JP2021081540A - ビームデリバリシステム、焦点距離選定方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パルスレーザ光のビーム広がり角を一定化する方法を提供する。【解決手段】ビームデリバリシステムは、極端紫外光生成装置に用いられるものであり、レーザ装置と集光光学系との間の光路上に配置され、パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーと、伝搬ミラーと集光光学系との間の光路上に配置され、集光光学系に入射させるパルスレーザ光を収束ビームにする凹面の反射面を持つ曲率ミラーと、を備え、曲率ミラーから出射されるパルスレーザ光のビーム広がり角が、伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、曲率ミラーの焦点距離を選定したビームデリバリシステムである。【選択図】図１２

Description

本開示は、ビームデリバリシステム、焦点距離選定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、１０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、波長約１３ｎｍ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半導体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）式の装置の開発が進んでいる。

特開２０１２−１７８５３４号公報 米国特許出願公開第２０１３／０３２０２４４号 国際公開第２０１４／０９７８１１号 国際公開第２０１６／１２５２９５号

概要

本開示の１つの観点に係るビームデリバリシステムは、レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光光学系に導き、集光光学系を介し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極端紫外光を生成する極端紫外光生成装置に用いられるビームデリバリシステムであって、レーザ装置と集光光学系との間の光路上に配置され、パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーと、伝搬ミラーと集光光学系との間の光路上に配置され、集光光学系に入射させるパルスレーザ光を収束ビームにする凹面の反射面を持つ曲率ミラーと、を備え、曲率ミラーから出射される収束ビームであるパルスレーザ光のビーム広がり角が、伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、曲率ミラーの焦点距離を選定したビームデリバリシステムである。

本開示の他の１つの観点に係る焦点距離選定方法は、レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光光学系に導き、集光光学系を介し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極端紫外光を生成する極端紫外光生成装置に用いられるビームデリバリシステムに含まれる曲率ミラーの焦点距離を選定する方法であって、ビームデリバリシステムは、レーザ装置と集光光学系との間の光路上に、パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーが配置され、伝搬ミラーと集光光学系との間の光路上に、凹面の反射面を持つ曲率ミラーが配置され、集光光学系に曲率ミラーから収束ビームを入射させる構成であり、曲率ミラーから出射される収束ビームであるパルスレーザ光のビーム広がり角が、伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、曲率ミラーの焦点距離を選定する、焦点距離選定方法である。

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、レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光する集光光学系と、レーザ装置と集光光学系との間の光路上に配置され、パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーと、伝搬ミラーと集光光学系との間の光路上に配置され、集光光学系に入射させるパルスレーザ光を収束ビームにする凹面の反射面を持つ曲率ミラーと、を備え、曲率ミラーから出射される収束ビームであるパルスレーザ光のビーム広がり角が、伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、曲率ミラーの焦点距離を選定した極端紫外光生成装置を用いて、レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光光学系に導き、集光光学系を介し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、比較例に係るＥＵＶ光生成装置の構成例の詳細を示す。 図３は、レーザ光集光光学系によるパルスレーザ光の集光作用の例を示す。 図４は、実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す。 図５は、曲率ミラーの構成例１を示す。 図６は、曲率ミラーの構成例２を示す。 図７は、曲率ミラーの構成例３を示す。 図８は、曲率ミラーの構成例４を示す。 図９は、実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置におけるレーザ光集光光学系の集光作用の例を示す。 図１０は、収束ビームと発散ビームのそれぞれが集光光学系に入射する場合のビーム経路の例を示す説明図である。 図１１は、曲率ミラーの光学的作用を凸レンズの記載に置き換えて示す説明図である。 図１２は、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時のそれぞれのビーム経路を概略的に示す。 図１３は、ビーム伝搬光路の途中に配置される曲率ミラーの焦点距離を選定する際の具体例を示すグラフである。 図１４は、実施形態２に係るＥＵＶ光生成装置の構成を概略的に示す。 図１５は、焦点距離可変機構付きのミラーユニットの具体例１に係る構成を概略的に示す。 図１６は、図１５のミラーユニットを矢印Ｅ方向から見たＥ矢視図である。 図１７は、焦点距離可変機構付きのミラーユニットの具体例２に係る構成を概略的に示す。 図１８は、焦点距離可変機構付きのミラーユニットの具体例３に係る構成の要部を概略的に示す。 図１９は、ＥＵＶ光生成装置と接続された露光装置の構成を概略的に示す。

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．比較例に係るＥＵＶ光生成装置の説明
３．１ 構成
３．２ 動作
４．課題
５．実施形態１
５．１ 構成
５．２ 曲率ミラーの構成例
５．３ 動作
５．４ 収束ビームと発散ビームの説明
５．５ 曲率ミラーの焦点距離の選定方法
５．５．１ 条件式の導出
５．５．２ 具体例
５．６ 作用・効果
６．実施形態２
６．１ 構成
６．２ 焦点距離可変機構付きのミラーユニットの例
６．２．１ 具体例１
６．２．２ 具体例２
６．２．３ 具体例３
６．３ 動作
６．４ 作用・効果
６．５ 変形例
７．レーザ装置の構成例
８．設計支援システムとしての応用例
９．ＥＵＶ光生成装置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、チャンバ内に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。

「プラズマ生成領域」は、チャンバ内におけるプラズマの生成領域である。プラズマ生成領域は、チャンバ内に供給されたターゲットに対してレーザ光が照射され、ターゲットがプラズマ化される領域である。ターゲットに対するレーザ光の照射位置を「ターゲット照射位置」という。

「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。レーザ光の光路を「レーザ光路」という。レーザ光路について「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レーザ光の光源から遠い側をいう。

「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。

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．比較例に係るＥＵＶ光生成装置の説明
３．１ 構成
図２は、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１の構成例の詳細を示す。図２に示されるように、チャンバ２の内部には、レーザ光集光光学系２２０、ＥＵＶ集光ミラー２３、ターゲット回収部２８、ＥＵＶ集光ミラーホルダ８１、第１プレート８２、第２プレート８３、レーザ光マニュピレータ８４、及びダンパミラー４６が設けられる。

チャンバ２には、第１プレート８２が固定される。ＥＵＶ集光ミラー２３は、ＥＵＶ集光ミラーホルダ８１を介して第１プレート８２に固定される。第１プレート８２には、レーザ光マニュピレータ８４を介して第２プレート８３が固定される。

レーザ光集光光学系２２０は、凸面ミラー２２１及びレーザ光集光ミラー２２を含む集光ユニットである。レーザ光集光光学系２２０は第２プレート８３上に配置される。凸面ミラー２２１及びレーザ光集光ミラー２２によって反射されたパルスレーザ光ＰＬ３がプラズマ生成領域２５で集光されるように、凸面ミラー２２１及びレーザ光集光ミラー２２の位置及び姿勢が保持される。

