JPWO2016084755A1 - 狭帯域化レーザ装置 - Google Patents

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Abstract

狭帯域化レーザ装置は、スペクトル幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、レーザ共振器におけるパルスレーザ光の光路を挟んで配置された一対の放電電極と、一対の放電電極にパルス状の電圧を印加する電源と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第１の計測結果を出力する第１の波長計測器と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第２の計測結果を出力する第２の波長計測器と、第２の計測結果に基づいて第１の計測結果を較正する制御部と、を備えてもよい。制御部は、第１の繰り返し周波数で電源が一対の放電電極にパルス状の電圧を印加するように電源を制御したときの第２の計測結果と、第１の繰り返し周波数より高い第２の繰り返し周波数で電源が一対の放電電極にパルス状の電圧を印加するように電源を制御したときの第２の計測結果との差に基づいて、第１の計測結果を較正してもよい。

Description

本開示は、狭帯域化レーザ装置に関する。
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 Narrowing 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。
米国特許第７１９６７９６号明細書 米国特許第５４２０８７７号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０１７０５０８号明細書 特開平６−１８８５０２号公報 特開平５−００７０３１号公報 特開２００１−２９８２３４号公報 特開平２−２７３９８１号公報 特開平４−１２７４８８号公報 特開２００５−００３３８９号公報 特開２００３−１８５５０２号公報
概要
本開示の１つの観点に係る狭帯域化レーザ装置は、スペクトル幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、レーザ共振器におけるパルスレーザ光の光路を挟んで配置された一対の放電電極と、一対の放電電極にパルス状の電圧を印加する電源と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第１の計測結果を出力する第１の波長計測器と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第２の計測結果を出力する第２の波長計測器と、第２の計測結果に基づいて第１の計測結果を較正する制御部と、を備えてもよい。制御部は、第１の繰り返し周波数で電源が一対の放電電極にパルス状の電圧を印加するように電源を制御したときの第２の計測結果と、第１の繰り返し周波数より高い第２の繰り返し周波数で電源が一対の放電電極にパルス状の電圧を印加するように電源を制御したときの第２の計測結果との差に基づいて、第１の計測結果を較正してもよい。
本開示の他の１つの観点に係る狭帯域化レーザ装置は、スペクトル幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第１の計測結果を出力する第１の波長計測器と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第２の計測結果を出力する第２の波長計測器と、第２の計測結果に基づいて第１の計測結果を較正する制御部と、を備えてもよい。制御部は、目標波長が一定量以上変更された場合、パルスレーザ光の出力停止状態が一定時間以上続いた場合、及び、波長計測に関わるパラメータが更新された場合のうちのいずれか１つ以上の場合に、第２の計測結果をリファレンス波長として取得し、リファレンス波長を取得した後の第２の計測結果をさらに取得し、リファレンス波長と、リファレンス波長を取得した後の第２の計測結果との差に基づいて、第１の計測結果を較正してもよい。
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１Ａは、第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を模式的に示す。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の一部の構成を模式的に示す。 図２は、狭帯域化レーザ装置によるパルスレーザ光の出力パターンの例を示す。 図３Ａは、波長の計測結果を較正しない場合に第１のエタロン分光器１８が検出する干渉縞に基づく計測波長λ１の例を示すグラフである。 図３Ｂは、波長の計測結果を較正しない場合の実際の発振波長の例を示すグラフである。 図３Ｃは、波長の計測結果を較正する処理を説明するためのグラフである。 図４は、図１に示される波長制御部による波長制御の処理を示すフローチャートである。 図５は、図４に示される回転ステージを制御する処理の詳細を示すフローチャートである。 図６は、図１に示される波長制御部による波長オフセットパラメータの計算処理を示すフローチャートである。 図７は、図６に示されるリファレンス波長λ２０を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図８は、図５に示される、第１のエタロン分光器から干渉縞のデータを受信して計測波長λ１を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図９は、図６又は図７に示される、第２のエタロン分光器から干渉縞のデータを受信して現在の波長λ２を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１０は、本開示の第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置において現在の波長λ２を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１１は、本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置における波長オフセットパラメータの計算処理を示すフローチャートである。 図１２は、図１１に示されるリファレンス波長λ２０を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１３は、図１２に示される回転ステージを制御する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１４は、図１１に示されるリファレンス波長λ２０をリセットするタイミングを判定し、フラグＦを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１５は、本開示の第４の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置において用いられる第２のエタロン分光器の構成を示す。 図１６は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
実施形態
＜内容＞
１．概要
２．波長計測器を有する狭帯域化レーザ装置（第１の実施形態）
２．１ レーザチャンバ
２．２ 狭帯域化モジュール
２．３ 出力結合ミラー
２．４ エネルギーセンサ
２．５ エタロン分光器
２．６ 制御部
２．７ パルスレーザ光の出力パターン
２．８ 波長制御
２．９ フローチャート
２．９．１ 波長制御
２．９．２ 波長オフセットパラメータの計算
３．現在の波長λ２の計算のバリエーション（第２の実施形態）
４．リファレンス波長λ２０の計算のバリエーション（第３の実施形態）
５．エタロン分光器のバリエーション（第４の実施形態）
６．制御部の構成
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．概要
ダブルパターンやトリプルパターンによる露光を行う露光装置においては、狭帯域化レーザ装置の発振波長の変動により縮小投影レンズの焦点の位置ずれが起こり得る。従って、狭帯域化レーザ装置の発振波長の制御が重要であり得る。波長制御のために、狭帯域化レーザ装置にはエタロン分光器が搭載されてもよい。エタロン分光器によるレーザ光の波長の計測結果に基づいて、波長制御が行われてもよい。
しかしながら、狭帯域化レーザ装置の発振条件の変化、例えばデューティの変化により、エタロン分光器の特性に変動が生じ得ることがわかった。エタロン分光器の特性が変動すると、エタロン分光器による波長の計測結果に基づいて制御される狭帯域化レーザ装置の発振波長が意図せずに変化し得る。その結果、露光性能に影響を及ぼすことがあり得る。
