(57)【要約】出射されるレーザ光の波長を変化させることのできるレーザ光源と、前記レーザ光が照射されることにより回折光を発生させるパターンが形成されているマスクと、前記マスクと基板との距離に対応して、前記レーザ光源より出射されるレーザ光の波長の制御を行う制御部と、を備え、前記レーザ光源より出射された前記レーザ光を前記マスクに照射し、前記基板の表面においてプロキシミティ露光してもよい。
2015008731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射されるレーザ光の波長を変化させることのできるレーザ光源と、
前記レーザ光が照射されることにより回折光を発生させるパターンが形成されているマスクと、
前記マスクと基板との距離に対応して、前記レーザ光源より出射されるレーザ光の波長の制御を行う制御部と、
を備え、
前記レーザ光源より出射された前記レーザ光を前記マスクに照射し、前記基板の表面においてプロキシミティ露光する露光装置。
【請求項２】
前記マスクに形成されているパターンは、周期構造を有するパターンである請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記露光はタルボ効果による干渉により生じた光により行われるものであって、
前記制御部は、前記マスクと前記基板との距離が前記タルボ効果におけるタルボ距離の整数倍となるように、前記レーザ光源より出射されるレーザ光の波長を制御する請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記マスクに形成されているパターンのピッチを受信し、当該受信したパターンのピッチに基づいてレーザ光の波長を制御する、請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光はタルボ効果による干渉により生じた光により行われるものであって、
前記制御部は、所望の焦点深度を得ることができるように、前記レーザ光源より出射されるレーザ光のスペクトル線幅を制御する請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
前記レーザ光の偏光方向を変化させる偏光制御部を備える請求項２に記載の露光装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記マスクに形成されているパターンの方向を受信し、当該受信したパターンの方向に基づいて前記偏光制御部を制御する、請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記レーザ光源より出射されるレーザ光の波長が、１５７〜３５２ｎｍの範囲の波長である請求項３に記載の露光装置。
【請求項９】
前記レーザ光源は、エキシマレーザである請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源は、ＡｒＦエキシマレーザである請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記マスクと前記基板との距離は、前記タルボ距離の８２５倍以上である請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源は、ＫｒＦエキシマレーザである請求項９に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記マスクと前記基板との距離は、前記タルボ距離の５０９倍以上である請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記レーザ光の空間的コヒーレンスを計測するコヒーレンス計測器と、
前記コヒーレンス計測器において得られた情報に基づき前記レーザ光における空間的コヒーレンスを調整する空間コヒーレンス調整器と、
を含む請求項１に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記レーザ光源は、発振器と、
前記発振器より出射されたレーザ光のパワーを増幅する増幅器と、
を含む請求項１に記載の露光装置。
【請求項１６】
所定波長のレーザ光を出射することのできるレーザ光源と、
前記レーザ光が照射されることにより回折光を発生させる所定ピッチのパターンが形成されているマスクと、
前記マスクと基板との目標距離を受信し、前記マスクと前記基板との距離の制御を行う制御部と、
を備え、
前記レーザ光源より出射された前記レーザ光を前記マスクに照射し、前記基板の表面においてプロキシミティ露光する露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、露光装置に関する。
【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（以下、「露光装置」という）においては解像力の向上が要請されている。このため露光用光源から出射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の紫外線を出射するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出射する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、露光装置側の露光用レンズとウェハ間を液体で満たして、屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光が行われた場合は、ウェハには水中における波長１３４ｎｍに相当する紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。【０００４】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約３５０〜４００ｐｍと広いため、これらの投影レンズが使用されると色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出射されるレーザビームのスペクトル線幅（スペクトル幅）を狭帯域化する必要がある。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が設けられ、スペクトル幅の狭帯域化が実現されている。このようにスペクトル幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。【０００５】
このようなＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置を用いて微細なパターンを露光する方法としてタルボ効果を用いて露光を行う露光装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−５１２９２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２７４６３３号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０００９５２５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Harun H. Solak, Christian Dais, and Francis Clube , Displacement Talbot lithography: a new method for high-resolution patterning of large areas , 23 May 2011 / Vol. 19, No. 11 / OPTICS EXPRESS 10686
【非特許文献２】Takashi Sato , Talbot effect immersion lithography by self-imaging of very fine grating patterns , 06FG02-1 J. Vac. Sci. Technol. B 30(6), Nov/Dec 2012
【概要】
【０００８】
本開示の露光装置は、出射されるレーザ光の波長を変化させることのできるレーザ光源と、前記レーザ光が照射されることにより回折光を発生させるパターンが形成されているマスクと、前記マスクと基板との距離に対応して、前記レーザ光源より出射されるレーザ光の波長の制御を行う制御部と、を備え、前記レーザ光源より出射された前記レーザ光を前記マスクに照射し、前記基板の表面においてプロキシミティ露光してもよい。
【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】本開示の一態様における例示的な露光装置の概略構成図
【図２】タルボ効果による露光の説明図
【図３】タルボ効果による露光におけるパルスレーザ光の波長と結像距離との相関図
【図４】タルボ効果による露光におけるマスクの周期パターンのピッチとタルボ距離との相関図
【図５】タルボ効果による露光におけるマスクの周期パターンのピッチとタルボ距離との関係図（１）
【図６】タルボ効果による露光における結像位置を変化させることのできる範囲の説明図
【図７】タルボ効果による露光におけるマスクの周期パターンのピッチとｍの値との相関図
【図８】タルボ効果による露光におけるマスクの周期パターンのピッチとタルボ距離との関係図（２）
【図９】タルボ効果による露光における焦点深度とスペクトル線幅との相関図
【図１０】タルボ効果による露光におけるパルスレーザ光の偏光方向の説明図（１）
【図１１】タルボ効果による露光におけるパルスレーザ光の偏光方向の説明図（２）
【図１２】タルボ効果による露光におけるパルスレーザ光の偏光方向の説明図（３）
【図１３】本開示の露光装置におけるレーザ光源の説明図
【図１４】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第１の制御方法のフローチャート
【図１５】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第２の制御方法の説明図（１）
【図１６】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第２の制御方法の説明図（２）
【図１７】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第２の制御方法のフローチャート
【図１８】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第３の制御方法のフローチャート
