(57)【要約】【課題】パルス光の周波数を容易に高めることができる光源装置を提供する。【解決手段】２台のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂでパルス発光されたレーザ光ＬＡ，ＬＢを、それぞれビーム整形光学系４Ａ，４Ｂ等を介して前段の２つのフライアイレンズ８Ａ，８Ｂに導き、フライアイレンズ８Ａ，８Ｂから射出されたレーザ光を後段のフライアイレンズ１０の入射面の全面に重畳するように照射する。フライアイレンズ１０で合成されたパルス露光光ＩＬで、ブラインド１４Ａ，１４Ｂ及びメインコンデンサレンズ１６等を介してレチクルＲを照明し、レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影する。パルスレーザ光源２Ａ，２Ｂを交互に発光させて、レーザ光ＬＡ，ＬＢの２倍の周波数のパルス露光光ＩＬを得る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をパルス発光する複数のパルスレーザ光源と、
前記複数のパルスレーザ光源から射出されたレーザ光を共通の光路を通るパルス光に合成する合成光学系と、
前記複数のパルスレーザ光源を制御し、前記複数のパルスレーザ光源から交互に前記レーザ光をパルス発光させる制御系とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記制御系は、前記複数のパルスレーザ光源のうち１つのパルスレーザ光源を実質的に一定出力でパルス発光させるとともに、他のパルスレーザ光源のパルス発光タイミングを任意のタイミングに制御することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記合成光学系によって合成されたパルス光の光量を検出する光電センサを更に有し、
前記制御系は、前記複数のパルスレーザ光源から射出されて前記合成光学系を通過したパルス光の光量の前記光電センサによる検出結果に基づいて、前記複数のパルスレーザ光源の各々のパルス発光時の出力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記合成光学系は、前記複数のパルスレーザ光源から射出されたレーザ光をそれぞれ異なる領域で受光して共通の入射面に導く第１のオプティカル・インテグレータと、前記共通の入射面に入射する複数のレーザ光から複数の光源像を形成する第２のオプティカル・インテグレータとを有することを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数のパルスレーザ光源のパルス発光の周波数は１．０ｋＨｚ〜４ｋＨｚであり、前記制御系は、前記複数のパルスレーザ光源を実質的に等時間間隔で交互にパルス発光させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記複数のパルスレーザ光源の個数をＮ個（Ｎは２以上の整数）、前記複数のパルスレーザ光源のパルス発光の最低周波数をＲｍｉｎ、前記合成光学系で合成された後の段階で必要なパルス発光の周波数をｆとして、周波数ｆがＮ・Ｒｍｉｎよりも小さいときに、
前記制御系は、次式を満たすα（αは１以上で（Ｎ−１）以下の整数）を求め、
（Ｎ−α）・Ｒｍｉｎ＜ｆ＜Ｎ・Ｒｍｉｎ
前記Ｎ個のパルスレーザ光源のうちα個のパルスレーザ光源の発光を停止することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
露光光源装置からの露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記露光光源装置として請求項１〜６の何れか一項に記載の光源装置を用いることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記複数のパルスレーザ光源のうち一部のパルスレーザ光源から前記レーザ光をパルス発光させることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
レーザ光をパルス発光する複数のパルスレーザ光源を有する光源装置の制御方法であって、
前記複数のパルスレーザ光源を制御し、前記複数のパルスレーザ光源から交互に前記レーザ光を発光させ、前記複数のパルスレーザ光源から射出されたレーザ光を共通の光路を通るパルス光に合成することを特徴とする光源装置の制御方法。
【請求項１０】
前記複数のパルスレーザ光源のうち１つのパルスレーザ光源を実質的に一定出力でパルス発光させるとともに、他のパルスレーザ光源のパルス発光タイミングを任意のタイミングに制御することを特徴とする請求項９に記載の光源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスレーザ光源を用いた光源装置及びその制御方法に関し、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される露光装置の露光用光源装置に使用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写するために使用される一括露光型又は走査露光型の露光装置においては、解像度を高めるために露光光が次第に短波長化されている。最近では、露光光として主にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）が使用されており、更にＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）も使用されつつある。また、波長１５７ｎｍのＦ２  レーザの使用も検討されている。これらの３００ｎｍ程度以下の波長域で使用できる光源は、現状ではすべてパルス発光のレーザ光源である。
【０００３】
また、露光装置においては、解像度の向上とともにスループット（単位時間当たりのウエハの処理枚数）の向上も求められている。そのためにパルス発光のレーザ光源を用いて露光時間を短くする方法として、各パルスエネルギーを高める方法とパルス発光の周波数（発振周波数）を高める方法とが考えられる。実質的に前者の各パルスエネルギーを高める方法を用いた技術として、レーザ光相互の干渉によって発生するスペックルパターンを低減するために、複数のエキシマレーザ光源を同期して同時に発光させるようにした光源装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。更に、例えば波長５〜５０ｎｍ程度のＥＵＶ光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｇｈｔ  ）を露光ビームとして用いるＥＵＶリソグラフィにおいて、実用的な強度の露光ビームを得るために、複数のレーザプラズマ光源からのレーザ光を照明光学系の射出瞳付近で合成した光源装置も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
