(57)【要約】【課題】常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用を可能とする。【解決手段】使用可能な発振周波数を含む所定範囲のレーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報、例えば発振周波数と出力性能との関係を示す情報などを求め、その情報をメモリに記憶しておく。そして、レーザ光源の制御に際して、メモリ内に記憶されている上記情報に基づいてレーザ光源の出力性能が悪化する、あるいは良好となる特定周波数領域を特定するとともに、使用を予定している発振周波数ｆが特定周波数領域内であるか否かを判断し（ステップ１５６又は１６６）、その結果に応じて出力性能悪化する周波数領域を避け、あるいは出力性能が良好となる周波数領域内に発振周波数を設定する（ステップ１５８又は１６４）。これにより、常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用が可能となる。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数が可変であるレーザ光源を制御するレーザ光源制御方法であって、
使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報を求める第１工程と；
前記第１工程で得られた情報に基づいて、前記レーザ光源を発振させる際の発振環境を制御する第２工程と；を含むレーザ光源制御方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記情報として、前記レーザ光源の発振周波数と出力性能との関係を示す情報を求め、
前記第２工程では、前記発振環境として、前記レーザ光源の発振周波数を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記情報に基づいて前記出力性能が最良となる発振周波数領域を特定し、その特定された発振周波数領域内の発振周波数に前記レーザ光源の発振周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項４】
前記第２工程では、前記情報に基づいて前記出力性能を悪化させる発振周波数領域を特定し、その特定された発振周波数領域外の発振周波数に前記レーザ光源の発振周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項５】
前記第１工程では、前記情報として、前記出力性能を悪化させる特定の発振周波数領域を示す情報を求め、
前記第２工程では、前記発振環境として、前記レーザ光源の発振周波数を制御し、且つ前記発振周波数を前記特定の発振周波数領域を避けて設定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項６】
前記第１工程では、前記情報として、前記出力性能が最良となる特定の発振周波数領域を示す情報を求め、
前記第２工程では、前記発振環境として、前記レーザ光源の発振周波数を制御し、且つ前記発振周波数を前記特定の発振周波数領域内の発振周波数に設定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項７】
前記第１工程では、前記情報として、前記発振周波数と、前記出力性能と、前記レーザ光源の発振に関する前記発振周波数以外の所定の制御ファクタとの関係を示す情報を求め、
前記第２工程では、前記発振環境として、前記所定の制御ファクタを制御し、それにより前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項８】
前記第２工程では、前記出力性能が悪化する発振周波数領域が、使用する発振周波数領域から外れるように、前記制御ファクタを制御して前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることを特徴とする請求項７に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項９】
前記第２工程では、前記出力性能が最も安定した前記レーザ光源の発振周波数領域が、所望の周波数と一致するように、前記制御ファクタを制御して前記発振周波数と出力性能との関係を変化させることを特徴とする請求項７に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項１０】
前記第２工程では、前記所定の制御ファクタの制御後に、前記レーザ光源の発振周波数を、前記出力性能が悪化する発振周波数領域外の発振周波数に設定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項１１】
前記制御ファクタは、前記レーザ光源内のガスの流速及び温度の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項１２】
前記出力性能は、前記レーザ光源から発生させるレーザビームのエネルギ安定性、波長安定性及びスペクトル線幅の変化特性のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のレーザ光源制御方法。
【請求項１３】
レーザ光源から発生したレーザビームを用いてマスクを照明して、前記マスク上に形成されたパターンを物体上に転写する露光方法において、
前記レーザビームとして、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のレーザ光源制御方法を用いて制御されたレーザ光源から発生したレーザビームを使用することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光方法を用いてマスク上に形成されたデバイスパターンを物体上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１５】
発振周波数が可変であるレーザ光源を制御するレーザ光源制御装置であって、
使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報が記憶された記憶装置と；
前記記憶装置に記憶された情報に基づいて、前記レーザ光源を発振させる際の発振環境を制御する制御装置と；を備えるレーザ光源制御装置。
【請求項１６】
前記記憶装置には、前記レーザ光源の発振周波数と出力性能との関係を示す情報が記憶され、
前記制御装置は、前記レーザ光源の発振周波数を制御することを特徴とする請求項１５に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項１７】
前記記憶装置には、前記出力性能を悪化させる特定の発振周波数領域を示す情報が記憶され、
前記制御装置は、前記レーザ光源の発振周波数を、前記特定の発振周波数領域を避けて設定することを特徴とする請求項１５に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項１８】
前記記憶装置には、前記出力性能が最良となる特定の発振周波数領域を示す情報が記憶され、
前記制御装置は、前記レーザ光源の発振周波数を、前記特定の発振周波数領域内の発振周波数に設定することを特徴とする請求項１５に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項１９】
前記記憶装置には、前記発振周波数と、前記出力性能と、前記レーザ光源の発振に関する前記発振周波数以外の所定の制御ファクタとの関係を示す情報が記憶され、
前記制御装置は、前記発振環境として前記所定の制御ファクタを制御し、それにより前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項２０】
前記制御ファクタは、前記レーザ光源内のガスの流速及び温度のうちの少なくとも一方を含み、
前記制御装置は、前記制御ファクタを制御することにより、前記出力性能が悪化する発振周波数領域が使用する発振周波数から外れるように、或いは前記出力性能が最も安定した前記レーザ光源の発振周波数領域が所望の周波数と一致するように、前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることを特徴とする請求項１９に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項２１】
前記制御装置は、前記所定の制御ファクタの制御後に、前記レーザ光源の発振周波数を、前記出力性能が悪化する発振周波数領域外の発振周波数に設定することを特徴とする請求項１９又は２０に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項２２】
前記出力性能は、前記レーザ光源から発生させるレーザビームのエネルギ安定性、波長安定性及びスペクトル線幅の変化特性のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか一項に記載のレーザ光源制御装置。
【請求項２３】
レーザ光源から発生したレーザビームを用いてマスクを照明して、前記マスク上に形成されたパターンを物体上に転写する露光装置であって、
請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のレーザ光源制御装置と；
前記レーザ光源制御装置で制御されたレーザ光源から発生したレーザビームで照明された前記マスク上のパターンの像を、前記物体上に投影する投影光学系と；を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源制御方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、発振周波数が可変であるレーザ光源を制御するレーザ光源制御方法及びレーザ光源制御装置、前記レーザ光源制御方法を用いる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、いわゆるステッパやいわゆるスキャニング・ステッパ等の露光装置が用いられている。
【０００３】
近年、半導体集積回路の集積度はますます高くなり、これに伴い露光装置のデバイスルール（実用最小線幅）が更に微細化している。このような超微細リソグラフィ用光源として、遠紫外域に発振線を持つ高輝度で高出力を特徴とするエキシマレーザや固体レーザが使用されている。
【０００４】
従来のこれらレーザを露光用光源とする露光装置においては、光源であるレーザは一定の或いはごく狭い範囲の発振周波数帯（繰り返し周波数帯）で使用されていた。また、その最大周波数も数百Ｈｚから１ｋＨｚと低いものであった。
【０００５】
しかし、近年では、スループッ卜向上の要請から、レーザの発振周波数の高周波数化（高繰り返し化）が推し進められてきている。また、ウエハ等の基板上に塗布されるレジスト（感光剤）としていわゆる化学増幅型レジストなどの高感度レジストが開発され、レジストの性能も多様化している。かかる背景により、最近の露光装置では、最適な露光条件を見出すため、あるいはレーザのパルスエネルギや発振パルス数を最小にするため、レーザの発振周波数を露光装置の制御系が決定してレーザの発振を行うようになっており、設定可能な発振周波数領域もレーザの高周波数化に伴い拡大してきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
