WO2022157897A1 - レーザシステムの制御方法、レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

レーザシステムの制御方法、レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2022157897A1
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武志 浅山
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ギガフォトン株式会社
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    • H01S3/22Gases
    • H01S3/223Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Definitions

  • the present disclosure relates to a method of controlling a laser system, a laser system, and a method of manufacturing an electronic device.
  • a KrF excimer laser device that outputs laser light with a wavelength of about 248 nm and an ArF excimer laser device that outputs laser light with a wavelength of about 193 nm are used.
  • the spectral line width of the spontaneous oscillation light of the KrF excimer laser device and the ArF excimer laser device is as wide as 350-400 pm. Therefore, if the projection lens is made of a material that transmits ultraviolet light, such as KrF and ArF laser light, chromatic aberration may occur. As a result, resolution can be reduced. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser light output from the gas laser device to such an extent that the chromatic aberration can be ignored. Therefore, in the laser resonator of the gas laser device, a line narrow module (LNM) including a band narrowing element (etalon, grating, etc.) is provided in order to narrow the spectral line width.
  • LNM line narrow module
  • a gas laser device whose spectral line width is narrowed will be referred to as a band-narrowed gas laser device.
  • a laser system in a method for controlling a laser system according to one aspect of the present disclosure, includes an oscillation stage laser that outputs a first laser beam, and an amplification stage laser that amplifies the first laser beam and outputs a second laser beam. ,including.
  • a method of controlling a laser system includes determining conditions under which the amplification characteristics of an amplification stage laser change, and determining the relationship between the pulse energy of the first laser light and the parameters of the second laser light when it is determined that the conditions are satisfied. and setting a target pulse energy of the first laser light based on the obtained relationship.
  • a laser system includes an oscillation stage laser that outputs a first laser beam, an amplification stage laser that amplifies the first laser beam and outputs a second laser beam, and a processor, comprising: determining a condition under which the amplification characteristic of the stepped laser changes, obtaining the relationship between the pulse energy of the first laser beam and the parameter of the second laser beam when it is determined that the condition is satisfied, and obtaining the relationship based on the obtained relationship a processor for setting a target pulse energy for the first laser light.
  • An electronic device manufacturing method includes an oscillation stage laser that outputs a first laser beam, an amplification stage laser that amplifies the first laser beam and outputs a second laser beam, and a processor. and determining a condition under which the amplification characteristic of the amplification stage laser changes, and when it is determined that the condition is satisfied, acquiring the relationship between the pulse energy of the first laser beam and the parameter of the second laser beam, and acquiring the acquired relationship generating laser light by a laser system comprising: a processor for setting a target pulse energy of the first laser light based on It involves exposing laser light onto a photosensitive substrate.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of a laser system according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a flow chart showing the operation procedure from the installation of the chamber module to the end of the life in the comparative example.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the laser system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operating procedure from the installation of the chamber module to the end of its life in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining details of the MO target pulse energy setting process in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a graph illustrating measurement results of the relationship between the pulse energy of the first laser beam and the pulse energy of the second laser beam.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the pulse energy of the first laser beam and the rate of change in the pulse energy of the second laser beam.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the details of MO target pulse energy setting processing in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a graph illustrating measurement results of the relationship between the pulse energy of the first laser beam and the variation in pulse energy of the second laser beam.
  • FIG. 10 is a graph illustrating the relationship between the pulse energy of the first laser light and the absolute value of the rate of change in the pulse energy variation of the second laser light.
  • FIG. 11 schematically shows the configuration of a laser system according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a flow chart illustrating details of the MO target pulse energy setting process in the third embodiment.
  • FIG. 13 shows an example of interference fringes due to the second laser beam measured by an interferometer.
  • FIG. 14 is a graph illustrating the relationship between the pulse energy of the first laser beam and the contrast of interference fringes.
  • FIG. 15 schematically shows optical paths between the master oscillator and the power oscillator in the laser system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 schematically shows optical paths between the master oscillator and the power oscillator in the laser system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 schematically shows optical paths between the master oscillator and the power oscillator in the laser system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 schematically shows the configuration of a laser system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 shows how the power oscillator shown in FIG. 18 is viewed from a direction different from that of FIG.
  • FIG. 20 schematically shows the configuration of an exposure device connected to a laser system.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of a laser system 1 according to a comparative example.
  • the laser system 1 includes a master oscillator MO, a power oscillator PO, an MO energy monitor 16, a PO energy monitor 17, a shutter 18, a laser control processor 30, and highly reflective mirrors 31 and 32.
  • a laser system 1 is connected to an exposure device 4 .
  • the master oscillator MO includes a laser chamber 10, a pair of discharge electrodes 11a and 11b, a charger 12, a pulse power module (PPM) 13, a narrowband module 14, an output coupling mirror 15, and a pressure sensor P1. ,including.
  • the band narrowing module 14 and the output coupling mirror 15 constitute an optical resonator.
  • a laser chamber 10 is arranged in the optical path of the optical resonator.
  • the master oscillator MO is a discharge excitation type gas laser device, and corresponds to the oscillation stage laser in the present disclosure.
  • the laser chamber 10 is filled with a laser gas containing, for example, argon gas or krypton gas as a rare gas, fluorine gas as a halogen gas, and neon gas as a buffer gas.
  • Windows 10a and 10b are provided at both ends of the laser chamber 10.
  • the charger 12 holds electrical energy for supplying to the pulse power module 13.
  • the pulse power module 13 includes a charging capacitor (not shown) and a switch 13a. Charger 12 is connected to the charging capacitor of pulse power module 13 . A charge capacitor of the pulse power module 13 is connected to the discharge electrode 11a. The discharge electrode 11b is connected to ground potential.
  • the band narrowing module 14 includes a prism 14a and a grating 14b.
  • a high reflection mirror may be used instead of the band narrowing module 14 .
  • the output coupling mirror 15 is made of a material that transmits the light of the wavelength selected by the band narrowing module 14, and one surface thereof is coated with a partially reflective film.
  • the out-coupling mirror 15 corresponds to the second partially reflective mirror in this disclosure.
  • a pressure sensor P1 is attached to the laser chamber 10 .
  • MO energy monitor 16 high reflection mirrors 31 and 32
  • the MO energy monitor 16 and the high reflection mirrors 31 and 32 are arranged on the optical path of the first laser beam B1, which is the pulsed laser beam output from the master oscillator MO.
  • the MO energy monitor 16 corresponds to the energy monitor in this disclosure.
  • the MO energy monitor 16 includes a beam splitter 16a located in the optical path of the first laser beam B1 and an optical sensor 16c located in the optical path of the light reflected by the beam splitter 16a.
  • a condensing optical system (not shown) may be arranged between the beam splitter 16a and the optical sensor 16c.
  • the optical sensor 16 c is configured to output an electrical signal corresponding to the pulse energy Emo of the first laser beam B 1 incident on the MO energy monitor 16 .
  • the MO energy monitor 16 is not limited to being placed between the high reflection mirrors 31 and 32.
  • the MO energy monitor 16 may be arranged between the master oscillator MO and the high reflection mirror 31, or may be arranged between the high reflection mirror 32 and the power oscillator PO.
  • the high reflection mirrors 31 and 32 are configured so that their positions and attitudes can be changed by actuators (not shown).
  • the high reflection mirrors 31 and 32 constitute a beam steering unit for adjusting the incident position and incident direction of the first laser beam B1 to the power oscillator PO.
  • the power oscillator PO is arranged in the optical path of the first laser beam B1 that has passed through the MO energy monitor 16 and the beam steering unit.
  • the power oscillator PO includes a laser chamber 20, a pair of discharge electrodes 21a and 21b, a charger 22, a pulse power module 23, a rear mirror 24, an output coupling mirror 25, and a pressure sensor P2.
  • the laser chamber 20 is provided with windows 20a and 20b.
  • the power oscillator PO is a discharge-pumped gas laser device, and corresponds to the amplification stage laser in the present disclosure.
  • the rear mirror 24 is made of a material that transmits the first laser beam B1, and one surface of the rear mirror 24 is coated with a partially reflective film.
  • the rear mirror 24 corresponds to the first partially reflective mirror in this disclosure.
  • the reflectance of the rear mirror 24 is set higher than the reflectance of the output coupling mirror 25 .
  • the rear mirror 24 and the output coupling mirror 25 constitute a Fabry-Perot type optical resonator.
  • the pulse power module 23 includes a switch 23a.
  • the above-described components of the power oscillator PO are similar to the corresponding components of the master oscillator MO.
  • the PO energy monitor 17 is arranged in the optical path of the second laser beam B2, which is the pulsed laser beam output from the power oscillator PO.
  • the PO energy monitor 17 includes a beam splitter 17a and an optical sensor 17c. These components are similar to the corresponding components of MO energy monitor 16 .
  • the shutter 18 is arranged in the optical path of the second laser beam B2 that has passed through the PO energy monitor 17.
  • the shutter 18 is switched between a first state of passing the second laser beam B2 toward the exposure device 4 and a second state of blocking the second laser beam B2 and stopping output to the exposure device 4. is configured as
  • the laser control processor 30 is a processing device that includes a memory 302 storing a control program and a CPU 301 that executes the control program.
  • Laser control processor 30 is specially configured or programmed to perform the various processes contained in this disclosure.
  • the laser control processor 30 corresponds to the processor in this disclosure.
  • the laser control processor 30 sets the target pulse energy of the first laser beam B1.
  • the target pulse energy of the first laser beam B1 is hereinafter referred to as MO target pulse energy.
  • the laser control processor 30 further receives setting data for the target pulse energy of the second laser beam B2 from the exposure device 4.
  • the target pulse energy received from the exposure device 4 is hereinafter referred to as PO target pulse energy.
  • the laser control processor 30 transmits charging voltage setting data to the chargers 12 and 22, respectively, based on the MO and PO target pulse energies. Laser control processor 30 also sends trigger signals to pulse power modules 13 and 23 .
  • the pulse power module 13 Upon receiving a trigger signal from the laser control processor 30, the pulse power module 13 generates a pulsed high voltage from the electrical energy charged in the charger 12, and applies this high voltage between the discharge electrodes 11a and 11b. .
  • Light generated within the laser chamber 10 is emitted to the outside of the laser chamber 10 through windows 10a and 10b.
  • Light emitted from the window 10a of the laser chamber 10 has its beam width expanded by the prism 14a and enters the grating 14b.
  • the light incident on the grating 14b from the prism 14a is reflected by the plurality of grooves of the grating 14b and diffracted in the direction corresponding to the wavelength of the light.
  • Prism 14a reduces the beam width of the diffracted light from grating 14b and returns the light to laser chamber 10 through window 10a.
  • the output coupling mirror 15 transmits and outputs a part of the light emitted from the window 10b of the laser chamber 10 and reflects another part back into the laser chamber 10 .
  • the light emitted from the laser chamber 10 reciprocates between the band narrowing module 14 and the output coupling mirror 15, and is amplified each time it passes through the discharge space between the discharge electrodes 11a and 11b.
  • This light is band-narrowed each time it is folded back by the band-narrowing module 14 .
  • the laser-oscillated and narrow-band light is output from the output coupling mirror 15 as the first laser light B1.
  • MO energy monitor 16 high reflection mirrors 31 and 32
  • the MO energy monitor 16 detects the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and outputs the detection result to the laser control processor 30 .
  • the high reflection mirrors 31 and 32 guide the first laser beam B1 to the rear mirror 24 of the power oscillator PO.
  • the pulse power module 23 receives a trigger signal from the laser control processor 30, it generates a pulsed high voltage from the electrical energy charged in the charger 22, and applies this high voltage between the discharge electrodes 21a and 21b. .
  • the pulse power module 13 is triggered so that the timing at which the discharge occurs between the discharge electrodes 21a and 21b is synchronized with the timing at which the first laser beam B1 enters the laser chamber 20 via the rear mirror 24 and the window 20a.
