JP4004263B2 - レーザ装置及び露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、レーザ装置に関し、特に、Ｆ₂（フッ素分子：molecular fluorine）をレーザ媒質とするレーザ装置に関する。さらに、本発明は、そのようなレーザ装置を用いた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の集積度の向上に伴い、７０ｎｍ以下の微細パターンを実現するための露光装置の光源として、１６０ｎｍ以下の波長を有する光を発生する光源が要求されている。とりわけ、１５７ｎｍ付近の波長を有する光を発生するＦ₂レーザ装置が、その光源として有力視されている。
【０００３】
露光装置の投影光学系としては、大きく分けて、屈折レンズのみで構成される屈折系（dioptric system）と、反射ミラー及び屈折レンズが組み合わされる反射屈折系（catadioptric system）との２種類が存在する。屈折系は、従来の露光装置に広く用いられてきた投影光学系であるが、レンズの色収差を補正することが大きな問題となる。従来は、異なる屈折率を有する複数のレンズ等の光学素子を組み合わせることによって、光源が発生する光に含まれる複数の波長成分に対して色収差を補正していた。ところが、Ｆ₂レーザ装置が発生する１５７ｎｍ付近の波長域の光に対して十分な透過性を有する材料としては、ＣａＦ₂以外の材料は使用できない状況にある。一方、反射屈折系の投影光学系を用いる場合には、色収差の発生が抑えられる。Ｆ₂レーザにおける複数の発振ラインの内の一本のラインを選択的に発振させるラインセレクトＦ₂レーザ装置の出力光のスペクトル線幅は約１ｐｍであり、露光装置の投影光学系として、ある程度の色収差補正が可能な反射屈折系を用いて露光が行われている。
【０００４】
しかしながら、Ｆ₂レーザ装置はゲインが高いので、レーザ共振器のリア側に設置された波長選択光学機器によりラインセレクトされていない波長成分が、ＡＳＥ（増幅された自然放出：amplified spontenious emission）により出力される。即ち、電極間放電領域（ゲイン領域）のリア側からフロント側に向かって伝播する光が増幅されてそのまま外部へ出力される場合には、波長選択が行われない。
【０００５】
ところで、特開２０００−２８６４９４号公報には、ＡＳＥ光を検出するためのＡＳＥモニタを備え、ＡＳＥ検出信号に基づいてチャンバ内の混合ガスの状態を決定するレーザ装置が開示されている。図２２に、かかる装置の構成を示す。図２２において、レーザチャンバ１内には、アノード電極とカソード電極からなる一対の放電電極１２が配置されている。また、レーザチャンバ１のリア側とフロント側の壁には、それぞれウインド２と３が、レーザチャンバ１を貫く光軸と所定のブリュースタ角を為すように配置されている。レーザチャンバ１のリア側には、後部光学モジュール１０が配置されており、この中に、所望の波長を選択するための波長選択光学素子を含めることができる。
【０００６】
レーザチャンバ１のフロント側には、ウインド３の右側に、部分反射ミラーであるフロントミラー１６と、モニタモジュール４とが配置されている。モニタモジュール４には、フロントミラー１６を通過したレーザ光を分割し、一部をＡＳＥモニタ６及びエネルギーモニタ７に入射させるためのビームスプリッタ５が含まれている。ＡＳＥモニタ６から出力されるＡＳＥ検出信号は、コントローラ８に入力される。コントローラ８は、このＡＳＥ検出信号に基づいて、ガスコントローラ９を介して混合ガスの状態（ガス種やそれぞれの量）を制御し、また、高圧電源１１を制御する。
【０００７】
フリーランＦ_２レーザ装置においては、C. J. Sansonetti et. al., Appl. Opt., 40, 1974, 2001に報告されているように、図２３に示すような６本の発振ライン（λ１〜λ６）が確認されている。バッファガスとしてＨｅガスを使用した場合には、λ３とλ６を確認することはできないが、Ｎｅガスを使用した場合には、λ１〜λ６の６本の発振ラインを確認することができる。図２３においては、発光強度の大きい順に、λ１、λ２、・・・と符号を付してある。露光装置においては、通常、最も強度の大きいλ１成分（λ１＝１５７．６３ｎｍ）を選択して使用する。このとき、第２番目に強度の大きいλ２成分（λ２＝１５７．５２ｎｍ）を含む残りの波長成分は、たとえ１％以下であっても投影光学系の解像力を大きく低下させる原因となる。そのため、ラインセレクトＦ_２レーザ装置において、λ２成分を含む残りの波長成分（λ２〜λ６）の強度を、露光装置において規定されている仕様値以下の強度に抑える必要がある。
【０００８】
再び図２２を参照すると、波長選択光学素子を含む後部光学モジュール１０がリア側に配置されているＦ₂レーザ装置の場合には、λ２成分は殆どＡＳＥによって発生する。しかしながら、図２４に示すように、ＡＳＥ光はλ１成分も含んでおり、λ２成分の強度を正確に制御するためには、各波長成分をモニターする必要がある。例えば、シングルライン化のためには、第１番目と第２番目に強度の強い波長成分に注目して、λ２成分の強度比であるλ２消光比（Ｉλ₂／（Ｉλ₁+Ｉλ₂））を仕様値以下に抑えることが必要である。
【０００９】
特開２０００−２８６４９４号公報においては、各波長成分がモニターされているわけではなく、全ての波長成分を含むＡＳＥ光（Ｉ_ASEλ₁+Ｉ_ASEλ₂+・・・）がＡＳＥモニターにより検出されて消去の対象とされている。その結果、セレクトされたλ１成分のＡＳＥ光であるＩ_ASEλ₁までもが消去の対象とされてしまう。従って、λ１成分に対してλ２成分を減衰させるための制御を直接的に行うことが困難である。さらに、ＡＳＥモニタによりＡＳＥ光を検出しても、λ２消光比を求めることは不可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、セレクトされていない波長成分を低減するように制御することが容易なレーザ装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのようなレーザ装置を用いた露光装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係るレーザ装置は、レーザガスが充填されるレーザチャンバと、レーザガスを励起して活性化させるための放電電極とを含み、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを有するレーザ光を発生するレーザ共振器と、レーザ共振器の内部に配置され、レーザ共振器に第１の波長成分を主として発生させる波長選択手段と、レーザチャンバに充填されるレーザガスを調整するガスコントローラと、放電電極に電圧を印加する電源部と、レーザ共振器から出力されるレーザ光の強度を複数の波長成分について検出する検出手段と、検出手段によって検出された少なくとも第１の波長成分の強度と第２の波長成分の強度とに基づいて、第１の波長成分以外の波長成分の相対的強度を低下させるように、ガスコントローラと電源部との内の少なくとも１つを制御する制御手段とを具備する。
【００１２】
