、照明光学系２１と、マスク２２と、投影光学系２３と、ウエハ２４とを含んでいてもよい。照明光学系２１は、マスク２２をケーラ照明する照明光を生成する光学系であってもよい。照明光学系２１は例えば、複数の凹面ミラーを含む２次光源生成用マルチ凹面ミラー２５と、例えば凹面ミラーからなるコンデンサ光学系２６とを含む構成であってもよい。
【００１８】
（２．２  動作）
ＥＵＶ光源システム１０１において、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０は、開口部１１を介してチャンバ１０内の軸外放物面ミラー１３に所定の角度で入射してもよい。軸外放物面ミラー１３は、入射したパルスレーザ光３０を反射し、チャンバ１０の出口の貫通孔１２付近に集光してもよい。集光されたパルスレーザ光３０は、貫通孔１２を通過して、露光装置２に入射し得る。露光装置２の中に入ったパルスレーザ光３０は、照明光学系２１によって照明光とされ、マスク２２の表面を均一に照明し得る。マスク２２を反射した照明光は、投影光学系２３によって、ウエハ２４上にマスク２２の像を転写し得る。
【００１９】
（２．３  課題）
ＥＵＶ光域のパルスレーザ光３０を出力する自由電子レーザ装置３では、パルス幅が０．１ｐｓ以上０．２ｐｓ以下程度と短いために、以下の課題があり得る。自由電子レーザ装置３から出力されるパルスレーザ光３０はパルス幅が短く、尖塔値が高いために、ウエハ２４上のレジストがパルスレーザ光３０によってアブレーションして、レジストとしての機能を果たさなくなることがあり得る。また、例えば、ビーム伝送システム１０２及び露光装置２内の各種の光学素子に使用される光学膜がアブレーションで損傷することがあり得る。例えば、各種の光学素子の反射面に使用される反射膜がアブレーションで損傷することがあり得る。
【００２０】
［３．第１の実施形態］（遅延光学系を含むＥＵＶ光源システム）
（３．１  構成）
図２は、本開示の第１の実施形態として、遅延光学系４０を含むＥＵＶ光源システム１の一構成例を概略的に示している。なお、以下では上記図１に示したＥＵＶ光源システム１０１及び露光装置２の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２１】
ＥＵＶ光源システム１は、露光装置２に向けてパルスレーザ光３０を出力する自由電子レーザ装置３と、自由電子レーザ装置３と露光装置２との間の光路上に配置され、パルスレーザ光３０を露光装置２に伝送するビーム伝送システム４とを備えてもよい。
【００２２】
自由電子レーザ装置３は、電子を発生する電子源３２と、電子源３２で発生させた電子を加速する加速器３３と、アンジュレータ３１とを含んでいてもよい。アンジュレータ３１は、加速器３３で加速された電子ビームから例えばＥＵＶ光域のパルスレーザ光３０を生成して出力してもよい。
【００２３】
ビーム伝送システム４は、自由電子レーザ装置３と露光装置２との間の光路上に配置され、パルスレーザ光３０をビーム位置に応じて遅延させる遅延光学系４０を含んでいてもよい。遅延光学系４０は、アンジュレータ３１の次段に配置されていてもよい。遅延光学系４０は、光路に平行ではない、例えば斜め方向のビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するようにパルスレーザ光３０を遅延させてもよい。遅延光学系４０は、パルスレーザ光３０を、光路に平行ではない、例えば斜め方向のビーム断面内で空間的に複数のセグメントに分割し、セグメントごとに遅延量を変化させてもよい。
【００２４】
図３は、図２に示したＥＵＶ光源システム１の要部構成として、ビーム伝送システム４の一構成例を概略的に示している。
【００２５】
ビーム伝送システム４は、遅延光学系４０として、パルスレーザ光３０を回折させて回折光３０ｇを生成する第１のグレーティング４１を含んでもよい。第１のグレーティング４１は、チャンバ１０内において、自由電子レーザ装置３と軸外放物面ミラー１３との間の光路上に配置されてもよい。自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０を所定の入射角度αで第１のグレーティング４１に入射させてもよい。第１のグレーティング４１によって回折光３０ｇとされたパルスレーザ光３０を、軸外放物面ミラー１３を介して露光装置２に入射させてもよい。
【００２６】
第１のグレーティング４１の基材は、熱伝導率の高い金属材料、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、及びＳｉのいずれかを含んでいてもよい。第１のグレーティング４１の基材はまた、例えばＳｉＣ等のセラミック材料を含んでいてもよい。第１のグレーティング４１の基材には、冷却水が流れる流路が形成されていてもよい。第１のグレーティング４１は、所定の回折光３０ｇの回折効率が高くなるように所定の間隔で溝加工されたブレーズドグレーティング（blazed grating）であってもよい。第１のグレーティング４１の溝の形状は、例えば三角波状であってもよい。第１のグレーティング４１の表面には、ＥＵＶ光域での反射率が高くなるように、Ｒｕの単層膜やＭｏとＳｉの多層膜がコートされていてもよい。
【００２７】
（３．２  動作）
ＥＵＶ光源システム１において、自由電子レーザ装置３は、図３に示したようにビーム径Ｄ１のパルスレーザ光３０を出力してもよい。自由電子レーザ装置３から出力されたビーム径Ｄ１のパルスレーザ光３０は、入射角度αで第１のグレーティング４１に斜入射し、第１のグレーティング４１によって回折角度βで回折され得る。これにより、楕円形状のビーム幅Ｄ２の回折光３０ｇが生成され得る。このとき、第１のグレーティング４１で回折されたパルスレーザ光３０のビームは、第１のグレーティング４１で回折された位置に応じて、光路差が生じ得る。その結果、回折光３０ｇである回折角度βで回折されたパルスレーザ光３０は、第１のグレーティング４１で回折された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。すなわち、自由電子レーザ装置３から出力されたビーム径Ｄ１のパルスレーザ光３０は、第１のグレーティング４１によって、光路に平行ではない、例えば斜め方向のビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延され得る。このとき、パルスレーザ光３０は、ビーム断面内で第１のグレーティング４１の溝の形状に応じた空間的に複数のセグメントに分割され、セグメントごとに遅延量が変化し得る。回折光３０ｇとされたパルスレーザ光３０は、軸外放物面ミラー１３によって、所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。