ところが、このように各パルスエネルギーを高める方法では、露光装置の照明光学系や投影光学系中の光学素子を極めて短い時間に高エネルギーのレーザ光が通過することになり、それらの光学素子の透過率や反射率の変動の増大等を招く恐れがある。そのため、従来は１台のレーザ光源を用いて、主にそのパルス発光の周波数を高めることによってスループット向上の要求に応えようとしていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−１６０７７６号公報
【特許文献２】
特開２００１−６８４１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来は露光光源としてのレーザ光源のパルス発光の周波数（発振周波数）を高めるための開発が主に行われていた。しかしながら、発振周波数を更に高める場合、現在使用されているＫｒＦやＡｒＦのエキシマレーザでは、レーザ光源の負荷が大きくなり過ぎるという問題がある。
【０００７】
即ち、エキシマレーザはガスをレーザ媒体とするため、単純にレーザ光源単体を高周波数化しようとすると、放電チャンバの攪拌ファンの流速を上げる必要があり、レーザ光源の大型化や大重量化を招いてしまう。更に、露光光源に要求されるエネルギー、スペクトル、及び各パルス光の形状（プロファイル）の安定性（以下、「光品位」と言う）は、年々厳しくなっているが、高周波数化が進むと、放電チャンバ内に音響波と呼ばれる定在波による光品位の擾乱が引き起こされるという問題もある。そのため、現在使用されているエキシマレーザでは、音響波のダンピングのために、放電チャンバ中に特別なダンピング機構等の工夫を施す必要が生じている。更に、レーザ光源の大型化が進むと、例えば半導体素子の製造工場側で準備する冷却用水や熱排気処理などのための配管単体当たりの容量を大きくする必要があり、工場設備を新設又は改修する必要がある。
【０００８】
また、レーザ光源の大型化は露光光源のコスト上昇を招くため、より多大な設備投資を必要とする。一方で、半導体素子の製造工場での製造コストを低減させるため、露光装置の稼働率向上は極限レベルにまで推し進める必要が生じている。ところが、レーザ光源内の消耗部品は一定頻度での交換が必要であるため、１台のレーザ光源を使用する場合には露光装置を稼働できない時間（ダウンタイム）をゼロにすることはできない。
【０００９】
また、エキシマレーザには、上記の光品位に関して発振周波数依存性があるため、高い光品位を確保しようとすると、使用可能な発振周波数の領域が限定される。そのため、レーザ光源の高周波数化が進むと、高い周波数での運転条件にレーザ光源全体を最適化することになるので、低い発振周波数での運転時に光品位が保たれなくなってしまい、使用可能範囲が狭くなることになる。露光装置においては、高感度レジストの露光を行う際には、ウエハ面上での照度を調整している。エキシマレーザの場合、パルスエネルギーの可変範囲はパルス光が発光しない間（１つのパルス発光周期）のような短期間では狭いため、照度調整は専ら周波数可変に頼ることになる。
【００１０】
そのため、高周波数化による最低周波数の引き上げは、照度を下げる用途では伝送光学系にアッテネータ等の機構を用いることになり、光エネルギーの利用効率が低下するという問題も生じる。
本発明は斯かる点に鑑み、パルス光の周波数を容易に高めることができる光源技術及びそれを用いた露光技術を提供することを目的とする。
更に本発明は、パルス光の周波数の可変範囲の広い光源技術及びそれを用いた露光技術を提供することをも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による光源装置は、レーザ光をパルス発光する複数のパルスレーザ光源（２Ａ，２Ｂ）と、その複数のパルスレーザ光源から射出されたレーザ光を共通の光路を通るパルス光（ＩＬ）に合成する合成光学系（８Ａ，８Ｂ，１０）と、その複数のパルスレーザ光源を制御し、その複数のパルスレーザ光源から交互にそのレーザ光をパルス発光させる制御系（３２）とを有するものである。
【００１２】
斯かる本発明によれば、複数のパルスレーザ光源をＮ個（Ｎは２以上の整数）とすると、その合成光学系で合成されたパルス光の周波数は、実質的に各パルスレーザ光源のパルス発光の周波数のＮ倍になる。従って、個々のパルスレーザ光源を大型化することなく、パルス発光の周波数を容易に高めることができる。
この場合、その制御系は、一例としてその複数のパルスレーザ光源のうち１つのパルスレーザ光源を実質的に一定出力でパルス発光させるとともに、他のパルスレーザ光源のパルス発光タイミングを任意のタイミングに制御する。このように１つのパルスレーザ光源をマスターとする制御方法は、制御が容易であり、かつ合成後のパルス光の出力の安定性を高めることができる。
【００１３】
また、その合成光学系によって合成されたパルス光の光量を検出する光電センサ（１８）を更に有し、その制御系は、その複数のパルスレーザ光源から射出されてその合成光学系を通過したパルス光の光量のその光電センサによる検出結果に基づいて、その複数のパルスレーザ光源の各々のパルス発光時の出力を制御することが望ましい。このように合成後のパルス光の光量の検出結果を用いることで、実際にそのパルス光を使用する段階での光量を高精度に制御することができる。また、複数のパルスレーザ光源を例えばＡ，Ｂとしたとき、合成後のパルス光のうちでパルスレーザ光源Ａ及びＢから射出されたパルス光の光量の検出結果をそれぞれ元のパルスレーザ光源Ａ及びＢの出力にフィードバックすることによって、パルスレーザ光源Ａ及びＢの出力をそれぞれ高精度に制御できる。
【００１４】
また、その合成光学系は、その複数のパルスレーザ光源から射出されたレーザ光をそれぞれ異なる領域で受光して共通の入射面（１０ｂ）に導く第１のオプティカル・インテグレータ（８Ａ，８Ｂ）と、その共通の入射面に入射する複数のレーザ光から複数の光源像を形成する第２のオプティカル・インテグレータ（１０）とを有することが望ましい。このように第１及び第２のオプティカル・インテグレータを介してパルス光を合成することによって、光軸ずれの影響が軽減されるとともに、光量損失も少なくできる。
【００１５】
また、一例として、その複数のパルスレーザ光源のパルス発光の周波数は１．０ｋＨｚ〜４ｋＨｚであり、その制御系は、その複数のパルスレーザ光源を実質的に等時間間隔で交互にパルス発光させることが望ましい。これによってその光源装置を露光装置に適用した場合に、露光量制御が容易になる。
また、その複数のパルスレーザ光源の個数をＮ個（Ｎは２以上の整数）、その複数のパルスレーザ光源のパルス発光の最低周波数をＲｍｉｎ、その合成光学系で合成された後の段階で必要なパルス発光の周波数をｆとして、周波数ｆがＮ・Ｒｍｉｎよりも小さいときに、その制御系は、一例として次式を満たすα（αは１以上で（Ｎ−１）以下の整数）を求め、そのＮ個のパルスレーザ光源のうちα個のパルスレーザ光源の発光を停止する。
【００１６】
（Ｎ−α）・Ｒｍｉｎ＜ｆ＜Ｎ・Ｒｍｉｎ  …（１）
このように用途に応じて一部のパルスレーザ光源のみを発光させることによって、個々のパルスレーザ光源のパルス発光の周波数の可変範囲は狭くとも、合成後のパルス光の周波数を広い範囲で容易に制御することができる。