露光装置では、前述の如く、レーザの発振周波数を露光装置の制御系が決定してレーザを発振させるが、レーザ固有の特定の発振周波数帯においてレーザ発振時の衝撃波（音響波）その他の影響を受けレーザの出力性能（例えば出力エネルギ安定性、波長安定性及びスペクトル線幅の変化特性）が悪化する現象が見られることが、最近になって判明した。従って、レーザをこの特定の発振周波数帯で使用することで露光装置の性能が低下するという不都合が発生するおそれがある。また、発振周波数によりレーザ性能は変化するので、上記の特定の発振周波数帯以外の周波数帯でもレーザ性能に優劣が生じている。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用を可能とするレーザ光源制御方法及びレーザ光源制御装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、物体上に精度良くパターンを形成することができる露光方法及び露光装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第３の目的は、デバイスの生産性の向上を図ることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、発振周波数が可変であるレーザ光源（１６）を制御するレーザ光源制御方法であって、使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報を求める第１工程と；前記第１工程で得られた情報に基づいて、前記レーザ光源を発振させる際の発振環境を制御する第２工程と；を含むレーザ光源制御方法である。
【００１１】
本明細書において、「使用可能な発振周波数を含む所定範囲」とは、予定されているレーザ光源の使用周波数領域のみ、あるいはこの使用周波数領域の他に他の周波数領域を含む場合のいずれをも含む。すなわち、「使用可能な発振周波数を含む所定範囲」とは、少なくとも予定されているレーザ光源の使用周波数領域、すなわち使用可能な発振周波数を少なくとも含む発振周波数の範囲を意味する。また、本明細書において、使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報は、関係式又はテーブル（グラフ）データ、あるいは数値データそのもののいずれの形態の情報であっても良い。
【００１２】
これによれば、使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報を求める（第１工程）。この情報により、使用可能な発振周波数を含む所定範囲（所定の周波数範囲）における出力性能の変化状況（分布）、又はこの出力性能を変化させるための所定の制御ファクタの制御量などがわかる。そして、この情報を利用して、前記レーザ光源を発振させる際の発振環境を制御する（第２工程）。ここで、発振環境とは、前記の出力性能に影響を与える何らかの制御ファクタを意味する。従って、本発明によれば、第２工程において、レーザ光源の出力性能が良好となるように、発振環境を制御することにより、常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用が可能となる。
【００１３】
この場合において、請求項２に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第１工程では、前記情報として、前記レーザ光源の発振周波数と出力性能との関係を示す情報を求め、前記第２工程では、前記発振環境として、前記レーザ光源の発振周波数を制御することとすることができる。
【００１４】
この場合において、請求項３に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第２工程では、前記情報に基づいて前記出力性能が最良となる発振周波数領域を特定し、その特定された発振周波数領域内の発振周波数に前記レーザ光源の発振周波数を設定することとすることができる。あるいは、請求項４に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第２工程では、前記情報に基づいて前記出力性能を悪化させる発振周波数領域を特定し、その特定された発振周波数領域外の発振周波数に前記レーザ光源の発振周波数を設定することとすることができる。
【００１５】
上記請求項１に記載のレーザ光源制御方法において、請求項５に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第１工程では、前記情報として、前記出力性能を悪化させる特定の発振周波数領域を示す情報を求め、前記第２工程では、前記発振環境として、前記レーザ光源の発振周波数を制御し、且つ前記発振周波数を前記特定の発振周波数領域を避けて設定することとすることができる。
【００１６】
上記請求項１に記載のレーザ光源制御方法において、請求項６に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第１工程では、前記情報として、前記出力性能が最良となる特定の発振周波数領域を示す情報を求め、前記第２工程では、前記発振環境として、前記レーザ光源の発振周波数を制御し、且つ前記発振周波数を前記特定の発振周波数領域内の発振周波数に設定することとすることができる。
【００１７】
上記請求項１に記載のレーザ光源制御方法において、請求項７に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第１工程では、前記情報として、前記発振周波数と、前記出力性能と、前記レーザ光源の発振に関する前記発振周波数以外の所定の制御ファクタとの関係を示す情報を求め、前記第２工程では、前記発振環境として、前記所定の制御ファクタを制御し、それにより前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることとすることができる。ここで、「所定の制御ファクタ」とは、レーザ光源の発振周波数と出力性能との関係、すなわち発振周波数に対する出力性能の変化状況（分布）に変化を与える制御ファクタを少なくとも含む。
【００１８】
この場合において、請求項８に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第２工程では、前記出力性能が悪化する発振周波数領域が、使用する発振周波数領域から外れるように、前記制御ファクタを制御して前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることとすることができる。あるいは、請求項９に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第２工程では、前記出力性能が最も安定した前記レーザ光源の発振周波数領域が、所望の周波数と一致するように、前記制御ファクタを制御して前記発振周波数と出力性能との関係を変化させることとすることができる。
【００１９】
上記請求項７〜９に記載の各レーザ光源制御方法において、請求項１０に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記第２工程では、前記所定の制御ファクタの制御後に、前記レーザ光源の発振周波数を、前記出力性能が悪化する発振周波数領域外の発振周波数に設定することとすることができる。
【００２０】
上記請求項７〜１０に記載の各レーザ光源制御方法において、請求項１１に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記制御ファクタは、前記レーザ光源内のガスの流速及び温度の少なくとも一方を含むこととすることができる。
【００２１】
上記請求項１〜１１に記載の各レーザ光源制御方法において、請求項１２に記載のレーザ光源制御方法の如く、前記出力性能は、前記レーザ光源から発生させるレーザビームのエネルギ安定性、波長安定性及びスペクトル線幅の変化特性のうちの少なくとも１つを含むこととすることができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、レーザ光源から発生したレーザビームを用いてマスクを照明して、前記マスク上に形成されたパターンを物体上に転写する露光方法において、前記レーザビームとして、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のレーザ光源制御方法を用いて制御されたレーザ光源から発生したレーザビームを使用することを特徴とする露光方法である。
【００２３】
これによれば、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のレーザ光源制御方法を用いて制御されたレーザ光源から発生したレーザビームを用いてマスクを照明して、そのマスク上に形成されたパターンを物体上に転写するので、レーザ光源の出力性能が常に良好な状態で露光（マスクパターンの物体上への転写）が行われるので、物体上に精度良くパターンを形成することができる。
【００２４】
請求項１４に記載のデバイス製造方法は、請求項１３に記載の露光方法を用いてマスク上に形成されたデバイスパターンを物体上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法である。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、発振周波数が可変であるレーザ光源を制御するレーザ光源制御装置であって、使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源（１６）の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報が記憶された記憶装置（５１）と；前記記憶装置に記憶された情報に基づいて、前記レーザ光源を発振させる際の発振環境を制御する制御装置（５０）と；を備えるレーザ光源制御装置である。
【００２６】
これによれば、記憶装置には、使用可能な発振周波数を含む所定範囲の前記レーザ光源の発振周波数の、前記レーザ光源の出力性能を鑑みた情報が記憶されている。この情報により、使用可能な発振周波数を含む所定範囲（所定の周波数範囲）における出力性能の変化状況（分布）、又はこの出力性能を変化させるための所定の制御ファクタの制御量などがわかる。そして、制御装置により、記憶装置に記憶された情報に基づいて、前記レーザ光源を発振させる際の発振環境が制御される。ここで、発振環境とは、前記の出力性能に影響を与える何らかの制御ファクタを意味する。従って、本発明によれば、制御装置が、レーザ光源の出力性能が良好となるように、発振環境を制御することにより、常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用が可能となる。
【００２７】
この場合において、請求項１６に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記記憶装置には、前記レーザ光源の発振周波数と出力性能との関係を示す情報が記憶され、前記制御装置は、前記レーザ光源の発振周波数を制御することとすることができる。あるいは、請求項１７に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記記憶装置には、前記出力性能を悪化させる特定の発振周波数領域を示す情報が記憶され、前記制御装置は、前記レーザ光源の発振周波数を、前記特定の発振周波数領域を避けて設定することとすることができる。あるいは、請求項１８に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記記憶装置には、前記出力性能が最良となる特定の発振周波数領域を示す情報が記憶され、前記制御装置は、前記レーザ光源の発振周波数を、前記特定の発振周波数領域内の発振周波数に設定することとすることができる。
【００２８】
この他、上記請求項１５に記載のレーザ光源制御装置において、請求項１９に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記記憶装置には、前記発振周波数と、前記出力性能と、前記レーザ光源の発振に関する前記発振周波数以外の所定の制御ファクタとの関係を示す情報が記憶され、前記制御装置は、前記発振環境として前記所定の制御ファクタを制御し、それにより前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることとすることができる。ここで、「所定の制御ファクタ」とは、レーザ光源の発振周波数と出力性能との関係、すなわち発振周波数に対する出力性能の変化状況（分布）に変化を与える制御ファクタを意味する。
