JP2022537886A

JP2022537886A - 出力光ビーム形成装置

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Publication number: JP2022537886A
Application number: JP2021568771A
Authority: JP
Inventors: ワン，ユダ; ロキツキー，ロスティスラフ
Original assignee: サイマーリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2022-08-31
Anticipated expiration: 2040-05-21
Also published as: KR20230165361A; US20220224069A1; JP7304434B2; KR102606723B1; CN114008873A; CN114008873B; KR20220004214A; WO2020256885A1

Abstract

装置は、ビーム経路上のビームスプリッタであって深紫外線（ＤＵＶ）光源から光を受け取るように構成されたビームスプリッタと、ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素と、を含む。ビームスプリッタは、ＤＵＶ光源から受け取った光の一部を第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために光の一部の発散を回転させるように構成され、ビームスプリッタは、回転された光とＤＵＶ光源から受け取った光の一部を、出力ビーム経路上に誘導するように構成される。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１９年６月２０日出願の「OUTPUT LIGHT BEAM FORMATION APPARATUS」という名称の米国出願第６２／８６３，９８０号、及び、２０１９年１０月１７日出願の「OUTPUT LIGHT BEAM FORMATION APPARATUS」という名称の米国出願第６２／９１６，４６２号の優先権を主張し、それら両方の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本開示は、出力光ビーム形成装置に関する。出力光ビーム形成装置は、例えば深紫外線（ＤＵＶ）源と共に使用され得る。

[0003] フォトリソグラフィは、半導体回路要素がシリコンウェーハなどの基板上にパターン付与される際に用いるプロセスである。フォトリソグラフィ光源は、ウェーハ上にフォトレジストを露光するために使用される深紫外線（ＤＵＶ）光を提供する。フォトリソグラフィで使用される１つのタイプのガス放電光源は、エキシマ光源又はレーザとして知られる。エキシマ光源は、典型的には、アルゴン、クリプトン、又はキセノンなどの１つ以上の希ガスと、フッ素又は塩素などの反応種との組み合わせである、ガス混合物を使用する。エキシマ光源という名前は、電気刺激（供給されるエネルギー）及び（ガス混合物の）高圧の適切な条件の下で、励起された状態にのみ存在し、紫外線領域内に増幅光を生じさせる、エキシマと呼ばれる疑似分子が生み出される、という事実に由来する。エキシマ光源は、深紫外線（ＤＵＶ）領域内の波長を有する光ビームを生成し、この光ビームは、フォトリソグラフィ装置内の半導体基板（又はウェーハ）にパターン付与するために使用される。エキシマ光源は、単一のガス放電チャンバを使用して、又は複数のガス放電チャンバを使用して、構築可能である。ガス放電チャンバ内のガス混合物は、ガス放電チャンバから使い尽くされる場合がある。

[0004] 一般的な一態様において、装置は、ビーム経路上のビームスプリッタであって、深紫外線（ＤＵＶ）光源から光を受け取るように構成された、ビームスプリッタと、ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素と、を含む。ビームスプリッタは、ＤＵＶ光源から受け取った光の一部を第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために光の一部の発散を回転させるように構成され、ビームスプリッタは、回転された光とＤＵＶ光源から受け取った光の一部を、出力ビーム経路上に誘導するように構成される。

[0005] 実施例は、下記の特徴の１つ以上を含むことができる。装置は、ビーム経路上に偏光要素を含むこともできる。偏光要素は、出力ビーム経路上で、回転された光がＤＵＶ光源から受け取った光と同じ偏光状態を有するように、回転された光の偏光状態を変更するように構成され得る。装置は、第１の複数の光学要素と偏光要素との間のビーム経路上に、第２の複数の反射光学要素を含むこともできる。第１の複数の反射光学要素は、４つのミラーを含むことができる。第１の複数の反射光学要素は、光の一部の発散を９０度回転させるように構成され得る。

[0006] ＤＵＶ光源から受け取った光は、初期の垂直発散値を有する垂直発散と、初期の水平発散値を有する水平発散と、を有することができ、また、出力ビーム経路上で、回転された光は、初期の垂直発散値に等しい水平発散と、初期の水平発散値に等しい垂直発散と、を有することができる。回転された光とＤＵＶ光源からの光の別の部分は、出力ビーム経路上を伝搬する出力ビームを形成するために、ビームスプリッタにおいて組み合わせることができ、出力ビームは、回転された光の垂直発散及びＤＵＶ光源からの光の他の部分の垂直発散に基づく垂直発散値と、回転された光の水平発散及びＤＵＶ光源からの光の他の部分の垂直発散に基づく水平発散値と、を有することができる。出力ビームの水平発散値は初期の水平発散値よりも大きくてよく、また出力ビームの垂直発散値は初期の垂直発散値よりも小さくてよい。ＤＵＶ光源からの光は、少なくとも第１の光のパルスを含み得、回転された光は、第１の光のパルスの第１の部分の反射から形成される回転された光のパルスを備え、ＤＵＶ光源からの光の他の部分は、第１の光のパルスの伝送された第２の部分を備え、出力ビームは、回転された光のパルス及び他の部分の反射に基づいてよい。

[0007] 第２の複数の反射光学要素は、２つ以上のミラーを含むことができる。偏光要素は、半波長板又は位相減速ミラーを含むことができる。ビーム経路は、ビームスプリッタ、第１の複数の反射光学要素、第２の複数の反射光学要素、及び偏光要素によって定義される閉経路であってよい。

[0008] 別の態様において、深紫外線（ＤＵＶ）光源は、ガス利得媒質を保持するように及びＤＵＶ光ビームを生成するように構成された、少なくとも１つの放電チャンバを備える光発生装置と、ビーム経路上のビームスプリッタであってＤＵＶ光ビームを受け取るように構成されたビームスプリッタ、ビーム経路上の偏光要素、及び、ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素を含む出力ビーム形成装置と、を含む。ビームスプリッタは、ＤＵＶ光ビームの一部を第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために光の一部の発散を回転させるように構成され、波長板は、出力ビーム経路上で、回転された光がＤＵＶ光ビームと同じ偏光状態を有するように、回転された光の偏光状態を変更するように構成され、ビームスプリッタは、回転された光及びＤＵＶ光ビームの一部に基づいて出力ビームを形成するように構成される。

[0009] 実施例は、下記の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。光発生装置は、第１のガス利得媒質を保持するように及びＤＵＶシード光ビームを生成するように構成された第１の放電チャンバと、第２のガス利得媒質を保持するように及びシード光ビームを増幅して増幅されたＤＵＶ光ビームを形成するように構成された第２の放電チャンバと、を含むことができる。出力ビーム形成装置は、第１の放電チャンバと第２の放電チャンバとの間に位置決めされるように構成され得、ＤＵＶ光は、ＤＵＶシード光ビームであってよい。

[0010] ＤＵＶ光源は、出力ビームを受け取るように構成されたビーム伸張装置を含むこともできる。出力ビーム形成装置は、光発生装置とビーム伸張装置との間にあってよい。

[0011] 偏光要素は、第２の複数の反射光学要素とビームスプリッタとの間にあってよい。

[0012] 別の態様において、深紫外線（ＤＵＶ）光源のための方法は、ＤＵＶ光ビームの一部を受け取ることであって、ＤＵＶ光ビームの一部は、偏光状態、初期垂直発散値の垂直発散、及び初期水平発散値の水平発散を有することと、回転された光ビームを形成するためにＤＵＶ光ビームの一部を回転することであって、回転された光ビームは、初期水平発散値の垂直発散及び初期垂直発散値の水平発散を有することと、光学遅延を介して回転された光ビームを渡すことと、回転された光ビーム及びＤＵＶ光ビームの別の部分に基づいて出力ビーム経路上を伝搬する出力光ビームを形成することと、を含む。

[0013] 実施例は、下記の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。いくつかの実施例において、回転された光ビーム及びＤＵＶ光ビームの別の部分を組み合わせる前に、回転された光ビームは、回転された光ビーム及びＤＵＶ光ビームの他の部分が出力ビーム経路上で同じ偏光状態を有するように、偏光要素を介して渡される。

[0014] ＤＵＶ光ビームは、パルスＤＵＶ光ビームを含むことができ、回転された光ビームは、パルスＤＵＶ光ビーム内のパルスのうちの第１のパルスの反射を含み、ＤＵＶ光ビームの他の部分は、パルスのうちの第１のパルスの一部を含むことができる。

[0015] 上記及び本明細書で説明する技法のいずれの実施例も、プロセス、装置、システム、及び／又は方法を含むことができる。１つ以上の実施例の詳細は、下記の添付の図面及び説明に記載されている。他の特徴は、説明及び図面から及び特許請求の範囲から明らかとなろう。

[0016] 出力形成装置を含むシステムを示すブロック図である。 [0017] 入力光ビームの様々な図を示す。 [0017] 入力光ビームの様々な図を示す。 [0017] 入力光ビームの様々な図を示す。 [0018] 出力ビーム形成装置を示すブロック図である。 [0019] 別の出力ビーム形成装置を示すブロック図である。 [0020] 光学要素を示すブロック図である。 [0021] フォトリソグラフィシステムを示すブロック図である。 [0022] 図４Ａのフォトリソグラフィシステムで使用され得る投影光学システムを示すブロック図である。 [0023]別のフォトリソグラフィシステムを示すブロック図である。

