JP7231560B2 - 光学素子の移動装置、狭帯域化レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、光学素子の移動装置、狭帯域化レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法に関する。

半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。

現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。

ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０～４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。

国際公開第２０１７／０２６０００号公報

概要

本開示の１つの観点に係る光学素子の移動装置は、第１の光学素子を保持する第１の保持部と、第２の光学素子を保持し、第１の保持部に近づく第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有する第２の保持部と、第２の保持部を第１の方向と平行に移動可能にするガイド部と、第１の保持部と第２の保持部との間の位置であって、傾斜面と垂直に交差し第１の方向に平行な第１の面が通る位置に配置された弾性部材と、を備える。

本開示の１つの観点に係る狭帯域化レーザ装置は、レーザ共振器と、レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するチャンバと、チャンバに配置された一対の電極と、レーザ共振器に配置された波長選択素子と、レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、を備える。スペクトル幅可変部は、第１の光学素子と、第１の光学素子を保持する第１の保持部と、第２の光学素子と、第２の光学素子を保持し、第１の保持部に近づく第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有する第２の保持部と、第２の保持部を第１の方向と平行に移動可能にするガイド部と、第１の保持部と第２の保持部との間の位置であって、傾斜面と垂直に交差し第１の方向に平行な第１の面が通る位置に配置された弾性部材と、を備える。

本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、狭帯域化レーザ装置によってレーザ光を生成し、レーザ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レーザ光を露光することを含む。狭帯域化レーザ装置は、レーザ共振器と、レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するチャンバと、チャンバに配置された一対の電極と、レーザ共振器に配置された波長選択素子と、レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、を備える。スペクトル幅可変部は、第１の光学素子と、第１の光学素子を保持する第１の保持部と、第２の光学素子と、第２の光学素子を保持し、第１の保持部に近づく第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有する第２の保持部と、第２の保持部を第１の方向と平行に移動可能にするガイド部と、第１の保持部と第２の保持部との間の位置であって、傾斜面と垂直に交差し第１の方向に平行な第１の面が通る位置に配置された弾性部材と、を備える。

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、比較例に係る狭帯域化レーザ装置の構成を模式的に示す。 図２Ａ～図２Ｃは、比較例におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。 図３Ａ～図３Ｃは、本開示の第１の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。 図４Ａ～図４Ｃは、本開示の第２の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。 図５Ａ～図５Ｃは、本開示の第３の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。 図６は、狭帯域化レーザ装置１に接続された露光装置４の構成を概略的に示す。

実施形態

＜内容＞
１．比較例
１．１ 狭帯域化レーザ装置の構成
１．１．１ チャンバ及びパルスパワーモジュール
１．１．２ レーザ共振器
１．１．３ センサユニット
１．１．４ レーザ制御部
１．２ 狭帯域化レーザ装置の動作
１．２．１ チャンバ及びパルスパワーモジュール
１．２．２ レーザ共振器
１．２．３ センサユニット
１．２．４ レーザ制御部
１．３ スペクトル幅可変部に含まれる移動装置
１．３．１ 構成
１．３．２ 動作
１．４ 課題
２．弾性部材を第１の面内に配置した移動装置
２．１ 構成
２．２ 作用
３．弾性部材を第１の直線上に配置した移動装置
３．１ 構成
３．２ 作用
４．ガイド部を構成するレールを第１の面内に配置した移動装置
４．１ 構成
４．２ 作用
５．その他

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．比較例
１．１ 狭帯域化レーザ装置の構成
図１は、比較例に係る狭帯域化レーザ装置の構成を模式的に示す。図１に示される狭帯域化レーザ装置は、チャンバ１０と、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂと、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１３と、狭帯域化モジュール１４と、スペクトル幅可変部１５と、を含む。狭帯域化レーザ装置は、さらに、センサユニット１６と、レーザ制御部３０と、を含む。狭帯域化レーザ装置は、露光装置４等の外部装置に入射させるためのパルスレーザ光を出力するエキシマレーザ装置である。

図１においては、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向に平行な方向からみた狭帯域化レーザ装置が示されている。放電電極１１ｂは、放電電極１１ａよりも紙面の奥行側に位置する。狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の進行方向は、＋Ｚ方向である。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向は、＋Ｖ方向又は－Ｖ方向である。－Ｖ方向は、重力の方向とほぼ一致している。＋Ｈ方向は、＋Ｚ方向と＋Ｖ方向との両方に垂直な方向である。＋Ｚ方向は、本開示における第１の方向に相当する。＋Ｖ方向又は－Ｖ方向は、本開示における第２の方向に相当する。なお、本開示において、「平行」及び「垂直」とは、方向や角度の厳密な数値を規定するものではなく、実用的範囲内での誤差を許容する趣旨である。「平行」は「略平行」と読み替えることができ、「垂直」は「略垂直」と読み替えることができる。

１．１．１ チャンバ及びパルスパワーモジュール
チャンバ１０は、例えば、レアガスとしてアルゴンガスやクリプトンガス、ハロゲンガスとしてフッ素ガスや塩素ガス、バッファガスとしてネオンガスやヘリュームガスを含むレーザガスを封入している。

