JP2003008122A - レーザ装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 選択された波長以外のＡＳＥ光成分等を低減
するように制御することができるレーザ装置及びそれを
用いた露光装置を提供する。 【解決手段】 レーザ装置は、少なくとも第１の波長成
分と第２の波長成分とを含むレーザ光を発生するレーザ
共振器と、レーザ共振器の外部に配置され、レーザ共振
器が発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分と
第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、レーザ
装置及びそれを用いた露光装置に関し、特に、Ｆ ₂（フ
ッ素分子）をレーザ媒質として用いたレーザ装置及びそ
れを用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の集積度が増す傾
向にあり、半導体集積回路を製造するために用いられる
露光装置において、解像力の向上が求められている。ま
た、露光装置の光源として、短波長のレーザ光を出力す
るエキシマレーザやＦ₂（フッ素分子：molecular fluor
ine）レーザが注目されている。Ｆ₂レーザの複数の発振
ラインのうち、一本のラインを選択的に発振させるライ
ンセレクトＦ₂レーザはスペクトル線幅が約１ｐｍであ
り、露光装置の投影レンズとして、ある程度の色収差補
正が可能なカタディオプトリック（Ｃａｔａｄｉｏｐｔ
ｒｉｃ）タイプの投影レンズを用いて露光が行われてい
る。カタディオプトリックタイプの投影レンズは、色収
差を補正するために、反射ミラーとＣａＦ₂の屈折レン
ズとを組み合わせたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｆ₂レ
ーザはゲインが高いので、レーザ共振器のリア側に設置
された波長選択光学機器によりラインセレクトされてい
ない波長成分が、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏ
ｎｔｅｎｉｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）により出力され
る。すなわち、電極間放電領域（ゲイン領域）のリア側
からフロント側に向かって伝播する光が増幅されてその
まま外部へ出力される場合には、波長選択が行われな
い。ラインセレクトＦ₂レーザ共振器においては、ＡＳ
Ｅにより出力される選択しない波長成分の強度は全体の
１％以下であるが、たとえ非常に小さくても投影レンズ
の解像力を大きく低下させてしまう。また、ＡＳＥによ
り出力される成分の光強度は、フッ素分子レーザのガス
組成（フッ素濃度及び全圧）や励起強度に大きく依存す
るためＡＳＥ光量低減が難しく、大きな問題となってい
た。

【０００４】ところで、特開２０００−１２９４６号公
報には、Ｆ₂レーザ光の第２の波長成分を除去するため
に波長選択光学機器をレーザ共振器のリア側に設置した
装置が開示されている。このように、リア側に波長選択
光学機器が設置されている場合には、ＡＳＥにより出力
される成分を除去することはできない。一方、特開２０
００−２３６１３０号公報には、フロント側にアウトプ
ットカプラーエタロンのような波長選択のための反射モ
ジュールを設置した装置が開示されているが、このよう
な反射モジュールはＡＳＥ光に対する波長選択素子とし
て機能しないため、反射モジュールをそのまま透過する
ＡＳＥ光成分が存在し、必要としないラインの波長成分
が出力されてしまう。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たものであり、選択された波長以外のＡＳＥ光成分等を
低減するように制御することができるレーザ装置及びそ
れを用いた露光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の観点に係るレーザ装置は、少なくと
も第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレーザ光を
発生するレーザ共振器と、レーザ共振器の外部に配置さ
れ、レーザ共振器が発生するレーザ光に含まれている第
１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射す
る波長選択手段とを具備する。ここで、レーザ装置内
に、波長選択手段から出射された第１の波長成分と第２
の波長成分との内の一方を取り出す波長分離手段を設け
るようにしても良い。

【０００７】また、本発明の第２の観点に係るレーザ装
置は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを
含むレーザ光を発生するレーザ共振器と、前記レーザ共
振器の外部に配置され、前記レーザ共振器が発生するレ
ーザ光に含まれている第１の波長成分を透過し、第２の
波長成分を反射する波長選択手段とを具備する。

【０００８】さらに、本発明の第１の観点に係る露光装
置は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを
含むレーザ光を発生するレーザ共振器と、レーザ共振器
の外部に配置され、レーザ共振器が発生するレーザ光に
含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異な
る方向に出射する波長選択手段とを有するレーザ装置
と、レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露
光させる露光器と、露光器の内部に配置され、レーザ装
置が発生するレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成
分との内の一方を取り出す波長分離手段とを具備する。

【０００９】また、本発明の第２の観点に係る露光装置
は、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含
むレーザ光を発生するレーザ共振器と、レーザ共振器の
外部に配置され、レーザ共振器が発生するレーザ光に含
まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる
方向に出射する波長選択手段とを有するレーザ装置と、
レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光さ
せる露光器と、レーザ装置から露光器へレーザ光を伝搬
させる伝搬路と、伝搬路に配置され、レーザ装置が発生
するレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内
の一方を取り出す波長分離手段とを具備する。

【００１０】上記のように構成した本発明によれば、レ
ーザ共振器の外部に波長選択手段が設けられているの
で、選択される波長以外の波長成分を低減させることが
できる。また、波長選択手段がレーザ共振器の出力側に
設けられているので、ＡＳＥによる波長成分も低減させ
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。なお、同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付して、これらの説明を省略す
る。図１に、本発明の第１の実施形態に係るＦ₂レーザ
装置の構成を示す。本実施形態に係るレーザ装置は、少
なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを含むレー
ザ光から、第１の波長成分と第２の波長成分との内の一
方を選択して所定の方向に出力することができる。本実
施形態においては、第１の波長成分として波長１５７．
６３ｎｍ（λ₁）の成分と第２の波長成分として波長１
５７．５２ｎｍ（λ₂）の成分とを含むフッ素分子レー
ザ光から、第１の波長成分（λ₁）を選択する場合を例
示するが、第１の波長成分及び第２の波長成分は適宜設
定することができる。また、レーザ装置から出力される
第１の波長成分は、露光装置の光源として利用される。

【００１２】図１において、レーザ装置１０は、第１の
波長成分（中心波長：１５７．６３ｎｍ）と、第１の波
長成分より光強度が弱い第２の波長成分（中心波長：１
５７．５２ｎｍ）とを含むレーザ光を発生させるレーザ
共振器１１〜１５を備えている。このレーザ共振器のレ
ーザチャンバ１１内には、放電用の２つの電極（図示せ
ず）が対向して配置されており、電極間には、高圧電源
（図示せず）によって放電用の高電圧が印加される。Ｆ
₂ガスとバッファガス（Ｈｅ若しくはＮｅ又はＨｅとＮ
ｅとの混合ガスのいずれか）のレーザ媒質をレーザチャ
ンバ１１内に供給し、電極間に高電圧を印加して放電を
起こすと、レーザ媒質から発生する光がフロントミラー
１５とリアミラー１４との間で共振し、レーザ光がフロ
ントミラー１５から出力される。

【００１３】レーザチャンバ１１の右側面及び左側面に
は、それぞれウインド１２、１３が配置されている。ウ
インド１２の左側には、全反射ミラーであるリアミラー
１４が配置されており、レーザチャンバ１１で発生した
光はリアミラー１４で全反射され、増幅されてレーザ光
としてフロントミラー１５から出射する。また、発生し
た光の一部は、フロントミラー１５方向へ進行し、ＡＳ
Ｅとして直接ウインド１３及びフロントミラー１５を透
過して出力される。