また、本発明の第２の観点に係るレーザ装置は、レーザガスが充填されるレーザチャンバと、レーザガスを励起して活性化させるための放電電極とを含み、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを有するレーザ光を発生するレーザ共振器と、レーザ共振器の外部に配置され、レーザ共振器が発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、レーザチャンバに充填されるレーザガスを調整するガスコントローラと、放電電極に電圧を印加する電源部と、レーザ共振器から波長選択手段を介して出力されるレーザ光の強度を複数の波長成分について検出する検出手段と、検出手段によって検出された少なくとも第１の波長成分の強度と第２の波長成分の強度とに基づいて、第１の波長成分以外の波長成分の相対的強度を低下させるように、ガスコントローラと電源部との内の少なくとも１つを制御する制御手段とを具備する。
【００１３】
さらに、本発明に係る露光装置は、上記のレーザ装置と、レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光させる露光器とを具備する。
【００１４】
本発明においては、レーザ光の自然放出成分（ＡＳＥ）を検出するのではなく、レーザ光の強度を複数の波長成分について検出することにより、セレクトされていない波長成分を有効に低減することができる。例えば、λ１成分とλ２成分の強度をモニタすることによって、レーザチャンバ内のＦ₂ガス分圧を知ることができる。λ２成分の強度はＦ₂ガス分圧に依存するので、Ｆ₂ガス分圧が所定の値以下となるようにオープン制御を行うことにより、λ２成分の強度をコントロールすることができる。また、Ｆ₂ガス分圧のフィードバック制御を行うことにより、λ２成分の強度以外にも、出力エネルギー、パルス幅、スペクトル幅、スペクトル純度等をコントロールすることが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素については同一の参照番号を付して、これらの説明を省略する。
【００１６】
図１に、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図１において、レーザ装置は、λ１成分（中心波長：１５７．６３ｎｍ）と、λ２成分（中心波長：１５７．５２ｎｍ）を含む残りの波長成分（λ２〜λ６）とを含む光を発生するレーザ共振器を備えている。レーザ共振器のレーザチャンバ１内には、レーザ媒質として、Ｆ₂ガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス等を含む混合ガスが数気圧で充填されている。コントローラ８の制御の下で、ガスコントローラ９は、レーザ発振中においても、少なくとも１種類のガスの注入や混合ガスの排気を行うことができる。
【００１７】
レーザチャンバ１には、放電用の一対の電極１２が紙面と直交する方向に対向して配置されており、電極間には、パルスパワーモジュール等の高圧電源１１によって、パルス状の高電圧ＨＶが印加される。高圧電源１１が印加すべき電圧は、コントローラ８によって制御することができる。レーザチャンバ１内にレーザ媒質を供給し、電極間に高電圧を印加して放電を起こすと、レーザ媒質から光が発生する。
【００１８】
レーザチャンバ１のリア側とフロント側の壁には、それぞれウインド２、３が、レーザチャンバ１を貫く光軸と所定のブリュースタ角を為すように配置されている。レーザチャンバ１のリア側には、波長λ１のラインを選択するための波長選択機器１００が配置されている。
【００１９】
波長選択機器１００によって選択された波長成分（λ１）は、ウインド２からレーザチャンバ１内に進入し、増幅されたレーザ光がレーザチャンバ１からウインド３及び空間フィルタ１５（スリット）を通過し、フロントミラー１６との間で共振すると共に、その一部がレーザ共振器の外部に出力される。フロントミラー１６から出射したレーザ光は、モニタモジュール２００の方へ出射される。
【００２０】
フロントミラー１６から出射したレーザ光は、モニタモジュール２００内に配置されたビームスプリッタ５によって第１の方向（図中右側）と第２の方向（図中下側）とに分割される。第１の方向に通過したレーザ光は、レーザ装置の出力光として露光器に入力される。一方、第２の方向に反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ５の下方に設置されたビームスプリッタ２０５によってさらに２つの方向に分割され、一方は波長センサ２１０に入射し、他方はエネルギーモニタ２２０に入射する。
【００２１】
波長センサ２１０から出力される検出信号（λ１成分の強度Ｉλ₁、λ２成分の強度Ｉλ₂、λ３成分の強度Ｉλ₃、・・・）に基づいて、消光比が算出される。消光比は、λ２のみを対象として、消光比＝Ｉλ₂／（Ｉλ₁+Ｉλ₂）の式により求めても良いし、さらに簡単に、消光比＝Ｉλ₂／Ｉλ₁の式により求めても良い。あるいは、λ２成分を含む残りの波長成分を対象としても良い。その方が、精度は高くなる。バッファガスとしてＨｅを使用する場合には、消光比＝（Iλ₂＋Iλ₄＋Iλ₅）／（Iλ₁＋Iλ₂＋Iλ₄＋Iλ₅）で計算すると良い。また、バッファガスとしてＮｅを使用する場合には、消光比＝（Iλ₂＋Iλ₃＋Iλ₄＋Iλ₅＋Iλ₆）／（Iλ₁＋Iλ₂＋Iλ₃＋Iλ₄＋Iλ₅＋Iλ₆）として計算すると良い。
【００２２】
また、フッ素原子からの赤色発光成分が強いと露光装置において悪影響を与えるので、赤色発光成分の強度Ｉλ_redを消光比の計算項目に加えることが好ましい。この場合には、例えば、消光比＝（Iλ₂＋Iλ₃+Iλ₄＋Iλ₅＋Iλ₆＋Iλ_red）/ (Iλ₁＋Iλ₂＋Iλ₃＋Iλ₄＋Iλ₅＋Iλ₆＋Iλ_red）として計算する。
【００２３】
波長センサにおける計測結果に基づいて、コントローラ８が、レーザ入力パラメータを制御する。レーザ入力パラメータとしては、Ｆ₂ガス分圧、全ガス圧力、印加電圧（ＨＶ）、波長選択素子の角度又は位置等が該当する。この制御においては、上記の式により求めた消光比が露光装置の仕様値以下となるようにすることが好ましい。
【００２４】
図２は、λ２消光比のＦ₂ガス分圧依存性を示すグラフである。図２の横軸はＨｅガスにより１％に希釈したフッ素ガスをレーザチャンバ内へ供給する量を意味する。例えば、横軸のＦ₂／Ｈｅガス分圧が４００ｈＰａとなる点では、全ガス圧力＝２７００ｈＰａのうち、Ｈｅガスにより１％に希釈したフッ素ガスの圧力が４００ｈＰａであることを意味し、フッ素ガスのみでは４ｈＰａとなる。ここでは、全ガス圧力を一定にしており、印加電圧（ＨＶ）が２５ｋＶ、２３ｋＶ及び２０ｋＶのそれぞれについて、１％Ｆ₂／Ｈｅのガス分圧とλ２消光比との関係を求めている。図２から分るように、印加電圧によりグラフの傾きは異なっているが、Ｆ₂ガス分圧を減少させることによりλ２消光比が小さくなる。従って、λ２消光比を小さくするためには、Ｆ₂ガス分圧を減少させるように制御すれば良い。
【００２５】