レーザ光マニュピレータ８４は、第２プレート８３上のレーザ光集光光学系２２０を第１プレート８２に対して移動させるように構成される。レーザ光マニュピレータ８４は、レーザ光集光光学系２２０を移動させることで、パルスレーザ光ＰＬ３の集光位置を、ＥＵＶ光生成制御部５から指定された位置にＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各方向において移動できるように構成される。

図２では、プラズマ生成領域２５及び中間集光点２９２を通る軸をＺ軸とする。Ｚ軸方向は、チャンバ２から露光装置６へＥＵＶ光２５２が出力される方向である。また、ターゲット供給部２６のノズル孔及びプラズマ生成領域２５を通る軸をＹ軸とする。Ｙ軸方向は、ターゲット供給部２６がプラズマ生成領域２５に向けてターゲット２７を出力する方向である。Ｙ軸及びＺ軸に直交する軸をＸ軸とする。図２において、Ｘ軸方向は紙面に垂直な方向である。

ダンパミラー４６は、プラズマ生成領域２５の下流におけるレーザ光路上に配置され、プラズマ生成領域２５を通過したパルスレーザ光をビームダンプ装置４７に向けて反射するように構成される。ダンパミラー４６は、入射するパルスレーザ光を平行光化して反射してもよく、軸外放物面ミラーであってもよい。ダンパミラー４６は、その反射面をターゲット物質の融点以上に加熱するヒータを備えてもよい。

ビームダンプ装置４７は、ダンパミラー４６で反射されたパルスレーザ光が入射する位置に配置される。ビームダンプ装置４７はチャンバ２に取り付けられている。ビームダンプ装置４７はダンパミラー４６で反射されたパルスレーザ光が入射するダンパウインドウを含む。

ターゲット供給部２６は、ターゲットの材料を溶融した状態で内部に貯蔵してもよい。ターゲット供給部２６に形成されたノズル孔の位置がチャンバ２の内部に位置していてもよい。ターゲット供給部２６は、ノズル孔を介して、溶融したターゲットの材料をドロップレット状のターゲット２７としてチャンバ２内のプラズマ生成領域２５に供給してもよい。

チャンバ２の外部には、ビーム伝送装置３４と、ＥＵＶ光生成制御部５と、が設けられる。ビーム伝送装置３４は、レーザ装置３が出力するパルスレーザ光を、ウインドウ２１を介してレーザ光集光光学系２２０に導く。

ビーム伝送装置３４は、伝搬ミラー３４２、ビーム調節器３４３、伝搬ミラー３４４、ビームサンプラ３４６、サンプル光集光光学系３４７、ビームモニタ３４８、及びビーム伝送制御部３４９を備える。レーザ光路上に、伝搬ミラー３４２、ビーム調節器３４３、伝搬ミラー３４４、ビームサンプラ３４６、ウインドウ２１、凸面ミラー２２１、及びレーザ光集光ミラー２２が、この順に配置される。伝搬ミラー３４２、３４４は、パルスレーザ光の伝搬方向を変える高反射ミラーであってよい。

レーザ装置３と伝搬ミラー３４２との間には、図示せぬ伝搬ミラーが数十枚配置されてよい。また、伝搬ミラー３４４とレーザ光集光ミラー２２との間には、図示せぬ伝搬ミラーが数枚配置されてもよい。

レーザ装置３は、不図示の発振器と複数の増幅器とを含んで構成されてもよい。また、発振器と増幅器との間、及び／又は、増幅器と増幅器との間に、不図示の伝搬ミラーが配置されてもよい。

ビーム調節器３４３は、入力されたパルスレーザ光の発散角を調整して出力するよう構成される。

伝搬ミラー３４４とレーザ光集光ミラー２２との間に、パルスレーザ光を分岐するために、ビームサンプラ３４６が配置される。ビームサンプラ３４６は、ビームスプリッタであってよい。

ビームサンプラ３４６は、パルスレーザ光の一部をサンプル光としてサンプル光集光光学系３４７に導入するように構成される。サンプル光集光光学系３４７は、サンプル光を集光するように構成され、サンプル光の光路上に配置される。サンプル光集光光学系３４７は、レーザ光集光光学系２２０と実質的に等価な集光像が得られるように構成される。

ビームモニタ３４８は、サンプル光集光光学系３４７の焦点付近に受光面が位置するように配置される。ビームモニタ３４８は、例えば、ビームプロファイラであってもよい。

ビーム伝送制御部３４９は、ビーム調節器３４３及びビームモニタ３４８に接続される。また、ビーム伝送制御部３４９は、ＥＵＶ光生成制御部５と接続される。

ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置６の露光装置制御部６２からの制御信号を受信する。ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置６からの制御信号に従って、ターゲット供給部２６、レーザ装置３、ビーム伝送制御部３４９、及びレーザ光マニュピレータ８４を制御する。

ＥＵＶ光生成制御部５、露光装置制御部６２及びビーム伝送制御部３４９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やシーケンサはコンピュータの概念に含まれる。

コンピュータは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを含んで構成される。ＣＰＵはプロセッサの一例である。ＥＵＶ光生成制御部５、露光装置制御部６２及びビーム伝送制御部３４９などの各種の制御装置の処理機能の一部又は全部は、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に代表される集積回路を用いて実現してもよい。

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、露光装置制御部６２及びビーム伝送制御部３４９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。

３．２ 動作
ＥＵＶ光生成制御部５は、ターゲット供給部２６にターゲット出力信号ＴＴを送信する。ターゲット供給部２６は、ＥＵＶ光生成制御部５からのターゲット出力信号ＴＴに従って、所定速度及び所定間隔で、プラズマ生成領域２５にドロップレット状のターゲット２７を供給してもよい。例えば、ターゲット供給部２６は、数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚにおける所定周波数でドロップレットを生成する。

ターゲットセンサ４は、所定領域を通過するドロップレットを検出する。ターゲットセンサ４は、ターゲット２７の検出信号として、ドロップレットの通過タイミングを示す通過タイミング信号ＰＴをＥＵＶ光生成制御部５に出力する。

ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置制御部６２からバースト信号ＢＴを受信する。バースト信号ＢＴは、所定期間においてＥＵＶ光を生成するようにＥＵＶ光生成システム１１に指示する信号である。ＥＵＶ光生成制御部５は、当該所定期間において、ＥＵＶ光を露光装置６に出力するための制御を行う。

ＥＵＶ光生成制御部５は、バースト信号ＢＴがＯＮの期間において、レーザ装置３が通過タイミング信号ＰＴに応じてパルスレーザ光を出力するように制御する。ＥＵＶ光生成制御部５は、バースト信号ＢＴがＯＦＦの期間において、レーザ装置３がパルスレーザ光の出力を停止するように制御する。

例えば、ＥＵＶ光生成制御部５は、露光装置制御部６２から受信したバースト信号ＢＴと、通過タイミング信号ＰＴに対して所定の時間遅延させた発光トリガ信号ＥＴとを、レーザ装置３に出力する。バースト信号ＢＴがＯＮである期間中、レーザ装置３は発光トリガ信号ＥＴの各パルスに応答して、パルスレーザ光を出力する。