【図１９】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第４の制御方法のフローチャート
【図２０】本開示の露光装置におけるレーザ光源の第５の制御方法のフローチャート
【図２１】本開示の露光装置におけるレーザ制御部における制御のフローチャート
【図２２】本開示の露光装置における波長制御部における制御のフローチャート
【図２３】本開示の露光装置に用いられるレーザ装置のバリエーション１の構造図
【図２４】本開示の露光装置に用いられるレーザ装置のバリエーション２の構造図
【図２５】本開示の露光装置に用いられるレーザ装置のバリエーション３の構造図
【図２６】本開示の露光装置に用いられるレーザ装置のバリエーション４の構造図
【図２７】ビーム整形部の例１の説明図
【図２８】ビーム整形部の例２の説明図
【図２９】制御部の説明図
【実施形態】
【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、本開示の一例を示し、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。尚、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】
目次
１．用語の説明
２．露光装置
２．１  課題
２．２  構成
２．３  動作
２．４  作用
２．５  タルボ効果による露光
２．５．１  ＡｒＦエキシマレーザ
２．５．２  ＫｒＦエキシマレーザ
２．５．３  パルスレーザ光のスペクトル線幅Δλと焦点深度ＤＯＦとの関係
２．５．４  パルスレーザ光の偏光方向
３．  レーザ光源
３．１  構成
３．２  動作
３．３  作用
３．４  その他
４．  レーザ光源の制御
４．１  レーザ光源の制御方法１
４．２  レーザ光源の制御方法２
４．３  レーザ光源の制御方法３
４．４  レーザ光源の制御方法４
４．５  レーザ光源の制御方法５
４．６  レーザ制御部における制御
４．７  波長制御部における制御
５．レーザ光源のバリエーション
５．１  レーザ光源のバリエーション１
５．２  レーザ光源のバリエーション２
５．３  レーザ光源のバリエーション３
５．４  レーザ光源のバリエーション４
６．ビーム整形部
６．１  ビーム整形部の例１
６．２  ビーム整形部の例２
７．  制御部
【００１２】
１．用語の説明
本開示において使用される用語を、以下のように定義する。「光路」とは、レーザ光が通過する経路である。「光路長」とは、実際に光が通過する距離と、光が通過した媒質の屈折率の積である。「増幅波長領域」とは、増幅領域をレーザ光が通過したときに増幅可能な波長帯域である。
「上流」とは、レーザ光の光路に沿って光源に近い側をいう。また、「下流」とは、レーザ光の光路に沿って露光面に近い側をいう。「光路軸」とは、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の略中心を通る軸であってもよい。
【００１３】
２．露光装置
２．１  課題
タルボ効果を用いて露光を行う露光装置は、光源の高コヒーレンスの光を所定のマスクパターンに照射することによって、所定の距離の整数倍の位置に設置されたウェハの表面に、干渉パターンを形成することによって露光する装置である。本願においては、この所定の距離をタルボ距離と記載する場合がある。
【００１４】
このようなタルボ効果を用いて露光を行う露光装置は、マスクとウェハ間の距離がタルボ距離の整数倍となるように調整することにより干渉パターンを結像させることができる。このため、ウェハの高さ（Ｚ軸）方向に関して、高精度な位置調整を行うウェハステージを制御することが求められていた。また、焦点深度を自由に制御することも求められていた。更に、照射するレーザの偏光状態によって、結像性能が変化してしまう場合があった。
【００１５】
２．２  構成
図１に、本開示の一態様である露光装置を示す。尚、本願においては、露光装置に用いられる「エキシマレーザ光源」を単に「レーザ光源」と記載する場合がある。
【００１６】
図１に示す露光装置は、基板であるウェハ１０の表面に塗布されたフォトレジストをタルボ効果による干渉により露光する露光装置であってもよい。露光装置は、レーザ光源１００、光路管２０、フレーム３０、光学系４０、マスクステージ５０、ウェハステージ６０、制御部７０を含んでいてもよい。マスク５１はマスクステージ５０に固定されてもよい。以下の説明において、光路管２０、フレーム３０、光学系４０、マスクステージ５０、ウェハステージ６０及び制御部７０をまとめて「露光部」と記載することがある。
【００１７】
尚、本開示の露光装置は、マスク５１とウェハ１０との間に光学系を配置せずに両者を近接させて露光する、プロキシミティ露光装置であってもよい。具体的には、マスク５１とウェハ１０との距離は、例えば０．２８ｍｍ〜数ｍｍ程度の近さとし、マスク５１にパルスレーザ光を照射し、ウェハ１０の表面に塗布されたフォトレジストを露光するものであってもよい。
【００１８】
レーザ光源１００は、例えば、波長１９３ｎｍのパルスレーザ光を出力するＡｒＦレーザ光源であってもよい。光路管２０は、レーザ光源１００とフレーム３０とを接続してもよい。
【００１９】
光学系４０は、第１の高反射ミラー４１、第２の高反射ミラー４２、第３の高反射ミラー４３、ビーム整形部４４を含んでもよい。
【００２０】
ビーム整形部４４は、例えば、ガウシアンビームのプロファイルで、かつ、平面波のパルスレーザ光を、平面波を維持しつつ、トップハット形状のビームプロファイルに変換する光学素子であってもよい。ビーム整形部４４は、例えば、非球面の凹レンズと非球面の凸レンズを組み合わせた光学素子であってもよい。
【００２１】
第１の高反射ミラー４１、第２の高反射ミラー４２、第３の高反射ミラー４３及びビーム整形部４４は、レーザ光源１００より出射されたパルスレーザ光が、ウェハ１０の表面において、均一に照射されるように、フレーム３０の内に配置されてもよい。
【００２２】
マスク５１に形成されるマスクパターンは、回折光を生じさせるものであって、回折光の干渉によりタルボ効果による露光を行うためのものであってもよい。よって、図2に示されるように、マスク５１には、所定の周期で、ライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）の周期構造を有する周期パターン５１ａが形成されていてもよい。また、マスク５１は、石英基板に所定周期で溝が加工された位相格子であってもよい。
【００２３】
ウェハ１０は、ウェハステージ６０に固定されてもよい。ウェハ１０の表面には、フォトレジストが塗布されていてもよい。
【００２４】
マスク５１とウェハ１０は、それらの間の距離が、タルボ距離Ｚｔの整数倍となるように配置されてもよい。マスクステージ５０には、マスク５１とウェハ１０との間の距離を測定する距離センサ５２が設けられていてもよい。距離センサ５２は、レーザ光の干渉を利用して距離を測定するものであってもよい。
【００２５】
レーザ光源１００は、出射されるパルスレーザ光の光学パラメータとして、波長、スペクトル線幅のうちのいずれか一方、または、双方を変更できるレーザ光源であってもよい。更に、レーザ光源１００は、偏光状態を変更できるレーザ光源であってもよい。レーザ光源１００には、レーザ制御部１３０が設けられていてもよい。
【００２６】
２．３  動作
フォトレジストが塗布されたウェハ１０がウェハステージ６０の上に設置されると、距離センサ５２は、制御部７０による制御により、マスク５１とウェハ１０との間の距離ＭＤを測定し、測定した距離の情報を制御部７０に送信してもよい。
【００２７】
制御部７０は、距離センサ５２において測定されたマスク５１とウェハ１０との間の距離ＭＤに対応して、距離ＭＤがタルボ距離Ｚｔの整数倍となるような目標波長λｔを算出してもよい。算出された目標波長λｔは、制御部７０よりレーザ光源１００におけるレーザ制御部１３０に送信されてもよい。
【００２８】
制御部７０は、所定の焦点深度が得られるように、パルスレーザ光の目標スペクトル線幅Δλｔを算出してもよい。算出された目標スペクトル線幅Δλｔは、制御部７０よりレーザ光源１００におけるレーザ制御部１３０に送信されてもよい。尚、スペクトル線幅は、例えば、出射されるパルスレーザ光のスペクトルの半値幅や全エネルギの９５％のエネルギが入る範囲の線幅であってもよい。
【００２９】
また、制御部７０は、所定の解像度が得られるように、目標偏光面角度（偏光方向の目標角度）θｔ及び／又は目標位相差φｔを算出してもよい。制御部７０は、レーザ光源１００におけるレーザ制御部１３０に、目標偏光面角度θｔ及び／又は目標位相差φｔの情報を送信してもよい。
【００３０】
制御部７０は、レーザ光源１００が所定のパルスエネルギＰと繰り返し周波数ｆでレーザ発振するように、レーザ制御部１３０に信号を送信してもよい。
【００３１】
レーザ光源１００から出射されたパルスレーザ光は、略平面波であって、第１の高反射ミラー４１、第２の高反射ミラー４２及び第３の高反射ミラー４３において高反射され、ビーム整形部４４に入射してもよい。
【００３２】
ビーム整形部４４に入射したパルスレーザ光は、ビーム整形部４４において、平面波を維持した状態で、ビームプロファイルがトップハット形状となるように変換されてもよい。このトップハットのパルスレーザ光により、マスク５１は均一に照射されてもよい。マスク５１を透過した光は、タルボ距離Ｚｔの整数倍離れた位置に設置されているウェハ１０の表面において、干渉縞を生成し、フォトレジストを露光して感光させてもよい。
【００３３】
２．４  作用
本開示の露光装置では、パルスレーザ光の波長を制御することによって、パルスレーザ光による結像位置が、所望の位置となるように、高精度に変化させられ得る。また、スペクトル線幅を制御することによって、パルスレーザ光の結像位置における焦点深度を自由に変化させ得る。さらに、マスク５１における周期パターン５１ａに応じて、パルスレーザ光の偏光を制御することによって、高解像力を維持し得る。
【００３４】
２．５  タルボ効果による露光
２．５．１  ＡｒＦエキシマレーザ
次に、図２に基づき本開示の露光装置におけるタルボ効果による干渉について説明する。尚、レーザ光源１００については、一例として、ＡｒＦエキシマレーザを用いた場合について説明する。