図３は、λ２消光比の全ガス圧力依存性を示すグラフである。ここでは、１％Ｆ₂／Ｈｅのガス分圧を一定にしており、印加電圧（ＨＶ）が２５ｋＶ、２３ｋＶ及び２０ｋＶのそれぞれについて、全ガス圧力とλ２消光比との関係を求めている。Ｆ₂／Ｈｅのガス分圧とは、段落番号「００２４」に説明した通り、レーザチャンバ内の全ガス圧力に対して１％Ｆ₂／Ｈｅのガスが占める圧力である。このように、全ガス圧力や印加電圧をレーザ入力パラメータとしてλ２消光比を制御することも可能である。しかしながら、ここでλ２消光比の変化分（Δλ２消光比）と出力エネルギーの変化分（Δ出力エネルギー）との比、即ち、η＝（Δλ２消光比）／（Δ出力エネルギー）を変化率として定義すると、Ｆ₂ガス分圧を変化させたときには、他のレーザ入力パラメータを変化させたときと比べて、１桁大きな変化率ηを示した。従って、出力エネルギーを一定に保ちつつ、λ２消光比を変化させるためには、Ｆ₂ガス分圧をレーザ入力パラメータとすることが最も適している。
【００２６】
図４に、１％Ｆ_２／Ｈｅのガス分圧が５４０ｈＰａ、３６０ｈＰａ、及び２７０ｈＰａのそれぞれについて、出力エネルギーとλ２消光比との関係を示す。なお、１％Ｆ_２／Ｈｅのガス分圧とは、段落番号「００２４」に説明した通り、レーザチャンバ内の全ガス圧力に対して、１％Ｆ_２／Ｈｅのガスが占める圧力である。図４から分かるように、出力エネルギーを変化させるよりもＦ_２ガス分圧を変化させた方が、λ２消光比を大きく変化させることができる。従って、出力エネルギーを例えば５ｍＪに一定に保ちつつ、λ２消光比を大きく変化させるためには、Ｆ_２ガス分圧を変化させることが有効である。Ｆ_２ガス分圧の変化は、例えば、バッファガス又はハロゲンガスの注入と混合ガスの排気とを同時に行うか、ガス注入後にガス排気を行うか、又はガス排気後にガス注入を行うことにより実現できる。
【００２７】
図５に、出力エネルギーを５ｍＪと一定にした場合におけるＦ₂ガス分圧とλ２消光比との関係を示す。なお、図５においては、１００％Ｆ₂のガス分圧に換算している。図５に示すように、Ｆ₂ガス分圧を制御することにより、出力が安定となるように発振させつつ、λ２消光比を変化させることができる。例えば、露光装置において０．１％以下のλ２消光比が必要である場合には、Ｆ₂ガス分圧が０．２８ｋＰａ以下となるように制御すれば良い。これは、Ｆ₂濃度が０．１１％以下であることに相当する。あるいは、露光装置において０．０５％以下のλ２消光比が必要である場合には、Ｆ₂ガス分圧を０．２６ｋＰａ以下にすれば良い。これは、Ｆ₂濃度が０．０９％以下であることに相当する。
【００２８】
このように、λ２消光比を減少させるためには、Ｆ₂ガス分圧を所定の値以下にオープン制御することが有効である。また、λ２消光比の減少を、モニタモジュール内に搭載した波長センサによって確認することもできる。さらに、図５の関係を用いると、λ２消光比に基づいてＦ₂濃度をモニタすることもできる。Ｆ₂濃度をモニタすることにより、波長センサから出力される検出信号に基づいてＦ₂ガス分圧をフィードバック制御することが可能となるため、λ２消光比以外にも、出力エネルギー、パルス幅、スペクトル幅、スペクトル純度等を制御することができる。
【００２９】
この他、波長選択機器における波長分散素子（プリズム等）やミラーのような光学素子の角度や位置を変化させることにより、λ２消光比を制御することができる。例えば、波長選択機器において、レーザ照射による温度変化によって光学素子の屈折率が変化し、光軸にずれが生じることがある。この光軸のずれによってλ２成分が空間フィルターを通過し、λ２消光比が増加した場合には、波長選択機器の制御を行うことが有効である。
【００３０】
本実施形態に係るレーザ装置に使用される波長選択機器の具体例について、図６〜図９を参照しながら説明する。
図６に、波長分散素子として分散プリズムを用いた波長選択機器の第１の具体例を示す。ここでは、光学素子の波長分散特性を利用して波長を分離する。図６において、波長選択機器１０１には、分散プリズム１１１、１１２、及び、波長が約１５７ｎｍの光に対し耐久性の高い誘電体等で形成されたＨＲ（高反射：high reflection）ミラー１１３が配置されている。ＨＲミラー１１３は回転ステージ１１４上に配置されており、コントローラ８の制御の下で回転ステージ１１４が回転することにより、波長選択動作が制御される。本具体例においては、２個のプリズムを配置した場合を例示したが、１個又は３個以上のプリズムを配置しても良い。
【００３１】
波長選択機器内に配置した分散プリズム１１１、１１２等の光学素子においてレーザ光の照射によって温度が上昇すると、光学素子の屈折率が変化し、その光軸がずれる。光軸のずれが生じると、ラインセレクトが正しく実行されず、例えば、λ２成分が空間フィルタを通過してレーザ共振器から出射されてしまう。そこで、回転ステージ１１４を制御信号により制御することによってＨＲミラー１１３を紙面と直交する方向を中心に回転させ、光軸のずれを元の状態に戻してやれば、λ２消光比を低下させることができる。
【００３２】
図７に、波長分散素子としてグレーティングを用いた波長選択機器の第２の具体例を示す。図７において、波長選択機器１０２は、ビームエキスパンダプリズム１２１及び１２２とグレーティング１２３とを含む。グレーティング１２３は回転ステージ１２４上に配置されており、回転ステージ１２４を制御信号により制御してグレーティング１２３を回転させることによって、光軸のずれを制御することができる。なお、ラインセレクトの場合には、ビームエキスパンダプリズム１２１を省略することができる。
【００３３】
図８に、波長分散素子としてエタロンを用いた波長選択機器の第３及び第４の具体例を示す。図８の（ａ）は、透過型エタロンを備えた波長選択機器を示しており、図８の（ｂ）は、リアミラーエタロンを備えた波長選択機器を示している。
【００３４】
図８の（ａ）において、波長選択機器１０３は、回転ステージ１３２上に配置された透過型エタロン１３１と、ＨＲミラー１３３とを含む。ここでは、ガス圧力制御信号を用いて波長選択機器１０３内のガス圧力を変化させ、エタロンギャップの光学路長を変更することにより、透過スペクトル特性を制御することができる。あるいは、回転ステージ１３２を回転させることにより、透過スペクトル特性を制御することができる。
【００３５】
図８の（ｂ）に示す波長選択機器１０４においては、リアミラーエタロン１４１が配置されている。エタロンの光反射面（エタロンギャップを形成する面）は、レーザ光軸に直交する。ここでは、ガス圧力制御信号を用いて波長選択機器１０４内のガス圧力を変化させ、エタロンギャップの光学路長を変更することにより、λ２成分を反射するように、エタロンの反射スペクトル特性が制御される。
【００３６】
図９に、波長分散素子として複屈折フィルタを用いた波長選択機器の第５の具体例を示す。図９において、波長選択機器１０５は、移動ステージ１５３上に配置された複屈折フィルター１５１と、全反射ミラー１５２とを含む。この複屈折フィルタ１５１は、角度ウェッジを有するように配置された２つの平面を有しており、ある波長を有する光が特定の板厚を有する部分を２回通過すると、その偏波面が変更される。複屈折フィルタ１５１は、光の偏波面によって異なる屈折率を有しており、偏波面が異なる成分を異なる方向に分離できる。
【００３７】
