JP2008016544A - 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
レーザ装置の製造時の機差によるＥ９５幅等のスペクトル幅のばらつきや、レーザ装置の交換やメンテナンスに伴うＥ９５幅等のスペクトル幅のばらつきを抑制し、半導体の露光装置が形成する集積回路パターンの品質を安定させる。
【解決手段】
先ず予め複数の狭帯域化レーザ装置に共通するスペクトル幅の上限値と下限値とを設定しておく。そして、狭帯域化レーザ装置のメンテナンス時や出荷時など、狭帯域化レーザ装置を半導体露光の光源として使用する前に、狭帯域化レーザ装置をレーザ発振してスペクトル幅を検出する。この際、スペクトル幅が予め設定した上限値と下限値との間の値になるように、狭帯域化レーザ装置に備えられたスペクトル幅調整部を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、狭帯域化レーザを光源として半導体を露光する場合に、スペクトル幅、例えばレーザ光のスペクトルの面積のうちエネルギーの９５％が集中する面積のスペクトル幅を示すＥ９５幅を調整する狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法に関し、特に複数の狭帯域化レーザ装置におけるＥ９５幅等のスペクトル幅の偏差を小さくする方法である。

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放出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の紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザならびに、波長１９３nmの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザが用いられている。

次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエ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研究されている。ＡｒＦエキシマレーザを露光用光源として液侵露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４nmの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。

次々世代の露光用光源としては、波長１５７nmの紫外線を放出するＦ2レーザが有力である。さらにＦ2レーザを露光用光源として液浸技術が行われる可能性もある。この場合は、ウエハには波長１１５nmの紫外光が照射されるといわれている。

ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザの自然発振幅は約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放出されるレーザ光のスペクトル線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、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。このようにスペクトル線幅が狭帯域化されるレーザを狭帯域化レーザという。一般的に、レーザのスペクトル線幅は半値全幅で表される。図２２（ａ）で示すように、半値全幅（ＦＷＨＭ）とは、レーザ光のスペクトルのうち光強度がピーク値の半分となる部分のスペクトル幅のことをいう。

露光装置の結像性能を精密に評価するには露光装置の光学システムデータとレーザのスペクトルプロファイルから光学シミュレーション計算により行うことができる。この光学シミュレーション計算結果から、露光装置の結像性能は、レーザ光のスペクトルの半値全幅だけでなく、スペクトルの裾野成分によって大きく影響を受けることが知られている。そこで、Ｅ９５幅（スペクトル純度幅ともいわれる）という新たなスペクトル幅の定義が考え出された。図２２（ｂ）で示すように、Ｅ９５幅とは、レーザ光のスペクトルの面積のうちエネルギーの９５％が集中する面積のスペクトル幅を示す指標である。このＥ９５幅と露光装置の光学システムの結像性能の関係には相関があり、集積回路の品質を保証するためには、Ｅ９５幅を例えば０．５pm以下に抑えることが要求されている。

Ｅ９５幅や半値全幅等のスペクトル線幅は、例えばレーザ光の波面を変えることによって変化させることができる。レーザ光の波面を変える技術の一つとして、特許文献１にはグレーティングの曲率を変化させる装置が開示されている。

しかし、近年になってこのＥ９５幅や半値全幅等のスペクトル幅が露光装置に光学システムで設計された値から太すぎても、狭すぎても集積回路パターンの品質が悪化することがいわれ始めた。このことは特許文献２、３に記載されている。
特開２０００−３１２０４８号公報（図４） 米国特許第６７２１３４０号明細書 特開２００１−２６７６７３号公報

ところで、複数のレーザ装置を用意した場合、各レーザ装置の構成が同じであってもＥ９５幅等のスペクトル幅が一致するとは限らない。むしろ、複数のレーザ装置間ではＥ９５幅等のスペクトル幅はばらつくのが普通である。図２３は従来の複数のレーザ装置におけるＥ９５幅のヒストグラムを示す。図２３において、Ｅ９５幅の最大値は０．４５０pm、最小値は０．２１０pmであり、平均値０．３４０pm、標準偏差０．０６１pmであった。このＥ９５幅のばらつきは、露光装置の光学システムのＥ９５幅の許容範囲、例えば０．３５０pmと０．４５０pmの範囲、を超えるものは２０台中５台であった。このＥ９５幅の許容範囲を超えた５台のレーザ装置を露光光源に用いると、集積回路パターンの品質が悪化し、デバイスの製作ができないことを示していた。

Ｅ９５幅等のスペクトル幅がばらつく原因はレーザ装置の機差にあると考えられる。レーザ装置の機差としては、
（１）光学素子（狭帯域化素子）の個体差
・グレーティングの回折波面のばらつき
・プリズムの透過波面のばらつき
・狭帯域化モジュール内の各光学素子の位置および光軸のばらつき
（２）レーザの光軸調整機差
・チャンバ交換時のチャンバ放電位置と光軸のばらつき
・狭帯域化モジュールの位置および光軸のばらつき
・レーザ共振器の光軸のばらつき
（３）レーザチャンバの機差
・放電位置のばらつき
・放電位置および放電状態のばらつき
等の要素がある。

半導体の露光現場ではレーザ装置の故障や寿命に伴いレーザ装置の交換やモジュールの交換が行われる。この際、前述したようにレーザ装置間の機差に起因して、同じ機種のレーザ装置であっても交換前のレーザ装置と交換後のレーザ装置とではＥ９５幅等のスペクトル幅が異なる。また、同じレーザ装置であってもメンテナンス前後でＥ９５幅等のスペクトル幅が変化する。つまり、レーザ装置の交換又はメンテナンスに伴いＥ９５幅等のスペクトル幅が変化し、露光装置の光学システムのＥ９５幅等のスペクトル幅の許容範囲を超える場合、集積回路パターンの品質が悪化し、デバイスの製作ができなくなる。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、レーザ装置の製造時の機差によるＥ９５幅等のスペクトル幅のばらつきや、レーザ装置の交換やメンテナンスに伴うＥ９５幅等のスペクトル幅のばらつきを抑制し、半導体の露光装置が形成する集積回路パターンの品質を安定させることを目的とするものである。