本開示の１つの観点によれば、パルスレーザ光の一部を、第１の光量の第１のパルスレーザ光と第１の光量より低い第２の光量の第２のパルスレーザ光とに分岐させてもよい。第１のパルスレーザ光の波長を第１の波長計測器で計測し、第２のパルスレーザ光の波長を第２の波長計測器で計測してもよい。第２の波長計測器の計測結果に基づいて、第１の波長計測器の計測結果を較正してもよい。
第１の波長計測器は、第１の頻度で計測結果を出力してもよい。第２の波長計測器は、第１の頻度より低い第２の頻度で計測結果を出力してもよい。
２．波長計測器を有する狭帯域化レーザ装置（第１の実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置の構成を模式的に示す。図１Ａ及び図１Ｂに示される狭帯域化レーザ装置は、レーザチャンバ１０と、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂと、電源１２と、狭帯域化モジュール１４と、出力結合ミラー１５と、を含んでもよい。狭帯域化レーザ装置は、さらに、エネルギーセンサ１６ｃと、第１のエタロン分光器１８と、第２のエタロン分光器１９と、レーザ制御部２０と、波長制御部２１と、を含んでもよい。狭帯域化レーザ装置は、図示しない増幅器に入射させるシード光をレーザ発振して出力するマスターオシレータであってもよい。
図１Ａにおいては、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向に略平行な方向からみたレーザ装置の内部構成が示されている。図１Ｂにおいては、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向に略垂直で、且つ、出力結合ミラー１５から出力されるレーザ光の進行方向に略垂直な方向からみたレーザ装置の内部構成が示されている。出力結合ミラー１５から出力されるレーザ光の進行方向は、Ｚ方向であってよい。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方向であってよい。これらの両方に垂直な方向は、Ｈ方向であってよい。−Ｖ方向は、重力の方向とほぼ一致していてもよい。
２．１ レーザチャンバ
レーザチャンバ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が封入されるチャンバでもよい。レーザチャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられてもよい。
一対の放電電極１１ａ及び１１ｂは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ１０内に配置されてもよい。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間には、電源１２からパルス状の高電圧が印加されてもよい。電源１２は、図示しない充電器と、図示しないパルスパワーモジュールと、を含んでもよい。パルスパワーモジュールは、スイッチ１３ａを含んでもよい。レーザ制御部２０からスイッチ１３ａに発振トリガ信号が入力されると、電源１２は、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に印加される上述のパルス状の高電圧を生成してもよい。
一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧が印加されると、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に放電が起こり得る。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ１０内のレーザ媒質が励起されて高エネルギー準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、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光を放出し得る。
図１Ａ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平面とが略一致し、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もよい。レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介してレーザチャンバ１０の外部に出射してもよい。
２．２ 狭帯域化モジュール
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、ホルダ２４ａ〜２４ｃと、を含んでもよい。プリズム１４ａはホルダ２４ａに支持され、プリズム１４ｂはホルダ２４ｂに支持され、グレーティング１４ｃはホルダ２４ｃに支持されてもよい。
プリズム１４ａ及び１４ｂは、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射された光の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に入射させてもよい。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、レーザチャンバ１０内の放電空間に戻してもよい。
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てもよい。各溝は例えば直角三角形の溝であってもよい。プリズム１４ａ及び１４ｂからグレーティング１４ｃに入射した光は、これらの溝によって反射されるとともに、光の波長に応じた方向に回折させられてもよい。グレーティング１４ｃは、プリズム１４ａ及び１４ｂからグレーティング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もよい。これにより、所望波長付近の光がプリズム１４ａ及び１４ｂを介してレーザチャンバ１０に戻されてもよい。
プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂは、Ｖ軸と平行な軸周りにプリズム１４ｂを回転させる図示しない回転ステージを含んでもよい。プリズム１４ｂを回転させることにより、グレーティング１４ｃに対する光の入射角度が変更されるので、選択波長が変更され得る。
２．３ 出力結合ミラー
出力結合ミラー１５の表面には、部分反射膜がコーティングされていてもよい。従って、出力結合ミラー１５は、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ｂから出力される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レーザチャンバ１０内に戻してもよい。
狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５とが、光共振器を構成してもよい。レーザチャンバ１０から出射した光は、狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５との間で往復し、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レーザ発振し得る。レーザ光は、狭帯域化モジュール１４で折り返される度にスペクトル幅が狭帯域化され得る。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得る。こうして増幅されたレーザ光が、出力結合ミラー１５から露光装置４に向けて出力され得る。
２．４ エネルギーセンサ
出力結合ミラー１５と露光装置４との間のパルスレーザ光の光路には、ビームスプリッタ１６ａが配置されていてもよい。ビームスプリッタ１６ａは、出力結合ミラー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、出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光の一部を反射してもよい。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、別のビームスプリッタ１６ｂが配置されていてもよい。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してもよい。
エネルギーセンサ１６ｃ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もよい。エネルギーセンサ１６ｃ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してもよい。エネルギーセンサ１６ｃ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２０と波長制御部２１との両方に出力してもよい。エネルギーセンサ１６ｃは、フォトダイオード、光電管、あるいは焦電素子であってもよい。