【００１４】ウインド１３の右側には、部分反射ミラー
であるフロントミラー１５及び波長選択光学機器Ａが、
この順に配置されている。フロントミラー１５から出射
されるレーザ光には、波長λ₁（１５７．６３ｎｍ）の
成分以外に、波長λ₂（１５７．５２ｎｍ）の成分、及
び、バッファガスの種類により波長１５７．５３ｎｍ、
１５７．４０ｎｍ、１５６．７３ｎｍ、１５７．５９ｎ
ｍの成分が含まれている。また、出射される上記波長の
光には、それぞれの波長のＡＳＥ成分も含まれている。
ここでは、波長λ₁以外の成分を除去するために、フロ
ントミラー１５とモニタモジュール２０との間に、所定
の波長を有する成分のみを選択する波長選択光学機器Ａ
を設置している。なお、フロントミラー１５とモニタモ
ジュール２０との間に、２個以上の波長選択光学機器を
設置して波長選択性を向上させることもできる。

【００１５】本実施形態の具体例を、図２の（ａ）に示
す。この具体例においては、波長選択光学機器Ａが空間
フィルタＣと組み合わされて使用される。波長選択光学
機器Ａによって波長λ₂等の成分（波長λ₂を含む波長λ
₁以外の成分）が波長λ₁の成分とは異なる方向に出射さ
れ、空間フィルタＣによって波長λ₂等の成分が排除さ
れて、波長λ₁の成分のみが選択的に取り出される。空
間フィルタとしてはスリット板等が用いられる。図２の
（ｂ）に、空間フィルタとして用いられるスリット板Ｃ
１の正面を示す。レーザチャンバ１１内には図示しない
放電電極があり、電極のアノードとカソードは紙面と平
行して手前と奥側に配置され、放電方向は紙面と垂直な
方向である。また、空間フィルタとしてスリット板Ｃ１
が用いられる場合には、図２の（ｂ）に示すように、波
長λ₁の光を通過させるスリット板Ｃ１の開口１７は、
前記放電方向に長く伸びる長方形形状であることが望ま
しい。

【００１６】また、本実施形態の他の具体例を、図３に
示す。この具体例においては、レーザ装置１０がビーム
デリバリー（ビーム伝搬路）３１を介して露光器３２に
接続され、全体として露光装置を構成している。ここで
は、空間フィルタＣが、露光器３２内に配置されてい
る。あるいは、空間フィルタＣを、ビームデリバリー３
１内に配置しても良い。レーザ光がビームデリバリー３
１に入射する部分、及び、レーザ光がビームデリバリー
３１から出射する部分には、それぞれ窓或いはゲートバ
ルブが設けられている。また、ビームデリバリー３１内
は、真空状態に設定しておいてもよいし、例えばＮ₂や
Ｈｅ等の不活性ガス又は希ガスを充填しておいてもよ
い。特に、段落番号「００２３」以降で説明するよう
に、設置する分散プリズムの数を多くして分散値を大き
くする場合には、ビームデリバリー３１内に空間フィル
タＣを設置することができる。

【００１７】再び図１を参照すると、レーザ光の一部
は、モニタモジュール２０内に配置されたビームスプリ
ッタ２１から、下方に設置された計測器２２の方へ出射
される。計測器２２においては、パルスエネルギー、ス
ペクトル、レーザパルス波形、ビームプロファイル、ビ
ームダイバージェンス等の内の少なくとも１つが計測さ
れ、計測結果がコントローラ２３に伝達される。この計
測結果に基づき、コントローラ２３からドライバ２４を
介して波長選択光学機器Ａのフィードバック制御が行わ
れ、選択すべき波長λ₁を高精度で取り出すことができ
る。また、この計測結果に基づき、コントローラ２３か
らガスコントローラ２５及び電源２６を介してレーザ光
の発生が制御される。さらに、この計測結果に基づき、
ビームポインティング特性やビームポジション特性等の
レーザ特性も制御することができる。

【００１８】図１に示すレーザ装置は、フロント側に波
長選択光学機器Ａを配置しているので、レーザチャンバ
１１で発生したＦ原子からの赤色発光成分(６３４．８
５ｎｍ、７３１．１０ｎｍ、７１２．７８９ｎｍ、７５
５．２２４ｎｍ等)も分離又は除去される。従って、モ
ニタモジュール２０内に赤色発光成分をカットするため
のフィルタ類を挿入する必要がない。短寿命であるフィ
ルタを使用せずに済むので、結果的にモニタモジュール
自身の寿命を長くすることができる。また、波長λ₁以
外の紫外光も入射されず、選択された波長λ₁の成分の
みがモニタモジュールに入射されるので、波長λ₁の光
の精度の良いエネルギ制御が可能となる。以上述べたよ
うに、このレーザ装置は、Ｆ₂レーザ光から特定の波長
を高精度に選択するのに適している。

【００１９】図４に、本発明の第２の実施形態に係るレ
ーザ装置の構成を示す。図４に示されるレーザ装置３０
は、レーザチャンバ１１のフロント側のみならず、リア
側、すなわちウインド１２の左側にも、波長選択光学機
器Ｂが配置されている。レーザチャンバ１１から発生し
たレーザ光の一部の成分は、波長選択光学機器Ｂにより
波長λ₁の選択が行われた後、波長選択光学機器Ａに送
られるが、レーザチャンバ１１から発生したレーザ光の
ＡＳＥ光成分は、そのままウインド１３及びアウトプッ
トカプラー２８を通過し、波長選択光学機器Ａに送られ
る。波長選択光学機器Ａは、波長選択光学機器Ｂによっ
ては除去することのできない波長λ₂等の波長λ₁以外の
成分を取り除く。

【００２０】波長選択光学機器Ａから出力された波長λ
₁の成分の一部は、ビームスプリッタ２１から下方に設
置された計測器２２の方へ出射される。計測器２２にお
いては、スペクトル等が計測され、計測結果がコントロ
ーラ２３に伝達される。この計測結果に基づき、コント
ローラ２３からドライバ２４及び２７を介して波長選択
光学機器Ａ及びＢのフィードバック制御がそれぞれ行わ
れ、選択すべき波長λ ₁の成分の選択を高精度で行うこ
とができる。

【００２１】図５に、本発明の第３の実施形態に係るレ
ーザ装置の構成を示す。図５に示されるレーザ装置４０
は、図４におけるアウトプットカプラー２８としてエタ
ロン４１を設置したものである。ドライバ４２を用いて
エタロン４１の透過／反射特性を制御することにより、
エタロン４１から波長選択光学機器Ａの方へ出射する波
長成分を変更することができる。ここでは、波長λ₁の
成分を反射するように、エタロンの反射特性が制御され
る。これにより、レーザチャンバ１１で発生した波長λ
₁の成分が選択的に増幅されて、他の波長成分がエタロ
ン４１を透過して、さらに波長選択光学機器Ａで波長λ
₁の成分のみが選択される。

【００２２】波長選択光学機器Ａから出射した波長λ₁
の成分の一部は、ビームスプリッタ２１から下方に設置
された計測器２２の方へ出射される。計測器２２では、
スペクトル等が計測され、計測結果がコントローラ２３
に伝達される。この計測結果に基づき、コントローラ２
３からドライバ２４を介して波長選択光学機器Ａのフィ
ードバック制御が行われ、コントローラ２３からドライ
バ４２を介して反射エタロン４１のフィードバック制御
が行われる。

【００２３】本発明における波長選択光学機器として
は、プリズム、複屈折フィルタ、グレーティング等が代
表的なものとして挙げられる。以下に、図１〜図５にお
ける波長選択光学機器Ａの具体例について説明する。