また、本発明による露光装置は、露光光源装置からの露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その露光光源装置として本発明の光源装置を用いるものである。
【００１７】
本発明の光源装置の適用によって、露光ビームとしてのパルス光の周波数を容易に高めることができるため、工場設備の新設等を行うことなく露光工程のスループットを高めることができる。
この場合、その複数のパルスレーザ光源のうち一部のパルスレーザ光源からそのレーザ光をパルス発光させるようにしてもよい。これによって、高感度の感光材料を用いる場合にも容易に対応できるとともに、露光装置の稼働を停止することなく、他のパルスレーザ光源の交換やメンテナンスを行うこともできる。
【００１８】
また、本発明による光源装置の制御方法は、レーザ光をパルス発光する複数のパルスレーザ光源（２Ａ，２Ｂ）を有する光源装置の制御方法であって、その複数のパルスレーザ光源を制御し、その複数のパルスレーザ光源から交互にそのレーザ光を発光させ、その複数のパルスレーザ光源から射出されたレーザ光を共通の光路を通るパルス光（ＩＬ）に合成するものである。
【００１９】
この発明によれば、個々のパルスレーザ光源を大型化することなく、パルス発光の周波数を容易に高めることができる。
この場合、一例としてその複数のパルスレーザ光源のうち１つのパルスレーザ光源を実質的に一定出力でパルス発光させるとともに、他のパルスレーザ光源のパルス発光タイミングが任意のタイミングに制御される。これによって、複数のパルスレーザ光源の発光制御が容易になり、かつ出力の安定性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置用の露光ビームを発生するために本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光光源としてそれぞれＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）よりなり、パルス発光の周波数（発振周波数）が１．０ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度の２台のパルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂが使用されている。なお、個々の露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２  レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２  レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２  レーザ光源（波長１２６ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源も使用することができる。
【００２１】
露光時に第１のパルスレーザ光源２Ａからパルス発光された断面形状が縦１２ｍｍで横２ｍｍ程度の細長い長方形の第１のレーザ光ＬＡは、光路折り曲げ用のミラー３Ａで上方に反射された後、シリンドリカルレンズを含むビーム整形光学系４Ａを通過して、断面形状が例えば縦１８ｍｍで横５ｍｍ程度のより正方形に近い長方形に変換される。ビーム整形光学系４Ａから射出されたレーザ光ＬＡは、第１レンズ５Ａ、ミラー６Ａ、及び第２レンズ７Ａを介して断面形状が拡大された平行光束として第１のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としての前段の第１のフライアイレンズ（フライアイ・インテグレータ）８Ａに入射する。フライアイレンズ８Ａは、各辺の幅が数ｍｍ程度のほぼ正方形の断面形状を持つ多数のレンズエレメント８Ａａ（図２参照）を縦横に密着するように配列したものである。第１のフライアイレンズ８Ａの射出側の焦点面に形成される多数の光源像（１次像）からのレーザ光ＬＡは、それぞれ第２のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としての後段のフライアイレンズ１０の入射面１０ｂを全体として斜めにほぼ均一な照度分布で照明する。
【００２２】
第１のパルスレーザ光源２Ａから前段の第１のフライアイレンズ８Ａまでの部材と並列に、これらとそれぞれ同一構成の第２のパルスレーザ光源２Ｂから前段の第２のフライアイレンズ８Ｂまでの部材が配置されている。そして、第２のパルスレーザ光源２Ｂからパルス発光された断面形状が細長い長方形の第２のレーザ光ＬＢは、ミラー３Ｂで上方に反射された後、ビーム整形光学系４Ｂ、第１レンズ５Ｂ、ミラー６Ｂ、及び第２レンズ７Ｂを介して断面形状がより正方形に近い長方形の拡大された平行光束として、第１のオプティカル・インテグレータとしての前段の第２のフライアイレンズ８Ｂに入射する。第２のフライアイレンズ８Ｂの射出側の焦点面に形成される多数の光源像（１次像）からのレーザ光ＬＢは、それぞれ後段のフライアイレンズ１０の入射面１０ｂを第１のレーザ光ＬＡと対称に全体として斜めにほぼ均一な照度分布で照明する。フライアイレンズ１０の射出側の焦点面に形成される多数の光源像３３（２次像、図２参照）からは、レーザ光ＬＡ及びＬＢを共通の光路を通るように合成したパルス光としてのパルス露光光ＩＬ（露光ビーム）が射出される。
【００２３】
後段のフライアイレンズ１０は、縦横比が１：３程度の長方形の断面形状を持つ多数のレンズエレメント１０ａ（図２参照）を縦横に密着するように配列したものである。フライアイレンズ１０の全体の外形（入射面１０ｂの形状）は、前段のフライアイレンズ８Ａ及び８Ｂを構成する各レンズエレメントの断面形状とほぼ相似である。また、前段のフライアイレンズ８Ａ及び８Ｂは、後段のフライアイレンズ１０を構成する各レンズエレメントの長手方向に沿って配置されている。なお、図１では、前段のフライアイレンズ８Ａ，８Ｂはレンズエレメントを６行×６列に配列し、後段のフライアイレンズ１０はレンズエレメントを３行×６列に配列したように表されているが、これらは説明の便宜上図示したものである。即ち、フライアイレンズ８Ａ，８Ｂ，１０をそれぞれ構成するレンズエレメントの個数及びその配列は任意である。本例では、前段のフライアイレンズ８Ａ，８Ｂ及び後段のフライアイレンズ１０より合成光学系が構成されている。また、パルスレーザ光源２Ａ，２Ｂ、ミラー３Ａ，３Ｂ、ビーム整形光学系４Ａ，４Ｂ、第１レンズ５Ａ，５Ｂ、ミラー６Ａ，６Ｂ、第２レンズ７Ａ，７Ｂ、前段のフライアイレンズ８Ａ，８Ｂ、及び後段のフライアイレンズ１０より光源装置（又は露光光源装置）が構成されている。
【００２４】
後段のフライアイレンズ１０の射出側焦点面（照明光学系の瞳面）には、露光光の光量分布を円形、複数の偏心領域、輪帯状などに設定して照明条件を決定するための照明系開口絞り（σ絞り）部材１１が配置されている。照明系開口絞り部材１１は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系３１からの制御のもとで、開口絞りを指示された形状に設定する。