【００２９】
この場合において、請求項２０に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記制御ファクタは、前記レーザ光源内のガスの流速及び温度のうちの少なくとも一方を含み、前記制御装置は、前記制御ファクタを制御することにより、前記出力性能が悪化する発振周波数領域が使用する発振周波数から外れるように、或いは前記出力性能が最も安定した前記レーザ光源の発振周波数領域が所望の周波数と一致するように、前記発振周波数と前記出力性能との関係を変化させることとすることができる。
【００３０】
上記請求項１９及び２０に記載の各レーザ光源制御装置において、請求項２１に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記制御装置は、前記所定の制御ファクタの制御後に、前記レーザ光源の発振周波数を、前記出力性能が悪化する発振周波数領域外の発振周波数に設定することとすることができる。
【００３１】
上記請求項１５〜２１に記載の各レーザ光源制御装置において、請求項２２に記載のレーザ光源制御装置の如く、前記出力性能は、前記レーザ光源から発生させるレーザビームのエネルギ安定性、波長安定性及びスペクトル線幅の変化特性のうちの少なくとも１つを含むこととすることができる。
【００３２】
請求項２３に記載の発明は、レーザ光源から発生したレーザビームを用いてマスク（Ｒ）を照明して、前記マスク上に形成されたパターンを物体（Ｗ）上に転写する露光装置であって、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のレーザ光源制御装置と；前記レーザ光源制御装置で制御されたレーザ光源から発生したレーザビームで照明された前記マスク上のパターンの像を、前記物体上に投影する投影光学系（ＰＬ）と；を備える露光装置である。
【００３３】
これによれば、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のレーザ光源制御装置で制御されたレーザ光源から発生したレーザビームでマスクが照明され、そのマスク上のパターンの像が投影光学系により物体上に転写される。このため、レーザ光源の出力性能が常に良好な状態で露光（マスクパターンの物体上への転写）が行われ、物体上に精度良くパターンを形成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
≪第１の実施形態≫
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００３５】
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の概略構成が示されている。この露光装置１０は、露光用光源にレーザ光源を用いたステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。
【００３６】
この露光装置１０は、レーザ光源１６を含む照明系１２、この照明系１２により照明されるマスクとしてのレチクルＲを保持して所定の走査方向に移動するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンを物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面内）を移動するＸＹステージ１４、及びこれらの制御系等を備えている。
【００３７】
前記照明系１２は、レーザ光源１６、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などであり、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ）２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、固定レチクルブラインド３０Ａ、可動レチクルブラインド３０Ｂ、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を備えている。なお、以下においては、照明系１２を構成するレーザ光源１６以外の構成部分を纏めて適宜「照明光学系」と呼ぶ。
【００３８】
ここで、この照明系１２の上記構成各部について説明する。レーザ光源１６としては、一例として、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）が用いられているものとする。以下においては、レーザ光源１６を「光源ユニット１６」とも呼ぶ。
【００３９】
なお、レーザ光源１６として、ＫｒＦエキシマレーザに代えて、ＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）やＦ２レーザ（発振波長１５７ｎｍ）は勿論、金属蒸気レーザやＹＡＧレーザ、あるいは半導体レーザの高調波発生装置等のパルス光源を使用することも可能である。
【００４０】
前記光源ユニット１６は、図２に示されるように、レーザ装置としてのレーザ共振器１６ａ、該レーザ共振器１６ａから射出されるレーザビームＬＢの光路上に配置された透過率が９７％程度のビームスプリッタ１６ｂ、該ビームスプリッタ１６ｂの反射光路上に順次配置されたハーフミラー（又はビームスプリッタ）１６ｇ及びビームモニタ機構１６ｃ、ハーフミラー１６ｇの反射光路上に配置されたエネルギモニタ１６ｈ、前記ビームモニタ機構１６ｃ及びエネルギモニタ１６ｈからの出力信号がそれぞれ入力されるレーザコントローラ１６ｅ、及び該レーザコントローラ１６ｅによって電源電圧などが制御されるレーザ電源部１６ｄ等を備えている。この図２に示されるように、光源ユニット１６の前記構成各部（１６ａ〜１６ｅ、１６ｇ、１６ｈなど）は、ハウジング１７内に収納されている。レーザ共振器１６ａから射出され、ビームスプリッタ１６ｂを透過したレーザビームＬＢがハウジング１７の光透過部を介して照明光学系に入射するようになっている。
【００４１】
なお、レーザコントローラ１６ｅ及びレーザ電源部１６ｄのいずれか、あるいは両方を、ハウジング１７の外部に配置することは可能である。
【００４２】
前記レーザ共振器１６ａは、放電電極を含むエキシマレーザチューブ（レーザチャンバ）２０２、該エキシマレーザチューブ２０２の後側（図２における紙面内左側）に配置された全反射ミラー（リアミラー）２０１、エキシマレーザチューブ２０２の前側（図２における紙面内右側）に配置された低反射率ミラー（フロントミラー）２０５、並びにエキシマレーザチューブ２０２とフロントミラー２０５との間に順次配置された固定のファブリ・ぺロー・エタロン（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔｅｔａｌｏｎ）２０３及び可変傾角のファブリ・ペロー・エタロン２０４等を含んで構成されている。
【００４３】
この場合、リアミラー２０１とフロントミラー２０５とによって、共振器が構成され、コヒーレンシを少し高めるようにされている。
【００４４】
また、ファブリ・ペロー・エタロン（以下、「エタロン」と呼ぶ）２０３とエタロン２０４とにより狭帯域化モジュールが構成されている。これを更に詳述すると、エタロン２０３、２０４は２枚の石英板を所定の空隙（エアーギャップ）を空けて平行に対向させたもので、一種のバンドパスフィルタとして働く。エタロン２０３、２０４のうちエタロン２０３は粗調用で、エタロン２０４は微調用である。これらのエタロン２０３、２０４は、レーザ共振器１６ａから射出されるレーザビームＬＢのスペクトル幅を、ここでは自然発振スペクトル幅の約１／１００〜１／３００程度に狭めて出力する。また、エタロン２０４の傾角を調整することにより、レーザ共振器１６ａから射出されるレーザビームＬＢの波長（中心波長）を所定範囲でシフトできるようになっている。
【００４５】
この他、例えば図２のレーザ共振器１６ａにおいて、粗調用のエタロン２０３を取り去り、リアミラー２０１の代りに波長選択素子としての反射型の回折格子（グレーティング）を傾斜可能に設けることにより、レーザ共振器を構成しても良い。この場合、グレーティングとフロントミラー２０５とによって共振器が構成される。また、グレーティングと微調用のエタロン２０４とによって前述と同様の機能の狭帯域化モジュールが構成される。この場合、グレーティングは波長設定時の粗調に用いられ、エタロン２０４は微調に用いられる。エタロン２０４及びグレーティングのうちいずれかの傾斜角を変更すれば、レーザ共振器から射出されるレーザビームＬＢの波長（発振波長）を所定範囲で変化させることができる。
【００４６】
なお、狭帯域化モジュールを、例えばプリズムと回折格子（グレーティング）とを組み合わせたものによって構成することも可能である。
【００４７】
前記エキシマレーザチューブ２０２内には、所定の混合比のレーザガス（これは媒体ガスであるクリプトンＫｒ、フッ素Ｆ２及びバッファガスであるヘリウムＨｅから成る）が充填されている。このエキシマレーザチューブ２０２には、不図示の排気バルブを介して例えばフレキシブルなチューブから成る排気管が接続されている。この排気管には、フッ素を卜ラップする除害用フィルタや排気用ポンプなどが設けられている。これは、フッ素の毒性を考慮し、除外用フィルタにより排気ガスを無害化した後排気用ポンプにより装置の外部ヘ排出することにしたものである。
【００４８】
また、エキシマレーザチューブ２０２には、不図示の給気バルブを介してフレキシブルなガス供給管の一端が接続され、このガス供給管の他端はＫｒ、Ｆ２、Ｈｅなどのガスボンベ（図示省略）に接続されている。
【００４９】
上記各バルブは、主制御装置５０によって開閉制御される。主制御装置５０は、例えばガス交換の際等に、エキシマレーザチューブ２０２内のレーザガスが所定の混合比及び圧力になるように調整する。また、エキシマレーザチューブ２０２内部では、レーザの発振時には、不図示のファンによって常時レーザガスが循環されている。
【００５０】
ところで、前記エキシマレーザチューブ２０２は、放電部であるため、その温度は非常に高温になる。このため、本実施形態では、このエキシマレーザチューブ２０２は、十分に熱的に周囲と隔離した上で、水などの冷媒で一定温度に温度制御が行われるようになっている。すなわち、このエキシマレーザチューブ２０２の周囲には不図示の冷却水配管が張り巡らされており、この冷却水配管もまた不図示のフレキシブルチューブにて外部と接続されている。この冷却水配管内には外部の冷却装置から水あるいはその他の冷媒が循環供給されており、その冷媒の温度が冷却装置の制御系によって制御されている。さらに、本実施形態では、エキシマレーザチューブ２０２の内部には、不図示のヒータ等の熱源が配置されている。主制御装置５０は、前記冷却装置の制御系及びヒータを制御することにより、エキシマレーザチューブ２０２内のガスの温度を必要に応じて制御できるように構成されている。
【００５１】
このエキシマレーザチューブ２０２内のガスの温度を調整することにより、レーザ発振時のレーザガスの流速を制御することが可能である。勿論、前述のファンの回転数を制御することによっても、レーザガスの流速を制御することは可能である。
【００５２】
前記エネルギモニタ１６ｈは、ビームスプリッタ１６ｂにより反射される反射光の光路上に配置されたハーフミラー１６ｇからの反射光を受光して、その光電変換信号（光量信号）を出力信号ＥＳとしてレーザコントローラ１６ｅに出力する。エネルギモニタ１６ｈとしては、例えば遠紫外域のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型フォトダイオードなどの受光素子が用いられる。
【００５３】