【００２８】
ここで、図３の右下段、及び図４に、所定の集光点Ｐ１付近におけるパルスレーザ光３０の遅延時間ΔＴを模式的に示す。これらの図において、横軸は時間、縦軸は光強度であってもよい。これらの図では、パルスレーザ光３０のビーム断面内の位置に応じた個々のパルスの波形を模式的に示している。これらの図に示すように、所定の集光点Ｐ１付近では、第１のグレーティング４１による回折光３０ｇのビームが集光するため、所定の集光点Ｐ１付近におけるビームのパルス幅が伸び得る。
【００２９】
図３及び図４におけるパルスレーザ光３０の遅延時間ΔＴは、以下のように求められ得る。
【００３０】
第１のグレーティング４１における回折に関して、以下の式が成り立つ。入射角度αと回折角度βは、図３に示したように、第１のグレーティング４１のグレーティング表面の法線４１ｎに対する角度であってもよい。
ｍλ＝ａ（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）  ……（１）
ｍ：回折次数、λ：波長、α：入射角度、β：回折角度、ａ：溝ピッチ
【００３１】
第１のグレーティング４１においてパルスレーザ光３０が照射される照射幅Ｗは、第１のグレーティング４１の長さに略等しく、以下の式で求められ得る。
Ｗ＝Ｄ１／ｃｏｓα  ……（２）
Ｄ１：パルスレーザ光３０のビーム径
【００３２】
パルスレーザ光３０のレーザビームが照射される溝本数Ｎは、以下の式で求められ得る。
Ｎ＝Ｗ／ａ  ……（３）
【００３３】
パルスレーザ光３０のビームの両端間の光路差ΔＬは、以下の式で求められ得る。
ΔＬ＝ｍλ・Ｎ  ……（４）
【００３４】
パルスレーザ光３０の遅延時間ΔＴは、以下の式で求められ得る。
ΔＴ＝ΔＬ／ｃ  ……（５）
ｃ：光速度
【００３５】
第１のグレーティング４１のブレーズ角φは、以下の式で求められ得る。
φ＝α−（α＋β）／２  ……（６）
【００３６】
（グレーティングの仕様）
表１に、自由電子レーザ装置３から出力される、パルスレーザ光３０のビーム径Ｄ１を例えば約１０ｍｍとして、約０．５１ｎｓ〜約１ｎｓの遅延時間ΔＴを達成可能な第１のグレーティング４１の仕様を示す。パルスレーザ光３０の波長は、１３．５ｎｍ又は６．７ｎｍとする。
【００３７】
表１に示したように、照射幅Ｗに相当する第１のグレーティング４１の分散の方向の長さは約２８０ｍｍ〜約１１４５ｍｍ、溝ピッチａは約２．５μｍ〜約５μｍ、ブレーズ角φは約５８°〜約６８°の範囲を取り得る。入射角度αは約８８°〜約８９．５°、回折角度βは約２８°〜約４７°の範囲を取り得る。
【００３８】
第１のグレーティング４１の耐性の観点からは、入射角度α（ただしα＜９０°）を、できるだけ９０°に近づけ、第１のグレーティング４１が長い方が好ましい。第１のグレーティング４１に照射されるパルスレーザ光３０の照射幅Ｗを大きくすることによって、パルスレーザ光３０のエネルギ密度を低減し、第１のグレーティング４１の表面でのレーザアブレーションを抑制し得る。
【００３９】
【表１】
2016051518.tif 000003
【００４０】
また、表２及び表３に、第１のグレーティング４１への入射角度αに対する遅延時間ΔＴの関係を示す。
【００４１】
表２及び表３から、遅延時間ΔＴが０．１ｎｓ以上である場合の入射角度αの範囲は、以下のとおりである。
７２°≦α＜９０°
【００４２】
また、遅延時間ΔＴが０．２ｎｓ以上である場合の入射角度αは、以下の範囲を取り得る。
８０．５°≦α＜９０°
【００４３】
また、遅延時間ΔＴが１ｎｓ以上である場合の入射角度αは、以下の範囲を取り得る。
８８．１°≦α＜９０°
【００４４】
また、遅延時間ΔＴが０．１ｎｓ以上である場合の光路差ΔＬ＝ｍλＮは、以下の範囲を取り得る。
０．０３１（ｍ）≦ｍλＮ＜１．１４６（ｍ）
【００４５】
また、遅延時間ΔＴが０．２ｎｓ以上である場合の光路差ΔＬ＝ｍλＮは、以下の範囲を取り得る。
０．０６０（ｍ）≦ｍλＮ＜１．１４６（ｍ）
【００４６】
また、遅延時間ΔＴが１ｎｓ以上である場合の光路差ΔＬ＝ｍλＮは、以下の範囲を取り得る。
０．３０１（ｍ）≦ｍλＮ＜１．１４６（ｍ）
【００４７】
【表２】
2016051518.tif 000004
【００４８】
【表３】
2016051518.tif 000005
【００４９】
（３．３  作用）
この第１の実施形態によれば、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０を遅延光学系４０としての第１のグレーティング４１に斜入射させることにより、ビームの回折位置に応じて、パルスレーザ光３０が空間的に遅延し得る。そして、第１のグレーティング４１で回折光３０ｇとされたパルスレーザ光３０が、軸外放物面ミラー１３によって所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。これにより、所定の集光点Ｐ１付近においてパルスレーザ光３０のパルス幅が伸び得る。また、第１のグレーティング４１に入射したパルスレーザ光３０に比べて、回折光３０ｇとされたパルスレーザ光３０はグレーティングの分散方向にビーム拡大され得る。
【００５０】
このような回折光３０ｇとされたパルスレーザ光３０を露光装置２に伝送して、照明光学系２１によって空間的に均一化された照明光を生成することで、マスク２２やウエハ２４に照射されるビームのパルス幅は伸び得る。その結果、露光装置２内の各種の光学素子やウエハ２４上のレジストでのアブレーションが抑制され得る。
【００５１】
また、回折光３０ｇとされたパルスレーザ光３０は、第１のグレーティング４１による光分散方向であるＹＺ平面方向の空間的コヒーレンスが低下し得る。その結果、露光装置２でのスペックルの生成が抑制され得る。
【００５２】
（３．４  変形例）
上記図２及び図３の実施形態では、軸外放物面ミラー１３で回折光３０ｇを集光して、露光装置２に入射させているが、この例に限定されることなく、回折光３０ｇを軸外放物面ミラー１３を介さず露光装置２の照明光学系２１に直接入射させてもよい。
その他、上記図２及び図３の実施形態に対して以下のような変形例を取り得る。
【００５３】
（３．４．１  第１の変形例）（グレーティングの溝の形状の変形例）