【００２４】図６に、波長選択光学機器が複数のプリズ
ムと全反射ミラーから構成される態様を例示する。図６
に示す波長選択光学機器Ａ１においては、分散プリズム
５１の下側に分散プリズム５２が配置され、その下方に
全反射ミラー５３が配置されている。なお、ここでは２
個の分散プリズムを配置した場合を例示したが、１個又
は３個以上の分散プリズムを配置してもよい。

【００２５】チャンバ１１から発生したレーザ光（波長
λ₁、λ₂の成分を含む）は、ウインド１３およびアウト
プットカプラー２８を通過し、分散プリズム５１及び５
２によって屈折する。ここで、波長λ₂の成分は波長λ₁
の成分よりも大きく屈折するので、波長λ₁の成分と波
長λ₂の成分とを分離することができる。プリズム内で
は波長の長い方が屈折率が小さいため、さらに、分離さ
れた波長λ₁及び波長λ₂の成分を全反射ミラー５３で全
反射させて、波長λ₁のみをモニタモジュール２０内に
設置されたビームスプリッタ２１の方へ出力する。選択
されなかった波長λ₂の成分は、他の方向に出射されて
排除される。波長λ₁の成分はビームスプリッタで２方
向に分割され、一部は計測器２２に入射して、スペクト
ル等が計測される。計測結果はコントローラ２３に送ら
れ、波長λ₁の成分が効率よく出射されるように、コン
トローラ２３からミラー姿勢角制御ドライバ５４を介し
て全反射ミラー５３の角度がフィードバック制御され
る。

【００２６】ここで、分散プリズムの透過率が高いのは
Ｐ偏光の方向であるため、Ｆ₂レーザの偏光方向が分散
プリズム５１の入射面に対してＰ偏光の方向となるよう
に分散プリズム５１を配置すれば、分散プリズムの透過
率が高くなる。また、レーザチャンバの両側面における
ウインド１２、１３の角度がブリュースタ角となるよう
に設置すると、８０％以上の偏光度を実現することがで
きる。さらに、分散プリズムの材料がＣａＦ₂の場合
に、頂角を６５．４度にすると、分散プリズムへの入射
角と出射角をブリュースタ角とすることができ、Ｐ偏光
の透過率を１００％近くにすることができる。なお、選
択される波長λ₁が１５７ｎｍの場合には、複屈折の少
ないＣａＦ₂をプリズムの材料とすることが好ましい。

【００２７】レーザ光が出力されるとプリズム内でレー
ザ光が吸収されて分散プリズムの温度が上昇し、ＣａＦ
₂の屈折率は大きくなり、露光装置へ出力されるビーム
の角度が変化して、出力方向がずれる。全反射ミラー５
３の角度を制御することにより、この角度の変化分を補
正することができる。露光装置へのビームの角度の変化
は、モニタモジュール内にビームプロファイラまたはビ
ームの角度を検出する計測器を設置することにより制御
することができる。または、波長選択光学機器Ａ１の温
度を一定にするために、波長選択光学機器Ａ１を恒温槽
５５内に配置して、温度を調整するようにしてもよい。
恒温槽５５には、レーザ光を通過させるための窓５６及
び５７が設けられている。

【００２８】図７に、分散プリズムによる分散値が小さ
い場合の波長選択光学機器の例を示す。ここでは、レー
ザ装置と露光器とが組み合わされて露光装置を構成して
おり、露光器６３内に波長分離部としてスリット板６４
が設けられている。波長選択光学機器Ａ２においては、
分散プリズム６１の下側に分散プリズム６２が配置さ
れ、その下方に全反射ミラー５３が配置されている。な
お、ここでは２個の分散プリズムを配置した場合を例示
したが、１個又は３個以上の分散プリズムを配置しても
よい。

【００２９】波長選択光学機器Ａ２に入射するレーザ光
（波長λ₁、λ₂の成分を含む）は、分散プリズム６１及
び分散プリズム６２によって屈折する。ここで、波長λ
₁より短い波長λ₂の成分は波長λ₁の成分よりも大きく
屈折するが、角度分散値が小さいため、波長選択光学機
器Ａ２内では波長λ₂の成分を取り除くことができな
い。そのため、露光器６３内にスリット板６４を設け
て、波長λ₂の成分を除き、露光光源として波長λ₁の成
分のみを選択する。

【００３０】このように分散値が小さくそのままでは波
長λ₁と波長λ₂の分離が困難な場合には、露光器内に波
長分離手段を設けることができる。波長分離手段として
は、上述したように、波長λ₁の成分と波長λ₂の成分と
を分離するためのスリットが形成されたスリット板６４
を用いることができる。あるいは、波長分離手段とし
て、全反射ミラーで全反射されたレーザ光（波長λ₁及
びλ₂の成分を含む）を長焦点レンズで集光し、その焦
点面にスリット板を配置して波長λ₁の成分を選択分離
してもよい。長焦点レンズの替わりに、凹面ミラー、シ
リンドリカルミラーまたはシリンドリカルレンズを用い
ることもできる。

【００３１】モニタモジュール２０内のビームスプリッ
タ２１で２方向に分離されたレーザ光の一部は計測器２
２に入射し、計測器２２においてスペクトル等の計測が
行われる。その計測結果はコントローラ２３に送られ、
コントローラ２３からミラー姿勢角制御ドライバー５４
を介して全反射ミラー５３の角度が制御される。

【００３２】図７に示す露光装置Ａ２においては、赤色
フィルタを設ける必要がないことを説明する。すなわ
ち、Ｆ₂レーザからはフッ素原子による赤色の光が出力
されるが、赤色の波長と選択すべき波長１５７ｎｍ（λ
₁）とでは分散プリズムの屈折率が大きく異なるので、
分散プリズム６１により簡単に分離することができる。
ここでは赤色の光を一点鎖線で表しているが、波長λ₁
の成分の屈折方向と大きく異なっていることが分かる。
このように分散プリズムを用いれば、透過率が高く、モ
ニターモジュール内にフッ素原子による赤色が入射せ
ず、センサが赤色を検出することがない。また、露光装
置側にも赤色が入射せず、センサに悪影響を及ぼすこと
がない。

【００３３】図８に、レーザ装置内に波長分離部と組み
合わせて波長選択光学機器を配置した態様を示す。波長
分離部は、図７に示すように露光器内に設置することも
できるが、ここではレーザ装置内に設置してある。波長
選択光学機器Ａ３は、分散プリズム７２と、その下側に
配置された分散プリズム７３と、全反射ミラー５３とを
含んでいる。ここで、分散プリズム７３及び全反射ミラ
ー５３は、それぞれプリズム回転ステージ７４及びミラ
ー回転ステージ７５に設置されている。波長分離部７１
は、レンズ７６と、スリット板７７と、レンズ７８とを
含んでいる。ここで、スリット板７７は、レンズ７６及
びレンズ７８の焦点の位置に配置されている。

【００３４】レーザチャンバ１１から発生したレーザ光
（波長λ₁、λ₂の成分を含む）はウインド１３及びアウ
トプットカプラー２８を通過して、波長選択光学機器Ａ
３内に配置された分散プリズム７２と７３によって分離
され、全反射ミラー５３から波長分離部７１内に配置さ
れたレンズ７６の方へ出射される。

【００３５】波長λ₁の成分及び波長λ₂の成分は、レン
ズ７６の焦点面上に集光するが、互いに異なった位置に
集光する。選択すべき波長λ₁の成分が集光する位置に
スリット板７７のスリットを配置すれば、波長λ₁の成
分のみを通過させて波長λ₂の成分を排除することがで
きる。透過した波長λ₁は、レンズ７８によって再び平
行光となる。ここで、レンズ７８とスリット板７７との
距離がこれらのレンズの焦点距離の和と等しくなるよう
に、レンズ７８が設置されている。平行光となった波長
λ₁の成分は、モニタモジュール２０内のビームスプリ
ッタで２方向に分割され、一部がスペクトル等の計測に
使用され、残りが露光用の光源として露光器へ出力され
る。