【００２５】
図２は、図１中の第２レンズ７Ａ，７Ｂから照明系開口絞り部材１１までの光学系を示す拡大図であり、この図２において、２つのレーザ光ＬＡ及びＬＢは、それぞれ前段のフライアイレンズ８Ａ及び８Ｂ、即ち第１のオプティカル・インテグレータの互いに異なる領域に入射している。また、前段の第１のフライアイレンズ８Ａを構成するレンズエレメント８Ａａの射出面は、後段のフライアイレンズ１０に対して外側に傾斜している。この結果、個々のレンズエレメント８Ａａの射出側焦点面に形成される光源像からのレーザ光ＬＡは、それぞれ後段のフライアイレンズ１０の入射面１０ｂのほぼ全面に入射する。言い換えると、個々のレンズエレメント８Ａａの射出面の傾斜角は、それぞれ射出されるレーザ光ＬＡが入射面１０ｂのほぼ全面に入射するような角度に設定されている。
【００２６】
第１のフライアイレンズ８Ａと対称的に、前段の第２のフライアイレンズ８Ｂを構成するレンズエレメント８Ｂａの射出面は、後段のフライアイレンズ１０に対して外側に傾斜している。この結果、個々のレンズエレメント８Ｂａの射出側焦点面に形成される光源像からのレーザ光ＬＢは、それぞれ後段のフライアイレンズ１０の入射面１０ｂのほぼ全面にレーザ光ＬＡと対称に傾斜して入射する。即ち、レーザ光ＬＡ及びＬＢは、第２のオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ１０の共通の領域に入射する。そして、フライアイレンズ１０の射出側の焦点面には、レーザ光ＬＡ及びＬＢによる多数の光源像３３が形成され、これらの光源像３３からのパルス光がパルス露光光ＩＬとなる。
【００２７】
このように前段のフライアイレンズ８Ａ，８Ｂと後段のフライアイレンズ１０とを用いて２つのレーザ光ＬＡ及びＬＢを合成する構成では、フライアイレンズ８Ａ，８Ｂの光軸とフライアイレンズ１０の光軸との位置関係が設計上の位置関係から或る程度ずれても、照度むらが生じることはなく、パルス露光光ＩＬの段階での光量損失は僅かであるという利点がある。
【００２８】
これに対して、図６に示すように、２つのパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂからのレーザ光ＬＡ及びＬＢを、ビームスプリッタ４１及びミラー４２を用いて合成してパルス露光光ＩＬを得る構成では、２つのパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂの光軸のずれがそのままレーザ光ＬＡ及びＬＢの位置ずれとなり、大きい照度むらが発生し易くなる。更に、ビームスプリッタ４１において１／２程度の光量損失が生じてしまう。なお、図６において、ビームスプリッタ４１を偏光ビームスプリッタとして、パルスレーザ光源２Ａ，２Ｂの射出面に１／２波長板４３Ａ，４３Ｂを配置し、パルス露光光ＩＬの光路上に１／４波長板４４を配置することで、光量損失を減らすことも可能である。しかしながら、この場合でも、波長板４３Ａ，４３Ｂ，４４の回転角の調整誤差に起因する光量損失や偏光ビームスプリッタにおける光量損失が或る程度生じるとともに、光軸ずれによる照度むらの発生の問題は残っている。
【００２９】
図２に戻り、更に本例では２つのレーザ光ＬＡ及びＬＢを後段のフライアイレンズ１０の入射面１０ｂのほぼ全面で重畳して合成しているため、仮に図１において、一方のパルスレーザ光源（例えば２Ａ）のみを発光させるような場合でも、照明系開口絞り部材１１の開口絞り中でのパルス露光光ＩＬの光量分布はほぼ均一であり、照度むらが殆ど生じないという利点もある。
【００３０】
なお、図２において、フライアイレンズ８Ａ及び８Ｂからのレーザ光ＬＡ及びＬＢをそれぞれ効率的にフライアイレンズ１０の入射面１０ｂに導くために、フライアイレンズ８Ａ及び８Ｂとフライアイレンズ１０との間にそれぞれリレーレンズ９Ａ及び９Ｂを配置してもよい。また、リレーレンズ９Ａ及び９Ｂに加えて、フライアイレンズ１０の入射面１０ｂの前方に各レーザ光を平行光束にするための共通のリレーレンズを配置してもよい。また、フライアイレンズ８Ａ，８Ｂを１つのフライアイレンズとして、この１つのフライアイレンズ（第１のオプティカル・インテグレータ）の入射面の異なる領域にパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂからのレーザ光を照射するようにしてもよい。
【００３１】
図１に戻り、照明系開口絞り部材１１中の開口絞りを通過したパルス露光光ＩＬは、反射率の小さいビームスプリッタ１２及びリレーレンズ１３Ａを経て、固定視野絞りとしての固定ブラインド１４Ａ及び可動視野絞りとしての可動ブラインド１４Ｂを順次通過する。可動ブラインド１４Ｂは、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（レチクル面）とほぼ共役な面に配置され、固定ブラインド１４Ａは、そのレチクル面との共役面から僅かにデフォーカスされた面に配置されている。
【００３２】
固定ブラインド１４Ａは、レチクルＲ上の照明領域１９Ｒの形状を規定するために使用される。可動ブラインド１４Ｂは、レチクルＲの走査方向及び非走査方向に対応する方向にそれぞれ相対移動自在な２対のブレードを備え、露光対象の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光が行われないように、照明領域１９Ｒを走査方向に閉じるために使用される。可動ブラインド１４Ｂは、更に必要に応じて照明領域１９Ｒの非走査方向の中心及び幅を規定するためにも使用される。ブラインド１４Ａ，１４Ｂを通過したパルス露光光ＩＬは、サブコンデンサレンズ１３Ｂ、光路折り曲げ用のミラー１５、及びメインコンデンサレンズ１６を経て、マスクとしてのレチクルＲのパターン領域上の照明領域１９Ｒを均一な照度分布で照明する。本例の照明領域１９Ｒは、レチクルＲの走査方向に直交する非走査方向に細長いスリット状（本例では縦横比がほぼ１：３の長方形）の領域である。後段のフライアイレンズ１０を構成するレンズエレメント１０ａ（図２参照）の断面形状は、照明領域１９Ｒとほぼ相似である。
【００３３】
一方、ビームスプリッタ１２で反射されたパルス露光光は、集光レンズ１７を介して光電センサよりなるインテグレータセンサ１８に受光される。インテグレータセンサ１８の検出信号（例えば各パルス光毎のピークホールド信号）は、露光量制御系３２に供給されている。露光量制御系３２は、その検出信号と予め計測されているビームスプリッタ１２から基板（感光基板）としてのウエハＷまでの光学系の透過率とを用いて、ウエハＷ上でのパルスエネルギー（パルス光毎の露光エネルギー）を間接的に計算する。このようにインテグレータセンサ１８の検出信号と光学系の透過率（露光光をインテグレータセンサ１８で受光することによって得られるエネルギー量と、投影光学系を介して、ウエハステージ上の照射量モニタで露光光を受光することによって得られるエネルギー量との比）とから計算された各パルス光毎のウエハＷ上でのパルスエネルギーを、以下では「パルス露光光ＩＬの各パルス光毎に計測されたパルスエネルギー又は光量」と呼ぶ。露光量制御系３２は、各パルスエネルギーの計測値、その計測値の積算値、及び主制御系３１からの制御情報に基づいて、ウエハＷ上で適正露光量が得られるようにパルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂのパルス発光動作を制御する（詳細後述）。