第１発明は、
半導体露光の光源として狭帯域化レーザを使用する場合に、レーザ光のスペクトル幅を調整する狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法において、
複数の狭帯域化レーザ装置に共通するスペクトル幅の上限値と下限値とを設定し、
半導体露光前に狭帯域化レーザ装置をレーザ発振してスペクトル幅を検出し、
狭帯域化レーザ装置に備えられたスペクトル幅調整部を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第１発明では、先ず予め複数の狭帯域化レーザ装置に共通するスペクトル幅の上限値と下限値とを設定しておく。そして、狭帯域化レーザ装置のメンテナンス時や出荷時など、狭帯域化レーザ装置を半導体露光の光源として使用する前に、狭帯域化レーザ装置をレーザ発振してスペクトル幅を検出する。この際、スペクトル幅が予め設定した上限値と下限値との間の値になるように、狭帯域化レーザ装置に備えられたスペクトル幅調整部を調整する。こうした処理を行えば、半導体を露光する際に狭帯域化レーザ装置を交換したとしても、交換前の狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅と交換後の狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅との差を小さくすることができる。また、半導体を露光する際に狭帯域化レーザ装置をメンテナンスしたとしても、メンテナンス前後の狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅の差を小さくすることができる。

第２発明は、第１発明において、
前記スペクトル幅調整部は、前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内の光路上に配置され、光の波面のシリンドリカル形状の頂点を結ぶ直線を、前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直にして前記光の波面の曲率半径を調整する波面調整器を有しており、
前記波面調整器を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第３発明は、第２発明において、
前記スペクトル幅調整部は、
中心軸がレーザ共振器内の光路上に配置され、また機械軸が前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直に配置されたシリンドリカル凹レンズおよびシリンドリカル凸レンズと、
前記光路上に沿って前記シリンドリカル凹レンズと前記シリンドリカル凸レンズとの間隔を変化させるレンズ間隔可変機構と、を有しており、
前記レンズ間隔可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第４発明は、第２発明において、
前記スペクトル幅調整部は、
中心軸がレーザ共振器内の光路上に配置され、また機械軸が前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直に配置されたシリンドリカルミラーと、
前記シリンドリカルミラーの曲率を変化させるミラー曲率可変機構と、を有しており、
前記ミラー曲率可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第５発明は、第２発明において、
前記スペクトル幅調整部は、
波長選択素子として使用されるグレーティングと、
前記グレーティングの多数の溝を直線状に維持した状態で当該グレーティングの曲率を変化させるグレーティング曲率可変機構と、を有しており、
前記グレーティング曲率可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第６発明は、第１発明において、
前記スペクトル幅調整部は、
レーザ共振器内の光路上に配置され、また前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直方向にビーム拡大する二以上のプリズムと、
前記二以上のプリズムの回転角度を変化させてビーム拡大率を変化させるプリズム角度可変機構と、を有しており、
前記プリズム角度可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第３発明乃至第６発明は、第１発明においてスペクトル幅を調整する具体的な方法である。

第７発明は、第１発明において、
前記狭帯域化レーザ装置は、シード光を生成して出力する発振段レーザと、前段のレーザから出力されたレーザ光を入力し増幅して出力する一以上の増幅段チャンバまたは増幅段レーザと、を有し、
前記スペクトル幅調整部は、前記発振段レーザと前記増幅段チャンバまたは増幅段レーザの間のレーザ光路上に配置されるスペクトル幅可変機構を有しており、
前記スペクトル幅可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第７発明は、第１発明において狭帯域化レーザ装置が発振段および増幅段を備えたダブルチャンバシステムである場合のスペクトル幅を調整する具体的な方法である。

第８発明は、第１発明において、
前記狭帯域化レーザ装置は、シード光を生成して出力する発振段レーザと前段のレーザから出力されたレーザ光を入力し増幅して出力する一以上の増幅段チャンバまたは増幅段レーザと、を有し、
前記スペクトル幅調整部は、前記発振段レーザのレーザ共振器内のレーザ光路上に配置されるスペクトル幅可変機構を有しており、
前記スペクトル幅可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
ことを特徴とする。

第８発明は、第１発明において狭帯域化レーザ装置が発振段および増幅段を備えたダブルチャンバシステムである場合のスペクトル幅を調整する具体的な方法である。

本発明によれば、各レーザ装置間のＥ９５幅等のスペクトル幅の偏差を小さくすることができ、また同一のレーザ装置においてもメンテナンス前後のＥ９５幅等のスペクトル幅の偏差を小さくすることができる。そのためレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル幅は露光装置の光学システムのＥ９５幅等のスペクトル幅の許容範囲を超えることはない。したがって、半導体の露光装置が形成する集積回路パターンの品質を安定化させることができるので、デバイスの歩留まりが向上する。さらに、レーザ製造およびメンテナンス時の歩留まりが向上するため、レーザの製造コストおよびメンテナンスコストが低減する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、前記した通りスペクトル幅にはＦＷＨＭやＥ９５等があるが、以下ではＥ９５を例にして実施形態を説明する。

図１は狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅を調整するための装置構成の一例を示す。
図１に示すように、狭帯域化レーザ装置１においては、レーザチャンバ２０のリア側（図面右側）の光路上にはスリット９０ｒおよび狭帯域化モジュール３０が配置され、レーザチャンバ２０のフロント側（図面左側）の光路上にはスリット９０ｆおよびＥ９５幅調整部４０が配置され、Ｅ９５幅調整部４０のフロント側（図面左側）の光路上には入射面にＰＲ膜がコーティングされ出射面にＡＲ膜がコーティングされた出力カプラ５０と、モニタモジュール６０とが配置されている。狭帯域化モジュール３０と出力カプラ５０は共振器を構成する。

レーザチャンバ２０の内部には、所定距離だけ離隔し、互いの長手方向が平行であって、かつ放電面が対向する一対の放電電極２１、２２が設けられている。また、レーザチャンバ２０におけるレーザ光の光軸上にあって、レーザ光出力部分には、ウインドウ２３、２４が設けられている。ウインドウ２３、２４は、レーザ光に対する透過性を有する材料、例えばＣａＦ2等によって構成されている。両ウインドウ２３、２４は、外側の面が互いに平行に配置され、また、レーザ光に対して反射損失を低減すべくブリュースタ角で設置される。

レーザチャンバ２０にはレーザ媒質としてレーザガスが封入される。Ｆ2レーザの場合にレーザガスは、Ｆ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスとの混合ガスである。ＫｒＦエキシマレーザの場合にレーザガスは、ＫｒガスおよびＦ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。ＡｒＦエキシマレーザの場合にレーザガスは、ＡｒガスおよびＦ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。各ガスは、図示しないガス供給・排出機構によって供給と排出が制御される。