  • a delay time of the trigger signal to the pulse power module 23 for the signal is set.
  • the first laser beam B1 reciprocates between the rear mirror 24 and the output coupling mirror 25, and is amplified every time it passes through the discharge space between the discharge electrodes 21a and 21b.
  • the amplified light is output from the output coupling mirror 25 as the second laser beam B2.
  • the PO energy monitor 17 detects the pulse energy Epo of the second laser beam B2 and outputs the detection result to the laser control processor 30 .
  • the shutter 18 is controlled to the first state in which the second laser beam B2 passes through when the second laser beam B2 is output to the exposure device 4 .
  • the shutter 18 is controlled to the second state of blocking the second laser beam B2 when stopping the output to the exposure device 4 during the initial adjustment of the laser system 1 or the like.
  • the laser control processor 30 feedback-controls the charging voltage of the charger 12 based on the MO target pulse energy and the pulse energy Emo of the first laser beam B1 received from the MO energy monitor 16 .
  • the laser control processor 30 feedback-controls the charging voltage of the charger 22 based on the PO target pulse energy and the pulse energy Epo of the second laser beam B2 received from the PO energy monitor 17 .
  • the discharge electrodes 11a, 11b, 21a, 22b and other optical elements may deteriorate while repeating laser oscillation by the master oscillator MO and the power oscillator PO. Then, the charging voltage required to control the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy Epo of the second laser beam B2 to near their respective target values gradually increases.
  • the laser control processor 30 controls a gas supply device (not shown) to inject laser gas into the laser chamber 10. to increase the gas pressure inside the laser chamber 10 .
  • a gas supply device not shown
  • the charging voltage required to control the pulse energy Emo of the first laser beam B1 near the target value may increase again.
  • the laser control processor 30 causes the laser gas to be injected into the laser chamber 10 again to further increase the gas pressure inside the laser chamber 10 . Therefore, the gas pressure inside the laser chamber 10 gradually increases as the master oscillator MO performs laser oscillation for a long period of time.
  • the gas pressure inside the laser chamber 20 gradually increases.
  • the pressure sensors P1 and P2 detect the gas pressure inside the laser chambers 10 and 20, respectively, and transmit the detection results to the laser control processor 30. If the gas pressure inside the laser chamber 10 exceeds the upper limit, it may be necessary to replace the chamber module of the master oscillator MO. If the gas pressure inside the laser chamber 20 exceeds the upper limit, it may be necessary to replace the chamber module of the power oscillator PO.
  • FIG. 2 is a flow chart showing the operating procedure from the installation of the chamber module to the end of the service life in the comparative example.
  • a device is a master oscillator MO or a power oscillator PO.
  • a chamber module is a chamber module of the master oscillator MO or power oscillator PO.
  • the chamber module of the master oscillator MO is a module including a laser chamber 10 and discharge electrodes 11a and 11b.
  • a chamber module of the power oscillator PO is a module including a laser chamber 20 and discharge electrodes 21a and 21b. A new chamber module is thereby installed.
  • initial adjustment is performed.
  • the initial adjustment includes alignment of optical elements, adjustment of the laser gas with which the laser chamber 10 or 20 is filled, and the like.
  • the laser control processor 30 controls the shutter 18 to the second state to block the second laser beam B2.
  • the laser control processor 30 sets the MO target pulse energy.
  • the MO target pulse energy set here is fixed at the same value until the operation procedure of this flow chart is completed.
  • the laser control processor 30 controls the laser system 1 to perform laser oscillation for outputting the second laser beam B2 to the exposure device 4.
  • the laser control processor 30 controls the shutter 18 to the first state in order to pass the second laser beam B2 toward the exposure device 4.
  • the laser control processor 30 also controls charging voltages of the chargers 12 and 22 to control the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy Epo of the second laser beam B2.
  • the laser control processor 30 makes the determination of S50 at regular intervals.
  • the determination in S50 is a determination as to whether or not to replace the chamber module.
  • the laser control processor 30 determines that the chamber module should be replaced when, for example, one of the following criteria (1) to (4) is satisfied.
  • the first pulse number Sm is set, for example, within a range of 30 ⁇ 10 9 pulses or more and 50 ⁇ 10 9 pulses or less.
  • the first elapsed time Tm is set within a range of, for example, one year or more and two years or less.
  • the upper limit of the gas pressure is set, for example, within a range of 350 kPa or more and 420 kPa or less.
  • the upper limit of the high voltage is set, for example, within a range of 25 kV or more and 28 kV or less. Whether or not the high voltage exceeds the upper limit may be determined based on the charging voltage of charger 12 or 22 . If only one of the master oscillator MO and the power oscillator PO satisfies any one of the above criteria (1) to (4), only one chamber module may be replaced, or both chamber modules may be replaced. may be replaced.
  • the laser control processor 30 determines not to replace the chamber module (S50: NO), it returns to S40 and continues the exposure operation.
  • the laser control processor 30 determines that the chamber module is to be replaced (S50: YES), the operation procedure of this flow chart ends.
  • the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is preferably high from the viewpoint of obtaining desirable characteristics of the second laser beam B2, but is low from the viewpoint of extending the life of the laser chambers 10 and 20. is preferred.
  • the MO target pulse energy is fixed at the value set in S30 described above, but in that case there are the following problems (1) to (3).
  • the optimum value of the MO target pulse energy may differ.
  • the MO target pulse energy is set to an optimum value when the PO target pulse energy is 10 mJ, and the PO target pulse energy is changed to 15 mJ
  • the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is changed to PO It is lower than the optimum value when the target pulse energy is 15 mJ. Therefore, the characteristics of the second laser beam B2 may become worse than expected.
  • the MO target pulse energy is set to an optimum value when the PO target pulse energy is 15 mJ, and the PO target pulse energy is changed to 10 mJ, the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is changed to PO It is higher than the optimum value when the target pulse energy is 10 mJ. Therefore, the lifetime of the laser chamber 10 may be shorter than expected.
  • the oscillation conditions of the power oscillator PO may change and the optimum value of the MO target pulse energy may increase.
  • the pulse energy Emo of the first laser beam B1 becomes lower than the optimum value. Therefore, the characteristics of the second laser beam B2 may become worse than expected.
  • the optimum value of the MO target pulse energy may differ due to individual differences in the power oscillator PO. For example, if the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is lower than the optimum value, the characteristics of the second laser beam B2 may become worse than expected. Conversely, if the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is higher than the optimum value, the lifetime of the laser chamber 10 may become shorter than expected.
  • conditions under which the amplification characteristics of the power oscillator PO change are determined.
  • the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the parameter of the second laser beam B2 are actually measured to obtain the relationship between them, and the MO target pulse energy is set based on the obtained relationship. .
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the laser system 1a according to the first embodiment.
  • the laser system 1a differs from the comparative example in that the laser control processor 30 receives permission to set the MO target pulse energy from the exposure apparatus 4 and sets the MO target pulse energy.
  • the configuration of the first embodiment is the same as that of the comparative example.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operating procedure from the installation of the chamber module to the end of its life in the first embodiment.
  • S10 and S20 are similar to the corresponding procedures in the comparative example.
  • the laser control processor 30 sets the MO target pulse energy. Details of this process will be described later with reference to FIGS. The process of S30a may be performed a plurality of times before the operation procedure of this flow chart ends, and a new MO target pulse energy may be set each time. In S30a, the laser control processor 30 controls the shutter 18 to the second state in order to stop the output of the second laser beam B2 to the exposure device 4. FIG.
  • S40 and S50 are the same as the corresponding procedures in the comparative example. However, if the laser control processor 30 determines not to replace the chamber module (S50: NO), the process proceeds to S60a.
  • the laser control processor 30 determines whether or not the conditions for changing the amplification characteristics of the power oscillator PO are satisfied. For example, when any one of the following (1) to (7) is satisfied, it is determined that the condition is satisfied.
  • the second pulse number So is a value smaller than the first pulse number Sm, and is set within a range of, for example, 0.5 ⁇ 10 9 pulses or more and 2 ⁇ 10 9 pulses or less.
  • the second elapsed time To is a value smaller than the first elapsed time Tm, and is set within a range of, for example, 7 days or more and 15 days or less.
  • the predetermined gas pressure range is, for example, 220 kPa or more and 350 kPa or less.
  • the gas pressure change amount ⁇ P is set, for example, within a range of 50 kPa or more and 150 kPa or less.
  • the predetermined voltage range is, for example, 20 kV or more and 25 kV or less.
  • the voltage change amount ⁇ V is set, for example, within a range of 0.5 kV or more and 1 kV or less.
  • the high voltage applied between discharge electrodes 21 a and 21 b may be calculated based on the charging voltage of charger 22
  • the laser control processor 30 determines that the condition for changing the amplification characteristics of the power oscillator PO is not satisfied (S60a: NO), it returns to S40 and continues the exposure operation. If the laser control processor 30 determines that the conditions for changing the amplification characteristics of the power oscillator PO are satisfied (S60a: YES), the process proceeds to S70a.
  • the laser control processor 30 requests the exposure device 4 for permission to set the MO target pulse energy.
  • the laser control processor 30 determines whether or not the setting of the MO target pulse energy has been permitted by the exposure device 4. If the MO target pulse energy setting is not permitted (S80a: NO), the laser control processor 30 waits until the MO target pulse energy setting is permitted. If the setting of the MO target pulse energy is permitted (S80a: YES), the laser control processor 30 returns to S30a and sets the MO target pulse energy again.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining details of the MO target pulse energy setting process in the first embodiment.
  • the processing shown in FIG. 5 corresponds to the subroutine of S30a in FIG.
  • the laser control processor 30 sets the oscillation conditions of the power oscillator PO.
  • Oscillation conditions of the power oscillator PO include the charging voltage of the charger 22 and the gas pressure inside the laser chamber 20 .
  • the oscillation conditions of the power oscillator PO differ according to the PO target pulse energy.
  • the oscillation conditions of the power oscillator PO may be set based on the PO target pulse energy received from the exposure device 4 .
  • the laser control processor 30 sets a plurality of values as the pulse energy Emo of the first laser beam B1, and measures the pulse energy Epo of the second laser beam B2 for each value.
  • the oscillation conditions set in S31 are maintained without being changed until the process of S32a ends.
  • the laser control processor 30 acquires the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy Epo of the second laser beam B2 from the measurement results.
  • the pulse energy Epo of the second laser beam B2 is an example of parameters in the present disclosure.
  • FIG. 6 is a graph illustrating measurement results of the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy Epo of the second laser beam B2.
  • FIG. 6 shows the measurement results of the power oscillator PO under the first oscillation condition when the PO target pulse energy is 10 mJ, and the measurement results of the power oscillator PO under the second oscillation condition when the PO target pulse energy is 15 mJ. Results and are shown.
  • the laser control processor 30 controls the first laser beam B2 so that the ratio ⁇ Epo of the change in the pulse energy Epo of the second laser beam B2 to the change in the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is equal to or less than a first predetermined value.
  • a minimum value Emot of the pulse energy Emo of the light B1 is specified.
  • the first predetermined value is 1, for example.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the rate of change ⁇ Epo of the pulse energy Epo of the second laser beam B2.
  • the pulse energy Epo of the second laser beam B2 shown in FIG. 6 is regarded as a function of the pulse energy Emo of the first laser beam B1
  • the rate of change ⁇ Epo shown in FIG. It corresponds to the result of differentiation.
  • the change rate ⁇ Epo of the pulse energy Epo of the second laser beam B2 is an example of the characteristics of the second laser beam B2 in the present disclosure.
  • the rate of change ⁇ Epo is desirably set to 1 or less, which is the first predetermined value. That is, it is desirable that the change in the pulse energy Epo of the second laser beam B2 is 1 mJ or less when the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is changed by 1 mJ. From FIG. 7, the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the rate of change ⁇ Epo becomes 1 under the first oscillation condition is obtained. A value Emot is determined.