チャンバ１０内に、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂが配置されている。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂに、パルスパワーモジュール１３が接続される。パルスパワーモジュール１３は、図示しない充電コンデンサと、スイッチ１３ａと、を含む。パルスパワーモジュール１３の充電コンデンサに、充電器１２が接続される。

チャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられている。図１に示されるように、ウインドウ１０ａ及び１０ｂは、これらのウインドウに対する光の入射面とＨＺ面とが略一致し、かつ、この光の入射角度が略ブリュースター角となるように配置されている。

１．１．２ レーザ共振器
狭帯域化モジュール１４及びスペクトル幅可変部１５が、レーザ共振器を構成する。
狭帯域化モジュール１４は、２つのプリズム１４ａ及び１４ｂと、グレーティング１４ｃと、を含む。プリズム１４ａ、プリズム１４ｂ、及びグレーティング１４ｃは、それぞれ図示しないホルダに支持されている。プリズム１４ａ、プリズム１４ｂ、及びグレーティング１４ｃは、本開示の波長選択素子を構成する。

プリズム１４ｂは、Ｖ方向に平行な回転軸を有する回転ステージ１４ｄによって、姿勢を調節できるように構成されている。回転ステージ１４ｄは、ドライバ１４ｅによって駆動される。
グレーティング１４ｃは、表面の物質が高反射率の材料によって構成され、表面に多数の溝が所定間隔で形成されている。各溝の方向はＶ方向と平行である。各溝のＨＺ面に平行な断面の形状は、例えば直角三角形である。

スペクトル幅可変部１５は、レーザ共振器内のレーザ光の波面を可変する波面可変部であって、平凸シリンドリカルレンズ１５１と、平凹シリンドリカルレンズ１５２とを含む。平凹シリンドリカルレンズ１５２は、平凸シリンドリカルレンズ１５１よりもチャンバ１０に近い位置に配置されている。平凸シリンドリカルレンズ１５１のシリンドリカル凸面１５３と、平凹シリンドリカルレンズ１５２のシリンドリカル凹面１５４とが向き合うように、これらのレンズが配置されている。平凸シリンドリカルレンズ１５１は本開示における第１の光学素子に相当し、平凹シリンドリカルレンズ１５２は本開示における第２の光学素子に相当する。

平凸シリンドリカルレンズ１５１のシリンドリカル凸面１５３の中心軸は、Ｖ方向と平行である。平凸シリンドリカルレンズ１５１の平面は、Ｚ方向と垂直である。平凸シリンドリカルレンズ１５１の平面には、部分反射膜がコーティングされている。
平凹シリンドリカルレンズ１５２のシリンドリカル凹面１５４の中心軸は、Ｖ方向と平行である。平凹シリンドリカルレンズ１５２の平面は、Ｚ方向と垂直である。平凹シリンドリカルレンズ１５２は、移動装置５０によって、＋Ｚ方向又は－Ｚ方向に移動可能とされている。移動装置５０は、ドライバ６５によって駆動される。

チャンバ１０と狭帯域化モジュール１４との間に、ビーム幅を制限するスリット板１０ｃが配置される。チャンバ１０とスペクトル幅可変部１５との間に、ビーム幅を制限するスリット板１０ｄが配置される。

１．１．３ センサユニット
センサユニット１６は、ビームスプリッタ１６ａ、１６ｂ及び１６ｃと、パルスエネルギー検出器１６ｄと、スペクトル幅検出器１６ｅと、波長検出器１６ｆと、を含む。

ビームスプリッタ１６ａは、スペクトル幅可変部１５と露光装置４との間のパルスレーザ光の光路に配置されている。ビームスプリッタ１６ａは、スペクトル幅可変部１５から出力されたパルスレーザ光を高い透過率で透過させ、スペクトル幅可変部１５から出力されたパルスレーザ光の一部を反射するように構成されている。

ビームスプリッタ１６ｂは、ビームスプリッタ１６ａによって反射されたパルスレーザ光の光路に配置されている。ビームスプリッタ１６ｂは、ビームスプリッタ１６ａによって反射されたパルスレーザ光の一部を透過させ、ビームスプリッタ１６ａによって反射されたパルスレーザ光の他の一部を反射するように構成されている。

ビームスプリッタ１６ｃは、ビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光の光路に配置されている。ビームスプリッタ１６ｃは、ビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光の一部を透過させ、ビームスプリッタ１６ｂを透過したパルスレーザ光の他の一部を反射するように構成されている。

パルスエネルギー検出器１６ｄは、ビームスプリッタ１６ｂによって反射されたパルスレーザ光の光路に配置されている。パルスエネルギー検出器１６ｄは、フォトダイオード、光電管、あるいは焦電素子で構成される。
スペクトル幅検出器１６ｅは、ビームスプリッタ１６ｃによって反射されたパルスレーザ光の光路に配置されている。スペクトル幅検出器１６ｅは、エタロン分光器を含む。
波長検出器１６ｆは、ビームスプリッタ１６ｃを透過したパルスレーザ光の光路に配置されている。波長検出器１６ｆは、エタロン分光器を含む。

１．１．４ レーザ制御部
露光装置４は、露光装置制御部４０を含んでいる。露光装置制御部４０は、後述のワークピーステーブルＷＴの移動などの制御を行うように構成されている。露光装置制御部４０は、レーザ制御部３０に対し、目標パルスエネルギーのデータと、目標スペクトル幅のデータと、目標波長のデータと、トリガ信号とを出力する。