【００３６】計測結果はコントローラ２３へ送られ、コ
ントローラ２３は、検出結果に基づき回転ステージドラ
イバ７９を介してプリズム回転ステージ７４を回転さ
せ、及び／又は、全反射ミラー５３の設置されたミラー
回転ステージ７５を回転させて、波長λ₁の成分のみが
選択透過されるように分散プリズム７３及び／又は全反
射ミラー５３の角度をフィードバック制御する。なお、
ここでは、波長分離部７１としてレンズとスリットとの
組合せの態様を示したが、本発明はこれに限定されるこ
となく、レンズの替わりに凹面ミラー、シリンドリカル
ミラーまたはシリンドリカルレンズを用いてもよい。

【００３７】図９の（ａ）と（ｂ）に、波長選択光学機
器において４５度直角プリズム８３を使用し、波長分離
部に出射する光軸を僅かにずらすことにより所定の波長
成分を選択的に透過させる構成を示す。図９の（ａ）
は、レーザ装置を真上から見た図であり、図９の（ｂ）
は、（ａ）におけるＡ−Ａの位置からレーザチャンバ側
を見た図である。

【００３８】波長選択光学機器Ａ４は、分散プリズム８
１と、プリズム回転ステージ８４上に設置された分散プ
リズム８２と、回転ステージ８５上に設置された４５度
直角プリズム８３とを含んでいる。また、レーザチャン
バ１１の右側には、波長分離部として、ＨＲ（高反射）
コート部８８が形成されているスリット付ミラー８９が
設置されている。図９（ｂ）に示すように、スリット付
ミラー８９において、対向する２つの放電電極８６を結
んだ線から外れた領域に、スリットとして、ＨＲコート
が施されていないＨＲコートなし部８７が形成されてい
る。

【００３９】レーザチャンバ１１の左側面に配置された
フロント側のウインド１３及びアウトプットカプラー２
８を通過したレーザ光の複数の波長成分は、分散プリズ
ム８１及びプリズム回転ステージ８４上に配置された分
散プリズム８２により分離される。分散プリズムから出
射したレーザ光は、プリズム回転ステージ８５上に配置
された４５度直角プリズム８３によって、入射した方向
へ反射される。反射されたレーザ光は、分散プリズム８
２及び分散プリズム８１を通過して、レーザチャンバ１
１内に再度入射する。ここで、レーザチャンバに入射す
るレーザ光は、放電領域から外れた領域に入射して、レ
ーザチャンバ１１内を通過する。レーザ光の波長λ₁の
成分が通過する位置には、スリットとしてＨＲコートな
し部８７が形成されているので、波長λ₁の成分は、こ
れを通過する。一方、波長λ₂等の成分は、ＨＲコート
部８８で妨げられ、これを通過することができない。

【００４０】スリット付ミラーと露光器との間には、モ
ニタモジュールが配置されており、ビームスプリッタに
より分割された一部のレーザ光を計測器で計測し、その
計測結果をコントローラ２３へ送る。コントローラ２３
は、計測結果に基づき、回転ステージドライバを介し
て、４５度直角プリズム８３を配置したプリズム回転ス
テージ８５及び／又は分散プリズム８２を配置したプリ
ズム回転ステージ８４を回転させて、４５度直角プリズ
ム８３及び／又は分散プリズム８２の角度をフィードバ
ック制御する。

【００４１】図１０に、入射光の光軸と出射光の光軸と
が一致するように、２個の４５度直角プリズムと、２個
の分散プリズムと、４５度直角プリズムとを配置した波
長選択光学機器を示す。波長選択光学機器Ａ５におい
て、レーザチャンバ１１により発生したレーザ光（波長
λ₁、λ₂の成分を含む）は、ウインド１３及びフロント
側のアウトプットカプラー２８を通過して直角プリズム
９１で反射され、分散プリズム９２へ入射する。分散プ
リズム９２と９３により波長λ₁の成分及び波長λ₂の成
分が分離され、４５度直角プリズム９５により入射方向
に反射される。分散プリズム９３と９２とを通過したレ
ーザ光は直角プリズム９６に入射し、直角プリズム９６
から出射する波長λ₁の成分の光軸を、アウトプットカ
プラー２８から出力されるレーザ光の光軸と一致させる
ようにプリズムを配置している。このように構成するこ
とにより、レーザチャンバの光軸とモニタモジュールの
光軸とが同軸となるため、波長選択光学機器Ａ５が搭載
されたモニタモジュールと通常のモニタモジュールとを
交換してもアライメントを再調整する必要がない。ま
た、波長選択光学機器Ａ５を設置又は除去しても光軸が
変化しないため、簡易にフリーランとラインセレクトと
を切り替えることができる。このレーザ装置において
は、分散プリズム９３の角度を制御することにより波長
選択を行うことができ、直角プリズム９６の角度を制御
することにより光軸の調整を行うことができる。

【００４２】モニターモジュール２０において、スペク
トル等の計測が行われ、計測結果がコントローラ２３に
送られる。コントローラ２３は、計測結果に基づき、回
転ステージドライバ７９を介して分散プリズム９３を配
置した回転ステージ９４及び／又は直角プリズム９６を
配置した回転ステージ９７をフィードバック制御する。

【００４３】図９または図１０の構成によれば、光路を
長くすることができるので、分散プリズムによる光の分
散値が小さい場合でも波長λ₁の成分を分離することが
できる。また、同一の分散プリズムを２回利用できるの
で、波長選択性を高くしつつ、レーザ装置をコンパクト
に設計することが可能となる。更には、従来のレーザ装
置へ波長選択光学機器Ａ４、Ａ５を追加するのみで、波
長λ₁の成分を分離するという本願発明の目的を達成す
ることができる。

【００４４】図１１に、波長選択光学機器Ａ６において
複屈折フィルタを使用した例を示す。この複屈折フィル
タは、レーザ装置の光軸に対してブリュースタ角に配置
された２つの共平面を有する。選択すべき波長λ₁にお
いて同じ偏光状態を維持し、それ以外の波長、例えば波
長λ₂において偏光方向を９０゜変化させるように、複
屈折フィルタ１０１の厚さｄを選択する。また、複屈折
フィルタ１０１の傾き角度は、アウトプットカプラー２
８から出射されるレーザ光の光軸（入射光）に対してブ
リュースタ角となるように配置することが好ましい。こ
のように配置することにより、複屈折フィルタ１０１の
両面での反射による光の損失を最小にすることができ
る。また、エタロニング（ｅｔａｌｏｎｎｉｎｇ、多重
干渉）として知られる複屈折フィルタの両面から反射さ
れるビーム間の干渉を防ぐことができる。

【００４５】アウトプットカプラー２８から出射したレ
ーザ光が複屈折フィルタ１０１を透過すると、選択すべ
き波長λ₁に対しては同じ偏光状態を維持するが、別の
波長λ₂に対しては偏光方向を９０度変化させるように
設計された複屈折フィルタ１０１を、アウトプットカプ
ラー２８の右側に配置する。さらに、複屈折フィルタ１
０１の右側には、偏光分離素子１０２を配置する。偏光
分離素子１０２により、波長λ₁の成分はそのまま透過
するが、波長λ₂の成分は他方向に分離されて除去され
る。このようにして、波長λ₁の成分のみを選択するこ
とができる。このような複屈折フィルタの材料として
は、ＭｇＦ₂が好ましい。ＭｇＦ₂は、フッ素に対して耐
性が高く、ＤＵＶ及びＶＵＶ波長において高い透過率を
示し、Ｆ₂レーザ装置等において好適に使用できる。こ
こで、偏光分離素子１０２のレーザ光入射面（複屈折フ
ィルタ１０１に近い面）にＰＳ偏光分離膜を設けても良
いし、偏光分離素子１０２として複数のブリュースタウ
インド（図１８の（ａ）参照）を並べてもよい。