上記図３の実施形態では、第１のグレーティング４１としてブレーズドグレーティングの例を示したが、この例に限定されることなく、例えば、表面の溝の形状が正弦波のホログラフィックグレーティングであってもよい。また、第１のグレーティング４１の表面形状は、正弦波や三角波以外にも矩形波等であってもよい。
【００５４】
第１のグレーティング４１の加工は、基板に、ルーリングエンジンによるダイヤモンド工具による溝の加工や、イオンビームスパッタ法又は半導体プロセスによる溝の加工をした後に、例えば、Ｒｕの単層膜やＭｏとＳｉの多層膜等の高反射膜をコートしてもよい。ここで、基板の加工が困難な場合は、例えばＮｉ−Ｐ等の平滑層をコートし、その後、平滑層に、溝の加工をしてもよい。溝ピッチａを小さく、例えば１μｍ以下にする場合は、高反射膜をコートした後に、イオンビームスパッタ法や、半導体プロセスでエッチングしてもよい。また、波長６．７ｎｍのＥＵＶ光用高反射膜の例としては、Ｒｕの単層膜や、ＣａＢ6とＢａＢ6との多層膜であってもよい。
【００５５】
図５は、第１のグレーティング４１の溝の形状の第１の変形例を概略的に示している。
図５に示したように、基板５０の上に、Ｍｏ／Ｓｉ等の多層膜５２をコートした後、半導体プロセスやイオンビームスパッタ法等によって、多層膜５２を所定の回折光３０ｇが強く回折するように所定の深さまでエッチングして、溝５１を形成してもよい。
【００５６】
図６は、第１のグレーティング４１の溝の形状の第２の変形例を概略的に示している。
図６に示したように、基板５０に半導体プロセスやイオンビームスパッタ等によって、所定の回折光３０ｇが強く回折するように所定の深さまでエッチングして、溝５１を形成してもよい。溝５１を形成した後、表面にＲｕの単層膜でコーティングしてもよい。
【００５７】
半導体プロセスを用いることで、表４に示したように、溝ピッチａを小さくして、回折次数ｍを小さくすることが可能となり、回折効率が高くなり得る。
【００５８】
【表４】
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【００５９】
図７は、第１のグレーティング４１の溝の形状の第３の変形例を概略的に示している。
溝の形状として、図３では三角波、図５及び図６では矩形波の例を示したが、図７に示したように正弦波状の形状であってもよい。
【００６０】
（３．４．２  第２の変形例）（複数個のグレーティングの繋ぎ合わせ）
図８は、グレーティングを複数個、繋ぎ合わせた構成例を概略的に示している。
【００６１】
パルスレーザ光３０を斜入射で第１のグレーティング４１に入射させる場合、例えば上記表１のＮｏ３，４，７，８の構成例のように、第１のグレーティング４１の長さが非常に長くなり、単体での製作ができない場合があり得る。例えば、第１のグレーティング４１が５００ｍｍ以上の長さとなる場合、製作するのが非常に困難となり得る。そこで、図８に、複数のグレーティングを繋ぎ合わせると共に、複数のグレーティングによる回折光３０ｇの波面を調節する機構を備えたグレーティングシステムの実施形態を示す。
【００６２】
このグレーティングシステムは、第１、第２及び第３のグレーティング４１−１，４１−２，４１−３を含み、それらを繋ぎ合わせて、全体として１つの第１のグレーティング４１が構成されていてもよい。このグレーティングシステムはまた、ホルダ６１と、制御部６０とを含んでもよい。
【００６３】
ホルダ６１は、第１のプレート６３と、第１ないし第６のアクチュエータ６２−１〜６２−６と、第２のプレート６４とを含んでいてもよい。第１のプレート６３の上には、第１、第２及び第３のグレーティング４１−１，４１−２，４１−３が配置されていてもよい。第１のプレート６３の裏面側は、第１ないし第６のアクチュエータ６２−１〜６２−６を介して第２のプレート６４に固定されていてもよい。
【００６４】
第１ないし第６のアクチュエータ６２−１〜６２−６はそれぞれ、制御部６０からの制御信号の出力に応じて伸縮するように制御されていてもよい。第１ないし第６のアクチュエータ６２−１〜６２−６が伸縮することにより、第１のプレート６３を介して第１、第２及び第３のグレーティング４１−１，４１−２，４１−３による回折光３０ｇの波面が調節されてもよい。
【００６５】
制御部６０は、第１、第２及び第３のグレーティング４１−１，４１−２，４１−３による回折光３０ｇの波面の歪みを抑制するように、第１ないし第６のアクチュエータ６２−１〜６２−６を制御してもよい。
【００６６】
このグレーティングシステムによれば、グレーティングを複数個並べて配置し、回折光３０ｇの波面の歪みを抑制するようにしているので、１つの長いグレーティングの機能を果たし得る。
【００６７】
なお、図８に示した構成に追加して、回折光３０ｇの波面を検出する図示しない波面センサを配置してもよい。制御部６０は、その検出結果に基づいて、第１ないし第６のアクチュエータ６２−１〜６２−６のそれぞれを制御してもよい。波面センサは、ＥＵＶ光用のシャックハルトマン干渉計であってもよい。又は、図示しない可視のガイド光をグレーティングに入射させて、その回折光の波面を計測してもよい。
【００６８】
また、後述の実施形態に示すマルチミラーシステム７０等に、図８に示したシステムを適用してもよい。この場合、グレーティングに代えてマルチミラーシステム７０等を配置し、ミラーの数及び個々のミラーの位置に応じた複数のアクチュエータを配置してもよい。制御部６０は、マルチミラーシステム７０等による反射光の波面の歪みを抑制するように、複数のアクチュエータのそれぞれを制御してもよい。
【００６９】
（３．４．３  第３の変形例）（グレーティングの位置を変えた変形例）
上記図２及び図３の実施形態では、ビーム伝送システム４において、遅延光学系４０としての第１のグレーティング４１を、自由電子レーザ装置３のアンジュレータ３１の次段に配置しているが、これとは異なる位置に遅延光学系４０を配置してもよい。
【００７０】
（構成）
図９は、ビーム伝送システム４に対する変形例として、第１のグレーティング４１の位置を変えた構成例を示している。
【００７１】
図９に示したビーム伝送システム４Ａは、図３の軸外放物面ミラー１３に代えて、第１の軸外放物面ミラー１５と第２の軸外放物面ミラー１６とを含むビームエキスパンダ５を備えてもよい。ビームエキスパンダ５は、アンジュレータ３１と第１のグレーティング４１との間の光路上に配置されてもよい。第１の軸外放物面ミラー１５と第２の軸外放物面ミラー１６は、互いの焦点位置Ｐ２が略一致するように配置されてもよい。
【００７２】