レーザ制御部３０は、パルスエネルギー制御部３０ａ、スペクトル幅制御部３０ｂ、及び波長制御部３０ｃを含む。パルスエネルギー制御部３０ａ、スペクトル幅制御部３０ｂ、及び波長制御部３０ｃの各々は、レーザ制御部３０に含まれる後述のメモリ１００２にロードされたプログラムモジュールとして構成されている。

１．２ 狭帯域化レーザ装置の動作
１．２．１ チャンバ及びパルスパワーモジュール
レーザ制御部３０は、露光装置制御部４０からトリガ信号を受信する。レーザ制御部３０は、露光装置制御部４０から受信したトリガ信号に基づいて、パルスパワーモジュール１３にトリガ信号を送信する。

パルスパワーモジュール１３は、レーザ制御部３０からトリガ信号を受信すると、充電器１２に充電された電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間に印加する。

一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間に高電圧が印加されると、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間に放電が起こる。この放電のエネルギーにより、チャンバ１０内のレーザガスが励起されて高エネルギー準位に移行する。励起されたレーザガスが、その後、低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた波長の光を放出する。
チャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介してチャンバ１０の外部に出射する。
１．２．２ レーザ共振器
プリズム１４ａ及び１４ｂは、チャンバ１０のウインドウ１０ａから出射した光のＨ方向のビーム幅を拡大させて、その光をグレーティング１４ｃに入射させる。また、プリズム１４ａ及び１４ｂは、グレーティング１４ｃからの反射光のＨ方向のビーム幅を縮小させるとともに、その光を、ウインドウ１０ａを介して、チャンバ１０内の放電空間に戻す。

グレーティング１４ｃは、プリズム１４ａ及び１４ｂを介して入射した光を、ＨＺ面に平行な面内で光の波長に応じた方向に回折させる。グレーティング１４ｃは、プリズム１４ａ及び１４ｂを介してグレーティング１４ｃに入射する光の入射角と、所望波長の回折光の回折角とが一致するようにリトロー配置されている。これにより、所望波長付近の光がプリズム１４ａ及び１４ｂを介してチャンバ１０に戻される。

回転ステージ１４ｄがプリズム１４ｂの姿勢を調節することにより、プリズム１４ａ及び１４ｂを介してグレーティング１４ｃに入射する光の入射角が変更される。これにより、狭帯域化モジュール１４によって選択される光の波長が変更される。

平凸シリンドリカルレンズ１５１を含むスペクトル幅可変部１５は、チャンバ１０のウインドウ１０ｂから出射した光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射させてチャンバ１０に戻す。

このようにして、チャンバ１０から出射した光は、狭帯域化モジュール１４とスペクトル幅可変部１５との間で往復する。この光は、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間を通過する度に増幅される。また、この光は、狭帯域化モジュール１４で折り返される度に狭帯域化される。さらに、上述したウインドウ１０ａ及び１０ｂの配置によって、Ｈ方向の偏光成分が選択される。こうしてレーザ発振し狭帯域化された光が、スペクトル幅可変部１５からレーザ光として出力される。

移動装置５０が平凹シリンドリカルレンズ１５２を＋Ｚ方向又は－Ｚ方向に移動させることにより、スペクトル幅可変部１５からチャンバ１０に戻される光の波面のＨＺ面に平行な断面の形状が変化する。これにより、グレーティング１４ｃに入射する光の波面が変化し、狭帯域化モジュール１４によって選択される光のスペクトル幅が変更される。

１．２．３ センサユニット
センサユニット１６に含まれるパルスエネルギー検出器１６ｄは、ビームスプリッタ１６ｂによって反射されたパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出する。パルスエネルギー検出器１６ｄは、検出されたパルスエネルギーのデータを、レーザ制御部３０に出力する。

センサユニット１６に含まれるスペクトル幅検出器１６ｅは、ビームスプリッタ１６ｃによって反射されたパルスレーザ光のスペクトル幅を検出する。スペクトル幅検出器１６ｅは、検出されたスペクトル幅のデータを、レーザ制御部３０に出力する。

センサユニット１６に含まれる波長検出器１６ｆは、ビームスプリッタ１６ｃを透過したパルスレーザ光の波長を検出する。波長検出器１６ｆが検出する波長は、ピーク波長または重心波長であってもよいし、ピークの半値における２波長の平均値であってもよい。波長検出器１６ｆは、検出された波長のデータを、レーザ制御部３０に出力する。

１．２．４ レーザ制御部
レーザ制御部３０に含まれるパルスエネルギー制御部３０ａは、パルスエネルギー検出器１６ｄから受信したパルスエネルギーのデータと、露光装置制御部４０から受信した目標パルスエネルギーのデータとに基づいて、充電器１２の充電電圧を設定する。これにより、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが目標パルスエネルギーに近づけられる。

レーザ制御部３０に含まれるスペクトル幅制御部３０ｂは、スペクトル幅検出器１６ｅから受信したスペクトル幅のデータと、露光装置制御部４０から受信した目標スペクトル幅のデータとに基づいて、ドライバ６５を介してスペクトル幅可変部１５を制御する。これにより、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のスペクトル幅が目標スペクトル幅に近づけられる。