  • the minimum value Emot of the pulse energy Emo at which the characteristics of the second laser beam B2 are within the allowable range under the first oscillation condition is shown as Emot10 in FIG. From FIG. 7, the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the rate of change ⁇ Epo is 1 under the second oscillation condition is obtained. A value Emot is determined. The minimum value Emot of the pulse energy Emo at which the characteristics of the second laser beam B2 are within the allowable range under the second oscillation condition is shown as Emot15 in FIG.
  • the first predetermined value is not limited to 1, and may be set in the range of 0.5 or more and 2.0 or less.
  • the laser control processor 30 sets the minimum value Emot to the MO target pulse energy. After S34, the laser control processor 30 ends the processing of this flowchart and returns to the processing shown in FIG.
  • the laser system 1a includes a master oscillator MO that outputs a first laser beam B1 and a power generator MO that amplifies the first laser beam B1 and outputs a second laser beam B2. and an oscillator PO.
  • the control method of the laser system 1a consists of determining the conditions under which the amplification characteristics of the power oscillator PO change, and, if it is determined that the conditions are satisfied, the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the energy of the second laser beam B2. obtaining a relationship with the parameters; and setting the MO target pulse energy based on the obtained relationship.
  • the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the parameter of the second laser beam B2 is obtained to set the MO target pulse energy.
  • an appropriate MO target pulse energy can be set according to changes in the amplification characteristics of the power oscillator PO.
  • the condition under which the amplification characteristic of the power oscillator PO changes is the second set value of either the number of oscillation pulses or the elapsed time after the previous setting of the MO target pulse energy. It may include reaching the number of pulses So and the second elapsed time To. According to this, it is possible to determine that the amplification characteristics of the power oscillator PO may change due to deterioration of the chamber module of the power oscillator PO according to the number of oscillation pulses or the elapsed time, and set an appropriate MO target pulse energy.
  • the power oscillator PO is a gas laser device, and the conditions for changing the amplification characteristics of the power oscillator PO are either the gas pressure in the power oscillator PO or the change in the gas pressure. May include being outside. According to this, by monitoring the gas pressure in the power oscillator PO, it is possible to determine that the amplification characteristic of the power oscillator PO may change, and set an appropriate MO target pulse energy.
  • the power oscillator PO is a discharge-pumped gas laser device, and the condition for changing the amplification characteristics of the power oscillator PO is either the voltage applied to the power oscillator PO or the change in the applied voltage. It may also include that it has become out of each set range. According to this, by monitoring the voltage applied to the power oscillator PO, it is possible to determine that the amplification characteristic of the power oscillator PO may change, and set an appropriate MO target pulse energy.
  • the conditions under which the amplification characteristics of the power oscillator PO change may include changing the PO target pulse energy. According to this, it is possible to determine that the amplification characteristic of the power oscillator PO may change when changing the PO target pulse energy, and to set an appropriate MO target pulse energy.
  • the laser system 1 a is connected to the exposure device 4 and is configured to output the second laser beam B2 to the exposure device 4 .
  • the output of the second laser beam B2 to the exposure device 4 is stopped and the pulse of the first laser beam B1 is generated.
  • Energy Emo and parameters of the second laser beam B2 are measured. This acquires the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the parameter of the second laser beam B2. According to this, since the output to the exposure device 4 is stopped, the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the parameter of the second laser beam B2 can be obtained separately from the characteristics of the laser beam used for exposure. .
  • the MO target pulse energy is set to the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the characteristics of the second laser beam B2 are within the allowable range. According to this, shortening of the life of the laser chambers 10 and 20 is suppressed by setting the minimum value Emot within a range that satisfies the conditions for obtaining the desired characteristics of the second laser beam B2 as the MO target pulse energy. can.
  • the parameter of the second laser beam B2 is the pulse energy Epo of the second laser beam B2.
  • an appropriate MO target pulse energy can be set based on the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy Epo of the second laser beam B2.
  • the MO target pulse energy is such that the rate ⁇ Epo of change in pulse energy Epo of the second laser beam B2 with respect to change in pulse energy Emo of the first laser beam B1 is equal to or less than the first predetermined value. is set to the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1. According to this, the MO target pulse energy is set within a range in which the rate of change ⁇ Epo is equal to or less than the first predetermined value, so that unintended fluctuations in the pulse energy Epo can be suppressed. Otherwise, the first embodiment is the same as the comparative example.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the details of the MO target pulse energy setting process in the second embodiment.
  • the processing shown in FIG. 8 corresponds to the subroutine of S30a in FIG.
  • the configuration of the second embodiment and the operating procedure from the installation of the chamber module to the end of its life are the same as those of the first embodiment.
  • the processing of S31 is the same as that of the first embodiment.
  • the laser control processor 30 sets a plurality of values as the pulse energy Emo of the first laser beam B1, and measures the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2 for each value.
  • the oscillation conditions set in S31 are maintained without being changed until the process of S32b ends.
  • the laser control processor 30 acquires the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2 from the measurement result.
  • the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2 is an example of parameters in the present disclosure.
  • FIG. 9 is a graph illustrating measurement results of the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2.
  • the pulse energy variation ⁇ epo may be expressed as a percentage.
  • the laser control processor 30 sets the absolute value
  • a minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is specified as follows.
  • the second predetermined value is 0.4, for example.
  • FIG. 10 is a graph illustrating the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the absolute value
  • the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2 shown in FIG. 9 is regarded as a function of the pulse energy Emo of the first laser beam B1
  • of the rate of change in the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2 is an example of the characteristics of the second laser beam B2 in the present disclosure.
  • of the rate of change is desirably less than or equal to 0.4, which is the second predetermined value. That is, the change in the standard deviation Eposd of the pulse energy Epo of the second laser beam B2 when the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is changed by 1 mJ is the arithmetic mean Epoavg of the pulse energy Epo of the second laser beam B2. It is desirable to be 0.4% or less. From FIG.
  • of the rate of change is 0.4 is obtained.
  • a minimum value Emot is determined.
  • the second predetermined value is not limited to 0.4, and may be set within a range of 0.2 or more and 1.5 or less.
  • the parameter of the second laser beam B2 is the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2.
  • an appropriate MO target pulse energy can be set based on the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2.
  • the MO target pulse energy is such that the absolute value
  • FIG. 11 schematically shows the configuration of a laser system 1c according to the third embodiment.
  • the laser system 1c according to the third embodiment differs from the first and second embodiments in that the PO energy monitor 17 is additionally provided with a beam splitter 17b and an interferometer 17d.
  • the beam splitter 17b is arranged in the optical path between the beam splitter 17a and the optical sensor 17c.
  • Interferometer 17d is placed in the optical path of the light reflected by beam splitter 17b.
  • the interferometer 17d is a Fabry-Perot interferometer including a diffusion plate, an etalon, a condenser lens, and an optical sensor (not shown).
  • the optical sensor of the interferometer 17d may be a line sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in a line.
  • the interferometer 17 d is configured to measure the interference fringes of the second laser beam B ⁇ b>2 and transmit the measurement result to the laser control processor 30 .
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the details of the MO target pulse energy setting process in the third embodiment.
  • the processing shown in FIG. 12 corresponds to the subroutine of S30a in FIG.
  • the operating procedure from the installation of the chamber module to the expiration of the life of the chamber module of the third embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the processing of S31 is the same as that of the first embodiment.
  • the laser control processor 30 sets a plurality of values as the pulse energy Emo of the first laser beam B1, and measures the contrast C of the interference fringes produced by the second laser beam B2 for each value.
  • the oscillation conditions set in S31 are maintained without being changed until the process of S32c ends.
  • the laser control processor 30 acquires the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the contrast C of the interference fringes of the second laser beam B2 from the measurement results.
  • FIG. 13 shows an example of interference fringes due to the second laser beam B2 measured by the interferometer 17d.
  • the horizontal axis of FIG. 13 indicates the channel number, which corresponds to the number of each light receiving element constituting the optical sensor of the interferometer 17d.
  • the laser control processor 30 specifies the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the contrast C of the interference fringes is equal to or greater than the third predetermined value.
  • the third predetermined value is 0.9, for example.
  • FIG. 14 is a graph illustrating the relationship between the pulse energy Emo of the first laser beam B1 and the contrast C of interference fringes.
  • the interference fringe contrast C is an example of a parameter in the present disclosure and an example of the characteristics of the second laser beam B2 in the present disclosure.
  • the interference fringe contrast C is related to the ratio of the amplified spontaneous emission light contained in the second laser beam B2. The higher the proportion of spontaneous amplified light, the lower the contrast C of the interference fringes. It is preferable that the ratio of amplified spontaneous emission light is low and the contrast C of the interference fringes is high.
  • the interference fringe contrast C is desirably set to 0.9 or more, which is the third predetermined value. From FIG.
  • the minimum value Emot of the pulse energy Emo at which the characteristics of the second laser beam B2 are within the allowable range is Desired.
  • the third predetermined value is not limited to 0.9, and may be set within a range of 0.7 or more and 0.95 or less.
  • the parameter of the second laser beam B2 measured for multiple values of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 is not limited to the contrast C of the interference fringes. Further, the parameters of the second laser beam B2 are not limited to the pulse energy Epo of the second laser beam B2 in the first embodiment and the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2 in the second embodiment. The parameters of the second laser beam B2 may include two or more of the pulse energy Epo of the second laser beam B2, the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2, and the contrast C of the interference fringes. .
  • the MO target pulse energy may be set to the maximum value among the minimum values Emot described in the first to third embodiments.
  • the parameter of the second laser beam B2 is a parameter relating to the ratio of amplified spontaneous emission light contained in the second laser beam B2. According to this, an appropriate MO target pulse energy can be set based on the parameter regarding the ratio of the amplified spontaneous emission light contained in the second laser beam B2.
  • the parameter relating to the proportion of amplified spontaneous emission light contained in the second laser beam B2 is measured by making the second laser beam B2 enter the interferometer 17d, which is a Fabry-Perot interferometer. is the contrast C of the interference fringes. According to this, by using the interferometer 17d, it is possible to measure a parameter relating to the ratio of the amplified spontaneous emission light contained in the second laser beam B2.
  • the interference fringe contrast C is calculated by (Imax ⁇ Imin)/(Imax+Imin) based on the maximum value Imax and the minimum value Imin of the light intensity in the interference fringes. According to this, the ratio of the amplified spontaneous emission light contained in the second laser beam B2 can be appropriately measured.
  • the MO target pulse energy is set to the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the interference fringe contrast C is equal to or greater than the third predetermined value. According to this, since the MO target pulse energy is set within a range in which the contrast C of the interference fringes is equal to or greater than the third predetermined value, the characteristics of the second laser beam B2 can be kept within the allowable range.
  • the parameters of the second laser beam B2 are the pulse energy Epo of the second laser beam B2, the pulse energy variation ⁇ epo of the second laser beam B2, and the Fabry Contrast C of interference fringes measured by entering the interferometer 17d which is a Perot interferometer.
  • the MO target pulse energy is set to the maximum value among the following first to third candidate values. 1.
  • a first candidate value calculated when the parameter includes the pulse energy Epo of the second laser beam B2, the change in the pulse energy Epo of the second laser beam B2 with respect to the change in the pulse energy Emo of the first laser beam B1 A first candidate value Emot that is the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the ratio ⁇ Epo of the first laser beam B1 is equal to or less than the first predetermined value.
  • a second candidate value Emot which is the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the absolute value
  • a third candidate value calculated when the parameter includes the contrast C of interference fringes which is the minimum value Emot of the pulse energy Emo of the first laser beam B1 at which the contrast C of the interference fringes is equal to or greater than a third predetermined value.
  • a plurality of candidate values are calculated as the minimum value Emot, and by selecting the maximum value among the plurality of candidate values, the second laser The condition that the characteristics of the light B2 are within the allowable range can be satisfied from a plurality of viewpoints.
  • the third embodiment is the same as the first embodiment.