レーザチャンバ２０に設けられた放電電極２１、２２は電源回路７０によって高電圧が印加される。放電電極２１、２２間の電圧が所定電圧を越えると放電が発生する。すると、レーザチャンバ２０内のレーザガスは励起されて高エネルギー準位に移行した後に、低エネルギー準位に移行する。このとき光が放出される。

狭帯域化モジュール３０には、プリズムビームエキスパンダ（以下、「プリズム」という）３２、３３と波長分散素子であるグレーティング３１等の光学素子が設けられている。図１には２つのプリズムが設けられているが、その数は自由である。グレーティング３１やプリズム３２、３３は固定部材を介して狭帯域化モジュール３０の筐体に固定されるが、回転自在にして固定される場合もある。この場合、プリズム３２やグレーティング３１は図示しない回転機構に固定される。回転機構の駆動によってグレーティング３１やプリズム３２、３３に対するレーザ光の入射角度が変化する。また、狭帯域化モジュール３０は、波長分散素子であるエタロンと全反射ミラー等の光学素子で構成される場合もある。

Ｅ９５幅調整部４０はレーザ光のＥ９５幅を調整するための光学素子で構成されている。Ｅ９５幅調整部４０の構成には幾つかの形態が考えられるため、図２〜図２１を用いてまとめて後述する。

モニタモジュール６０にはビームスプリッタ６１とモニタ６２とが設けられている。モニタ６２はＥ９５幅や中心波長を検出するモニタと、レーザ光のエネルギーを検出するモニタとからなる。Ｅ９５幅や中心波長を検出するモニタは、例えば、拡散板、エタロン、集光レンズ、ラインセンサ等を有する分光器を有する。モニタモジュール６０に入射したレーザ光はビームスプリッタ６１で分割され、一部がモニタ６２に入射し、残りが外部に出射される。

レーザコントローラ８０は、モニタモジュール６０のモニタ６２で検出されたスペクトルに基づいてレーザ光のエネルギー、波長、スペクトル幅を演算し、演算結果に基づいて、電源回路７０の充電電圧の指令信号を出力し、また狭帯域化モジュール３０内の各光学素子が固定されている回転機構を駆動するための指令信号を出力する。

狭帯域化レーザ装置１の外部には、狭帯域化レーザ装置１から出力されたレーザ光のスペクトルを検出する高分解能分光器４と、狭帯域化レーザ装置から高分解能分光器４までレーザ光を案内する集光レンズ２および光ファイバ３と、高分解能分光器４の検出結果を取り込みレーザ光のスペクトルを表示するパーソナルコンピュータ９と、が設けられている。

狭帯域化レーザ装置１から出射したレーザ光は集光レンズ２で集光される。集光レンズ２から出射された光は光ファイバ３を通過し、高分解能分光器４に入射する。高分解能分光器４内で、光は集光レンズ５を通過し、この光によって入射スリット１１が照明される。この入射スリットの透過光は、凹面ミラー６ａで反射し、グレーティング７で回折し、凹面ミラー６ｂで反射する。そして、ＣＣＤラインセンサ８上に回折像が結像する。この回折像は波長によってグレーティング７での回折角度が変化して結像位置が変化するため、ＣＣＤラインセンサ８では光のスペクトルが検出されることになる。ＣＣＤラインセンサ８で検出されたスペクトルは信号化されて、パーソナルコンピュータ９に取り込まれる。パーソナルコンピュータ９には表示装置１０が接続されており、この表示装置１０にＣＣＤラインセンサ８で検出されたスペクトルが表示される。高分解能分光器４の例として、一般的なツェルニターナ型分光器の場合の例を説明したが、Ｅ９５幅が十分計測できるような高分解能分光器であればどのようなな分光の方法であっても問題はない。

ここで、スペクトル幅調整方法の手順を説明する。
先ず、半導体露光に使用する狭帯域化レーザに共通するＥ９５幅の上限値ΔλHLと下限値ΔλLLとを予め設定する。この上限値ΔλHLと下限値ΔλLLは、半導体露光装置の光学システムで許容されるＥ９５幅の範囲内で設定する。

狭帯域化レーザ装置１を露光装置の光源として使用する前、例えば狭帯域化レーザ装置１の組立終了後や狭帯域化レーザ装置１のメンテナンス直後など、に狭帯域化レーザ装置１の外部に、図１に示すように集光レンズ２、光ファイバ３、高分解能分光器４、パーソナルコンピュータ９、表示装置１０を設置する。そして、狭帯域化レーザ装置１をレーザ発振する。この際、高分解能分光器４でレーザ光のスペクトルを検出し、表示装置１０にレーザ光のスペクトルを表示する。

作業者は表示装置１０を見ながらＥ９５幅が上限値ΔλHLと下限値ΔλLLとの間の値になるように狭帯域化レーザ装置１のＥ９５幅調整部４０を調整する。Ｅ９５幅調整部４０の調整に応じてＥ９５幅は変化する。Ｅ９５幅が上限値ΔλHLと下限値ΔλLLとの間の値になったら、Ｅ９５調整部４０を固定してＥ９５幅の調整を終了する。

なお、図１に示す本実施形態では、狭帯域化レーザ装置１の外部に高分解能分光器４を設け、この高分解能分光器４を使用するようにしているが、狭帯域化レーザ装置１の内部に小型のスペクトル検出装置を設け、そのスペクトル検出装置を使用するようにしてもよい。また、狭帯域化レーザ装置１に設けられたモニタモジュール６０のモニタ６２を使用するようにしてもよい。

次に、Ｅ９５幅調整部４０の具体的な形態について説明する。

図２は第１の形態に係るＥ９５幅調整部の構成および出力カプラとＥ９５幅調整部とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は側面図である。第１の形態は二つのレンズの間隔を変化させて光の波面を調整するものである。光の波面はシリンドリカル形状であり、そのシリンドリカル形状の頂点を結ぶ直線をレーザ共振器内の波長選択素子（グレーティング）の波長分散面に対して略垂直にし、シリンドリカル状の光の波面の曲率を変化させることにより、レーザのＥ９５幅を変化させることができる。波長分散面とは、図２において、グレーティング３１の回折面に形成された多数の溝に直交する方向をｘ軸とし、グレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行する方向をｙ軸とし、グレーティング３１の回折面に直交する方向をｚ軸とした場合のｘｚ平面と一致する。