レーザ制御部３０に含まれる波長制御部３０ｃは、波長検出器１６ｆから受信した波長のデータと、露光装置制御部４０から受信した目標波長のデータとに基づいて、ドライバ１４ｅを介して回転ステージ１４ｄを制御する。これにより、狭帯域化レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の波長が目標波長に近づけられる。

１．３ スペクトル幅可変部に含まれる移動装置
１．３．１ 構成
図２Ａ～図２Ｃは、比較例におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。図２Ａは、スペクトル幅可変部１５を－Ｖ方向に見た一部断面図であり、図１と同じ方向から見た図に相当する。図２Ｂは、スペクトル幅可変部１５を－Ｈ方向に見た図である。図２Ｃは、スペクトル幅可変部１５を＋Ｚ方向に見た図である。
スペクトル幅可変部１５に含まれる移動装置は、第１の保持部５１と、第２の保持部５２と、第１のレール５３１と、第２のレール５３２と、弾性部材５４と、を含む。

第１の保持部５１は、レンズ保持部５１１と、レール保持部５１２と、を含む。図２Ａに示されるように、第１の保持部５１は、レンズ保持部５１１とレール保持部５１２とで略Ｌ字型に構成されている。レンズ保持部５１１は、平凸シリンドリカルレンズ１５１の端部を保持している。レール保持部５１２は、ガイド部を構成する第１のレール５３１及び第２のレール５３２を保持している。
第１のレール５３１及び第２のレール５３２は、それぞれの長手方向がＺ方向と平行である。

第２の保持部５２は、レンズ保持部５２１と、傾斜面構成部５２２と、第１ガイドフォロア部５２５と、第２ガイドフォロア部５２６と、を含む。レンズ保持部５２１は、平凹シリンドリカルレンズ１５２の端部を保持している。レンズ保持部５２１の＋Ｈ方向側に、傾斜面構成部５２２が位置している。傾斜面構成部５２２は、傾斜面５２９を有している。傾斜面５２９は、Ｖ方向及びＺ方向の両方に対して傾斜し、Ｈ方向に平行である。レンズ保持部５２１の－Ｈ方向側に、第１ガイドフォロア部５２５と第２ガイドフォロア部５２６とが位置している。第１ガイドフォロア部５２５は、第１のレール５３１に沿って移動するように構成されている。第２ガイドフォロア部５２６は、第２のレール５３２に沿って移動するように構成されている。

弾性部材５４は、例えばコイルバネで構成される。弾性部材５４は、第１の保持部５１のレンズ保持部５１１と、第２の保持部５２のレンズ保持部５２１と、の間に位置している。弾性部材５４の両端の位置を規定するために、レンズ保持部５１１とレンズ保持部５２１とにそれぞれ弾性部材５４の端部を収容する窪みが形成されている。

スペクトル幅可変部１５に含まれる移動装置は、さらに、車輪６１と、ロッド部６２と、アクチュエータ６３と、固定部６４と、を含む。

車輪６１は、ロッド部６２の先端に位置している。車輪６１は、Ｈ方向に平行な回転軸の周りに回転可能に構成されている。ロッド部６２は、第１ロッド６２１と、第２ロッド６２２と、連結部６２３と、を含む。第１ロッド６２１の先端に車輪６１が支持されている。第２ロッド６２２はアクチュエータ６３に支持されている。第１ロッド６２１と第２ロッド６２２とが連結部６２３によって連結されている。ロッド部６２の長手方向はＶ方向と平行である。連結部６２３は、ロッド部６２の長さを手動で調整できるように構成されている。

アクチュエータ６３は、固定部６４に支持されている。固定部６４は、図示しない部材により、第１の保持部５１に対する相対的な位置が固定されている。アクチュエータ６３は、ロッド部６２及び車輪６１を、固定部６４に対して＋Ｖ方向及び－Ｖ方向に移動させることができるように構成されている。例えば、アクチュエータ６３は、車輪６１が傾斜面５２９に接するようにロッド部６２及び車輪６１を移動させることができる。アクチュエータ６３は、上述のドライバ６５によって駆動される。

１．３．２ 動作
傾斜面５２９が押圧されると、第２の保持部５２が、第１のレール５３１及び第２のレール５３２に沿って移動する。傾斜面５２９が押圧されたときの第２の保持部５２の移動方向は、第１の保持部５１に近づく方向、すなわち、＋Ｚ方向である。これにより、平凹シリンドリカルレンズ１５２が平凸シリンドリカルレンズ１５１に近づく方向に移動する。また、このとき、弾性部材５４が圧縮される。

傾斜面５２９への押圧力が緩められると、弾性部材５４の反発力により、第２の保持部５２が第１のレール５３１及び第２のレール５３２に沿って、－Ｚ方向に移動する。これにより、平凹シリンドリカルレンズ１５２が平凸シリンドリカルレンズ１５１から遠ざかる方向に移動する。

