JP2020201452A - 極端紫外光生成システム、レーザビームサイズ制御方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＵＶエネルギの低下や光学素子の損傷を抑制できる極端紫外光生成システムを提供する。【解決手段】極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域に供給されるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置と、パルスレーザ光のビームサイズを検出するセンサと、ビームサイズを変更するように構成されたアクチュエータと、コントローラと、を備える。コントローラは、１つのバースト期間内において、ビームサイズが第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を超えた場合にビームサイズを縮小させる方向にアクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施した後に、第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、ビームサイズが目標値に近づくように第１の制御量よりも小さな第２の制御量でアクチュエータを制御する第２の制御を実施する。【選択図】図１４

Description

本開示は、極端紫外光生成システム、レーザビームサイズ制御方法及び電子デバイスの製造方法に関する。

近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、２０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を生成するための装置と縮小投影反射光学系とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。

ＥＵＶ光生成装置としては、ターゲット物質にレーザ光を照射することによって生成されるプラズマが用いられるＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）式の装置と、放電によって生成されるプラズマが用いられるＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）式の装置と、軌道放射光が用いられるＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）式の装置との３種類の装置が提案されている。

米国特許出願公開第２０１１／０２２０８１６号明細書 米国特許出願公開第２０１３／００３７６９３号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０２８０５４４号明細書

概要

本開示の１つの観点に係る極端紫外光生成システムは、極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域に供給されるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置と、パルスレーザ光のビームサイズを検出するセンサと、ビームサイズを変更するように構成されたアクチュエータと、センサを用いて検出されるビームサイズに基づきアクチュエータを制御するコントローラと、を備え、コントローラは、１つのバースト期間内において、ビームサイズが予め定められた第１の上限閾値を超えた場合にビームサイズを縮小させる方向にアクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施し、第１の制御の実施後に、第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、ビームサイズが目標値に近づくように第１の制御量よりも小さな第２の制御量でアクチュエータを制御する第２の制御を実施する、極端紫外光生成システムである。

本開示の他の１つの観点に係るレーザビームサイズ制御方法は、パルスレーザ装置からパルスレーザ光を出力することと、極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域にパルスレーザ光を伝送することと、センサを用いてパルスレーザ光のビームサイズを検出することと、センサを用いて検出されるビームサイズに基づき、コントローラがアクチュエータを制御することと、を含み、コントローラは、１つのバースト期間内において、ビームサイズが予め定められた第１の上限閾値を超えた場合にビームサイズを縮小させる方向にアクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施し、第１の制御の実施後に、第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、ビームサイズが目標値に近づくように第１の制御量よりも小さな第２の制御量でアクチュエータを制御する第２の制御を実施する、レーザビームサイズ制御方法である。

本開示の他の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域に供給されるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置と、パルスレーザ光のビームサイズを検出するセンサと、ビームサイズを変更するように構成されたアクチュエータと、センサを用いて検出されるビームサイズに基づきアクチュエータを制御するコントローラと、を備え、コントローラは、１つのバースト期間内において、ビームサイズが予め定められた第１の上限閾値を超えた場合にビームサイズを縮小させる方向にアクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施し、第１の制御の実施後に、第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、ビームサイズが目標値に近づくように第１の制御量よりも小さな第２の制御量でアクチュエータを制御する第２の制御を実施する、極端紫外光生成システムを用いてターゲット物質にパルスレーザ光を照射することにより、ターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を生成し、極端紫外光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上に極端紫外光を露光することを含む電子デバイスの製造方法である。

本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す。 図２は、バースト動作の例を示す。 図３は、ＥＵＶ光生成システムの例を示す一部断面図である。 図４は、ビームモニタの構成例を示す。 図５は、ビームエキスパンダの構成例を示す。 図６は、図５の矢印Ｅ方向から見たＥ矢視図である。 図７は、図５に示すビームエキスパンダの状態から、移動プレートを軸外放物面凹面ミラーから離した状態を示す。 図８は、図５に示すビームエキスパンダの状態から、移動プレートを軸外放物面凹面ミラーに近づけた状態を示す。 図９は、ＣＯ２レーザ光のパルス発振の時間経過とビームサイズとの関係を示すグラフである。 図１０は、実施形態１における制御例を示すフローチャートである。 図１１は、制御方法判定の処理内容の例を示すフローチャートである。 図１２は、大ドリフト対応時の制御例を示すフローチャートである。 図１３は、小ドリフト対応時の制御例を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態１におけるビームサイズの挙動の例を示す。 図１５は、変形例１におけるビームサイズの挙動の例を示す。 図１６は、変形例２におけるビームサイズの挙動の例を示す。 図１７は、実施形態２におけるビームサイズの挙動の例を示す。 図１８は、バースト休止期間中のビームサイズ変動の例を示すグラフである。 図１９は、バーストオフの時間が短い場合のビームサイズの挙動の例を示す。 図２０は、バーストオフの時間が短い場合のビームサイズの挙動の例を示す。 図２１は、回復特性のデータの取得方法の例を示す説明図である。 図２２は、バーストオフ時のビームサイズの回復特性に合わせて決定されるバーストオフ中の縮小能力の例を示す。 図２３は、バーストオフ時に、経過時間に応じた縮小能力を適用した場合における次のバーストオン時のビームサイズの挙動の例を示す。 図２４は、バーストオフ時に、経過時間に応じた縮小能力を適用した場合における次のバーストオン時のビームサイズの挙動の例を示す。 図２５は、バーストオフ時の経過時間に応じた縮小能力を適用する場合の制御の例を示すフローチャートである。 図２６は、バースト休止期間の長さ（休止時間）に応じた他の制御の例を示すフローチャートである。 図２７は、ＥＵＶ光生成システムと接続された露光装置の概略構成を示す図である。

実施形態

−目次−
１．用語の説明
２．ＥＵＶ光生成システムの全体説明
２．１ 構成
２．２ 動作
３．バースト動作の説明
４．ビーム伝送装置を含むＥＵＶ光生成システムの構成例
４．１ 構成
４．２ 動作
５．ビームモニタの例
６．ビームエキスパンダの例
６．１ 構成
６．２ 動作
７．課題
８．実施形態１
８．１ 構成
８．２ 動作
８．３ 作用・効果
８．４ 制御方法判定の変形例１
８．５ 制御方法判定の変形例２
９．実施形態２
９．１ 構成
９．２ 動作
９．２．１ 大ドリフト対応時の制御方法
９．２．２ 小ドリフト対応時の制御方法
９．３ 作用・効果
１０．バースト休止期間中のビームサイズの回復特性を考慮した制御の概要
１０．１ 制御例１
１０．１．１ 変形例
１０．２ 制御例２
１０．２．１ 変形例
１１．ＥＵＶ光生成システムを用いた電子デバイスの製造方法の例
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

１．用語の説明
「ターゲット」は、チャンバに導入されたレーザ光の被照射物である。レーザ光が照射されたターゲットは、プラズマ化してＥＵＶ光を放射する。ターゲットは、プラズマの発生源となる。

「ドロップレット」は、チャンバ内へ供給されたターゲットの一形態である。ドロップレットは、溶融したターゲット物質の表面張力によってほぼ球状となった滴状のターゲットを意味し得る。

「パルスレーザ光」は、複数のパルスを含むレーザ光を意味し得る。

「レーザ光」は、パルスレーザ光に限らずレーザ光一般を意味し得る。

「レーザ光路」は、レーザ光の光路を意味する。レーザ光路についての「上流側」とは、レーザ光路においてレーザ光の光源に近い側をいう。また、「下流側」とは、レーザ光路においてプラズマ生成領域に近い側をいう。

「ＣＯ２」は、二酸化炭素を表す。

「プラズマ光」は、プラズマ化したターゲットから放射された放射光である。当該放射光にはＥＵＶ光が含まれる。

「ＥＵＶ光」という表記は、「極端紫外光」の略語表記である。「極端紫外光生成装置」は「ＥＵＶ光生成装置」と表記される。

「光学素子」という用語は、光学部品、若しくは光学部材と同義である。

２．ＥＵＶ光生成システムの全体説明
２．１ 構成
図１は、例示的なＬＰＰ方式のＥＵＶ光生成システムの構成を概略的に示す。ＥＵＶ光生成装置１は、少なくとも１つのレーザ装置３と共に用いられる。ＥＵＶ光生成装置１及びレーザ装置３を含むシステムを、以下、ＥＵＶ光生成システム１１と称する。

ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２及びターゲット供給部２６を含む。チャンバ２は、密閉可能な容器である。ターゲット供給部２６は、ターゲット物質をチャンバ２内部に供給するように構成され、例えばチャンバ２の壁を貫通するように取り付けられる。ターゲット物質の材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、又はそれらのうちのいずれか２つ以上の組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。

チャンバ２の壁には、少なくとも１つの貫通孔が備えられている。その貫通孔は、ウインドウ２１によって塞がれ、ウインドウ２１をレーザ装置３から出力されるパルスレーザ光ＰＬ２が透過する。チャンバ２の内部には、例えば、回転楕円面形状の反射面を有するＥＵＶ集光ミラー２３が配置される。ＥＵＶ集光ミラー２３は、第１の焦点及び第２の焦点を有する。ＥＵＶ集光ミラー２３の表面には、例えば、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層反射膜が形成される。ＥＵＶ集光ミラー２３は、例えば、その第１の焦点がプラズマ生成領域２５に位置し、その第２の焦点が中間集光点（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）２９２に位置するように配置される。ＥＵＶ集光ミラー２３の中央部には貫通孔２４が設けられ、貫通孔２４をパルスレーザ光ＰＬ３が通過する。

ＥＵＶ光生成装置１は、ターゲットセンサ４及びＥＵＶ光生成制御部５等を含む。ターゲットセンサ４は、ターゲット２７の存在、軌道、位置、及び速度のうちいずれか、又は複数を検出するように構成される。ターゲットセンサ４は、撮像機能を備えてもよい。

また、ＥＵＶ光生成装置１は、チャンバ２の内部と露光装置６の内部とを連通させる接続部２９を含む。接続部２９内部には、アパーチャ２９３が形成された壁２９１が備えられる。壁２９１は、そのアパーチャ２９３がＥＵＶ集光ミラー２３の第２の焦点位置に位置するように配置される。

さらに、ＥＵＶ光生成装置１は、ビーム伝送装置３４、レーザ光集光ミラー２２、及びターゲット２７を回収するターゲット回収部２８等を含む。ビーム伝送装置３４は、レーザ光の伝送状態を規定するための光学素子と、この光学素子の位置、姿勢等を調整するためのアクチュエータとを備える。ターゲット回収部２８は、チャンバ２内に出力されたターゲット２７が進行する方向の延長線上に配置される。