２．５ エタロン分光器
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は、ビームスプリッタ１７ａが配置されていてもよい。ビームスプリッタ１７ａ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してもよい。ビームスプリッタ１７ａを透過したパルスレーザ光の光量は、ビームスプリッタ１７ａによって反射されたパルスレーザ光の光量より高くてもよい。
ビームスプリッタ１７ａを透過したパルスレーザ光の光路には、第１のエタロン分光器１８が配置されてもよい。
ビームスプリッタ１７ａによって反射されたパルスレーザ光の光路には、高反射ミラー１７ｂが配置されてもよい。高反射ミラー１７ｂは、ビームスプリッタ１７ａによって反射されたパルスレーザ光を高い反射率で反射してもよい。高反射ミラー１７ｂによって反射されたパルスレーザ光の光路には、第２のエタロン分光器１９が配置されてもよい。
第１のエタロン分光器１８及び第２のエタロン分光器１９は、それぞれ、拡散プレート１８ａ及び１９ａと、エタロン１８ｂ及び１９ｂと、集光レンズ１８ｃ及び１９ｃと、ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄと、を含んでもよい。
拡散プレート１８ａ及び１９ａの各々は、表面に多数の凹凸を有する透過型の光学素子であってもよい。拡散プレート１８ａ及び１９ａは、それぞれに入射したパルスレーザ光を散乱光として透過させてもよい。拡散プレート１８ａ及び１９ａを透過した散乱光は、それぞれ、エタロン１８ｂ及び１９ｂに入射してもよい。
エタロン１８ｂ及び１９ｂの各々は、２枚の所定の反射率Ｒの部分反射ミラーを含むエアギャップエタロンであってもよい。このエアギャップエタロンにおいては、２枚の部分反射ミラーが、所定距離のエアギャップｄを有して対向し、スペーサを介して貼りあわせられていてもよい。
エタロン１８ｂに入射した光の入射角θに応じて、２枚の部分反射ミラーの間で往復せずにエタロン１８ｂを透過する光と、２枚の部分反射ミラーの間で往復した後でエタロン１８ｂを透過する光との光路差が異なり得る。エタロン１８ｂに入射した光は、上記の光路差が波長λの整数ｍ倍の時に高い透過率でエタロン１８ｂを透過し得る。
エタロンの基本式を以下に示す。
ｍλ＝２ｎｄｃｏｓθ （１）
ここで、ｎはエアギャップ間での屈折率であってもよい。
エタロン１８ｂに入射した波長λの光は、（１）式を満たす入射角θになった時に、高い透過率でエタロンを通過し得る。
従って、エタロン１８ｂに入射する光の波長に応じて、エタロン１８ｂを高い透過率で透過する光の入射角θが異なり得る。エタロン１９ｂについても同様となり得る。
エタロン１８ｂ及び１９ｂを透過した光は、それぞれ、集光レンズ１８ｃ及び１９ｃに入射してもよい。
集光レンズ１８ｃ及び１９ｃの各々は、集光性能を有する光学素子であってもよい。集光レンズ１８ｃ及び１９ｃを透過した光は、集光レンズ１８ｃ及び１９ｃからそれぞれの焦点距離に相当する位置に配置されたラインセンサ１８ｄ及び１９ｄに入射してもよい。集光レンズ１８ｃ及び１９ｃを透過した光は、それぞれ、ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄにおいて干渉縞を形成し得る。
特許文献５に記載されているように、（１）式から、この干渉縞の半径の２乗は、パルスレーザ光の波長λと比例関係となり得る。
ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄは、それぞれ、集光レンズ１８ｃ及び１９ｃを透過した光を受光し、干渉縞を検出してもよい。ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄは、波長制御部２１からデータ出力トリガを受信してもよい。ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄは、データ出力トリガを受信した場合に、干渉縞のデータを波長制御部２１に出力してもよい。なお、ラインセンサ１８ｄ及び１９ｄの代わりに、図示しない２次元のイメージセンサが用いられてもよい。
本開示においては、第１のエタロン分光器１８に入射するパルスレーザ光の光量よりも、第２のエタロン分光器１９に入射するパルスレーザ光の光量が低くてもよい。好ましくは、第２のエタロン分光器１９の１つのパルス当たりの入射光量は第１のエタロン分光器１８の１つのパルス当たりの入射光量の約１／５以上、約１／１２以下であってもよい。従って、パルスレーザ光のエネルギーによる第１のエタロン分光器１８の特性変化よりも、パルスレーザ光のエネルギーによる第２のエタロン分光器１９の特性変化が小さくなり得る。第２のエタロン分光器１９の出力に基づいて計算される波長を用いて、第１のエタロン分光器１８の出力に基づいて計算される波長を較正することにより、より精密な波長制御が可能となり得る。
また、第１のエタロン分光器１８の分解能よりも、第２のエタロン分光器１９の分解能が高くてもよい。第２のエタロン分光器１９の分解能が高いことにより、第１のエタロン分光器１８の出力に基づいて計算される波長をより精密に較正することが可能となり得る。なお、第１のエタロン分光器１８と第２のエタロン分光器１９の装置関数の半値全幅をそれぞれΔλＩＦ１とΔλＩＦ２とすると、ΔλＩＦ１がΔλＩＦ２より大きいことが好ましい。さらに好ましくは、ΔλＩＦ１／ΔλＩＦ２の値が５以上、７以下であってもよい。エタロン分光器の装置関数は、シングル縦モードの波長１９３ｎｍのレーザ光をエタロン分光器に入射することによって計測し得る。
具体的なエタロンの仕様としては、第１のエタロン分光器１８と第２のエタロン分光器１９のフリースペクトトラルレンジ（＝λ２／（２ｎｄ））をそれぞれＦＳＲ１とＦＳＲ２とすると、ＦＳＲ１がＦＳＲ２より大きいことが好ましい。さらに好ましくは、ＦＳＲ１／ＦＳＲ２の値が５以上、７以下であってもよい。そして、好ましくは、集光レンズ１９ｃの焦点距離が集光レンズ１８ｃの焦点距離よりも長くてもよい。
２．６ 制御部
露光装置４は、露光装置制御部４０を含んでいてもよい。露光装置制御部４０は、図示しないウエハステージの移動などの制御を行ってもよい。露光装置制御部４０は、レーザ制御部２０に対し、目標波長λｔのデータと、目標パルスエネルギーのデータと、発振トリガ信号とを出力してもよい。
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した目標波長λｔのデータを、波長制御部２１に送信してもよい。
レーザ制御部２０は、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、エネルギーセンサ１６ｃから受信したパルスエネルギーのデータとを参照して、電源１２における充電電圧の設定値を制御してもよい。レーザ制御部２０が電源１２における充電電圧の設定値を制御することにより、パルスレーザ光のパルスエネルギーが制御されてもよい。
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した発振トリガ信号に基づいて、電源１２に含まれるスイッチ１３ａに発振トリガ信号を出力してもよい。
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４０から受信した発振トリガ信号に基づいて、発振インターバルΔＴを計測してもよい。レーザ制御部２０は、発振インターバルΔＴを計測するためのタイマー２０ａを有していてもよい。発振インターバルΔＴは、１つの発振トリガ信号を受信してから次の発振トリガ信号を受信するまでの期間であってもよい。レーザ制御部２０は、計測した発振インターバルΔＴのデータを、波長制御部２１に出力してもよい。
波長制御部２１は、エネルギーセンサ１６ｃからパルスエネルギーのデータを受信したときに、第１のエタロン分光器１８に含まれるラインセンサ１８ｄに上述のデータ出力トリガを出力してもよい。すなわち、第１のエタロン分光器１８は、１つのパルスレーザ光を受光する毎に、干渉縞のデータを波長制御部２１に出力してもよい。
波長制御部２１は、エネルギーセンサ１６ｃからパルスエネルギーのデータを所定回数受信したときに、第２のエタロン分光器１９に含まれるラインセンサ１９ｄに上述のデータ出力トリガを出力してもよい。すなわち、第２のエタロン分光器１９は、パルスレーザ光を所定回数受光する毎に、所定回数分の干渉縞のデータの積算値を波長制御部２１に出力してもよい。所定回数は、後述のＪｍａｘでもよい。所定回数をカウントするために、波長制御部２１はカウンタ２１ａを有していてもよい。