第１の軸外放物面ミラー１５と第２の軸外放物面ミラー１６とに対するそれぞれのパルスレーザ光３０の入射角度は、９０°未満であって、大きい方が好ましい。第１のグレーティング４１の下流側に図３の構成例のような軸外放物面ミラー１３を配置せず、第１のグレーティング４１による回折光３０ｇを露光装置２の照明光学系２１に直接入射させてもよい。
【００７３】
（動作）
このビーム伝送システム４Ａでは、アンジュレータ３１から出力されたパルスレーザ光３０が、ビームエキスパンダ５によって、ビーム拡大され得る。このビーム拡大されたパルスレーザ光３０は、第１のグレーティング４１で回折された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。
【００７４】
（作用）
このビーム伝送システム４Ａによれば、第１のグレーティング４１に入射する前に、パルスレーザ光３０のビームを拡大しているので、第１のグレーティング４１の寿命が延び得る。アンジュレータ３１から出力されたパルスレーザ光３０のビーム径Ｄ１が例えば数ｍｍ程度と小さい場合は、ビームエキスパンドしたパルスレーザ光３０を第１のグレーティング４１に入射させた方が好ましい場合があり得る。
【００７５】
［４．第２の実施形態］（２枚のグレーティングを含むビーム伝送システムの実施形態）
次に、図１０を参照して、本開示の第２の実施形態について説明する。なお、以下では上記第１の実施形態に係るＥＵＶ光源システム１及び露光装置２等の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７６】
（４．１  構成）
上記図３の実施形態では、ビーム伝送システム４において、遅延光学系４０として、第１のグレーティング４１を１枚配置した構成例を示したが、遅延光学系４０として２枚以上のグレーティングを配置してもよい。
【００７７】
図１０は、図３のビーム伝送システム４に対する他の実施形態として、２枚のグレーティングを含む実施形態を示している。図１０に示したビーム伝送システム４Ｂは、遅延光学系４０として、第１のグレーティング４１に加えて、第２のグレーティング４２を含んでいてもよい。
【００７８】
第１のグレーティング４１は、パルスレーザ光３０の回折光３０ｇとして第１の回折光を生成してもよい。第２のグレーティング４２は、第１のグレーティング４１による第１の回折光を回折させて第２の回折光を生成してもよい。第１のグレーティング４１はパルスレーザ光３０が入射する第１の分散面を含み、第２のグレーティング４２は第１の回折光が入射する第２の分散面を含んでもよい。第１の分散面と第２の分散面とが互いに略直交するように、第１のグレーティング４１と第２のグレーティング４２とが略直交配置されてもよい。第２のグレーティング４２によって第２の回折光とされたパルスレーザ光３０を、軸外放物面ミラー１３を介して露光装置２に入射させてもよい。
【００７９】
第２のグレーティング４２における溝ピッチａ、パルスレーザ光３０の入射角度α及び回折角度βはそれぞれ、第１のグレーティング４１と略同じであってもよい。第２のグレーティング４２の分散方向に対して垂直な方向の幅は、第１のグレーティング４１による第１の回折光のビーム幅Ｄ２以上の幅であってもよい。
【００８０】
（４．２  動作）
図１０に示したビーム伝送システム４Ｂでは、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０が、第１及び第２のグレーティング４１，４２で回折され得る。第１及び第２のグレーティング４１，４２のそれぞれで回折されたパルスレーザ光３０のビームは、回折された位置に応じて、光路差が生じ得る。その結果、第１のグレーティング４１で回折されたパルスレーザ光３０は、第１のグレーティング４１で回折された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。パルスレーザ光３０はさらに、第２のグレーティング４２で回折された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。すなわち、第２のグレーティング４２で回折された位置に応じて、パルスのタイミングが加算されて遅れ得る。第２のグレーティング４２で回折されたパルスレーザ光３０は、軸外放物面ミラー１３によって、所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。この所定の集光点Ｐ１付近におけるパルスレーザ光３０のビームのパルス幅が伸び得る。
【００８１】
（４．３  作用）
この第２の実施形態によれば、パルスレーザ光３０を第１及び第２のグレーティング４１，４２で２回回折させているので、１枚のグレーティングのみを配置した場合に比べて、遅延時間ΔＴが約２倍となり得る。また、互いの分散面が略直交するように第１のグレーティング４１と第２のグレーティング４２とを配置して、２回回折させているので、パルスレーザ光３０のビームが、ＹＺ平面方向とＸＺ平面方向の両方向にビーム拡大され得る。この２回回折させたパルスレーザ光３０が、軸外放物面ミラー１３によって所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。これにより、１枚のグレーティングのみを配置した場合に比べて、所定の集光点Ｐ１付近においてパルスレーザ光３０のパルス幅が約２倍に伸び得る。
【００８２】
また、２回回折させたパルスレーザ光３０は、ＹＺ平面方向とＸＺ平面方向の空間的コヒーレンスが低下し得る。その結果、露光装置２でのスペックルの生成が、図３の実施形態と比べてさらに抑制され得る。
【００８３】
（４．４  変形例）
上記図１０の実施形態では、第２のグレーティング４２による第２の回折光を軸外放物面ミラー１３で集光して、露光装置２に入射させているが、この例に限定されることなく、軸外放物面ミラー１３を構成から省いてもよい。そして、第２のグレーティング４２による第２の回折光を軸外放物面ミラー１３を介さず露光装置２の照明光学系２１に直接入射させてもよい。
【００８４】
［５．第３の実施形態］（マルチミラーシステムを含むビーム伝送システムの実施形態）
次に、図１１等を参照して、本開示の第３の実施形態について説明する。なお、以下では上記第１又は第２の実施形態に係るＥＵＶ光源システム及び露光装置等の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８５】
（５．１  構成）