２．２動作
図１を参照して、例示的なＬＰＰ式のＥＵＶ光生成システム１１の動作を説明する。チャンバ２の内部は大気圧よりも低圧に保持され、好ましくは真空であってよい。あるいは、チャンバ２の内部にはＥＵＶ光の透過率が高いガスが存在する。チャンバ２の内部に存在するガスは、例えば、水素ガスであってよい。

レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光ＰＬ１は、ビーム伝送装置３４を経てパルスレーザ光ＰＬ２としてウインドウ２１を透過してチャンバ２内に入射する。パルスレーザ光ＰＬ２は、少なくとも１つのレーザ光路に沿ってチャンバ２内を進み、レーザ光集光ミラー２２で反射されて、パルスレーザ光ＰＬ３として少なくとも１つのターゲット２７に照射される。

ターゲット供給部２６は、ターゲット物質によって形成されたターゲット２７をチャンバ２内部のプラズマ生成領域２５に向けて出力するように構成される。ターゲット供給部２６は、例えば、コンティニュアスジェット方式によりドロップレットを形成する。コンティニュアスジェット方式では、ノズルを振動させて、ノズル孔からジェット状に噴出したターゲット物質の流れに周期的振動を与え、ターゲット物質を周期的に分離する。分離されたターゲット物質は、自己の表面張力によって自由界面を形成してドロップレットを形成し得る。

ターゲット２７には、パルスレーザ光ＰＬ３に含まれる少なくとも１つのパルスが照射される。パルスレーザ光ＰＬ３が照射されたターゲット２７はプラズマ化し、そのプラズマから放射光２５１が生成される。放射光２５１に含まれるＥＵＶ光２５２は、ＥＵＶ集光ミラー２３によって選択的に反射される。ＥＵＶ集光ミラー２３によって反射されたＥＵＶ光２５２は、中間集光点２９２で集光され、露光装置６に出力される。なお、１つのターゲット２７に、パルスレーザ光ＰＬ３に含まれる複数のパルスが照射されてもよい。

ＥＵＶ光生成制御部５は、ＥＵＶ光生成システム１１全体の制御を統括するように構成される。ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲットセンサ４の検出結果を処理する。ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲットセンサ４の検出結果に基づいて、例えば、ターゲット２７が出力されるタイミング、ターゲット２７の出力方向等を制御する。さらに、ＥＵＶ光生成制御部５は、例えば、レーザ装置３の発振タイミング、パルスレーザ光ＰＬ２の進行方向、パルスレーザ光ＰＬ３の集光位置等を制御する。上述の様々な制御は単なる例示に過ぎず、必要に応じて他の制御が追加される。

３．バースト動作の説明
図２は、バースト動作の例を示す。横軸は時間、縦軸はＥＵＶエネルギを表す。ＥＵＶ光生成システム１１は、バースト動作によってＥＵＶ光を出力してもよい。バースト動作とは、ある期間所定の繰返し周波数でＥＵＶ光を出力するバースト期間と、所定の期間ＥＵＶ光を出力しない休止期間とを繰り返す動作である。

バースト期間中は、レーザ装置３からパルスレーザ光ＰＬ１が出力される。休止期間中はパルスレーザ光ＰＬ１の出力が停止されるか、又はプラズマ生成領域２５へのパルスレーザ光ＰＬ３の伝搬が抑制される。

バーストパターンは、バースト期間のＥＵＶエネルギ、繰り返し周波数、パルス数とバースト休止期間の長さ、バースト数のうちいずれか又は複数を含んだデータによって定義される。バーストパターンは露光装置６によって指示される。露光装置６は、バースト動作を指示するゲート信号をＥＵＶ光生成制御部５に送信する。

４．ビーム伝送装置を含むＥＵＶ光生成システムの構成例
４．１構成
図３は、ＥＵＶ光生成システム１１の一部断面図を示す。チャンバ２はクリーンルームフロアＣＲＦに配置され、レーザ装置３はサブファブフロアＳＦＦに配置される。サブファブフロアＳＦＦはクリーンルームフロアＣＲＦの階下に位置する。

レーザ装置３は、第１プリパルスレーザ装置３１と、第２プリパルスレーザ装置３２と、メインパルスレーザ装置３３とを備える。第１プリパルスレーザ装置３１は、ピコ秒オーダのパルス幅の第１プリパルスレーザ光ＰＰ１を出力する。第１プリパルスレーザ装置３１は、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ装置等であってもよい。

第２プリパルスレーザ装置３２は、ナノ秒オーダのパルス幅の第２プリパルスレーザ光ＰＰ２を出力する。第２プリパルスレーザ装置３２は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置等であってもよい。第２プリパルスレーザ光ＰＰ２は、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１と同波長のレーザ光であってもよい。

ピコ秒オーダのパルス幅は、１００ｆｓ以上１ｎｓ未満であってもよい。パルス幅上限は、分散したターゲットが半球ドーム的な低密度分散をするパルス幅であればよい。１００ｆｓから５０ｐｓのパルス幅のレーザ装置は、モードロックレーザをオシレータとして含む構成を有してよい。５０ｐｓ以上のパルス幅のレーザ装置は、半導体レーザをオシレータとして含む構成を有してよい。

ピコ秒オーダのパルス幅のプリパルスレーザ光を出力するレーザ装置に代えて、フェムト秒オーダのパルス幅のプリパルスレーザ光を出力するレーザ装置を使用してもよい。フェムト秒オーダのパルス幅は、１ｆｓ以上１００ｆｓ未満であってもよい。フェムト秒オーダのレーザ装置として、再生増幅モードロックレーザを使用してよい。例えば、カー・レンズ・モードロック方式を利用したレーザ装置が使用されてもよい。

ナノ秒オーダのパルス幅は、１ｎｓ以上であってもよい。ナノ秒オーダのパルス幅の上限は、ターゲットの分散が不十分となる光強度、又はターゲットの一部が電離しない光強度として決定されてよい。さらに、ターゲットの膨張拡散による時間的制限によって決定されてもよい。

数ｎｓ〜数十ｎｓのパルス幅のレーザ装置は、Ｑスイッチ発振を利用した構成を有してもよい。それ以上のパルス幅のレーザ装置は、ＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）構成を有してもよい。例えば、レーザ装置は、オシレータとして半導体レーザやＣＷレーザ等を用い、光路上の光スイッチでレーザ光を時間的に切り出して所望のパルス幅を実現する構成を有してもよい。

メインパルスレーザ装置３３は、メインパルスレーザ光ＭＰを出力する。メインパルスレーザ光ＭＰは、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２と異なる波長のレーザ光であってもよい。メインパルスレーザ装置３３は、例えば、ＣＯ２レーザ装置であり、メインパルスレーザ光ＭＰはＣＯ２レーザ光であってよい。

レーザ装置３は、図示しない固定装置により筐体３１０内部に固定されていてもよい。筐体３１０はエアサスペンション３２０によってサブファブフロアＳＦＦの床上に配置される。エアサスペンション３２０を他の振動低減装置に置き換えてもよい。

ビーム伝送装置３４は、チャンバ２とレーザ装置３とを接続するようにクリーンルームフロアＣＲＦとサブファブフロアＳＦＦとにまたがって配置される。

ビーム伝送装置３４は、λ／２波長板３１１、λ／２波長板３１２、第１ビーム調節装置７１、第２ビーム調節装置７２、高反射ミラー３１３、偏光ビームスプリッタ３１４、高反射ミラー５１Ａ〜５１Ｄ、ビームエキスパンダ７３、高反射ミラー５３Ａ〜５３Ｄ、高反射ミラー６１、ビームコンバイナ６２、ビームモニタ６６、高反射ミラー６３、及びコントローラ５８を含む。

λ／２波長板３１１は、第１プリパルスレーザ装置３１が出力する第１プリパルスレーザ光ＰＰ１の光路上に配置される。λ／２波長板３１２は、第２プリパルスレーザ装置３２が出力する第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路上に配置される。

λ／２波長板３１１及びλ／２波長板３１２は、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の偏光状態が異なる偏光状態となるように構成される。例えば、偏光ビームスプリッタ３１４の入射面に対して、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１がＳ偏光で入射し、第２プリパルスレーザ光ＰＰ２がＰ偏光で入射するように構成される。

第１ビーム調節装置７１は、第１プリパルスレーザ装置３１が出力する第１プリパルスレーザ光ＰＰ１の光路上に配置される。第１ビーム調節装置７１は第１プリパルスレーザ光ＰＰ１のビームパラメータを調節するように構成される。

第２ビーム調節装置７２は、第２プリパルスレーザ装置３２が出力する第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路上に配置される。第２ビーム調節装置７２は第２プリパルスレーザ光ＰＰ２のビームパラメータを調節するように構成される。

第１ビーム調節装置７１及び第２ビーム調節装置７２は、それぞれ、複数のミラー、複数のレンズ、又は少なくとも１つのミラーと少なくとも１つのレンズとの組み合わせを含んでもよく、ビームエキスパンダであってもよい。

第１ビーム調節装置７１及び第２ビーム調節装置７２がそれぞれ調節するビームパラメータは、例えば、ビーム位置、ビーム形状、ビーム断面積、ビームサイズ、ビームダイバージェンス、波面、及びビーム進行方向のうち少なくとも一部を含む。なお、ビームサイズは、ビーム幅及びビーム径の概念を含む。

高反射ミラー３１３は、第１ビーム調節装置７１から出射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１を偏光ビームスプリッタ３１４に向けて反射する。

偏光ビームスプリッタ３１４は、第１ビーム調節装置７１から出射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１の光路と第２ビーム調節装置７２から出射された第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路とを略一致させるよう配置される。偏光ビームスプリッタ３１４は、例えば、Ｐ偏光で入射する光を透過し、Ｓ偏光で入射する光を反射するように構成される。

高反射ミラー５１Ａは、偏光ビームスプリッタ３１４から出射される第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路上に配置される。高反射ミラー５１Ａは、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２を、光路管５１０に向けて反射する。

高反射ミラー５３Ａは、メインパルスレーザ装置３３が出力するメインパルスレーザ光ＭＰの光路上に配置される。高反射ミラー５３Ａは、メインパルスレーザ光ＭＰを光路管５３０に向けて反射する。

ビーム伝送装置３４は、サブファブフロアＳＦＦにおいて高反射ミラー５１Ａに反射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２を、クリーンルームフロアＣＲＦに導く。ビーム伝送装置３４は、サブファブフロアＳＦＦにおいて高反射ミラー５３Ａに反射されたメインパルスレーザ光ＭＰをクリーンルームフロアＣＲＦに導く。