傾斜面５２９を押圧する力は、アクチュエータ６３によって、ロッド部６２及び車輪６１を介して傾斜面５２９に与えられる。アクチュエータ６３が車輪６１を－Ｖ方向に移動させることにより、傾斜面５２９が押圧され、第２の保持部５２及び平凹シリンドリカルレンズ１５２が＋Ｚ方向に移動する。アクチュエータ６３が車輪６１を＋Ｖ方向に移動させることにより、弾性部材５４の反発力により、第２の保持部５２及び平凹シリンドリカルレンズ１５２が－Ｚ方向に移動する。平凹シリンドリカルレンズ１５２の移動方向に対して車輪６１の移動方向を垂直にすることにより、アクチュエータ６３の配置の自由度を向上することができる。

１．４ 課題
平凹シリンドリカルレンズ１５２が移動させられるとき、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢は第１のレール５３１及び第２のレール５３２によって規制される。すなわち、シリンドリカル凹面１５４の中心軸がＶ方向と平行である状態がほぼ維持され、平凹シリンドリカルレンズ１５２の平面がＺ方向と垂直である状態がほぼ維持される。
しかしながら、スペクトル線幅を高速に制御するために、第２の保持部５２を高速に移動させようとすると、第２の保持部５２への負荷が大きくなる。これにより、第２の保持部５２が弾性変形する場合がある。第２の保持部５２が弾性変形すると、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢が変化する場合がある。

特に、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化が、Ｖ方向と平行な軸周りの回転成分を含む場合、グレーティング１４ｃに入射する光の入射角が変更される。これにより、狭帯域化モジュール１４によって選択される光の波長が変化する。そのような平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化に起因する波長の変化は、波長制御部３０ｃが狭帯域化モジュール１４を制御することによって所望の範囲に収めることが望ましい。
しかしながら、スペクトル線幅を高速に制御する場合、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化に起因する波長の変化に、狭帯域化モジュール１４の制御が十分に追い付けない場合がある。

以下に説明する実施形態においては、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化を低減し、ビーム特性の高精度な制御を実現する。

２．弾性部材を第１の面内に配置した移動装置
２．１ 構成
図３Ａ～図３Ｃは、本開示の第１の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。図３Ａは、スペクトル幅可変部１５を－Ｖ方向に見た一部断面図であり、図１及び図２Ａと同じ方向から見た図に相当する。図３Ｂは、スペクトル幅可変部１５を－Ｈ方向に見た図であり、図２Ｂと同じ方向から見た図に相当する。図３Ｃは、スペクトル幅可変部１５を＋Ｚ方向に見た図であり、図２Ｃと同じ方向から見た図に相当する。

第１の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５は、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明した比較例におけるスペクトル幅可変部１５と同様の構成要素を含んでいる。第１の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５においては、弾性部材５４の位置が、比較例におけるスペクトル幅可変部１５と異なっている。

第１の実施形態において、傾斜面５２９と垂直に交差しＺ方向に平行な面を、第１の面Ｐ１とする。第１の面Ｐ１は、ＶＺ面に平行である。図３Ａ及び図３Ｃにおいて、第１の面Ｐ１は、傾斜面５２９の中心において傾斜面５２９と交差するように図示されているが、本開示はこれに限定されない。第１の面Ｐ１は、傾斜面５２９のいずれかの位置において傾斜面５２９と垂直に交差し、Ｚ方向に平行な面であればよい。

第１の実施形態において、弾性部材５４は、第１の面Ｐ１が通る位置に配置されている。これに伴い、弾性部材５４の端部を収容するためにレンズ保持部５１１とレンズ保持部５２１とにそれぞれ形成される窪みの位置も、比較例における窪みの位置と異なっている。
他の点については、第１の実施形態は比較例と同様である。

２．２ 作用
第２の保持部５２は、車輪６１からの押圧力と、弾性部材５４からの反発力とを受ける。これらの力は、第２の保持部５２の変位量、第２の保持部５２の加速度等によって変動する。上述の比較例においては、これらの力の作用線は、それぞれＶＺ面に平行な別々の面内に位置している。すなわち、比較例において、これらの力の作用線は、Ｈ方向に異なる面内に位置している。このため、これらの力の変動に伴い、第２の保持部５２にはＶ方向と平行な軸周りの偶力が発生していた。これにより、Ｖ方向と平行な軸周りに平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢が変化し、狭帯域化モジュール１４によって選択される光の波長が変化することがあった。

これに対し、第１の実施形態においては、第１の面Ｐ１が通る位置に弾性部材５４が配置されている。これにより、第２の保持部５２が車輪６１から受ける押圧力の作用線と、第２の保持部５２が弾性部材５４から受ける反発力の作用線とが、ＶＺ面に平行なほぼ同じ面内に位置するようになった。これによれば、第２の保持部５２におけるＶ方向と平行な軸周りの偶力が低減される。従って、第２の保持部５２が弾性変形して平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢が変化するとしても、Ｖ方向と平行な軸周りの回転成分が低減される。これにより、狭帯域化モジュール１４によって選択される光の波長の変化が低減される。

３．弾性部材を第１の直線上に配置した移動装置
３．１ 構成
図４Ａ～図４Ｃは、本開示の第２の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。図４Ａは、スペクトル幅可変部１５を－Ｖ方向に見た一部断面図であり、図１、図２Ａ、及び図３Ａと同じ方向から見た図に相当する。図４Ｂは、スペクトル幅可変部１５を－Ｈ方向に見た図であり、図２Ｂ及び図３Ｂと同じ方向から見た図に相当する。図４Ｃは、スペクトル幅可変部１５を＋Ｚ方向に見た図であり、図２Ｃ及び図３Ｃと同じ方向から見た図に相当する。