図１１は、本実施形態におけるビーム伝送システム４Ｃの一構成例を概略的に示している。上記第１及び第２の実施形態では、遅延光学系４０として、グレーティングを用いた構成例を示したが、遅延光学系４０としてグレーティングに代えて、図１１に示したようにマルチミラーシステム７０を配置してもよい。マルチミラーシステム７０は、チャンバ１０内において、自由電子レーザ装置３と軸外放物面ミラー１３との間の光路上に配置されてもよい。
【００８６】
図１２には、マルチミラーシステム７０の具体的な構成例を概略的に示す。
マルチミラーシステム７０は、複数のミラーを含んでもよい。マルチミラーシステム７０は、各々のミラーを構成する複数の反射面７１とステップ面７２とを含んでいてもよい。マルチミラーシステム７０は、複数の反射面７１でパルスレーザ光３０を反射させて互いに光路差のある複数の反射光３０ｒを生成してもよい。
【００８７】
マルチミラーシステム７０は、複数の反射光３０ｒの光路差δLと、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０のパルス幅ΔDとが以下の関係を満たすように構成されてもよい。
δL≧ｃ・ΔD  ……（７）
（ただし、ｃは光速度）
例えば、パルス幅ΔDは自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０の時間波形のピーク強度の半値全幅であってもよい。
【００８８】
ここで、図１１に示したように複数の反射面７１にパルスレーザ光３０が入射角度γで入射するものとすると、図１２に示した各々の反射面７１の段差ｄが、以下の関係を満たしてもよい。この場合、例えば、パルスレーザ光３０のパルス幅が０．２ｐｓ、入射角度γ＝１５°の場合は、ｄ≧３１μｍとなり得る。
ｄ≧δＬ／（２ｃｏｓγ）  ……（８）
【００８９】
図１２に示したように、マルチミラーシステム７０の複数のミラーの１個の形状は、４角柱であってもよい。各ミラーの反射面７１には、反射膜がコートされていてもよい。反射膜は、Ｒｕの単層膜やＭｏとＳｉの多層膜であってもよい。各々のミラーは、例えば、５×５＝２５個のミラーを束にしたものであってもよい。各々のミラーは、各々の反射面７１による反射光３０ｒが互いにδＬの光路差となるように、貼り合わせ又は溶着されてもよい。
【００９０】
（５．２  動作）
図１１に示したビーム伝送システム４Ｃでは、自由電子レーザ装置３から出力されたビーム径Ｄ１のパルスレーザ光３０が、入射角度γでマルチミラーシステム７０に入射し、複数の反射面７１のそれぞれによって反射され得る。そして、複数の反射光３０ｒが生成され得る。このとき、マルチミラーシステム７０で反射されたパルスレーザ光３０のビームは、マルチミラーシステム７０で反射された位置に応じて、光路差が生じ得る。その結果、複数の反射光３０ｒとされたパルスレーザ光３０は、反射された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。すなわち、自由電子レーザ装置３から出力されたビーム径Ｄ１のパルスレーザ光３０は、マルチミラーシステム７０によって、光路に平行ではない、例えば斜め方向のビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延され得る。このとき、パルスレーザ光３０は、ビーム断面内でマルチミラーシステム７０の各ミラーの形状に応じた空間的に複数のセグメントに分割され、セグメントごとに遅延量が変化し得る。
【００９１】
複数の反射光３０ｒとされたパルスレーザ光３０は、軸外放物面ミラー１３によって、所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。図１１の右下段所定の集光点Ｐ１付近では、マルチミラーシステム７０による反射光３０ｒのビームが集光するため、所定の集光点Ｐ１付近におけるビームのパルス幅が伸び得る。
【００９２】
マルチミラーシステム７０全体の光路差ΔＬは、ミラーの個数をＪ個とすると、以下のように求められ得る。
ΔＬ＝Ｊ・δＬ  ……（９）
【００９３】
例えば、ミラーの個数Ｊが２５個、δＬ＝６０μｍの場合は、パルス幅は０．２ｐｓから５ｐｓ（＝２５×０．２）に伸び得る。
【００９４】
（５．３  作用）
この第３の実施形態によれば、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０を遅延光学系４０としてのマルチミラーシステム７０で反射させることにより、ビームの反射位置に応じて、パルスレーザ光３０が空間的に遅延し得る。そして、マルチミラーシステム７０で複数の反射光３０ｒとされたパルスレーザ光３０が、軸外放物面ミラー１３によって所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。これにより、所定の集光点Ｐ１付近においてパルスレーザ光３０のパルス幅が伸び得る。
【００９５】
この集光されたパルスレーザ光３０を露光装置２に伝送して、照明光学系２１によって空間的に均一化された照明光を生成することで、マスク２２やウエハ２４に照射されるビームのパルス幅は伸び得る。その結果、図１に示した露光装置２内の各種の光学素子やウエハ２４上のレジストでのアブレーションが抑制され得る。
【００９６】
マルチミラーシステム７０によって反射された各々のパルスレーザ光３０は、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０のパルス幅以上に長い光路差となり得るので、互いに干渉するのが抑制され得る。その結果、露光装置２でのスペックルの生成が抑制され得る。
【００９７】
（５．４  変形例）
上記図１１の実施形態では、軸外放物面ミラー１３で複数の反射光３０ｒを集光して、露光装置２に入射させているが、この例に限定されることなく、複数の反射光３０ｒを軸外放物面ミラー１３を介さず露光装置２の照明光学系２１に直接入射させてもよい。例えば、マルチミラーシステム７０の各々のミラーで反射したパルスレーザ光３０を、図１に示した２次光源生成用マルチ凹面ミラー２６にそれぞれ入射させるようにしてもよい。このようにすることによって、マスク２２上でのスペックルの生成がさらに抑制され得る。
【００９８】
また、上記図１２の実施形態では、マルチミラーシステム７０が２５個のミラーを含む場合の例を示したが、この例に限定されることなく、さらに個数の多い、例えば１０００個や１００００個のミラーを含んでもよい。１００００個のミラーを含む場合は、パルス幅は、２ｎｓに伸張し得る。
【００９９】
また、上記図１２の実施形態では、複数のミラーの１個の形状が４角柱である例を示したが、この実施形態に限定されることなく、単一の基板を加工して、単一の基板に複数のミラーを形成し、反射面７１に高反射膜をコートしてもよい。