サブファブフロアＳＦＦとクリーンルームフロアＣＲＦとにまたがる領域において、ビーム伝送装置３４は、複数の高反射ミラー５１Ｂ〜５１Ｄ、５３Ｂ〜５３Ｄを含む光学素子群と、パルスレーザ光の伝送経路を覆う複数の光路管５１０、５３０と、を含む。中空の光路管５１０及び５３０内は真空でもよく、光路管５１０及び５３０内には乾燥空気又は不活性ガス等が導入されてもよい。光路管５１０及び５３０内に乾燥空気又は不活性ガス等が導入される場合、それらの気体は真空に近い低圧であってもよい。

光路管５１０内に、複数の高反射ミラー５１Ｂ〜５１Ｄが配置される。高反射ミラー５１Ａ〜５１Ｄは、レーザ装置３から出力される第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２をサブファブフロアＳＦＦからクリーンルームフロアＣＲＦへと導く伝送経路を構成する。複数の高反射ミラー５１Ｂ〜５１Ｄの各々は第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２を反射する。光路管５１０は、偏光ビームスプリッタ３１４によって合波された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の伝送経路を覆う。

光路管５３０内に、複数の高反射ミラー５３Ｂ〜５３Ｄが配置される。高反射ミラー５３Ａ〜５３Ｄは、レーザ装置３から出力されるメインパルスレーザ光ＭＰをサブファブフロアＳＦＦからクリーンルームフロアＣＲＦへと導く伝送経路を構成する。複数の高反射ミラー５３Ｂ〜５３Ｄの各々はメインパルスレーザ光ＭＰを反射する。光路管５３０はメインパルスレーザ光ＭＰの伝送経路を覆う。

クリーンルームフロアＣＲＦにおいて、チャンバ２は、チャンバ基準部材１０上に固定される。チャンバ基準部材１０は、設置機構９によってクリーンルームフロアＣＲＦの床上に固定される。チャンバ基準部材１０は、ビーム伝送装置３４の一部を構成する光学素子群を収容する。例えば、高反射ミラー６１、ビームコンバイナ６２、ビームモニタ６６、及び高反射ミラー６３は、チャンバ基準部材１０内に配置される。

高反射ミラー６１は、高反射ミラー５１Ｄに反射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２をビームモニタ６６に向けて反射する。

ビームコンバイナ６２は、偏光ビームスプリッタ３１４から出射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路と、メインパルスレーザ装置３３から出力されたメインパルスレーザ光ＭＰの光路とを略一致させるよう配置される。例えば、ビームコンバイナ６２は、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の波長の光を高反射し、メインパルスレーザ光ＭＰの波長の光を高透過する、ダイクロイックミラーであってもよい。

ビームコンバイナ６２は、高反射ミラー６１で反射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２を高い反射率で高反射ミラー６３に向けて反射するとともに、高反射ミラー６１で反射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の一部をサンプル光としてビームモニタ６６に透過させる。また、ビームコンバイナ６２は、高反射ミラー５３Ｄで反射されたメインパルスレーザ光ＭＰを高い透過率で高反射ミラー６３に向けて透過させるとともに、高反射ミラー５３Ｄで反射されたメインパルスレーザ光ＭＰの一部をサンプル光としてビームモニタ６６に向けて反射する。

ビームモニタ６６は、ビームコンバイナ６２を透過した第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２のビームパラメータ、並びにビームコンバイナ６２で反射されたメインパルスレーザ光ＭＰのビームパラメータを計測するように構成される。ビームモニタ６６は、サンプル光が入射する受光面を有する。ビームモニタ６６は、受光面におけるサンプル光のビームサイズ及び波面に関するパラメータなどを算出するための検出値をコントローラ５８へ出力するように構成される。波面に関するパラメータは、例えば、ビームダイバージェンス等であってもよい。

コントローラ５８は、ビームモニタ６６と、第１ビーム調節装置７１と、第２ビーム調節装置７２と、ビームエキスパンダ７３と、ＥＵＶ光生成制御部５と、に接続される。コントローラ５８は、ビームモニタ６６から出力される検出値に基づいて、サンプル光のビームサイズに関するビームパラメータ値を算出する。

コントローラ５８は、算出したビームパラメータ値を利用して、予め定めた範囲内のビームサイズ及び波面を有するサンプル光がビームモニタ６６の受光面に入射するように、第１ビーム調節装置７１、第２ビーム調節装置７２及びビームエキスパンダ７３をフィードバック制御してもよい。

高反射ミラー６３は、ビームコンバイナ６２から出射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２並びにメインパルスレーザ光ＭＰを、平面ミラー６４に向けて反射する。第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２並びにメインパルスレーザ光ＭＰは、平面ミラー６４及びレーザ光集光ミラー２２において高い反射率で反射されて、プラズマ生成領域２５に集光される。

本開示において、ＥＵＶ光生成制御部５及びコントローラ５８並びに露光装置６の制御部等の制御装置は、１台又は複数台のコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。

また、複数の制御装置の機能を１台の制御装置で実現することも可能である。さらに本開示において、ＥＵＶ光生成制御部５及びコントローラ５８並びに露光装置６の制御部等は、ローカルエリアネットワークやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムユニットは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。

４．２ 動作
レーザ装置３は、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１、第２プリパルスレーザ光ＰＰ２、及びメインパルスレーザ光ＭＰの順に、各パルスレーザ光を出力する。第１プリパルスレーザ光ＰＰ１の光路は、λ／２波長板３１１及び第１ビーム調節装置７１を経て偏光ビームスプリッタ３１４に至る。第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路は、λ／２波長板３１２及び第２ビーム調節装置７２を経て偏光ビームスプリッタ３１４に至る。第１プリパルスレーザ光ＰＰ１の光路と第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の光路とは、偏光ビームスプリッタ３１４にて略一致させられる。

偏光ビームスプリッタ３１４から出射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２は、高反射ミラー５１Ａ〜５１Ｄ及び６１を介してビームコンバイナ６２に導かれる。ビームコンバイナ６２に導かれた第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２の一部は、ビームコンバイナ６２を透過してビームモニタ６６に入射する。ビームコンバイナ６２にて反射された第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２は、チャンバ２に導入される。

一方、レーザ装置３から出力されたメインパルスレーザ光ＭＰは、ビームエキスパンダ７３、及び高反射ミラー５３Ａ〜５３Ｄを介してビームコンバイナ６２に導かれる。ビームコンバイナ６２に導かれたメインパルスレーザ光ＭＰの一部は、ビームコンバイナ６２にて反射されてビームモニタ６６に入射する。ビームコンバイナ６２を透過したメインパルスレーザ光ＭＰは、チャンバ２に導入される。

ビームモニタ６６は、第１プリパルスレーザ光ＰＰ１及び第２プリパルスレーザ光ＰＰ２並びにメインパルスレーザ光ＭＰのそれぞれのビームパラメータを計測する。ビームモニタ６６によって検出された計測値はコントローラ５８に入力され、コントローラ５８は、計測された各パルスレーザ光のビームパラメータがそれぞれ所望の値となるよう、第１ビーム調節装置７１及び第２ビーム調節装置７２並びにビームエキスパンダ７３を制御する。

チャンバ２に導かれた第１プリパルスレーザ光ＰＰ１がターゲット２７に照射されることにより、ターゲット２７が分散される。この分散されたターゲット２７に第２プリパルスレーザ光ＰＰ２が照射されることにより、さらに細かな粒径で拡散された拡散ターゲットとなる。その後、メインパルスレーザ光ＭＰが拡散ターゲットに照射されてプラズマが生成され、プラズマからＥＵＶ光が放射される。

５．ビームモニタの例
図４はビームモニタ６６の構成例を示す。ここでは、ビームサイズを計測する場合の例を示す。ビームモニタ６６は、転写光学系６６１と、二次元イメージセンサ６６３と、を含む。転写光学系６６１は、サンプル光の光路上のビームコンバイナ６２と転写光学系６６１との間の任意の位置Ａ１におけるビームプロファイルを二次元イメージセンサ６６３の受光面に転写する。転写光学系６６１は、色収差を補正した色消しレンズを用いることが好ましい。二次元イメージセンサ６６３は、受光面に転写されたビームプロファイルの計測データをコントローラ５８に出力する。

コントローラ５８は、二次元イメージセンサ６６３からの出力データに基づいて、位置Ａ１におけるサンプル光のビームサイズＤを算出する。ビームプロファイルにおけるビームサイズは、例えば、光強度分布内のピーク強度に対して１／ｅ^２以上の強度を有する部分の幅であってよい。なお、ｅはネイピア数である。

６．ビームエキスパンダの例
６．１ 構成
図５は、ビームエキスパンダ７３の構成例を示す。図６は、図５の矢印Ｅ方向から見たＥ矢視図である。ビームエキスパンダ７３は、２つの軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４と、２つの軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３とを含む。メインパルスレーザ光ＭＰの光路上において、軸外放物面凹面ミラー７３１、軸外放物面凸面ミラー７３２、軸外放物面凸面ミラー７３３、及び軸外放物面凹面ミラー７３４は、この順序で配置される。

軸外放物面凹面ミラー７３１及び軸外放物面凸面ミラー７３２は上流側の組を構成し、軸外放物面凸面ミラー７３３及び軸外放物面凹面ミラー７３４は下流側の組を構成する。上流側の組と下流側の組との間において、軸外放物面凹面ミラーと軸外放物面凸面ミラーの配置順序が逆であってもよい。

ビームエキスパンダ７３は、図５に示す状態において、軸外放物面凹面ミラー７３１の焦点Ｆ１と軸外放物面凸面ミラー７３２の焦点Ｆ２とが一致するように構成され、軸外放物面凸面ミラー７３３の焦点Ｆ３と軸外放物面凹面ミラー７３４の焦点Ｆ４とが一致するように構成される。

上流側の組と、下流側の組とで各々焦点が一致するような配置である場合、ビームエキスパンダ７３に入射するパルスレーザ光が平行光であれば、ビームエキスパンダ７３から出射するパルスレーザ光は平行光であり得る。

軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４は、同一の関数で表される曲面形状の反射面を有する。軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３は、同一の関数で表される曲面形状の反射面を有する。

軸外放物面凹面ミラー７３１と軸外放物面凸面ミラー７３２との間の光軸ＯＡ２と、軸外放物面凸面ミラー７３３と軸外放物面凹面ミラー７３４との間の光軸ＯＡ４が平行となるよう、軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４及び軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３は配置される。

軸外放物面凹面ミラー７３１に入射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ１と、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ５とが一致するよう、軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４及び軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３は配置される。

軸外放物面凹面ミラー７３１に入射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ１、軸外放物面凸面ミラー７３２と軸外放物面凸面ミラー７３３との間の光軸ＯＡ３、及び軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ５が平行となるよう、軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４及び軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３は配置される。