光軸における複屈折フィルタ１５１の板厚は、移動ステージ１５３を紙面に平行な方向で、かつ、図中の矢印（⇔）に示す方向に移動させることにより変化する。ここでは、制御信号を用いて移動ステージ１５３を移動させ、ＦＳＲ、即ち、透過波長スペクトル特性を変化させることにより、λ２成分をλ１成分から分離することができる。
【００３８】
なお、以上の図６〜図９に示した波長選択機器において、レーザ照射による温度変化により光学素子の屈折率が変化することによってλ２消光比も変化するので、波長選択機器内部の温度や光学素子の温度を制御することによりλ２消光比をコントロールすることも可能である。
【００３９】
次に、本実施形態に係るレーザ装置に使用されるモニタモジュールの具体例について、図１０、図１１を参照しながら説明する。
図１０に、エタロンを用いた、モニタモジュールの第１の具体例を示す。図１０において、レーザチャンバから出射したλ１成分を２方向に分割するために配置されたビームスプリッタ５の下方には、均一化して正確な計測を可能にするために拡散板２３１が配置されている。その下方には、エタロン２３２と集光レンズ２３４とがこの順に配置され、さらに、集光レンズ２３４の焦点距離の位置にラインセンサ２３５が配置されている。ラインセンサ２３５は、得られたフリンジの直径に基づいて光の波長を計測する。
【００４０】
各光学素子の材料として、波長１５７ｎｍの周辺を計測する場合には、ＣａＦ₂を使用することが好ましい。ただし、エタロンについては、フッ素がドーピングされた合成石英を母材として用いても良い。
【００４１】
図１１に、グレーティング分光器（ツェルニターナ型分光器）を用いた、モニタモジュールの第２の具体例を示す。図１１において、ビームスプリッタ５の下方にはミラー２４６が配置されており、その左側には拡散板２４１及び集光レンズ２４２が配置されている。集光レンズ２４２の左方にはスリット板２４３が配置されており、さらに左方に凹面ミラー２４４が配置されている。ここで、スリット板２４３と凹面ミラー２４４との間の距離は、凹面ミラー２４４の焦点距離と等しくなるように設定されている。凹面ミラー２４４の下方には凹面ミラー２４５が配置されており、凹面ミラー２４４から出射した光がグレーティング２４７によって回折されて凹面ミラー２４５に入射される。凹面ミラー２４５の焦点距離の位置には、ラインセンサ２４８が配置されている。
【００４２】
このように構成したグレーティング分光器において、スリット２４３を通過した光は、凹面ミラー２４４によって平行光とされた後、グレーティング２４８により波長成分の分離が行われ、各波長成分が凹面ミラー２４５に平行光として入射し、凹面ミラー２４５により集光されてラインセンサ２４８によって検出される。
【００４３】
上記のようなモニタモジュールによって検出される波長成分は、誘導放出による光増幅成分（ＬＡＳＥＲ）と、増幅された自然放出成分（ＡＳＥ）とを含む。モニタモジュールに入射する光に、λ１成分の他にλ２成分等が含まれている場合には、これらがラインセンサにおいて分離して検出されるので、不必要なラインが出力されているか否かを監視することができる。また、スペクトル線幅や波長の変動を監視することもできる。なお、絶対波長の監視は、Ｂｒランプ若しくはＰｔランプにおける波長１５７．６ｎｍ付近の基準ラインをエタロン分光器又はグレーティング分光器に入射させることにより行うことができる。
【００４４】
露光装置にレーザ光を出力する場合には、通常、出力エネルギーを一定に保つパワーロックモードにする。一般に、パワーロックさせるためには、ガス圧力の制御と印加電圧（ＨＶ）の制御が行われる。レーザチャンバ内の励起ガスは、数Ｍ（メガ）パルス以上発振させると、レーザチャンバ内部で不純物が発生したり、ハロゲンガス（フッ素や塩素）がレーザチャンバ内の物質や放電生成物と反応することによって減少する。そのため、パワーロック制御を行わない場合には、ガス組成が初期状態から変化し、出力エネルギーも減少してしまう。
【００４５】
パワーロック制御を行う場合には、減少していくハロゲンガスを注入したり、低下するレーザ出力を保証するために、モニタモジュールによって検出したエネルギー値に基づいて、レーザチャンバ内のガス圧力を調整（主に増加）したり、印加電圧を調整することが行われている。また、レーザチャンバ内のガスを一部だけ交換して、ガスの一部をフレッシュな状態に戻すことも行われている。このような過程において、λ２消光比は、図１２に示すように変化する。図１２は、トータルショット数に対するλ２消光比の変化の状態を示すグラフである。ここで、λ２成分が増加する原因は、パワーロック制御によるガス圧力の増加、Ｆ₂ガス分圧の増加、又は印加電圧の増加によるものである。本実施形態によれば、このようなλ２成分の増加を抑えることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置は、フリーランＦ₂レーザ装置に波長センサを搭載したものである。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。ここでは、波長選択機器１１０をフロントミラー１６の外側に配置して、ラインセレクトをレーザ共振器の外部で行っている。
【００４７】
図１３において、レーザチャンバ１のリア側にＨＲミラー１６３を配置し、フロント側にフロントミラー１６及び波長選択機器１１０を配置する。本実施形態においては、波長選択機器１１０からある程度離れた位置（数ｍ位）に空間フィルター３０を配置し、選択される波長成分以外の波長成分を遮断する。従って、空間フィルタ３０より左側に配置されているモニタモジュールには、選択される波長成分以外の波長成分も入射する。そのため、波長センサ２１０において、消光比を計測するだけでなく、λ１成分とλ２成分の強度比（Ａ＝λ１／（λ１＋λ２））を求めることもできる。従って、エネルギーモニタ２２０で検出されたエネルギー強度をＡ倍することにより、λ１成分のエネルギーを算出することもできる。
【００４８】
あるいは、波長センサ２１０内の分光素子によってレーザ光の波長成分を分光し、λ１成分だけを取り出して、そのエネルギーをモニタしても良い。この場合は、フッ素原子からの発光による赤色成分はカットされているので、赤色成分をカットするためのフィルターが不用となり、モニタモジュールの耐久性の観点から望ましい。
【００４９】
ここでは図示しないが、ＨＲミラー１６３とレーザチャンバ１のリア側のウインド２との間にも波長選択機器を設置して、ダブル波長選択タイプのレーザ装置とすることもできる。
【００５０】
波長選択機器１１０における波長分散素子としては、プリズム、複屈折フィルタ、グレーティング等が代表的なものとして挙げられる。
図１４に、複数のプリズムと全反射ミラーから構成される波長選択機器を例示する。図１４に示す波長選択機器Ａ１においては、分散プリズム５１の下側に分散プリズム５２が配置され、その下方に全反射ミラー５３が配置されている。なお、ここでは２個の分散プリズムを配置した場合を例示したが、１個又は３個以上の分散プリズムを配置してもよい。
【００５１】