[0024] 図１Ａを参照すると、システム１００のブロック図が示されている。システム１００は、入力光ビーム１０２を生成する光源１０１、出力光ビーム１１１を生成する出力ビーム形成装置１１０、及び出力光ビーム１１１を受け取る光学アセンブリ１９０を含む。入力光ビーム１０２は入力経路１０５上を伝搬する。出力ビームは出力経路１１２上を伝搬する。出力ビーム形成装置１１０は、入力光ビーム１０２の発散を変調することによって、入力光ビーム１０２の空間コヒーレンスを減少させる。発散を変調することは、最少、最小限、又は最小の発散が延在するときに沿う軸、及び／又は、入力光ビーム１０２を曲げる、折り畳む、及び／又は方向転換することによって最大、最高、又は最大限の発散が延在するときに沿う軸、を回転するか又は他の方法で変化させることを意味する。いくつかの実施例において、出力ビーム形成装置１１０は、出力光ビーム１１１が入力光ビーム１０２と同じ偏光状態を有するように、入力光ビーム１０２の偏光状態の維持も行う。

[0025] 光学アセンブリ１９０は、電子フィーチャを形成するために出力光ビーム１１１でウェーハを露光する深紫外線（ＤＵＶ）スキャナ装置（図４Ａに示されるリソグラフィ露光装置４６９）であるか、又は、光学アセンブリ１９０は、出力光ビーム１１１がＤＵＶスキャナ装置に達する前に出力光ビーム１１１を誘導及び／又は修正する中間光学要素である。例えば、光学アセンブリ１９０は、光学発振器（図５に示される放電チャンバ５６５＿２など）、ミラー、レンズ、又は出力ビーム形成装置１１０とＤＵＶスキャナ装置との間のパルスストレッチャであってよい。入力光ビーム１０２及び出力光ビーム１１１は、空間及び／又は時間コヒーレンスを示し得る電磁場である。電磁場の位相が波面に沿った異なるロケーションで同じである場合、電磁場は空間コヒーレンスを有する。単一のロケーションにおける電磁場の位相が異なる時点で周期的に同じである場合、ビーム１０２は空間コヒーレンスを有する。光ビームが空間及び／又は時間コヒーレンスを有するとき、ビーム内の波面は互いにランダムに干渉してスペックルを生成する可能性がある。スペックルは光ビーム内に空間及び／又は時間ノイズを生じさせ、またスペックルは、光ビームを受け取る装置（この例では光学アセンブリ１９０）においてＸ－Ｙ面内に不均一な強度プロファイルを有するスペックルパターンを生じさせる可能性がある。スペックルの存在は、光学アセンブリ１９０においてＸ－Ｙ面内に不均一な強度を有する光を生じさせる可能性がある。この不均一性は、結果としてウェーハの不均等な露光を生じさせる可能性がある。例えばスペックルは、マイクロ電子フィーチャの形成を定義するフォトレジストの露光領域のサイズにばらつきを生じさせ、フィーチャを不適切に形成し、欠陥を生じさせる可能性がある。したがって、いくつかの適用例の場合、空間コヒーレンスを減少させることが望ましい。

[0026] 下記でより詳細に考察するように、出力ビーム形成装置１１０は、入力光ビーム１０２の発散を変調することによって、入力光ビーム１０２の空間コヒーレンスを減少させる。発散（又はビーム発散）は、ビームウエストから、或いはビームを放出するアパーチャ又はソースからの距離の関数としての、ビーム直径の増加の角度測度である。入力光ビーム１０２は、Ｚ方向に伝搬する。入力光ビーム１０２の発散は、伝搬の方向Ｚに対して直角な平面であるＸ－Ｙ面内の２本の直交軸に沿って異なる。図１Ｂから図１Ｄは、入力光ビーム１０２の例の様々な図を示す。２つの直交面内の入力光ビーム１０２の発散は、図１Ｂ及び図１Ｃに示される。図１Ｂは、Ｘ－Ｚ面内の入力光ビーム１０２の断面図である。図１Ｃは、Ｙ－Ｚ面内の入力光ビーム１０２の断面図である。Ｘ－Ｚ面内の入力光ビーム１０２の発散は垂直発散とも呼ばれ、また図１ＢではＤｖと標示される。Ｙ－Ｚ面内の入力光ビーム１０２の発散は水平発散とも呼ばれ、また図１ＣではＤｈと標示される。図１Ｄは、Ｘ－Ｙ面内の入力光ビーム１０２を示す。入力光ビーム１０２の空間コヒーレンスは、入力光ビーム１０２の発散を増加させることによって減少させることができる。例えば、Ｙ軸に沿った入力光ビーム１０２の発散を増加させることで、水平空間コヒーレンス（Ｙ軸に沿った空間コヒーレンス）を減少させる。

[0027] 図１Ｂから図１Ｄの例では、入力光ビーム１０２の垂直発散（Ｄｖ）は水平発散（Ｄｈ）よりも大きく、入力光ビーム１０２はＸ－Ｙ面内に楕円の形状又はプロファイルを有する。入力光ビーム１０２はＸ－Ｙ面内に他のプロファイルを有してよい。例えば入力光ビーム１０２は、Ｘ－Ｙ面内に矩形形状を有してよい。

[0028] 出力ビーム形成装置１１０は、入力光ビーム１０２を回転させることによって、最小限及び最大限の発散が延在するときに沿う軸が変調されるように、入力光ビーム１０２の発散を変調する。例えば、出力ビーム形成装置１１０は、入力光ビーム１０２の複数の連続反射部分の各々の最小限及び最大限の発散の軸を９０°回転させることによって、入力光ビーム１０２の発散を変調することができる。

[0029] 光ビームは、伝搬の方向に対して直角な面内のすべての方向に発散を有する。入力光ビーム１０２の発散は、１本の軸に沿って最大又は最大限の範囲を有し、別の軸に沿って最小又は最少の範囲を有する。図１Ｄを参照すると、Ｘ－Ｙ面内の入力光ビーム１０２の発散の最大限の範囲又は最大限の発散は、Ｘ軸に沿っている。入力光ビーム１０２の最小限、最少、又は最小の発散は、Ｙ軸に沿っている。出力ビーム形成装置１１０は、伝搬に対して垂直な平面内で最小限及び最大限の発散の軸を回転させることによって、入力光ビーム１０２の発散を回転させる。例えば、出力ビーム形成装置１０２が入力光ビーム１０２の発散を９０°回転させるように構成された実施例では、出力ビーム形成装置１１０は、光ビーム１０２の発散が９０°回転されるように、入力光ビーム１０２の方向を折り畳んで変化させる。この例では、出力光ビーム１１１はＸ－Ｙ面内に楕円形状を有するが、Ｙ軸に沿って最大限発散及びＸ軸に沿って最小限発散を有する（したがって、入力ビームの発散に比べて９０°回転される）。このようにして、光学アセンブリ１９０における出力光ビーム１１１の発散は、入力ビーム１０２内の発散に比べて変調される。発散を変調することによって、空間コヒーレンスは少なくとも１方向で減少される。

[0030] 入力光ビーム１０２は、任意の偏光状態を有し得るか、又は偏光されない場合がある。偏光は、光ビームの電場の発振方向を記述するパラメータである。偏光のタイプ及び偏光の方向が、偏光状態を定義する。偏光のタイプは、線形、円形、楕円形、又はランダムであり得るか、又は光ビームは偏光されない場合がある。線形に偏光される光ビームは、経時的に一定の単一平面内で発振する電場を有し、偏光状態は発振の面を示す。線形偏光の場合、発振は単一面に限定される。円形偏光は、異なる直交状態を有し得る。例えば、円形偏光は右回り偏光であり得、電場は（光を受け取る地点から見て）時計回りに回転するか、又は左回り偏光であり得、電場は（光を受け取る地点から見て）反時計回りに回転する。下記で考察する例では、入力光ビーム１０２はＹ軸に沿って線形に偏光される。

[0031] 図２を参照すると、出力ビーム形成装置２１０のブロック図が示されている。出力ビーム形成装置２１０は、装置１１０（図１）の実施例である。出力ビーム形成装置２１０は、出力光ビーム２１１を生成するために入力光ビーム２０２の発散を変調する。出力光ビーム２１１は、光学アセンブリ１９０（図１）などの光学アセンブリに提供され得る。入力光ビーム２０２及び出力光ビーム２１１は、パルス光ビームである。

[0032] 出力ビーム形成装置２１０は、ビーム分割装置２１３、ビーム回転装置２１５、及びビーム遅延装置２１７を含む。ビーム分割装置２１３、ビーム回転装置２１５、及びビーム遅延装置２１７は、ビーム経路２１６上にある。ビーム経路２１６は閉経路である。光は、ビーム分割装置２１３において経路２１６に入出する。ビーム経路２１６に入る光は、ビーム経路２１６を複数回横断することができる。