軸外放物面凹面ミラー７３１に入射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ１と、軸外放物面凹面ミラー７３１と軸外放物面凸面ミラー７３２との間の光軸ＯＡ２との間の角度は、直角であってもよい。

軸外放物面凸面ミラー７３２と軸外放物面凹面ミラー７３１との間の距離と、軸外放物面凸面ミラー７３３と軸外放物面凹面ミラー７３４との間の距離とは同一であり、これらの距離はＨで表わされる。軸外放物面凸面ミラー７３２と軸外放物面凹面ミラー７３１との間の距離Ｈは、軸外放物面凹面ミラー７３１の反射面が光軸ＯＡ２と交差する点と軸外放物面凸面ミラー７３２の反射面が光軸ＯＡ２と交差する点との間の距離であってもよい。軸外放物面凸面ミラー７３３と軸外放物面凹面ミラー７３４との間の距離Ｈは、軸外放物面凸面ミラー７３３の反射面が光軸ＯＡ４と交差する点と軸外放物面凹面ミラー７３４の反射面が光軸ＯＡ４と交差する点との間の距離であってもよい。

ビームエキスパンダ７３は、さらに、ベースプレート７３８及び１軸移動ステージ７３５を含む。１軸移動ステージ７３５は、図示せぬアクチュエータを含む電動ステージであり、コントローラ５８と接続される。１軸移動ステージ７３５は、１軸移動ステージ７３５上を１軸方向において移動可能な移動プレート７３７を含む。１軸移動ステージ７３５は、移動プレート７３７上に固定されているミラー（軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３）を移動する移動装置である。１軸移動ステージ７３５は、図示せぬアクチュエータを含む電動ステージであり、コントローラ５８と接続される。

１軸移動ステージ７３５は、ベースプレート７３８上に配置され、ベースプレート７３８に対して移動プレート７３７を移動できるように構成される。移動プレート７３７の移動方向は、軸外放物面凹面ミラー７３１と軸外放物面凸面ミラー７３２との間の光軸ＯＡ２及び軸外放物面凸面ミラー７３３と軸外放物面凹面ミラー７３４との間の光軸ＯＡ４に対して平行である。

軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４はベースプレート７３８に固定される。軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３は、移動プレート７３７に固定される。１軸移動ステージ７３５は、軸外放物面凸面ミラー７３２と軸外放物面凹面ミラー７３１との間の距離Ｈ、及び、軸外放物面凸面ミラー７３３と軸外放物面凹面ミラー７３４との間の距離Ｈを、同時に増加又は同時に減少させる方向に変化させ得る。

具体的には、移動プレート７３７の移動に伴い、軸外放物面凸面ミラー７３２と軸外放物面凹面ミラー７３１との間の距離Ｈ、及び、軸外放物面凸面ミラー７３３と軸外放物面凹面ミラー７３４との間の距離Ｈが、同時に増減し得る。

６．２ 動作
図５〜図８を参照して、ビームエキスパンダ７３の動作を説明する。図７は、図５に示すビームエキスパンダ７３の状態から、移動プレート７３７を軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４から離した状態を示す。図８は、図５に示すビームエキスパンダ７３の状態から、移動プレート７３７を軸外放物面凹面ミラー７３１、７３４に近づけた状態を示す。

図５において、軸外放物面凹面ミラー７３１に入射するメインパルスレーザ光ＭＰは平行光である。軸外放物面凹面ミラー７３１は、メインパルスレーザ光ＭＰが焦点Ｆ１にて集光されるように、メインパルスレーザ光ＭＰを反射する。

焦点Ｆ１は、軸外放物面凸面ミラー７３２の焦点Ｆ２と一致している。したがって、軸外放物面凸面ミラー７３２は、軸外放物面凹面ミラー７３１で反射され焦点Ｆ１に集光するように進行するメインパルスレーザ光ＭＰを、平行光に変換して反射する。軸外放物面凸面ミラー７３２によって平行光に変換されたメインパルスレーザ光のビームサイズＤ２は、軸外放物面凹面ミラー７３１に入射するメインパルスレーザ光のビームサイズＤ１の１／Ｍ１２倍に縮小される。ここで、倍率Ｍ１２は、軸外放物面凹面ミラー７３１の焦点距離と軸外放物面凸面ミラー７３２の焦点距離との比率で表される。

軸外放物面凹面ミラー７３１の焦点距離をｆ１、軸外放物面凸面ミラー７３２の焦点距離をｆ２とすると、倍率Ｍ１２は、ｆ１／ｆ２である。また、軸外放物面凹面ミラー７３１と軸外放物面凸面ミラー７３２との間の距離Ｈは、ｆ１−ｆ２である。

ビームサイズＤ２の平行光となったメインパルスレーザ光ＭＰは、軸外放物面凸面ミラー７３３によって、焦点Ｆ３から発散するようなパルスレーザ光として反射される。したがって、軸外放物面凹面ミラー７３４は、焦点Ｆ３から発散するようなパルスレーザ光を、光軸ＯＡ１と略同一の光軸ＯＡ５を持つ平行光に変換して反射する。

軸外放物面凸面ミラー７３３で反射され軸外放物面凹面ミラー７３４に入射するメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズは、倍率Ｍ４３で拡大される。軸外放物面凸面ミラー７３３の焦点距離をｆ３、軸外放物面凹面ミラー７３４の焦点距離をｆ４とすると、倍率Ｍ４３は、ｆ４／ｆ３である。ｆ１＝ｆ４、かつ、ｆ２＝ｆ３である場合、倍率Ｍ１２と倍率Ｍ４３は同一となる。したがって、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射されるメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズＤ３は、軸外放物面凹面ミラー７３１に入射したメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズＤ１と同一となる。

コントローラ５８からの制御により、１軸移動ステージ７３５は、ベースプレート７３８に対して移動プレート７３７を移動する。コントローラ５８は、移動プレート７３７を移動させることで、軸外放物面凹面ミラー７３１と軸外放物面凸面ミラー７３２との間の距離Ｈを増減させる。距離Ｈを変化させることで、コントローラ５８は、ビームエキスパンダ７３からの出射光を集光又は発散させる。

例えば、図７に示すように、コントローラ５８は、図５の状態から距離ＨをｄＬだけ増加させてもよい。この場合、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰの発散角は減少する。軸外放物面凹面ミラー７３１に入射したメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズＤ１に対して、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズＤ３は、僅かに小さくなる。さらに、軸外放物面凹面ミラー７３１に入射したメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ１と、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ５とは一致する。

また、例えば、図８に示すように、コントローラ５８は、図５の状態から距離ＨをｄＬだけ減少させてもよい。この場合、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰの発散角は増加する。軸外放物面凹面ミラー７３１に入射したメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズＤ１に対して、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズＤ３は、わずかに大きくなる。さらに、軸外放物面凹面ミラー７３１に入射したメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ１と、軸外放物面凹面ミラー７３４から出射するメインパルスレーザ光ＭＰの光軸ＯＡ５とは一致する。

７．課題
メインパルスレーザ光ＭＰを伝送するビーム伝送装置３４内の高反射ミラー５３Ａ〜５３Ｄ等の光学素子は、メインパルスレーザ光ＭＰによって熱変形する。光学素子が熱変形することにより、メインパルスレーザ光ＭＰのビームが拡大する。すると、メインパルスレーザ光ＭＰがチャンバ２に伝送される手前でビームの一部が遮られ、いわゆる「ケラレ」が発生することがある。例えば、光学素子のクリアアパーチャサイズあるいは露出した光学面よりもビームサイズが大きくなると、ビームの一部が遮られ、ケラレが発生する。このようなケラレが発生すると、チャンバ２内に伝送されるメインパルスレーザ光ＭＰのエネルギが低下し、ＥＵＶ光のエネルギが低下する。

図９は、ＣＯ２レーザ光のパルス発振の時間経過とビームサイズとの関係を示すグラフである。ＣＯ２レーザ光の照射に伴う熱負荷によって光学素子が熱変形することによりＣＯ２レーザ光のビームサイズは、典型的には図９の曲線Ｃ１に示すように、時間経過に従って拡大し、所定値に漸近する。

ビームサイズの設計値として上限値ＵＬと下限値ＬＬとが設けられることがある。さらに、上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間に設計上の理想的なビームサイズとしての目標値が設定されることがある。

ビームサイズの上限値ＵＬは、チャンバ２に伝送されるビームにケラレが発生ないような値に設定される。下限値ＬＬは、ビーム伝送装置３４を構成する光学素子上でのメインパルスレーザ光ＭＰのエネルギ密度或いはフルーエンスが、光学素子の損傷閾値を超えないように設定される。

図９に示したように上限値ＵＬ及び下限値ＬＬによって規定される許容範囲ＡＲよりもビームサイズの変動量が大きい場合、初期ビームサイズを調整するだけでは許容範囲ＡＲ内にビームサイズが収まらないことがある（曲線Ｃ２、Ｃ３参照）。曲線Ｃ２は、初期ビームサイズを許容範囲ＡＲ内に調整した例である。この場合、時間経過に伴いビームサイズが拡大してやがて上限値ＵＬを超えてしまう。曲線Ｃ３は、ビームサイズの漸近値が許容範囲ＡＲ内に収まるように初期ビームサイズを小さい値に調整した例である。この場合、初期ビームサイズが下限値ＬＬよりも小さい値になってしまう。

初期ビームサイズと時間経過後の熱負荷に起因する光学素子変形により拡大するビームサイズとを許容範囲ＡＲ内に収めるために、下記に示す「閾値制御」又は「ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御」といった動的制御が実施されることがある。

［１］閾値制御
閾値制御とは、ビームサイズが所定の閾値を超えた場合に、ビームエキスパンダ７３の移動ステージを所定の駆動量だけ駆動する制御方法である。例えば、コントローラ５８は、ビームモニタ６６によって計測されたビームサイズが図３の上限値ＵＬを超えたと判定すると、ビームサイズが上限値ＵＬ未満となるよう所定の駆動量及び移動方向にビームエキスパンダ７３の１軸移動ステージ７３５を動かす。この時の駆動量は実験等によって予め決めておき、コントローラ５８に入力しておく。

閾値制御は、計測されたビームサイズと閾値との大小関係に従って１軸移動ステージ７３５の駆動／非駆動が選択されるＯＮ／ＯＦＦ制御であるため、ビームサイズが例えば上限値ＵＬ以下の場合には、１軸移動ステージ７３５は駆動されない。さらに、予め定められた駆動量が大きいと、ビームサイズが上限値ＵＬを大きく下回った位置で１軸移動ステージ７３５が止まって動かなくなってしまう可能性がある。このときのビームサイズが目標値ＴＬに近いとは限らず、目標値ＴＬに対する制御精度は予め定められた駆動量に依存する。