【０１００】
図１３は、マルチミラーシステム７０の反射面７１の形状の第１の変形例を概略的に示している。図１４は、マルチミラーシステム７０の反射面７１の形状の第２の変形例を概略的に示している。上記図１２の実施形態では、反射面７１の形状が平面である例を示したが、この実施形態に限定されることなく、図１３の下段に示したように、平面の反射面７１を凹反射面７３にしてもよい。又は、図１４の下段に示したように、平面の反射面７１を凸反射面７４にしてもよい。
【０１０１】
［６．第４の実施形態］（２枚のマルチミラーシステムを含むビーム伝送システムの実施形態）
次に、図１５等を参照して、本開示の第４の実施形態について説明する。なお、以下では上記第１ないし第３の実施形態に係るＥＵＶ光源システム及び露光装置等の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０２】
（６．１  構成）
上記図１１の実施形態では、ビーム伝送システム４Ｃにおいて、遅延光学系４０として、マルチミラーシステム７０を１つ配置した構成例を示したが、遅延光学系４０として２つ以上のマルチミラーシステムを配置してもよい。
【０１０３】
例えば図１５に示したビーム伝送システム４Ｄのように、１つのマルチミラーシステム７０に代えて、遅延光学系４０として、第１のマルチミラーシステム８０Ａと第２のマルチミラーシステム８０Ｂとを含んでいてもよい。第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂは、チャンバ１０内において、自由電子レーザ装置３と軸外放物面ミラー１３との間の光路上に配置されてもよい。
【０１０４】
図１６には、第１のマルチミラーシステム８０Ａの具体的な構成例を概略的に示す。図１７には、第２のマルチミラーシステム８０Ｂの具体的な構成例を概略的に示す。第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂはそれぞれ、複数のミラーを含んでもよい。
【０１０５】
第１のマルチミラーシステム８０Ａは、図１６に示したように各々のミラーを構成する複数の反射面８１Ａとステップ面８２Ａとを含んでいてもよい。第１のマルチミラーシステム８０Ａは、複数の反射面８１Ａでパルスレーザ光３０を反射させて互いに光路差のある複数の反射光３０ｒとして、複数の第１の反射光を生成してもよい。
【０１０６】
第２のマルチミラーシステム８０Ｂは、図１７に示したように各々のミラーを構成する複数の反射面８１Ｂとステップ面８２Ｂとを含んでいてもよい。第２のマルチミラーシステム８０Ｂは、複数の反射面８１Ｂで、第１のマルチミラーシステム８０Ａからの複数の第１の反射光をさらに反射させて互いに光路差のある複数の第２の反射光を生成してもよい。第２のマルチミラーシステム８０Ｂによって第２の反射光とされたパルスレーザ光３０を、軸外放物面ミラー１３を介して露光装置２に入射させてもよい。
【０１０７】
第１のマルチミラーシステム８０Ａはパルスレーザ光３０が入射する第１の入射面を含み、第２のマルチミラーシステム８０Ｂは第１の反射光が入射する第２の入射面を含んでもよい。第１の入射面と第２の入射面とが互いに略直交するように、第１のマルチミラーシステム８０Ａと第２のマルチミラーシステム８０Ｂとが略直交配置されてもよい。
【０１０８】
第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれの反射面８１Ａ，８１Ｂは、長方形であってもよい。
【０１０９】
具体例として、例えば第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂは、以下のように構成されてもよい。
【０１１０】
例えば、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０のパルス幅ΔＤが０．２ｐｓであるものとする。第１のマルチミラーシステム８０Ａにおける反射面８１Ａへの光線の入射角度γが８０°の場合は、図１６に示した複数の反射面８１Ａ同士の段差ｄ１が、以下の条件を満たしてもよい。
ｄ１≧１７３μｍ
【０１１１】
ここで、第１のミラーシステム８０Ａのミラーの個数をＪ個とすると、図１７に示した第２のマルチミラーシステム８０Ｂにおける複数の反射面８１Ｂ同士の段差ｄ２が、以下の条件を満たしてもよい。
ｄ２≧Ｊ・ｄ１  ……（１０）
（１０）式から、第２のマルチミラーシステム８０Ｂにおける反射面８１Ｂへの光線の入射角度γが８０°の場合は、図１７に示した複数の反射面８１Ｂ同士の段差ｄ２が、以下の条件を満たしてもよい。
ｄ２≧８６５μｍ
【０１１２】
また、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂはそれぞれ、図１６及び図１７に示したように、５つのミラーを含んでもよい。その場合、各ミラーの反射面８１Ａ，８１Ｂの幅は例えば１０００μｍであってもよい。反射面８１Ａ，８１Ｂには、反射膜がコートされていてもよい。反射膜は、Ｒｕの単層膜やＭｏとＳｉの多層膜であってもよい。また、ＣａＢ6とＢａＢ6等の多層膜でもよい。
【０１１３】
（６．２  動作）
図１５に示したビーム伝送システム４Ｄでは、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０が、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂで反射され得る。第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれの反射面８１Ａ，８１Ｂで反射されたパルスレーザ光３０のビームは、反射された位置に応じて、光路差が生じ得る。その結果、第１のマルチミラーシステム８０Ａで反射されたパルスレーザ光３０は、第１のマルチミラーシステム８０Ａで反射された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。パルスレーザ光３０はさらに、第２のマルチミラーシステム８０Ｂで反射された位置に応じて、パルスのタイミングが遅れ得る。すなわち、第２のマルチミラーシステム８０Ｂで反射された位置に応じて、パルスのタイミングが加算されて遅れ得る。第２のマルチミラーシステム８０Ｂで反射されたパルスレーザ光３０は、軸外放物面ミラー１３によって、所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。この所定の集光点Ｐ１付近におけるパルスレーザ光３０のビームのパルス幅が伸び得る。