[0033] ビーム分割装置２１３は、入力光ビーム２０２を分割するか又は割ることができる、任意の光学要素である。ビーム分割装置２１３は、例えばビームスプリッタであってよい。ビーム分割装置２１３は、入力光ビーム２０２の一部を出力ビーム経路２１２上に反射し、残りをビーム経路２１６上に伝送する、インターフェース２１４を含む。ビーム分割装置２１３は、入力光ビーム２０２を第１の部分２０３及び第２の部分２０４に分ける。第１の部分２０３は入力光ビーム２０２の伝送部分であり、第２の部分２０４は入力光ビーム２０２の反射部分である。この例では、入力光ビーム２０２は光のパルスである。第１の部分２０３及び第２の部分２０４も光のパルスであり、各々がビーム分割装置２１３によって決定される強度を有する。例えば、ビーム分割装置２１３が入射光の半分を反射し、残りの入射光を伝送する実施例において、第１の部分２０３及び第２の部分２０４は等しいパルスエネルギーを有する。

[0034] ビーム分割装置２１３は、インターフェース２１４において互いに接合される２つのプリズムで構成され得る。反射される入力光ビーム２０２の量は、ビーム分割装置２１３の材料特性及び構造に依存する。例えば、ビーム分割装置２１３は、入射光の半分を出力ビーム経路２１２上に反射し、残りをビーム経路２１６上に伝送するように、構成され得る。無視できる量の光がビーム分割装置２１３によって吸収又は散乱されるが、所与の時点でビーム分割装置２１３によって伝送及び反射される光の組み合わせられた強度は、その時点でビーム分割装置２１３上に入射する光の強度にほぼ等しい。

[0035] ビーム回転装置２１５は、第１の部分２０３のビーム発散を回転させるように配置された、複数の光学要素である。例えば、ビーム回転装置２１５は、回転された部分２０３’を形成するために、第１の部分２０３を折り畳む、及び／又は方向転換する、３つ又は４つの反射光学要素（ミラーなど）を含むことができる。回転された部分２０３’の発散の最大及び最少（又は最小）量は、第１の部分２０３のそれらに関して回転される。例えば、ビーム回転装置２１５が第１の部分２０３を９０°回転させるように構成される場合、回転された第１の部分２０３’は、第１の部分２０３の垂直発散に等しい水平発散を有し、回転された第１の部分２０３’は、第１の部分２０３の水平発散に等しい垂直発散を有する。ビーム回転装置２１５は、回転された部分２０３’を形成するために部分２０３を複数の方向に誘導することができる。例えば、ビーム回転装置２１５は、第１の部分２０３をページの面の外へ誘導することができる。ビーム回転装置２１５の実施例が図３Ａに示されている。

[0036] 出力ビーム形成装置２１０は、ビーム遅延装置２１７も含む。ビーム遅延装置２１７は、ビーム経路２１６の長さを決定し、したがって回転された部分２０３’がビーム分割装置２１３に達する時点を決定する。ビーム遅延装置２１７は、ビーム経路２１６上の１つ以上の光学要素である。例えば、ビーム遅延装置２１７は、ミラーなどの複数の反射光学要素を含むことができる。ビーム経路２１６を定義する光学要素（ビーム遅延装置２１７を含む）のすべてによって導入された遅延が、入力ビームパルス２０２の時間持続期間より少ない場合、回転された部分２０３’は入力ビームパルス２０２と部分的に時間が重なることになる。ビーム遅延装置２１７は、回転された部分２０３’のビーム分割装置２１５に向けてのステアリングも行う。

[0037] ビーム遅延装置２１７を介して渡した後、回転された部分２０３’は、ビーム分割装置２１３上に入射する。回転された部分２０３’内の光の一部は、ビーム分割装置２１３を介して、及び出力ビーム経路２１２上に伝送される。回転された部分２０３’の残りは部分２０３＿１としてビーム経路２１６上に反射される。部分２０３＿１は、ビーム分割装置２１３に戻される別の回転された部分２０３＿１’を生成するために、ビーム回転装置２１５及びビーム遅延装置２１７と再度相互作用する。

[0038] 回転された部分２０３＿１’の一部は出力ビーム経路２１２上に伝送される。回転された部分２０３＿１’は回転された部分２０３’の反射に基づき、また回転された部分２０３’は入力光ビーム２０２に基づくため、回転された部分２０３’の発散と回転された部分２０３＿１’の発散とは同じではない。例えば、回転された部分２０３’の最大発散の方向が入力光ビーム２０２の最大発散の方向と９０°異なる場合、回転された部分２０３＿１’の最大発散の方向は入力光ビーム２０２の最大発散の方向と同じである、という具合である。各後続の部分の強度は、ビーム分割装置２１３の反射及び伝送特徴に依存して減少する。出力光ビーム２１１は、インターフェース２１４によって反射又は伝送される光から形成される。したがって、出力光ビーム２１１は、第２の部分２０４、及び回転された部分２０３’、２０３＿１’、．．．２０３＿ｎ’の伝送された部分を含む。これらのコンポーネントの発散（及び強度）は変動し、また効果は、出力ビーム経路２１２上のアセンブリ（例えば、光学アセンブリ１９０など）が、変調された発散を伴う出力光ビーム２１１を受け取ることである。変調された発散は、結果として、少なくとも１つの方向に沿ってより低い空間コヒーレンスを有する出力光ビーム２１１を生じさせる。

[0039] 出力ビーム形成装置２１０の他の実施例が可能である。例えば、ビーム遅延装置２１７は、ビーム分割装置２１３とビーム回転装置２１５との間にあり得る。いくつかの実施例において、出力ビーム形成装置２１０は、回転された部分２０３’の偏光が入力パルス２０５と同じであることを保証する、ビーム経路２１６上の偏光要素を含む。別の例では、ビーム分割装置２１３は、図２に示される構成以外の構成を有することができる。例えばビーム分割装置２１４は、部分２０３が入力光ビーム２０２の一部を反射するビーム分割装置２１３によって形成されるように、また第２の部分２０４が入力光ビーム２０２の一部を伝送するビーム分割装置２１３によって形成されるように、配置され得る。

[0040] 図３Ａを参照すると、別の出力ビーム形成装置３１０のブロック図が示される。出力ビーム形成装置３１０は、出力ビーム形成装置１１０（図１）の実施例の別の例である。出力ビーム形成装置３１０は、光学経路３１６を定義する、ビーム分割装置３１３、ビーム回転装置３１５、ビーム遅延装置３１７、及び波長板３１８を含む。波長板３１８は、例えば半波長板又は位相減速ミラーであってよい。波長板３１８は、入射光の偏光状態を直交偏光状態に変化させるように構成される。例えば、波長板３１８上の入射光が水平に線形に偏光される場合、波長板３１８を出る光は垂直に線形に偏光される。光は、ビーム分割装置３１３において光学経路３１６を入出する。光学経路３１６は閉経路であり、光は光学経路３１６を複数回横断することができる。出力ビーム形成装置３１０は、入力光ビーム３０２に基づいて出力光ビーム３１１を形成する。

[0041] 図３Ａの例の場合、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸は座標系３９１によって定義される。様々なコンポーネント及び要素の配向について考察するとき、軸という用語は、起点から離れる方向及び起点に向かう方向を包含する。例えば、Ｘ軸に沿って延在する要素は、＋Ｘ及び－Ｘの方向に延在し得る。下記で考察する例において、入力光ビーム３０２は、水平線形発散状態（偏光ベクトルがＸ軸に沿っていない）と、Ｙ軸よりもＸ軸に沿ってより大きなビーム発散とを有する。図３Ａにおいて、両矢印は偏光状態を示す。

[0042] 入力光ビーム３０２が＋Ｚ方向に伝搬し、ビーム分割装置３１３上に入射する。ビーム分割装置３１３は、ビーム分割装置３１３内で使用される材料の光学特性に基づいて、インターフェース３１４で光を反射及び伝送する。ビーム分割装置３１３は、入射光を反射部分及び伝送部分に分割することが可能な、任意のデバイスである。ビーム分割装置３１３は、インターフェース３１４において、入射光の５０％を伝送し入射光の５０％を伝送するように構成される。ビーム分割装置３１３は、例えば、互いに接合された２つの三角プリズムを含む、非偏光キューブビームスプリッタであり得る。この例では、２つの三角プリズムが接合される面がインターフェース３１４である。

[0043] ビーム分割装置３１３と、ビーム回転装置３１５及びビーム遅延装置３１７を構成する光学要素と、は全てが同じ入射角を有することはなく、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の周りを回転され得る。下記の考察において、光学要素の公称面は、その光学要素のアクティブ表面近くであるが、そこから光学要素のアクティブ表面が回転される、面である。図３Ｂも参照すると、光学要素３２２のブロック図が示されている。ビーム回転装置３１５、ビーム遅延装置３１７、及びビーム分割装置３１３を構成する光学要素は、光学要素３２２と同様である。光学要素は、アクティブ表面３２３及びベース３２４を含む。アクティブ表面３２３及びベース３２４は共に、光学要素３２２を形成する。光学要素３２２はベース３２４無しで実装され得る。アクティブ表面３２３は、入射光と相互作用する光学要素３２２の一部である。図３Ｂの例で、アクティブ表面３２３は、名目上、Ｘ－Ｚ面内にあり、Ｚ軸の周りを半時計回り方向に角度α回転される。図３Ｂでは、＋Ｚ方向はページ内へと向かう。図３Ｂ及び下記の考察では、軸の周りの回転は、起点に向かって見る観点から与えられる。