マスク５１に形成された周期パターン５１ａにより、±１次光等の回折光が発生し、発生した回折光により、マスク５１よりタルボ距離Ｚｔの整数倍離れた位置に干渉縞が生じ得る。即ち、マスク５１からの距離ＭＤをｎ×Ｚｔとした場合に、ｎ＝ｍであって、ｍが整数となる位置において、干渉縞が生じ得る。
また、マスク５１よりタルボ距離Ｚｔの半整数倍離れた位置に干渉縞が生じ得る。即ち、マスク５１からの距離ＭＤをｎ×Ｚｔとした場合に、ｎ＝ｍ＋０．５であって、ｍが整数となる位置において、干渉縞が生じ得る。
【００３５】
タルボ距離Ｚｔは、レーザ光源１００より出射されるパルスレーザ光の波長をλ、マスク５１に形成された周期パターン５１ａのピッチをｐとした場合、数１に示される式により算出されてもよい。
【００３６】
【数１】
2015008731.tif 000003
図３に基づき、レーザ光源１００より出射されるパルスレーザ光の波長を１９３．３１ｎｍ〜１９３．４８ｎｍの範囲で変化させた場合において、出射されるパルスレーザ光の波長と結像距離ＦＤとの関係について説明する。尚、図３は、マスク５１に形成された周期パターン５１ａのピッチｐを２００ｎｍとし、結像距離ＦＤが約１ｍｍとなる場合のものであり、この場合、結像距離ＦＤがタルボ距離何個分かを示す整数ｍは、約３０００となる。
ここで、例えばｍ＝ｎの場合を考える。すなわち、マスク５１よりタルボ距離Ｚｔの整数倍離れた位置に生じる干渉縞について考える。図３に示されるように、パルスレーザ光の波長λを１９３．３１ｎｍ〜１９３．４８ｎｍの範囲で変化させることにより、結像距離ＦＤを、約１．０００４ｍｍから約０．９９９３ｍｍまで、約０．００１ｍｍ（１μｍ）変化させることができる。ここで、タルボ距離Ｚｔは、約０．０００３（３００ｎｍ）であるため、結像距離ＦＤの変化量＞タルボ距離Ｚｔとなる。よって、上述した１９３．３１ｎｍ〜１９３．４８ｎｍの波長範囲で、パルスレーザ光の波長を変化させることにより、所望の結像距離において結像させ得る。
【００３７】
次に、所定の波長範囲で波長を変化させることにより、タルボ距離Ｚｔだけ結像距離ＦＤを変化させるために必要なマスク５１からの距離Ｄについて説明する。タルボ距離Ｚｔは、数１の式に示されるように、ピッチｐの値に依存し得る。パルスレーザ光の波長をλ、パルスレーザ光の波長の変化量をδλとした場合、タルボ距離Ｚｔだけ結像距離ＦＤを変化させるために必要な距離Ｄと、タルボ距離Ｚｔ、波長λ、波長の変化量δλとは、数２に示す関係にある。
【００３８】
【数２】
2015008731.tif 000004
ここで、λ＝１９３．３９５ｎｍとし、δλ＝０．１７ｎｍ（＝１９３．４８ｎｍ−１９３．３１ｎｍ）とすると、ピッチｐと距離Ｄとの関係は、図４及び図５に示されるような関係になる。即ち、ピッチｐが広くなると、タルボ距離Ｚｔだけ結像距離ＦＤを連続的に変化させるために必要となるマスク５１からの距離Ｄは長くなる。
【００３９】
ここで、マスク５１からｍ番目となるタルボ効果による結像面までの距離をＺｍｔとすると、Ｚｍｔ＝ｍ×Ｚｔとなる。
【００４０】
パルスレーザ光の波長λをδλ変化させた場合の、マスク５１からｍ番目の結像面までの距離Ｚｍｔの変化量をδＺｍｔとすると、変化量δＺｍｔは数３に示す式であらわされる。
【００４１】
【数３】
2015008731.tif 000005
波長λを変化させた場合のマスク５１からｍ番目の結像面までの距離の変化量δＺｍｔが、タルボ距離Ｚｔ以上であれば、即ち、δＺｍｔ≧Ｚｔであれば、パルスレーザ光の波長λを変化させることのみによって、連続的に結像距離ＦＤを変化させることができる。よって、数３に示す式より、数４に示す式が導かれ、数５に示される式となる。
【００４２】
【数４】
2015008731.tif 000006
【００４３】
【数５】
2015008731.tif 000007
ここで、ピッチｐ＝２００ｎｍ、波長λ＝１９３．３１ｎｍ、δλ＝０．１７ｎｍの場合、ｍ＞８２４．７９３となる。よって、マスク５１からの距離がタルボ距離において８２５番目（０．２８ｍｍ）以上、即ち、マスク５１とウェハ１０との距離がタルボ距離Ｚｔの８２５倍以上であれば、パルスレーザ光の波長λを調整するだけで、結像距離ＦＤを連続的に変化させることができる。尚、図６は、数３に示す式における整数ｍとマスク５１からｍ番目の結像面までの距離の変化量δＺｍｔとの関係を示すものである。また、図７は、ピッチｐと整数ｍとの関係を示すものである。
【００４４】
波長λを変化させたときのマスク５１からｍ番目の結像面までの距離の変化量δＺｍｔが、タルボ距離Ｚｔ未満の場合、即ち、δＺｍｔ＜Ｚｔである場合には、パルスレーザ光の波長λを変化させることのみでは、結像距離ＦＤをウェハ１０までの距離ＭＤに合わせ込めないことがあり得る。結像距離ＦＤをウェハ１０までの距離ＭＤに合わせ込めない場合には、ウェハステージ６０をδＺｍｔ以下の距離だけ移動させてもよい。これにより距離ＭＤをずらしたならば、その後パルスレーザ光の波長λを変化させることによって、結像距離ＦＤを距離ＭＤに合わせ込めるようになり得る。仮に、ウェハステージ６０の位置調整精度が、後述の焦点深度より粗いとしても、パルスレーザ光の波長λを変化させることによって、結像距離ＦＤを精度よく調整できる。
【００４５】
２．５．２  ＫｒＦエキシマレーザ
上述した内容は、レーザ光源１００として、ＡｒＦエキシマレーザを用いた場合におけるものであるが、レーザ光源１００としてＫｒＦエキシマレーザを用いてもよい。レーザ光源１００としてＫｒＦエキシマレーザを用いた場合では、マスク５１における周期パターン５１ａにおけるピッチｐと、タルボ距離Ｚｔだけ結像距離ＦＤを変化させるために必要なマスク５１からの距離Ｄとの関係は、ＡｒＦエキシマレーザの場合と異なる。具体的には、ピッチｐを２５０ｎｍとし、波長を２４８．１８５ｎｍ〜２４８．５３５ｎｍの範囲で変化させた場合、即ち、δλ＝０．３５ｎｍとし、波長λ＝２４８．３６ｎｍとした場合、数５に示す式より、ｍ＞５０８．１９となる。よって、マスク５１からの距離がタルボ距離において５０９番目（０．２０ｍｍ）以上、即ち、マスク５１とウェハ１０との距離がタルボ距離Ｚｔの５０９倍以上であれば、パルスレーザ光の波長λを調整するだけで、結像距離ＦＤを連続的に変化させることができる。
【００４６】
尚、λ＝２４８．３６ｎｍとし、δλ＝０．３５ｎｍ（＝２４８．１８５ｎｍ−２４８．５３５ｎｍ）とすると、ピッチｐと距離Ｄとの関係は、図８に示されるような関係になる。即ち、レーザ光源１００に、ＫｒＦエキシマレーザを用いた場合も、ＡｒＦエキシマレーザの場合と同様に、ピッチｐが広くなると、タルボ距離Ｚｔだけ結像距離ＦＤを変化させるために必要なマスク５１からの距離Ｄは長くなる。
レーザ光源１００は、上述したＡｒＦエキシマレーザ及びＫｒＦエキシマレーザに限られず、波長３５２ｎｍの紫外線を出射するＸｅＦエキシマレーザ装置や、波長１５７ｎｍの紫外線を出射するＦ２エキシマレーザ装置であってもよい。また、レーザ光源１００は、後述のように固体レーザを用いたものであってもよい。
【００４７】
２．５．３  パルスレーザ光のスペクトル線幅Δλと焦点深度ＤＯＦとの関係
次に、レーザ光源１００より出射されるパルスレーザ光のスペクトル線幅Δλと焦点深度ＤＯＦとの関係について説明する。上述したように、パルスレーザ光の波長λを変化させることにより、結像距離ＦＤを変化させることができるため、スペクトル線幅Δλが広ければ焦点深度（ＤＯＦ）を深くすることができる。具体的には、図９に示されるように、スペクトル線幅Δλを広くすることにより、焦点深度（ＤＯＦ）を深くすることができる。
【００４８】
このため、制御部７０における不図示の記憶部に、焦点深度ＤＯＦとスペクトル線幅Δλとの関係を示す近似式や数値データを記憶させておいてもよい。制御部７０は、不図示の記憶部に記憶されている焦点深度ＤＯＦとスペクトル線幅Δλとの関係を示す近似式または数値データより、目標スペクトル線幅Δλｔを算出し、レーザ光源１００に送信してもよい。レーザ光源１００は、目標スペクトル線幅Δλｔとなるように、出射されるパルスレーザ光を調整してもよい。
【００４９】
２．５．４  パルスレーザ光の偏光方向
次に、レーザ光源１００から出射されるパルスレーザ光の偏光方向とマスク５１における周期パターン５１ａの配列方向との関係について図１０及び図１１に基づき説明する。図１０及び図１１に示されるように、マスク５１の周期パターン５１ａを構成する１つ１つのライン又はスペースが紙面に対し垂直に延びており、周期パターン５１ａの配列方向が紙面に対し平行であってもよい。マスク５１に入射するパルスレーザ光が直線偏光であってもよい。
【００５０】
図１０は、マスク５１に入射するパルスレーザ光の偏光方向が紙面に対して垂直である場合、即ち、マスク５１における周期パターン５１ａを構成する１つ１つのライン又はスペースの延びる方向とパルスレーザ光の偏光方向が平行である場合を示すものである。言い換えるならば、マスク５１における周期パターン５１ａの配列方向（ピッチ方向）とパルスレーザ光の偏光方向が垂直である場合を示すものである。この場合、マスク５１における周期パターン５１ａの配列方向に対し、垂直方向の直線偏光であるパルスレーザ光は、干渉性が高くなるため、タルボ距離Ｚｔにおいて、コントラストの高い干渉縞が生成され得る。
【００５１】
図１１は、マスク５１に入射するパルスレーザ光の偏光方向が紙面に対して平行である場合、即ち、マスク５１における周期パターン５１ａを構成する１つ１つのライン又はスペースの延びる方向とパルスレーザ光の偏光方向が垂直である場合を示すものである。言い換えるならば、マスク５１における周期パターン５１ａの配列方向（ピッチ方向）とパルスレーザ光の偏光方向が平行である場合を示すものである。この場合、マスク５１における周期パターン５１ａの配列方向に対し、平行方向の直線偏光であるパルスレーザ光は、干渉性が低いため、タルボ距離Ｚｔにおいて、コントラストの低い干渉縞が生成され得る。
【００５２】
以上のことから、マスク５１における周期パターン５１ａを構成する１つ１つのライン又はスペースの延びる方向に対して、パルスレーザ光の偏光方向が略垂直となるように、マスク５１にパルスレーザ光を入射させるのが好ましい。これによって、コントラストの高い干渉縞が生成され得る。
【００５３】
また、マスク５１において、四角形、または、円形のパターンを２次元的に配列した周期パターン５１ａの場合には、円偏光のパルスレーザ光を入射させることによって、図１２に示すような、２次元方向に周期的な干渉縞を生じさせ得る。
【００５４】
３．  レーザ光源
次に、図１３に基づき、レーザ光源１００について説明する。
【００５５】
３．１  構成