第２の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５は、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明した比較例、及び図３Ａ～図３Ｃを参照しながら説明した第１の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５と同様の構成要素を含んでいる。第２の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５は、弾性部材５４の位置が、比較例及び第１の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５と異なっている。

第２の実施形態において、傾斜面５２９と交差しＺ方向に平行な直線を、第１の直線Ｌ１とする。図４Ａに示されるように、第１の直線Ｌ１は、第１の面Ｐ１内に位置している。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、第１の直線Ｌ１は、傾斜面５２９の中心からわずかに－Ｖ方向及び－Ｚ方向にずれた位置において傾斜面５２９と交差するように図示されているが、本開示はこれに限定されない。第１の直線Ｌ１は、傾斜面５２９のいずれかの位置において傾斜面５２９と交差し、Ｚ方向に平行な直線であればよい。

第２の実施形態において、弾性部材５４は、第１の直線Ｌ１が通る位置に配置されている。これに伴い、弾性部材５４の端部を収容するためにレンズ保持部５１１に形成される窪みの位置も、第１の実施形態における窪みの位置と異なっている。また、弾性部材５４のもう１つの端部を収容するための窪みは、レンズ保持部５２１ではなく傾斜面構成部５２２に形成されている。
他の点については、第２の実施形態は第１の実施形態と同様である。

３．２ 作用
第２の保持部５２が車輪６１から受ける押圧力は、＋Ｚ方向の分力と－Ｖ方向の分力とに分けることができる。これらの分力のうちの＋Ｚ方向の分力が、第２の保持部５２を＋Ｚ方向に移動させる。上述の第１の実施形態において、第２の保持部５２が車輪６１から受ける押圧力の＋Ｚ方向の分力の作用線と、第２の保持部５２が弾性部材５４から受ける反発力の作用線とは、第１の面Ｐ１内でＶ方向にずれて位置している。このため、これらの力の変動に伴い、第２の保持部５２の傾斜面構成部５２２にはＨ方向と平行な軸周りの偶力が発生していた。第２の保持部５２の傾斜面構成部５２２にＨ方向と平行な軸周りの偶力が発生すると、第２の保持部５２がねじれて、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢が変化する。第２の保持部５２がねじれることによる平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化は、Ｖ方向と平行な軸周りの回転成分を含むことがある。

これに対し、第２の実施形態においては、第１の直線Ｌ１が通る位置に弾性部材５４が配置されている。これにより、第２の保持部５２が車輪６１から受ける押圧力の＋Ｚ方向の分力の作用線と、第２の保持部５２が弾性部材５４から受ける反発力の作用線とのＶ方向のずれが低減される。これによれば、第２の保持部５２の傾斜面構成部５２２におけるＨ方向と平行な軸周りの偶力が低減される。従って、第２の保持部５２のねじれが低減され、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化が低減される。平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢が変化するとしても、Ｖ方向と平行な軸周りの回転成分が低減される。これにより、狭帯域化モジュール１４によって選択される光の波長の変化が低減される。

４．ガイド部を構成するレールを第１の面内に配置した移動装置
４．１ 構成
図５Ａ～図５Ｃは、本開示の第３の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５の具体的構成を示す。図５Ａは、スペクトル幅可変部１５を－Ｖ方向に見た一部断面図であり、図１、図２Ａ、図３Ａ、及び図４Ａと同じ方向から見た図に相当する。図５Ｂは、スペクトル幅可変部１５を－Ｈ方向に見た図であり、図２Ｂ、図３Ｂ、及び図４Ｂと同じ方向から見た図に相当する。図５Ｃは、スペクトル幅可変部１５を＋Ｚ方向に見た図であり、図２Ｃ、図３Ｃ、及び図４Ｃと同じ方向から見た図に相当する。

第３の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５は、第１のレール５３１及び第２のレール５３２の位置が、第２の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５と異なっている。

第３の実施形態におけるスペクトル幅可変部１５において、第１の保持部５１は、レンズ保持部５１３と、レール保持部５１４と、を含む。図５Ｂに示されるように、第１の保持部５１は、レンズ保持部５１３とレール保持部５１４とで略Ｌ字型に構成されている。レンズ保持部５１３は、平凸シリンドリカルレンズ１５１の端部を保持している。レール保持部５１４は、ガイド部を構成する第１のレール５３１及び第２のレール５３２を保持している。また、レール保持部５１４には、第２の保持部５２の移動方向に沿った溝５１９が形成されている。

図５Ｃに示されるように、第２の保持部５２は、レンズ保持部５２１の－Ｈ方向側と＋Ｈ方向側とに、それぞれ第１の突起部５２７と第２の突起部５２８とを備えている。第１の突起部５２７の－Ｖ方向側と第２の突起部５２８の－Ｖ方向側とに、それぞれ第１ガイドフォロア部５２５と第２ガイドフォロア部５２６とが固定されている。第１ガイドフォロア部５２５は本開示における第１部分に相当し、第２ガイドフォロア部５２６は本開示における第２部分に相当する。傾斜面構成部５２２は、第２の突起部５２８の＋Ｖ方向側に固定されている。傾斜面構成部５２２は、レンズ保持部５２１から離れて位置している。