【００３４】
上記の光源装置（露光光源装置）、照明系開口絞り部材１１、ビームスプリッタ１２、リレーレンズ１３Ａ、ブラインド１４Ａ，１４Ｂ、サブコンデンサレンズ１３Ｂ、ミラー１５、及びメインコンデンサレンズ１６より照明光学系１が構成されている。照明光学系１は気密室としての不図示のサブチャンバに覆われている。パルス露光光ＩＬに対する透過率を高く維持するために、そのサブチャンバ内には、不純物を高度に除去した窒素ガス（又はヘリウムガス等の希ガス）のようなパルス露光光ＩＬを透過する気体（パージガス）が供給されている。
【００３５】
パルス露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域１９Ｒ内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上の露光領域１９Ｗに投影される。露光領域１９Ｗは、投影光学系ＰＬに関して照明領域１９Ｒと共役な非走査方向に細長いスリット状（本例では長方形）の領域である。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ本発明の第１物体及び第２物体に対応している。ウエハＷは、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板である。
【００３６】
本例の投影光学系ＰＬは直筒型の屈折系である。露光波長がより短い場合には、投影光学系ＰＬとして、例えば特開２０００−４７１１４号公報に開示されているように、互いに交差する光軸を持つ複数の光学系よりなる反射屈折系、又は例えば国際公開（ＷＯ）第  ００／３９６２３  号パンフレットに開示されているように、１本の光軸に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に開口を有する２つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型の反射屈折系なども使用することができる。パルス露光光ＩＬに対する透過率を高く維持するために、投影光学系ＰＬの鏡筒内にも、不純物を高度に除去したパージガスが供給されている。以下、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向にＹ軸を取り、走査方向に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明する。
【００３７】
先ず、レチクルＲはレチクルステージ２１上に吸着保持され、レチクルステージ２１はレチクルベース２２上をＹ方向に一定速度で移動すると共に、同期誤差を補正するようにＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクルＲの走査を行う。レチクルステージ２１のＸ方向の位置は移動鏡２０Ｘｍ及びレーザ干渉計２０Ｘによって計測され、レチクルステージ２１のＹ方向の位置及びＺ軸の回りの回転角は１対のレトロリフレクタ（ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）２４Ａｍ，２４Ｂｍ及びこれらに対応する１対のレーザ干渉計２４Ａ，２４Ｂによって計測されている。これらの計測値がレチクルステージ制御系２３に供給され、レチクルステージ制御系２３は、その計測値及び主制御系３１からの制御情報に基づいて、リニアモータ等の駆動機構（不図示）を介してレチクルステージ２１の位置及び速度を制御する。レチクルＲの周辺部の上方には、レチクルアライメント用のレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置されている。
【００３８】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージ２５上に吸着保持され、ウエハステージ２５は定盤よりなるウエハベース２６上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。ウエハステージ２５は、不図示のオートフォーカスセンサによるウエハＷのＺ方向の位置の計測値に基づいて、ウエハＷのフォーカシング及びレベリングを行うＺレベリング機構をも備えている。ウエハステージ２５のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、Ｘ軸及びＹ軸のレーザ干渉計２７Ｘ，２７Ｙによって計測され、この計測値がウエハステージ駆動系２８に供給されている。ウエハステージ駆動系２８は、その計測値及び主制御系３１からの制御情報に基づいて、リニアモータ等の駆動機構（不図示）を介してウエハステージ２５の位置及び速度を制御する。
【００３９】
更に、ウエハステージ２５の上方には、ウエハ上のアライメントマークを検出するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサ（不図示）が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系３１はウエハＷのアライメントを行う。また、ウエハステージ２５上のウエハＷの近傍には、パルス露光光ＩＬの照度（光量）を計測するための光電センサを備えた照射量モニタ２９が配置され、照射量モニタ２９の検出信号が露光量制御系３２に供給されている。
【００４０】
露光時には、スリット状の照明領域１９Ｒにパルス露光光ＩＬを照射した状態で、レチクルステージ２１及びウエハステージ２５を駆動してレチクルＲとウエハＷ上の一つのショット領域とをＹ方向に同期走査する動作と、ウエハステージ２５を駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。この動作によって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。
【００４１】
さて、本例では図１に示すように、２台のパルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂが並列に設置されている。以下、露光量制御系３２の制御のもとでのパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂのパルス発光動作の一例につき図４及び図５を参照して説明する。本例では、第１のパルスレーザ光源２Ａをマスター（主）、第２のパルスレーザ光源２Ｂをスレーブ（従）として露光量制御を行う。
【００４２】