前記ビームモニタ機構１６ｃとしては、例えばハーフミラー１６ｇの透過光路上に順次配置された集光レンズ、コリメータレンズ、エタロン、テレメータレンズ及びラインセンサ等を含むファブリペロー干渉計が用いられている。この場合、エタロンとしては、前述と同様に、２枚の部分反射ミラー（石英板等）が所定の空隙（エアーギャップ）を空けて対向配置されたものが用いられている。いま、このエタロンにレーザビームＬＢが入射すると、部分反射面での回折光（ホイヘンスの原理による二次波）はエアーギャップ間で反射と透過を繰り返す。この時、次式（１）を満たす入射角θの方向の光のみがエタロンを透過して強め合い、これにより、テレメータレンズの焦点面に干渉縞（フリンジパターン）が形成され、該フリンジパターンがテレメータレンズの焦点面に配置されたラインセンサによって検出される。
【００５４】
２ｎｄｃｏｓθ＝ｍλ　　　　　　　　　　……（１）
【００５５】
ここで、ｄはエアーギャップであり、ｎはエアーギャップの屈折率、ｍは次数である。
【００５６】
上式（１）より、ｎ、ｄ、ｍが一定とすれば、波長λの違いによって焦点面に形成されるフリンジパターンが異なることがわかる。
【００５７】
テレメータレンズの焦点面に配置されたラインセンサで検出される光強度の分布は、焦点面におけるラインセンサ長手方向に関して所定間隔で環状縞に対応する山が現れる。各光強度分布の山の高さ１／２に相当する部分の幅がレーザビームＬＢのスペクトル線幅（半値全幅（ＦＷＨＭ））に対応する。また、各光強度分布の山のピークに対応するラインセンサ長手方向の位置は、中心波長に応じて定まる。すなわち、前述のフリンジパターンは、入射光の中心波長、スペク卜ル線幅（ＦＷＨＭ）に対応したものとなっており、ビームモニタ機構からこのフリンジパターンの撮像信号がレーザコントローラ１６ｅに出力される。
【００５８】
前記レーザ電源部１６ｄは、高圧電源と、この高圧電源を用いてエキシマレーザチューブ２０２内部の不図示の放電電極を所定のタイミングで放電させるパルス圧縮回路（スイッチング回路）等を含んで構成されている。
【００５９】
前記レーザコントローラ１６ｅは、前述のフリンジパターンの撮像信号及び出力信号ＥＳに所定の信号処理を施す画像処理回路（ＡＤコンバータやピークホールド回路などを含む）及び所定の演算を行うマイクロコンピュータなどを含んで構成されている。レーザコントローラ１６ｅは、フリンジパターンの撮像信号に所定の信号処理を施すことにより、ビームモニタ機構１６ｃに対する入射光（レーザビーム）ＬＢの光学特性に関する情報、例えば中心波長（又は重心波長）λ、スペク卜ル線幅（ＦＷＨＭ）などの情報を得るようになっている。
【００６０】
レーザコントローラ１６ｅは、レーザビームＬＢの中心波長λを用いて、主制御装置５０によって設定される設定波長λ０に対する中心波長λのずれ量（波長ずれ量）Δλを次式（２）に基づいて演算する。
【００６１】
Δλ＝｜λ０−λ｜　　　　　　　　　　　……（２）
【００６２】
また、レーザコントローラ１６ｅは、上記のスペクトル線幅とスペクトル線幅の基準値、例えば初期のスペクトル線幅との差に基づいてスペクトル線幅の変動量を演算する。
【００６３】
さらに、本実施形態においては、光源ユニット１６には、前記レーザ共振器１６ａを構成するエタロン２０４（又はグレーティング及びエタロン２０４、あるいはグレーティングやプリズム）等の分光素子の駆動機構１９が設けられている（図２参照）。そして、この駆動機構１９が、前述の波長ずれ量Δλに基づいてレーザコントローラ１６ｅにより制御され、中心波長λが所望の範囲内に制御されるようになっている。
【００６４】
また、レーザコントローラ１６ｅでは、通常の露光時には、前記エネルギモニタ１６ｈの出力ＥＳに基づいて検出したエネルギパワーに基づいて、レーザ共振器１６ａから出力されるレーザビームＬＢの１パルスあたりのエネルギが、主制御装置５０からの制御情報により与えられる１パルスあたりのエネルギの目標値に対応した値となるように、レーザ電源部１６ｄ内部の高圧電源での電源電圧をフィードバック制御する。
【００６５】
また、レーザコントローラ１６ｅは、主制御装置５０からの制御情報に基づきレーザ電源部１６ｄ内部のパルス圧縮回路に対するトリガ信号の印加タイミングあるいは印加間隔を制御することにより、ウエハＷ上の１ショット領域に対する露光中のパルス数あるいはパルス発振の繰り返し周波数（発振周波数）をも制御する。
【００６６】
この他、光源ユニット１６のハウジング１７内におけるビームスプリッタ１６ｂの照明光学系側には、主制御装置５０からの制御情報に応じてレーザビームＬＢを遮光するためのシャッタ１６ｆも配置されている。
【００６７】
図１に戻り、前記ビーム整形光学系１８は、エキシマレーザ１６からパルス発光されたレーザビームＬＢの断面形状を、該レーザビームＬＢの光路後方に設けられたフライアイレンズ２２に効率良く入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ（いずれも図示省略）等で構成される。
【００６８】
エネルギ粗調器２０は、ビーム整形光学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、ここでは、回転板３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではその内の２個のＮＤフィルタ３６Ａ、３６Ｄが示されている）を配置し、その回転板３４を駆動モータ３８で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から等比級数的に複数段階で切り換えることができるようになっている。駆動モータ３８は、後述する主制御装置５０によって制御される。
【００６９】
前記フライアイレンズ２２は、エネルギ粗調器２０後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、レチクルＲを均一な照度分布で照明するためにその射出側焦点面に多数の点光源から成る面光源、すなわち２次光源を形成する。この２次光源から射出されるレーザビームを以下においては、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶものとする。
【００７０】
フライアイレンズ２２の射出面近傍、すなわち本実施形態では照明光学系の瞳面とほぼ一致するその射出側焦点面に、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４が配置されている。この照明系開口絞り板２４には、等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、後述する主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りがパルス照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。なお、開口絞り板２４の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源１６とオプティカルインテグレータ２２との間に配置し、オプティカルインテグレータ２２がフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、オプティカルインテグレータ２２が内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とすることで、照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわち照明条件の変更に伴なう光量損失を抑えることが望ましい。
【００７１】
照明系開口絞り板２４後方のパルス照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド３０Ａ及び可動レチクルブラインド３０Ｂを介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂから成るリレー光学系が配置されている。
【００７２】
固定レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域４２Ｒを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド３０Ａの近傍に走査方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド３０Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド３０Ｂを介して照明領域４２Ｒを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。
【００７３】
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ２８Ｂ後方のパルス照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過したパルス照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭ後方のパルス照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。
【００７４】
一方、ビームスプリッタ２６で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳ（ｄｉｇｉｔ／ｐｕｌｓｅ）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば遠紫外域で感度があり、且つ光源ユニット１６のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。このインテグレータセンサ４６の出力ＤＳと、ウエハＷの表面上でのパルス照明光ＩＬの照度（強度）との相関係数（又は相関関数）は予め求められて、主制御装置５０に併設されたメモリ５１内に記憶されている。また、前述のエネルギモニタ１６ｈの出力ＥＳと、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳとの相関係数（又は相関関数）は予め求められて、メモリ５１内に記憶されている。
【００７５】
前記レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、レチクルステージ駆動部４８によって走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。この走査中のレチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴ上に固定された移動鏡５２Ｒを介して外部のレーザ干渉計５４Ｒによって計測され、このレーザ干渉計５４Ｒの計測値が主制御装置５０に供給されるようになっている。なお、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工してレーザ干渉計５４Ｒの反射面（前述の移動鏡５２Ｒの反射面に相当）を形成しても良い。
【００７６】
前記投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックな縮小系であり、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折系が用いられている。また、この投影光学系ＰＬの投影倍率δは、例えば１／４又は１／５である。このため、前記の如くして、パルス照明光ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域４２Ｒが照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率δで縮小された像が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域（照明領域４２Ｒに共役な領域）４２Ｗに形成される。
【００７７】