第３の実施形態において、傾斜面５２９と交差しＶ方向に平行な直線を、第２の直線Ｌ２とする。図５Ｃに示されるように、第２の直線Ｌ２は、第１の面Ｐ１内に位置している。図５Ｂ及び図５Ｃにおいて、第２の直線Ｌ２は、傾斜面５２９の中心において傾斜面５２９と交差するように図示されているが、本開示はこれに限定されない。第２の直線Ｌ２は、傾斜面５２９のいずれかの位置において傾斜面５２９と交差し、Ｖ方向に平行な直線であればよい。

第３の実施形態において、第２のレール５３２は、第１の面Ｐ１が通る位置に配置されている。
さらに、第２のレール５３２は、第２の直線Ｌ２が通る位置に配置されていることが望ましい。
また、平凹シリンドリカルレンズ１５２が、第１ガイドフォロア部５２５と第２ガイドフォロア部５２６との間に位置することが望ましい。
他の点については、第３の実施形態は第２の実施形態と同様である。

４．２ 作用
上述の第２の実施形態においては、第２の保持部５２のレンズ保持部５２１が、傾斜面構成部５２２が車輪６１から受ける押圧力のうちの－Ｖ方向の分力によって、弾性変形することがある。レンズ保持部５２１が弾性変形すると、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢が変化する。平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化は、Ｖ方向と平行な軸周りの回転成分を含むことがある。

これに対し、第３の実施形態においては、第１の面Ｐ１が通る位置に第２のレール５３２が配置されている。これによれば、傾斜面構成部５２２が車輪６１から受ける押圧力のうちの－Ｖ方向の分力を、第１の面Ｐ１が通る位置に配置された第２のレール５３２で受けることができる。また、傾斜面構成部５２２は第２の突起部５２８に固定され、レンズ保持部５２１に直接には固定されていないので、傾斜面構成部５２２が弾性変形したとしてもレンズ保持部５２１への影響は少なくなっている。これにより、レンズ保持部５２１の弾性変形が抑制され、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化が抑制される。

また、第３の実施形態においては、第２の直線Ｌ２が通る位置に第２のレール５３２が配置されている。これによれば、第２の保持部５２の傾斜面構成部５２２におけるＨ方向と平行な軸周りの偶力が低減される。従って、傾斜面構成部５２２及び第２の突起部５２８の弾性変形が低減され、平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化が低減される。

また、第３の実施形態においては、平凹シリンドリカルレンズ１５２が、第１ガイドフォロア部５２５と第２ガイドフォロア部５２６との間に位置している。これによれば、平凹シリンドリカルレンズ１５２の重心に近い位置で第２の保持部５２を支持することができ、第２の保持部５２を高速に移動させても平凹シリンドリカルレンズ１５２の姿勢の変化を抑制することができる。
これにより、狭帯域化モジュール１４によって選択される光の波長の変化が低減される。

５．その他
図６は、狭帯域化レーザ装置１に接続された露光装置４の構成を概略的に示す。上述のように、狭帯域化レーザ装置１はレーザ光を生成して露光装置４に出力する。
図６において、露光装置４は、照明光学系４１と投影光学系４２とを含む。照明光学系４１は、狭帯域化レーザ装置１から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴのレチクルパターンを照明する。投影光学系４２は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影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４は、レチクルステージＲＴ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、レチクルパターンを反映したレーザ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電子デバイスを製造することができる。

上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、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。たとえば、「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、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 (13)