【０１１４】
第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれにおいて、光路差δLの複数の反射光が生じ得る。第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂ全体での光路差ΔＬは、ミラーの個数をそれぞれＪ個とすると、以下のように求められ得る。
ΔＬ＝Ｊ2・δＬ  ……（１１）
【０１１５】
第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれにおいて、ミラーの個数Ｊが５個、δＬ＝６０μｍの場合は、パルス幅は０．２ｐｓから５ｐｓ（＝２５×０．２）に伸び得る。
【０１１６】
（６．３  作用）
この第４の実施形態によれば、パルスレーザ光３０を第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂで２回反射させているので、１つのマルチミラーシステムのみを配置した場合に比べて、遅延時間ΔＴが約２乗倍となり得る。この２回反射させたパルスレーザ光３０が、軸外放物面ミラー１３によって所定の集光点Ｐ１付近に集光され得る。これにより、１つのマルチミラーシステムのみを配置した場合に比べて、所定の集光点Ｐ１付近においてパルスレーザ光３０のパルス幅が約２乗倍に伸び得る。
【０１１７】
また、２回反射させたパルスレーザ光３０は、ＹＺ平面方向とＸＺ平面方向の空間的コヒーレンスが低下し得る。その結果、露光装置２でのスペックルの生成が、１つのマルチミラーシステムのみを配置した場合に比べて、さらに抑制され得る。
【０１１８】
また、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれにおいて、各々の反射面８１Ａ，８１Ｂに、パルスレーザ光３０を例えば入射角度γ＝８０°の斜入射で入射させているので、反射率が高くなり得る。かつ、各々の反射面８１Ａ，８１Ｂに入射するパルスレーザ光３０のエネルギ密度を低減し得る。
【０１１９】
（６．４  変形例）
上記図１５の実施形態では、第２のマルチミラーシステム８０Ｂによる第２の反射光を軸外放物面ミラー１３で集光して、露光装置２に入射させているが、この例に限定されることなく、軸外放物面ミラー１３を構成から省いてもよい。そして、第２のマルチミラーシステム８０Ｂによる第２の反射光を軸外放物面ミラー１３を介さず露光装置２の照明光学系２１に直接入射させてもよい。例えば、第２のマルチミラーシステム８０Ｂの各々のミラーで反射したパルスレーザ光３０を、図１に示した２次光源生成用マルチ凹面ミラー２６にそれぞれ入射させるようにしてもよい。このようにすることによって、マスク２２上でのスペックルの生成がさらに抑制され得る。
【０１２０】
また、上記図１６及び図１７の実施形態では、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂがそれぞれ５個のミラーを含む場合の例を示したが、この例に限定されることなく、さらに個数の多いミラーを含んでもよい。例えば、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂがそれぞれ、１００個のミラーを含んでもよい。それぞれが１００個のミラーを含む場合は、パルス幅が１００2倍伸張され、例えば２ｎｓに伸張し得る。
【０１２１】
また、上記図１６及び図１７の実施形態では、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれにおいて、複数のミラーの１個の形状が４角柱である例を示したが、この実施形態に限定されることなく、単一の基板を加工してもよい。例えば、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれにおいて、単一の基板に複数のミラーを形成し、反射面８１Ａ，８１Ｂに高反射膜をコートしてもよい。
【０１２２】
また、第１及び第２のマルチミラーシステム８０Ａ，８０Ｂのそれぞれに対して、パルスレーザ光３０を斜入射する場合に限定されることなく、０°に近い入射角度γでパルスレーザ光３０を入射してもよい。この場合は、反射面８１Ａ，８１Ｂに、高反射膜として、ＭｏとＳｉの多層膜や、ＣａＢ6とＢａＢ6等の多層膜をコーティングすることが好ましい。
【０１２３】
また、入射角度γは８０°である場合に限定されることなく、例えば、以下の範囲であってもよい。反射面８１Ａ，８１Ｂの反射膜の耐久性を改善するには、できるだけ射入射である方が好ましい。
７２°≦γ＜９０°
【０１２４】
［７．第５の実施形態］（マルチミラーシステムを含む照明光学系を備えた露光装置の実施形態）
次に、図１８等を参照して、本開示の第５の実施形態について説明する。なお、以下では上記第１ないし第４の実施形態に係るＥＵＶ光源システム及び露光装置等の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１２５】
（７．１  構成）
上記各実施形態では、自由電子レーザ装置３と露光装置２との間の光路上に遅延光学系４０を配置した構成例を示したが、遅延光学系４０が露光装置２内に配置されていてもよい。
【０１２６】
例えば、図１８に示した露光装置２Ａのように、照明光学系２１Ａ内に、２次光源生成用マルチ凹面ミラー２５の代わりに、遅延光学系４０としてのマルチミラーシステム７０を含んでもよい。なお、図１８において、露光装置２Ａの前段には図１の構成例と同様のＥＵＶ光源システム１０１が配置されてもよい。
【０１２７】
マルチミラーシステム７０の構成は、上記図１２に示した構成と略同様であってもよい。また、マルチミラーシステム７０の反射面７１の形状は、図１３の下段に示した構成と略同様に凹反射面７３であってもよい。また、図１４の下段に示した構成と略同様に凸反射面７４であってもよい。この場合、マルチミラーシステム７０における各々のミラーの焦点位置は略同一平面内にあってもよい。各々のミラーによる各々の反射光の光路差δＬと、自由電子レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光３０のパルス幅ΔＤとが、上記した（７）式の関係を満たしてもよい。
【０１２８】
（７．２  動作）
露光装置２Ａにおいて、マルチミラーシステム７０では、各々のミラーによる反射光がそれぞれ光路差δＬだけ遅延し、かつ、２次光源が生成され得る。その２次光源から、コンデンサ光学系２６を介してマスク２２をケーラ照明する照明光が生成され得る。２次光源の各々の光源は、δＬだけ光路差があるため、照明光におけるスペックルの生成が抑制され得る。