前記ＸＹステージ１４は、ウエハステージ駆動部５６によってＸＹ面内で走査方向であるＹ軸方向及びこれに直交するＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に２次元駆動されるようになっている。このＸＹステージ１４上に、Ｚチルトステージ５８が搭載され、このＺチルトステージ５８上に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等により保持されている。Ｚチルトステージ５８は、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平面に対するウエハＷの傾斜角を調整する機能を有する。また、ＸＹステージ１４の位置は、Ｚチルトステージ５８上に固定された移動鏡５２Ｗを介して外部のレーザ干渉計５４Ｗにより計測され、このレーザ干渉計５４Ｗの計測値が主制御装置５０に供給されるようになっている。なお、Ｚチルトステージ５８（又はＸＹステージ１４）などの端面を鏡面加工して、レーザ干渉計５４Ｗの反射面（前述の移動鏡５２Ｗの反射面に相当）を形成しても良い。
【００７８】
さらに、図示は省略されているが、レチクルＲの上方には、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されるように、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態ではパルス照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント顕微鏡が配置されている。この場合、一対のレチクルアライメント顕微鏡は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを含むＹＺ平面に関して対称（左右対称）な配置で設置されている。また、この一対のレチクルアライメント顕微鏡は光軸ＡＸを通るＸＺ面内でＸ軸方向に往復移動が可能な構造となっている。
【００７９】
通常、一対のレチクルアライメント顕微鏡は、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に載置された状態で、レチクルＲの遮光帯の外側に配置された一対のレチクルアライメントマークをそれぞれ観察可能な位置に設定されている。
【００８０】
制御系は、図１中、主制御装置５０によって主に構成される。主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）を含んで構成され、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
【００８１】
具体的には、主制御装置５０は、例えば走査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲで走査されるのに同期して、ＸＹステージ１４を介してウエハＷが露光領域４２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度δ・ＶＲ（δはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、レーザ干渉計５４Ｒ、５４Ｗの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部４８、ウエハステージ駆動部５６をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ＸＹステージ１４の位置及び速度をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主制御装置５０ではレーザ干渉計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６を介してＸＹステージ１４の位置を制御する。
【００８２】
また、主制御装置５０では、制御情報を光源ユニット１６に供給することによって、前述の如く、光源ユニット１６の発光タイミング、及び発光パワー等を制御する。また、主制御装置５０は、エネルギ粗調器２０、照明系開口絞り板２４をモータ３８、駆動装置４０をそれぞれ介して制御し、更にステージ系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド３０Ｂの開閉動作を制御する。このように本実施形態では、主制御装置５０が、露光コントローラ及びステージコントローラの役目をも有している。これらのコントローラを主制御装置５０とは別に設けても良いことは勿論である。
【００８３】
前記主制御装置５０には、図１に示されるように、記憶装置としてのメモリ５１及び入出力装置６２が、併設されている。メモリ５１内には、前述のインテグレータセンサ４６の出力ＤＳとウエハＷの表面上でのパルス照明光ＩＬの照度（強度）との相関係数（又は相関関数）や、エネルギモニタ１６ｈの出力ＥＳとインテグレータセンサ４６の出力ＤＳとの相関係数（又は相関関数）などの情報の他、使用可能な発振周波数（発振周波数）を含む所定範囲のレーザ共振器１６ａの発振周波数と出力性能、一例としてエネルギ安定性との関係を含む情報も記憶されている。
【００８４】
次に、レーザ共振器１６ａの発振周波数と出力性能としてのエネルギ安定性との関係を示す情報の取得方法について説明する。かかる情報の取得は、例えば露光装置１０の立ち上げ時などに行われる。
【００８５】
ａ．　まず、作業者（エンジニア）により、入出力装置６２を介して計測開始の指示が入力される。この入力に応答して、主制御装置５０内部のＣＰＵは、シャッタ１６ｆを閉じる、あるいはＸＹステージ１４を投影光学系ＰＬの下方から退避させる。次いで、ＣＰＵは、エネルギの制御目標値の中立設定値、例えば最小値Ｅｍｉｎ、及び設定可能な最小発振周波数ｆ０を、目標値として、レーザコントローラ１６ｅに与える。レーザコントローラ１６ｅは、エネルギの制御目標値（設定値）Ｅｔａｒｇｅｔ（＝Ｅｍｉｎ）及び周波数の制御目標値（設定値）ｆｔａｒｇｅｔ（＝ｆ０）に基づいて、レーザ電源部１６ｄ内部の高圧電源での電源電圧をフィードバック制御するとともに、レーザ電源部１６ｄ内部のパルス圧縮回路に対するトリガ信号の印加タイミングあるいは印加間隔を制御する。これにより、レーザ共振器１６ａにより発振周波数ｆｔａｒｇｅｔ（＝ｆ０）のレーザビームＬＢのパルス発光が開始される。
【００８６】
ｂ．　ＣＰＵでは、パルス発光の度毎にエネルギモニタ１６ｈからの出力信号データ（出力信号のデジタル変換データ）を順次取り込み、ＲＡＭ内の所定のデータ格納領域に記憶する。このような出力信号データの取り込みを、所定数のパルス、例えば１００パルス分だけ行う。
【００８７】
ｃ．　そして、１００パルスの発光が終了すると、ＣＰＵは、予め定めたΔｆだけ発振周波数の制御目標値を増加させた（ｆ０＋Δｆ）を、発振周波数の新たな制御目標値ｆｔａｒｇｅｔとして、レーザコントローラ１６ｅに供給する。これにより、これらの制御目標値Ｅｔａｒｇｅｔ、ｆｔａｒｇｅｔに基づいて、レーザコントローラ１６ｅにより、前述と同様のレーザ電源部１６ｄに対する制御が行われ、発振周波数ｆｔａｒｇｅｔでパルス発光が行われる。そして、ＣＰＵでは、パルス発光の度毎にエネルギモニタ１６ｈからの出力信号データを順次取り込み、ＲＡＭ内の所定のデータ格納領域に１００パルス分の出力信号データを記憶する。
【００８８】
ｄ．　以後、Δｆだけ増加させた発振周波数ｆｔａｒｇｅｔに発振周波数の制御目標値を変更しながら、上記と同様の処理を繰り返す。そして、ｆｔａｒｇｅｔが設定可能な最大発振周波数ｆｍａｘに達し、かつ上記の出力信号データの取り込みが完了すると、パルス発光を終了する。このとき、ＲＡＭ内のデータ格納領域には、発振周波数ｆ０からｆｍａｘまでのΔｆ間隔の発振周波数の制御目標値毎に、１００パルス分の出力信号データが格納されたデータテーブルが作成されている。
【００８９】
ｅ．　次に、ＣＰＵは、そのデータテーブル内の、発振周波数の制御目標値毎にデータの値のばらつき度合い、例えばいわゆる３σを算出する。この３σの値が、出力エネルギ安定性の指標値に他ならない。
【００９０】
このようにして得られたレーザ共振器１６ａの出力エネルギ安定性の分布が、図３に示されている。この図３において、横軸はレーザ共振器１６ａの発振周波数であり、縦軸は出力エネルギ安定性の指標値（３σ）である。
【００９１】
本実施形態では、メモリ５１内には、この図３に示されるようなレーザ共振器１６ａの発振周波数と出力エネルギ安定性の指標値との関係を示す情報が格納されている。図３において、縦軸のＥＳ１は、上記出力エネルギ安定性の指標値の許容限界値を示す。また、図３において、周波数ｆ１〜ｆ２の間の陰影を付した領域は、光源ユニット１６の使用可能な発振周波数領域における出力エネルギ安定性が悪化する特定の発振周波数領域（以下、「特定周波数領域」とも呼ぶ）を示す。また、周波数ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘの領域が露光装置で使用可能な発振周波数領域となっている。なお、周波数ｆ０〜ｆｍｉｎの範囲は、露光装置では使用しない周波数領域である。
【００９２】
出力エネルギ安定性以外の出力性能、例えば波長安定性（中心波長の安定性）の指標値と発振周波数との関係を示す情報や、スペクトル線幅（スペクトル線幅の変化特性の指標値）と発振周波数との関係を示す情報なども、前述の出力エネルギ安定性の場合と同様にして予め実験により求められ、メモリ５１内に記憶されている。但し、波長安定性（中心波長の安定性）の指標値やスペクトル線幅の場合には、前述のエネルギモニタに代えて、ビームモニタ機構１６ｃからの出力データの取り込みが行われる。
【００９３】
次に、本実施形態の露光装置１０の露光量制御について、主制御装置５０内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示す図４のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、光源ユニット１６（レーザ共振器１６ａ）としては、一例として、１パルス当たりのパルスエネルギＥをＥｍｉｎ（例えば８ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）〜Ｅｍａｘ（例えば１０ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）の範囲で変更可能であり、かつパルス発光の発振周波数ｆをｆｍｉｎ（例えば６００Ｈｚ）〜ｆｍａｘ（例えば４０００Ｈｚ）の範囲内で変更して使用可能なものが用いられているものとする。
【００９４】
なお、実際には、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳが、図１のＺチルトステージ５８上で像面（即ち、ウエハの表面）と同じ高さに設置された不図示の基準照度計の出力に対して予め較正（キャリブレーション）され、これによって像面照度とインテグレータセンサ４６の出力との関係を示す変換係数αが、照明条件毎に求められる。そして、露光に先立って、そのインテグレータセンサ４６と、光源ユニット１６内のエネルギモニタ１６ｈとを用いて、例えば特開平１０−２７０３４５号公報などに開示される所定の手順に従って、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳより間接的に求められる像面上での露光量、すなわちインテグレータセンサ４６の処理量ｐ（ｍＪ／（ｃｍ２・ｐｕｌｓｅ））と、光源ユニット１６内のエネルギモニタ１６ｈの出力ＥＳ（ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）との相関関係を示す所定の制御テーブルが作成される。
【００９５】