チャンバ１から発生したレーザ光（波長λ１、λ２の成分を含む）は、ウインド３及びフロントミラー１６を通過し、分散プリズム５１及び５２によって屈折する。ここで、波長λ２の成分は波長λ１の成分よりも大きく屈折するので、波長λ１の成分と波長λ２の成分とを分離することができる。プリズム内では波長の長い方が屈折率が小さいため、さらに、分離された波長λ１及び波長λ２の成分を全反射ミラー５３で全反射させて、波長λ１のみをモニタモジュール２００の方へ出力する。選択されなかった波長λ２の成分は、他の方向に出射されて排除される。計測結果はコントローラ８に送られ、波長λ１の成分が効率よく出射されるように、コントローラ８からミラー姿勢角制御ドライバ５４を介して全反射ミラー５３の角度がフィードバック制御される。
【００５２】
ここで、分散プリズムの透過率が高いのはＰ偏光の方向であるため、Ｆ₂レーザの偏光方向が分散プリズム５１の入射面に対してＰ偏光の方向となるように分散プリズム５１を配置すれば、分散プリズムの透過率が高くなる。分散プリズムの材料がＣａＦ₂の場合に、頂角を６５．４度にすると、分散プリズムへの入射角と出射角をブリュースタ角とすることができ、Ｐ偏光の透過率を１００％近くにすることができる。なお、選択される波長λ１が１５７ｎｍの場合には、複屈折の少ないＣａＦ₂をプリズムの材料とすることが好ましい。
【００５３】
レーザ光が出力されるとプリズム内でレーザ光が吸収されて分散プリズムの温度が上昇し、ＣａＦ₂の屈折率は大きくなり、露光器へ出力されるビームの角度が変化して、出力方向がずれる。全反射ミラー５３の角度を制御信号により制御することによって、この角度の変化分を補正することができる。または、波長選択機器Ａ１の温度を一定にするために、波長選択機器Ａ１を恒温槽５５内に配置して、温度を調整するようにしてもよい。恒温槽５５には、レーザ光を通過させるための窓５６及び５７が設けられている。
【００５４】
図１５に、入射光の光軸と出射光の光軸とが一致するように、複数の４５度直角プリズムと、複数の分散プリズムとを配置した波長選択機器を例示する。
図１５に示す波長選択機器Ａ２において、レーザチャンバ１により発生したレーザ光（波長λ１、λ２の成分を含む）は、ウインド３及びフロントミラー１６を通過して、直角プリズム９１で反射され、分散プリズム９２へ入射する。分散プリズム９２と９３により波長λ１の成分及び波長λ２の成分が分離され、４５度直角プリズム９５により入射方向に反射される。分散プリズム９３と９２とを通過したレーザ光は直角プリズム９６に入射し、直角プリズム９６から出射する波長λ１の成分の光軸を、フロントミラー１６から出力されるレーザ光の光軸と一致させるようにプリズムを配置している。このように構成することにより、レーザチャンバの光軸とモニタモジュールの光軸とが同軸となるため、波長選択機器Ａ２が搭載されたモニタモジュールと通常のモニタモジュールとを交換してもアライメントを再調整する必要がない。また、波長選択機器Ａ２を設置又は除去しても光軸が変化しないため、簡易にフリーランとラインセレクトとを切り替えることができる。このレーザ装置においては、コントローラ８から回転ステージドライバ７９を用いて回転ステージ９４を回転させて分散プリズム９３の角度を制御することにより波長選択を行うことができ、また、回転ステージ９７を回転させて直角プリズム９６の角度を制御することにより光軸の調整を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の一実施形態に係る露光装置について、図１６を参照しながら説明する。この露光装置は、図１に示すレーザ装置を用いて露光を行う。
図１６に示す露光装置は、図１に示すレーザ装置４００と、露光器３０１と、レーザ装置４００と露光器３０１との間の光伝送路に配置されたシャッター４１１とを含む。レーザ装置４００のコントローラ８は、消光比が露光装置の仕様値を超えた場合に異常信号を発生する。一方、露光器３０１には、この異常信号に基づいて露光器内部の光学素子を制御するための露光器コントローラ３０２が配置されている。また、露光器へのレーザ光の出射が望ましくない場合には、レーザ装置４００のコントローラ８からシャッター４１１に、シャッターを閉じる信号が送られる。ここでは図１に示すレーザ装置と露光器とを組み合わせているが、図１３に示すレーザ装置と露光器とを組み合わせても良い。
【００５６】
次に、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置における制御方法について説明する。
図１７は、図１に示すレーザ装置において、出力光のスペクトル強度の計測結果に基づいて波長選択機器を制御する方法の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示す波長選択機器においては、ＨＲミラー１１３の姿勢角を回転ステージによって制御するようにしているが、プリズム１１１又は１１２の姿勢角を制御するようにしても良い。
【００５７】
図１７に示すように、まず、ステップＳ１においてレーザ発振を開始し、ステップＳ２においてショット回数が規定ショット数に達したか否かをチェックする。ショット回数が規定ショット数に達した時点でパワーロックが解除され（ステップＳ３）、その際に波長センサに入射したλ１成分の強度Ｉ₁とλ２成分の強度Ｉ₂とを計測する（ステップＳ４）。ステップＳ５において、計測結果から消光比Ｒ＝Ｉ₂／Ｉ₁が計算される。ステップＳ６において、消光比Ｒが予め定めておいた上限値Ｒ（ＵＬ）を超えているか否かをチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下である場合には、ステップＳ２に戻る。一方、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＲ）を超えている場合には、サブルーチン※１のステップＳ７へ移行する。
【００５８】
サブルーチン※１のステップＳ７において、波長選択機器が、プリズム、グレーティング又は透過型エタロンである場合Ａ、リアミラーエタロンである場合Ｂ、複屈折フィルターである場合Ｃのいずれに該当するか判断し、その結果に応じて、それぞれのステップに移行する。
【００５９】
ステップＳ７においてＡに該当する場合には、ステップＳ８に移行し、回転ステージ上のＨＲミラー、グレーティング又は透過型エタロンの分散方向の姿勢角を角度Δθだけ正の方向に回転させる。さらに、ステップＳ１１に移行し、消光比Ｒが減少したかチェックし、減少した場合にはステップＳ１２に移行して、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になったかチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になっていない場合には、ステップＳ８に戻って姿勢角を順回転（前回と同方向に回転）させることを繰り返す。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になった場合には、ステップＳ２に戻る。
【００６０】
ステップＳ１１において、消光比Ｒが増加した場合にはサブルーチン※２に移行し、ステップＳ１３において、ＨＲミラー、グレーティング又は透過型エタロンの姿勢角をΔθだけ逆回転（前回と逆の方向に回転）させ、その後ステップＳ１６において、消光比Ｒが減少したかチェックする。消光比Ｒが減少した場合にはステップＳ１７に移行し、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下であるかチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）を超えている場合にはＳ１３に戻って、ステップＳ１３〜Ｓ１７の操作を繰り返す。ステップＳ１６において、消光比Ｒが減少していない場合には、ステップＳ１８へ移行し、ガスを新規なものと交換する。