  • FIGS. 15 to 17 schematically show optical paths between the master oscillator MO and the power oscillator PO in the laser system 1d according to the fourth embodiment. 15 to 17, illustration of the chargers 12 and 22, the pulse power modules 13 and 23, the PO energy monitor 17, etc. is omitted.
  • the light received by the optical sensor 16 c of the MO energy monitor 16 includes light L 1 that is output from the master oscillator MO and enters the MO energy monitor 16 .
  • MO energy monitor 16 measures the pulse energy of light including light L1.
  • the MO energy monitor 16 further measures the pulse energy of light including either or both of the following lights L2 and L3.
  • the light received by the optical sensor 16c of the MO energy monitor 16 is output from the master oscillator MO, reflected by the rear mirror 24, and further reflected by the output coupling mirror 15 to the MO energy monitor 16. It contains incident light L2.
  • the pulse energy of light L2 is approximately proportional to the pulse energy of light L1.
  • the MO energy monitor 16 may measure the pulse energy of light including the light L2.
  • light received by the optical sensor 16c of the MO energy monitor 16 is output from the power oscillator PO via the rear mirror 24, reflected by the output coupling mirror 15, and incident on the MO energy monitor 16.
  • the pulse energy of the light L3 is approximately proportional to the pulse energy Epo of the second laser beam B2.
  • the MO energy monitor 16 may measure the pulse energy of light including the light L3.
  • the process (S30a) of setting the MO target pulse energy based on the measurement result of the pulse energy of light including either or both of the light L2 and L3 A process (S40) of controlling the pulse energy of the light containing the to approach the MO target pulse energy is performed. According to this, either or both of the light L2 and L3 are taken into account in both the process of setting the MO target pulse energy (S30a) and the process of controlling the pulse energy (S40), so the present disclosure There is no big problem in the control of
  • the desired characteristics of the second laser beam B2 can be obtained by controlling the pulse energy Emo of the first laser beam B1 without performing a correction operation for excluding the pulse energies of the lights L2 and L3. can be obtained.
  • the operating procedure from the installation of the chamber module to the end of the life of the chamber module in the fourth embodiment, and the process of setting the MO target pulse energy may be the same as in any one of the first to third embodiments.
  • at least one of the following (8) to (11) may be added as a condition for changing the amplification characteristic of the power oscillator PO.
  • the gas pressure inside the laser chamber 10 is out of the predetermined gas pressure range.
  • the change in the gas pressure inside the laser chamber 10 after setting the MO target pulse energy in S30a exceeded a predetermined gas pressure change amount ⁇ P.
  • the high voltage applied between the discharge electrodes 11a and 11b is out of the predetermined voltage range.
  • the predetermined gas pressure range, gas pressure change amount ⁇ P, predetermined voltage range, and voltage change amount ⁇ V may be the same as those described in the first embodiment.
  • the reason why the change in the amplification characteristic of the power oscillator PO can be determined based on the conditions of the gas pressure inside the laser chamber 10 or the high voltage applied between the discharge electrodes 11a and 11b shown in (8) to (11). is as follows.
  • the pulse energy of the light L3 changes.
  • the pulse energy of light L3 may be high.
  • the laser control processor 30 can lower the pulse energy of the light L1 in an attempt to maintain the pulse energy Emo measured by the MO energy monitor 16 at the MO target pulse energy. That is, the high voltage applied between the discharge electrodes 11a and 11b can be lowered, and the gas pressure inside the laser chamber 10 can be lowered. As described above, the gas pressure inside the laser chamber 10 or the high voltage applied between the discharge electrodes 11a and 11b may change due to changes in the amplification characteristics of the power oscillator PO. It is possible to make a determination based on the condition (11).
  • the laser system 1d includes an MO energy monitor 16 arranged in the optical path of the first laser beam B1 between the master oscillator MO and the power oscillator PO.
  • the MO energy monitor 16 measures the pulse energy of light including the light L1 that is output from the master oscillator MO and is incident on the MO energy monitor 16, and measures the pulse energy of light further including either of the following lights L2 and L3. measure. 1.
  • Light L2 is output from the master oscillator MO, reflected by the rear mirror 24 included in the power oscillator PO, further reflected by the output coupling mirror 15 included in the master oscillator MO, and incident on the MO energy monitor 16. 2.
  • the pulse energy Emo of the first laser beam B1 can be controlled to a desired value without performing a correction operation for excluding the pulse energy of the lights L2 and L3.
  • the master oscillator MO is a discharge-pumped gas laser device, and the conditions under which the amplification characteristics of the power oscillator PO change are gas pressure in the master oscillator MO, change in gas pressure, and any of the applied voltage and the change in the applied voltage are out of their set ranges. According to this, by monitoring the gas pressure or applied voltage in the master oscillator MO, it is possible to determine that the amplification characteristic of the power oscillator PO may change, and set an appropriate MO target pulse energy. Otherwise, the fourth embodiment is the same as the first to third embodiments.
  • FIG. 18 schematically shows the configuration of a laser system 1e according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 shows how the power oscillator PO shown in FIG. 18 is viewed from a direction different from that in FIG. 18 and 19, the output direction of the second laser beam B2 output from the power oscillator PO is the Z direction, and the discharge direction between the discharge electrodes 21a and 21b is the V direction.
  • the Z direction and the V direction are perpendicular, and the direction perpendicular to both of them is the H direction.
  • the power oscillator PO is constructed using a Fabry-Perot type optical resonator, whereas in the fifth embodiment, a ring resonator is used to construct the power oscillator PO. is configured.
  • the laser system 1e according to the fifth embodiment includes high reflection mirrors 26a to 26c, an output coupling mirror 27, and a high reflection mirror instead of the rear mirror 24 and the output coupling mirror 25 in the laser system 1a according to the first embodiment. 33. 18 and 19, illustration of the chargers 12 and 22, the pulse power modules 13 and 23, etc. is omitted.
  • the output coupling mirror 27 is made of a material that transmits the first laser beam B1, and one surface thereof is coated with a partially reflective film.
  • the out-coupling mirror 27 and the highly reflective mirror 26a are located outside the laser chamber 20 and near the window 20a.
  • Highly reflective mirrors 26b and 26c are positioned outside laser chamber 20 and near window 20b. In the discharge space between the discharge electrodes 21a and 21b, the optical path from the high reflection mirror 26a to the high reflection mirror 26b and the optical path from the high reflection mirror 26c to the output coupling mirror 27 intersect.
  • the PO energy monitor 17 is arranged in the optical path of the second laser beam B2 output from the power oscillator PO.
  • the first laser beam B1 output from the master oscillator MO is reflected by the high-reflection mirrors 31, 32, and 33 in this order, and reaches the output coupling mirror 27 from outside the resonator of the power oscillator PO. Incident in the H direction.
  • the first laser beam B1 incident on the resonator via the output coupling mirror 27 is reflected by the high reflection mirrors 26a, 26b, and 26c in this order, amplified when passing through the discharge space, and is amplified inside the resonator. from the output coupling mirror 27 in the Z direction.