逆に、予め定める駆動量を小さくすれば目標値ＴＬに対する位置の制御精度を高くできることがあるが、ビームサイズの変動速度が大きい場合の制御の追従性が悪くなる。このように、閾値制御は制御精度と制御追従性とを両立しにくいという課題がある。

［２］ＰＩＤ制御
ＰＩＤ制御は、ビームモニタ６６よって計測されたビームサイズが目標値ＴＬに近づくようにビームエキスパンダ７３の１軸移動ステージ７３５をフィードバック制御する制御方法である。ＰＩＤ制御は、比例制御と積分制御と微分制御とを併用した制御方法である。１軸移動ステージ７３５の駆動量はＰＩＤによって、すなわち、計測されたビームサイズと目標値との偏差、その積分、及び微分によって、コントローラ５８が決定する。ＰＩＤパラメータは実験等によって予め設定し、コントローラ５８に入力しておく。

ＰＩＤ制御は、制御対象の変動が制御速度に対して大きい場合には、上限以上に動いてしまう、いわゆるオーバーシュートが発生しやすい。ＰＩＤ制御では目標値を上限値と下限値との間に設定する。そのため、目標値が初期ビームサイズより大きくなる場合がある。その際には、制御としてはビーム拡大方向にビームエキスパンダ７３を動作させることになる。図９に示したとおり、ビームはもともと拡大方向の特性を持つため、ビームを出力した直後の初期の段階でビームエキスパンダ７３をビーム拡大方向に動作させてしまうと、ビーム拡大を加速することになり、ビームサイズが上限値を超えてオーバーシュートする。目標値が初期ビームサイズと同等程度であった場合でも、ＰＩＤ制御ではＰＩＤに基づいて補正量を決めるため、制御対象の変動に追従しきれず、オーバーシュートを発生しやすい。このように、ＰＩＤ制御は制御対象の変動速度が速い場合、オーバーシュートが発生しやすいという課題がある。

以上のように、「閾値制御」又は「ＰＩＤ制御」のいずれか１つの制御方式を採用する構成の場合、変動量が変化するビームサイズの制御が困難であった。結果としてＥＵＶエネルギの低下や光学素子の損傷が起きることがあった。

８．実施形態１
８．１ 構成
実施形態１に係るＥＵＶ光生成システムの構成は図３と同様であってよい。

８．２ 動作
実施形態１に係るＥＵＶ光生成システム１１は、バースト期間中にメインパルスレーザ光ＭＰのビームサイズを制御するために２種類の制御方法を適用する。第１の制御方法は、ビームサイズのドリフトが比較的大きい場合に適用される大ドリフト対応の制御方法である。第２の制御方法は、ビームサイズのドリフトが比較的小さい場合に適用される小ドリフト対応の制御方法である。ここでドリフトとは、主にビームサイズの変動量を意味する。図９で説明したように、ビームサイズはバースト期間の開始直後に急激に増大し、その後時間の経過につれて変化量は小さくなる。このため実施形態１に係るＥＵＶ光生成システム１１では、バースト期間の先頭部分にて、ビームサイズを縮小する方向に大きな制御量でビームサイズ制御を行う第１の制御方法を適用する。そして、第１の制御方法による制御を実施後、ビームサイズの変化量が小さくなる期間に対応させて制御のアルゴリズムを変更し、第１の制御方法よりも小さな制御量でビームサイズ制御を行う第２の制御方法を適用する。

図１０は、実施形態１における制御例を示すフローチャートである。図１０に示す処理及び動作は、例えば、コントローラ５８として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。

図１０のステップＳ１において、コントローラ５８はビームモニタ６６から得られるデータを基にビームサイズの計測を行う。ビームサイズ計測後、ステップＳ２においてコントローラ５８は、熱負荷に起因して変動するビームサイズを制御するための制御方法を判定する。その後、コントローラ５８は、第１のフラグｆｌａｇ１の値に応じてビームサイズの制御方法を切り換える（ステップＳ３〜Ｓ５）。第１のフラグｆｌａｇ１は、ビームサイズ制御の制御方法を判定するための判定フラグであり、大ドリフト対応時は「０」、小ドリフト対応時は「１」を表す。

すなわち、ステップＳ３において、コントローラ５８は第１のフラグｆｌａｇ１の値が「０」であるか否かを判定する。

ステップＳ３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、つまり、ｆｌａｇ１＝０である場合、コントローラ５８はステップＳ４に進み、大ドリフト対応の制御を行う。その一方、ステップＳ３の判定結果がＮｏ判定である場合、つまり、ｆｌａｇ１＝１である場合、コントローラ５８はステップＳ５に進み、小ドリフト対応の制御を行う。

ステップＳ４又はステップＳ５の後、コントローラ５８は図１０のフローチャートを終了する。バースト信号がオンである間、コントローラ５８は第１のフラグｆｌａｇ１及び第２のフラグｆｌａｇ２の状態を引き継ぎながら図１０のフローチャートをステップＳ１から再度実行する。

図１１は、制御方法判定の処理内容の例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、図１０のステップＳ２に適用される。

バースト期間の開始直後は、すなわち、バースト信号オン直後は、第１のフラグｆｌａｇ１及び第２のフラグｆｌａｇ２のそれぞれの値をいずれも「０」とする。第２のフラグｆｌａｇ２は、ビームサイズが大ドリフトのビームサイズ上限値である第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を超えた時に「１」となる。

図１１に示すサブルーチンではビームサイズＢＳが第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を超え（ｆｌａｇ２＝１）、かつ、ビームサイズＢＳが小さくなったことを示す第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬを下回った場合に、第１のフラグｆｌａｇ１を「１」として、次回から小ドリフト対応の制御に移行する。

第１のフラグｆｌａｇ１及び第２のフラグｆｌａｇ２は、バースト信号がオフになった時にいずれも「０」にする。

ステップＳ２１においてコントローラ５８は、第２のフラグｆｌａｇ２が「１」であるか否かを判定する。ステップＳ２１の判定結果がＮｏ判定である場合、コントローラはステップＳ２２及びステップＳ２３をスキップして図１１のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

ステップＳ２１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、コントローラはステップＳ２２に進む。ステップＳ２２においてコントローラ５８はビームサイズが第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬを下回ったか否かを判定する。ステップＳ２２の判定結果がＮｏ判定である場合、コントローラはステップＳ２３をスキップして図１１のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

ステップＳ２２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、コントローラはステップＳ２３に進む。ステップＳ２３においてコントローラ５８は第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にしてから、図１１のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

図１０のステップＳ３においてコントローラ５８は第１のフラグｆｌａｇ１が「０」であるか否かを判定する。

ステップＳ３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ４に進み、大ドリフト対応の制御を行う。

ステップＳ３の判定結果がＮｏ判定である場合、すなわち、第１のフラグｆｌａｇ１が「１」である場合、コントローラ５８はステップＳ５に進み、小ドリフト対応の制御を行う。

ステップＳ４又はステップＳ５の後、コントローラは図１０のフローチャートを終了する。

図１２は、大ドリフト対応時の制御例を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、図１０のステップＳ４に適用される。大ドリフト対応の制御方法は閾値制御であってよい。大ドリフト対応時の制御の場合、ビームサイズ上限値として定めた第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１に対する閾値制御により、ビームエキスパンダステージをビームサイズが縮小する方向に操作する。「ビームエキスパンダステージ」を「ＢＥＸステージ」と表記する。本実施形態の場合、ＢＥＸステージは、ビームエキスパンダ７３の１軸移動ステージ７３５を指す。ＢＥＸステージの移動方向のうちビームサイズが縮小する方向を「ビーム縮小方向」といい、ビームサイズが拡大する方向を「ビーム拡大方向」という。

ビームモニタ６６によって計測されたビームサイズＢＳが第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を上回った場合、ＢＥＸステージを予め定めた所定の駆動量「−Ｘｌ」だけ移動させる。駆動量のマイナスの符号は、ＢＥＸステージをビーム縮小方向に移動させることを表す。また、ビームサイズＢＳが第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を超えたことを示す第２のフラグｆｌａｇ２を「１」にする。以下、図１２の各ステップについて説明する。

ステップＳ４１においてコントローラ５８は、ビームモニタ６６によって計測されたビームサイズＢＳが第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を超えたか否かを判定する。

ステップＳ４１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ４２に進み、ＢＥＸステージをビーム縮小方向に駆動する。このときの駆動量は、固定値であってよく、例えば、予め定めた所定の駆動量「−Ｘｌ」である。

ステップＳ４２の後、ステップＳ４３においてコントローラ５８は、第２のフラグｆｌａｇ２を「１」にする。ステップＳ４３の後、コントローラ５８は図１２のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

その一方、ステップＳ４１の判定結果がＮｏ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ４２及びＳ４３をスキップして、図１２のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

図１３は、小ドリフト対応時の制御例を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、図１０のステップＳ５に適用される。小ドリフト対応時の制御においては、ビームサイズの目標値に対する許容範囲を示す第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２と第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２とが設定される。一例として、第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２は、第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬ以上の値であってよい。第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２は、第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１よりも小さい値であってよい。しかし、第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２と、第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬとの大小関係は特に規定しない。同様に第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２と、第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１との大小関係も規定しない。例えば、第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２は、第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１より大きく設定してもよい。小ドリフト対応時の制御の場合、ビームサイズＢＳが予め定められた第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２を下回るとビームサイズを拡大するようにＢＥＸステージをビーム拡大方向に操作する一方、ビームサイズＢＳが予め定められた第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２を超えるとビームサイズを縮小するようにＢＥＸステージをビーム縮小方向に操作する。

小ドリフト対応時におけるＢＥＸステージの駆動量の絶対値Ｘｓは、大ドリフト対応時におけるＢＥＸステージの駆動量の絶対値Ｘｌよりも小さいものとし（Ｘｓ＜Ｘｌ）、ビームサイズの細かい調整を行う。これにより、ビームサイズは概ね、Ｔ＿ＬＬ２＜ＢＳ＜Ｔ＿ＵＬ２を満たすものとなる。以下、図１３の各ステップについて説明する。

ステップＳ５１において、コントローラ５８はビームモニタ６６によって計測されたビームサイズＢＳが第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２を超えているか否かを判定する。

ステップＳ５１の判定結果がＮｏ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において、コントローラ５８はビームサイズＢＳが第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２を下回っているか否かを判定する。

ステップＳ５２の判定結果がＹｅｓ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ５３に進み、ＢＥＸステージをビーム拡大方向に所定の駆動量「＋Ｘｓ」だけ駆動する。Ｘｓは予め定められた固定値であってよい。ステップＳ５３の後、コントローラ５８は図１３のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