【００４６】ただし、条件として、アウトプットカップ
ラーから出た光がほとんど直線偏光であることが必要が
ある。従って、Ｆ₂レーザの共振器中に偏光素子（例え
ば、ブリュースタウインドや偏光分離素子）を配置した
ものでなければならない。アウトプットカプラから出た
光の内で、選択すべき波長λ₁の光に対してはλ板とし
て作用して同じ偏光状態を維持するが、その他の波長の
光に対しては偏光方向が９０度変化するように、複屈折
フィルタを設計する。１５７ｎｍのような短波長領域に
おいては、ＭｇＦ₂の複屈折フィルタが適している。

【００４７】図１２に、波長選択光学機器においてグレ
ーティングを使用した場合を示す。アウトプットカプラ
ー２８から出射したレーザ光は、波長選択光学機器Ａ７
の全反射ミラー１１１で全反射され、グレーティング１
１２に入射して、波長λ₁の成分と波長λ₂等の成分との
間で光軸を大きく分離させる。グレーティング１１２の
右側にスリット板１１３を配置して、選択されるべき波
長λ₁の成分のみを透過させる。スリット板１１３に形
成されたスリットを透過した波長λ₁の成分は、光源と
して露光器へ出力される。また、スリット板１１３と露
光器との間にモニタモジュール２０を配置し、波長λ₁
の成分の一部をビームスプリッタにより分割してスペク
トル等を計測する。計測結果をコントローラ（図示せ
ず）に送り、その計測結果に基づいて、ビームの角度や
位置を変化させるために、紙面に垂直な軸を中心に回転
する方向におけるグレーティングの傾きをフィードバッ
ク制御してもよい。

【００４８】図１３に、波長選択光学機器において、エ
タロンを使用した場合を示す。波長選択光学機器Ａ８の
エタロン１２１は、選択すべき波長λ₁の成分のみを透
過させ、他の波長、例えば波長λ₂の成分を反射させる
ことにより、波長λ₁の成分のみを選択する。選択され
た波長λ₁の成分は、露光器へ出力される。また、エタ
ロン１２１は、波長λ₁の成分のみを反射させ、それ以
外の波長の成分を透過させてもよい。この場合には、波
長λ₁の成分が反射される方向に露光器を設置すればよ
い。

【００４９】次に、図２における波長選択光学機器Ｂの
具体例について説明する。図２において、レーザチャン
バ１１のリア側に波長選択光学機器Ｂを設置するが、か
かる波長選択光学機器Ｂとして、分散プリズム、グレー
ティング、エタロンまたは複屈折フィルタを使用するこ
とができる。その態様を図１４〜図１７に示す。

【００５０】図１４に、波長選択光学機器において分散
プリズムを使用した態様を示す。波長選択光学機器Ｂ１
においては、分散プリズム１３１の下側に分散プリズム
１３２が配置され、その下方に全反射ミラー１３３が配
置されている。図１４において、レーザチャンバ１１の
リア側のウインド１２から出射したレーザ光は、分散プ
リズム１３１と１３２により屈折され、その先に配置さ
れた全反射ミラー１３３により全反射されて入射側へ送
られ、分散プリズム１３２と１３１を通り、リア側のウ
インド１２からレーザチャンバ１１に入射する。ここ
で、レーザチャンバ１１に再び入射する波長λ₁の成分
の光軸と波長λ₂の成分の光軸とは一致せず、所定の角
度を成しているので、波長λ₂の成分はスリット板１３
４により妨げられて透過することができない。従って、
アウトプットカプラー２８と全反射ミラー１３３とによ
って構成されるレーザ光軸と一致する波長λ₁の成分の
みを選択透過することができる。アウトプットカプラー
２８を通過してくるＡＳＥ成分であって波長がλ₁以外
の光を波長選択光学機器Ａによって除く点は、図７及び
図１０〜図１３に示す例と同様である。

【００５１】図１５には、波長選択光学機器においてグ
レーティングを用いた態様を示す。波長選択光学機器Ｂ
２は、２個のビームエキスパンダプリズム１４１及び１
４２と、グレーティング１４３とを含んでいる。リア側
のウインド１２から出射したレーザ光は、ビームエキス
パンダプリズム１４１及び１４２を通過し、その先に配
置されたグレーティング１４３により波長λ₁の成分と
波長λ₂の成分とが分離される。グレーティング１４３
によって反射されたレーザ光は、ビームエキスパンダプ
リズム１４２及び１４１を通過して、レーザチャンバ１
１内に再び入射する。このようにして、スリット板１４
４に形成されたスリットと波長λ₁の成分の光軸とを一
致させる。

【００５２】図１６の（ａ）に、波長選択光学機器にお
いて透過型エタロンを使用した態様を示す。波長選択光
学機器Ｂ３は、透過型エタロン１５１と全反射ミラー１
５２とを含んでいる。リア側のウインド１２から出射し
たレーザ光は、透過型エタロン１５１に入射する。透過
型エタロン１５１を透過した波長λ₁の成分及び波長λ₂
の成分は、全反射ミラー１５２で全反射され、透過型エ
タロン１５１を再度通過する。これにより、レーザチャ
ンバ１１に再び入射する波長λ₁の成分の光軸と波長λ₂
の成分の光軸とをずらすことができる。この態様におい
ては、透過型エタロンの替わりにリアミラーエタロンを
使用することもできる。この例を、図１６の（ｂ）に示
す。図１６の（ｂ）において、波長選択光学機器Ｂ４
は、リアミラーエタロン１５３を含んでいる。波長λ₂
の成分は、リアミラーエタロン１５３を透過し、波長λ
₁の成分のみが反射されてレーザ共振に利用され、レー
ザチャンバ１１からフロント側のウインド１３を通って
出射される。

【００５３】図１７に、波長光学選択機器において複屈
折フィルタを使用した態様を示す。波長光学選択機器Ｂ
５の複屈折フィルタ１６１において、波長λ₁の成分は
そのまま透過するが、波長λ₂の成分は偏光方向が９０
度回転された光となる。レーザチャンバ１１のウインド
１２、１３はブリュースタ角に設置されており、Ｐ偏光
に対しては損失が少ないが、Ｓ偏光に対しては損失が大
きくなっている。従って、レーザ光がリアミラー１４と
アウトプットカプラー２８との間で共振する内に、波長
λ₁の成分のみが増幅され、波長λ₂の成分は消滅する。

【００５４】このようなレーザ装置においては、発生す
るレーザ光の偏光度を高める手段を更に具備することが
望ましい。波長選択光学機器の一例においては、分散プ
リズムの透過率を増加させるために、入射角及び出射角
をブリュースタ角に設置して、Ｐ偏光の光を１００％透
過できるようにしている。そこで、レーザチャンバから
出射される光の偏光度を１００％にすれば、波長選択光
学機器を挿入することによるエネルギーの反射損失がな
くなる。そのため、レーザ光の偏光度を高める手段を更
に具備することにより、本発明は更に有効となる。