【００６１】
ステップＳ７においてＢに該当する場合には、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、リアミラーエタロンを含む筐体内部にガスをΔＰ注入する。さらに、ステップＳ１１に移行し、消光比Ｒが減少したかチェックし、減少した場合にはステップＳ１２に移行して、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になったかチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になっていない場合には、ステップＳ９に戻って、ガスをΔＰ注入する操作を繰り返す。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になった場合には、ステップＳ２に戻る。
【００６２】
ステップＳ１１において、消光比Ｒが増加した場合にはサブルーチン※２に移行し、ステップＳ１４において、リアミラーエタロンを含む筐体のガスをΔＰ排気し、その後ステップＳ１６において、消光比Ｒが減少したかチェックする。Ｒが減少した場合には、ステップＳ１７に移行し、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下であるかチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）を超えている場合には、ステップＳ１４に戻って、ステップＳ１４〜Ｓ１７の操作を繰り返す。ステップＳ１６において、消光比Ｒが減少していない場合には、ステップＳ１８へ移行し、ガスを新規なものと交換する。
【００６３】
ステップＳ７においてＣに該当する場合には、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０において、移動ステージ上の複屈折フィルタをΔＬだけ正の方向に移動させる。さらに、ステップＳ１１に移行し、消光比Ｒが減少したかチェックし、減少した場合にはステップＳ１２に移行して、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になったかチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になっていない場合には、ステップＳ１０に戻って、複屈折フィルタをΔＬだけ前回と同方向に移動させることを繰り返す。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下になった場合には、ステップＳ２に戻る。
【００６４】
ステップＳ１１において、消光比Ｒが増加した場合には、サブルーチン※２に移行し、ステップＳ１５において、複屈折フィルタをΔＬだけ逆移動（前回と逆の方向に移動）させ、その後ステップＳ１６において、消光比Ｒが減少したかチェックする。Ｒが減少した場合には、ステップＳ１７に移行し、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下であるかチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）を超えている場合には、ステップＳ１５に戻って、ステップＳ１５〜Ｓ１７の操作を繰り返す。ステップＳ１６において、消光比Ｒが減少していない場合には、ステップＳ１８へ移行し、ガスを新規なものと交換する。
【００６５】
図１８は、図１に示すレーザ装置において、出力光のスペクトル強度の計測結果に基づいてレーザガス中のＦ₂ガス濃度を制御する方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、高圧電源の印加電圧及びレーザガス圧力を計測し、これらの計測結果と波長モニタによる検出結果とに基づいて、消光比Ｒが上限値以下となるように制御している。
【００６６】
まず、ステップＳ２１においてレーザ発振を開始し、ステップＳ２２においてショット回数が規定ショット数に達したか否かをチェックする。ショット回数が規定ショット数に達した時点でパワーロックが解除され（ステップＳ２３）、その際に波長センサに入射したλ１成分の強度Ｉ₁とλ２成分の強度Ｉ₂とを計測する（ステップＳ２４）。ステップＳ２５において、計測結果から消光比Ｒ＝Ｉ₂／Ｉ₁が計算される。ステップＳ２６において、消光比Ｒが予め定めておいた上限値Ｒ（ＵＬ）を超えているか否かをチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下である場合には、ステップＳ２２に戻る。一方、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＲ）を超えている場合には、ステップＳ２７へ移行し、印加電圧Ｖとガス圧力Ｐとを計測する。
【００６７】
ステップＳ２８において、印加電圧Ｖ、ガス圧力Ｐ及び消光比Ｒに基づいて、Ｆ₂ガス濃度Ｃ_Fを計算する。この計算においては、図２に示すような特性を利用する。さらに、ステップＳ２９において、印加電圧Ｖとガス圧力Ｐとを一定にした状態で、消光比Ｒを上限値Ｒ（ＵＬ）以下とするためのターゲットとなるＦ₂ガス濃度Ｃ_F（Ｔ）を求める。ステップＳ２０１において、Ｃ_FがＣ_F（Ｔ）より大きいかチェックする。
【００６８】
Ｃ_FがＣ_F（Ｔ）より大きい場合には、ステップＳ２０２へ移行し、レーザガス中のＦ₂ガス濃度を低下させるために、レーザガスの一部（圧力ΔＰ）を排気しながら、Ｆ₂ガスを含まないバッファガスを同圧力（ΔＰ）だけ注入し、ステップＳ２２に戻る。一方、Ｃ_FがＣ_F（Ｔ）以下である場合には、これ以上Ｆ₂ガス濃度を低下させても消光比Ｒの値を低下させることはできないため、レーザガスの寿命と判断して、ステップＳ２０３においてガス交換を行う。
【００６９】
図１９は、図１に示すレーザ装置において、出力光のスペクトル強度の計測結果に基づいてレーザガス中のＦ₂ガス濃度を制御する方法の別の例を示すフローチャートである。ここでは、ガス制御後に、改めて各波長の光強度を計測し、消光比Ｒの値が減少したか否かを判断している。
【００７０】
まず、ステップＳ３１においてレーザ発振を開始し、ステップＳ３２においてショット回数が規定ショット数に達したか否かをチェックする。ショット回数が規定ショット数に達した時点でパワーロックが解除され（ステップＳ３３）、その際に波長センサに入射したλ１成分の強度Ｉ₁とλ２成分の強度Ｉ₂とを計測する（ステップＳ３４）。ステップＳ３５において、計測結果から消光比Ｒ＝Ｉ₂／Ｉ₁が計算される。ステップＳ３６において、消光比Ｒが予め定めておいた上限値Ｒ（ＵＬ）を超えているか否かをチェックする。消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下である場合には、ステップＳ３２に戻る。一方、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＲ）を超えている場合には、ステップＳ３７へ移行し、印加電圧Ｖとガス圧力Ｐとを計測する。