ＥＵＶ光生成制御部５は、レーザ光マニュピレータ８４によってパルスレーザ光の照射位置を調整してもよい。ＥＵＶ光生成制御部５は、通過タイミング信号ＰＴと発光トリガ信号ＥＴとの間の遅延時間を変更してもよい。

レーザ光集光光学系２２０によって集光されたパルスレーザ光が、プラズマ生成領域２５に到達したターゲット２７に照射されることにより、ＥＵＶ光が生成される。ターゲット２７に照射されなかったパルスレーザ光は、ダンパミラー４６に入射し得る。

ダンパミラー４６によって反射されたパルスレーザ光は、ビームダンプ装置４７で吸収され、熱に変換される。この際に発生する熱は、不図示の冷却装置によって外部に排出される。

レーザ装置３は、チャンバ２と異なるフロアに配置されてもよい。その場合、ビーム伝送装置３４は、数十ｍに及ぶ距離の光路を形成して、レーザ光を伝送することになる。このため、ビーム伝送装置３４は、ビーム調節器３４３によって、伝送過程のパルスレーザ光の発散角を調整しながらパルスレーザ光を伝送する。ビーム伝送装置３４は、ビーム調節器３４３に代えて、又はこれに加えて、不図示のビーム調節器を１つ以上含んでもよい。

ビームサンプラ３４６は、レーザ光集光光学系２２０に入射するパルスレーザ光の一部をサンプル光としてサンプル光集光光学系３４７に導く。ビームモニタ３４８は、サンプル光の集光像を示す信号をビーム伝送制御部３４９に送信する。

ビーム伝送制御部３４９は、サンプル光の集光像に基づいて、レーザ光集光光学系２２０に入射するパルスレーザ光の発散角が適切になるよう、ビーム調節器３４３を制御する。すなわち、ビーム伝送制御部３４９は、ビームモニタ３４８による計測結果からビーム調節器３４３を制御することにより、ターゲット２７に照射するパルスレーザ光のビームサイズを調節する。ターゲット２７に照射するパルスレーザ光のビームサイズを維持することにより、ＥＵＶ光への変換効率を維持することができる。
４．課題
図３は、レーザ光集光光学系２２０によるパルスレーザ光の集光作用の例を示す。パルスレーザ光は発散ビームであるため、レーザ装置３内の不図示の伝搬ミラーやレーザ装置３から出射後のパルスレーザ光の光路上に配置される伝搬ミラー３４２、３４４等が熱により凸面状に変形すると、ビーム広がり角が大きくなる。

ここで、伝搬ミラー３４２、３４４及びレーザ光集光ミラー２２等の光学素子の温度が室温である時を「Ｃｏｌｄ時」という。Ｃｏｌｄ時は、ミラー等の熱変形が未発生の状態の時と理解される。ここでの「未発生」という記載は、熱変形が発生していない状態、又は熱変形が無視できる程度に十分に小さい状態を含む。パルスレーザ光の照射によって伝搬ミラー３４２、３４４及びレーザ光集光ミラー２２等の温度が上昇して熱変形が定常状態である時を「Ｈｏｔ時」という。

図３において実線で示す光線はＣｏｌｄ時のビーム経路を示し、点線で示す光線はＨｏｔ時のビーム経路を示す。図３に示すように、Ｈｏｔ時はミラーの熱変形に起因してビーム広がり角が大きくなることにより、レーザ光集光ミラー２２で反射されたパルスレーザ光のターゲット照射位置でのビームサイズが大きくなって、ＥＵＶ光への変換効率が低下する。このため、比較例に係るＥＵＶ光生成装置１では、ビームモニタ３４８の計測結果を基に、ビーム伝送制御部３４９がビーム調節器３４３を制御することによってビーム広がり角を調節している。

５．実施形態１
５．１ 構成
図４は、実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置１Ａの構成を概略的に示す。実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置１Ａの構成において、比較例のＥＵＶ光生成装置１と同様の構成については説明を省略し、相違点を説明する。

図４に示すように、ＥＵＶ光生成装置１Ａは、図２のビーム伝送装置３４に代えて、ビーム伝送装置３４Ａを備える。ビーム伝送装置３４Ａは、図２のビーム伝送装置３４と比較して、ビーム調節器３４３に代えて、凹面の反射面を有する曲率ミラー３５を備えており、ビーム伝送制御部３４９が不要な構成となっている。曲率ミラー３５は、複数のミラーを組み合わせたミラーユニットであってよい。ビーム伝送装置３４Ａは本開示における「ビームデリバリシステム」の一例である。

５．２ 曲率ミラーの構成例
図５は、曲率ミラー３５の構成例１を示す。曲率ミラー３５は、例えば、図５に示すように、第１の軸外放物面凹面ミラー３５０と第２の軸外放物面凹面ミラー３５２との組み合わせによって構成される。第１の軸外放物面凹面ミラー３５０によって反射されたレーザ光は第２の軸外放物面凹面ミラー３５２に入射し、第２の軸外放物面凹面ミラー３５２によって反射される。第２の軸外放物面凹面ミラー３５２から出射されるパルスレーザ光は収束ビームとなる。

第１の軸外放物面凹面ミラー３５０及び第２の軸外放物面凹面ミラー３５２の組み合わせは本開示における「複数枚の凹面ミラーを組み合わせて構成されるミラーユニット」の一例である。

図６は、曲率ミラー３５の構成例２を示す。図５で説明した第１の軸外放物面凹面ミラー３５０に代えて、図６に示すように、平面ミラー３５１が採用されてもよい。すなわち、曲率ミラー３５は、平面ミラー３５１と第２の軸外放物面凹面ミラー３５２との組み合わせによって構成されてもよい。平面ミラー３５１及び第２の軸外放物面凹面ミラー３５２の組み合わせは本開示における「平面ミラーと凹面ミラーとを組み合わせて構成されるミラーユニット」の一例である。

図７は、曲率ミラー３５の構成例３を示す。曲率ミラー３５は、例えば、図７に示すように、第１の球面凹面ミラー３５３と第２の球面凹面ミラー３５４との組み合わせによって構成されてもよい。第１の球面凹面ミラー３５３によって反射されたレーザ光は第２の球面凹面ミラー３５４に入射し、第２の球面凹面ミラー３５４によって反射される。第２の球面凹面ミラー３５４から出射されるパルスレーザ光は収束ビームとなる。

第１の球面凹面ミラー３５３及び第２の球面凹面ミラー３５４の組み合わせは本開示における「複数枚の凹面ミラーを組み合わせて構成されるミラーユニット」の一例である。

図８は、曲率ミラー３５の構成例４を示す。図７で説明した第１の球面凹面ミラー３５３に代えて、図８に示すように、平面ミラー３５１が採用されてもよい。すなわち、曲率ミラー３５は、平面ミラー３５１と第２の球面凹面ミラー３５４との組み合わせによって構成されてもよい。平面ミラー３５１及び第２の球面凹面ミラー３５４の組み合わせは本開示における「平面ミラーと凹面ミラーとを組み合わせて構成されるミラーユニット」の一例である。