しかし、以下の説明では、簡単のためインテグレータセンサ４６とエネルギモニタ１６ｈとの相関が１次関数で表され、そのオフセットは０とみなすことができ、その傾きを変換係数βとして扱えるものとする。即ち、インテグレータセンサ４６の処理量ｐ（ｍＪ／（ｃｍ２・ｐｕｌｓｅ））、及び変換係数βを用いて、次式よりエネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳ（ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）を算出できるものと仮定する。
【００９６】
ＥＳ＝β・ｐ　　　……（３）
【００９７】
なお、特に前述した光学ユニットが設けられているときは、上記の変換係数βについても、その光学ユニットによって可変となるオプティカルインテグレータ２２への照明光の入射条件毎に求めることが好ましい。また、照明系１２を構成する照明光学系や投影光学系ＰＬのパルス照明光ＩＬの透過率変動などを考慮して変換係数α、βを計算にて更新するようにすることが望ましい。
【００９８】
また、エネルギ粗調器２０の透過率は設定露光量全般での露光時間を最小にするために、離散透過率は等比数列になるように設計されているものとする。
【００９９】
先ず、図４のステップ１０２において、オペレータによりコンソール等の入出力装置６２（図１参照）を介して設定露光量Ｓ０が設定されるのを待ち、設定露光量Ｓ０が設定されると、次のステップ１０４に進み、レーザビームＬＢの１パルス当たりのエネルギＥを最小エネルギ値Ｅｍｉｎ（８ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）に、発振周波数ｆを最小周波数ｆｍｉｎ（６００Ｈｚ）に、レーザコントローラ１６ｅを介して設定する。すなわち、このようにして、パルスエネルギとその発振周波数の中立設定を行う。
【０１００】
次のステップ１０６では光源ユニット１６に複数回（例えば数１００回）パルス発光を行わせて、インテグレータセンサ４６の出力を積算することによって、間接的にウエハＷ上での平均パルスエネルギ密度ｐ（ｍＪ／（ｃｍ２・ｐｕｌｓｅ））を計測する。この計測は、例えば、可動レチクルブラインド３０Ｂを駆動して、その開口を完全に閉じ、照明光ＩＬがレチクルＲ側に達するのを阻止した状態で行われる。勿論、ＸＹステージ１４を駆動してウエハＷを退避させた状態で行なっても良い。
【０１０１】
次のステップ１０８では次式（４）により露光パルス数Ｎを算出する。
【０１０２】
Ｎ＝ｃｉｎｔ（Ｓ０／ｐ）　　　……（４）
ここで、関数ｃｉｎｔは小数点以下１桁目の値の四捨五入を表すものとする。
【０１０３】
次のステップ１１０でその露光パルス数Ｎが、必要な露光量制御再現精度を得るための最小露光パルス数Ｎｍｉｎ以上であるかどうかを判断する。ここで、最小露光パルス数Ｎｍｉｎは、例えば予め計測されて装置定数として設定されているパルスエネルギのばらつき（３σの値）δｐの平均パルスエネルギ密度ｐに対する比δｐ／ｐに基づいて求められる値である。本実施形態では、例えばＮｍｉｎ＝４０であるものとする。
【０１０４】
そして、このステップ１１０における判断が否定された場合、すなわち露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎより小さい場合には、ステップ１１１に移行して、図１のエネルギ粗調器２０のＮＤフィルタにより設定可能な透過率の中からＳ０／（Ｎｍｉｎ×ｐ）より小さく、かつ最も近いＮＤフィルタを選択して設定した後、上記ステップ１０６の処理を再び行い、選択されたＮＤ条件での平均パルスエネルギ密度ｐ＝ｐｔを新たに求め、この平均パルスエネルギ密度ｐｔを用いて、ステップ１０８の処理を再び行う。このようにしてステップ１１０の判断が肯定された場合又は当初からステップ１１０の判断が肯定された場合（Ｎ≧Ｎｍｉｎの場合）には、ステップ１１２に移行する。なお、ここで、当初からステップ１１０の判断が肯定された場合の平均パルスエネルギ密度ｐは、上記の選択されたＮＤ条件での平均パルスエネルギ密度ｐｔと同様にＮ≧Ｎｍｉｎを満たすので、以下では、ｐｔとして扱うものとする。
【０１０５】
ステップ１１２では、上記ステップ１０６で求めたエネルギ密度ｐｔを用いて、次式（５）に基づいて前述した変換係数βを算出する。勿論、これに限らず、前述した制御テーブルを予め求めておく場合には、この制御テーブルから、平均パルス密度ｐｔに対応する変換係数βを算出するようにしても良い。
【０１０６】
β＝Ｅｍｉｎ／ｐｔ　　　　　　　　　　　……（５）
【０１０７】
次のステップ１１３では次式（６）により、レーザビームＬＢの１パルス当たりのエネルギ設定値Ｅｔ（ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）を算出し、ステップ１１４に移行する。
【０１０８】
Ｅｔ＝β×Ｓ０／Ｎｍｉｎ　　　　　　　　……（６）
【０１０９】
ステップ１１４では上記のエネルギ設定値Ｅｔが設定可能な最大エネルギＥｍａｘ（ここでは、１０ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）以下であるか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合には、ステップ１１５に進んでエネルギ設定値Ｅｔをレーザコントローラ１６ｅに供給する。これにより、レーザコントローラ１６ｅにより、１パルスのエネルギＥがＥｔに設定される。その後、ステップ１１８のスキャン速度Ｖ及び発振周波数ｆを決定するサブルーチンに移行する。
【０１１０】
この一方、前述したステップ１１４における判断が否定された場合、すなわち先に算出したエネルギ設定値Ｅｔが設定可能な最大エネルギＥｍａｘより大きい場合には、このようなエネルギの設定は不可能なので、ステップ１１６に進んでエネルギ設定値としてＥｔ＝Ｅｍａｘをレーザコントローラ１６ｅに供給する。これにより、レーザコントローラ１６ｅにより、１パルスのエネルギＥがＥｍａｘに設定される。
【０１１１】
この場合、Ｎ＝Ｎｍｉｎとはならないので、次のステップ１１７に進んで次式（７）に従って露光パルス数Ｎの計算した後、スキャン速度Ｖ及び発振周波数ｆを決定するサブルーチン１１８に移行する。
【０１１２】
Ｎ＝β×Ｓ０／Ｅｍａｘ　　　　　　　　……（７）
【０１１３】
サブルーチン１１８では、まず、図５のステップ１５２において、スキャン速度Ｖ＝スキャン最高速（Ｖｍａｘ）として発振周波数ｆを次式（８）により算出する。
【０１１４】
ｆ＝ｉｎｔ（Ｖｍａｘ×Ｎ／Ｗｓ）　　　……（８）
ここで、関数ｉｎｔ（ａ）は、実数ａを超えない最大の整数を表すものとする。
【０１１５】
そして、次のステップ１５４では、上で算出した発振周波数ｆがレーザの持つ最大発振周波数ｆｍａｘ以下であるか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合には、ステップ１５６に進み、メモリ５１内に記憶されている情報に基づき、特定周波数領域（図３中のｆ１〜ｆ２の範囲）を特定するとともに、上で算出した発振周波数ｆがその特定周波数領域内か否かを判断する。そして、この判断が否定された場合、すなわち特定周波数領域外であった場合には、ステップ１５８に進み、レーザコントローラ１６ｅを介して発振周波数ｆを上記ステップ１５２で算出した値に設定し、次のステップ１６０でスキャン目標速度（スキャン速度）をスキャン最高速Ｖｍａｘに設定する。その後、メインルーチンのステップ１２０にリターンする。
【０１１６】
一方、ステップ１５６における判断が肯定された場合には、上記ステップ１５２で算出された発振周波数ｆは、出力エネルギ安定性が許容範囲外となる周波数領域に属するので、そのまま設定することは妥当でない。そこで、ステップ１６４に移行し、レーザコントローラ１６ｅを介して発振周波数ｆを（ｆ−Δｆ）に変更し設定する。次いで、ステップ１６６において、設定した発振周波数ｆが、前述の特定周波数領域内にあるか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップ１６４に戻り、レーザコントローラ１６ｅを介して発振周波数ｆを（ｆ−Δｆ）に変更し設定する。以後、ステップ１６６の判断が否定されるまで、ステップ１６４、１６６の処理、判断を繰り返す。そして、設定した発振周波数が、特定周波数領域外となってステップ１６６の判断が否定されると、ステップ１６８に進み、スキャン速度Ｖを次式（９）に基づいて算出し、設定する。
【０１１７】
Ｖ＝Ｗｓ×ｆ／Ｎ　　　……（９）
【０１１８】
この場合、スキャン速度Ｖは、最高スキャン速度より低い所定の値に設定される。その後、メインルーチンのステップ１２０にリターンする。
【０１１９】
この一方、上記ステップ１５４における判断が否定された場合には、上記ステップ１５２で算出した発振周波数ｆの設定は不可能であるから、ステップ１６２に移行する。このステップ１６２では、レーザコントローラ１６ｅを介して発振周波数ｆを最大発振周波数ｆｍａｘに設定した後、ステップ１６６に進む。
【０１２０】
このステップ１６６では、設定した発振周波数ｆ（＝ｆｍａｘ）が、前述の特定周波数領域内にあるか否かを判断するが、本実施形態の場合、図３から明らかなように、ｆｍａｘは、特定周波数領域外である。このため、ステップ１６６における判断は否定され、ステップ１６８に移行する。ステップ１６８で、スキャン速度Ｖを上述した式（９）に基づいて算出し、設定する。この場合、スキャン速度の算出には、ｆｍａｘが用いられる。その後、メインルーチンのステップ１２０にリターンする。
【０１２１】
なお、図３と異なり、ｆｍａｘが特定周波数領域内となっている場合には、ステップ１６６における判断が肯定され、ステップ１６４に戻り、前述と同様の処理、判断が繰り返される。
【０１２２】
そして、メインルーチンのステップ１２０では、それまでのステップで定まった設定条件（Ｖ、ｆ、Ｅｔ、Ｎ）にて、ウエハＷ上の指定されたショット領域に、走査露光方式でレチクルＲのパターンを転写する。
【０１２３】
上記の走査露光の終了後、ステップ１２２で全てのショット領域に対する露光が終了したか否かを判断し、この判断が否定された場合、すなわち露光すべきショット領域が残っている場合には、ステップ１２０に戻り、上記走査露光を次ショット領域に対して行う。
【０１２４】
このようにして、露光すべきショット領域が尽きたときに本ルーチンの一連の処理を終了する。
【０１２５】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、使用可能な周波数領域を含む所定の範囲における光源ユニット１６（より正確には、レーザ共振器１６ａ）の発振周波数の、前記光源ユニットの出力性能を鑑みた情報が記憶された記憶装置が、メモリ５１によって構成されている。また、このメモリ５１内の前記情報に基づいて、光源ユニット１６を発振させる際の発振環境としての発振周波数を制御する制御装置が、主制御装置５０、より具体的にはＣＰＵとソフトウェアプログラムとによって、実現されている。すなわち、ＣＰＵが行うステップ１５４、１５６、１５８、１６２、１６４及び１６６の処理によって制御装置が実現されている。この制御装置では、出力性能（本実施形態では、出力エネルギ安定性）が悪化する特定の発振周波数領域外の発振周波数に光源ユニット１６の発振周波数を設定する。また、上記の制御装置とメモリ５１とによって、レーザ光源制御装置が構成されている。
【０１２６】
なお、上記のソフトウェアプログラムで実現した構成部分の少なくとも一部をハードウェアにて構成しても良いことは勿論である。
【０１２７】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るレーザ光源制御装置（５０、５１）によると、メモリ５１には、前述のａ．〜ｅ．の手順で予め求められた、使用可能な周波数領域を含む所定の範囲における光源ユニット１６（より正確には、レーザ共振器１６ａ）の発振周波数と出力性能（一例として出力エネルギ安定性）との関係の情報（図３参照）が記憶されている。そして、主制御装置５０により、メモリ５１に記憶された前述の情報に基づいて、光源ユニット１６の発振周波数が前述の特定発振周波数範囲外の発振周波数に設定される。このため、少なくとも出力性能が悪化する特定の発振周波数領域（特定発振周波数範囲）内の発振周波数を避けた発振周波数の設定が可能となり、これにより、常に出力性能が良好な状態でのレーザ共振器１６ａの使用が可能となる。