レーザ光源１００は、部分反射ミラー１１５、波面制御部１２１、波長可変モジュール１１４、レーザチャンバ１１０、第１のビームスプリッタ１１６、偏光制御部１２２、エネルギモニタ１１７、分光器１１８、出射口シャッタ１１９、電源１１３、波長制御部１４０、レーザ制御部１３０を含んでいてもよい。
【００５６】
部分反射ミラー１１５と波長可変モジュール１１４により、レーザ共振器が構成されてもよい。
【００５７】
波長可変モジュール１１４は、第１のプリズム１１４ａ、第２のプリズム１１４ｂ、グレーティング１１４ｃ、回転ステージ１１４ｄを含んでいてもよい。第１のプリズム１１４ａ及び第２のプリズム１１４ｂは、レーザチャンバ１１０から出射されたパルスレーザ光のビームが拡大するように配置されていてもよい。グレーティング１１４ｃの配置は、入射角度と回折角度が同じとなるようなリトロー配置であってもよい。
【００５８】
第２のプリズム１１４ｂは回転ステージ１１４ｄに設置されていてもよい。回転ステージ１１４ｄにより第２のプリズム１１４ｂを回転させることにより、グレーティング１１４ｃに入射するパルスレーザ光の入射角度（＝回折角度）を変化させてもよい。
【００５９】
第１のプリズム１１４ａ及び第２のプリズム１１４ｂにおいて、パルスレーザ光が入射及び出射する面には、Ｐ偏光を高透過し、Ｓ偏光を高反射する膜が成膜されていてもよい。
【００６０】
レーザチャンバ１１０は、レーザ共振器の光路上に配置されていてもよい。レーザチャンバ１１０は、ウインド１１０ａ、１１０ｂ、１対の放電電極１１１ａ、１１１ｂを含んでいてもよい。ウインド１１０ａ及び１１０ｂは、ブリュースタ角で配置されてもよい。レーザチャンバ１１０には、レーザゲイン媒質となるＡｒＦレーザガスが封入されていてもよい。電源１１３には、１対の放電電極１１１ａ、１１１ｂ間にパルス状の高電圧を印加するための制御を行うスイッチ１１３ａが設けられていてもよい。
【００６１】
波面制御部１２１は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。波面制御部１２１は、シリンドリカル凹レンズ１２１ａ、シリンドリカル凸レンズ１２１ｂ、シリンドリカル凹レンズ１２１ａを動かす１軸ステージ１２１ｃを含んでいてもよい。
【００６２】
第１のビームスプリッタ１１６は、部分反射ミラー１１５から出射されたパルスレーザ光の光路上に配置されていてもよい。第１のビームスプリッタ１１６は、入射したパルスレーザ光を反射光と透過光とに分離してもよい。エネルギモニタ１１７及び分光器１１８は、第１のビームスプリッタ１１６における反射光が入射する位置に配置されてもよい。第１のビームスプリッタ１１６は、表面にＰ偏光とＳ偏光の反射率が略同じとなる膜が成膜されていてもよい。
【００６３】
偏光制御部１２２は、第１のビームスプリッタ１１６における透過光が入射する位置に設置されていてもよい。偏光制御部１２２は、λ／２板１２２ａ、λ／４板１２２ｂ、回転ステージ１２２ｃ、回転ステージ１２２ｄを含んでもよい。λ／２板１２２ａ及びλ／４板１２２ｂは、ＭｇＦ２結晶により形成されていてもよい。
【００６４】
λ／２板１２２ａは、回転ステージ１２２ｃの上に設置されており、回転ステージ１２２ｃにより、パルスレーザ光の光路軸を中心に回転させられてもよい。λ／４板１２２ｂは、回転ステージ１２２ｄの上に設置されており、回転ステージ１２２ｄにより、パルスレーザ光の光路軸を中心に回転させられてもよい。λ／２板１２２ａ及びλ／４板１２２ｂにおける光学軸と、出射されたパルスレーザ光の偏光方向との角度が、それぞれ所定の角度となるように、λ／２板１２２ａ及びλ／４板１２２ｂが回転させられてもよい。偏光制御部１２２から出射されたパルスレーザ光の光路上には、出射口シャッタ１１９が設けられてもよい。
【００６５】
エネルギモニタ１１７は、第２のビームスプリッタ１１７ａ、パルスエネルギセンサ１１７ｂを含んでもよい。第２のビームスプリッタ１１７ａは、表面にＰ偏光とＳ偏光の反射率が略同じとなる膜が成膜されていてもよい。
【００６６】
第１のビームスプリッタ１１６における反射光は、第２のビームスプリッタ１１７ａに入射し、第２のビームスプリッタ１１７ａにおいて、反射光と透過光とに分離されてもよい。第２のビームスプリッタ１１７ａにおける反射光は、パルスエネルギセンサ１１７ｂに入射してもよい。また、第２のビームスプリッタ１１７ａにおける透過光は、分光器１１８に入射してもよい。
【００６７】
分光器１１８は、拡散板等の拡散素子１１８ａ、エタロン１１８ｂ、集光レンズ１１８ｃ、ラインセンサ１１８ｄを含んでいてもよい。拡散素子１１８ａ、エタロン１１８ｂ、集光レンズ１１８ｃ、ラインセンサ１１８ｄは、この順で配置され、集光レンズ１１８ｃの焦点面にラインセンサ１１８ｄが位置するように配置されてもよい。
【００６８】
３．２  動作
レーザ制御部１３０は、露光部における制御部７０からパルスレーザ光の目標の光学パラメータの情報を受信してもよい。目標の光学パラメータには、例えば、目標波長λｔ、目標スペクトル線幅Δλｔ、目標偏光面角度θｔ及び目標位相差φｔを含んでいてもよい。
【００６９】
レーザ制御部１３０は、制御部７０に露光停止信号を出力し、出射口シャッタ１１９を閉じるように制御してもよい。
【００７０】
レーザ制御部１３０は、波長制御部１４０に目標波長λｔと、目標スペクトル線幅Δλｔを送信してもよい。
【００７１】
レーザ制御部１３０の制御により、電源１１３は、所定の印加電圧と所定の繰り返し周波数で、１対の放電電極１１１ａ、１１１ｂ間にパルス状の高電圧を印加することにより、レーザチャンバ１１０内において放電を生じさせてもよい。
【００７２】
レーザチャンバ１１０内における１対の放電電極１１１ａ、１１１ｂ間において放電が生じると、ＡｒＦレーザガスが励起され、部分反射ミラー１１５と波長可変モジュール１１４により構成されるレーザ共振器によってレーザ発振が行われ得る。レーザ発振により生じたパルスレーザ光は、部分反射ミラー１１５より出射され得る。例えば、部分反射ミラー１１５からは、紙面に対して平行な偏光方向のパルスレーザ光が出力され得る。
【００７３】
部分反射ミラー１１５から出射されたパルスレーザ光は、第１のビームスプリッタ１１６において一部は反射され、エネルギモニタ１１７に入射してもよい。エネルギモニタ１１７に入射したパルスレーザ光は、エネルギモニタ１１７における第２のビームスプリッタ１１７ａによって一部反射され、パルスエネルギセンサ１１７ｂに入射し得る。パルスエネルギセンサ１１７ｂでは、入射したパルスレーザ光のパルスエネルギを計測し、パルスエネルギセンサ１１７ｂにおいて計測されたパルスエネルギの情報は、レーザ制御部１３０に送信されてもよい。
【００７４】
第２のビームスプリッタ１１７ａを透過した光は、分光器１１８に入射してもよい。分光器１１８に入射したパルスレーザ光は、拡散素子１１８ａによって拡散された後、エタロン１１８ｂに入射し得る。
【００７５】
エタロン１１８ｂに入射したパルスレーザ光は、エタロン１１８ｂを透過し、集光レンズ１１８ｃによって集光された後、ラインセンサ１１８ｄの計測面において干渉縞を生成し得る。生成された干渉縞は、ラインセンサ１１８ｄにおいて計測され、ラインセンサ１１８ｄにおいて計測された情報は、波長制御部１４０に送信されてもよい。
【００７６】
波長制御部１４０は、ラインセンサ１１８ｄにおいて計測された干渉縞の直径から、パルスレーザ光の発振波長λを算出し、干渉縞の幅からスペクトル線幅Δλを算出してもよい。波長制御部１４０は、目標波長λｔと発振波長λとの差δλ（＝λ−λｔ）と、目標スペクトル線幅Δλｔと計測されたスペクトル線幅Δλとの差δΔλ（＝Δλ−Δλｔ）を算出してもよい。
【００７７】
波長制御部１４０は、δλだけパルスレーザ光の発振波長がシフトするように、回転ステージ１１４ｄに信号を送信してもよい。回転ステージ１１４ｄによって第２のプリズム１１４ｂを回転させることにより、グレーティング１１４ｃにおけるパルスレーザ光の入射角度（＝回折角度）が変化し、パルスレーザ光の発振波長が変化し得る。
【００７８】
波長制御部１４０は、δΔλだけパルスレーザ光のスペクトル線幅が変化するように、１軸ステージ１２１ｃに信号を送信してもよい。波長制御部１４０は、１軸ステージ１２１ｃによりシリンドリカル凹レンズ１２１ａを動かし、シリンドリカル凹レンズ１２１ａとシリンドリカル凸レンズ１２１ｂとの間隔を調整することにより、レーザ共振器内におけるパルスレーザ光の波面を変化させてもよい。これにより、波長可変モジュール１１４におけるグレーティング１１４ｃに入射するパルスレーザ光の波面が変化するため、パルスレーザ光のスペクトル線幅を変化させ得る。以上により、パルスレーザ光の発振波長λは目標波長λｔに近づき、スペクトル線幅Δλは目標スペクトル線幅Δλｔに近づき得る。
【００７９】
波長制御部１４０は、｜δλ｜及び｜δΔλ｜の情報をレーザ制御部１３０に送信してもよい。
【００８０】
レーザ制御部１３０は、紙面に対して略平行な直線偏光のレーザ光が目標の偏光パラメータ（目標偏光面角度θｔと目標位相差φｔ）を有するレーザ光に変換されるように、回転ステージ１２２ｃ及び１２２ｄにそれぞれ制御信号を送信してもよい。
【００８１】
レーザ制御部１３０は、｜δλ｜及び｜δΔλ｜が許容範囲に入ったと判断すると、レーザ発振を停止し、制御部７０に露光開始信号を送信し、また、出射口シャッタ１１９に出射口シャッタ１１９を開く信号を送信してもよい。
【００８２】
露光装置の制御部７０は、目標パルスエネルギと発光トリガをレーザ制御部１３０に送信してもよい。これにより、レーザ発振させてもよい。
【００８３】
以上により、目標波長λｔ、目標スペクトル線幅Δλｔ、目標の偏光パラメータ（目標偏光面角度θｔと目標位相差φｔ）を有するパルスレーザ光が露光装置に入射し得る。
【００８４】
３．３  作用
分光器１１８によって、発振したパルスレーザ光の発振波長λを検出して、波長可変モジュール１１４における第２のプリズム１１４ｂの回転角度を制御しているので、出力されるパルスレーザ光の波長を目標値にフィードバック制御することができる。また、分光器１１８によって、発振したパルスレーザ光のスペクトル線幅Δλを検出して、波面制御部１２１を制御しているので、出射されるパルスレーザ光のスペクトル線幅を目標値にフィードバック制御することができる。
【００８５】
また、偏光制御部１２２において、λ／４板１２２ａとλ／２板１２２ｂの回転角度を制御することによって、パルスレーザ光を目標偏光面角度θｔと目標位相差φｔに変換することができる。
【００８６】
３．４  その他