図２に示すＥ９５幅調整部４０は、互いに離隔して対向し離隔距離が調整自在であるシリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２を有する。シリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２は、中心軸がレーザ共振器内の光路上に位置するように、また機械軸がグレーティング３１の波長分散面に対して略垂直になるように配置される。シリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２の中心軸とは、シリンドリカル面の曲率半径の中心を結ぶ直線である。シリンドリカル凹レンズ４１の機械軸とは、当該レンズの凹部の最も凹んだ位置を結ぶ直線である。シリンドリカル凸レンズ４２の機械軸とは、当該レンズの凹部の最も高い位置を結ぶ直線である。シリンドリカル凹レンズ４１は移動プレート４３の上面に固定される。移動プレート４３は１軸ステージ４４に形成されたリニアガイド４５に沿って移動自在である。１軸ステージ４４はリニアガイド４５の延在方向が光軸と平行になるように配置される。

移動プレート４３の一側面には凸状に突き出た凸部４３ａが形成されており、凸部４３ａの正面にはマイクロメータ４６の頭部が当接し、凸部４３ａの背面には突起部４７の頭部が当接している。マイクロメータ４６はリニアガイド４５の延在方向に伸縮自在であり、伸張によって凸部４３ａに対して突起部４７方向の押圧力を与える。また、突起部４７はリニアガイド４５の延在方向に伸縮自在のバネが頭部に接続されており、このバネによって凸部４３ａに対してマイクロメータ４６方向の付勢力を与える。したがって、マイクロメータ４６の伸縮によって移動プレート４３はリニアガイド４５に沿って移動する。

移動プレート４３の他側面には固定ネジ４８が設けられている。固定ネジ４８は移動プレート４３に形成された貫通孔に螺合されており、その先端はリニアガイド４５に当接する。固定ネジ４８を締めることによって移動プレート４３が１軸ステージ４３に対して固定される。固定ネジ４８を緩めることによって移動プレート４３の固定が解放される。なお、マイクロメータ４６および突起部４７によって移動プレート４３が１軸ステージ４３に対して十分に固定できるのであれば、固定ネジ４８は無くてもよい。

Ｅ９５幅調整部４０とレーザチャンバ２０と狭帯域化モジュール３０は図２に示すような向きに配置される。すなわち、狭帯域化モジュール３０に設けられたシリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２の各シリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル凹レンズ４１およびシリンドリカル凸レンズ４２の各機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行となるように、Ｅ９５幅調整部４０とレーザチャンバ２０と狭帯域化モジュール３０が配置される。

図３は第２の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は側面図である。本実施形態では、図２に示すシリンドリカル凹レンズ４１の代わりに平凹シリンドリカルレンズ１０１が設けられ、図２に示すシリンドリカル凸レンズ４２の代わりに平凸シリンドリカルレンズ１０２が設けられている。平凹シリンドリカルレンズ１０１および平凸シリンドリカルレンズ１０２を除いた他の構成は図２に示す第１の形態と同一である。本実施形態の場合は、平凸シリンドリカルレンズ１０２が出力カプラの機能を有するため、図１に示す出力カプラ５０は不要である。平凸シリンドリカルレンズ１０２の入射面（レーザチャンバに近い側の面）には反射防止（ＡＲ）膜がコーティングされ、出射面（レーザチャンバから遠い側の面）には部分反射（ＰＲ）膜がコーティングされている。平凹シリンドリカルレンズ１０１および平凸シリンドリカルレンズ１０２の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつ平凹シリンドリカルレンズ１０１および平凸シリンドリカルレンズ１０２の各機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行となる点も図２に示す構成と同様である。

図４は第２の形態に係るＥ９５幅調整部を用いた場合のマイクロメータの相対目盛とＥ９５幅およびレーザ出力相対値の関係を示す。図４においては、平凹シリンドリカルレンズ１０１と平凸シリンドリカルレンズ１０２とが所定距離だけ離れた状態をマイクロメータ４６の相対目盛（横軸）の「１」としている。また、マイクロメータ４６の相対目盛が増加すると共に、平凹シリンドリカルレンズ１０１が平凸シリンドリカルレンズ１０２から離れていくものとする。

図４に示されるように、マイクロメータの相対目盛が増加するに伴い、Ｅ９５幅は０．２３pmから１．２pmまで単調増加した。一方、マイクロメータの相対目盛が１から９まで増加するに伴い、レーザ出力の相対値は０．４２から１．６３まで単調増加し、マイクロメータの相対目盛が９から１１まで増加するに伴い、レーザ出力は１．６３から１．２まで単調減少した。

例えば、Ｅ９５幅の目標値を０．４pmとする場合は、マイクロメータ４６の相対目盛が４．２になるように調整する。この状態におけるレーザの出力の相対値は０．９５となる。Ｅ９５幅が目標値になったら、固定ネジ４８を締めて移動プレート４３を固定する。

図５は第２の形態に係るＥ９５幅調整部を用いた場合のレーザ機差によるＥ９５幅のヒストグラムを示す。

試料としては複数の狭帯域化レーザ装置を用意し、Ｅ９５幅の下限値ΔλLLを０．３０pmと設定し、上限値ΔλHLを０．５０pmと設定した。そして、各狭帯域化レーザ装置を発振し、Ｅ９５幅が設定した上限値ΔλHLと下限値ΔλLLとの間に値になるようにＥ９５幅調整部を調整した。Ｅ９５幅の最大値は０．４４０pm、最小値は０．３６０pm、平均値は０．４０５pm、標準偏差は０．０２９pmであった。この機差によるばらつきは、例えば、Ｅ９５幅の許容範囲０．３５０pm〜０．４５０pmの範囲に十分入った。

図６は第３の形態に係るＥ９５幅調整部の構成およびＥ９５幅調整部とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す。図６は平面図である。第３の形態はシリンドリカルミラーの曲率を変化させて光の波面を調整するものである。

図６に示すＥ９５幅調整部４０は、曲率が調整自在であるシリンドリカルミラー１１１を有する。本実施形態の場合は、シリンドリカルミラー１１１とレーザチャンバ２０との間にはビームスプリッタ１１７が配置される。ここでビームスプリッタ１１７は出力カプラの機能を果たしている。シリンドリカルミラー１１１の背面の両端には二つのロッド１１２の一端が接続され、シリンドリカルミラー１１１の背面の中央にはバネ１１３の一端が接続される。二つのロッド１１２の他端はシリンドリカルミラー１１１の背後に配置されたプレート１１４に接続され、バネ１１３の他端はシリンドリカルミラー１１１の背後に配置されたマイクロメータ１１５の頭部に接続される。マイクロメータ１１５はプレート１１４に対して固定される。マイクロメータ１１５には伸縮を固定する固定ネジ１１６が設けられる。