  • a part of the light incident on the output coupling mirror 27 in the Z direction is reflected in the -H direction, reflected again by the high reflection mirrors 26a, 26b, and 26c and amplified. Another portion of the light incident on the output coupling mirror 27 in the Z direction is transmitted and output as the second laser beam B2.
  • the MO target pulse energy setting process may be the same as in any one of the first to third embodiments.
  • the fifth embodiment has actions similar to those of the first to third embodiments. Otherwise, the fifth embodiment is the same as the first to third embodiments.
  • FIG. 20 schematically shows the configuration of the exposure device 4 connected to the laser system 1a.
  • the laser system 1 a generates pulsed laser light and outputs it to the exposure device 4 .
  • the exposure device 4 includes an illumination optical system 41 and a projection optical system 42 .
  • the illumination optical system 41 illuminates a reticle pattern of a reticle (not shown) arranged on the reticle stage RT with the pulsed laser light incident from the laser system 1a.
  • the projection optical system 42 reduces and projects the pulsed laser beam transmitted through the reticle to form an image on a workpiece (not shown) placed on the workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate, such as a semiconductor wafer, coated with photoresist.
  • the exposure device 4 synchronously translates the reticle stage RT and the workpiece table WT, thereby exposing the workpiece to pulsed laser light reflecting the reticle pattern.
  • an electronic device can be manufactured through a plurality of processes. Any of laser systems 1c, 1d and 1e may be used instead of laser system 1a.

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Abstract

レーザシステムは、第1レーザ光を出力する発振段レーザと、第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、を含む。レーザシステムの制御方法は、増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定することと、条件が満たされると判定した場合に、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパラメータとの関係を取得することと、取得した関係に基づいて第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定することと、を含む。

Description

レーザシステムの制御方法、レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法
 本開示は、レーザシステムの制御方法、レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法に関する。
 近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。たとえば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約248nmのレーザ光を出力するKrFエキシマレーザ装置、ならびに波長約193nmのレーザ光を出力するArFエキシマレーザ装置が用いられる。
 KrFエキシマレーザ装置及びArFエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、350~400pmと広い。そのため、KrF及びArFレーザ光のような紫外線を透過させる材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、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、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子(エタロンやグレーティング等)を含む狭帯域化モジュール(Line Narrow Module:LNM)が備えられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
米国特許出願公開第2006/239309号明細書 特開2006-080279号公報 米国特許出願公開第2018/123312号明細書 米国特許出願公開第2019/280451号明細書
概要
 本開示の1つの観点に係るレーザシステムの制御方法において、レーザシステムは、第1レーザ光を出力する発振段レーザと、第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、を含む。レーザシステムの制御方法は、増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定することと、条件が満たされると判定した場合に、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパラメータとの関係を取得することと、取得した関係に基づいて第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定することと、を含む。
 本開示の1つの観点に係るレーザシステムは、第1レーザ光を出力する発振段レーザと、第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、プロセッサであって、増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定し、条件が満たされると判定した場合に、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパラメータとの関係を取得し、取得した関係に基づいて第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定する、プロセッサと、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、第1レーザ光を出力する発振段レーザと、第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、プロセッサであって、増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定し、条件が満たされると判定した場合に、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパラメータとの関係を取得し、取得した関係に基づいて第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定する、プロセッサと、を備えるレーザシステム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。
 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、比較例に係るレーザシステムの構成を模式的に示す。 図2は、比較例におけるチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順を示すフローチャートである。 図3は、第1の実施形態に係るレーザシステムの構成を模式的に示す。 図4は、第1の実施形態におけるチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順を示すフローチャートである。 図5は、第1の実施形態におけるMO目標パルスエネルギーの設定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図6は、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパルスエネルギーとの関係の計測結果を例示するグラフである。 図7は、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパルスエネルギーの変化の割合との関係を例示するグラフである。 図8は、第2の実施形態におけるMO目標パルスエネルギーの設定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図9は、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきとの関係の計測結果を例示するグラフである。 図10は、第1レーザ光のパルスエネルギーと第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきの変化の割合の絶対値との関係を例示するグラフである。 図11は、第3の実施形態に係るレーザシステムの構成を模式的に示す。 図12は、第3の実施形態におけるMO目標パルスエネルギーの設定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図13は、干渉計によって計測される第2レーザ光による干渉縞の例を示す。 図14は、第1レーザ光のパルスエネルギーと干渉縞のコントラストとの関係を例示するグラフである。 図15は、第4の実施形態に係るレーザシステムにおけるマスターオシレータとパワーオシレータとの間の光路を模式的に示す。 図16は、第4の実施形態に係るレーザシステムにおけるマスターオシレータとパワーオシレータとの間の光路を模式的に示す。 図17は、第4の実施形態に係るレーザシステムにおけるマスターオシレータとパワーオシレータとの間の光路を模式的に示す。 図18は、第5の実施形態に係るレーザシステムの構成を模式的に示す。 図19は、図18に示されるパワーオシレータを図18と異なる方向から見た様子を示す。 図20は、レーザシステムに接続された露光装置の構成を概略的に示す。
実施形態
<内容>
1.比較例
 1.1 構成
  1.1.1 マスターオシレータMO
  1.1.2 MOエネルギーモニタ16、高反射ミラー31及び32
  1.1.3 パワーオシレータPO
  1.1.4 POエネルギーモニタ17及びシャッター18
  1.1.5 レーザ制御プロセッサ30
 1.2 動作
  1.2.1 レーザ制御プロセッサ30
  1.2.2 マスターオシレータMO
  1.2.3 MOエネルギーモニタ16、高反射ミラー31及び32
  1.2.4 パワーオシレータPO
  1.2.5 POエネルギーモニタ17及びシャッター18
  1.2.6 電圧制御
  1.2.7 ガス圧制御
  1.2.8 MO目標パルスエネルギーの設定
 1.3 比較例の課題
2.第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを計測してMO目標パルスエネルギーを設定するレーザシステム1a
 2.1 構成
 2.2 動作
 2.3 MO目標パルスエネルギーの設定処理
 2.4 作用
3.第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoを計測してMO目標パルスエネルギーを設定するレーザシステム1a
 3.1 動作
 3.2 作用
4.第2レーザ光B2による干渉縞のコントラストCを計測してMO目標パルスエネルギーを設定するレーザシステム1c
 4.1 構成
 4.2 動作
 4.3 他の構成例
 4.4 作用
5.MOエネルギーモニタ16がマスターオシレータMOの出力光以外の光も受光するレーザシステム1d
 5.1 構成及び動作
 5.2 作用
6.リング共振器を含むレーザシステム1e
 6.1 構成
 6.2 動作
 6.3 作用
7.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 構成
 図1は、比較例に係るレーザシステム1の構成を模式的に示す。レーザシステム1は、マスターオシレータMOと、パワーオシレータPOと、MOエネルギーモニタ16と、POエネルギーモニタ17と、シャッター18と、レーザ制御プロセッサ30と、高反射ミラー31及び32と、を含む。レーザシステム1は露光装置4に接続されている。
 1.1.1 マスターオシレータMO
 マスターオシレータMOは、レーザチャンバ10と、一対の放電電極11a及び11bと、充電器12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、出力結合ミラー15と、圧力センサP1と、を含む。狭帯域化モジュール14と出力結合ミラー15とが、光共振器を構成する。レーザチャンバ10は、光共振器の光路に配置されている。マスターオシレータMOは放電励起式のガスレーザ装置であり、本開示における発振段レーザに相当する。
 レーザチャンバ10には、例えばレアガスとしてアルゴンガス又はクリプトンガス、ハロゲンガスとしてフッ素ガス、バッファガスとしてネオンガス等を含むレーザガスが封入される。レーザチャンバ10の両端にはウインドウ10a及び10bが設けられている。
 充電器12は、パルスパワーモジュール13に供給するための電気エネルギーを保持する。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。充電器12はパルスパワーモジュール13の充電コンデンサに接続される。パルスパワーモジュール13の充電コンデンサは放電電極11aに接続される。放電電極11bは接地電位に接続される。
 狭帯域化モジュール14は、プリズム14aとグレーティング14bとを含む。狭帯域化モジュール14の代わりに、高反射ミラーが用いられてもよい。
 出力結合ミラー15は、狭帯域化モジュール14の選択波長の光を透過させる材料で構成され、その1つの面には部分反射膜がコーティングされている。出力結合ミラー15は本開示における第2の部分反射ミラーに相当する。
 圧力センサP1は、レーザチャンバ10に取り付けられている。
 1.1.2 MOエネルギーモニタ16、高反射ミラー31及び32
 MOエネルギーモニタ16と、高反射ミラー31及び32とは、マスターオシレータMOから出力されたパルスレーザ光である第1レーザ光B1の光路に配置されている。MOエネルギーモニタ16は本開示におけるエネルギーモニタに相当する。
 MOエネルギーモニタ16は、第1レーザ光B1の光路に位置するビームスプリッタ16aと、ビームスプリッタ16aによって反射された光の光路に位置する光センサ16cと、を含む。ビームスプリッタ16aと光センサ16cとの間に図示しない集光光学系が配置されていてもよい。光センサ16cは、MOエネルギーモニタ16に入射した第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoに応じた電気信号を出力するように構成されている。
 MOエネルギーモニタ16は、高反射ミラー31及び32の間に配置される場合に限定されない。MOエネルギーモニタ16は、マスターオシレータMOと高反射ミラー31との間に配置されてもよく、高反射ミラー32とパワーオシレータPOとの間に配置されてもよい。
 高反射ミラー31及び32は、それぞれ図示しないアクチュエータによって位置及び姿勢を変更できるように構成されている。高反射ミラー31及び32は、第1レーザ光B1のパワーオシレータPOへの入射位置及び入射方向を調整するためのビームステアリングユニットを構成する。
 1.1.3 パワーオシレータPO
 パワーオシレータPOは、MOエネルギーモニタ16と、上記ビームステアリングユニットと、を通過した第1レーザ光B1の光路に配置されている。
 パワーオシレータPOは、レーザチャンバ20と、一対の放電電極21a及び21bと、充電器22と、パルスパワーモジュール23と、リアミラー24と、出力結合ミラー25と、圧力センサP2と、を含む。レーザチャンバ20にはウインドウ20a及び20bが設けられている。パワーオシレータPOは放電励起式のガスレーザ装置であり、本開示における増幅段レーザに相当する。
 リアミラー24は、第1レーザ光B1を透過させる材料で構成され、その1つの面には部分反射膜がコーティングされている。リアミラー24は本開示における第1の部分反射ミラーに相当する。リアミラー24の反射率は、出力結合ミラー25の反射率より高く設定されている。リアミラー24と、出力結合ミラー25とが、ファブリ・ペロー型の光共振器を構成する。パルスパワーモジュール23には、スイッチ23aが含まれる。
 他の点については、パワーオシレータPOの上述の構成要素は、マスターオシレータMOの対応する構成要素と同様である。
 1.1.4 POエネルギーモニタ17及びシャッター18
 POエネルギーモニタ17は、パワーオシレータPOから出力されたパルスレーザ光である第2レーザ光B2の光路に配置されている。POエネルギーモニタ17は、ビームスプリッタ17aと、光センサ17cと、を含む。これらの構成要素は、MOエネルギーモニタ16の対応する構成要素と同様である。
 シャッター18は、POエネルギーモニタ17を通過した第2レーザ光B2の光路に配置されている。シャッター18は、第2レーザ光B2を露光装置4へ向けて通過させる第1の状態と、第2レーザ光B2を遮断して露光装置4への出力を停止する第2の状態とに切り替えられるように構成されている。
 1.1.5 レーザ制御プロセッサ30
 レーザ制御プロセッサ30は、制御プログラムが記憶されたメモリ302と、制御プログラムを実行するCPU301と、を含む処理装置である。レーザ制御プロセッサ30は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。レーザ制御プロセッサ30は本開示におけるプロセッサに相当する。