【００５５】以下に、発生するレーザ光の偏光度を高め
る手段について説明する。図１８の（ａ）に、レーザ共
振器内にブリュースタウインドを更に並べた形態を示
す。ここでは、レーザチャンバ１１のフロント側のブリ
ュースタウインド１３に重ねて、ブリュースタウインド
１６が数枚並べられている。Ｆ₂レーザの場合には、波
長が真空紫外域（約１５７ｎｍ）であるため、Ｐ偏光を
透過してＳ偏光を反射するような耐久性のある膜の製作
は困難である。従って、この例のようなノーコートの基
板を複数配置するのは効果的である。

【００５６】図１８の（ｂ）に、レーザ共振器内に偏光
素子を挿入した態様を示す。ここでは、ブリュースタウ
インド１３とフロントミラー１５との間に偏光素子１８
が配置されている。

【００５７】また、図１８の（ｃ）に、レーザ共振器内
にローションプリズムを挿入した態様を示す。ここで
は、フロントミラー１５の左側にローションプリズム１
９が配置されている。

【００５８】次に、本発明において用いられるモニタモ
ジュールの具体例について説明する。モニタモジュール
の種類としては、例えば図１９〜図２１に示すモニタモ
ジュールが挙げられるが、これらは本発明の種々の実施
形態に係るレーザ装置及び露光装置に適用することがで
きる。

【００５９】図１９に、パルスエネルギーを検出するた
めのモニタモジュールの態様を示す。図１９において、
波長選択光学機器Ａから出射した波長λ₁の成分が、ビ
ームスプリッタ２１で２方向に分割される。その一方
が、ミラー１７１で反射された後、均一化して正確なパ
ルスエネルギーの検出を可能にするために設けられた拡
散板１７２によって拡散される。拡散光は、集光レンズ
１７３によってセンサ１７４に集光され、パルスエネル
ギーが検出される。本発明においては、フッ素原子の発
光である赤色が分離できているので、センサとして波長
１５７ｎｍにおいて感度の高い紫外線用フォトダイオー
ドを使用することができる。また、ソーラブラインドの
ダイヤモンドセンサやＣｅ−Ｔｅ等の光電管を使用する
こともできる。

【００６０】図２０の（ａ）と（ｂ）を参照しながら、
波長を検出するためのモニタモジュールを説明する。図
２０の（ａ）に、エタロンを使用したモニタモジュール
の態様を示す。図２０の（ａ）において、波長選択光学
機器Ａから出射した波長λ₁の成分を２方向に分割する
ために配置されたビームスプリッタ２１の下方には、均
一化して正確な検出を可能にするために拡散板１７２が
配置されている。その下側には、エタロン１８１と集光
レンズ１７３とがこの順に配置され、さらに、集光レン
ズ１７３の焦点距離の位置にラインセンサ１８２が配置
されている。ラインセンサ１８２は、得られたフリンジ
の直径に基づいて光の波長を検出する。各光学素子の基
板の材料として、波長１５７ｎｍの周辺を検出する場合
には、ＣａＦ₂を使用することが好ましい。但し、エタ
ロンについては、フッ素がドーピングされた合成石英を
用いてもよい。

【００６１】図２０の（ｂ）に、グレーティング型分光
器を使用したモニタモジュールの態様を示す。図２０の
（ｂ）において、ビームスプリッタ２１の下方にはミラ
ー１７１が配置されており、その左側に拡散板１７２及
び集光レンズ１７３が配置されている。集光レンズ１７
３の左方にはスリット板１８３が配置されており、さら
に左方に凹面鏡１８４が配置されている。ここで、凹面
鏡１８４とスリット１８３の距離は、凹面鏡１８４の焦
点距離と等しく設定されている。凹面鏡１８４の下側に
凹面鏡１８５が配置されており、凹面鏡１８４から出射
した光を凹面鏡１８５に入射させるために、グレーティ
ング１８６が配置されている。凹面鏡１８５の焦点距離
の位置には、ラインセンサ１８７が配置されている。

【００６２】スリット１８３を通過した検出光は、凹面
鏡１８４に反射された後、グレーティング１８６に平行
光として入射する。グレーティング１８６により波長の
分離が行われ、各波長成分が凹面鏡１８５に平行光とし
て入射し、凹面鏡によって集光された各波長成分がライ
ンセンサ１８７により検出される。例えば、波長選択光
学機器Ａから入射される光に、波長λ₁の成分以外に波
長λ₂の成分が含まれている場合には、これらがライン
センサで分離して検出されるので、不必要なラインが出
力されているか否かを監視することができる。また、ス
ペクトル線幅や波長の変動を監視することもできる。な
お、絶対波長の監視は、Ｄ₂又はＢｒ若しくはＰｔラン
プの１５７．６ｎｍ付近の基準ラインをグレーティング
型分光器に入射させることにより行うことができる。

【００６３】図２１の（ａ）には、ビームプロファイル
を検出する態様のモニターモジュールを示す。図２１の
（ａ）において、波長選択光学機器Ａから出射した波長
λ₁の成分をビームスプリッタ２１で２方向に分割し、
その一方をＣＣＤ（charge coupled device：電荷結合
素子）１９２上に結像させてビームプロファイルを検出
する。なお、図２１の（ａ）に示すように、ビームスプ
リッタ２１の下方に縮小レンズ１９１を配置し、縮小レ
ンズ１９１によりレーザビームを縮小してＣＣＤ１９２
上に結像させてもよい。

【００６４】図２１の（ｂ）には、ビームの出射角度を
検出する態様のモニターモジュールを示す。図２１の
（ｂ）において、ビームスプリッタ２１の下方に集光レ
ンズ１９３が配置されており、さらに集光レンズ１９３
の焦点距離の位置にＣＣＤ１９２が配置されている。ビ
ームスプリッタ２１で２方向に分割された一方の光を集
光レンズ１９３に入射させ、ＣＣＤ上の光の位置を検出
することにより、ビームの出射方向を検出することがで
きる。

【００６５】次に、本発明のレーザ装置における制御方
法について説明する。図２２の（ａ）〜（ｃ）に、各波
長成分の強度を計測して得られた計測結果に基づいて所
定の波長を選択する波長選択制御方法の基本的な原理を
示す。ここでは、図７における全反射ミラー５３の姿勢
角を制御する場合について説明する。まず、図２２の
（ａ）において、波長λ₁における強度Ｉ₁（ｎ）を測定
する。次いで、図２２の（ｂ）に示すように、姿勢角を
第１の方向に変化させて、波長λ ₁成分の強度Ｉ₁（ｎ+
１）を測定し、直前の強度Ｉ₁（ｎ）と比較する。式
Ｉ₁（ｎ+１）>Ｉ₁（ｎ） を満たす場合には、姿勢角を
さらに第１の方向に変化させて、波長λ₁の成分の強度
Ｉ₁（ｎ+２）を測定し、直前の強度Ｉ₁（ｎ+１）と比較
する。上式を満たす限り、姿勢角をさらに第１の方向に
変化させ、測定及び比較を繰り返す。一方、図２２の
（ｃ）に示すように、波長λ₁の成分の強度Ｉ₁（ｎ+
２）がＩ₁（ｎ+２）<Ｉ₁（ｎ+１）となった場合には、
姿勢角を第１の方向とは反対の第２の方向に変化させ
る。このときの状態を示したものが、図２２の（ｄ）で
ある。この時点で制御が終了する。