シリンドリカルミラー１１１は、シリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように（つまり波長分散面に対して略垂直となるように）配置される。シリンドリカル面の機械軸の定義は、前記したシリンドリカル凹レンズ４１等の機械軸の定義と同じである。

マイクロメータ１１５が伸張するとバネ１１３を介してシリンドリカルミラー１１１の中央が押され、マイクロメータ１１５が縮退するとバネ１１３を介してシリンドリカルミラー１１１の中央が引っ張られる。こうしてシリンドリカルミラー１１１のシリンドリカル面の曲率が調整される。

ここまではＥ９５幅調整部をレーザチャンバのフロント側に配置する形態について説明した。しかし、図７に示すように、Ｅ９５幅調整部をレーザチャンバのリア側に配置してＥ９５幅を調整することも可能である。次にこの形態について説明する。

図８は第４の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す。図８（ａ）、（ｂ）は同一のＥ９５幅調整部において、それぞれ異なるパターンの波面調整をした様子を示している。図８（ａ）、（ｂ）に示すＥ９５幅調整部４０′の構成は、多くの点で図２に示すＥ９５幅調整部４０と一致する。異なるのはシリンドリカル凹レンズ１２１が移動プレートに固定されるのではなく、シリンドリカル凸レンズ１２２が移動プレートに固定されている点である。

図８に示すＥ９５幅調整部４０′は、互いに離隔して対向し離隔距離が調整自在であるシリンドリカル凹レンズ１２１およびシリンドリカル凸レンズ１２２を有する。シリンドリカル凸レンズ１２２は、シリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように（つまり、機械軸が波長分散面と略直交するように）レーザチャンバ２０のリア側に配置され、シリンドリカル凹レンズ１２１はシリンドリカル面の曲率半径中心がレーザ光軸上にあり、かつシリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように（つまり、機械軸が波長分散面と略直交するように）シリンドリカル凸レンズ１２２のリア側に配置される。シリンドリカル凸レンズ１２２は移動プレート１２３の上面に固定される。移動プレート１２３は１軸ステージ１２４に形成されたリニアガイド１２５に沿って移動自在である。１軸ステージ１２４はリニアガイド１２５の延在方向が光軸と平行になるように配置される。

移動プレート１２３の一側面には凸状に突き出た凸部１２３ａが形成されており、凸部１２３ａの正面にはマイクロメータ１２６の頭部が当接し、凸部１２３ａの背面には突起部１２７の頭部が当接している。マイクロメータ１２６はリニアガイド１２５の延在方向に伸縮自在であり、伸張によって凸部１２３ａに対して突起部１２７方向の押圧力を与える。また、突起部１２７はリニアガイド１２５の延在方向に伸縮自在のバネが頭部に接続されており、このバネによって凸部１２３ａに対してマイクロメータ１２６方向の付勢力を与える。したがって、マイクロメータ１２６の伸縮によって移動プレート１２３はリニアガイド１２５に沿って移動する。

移動プレート１２３の他側面には固定ネジ１２８が設けられている。固定ネジ１２８は移動プレート１２３に形成された貫通孔に螺合されており、その先端はリニアガイド１２５に当接する。固定ネジ１２８を締めることによって移動プレート１２３が１軸ステージ１２３に対して固定される。固定ネジ１２８を緩めることによって移動プレート１２３の固定が解放される。なお、マイクロメータ１２６および突起部１２７によって移動プレート１２３が１軸ステージ１２３に対して十分に固定できるのであれば、固定ネジ１２８は無くてもよい。

なお、図９に示すように、図８に示すＥ９５幅調整部４０′を狭帯域化モジュール３０に設けられたプリズム３３とグレーティング３１との間に設けても良い。

図１０は第５の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す。図１０（ａ）、（ｂ）は同一のＥ９５幅調整部において、それぞれ異なるパターンの波面調整をした様子を示している。図１０（ａ）、（ｂ）に示すＥ９５幅調整部４０′の構成は、多くの点で図６に示すＥ９５幅調整部４０と一致する。異なるのはビームスプリッタが存在しない点と、光の入射方向と反射方向とが異なるという点である。

図１０に示すＥ９５幅調整部４０′は、曲率が調整自在であるシリンドリカルミラー１３１を有する。シリンドリカルミラー１３１の背面の両端には二つのロッド１３２の一端が接続され、シリンドリカルミラー１３１の背面の中央にはバネ１３３の一端が接続される。二つのロッド１３２の他端はシリンドリカルミラー１３１の背後に配置されたプレート１３４に接続され、バネ１３３の他端はシリンドリカルミラー１３１の背後に配置されたマイクロメータ１３５の頭部に接続される。マイクロメータ１３５はプレート１３４に対して固定される。マイクロメータ１３５には伸縮を固定する固定ネジ１３６が設けられる。

シリンドリカルミラー１３１は、レーザ光の入射方向と反射方向とが異なるような向きにして配置される。シリンドリカルミラー１３１は、シリンドリカル面の機械軸がグレーティング３１の回折面に形成された多数の溝と平行になるように配置される。シリンドリカル面の機械軸の定義は、前記したシリンドリカル凹レンズ４１等の機械軸の定義と同じである。

マイクロメータ１３５が伸張するとバネ１３３を介してシリンドリカルミラー１３１の中央が押され、マイクロメータ１３５が縮退するとバネ１３３を介してシリンドリカルミラー１３１の中央が引っ張られる。こうしてシリンドリカルミラー１３１のシリンドリカル面の曲率が調整される。

なお、図１１に示すように、図１０に示すＥ９５幅調整部４０′を狭帯域化モジュール３０に設けられたプリズム３２とプリズム３３との間に設けても良い。この場合、マイクロメータ１３５の操作部分を狭帯域化モジュール３０の筐体外に設けておくことが望ましい。

図１２は第６の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す。第６の形態は狭帯域化モジュールに設けられたグレーティングの曲率を変化させて光の波面を調整するものであり、第３、第５の形態に使用されるマイクロメータ等の構造をグレーティングの曲率調整に適用するものである。