波長制御部２１は、第１のエタロン分光器１８から干渉縞のデータを受信して、干渉縞の半径を計測し、干渉縞の半径に基づいて、計測波長λ１を計算してもよい。
波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９から干渉縞のデータの積算値を受信して、干渉縞の半径を計測し、干渉縞の半径に基づいて、現在の波長λ２を計算してもよい。
波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９で検出された干渉縞に基づく現在の波長λ２に基づいて、後述の波長オフセットパラメータλofstを計算してもよい。
波長制御部２１は、第１のエタロン分光器１８による計測波長λ１と、波長オフセットパラメータλofstとに基づいて、較正波長λ１ｃを計算してもよい。波長制御部２１は、較正波長λ１ｃが目標波長λｔに近づくように、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージを制御してもよい。回転ステージの制御は、ホルダ２４ｂの回転ステージに接続されたドライバ２１ｂに、波長制御部２１が制御信号を送信することによって行われてもよい。
２．７ パルスレーザ光の出力パターン
図２は、狭帯域化レーザ装置によるパルスレーザ光の出力パターンの例を示す。図２における上側のグラフには、第１の半導体ウエハを露光するための発光期間Ｔｗ１と、第２の半導体ウエハを露光するための発光期間Ｔｗ２と、これらの発光期間の間のウエハ交換期間Ｔｗｃとが示されている。ウエハ交換期間Ｔｗｃにおいては、発光が行われなくてもよい。あるいは、ウエハ交換期間Ｔｗｃにおいて、後述の調整発振が行われてもよい。
第１の半導体ウエハを露光するための発光期間Ｔｗ１には、第１のチップ領域を露光するための発振期間Ｔｃ１、第２のチップ領域を露光するための発振期間Ｔｃ２等が含まれてもよい。第２の半導体ウエハを露光するための発光期間Ｔｗ２についても同様でよい。
図２における下側のグラフには、第１のチップ領域を露光するための発振期間Ｔｃ１と、第２のチップ領域を露光するための発振期間Ｔｃ２とが、図２における上側のグラフよりも拡大されて示されている。図２における下側のグラフには、それらの発振期間の間に図示しないウエハステージの移動を行うための発振休止期間Ｔｏｆｆも示されている。
第１のチップ領域を露光するための発振期間Ｔｃ１においては、例えば１ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の高い繰り返し周波数でパルスレーザ光の発振が行われてもよい。第２のチップ領域を露光するための発振期間Ｔｃ２も同様でよい。
パルスレーザ光のデューティＤｕｔｙは、以下の式によって計算されてもよい。
Ｄｕｔｙ＝（Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ））×１００（％）
ここで、Ｔｏｎは、１つのチップ領域を露光するための発振期間であってよい。Ｔｏｆｆは、次の発振期間までの間の発振休止期間であってよい。
あるいは、パルスレーザ光のデューティＤｕｔｙは、以下の式によって計算されてもよい。
Ｄｕｔｙ＝（Ｎ／（ｆｍａｘ・Ｔｓ））×１００（％）
ここで、ｆｍａｘは、当該狭帯域化レーザ装置の最大繰り返し周波数であってよい。Ｔｓは、デューティＤｕｔｙを取得するためのサンプル期間であってよい。Ｎは、サンプル期間Ｔｓにおける発振パルス数であってよい。
以上のように、本明細書では、所定の時間Ｔｏｎの間に所定の繰り返し周波数ｆで発振し、所定時間Ｔｏｆｆ発振を休止するようなレーザ発振の運転パターンをバースト運転と呼ぶことがある。
２．８ 波長制御
図３Ａは、波長の計測結果を較正しない場合に第１のエタロン分光器１８が検出する干渉縞に基づく計測波長λ１の例を示すグラフである。波長の計測結果を較正しない場合、波長制御部２１は、計測波長λ１が目標波長λｔに近づくように、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージを制御してもよい。従って、計測波長λ１は、目標波長λｔ付近の略一定値に維持されてもよい。
図３Ｂは、波長の計測結果を較正しない場合の実際の発振波長の例を示すグラフである。計測波長λ１を略一定値に維持した場合、デューティが低い期間においては実際の発振波長も目標波長λｔ付近の略一定値となるが、デューティが高くなると実際の発振波長が目標波長λｔからずれることが判明した。
このような波長のずれが生じる原因として、以下の点が考えられる。
第１に、エタロンに入射するパルスレーザ光のエネルギーによってエタロンの温度が変化し、その結果、計測波長がずれたと推定される。
第２に、エタロン分光器の分解能が低いために、スペクトル波形が変化したときの波長の変化によって、計測波長がずれたと推定される。
そこで、本開示においては、第２のエタロン分光器１９の出力に基づく波長の計測結果を用いて、第１のエタロン分光器１８の出力に基づく波長の計測結果を較正してもよい。
図３Ｃは、波長の計測結果を較正する処理を説明するためのグラフである。図３Ｃの詳細については、後述する。
２．９ フローチャート
２．９．１ 波長制御
図４は、図１に示される波長制御部による波長制御の処理を示すフローチャートである。波長制御部２１は、以下の処理により、目標波長λｔに基づいて、狭帯域化レーザ装置の発振波長を制御してもよい。図５のＳ２４１を参照しながら後述するように、図４に示される波長制御の処理は、パルスレーザ光に含まれる１つのパルス毎に実行されてもよい。
まず、Ｓ２４０において、波長制御部２１は、目標波長λｔに基づいて、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージを制御してもよい。この処理の詳細については、図５を参照しながら後述する。
次に、Ｓ２４９において、波長制御部２１は、波長制御を中止するか否かを判定してもよい。例えば、波長制御よりも波長制御以外のレーザの制御を優先させることが必要な場合には、波長制御部２１は、波長制御を中止すると判定してもよい。波長制御を中止しない場合（Ｓ２４９；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理を上述のＳ２４０に戻してもよい。波長制御を中止する場合（Ｓ２４９；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
図５は、図４に示される回転ステージを制御する処理の詳細を示すフローチャートである。図５に示される処理は、図４に示されるＳ２４０のサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。
まず、Ｓ２４１において、波長制御部２１は、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したか否かを判定してもよい。例えば、波長制御部２１は、エネルギーセンサ１６ｃからパルスエネルギーのデータを１回受信した場合に、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振したと判定してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振していない場合（Ｓ２４１；ＮＯ）、波長制御部２１は、狭帯域化レーザ装置がレーザ発振するまで待機してもよい。狭帯域化レーザ装置がレーザ発振した場合（Ｓ２４１；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ２４２に進めてもよい。
Ｓ２４２において、波長制御部２１は、第１のエタロン分光器１８から干渉縞のデータを受信して、計測波長λ１を計算してもよい。この処理の詳細については、図８を参照しながら後述する。
次に、Ｓ２４５において、波長制御部２１は、波長オフセットパラメータλofstを図示しないメモリから読み込んでもよい。波長オフセットパラメータλofstは、後述の図６に示される処理によって計算されたものでもよい。
次に、Ｓ２４６において、波長制御部２１は、計測波長λ１を以下の式によって較正し、較正波長λ１ｃを計算してもよい。
λ１ｃ＝λ１＋λofst
次に、Ｓ２４７において、波長制御部２１は、較正波長λ１ｃと目標波長λｔとの差Δλを、以下の式によって計算してもよい。
Δλ＝λ１ｃ−λｔ
次に、Ｓ２４８において、波長制御部２１は、較正波長λ１ｃと目標波長λｔとの差Δλが０に近づくように、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージを制御してもよい。
以上の処理により、波長制御部２１は、目標波長λｔに基づく制御を行ってもよい。
２．９．２ 波長オフセットパラメータの計算