[0044] ビーム分割装置３１３及びインターフェース３１４は、名目上、Ｘ－Ｚ面内にあり、Ｘ軸の周りを時計回りに４５°回転される。入力ビーム３０２の部分３０２’’が、インターフェース３１４を介して出力ビーム経路３１２上に伝送される。部分３０２’’は出力光ビーム３１１の一部を形成する。部分３０２’’は、入力光ビーム３０２の強度の５０％の強度を有する。ビーム分割装置３１３は非偏光である。したがって、部分３０２’’の偏光状態は、入力光ビーム３０２の偏光状態と同じである。部分３０２’’の発散も、入力ビーム３０２の発散と同じである。インターフェース３１４はまた、入力光ビームの一部を部分３０２’として反射する。部分３０２’はＺ軸に沿って偏光され、最大の発散はＸ軸に沿う。部分３０２’は＋Ｙ方向に沿ってビーム回転装置３１５へと伝搬する。

[0045] ビーム回転装置３１５は、部分３０２’の発散を回転させる。ビーム回転装置３１５は４つの反射光学要素３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、及び３２２ｄを含む。図３Ｂも参照すると、反射光学要素３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、及び３２２ｄの各々は、アクティブ表面３２３と同様の反射表面を含む。各反射光学要素３２２ａ～３２２ｄは、例えば、入射光と相互作用する平坦反射表面を有する平面ミラーであってよい。反射表面３２３は、入力ビーム３０２内の光の波長を反射する材料からなる。反射表面３２３は、例えば被覆フッ化カルシウム（ＣａＦ）又は溶融石英であってよい。簡単にするために、個々の反射表面は、図３Ａの光学要素３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ上には示されていない。しかしながら、反射表面は、光と相互作用し、またビーム回転装置３１５を通過するビーム経路３１６の一部を定義する、光学要素３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄの一部である。光学要素３２２ａ、３２２ｃ、及び３２２ｄ、並びにビーム分割装置３１３は、同一平面配置内に編成され、光学要素３２２ａ、３２２ｃ、３２２ｄは、ビーム分割装置３１３と同じＸ－Ｙ面内に反射表面を有する。光学要素３２２ｂの反射表面は、そのＸ－Ｙ面から＋Ｚ方向に変位される。光学要素３２２ａ～３２２ｄの反射表面は、座標系３９１内の軸のうちの１本に関して回転される。

[0046] 光学要素３２２ａの反射表面は、名目上、Ｘ－Ｚ面内で延在し、Ｘ軸の周りを時計回りに４５°回転される。光学要素３２２ａの反射表面は、ビーム分割装置３１３のインターフェース３１４に平行である。光学要素３２２ａの反射表面の中心及びインターフェース３１４の中心は、同じＸ－Ｙ面内にある。光学要素３２２ｂの反射表面は、名目上、光学要素３２２ａ及び３２２ｃの反射表面の中心を含む、Ｘ－Ｙ面に関して＋Ｚ方向に変位されるＸ－Ｙ面内で延在する。光学要素３２２ｂの反射表面は、光学要素３２２ｂ上に入射する光が、光学要素３２２ｃに向けて反射されるように、Ｘ軸の周りをわずかに回転される。光学要素３２２ｃは、光学要素３２２ａに対して閉である。光学要素３２２ｃの反射表面の中心は、光学要素３２２ａの反射表面の中心と同じＸ－Ｙ面内にある。光学要素３２２ｃの反射表面は、名目上、Ｘ－Ｙ面内で延在し、Ｙ軸の周りを時計回りに４５°回転される。光学要素３２２ｄの反射表面の中心は、反射光学要素３２２ａ及び３２２ｃの中心と同じＸ－Ｙ面内にある。光学要素３２２ｄの反射表面は、名目上、Ｘ－Ｚ面内で延在し、Ｚ軸の周りを時計回りに４５°回転される。

[0047] ビーム回転装置３１５を介して伝搬する部分３０２’の一例を次に考察する。この例では、入力ビーム３０２はＹ軸に沿って線形に偏光され、Ｙ軸よりもＸ軸に沿って大きい発散を有する。

[0048] 入力ビーム３０２とインターフェース３１４との間の相互作用は、入力ビーム３０２の反射である部分３０２’を生成する。部分３０２’は、＋Ｙ方向に伝搬する。部分３０２’はＺ軸に沿って線形に偏光される。ビーム回転装置３１５への入力において、部分３０２’及び光ビーム３０２はＸ軸に沿って同じ発散を有する。Ｚ軸に沿った部分３０２’の発散は、Ｙ軸に沿った入力ビーム３０２の発散と同じである。言い換えれば、部分３０２’の最大発散はＸ軸に沿う。

[0049] ビーム回転装置を構成する光学要素３２２ａ～３２２ｄのうち、光学要素３２２ａがビーム分割装置３１３に最も近い。したがって、部分３０２’は、光学要素３２２ｂ～３２２ｄと相互作用する前に、光学要素３２２ａと相互作用する。光学要素３２２ａは、部分３０２’を光学要素３２２ｂに向けてＺ方向に反射する。光学要素３２２ａと相互作用した後、部分３０２’はＹ方向に沿って線形に偏光される。部分３０２’の最大発散は、光学要素３２２ａとの相互作用の直後に、Ｘ軸に沿う。光学要素３２２ｂは、部分３０２’を光学要素３２２ｃに向けて－Ｚ方向に（又は、Ｚ方向に関して小さな角度で）反射する。部分３０２’の最大発散は、光学要素３２２ｂとの相互作用の直後に、Ｘ軸に沿う。光学要素３２２ｃは、部分３０２’を＋Ｘ方向に沿って光学要素３２２ｄに反射する。光学要素３２２ｃとの相互作用の後、部分３０２’の最大発散の方向はＺ軸に沿う。したがって、光学要素３２２ｃは部分３０２’の発散を回転させる。部分３０２’は、－Ｙ方向に沿って光学要素３２２ｄから反射される。光学要素３２２ｄとの相互作用の後、部分３０２’の最大発散はＺ軸に沿う。

[0050] したがって、ビーム回転装置３１５は、部分３０２’の発散を９０°回転させる。この例では、ビーム回転装置３１５の入力（光学要素３２２ａ）において、部分３０２’は＋Ｙ方向に伝搬しており、最大発散はＸ軸に沿い、また最少（又は最小）発散はＺ軸に沿う。ビーム回転装置３１５の出力（光学要素３２２ｄの直後）において、部分３０２’は－Ｙ方向に伝搬し、最大発散はＺ軸に沿い、また最少（又は最小）発散はＸ軸に沿う。

[0051] 光学要素３２２ａ～３２２ｄは要素を偏光しておらず、部分３０２’は、ビーム回転装置３１５を介して伝搬しながら、依然として線形に偏光される。部分３０２’の偏光は、部分３０２’が入射する表面に関して定義される。光学要素３２２ａ～３２２ｄの反射表面はすべてが同じ入射角を有するものではないため、部分３０２’の偏光の軸はビーム回転装置３１５内で回転する。部分３０２’は、光学要素３２２ａにおいてＺ軸に沿って線形に偏光される。光学要素３２２ａとの相互作用は、Ｙ軸への偏光を回転させる。光学要素３２２ｂは、部分３０２’を－Ｚ方向に沿って後方に反射し、部分３０２’は依然としてＹ軸に沿って線形に偏光される。光学要素３３２ｃは、部分３０２’の偏光を回転させない。しかしながら光学要素３２２ｄは、偏光をＹ軸に沿って、からＸ軸に沿って、へと回転させる。したがって、ビーム回転装置３１５は、部分３０２’の軸偏光も変化させる。この例では、ビーム回転装置３１５は、ビーム回転装置３１５の入力でのＺ軸に沿って、からビーム回転装置３１５の出力でのＸ軸に沿って、へと偏光を変化させる。

[0052] 出力ビーム形成装置３１０は、遅延装置３１７も含む。遅延装置３１７は、部分３０２’をビーム分割装置３１３に向けて後方に誘導する。遅延装置３１７は、光学経路３１６の長さを決定するためにも使用され、それによって、部分３０２’がビーム分割装置３１３に達する時点を制御する。例えば、部分３０２’（入力光パルスの反射から形成される）が、その同じ光パルスの後で発生する部分と重畳すべきである場合、遅延装置３１７は、入力光パルスが終わる前に部分３０２’がビーム分割装置３１３に達するように構成される。光学アセンブリ１９０によって受け取られる出力光ビーム３１１は、ビーム分割装置３１３と相互作用する光によって形成される光のパルスである。