ステップＳ５２の判定結果がＮｏ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ５３をスキップして図１３のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

ステップＳ５１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、コントローラ５８はステップＳ５４に進む。ステップＳ５４において、コントローラ５８はＢＥＸステージをビーム縮小方向に所定の駆動量「−Ｘｓ」だけ駆動する。ステップＳ５４の後、コントローラ５８は図１３のフローチャートを終了し、図１０のフローチャートに復帰する。

図１４は、実施形態１におけるビームサイズの挙動の例を示す。図１０から図１３に示すフローチャートが実行されることにより、図１４に示すようなビームサイズの挙動が得られる。

図中の一点鎖線で示すグラフは、ビームサイズの制御を実施しない場合（無制御時）のビームサイズの挙動を示す。図中に実線で示すグラフは、図１０から図１３で説明した制御を実施した場合のビームサイズの挙動を示す。なお、制御を実施した場合であってもＢＥＸステージが駆動されていない時間のビームサイズの挙動は、一点鎖線で示すことがある。

図１４においてバースト信号オンの開始時刻ｔ０から図１０のフローチャートの制御が開始されてよい。バースト期間の開始後、ビームサイズは初期の値から急激に増加する。なお、バースト期間開始直後のビームサイズの初期値（初期ビームサイズ）は、第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬ以上となるように設定される。初期ビームサイズは、第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬ付近の値に設定されることが好ましい。バースト信号オン後の時刻ｔ１においてビームサイズが第１の上限閾値Ｔ＿ＵＬ１を超えると、大ドリフト対応時の閾値制御によってＢＥＸステージがビーム縮小方向に駆動量「−Ｘｌ」だけ駆動される。これにより、ビームサイズは次第に縮小する。

やがて、時刻ｔ２においてビームサイズが第１の下限閾値Ｔ＿ＬＬを下回ると、小ドリフト対応時の制御によってＢＥＸステージがビーム拡大方向に駆動量「＋Ｘｓ」だけ駆動される。これにより、ビームサイズは拡大する。その後は、小ドリフト対応の制御（図１３）に従いＢＥＸステージが駆動量「＋Ｘｓ」又は「−Ｘｓ」で細かく制御される。これにより、ビームサイズは概ね第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２から第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２の間の範囲の値になるように調整される。なお、目標値は、第２の下限閾値Ｔ＿ＬＬ２と第２の上限閾値Ｔ＿ＵＬ２との間の範囲に含まれる。

実施形態１におけるメインパルスレーザ装置３３は本開示における「パルスレーザ装置」の一例である。ビームモニタ６６の２次元イメージセンサ６３３は本開示における「センサ」の一例である。ビームモニタ６６から得られる計測値は本開示における「検出情報」の一例である。ビームエキスパンダ７３の１軸移動ステージ７３５は本開示における「アクチュエータ」の一例である。ビームエキスパンダ７３の軸外放物面凸面ミラー７３２、７３３は本開示における「第２の光学素子」の一例である。プラズマ生成領域２５は本開示における「所定領域」の一例である。大ドリフト対応時の制御方法は本開示における「第１のアルゴリズム」の一例である。大ドリフト対応時の制御におけるＢＥＸステージの駆動量「−Ｘｌ」の大きさは本開示における「第１の制御量」の一例である。小ドリフト対応時の制御方法は本開示における「第２のアルゴリズム」の一例である。小ドリフト対応時の制御におけるＢＥＸステージの駆動量「＋Ｘｓ」又は「−Ｘｓ」の大きさは本開示における「第２の制御量」の一例である。ビーム伝送装置３４の高反射ミラー５３Ａ〜５３Ｄは本開示における「第１の光学素子」の一例である。図１０から図１３のフローチャートに示される制御方法は本開示における「レーザビームサイズ制御方法」の一例である。

８．３ 作用・効果
実施形態１によれば、熱負荷によるビームサイズ変動が大きな期間は大ドリフト対応時の制御を適用し、その後ビームサイズが漸近値に徐々に近づく期間は小ドリフト対応時の制御を適用する。

大ドリフト対応時はビームサイズを縮小する方向に第１の制御量を適用し、小ドリフト対応時はビームサイズが所定範囲内となるようにビーム拡大方向又はビーム縮小方向に第２の制御量による制御を行う。このときバースト期間の開始直後のビームサイズの大きな変動に対応させて第１の制御量は第２の制御量よりも大きくする。

大ドリフト対応時はビームサイズを縮小する方向に閾値制御を適用し、小ドリフト対応時はビームサイズが所定範囲内となるようなフィードバック制御を適用してもよい。

このように、バースト期間内でビームサイズの変動量に応じて制御方法を切り替える。このため、１つの制御方法では対応することが困難であったバースト期間内のビームサイズ変動を抑制し、ＥＵＶエネルギの低下や光学素子の損傷を抑制できる。

８．４ 制御方法判定の変形例１
第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にする条件は、図１１で説明した例に限らない。例えば、ビームサイズの時間変化の傾きが予め定めた値よりも小さくなった場合に、第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にしてもよい。ビームサイズの時間変化の傾きとは、単位時間あたりのビームサイズの変化量であり、ビームサイズが変化する速度、すなわち、ビーム拡大速度を指す。

図１５は、変形例１におけるビームサイズの挙動の例を示す。例えば、図１０のフローチャートを制御の１サイクルとして、コントローラ５８は、１回前の制御と今回の制御からビームサイズ制御が無制御であった場合のビームサイズをそれぞれ算出する。そしてコントローラ５８は、ビームサイズ制御が無制御であった場合のビームサイズから次式によってビーム拡大速度Ｖｂを求める。

Ｖｂ＝（今回ビームサイズ−前回ビームサイズ）／制御周期
コントローラ５８は、算出されたＶｂと予め定められた閾値Ｖｃｈとを比較し、Ｖｂ＜Ｖｃｈとなった時にビームサイ制御が無制御であった場合のビームサイズのドリフト量（変動量）が小さくなったと判断して第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にしてもよい。

図１５の場合、時刻ｔ３において大ドリフト対応時の閾値制御によってＢＥＸステージがビーム縮小方向に駆動量「−Ｘｌ」だけ駆動され、その後、時刻ｔ４を超えるとＶｂ＜Ｖｃｈとなり、小ドリフト対応時の制御に切り変わる。なお、時刻ｔ３は、図１４における時刻ｔ１と同じであってよい。

ビームサイズ制御が無制御であった場合のビームサイズは、次のようにして算出することができる。時刻ｎにおけるビームサイズをＢＳ［ｎ］、時刻ｎのビームエキスパンダ７３のビーム縮小能力をＢＥ［ｎ］とすると、ビームサイズ制御が無制御であった場合のビームサイズは、ＢＳ［ｎ］−ＢＥ［ｎ］となる。ここで「ビーム縮小能力」とは、制御によってビームエキスパンダ７３がビームサイズを縮小させている量であって、負の長さの単位をもつ。したがってビーム縮小能力は、ビームエキスパンダ７３の１軸移動ステージ７３５の位置に依存する。なお、ビームエキスパンダ７３のビーム縮小能力を単に「縮小能力」と表記する場合がある。

ビームサイズ制御が無制御であった場合の時刻ｎにおけるビームサイズの時間変化の傾きを示すビーム拡大速度Ｖｂは、次式（１）で表される。
Ｖｂ＝｛（ＢＳ［ｎ］−ＢＥ［ｎ］）−（ＢＳ［ｎ−１］−ＢＥ［ｎ−１］）｝／Δｔ
（１）
ただし、Δｔは、時刻ｎ−１から時刻ｎまでの経過時間である。

コントローラ５８は、Ｖｂの値と閾値Ｖｃｈとの大小関係を基に第１のフラグｆｌａｇ１の値の書き換え判定を行ってもよい。

ビーム拡大速度Ｖｂは本開示における「第１のビーム拡大速度」の一例である。Δｔは本開示における「所定の時間間隔」の一例である。Ｖｃｈは本開示における「第１の閾値」の一例である。

８．５ 制御方法判定の変形例２
コントローラ５８は、バースト期間の開始からの経過時間を計測し、バースト期間の開始からの経過時間が予め定められた閾値Ｔｃｈを超えた時に第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にしてもよい。また、経過時間の代替としてビームサイズの計測回数、又は図１０のフローチャートの制御を１サイクルとする制御回数を利用してもよい。

図１６は、変形例２におけるビームサイズの挙動の例を示す。図１６の場合、時刻ｔ５においてバースト期間の開始からの経過時間が予め定められた閾値Ｔｃｈを超え、小ドリフト対応時の制御に切り替わる。

大ドリフト対応の制御（第１の制御方法）から小ドリフト対応の制御（第２の制御方法）への切り替えのタイミングを規定するバースト期間の先頭からの経過時間を表す閾値Ｔｃｈの好ましい範囲の一例は、例えば、５０ｍｓ≦Ｔｃｈ≦２００ｍｓである。

バースト期間の開始からの経過時間は本開示における「第１の経過時間」の一例である。閾値Ｔｃｈは本開示における「第２の閾値」の一例である。

９．実施形態２
９．１ 構成
実施形態２に係るＥＵＶ光生成システムの構成は図３と同様であってよい。

９．２ 動作
実施形態２の動作について、実施形態１との相違点を説明する。

９．２．１ 大ドリフト対応時の制御方法
大ドリフト対応時の制御におけるＢＥＸステージの駆動量の絶対値Ｘｌは、固定値に限らず、ビーム拡大速度に応じて適応的に設定されてもよい。例えば、コントローラ５８は、第１のフラグｆｌａｇ１が「０」の時に計測したビームサイズと、１回前の制御の際に計測したビームサイズとからビーム拡大速度Ｖｂを求め、ＢＥＸステージの駆動量の絶対値Ｘｌを次式（２）に従って設定する。

Ｘｌ＝Ｘｌ０＋ｆ（Ｖｂ） （２）
ここで、Ｘｌ０は定数であり、ｆ（Ｖｂ）はＶｂの関数である。Ｖｂを求める式は、式（１）と同様であってよい。式（２）に用いられるビーム拡大速度Ｖｂｓは、バースト期間中の大ドリフト対応の制御によるＢＥＸステージの駆動開始前の期間にビームモニタ６６で計測されるビームサイズの値を用いて算出される。

なお、式（２）に示す式を利用する代わりに、テーブルを用いてもよい。

式（２）に示す式は本開示における「第１の関数」の一例である。また、式（２）の式に代替されるテーブルは本開示における「第１のテーブル」の一例である。式（２）に用いられるビーム拡大速度Ｖｂは本開示における「第２のビーム拡大速度」の一例である。