図６は、図１に示される波長制御部による波長オフセットパラメータの計算処理を示すフローチャートである。波長制御部２１は、以下の処理により、第２のエタロン分光器１９から干渉縞のデータの積算値を受信して、波長オフセットパラメータλofstを計算してもよい。
まず、Ｓ１００において、波長制御部２１は、目標波長λｔのデータを読み込んでもよい。目標波長λｔのデータは、レーザ制御部２０から受信したものでもよい。
次に、Ｓ２００において、波長制御部２１は、目標波長λｔで低いデューティによる調整発振を行い、第２のエタロン分光器１９から干渉縞のデータの積算値を受信して、リファレンス波長λ２０を計算してもよい。この処理の詳細については、図７を参照しながら後述する。
次に、Ｓ３００において、波長制御部２１は、波長オフセットパラメータλofstの初期値として、波長オフセットパラメータλofstを０にセットしてもよい。
次に、Ｓ４００において、波長制御部２１は、レーザ制御部２０のタイマー２０ａが計測した発振インターバルΔＴの値を読み込んでもよい。
次に、Ｓ５００において、波長制御部２１は、バースト運転が始まったか否かを判定してもよい。ここで、バースト運転とは、発振インターバルΔＴが閾値Ｋｍａｘ以下で繰り返しパルス発振する状態を意味し得る。閾値Ｋｍａｘは、例えば、１秒以上、２秒以下の値でもよい。バースト運転が始まっていない場合（Ｓ５００；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理を上述のＳ３００に戻してもよい。バースト運転が始まった場合（Ｓ５００；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ６００に進めてもよい。
Ｓ６００において、波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９から干渉縞のデータの積算値を受信して、現在の波長λ２を計算してもよい。この処理の詳細については、図９を参照しながら後述する。図９のＳ６０４〜Ｓ６１１を参照しながら後述するように、現在の波長λ２の値は、パルスレーザ光に含まれる（Ｊｍａｘ×ｎ）個のパルス毎に計算されてもよい。
次に、Ｓ７００において、波長制御部２１は、現在の波長λ２とリファレンス波長λ２０との差Δλ２を、以下の式により計算してもよい。
Δλ２＝λ２−λ２０
次に、Ｓ８００において、波長制御部２１は、次の式に示されるように、現在の波長オフセットパラメータλofstの値に差Δλ２を加算することにより、波長オフセットパラメータλofstの値を更新してもよい。
λofst＝λofst＋Δλ２
次に、Ｓ９００において、波長制御部２１は、目標波長λｔが変更されたか否かを判定してもよい。目標波長λｔが変更されない場合（Ｓ９００；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理を上述のＳ４００に戻してもよい。目標波長λｔが変更された場合（Ｓ９００；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理を上述のＳ１００に戻してもよい。
以上のようにして、波長制御部２１は、波長オフセットパラメータλofstを計算してもよい。こうして計算された波長オフセットパラメータλofstの値が、図５を参照しながら上述したＳ２４５及びＳ２４６において、計測波長λ１を較正するために用いられてもよい。
図７は、図６に示されるリファレンス波長λ２０を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図７に示される処理は、図６に示されるＳ２００のサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。
まず、Ｓ２１０において、波長制御部２１は、調整発振が可能か否かを判定してもよい。調整発振が可能な場合とは、例えば、以下のような場合でもよい。
（１）露光装置制御部４０からリファレンス波長λ２０を取得する命令を受信した場合
（２）第１の半導体ウエハを露光するための発光期間Ｔｗ１と第２の半導体ウエハを露光するための発光期間Ｔｗ２との間のウエハ交換期間Ｔｗｃである場合
（３）レーザ装置が半導体ウエハを露光するための露光運転をする前の立ち上げ時
調整発振が可能でない場合（Ｓ２１０；ＮＯ）、波長制御部２１は、調整発振が可能となるまで待機してもよい。調整発振が可能である場合（Ｓ２１０；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ２２０に進めてもよい。
Ｓ２２０において、波長制御部２１は、波長オフセットパラメータλofstの初期値として、波長オフセットパラメータλofstを０にセットしてもよい。
次に、Ｓ２３０において、波長制御部２１は、狭帯域化レーザ装置が低いデューティでレーザ発振するように、レーザ制御部２０に信号を送信してもよい。低いデューティでのレーザ発振が、調整発振と呼ばれてもよい。低いデューティとは、例えば、繰り返し周波数が１００Ｈｚ程度でレーザ発振させる場合のデューティであってもよい。この場合のデューティは１００／６０００＝１．７％となる。レーザ制御部２０は、調整発振を行うときは、露光装置制御部４０から発振トリガ信号を受信することなく、電源１２のスイッチ１３ａに発振トリガ信号を出力してもよい。
次に、Ｓ２４０において、波長制御部２１は、目標波長λｔに基づいて、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージを制御してもよい。この処理は、図４及び図５を参照しながら説明したものと同様でよい。ここで、Ｓ２２０において説明したように、波長オフセットパラメータλofstは、０であってもよい。すなわち、計測波長λ１の較正波長λ１ｃは、計測波長λ１と等しくてもよい。Ｓ２３０において説明したようにデューティが低い期間においては、計測波長λ１を目標波長λｔに合わせることにより、実際の発振波長も目標波長λｔ付近に近づき得る。
次に、Ｓ２５０において、波長制御部２１は、図５を参照しながら説明した差Δλが許容範囲内か否かを判定してもよい。例えば、差Δλの絶対値が所定の閾値Δλｒ以下であるか否かを判定してもよい。差Δλが許容範囲内でない場合（Ｓ２５０；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理を上述のＳ２４０に戻してもよい。差Δλが許容範囲内である場合（Ｓ２５０；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ２６０に進めてもよい。
Ｓ２６０において、波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９から干渉縞のデータの積算値を受信して、現在の波長λ２を計算してもよい。この処理は、図６を参照しながら説明したＳ６００と同様でもよい。この処理の詳細については、図９を参照しながら後述する。
次に、Ｓ２７０において、波長制御部２１は、リファレンス波長λ２０を設定してもよい。リファレンス波長λ２０として、Ｓ２６０において計算された現在の波長λ２が設定されてもよい。
Ｓ２７０の後、波長制御部２１は、図６を参照しながら説明したＳ３００に処理を移行してもよい。
以上のようにして、波長制御部２１は、リファレンス波長λ２０を計算してもよい。
図８は、図５に示される、第１のエタロン分光器から干渉縞のデータを受信して計測波長λ１を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図８に示される処理は、図５に示されるＳ２４２のサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。
まず、Ｓ２４３において、波長制御部２１は、第１のエタロン分光器１８のラインセンサ１８ｄで検出された干渉縞のデータを読み込んでもよい。
次に、Ｓ２４４において、波長制御部２１は、干渉縞のデータに基づいて、計測波長λ１を計算してもよい。
Ｓ２４４の後、波長制御部２１は、図５を参照しながら説明したＳ２４５に処理を移行してもよい。
以上のようにして、波長制御部２１は、計測波長λ１を計算してもよい。
図９は、図６又は図７に示される、第２のエタロン分光器から干渉縞のデータを受信して現在の波長λ２を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図９に示される処理は、図６に示されるＳ６００又は図７に示されるＳ２６０のサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。
まず、Ｓ６０１において、波長制御部２１は、較正間隔を計測するための図示しないタイマーＴ２の値をリセットし、タイマーＴ２のカウントをスタートしてもよい。