[0053] 遅延装置３１７は、反射光学要素３２５ａ及び反射光学要素３２５ｂを含む。反射光学要素３２５ａ、３２５ｂは、反射光学要素３２２ａ～３２２ｄと同様である。各反射光学要素３２５ａ、３２５ｂは、反射表面３２３（図３Ｂ）と同様の反射表面を含む。簡単にするために、光学要素３２５ａ、３２５ｂの反射表面は図３Ｂには示されていない。光学要素３２５ａの反射表面は、名目上、Ｘ－Ｚ面内で延在し、Ｚ軸の周りを反時計回りに４５°回転される。光学要素３２５ｂの反射表面は、名目上、Ｘ－Ｚ面内で延在し、Ｚ軸の周りを時計回りに４５°回転される。光学要素３２５ａの反射表面は、光学要素３２２ｄの反射表面と直交する。光学要素３２５ｂの反射表面は、光学要素３２２ｄの反射表面と並行である。光学要素３２２ｄ、３２５ａ、及び３２５ｂの反射表面の中心は、同じＸ－Ｙ面内にある。光学経路３１６の長さは、光学要素３２５ａと３２２ｄとの間の距離、及び／又は光学要素３２５ａと３２５ｂとの間の距離を調整することによって、調整可能である。

[0054] 光学要素３２５ａは、光学要素３２２ｄと光学要素３２５ｂとの間にある。光学要素３２５ａは、光学要素３２２ｄに関して－Ｙ方向に変位され、光学要素３２５ｂに関して＋Ｘ方向に変位される。光学要素３２５ａの反射表面は、光学要素３２２ｄから部分３０２’を受け取る。光学要素３５２ａとの相互作用の前に、部分３０２’はＸ軸に沿って線形に偏光され、最大発散はＺ軸に沿う。光学要素３２５ａは、部分３０２’を光学要素３２５ｂへと－Ｘ方向に反射させる。光学要素３２５ａとの相互作用は、部分３０２’の偏光をＹ軸に沿うように回転させるが、発散は回転させない。次いで、部分３０２’は光学要素３２５ｂと相互作用する。光学要素３２５ｂは、部分３０２’をビーム分割装置３１３に向けて＋Ｘ方向に沿って反射させる。光学要素３２５ｂとの相互作用は、部分３０２’の偏光をＸ軸に沿うように回転させるが、発散は回転させない。

[0055] したがって、部分３０２’は、Ｚ軸に沿った最大発散及びＸ軸に沿った偏光と共に、ビーム分割装置３１３に向けて＋Ｙ方向に伝搬する。部分３０２’がインターフェース３１４に達したとき、部分３０２’の５０％は＋Ｚ方向に、及び出力ビーム経路３１２上へと反射される。部分３０２’の反射部分は、３１１’と標示される。反射部分３１１’は、Ｙ軸に沿って最大発散を有し、Ｘ軸に沿って最少発散を有する。出力部分３１１’及び部分３０２’’は、出力光ビーム３１１を形成する。部分３０２’’は、Ｘ軸に沿って最大発散を有し、Ｙ軸に沿って最少（最小）発散を有する。他方で、出力部分３１１’は、Ｙ軸に沿って最大発散を有し、Ｘ軸に沿って最少（又は最小）発散を有する。出力部分３１１’は、出力光ビーム３１１が入力ビーム３０２よりも、Ｙ軸に沿って大きな発散を有し、Ｘ軸に沿って小さな発散を有するように、Ｙ軸に沿って発散を追加する。結果として、出力光ビーム３１１は、Ｙ軸に沿って入力ビーム３０２よりも低い空間コヒーレンスを有し、またしたがって、Ｙ軸に沿って入力ビーム３０２よりも少ないノイズを有する。このようにして、出力ビーム形成装置３１０はスペックルを減少させ、システム３００の性能を向上させる。

[0056] 上記の例の考察において、入力光ビーム３０２は＋Ｚ方向に伝搬し、Ｙ軸に沿って線形に偏光され、Ｘ軸に沿って最大発散を有し、またＹ軸に沿って最少発散を有する。他の例において、入力光ビームは、伝搬の方向に対して垂直な何らかの他の軸に沿って線形に偏光され得（或いは、他の偏光を有するか又は偏光がない可能性があり）、伝搬の方向に対して垂直な何らかの他の軸に沿って最大発散を有し得、また、最大発散の軸に対して垂直であるか又は垂直でない可能性がある何らかの他の軸に沿って最少発散を有し得る。

[0057] 部分３０２’における残りの光は、インターフェース３１４を介して伝送され、ビーム経路３１６上に残る。光はビーム経路３１６内での循環を続行し、前述のようにビーム回転装置３１５及びビーム遅延装置３１７によって操作され、出力光ビーム３１１への追加の寄与が行われる。ビーム分割装置が入射光の５０％を反射し、入射光の５０％を伝送する、図３の例の場合、出力光ビーム３１１の発散は数式（１）及び（２）によって以下のように表される。

[0058] 数式（１）及び（２）において、ＨＤｉは入力ビーム３０２のラジアン単位の水平ビーム発散であり、ＶＤｉは入力ビーム３０２のラジアン単位の垂直ビーム発散である。垂直ビーム発散は、座標系３９１におけるＸ軸に沿ったビーム発散である。水平ビーム発散は、座標系３９１におけるＹ軸に沿ったビーム発散である。入力ビーム３０２がＸ軸に沿って最大発散を有する実施例では、出力ビーム形成装置３１０は、Ｘ軸に沿って発散を減少させ、Ｙ軸に沿って発散を増加させる。したがって、これらの実施例において、出力ビーム形成装置３１０は、Ｙ軸に沿って空間コヒーレンスを減少させ、出力光ビーム３１１は、Ｙ軸に沿って入力ビーム３０２に比べて低い空間コヒーレンス（及び少ないスペックル）を有する。入力ビーム３０２がＹ軸に沿って最大発散を有し、Ｘ軸に沿って最少発散を有する実施例では、出力ビーム形成装置３１０は、Ｙ軸に沿って発散を減少させ、Ｘ軸に沿って発散を増加させる。これらの実施例において、出力ビーム形成装置３１０は、Ｘ軸に沿って空間コヒーレンスを減少させる。

[0059] 出力光ビーム３１１の発散の変調は、経路３１６上を循環する光の偏光に関わらず発生する。言い換えれば、発散の変調は、経路２１６上を循環する光の偏光状態に関係なく発生し、偏光されない光を用いて達成され得る。それにもかかわらず、いくつかの適用例では、出力光ビーム３１１が特定の偏光状態を有することが望ましい。これらの実施例において、出力ビーム形成装置３１０は、波長板３１８を含むことができる。

[0060] 前述のように、光学要素３２５ｂとの相互作用の後、部分３０２’の偏光はＸ軸に沿う。入力ビーム３０２の偏光はＹ軸に沿う。出力ビーム形成装置３１０は、たとえ部分３０２’及び入力ビーム３０２が同じ偏光を有さない場合であっても、入力ビーム３０２の発散を変化させる。しかしながら、いくつかの適用例では、出力光ビーム３１１は入力ビーム３０２と同じ偏光を有することが重要である。したがって、出力ビーム形成装置３１０は、部分３０２’の発散を回転させるか又は他の方法で変化させることなく部分３０２’の偏光を変化させる、偏光要素を含むことができる。図３Ａの例において、出力ビーム形成装置３１０は、部分３０２’がビーム分割装置３１３に達する前に部分３０２’の偏光を変化させるための波長板３１８を含む。波長板３１８は、ビーム経路３１６上に位置決めされる半波長板である。部分３０２’は半波長板を通過し、偏光は９０°回転される。波長板３１８を通過した後、部分３０２’はＺ軸に沿って偏光されるが、発散は変化しない。部分３０２’がビーム分割装置３１３に達すると、出力部分３１１’はインターフェース３１４から反射され、偏光はＹ軸に沿って回転される。したがって波長板３１８は、出力部分３１１’及び入力ビーム３０２の偏光が同じであり、出力光ビーム３１１が一定の偏光を有するように、部分３０２’の偏光を変化させる。

[0061] 図４Ａ及び図５は、それぞれ、出力ビーム形成装置１１０、２１０、及び／又は３１０を使用することができる、ＤＵＶ光源４６０及び５６０の例を提供する。出力ビーム形成装置１１０、２１０、又は３１０は、１１０と表示されるボックス要素によって示されるロケーションのうちのいずれか１つに置かれ得る。

[0062] 図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、フォトリソグラフィシステム４５０は、ウェーハホルダ又はステージ４７１によって受け取られるウェーハ４７０を処理する、リソグラフィ露光装置４６９に光ビーム４４１を提供する、ＤＵＶ光源４６０を含む。ＤＵＶ光源４６０は、利得媒質４６１、カソード４６２ａ、及びアノード４６２ｂを封入する、放電チャンバ４６５を含む。利得媒質４６１は、ガス利得媒質である。放電チャンバ４６５は、利得媒質４６１が放電チャンバ４６５内に残り、放電チャンバ４６５によって収容されるように、密閉される。図４Ａにはガス放電チャンバ４６５が１つだけ示されている。しかしながら、光源４６０は、図５に示されるように複数の放電チャンバを含むことができる。