図４は、通常の露光時の２台のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂの発振タイミングの一例を示し、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の横軸は経過時間ｔであり、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），及び（Ｄ）の縦軸はそれぞれ図１の第１のパルスレーザ光源２Ａから射出されるレーザ光ＬＡのパルスエネルギー、第２のパルスレーザ光源２Ｂから射出されるレーザ光ＬＢのパルスエネルギー、合成後のパルス露光光ＩＬのパルスエネルギー、及びパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂに対する発光トリガーパルスＴＰを示している。
【００４３】
図４（Ｄ）に示すように、露光量制御系３２は、その内部で等時間間隔ΔＴの周期的な発光トリガーパルスＴＰＡ，ＴＰＢ，ＴＰＡ，ＴＰＢ，…よりなる発光トリガーパルスＴＰを生成する。この場合、パルス露光光ＩＬの段階で必要な周波数ｆを４ｋＨｚとすると、その時間間隔ΔＴ（＝１／ｆ）は０．２５ｍｓｅｃとなるように設定される。更に露光量制御系３２は、その発光トリガーパルスＴＰの内で奇数番目の発光トリガーパルスＴＰＡを第１のパルスレーザ光源２Ａに供給し、偶数番目の発光トリガーパルスＴＰＢを第２のパルスレーザ光源２Ｂに供給する。これによって、パルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂは等時間間隔ΔＴで交互にパルス発光を行う。即ち、第１のパルスレーザ光源２Ａでは、図４（Ａ）に示すように、周波数ｆ／２でレーザ光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，…をパルス発光し、第２のパルスレーザ光源２Ｂでは、図４（Ｂ）に示すように、周波数ｆ／２でレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，…をパルス発光する。また、露光量制御系３２は、不図示の制御ラインを介してパルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂに対してパルス発光毎のパルスエネルギーを指示する。なお、各パルスエネルギーを安定化するため、パルス発光毎のパルスエネルギーの制御の幅は、所定の規格出力に対して数％程度の範囲内に収まるようにされている。
【００４４】
このとき、２つのレーザ光ＬＡ及びＬＢを図１のフライアイレンズ１０で合成して得られるパルス露光光ＩＬは、図４（Ｃ）に示すように、図４（Ｄ）の発光トリガーパルスＴＰに同期した周波数ｆ（等時間間隔ΔＴ）のパルス光ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，…となり、このパルス光ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，…のウエハＷ上でのパルスエネルギーが図１のインテグレータセンサ１８によって計測される。露光量制御系３２では、発光トリガーパルスＴＰに同期してインテグレータセンサ１７の検出信号（例えばピークホールド信号）を取り込むことによって、パルス光ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，…のパルスエネルギーをそれぞれ発光したパルスレーザ光源２Ａ又は２Ｂに対応させて計測し、計測結果をそれぞれ発光したパルスレーザ光源２Ａ又は２Ｂの次のパルス発光時の出力にフィードバックする。言い換えると、パルス露光光ＩＬ中の奇数番目のパルス光ＩＬ１，ＩＬ３，…のパルスエネルギーの計測値を対応する第１のパルスレーザ光源２Ａの次の発光時のレーザ光ＬＡ２，ＬＡ３，…の出力にフィードバックし、パルス露光光ＩＬ中の偶数番目のパルス光ＩＬ２，ＩＬ４，…のパルスエネルギーの計測値を対応する第２のパルスレーザ光源２Ｂの次の発光時のレーザ光ＬＢ２，ＬＢ３，…の出力にフィードバックする。
【００４５】
本例では、第１のパルスレーザ光源２Ａはマスターであるため、第１のパルスレーザ光源２Ａから発光されたパルス光ＩＬ１，ＩＬ３，ＩＬ５，…のパルスエネルギーが常に一定の目標値となるように、露光量制御系３２は第１のパルスレーザ光源２Ａのパルス毎の出力を制御する。即ち、エキシマレーザ光源では同じ出力エネルギーを指示してもパルス発光毎にパルスエネルギーが或る程度ばらつくため、露光量制御系３２は、パルス光ＩＬ１，ＩＬ３，ＩＬ５，…のパルスエネルギーを計測し、計測されたパルスエネルギーがその一定の目標値から高い方に（又は低い方に）外れた場合に、第１のパルスレーザ光源２Ａにおける次のパルス発光時の出力を僅かに低く（又は高く）設定する。これによって、パルス露光光ＩＬ中で第１のパルスレーザ光源２Ａから射出されたパルス光ＩＬ１，ＩＬ３，…のパルスエネルギーは、常に一定の目標値付近に制御される。
【００４６】
一方、第２のパルスレーザ光源２Ｂはスレーブであるため、第２のパルスレーザ光源２Ｂから発光されたパルス光ＩＬ２，ＩＬ４，…のパルスエネルギーは、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡ内の各点で所定の積算露光量で露光が行われるように制御される。この場合、ウエハＷ上の各点には、走査露光中にそれぞれ予め定められている所定の整数Ｍのパルス数で露光が行われる。
【００４７】
図５は、図１のウエハＷ上のスリット状の露光領域１９Ｗの一部を示し、この図５において、露光領域１９Ｗの走査方向（Ｙ方向）の幅をＤ、パルス露光光ＩＬの１つのパルス発光の間にウエハＷ上の点３５がＹ方向に移動する間隔をｄとすると、整数Ｍは次のように幅Ｄを間隔ｄで除算した値となる。
Ｍ＝Ｄ／ｄ  …（２）
また、ウエハＷ上のフォトレジストの感度（適正露光量）をＥとして、パルス露光光ＩＬの各パルスエネルギーの目標値をｐとすると、目標値ｐは次のようになる。
【００４８】
ｐ＝Ｅ／Ｍ  …（３）
そこで、一例として、例えば図４（Ｃ）の第１のパルスレーザ光源２Ａからのパルス光ＩＬ３のパルスエネルギーの計測値が目標値ｐよりもδｐだけ低い場合には、第２のパルスレーザ光源２Ｂからのパルス光ＩＬ４のパルスエネルギーは目標値ｐよりもδｐだけ高くなるように制御される。この結果、第２のパルスレーザ光源２Ｂからのレーザ光ＬＢの出力は、図４（Ｂ）に矢印３６Ａ，３６Ｂで示すように、その前のレーザ光のパルスエネルギーの計測値の目標値からの誤差を相殺するように増減される。このように第２のパルスレーザ光源２Ｂでパルスエネルギーの制御を行う場合には、（２）式の整数Ｍを偶数（パルスレーザ光源がＮ台の場合にはＮの倍数）となるように設定して、ウエハＷ上の各点でパルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂからのパルス光がそれぞれ同じ数だけ照射されるようにしてもよい。
【００４９】
また、別の例として、インテグレータセンサ１８を用いて順次パルス露光光ＩＬのそれまでのｉ個（ｉ＝０，１，２，…，Ｍ−１）のパルスエネルギーの積算値Σｉを求め、この積算値Σｉからそれぞれ次の目標エネルギーｐｉ（＝ｐ・（ｉ＋１）−Σｉ）を計算してもよい。この例では、その目標エネルギーｐｉのＭ個の平均値（又は重み付きの平均値）に基づいて、第２のパルスレーザ光源２Ｂの次のパルスエネルギーを設定することができる。