９．２．２ 小ドリフト対応時の制御方法
実施形態２における小ドリフト対応時の制御方法は、ＰＩＤ制御であってもよい。図１７は、実施形態２におけるビームサイズの挙動の例を示す。例えば、コントローラ５８は、ビームサイズの目標値を設定し、その目標値に対してＰＩＤ制御によりビームサイズを制御する。

また、コントローラ５８は、１回前の制御の際に計測したビームサイズと今回の制御で計測したビームサイズとから、ビーム拡大速度Ｖｂｓを求め、ＢＥＸステージの駆動量の絶対値Ｘｓを次式（３）によって求めてもよい。

Ｘｓ＝Ｘｓ０＋ｇ（Ｖｂｓ） （３）
ここで、Ｘｓ０は定数であり、ｇ（Ｖｂｓ）はＶｂｓの関数である。Ｖｂｓを求める式は、Ｖｂを求める式（１）と同様であってよい。ビーム拡大速度Ｖｂｓは、バースト期間中の大ドリフト対応の制御によるＢＥＸステージの駆動後にビームモニタ６６で計測されるビームサイズの値を用いて算出される。

なお、式（３）に示す式を利用する代わりに、テーブルを用いてもよい。

式（３）に示す式は本開示における「第２の関数」の一例である。また、式（３）の式に代替されるテーブルは本開示における「第２のテーブル」の一例である。式（３）に用いられるビーム拡大速度Ｖｂｓは本開示における「第３のビーム拡大速度」の一例である。ビーム拡大速度Ｖｂｓは、バースト期間中の大ドリフト対応の制御によるＢＥＸステージの駆動後に、ビームモニタ６６で計測されるビームサイズの値を用いて算出される。

９．３ 作用・効果
実施形態２によれば、バースト期間内でビームサイズの変動量に応じて制御方法を切り替える。このため、１つの制御方法では対応することが困難であったバースト期間内のビームサイズ変動を抑制し、ＥＵＶエネルギの低下や光学素子の損傷を抑制できる。

さらに、実施形態２によれば、ビーム拡大速度に応じてＢＥＸステージの駆動量を適応的に適切な値に設定するため、実施形態１よりも一層精度よく、ビームサイズを調整することができる。

１０．バースト休止期間中のビームサイズの回復特性を考慮した制御の概要
図１８は、バースト休止期間中のビームサイズ変動の例を示すグラフである。横軸は時間を表し、縦軸はビームサイズを表す。「バーストオン」の期間が「バースト期間」を意味し、「バーストオフ」の期間が「バースト休止期間」を意味する。「バーストオフ」は「バースト休止」と同義である。図中の一点鎖線で示すグラフは、ビームサイズの制御を実施しない場合（無制御時）のビームサイズの挙動を示す。図中に実線で示すグラフは、図１０から図１７で説明した制御を実施した場合のビームサイズの挙動を示す。

バーストオフによってビーム伝送装置３４の光学素子に対する熱負荷が緩和されるため、バーストオフの直後からビームサイズは徐々に回復して初期値に戻ってゆく。バーストオフの時間が十分に長い場合、図１８のように、ビームサイズは初期値に戻る。この場合、次のバーストオンの際のビームサイズは適正に制御される。

しかし、バーストオフの時間が比較的短い場合、ビームサイズが初期値に戻らないことがある（図１９参照）。

図１９は、バーストオフの時間が短い場合のビームサイズの挙動の例を示す。バーストオフの時間が短い場合、ビームサイズが初期値に戻る途中のタイミングで次のバーストオンが開始される。この場合、図１９に示すように、初期値に戻り切らないビームサイズの状態から開始されたバーストオンでのビームサイズは大ドリフト対応の制御によって、過小となって目標値に達しない可能性がある。

また、バーストオン中のレーザエネルギや繰返し周波数が異なると、バーストオフ中にビームサイズが回復する特性（回復特性）が異なる。例えば、比較的低熱負荷の照射条件の場合、バーストオフ時間が短くてもビームサイズが初期値に戻ることがある（図２０参照）。

図２０は、バーストオフの時間が短い場合のビームサイズの挙動の例を示す。図２０は図１９の例と比較して、バーストオフ中のビームサイズの回復特性が異なり、図１９の例よりも短時間でビームサイズが初期値に戻る例が示されている。

例えば、図１９の例に比べて熱負荷が低い照射条件の場合、図２０に示すように、バーストオフ時間が短くてもビームサイズは元の初期値に戻る。この場合、次のバーストオンのビームサイズは適正に制御され得る。

バーストオフ時間の長短によらず、次のバーストオンでのビームサイズを適正に制御するために、バーストオフ時にビームサイズの回復特性を事前に取得してもよい。

図２１は、回復特性のデータの取得方法の例を示す説明図である。ある照射条件における回復特性は、次のようにして取得することができる。

［手順１］図２１の最上段に示すグラフＧ１のように、コントローラ５８は、バーストオフのタイミングから単位時間（１単位時間）経過後にメインパルスレーザ光の照射を再開させ、同時にビームサイズを計測し、バーストオフからの経過時間と共にビームサイズを記憶する。このデータ取得のためのメインパルスレーザ光の照射は、照射初期にビームサイズ計測ができるショット数でよい。

［手順２］次に、図２１の中段に示すグラフＧ２のように、コントローラ５８は、バーストオフのタイミングから２単位時間経過後にメインパルスレーザ光の照射を再開させ、同時にビームサイズを計測し、バーストオフからの経過時間と共にビームサイズを記憶する。

［手順３］以後、コントローラ５８は、バーストオフのタイミングからの経過時間を「３単位時間」、「４単位時間」、「５単位時間」・・・と変えて、上記と同様の処理を繰り返す。図２１の下段に示すグラフＧ３の縦方向の破線は、７単位時間までのタイミングを表している。こうして、バーストオフからの経過時間に対応した単位時間ごとのビームサイズのデータが得られる。例えばこのデータの近似曲線を回復特性とする。近似曲線は、図２１の実測から得られた曲線をフィッティングした式としてもよい。近似曲線は、代表的には指数関数を用いてもよい。

あるいは上述した単位時間ごとの照射再開によるビームサイズの計測に限らず、バーストオフからの経過時間に対応するビームサイズを複数取得して近似曲線を得てもよい。このようにしてバーストオフからの経過時間とビームサイズとの対応関係を表す回復特性のデータが得られる。

コントローラ５８は、取得したバーストオフ時のビームサイズの回復特性に合わせて、バーストオフ中のビームエキスパンダ７３の縮小能力を決定する。

縮小能力は、ビームエキスパンダ７３のステージ位置としてもよく、コントローラ５８は、回復特性に応じた経過時間と縮小能力との関係を特定するテーブル、又は関数を予め保持し、経過時間に応じた縮小能力を適用する。ステージ位置は絶対位置、若しくは相対位置でもよい。

図２２は、バーストオフ時のビームサイズの回復特性に合わせて決定されるバーストオフ中の縮小能力の例を示す。

図２３及び図２４は、バーストオフ時に、経過時間に応じた縮小能力を適用した場合における次のバーストオン時のビームサイズの挙動の例を示す。

図２３及び図２４に示すように、経過時間に応じた縮小能力を適用することでバーストオフの時間の長さによらず、目標値に近づくようビームサイズを補正できる。このように、バーストオフ中に回復途中の仮想ビームサイズを補償するようにＢＥＸステージを駆動して、次のバーストオンに対応してもよい。

１０．１ 制御例１
図２５は、バーストオフ時の経過時間に応じた縮小能力を適用する場合の制御の例を示すフローチャートである。

コントローラ５８は、バーストオフのタイミングで図２５のフローチャートによる制御を開始する。ステップＳ１１０において、コントローラ５８はバーストオフからの経過時間Ｔを計測する。経過時間Ｔは本開示における「第２の経過時間」の一例である。

そして、ステップＳ１１２において、コントローラ５８は経過時間Ｔに応じた縮小能力ＢＥ（Ｔ）を随時適用する。縮小能力ＢＥ（Ｔ）は、経過時間Ｔの関数として与えられる。経過時間Ｔに対応した縮小能力ＢＥ（Ｔ）の関数は本開示における「第３の関数」の一例である。

その後、バーストオンのタイミングで図２５のフローチャートを終了し、実施形態１又は実施形態２で説明したバースト期間中の制御に移行する。

以降、バーストオフの度に、コントローラ５８は、図２５のフローチャートの制御を実行する。バーストオフの判定には、外部装置がバースト動作を指示するゲート信号を利用してもよい。コントローラ５８は、ＥＵＶ光生成制御部５を介して外部装置からゲート信号を受信する。外部装置は、例えば、露光装置６であってよい。

１０．１．１ 変形例
回復特性のデータは、経過時間Ｔに対する縮小能力のテーブルとして保持されてもよい。このテーブルは本開示における「第３のテーブル」の一例である。回復特性に応じたテーブル及び／又は関数は、パルスレーザ光の照射条件と関連付けて取得し、照射条件によって適用するテーブル及び／又は関数を変更するようにしてもよい。

また、これらのテーブル及び／又は関数は、経時的な変化に対応するよう学習制御によって更新されてもよい。

１０．２ 制御例２
図２６は、バースト休止期間の長さ（休止時間）に応じた他の制御の例を示すフローチャートである。図２５のフローチャートによる制御に代えて、図２６のフローチャートによる制御を適用してもよい。コントローラ５８は、バーストオフからの経過時間に応じて、大ドリフト対応の制御と小ドリフト対応の制御とを切り替えてもよい。

コントローラ５８は、バーストオフのタイミングで図２６のフローチャートによる制御を開始する。ステップＳ１１０において、コントローラ５８はバーストオフからの経過時間Ｔを計測する。

そして、ステップＳ１２０において、コントローラ５８は経過時間Ｔと閾値ｔｓとを比較し、経過時間Ｔが閾値ｔｓよりも小さいか否かを判定する。閾値ｔｓは本開示における「第３の閾値」の一例である。

ステップＳ１２０の判定結果がＹｅｓ判定の場合、つまりＴ＜閾値ｔｓの場合、コントローラ５８はステップＳ１２１に進み、第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にする。第１のフラグｆｌａｇ１を「１」にすることは、小ドリフト対応の制御を選択することを意味する。

一方、ステップＳ１２０の判定結果がＮｏ判定の場合、つまりＴ≧閾値ｔｓの場合、コントローラ５８はステップＳ１２２に進み、第１のフラグｆｌａｇ１を「０」にする。第１のフラグｆｌａｇ１を「０」にすることは、大ドリフト対応の制御を選択することを意味する。

ステップＳ１２１又はステップＳ１２２の後、コントローラ５８はステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３においてコントローラ５８はバーストオンが指令されたか否かを判定する。