[0063] ＤＵＶ光源４６０は、ガス管理システム４７９も含む。ガス管理システム４７９は、ＤＵＶ光源４６０の内部４７８と流体連結している。ガス管理システム４７９は、内部４７８内の圧力及び／又は流体物質を管理するデバイスを含むことができる。例えば、ガス管理システム４７９は、ガス及びデブリを管理することが可能なポンプ、ファン、フィルタ、及び／又は他のデバイスを含むことができる。ガス管理システム４７９は、望ましくない化学物質、元素、又は混合物を内部４７８から除去することができる。例えば、ガス管理システム４７９は、例えば窒素（Ｎ_２）又はヘリウム（Ｈｅ）などの（ガスの形の）別の化学物質を使用して、内部４７８から酸素をパージすることができる。望ましくない物質を除去するためにガス管理システム４７９によって使用されるガスは、パージガス４１２と呼ばれる。パージガス４１２は内部４７８内にあり、放電チャンバ４６５を取り囲むことができるが、パージガス４１２は放電チャンバ４６５に浸透せず、また、利得媒質４６１の化学組成を妨げるか又は変化させることはない。光ビーム４４１は内部４７８内を伝搬し、したがってパージガス４１２内を伝搬する。

[0064] 光ビーム４４１は、互いに時間的に離れた光のパルスを含むパルス光ビームであってよい。リソグラフィ露光装置４６９は、光ビーム４４１がウェーハ４７０に達する前に通過する投影光学システム４７５、及びメトロロジシステム４７２を含む。メトロロジシステム４７２は、例えば、ウェーハ４７０においてウェーハ４７０及び／又は光ビーム４４１のイメージをキャプチャすることができる、カメラ又は他のデバイス、或いは、ｘ－ｙ面内でウェーハ４７０における光ビーム４４１の強度などの光ビーム４４１の特徴を記述するデータをキャプチャすることができる、光ディテクタを含むことができる。リソグラフィ露光装置４６９は、液浸システム又はドライシステムであってよい。フォトリソグラフィシステム４５０は、光源４６０及び／又はリソグラフィ露光装置４６９を制御するための制御システム４８０も含む。

[0065] マイクロ電子フィーチャが、例えば、光ビーム４４１を用いてウェーハ４７０上の放射線感受性フォトレジスト材料の層を露光することによって、ウェーハ４７０上に形成される。図４Ｂも参照すると、投影光学システム４７５は、スリット４７６、マスク４７４、及び、レンズシステム４７７を含む投影対物系を含む。レンズシステム４７７は、ＤＵＶレンジ内の光と相互作用することができる、１つ以上の反射又は屈折光学要素を含む。光ビーム４４１は光学システム４７５に入ってスリット４７６に衝突し、ビーム４４１のうちの少なくとも一部はスリット４７６を通過する。図４Ａ及び図４Ｂの例では、スリット４７６は矩形であり、光ビーム４４１を細長い矩形の光ビームに形作る。マスク４７４はパターンを含み、このパターンが、形作られた光ビームのどの部分がマスク４７４によって伝送されるか、及び、マスク４７４によってブロックされるかを決定する。パターンの設計は、ウェーハ４７０上に形成されるべき特定のマイクロ電子回路設計によって決定される。

[0066] 図４の例において、出力ビーム形成装置１１０は光源４６０とリソグラフィ露光装置４６９との間にある。出力ビーム形成装置１１０はビーム４４１を受け取り、ビーム４４１がリソグラフィ露光装置４６９に提供される前にビーム４４１の空間コヒーレンスを減少させる。

[0067] 図５を参照すると、フォトリソグラフィシステム５５０のブロック図が示されている。システム５５０は、システム４５０（図４Ａ）の実施例の一例である。例えばフォトリソグラフィシステム５５０では、光源５６０が光源４６０（図４Ａ）として使用される。光源５６０はパルス光ビーム５４１を生成し、これがリソグラフィ露光装置４６９に提供される。フォトリソグラフィシステム５５０は、図５の例では、システム５５０の様々な動作を制御するために、光源５６０のコンポーネント、並びにリソグラフィ露光装置４６９にも接続される、制御システム５８０も含む。他の実施例では、制御システム５８０は、１つは光源５６０の様々な態様を制御するため、及びもう１つはリソグラフィ露光装置４６９を制御するための、２つの別々の制御システムとして実装可能である。更に他の実施例では、様々な他の制御システム５８０が実装可能である。

[0068] 図５に示される例では、光源５６０は、シード光ビーム５４２をパワー増幅器（ＰＡ）５６８に提供する主発振器（ＭＯ）５６７を含む、２ステージレーザシステムである。ＭＯ５６７及びＰＡ５６８は、光源５６０のサブシステム、又は光源５６０の一部であるシステムとみなすことができる。ＰＡ５６８は、ＭＯ５６７からシード光ビーム５４２を受け取り、シード光ビーム５４２を増幅して、リソグラフィ露光装置４６９で使用するための光ビーム５４１を発生させる。例えばいくつかの実施例において、ＭＯ５６７は、パルス当たりおよそ１ミリジュール（ｍＪ）のシードパルスエネルギーを伴うパルスシード光ビームを放出することができ、これらのシードパルスはＰＡ５６８によって約１０から１５ｍＪまで増幅可能である。

[0069] ＭＯ５６７は、２つの細長い電極５６２ａ＿１及び５６２ｂ＿１、ガス混合物である利得媒質５６１＿１、及び、電極５６２ａ＿１、５６２ｂ＿１の間でガス混合物を循環させるためのファン（図示せず）を有する、放電チャンバ５６５＿１を含む。放電チャンバ５６５＿１の一方の側のライン狭隘化モジュール５８６と、放電チャンバ５６５＿１の第２の側の出力カップラ５８１との間に、共振器が形成される。

[0070] 放電チャンバ５６５＿１は、第１のチャンバウィンドウ５６３＿１及び第２のチャンバウィンドウ５６４＿１を含む。第１及び第２のチャンバウィンドウ５６３＿１及び５６４＿１は、放電チャンバ５６５＿１の反対側にある。第１及び第２のチャンバウィンドウ５６３＿１及び５６４＿１は、ＤＵＶレンジ内の光を伝送し、ＤＵＶ光が放電チャンバ５６５＿１に入出できるようにする。

[0071] ライン狭隘化モジュール５８６は、放電チャンバ５６５＿１のスペクトル出力を細かく調整する格子などの回折光学系を含むことができる。光源５６０は、出力カップラ５８１から出力光ビームを受け取るライン中心分析モジュール５８４、及びビーム結合光学システム５８３も含む。ライン中心分析モジュール５８４は、シード光ビーム５４２の波長を測定又は監視するために使用可能な測定システムである。ライン中心分析モジュール５８４は、光源５６０内の他のロケーションに置くことができるか、又は光源５６０の出力に置くことができる。

[0072] 利得媒質５６１＿１であるガス混合物は、印加に必要な波長及び帯域幅で光ビームを生成することに適した、任意のガスとすることができる。エキシマ源の場合、ガス混合物５６１＿１は、例えばアルゴン又はクリプトンなどのノーブルガス（希ガス）、例えばフッ素又は塩素などのハロゲン、及び、ヘリウムなどの緩衝ガスから離れたキセノンの痕跡を含むことができる。ガス混合物の特定の例は、約１９３ｎｍの波長で光を放出するフッ化アルゴン（ＡｒＦ）、約２４８ｎｍの波長で光を放出するフッ化クリプトン（ＫｒＦ）、又は、約３５１ｎｍの波長で光を放出する塩化キセノン（ＸｅＣｌ）を含む。したがって、光ビーム５４１及び５４２は、この実施例におけるＤＵＶレンジ内の波長を含む。エキシマ利得媒質（ガス混合物）は、細長い電極５６２ａ＿１、５６２ｂ＿１への電圧の印加によって、高電圧放電において短（例えば、ナノ秒）電流パルスを用いてポンピングされる。

[0073] ＰＡ５６８は、ＭＯ５６７からシード光ビーム５４２を受け取り、シード光ビーム５４２を、放電チャンバ５６５＿２を介して、及び、シード光ビーム５４２の方向を放電チャンバ５６５＿２に返送されるように修正又は変更するビーム逆転光学要素５８２へと誘導する、ビーム結合光学システム５８３を含む。ビーム逆転光学要素５８２及びビーム結合光学システム５８３は、ビーム結合光学システム５８３において、リング増幅器への入力がリング増幅器の出力と交差する、循環及び閉ループ光学経路を形成する。

[0074] 放電チャンバ５６５＿２は、細長い電極５６２ａ＿２、５６２ｂ＿２のペア、利得媒質５６１＿２、及び、電極５６２ａ＿２、５６２ｂ＿２の間で利得媒質５６１＿２を循環させるためのファン（図示せず）を含む。利得媒質５６１＿２を形成するガス混合物は、利得媒質５６１＿１を形成するガス混合物と同じであってよい。