【００６６】この波長選択方法の一例をフローチャート
に詳しく示したものが、図２３である。まず、ステップ
Ｓ１においてレーザの発振を開始し、ステップＳ２にお
いて計測回数ｎの値をゼロにリセットする。ステップＳ
３において、波長λ₁の成分の強度Ｉ₁及び波長λ₂の成
分の強度Ｉ₂を計測する。ステップＳ４において、いず
れの波長を選択するかによって分岐するが、以下におい
ては波長λ₁を選択する場合について説明する。ステッ
プＳ５において、強度Ｉ₁と強度Ｉ₂とのどちらが大きい
かを判断する。強度Ｉ₁が強度Ｉ₂よりも小さい場合に
は、ステップＳ６において、姿勢角を比較的大きな角度
Δθ₁だけ正の方向に回転させることにより、強度Ｉ₁を
増加させると共に強度Ｉ₂を減少させる。一方、強度Ｉ₁
が強度Ｉ₂よりも大きい場合には、ステップＳ７におい
て計測回数ｎをインクリメントする。ステップ８におい
て、強度Ｉ₁が強度Ｉ₂よりも大きい状態における計測回
数ｎの値がチェックされ、ｎの値に応じてそれぞれのス
テップに移行する。

【００６７】第１回目の計測（ｎ＝１）においては、ス
テップＳ９に移行し、姿勢角と比較的小さな角度Δθ₂
だけ正の方向に回転させて、その後、ステップＳ３に戻
って次の計測を行う。

【００６８】第２回目以後の計測（ｎ≧２）において
は、ステップＳ１０に移行し、今回の計測によって得ら
れた強度Ｉ₁（ｎ+１）が前回の計測によって得られた強
度Ｉ₁（ｎ）よりも増加したか否かを判断する。強度が
減少した場合には、ステップＳ１１において姿勢角を逆
回転（前回と逆の方向に回転）させ、その後ステップＳ
３に戻って次の計測を行う。一方、強度が増加した場合
には、ステップＳ１２において姿勢角をΔθ₂だけ順回
転（前回と同じ方向に回転）させ、ステップＳ１３にお
いて強度の計測を行う。なお、今回と前回の強度が等し
い場合には、いずれの姿勢角を選択してもよい。また、
強度Ｉ₁の替わりに、相対強度Ｉ₁／Ｉ₂を用いても良
い。

【００６９】ステップＳ１３に続き、ステップＳ１４に
おいて、今回の計測によって得られた強度Ｉ₁（ｎ+１）
が前回の計測によって得られた強度Ｉ₁（ｎ）よりも減
少したか否かを判断する。強度が減少した場合には、ス
テップＳ１５において姿勢角をΔθ₂だけ逆回転させて
処理を終了する。一方、強度が増加した場合には、ステ
ップＳ１２に戻り、姿勢角を順回転させることを繰り返
す。このような処理により、強度Ｉ₁が大きくなるよう
に姿勢角を制御することができる。なお、図２３には波
長λ₁を選択する場合を示したが、波長λ₂を選択する場
合にも同様のプロセスで行うことができる。

【００７０】図２４は、選択する波長のスペクトル強度
を計測し、その計測結果に基づいてビームの出射角度を
制御するビーム出射角度制御方法の一例を示すフローチ
ャートである。まず、ステップＳ２１においてレーザ発
振を行い、ステップＳ２２においてショット回数が規定
ショット数に達したか否かをチェックする。ショット回
数が規定ショット数に達した時点でパワーロックが解除
され（ステップＳ２３）、その際の波長λ₁の成分の強
度Ｉ₁を測定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２５
において、計測回数がチェックされ、計測回数に応じて
それぞれのステップに移行する。

【００７１】第１回目の計測においては、ステップＳ２
６に移行し、姿勢角を角度Δθだけ正の方向に回転させ
る。第２回目以降の計測においては、ステップＳ２７に
移行し、今回の計測によって得られた強度Ｉ₁（ｎ+１）
が前回の計測によって得られた強度Ｉ₁（ｎ）よりも増
加したか否かを判断する。強度が減少した場合には、ス
テップＳ２８において姿勢角をΔθだけ逆回転（前回と
逆の方向に回転）させ、その後ステップＳ２４に戻って
次の計測を行う。一方、強度が増加した場合には、ステ
ップＳ２９において姿勢角をΔθだけ順回転（前回と同
じ方向に回転）させ、ステップＳ３０において強度の測
定を行う。なお、今回と前回の強度が等しい場合には、
いずれの姿勢角を選択してもよい。

【００７２】ステップＳ３０に続き、ステップＳ３１に
おいて、今回の計測によって得られた強度Ｉ₁（ｎ+１）
が前回の計測によって得られた強度Ｉ₁（ｎ）よりも減
少したか否かを判断する。強度が減少した場合には、ス
テップＳ３２において姿勢角をΔθだけ逆回転させて処
理を終了し、強度が増加した場合には、ステップＳ２９
に戻り、姿勢角を順回転させることを繰り返す。このよ
うな処理により、強度Ｉ₁が大きくなるようにビーム出
射角度を制御することができる。この態様の制御方法
は、波長モニタやビームプロファイルを備えていない場
合にも適用されるので、コストを安くすることができ
る。

【００７３】図２５は、選択する波長のビームプロファ
イルを計測し、その計測結果に基づいてビームの出射角
度を制御するビーム出射角度制御方法の一例を示すフロ
ーチャートである。まず、ステップＳ４１においてレー
ザ発振を開始し、ステップＳ４２において波長λ₁の初
期ビーム位置をＣＣＤにより計測してステップＳ４３に
おいて初期ビーム位置（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する。次い
で、ステップＳ４４とＳ４５においてレーザ発振を行い
ながら、規定のショット数を満たした時点で次のステッ
プに移行する。

【００７４】すなわち、ステップＳ４６において計測回
数ｎの値を「１」に設定し、ステップＳ４７においてビ
ームプロファイルを計測する。これに基づき、ステップ
Ｓ４８においてビーム位置（Ｘ_n，Ｙ_n）を算出し、ステ
ップＳ４９においてビーム変位量（ΔＸ，ΔＹ）を算出
する。さらに、ステップＳ５０において、ビーム変位量
（ΔＸ，ΔＹ）が所定の値（Ｘ_TH、Ｙ_TH）以下になった
か否かを判定する。ビーム変位量が所定の値以下になっ
ている場合には、ステップＳ４４に戻ってレーザの発振
を継続する。一方、ビーム変位量が所定の値以下になっ
ていない場合には、ステップＳ５１において姿勢角をΔ
θ_X及びΔθ_Yだけ回転させ、ステップＳ５２において計
測回数ｎの値をインクリメントし、ステップＳ４７に戻
ってビームプロファイルの計測とビーム変位量の算出を
繰り返す。このような処理により、強度Ｉ₁が大きくな
るようにビーム出射角度を制御することができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ共振器の外部に波長選択手段が設けられているの
で、選択される波長以外の波長成分を低減させることが
できる。また、本発明によれば、波長選択手段がレーザ
共振器のフロント側に設けられているので、ＡＳＥによ
る波長成分も低減させることができる。従って、波長純
度の高いレーザ光を出力するレーザ装置及びそれを用い
た露光装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の具
体例を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の他
の具体例を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構
成を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置の構
成を示す図である。