【００５０】
上述のように本例によれば、最終的に得られるパルス露光光ＩＬの周波数ｆに対して、個々のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂにおける発振周波数は１／２でよい。具体的に、パルスレーザ光源２Ａ及び２Ｂの発振周波数を１．０ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度とすると、周波数ｆが２〜８ｋＨｚ程度のパルス露光光ＩＬを得ることができる。従って、個々のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂの構造を変えることなく、エネルギー、スペクトル、及び各パルス光の形状（プロファイル）の安定性（光品位）を低下させることなく、パルス露光光ＩＬの周波数を容易に高めることができる。その結果、ウエハＷには単位時間当たりで２倍の露光エネルギーが照射されるため、露光時間を短縮することができ、露光工程のスループットを２倍に高めることができる。しかも、パルスレーザ光源２Ａ，２Ｂの構造は従来と同じであるため、本例の投影露光装置が設置されている半導体素子の製造工場においては、冷却用水や熱排気処理などのための容量の大きい配管を新設する必要がなく、製造コストの上昇を抑制することができる。また、本例によれば、パルスレーザ光源の最低発振周波数を小さくできるため、無駄にエネルギーを捨てる必要がなくなり、パルスレーザ光源の寿命が長くなるという利点もある。
【００５１】
なお、上記の実施形態では、スレーブのパルスレーザ光源２Ｂではパルスエネルギーを制御していたが、パルスレーザ光源２Ｂでは、パルス発光のタイミングを制御するようにしてもよい。即ち、図４の例では、パルスレーザ光源２Ｂのパルス発光は、一定時間間隔２・ΔＴでかつ、パルスレーザ光源２Ａのパルス発光から一定時間間隔ΔＴの後に行われていた。しかしながら、例えば走査露光中に図１のウエハステージ２５（ウエハＷ）のＹ方向への走査速度が変動したような場合には、ウエハＷができるだけ等しい間隔ずつ移動する毎にパルス露光光ＩＬが照射されるように、第２のパルスレーザ光源２Ｂの発光タイミングをずらすようにしてもよい。更に、第２のパルスレーザ光源２Ｂのパルスエネルギー及び発光タイミングの両方を制御するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の実施形態では、一方のパルスレーザ光源２Ａをマスター（主）、他方のパルスレーザ光源２Ｂをスレーブ（従）としていたが、両方のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂを等しく扱って、両方のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂの出力及び／又は発光タイミングをそれぞれ制御するようにしてもよい。
また、レーザ光源は消耗部品交換等の定期修理（メンテナンス）が必要である。そこで、上記の実施形態において、例えば図１の一方のパルスレーザ光源２Ｂのメンテナンスを行う場合には、他のパルスレーザ光源２Ａのみで露光を行うようにしてもよい。この場合には、パルス露光光ＩＬの周波数は従来と同様になるため、露光時間を長くする必要があるが、露光工程を中断することなく継続できるという利点がある。また、２台のパルスレーザ光源のうちの一方のパルスレーザ光源に異常が発生し、部品交換が必要になった場合にも、他方の１台のパルスレーザ光源のみを発光させることによって、露光を続行させることができる。言い換えると、パルスレーザ光源に起因して投影露光装置の稼働ができなくなる時間（ダウンタイム）を実質的にゼロにすることが可能となる。
【００５３】
また、上記の実施形態では、２台のパルスレーザ光源２Ａ，２Ｂを用いていたが、３台以上のパルスレーザ光源を並列に用いてもよい。このように３台以上のパルスレーザ光源を用いる場合にも、そのうちの少なくとも１台をマスター（主）として出力が一定になるように駆動して、他のパルスレーザ光源をスレーブ（従）としても出力及び／又は発光タイミングを制御してもよい。その他に、その３台以上のパルスレーザ光源を等しく扱ってもよい。
【００５４】
図３は、３台のパルスレーザ光源を用いる場合の図２の第２レンズ７Ａ，７Ｂから照明系開口絞り部材１１までの光学系に対応する光学系を示す拡大図であり、この図２に対応する部分に同一符号を付して示す図３において、３台のパルスレーザ光源（不図示）からのレーザ光ＬＡ，ＬＢ，ＬＣはそれぞれ第２レンズ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを介して前段のフライアイレンズ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ、即ち第１のオプティカル・インテグレータの互いに異なる領域に入射している。図３の構成例では、中央のフライアイレンズ３４Ａは通常のフライアイレンズと同じく個々のレンズエレメントの射出面は傾斜していない。一方、下方のフライアイレンズ３４Ｃを構成するレンズエレメントの射出面は、後段のフライアイレンズ１０に対して外側に傾斜している。これと対称的に、上方のフライアイレンズ３４Ｂを構成するレンズエレメントの射出面は、後段のフライアイレンズ１０に対して外側に傾斜している。この結果、中央のフライアイレンズ３４Ａの個々のレンズエレメントからのレーザ光ＬＡはそれぞれ後段のフライアイレンズ１０（第２のオプティカル・インテグレータ）の入射面の全面を照明している。また、下方のフライアイレンズ３４Ｃの個々のレンズエレメントからのレーザ光ＬＣ、及び上方のフライアイレンズ３４Ｂの個々のレンズエレメントからのレーザ光ＬＢは、それぞれ後段のフライアイレンズ１０の入射面１０ｂのほぼ全面に対称に傾斜して入射する。即ち、レーザ光ＬＡ，ＬＢ，ＬＣは、第２のオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ１０の共通の領域に入射する。そして、フライアイレンズ１０の射出側の焦点面には、レーザ光ＬＡ，ＬＢ，ＬＣによる多数の光源像３３が形成され、これらの光源像３３からのパルス光がパルス露光光ＩＬとなる。
【００５５】
この場合にも、フライアイレンズ３４Ａ，３４Ｂ，３４とフライアイレンズ１０との間にそれぞれリレーレンズ９Ａ，９Ｂ，９Ｃを配置してもよい。また、リレーレンズ９Ａ，９Ｂ，９Ｃに加えて、フライアイレンズ１０の入射面の前方に各レーザ光を平行光束にするための共通のリレーレンズを配置してもよい。
図３の構成例では、個々のレーザ光ＬＡ，ＬＢ，ＬＣのパルス発光の周波数に対して合成後のパルス露光光ＩＬの周波数を３倍にすることができ、露光工程のスループットをほぼ３倍にすることができる。
【００５６】