[0075] 放電チャンバ５６５＿２は、第１のチャンバウィンドウ５６３＿２及び第２のチャンバウィンドウ５６４＿２を含む。第１及び第２のチャンバウィンドウ５６３＿２及び５６４＿２は、放電チャンバ５６５＿２の反対側にある。第１及び第２のチャンバウィンドウ５６３＿２及び５６４＿２は、ＤＵＶレンジ内の光を伝送し、ＤＵＶ光が放電チャンバ５６５＿２に入出できるようにする。

[0076] 出力光ビーム５４１は、リソグラフィ露光装置４６９に達する前に、ビーム準備システム５８５を介して誘導され得る。ビーム準備システム５８５は、ビーム５４１の様々なパラメータ（帯域幅又は波長など）を測定する、帯域幅分析モジュールを含むことができる。ビーム準備システム５８５は、出力光ビーム５４１の各パルスを時間的に伸張する、パルスストレッチャ（図示せず）も含むことができる。ビーム準備システム５８５は、例えば、反射及び／又は屈折光学要素（例えば、レンズ及びミラーなど）、フィルタ、及び光学アパーチャ（自動化シャッタを含む）などの、ビーム５４１上で作用可能な他のコンポーネントも含むことができる。

[0077] ＤＵＶ光源５６０は、ＤＵＶ光源５６０の内部５７８と流体連結しているガス管理システム４７９も含む。前述のように、ガス管理システム４７９は内部５７８にパージガス４１２を提供する。図５の例では、パージガス４１２はチャンバ５６５＿１及び５６５＿２を取り囲み、ＤＵＶ光源５６０のサブシステムのうちのいくつかの光学コンポーネントも取り囲む。例えばパージガス４１２は、ライン狭隘化モジュール５８６、出力カップラ５８１、ライン中心分析モジュール５８４、ビーム結合光学システム５８３、及びビーム逆転光学要素５８２における、光学コンポーネントを取り囲む。パージガス４１２は内部５７８内にあり、放電チャンバ５６５＿１及び５６５＿２並びに様々な他の光学コンポーネントを取り囲むが、パージガス４１２は放電チャンバ５６５＿１及び５６５＿２に浸透せず、また、利得媒質５６１＿１及び５６１＿２の化学組成を妨げるか又は変化させることはない。

[0078] フォトリソグラフィシステム５５０は、制御システム５８０も含む。制御システム５８０は、１つ以上の信号を光源５６０に送信することによって、光源５６０が光のパルス又は１つ以上の光のパルスを含む光パルスのバーストをいつ放出するかを、制御することができる。制御システム５８０は、リソグラフィ露光装置４６９にも接続される。したがって、制御システム５８０は、リソグラフィ露光装置４６９の様々な態様を制御することもできる。例えば制御システム５８０は、ウェーハ４７０（図４Ａ）の露光を制御でき、またしたがって、電子フィーチャがウェーハ４７０上にどのようにプリントされるかを制御するために使用することができる。いくつかの実施例において、制御システム５８０は、ｘ－ｙ面内のスリット４７６（図４Ｂ）の動きを制御することによって、ウェーハ４７０のスキャンを制御することができる。更に、制御システム５８０は、メトロロジシステム４７２及び／又は光学システム４７５（図４Ｂ）とデータを交換することができる。

[0079] リソグラフィ露光装置４６９は、例えば、様々な電気コンポーネントのための温度制御デバイス（空気調節デバイス及び／又は加熱デバイスなど）及び／又は電源を含むこともできる。制御システム５８０は、これらのコンポーネントを制御することもできる。いくつかの実施例において、制御システム５８０は、リソグラフィ露光装置４６９の態様の制御専用の少なくとも１つのサブ制御システム（リソグラフィコントローラ）を備える、複数のサブ制御システムを含むように実装される。これらの実施例において、制御システム５８０は、リソグラフィコントローラを使用する代わりに、又は使用することに加えて、リソグラフィ露光装置４６９の態様を制御するために使用可能である。

[0080] 利得媒質５６１＿１又は５６１＿２が、それぞれ、電極５６２ａ＿１、５６２ｂ＿１又は５６２ａ＿２、５６２ｂ＿２に電圧を印加することによってポンピングされるとき、利得媒質５６１＿１及び／又は５６１＿２は光を放出する。電圧が規則的な時間間隔で電極に印加されるとき、光ビーム５４１はパルス化される。したがって、パルス光ビーム５４１の繰り返し率は、電圧が電極に印加される率によって決定される。パルスの繰り返し率は、様々な適用例について、約５００から６，０００Ｈｚの間の範囲であり得る。いくつかの実施例において、繰り返し率は６，０００Ｈｚより大きくてよく、また、例えば１２，０００Ｈｚ以上であってよいが、他の実施例では他の繰り返し率が使用可能である。

[0081] 出力ビーム形成装置１１０（又は２１０又は３１０）は、放電チャンバ５６５＿１と５６５＿２の間、又は放電チャンバ５６５＿２とリソグラフィ装置４６９との間に、置くことができる。ビーム準備システム５８５を含む実施例では、出力ビーム形成装置１１０（又は２１０又は３１０）は、放電チャンバ５６５＿２とビーム準備システム５８５との間に置くことができる。

[0082] 本発明の他の態様は、下記の番号付けされた条項に示される。
１．ビーム経路上のビームスプリッタであって、深紫外線（ＤＵＶ）光源から光を受け取るように構成されたビームスプリッタと、
ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素と、を備え、
ビームスプリッタは、ＤＵＶ光源から受け取った光の一部を第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、
第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために光の一部の発散を回転させるように構成され、
ビームスプリッタは、回転された光とＤＵＶ光源から受け取った光の一部を、出力ビーム経路上に誘導するように構成される、
装置。
２．ビーム経路上に偏光要素を更に備え、
偏光要素は、出力ビーム経路上で、回転された光がＤＵＶ光源から受け取った光と同じ偏光状態を有するように、回転された光の偏光状態を変更するように構成される、条項１に記載の装置。
３．第１の複数の光学要素と偏光要素との間のビーム経路上に、第２の複数の反射光学要素を更に備える、条項２に記載の装置。
４．第１の複数の反射光学要素は、４つのミラーを備える、条項３に記載の装置。
５．第１の複数の反射光学要素は、光の一部の発散を９０度回転させるように構成される、条項１に記載の装置。
６．ＤＵＶ光源から受け取った光は、初期の垂直発散値を有する垂直発散と、初期の水平発散値を有する水平発散と、を有し、
出力ビーム経路上で、回転された光は、初期の垂直発散値に等しい水平発散と、初期の水平発散値に等しい垂直発散と、を有する、条項１に記載の装置。
７．回転された光とＤＵＶ光源からの光の別の部分は、出力ビーム経路上を伝搬する出力ビームを形成するために、ビームスプリッタにおいて組み合わせられ、
出力ビームは、回転された光の垂直発散及びＤＵＶ光源からの光の他の部分の垂直発散に基づく垂直発散値と、回転された光の水平発散及びＤＵＶ光源からの光の他の部分の垂直発散に基づく水平発散値と、を有する、条項６に記載の装置。
８．出力ビームの水平発散値は、初期の水平発散値よりも大きく、
出力ビームの垂直発散値は、初期の垂直発散値よりも小さい、条項７に記載の装置。
９．ＤＵＶ光源からの光は、少なくとも第１の光のパルスを備え、
回転された光は、第１の光のパルスの第１の部分の反射から形成される回転された光のパルスを備え、
ＤＵＶ光源からの光の他の部分は、第１の光のパルスの伝送された第２の部分を備え、
出力ビームは、回転された光のパルス及び他の部分の反射に基づく、条項８に記載の装置。
１０．第２の複数の反射光学要素は、２つ以上のミラーを備える、条項３に記載の装置。
１１．偏光要素は、半波長板又は位相減速ミラーを備える、条項２に記載の装置。
１２．ビーム経路は、ビームスプリッタ、第１の複数の反射光学要素、第２の複数の反射光学要素、及び偏光要素によって定義される閉経路である、条項２に記載の装置。
１３．深紫外線（ＤＵＶ）光源であって、
ガス利得媒質を保持するように及びＤＵＶ光ビームを生成するように構成された、少なくとも１つの放電チャンバを備える光発生装置と、
出力ビーム形成装置と、を備え、
出力ビーム形成装置は、
ビーム経路上のビームスプリッタであってＤＵＶ光ビームを受け取るように構成されたビームスプリッタと、
ビーム経路上の偏光要素と、
ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素と、を備え、
ビームスプリッタは、ＤＵＶ光ビームの一部を第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、
第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために光の一部の発散を回転させるように構成され、
波長板は、出力ビーム経路上で、回転された光がＤＵＶ光ビームと同じ偏光状態を有するように、回転された光の偏光状態を変更するように構成され、
ビームスプリッタは、回転された光及びＤＵＶ光ビームの一部に基づいて出力ビームを形成するように構成される、深紫外線（ＤＵＶ）光源。
１４．光発生装置は、
第１のガス利得媒質を保持するように及びＤＵＶシード光ビームを生成するように構成された第１の放電チャンバと、
第２のガス利得媒質を保持するように及びシード光ビームを増幅して増幅されたＤＵＶ光ビームを形成するように構成された第２の放電チャンバと、
を備える、条項１３に記載のＤＵＶ光源。
１５．出力ビーム形成装置は、第１の放電チャンバと第２の放電チャンバとの間に位置決めされるように構成され、
ＤＵＶ光は、ＤＵＶシード光ビームを備える、条項１４に記載のＤＵＶ光源。
１６．出力ビームを受け取るように構成されたビーム伸張装置を更に備える、条項１３に記載のＤＵＶ光源。
１７．出力ビーム形成装置は、光発生装置とビーム伸張装置との間にある、条項１６に記載のＤＵＶ光源。
１８．偏光要素は、第２の複数の反射光学要素とビームスプリッタとの間にある、条項１３に記載のＤＵＶ光源。
１９．深紫外線（ＤＵＶ）光源のための方法であって、
ＤＵＶ光ビームの一部を受け取ることであって、ＤＵＶ光ビームの一部は、偏光状態、初期垂直発散値の垂直発散、及び初期水平発散値の水平発散を有することと、
回転された光ビームを形成するためにＤＵＶ光ビームの一部を回転することであって、回転された光ビームは、初期水平発散値の垂直発散及び初期垂直発散値の水平発散を有することと、
光学遅延を介して回転された光ビームを渡すことと、
回転された光ビーム及びＤＵＶ光ビームの別の部分に基づいて、出力ビーム経路上を伝搬する出力光ビームを形成することと、
を含む、方法。
２０．回転された光ビーム及びＤＵＶ光ビームの別の部分を組み合わせる前に、回転された光ビームを、回転された光ビーム及びＤＵＶ光ビームの他の部分が出力ビーム経路上で同じ偏光状態を有するように、偏光要素を介して渡すことを更に含む、条項１９に記載の方法。
２１．ＤＵＶ光ビームは、パルスＤＵＶ光ビームを備え、
回転された光ビームは、パルスＤＵＶ光ビーム内のパルスのうちの第１のパルスの反射を備え、
ＤＵＶ光ビームの他の部分は、パルスのうちの第１のパルスの一部を備える、条項１９に記載の方法。