グレーティング３１の背面の両端には二つのロッド１４２の一端が接続され、グレーティング３１の背面の中央にはバネ１４３の一端が接続される。二つのロッド１４２の他端はグレーティング３１の背後に配置されたプレート１４４に接続され、バネ１４３の他端はグレーティング３１の背後に配置されたマイクロメータ１４５の頭部に接続される。マイクロメータ１４５はプレート１４４に対して固定される。マイクロメータ１４５には伸縮を固定する固定ネジ１４６が設けられる。

マイクロメータ１４５が伸張するとバネ１４３を介してグレーティング３１の中央が押され、マイクロメータ１４５が縮退するとバネ１４３を介してグレーティング３１の中央が引っ張られる。こうしてグレーティング３１の多数の溝を直線状に維持した状態で回折面の曲率が調整される。

図１３は第６の形態に係るＥ９５幅調整部を用いた場合のマイクロメータの相対目盛とＥ９５幅およびレーザ出力の相対値の関係を示す。図１３においては、グレーティング３１が所定の曲率を有する状態をマイクロメータ１４５の相対目盛（横軸）の「１」としている。また、マイクロメータ１４５の相対目盛が増加すると共に、グレーティング３１の中央が押し出されていくものとする。

図１３に示されるように、マイクロメータの相対目盛が１から６まで増加するに伴い、Ｅ９５幅は０．４０pmから０．２３pmまで単調減少し、マイクロメータの相対目盛が６から１１まで増加するに伴い、Ｅ９５幅は０．２３pmから０．５pmまで単調増加した。一方、マイクロメータの相対目盛が１から６まで増加するに伴い、レーザ出力の相対値は０．１から０．５まで単調増加し、マイクロメータの相対目盛が６から１１まで増加するに伴い、レーザ出力の相対値は０．５から０．１まで単調減少した。

例えば、Ｅ９５幅の目標値を０．４pmとする場合は、マイクロメータ１４５の相対目盛が１になるように調整する。この状態におけるレーザの出力の相対値は０．１となる。Ｅ９５幅が目標値になったら、固定ネジ１４６を締めてマイクロメータ１４５を固定する。

ここで、図４の結果と図１３の結果とに基づきＥ９５幅の調整をレーザチャンバのフロント側で行う場合とリア側で行う場合の何れが有利であるかについて検討する。ここで、図４と図１３のレーザ出力の相対値は、同一基準の値で示してあるので、レーザ出力の相対比較が可能なように表示している。

Ｅ９５幅調整部をレーザチャンバのフロント側に配置する装置構成によると、図４で示すように、マイクロメータの目盛の増加に伴いＥ９５幅が単調増加するという特性が得られる。したがって、Ｅ９５幅を広げたい場合には単純にマイクロメータを伸張させればよく、Ｅ９５幅を狭めたい場合には単純にマイクロメータを縮退させればよいことが判る。

一方、Ｅ９５幅調整部をレーザチャンバのリア側に配置する装置構成によると、図１３で示すように、マイクロメータの目盛の増加に伴いＥ９５幅が単調増加するが、マイクロメータの目盛がある程度増加すると、それ以降は目盛を増加させると単調減少するという特性が得られる。したがって、Ｅ９５幅を広げたい場合や狭めたい場合にマイクロメータをどのように操作すべきかは、実際にマイクロメータを操作した後にＥ９５幅がどのように変化するかを見てからでないと判断できない。

以上から、レーザチャンバのフロント側にＥ９５調整部を配置する方が調整し易いといえる。また、図４と図１３とでレーザ出力の相対値を比較すると、レーザチャンバのフロント側にＥ９５調整部を配置する方が大きなレーザ出力が得られることが判る。したがって、Ｅ９５幅の調整をレーザチャンバのフロント側で行う方が有利であるという結論に至る。

図１４は第７の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す。第７の形態は狭帯域化モジュールに設けられたプリズムの回転角度を変化させてグレーティング３１に入射するビームの拡大倍率を調整するものである。入射するビームをグレーティング３１の波長分散面と垂直な方向に拡大するとビーム広がり角度が小さくなるため、スペクトル線幅が狭くなる。

プリズム３２は回転プレート１５１に固定され、回転プレート１５１は回転ステージ１５２に軸支される。回転プレート１５１の側面には凸状に突き出た凸部１５１ａが形成されており、凸部１５１ａの正面にはマイクロメータ１５３の頭部が当接し、凸部１５１ａの背面には突起部１５４の頭部が当接している。マイクロメータ１５３は伸張によって凸部１５１ａに対して突起部１５４方向の押圧力を与える。また、突起部１５４は伸縮自在のバネが頭部に接続されており、このバネによって凸部１５１ａに対してマイクロメータ１５３方向の付勢力を与える。したがって、マイクロメータ１５３の伸縮によって回転プレート１５１は回転する。

プリズム３３は回転プレート１５６に固定されているが、その構造はプリズム３２が回転プレート１５１に固定される構造と同一であるため、説明を省略する。

Ｅ９５幅を調整する場合は、レーザの発振波長が変化しないようにしつつ、マイクロメータ１５３を調整して回転プレート１５１およびプリズム３２を回転させ、またマイクロメータ１５８を調整して回転プレート１５６およびプリズム３３を回転させる。この際、回転プレート１５１およびプリズム３２の回転方向と回転プレート１５６およびプリズム３３の回転方向を逆方向にし、さらにそれぞれの回転角度を一致させる。すると、プリズム３２、３３によるビーム拡大倍率が変化する。倍率が小さくなるとＥ９５幅は広くなり、倍率が大きくなるとＥ９５幅は狭くなる。

ところで、図１５に示すように、本発明は二つのレーザチャンバを有する狭帯域化レーザ装置、所謂ダブルチャンバシステムにおいてＥ９５幅を調整することも適用対象としている。次にダブルチャンバシステムにおけるＥ９５幅調整部の形態について説明する。

例えば、ダブルチャンバシステムは、シードレーザ光を発生させるＭＯ（発振段レーザ）２００と、ＭＯ２００から出力されたレーザ光を増幅するＰＯ（増幅段レーザ）３００とを有する。ＭＯ２００においては、レーザチャンバ２２０のリア側に狭帯域化モジュール２３０が配置され、フロント側に出力カプラ２５０が配置される。狭帯域化モジュール２３０には、グレーティング２３１とプリズム２３２、２３３とが設けられる。ＰＯ３００においては、レーザチャンバ３２０のリア側にリアミラー３３１が配置され、フロント側に出力カプラ３５０が配置される。この実施例ではリアミラー３３１は部分反射（ＰＲ）膜がコーティングされており、この膜の反射率は例えば８０〜９０％となっている。