次に、Ｓ６０２において、波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄの積算パルス数Ｊｍａｘをセットしてもよい。積算パルス数Ｊｍａｘは、例えば、４０パルス程度でもよい。なお、波長制御部２１の内部にあるカウンタ２１ａに積算パルス数Ｊｍａｘをセットし、カウンタ２１ａがエネルギーセンサ１６ｃからのパルス数を計測して、ラインセンサ１９ｄにデータの読出し信号を送信する実施形態を示すが、本開示はこの実施形態には限定されない。ソフトウエアで、エネルギーセンサ１６ｃからのパルス数を計測して、ラインセンサ１９ｄにデータの読出し信号を送信し、カウンタをリセットして、再びパルス数を計測してもよい。
次に、Ｓ６０３において、波長制御部２１は、カウンタｎの値を１にセットしてもよい。第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄは、パルスレーザ光の干渉縞の検出を開始してもよい。第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄは、複数のパルスの干渉縞を検出し、検出した干渉縞のデータを積算してもよい。
次に、Ｓ６０４において、波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄが受光したパルス数が、積算パルス数Ｊｍａｘに達したか否かを判定してもよい。ラインセンサ１９ｄが受光したパルス数が積算パルス数Ｊｍａｘに達していない場合（Ｓ６０４；ＮＯ）、波長制御部２１は、ラインセンサ１９ｄが受光したパルス数が積算パルス数Ｊｍａｘに達するまで待機してもよい。ラインセンサ１９ｄが受光したパルス数が、積算パルス数Ｊｍａｘに達した場合（Ｓ６０４；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ６０５に進めてもよい。
Ｓ６０５において、波長制御部２１は、第２のエタロン分光器１９のラインセンサ１９ｄで検出された干渉縞の積算値のデータを読み込んでもよい。
次に、Ｓ６０６において、波長制御部２１は、干渉縞の積算値のデータに基づいて、ｎ番目の波長λ２ｎを計算してもよい。
次に、Ｓ６０７において、波長制御部２１は、較正間隔を計測するためのタイマーＴ２の値が、較正間隔Ｔｉｎ以上となったか否かを判定してもよい。較正間隔を計測するためのタイマーＴ２の値が、較正間隔Ｔｉｎ以上となっていない場合（Ｓ６０７；ＮＯ）、波長制御部２１は、Ｓ６１０に処理を進めてもよい。較正間隔を計測するためのタイマーＴ２の値が、較正間隔Ｔｉｎ以上となった場合（Ｓ６０７；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、Ｓ６１１に処理を進めてもよい。較正間隔Ｔｉｎは、例えば、１００ｍｓであってもよい。
Ｓ６１０において、波長制御部２１は、カウンタｎの値に１を加算してカウンタｎの値を更新してもよい。Ｓ６１０の後、波長制御部２１は、処理を上述のＳ６０４に戻してもよい。
Ｓ６１１において、波長制御部２１は、以下の式により、第１番目から第ｎ番目までの波長の平均値を現在の波長λ２として計算してもよい。
λ２＝（λ２１＋λ２２＋...＋λ２ｎ）／ｎ
以上の処理により、波長制御部２１は、現在の波長λ２を計算してもよい。以上のようにして計算された現在の波長λ２が、図７を参照しながら上述したＳ２７０においてリファレンス波長λ２０を設定するために用いられてもよい。また、以上のようにして計算された現在の波長λ２が、図６を参照しながら上述したＳ７００及びＳ８００において波長オフセットパラメータλofstを更新するために用いられてもよい。
図３Ｃを再び参照する。本開示においては、図５を参照しながら上述したように、較正波長λ１ｃと目標波長λｔとの差が０に近くなるように、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージが制御されてもよい。また、図９を参照しながら上述したように、較正間隔Ｔｉｎの期間における波長λ２１、λ２２、...、λ２ｎの平均値を現在の波長λ２として計算してもよい。
較正波長λ１ｃと目標波長λｔとに基づく上述の制御によれば、デューティが低い調整発振においては、波長λ２ｎは目標波長λｔの付近で安定し得る。しかしながら、デューティが高いバースト運転が始まると、第１のエタロン分光器１８の特性が変化する等の原因により、波長λ２ｎは目標波長λｔから乖離し得る。そこで、デューティが低い調整発振において計算したリファレンス波長λ２０と現在の波長λ２との差Δλ２に基づいて、波長オフセットパラメータλofstを更新してもよい。そして、第１のエタロン分光器１８による計測波長λ１に波長オフセットパラメータλofstを加算することにより、較正波長λ１ｃを計算してもよい。これにより、波長λ２ｎと目標波長λｔとの差を低減し、より精密な波長制御が可能となり得る。
較正波長λ１ｃと目標波長λｔとに基づく上述の制御は、パルスレーザ光に含まれる１つのパルス毎に実行されてもよい。これに対し、差Δλ２に基づく波長オフセットパラメータλofstの更新は、パルスレーザ光に含まれる（Ｊｍａｘ×ｎ）個のパルス数毎に実行されてもよい。このように、波長制御の頻度よりも較正の頻度を低くしたので、較正のための第２のエタロン分光器１９の１つのパルス当たりの入射光量が小さくても、波長λ２ｎのデータを蓄積して平均化することによって、正確な較正を行うことができる。
３．現在の波長λ２の計算のバリエーション（第２の実施形態）
図１０は、本開示の第２の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置において現在の波長λ２を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。第２の実施形態は、現在の波長λ２の計算において第１の実施形態と異なってもよい。
図１０に示されるＳ６０２〜Ｓ６０６の処理と、Ｓ６１０、Ｓ６１１の処理は、図９を参照しながら説明した第１の実施形態における処理と同様でよい。第２の実施形態においては、較正間隔Ｔｉｎを判定するためのタイマーＴ２は、用いられなくてもよい。
図１０に示されるように、Ｓ６０８において、波長制御部２１は、レーザ制御部２０のタイマー２０ａが計測した発振インターバルΔＴの値を読み込んでもよい。なお、発振インターバルΔＴの計測はレーザ制御部の中のタイマー２０ａで行う実施形態を示したが、この実施形態に限定されることなく、ソフトウエア処理で発振インターバルΔＴの計測を行ってもよい。
次に、Ｓ６０９において、波長制御部２１は、発振休止となったか否かを判定してもよい。ここで、発振休止とは、発振インターバルΔＴの値が閾値Ｋｂ以上となった状態を意味し得る。閾値Ｋｂは、例えば、０．１秒以上、０．２秒以下の値でもよい。発振休止となっていない場合（Ｓ６０９；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理をＳ６１０に進めてもよい。発振休止となった場合（Ｓ６０９；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理をＳ６１１に進めて現在の波長λ２を計算してもよい。
第２の実施形態によれば、波長制御部２１は、パルスレーザ光が発振休止する毎に、現在の波長λ２を計算し、波長オフセットパラメータλofstを更新し得る。このようにバースト毎に波長オフセットパラメータλofstを更新し、実際の露光するチップ領域ごとに波長較正できるので、チップ領域内で露光される波長の変動が抑制され得る
本開示はこれに限らず、例えば、上述のＳ６０８の代わりにカウンタｎの値を読み込んでもよい。そして、上述のＳ６０９の代わりにカウンタｎの値が上限値ｎｍａｘに達したか否かを判定してもよい。カウンタｎの値が上限値ｎｍａｘに達したときに、処理をＳ６１１に進めて現在の波長λ２を計算してもよい。この場合、一定のパルス数毎に波長オフセットパラメータλofstを更新し得る。ここで、一定のパルス数は、Ｊｍａｘ×ｎｍａｘであってもよい。
４．リファレンス波長λ２０の計算のバリエーション（第３の実施形態）
図１１は、本開示の第３の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置における波長オフセットパラメータの計算処理を示すフローチャートである。第３の実施形態は、波長オフセットパラメータλofstを計算するためのリファレンス波長λ２０の計算において、第１の実施形態と異なってもよい。
図１１に示されるＳ１００の処理と、Ｓ３００〜Ｓ８００の処理は、図６を参照しながら説明した第１の実施形態における処理と同様でよい。図６を参照しながら説明したＳ２００及びＳ９００の代わりに、第３の実施形態においては、Ｓ２００ａ、Ｓ９００ａ及びＳ９００ｂの処理が行われてもよい。
Ｓ２００ａにおいて、波長制御部２１は、目標波長λｔでレーザ発振を行い、第２のエタロン分光器１９から干渉縞のデータの積算値を受信して、リファレンス波長λ２０を計算してもよい。この処理の詳細については、図１２及び図１３を参照しながら後述する。Ｓ２００ａにおけるレーザ発振は、低いデューティではなくてもよい。