 1.2 動作
 1.2.1 レーザ制御プロセッサ30
 レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1の目標パルスエネルギーを設定する。第1レーザ光B1の目標パルスエネルギーを以下ではMO目標パルスエネルギーとする。
 レーザ制御プロセッサ30は、さらに、露光装置4から第2レーザ光B2の目標パルスエネルギーの設定データを受信する。露光装置4から受信した目標パルスエネルギーを以下ではPO目標パルスエネルギーとする。
 レーザ制御プロセッサ30は、MO及びPO目標パルスエネルギーに基づいて、充電器12及び22にそれぞれ充電電圧の設定データを送信する。また、レーザ制御プロセッサ30は、パルスパワーモジュール13及び23にトリガ信号を送信する。
 1.2.2 マスターオシレータMO
 パルスパワーモジュール13は、レーザ制御プロセッサ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、この高電圧を放電電極11a及び11bの間に印加する。
 放電電極11a及び11bの間に高電圧が印加されると、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、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する。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波長の光を放出する。
 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の外部に出射する。レーザチャンバ10のウインドウ10aから出射した光は、プリズム14aによってビーム幅を拡大させられて、グレーティング14bに入射する。
 プリズム14aからグレーティング14bに入射した光は、グレーティング14bの複数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る。
 プリズム14aは、グレーティング14bからの回折光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に戻す。
 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、他の一部を反射してレーザチャンバ10内に戻す。
 このようにして、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る。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。こうしてレーザ発振し狭帯域化された光が、出力結合ミラー15から第1レーザ光B1として出力される。
 1.2.3 MOエネルギーモニタ16、高反射ミラー31及び32
 MOエネルギーモニタ16は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを検出し、検出結果をレーザ制御プロセッサ30に出力する。
 高反射ミラー31及び32は、第1レーザ光B1をパワーオシレータPOのリアミラー24に導く。
 1.2.4 パワーオシレータPO
 パルスパワーモジュール23は、レーザ制御プロセッサ30からトリガ信号を受信すると、充電器22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、この高電圧を放電電極21a及び21bの間に印加する。放電電極21a及び21bの間に放電が起こるタイミングと、第1レーザ光B1がリアミラー24及びウインドウ20aを介してレーザチャンバ20内に入射するタイミングとが同期するように、パルスパワーモジュール13へのトリガ信号に対するパルスパワーモジュール23へのトリガ信号の遅延時間が設定される。
 第1レーザ光B1は、リアミラー24と出力結合ミラー25との間で往復し、放電電極21a及び21bの間の放電空間を通過する度に増幅される。増幅された光が、出力結合ミラー25から第2レーザ光B2として出力される。
 1.2.5 POエネルギーモニタ17及びシャッター18
 POエネルギーモニタ17は、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを検出し、検出結果をレーザ制御プロセッサ30に出力する。
 シャッター18は、第2レーザ光B2を露光装置4へ出力する場合には第2レーザ光B2を通過させる第1の状態に制御される。シャッター18は、レーザシステム1の初期調整などにおいて露光装置4への出力を停止する場合には第2レーザ光B2を遮断する第2の状態に制御される。
 1.2.6 電圧制御
 レーザ制御プロセッサ30は、MO目標パルスエネルギーとMOエネルギーモニタ16から受信した第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoとに基づいて、充電器12の充電電圧をフィードバック制御する。
 レーザ制御プロセッサ30は、PO目標パルスエネルギーとPOエネルギーモニタ17から受信した第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoとに基づいて、充電器22の充電電圧をフィードバック制御する。
 マスターオシレータMO及びパワーオシレータPOによるレーザ発振を繰り返すうちに、放電電極11a、11b、21a、22b、及びその他の光学素子が劣化することがある。すると、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmo及び第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoをそれぞれの目標値付近に制御するために必要な充電電圧が次第に高くなる。
 1.2.7 ガス圧制御
 マスターオシレータMOにおいて、充電器12の充電電圧が閾値を超えた場合、レーザ制御プロセッサ30は、図示しないガス供給装置を制御し、レーザチャンバ10の内部にレーザガスを注入させてレーザチャンバ10の内部のガス圧を高くする。ガス圧を高くすることにより、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを目標値付近に制御するために必要な充電電圧を低くすることができる。
 マスターオシレータMOによるレーザ発振をさらに繰り返すうちに、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを目標値付近に制御するために必要な充電電圧が再び高くなり得る。充電器12の充電電圧が閾値を超えた場合、レーザ制御プロセッサ30は、レーザチャンバ10の内部に再びレーザガスを注入させてレーザチャンバ10の内部のガス圧をさらに高くする。従って、マスターオシレータMOによるレーザ発振を長時間行ううちに、レーザチャンバ10の内部のガス圧が次第に高くなる。
 パワーオシレータPOにおいても同様に、レーザチャンバ20の内部のガス圧が次第に高くなる。
 圧力センサP1及びP2は、それぞれレーザチャンバ10及び20の内部のガス圧を検出し、検出結果をレーザ制御プロセッサ30に送信する。レーザチャンバ10の内部のガス圧が上限値を超えた場合、マスターオシレータMOのチャンバモジュールの交換が必要になり得る。レーザチャンバ20の内部のガス圧が上限値を超えた場合、パワーオシレータPOのチャンバモジュールの交換が必要になり得る。
 1.2.8 MO目標パルスエネルギーの設定
 図2は、比較例におけるチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順を示すフローチャートである。
 S10において、装置の導入又はチャンバモジュールの交換が行われる。装置とはマスターオシレータMO又はパワーオシレータPOである。チャンバモジュールとはマスターオシレータMO又はパワーオシレータPOのチャンバモジュールである。マスターオシレータMOのチャンバモジュールはレーザチャンバ10及び放電電極11a及び11bを含むモジュールである。パワーオシレータPOのチャンバモジュールはレーザチャンバ20及び放電電極21a及び21bを含むモジュールである。
 これにより、新品のチャンバモジュールが設置される。
 S20において、初期調整が行われる。初期調整は、光学素子のアライメントや、レーザチャンバ10又は20に充填するレーザガスの調整などを含む。初期調整においては、第2レーザ光B2を遮断するためにレーザ制御プロセッサ30がシャッター18を第2の状態に制御する。
 S30において、レーザ制御プロセッサ30は、MO目標パルスエネルギーを設定する。ここで設定されたMO目標パルスエネルギーは本フローチャートの運転手順が終了するまで同じ値に固定される。
 S40において、レーザ制御プロセッサ30は、第2レーザ光B2を露光装置4へ出力するためのレーザ発振を行うようレーザシステム1を制御する。レーザ制御プロセッサ30は、第2レーザ光B2を露光装置4へ向けて通過させるためにシャッター18を第1の状態に制御する。また、レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmo及び第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを制御するために充電器12及び22の充電電圧を制御する。
 露光動作の開始後、レーザ制御プロセッサ30は、一定期間ごとにS50の判定を行う。S50の判定は、チャンバモジュールの交換を行うか否かの判定である。
 レーザ制御プロセッサ30は、例えば次の(1)~(4)のいずれかの基準が満たされる場合にチャンバモジュールの交換を行うと判定する。
 (1)S10における装置の導入又はチャンバモジュールの交換後の発振パルス数が第1パルス数Smに達した。
 (2)S10における装置の導入又はチャンバモジュールの交換後の経過時間が第1経過時間Tmに達した。
 (3)レーザチャンバ10又は20の内部のガス圧が上限値を超えた。
 (4)放電電極11a及び11bの間、又は放電電極21a及び21bの間に印加される高電圧が上限値を超えた。
 ここで、第1パルス数Smは、例えば30×10パルス以上、50×10パルス以下の範囲で設定される。第1経過時間Tmは、例えば1年以上、2年以下の範囲で設定される。ガス圧の上限値は、例えば350kPa以上、420kPa以下の範囲で設定される。高電圧の上限値は、例えば25kV以上、28kV以下の範囲で設定される。高電圧が上限値を超えたか否かは、充電器12又は22の充電電圧に基づいて判定されてもよい。
 マスターオシレータMO及びパワーオシレータPOのうちの一方だけが上述の(1)~(4)のいずれかの基準を満たす場合に、上記一方のチャンバモジュールだけを交換してもよいし、両方のチャンバモジュールを交換してもよい。
 レーザ制御プロセッサ30は、チャンバモジュールの交換を行わないと判定した場合(S50:NO)、S40に戻って露光動作を続ける。レーザ制御プロセッサ30がチャンバモジュールの交換を行うと判定した場合(S50:YES)、本フローチャートの運転手順が終了する。
 1.3 比較例の課題
 第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoは、第2レーザ光B2の望ましい特性を得る観点からは高い方が好ましいが、レーザチャンバ10及び20の寿命を延ばす観点からは低い方が好ましい。比較例においては、MO目標パルスエネルギーは上述のS30において設定された値に固定されるが、その場合には次の(1)~(3)の課題がある。
 (1)PO目標パルスエネルギーに応じて、MO目標パルスエネルギーの最適値が異なる場合がある。例えば、MO目標パルスエネルギーがPO目標パルスエネルギーを10mJとした場合の最適値に設定されていて、PO目標パルスエネルギーが15mJに変更された場合には、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoがPO目標パルスエネルギーを15mJとした場合の最適値より低くなる。このため、第2レーザ光B2の特性が、期待される特性より悪くなってしまう可能性がある。また、MO目標パルスエネルギーがPO目標パルスエネルギーを15mJとした場合の最適値に設定されていて、PO目標パルスエネルギーが10mJに変更された場合には、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoがPO目標パルスエネルギーを10mJとした場合の最適値より高くなる。このため、レーザチャンバ10の寿命が、期待される長さより短くなってしまう可能性がある。
 (2)レーザチャンバ20及びその後段の光学素子が劣化すると、パワーオシレータPOの発振条件が変化し、MO目標パルスエネルギーの最適値が高くなる場合がある。その場合、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoが最適値より低くなる。このため、第2レーザ光B2の特性が、期待される特性より悪くなってしまう可能性がある。また、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoをPO目標パルスエネルギーに維持するために充電器22の充電電圧を高くする必要がある。このため、レーザチャンバ20の寿命が、期待される長さより短くなってしまう可能性がある。
 (3)パワーオシレータPOの個体差により、MO目標パルスエネルギーの最適値が異なる場合がある。例えば、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoが最適値より低い場合には、第2レーザ光B2の特性が、期待される特性より悪くなってしまう可能性がある。逆に、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoが最適値より高い場合には、レーザチャンバ10の寿命が、期待される長さより短くなってしまう可能性がある。
 以下に説明するいくつかの実施形態においては、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件を判定する。この条件が満たされる場合に、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパラメータとを実測してこれらの関係を取得し、取得した関係に基づいてMO目標パルスエネルギーを設定する。これにより、パワーオシレータPOの増幅特性の変化に応じて適切なMO目標パルスエネルギーを設定し得る。
2.第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを計測してMO目標パルスエネルギーを設定するレーザシステム1a
 2.1 構成
 図3は、第1の実施形態に係るレーザシステム1aの構成を模式的に示す。レーザシステム1aは、レーザ制御プロセッサ30が露光装置4からMO目標パルスエネルギーの設定許可を受信してMO目標パルスエネルギーを設定する点で、比較例と異なる。
 他の点については、第1の実施形態の構成は比較例と同様である。
 2.2 動作
 図4は、第1の実施形態におけるチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順を示すフローチャートである。
 S10及びS20は、比較例において対応する手順と同様である。
 S30aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、MO目標パルスエネルギーを設定する。この処理の詳細については図5~図7を参照しながら後述する。S30aの処理は本フローチャートの運転手順が終了するまでに複数回行われる可能性があり、その度に新たなMO目標パルスエネルギーが設定される可能性がある。S30aにおいては、第2レーザ光B2の露光装置4への出力を停止するためにレーザ制御プロセッサ30がシャッター18を第2の状態に制御する。
 S40及びS50は、比較例において対応する手順と同様である。但し、レーザ制御プロセッサ30がチャンバモジュールの交換を行わないと判定した場合(S50:NO)、S60aに進む。
 S60aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件が満たされるか否かを判定する。例えば次の(1)~(7)のいずれかが満たされる場合に、条件が満たされると判定される。
 (1)S30aにおけるMO目標パルスエネルギーの設定後の発振パルス数が第2パルス数Soに達した。
 (2)S30aにおけるMO目標パルスエネルギーの設定後の経過時間が第2経過時間Toに達した。
 (3)レーザチャンバ20の内部のガス圧が所定のガス圧範囲外となった。
 (4)S30aにおけるMO目標パルスエネルギーの設定後のレーザチャンバ20の内部のガス圧の変化が所定のガス圧変化量ΔPを超えた。
 (5)放電電極21a及び21bの間に印加される高電圧が所定の電圧範囲外となった。
 (6)S30aにおけるMO目標パルスエネルギーの設定後の放電電極21a及び21bの間に印加される高電圧の変化が所定の電圧変化量ΔVを超えた。
 (7)露光装置4からPO目標パルスエネルギーを変更する設定データを受信した。
 ここで、第2パルス数Soは、第1パルス数Smより小さい値であり、例えば0.5×10パルス以上、2×10パルス以下の範囲で設定される。第2経過時間Toは、第1経過時間Tmより小さい値であり、例えば7日以上、15日以下の範囲で設定される。所定のガス圧範囲は、例えば220kPa以上、350kPa以下の範囲である。ガス圧変化量ΔPは、例えば50kPa以上、150kPa以下の範囲で設定される。所定の電圧範囲は、例えば20kV以上、25kV以下の範囲である。電圧変化量ΔVは、例えば0.5kV以上、1kV以下の範囲で設定される。放電電極21a及び21bの間に印加される高電圧は、充電器22の充電電圧に基づいて計算されてもよい。
 レーザ制御プロセッサ30は、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件が満たされないと判定した場合(S60a:NO)、S40に戻って露光動作を続ける。レーザ制御プロセッサ30は、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件が満たされると判定した場合(S60a:YES)、S70aに進む。
 S70aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、MO目標パルスエネルギーの設定許可を露光装置4に要求する。
 S80aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、MO目標パルスエネルギーの設定が露光装置4から許可されたか否かを判定する。MO目標パルスエネルギーの設定が許可されない場合(S80a:NO)、レーザ制御プロセッサ30は、MO目標パルスエネルギーの設定が許可されるまで待機する。MO目標パルスエネルギーの設定が許可された場合(S80a:YES)、レーザ制御プロセッサ30は、S30aに戻ってMO目標パルスエネルギーを再度設定する。
 2.3 MO目標パルスエネルギーの設定処理
 図5は、第1の実施形態におけるMO目標パルスエネルギーの設定処理の詳細を説明するフローチャートである。図5に示される処理は、図4のS30aのサブルーチンに相当する。