【０１２８】
また、本実施形態に係る露光装置１０によると、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に順次転写する際に、主制御装置５０により、メモリ５１に記憶された情報に基づいて光源ユニット１６の発振周波数が上述の如く制御される。この場合、メモリ５１内の情報により、使用可能な発振周波数を含む所定範囲（所定の周波数範囲）における出力性能の変化状況（分布）がわかるので、主制御装置５０は、この情報を利用して、出力性能が良好な発振周波数領域内の任意の発振周波数に光源ユニット１６の発振周波数を、例えば前述のサブルーチン１１８に従って設定することができる。このため、露光装置１０によると、出力性能が良好な発振周波数領域内の任意の発振周波数でパターンの転写を行うことが可能となり、これにより、ウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれパターンを精度良く形成することが可能となる。
【０１２９】
なお、上記実施形態では、記憶装置としてのメモリ５１内に光源ユニット１６（より正確には、レーザ共振器１６ａ）の発振周波数と出力性能（一例として出力エネルギ安定性）との関係の情報（図３参照）が記憶されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、光源ユニット（レーザ光源）１６の使用可能な周波数領域における出力性能が悪化する特定の発振周波数領域の情報（例えば前述の特定発振周波数範囲の情報）を、メモリ５１に記憶しておいても良い。かかる場合であっても、主制御装置５０が一例として前述のステップ１５６、１６６の判断を、このメモリ５１内の情報に基づいて行うようにすることにより、特定の発振周波数領域外の発振周波数に光源ユニット（レーザ光源）１６の発振周波数を設定することができる。このため、少なくとも出力性能が悪化する特定の発振周波数領域内の発振周波数を避けた発振周波数の設定が可能となり、これにより、常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用が可能となり、ひいては出力性能が良好な発振周波数領域内の任意の発振周波数でパターンの転写を行うことが可能となる。従って、ウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれパターンを精度良く形成することが可能となる。
【０１３０】
また、上記実施形態において、主制御装置５０（内のＣＰＵ）が、メモリ５１内の情報に基づいて出力性能（一例として出力エネルギ安定性）が良好となる発振周波数領域（例えば図３中の矢印Ａで示される範囲）、あるいはその出力性能が良好となる範囲の中でも出力性能が最良となる周波数領域にレーザ光源１６の発振周波数を設定することとしても良い。あるいは、この出力性能が最良となる周波数領域の情報を、メモリ５１に記憶しておき、主制御装置５０が、このメモリ５１内の情報に基づいて、その発振周波数領域内の周波数に光源ユニット（レーザ光源）１６の発振周波数を設定することとしても良い。このようなことは、ソフトウェアの変更により容易に実現可能である。これにより、常に出力性能が良好な、あるいは最良の状態での光源ユニット１６の使用が可能となり、ひいては出力性能が良好な発振周波数領域内の任意の発振周波数でパターンの転写を行うことが可能となる。従って、ウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれパターンを精度良く形成することが可能となる。
【０１３１】
なお、上記実施形態では、ａ．〜ｅ．の手順で予め求められた前述の発振周波数と出力性能（出力エネルギ安定性など）との関係の情報を、メモリ５１内に記憶するものとしたが、これに限らず、主制御装置５０のＲＡＭ内に前記情報を記憶することとしても良い。この場合、ＲＡＭが記憶装置を構成する。また、発振周波数と出力性能との関係の情報は、必ずしも露光装置を用いて求める必要はなく、光源ユニット１６を、露光装置に組み込む前に、光源ユニット１６のみを用いて、前述のａ．〜ｅ．の手順と同様の手順で求めておいても良い。
【０１３２】
また、上記実施形態では、主制御装置５０が、レーザ光源１６の外部から、レーザ光源１６の発振周波数を制御する場合について説明したが、本発明のレーザ光源制御装置は、これに限定されるものではない。すなわち、ハウジング１７内部のレーザコントローラ１６ｅに、発振周波数の設定、制御に関する機能を持たせても良い。
【０１３３】
なお、上記実施形態において、メモリ５１内に使用可能な周波数領域を含む所定の範囲における光源ユニット１６（より正確には、レーザ共振器１６ａ）の発振周波数と出力性能との関係の情報として、前述の発振周波数と出力エネルギ安定性との関係を示す情報に代えて、あるいはこれに加えて光源ユニット１６の発振周波数と出力エネルギ安定性以外の出力性能、例えば波長安定性（中心波長の安定性）の指標値と発振周波数との関係を示す情報、あるいはスペクトル線幅（スペクトル線幅の変化特性の指標値）と発振周波数との関係を示す情報などを、メモリ５１内に記憶しておいても良い。これらの情報は、前述の出力エネルギ安定性の場合と同様にして予め実験により求めておけば良い。但し、波長安定性（中心波長の安定性）の指標値やスペクトル線幅の場合には、前述のエネルギモニタに代えて、ビームモニタ機構１６ｃからの出力データの取り込みが行われる。そして、主制御装置５０では、例えば前述のサブルーチン１１８の処理に際して、ステップ１５６、１６６において、これらの出力性能が悪化する特定周波数領域外の周波数領域に発振周波数を設定する、あるいはこれらの出力性能が良好となる特定周波数領域内の周波数に発振周波数を設定することとすれば良い。特に、発振周波数と出力エネルギ安定性との関係を示す情報、波長安定性（中心波長の安定性）の指標値と発振周波数との関係を示す情報、スペクトル線幅（スペクトル線幅の変化特性の指標値）と発振周波数との関係を示す情報などのうちの複数の情報をメモリ５１内に記憶しておく場合には、その複数の出力性能の全てが良好となる特定周波数領域内の周波数に発振周波数を設定することとすれば良い。このようなことも、ソフトウェアの変更により容易に実現可能である。
【０１３４】
なお、上記実施形態では、ステップ１５６、１６６において発振周波数ｆが、特定周波数領域内であった場合に、発振周波数ｆを（ｆ−Δｆ）に変更することを繰り返す方法により、発振周波数（発振周波数）ｆを出力性能が良好な周波数領域内に設定する方法について説明したが、図３に示される情報に基づいて、出力エネルギの安定性がＥＳ１の範囲内にある任意の発振周波数に直ちに設定することとしても良い。
【０１３５】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。この第２の実施形態に係る露光装置は、装置構成などは前述した第１の実施形態に係る露光装置１０と同様になっており、メモリ５１内に記憶されている情報、及び露光量制御に際しての主制御装置５０内のＣＰＵの処理アルゴリズムの一部が相違するのみである。そこで、以下においては、かかる相違点を中心として説明する。
【０１３６】
この第２の実施形態では、メモリ５１内に、前述の第１の実施形態において記憶されていた使用可能な周波数領域を含む所定の範囲における光源ユニット１６（より正確には、レーザ共振器１６ａ）の発振周波数と出力性能との関係の情報（前述の発振周波数と出力エネルギ安定性との関係を示す情報：以下、「情報Ａ」とも呼ぶ）に加えて、エキシマレーザチューブ２０２内のレーザガスの温度Ｔ（制御ファクタの一種）の変動量と発振周波数ｆの変動量との関係を示す情報（以下、「情報Ｂ」とも呼ぶ）も予め実験などにより求められて記憶されている。これら情報Ａと情報Ｂとを用いることにより、光源ユニット１６の発振周波数と、出力性能の一種であるエネルギ安定性と、光源ユニット１６の発振に関する発振周波数以外の所定の制御ファクタであるレーザガスの温度Ｔとの関係が求められる。すなわち、メモリ５１内には、実質的に上記三者の関係を示す情報が記憶されている。
【０１３７】
図６には、本第２の実施形態に係る露光量制御に際しての主制御装置５０内のＣＰＵの処理アルゴリズムの一部である、スキャン速度Ｖ及び発振周波数ｆを決定するサブルーチン（図４におけるサブルーチン１１８に相当）の一例が示されている。
【０１３８】
このサブルーチンでは、まず、ステップ２５２において、前述のステップ１５２と同様に、スキャン速度Ｖ＝スキャン最高速（Ｖｍａｘ）として発振周波数ｆを前述の式（８）により算出する。
【０１３９】
そして、次のステップ２５４では、上で算出した発振周波数ｆがレーザの持つ最大発振周波数ｆｍａｘ以下であるか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合には、ステップ２５６に進み、上で算出した発振周波数ｆが、メモリ５１内に記憶されている特定周波数領域（図３中のｆ１〜ｆ２の範囲）内か否かを判断する。そして、この判断が否定された場合、すなわち特定周波数領域外であった場合には、ステップ２５８に進み、前述と同様にして発振周波数ｆを上記ステップ２５２で算出した値に設定し、次のステップ２６０でスキャン目標速度（スキャン速度）をスキャン最高速Ｖｍａｘに設定する。その後、図４のメインルーチンのステップ１２０にリターンする。
【０１４０】
一方、ステップ２５６における判断が肯定された場合には、上記ステップ２５２で算出された発振周波数ｆは、出力エネルギ安定性が許容範囲外となる周波数領域に属するので、そのまま設定することは妥当でない。そこで、ステップ２６４に移行して、メモリ５１内の情報Ａ及び情報Ｂに基づいて、前述したエキシマレーザチューブ２０２内のヒータ及び冷却装置の制御系を制御して、レーザガスの温度を制御することにより、上記ステップ２５２で算出された発振周波数ｆが、特定周波数領域外となるように、発振周波数と出力エネルギ安定性との関係を変化させる。
【０１４１】
上記の温度制御により、エキシマレーザチューブ２０２内のレーザガスの流速が変化し、一例として図７に示されるように、当初点線で示される波形であった出力エネルギ安定性−発振周波数曲線が、矢印Ｂで示されるように、低周波側にシフトして、実線で示されるような波形に変化する。これにより、当初特定周波数領域内であった発振周波数領域、例えば図７中の矢印Ｃの周波数領域内の出力エネルギ安定性が許容値内となる。すなわち、出力性能が悪化する発振周波数領域が、使用する発振周波数領域（矢印Ｃの周波数領域）から外れる。
【０１４２】
上記のステップ２６４の処理が終了すると、ステップ２５２で算出した発振周波数（使用する周波数）ｆが、出力エネルギ安定性が許容範囲内となる周波数領域に属しているので、ステップ２５８に移行して、前述のステップ２５６における判断否定された場合と同様に、発振周波数ｆを上記ステップ２５２で算出した値に設定し、次のステップ２６０でスキャン目標速度（スキャン速度）をスキャン最高速Ｖｍａｘに設定する。その後、図４のメインルーチンのステップ１２０にリターンする。
【０１４３】
この一方、上記ステップ２５４における判断が否定された場合には、上記ステップ２５２で算出した発振周波数ｆの設定は不可能であるから、ステップ２６２に移行する。このステップ２６２では、発振周波数ｆ（＝ｆｍａｘ）が、前述の特定周波数領域内にあるか否かを判断するが、本実施形態の場合、図３から明らかなように、ｆｍａｘは、特定周波数領域外である。このため、ステップ２６２における判断は否定され、ステップ２６８に移行する。
【０１４４】
ステップ２６８では、レーザコントローラ１６ｅを介して発振周波数ｆを最大発振周波数ｆｍａｘに設定した後、ステップ２６８に進んでスキャン速度Ｖを前述の式（９）に基づいて算出し、設定する。この場合、スキャン速度の算出には、ｆｍａｘが用いられる。スキャン速度Ｖは、最高スキャン速度より低い所定の値に設定される。その後、メインルーチンのステップ１２０にリターンする。