Ｓ９００ａにおいて、波長制御部２１は、リファレンス波長λ２０をリセットするタイミングを判定し、フラグＦの値を設定してもよい。この処理の詳細については、図１４を参照しながら後述する。
Ｓ９００ｂにおいて、波長制御部２１は、Ｓ９００ａにおいて設定されたフラグＦの値が１か０かを判定してもよい。フラグＦの値が０である場合（Ｓ９００ｂ；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理をＳ４００に戻し、リファレンス波長λ２０をリセットせずに波長オフセットパラメータλofstの計算等の処理を行ってもよい。フラグＦの値が１である場合（Ｓ９００ｂ；ＹＥＳ）、波長制御部２１は、処理をＳ１００に戻し、Ｓ２００ａにおいてリファレンス波長λ２０をリセットして、波長オフセットパラメータλofstを計算等の処理を行ってもよい。こうして計算された波長オフセットパラメータλofstの値が、図５を参照しながら上述したＳ２４５及びＳ２４６において、計測波長λ１を較正するために用いられてもよい。
図１２は、図１１に示されるリファレンス波長λ２０を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図１２に示される処理は、図１１に示されるＳ２００ａのサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。図１２に示される処理は、低いデューティでの調整発振においてリファレンス波長λ２０を計算するのではなく、通常の発振においてリファレンス波長λ２０を計算する点で、第１の実施形態と異なってもよい。
まず、Ｓ２４０ａにおいて、波長制御部２１は、目標波長λｔに基づいて、プリズム１４ｂを支持するホルダ２４ｂの回転ステージを制御してもよい。Ｓ２４０ａの詳細については、図１３を参照しながら後述する。
次のＳ２５０により、計測波長λ１と目標波長λｔとの差が許容範囲内となったら、Ｓ２６０及びＳ２７０により、第２のエタロン分光器１９の測定結果に基づく現在の波長λ２をリファレンス波長λ２０として設定してもよい。Ｓ２５０〜Ｓ２７０の処理は、図７を参照しながら説明したものと同様でよい。
図１３は、図１２に示される回転ステージを制御する処理の詳細を示すフローチャートである。図１３に示される処理は、図１２に示されるＳ２４０ａのサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。図１３においては、図５を参照しながら説明したＳ２４５、Ｓ２４６、Ｓ２４７の代わりに、Ｓ２４７ａの処理が行われてもよい。すなわち、波長オフセットパラメータλofstに基づいて計測波長λ１を較正するのではなく、計測波長λ１そのものを用いて、計測波長λ１が目標値に近づくようにプリズムの回転ステージが制御されてもよい。他の点については、図５と同様でよい。
図１４は、図１１に示されるリファレンス波長λ２０をリセットするタイミングを判定し、フラグＦを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図１４に示される処理は、図１１に示されるＳ９００ａのサブルーチンとして、波長制御部２１によって行われてもよい。
まず、Ｓ９０１ａにおいて、波長制御部２１は、目標波長が一定量以上変更されたか否かを判定してもよい。例えば、目標波長が第２のエタロン分光器１９のフリースペクトトラルレンジＦＳＲ２に対応する波長差以上の幅で変更されたか否かが判定されてもよい。第２のエタロン分光器１９のフリースペクトトラルレンジＦＳＲ２に対応する波長差は、例えば１ｐｍでもよい。目標波長が一定量以上変更された場合には（Ｓ９０１ａ；ＹＥＳ）、Ｓ９０４ａにおいて、波長制御部２１は、フラグＦの値を１に設定してもよい。フラグＦの値が１である場合は、リファレンス波長λ２０をリセットすることを示してもよい。目標波長が一定量以上変更されていない場合には（Ｓ９０１ａ；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理をＳ９０２ａに進めてもよい。
Ｓ９０２ａにおいて、波長制御部２１は、発振停止状態で一定時間経過したか否かを判定してもよい。例えば、発振停止状態が１分以上続いたか否かが判定されてもよい。発振停止状態で一定時間経過した場合には（Ｓ９０２ａ；ＹＥＳ）、Ｓ９０４ａにおいて、波長制御部２１は、フラグＦの値を１に設定してもよい。発振停止状態で一定時間経過していない場合には（Ｓ９０２ａ；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理をＳ９０３ａに進めてもよい。
Ｓ９０３ａにおいて、波長制御部２１は、波長計測に関わるパラメータが更新されたか否かを判定してもよい。例えば、干渉縞を計測するための光量の閾値が更新されたか否かが判定されてもよい。波長計測に関わるパラメータが更新された場合には（Ｓ９０３ａ；ＹＥＳ）、Ｓ９０４ａにおいて、波長制御部２１は、フラグＦの値を１に設定してもよい。波長計測に関わるパラメータが更新されていない場合には（Ｓ９０３ａ；ＮＯ）、波長制御部２１は、処理をＳ９０５ａに進めてもよい。
Ｓ９０５ａにおいて、波長制御部２１は、フラグＦの値を０に設定してもよい。フラグＦの値が０である場合は、リファレンス波長λ２０をリセットしないことを示してもよい。
Ｓ９０４ａ又はＳ９０５ａの後、波長制御部２１は、本フローチャートの処理を終了して図１１に示される処理に戻ってもよい。
第３の実施形態によれば、波長制御部２１は、リファレンス波長λ２０をリセットする場合に低いデューティでの調整発振をしなくてよい。リファレンス波長λ２０をリセットするためのＳ２００ａの処理において、図１２を参照しながら説明した目標波長との差が許容範囲内に収まるまでの所要時間はおおむね１秒程度でよい。従って、新しいリファレンス波長λ２０を迅速に取得してリセットし得る。
第３の実施形態によれば、第２のエタロン分光器１９に入射する光量が小さく、デューティの変化による影響を受けにくい。このため、Ｓ２００ａで取得されたリファレンス波長λ２０とＳ６００で取得した現在の波長λ２とを比較すれば、波長の変化を正確に検出し得る。従って、第１のエタロン分光器１８による計測波長λ１がデューティの変化による影響を受けても、第２のエタロン分光器１９による計測結果に基づいて計測波長λ１を較正し得る。これにより、リファレンス波長λ２０を次にリセットするまでの間に、デューティの変化によって波長制御が不安定となることを抑制し得る。
５．エタロン分光器のバリエーション（第４の実施形態）
図１５は、本開示の第４の実施形態に係る狭帯域化レーザ装置において用いられる第２のエタロン分光器の構成を示す。第４の実施形態において、第２のエタロン分光器１９は、拡散プレート１９ａとエタロン１９ｂとの間に、光ファイバー１９ｅが配置されてもよい。
ビームスプリッタ１７ａと拡散プレート１９ａとの間には、集光レンズ１９ｆが配置されてもよい。集光レンズ１９ｆによってパルスレーザ光を集光することにより、拡散プレート１９ａを通過した散乱光が光ファイバー１９ｅの入射端部１９ｇに入射するようにしてもよい。光ファイバー１９ｅの入射端部１９ｇに入射した散乱光は、光ファイバー１９ｅの出射端部１９ｈからエタロン１９ｂに向けて出射してもよい。
さらに、光ファイバー１９ｅを振動させる加振装置１９ｉが設けられてもよい。加振装置１９ｉは図示しないアクチュエータを備えてもよい。パルスレーザ光の干渉性が高い場合に、加振装置１９ｉによって光ファイバー１９ｅを振動させることにより、干渉縞に加算されるスペックルノイズが低減し得る。その結果、パルスレーザ光の波長の計測精度が向上し得る。
６．制御部の構成
図１６は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態におけるレーザ制御部２０、波長制御部２１等の制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。例えば、以下のように構成されてもよい。
（構成）
制御部は、処理部１０００と、処理部１０００に接続される、ストレージメモリ１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とによって構成されてもよい。また、処理部１０００は、ＣＰＵ１００１と、ＣＰＵ１００１に接続された、メモリ１００２と、タイマー１００３と、ＧＰＵ１００４とから構成されてもよい。
（動作）
処理部１０００は、ストレージメモリ１００５に記憶されたプログラムを読出してもよい。また、処理部１０００は、読出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ１００５からデータを読出したり、ストレージメモリ１００５にデータを記憶させたりしてもよい。