 S31において、レーザ制御プロセッサ30は、パワーオシレータPOの発振条件を設定する。パワーオシレータPOの発振条件は、充電器22の充電電圧及びレーザチャンバ20の内部のガス圧を含む。パワーオシレータPOの発振条件はPO目標パルスエネルギーに応じて異なる。パワーオシレータPOの発振条件は、露光装置4から受信したPO目標パルスエネルギーに基づいて設定されてもよい。
 S32aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoとして複数の値を設定し、個々の値に対して第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを計測する。S31において設定された発振条件は、S32aの処理が終了するまで変更されずに維持される。レーザ制御プロセッサ30は、計測の結果から第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoとの関係を取得する。第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoは、本開示におけるパラメータの一例である。
 図6は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoとの関係の計測結果を例示するグラフである。図6においては、PO目標パルスエネルギーが10mJである場合のパワーオシレータPOの第1の発振条件における計測結果と、PO目標パルスエネルギーが15mJである場合のパワーオシレータPOの第2の発振条件における計測結果と、が示されている。
 図5のS33aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの変化に対する第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの変化の割合ΔEpoが第1の所定値以下となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotを特定する。第1の所定値は例えば1である。
 図7は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの変化の割合ΔEpoとの関係を例示するグラフである。図6に示される第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの関数とみなした場合、図7に示される変化の割合ΔEpoは、パルスエネルギーEpoをパルスエネルギーEmoで微分した結果に相当する。
 第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの変化の割合ΔEpoは、本開示における第2レーザ光B2の特性の一例である。変化の割合ΔEpoは、第1の所定値である1以下とすることが望ましい。すなわち、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを1mJ変化させたときの第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの変化が1mJ以下であることが望ましい。
 図7から、第1の発振条件において変化の割合ΔEpoが1となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを求めることで、第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となるパルスエネルギーEmoの最小値Emotが求められる。第1の発振条件において第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となるパルスエネルギーEmoの最小値Emotを、図7にEmot10として示す。
 図7から、第2の発振条件において変化の割合ΔEpoが1となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを求めることで、第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となるパルスエネルギーEmoの最小値Emotが求められる。第2の発振条件において第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となるパルスエネルギーEmoの最小値Emotを、図7にEmot15として示す。
 第1の所定値は1とされる場合に限られず、0.5以上、2.0以下の範囲で設定されてもよい。
 図5のS34において、レーザ制御プロセッサ30は、最小値EmotをMO目標パルスエネルギーに設定する。S34の後、レーザ制御プロセッサ30は本フローチャートの処理を終了し、図4に示される処理に戻る。
 2.4 作用
 (1)第1の実施形態において、レーザシステム1aは、第1レーザ光B1を出力するマスターオシレータMOと、第1レーザ光B1を増幅して第2レーザ光B2を出力するパワーオシレータPOと、を含む。レーザシステム1aの制御方法は、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件を判定することと、条件が満たされると判定した場合に、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパラメータとの関係を取得することと、取得した関係に基づいてMO目標パルスエネルギーを設定することと、を含む。
 これによれば、パワーオシレータPOの増幅特性が変化すると判定した場合に第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパラメータとの関係を取得してMO目標パルスエネルギーを設定するので、パワーオシレータPOの増幅特性の変化に応じて適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (2)第1の実施形態において、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件は、MO目標パルスエネルギーを前回設定した後の発振パルス数及び経過時間のいずれかがそれぞれの設定値である第2パルス数So及び第2経過時間Toに達したことを含んでもよい。
 これによれば、発振パルス数又は経過時間に応じて、パワーオシレータPOのチャンバモジュールが劣化してパワーオシレータPOの増幅特性が変化し得ることを判定し、適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (3)第1の実施形態において、パワーオシレータPOはガスレーザ装置であり、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件は、パワーオシレータPOにおけるガス圧及びガス圧の変化のいずれかがそれぞれの設定範囲外となったことを含んでもよい。
 これによれば、パワーオシレータPOにおけるガス圧を監視することによりパワーオシレータPOの増幅特性が変化し得ることを判定し、適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (4)第1の実施形態において、パワーオシレータPOは放電励起式のガスレーザ装置であり、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件は、パワーオシレータPOにおける印加電圧及び印加電圧の変化のいずれかがそれぞれの設定範囲外となったことを含んでもよい。
 これによれば、パワーオシレータPOにおける印加電圧を監視することによりパワーオシレータPOの増幅特性が変化し得ることを判定し、適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (5)第1の実施形態において、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件は、PO目標パルスエネルギーを変更することを含んでもよい。
 これによれば、PO目標パルスエネルギーを変更する場合にパワーオシレータPOの増幅特性が変化し得ることを判定し、適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (6)第1の実施形態において、レーザシステム1aは露光装置4に接続され、第2レーザ光B2を露光装置4に出力するように構成されている。第1の実施形態においては、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件が満たされると判定した場合に、第2レーザ光B2の露光装置4への出力を停止して第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパラメータとを計測する。これにより、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパラメータとの関係を取得する。
 これによれば、露光装置4への出力を停止するので、露光に用いられるレーザ光の特性とは別に第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパラメータとの関係を取得できる。
 (7)第1の実施形態において、MO目標パルスエネルギーは、第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotに設定される。
 これによれば、第2レーザ光B2の望ましい特性を得るための条件を満足する範囲での最小値EmotをMO目標パルスエネルギーとすることにより、レーザチャンバ10及び20の寿命が短くなることを抑制し得る。
 (8)第1の実施形態において、第2レーザ光B2のパラメータは、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoである。
 これによれば、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoとの関係に基づいて適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (9)第1の実施形態において、MO目標パルスエネルギーは、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの変化に対する第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの変化の割合ΔEpoが第1の所定値以下となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotに設定される。
 これによれば、変化の割合ΔEpoが第1の所定値以下となる範囲でMO目標パルスエネルギーを設定するので、パルスエネルギーEpoの意図しない変動を抑制し得る。
 その他の点については、第1の実施形態は比較例と同様である。
3.第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoを計測してMO目標パルスエネルギーを設定するレーザシステム1a
 3.1 動作
 図8は、第2の実施形態におけるMO目標パルスエネルギーの設定処理の詳細を説明するフローチャートである。図8に示される処理は、図4のS30aのサブルーチンに相当する。第2の実施形態の構成及びチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順は、第1の実施形態と同様である。
 S31の処理は、第1の実施形態と同様である。
 S32bにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoとして複数の値を設定し、個々の値に対して第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoを計測する。S31において設定された発振条件は、S32bの処理が終了するまで変更されずに維持される。レーザ制御プロセッサ30は、計測の結果から第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoとの関係を取得する。第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoは、本開示におけるパラメータの一例である。
 パルスエネルギーばらつきσepoは、例えば変動係数であって以下の式で算出される。
   σepo=Eposd/Epoavg
第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを一定値として第2レーザ光B2の複数のパルスについてパルスエネルギーEpoを計測したとき、EposdはパルスエネルギーEpoの標準偏差であり、EpoavgはパルスエネルギーEpoの相加平均である。
 図9は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoとの関係の計測結果を例示するグラフである。パルスエネルギーばらつきσepoは百分率で表されてもよい。
 図8のS33bにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの変化に対する第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoの変化の割合の絶対値|Δσepo|が第2の所定値以下となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotを特定する。第2の所定値は例えば0.4である。
 図10は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoの変化の割合の絶対値|Δσepo|との関係を例示するグラフである。図9に示される第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoを第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの関数とみなした場合、図10に示される変化の割合の絶対値|Δσepo|は、パルスエネルギーばらつきσepoをパルスエネルギーEmoで微分した結果の絶対値に相当する。
 第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoの変化の割合の絶対値|Δσepo|は、本開示における第2レーザ光B2の特性の一例である。変化の割合の絶対値|Δσepo|は、第2の所定値である0.4以下とすることが望ましい。すなわち、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを1mJ変化させたときの第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの標準偏差Eposdの変化が、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの相加平均Epoavgの0.4%以下であることが望ましい。
 図10から、変化の割合の絶対値|Δσepo|が0.4となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを求めることで、第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となるパルスエネルギーEmoの最小値Emotが求められる。
 第2の所定値は0.4とされる場合に限られず、0.2以上、1.5以下の範囲で設定されてもよい。
 図8のS34の処理は、第1の実施形態と同様である。S34の後、レーザ制御プロセッサ30は本フローチャートの処理を終了し、図4に示される処理に戻る。
 3.2 作用
 (10)第2の実施形態において、第2レーザ光B2のパラメータは、第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoである。
 これによれば、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoとの関係に基づいて適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (11)第2の実施形態において、MO目標パルスエネルギーは、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの変化に対する第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoの変化の割合の絶対値|Δσepo|が第2の所定値以下となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotに設定される。
 これによれば、変化の割合の絶対値|Δσepo|が第2の所定値以下となる範囲でMO目標パルスエネルギーを設定するので、第2レーザ光B2の特性を許容範囲内とし得る。
 その他の点については、第2の実施形態は第1の実施形態と同様である。
4.第2レーザ光B2による干渉縞のコントラストCを計測してMO目標パルスエネルギーを設定するレーザシステム1c
 4.1 構成
 図11は、第3の実施形態に係るレーザシステム1cの構成を模式的に示す。第3の実施形態に係るレーザシステム1cは、POエネルギーモニタ17にビームスプリッタ17b及び干渉計17dが加えられている点で、第1及び第2の実施形態と異なる。
 ビームスプリッタ17bは、ビームスプリッタ17aと光センサ17cとの間の光路に配置されている。干渉計17dは、ビームスプリッタ17bによって反射された光の光路に配置されている。干渉計17dは、図示しない拡散板、エタロン、集光レンズ、及び光センサを含むファブリ・ペロー干渉計である。干渉計17dの光センサは多数の受光素子がライン状に配置されたラインセンサでもよい。干渉計17dは、第2レーザ光B2による干渉縞を計測し、計測結果をレーザ制御プロセッサ30に送信するように構成されている。
 4.2 動作
 図12は、第3の実施形態におけるMO目標パルスエネルギーの設定処理の詳細を説明するフローチャートである。図12に示される処理は、図4のS30aのサブルーチンに相当する。第3の実施形態のチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順は、第1の実施形態と同様である。
 S31の処理は、第1の実施形態と同様である。
 S32cにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoとして複数の値を設定し、個々の値に対して第2レーザ光B2による干渉縞のコントラストCを計測する。S31において設定された発振条件は、S32cの処理が終了するまで変更されずに維持される。レーザ制御プロセッサ30は、計測の結果から第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと第2レーザ光B2による干渉縞のコントラストCとの関係を取得する。
 図13は、干渉計17dによって計測される第2レーザ光B2による干渉縞の例を示す。図13の横軸はチャンネル番号を示し、このチャンネル番号は干渉計17dの光センサを構成する個々の受光素子の番号に相当する。
 干渉縞のコントラストCは例えば以下の式で算出される。
   C=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)
Imaxは干渉縞における光強度の最大値であり、Iminは干渉縞における光強度の最小値である。