上記においては、パルスレーザ光の波長λを変化させるために、波長可変モジュール１１４における第２のプリズム１１４ｂを回転させた。しかしながら、他の方法として、第１のプリズム１１４ａまたはグレーティング１１４ｃを回転させてパルスレーザ光の波長を変化させてもよい。
【００８７】
また、上記においては、パルスレーザ光のスペクトル線幅Δλを変化させるために、レーザ共振器内に波面制御部１２１を設けた。しかしながら、他の方法として、波長可変モジュール１１４の第１のプリズム１１４ａ及び第２のプリズム１１４ｂをプリズムビームエキスパンダとして用い倍率を制御してもよい。
【００８８】
また、上記においては、偏光制御部１２２における偏光を制御する素子として、λ／４板１２２ａとλ／２板１２２ｂとを用いた。しかしながら、他の方法として、反射型のλ／２位相がずれるリターダと、λ／４位相がずれるリターダとを用いてもよい。
【００８９】
また、マスク５１の周期パターン５１ａが、ライン＆スペースのみの場合は、λ／２板１２２ｂのみを配置して、直線偏光の偏光方向のみを制御してもよい。
また、偏光制御部１２２は、部分反射ミラー１１５とマスク５１と間の光路上であればどこに配置されてもよい。偏光制御部１２２が、光路管２０、光学系４０等を含む露光部に配置される場合、偏光制御部１２２は制御部７０によって制御されてもよい。
【００９０】
４．  レーザ光源の制御
４．１  レーザ光源の制御方法１
次に、図１４に基づき本開示の露光装置におけるレーザ光源の第１の制御方法について説明する。尚、図１４は、主に制御部７０における制御を示すものである。
【００９１】
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、マスク５１をマスクステージ５０に設置してもよい。
【００９２】
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、ウェハ１０をウェハステージ６０に設置してもよい。
【００９３】
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、距離センサ５２により、マスク５１とウェハ１０との距離ＭＤを測定してもよい。この後、距離センサ５２により測定された距離ＭＤの情報は、制御部７０に送信されてもよい。
【００９４】
次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、制御部７０は、距離ＭＤがタルボ距離Ｚｔのｍ倍になるように、レーザ光源１００より出射されるパルスレーザ光の目標波長λｔを算出してもよい。
【００９５】
次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、制御部７０は、ウェハ１０の表面において、所定の焦点深度を得ることができるように、レーザ光源１００より出射されるパルスレーザ光の目標スペクトル線幅Δλｔを算出してもよい。
【００９６】
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、制御部７０は、マスク５１における周期パターン５１ａに応じて、所定の解像力が得られるように、パルスレーザ光の目標偏光面角度θｔ及び目標位相差φｔを算出してもよい。
【００９７】
次に、ステップ１１４（Ｓ１１４）において、制御部７０は、レーザ光源１００より出射されるパルスレーザ光の目標の光学パラメータをレーザ制御部１３０に送信してもよい。目標の光学パラメータは、パルスレーザ光の目標波長λｔ、目標スペクトル線幅Δλｔ、目標偏光面角度θｔ及び目標位相差φｔを含んでいてもよい。
【００９８】
次に、ステップ１１６（Ｓ１１６）において、制御部７０は、レーザ制御部１３０から受信した波長及びスペクトル線幅を含む光学パラメータが許容範囲内であるか否かを判断してもよい。光学パラメータが許容範囲内である場合には、ステップ１１８に移行してもよい。また、光学パラメータが許容範囲内ではない場合には、ステップ１１６を繰り返してもよい。
【００９９】
ステップ１１８（Ｓ１１８）において、制御部７０は、レーザ制御部１３０に目標パルスエネルギと発光トリガを送信してもよい。
【０１００】
次に、ステップ１２０（Ｓ１２０）において、制御部７０は、露光量が所定の露光量になったか否かを判断してもよい。所定の露光量になっていない場合には、ステップ１１８に移行してもよい。所定の露光量になった場合には、露光を終了し、この制御方法を終了してもよい。尚、露光量は、ウェハ１０の近傍に設置した不図示の露光量センサ等により測定してもよい。
【０１０１】
４．２  レーザ光源の制御方法２
次に、本開示の露光装置におけるレーザ光源の第２の制御方法について説明する。この実施の形態では、波長λ１と波長λ２のパルスレーザ光を用いることにより、マスク５１における周期パターン５１ａのピッチｐの半分のパターンを露光するものであってもよい。
【０１０２】
最初に、制御部７０は、図１５に示すように、マスク５１からのウェハ１０（露光面）までの距離ＭＤがタルボ距離Ｚｔのｍ倍となるように第１の目標波長λ１ｔを算出し、この波長のパルスレーザ光により露光を行ってもよい。
【０１０３】
次に、制御部７０は、図１６に示すように、マスク５１からのウェハ１０（露光面）までの距離ＭＤがタルボ距離Ｚｔの（ｍ＋０．５）倍となるように第２の目標波長λ２ｔを算出し、この波長のパルスレーザ光により露光を行ってもよい。
【０１０４】
このように２回露光を行うことにより、マスク５１における周期パターン５１ａのピッチｐの半分のピッチ（ｐ／２）のパターンを露光することができる。
【０１０５】
次に、上述した露光方法におけるレーザ光源の制御方法について、図１７に基づき説明する。尚、図１７は、主に制御部７０における制御を示すものである。
【０１０６】
図１７に示されるステップ２０２（Ｓ２０２）からステップ２２０（Ｓ２２０）までの処理は、それぞれ、図１４を参照しながら説明したステップ１０２（Ｓ１０２）からステップ１２０（Ｓ１２０）までの処理とほぼ同様でもよい。
【０１０７】
但し、ステップ２０８（Ｓ２０８）において、目標波長λｔ（図１４参照）の代わりに、距離ＭＤがタルボ距離Ｚｔのｍ倍になるような第１の目標波長λ１ｔが算出されてもよい。また、ステップ２１４（Ｓ２１４）において、目標波長λｔ（図１４参照）の代わりに第１の目標波長λ１ｔがレーザ制御部１３０に送信されてもよい。ステップ２２０（Ｓ２２０）において、所定の露光量になった場合には、ステップ２２２に移行してもよい。
【０１０８】
図１７に示されるステップ２２２（Ｓ２２２）からステップ２３０（Ｓ２３０）までの処理は、それぞれ、図１４を参照しながら説明したステップ１０８（Ｓ１０８）及びステップ１１４（Ｓ１１４）からステップ１２０（Ｓ１２０）までの処理とほぼ同様でもよい。
【０１０９】
但し、ステップ２２２（Ｓ２２２）において、目標波長λｔ（図１４参照）の代わりに、距離ＭＤがタルボ距離Ｚｔの（ｍ＋０．５）倍になるような第２の目標波長λ２ｔが算出されてもよい。また、ステップ２２４（Ｓ２２４）において、目標波長λｔ（図１４参照）の代わりに第２の目標波長λ２ｔがレーザ制御部１３０に送信されてもよい。
【０１１０】
４．３  レーザ光源の制御方法３
次に、本開示の露光装置におけるレーザ光源の第３の制御方法について、図１８に基づき説明する。この実施の形態では、マスクのピッチｐの値を受信するステップが加えられていてもよい。尚、図１８は、主に制御部７０における制御を示すものである。
【０１１１】
最初に、ステップ５００（Ｓ５００）において、制御部７０は、マスク５１における周期パターン５１ａのピッチｐの値を受信してもよい。
例えば、ピッチｐの情報を含むバーコード（図示せず）がマスク５１に印刷されている場合に、そのバーコードをバーコードリーダー（図示せず）で読み取ることにより、ピッチｐの値を受信してもよい。
あるいは、マスク５１を特定する情報を含むバーコードがマスク５１に印刷されている場合に、そのバーコードを読み取ってもよい。マスク５１が特定された後、当該マスク５１に対応するピッチｐの情報を、図示しないデータベースで検索し、検索された情報を受信してもよい。
あるいはまた、図示しないキーボード等を用いてオペレータが入力するピッチｐの情報を、制御部７０が受け付けてもよい。
【０１１２】
その後のステップ５０２（Ｓ５０２）からステップ５２０（Ｓ５２０）までの処理は、それぞれ、図１４を参照しながら説明したステップ１０２（Ｓ１０２）からステップ１２０（Ｓ１２０）までの処理とほぼ同様でもよい。但し、ステップ５０８（Ｓ５０８）においては、ステップ５００（Ｓ５００）で受信されたピッチｐの値と、ステップ５０６（Ｓ５０６）で測定された距離ＭＤの値とに基づいて、目標波長λｔが算出されてもよい。
【０１１３】
４．４  レーザ光源の制御方法４
次に、本開示の露光装置におけるレーザ光源の第４の制御方法について、図１９に基づき説明する。この実施の形態では、マスク５１からウェハ１０までの目標距離Ｄｔを設定して、この目標距離Ｄｔに基づいてウェハステージ６０が制御されてもよい。尚、図１９は、主に制御部７０における制御を示すものである。
【０１１４】
最初に、ステップ６００（Ｓ６００）において、制御部７０は、マスク５１からウェハ１０までの目標距離Ｄｔを受信してもよい。
例えば、マスク５１にバーコード（図示せず）が印刷され、そのバーコードに、目標距離Ｄｔの情報とパルスレーザ光の目標波長λｔの情報とが含まれている場合に、そのバーコードをバーコードリーダー（図示せず）で読み取り、目標距離Ｄｔの値を受信してもよい。
あるいは、マスク５１を特定する情報を含むバーコードがマスク５１に印刷されている場合に、そのバーコードを読み取ってもよい。マスク５１が特定された後、当該マスク５１に対応する目標距離Ｄｔの情報を、図示しないデータベースで検索し、検索された情報を受信してもよい。
あるいはまた、図示しないキーボード等を用いてオペレータが入力する目標距離Ｄｔの情報を、制御部７０が受け付けてもよい。
【０１１５】
目標距離Ｄｔは、マスク５１のピッチｐとパルスレーザ光の目標波長λｔとに基づいて、上述の数１に示されるタルボ距離Ｚｔの整数倍の値として算出されるものでもよい。
【０１１６】
次に、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、制御部７０は、パルスレーザ光の目標波長λｔを一定値λ０に設定してもよい。一定値λ０は、たとえば、上述のステップ６００（Ｓ６００）においてバーコードから読み取られた目標波長λｔの値と同じでもよい。
【０１１７】