５．３ 動作
図９は、実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置１Ａにおけるレーザ光集光光学系２２０の集光作用の例を示す。ＥＵＶ光生成装置１Ａは、曲率ミラー３５によってパルスレーザ光を収束ビームにする。曲率ミラー３５から出射された収束ビームであるパルスレーザ光は伝搬ミラー３４４によって反射され、レーザ光集光光学系２２０の凸面ミラー２２１に入射する。このように、レーザ光集光光学系２２０に入射するパルスレーザ光が収束ビームになるため、レーザ光集光光学系２２０によるパルスレーザ光の集光点は、図９に示すように、ターゲット照射位置よりも手前側になる。

図９において実線で示す光線はＣｏｌｄ時のビーム経路を示し、点線で示す光線はＨｏｔ時のビーム経路を示す。レーザ装置３から出射するパルスレーザ光が伝搬ミラー３２４、３４４等の熱変形の影響により、ビーム広がり角が大きくなったとしても、ターゲット２７に照射するパルスレーザ光のビームサイズが変化しないように、曲率ミラー３５の焦点距離が選定される。なお、「ビームサイズが変化しないように」という記載は、ビームサイズが不変であることに限らず、実質的にビームサイズが変化しないものとして扱うことができる程度の許容範囲内の変化を許容して概ね変化しないようにすることを含む。

５．４ 収束ビームと発散ビームの説明
図１０は、収束ビームと発散ビームのそれぞれが集光光学系に入射する場合のビーム経路の例を示す説明図である。ここでは図示を簡略化するために、反射型の集光光学系の説明に代えて、透過型の集光光学系である凸レンズ２２６を用いて説明する。図１０には、凸レンズ２２６に対して、平行ビームＰＢ、収束ビームＣＢ、及び発散ビームＤＢのそれぞれが入射した場合の凸レンズ２２６の集光作用が示されている。

平行ビームＰＢが凸レンズ２２６に入射すると、凸レンズ２２６の位置から焦点距離ｆの位置に焦点を結ぶ。収束ビームＣＢが凸レンズ２２６に入射すると、凸レンズ２２６の位置から焦点距離ｆよりも手前の位置に焦点を結ぶ。発散ビームＤＢが凸レンズ２２６に入射すると、凸レンズ２２６の位置から焦点距離ｆよりもさらに遠くの位置に焦点を結ぶ。

実施形態１では、曲率ミラー３５によってパルスレーザ光を収束ビームに変換して、収束ビームをレーザ光集光光学系２２０に入射させる。これにより、レーザ光集光光学系２２０から出射されるパルスレーザ光は、レーザ光集光光学系２２０の焦点距離の位置よりも手前側の位置に焦点を結ぶ。すなわち、スポット径が最も小さくなる最小スポット位置がターゲット２７の照射位置よりも手前側となり、ターゲット照射位置においてパルスレーザ光は広がる方向に発散するデフォーカスのビームとなってターゲット２７に照射される。

５．５ 曲率ミラーの焦点距離の選定方法
５．５．１ 条件式の導出
図１１は、曲率ミラー３５の光学的作用を凸レンズの記載に置き換えて示す説明図である。曲率ミラー３５の焦点距離をｆ１とする。図１１においてＢＰｍは、レーザ装置３から出射するパルスレーザ光の曲率ミラー３５の位置でのビームサイズを表す。ＢＤｍは、曲率ミラー３５の位置で入射するパルスレーザ光のＣｏｌｄ時のビーム広がり角を表す。ＢＤｃｃは曲率ミラー３５から出射するパルスレーザ光のＣｏｌｄ時のビーム広がり角を表す。ＢＰｃｃは、曲率ミラー３５からｆ１の距離の位置でのＣｏｌｄ時のビームサイズを表す。パルスレーザ光が発散ビームである時のビーム広がり角の符号は正とし、収束ビームである時のビーム広がり角の符号は負とする。

図１２は、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時のそれぞれのビーム経路を概略的に示す。図１２の上段にＣｏｌｄ時のビーム経路を示し、下段にＨｏｔ時のビーム経路を示す。図１２では、図１１と同様に、曲率ミラー３５及びレーザ光集光光学系２２０のそれぞれの光学的作用を凸レンズの記載に置き換えて表示する。

曲率ミラー３５から焦点距離ｆ１の位置でのＣｏｌｄ時のビームサイズＢＰｃｃは、以下の２つの式で表される。なお、曲率ミラー３５に入射するパルスレーザ光は発散ビームのため、ＢＤｍの符号は正であり、曲率ミラー３５から出射するパルスレーザ光は収束ビームのため、ＢＤｃｃの符号は負である。

ＢＰｃｃ＝２・ｆ１・ＢＤｍ （１）
ＢＰｃｃ＝ＢＰｍ＋２・ｆ１・ＢＤｃｃ （２）
式（１）及び式（２）より、次式が得られる。

ＢＤｃｃ＝（―ＢＰｍ＋２・ｆ１・ＢＤｍ）／（２・ｆ１） （３）
レーザ光集光光学系２２０の焦点距離をｆ２とすると、ターゲット照射位置でのビームサイズは、以下の式（４）で表される。

ＢＤｃｃ・ｆ２ （４）
実施形態１の場合、ｆ２は凸面ミラー２２１とレーザ光集光ミラー２２との組み合わせからなるミラーユニットの焦点距離である。

ｆ２は熱影響が小さいので、ＢＤｃｃが変化しなければ、ターゲット照射位置のビームサイズを所望のサイズで一定に維持できる。

ＢＰｍのＣｏｌｄ時とＨｏｔ時の変化量をΔＢＰｍと、ＢＤｍのＣｏｌｄ時とＨｏｔ時の変化量をΔＢＤｍとすると、Ｈｏｔ時に曲率ミラーから出射するパルスレーザ光のビーム広がり角ＢＤｃｈは以下の式（５）で表される。なお、ｘ１、ｆ１、及びＢＰｍはいずれも熱影響が小さいので、変化しないと仮定する。

ＢＤｃｈ＝｛−（ＢＰｍ＋ΔＢＰｍ）＋２・ｆ１・（ＢＤｍ＋ΔＢＤｍ）｝／（２・ｆ１） （５）
Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時で曲率ミラー３５から出射するパルスレーザ光のビーム広がり角が変化しない条件は、式（６）のようになる。

ＢＤｃｈ＝ＢＤｃｃ （６）
式（６）に式（３）と式（５）を代入して整理すると、次式（７）が得られる。

ｆ１＝ΔＢＰｍ／２・ΔＢＤｍ （７）
式（７）におけるΔＢＰｍ及びΔＢＤｍは、例えばシミュレーション等による計算値や実測に基づく計測値を用いてｆ１を選定することができる。

式（７）の関係を満たすように曲率ミラー３５の焦点距離ｆ１を選定すれば、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時とで、曲率ミラー３５からレーザ光集光光学系２２０へ出射するパルスレーザ光のビーム広がり角は一定になる。そして、ターゲット照射位置のビームサイズは、伝搬ミラー３４２、３４４等の熱変形によらず、所望のサイズで一定に維持できる。