従って、一般にＮ台（Ｎは２以上の整数）のパルスレーザ光源からのレーザ光を合成することによって、パルス露光光ＩＬの周波数を容易にＮ倍にすることができる。この場合も、一部のパルスレーザ光源のメンテナンス時等には、少なくとも１台を含む任意の数台が動作し、動作しているパルスレーザ光源の発光タイミングが例えば等間隔になるように制御される。そして、複数のパルスレーザ光源を用いる場合に、複数のパルスレーザ光源のメンテナンスを互いに時期をずらして実施することによって、投影露光装置の稼働を停止させずに済み、投影露光装置を有効に使用することが出来る。
【００５７】
なお、Ｎ台のパルスレーザ光源を有する露光光源装置を用いる場合には、容易に高周波数のパルス露光光ＩＬを得ることができるとともに、パルス露光光ＩＬの周波数の可変範囲を容易に広くすることもできる。即ち、種々の感度のフォトレジストを用いて露光を行うものとして、低感度の（適正露光量が大きい）フォトレジストに露光を行う際には、上記の実施形態のように、Ｎ台のパルスレーザ光源を全て順次例えば等時間間隔で交互にパルス発光させればよい。これに対して、高感度の（適正露光量が少なくてよい）フォトレジストを用いる場合には、ウエハＷ上の各ショット領域への積算露光エネルギーは通常よりも例えば１／２又は１／３程度に大幅に少なくてよい。このように積算露光エネルギーを通常よりも大幅に少なくする用途でも、各パルスレーザ光源の出力の安定性を維持するために、各パルスエネルギーの値を大幅に下げることは望ましくない。また、各パルスレーザ光源を既に例えば１．５ｋＨｚ程度の最低周波数で発光させている場合に、その発振周波数を更に大幅に下げることは困難である。
【００５８】
このような用途においては、Ｎ台のパルスレーザ光源のうちで発振させるパルスレーザ光源の数を減らすこととする。このとき、各パルスレーザ光源のパルス発光の最低周波数をＲｍｉｎ、合成後のパルス露光光ＩＬの周波数をｆとすると、必要な周波数ｆはＮ・Ｒｍｉｎよりもかなり小さい値となっている。そして、図１の露光量制御系３２に対応する制御系は、次式を満たすα（αは１以上で（Ｎ−１）以下の整数）を求め、そのＮ台のパルスレーザ光源のうちα台のパルスレーザ光源の発光を停止する。
【００５９】
（Ｎ−α）・Ｒｍｉｎ＜ｆ＜Ｎ・Ｒｍｉｎ  …（４）
但し、次の関係が成立しており、少なくとも１台のパルスレーザ光源はパルス発光を行っている。
Ｎ−α≧１            …（５）
この状態でその制御系は、パルス発光する（Ｎ−α）台のパルスレーザ光源の発振周波数ｆａｄを、合成後のパルス露光光ＩＬの周波数がｆとなるように次式を満たすように設定する。
【００６０】
（Ｎ−α）・ｆａｄ＝ｆ  …（６）
このように用途に応じて一部のパルスレーザ光源のみを発光させることによって、個々のパルスレーザ光源のパルス発光の周波数の可変範囲は狭くとも、合成後のパルス光の周波数を広い範囲で容易に制御することができる。
なお、上記の実施形態では、同じ発振周波数の複数のパルスレーザ光源からのレーザ光を合成しているが、互いに異なる発振周波数の複数のパルスレーザ光源からのレーザ光を合成してパルス露光光を得ても良い。例えば発振周波数ｆ１のレーザ光と、その２倍の発振周波数ｆ２（＝２・ｆ１）のレーザ光とを合成して周波数（ｆ１＋ｆ２）のパルス露光光を得てもよい。
【００６１】
また、上記の実施形態では、第１及び第２のオプティカル・インテグレータとしてそれぞれフライアイレンズ（フライアイ・インテグレータ）を用いているが、それらのうち少なくとも一方のオプティカル・インテグレータとして、ロッド型インテグレータなどの内面反射型インテグレータを用いてもよい。更に、上記の実施形態では、第１のオプティカル・インテグレータと第２のオプティカル・インテグレータとを用いて複数のレーザ光をパルス露光光に合成しているが、その第１のオプティカル・インテグレータの代わりに回折によって光路を曲げる回折光学素子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ：  ＤＯＥ）を用いてもよい。
【００６２】
また、例えば図１の構成において、パルスレーザ光源２Ａ，２Ｂのパルスエネルギーを所定範囲で調整するために、透過率を所定範囲で機械的に連続的に制御するための減光機構（光アッティネータ）を設けてもよい。
なお、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６３】
また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００６４】
なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型の投影露光装置、プロキシミティ方式の露光装置、又はコンタクト方式の露光装置などにも同様に適用することができる。また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス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形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００６５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のパルスレーザ光源から交互にパルス発光されるレーザ光を合成することによって、パルス光の周波数を容易に高めることができる。
また、必要に応じて一部のパルスレーザ光源からレーザ光をパルス発光させることによって、パルス光の周波数の可変範囲を広くすることができる。
【００６７】
また、本発明の露光装置によれば、パルス光の周波数を高くできるため、露光工程のスループットを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例で使用される投影露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１中の第２レンズ７Ａ，７Ｂから照明系開口絞り部材１１までの光学系を示す一部を切り欠いた図である。
【図３】３台のパルスレーザ光源を用いる場合の図２に対応する部分の光学系を示す一部を切り欠いた図である。
【図４】本発明の実施形態における２台のパルスレーザ光源のパルス発光のタイミングの一例を示す図である。
【図５】図１のウエハ上の露光領域１９Ｗを示す一部を切り欠いた拡大平面図である。
【図６】２台のパルスレーザ光源からのレーザ光をビームスプリッタを用いて合成する場合の要部を示す図である。
【符号の説明】
Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＬ…パルス露光光、１…照明光学系、２Ａ，２Ｂ…パルスレーザ光源、４Ａ，４Ｂ…ビーム整形光学系、８Ａ，８Ｂ…フライアイレンズ、１０…フライアイレンズ、１２…ビームスプリッタ、１８…インテグレータセンサ、２１…レチクルステージ、２５…ウエハステージ、２９…照射量モニタ、３１…主制御系、３２…露光量制御系
【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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