この実施例ではＭＯ２００は出力カプラ２５０とＥ９５幅調整部とレーザチャンバ２２０と狭帯域化モジュール２３０を有する。ＭＯ２００から出力されたスペクトル幅が狭いレーザ光はミラー５０１、５０２で反射され、ＰＯ３００に注入される。ＰＯ３００内ではリアミラー３３１に裏面からシードレーザ光が注入され、一部はこのリアミラー３３１を透過し、増幅段のレーザのリアミラー３３１とレーザチャンバ３２０と出力カプラ３５０の間でシード光が増幅され、レーザ発振する。ＰＯ３００から出力されたレーザ光はビームスプリッタ５０３で分離され、一方のレーザ光は外部に出力され、他方のレーザ光はモニタモジュール５６０に入力される。モニタモジュール５６０では、ビームスプリッタ５６１でレーザ光が分離され、波長モニタ５６２でＥ９５幅や中心波長が検出され、エネルギモニタ５６３でパルスエネルギが検出される。

前述した第１〜第７の形態をＭＯ２００に設けられているレーザチャンバ２２０のフロント側又はリア側に設けてもよい。図１５はダブルチャンバシステムに第１〜第３の形態を適用する場合の配置を示している。

図１６は第８の形態に係るＥ９５幅調整部とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す。図１７は第８の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示し、図１６に示すＡ方向からみたＥ９５幅調整部を示している。第８の形態はスリットの間隔を調整するものである。

Ｅ９５幅調整部２４０は、グレーティング２３１の分散方向に移動自在の２枚のブレード４０１、４０２によってスリットを形成する。ブレード４０１およびブレード４０２は図示しないリニアガイドレールに移動自在に取り付けられている。ブレード４０１はバネが内蔵されたプランジャネジ４０３によってブレード４０２方向の付勢力を受け、ブレード４０２はバネが内蔵されたプランジャネジ４０４によってブレード４０１方向の付勢力を受ける。ブレード４０１とブレード４０２の間には三角部材４０５の頭部が挿入される。三角部材４０５はブレード４０１、４０２と同程度の厚みを持つ板状部材であり、レーザチャンバ２２０の放電方向と平行する方向に移動自在である。三角部材４０５の側面はブレード４０１、４０２に対して摺動自在に接し、三角部材４０５の底面はマイクロメータ４０６の頭部に接する。

図１７（ｂ）に示すように、マイクロメータ４０６が伸張すると、三角部材４０５がブレード４０１、４０２間を進む。すると三角部材４０５の側面に沿ってブレード４０１、４０２が離隔する方向に移動する。図１７（ａ）に示すように、マイクロメータ４０６が縮退すると、三角部材４０５がブレード４０１、４０２間から退く。すると三角部材４０５の側面に沿ってブレード４０１、４０２が接近する方向に移動する。このようにしてスリット間隔が変化する。

グレーティング２３１が角度分散素子なので、分散方向に対してＭＯ２００のレーザ発振する領域を調整することにより、ＭＯ２００のＥ９５幅を調整することができる。なお、図１６の構成では第８の形態に係るＥ９５幅調整部２４０をレーザチャンバ２２０のフロント側に配置しているが、第８の形態に係るＥ９５幅調整部２４０をレーザチャンバ２２０のリア側や狭帯域化モジュール２３０の内部に配置してもよい。

図１８に示すように、ダブルチャンバシステムにおいては、ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路にＥ９５幅調整部を配置してもよい。

図１９はＭＯとＰＯの間にシリンドリカルレンズが配置された様子を示す。
ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路には平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２とが互いに対向して配置されている。平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の何れかは光軸に沿って移動自在にされている。移動機構としては例えば図２に示す機構と同一のものを用いればよい。また、平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の代わりに、シリンドリカル凸レンズとシリンドリカル凹レンズを用いてもよい。

平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の間隔を調整することによって、ＰＯ３００に注入されるビームの広がりのうち、ＭＯ２００に搭載される分散素子（グレーティング２３１）の分散方向のビームの広がりを調整できる。結果としてＰＯ３００で増幅発振されるレーザ光のＥ９５幅を変化させることができる。平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の間隔を調整することによってビームを分散方向に対して広げると、Ｅ９５幅は狭くなる。これに対して、平凸シリンドリカルレンズ４１１と平凹シリンドリカルレンズ４１２の間隔を調整することによってビームをグレーティング２３１の分散方向に対して狭めると、Ｅ９５幅は広くなる。

図２０はＭＯとＰＯの間にプリズムが配置された様子を示す。
ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路には二つのプリズム４２１、４２２が配置されている。二つのプリズム４２１、４２２は回転自在にされている。回転機構としては例えば図１４に示す機構と同一のものを用いればよい。

プリズム４２１の回転方向とプリズム４２２の回転方向を逆方向にし、さらにそれぞれの回転角度を一致させる。すると、プリズム４２１、４２２によるビーム拡大倍率が変化する。ビーム拡大倍率を調整することによって、ＰＯ３００に注入されるビーム幅のうち、ＭＯ２００に搭載される分散素子（グレーティング２３１）の分散方向のビーム幅を調整できる。結果としてＰＯ３００で増幅発振されるレーザ光のＥ９５幅を変化させることができる。プリズム４２１、４２２の回転角度を調整することによってビームの拡大倍率を大きくすると、Ｅ９５幅は狭くなる。これに対して、プリズム４２１、４２２の回転角度を調整することによってグレーティング２３１の分散方向に対してビームの拡大倍率を小さくすると、Ｅ９５幅は広くなる。

図２１はＭＯとＰＯの間にスリットが配置された様子を示す。
ＭＯ２００とＰＯ３００の間の光路にはスリット４３１が配置されている。スリット４３１としては例えば図１７と同一のものを用いればよい。

スリット４３１の間隔を調整することによって、ＰＯ３００で増幅発振されるレーザ光のＥ９５幅を変化させることができる。スリット４３１の間隔を広げると、Ｅ９５幅は広くなる。これに対して、スリット４３１の間隔を狭めると、Ｅ９５幅は狭くなる。ＰＯ３００において、放電幅よりも狭いビームが注入されても、ビームに広がり角があれば、ＰＯ３００の光共振器を光が往復することによって出力レーザ光は広がることが可能である。