[0083] 更に他の実施例が特許請求の範囲内にある。

Claims

ビーム経路上のビームスプリッタであって深紫外線（ＤＵＶ）光源から光を受け取るように構成されたビームスプリッタと、
前記ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素と、を備え、
前記ビームスプリッタは、前記ＤＵＶ光源から受け取った前記光の一部を前記第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、
前記第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために前記光の一部の発散を回転させるように構成され、
前記ビームスプリッタは、前記回転された光と前記ＤＵＶ光源から受け取った前記光の一部を、出力ビーム経路上に誘導するように構成される、
装置。
前記ビーム経路上に偏光要素を更に備え、
前記偏光要素は、前記出力ビーム経路上で、前記回転された光が前記ＤＵＶ光源から受け取った光と同じ偏光状態を有するように、前記回転された光の偏光状態を変更するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記第１の複数の光学要素と前記偏光要素との間の前記ビーム経路上に、第２の複数の反射光学要素を更に備える、請求項２に記載の装置。
前記第１の複数の反射光学要素は、４つのミラーを備える、請求項３に記載の装置。
前記第１の複数の反射光学要素は、前記光の前記一部の前記発散を９０度回転させるように構成される、請求項１に記載の装置。
前記ＤＵＶ光源から受け取った前記光は、初期の垂直発散値を有する垂直発散と、初期の水平発散値を有する水平発散と、を有し、
前記出力ビーム経路上で、前記回転された光は、前記初期の垂直発散値に等しい水平発散と、前記初期の水平発散値に等しい垂直発散と、を有する、請求項１に記載の装置。
前記回転された光と前記ＤＵＶ光源からの光の別の部分は、前記出力ビーム経路上を伝搬する出力ビームを形成するために、前記ビームスプリッタにおいて組み合わせられ、
前記出力ビームは、前記回転された光の前記垂直発散及び前記ＤＵＶ光源からの光の前記他の部分の前記垂直発散に基づく垂直発散値と、前記回転された光の前記水平発散及び前記ＤＵＶ光源からの前記光の前記他の部分の前記垂直発散に基づく水平発散値と、を有する、請求項６に記載の装置。
前記出力ビームの前記水平発散値は、前記初期の水平発散値よりも大きく、
前記出力ビームの前記垂直発散値は、前記初期の垂直発散値よりも小さい、請求項７に記載の装置。
前記ＤＵＶ光源からの前記光は、少なくとも第１の光のパルスを備え、
前記回転された光は、前記第１の光のパルスの第１の部分の反射から形成される回転された光のパルスを備え、
前記ＤＵＶ光源からの前記光の他の部分は、前記第１の光のパルスの伝送された第２の部分を備え、
前記出力ビームは、前記回転された光のパルス及び前記他の部分の反射に基づく、請求項８に記載の装置。
前記第２の複数の反射光学要素は、２つ以上のミラーを備える、請求項３に記載の装置。
前記偏光要素は、半波長板又は位相減速ミラーを備える、請求項２に記載の装置。
前記ビーム経路は、前記ビームスプリッタ、前記第１の複数の反射光学要素、前記第２の複数の反射光学要素、及び偏光要素によって定義される閉経路である、請求項２に記載の装置。
深紫外線（ＤＵＶ）光源であって、
ガス利得媒質を保持するように及びＤＵＶ光ビームを生成するように構成された、少なくとも１つの放電チャンバを備える光発生装置と、
出力ビーム形成装置と、を備え、
前記出力ビーム形成装置は、
ビーム経路上のビームスプリッタであって前記ＤＵＶ光ビームを受け取るように構成されたビームスプリッタと、
前記ビーム経路上の偏光要素と、
前記ビーム経路上の第１の複数の反射光学要素と、を備え、
前記ビームスプリッタは、前記ＤＵＶ光ビームの一部を前記第１の複数の反射光学要素に向けて誘導するように構成され、
前記第１の複数の反射光学要素は、回転された光を生成するために前記光の一部の発散を回転させるように構成され、
前記波長板は、前記出力ビーム経路上で、前記回転された光が前記ＤＵＶ光ビームと同じ偏光状態を有するように、前記回転された光の偏光状態を変更するように構成され、
前記ビームスプリッタは、前記回転された光及び前記ＤＵＶ光ビームの一部に基づいて出力ビームを形成するように構成される、深紫外線（ＤＵＶ）光源。
前記光発生装置は、
第１のガス利得媒質を保持するように及びＤＵＶシード光ビームを生成するように構成された第１の放電チャンバと、
第２のガス利得媒質を保持するように及びシード光ビームを増幅して増幅されたＤＵＶ光ビームを形成するように構成された第２の放電チャンバと、
を備える、請求項１３に記載のＤＵＶ光源。
前記出力ビーム形成装置は、前記第１の放電チャンバと前記第２の放電チャンバとの間に位置決めされるように構成され、
前記ＤＵＶ光は、ＤＵＶシード光ビームを備える、請求項１４に記載のＤＵＶ光源。
前記出力ビームを受け取るように構成されたビーム伸張装置を更に備える、請求項１３に記載のＤＵＶ光源。
前記出力ビーム形成装置は、前記光発生装置と前記ビーム伸張装置との間にある、請求項１６に記載のＤＵＶ光源。
前記偏光要素は、第２の複数の反射光学要素と前記ビームスプリッタとの間にある、請求項１３に記載のＤＵＶ光源。
深紫外線（ＤＵＶ）光源のための方法であって、
ＤＵＶ光ビームの一部を受け取ることであって、前記ＤＵＶ光ビームの前記一部は、偏光状態、初期垂直発散値の垂直発散及び初期水平発散値の水平発散を有することと、
回転された光ビームを形成するために前記ＤＵＶ光ビームの前記一部を回転することであって、前記回転された光ビームは、前記初期水平発散値の垂直発散及び前記初期垂直発散値の水平発散を有することと、
光学遅延を介して前記回転された光ビームを渡すことと、
前記回転された光ビーム及び前記ＤＵＶ光ビームの別の部分に基づいて、出力ビーム経路上を伝搬する出力光ビームを形成することと、
を含む、方法。
前記回転された光ビーム及び前記ＤＵＶ光ビームの別の部分を組み合わせる前に、前記回転された光ビームを、前記回転された光ビーム及び前記ＤＵＶ光ビームの前記他の部分が前記出力ビーム経路上で前記同じ偏光状態を有するように、偏光要素を介して渡すことを更に含む、請求項１９に記載の方法。
前記ＤＵＶ光ビームは、パルスＤＵＶ光ビームを備え、
前記回転された光ビームは、前記パルスＤＵＶ光ビーム内の前記パルスのうちの第１のパルスの反射を備え、
前記ＤＵＶ光ビームの前記他の部分は、前記パルスのうちの前記第１のパルスの一部を備える、請求項１９に記載の方法。