【０１４５】
なお、図４と異なり、ｆｍａｘが特定周波数領域内となっている場合には、ステップ２６２における判断が肯定され、ステップ２６６に進んで、メモリ５１内の情報Ａ及び情報Ｂに基づいて、前述したエキシマレーザチューブ２０２内のヒータ及び冷却装置の制御系を制御して、レーザガスの温度を制御することにより、最大発振周波数ｆｍａｘが、特定周波数領域外となるように、発振周波数と出力エネルギ安定性との関係を変化させることとなる。
【０１４６】
いずれにしても、メインルーチンのステップ１２０以降の処理は、前述した第１の実施形態と同様である。
【０１４７】
これまでの説明から明らかなように、本第２の実施形態では、前述の第１の実施形態と同様に、使用可能な周波数領域を含む所定の範囲における光源ユニット１６（より正確には、レーザ共振器１６ａ）の発振周波数の、前記光源ユニットの出力性能を鑑みた情報、より具体的には、発振周波数と、出力性能と、光源ユニット１６の発振に関する発振周波数以外の所定の制御ファクタ（レーザガスの温度）との関係を示す情報が記憶された記憶装置が、メモリ５１によって構成されている。また、このメモリ５１内の前記情報に基づいて、光源ユニット１６を発振させる際の発振環境としてレーザガスの温度を制御する制御装置が、主制御装置５０、より具体的にはＣＰＵとソフトウェアプログラムとによって、実現されている。すなわち、ＣＰＵが行うステップ２５６、２６４、２６２、２６６の処理によって制御装置が実現されている。この制御装置では、レーザガスの温度を制御し、それにより発振周波数と出力性能との関係を変化させる。また、上記の制御装置とメモリ５１とによって、レーザ光源制御装置が構成されている。
【０１４８】
なお、上記のソフトウェアプログラムで実現した構成部分の少なくとも一部をハードウェアにて構成しても良いことは勿論である。
【０１４９】
以上詳細に説明したように、本第２の実施形態に係るレーザ光源制御装置（５０、５１）によると、前述した第１の実施形態と同様に、常に出力性能が良好な状態での光源ユニット１６の使用が可能となる。また、本第２の実施形態に係る露光装置によると、出力性能が良好な発振周波数領域内の任意の発振周波数でパターンの転写を行うことが可能となり、これにより、ウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれパターンを精度良く形成することが可能となる。
【０１５０】
なお、上記第２の実施形態では、メモリ５１内に、光源ユニット１６の発振周波数と、出力性能（一例として出力エネルギ安定性）と、発振周波数以外の制御ファクタとしてレーザガスの温度との関係を示す情報が記憶されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば光源ユニット１６の発振周波数と、波長安定性（中心波長の安定性）の指標値とスペクトル線幅（スペクトル線幅の変化特性の指標値）との少なくとも一方と、所定の制御ファクタ（レーザガスの温度及びレーザガスの流速の少なくとも一方）との関係を示す情報などをメモリ５１に記憶しておいても良い。かかる場合であっても、主制御装置５０が一例として前述のステップ２５６、２６２の判断を、このメモリ５１内の情報に基づいて行い、ステップ２６４、２６６の処理をメモリ内の情報に基づいて行うことにより、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１５１】
また、上記第２の実施形態において、主制御装置５０（内のＣＰＵ）が、メモリ５１内の情報Ａ、情報Ｂに基づいて出力性能（一例として出力エネルギ安定性）が最も安定した光源ユニットの発振周波数領域が、所望の周波数、例えば上記ステップ２５２で算出された発振周波数と一致するように、前述のエキシマレーザチューブ２０２内のレーザガスの温度を制御して発振周波数と出力性能との関係を変化させることとしても良い。
【０１５２】
このようなことは、ソフトウェアの変更により容易に実現可能である。これにより、常に出力性能が良好な、あるいは最良の状態での光源ユニット１６の使用が可能となり、ひいては出力性能が良好な発振周波数領域内の任意の発振周波数でパターンの転写を行うことが可能となる。従って、ウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれパターンを精度良く形成することが可能となる。
【０１５３】
なお、上記第２の実施形態においても、前記情報Ａ、情報Ｂを主制御装置５０のＲＡＭ内に記憶することとしても良い。この場合、ＲＡＭが記憶装置を構成する。
【０１５４】
また、上記第１、第２の実施形態では、主制御装置５０が、レーザ光源１６の外部から、レーザ光源１６の発振周波数を制御する場合について説明したが、本発明のレーザ光源制御装置は、これに限定されるものではない。すなわち、ハウジング１７内部のレーザコントローラ１６ｅに、発振周波数の設定、制御に関する機能を持たせても良い。
【０１５５】
なお、上記各実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパ）あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも好適に適用することができる。
【０１５６】
また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１５７】
また、上記各実施形態において、レーザ光として、例えばＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１５８】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【０１５９】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、単一波長発振レーザとしてはイッテルビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いる。
【０１６０】
また、レーザ光源としては、波長１４６ｎｍのＫｒ２レーザ（クリプトン・ダイマーレーザ）、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザ（アルゴン・ダイマーレーザ）などの真空紫外光を発生する光源を使用しても良い。
【０１６１】
また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
【０１６２】
《デバイス製造方法》
次に、上記で説明した露光装置１０及びその露光方法を使用したデバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【０１６３】
図８には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図８に示されるように、まず、ステップ３０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ３０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１６４】
次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ３０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ３０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ３０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０１６５】
最後に、ステップ３０６（検査ステップ）において、ステップ３０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１６６】
図９には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されている。図９において、ステップ３１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ３１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ３１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ３１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１６７】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）において、上記各実施形態の露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０１６８】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１６９】
以上のような、本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光ステップで、上記実施形態の露光装置及び露光方法が用いられるので、ウエハ上の各ショット領域にパターンを精度良く形成することができ、これによりマイクロデバイスの歩留まりが向上し、結果的にその生産性を向上させることができる。
【０１７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレーザ光源制御方法及びレーザ光源制御装置によれば、常に出力性能が良好な状態でのレーザ光源の使用が可能となるという効果がある。
【０１７１】
また、本発明の露光方法及び露光装置によれば、物体上に精度良くパターンを形成することができるという効果がある。
【０１７２】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、デバイスの生産性の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の光源ユニットの内部構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図３】メモリ内に記憶されている発振波長と出力エネルギ安定性との関係を示す情報の一例を示す線図である。
【図４】第１の実施形態の露光装置における露光量制御に際しての主制御装置５０内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】図４のサブルーチン１１８の処理を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態の露光装置における露光量制御に際しての主制御装置５０内のＣＰＵの処理アルゴリズム一部である、スキャン速度Ｖ及び発振周波数ｆを決定するサブルーチン（図４におけるサブルーチン１１８に相当）の一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態における作用を説明するための図である。
【図８】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８のステップ３０４における処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…露光装置、１６…光源ユニット（レーザ光源）、　５０…主制御装置（制御装置、レーザ光源制御装置の一部）、５１…メモリ（記憶装置、レーザ光源制御装置の一部）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＰＬ…投影光学系。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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