なお、曲率ミラー３５は、光の入射位置がミラーの中心から遠くなるほど、出射する光が絞られるため、Ｈｏｔ時にビーム広がり角、及び、ビームサイズが大きくなっても、曲率ミラー３５から出射するパルスレーザ光のビーム広がり角はＣｏｌｄ時と同じにできる。

ターゲット照射位置でのビームサイズは、レーザ装置３のレーザ出射口から曲率ミラー３５までの距離を変えることにより、変えることができる。この距離を変えることにより、ＢＰｍ及びΔＢＰｍが変わり、式（７）よりｆ１が変わるので、式（３）よりＢＤｃｃが変わる。その結果、ターゲット照射位置でのビームサイズを変えることができる。

式（６）では、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時とで曲率ミラー３５から出射するパルスレーザ光の広がり角が等しい条件を示したが、厳密に等しい条件に限らず、ＢＤｃｈとＢＤｃｃとが実質的に等しいと見做し得る所定の許容範囲内で両者の差異を許容してもよい。すなわち、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時とで曲率ミラー３５から出射するパルスレーザ光の広がり角が、実質的に一定と見做すことができる程度の所定の許容範囲内の変化を許容して一定となるように、曲率ミラー３５の焦点距離ｆ１を設定してもよい。例えば、所定の許容範囲は、±１０％以内の範囲であってよい。

Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時で曲率ミラーから出射するパルスレーザ光の広がり角が実質的に変化しない条件として、式（６）の代わりに以下の式（８）を満たしてもよい。

０．９・ＢＤｃｃ ＜ＢＤｃｈ ＜ １．１・ＢＤｃｃ （８）
式（８）を満たすように曲率ミラー３５の焦点距離ｆ１を選定すれば、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時とで、曲率ミラー３５からレーザ光集光光学系２２０へ出射するパルスレーザ光のビーム広がり角は、±１０％以内の許容範囲内の変化を許容して概ね一定になる。これにより、ターゲット照射位置でのビームサイズは、伝搬ミラー３４２、３４４等の熱変形によらず、概ね一定のサイズに維持される。

もちろん、所定の許容範囲は、±１０％以内の範囲に限らず、±５％以内の範囲など、より狭い許容範囲であってもよい。ターゲット照射位置において要求されるビームサイズの許容変動量に応じて所望の許容範囲を設定することができる。

式（７）又は式（８）を満たすように、曲率ミラー３５の焦点距離ｆ１を選定する方法は本開示における「焦点距離選定方法」の一例である。Ｃｏｌｄ時は本開示における「第１状態時」の一例である。Ｈｏｔ時は本開示における「第２状態時」の一例である。レーザ光集光光学系２２０は本開示における「集光光学系」の一例である。

５．５．２ 具体例
図１３は、ビーム伝搬光路の途中に配置される曲率ミラー３５の焦点距離を選定する際の具体例を示すグラフである。横軸は曲率ミラー３５の焦点距離を表し、縦軸はターゲット位置（照射位置）でのビームサイズを表す。図１３の実線で示すグラフはＣｏｌｄ時のビームサイズを示し、破線で示すグラフはＨｏｔ時のビームサイズを示す。図１３のようなグラフを基に、例えば、ターゲット照射位置でのビームサイズがＣｏｌｄ時及びＨｏｔ時で概ね６５０μｍ（０．６５ｍｍ）となるように、曲率ミラー３５の焦点距離として５ｍ（５０００ｍｍ）を選択する。

５．６ 作用・効果
実施形態１で説明した構成によって、曲率ミラー３５の焦点距離を選定することにより、ビーム調節器３４３を制御することなく、伝搬ミラー３４２、３４４等の熱変形の影響によるターゲット照射位置でのビームサイズの変動を小さくできる。この結果、ＥＵＶ光への変換効率が安定する。また、実施形態１によれば、ビーム調節器３４３、及びビーム調節器３４３を制御するためのビーム伝送制御部３４９が不要になる。

６．実施形態２
６．１ 構成
図１４は、実施形態２に係るＥＵＶ光生成装置１Ｂの構成を概略的に示す。実施形態２に係るＥＵＶ光生成装置１Ｂの構成において、実施形態１に係るＥＵＶ光生成装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図１４に示すように、実施形態２に係るＥＵＶ光生成装置１Ｂは、図４のビーム伝送装置３４Ａに代えて、ビーム伝送装置３４Ｂを備える。ビーム伝送装置３４Ｂは、図４のビーム伝送装置３４Ａにおける曲率ミラー３５の構成に代えて、焦点距離可変機構付きのミラーユニット３６を備え、さらに、ミラーユニット３６を光軸方向に移動する移動機構としての移動ステージ３７と、ビーム伝送制御部３４９Ｂと、を備える。ミラーユニット３６は本開示における「曲率ミラー」の一例である。

ミラーユニット３６及び移動ステージ３７はビーム伝送制御部３４９Ｂと接続される。ビーム伝送制御部３４９Ｂは、ＥＵＶ光生成制御部５と接続される。

６．２ 焦点距離可変機構付きのミラーユニットの例
６．２．１ 具体例１
図１５は、焦点距離可変機構付きのミラーユニット３６の具体例１に係る構成を概略的に示す。図１６は、図１５の矢印Ｅ方向から見たＥ矢視図である。ミラーユニット３６は、２つの凹面ミラー３６１、３６４と、２つの凸面ミラー３６２、３６３とを含む。パルスレーザ光ＰＬの光路上において、凹面ミラー３６１、凸面ミラー３６２、凸面ミラー３６３、及び凹面ミラー３６４は、この順序で配置される。

凹面ミラー３６１及び凸面ミラー３６２は上流側の組を構成し、凸面ミラー３６３及び凹面ミラー３６４は下流側の組を構成する。上流側の組と下流側の組のそれぞれにおいて、凹面ミラーと凸面ミラーの配置順序が逆であってもよい。

ミラーユニット３６は、図１５に示す状態において、凹面ミラー３６１の焦点Ｆ１と凸面ミラー３６２の焦点Ｆ２とが一致するように構成され、凸面ミラー３６３の焦点Ｆ３と凹面ミラー３６４の焦点Ｆ４とが一致するように構成される。

凹面ミラー３６１と凸面ミラー３６２との間の光軸ＯＡ２と、凸面ミラー３６３と凹面ミラー３６４との間の光軸ＯＡ４が平行となるように、凹面ミラー３６１、３６４及び凸面ミラー３６２、３６３は配置される。

また、凹面ミラー３６１に入射するパルスレーザ光ＰＬの光軸ＯＡ１、凸面ミラー３６２と凸面ミラー３６３との間の光軸ＯＡ３、及び凹面ミラー３６４から出射するパルスレーザ光ＰＬの光軸ＯＡ５が平行となるように、かつ、光軸ＯＡ１と光軸ＯＡ５とが一致するように、凹面ミラー３６１、３６４及び凸面ミラー３６２、３６３は配置される。光軸ＯＡ１と光軸ＯＡ２との間の角度は直角であってよい。