その後のステップ６０２（Ｓ６０２）及びステップ６０４（Ｓ６０４）の処理は、それぞれ、図１４を参照しながら説明したステップ１０２（Ｓ１０２）及びステップ１０４（Ｓ１０４）の処理とほぼ同様でもよい。
【０１１８】
ステップ６０４（Ｓ６０４）の次に、ステップ６０８（Ｓ６０８）において、制御部７０は、マスクとウェハの距離ＭＤが目標距離Ｄｔに近づくように、ウェハステージ６０を制御してもよい。パルスレーザ光の目標波長λｔは、上述のλ０のまま変更されなくてもよい。
【０１１９】
その後のステップ６１０（Ｓ６１０）からステップ６２０（Ｓ６２０）までの処理は、それぞれ、図１４を参照しながら説明したステップ１１０（Ｓ１１０）からステップ１２０（Ｓ１２０）までの処理とほぼ同様でもよい。
【０１２０】
４．５  レーザ光源の制御方法５
次に、本開示の露光装置におけるレーザ光源の第５の制御方法について、図２０に基づき説明する。この実施の形態では、マスク５１における周期パターン５１ａのピッチ方向の角度αを受信し、このピッチ方向の角度αに基づいて、パルスレーザ光の目標偏光面角度θｔが算出されてもよい。尚、図２０は、主に制御部７０における制御を示すものである。
【０１２１】
最初に、ステップ７００（Ｓ７００）において、制御部７０は、マスク５１における周期パターン５１ａのピッチ方向の角度αを受信してもよい。
例えば、マスク５１にバーコード（図示せず）が印刷され、そのバーコードに、ピッチ方向の角度αの情報が含まれている場合に、そのバーコードをバーコードリーダー（図示せず）で読み取ることにより、ピッチ方向の角度αの値を受信してもよい。
あるいは、マスク５１を特定する情報を含むバーコードがマスク５１に印刷されている場合に、そのバーコードを読み取ってもよい。マスク５１が特定された後、当該マスク５１に対応するピッチ方向の角度αの情報を、図示しないデータベースで検索し、検索された情報を受信してもよい。
あるいはまた、図示しないキーボード等を用いてオペレータが入力するピッチ方向の角度αの情報を、制御部７０が受け付けてもよい。
【０１２２】
次に、ステップ７０１（Ｓ７０１）において、ピッチ方向の角度αに９０［ｄｅｇ］を加算した値を算出し、目標偏光面角度θｔとしてもよい。ピッチ方向の角度αと目標偏光面角度θｔとをほぼ垂直とすることにより、高いコントラストの干渉パターンを形成することができる。
【０１２３】
その後のステップ７０２（Ｓ７０２）〜ステップ７２０（Ｓ７２０）の処理は、それぞれ、図１４を参照しながら説明したステップ１０２（Ｓ１０２）〜ステップ１２０（Ｓ１０４）の処理とほぼ同様でもよい。
【０１２４】
但し、ステップ７１２（Ｓ７１２）において、制御部７０は、目標偏光面角度θｔを算出せず、目標位相差φｔのみを算出してもよい。目標偏光面角度θｔとしては、ステップ７０１（Ｓ７０１）において算出されたものが用いられてもよい。
【０１２５】
４．６  レーザ制御部における制御
次に、図２１に基づきレーザ光源１００のレーザ制御部１３０における制御について説明する。
【０１２６】
最初に、ステップ３０２（Ｓ３０２）において、レーザ制御部１３０による制御により、出射口シャッタ１１９を閉じ、制御部７０に露光禁止信号を送信してもよい。
【０１２７】
次に、ステップ３０４（Ｓ３０４）において、レーザ制御部１３０は、制御部７０より目標の光学パラメータを受信してもよい。目標の光学パラメータは、パルスレーザ光の目標波長λｔ、目標スペクトル線幅Δλｔ、目標偏光面角度θｔ及び目標位相差φｔを含んでいてもよい。
【０１２８】
次に、ステップ３０６（Ｓ３０６）において、レーザ制御部１３０による制御により、偏光制御部１２２におけるλ／４板１２２ａ及びλ／２板１２２ｂを回転させてもよい。λ／４板１２２ａ及びλ／２板１２２ｂの回転は、レーザ光源１００から出力されるパルスレーザ光の偏光面及び位相差が、それぞれ目標偏光面角度θｔ及び目標位相差φｔに近づくように行われてもよい。
【０１２９】
次に、ステップ３０８（Ｓ３０８）において、レーザ制御部１３０は、波長制御部１４０に、目標波長λｔと目標スペクトル線幅Δλｔを送信してもよい。
【０１３０】
次に、ステップ３１０（Ｓ３１０）において、レーザ光源１００は、調整発振を開始してもよい。
【０１３１】
次に、ステップ３１２（Ｓ３１２）において、レーザ制御部１３０は、｜δλ｜≦δλｔｒ、かつ、｜δΔλ｜≦δΔλｔｒであるか否か判断してもよい。｜δλ｜≦δλｔｒ、かつ、｜δΔλ｜≦δΔλｔｒである場合には、ステップ３１４に移行してもよい。｜δλ｜≦δλｔｒ、かつ、｜δΔλ｜≦δΔλｔｒではない場合には、ステップ３１２を繰り返してもよい。尚、δλｔｒは波長λと目標波長λｔとの偏差の許容値であり、δΔλｔｒは、スペクトル線幅Δλと目標スペクトル線幅Δλｔとの偏差の許容値である。
【０１３２】
ステップ３１４（Ｓ３１４）において、レーザ光源１００は、調整発振を停止してもよい。
【０１３３】
次に、ステップ３１６（Ｓ３１６）において、レーザ制御部１３０は、制御部７０に調整発振終了信号を送信してもよい。
【０１３４】
次に、ステップ３１８（Ｓ３１８）において、レーザ制御部１３０による制御により、出射口シャッタ１１９を開き、制御部７０に露光準備完了信号を送信してもよい。
【０１３５】
次に、ステップ３２０（Ｓ３２０）において、レーザ制御部１３０は、出射されるパルスレーザ光のパルスエネルギが目標パルスエネルギに近づくように、電源１１３における１対の放電電極１１１ａ、１１１ｂ間に印加する電圧を制御してもよい。
【０１３６】
次に、ステップ３２２（Ｓ３２２）において、レーザ光源１００は、制御部７０からの発光トリガ信号に同期してレーザ発振してもよい。
【０１３７】
次に、ステップ３２４（Ｓ３２４）において、レーザ制御部１３０は、制御部７０によって算出される目標の光学パラメータが変更されたか否かを判断してもよい。目標の光学パラメータが変更された場合には、ステップ３０２に移行してもよい。目標の光学パラメータが変更されていない場合には、ステップ３２６に移行してもよい。
【０１３８】
ステップ３２６（Ｓ３２６）において、レーザ制御部１３０は、｜δλ｜≦δλｔｒ、かつ、｜δΔλ｜≦δΔλｔｒであるか否か判断してもよい。｜δλ｜≦δλｔｒ、かつ、｜δΔλ｜≦δΔλｔｒである場合には、ステップ３１８に移行してもよい。｜δλ｜≦δλｔｒ、かつ、｜δΔλ｜≦δΔλｔｒではない場合には、ステップ３２８に移行してもよい。
【０１３９】
ステップ３２８（Ｓ３２８）において、レーザ制御部１３０による制御により、出射口シャッタ１１９を閉じ、制御部７０に露光禁止信号を送信してもよい。その後、ステップ３１０に移行してもよい。
【０１４０】
４．７  波長制御部における制御
次に、図２２に基づきレーザ光源１００の波長制御部１４０における制御について説明する。
【０１４１】
最初に、ステップ４０２（Ｓ４０２）において、波長制御部１４０は、レーザ制御部１３０から目標波長λｔと目標スペクトル線幅Δλｔとを受信してもよい。
【０１４２】
次に、ステップ４０４（Ｓ４０４）において、波長制御部１４０は、レーザ光源１００がレーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振した場合には、ステップ４０６に移行してもよい。レーザ発振していない場合には、ステップ４０４を繰り返してもよい。
【０１４３】
ステップ４０６（Ｓ４０６）において、分光器１１８におけるラインセンサ１１８ｄにおいて干渉縞のパターンを検出してもよい。
【０１４４】
次に、ステップ４０８（Ｓ４０８）において、波長制御部１４０は、検出した干渉縞のパターンより、出射されたパルスレーザ光の発振波長λとスペクトル線幅Δλを算出してもよい。
【０１４５】
次に、ステップ４１０（Ｓ４１０）において、波長制御部１４０は、パルスレーザ光の波長λと目標波長λｔとの差δλ、及び、パルスレーザ光のスペクトル線幅Δλと目標スペクトル線幅Δλｔとの差δΔλｔを算出してもよい。具体的には、差δλはδλ＝λ−λｔより算出し、差δΔλはδΔλ＝Δλ−Δλｔより算出してもよい。
【０１４６】
次に、ステップ４１２（Ｓ４１２）において、波長制御部１４０は、レーザ制御部１３０を介して制御部７０に、差δλ及び差δΔλの値を送信してもよい。
【０１４７】
次に、ステップ４１４（Ｓ４１４）において、波長制御部１４０による制御により、パルスレーザ光の波長λが差δλだけ変化するように、波長可変モジュール１１４において、第２のプリズム１１４ｂを回転ステージ１１４ｄにより回転させてもよい。
【０１４８】
次に、ステップ４１６（Ｓ４１６）において、波長制御部１４０による制御により、パルスレーザ光のスペクトル線幅Δλが差δΔλだけ変化するように、シリンドリカル凹レンズ１２１ａを１軸ステージ１２１ｃにより動かしてもよい。
【０１４９】
次に、ステップ４１８（Ｓ４１８）において、波長制御部１４０は、目標波長λｔ及び目標スペクトル線幅Δλｔが変更されたか否かを判断してもよい。目標波長λｔ及び目標スペクトル線幅Δλｔが変更された場合には、ステップ４０２に移行してもよい。目標波長λｔ及び目標スペクトル線幅Δλｔが変更されていない場合には、ステップ４０４に移行してもよい。
【０１５０】
５．レーザ光源のバリエーション
本開示の露光装置においては、上記以外の構造のレーザ光源を用いてもよい。
【０１５１】
５．１  レーザ光源のバリエーション１
本開示の露光装置においては、図２３に示すＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式のレーザ光源を用いてもよい。図２３に示すレーザ光源は、ＭＯ２００とＰＯ３００とを含んでいてもよい。レーザ光源１００は、ＰＯ３００を含まない構成としてもよい。図２３（ａ）は、このレーザ光源の側面図であり、図２３（ｂ）はＰＯ３００の上面図である。尚、本願においては、ＭＯを発振器、ＰＯを増幅器と記載する場合がある。増幅器は、発振器から出射されたレーザ光のパワーを増幅するものであってもよい。
【０１５２】
ＭＯ２００は、部分反射ミラー２１５、波長可変モジュール２１４、ＭＯレーザチャンバ２１０、不図示のエネルギモニタ、電源、波長制御部、レーザ制御部等を含んでいてもよい。
【０１５３】
部分反射ミラー２１５と波長可変モジュール２１４により、レーザ共振器が構成されてもよい。波長可変モジュール２１４は、第１のプリズム２１４ａ、第２のプリズム２１４ｂ、グレーティング２１４ｃを含んでいてもよい。
【０１５４】