【０１２９】
（７．３  作用）
この第５の実施形態によれば、照明光学系２１Ａのマルチミラーシステム７０において、各々のミラーの反射光の光路差δＬを生じさせることで、マスク２２上に照明されるパルスレーザ光３０のパルス幅が伸張し、かつ、スペックルの発生が抑制され得る。
【０１３０】
（７．４  変形例）
図１９〜図２１に、照明光学系２１Ａに適用されるマルチミラーシステム７０の他の構成例として、円弧型凹面マルチミラーシステム９０の例を示す。円弧型凹面マルチミラーシステム９０は、複数の円弧型凹面ミラー９１を含んでもよい。複数の円弧型凹面ミラー９１はそれぞれ、凹反射面９２を含んでもよい。
【０１３１】
なお、図１９は、円弧型凹面マルチミラーシステム９０の上面図を示している。図２０は、円弧型凹面ミラー９１の斜視図であり、複数の円弧型凹面ミラー９１のそれぞれにおける光線の反射の様子を模式的に示している。図２１は、複数の円弧型凹面ミラー９１の側面図であり、複数の円弧型凹面ミラー９１のそれぞれの凹反射面９２の断面形状を模式的に示している。
【０１３２】
図２１に示したように、複数の凹反射面９２同士の段差ｄが、上記した（８）式を満たすように複数の円弧型凹面ミラー９１を配置してもよい。
【０１３３】
［８．その他］
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。
【０１３４】
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不定冠詞「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】
2016051518.tif 000007
【図２】
2016051518.tif 000008
【図３】
2016051518.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016051518.tif 000013
【図８】
2016051518.tif 000014
【図９】
2016051518.tif 000015
【図１０】
2016051518.tif 000016
【図１１】
2016051518.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
2016051518.tif 000019
【図１４】
2016051518.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2016051518.tif 000023
【図１８】
2016051518.tif 000024
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月7日(2015.9.7)
【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】
アンジュレータを含み、露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置と、
前記パルスレーザ光を集光して前記露光装置に入射させる集光ミラーと、
前記アンジュレータと前記集光ミラーとの間の光路上に配置され、前記パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させる遅延光学系と
を備えた光源システム。
【請求項２】
前記遅延光学系は、前記パルスレーザ光を前記ビーム断面内で空間的に複数のセグメントに分割し、前記セグメントごとに前記遅延量を変化させる
請求項１に記載の光源システム。
【請求項３】
前記遅延光学系に入射する前記パルスレーザ光のパルス幅は、０．１ｐｓ以上０．２ｐｓ以下である
請求項１に記載の光源システム。
【請求項４】
前記遅延光学系は、前記ビーム断面内の位置に応じて、以下の範囲内の光路差ΔＬを与えることによって前記パルスレーザ光を遅延させる
０．０３１（ｍ）≦ΔＬ＜１．１４６（ｍ）
請求項１に記載の光源システム。
【請求項５】
前記遅延光学系は、前記パルスレーザ光を回折させて回折光を生成する少なくとも１つのグレーティングを含み、前記露光装置に向けて前記回折光を出力する
請求項１に記載の光源システム。
【請求項６】
前記遅延光学系は、前記パルスレーザ光を回折させて第１の回折光を生成する第１のグレーティングと、前記第１の回折光を回折させて第２の回折光を生成する第２のグレーティングとを含み、前記露光装置に向けて前記第２の回折光を出力する
請求項１に記載の光源システム。
【請求項７】
前記第１のグレーティングは前記パルスレーザ光が入射する第１の分散面を含み、
前記第２のグレーティングは前記第１の回折光が入射する第２の分散面を含み、
前記第１の分散面と前記第２の分散面とが互いに略直交するように、前記第１のグレーティングと前記第２のグレーティングとが略直交配置されている
請求項６に記載の光源システム。
【請求項８】
前記グレーティングは、所定の間隔で溝が形成されたブレーズドグレーティングである
請求項５に記載の光源システム。
【請求項９】
前記グレーティングの前記溝の形状は、正弦波、矩形波、及び三角波のうちのいずれかである
請求項８に記載の光源システム。
【請求項１０】
前記遅延光学系は、複数の反射面を含むマルチミラーシステムを少なくとも１つ備え、前記複数の反射面で前記パルスレーザ光を反射させて互いに光路差のある複数の反射光を生成する
請求項１に記載の光源システム。
【請求項１１】
前記マルチミラーシステムは、前記複数の反射光の光路差δＬと前記パルスレーザ光のパルス幅ΔＤとが以下の関係を満たすように構成される
δＬ≧ｃ・ΔＤ
（ただし、ｃは光速度）
請求項１０に記載の光源システム。
【請求項１２】
前記反射面の形状は、平面、凹面、及び凸面のいずれかである
請求項１０に記載の光源システム。
【請求項１３】
露光装置と前記露光装置に向けてパルスレーザ光を出力する自由電子レーザ装置との間の光路上に配置され、前記パルスレーザ光をビーム断面内の位置に応じて遅延量が変化するように遅延させた後、集光するよう構成された遅延光学系
を備えたビーム伝送システム。
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
（削除）
【国際調査報告】
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