凸面ミラー３６２と凹面ミラー３６１との間の距離と、凸面ミラー３６３と凹面ミラー３６４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。凸面ミラー３６２と凹面ミラー３６１との間の距離Ｈは、凹面ミラー３６１の反射面が光軸ＯＡ２と交差する点と凸面ミラー３６２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。 ミラーユニット３６は、さらに、１軸移動ステージ３６５、移動プレート３６６及びベースプレート３６８を含む。１軸移動ステージ３６５は、不図示のアクチュエータを含む電動ステージであり、ビーム伝送制御部３４９Ｂ（図１４参照）と接続される。移動プレート３６６上には凸面ミラー３６２、３６３が固定される。１軸移動ステージ３６５は、ベースプレート３６８上に配置され、ベースプレート３６８に対して移動プレート３６６を移動できるよう構成される。

移動プレート３６６の移動方向は、光軸ＯＡ２及び光軸ＯＡ４に対して平行である。１軸移動ステージ３６５は、移動プレート３６６上に固定されているミラー（凸面ミラー３６２、３６３）を移動する移動装置である。

凹面ミラー３６１、３６４はベースプレート３６８に固定される。１軸移動ステージ３６５は、凸面ミラー３６２と凹面ミラー３６１との間の距離Ｈ、及び、凸面ミラー３６３と凹面ミラー３６４との間の距離Ｈを、同時に増加又は同時に減少させることができる。

移動プレート３６６は、図１５の状態から距離ＨをｄＬだけ増加させる方向に移動してもよいし、距離Ｈを減少させる方向に移動してもよい。

１軸移動ステージ３６５は、ビーム伝送制御部３４９Ｂからの制御により、ベースプレート３６８に対して移動プレート３６６を移動させる。ビーム伝送制御部３４９Ｂは、１軸移動ステージ３６５によって移動プレート３６６を移動させることで、凹面ミラー３６１と凸面ミラー３６２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、ミラーユニット３６の焦点距離を変えることができる。

図１５及び図１６に示す構成の凹面ミラー３６１は本開示における「第１ミラー」の一例である。凸面ミラー３６２は本開示における「第２ミラー」の一例である。凸面ミラー３６３は本開示における「第３ミラー」の一例である。凹面ミラー３６４は本開示における「第４ミラー」の一例である。移動プレート３６６は本開示における「プレート」の一例である。１軸移動ステージ３６５によってミラーユニット３６の焦点距離を変更できる機構は本開示における「焦点距離可変機構」の一例である。

６．２．２ 具体例２
図１７は、焦点距離可変機構付きのミラーユニット３６の具体例２に係る構成を概略的に示す。図１７に示すミラーユニット３６は、凸面ミラー３７１、凹面ミラー３７２、平面ミラー３７３、３７４、ミラー固定プレート３７６、及び不図示の駆動機構を含む。凸面ミラー３７１、凹面ミラー３７２、平面ミラー３７３、及び平面ミラー３７４は、この順序でレーザ光路上に配置される。

凸面ミラー３７１は、パルスレーザ光が入射する位置に、不図示のミラーホルダによって固定されている。凸面ミラー３７１は、パルスレーザ光を凹面ミラー３７２に向けて反射する。

凸面ミラー３７１からの反射光は、凹面ミラー３７２の焦点の位置から放射した光と同等の波面を有する光と見なせる様に調整可能であってもよい。

凹面ミラー３７２は、凸面ミラー３７１によって反射されたパルスレーザ光の光路に沿って移動できるように、不図示のミラーホルダを介してミラー固定プレート３７６に固定されている。凹面ミラー３７２は、凸面ミラー３７１によって反射されたパルスレーザ光を平面ミラー３７３に向けて反射する。

平面ミラー３７３は、凹面ミラー３７２とともに移動できるように、不図示のミラーホルダを介してミラー固定プレート３７６に固定されている。ミラー固定プレート３７６は駆動機構によって図１７の紙面上下方向に移動可能である。図１７中に表示する双方向矢印は駆動機構によるミラー固定プレート３７６の移動方向を表す。ミラー固定プレート３７６を移動させる機構の構成は、図１５に例示した移動プレート３６６、１軸移動ステージ３６５、及びベースプレート３６８の構成と同様であってよい。

図１７に示す平面ミラー３７３は、凹面ミラー３７２によって反射されたレーザ光を、平面ミラー３７４に向けて反射する。平面ミラー３７４は、平面ミラー３７３によって反射されたパルスレーザ光の光路上に、不図示のミラーホルダによって固定されている。

平面ミラー３７４は、平面ミラー３７３によって反射されたレーザ光を、伝搬ミラー３４４に向けて反射する。平面ミラー３７３、３７４は、高反射ミラーであってよい。

凸面ミラー３７１と凹面ミラー３７２との間の距離及び平面ミラー３７３と平面ミラー３７４との間の距離を増加又は減少させるように、ミラー固定プレート３７６を駆動機構によって移動させることにより、ミラーユニット３６の焦点距離を変えることができる。

図１７に示す構成の凸面ミラー３７１は本開示における「第１ミラー」の一例である。凹面ミラー３７２は本開示における「第２ミラー」の一例である。平面ミラー３７３は本開示における「第３ミラー」の一例である。平面ミラー３７４は本開示における「第４ミラー」の一例である。ミラー固定プレート３７６は本開示における「プレート」の一例である。

６．２．３ 具体例３
図１８は、焦点距離可変機構付きのミラーユニット３６の具体例３に係る構成の要部を概略的に示す。図１８に示す焦点距離可変ミラー３８は、高反射表面３８１を有する変形可能な部材３８２と、部材３８２が固定される容器３８４と、圧力調節器３８６と、を含む。高反射表面３８１には、パルスレーザ光が高反射する膜がコートされる。容器３８４は、不図示の配管を介して圧力調節器３８６と接続される。圧力調節器３８６には不図示の給水管及び排水管が接続される。圧力調節器３８６は、ビーム伝送制御部３４９Ｂに接続される。

圧力調節器３８６は、ビーム伝送制御部３４９Ｂからの指令に従い、容器３８４への水３８８の供給及び容器３８４からの水３８８の排出を制御する。容器３８４内の水３８８の圧力を圧力調節器３８６で制御することにより、高反射表面３８１を変形させ、焦点距離可変ミラー３８の焦点距離を変化させる。なお、高反射表面３８１を変形させるために容器３８４に供給する流体は水３８８に限らず、他の液体又は気体を用いてもよい。

焦点距離可変ミラー３８は、例えば、図６における第２の軸外放物面凹面ミラー３５２、図７における第１の球面凹面ミラー３５３、第２の球面凹面ミラー３５４、及び図８における第２の球面凹面ミラー３５４のうちのいずれかの凹面ミラーに代えて用いることができる。