【００７１】
ステップＳ３８において、印加電圧Ｖ、ガス圧力Ｐ及び消光比Ｒに基づいて、Ｆ₂ガス濃度Ｃ_Fを計算する。この計算においては、図２に示すような特性を利用する。さらに、ステップＳ３９において、印加電圧Ｖとガス圧力Ｐとを一定にした状態で、消光比Ｒを上限値Ｒ（ＵＬ）以下とするためのターゲットとなるＦ₂ガス濃度Ｃ_F（Ｔ）を求める。ステップＳ４０において、Ｃ_FがＣ_F（Ｔ）より大きいかチェックする。
【００７２】
Ｃ_FがＣ_F（Ｔ）より大きい場合には、ステップＳ４１へ移行し、レーザガス中のＦ₂ガス濃度を低下させるために、レーザガスの一部（圧力ΔＰ）を排気しながら、Ｆ₂ガスを含まないバッファガスを同圧力（ΔＰ）だけ注入する。一方、Ｃ_FがＣ_F（Ｔ）以下である場合には、これ以上Ｆ₂ガス濃度を低下させても消光比Ｒの値を低下させることはできないため、レーザガスの寿命と判断して、ステップＳ４６においてガス交換を行う。
【００７３】
ステップＳ４１におけるガス制御後、ステップＳ４２において、波長センサに入射したλ１成分の強度Ｉ₁とλ２成分の強度Ｉ₂とを改めて計測する。さらに、ステップＳ４３において、消光比Ｒが減少したかチェックし、減少した場合にはステップＳ４４へ移行し、消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下であるかチェックする。消光比Ｒが上限値以下である場合には、ステップＳ３２へ戻る。消光比Ｒが上限値より大きい場合には、ステップＳ４５へ移行し、Ｆ₂ガス濃度Ｃ_Fが下限値Ｃ_F（ＬＬ）より大きいかチェックする。Ｃ_Fが下限値より大きい場合には、ステップＳ３７以降のＦ₂ガス濃度を減少させる操作を繰り返す。
【００７４】
ステップＳ４３において消光比Ｒが減少しなかった場合はステップＳ４７へ移行し、ガスを新規なものと交換する。また、ステップＳ４５において、Ｆ₂ガス濃度Ｃ_Fが下限値Ｃ_F（ＬＬ）以下である場合にはステップＳ４８へ移行し、ガスを新規なものと交換する。
【００７５】
図２０は、図１に示すレーザ装置において、図１７と図１９の制御方法を組み合わせた制御方法を示すフローチャートである。まず、選択する波長のスペクトル強度を計測し、その計測結果に基づいて波長選択機器を制御した後で、波長選択機器の制御では消光比を低下させることができない場合に、Ｆ₂ガス濃度の制御を実施する。
【００７６】
図２０に示すように、ステップＳ１６において消光比Ｒが減少しない場合に、ガス交換を行うのではなく、ステップＳ３７以降のＦ₂ガス濃度を減少させる操作へ移行する。ステップＳ４１におけるガス制御後、ステップＳ４２において、波長センサに入射したλ１成分の強度Ｉ₁とλ２成分の強度Ｉ₂とを改めて計測する。さらに、ステップＳ４３において消光比Ｒが減少したか否かをチェックし、ステップＳ４４において消光比Ｒが上限値Ｒ（ＵＬ）以下となった場合には、ステップＳ２へ戻る。このような制御を行えば、レーザガスの寿命が実質的に延びる効果がある。
【００７７】
図２１は、図１に示すレーザ装置における制御タイミングチャートであり、横軸はショット数である。図２１において、（ａ）はλ２消光比とショット数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は光学素子の調整タイミングを示すグラフであり、（ｃ）はＦ₂ガス分圧の調整タイミングを示すグラフである。図２１に示すように、λ２消光比が上限値に近付くと、まず、▲１▼光学素子による調整が行われ、光学素子による調整のみではλ２消光比を低下させることができなくなると、▲２▼Ｆ₂ガス分圧による調整を併用する。ここでは、波長選択機器において使用している光学素子の姿勢制御とＦ₂ガス濃度によってλ２消光比を制御しているが、それら以外に、全ガス圧力や印加電圧によって制御しても良い。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長センサによりλ１成分の強度やλ２成分の強度等を計測できるので、そのような情報を利用して、セレクトされていない波長成分を低減するように制御することが容易なレーザ装置を提供することができる。さらに、そのようなレーザ装置を用いた露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】λ２消光比のＦ₂ガス分圧依存性を示すグラフである。
【図３】λ２消光比の全ガス圧力依存性を示すグラフである。
【図４】λ２消光比の出力エネルギー依存性を示すグラフである。
【図５】出力一定条件において、λ２消光比のＦ₂ガス分圧依存性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において使用される波長選択機器の第１の具体例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態において使用される波長選択機器の第２の具体例を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の第１の実施形態において使用される波長選択機器の第３の具体例を示す図であり、（ｂ）は第４の具体例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態において使用される波長選択機器の第５の具体例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態において使用されるモニタモジュールの第１の具体例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態において使用されるモニタモジュールの第２の具体例を示す図である。
【図１２】トータルショット数に対するλ２消光比の変化の状態を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態において使用される波長選択機器の第１の具体例を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態において使用される波長選択機器の第２の具体例を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置を用いて露光を行う露光装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置において、出力光のスペクトル強度の計測結果に基づいて波長選択機器を制御する方法の一例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置において、出力光のスペクトル強度の計測結果に基づいてレーザガス中のＦ₂ガス濃度を制御する方法の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置において、出力光のスペクトル強度の計測結果に基づいてレーザガス中のＦ₂ガス濃度を制御する方法の別の例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置において、図１７と図１９の制御方法を組み合わせた制御方法を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置における制御タイミングチャートである。