なお、本発明は三以上のレーザチャンバを有する狭帯域化レーザ装置に適用することも可能である。この場合もＥ９５幅調整部をＭＯに設けたり、各段の間に設けたりすればよい。さらに、実施例ではダブルチャンバシステムとしてＭＯＰＯ方式の例を示したが、本発明は、増幅段にレーザ共振器が設置されず、シード光をそのまま増幅するＭＯＰＡ方式のダブルチャンバシステムにも適用可能である。

本発明によれば、各レーザ装置間のＥ９５幅等のスペクトル幅の偏差を小さくすることができ、また同一のレーザ装置においてもメンテナンス前後のＥ９５幅等のスペクトル幅の偏差を小さくすることができる。そのためレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル幅は露光装置の光学システムのＥ９５幅等のスペクトル幅の許容範囲を超えることはない。したがって、半導体の露光装置が形成する集積回路パターンの品質を安定化させることができるので、デバイスの歩留まりが向上する。さらに、レーザ製造およびメンテナンス時の歩留まりが向上するため、レーザの製造コストおよびメンテナンスコストが低減する。

狭帯域化レーザ装置のスペクトル幅を調整するための装置構成の一例を示す図。 第１の形態に係るＥ９５幅調整部の構成および出力カプラとＥ９５幅調整部とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す図。 第２の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す図。 第２の形態に係るＥ９５幅調整部を用いた場合のマイクロメータの相対目盛とＥ９５幅およびレーザ出力相対値の関係を示す図。 第２の形態に係るＥ９５幅調整部を用いた場合のレーザ機差によるＥ９５幅のヒストグラム。 第３の形態に係るＥ９５幅調整部の構成およびＥ９５幅調整部とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す図。 Ｅ９５幅調整部がレーザチャンバのリア側に設けられた様子を示す図。 第４の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す図。 第４の形態に係るＥ９５幅調整部が狭帯域化モジュールに設けられた様子を示す図。 第５の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す図。 第５の形態に係るＥ９５幅調整部が狭帯域化モジュールに設けられた様子を示す図。 第６の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す図。 第６の形態に係るＥ９５幅調整部を用いた場合のマイクロメータの相対目盛とＥ９５幅およびレーザ出力の相対値の関係を示す図。 第７の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す図。 ダブルチャンバシステムのＰＯにＥ９５幅調整部を設けられた様子を示す図。 第８の形態に係るＥ９５幅調整部とレーザチャンバと狭帯域化モジュールの位置関係を示す図。 第８の形態に係るＥ９５幅調整部の構成を示す図。 ダブルチャンバシステムのＰＯとＭＯの間にＥ９５幅調整部を設けられた様子を示す図。 ＭＯとＰＯの間にシリンドリカルレンズが配置された様子を示す図。 ＭＯとＰＯの間にプリズムが配置された様子を示す図。 ＭＯとＰＯの間にスリットが配置された様子を示す図。 ＦＷＨＭおよびＥ９５幅を説明するための図。 従来のレーザ機差によるＥ９５幅のヒストグラム。

符号の説明

１…狭帯域化レーザ ２…集光レンズ ３…光ファイバ ４…高分解能分光器
９…パーソナルコンピュータ １０…表示装置 ２０…レーザチャンバ
３０…狭帯域化モジュール ４０…Ｅ９５幅調整部

Claims (8)

1. 半導体露光の光源として狭帯域化レーザを使用する場合に、レーザ光のスペクトル幅を調整する狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法において、
   複数の狭帯域化レーザ装置に共通するスペクトル幅の上限値と下限値とを設定し、
   半導体露光前に狭帯域化レーザ装置をレーザ発振してスペクトル幅を検出し、
   狭帯域化レーザ装置に備えられたスペクトル幅調整部を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
2. 前記スペクトル幅調整部は、前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内の光路上に配置され、光の波面のシリンドリカル形状の頂点を結ぶ直線を、前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直にして前記光の波面の曲率半径を調整する波面調整器を有しており、
   前記波面調整器を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
3. 前記スペクトル幅調整部は、
   中心軸がレーザ共振器内の光路上に配置され、また機械軸が前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直に配置されたシリンドリカル凹レンズおよびシリンドリカル凸レンズと、
   前記光路上に沿って前記シリンドリカル凹レンズと前記シリンドリカル凸レンズとの間隔を変化させるレンズ間隔可変機構と、を有しており、
   前記レンズ間隔可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項２記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
4. 前記スペクトル幅調整部は、
   中心軸がレーザ共振器内の光路上に配置され、また機械軸が前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直に配置されたシリンドリカルミラーと、
   前記シリンドリカルミラーの曲率を変化させるミラー曲率可変機構と、を有しており、
   前記ミラー曲率可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項２記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
5. 前記スペクトル幅調整部は、
   波長選択素子として使用されるグレーティングと、
   前記グレーティングの多数の溝を直線状に維持した状態で当該グレーティングの曲率を変化させるグレーティング曲率可変機構と、を有しており、
   前記グレーティング曲率可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項２記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
6. 前記スペクトル幅調整部は、
   レーザ共振器内の光路上に配置され、また前記狭帯域化レーザ装置のレーザ共振器内に配置された波長選択素子の波長分散面に対して略垂直方向にビーム拡大する二以上のプリズムと、
   前記二以上のプリズムの回転角度を変化させてビーム拡大率を変化させるプリズム角度可変機構と、を有しており、
   前記プリズム角度可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
7. 前記狭帯域化レーザ装置は、シード光を生成して出力する発振段レーザと、前段のレーザから出力されたレーザ光を入力し増幅して出力する一以上の増幅段チャンバまたは増幅段レーザと、を有し、
   前記スペクトル幅調整部は、前記発振段レーザと前記増幅段チャンバまたは増幅段レーザの間のレーザ光路上に配置されるスペクトル幅可変機構を有しており、
   前記スペクトル幅可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。
8. 前記狭帯域化レーザ装置は、シード光を生成して出力する発振段レーザと前段のレーザから出力されたレーザ光を入力し増幅して出力する一以上の増幅段チャンバまたは増幅段レーザと、を有し、
   前記スペクトル幅調整部は、前記発振段レーザのレーザ共振器内のレーザ光路上に配置されるスペクトル幅可変機構を有しており、
   前記スペクトル幅可変機構を調整してスペクトル幅を前記上限値と前記下限値との間の値にする
   ことを特徴とする請求項１記載の狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法。

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