６．３ 動作
ビーム伝送制御部３４９Ｂは、ミラーユニット３６の焦点距離を変更する制御を行う。また、ビーム伝送制御部３４９Ｂは、移動ステージ３７を制御して、ミラーユニット３６を光軸方向に移動させることができる。

焦点距離可変機構付きのミラーユニット３６の焦点距離は、実施形態１で説明した曲率ミラー３５の焦点距離ｆ１に相当する。実施形態２におけるミラーユニット３６は焦点距離ｆ１を変更することが可能である。

また、移動ステージ３７によってミラーユニット３６を光軸方向に移動させることにより、レーザ装置３のレーザ出射口から曲率ミラー３５までの距離を変更することができる。

６．４ 作用・効果
実施形態２によれば、レーザ装置３の交換等によってレーザ装置３から出力されるパルスレーザ光ＰＬ１の特性が大きく変化しても、Ｃｏｌｄ時とＨｏｔ時とでミラーユニット３６から出射するパルスレーザ光のビーム広がり角が実質的に変化しない焦点距離を選定することができる。

実施形態２によれば、曲率ミラーの交換をすることなしに、ターゲット２７に照射するパルスレーザ光のビームサイズの変動を小さくできる。

また、移動ステージ３７によってレーザ装置３のレーザ出射口から曲率ミラー３５までの距離を変更できるため、ターゲット照射位置でのビームサイズを変更することができる。

６．５ 変形例
実施形態２では、焦点距離可変機構付きのミラーユニット３６と、ミラーユニット３６を光軸方向に移動させる移動機構とを組み合わせた構成を説明したが、焦点距離可変機構及び移動機構のいずれか一方を省略する構成も可能である。

７．レーザ装置の構成例
レーザ装置３は、プリパルスレーザ光を出力するよう構成されたプリパルスレーザ装置と、メインパルスレーザ光を出力するよう構成されたメインパルスレーザ装置とを含んで構成されてもよい。メインパルスレーザ装置として、例えば、ＣＯ_２レーザ装置を用いることができる。あるいはまた、１台のレーザ装置からプリパルスレーザ光とメインパルスレーザ光を出力するように構成されてもよい。

ＬＰＰ式のＥＵＶ光生成装置では、ドロップレット状のターゲットにプリパルスレーザ光を照射してターゲット２７を拡散させ、拡散ターゲットを形成した後、この拡散ターゲットにメインパルスレーザ光を照射する。このように、拡散ターゲットにメインパルスレーザ光を照射すれば、ターゲット物質が効率良くプラズマ化され得る。これによれば、パルスレーザ光のエネルギからＥＵＶ光のエネルギへの変換効率（ＣＥ：Conversion Efficiency）が向上し得る。なお、メインパルスレーザ光の照射に先行して複数のプリパルスレーザ光をターゲットに照射する構成を採用することができる。

図９に示すターゲット２７は、例えば、拡散ターゲットであり、上述の各実施形態において説明した式（７）及び式（８）に示す条件は、メインパルスレーザ光についての条件として適用される。

８．設計支援システムとしての応用例
実施形態１及び実施形態２において説明した曲率ミラー３５又はミラーユニット３６の焦点距離ｆ１を選定する方法は、レーザ装置３から出射されるパルスレーザ光のビーム伝搬光路におけるビームの振る舞い（ビームサイズやビーム広がり角）を計測又はシミュレーションして、これらの情報を基に、ＥＵＶ光生成装置の光路設計から焦点距離ｆを選定する処理、又は焦点距離ｆとレーザ装置３のレーザ出射口から曲率ミラー３５までの距離とを選定する処理を行う設計支援プログラムとして構築することが可能である。この設計支援プログラムを実行する装置は設計支援システムとして利用できる。

なお、ビーム広がり角を実際に計測する方法の一例として、例えば、ガウシアンビームの近似により、最大強度の１／ｅ^２幅をビームサイズとして計測し、光路上における複数の位置におけるビームサイズの計測値を結んでビーム広がり角を求めることができる。

９．ＥＵＶ光生成装置を用いた電子デバイスの製造方法の例
図１９は、ＥＵＶ光生成装置と接続された露光装置の概略構成を示す図である。図１９において、露光装置６は、マスク照射部６６２とワークピース照射部６６４とを含む。マスク照射部６６２は、ＥＵＶ光生成装置１Ａから入射したＥＵＶ光２５２によって、反射光学系６６３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。ＥＵＶ光生成装置１Ａは、実施形態２で説明したＥＵＶ光生成装置１Ｂであってもよい。

ワークピース照射部６６４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６６５を介してワークピーステーブルＷＴ上に配置された不図示の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マスクパターンを転写後、複数の工程を経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、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る。また、本開示の実施形態及び変形例を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。

本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」、「有する」、「備える」、「具備する」などの用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「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 (19)

1. レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光光学系に導き、前記集光光学系を介し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極端紫外光を生成する極端紫外光生成装置に用いられるビームデリバリシステムであって、
   前記レーザ装置と前記集光光学系との間の光路上に配置され、前記パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーと、
   前記伝搬ミラーと前記集光光学系との間の光路上に配置され、前記集光光学系に入射させる前記パルスレーザ光を収束ビームにする凹面の反射面を持つ曲率ミラーと、
   を備え、
   前記曲率ミラーから出射される前記収束ビームである前記パルスレーザ光のビーム広がり角が、前記伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、前記曲率ミラーの焦点距離を選定したビームデリバリシステム。
2. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記伝搬ミラーの熱変形が未発生の状態である時を第１状態時とし、前記パルスレーザ光の照射に起因する前記伝搬ミラーの熱変形が定常状態になった状態である時を第２状態時とし、
   前記曲率ミラーの焦点距離をｆ１、
   前記曲率ミラーの位置での前記パルスレーザ光のビームサイズの前記第１状態時と前記第２状態時の変化量をΔＢＰｍ、
   前記曲率ミラーの位置で入射する前記パルスレーザ光のビーム広がり角の前記第１状態時と前記第２状態時の変化量をΔＢＤｍ、とする場合に、
   ｆ１＝ΔＢＰｍ／２・ΔＢＤｍの関係を満たす、
   ビームデリバリシステム。
3. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記所定の許容範囲は、±１０％以内の範囲である、ビームデリバリシステム。
4. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記伝搬ミラーの熱変形が未発生の状態である第１状態時に前記曲率ミラーから出射される前記パルスレーザ光のビーム広がり角をＢＤｃｃ、
   前記パルスレーザ光の照射により前記伝搬ミラーの熱変形が定常状態になった状態である第２状態時に前記曲率ミラーから出射される前記パルスレーザ光のビーム広がり角をＢＤｃｈ、とする場合に、
   ０．９・ＢＤｃｃ＜ＢＤｃｈ＜１．１・ＢＤｃｃ
   を満たすように、前記曲率ミラーの焦点距離を選定した、
   ビームデリバリシステム。
5. 請求項４に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記曲率ミラーの焦点距離をｆ１、
   前記曲率ミラーの位置での前記パルスレーザ光の前記第１状態時のビームサイズをＢＰｍ、
   前記曲率ミラーの位置での前記パルスレーザ光のビームサイズの前記第１状態時と前記第２状態時の変化量をΔＢＰｍ、
   前記曲率ミラーの位置で入射する前記パルスレーザ光の前記第１状態時のビーム広がり角をＢＤｍ、
   前記曲率ミラーの位置で入射する前記パルスレーザ光のビーム広がり角の前記第１状態時と前記第２状態時の変化量をΔＢＤｍ、とする場合に、
   ＢＤｃｃ＝（−ＢＰｍ＋２・ｆ１・ＢＤｍ）／（２・ｆ１）
   ＢＤｃｈ＝｛−（ＢＰｍ＋ΔＢＰｍ）＋２・ｆ１・（ＢＤｍ＋ΔＢＤｍ）｝／（２・ｆ１）
   である、ビームデリバリシステム。
6. 請求項４に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記第１状態時は、前記伝搬ミラーが室温の状態の時である、ビームデリバリシステム。
7. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記集光光学系による前記パルスレーザ光の集光点は、前記ターゲット物質に対する前記パルスレーザ光の照射位置よりも手前側の位置である、ビームデリバリシステム。
8. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記曲率ミラーは、複数枚の凹面ミラーを組み合わせて構成されるミラーユニットである、ビームデリバリシステム。
9. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、
   前記曲率ミラーは、平面ミラーと凹面ミラーとを組み合わせて構成されるミラーユニットである、ビームデリバリシステム。
10. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、さらに、
    前記曲率ミラーを光軸方向に移動させる移動機構を備える、ビームデリバリシステム。
11. 請求項１に記載のビームデリバリシステムであって、さらに、
    前記曲率ミラーの焦点距離を変化させることができる焦点距離可変機構を備える、ビームデリバリシステム。
12. 請求項１１に記載のビームデリバリシステムであって、
    前記曲率ミラーは、第１ミラー、第２ミラー、第３ミラー及び第４ミラーがこの順序で光路上に配置されるミラーユニットであり、
    前記焦点距離可変機構は、
    前記第２ミラー及び前記第３ミラーが固定されるプレートと、
    前記プレートに固定された前記第２ミラー及び前記第３ミラーを移動させる１軸移動ステージと、
    を含み、
    前記１軸移動ステージによって、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間の距離、及び前記第３ミラーと前記第４ミラーとの間の距離を変更することにより、前記ミラーユニットの焦点距離を変えることができる、
    ビームデリバリシステム。
13. 請求項１２に記載のビームデリバリシステムであって、
    前記第１ミラー及び前記第４ミラーのそれぞれが凹面ミラーであり、
    前記第２ミラー及び前記第３ミラーのそれぞれが凸面ミラーである、
    ビームデリバリシステム。
14. 請求項１２に記載のビームデリバリシステムであって、
    前記第１ミラーが凸面ミラーであり、
    前記第２ミラーが凹面ミラーであり、
    前記第３ミラー及び前記第４ミラーのそれぞれが平面ミラーである、
    ビームデリバリシステム。
15. 請求項１１に記載のビームデリバリシステムであって、
    前記焦点距離可変機構は、
    前記パルスレーザ光を反射する膜がコートされた反射表面を有する変形可能な部材と、
    前記変形可能な部材を保持する容器と、
    前記容器への流体の供給及び前記容器からの前記流体の排出を制御することにより、前記容器内の流体の圧力を調節する圧力調節器と、を含み、
    前記流体の圧力を調節することにより前記反射表面を変形させて、前記焦点距離を変化させる、
    ビームデリバリシステム。
16. レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光光学系に導き、前記集光光学系を介し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極端紫外光を生成する極端紫外光生成装置に用いられるビームデリバリシステムに含まれる曲率ミラーの焦点距離を選定する方法であって、
    前記ビームデリバリシステムは、
    前記レーザ装置と前記集光光学系との間の光路上に、前記パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーが配置され、
    前記伝搬ミラーと前記集光光学系との間の光路上に、凹面の反射面を持つ前記曲率ミラーが配置され、前記集光光学系に前記曲率ミラーから収束ビームを入射させる構成であり、
    前記曲率ミラーから出射される前記収束ビームである前記パルスレーザ光のビーム広がり角が、前記伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、前記曲率ミラーの焦点距離を選定する、
    焦点距離選定方法。
17. 請求項１６に記載の焦点距離選定方法であって、
    前記伝搬ミラーの熱変形が未発生の状態である第１状態時に前記曲率ミラーから出射される前記パルスレーザ光のビーム広がり角をＢＤｃｃ、
    前記パルスレーザ光の照射により前記伝搬ミラーの熱変形が定常状態になった状態である第２状態時に前記曲率ミラーから出射される前記パルスレーザ光のビーム広がり角をＢＤｃｈ、とする場合に、
    ０．９・ＢＤｃｃ＜ＢＤｃｈ＜１．１・ＢＤｃｃ
    を満たすように、前記曲率ミラーの焦点距離を選定する、
    焦点距離選定方法。
18. 請求項１７に記載の焦点距離選定方法であって、
    前記曲率ミラーの焦点距離をｆ１、
    前記曲率ミラーの位置での前記パルスレーザ光の前記第１状態時のビームサイズをＢＰｍ、
    前記曲率ミラーの位置での前記パルスレーザ光のビームサイズの前記第１状態時と前記第２状態時の変化量をΔＢＰｍ、
    前記曲率ミラーの位置で入射する前記パルスレーザ光の前記第１状態時のビーム広がり角をＢＤｍ、
    前記曲率ミラーの位置で入射する前記パルスレーザ光のビーム広がり角の前記第１状態時と前記第２状態時の変化量をΔＢＤｍ、とする場合に、
    ＢＤｃｃ＝（−ＢＰｍ＋２・ｆ１・ＢＤｍ）／（２・ｆ１）
    ＢＤｃｈ＝｛−（ＢＰｍ＋ΔＢＰｍ）＋２・ｆ１・（ＢＤｍ＋ΔＢＤｍ）｝／（２・ｆ１）
    の関係を用いて前記曲率ミラーの焦点距離ｆ１を選定する、焦点距離選定方法。
19. 電子デバイスの製造方法であって、
    レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光する集光光学系と、
    前記レーザ装置と前記集光光学系との間の光路上に配置され、前記パルスレーザ光の伝搬方向を変える伝搬ミラーと、
    前記伝搬ミラーと前記集光光学系との間の光路上に配置され、前記集光光学系に入射させる前記パルスレーザ光を収束ビームにする凹面の反射面を持つ曲率ミラーと、を備え、
    前記曲率ミラーから出射される前記収束ビームである前記パルスレーザ光のビーム広がり角が、前記伝搬ミラーの熱変形によらず、一定になるように、又は、所定の許容範囲内の変化を許容して一定になるように、前記曲率ミラーの焦点距離を選定した極端紫外光生成装置を用いて、前記レーザ装置から出射されるパルスレーザ光を集光光学系に導き、前記集光光学系を介し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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