【図６】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第１
の具体例を示す図である。

【図７】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第２
の具体例を示す図である。

【図８】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第３
の具体例を示す図である。

【図９】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第４
の具体例を示す図である。

【図１０】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第
５の具体例を示す図である。

【図１１】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第
６の具体例を示す図である。

【図１２】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第
７の具体例を示す図である。

【図１３】図１〜図５における波長選択光学機器Ａの第
８の具体例を示す図である。

【図１４】図２における波長選択光学機器Ｂの第１の具
体例を示す図である。

【図１５】図２における波長選択光学機器Ｂの第２の具
体例を示す図である。

【図１６】図２における波長選択光学機器Ｂの第３及び
第４の具体例をそれぞれ示す図である。

【図１７】図２における波長選択光学機器Ｂの第５具体
例を示す図である。

【図１８】本発明においてレーザ光の偏光度を高める手
段の例を示す図である。

【図１９】本発明において用いられるモニタモジュール
の第１の具体例を示す図である。

【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明において用いら
れるモニタモジュールの第２及び第３の具体例をそれぞ
れ示す図である。

【図２１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明において用いら
れるモニタモジュールの第４及び第５の具体例をそれぞ
れ示す図である。

【図２２】（ａ）〜（ｄ）は本発明において用いられる
波長選択制御方法の基本的な原理を説明するための図で
ある。

【図２３】本発明において用いられる波長選択制御方法
の一例を示すフローチャートである。

【図２４】本発明において用いられるビーム出射角度制
御方法の一例を示すフローチャートである。

【図２５】本発明において用いられるビーム出射角度制
御方法の他の例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ、Ａ１〜Ａ８、Ｂ、Ｂ１〜Ｂ５ 波長選択光学機器 Ｃ 空間フィルタ Ｃ１ スリット板 １０、３０、４０、５０ レーザ装置 １１ レーザチャンバ １２、１３ ウインド １４ リアミラー １５ フロントミラー １６ ブリュースタウインド １７ 開口 １８ 偏光素子 １９ ローションプリズム ２０ モニタモジュール ２１ ビームスプリッタ ２２ 計測器 ２３ コントローラ ２４、２７ ドライバ ２５ ガスコントローラ ２６ 電源 ２８ アウトプットカプラー ３１ ビームデリバリー ３２ 露光器 ４１、１２１、１８１ エタロン ４２ ドライバ ５１、５２ 分散プリズム ５３、１１１、１３３、１５２ 全反射ミラー ５４ ミラー姿勢角制御ドライバ ５５ 恒温槽 ５６、５７ 窓 ６１、６２ 分散プリズム ６３ 露光器 ６４、１１３ スリット板 ７１ 波長分離部 ７２、７３ 分散プリズム ７４、８４、８５ プリズム回転ステージ ７５ ミラー回転ステージ ７６、７８ レンズ ７７、１８３ スリット板 ７９ 回転ステージドライバ ８１、８２ 分散プリズム ８３ ４５度直角プリズム ８６ 放電電極 ８７ ＨＲコートなし部 ８８ ＨＲコート部 ８９ スリット付ミラー ９１、９６ 直角プリズム ９２、９３、１３１、１３２ 分散プリズム １０１、１６１、１６２ 複屈折フィルタ １０２ 偏光分離素子 １１２、１４３、１８６ グレーティング １４１、１４２ ビームエキスパンダプリズム １５１ 透過型エタロン １５３ リアミラーエタロン １７１ ミラー １７２ 拡散板 １７３ 集光レンズ １８２、１８７ ラインセンサ １８４、１８５ 凹面鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 CA13 LA10 5F046 CA03 CA07 5F071 AA04 AA06 HH05 JJ05 5F072 AA04 AA06 HH05 JJ05 KK01 KK07 KK08 KK09 KK15 KK30 TT12 YY08

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも第１の波長成分と第２の波長
   成分とを含むレーザ光を発生するレーザ共振器と、 前記レーザ共振器の外部に配置され、前記レーザ共振器
   が発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分と第
   ２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段
   と、を具備するレーザ装置。
2. 【請求項２】 前記波長選択手段から出射された第１の
   波長成分と第２の波長成分との内の一方を取り出す波長
   分離手段をさらに具備する請求項１記載のレーザ装置。
3. 【請求項３】 前記レーザ共振器が発生するレーザ光の
   偏光度を高める手段をさらに具備する請求項１又は２記
   載のレーザ装置。
4. 【請求項４】 前記波長選択手段の温度を制御する手段
   をさらに具備する請求項１〜３のいずれか１項記載のレ
   ーザ装置。
5. 【請求項５】 前記波長選択手段が、前記レーザ共振器
   が発生するレーザ光の偏光方向に合わせて配置されてい
   る、請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザ装置。
6. 【請求項６】 前記波長選択手段が、少なくとも１つの
   プリズムを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載のレ
   ーザ装置。
7. 【請求項７】 前記波長分離手段が、空間フィルタとし
   て働くスリット板を含む、請求項１〜６のいずれか１項
   記載のレーザ装置。
8. 【請求項８】 前記波長分離手段に入射するレーザ光の
   光軸の方向を制御する手段をさらに具備する請求項１〜
   ７のいずれか１項記載のレーザ装置。
9. 【請求項９】 少なくとも第１の波長成分と第２の波長
   成分とを含むレーザ光を発生するレーザ共振器と、 前記レーザ共振器の外部に配置され、前記レーザ共振器
   が発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分を透
   過し、第２の波長成分を反射する波長選択手段と、を具
   備するレーザ装置。
10. 【請求項１０】 前記波長選択手段が、少なくとも１つ
    のエタロンを含む、請求項９記載のレーザ装置。
11. 【請求項１１】 前記レーザ共振器が、レーザ媒質とし
    てＦ₂（フッ素分子）を含む、請求項１〜１０のいずれ
    か１項記載のレーザ装置。
12. 【請求項１２】 少なくとも第１の波長成分と第２の波
    長成分とを含むレーザ光を発生するレーザ共振器と、前
    記レーザ共振器の外部に配置され、前記レーザ共振器が
    発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２
    の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段とを
    有するレーザ装置と、 前記レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露
    光させる露光器と、 前記露光器の内部に配置され、前記レーザ装置が発生す
    るレーザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内の
    一方を取り出す波長分離手段と、を具備する露光装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも第１の波長成分と第２の波
    長成分とを含むレーザ光を発生するレーザ共振器と、前
    記レーザ共振器の外部に配置され、前記レーザ共振器が
    発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２
    の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段とを
    有するレーザ装置と、 前記レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露
    光させる露光器と、 前記レーザ装置から前記露光器へレーザ光を伝搬させる
    伝搬路と、 前記伝搬路に配置され、前記レーザ装置が発生するレー
    ザ光の第１の波長成分と第２の波長成分との内の一方を
    取り出す波長分離手段と、を具備する露光装置。
14. 【請求項１４】 前記レーザ共振器が発生するレーザ光
    の偏光度を高める手段をさらに具備する請求項１２又は
    １３記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記波長選択手段の温度を制御する手
    段をさらに具備する請求項１２〜１４のいずれか１項記
    載の露光装置。
16. 【請求項１６】 前記波長選択手段が、前記レーザ共振
    器が発生するレーザ光の偏光方向に合わせて配置されて
    いる、請求項１２〜１５のいずれか１項記載の露光装
    置。
17. 【請求項１７】 前記波長選択手段が、少なくとも１つ
    のプリズムを含む、請求項１２〜１６のいずれか１項記
    載の露光装置。
18. 【請求項１８】 前記波長分離手段が、空間フィルタと
    して働くスリット板を含む、請求項１２〜１７のいずれ
    か１項記載の露光装置。
19. 【請求項１９】 前記波長分離手段に入射するレーザ光
    の光軸の方向を制御する手段をさらに具備する請求項１
    ２〜１８のいずれか１項記載の露光装置。
20. 【請求項２０】 前記レーザ共振器が、レーザ媒質とし
    てＦ₂（フッ素分子）を含む、請求項１２〜１９のいず
    れか１項記載の露光装置。