ＭＯレーザチャンバ２１０は、レーザ共振器の光路上に配置されていてもよい。ＭＯレーザチャンバ２１０は、ウインド２１０ａ、２１０ｂ、１対の放電電極２１１ａ、２１１ｂを含んでいてもよい。ウインド２１０ａ及び２１０ｂは、ブリュースタ角で配置されてもよい。ＭＯレーザチャンバ２１０には、レーザゲイン媒質となるＡｒＦレーザガスが封入されていてもよい。また、横モードを減らすために、中央部分に開口を有するアパーチャ板２５１、２５２がＭＯ２００の共振器内に配置されてもよい。
【０１５５】
ＭＯ２００から出射されたパルスレーザ光は、ＭＯ２００とＰＯ３００との間に設けられた第１の高反射ミラー２６１で反射され、ビームエキスパンダ２６０を介し、第２の高反射ミラー２６２で反射され、ＰＯ３００に入射してもよい。
【０１５６】
ＰＯ３００は、部分反射ミラー３１５、ＰＯレーザチャンバ３１０、第３の高反射ミラー３６３、第４の高反射ミラー３６４、第５の高反射ミラー３６５、第６の高反射ミラー３６６、不図示のエネルギモニタ、分光器、電源、レーザ制御部等を含んでいてもよい。
【０１５７】
ＰＯ３００に入射したパルスレーザ光は、第３の高反射ミラー３６３において反射され、部分反射ミラー３１５を透過し、第４の高反射ミラー３６４に入射してもよい。ＰＯ３００においては、部分反射ミラー３１５、第４の高反射ミラー３６４、第５の高反射ミラー３６５、第６の高反射ミラー３６６により、リング型のレーザ共振器が構成されてもよい。
【０１５８】
ＰＯレーザチャンバ３１０は、レーザ共振器の光路上に配置されていてもよい。ＰＯレーザチャンバ３１０は、ウインド３１０ａ、３１０ｂ、１対の放電電極３１１ａ、３１１ｂを含んでいてもよい。ウインド３１０ａ及び３１０ｂは、略ブリュースタ角で配置されてもよい。ＰＯレーザチャンバ３１０には、レーザゲイン媒質となるＡｒＦレーザガスが封入されていてもよい。
【０１５９】
ビームエキスパンダ２６０をＭＯ２００とＰＯ３００との間のパルスレーザ光の光路上に配置することにより、ＰＯ３００のＰＯレーザチャンバ３１０における放電空間をパルスレーザ光のビームにより満たすようにしてもよい。
【０１６０】
図１３に示されるような偏光制御部１２２は、ＰＯ３００から出射されたパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。ただし、ウインド３１０ａ及び３１０ｂは、約０度の入射角で配置された場合においては、偏光制御部１２２はＭＯ２００とＰＯ３００との間におけるパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。
【０１６１】
図１３に示されるような波面制御部１２１は、ＭＯ２００における部分反射ミラー２１５とＭＯレーザチャンバ２１０との間に配置されてもよい。
【０１６２】
５．２  レーザ光源のバリエーション２
ＭＯＰＯ方式のレーザ光源は、例えば、図２４に示されるように、中央部に貫通孔３３１ａを有する凹面高反射ミラー３３１と、凸面高反射ミラー３３２を含んでもよい。凹面高反射ミラー３３１はＰＯ３００の共振器のリアミラーとして、凸面高反射ミラー３３２はＰＯ３００のフロントミラーとして機能し、これらが不安定共振器を構成してもよい。このように、不安定共振器を備えた場合には、時間的コヒーレンスおよび偏光方向は、ＭＯ２００と同等となり得るが、空間的コヒーレンスはＭＯ２００よりも高くなり得る。レーザ光源１００は、ＰＯ３００を含まない構成としてもよい。
【０１６３】
また、ＭＯ２００の共振器内に、中央部分に開口を有するアパーチャ板２５１、２５２を配置してもよい。これにより、ＭＯ２００の横モード数を減らし、Ｘ方向だけでなくＹ方向における空間コヒーレンスを高くしてもよい。
【０１６４】
ＭＯ２００より出射されたパルスレーザ光は、第１の高反射ミラー２６１、第２の高反射ミラー２６２において反射され、ＰＯ３００に入射してもよい。ＰＯ３００に入射したパルスレーザ光は、凹面高反射ミラー３３１の貫通孔３３１ａから入射し、ウインド３１０ｂを介して、ＰＯレーザチャンバ３１０内の放電領域を通過することにより増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光は、ウインド３１０ａを介して、凸面高反射ミラー３３２に入射し、凸面高反射ミラー３３２において反射する際に、パルスレーザ光のビームが広げられてもよい。凸面高反射ミラー３３２において反射されてビームの広げられたパルスレーザ光は、ウインド３１０ａを介して、ＰＯレーザチャンバ３１０内に入射し、ＰＯレーザチャンバ３１０における放電領域で増幅され得る。ＰＯレーザチャンバ３１０における放電領域で増幅されたパルスレーザ光は、ウインド３１０ｂを介し、凹面高反射ミラー３３１で反射されることにより、コリメート光に変換されてもよい。このようにコリメート光に変換されたパルスレーザ光は、再び、ウインド３１０ｂを介し、ＰＯレーザチャンバ３１０における放電領域において増幅され、ウインド３１０ａを介し、パルスレーザ光として出射され得る。
【０１６５】
この方式では、ＰＯ３００がパルスレーザ光のビームを拡大する不安定共振器が配置されているため、図１３に示される構造のものと比べて、空間的コヒーレンスは高くなり得る。このため、露光装置により、タルボ効果によって生じる干渉縞のコントラストが高くなり得る。
【０１６６】
上記においては、貫通孔３３１ａを有する凹面高反射ミラー３３１と凸面高反射ミラー３３２により共振器が形成される場合について説明した。しかしながら、部分反射膜がコートされた第１のミラーと部分反射膜がコートされた第２のミラーにより共振器を形成し、部分反射膜が形成されている面におけるそれぞれの曲率が不安定共振器となるような構造のものであってもよい。
【０１６７】
５．３  レーザ光源のバリエーション３
レーザ光源１００は、ＭＯ２００に固体レーザ光源を用いてもよい。ＭＯ２００に固体レーザ光源を用いた場合には、空間的横モードが１に近いパルスレーザ光を出射させることができるが、スペックルパターンが生成されやすく、露光装置におけるタルボ効果による干渉縞にも、影響を与える場合がある。よって、図２５に示すように、レーザ光源１００は、タルボ効果による干渉露光に最適な空間コヒーレンスのパルスレーザ光に変換するための空間コヒーレンス調整器３２１及びコヒーレンス計測器３８０を備えてもよい。出射されるパルスレーザ光の光路上にビームスプリッタ３８１を設け、ビームスプリッタ３８１において反射されたパルスレーザ光をコヒーレンス計測器３８０に入射させてもよい。レーザ光源１００は、ＰＯ３００を含まない構成としてもよい。
【０１６８】
ＭＯＰＯ方式のレーザ光源において、ＰＯ３００に共振器を備えている場合、時間的コヒーレンスおよび偏光方向はＭＯ２００と同等となり得るが、空間的コヒーレンスはＰＯ３００の共振器のタイプによって依存する。
【０１６９】
ＰＯ３００には、部分反射ミラー３７１及び３７２が設けられており、部分反射ミラー３７１及び３７２により共振器が構成されてもよい。ここで、共振器の光路長２Ｌ（Ｌは共振器長）と時間的コヒーレンスＬｃとの関係は、２Ｌ＞Ｌｃ、Ｌｃ＝λ／Δλｍ２を満たしていてもよい。尚、Δλｍ２はＭＯ２００におけるレーザ光のスペクトル線幅である。
【０１７０】
例えば、ＰＯ３００の共振器内に、空間コヒーレンス調整器３２１として波面を調節する波面調節器を設置して共振器内における波面を制御することで、ＰＯ３００の共振器を安定共振器から不安定共振器に連続的に変化させることができる。これにより、ＰＯ３００から出射されるパルスレーザ光の空間的コヒーレンスを連続的に変化させてもよい。
【０１７１】
空間コヒーレンス調整器３２１は、凹レンズ３２１ａと凸レンズ３２１ｂとを含んでもよい。空間コヒーレンス調整器３２１における凹レンズ３２１ａと凸レンズ３２１ｂは、ＰＯ３００の共振器内の光路上に設置してもよい。空間コヒーレンス調整器３２１において波面を調節する際には、不図示の１軸自動ステージにより凹レンズ３２１ａを光軸方向に移動させることによって調節してもよい。
【０１７２】
コヒーレンス計測器３８０は、例えば、固定間隔の２つのピンホールが設けられたピンホール板（図示せず）を含んでもよい。上記２つのピンホールを透過したパルスレーザ光の干渉縞を、イメージセンサで計測することにより、干渉縞のコントラストを計測してもよい。
【０１７３】
レーザ制御部１３０は、露光装置から目標空間的コヒーレンスＬｃｔを受信してもよい。レーザ制御部１３０は、パルスレーザ光のコヒーレンスが目標空間的コヒーレンスＬｃｔに近づくように、コヒーレンス計測器３８０における計測結果に基づいて、空間コヒーレンス調整器３２１を制御してもよい。
【０１７４】
５．４  レーザ光源のバリエーション４
レーザ光源は、図２６に示されるような固体レーザ光源を用いたものであってもよい。このレーザ光源においては、ＭＯ４１０は、波面制御部４１１、チタンサファイア結晶４１２、ビームエキスパンダ４１３、グレーティング４１４、グレーティング４１４を回転させる回転ステージ４１５、部分反射ミラー４１６を含んでいてもよい。波面制御部４１１はシリンドリカル凹レンズとシリンドリカル凸レンズと図示しない１軸ステージを含んでいてもよい。また、ＰＡ４２０（Power Amplifier）は、チタンサファイア結晶４２１を含んでいてもよい。尚、このレーザ光源においては、ＰＡ４２０に代えてチタンサファイア結晶４２１と共振器を含むＰＯ（Power Oscillator）であってもよい。また、波長変換機構４３０として、ＬＢＯ結晶４３１、ＫＢＢＦ結晶４３２を含み、ＬＢＯ結晶４３１を回転させる回転ステージ４３３、ＫＢＢＦ結晶４３２を回転させる回転ステージ４３４を備えていてもよい。更に、ビームスプリッタ４４１、分光器４４２、ビームエキスパンダ４４３を含んでいてもよい。また、チタンサファイア結晶４１２においてレーザ発振させるためのポンピングレーザ４５０を含んでいてもよい。ＭＯ４１０より出射されたレーザ光は、第１の高反射ミラー４６１及び第２の高反射ミラー４６２により反射され、ＰＡ４２０に入射してもよい。この固体レーザ光源は、ＡｒＦエキシマレーザのＭＯにも適用可能である。
【０１７５】
図２６に示されるレーザ光源では、ポンピングレーザ４５０より、チタンサファイア結晶４１２に光を照射することにより、ＭＯ４１０より波長７７３．６ｎｍのレーザ光を出射してもよい。ＭＯ４１０より出射されたレーザ光は第１の高反射ミラー４６１及び第２の高反射ミラー２６２により反射され、ＰＡ４２０に入射してもよい。ＰＡ４２０においては、ＰＡ４２０におけるチタンサファイア結晶４２１をポンピングレーザ４５０により光を照射することにより、チタンサファイア結晶４２１を通過する波長７７３．６ｎｍのレーザ光を増幅しＰＡ４２０より出射してもよい。
【０１７６】