1. 第１の光学素子を保持する第１の保持部と、
   第２の光学素子を保持し、前記第１の保持部に近づく第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有する第２の保持部と、
   前記傾斜面に押圧力を加えて前記第２の保持部を前記第１の方向に移動させる押圧部と、
   前記第２の保持部の前記第１の方向と垂直な方向成分の移動を規制し、前記第２の保持部を前記第１の方向と平行に移動可能にするガイド部と、
   前記第１の保持部と前記第２の保持部との間の位置に配置され、かつ、前記傾斜面と垂直に交差し前記第１の方向に平行な第１の面が通る領域に収まるように配置され、前記第２の保持部に弾性力を加えて前記第２の保持部を前記第１の方向と逆方向に移動させる弾性部材と、
   を備え、
   前記ガイド部の少なくとも一部が、前記第１の面が通る位置であって、前記第１の方向に垂直で前記傾斜面と交差する直線が通る位置に配置された、
   光学素子の移動装置。
2. 請求項１に記載の光学素子の移動装置であって、
   前記弾性部材は、前記第１の方向に平行で前記傾斜面と交差する直線が通る位置に配置された、光学素子の移動装置。
3. 請求項１に記載の光学素子の移動装置であって、
   前記ガイド部が、前記第１の保持部に保持された第１のレールと第２のレールとを含み、
   前記第２の保持部が、前記第１のレールに沿って移動する第１部分と前記第２のレールに沿って移動する第２部分とを含み、
   前記第２の光学素子は、前記第１部分と前記第２部分との間に保持される、
   光学素子の移動装置。
4. 請求項１に記載の光学素子の移動装置であって、
   前記第１の光学素子はシリンドリカル凸レンズであり、
   前記第２の光学素子はシリンドリカル凹レンズであり、
   前記シリンドリカル凸レンズのシリンドリカル凸面の中心軸と、前記シリンドリカル凹レンズのシリンドリカル凹面の中心軸は、前記第１の面内で前記第１の方向に垂直な第２の方向と平行である、
   光学素子の移動装置。
5. 請求項１に記載の光学素子の移動装置であって、
   車輪と、
   前記車輪を支持するロッド部と、
   前記車輪が前記傾斜面を押圧するように前記ロッド部を移動させるアクチュエータと、
   をさらに備える光学素子の移動装置。
6. 請求項５に記載の光学素子の移動装置であって、
   前記アクチュエータは、前記第１の面内で前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記ロッド部を移動させる、光学素子の移動装置。
7. レーザ共振器と、
   前記レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するチャンバと、
   前記チャンバに配置された一対の電極と、
   前記レーザ共振器に配置された波長選択素子と、
   前記レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、
   を備える狭帯域化レーザ装置であって、
   前記スペクトル幅可変部が、
   第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子を保持する第１の保持部と、
   第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を保持し、前記第１の保持部に近づく第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有する第２の保持部と、
   前記傾斜面に押圧力を加えて前記第２の保持部を前記第１の方向に移動させる押圧部と、
   前記第２の保持部の前記第１の方向と垂直な方向成分の移動を規制し、前記第２の保持部を前記第１の方向と平行に移動可能にするガイド部と、
   前記第１の保持部と前記第２の保持部との間の位置に配置され、かつ、前記傾斜面と垂直に交差し前記第１の方向に平行な第１の面が通る領域に収まるように配置され、前記第２の保持部に弾性力を加えて前記第２の保持部を前記第１の方向と逆方向に移動させる弾性部材と、
   を備え、
   前記ガイド部の少なくとも一部が、前記第１の面が通る位置であって、前記第１の方向に垂直で前記傾斜面と交差する直線が通る位置に配置された、
   狭帯域化レーザ装置。
8. 請求項７に記載の狭帯域化レーザ装置であって、
   前記弾性部材は、前記第１の方向に平行で前記傾斜面と交差する直線が通る位置に配置された、狭帯域化レーザ装置。
9. 請求項７に記載の狭帯域化レーザ装置であって、
   前記ガイド部が、前記第１の保持部に保持された第１のレールと第２のレールとを含み、
   前記第２の保持部が、前記第１のレールに沿って移動する第１部分と前記第２のレールに沿って移動する第２部分とを含み、
   前記第２の光学素子は、前記第１部分と前記第２部分との間に保持される、
   狭帯域化レーザ装置。
10. 請求項７に記載の狭帯域化レーザ装置であって、
    前記第１の光学素子はシリンドリカル凸レンズであり、
    前記第２の光学素子はシリンドリカル凹レンズであり、
    前記シリンドリカル凸レンズのシリンドリカル凸面の中心軸と、前記シリンドリカル凹レンズのシリンドリカル凹面の中心軸は、前記第１の面内で前記第１の方向に垂直な第２の方向と平行である、
    狭帯域化レーザ装置。
11. 請求項７に記載の狭帯域化レーザ装置であって、
    車輪と、
    前記車輪を支持するロッド部と、
    前記車輪が前記傾斜面を押圧するように前記ロッド部を移動させるアクチュエータと、
    をさらに備える狭帯域化レーザ装置。
12. 請求項１１に記載の狭帯域化レーザ装置であって、
    前記アクチュエータは、前記第１の面内で前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記ロッド部を移動させる、狭帯域化レーザ装置。
13. 電子デバイスの製造方法であって、
    レーザ共振器と、
    前記レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するチャンバと、
    前記チャンバに配置された一対の電極と、
    前記レーザ共振器に配置された波長選択素子と、
    前記レーザ共振器に配置されたスペクトル幅可変部と、
    を備える狭帯域化レーザ装置であって、
    前記スペクトル幅可変部が、
    第１の光学素子と、
    前記第１の光学素子を保持する第１の保持部と、
    第２の光学素子と、
    前記第２の光学素子を保持し、前記第１の保持部に近づく第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有する第２の保持部と、
    前記傾斜面に押圧力を加えて前記第２の保持部を前記第１の方向に移動させる押圧部と、
    前記第２の保持部の前記第１の方向と垂直な方向成分の移動を規制し、前記第２の保持部を前記第１の方向と平行に移動可能にするガイド部と、
    前記第１の保持部と前記第２の保持部との間の位置に配置され、かつ、前記傾斜面と垂直に交差し前記第１の方向に平行な第１の面が通る領域に収まるように配置され、前記第２の保持部に弾性力を加えて前記第２の保持部を前記第１の方向と逆方向に移動させる弾性部材と、
    を備え、
    前記ガイド部の少なくとも一部が、前記第１の面が通る位置であって、前記第１の方向に垂直で前記傾斜面と交差する直線が通る位置に配置された
    前記狭帯域化レーザ装置によってレーザ光を生成し、
    前記レーザ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レーザ光を露光すること
    を含む電子デバイスの製造方法。

Images