【図２２】従来のレーザ装置の構成を示す図である。
【図２３】フリーランＦ₂レーザ装置において出力される代表的な波長成分を示す図である。
【図２４】ラインセレクトＦ₂レーザ装置において出力されるλ１成分とλ２成分を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザチャンバ
２、３ ウインド
４、２００ モニタモジュール
５、２０５ ビームスプリッタ
６ ＡＳＥモニター
７ エネルギーモニタ
８ コントローラ
９ ガスコンコントローラ
１０ 後部光学モジュール
１１ 電源
１２ 放電電極
１５、３０ 空間フィルタ（スリット）
１６ フロントミラー
５１、５２、９２、９３、１１１、１１２ 分散プリズム
５３、１５２ 全反射ミラー
５５ 恒温槽
５６、５７ 窓
９１、９５、９６ 直角プリズム
９４、９７、１１４、１２４、１３２ 回転ステージ
１００〜１０５、１１０、Ａ１、Ａ２ 波長選択機器
１１３、１３３、１６３ ＨＲミラー
１２１、１２２ ビームエキスパンダプリズム
１２３ グレーティング
１３１ 透過型エタロン
１４１ リアミラーエタロン
１５１ 複屈折フィルター
１５３ 移動ステージ
２１０ 波長センサ
２２０ エネルギーモニタ
２３１、２４１ 拡散板
２３２ エタロン
２３４、２４２ 集光レンズ
２３５、２４８ ラインセンサ
２４３ スリット
２４４、２４５ 凹面ミラー
２４６ ミラー
２４７ グレーティング
３０１ 露光器
３０２ 露光器コントローラ
４００ レーザ装置
４１１ シャッター

Claims (16)

1. レーザガスが充填されるレーザチャンバと、前記レーザガスを励起して活性化させるための放電電極とを含み、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを有するレーザ光を発生するレーザ共振器と、
   前記レーザ共振器の内部に配置され、前記レーザ共振器に第１の波長成分を主として発生させる波長選択手段と、
   前記レーザチャンバに充填されるレーザガスを調整するガスコントローラと、
   前記放電電極に電圧を印加する電源部と、
   前記レーザ共振器から出力されるレーザ光の強度を複数の波長成分について検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された少なくとも第１の波長成分の強度と第２の波長成分の強度とに基づいて、前記第１の波長成分以外の波長成分の相対的強度を低下させるように、前記ガスコントローラと前記電源部との内の少なくとも１つを制御する制御手段と、
   を具備するレーザ装置。
2. 前記レーザ共振器が、増幅された自然放出（ＡＳＥ）成分を含むレーザ光を発生する、請求項１記載のレーザ装置。
3. レーザガスが充填されるレーザチャンバと、前記レーザガスを励起して活性化させるための放電電極とを含み、少なくとも第１の波長成分と第２の波長成分とを有するレーザ光を発生するレーザ共振器と、
   前記レーザ共振器の外部に配置され、前記レーザ共振器が発生するレーザ光に含まれている第１の波長成分と第２の波長成分とを異なる方向に出射する波長選択手段と、
   前記レーザチャンバに充填されるレーザガスを調整するガスコントローラと、
   前記放電電極に電圧を印加する電源部と、
   前記レーザ共振器から前記波長選択手段を介して出力されるレーザ光の強度を複数の波長成分について検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された少なくとも第１の波長成分の強度と第２の波長成分の強度とに基づいて、前記第１の波長成分以外の波長成分の相対的強度を低下させるように、前記ガスコントローラと前記電源部との内の少なくとも１つを制御する制御手段と、
   を具備するレーザ装置。
4. 前記レーザ共振器から前記波長選択手段を介して出力されるレーザ光から第２の波長成分をカットする空間フィルタをさらに具備する請求項３記載のレーザ装置。
5. 前記制御手段が、前記検出手段によって検出された第１の波長成分の強度Ｉλ_１と第２の波長成分の強度Ｉλ_２とに基づいて、第２の波長成分の消光比Ｉλ_２／（Ｉλ_１+Ｉλ_２）又はＩλ_２／Ｉλ_１が０．１％以下となるように、前記ガスコントローラと前記電源部との内の少なくとも１つを制御する、請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザ装置。
6. 前記検出手段が、エタロン分光器又はグレーティング分光器を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載のレーザ装置。
7. 前記波長選択手段が、分散プリズム、グレーティング、エタロン又は複屈折フィルタを含む、請求項１〜６のいずれか１項記載のレーザ装置。
8. 前記レーザ装置が、レーザガスとしてＦ_２（フッ素分子）ガスとバッファガスとの混合ガスを用いるＦ_２レーザである、請求項１〜７のいずれか１項記載のレーザ装置。
9. 前記制御手段が、前記レーザチャンバ内におけるＦ_２ガス分圧を変化させるように前記ガスコントローラを制御する、請求項８記載のレーザ装置。
10. 前記ガスコントローラが、バッファガス又はハロゲンガスの注入と混合ガスの排気とを同時に行うことによりＦ_２ガス分圧を変化させる、請求項９記載のレーザ装置。
11. 前記制御手段が、前記レーザチャンバ内におけるＦ_２ガス分圧が０．２８ｋＰａ以下であるか、あるいはＦ_２ガス濃度が０．１１％以下であるように前記ガスコントローラを制御する、請求項８〜１０のいずれか１項記載のレーザ装置。
12. 前記制御手段が、前記レーザチャンバ内におけるＦ_２ガス分圧が０．２６ｋＰａ以下であるか、あるいはＦ_２ガス濃度が０．０９％以下であるように前記ガスコントローラを制御する、請求項８〜１０のいずれか１項記載のレーザ装置。
13. 前記制御手段が、前記レーザチャンバ内におけるレーザガスの圧力を変化させるように前記ガスコントローラを制御する、請求項１〜１２のいずれか１項記載のレーザ装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項記載のレーザ装置と、
    前記レーザ装置が発生するレーザ光を用いて対象物を露光させる露光器と、
    を具備する露光装置。
15. 前記レーザ装置と前記露光器との間に配置されたシャッターをさらに具備し、
    前記制御手段が、前記検出手段によって検出された少なくとも第１の波長成分の強度と第２の波長成分の強度とに基づいて、前記シャッターの開閉を制御する、請求項１４記載の露光装置。
16. 前記制御手段が、前記検出手段によって検出された第１の波長成分の強度Ｉλ_１と第２の波長成分の強度Ｉλ_２とに基づいて、第２の波長成分の消光比Ｉλ_２／（Ｉλ_１+Ｉλ_２）又はＩλ_２／Ｉλ_１が所定の値以上となったときに、前記シャッターを閉じるように制御する、請求項１５記載の露光装置。

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