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１〜１０２ｘに接続されてもよい。パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うパラレルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１〜１０３ｘに接続されてもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うシリアルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１〜１０４ｘに接続されてもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
ユーザインターフェイス１０１０は、オペレータが処理部１０００によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部１０００に行わせたりするよう構成されてもよい。
処理部１０００のＣＰＵ１００１はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー１００３は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に時刻や経過時間を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、処理部１０００に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０に接続される、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１〜１０２ｘは、露光装置制御部４０、他の制御部等の発振トリガ信号やタイミングを示す信号の受送信に使用してもよい。
シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０に接続される、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１〜１０３ｘは、露光装置制御部４０、他の制御部等のデータの受送信に使用してもよい。
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１〜１０４ｘは、エネルギーセンサ１６ｃ、ラインセンサ１８ｄ、１９ｄ等の各種センサであってもよい。
以上のように構成されることで、制御部は各実施形態に示された動作を実現可能であってよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「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。

Claims (12)

  1. スペクトル幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、
    前記レーザ共振器におけるパルスレーザ光の光路を挟んで配置された一対の放電電極と、
    前記一対の放電電極にパルス状の電圧を印加する電源と、
    前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第１の計測結果を出力する第１の波長計測器と、
    前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第２の計測結果を出力する第２の波長計測器と、
    前記第２の計測結果に基づいて前記第１の計測結果を較正する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    第１の繰り返し周波数で前記電源が前記一対の放電電極にパルス状の電圧を印加するように前記電源を制御したときの前記第２の計測結果と、
    前記第１の繰り返し周波数より高い第２の繰り返し周波数で前記電源が前記一対の放電電極にパルス状の電圧を印加するように前記電源を制御したときの前記第２の計測結果との差に基づいて、前記第１の計測結果を較正する、
    狭帯域化レーザ装置。
  2. 前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の一部を、第１の光量の第１のパルスレーザ光と前記第１の光量より低い第２の光量の第２のパルスレーザ光とに分岐させる光学系をさらに備え、
    前記第１の波長計測器は、前記第１のパルスレーザ光の光路に配置され、前記第１のパルスレーザ光の波長を計測して前記第１の計測結果を出力し、
    前記第２の波長計測器は、前記第２のパルスレーザ光の光路に配置され、前記第２のパルスレーザ光の波長を計測して前記第２の計測結果を出力する、
    請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
  3. 前記第２の波長計測器は、前記第１の波長計測器よりも分解能が高い、
    請求項１記載の狭帯域化レーザ装置。
  4. 前記光学系は、
    少なくとも前記第２の波長計測器に入射するパルスレーザ光が通過する光ファイバーと、
    前記光ファイバーを振動させる加振装置と、
    を含む、請求項２記載の狭帯域化レーザ装置。
  5. 前記第１の波長計測器は、第１の頻度で前記第１の計測結果を出力し、
    前記第２の波長計測器は、前記第１の頻度より低い第２の頻度で前記第２の計測結果を出力する、
    請求項３記載の狭帯域化レーザ装置。
  6. 前記第１の波長計測器は、パルスレーザ光の波長を１つのパルス毎に計測して、１つのパルス毎に前記第１の計測結果を出力し、
    前記第２の波長計測器は、パルスレーザ光の波長を複数のパルス毎に計測して、複数のパルスの波長を平均して前記第２の計測結果を出力する、
    請求項５記載の狭帯域化レーザ装置。
  7. スペクトル幅を狭帯域化する光学素子を含むレーザ共振器と、
    前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第１の計測結果を出力する第１の波長計測器と、
    前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の波長を計測して、第２の計測結果を出力する第２の波長計測器と、
    前記第２の計測結果に基づいて前記第１の計測結果を較正する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    目標波長が一定量以上変更された場合、パルスレーザ光の出力停止状態が一定時間以上続いた場合、及び、波長計測に関わるパラメータが更新された場合のうちのいずれか１つ以上の場合に、前記第２の計測結果をリファレンス波長として取得し、
    前記リファレンス波長を取得した後の前記第２の計測結果をさらに取得し、
    前記リファレンス波長と、前記リファレンス波長を取得した後の前記第２の計測結果との差に基づいて、前記第１の計測結果を較正する、狭帯域化レーザ装置。
  8. 前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の一部を、第１の光量の第１のパルスレーザ光と前記第１の光量より低い第２の光量の第２のパルスレーザ光とに分岐させる光学系をさらに備え、
    前記第１の波長計測器は、前記第１のパルスレーザ光の光路に配置され、前記第１のパルスレーザ光の波長を計測して前記第１の計測結果を出力し、
    前記第２の波長計測器は、前記第２のパルスレーザ光の光路に配置され、前記第２のパルスレーザ光の波長を計測して前記第２の計測結果を出力する、
    請求項７記載の狭帯域化レーザ装置。
  9. 前記第２の波長計測器は、前記第１の波長計測器よりも分解能が高い、
    請求項７記載の狭帯域化レーザ装置。
  10. 前記光学系は、
    少なくとも前記第２の波長計測器に入射するパルスレーザ光が通過する光ファイバーと、
    前記光ファイバーを振動させる加振装置と、
    を含む、請求項８記載の狭帯域化レーザ装置。
  11. 前記第１の波長計測器は、第１の頻度で前記第１の計測結果を出力し、
    前記第２の波長計測器は、前記第１の頻度より低い第２の頻度で前記第２の計測結果を出力する、
    請求項９記載の狭帯域化レーザ装置。
  12. 前記第１の波長計測器は、パルスレーザ光の波長を１つのパルス毎に計測して、１つのパルス毎に前記第１の計測結果を出力し、
    前記第２の波長計測器は、パルスレーザ光の波長を複数のパルス毎に計測して、複数のパルスの波長を平均して前記第２の計測結果を出力する、
    請求項１１記載の狭帯域化レーザ装置。
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