ステップＳ１２３の判定結果がＮｏ判定の場合、つまり、バーストオフが維持されている場合、コントローラ５８はステップＳ１１０に戻り、経過時間Ｔの計測を継続して、ステップＳ１１０からステップＳ１２３の処理を繰り返す。

ステップＳ１２３の判定結果がＹｅｓ判定の場合、つまり、バーストオンのタイミングで図２６のフローチャートを終了し、実施形態１又は実施形態２で説明したバースト期間中の制御に移行する。ステップＳ１２１又はステップＳ１２２によって設定された第１のフラグｆｌａｇ１の値に応じて、図１０のフローチャートに従い、大ドリフト対応の制御、又は小ドリフト対応の制御が実施される。例えば、図２６のステップＳ１２１にて第１のフラグｆｌａｇ１が「１」に設定されると、次に開始されるバースト期間において大ドリフト対応の制御が不実施となり、小ドリフト対応の制御が実施される。

以降、バーストオフの度に、コントローラ５８は、図２６のフローチャートの制御を実行する。バーストオフの判定及びバーストオンの判定には、外部装置がバースト動作を指示するゲート信号を利用してもよい。

１０．２．１ 変形例
図２６のフローチャートによる制御を実行した場合のバーストオンにおける大ドリフト対応の制御を実行する際のＢＥＸステージの駆動量−Ｘｓ、つまり縮小能力を、経過時間Ｔの関数としてもよい。

また、大ドリフト対応の制御を実行する際のＢＥＸステージの駆動量、つまり縮小能力と、経過時間Ｔとの関係を特定するテーブルを保持しておき、テーブルに従い経過時間Ｔに応じて駆動量を決定してもよい。これらの関数やテーブルは、メインパルスレーザ光ＭＰのエネルギによって変化させることが好ましい。

１１．ＥＵＶ光生成システムを用いた電子デバイスの製造方法の例
図２７は、ＥＵＶ光生成装置１と接続された露光装置６の概略構成を示す図である。図２７において、露光装置６は、マスク照射部４６２とワークピース照射部４６４とを含む。マスク照射部４６２は、ＥＵＶ光生成装置１から入射したＥＵＶ光２５２によって、反射光学系４６３を介してマスクテーブルＭＴのマスクパターンを照明する。

ワークピース照射部４６４は、マスクテーブルＭＴによって反射されたＥＵＶ光２５２を、反射光学系４６５を介してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピース上に結像させる。

ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置６は、マスクテーブルＭＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、マスクパターンを反映したＥＵＶ光をワークピースに露光する。

以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで半導体デバイスを製造することができる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。

上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。

本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

1. 極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域に供給されるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置と、
   前記パルスレーザ光のビームサイズを検出するセンサと、
   前記ビームサイズを変更するように構成されたアクチュエータと、
   前記センサを用いて検出される前記ビームサイズに基づき前記アクチュエータを制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、１つのバースト期間内において、前記ビームサイズが予め定められた第１の上限閾値を超えた場合に前記ビームサイズを縮小させる方向に前記アクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施し、前記第１の制御の実施後に、前記第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、前記ビームサイズが目標値に近づくように前記第１の制御量よりも小さな第２の制御量で前記アクチュエータを制御する第２の制御を実施する、
   極端紫外光生成システム。
2. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記パルスレーザ装置から出力された前記パルスレーザ光を伝送する第１の光学素子を含むビーム伝送装置をさらに備え、
   前記センサは、前記第１の光学素子を介して伝送された前記パルスレーザ光の一部を受光する、
   極端紫外光生成システム。
3. 請求項２に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記パルスレーザ装置と前記第１の光学素子との間の前記パルスレーザ光の光路上にビームエキスパンダが配置され、
   前記ビームエキスパンダに含まれる第２の光学素子を前記アクチュエータによって移動させることにより、前記ビームサイズが変更される、
   極端紫外光生成システム。
4. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記第１の制御量及び前記第２の制御量のそれぞれの大きさは予め定められた固定値である、
   極端紫外光生成システム。
5. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記コントローラは、前記第１の制御を実施後、前記ビームサイズが予め定められた第１の下限閾値を下回った場合に、前記第２の制御を実施する、
   極端紫外光生成システム。
6. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記第１のアルゴリズムは、前記第１の上限閾値を用いる閾値制御のアルゴリズムであり、
   前記第２のアルゴリズムは、前記目標値の許容範囲を示す第２の下限閾値及び第２の上限閾値が定められ、前記ビームサイズが前記第２の下限閾値を下回った場合に前記ビームサイズを拡大させる方向に前記アクチュエータを前記第２の制御量にて制御し、前記ビームサイズが前記第２の上限閾値を超えた場合に前記ビームサイズを縮小させる方向に前記アクチュエータを前記第２の制御量にて制御するアルゴリズムである、
   極端紫外光生成システム。
7. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記第１のアルゴリズムは、前記第１の上限閾値を用いる閾値制御のアルゴリズムであり、
   前記第２のアルゴリズムは、前記ビームサイズが前記目標値を含む所定の許容範囲内となるように前記アクチュエータを制御するフィードバック制御のアルゴリズムである、
   極端紫外光生成システム。
8. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記コントローラは、前記バースト期間中に所定の時間間隔で前記センサにより検出される前記ビームサイズから、前記第１の制御を無制御とした場合の単位時間あたりの前記ビームサイズの変化量を表す第１のビーム拡大速度を求め、
   前記第１のビーム拡大速度が予め定められた第１の閾値よりも小さくなった場合に、前記第１の制御から前記第２の制御に切り替える、
   極端紫外光生成システム。
9. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
   前記コントローラは、前記バースト期間の開始からの第１の経過時間を計測し、
   前記第１の経過時間が予め定められた第２の閾値を超えた場合に、前記第１の制御から前記第２の制御に切り替える、
   極端紫外光生成システム。
10. 請求項９に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記第２の閾値は、５０ｍｓ以上２００ｍｓ以下の範囲の値に設定される、
    極端紫外光生成システム。
11. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記コントローラは、前記バースト期間中の前記第１の制御による前記アクチュエータの駆動開始前の期間に、所定の時間間隔で前記センサにより検出される前記ビームサイズから、単位時間あたりの前記ビームサイズの変化量を表す第２のビーム拡大速度を求め、
    前記第２のビーム拡大速度と前記第１の制御量との関係を示す第１の関数又は第１のテーブルを用いて、前記第２のビーム拡大速度に応じて前記第１の制御量を決定する、
    極端紫外光生成システム。
12. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記第２のアルゴリズムは、比例制御と積分制御と微分制御とを併用したＰＩＤ制御のアルゴリズムであり、
    前記コントローラは、前記目標値を設定し、前記目標値に対して前記ＰＩＤ制御により前記ビームサイズを制御する、
    極端紫外光生成システム。
13. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記コントローラは、前記バースト期間中の前記第１の制御による前記アクチュエータの駆動後に、所定の時間間隔で前記センサにより検出される前記ビームサイズから、単位時間あたりの前記ビームサイズの変化量を表す第３のビーム拡大速度を求め、
    前記第３のビーム拡大速度と前記第２の制御量との関係を示す第２の関数又は第２のテーブルを用いて、前記第３のビーム拡大速度に応じて前記第２の制御量を決定する、
    極端紫外光生成システム。
14. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記コントローラは、
    バースト休止期間における前記ビームサイズの回復特性に基づき、前記バースト休止期間中の前記アクチュエータによる前記ビームサイズの縮小能力を決定し、前記決定した縮小能力に基づき前記アクチュエータを制御する、
    極端紫外光生成システム。
15. 請求項１４に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記回復特性は、前記バースト休止期間の開始からの第２の経過時間と前記ビームサイズとの対応関係を表し、
    前記コントローラは、前記回復特性に応じた前記第２の経過時間と前記縮小能力との関係を示す第３の関数又は第３のテーブルを用いて、前記第２の経過時間に応じた前記縮小能力を適用して前記アクチュエータを制御する、
    極端紫外光生成システム。
16. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記コントローラは、
    バースト休止期間の開始からの第２の経過時間を計測し、
    前記第２の経過時間が予め定められた第３の閾値よりも小さい場合に、次のバースト期間において前記第１の制御を不実施として前記第２の制御を実施し、
    前記第２の経過時間が前記第３の閾値以上である場合に、次のバースト期間において前記第１の制御及び前記第２の制御を実施する、
    極端紫外光生成システム。
17. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記コントローラは、外部装置からバースト動作の指示を含むゲート信号を受信し、
    前記受信した前記ゲート信号に基づき前記アクチュエータの制御を行う、
    極端紫外光生成システム。
18. 請求項１に記載の極端紫外光生成システムであって、
    前記パルスレーザ装置は、ＣＯ２レーザ装置を含み、
    前記パルスレーザ光は、ＣＯ２レーザ光を含む、
    極端紫外光生成システム。
19. パルスレーザ装置からパルスレーザ光を出力することと、
    極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域に前記パルスレーザ光を伝送することと、
    センサを用いて前記パルスレーザ光のビームサイズを検出することと、
    前記センサを用いて検出されるビームサイズに基づき、コントローラがアクチュエータを制御することと、を含み、
    前記コントローラは、１つのバースト期間内において、前記ビームサイズが予め定められた第１の上限閾値を超えた場合に前記ビームサイズを縮小させる方向に前記アクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施し、前記第１の制御の実施後に、前記第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、前記ビームサイズが目標値に近づくように前記第１の制御量よりも小さな第２の制御量で前記アクチュエータを制御する第２の制御を実施する、
    レーザビームサイズ制御方法。
20. 電子デバイスの製造方法であって、
    極端紫外光を含むプラズマが生成されるチャンバ内の所定領域に供給されるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ装置と、
    前記パルスレーザ光のビームサイズを検出するセンサと、
    前記ビームサイズを変更するように構成されたアクチュエータと、
    前記センサを用いて検出されるビームサイズに基づき前記アクチュエータを制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、１つのバースト期間内において、前記ビームサイズが予め定められた第１の上限閾値を超えた場合に前記ビームサイズを縮小させる方向に前記アクチュエータを第１の制御量にて制御する第１のアルゴリズムによる第１の制御を実施し、前記第１の制御の実施後に、前記第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムにより、前記ビームサイズが目標値に近づくように前記第１の制御量よりも小さな第２の制御量で前記アクチュエータを制御する第２の制御を実施する、極端紫外光生成システムを用いてターゲット物質に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記ターゲット物質をプラズマ化して前記極端紫外光を生成し、
    前記極端紫外光を露光装置に出力し、
    電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記極端紫外光を露光すること
    を含む電子デバイスの製造方法。

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