ＰＡ４２０より出射された波長７７３．６ｎｍのレーザ光は、波長変換機構４３０におけるＬＢＯ結晶４３１に入射し、ＬＢＯ結晶４３１において第２高調波光（３８６．８ｎｍ）に変換されて出射されてもよい。ＬＢＯ結晶４３１より出射された第２高調波光（３８６．８ｎｍ）は、ＫＢＢＦ結晶４３２に入射し、ＫＢＢＦ結晶４３２において第４高調波光（１９３．４ｎｍ）に変換されて出射されてもよい。
【０１７７】
出射された第４光調波光は、ビームスプリッタ４４１において一部反射され、分光器４４２に入射してもよい。分光器４４２は、入射した第４光調波光の波長とスペクトル線幅等を測定し、測定された波長とスペクトル線幅の情報は、レーザ制御部１３０に送信されてもよい。レーザ制御部１３０では、送信された波長とスペクトル線幅の情報に基づき、それぞれ、ＭＯ４１０の回転ステージ４１５によりグレーティング４１４を回転と波面制御部４１１の１軸ステージによって、シリンドリカルレンズ間の距離を制御してもよい。
【０１７８】
出射される第４高調波光は、ビームエキスパンダ４４３によってビームを広げて、不図示のＰＯまたは露光装置に入射してもよい。尚、ビームエキスパンダ４４３はなくてもよい場合がある。
【０１７９】
６．ビーム整形部
次に、本開示の露光装置に用いられるビーム整形部４４について、具体的に説明する。
【０１８０】
６．１  ビーム整形部の例１
本開示の露光装置に用いられるビーム整形部４４は、図２７に示されるように２つのアキシコンレンズ４４０ａ、４４０ｂを組み合わせたものであってもよい。
【０１８１】
２つのアキシコンレンズ４４０ａ、４４０ｂを組み合わせることによって、円形状の断面を有するガウシアンビームを円形状の断面を有するトップハットビームに変換し、かつ、波面も入射ビームと同様の波面として出射させることができる。ビーム整形部４４から出射するパルスレーザ光のビーム径が、干渉縞の生成領域において求められるビーム径よりも小さい場合は、この光学系の後に、ビームエキスパンダが組み合わせられてもよい。レーザ光源がシングル横モードのレーザビームを出力する場合は、上記のようなビーム整形部によって、波面をほぼ維持しながらビームの光強度分布をトップハット形状に変換してもよい。
【０１８２】
トップハット形状にすることによって、ウェハ１０の表面に生じる干渉縞の各ピーク強度の強度分布が均一化されてもよい。その結果、露光されるエネルギが均一化され、ライン＆スペースの形成が均一化されてもよい。
【０１８３】
６．２  ビーム整形部の例２
本開示の露光装置に用いられるビーム整形部４４は、図２８に示されるように２つのシリンドリカル凸レンズ４４０ｃ、４４０ｄを用いたものであってもよい。
【０１８４】
放電励起式エキシマレーザ光源から出射されるビーム断面の光強度分布は、放電方向に対して直行する方向（Ｘ方向）は、ガウシアン分布の形状に近く、放電方向に対して垂直な方向（Ｙ方向）は、トップハット型分布の形状に近くなる場合がある。よって、Ｘ方向のビームプロファイルに関しては、第１のシリンドリカル凸レンズ４４０ｃにより、Ｘ方向の光強度分布を変換し、第２のシリンドリカル凸レンズ４４０ｄによって、第１のシリンドリカル凸レンズ４４０ｃによって歪んだ波面を補正してもよい。その結果、Ｘ方向の光強度分布はトップハット型分布に近い形状となり波面が平面波となり得る。
【０１８５】
尚、Ｙ方向のビームプロファイルに関しては、第１のシリンドリカル凸レンズ４４０ｃと第２のシリンドリカル凸レンズ４４０ｄはビーム形状と波面は入射ビームと同等であってもよい。
【０１８６】
以上のように、２つのシリンドリカル凸レンズ４４０ｃ、４４０ｄを組合せることによって、放電励起式エキシマレーザ光源より出射されるレーザ光において、ビームプロファイルをＸ方向のトップハット形状に変換し、かつ、平面波に近い波面に変換すてもよい。
【０１８７】
７．  制御部
次に、図２９に基づき本開示のレーザ光源１００におけるレーザ制御部１３０等の各制御部について説明する。
【０１８８】
レーザ制御部１３０等の各制御部は、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。
【０１８９】
制御部は、処理部７００、処理部７００に接続されるストレージメモリ７０５、ユーザインターフェイス７１０、パラレルＩ／Ｏコントローラ７２０、シリアルＩ／Ｏコントローラ７３０、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ７４０を含んでいてもよい。処理部７００は、ＣＰＵ７０１、ＣＰＵ７０１に接続されたメモリ７０２、タイマ７０３、ＧＰＵ７０４を含んでいてもよい。
【０１９０】
処理部７００は、ストレージメモリ７０５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７００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７０５からデータを読み出したり、ストレージメモリ７０５にデータを記憶させたりしてもよい。
【０１９１】
パラレルＩ／Ｏコントローラ７２０は、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器に接続されてもよい。パラレルＩ／Ｏコントローラ７２０は、処理部７００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。
【０１９２】
シリアルＩ／Ｏコントローラ７３０は、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器に接続されてもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ７３０は、処理部７００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。
【０１９３】
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ７４０は、アナログポートを介して通信可能な機器に接続されてもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ７４０は、処理部７００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。
【０１９４】
ユーザインターフェイス７１０は、オペレータが処理部７００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７００に行わせるよう構成されてもよい。
【０１９５】
処理部７００のＣＰＵ７０１はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ７０２は、ＣＰＵ７０１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７０３は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってＣＰＵ７０１に時刻や経過時間を出力してもよい。ＧＰＵ７０４は、処理部７００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ＣＰＵ７０１に出力してもよい。
【０１９６】
パラレルＩ／Ｏコントローラ７２０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は、各種装置や、他の制御部等であってもよい。
【０１９７】
シリアルＩ／Ｏコントローラ７３０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は、各種装置や、他の制御部等であってもよい。
【０１９８】
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ７４０接続される、アナログポートを介して通信可能な機器は、各種センサであってもよい。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【符号の説明】
【０２０１】
１０        ウェハ
２０        光路管
３０        フレーム
４０        光学系
４１        第１の高反射ミラー
４２        第２の高反射ミラー
４３        第３の高反射ミラー
４４        ビーム整形部
５０        マスクステージ
５１        マスク
５１ａ      周期パターン
５２        距離センサ
６０        ウェハステージ
７０        制御部
１００      レーザ光源
１１０      レーザチャンバ
１１０ａ    ウインド
１１０ｂ    ウインド
１１１ａ    放電電極
１１１ｂ    放電電極
１１３      電源
１１３ａ    スイッチ
１１４      波長可変モジュール
１１４ａ    第１のプリズム
１１４ｂ    第２のプリズム
１１４ｃ    グレーティング
１１４ｄ    回転ステージ
１１５      部分反射ミラー
１１６      第１のビームスプリッタ
１１７      エネルギモニタ
１１７ａ    第２のビームスプリッタ
１１７ｂ    パルスエネルギセンサ
１１８      分光器
１１８ａ    拡散素子
１１８ｂ    エタロン
１１８ｃ    集光レンズ
１１８ｄ    ラインセンサ
１１９      出射口シャッタ
１２１      波面制御部
１２１ａ    シリンドリカル凹レンズ
１２１ｂ    シリンドリカル凸レンズ
１２１ｃ    １軸ステージ
１２２      偏光制御部
１２２ａ    λ／２板
１２２ｂ    λ／４板
１２２ｃ    回転ステージ
１２２ｄ    回転ステージ
１３０      レーザ制御部
１４０      波長制御部
Ｚｔ        タルボ距離
【図１】
2015008731.tif 000008
【図２】
2015008731.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015008731.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015008731.tif 000019
【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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