 図12のS33cにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、干渉縞のコントラストCが第3の所定値以上となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotを特定する。第3の所定値は例えば0.9である。
 図14は、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoと干渉縞のコントラストCとの関係を例示するグラフである。
 干渉縞のコントラストCは、本開示におけるパラメータの一例であるとともに、本開示における第2レーザ光B2の特性の一例である。干渉縞のコントラストCは、第2レーザ光B2に含まれる自然放射増幅光の割合に関係する。自然放射増幅光の割合が高いほど、干渉縞のコントラストCは低くなる。自然放射増幅光の割合が低く、干渉縞のコントラストCが高い方が好ましい。干渉縞のコントラストCは、第3の所定値である0.9以上とすることが望ましい。
 図14から、干渉縞のコントラストCが0.9となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを求めることで、第2レーザ光B2の特性が許容範囲内となるパルスエネルギーEmoの最小値Emotが求められる。
 第3の所定値は0.9とされる場合に限られず、0.7以上、0.95以下の範囲で設定されてもよい。
 図12のS34の処理は、第1の実施形態と同様である。S34の後、レーザ制御プロセッサ30は本フローチャートの処理を終了し、図4に示される処理に戻る。
 4.3 他の構成例
 第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの複数の値について計測される第2レーザ光B2のパラメータは、干渉縞のコントラストCに限定されない。また、第2レーザ光B2のパラメータは、第1の実施形態における第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoや、第2の実施形態における第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoに限定されない。第2レーザ光B2のパラメータは、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoと、第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoと、干渉縞のコントラストCと、のうちの2つ以上を含むようにしてもよい。
 MO目標パルスエネルギーは、第1~第3の実施形態においてそれぞれ説明した最小値Emotのうちの最大値に設定されてもよい。
 4.4 作用
 (12)第3の実施形態において、第2レーザ光B2のパラメータは、第2レーザ光B2に含まれる自然放射増幅光の割合に関するパラメータである。
 これによれば、第2レーザ光B2に含まれる自然放射増幅光の割合に関するパラメータに基づいて適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 (13)第3の実施形態において、第2レーザ光B2に含まれる自然放射増幅光の割合に関するパラメータは、第2レーザ光B2をファブリ・ペロー干渉計である干渉計17dに入射させて計測される干渉縞のコントラストCである。
 これによれば、干渉計17dを用いることにより、第2レーザ光B2に含まれる自然放射増幅光の割合に関するパラメータを計測できる。
 (14)第3の実施形態において、干渉縞のコントラストCは、干渉縞における光強度の最大値Imax及び最小値Iminに基づいて、(Imax-Imin)/(Imax+Imin)で算出される。
 これによれば、第2レーザ光B2に含まれる自然放射増幅光の割合を適切に計測できる。
 (15)第3の実施形態において、MO目標パルスエネルギーは、干渉縞のコントラストCが第3の所定値以上となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotに設定される。
 これによれば、干渉縞のコントラストCが第3の所定値以上となる範囲でMO目標パルスエネルギーを設定するので、第2レーザ光B2の特性を許容範囲内とし得る。
 (16)第3の実施形態において、第2レーザ光B2のパラメータは、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoと、第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoと、第2レーザ光B2をファブリ・ペロー干渉計である干渉計17dに入射させて計測される干渉縞のコントラストCと、のうちの2つ以上を含む。MO目標パルスエネルギーは、以下の第1~第3の候補値のうちの最大値に設定される。
1.パラメータが第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoを含む場合に算出される第1の候補値であって、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの変化に対する第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoの変化の割合ΔEpoが第1の所定値以下となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotである第1の候補値
2.パラメータが第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoを含む場合に算出される第2の候補値であって、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの変化に対する第2レーザ光B2のパルスエネルギーばらつきσepoの変化の割合の絶対値|Δσepo|が第2の所定値以下となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotである第2の候補値
3.パラメータが干渉縞のコントラストCを含む場合に算出される第3の候補値であって、干渉縞のコントラストCが第3の所定値以上となる第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoの最小値Emotである第3の候補値
 これによれば、レーザチャンバ10の寿命を延ばす観点から最小値Emotとして複数の候補値を算出し、複数の候補値のうちの最大値を選ぶことで、第2レーザ光B2の特性が許容範囲内であるという条件を複数の観点で満たすことができる。
 その他の点については、第3の実施形態は第1の実施形態と同様である。
5.MOエネルギーモニタ16がマスターオシレータMOの出力光以外の光も受光するレーザシステム1d
 5.1 構成及び動作
 図15~図17は、第4の実施形態に係るレーザシステム1dにおけるマスターオシレータMOとパワーオシレータPOとの間の光路を模式的に示す。図15~図17において、充電器12及び22、パルスパワーモジュール13及び23、POエネルギーモニタ17等の図示は省略されている。
 図15に示されるように、MOエネルギーモニタ16の光センサ16cが受光する光は、マスターオシレータMOから出力されてMOエネルギーモニタ16に入射する光L1を含む。MOエネルギーモニタ16は、光L1を含む光のパルスエネルギーを計測する。
 MOエネルギーモニタ16は、さらに以下の光L2及びL3のいずれか又は両方を含む光のパルスエネルギーを計測する。
 図16に示されるように、MOエネルギーモニタ16の光センサ16cが受光する光は、マスターオシレータMOから出力されて、リアミラー24によって反射され、さらに出力結合ミラー15によって反射されてMOエネルギーモニタ16に入射する光L2を含む。光L2のパルスエネルギーは、光L1のパルスエネルギーにほぼ比例する。MOエネルギーモニタ16は、光L2を含む光のパルスエネルギーを計測してもよい。
 図17に示されるように、MOエネルギーモニタ16の光センサ16cが受光する光は、パワーオシレータPOからリアミラー24を介して出力され、出力結合ミラー15によって反射されてMOエネルギーモニタ16に入射する光L3を含む。光L3のパルスエネルギーは、第2レーザ光B2のパルスエネルギーEpoにほぼ比例する。MOエネルギーモニタ16は、光L3を含む光のパルスエネルギーを計測してもよい。
 マスターオシレータMOから出力された光L1のパルスエネルギーを正確に計算するため、MOエネルギーモニタ16によって計測されるパルスエネルギーから光L2及びL3のパルスエネルギーを除外する補正演算を行うことが考えられる。補正演算を行うために、例えば、MOエネルギーモニタ16とパワーオシレータPOとの間に図示しないシャッターを設けて特性データを別途計測し、この計測結果から補正係数を算出することも考えられる。
 しかし、本開示においては、光L2及びL3のいずれか又は両方を含む光のパルスエネルギーの計測結果に基づいてMO目標パルスエネルギーを設定する処理(S30a)と、光L2及びL3のいずれか又は両方を含む光のパルスエネルギーがMO目標パルスエネルギーに近づくように制御する処理(S40)と、が行われる。これによれば、MO目標パルスエネルギーを設定する処理(S30a)と、パルスエネルギーを制御する処理(S40)と、の両方で光L2及びL3のいずれか又は両方が加味されているので、本開示の制御において大きな支障はない。
 第4の実施形態によれば、光L2及びL3のパルスエネルギーを除外するための補正演算を行わなくても、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを制御して第2レーザ光B2の望ましい特性を得ることができる。
 第4の実施形態のチャンバモジュールの設置から寿命到来までの運転手順、及びMO目標パルスエネルギーの設定処理は、第1~第3の実施形態のいずれかと同様でよい。
 但し、S60a(図4参照)において、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件として次の(8)~(11)の少なくとも1つが加えられてもよい。
 (8)レーザチャンバ10の内部のガス圧が所定のガス圧範囲外となった。
 (9)S30aにおけるMO目標パルスエネルギーの設定後のレーザチャンバ10の内部のガス圧の変化が所定のガス圧変化量ΔPを超えた。
 (10)放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧が所定の電圧範囲外となった。
 (11)S30aにおけるMO目標パルスエネルギーの設定後の放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧の変化が所定の電圧変化量ΔVを超えた。
 所定のガス圧範囲、ガス圧変化量ΔP、所定の電圧範囲、及び電圧変化量ΔVについては、第1の実施形態において説明したのと同様でよい。
 (8)~(11)に示されるレーザチャンバ10の内部のガス圧、又は放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧の条件に基づいてパワーオシレータPOの増幅特性の変化を判定できる理由は、次の通りである。
 パワーオシレータPOの増幅特性が変化すると、光L3のパルスエネルギーが変化する。例えば、光L3のパルスエネルギーが高くなる場合がある。この場合、レーザ制御プロセッサ30はMOエネルギーモニタ16で計測されるパルスエネルギーEmoをMO目標パルスエネルギーに維持しようとして、光L1のパルスエネルギーを低くし得る。すなわち、放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧を低くしたり、レーザチャンバ10の内部のガス圧を低くしたりし得る。このように、パワーオシレータPOの増幅特性の変化に起因して、レーザチャンバ10の内部のガス圧、又は放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧が変化し得るので、(8)~(11)の条件による判定が可能である。
 放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧が低くなったり、レーザチャンバ10の内部のガス圧が低くなったりした場合には、光L3のパルスエネルギーが高くなっている可能性が高い。その理由は、マスターオシレータMOのチャンバユニットの劣化に伴って、放電電極11a及び11bの間に印加される高電圧が高くなったり、レーザチャンバ10の内部のガス圧が高くなったりするのが通常であり、その逆の事象は通常と異なる状況を示すためである。従って、図4を参照しながら説明した(1)~(7)の条件だけを用いるよりも、(8)~(11)の条件を加えた方が精度の高い判定を行い得る。
 5.2 作用
 (17)第4の実施形態において、レーザシステム1dは、マスターオシレータMOとパワーオシレータPOとの間の第1レーザ光B1の光路に配置されたMOエネルギーモニタ16を含む。MOエネルギーモニタ16は、マスターオシレータMOから出力されてMOエネルギーモニタ16に入射する光L1を含む光のパルスエネルギーを計測するとともに、以下の光L2及びL3のいずれかをさらに含む光のパルスエネルギーを計測する。
1.マスターオシレータMOから出力されてパワーオシレータPOに含まれるリアミラー24によって反射され、さらにマスターオシレータMOに含まれる出力結合ミラー15によって反射されてMOエネルギーモニタ16に入射する光L2
2.パワーオシレータPOからリアミラー24を介して出力され、出力結合ミラー15によって反射されてMOエネルギーモニタ16に入射する光L3
 これによれば、光L2及びL3のパルスエネルギーを除外するための補正演算を行わなくても、第1レーザ光B1のパルスエネルギーEmoを望ましい値に制御できる。
 (18)第4の実施形態において、マスターオシレータMOは放電励起式のガスレーザ装置であり、パワーオシレータPOの増幅特性が変化する条件は、マスターオシレータMOにおけるガス圧、ガス圧の変化、マスターオシレータMOにおける印加電圧、及び印加電圧の変化のいずれかがそれぞれの設定範囲外となったことを含んでもよい。
 これによれば、マスターオシレータMOにおけるガス圧又は印加電圧を監視することによりパワーオシレータPOの増幅特性が変化し得ることを判定し、適切なMO目標パルスエネルギーを設定できる。
 その他の点については、第4の実施形態は第1~第3の実施形態と同様である。
6.リング共振器を含むレーザシステム1e
 6.1 構成
 図18は、第5の実施形態に係るレーザシステム1eの構成を模式的に示す。図19は、図18に示されるパワーオシレータPOを図18と異なる方向から見た様子を示す。図18及び図19において、パワーオシレータPOから出力される第2レーザ光B2の出力方向をZ方向とし、放電電極21a及び21bの間の放電方向をV方向とする。Z方向とV方向とは垂直であり、これらの両方に垂直な方向をH方向とする。
 第1~第4の実施形態においてはファブリ・ペロー型の光共振器を用いてパワーオシレータPOが構成されているのに対し、第5の実施形態においては、リング共振器を用いてパワーオシレータPOが構成されている。
 第5の実施形態に係るレーザシステム1eは、第1の実施形態に係るレーザシステム1aにおけるリアミラー24及び出力結合ミラー25の代わりに、高反射ミラー26a~26c、出力結合ミラー27、及び高反射ミラー33を含む。図18及び図19において、充電器12及び22、パルスパワーモジュール13及び23等の図示は省略されている。
 出力結合ミラー27は、第1レーザ光B1を透過させる材料で構成され、その1つの面には部分反射膜がコーティングされている。出力結合ミラー27及び高反射ミラー26aは、レーザチャンバ20の外側であってウインドウ20aの付近に配置されている。高反射ミラー26b及び26cは、レーザチャンバ20の外側であってウインドウ20bの付近に配置されている。放電電極21a及び21bの間の放電空間において、高反射ミラー26aから高反射ミラー26bまでの光路と、高反射ミラー26cから出力結合ミラー27までの光路と、が交差する。
 POエネルギーモニタ17は、パワーオシレータPOから出力された第2レーザ光B2の光路に配置されている。
 6.2 動作
 マスターオシレータMOから出力された第1レーザ光B1は、高反射ミラー31、32、及び33によってこの順で反射され、パワーオシレータPOの共振器の外側から出力結合ミラー27にほぼ-H方向に入射する。出力結合ミラー27を介して共振器に入射した第1レーザ光B1は、高反射ミラー26a、26b、及び26cによってこの順で反射され、放電空間を通過する際に増幅されて、共振器の内側から出力結合ミラー27にZ方向に入射する。
 出力結合ミラー27にZ方向に入射した光の一部はほぼ-H方向に反射されて再び高反射ミラー26a、26b、及び26cによって反射されて増幅される。出力結合ミラー27にZ方向に入射した光の他の一部は透過して第2レーザ光B2として出力される。
 第5の実施形態において、MO目標パルスエネルギーの設定処理は第1~第3の実施形態のいずれかと同様でよい。
 6.3 作用
 第5の実施形態は、第1~第3の実施形態と同様の作用を有する。
 その他の点については、第5の実施形態は第1~第3の実施形態と同様である。
7.その他
 図20は、レーザシステム1aに接続された露光装置4の構成を概略的に示す。レーザシステム1aはパルスレーザ光を生成して露光装置4に出力する。
 図20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、レーザシステム1aから入射したパルスレーザ光によって、レチクルステージRT上に配置された図示しないレチクル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パルスレーザ光を、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パルス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レチクルパターンを転写後、複数の工程を経ることで電子デバイスを製造することができる。
 レーザシステム1aの代わりに、レーザシステム1c、1d、及び1eのいずれかが用いられてもよい。
 上述の説明は、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」、「有する」、「備える」、「具備する」などの用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「A、B及びCの少なくとも1つ」という用語は、「A」「B」「C」「A+B」「A+C」「B+C」又は「A+B+C」と解釈されるべきである。さらに、それらと「A」「B」「C」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1.  第1レーザ光を出力する発振段レーザと、
     前記第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、
    を含むレーザシステムの制御方法であって、
     前記増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定することと、
     前記条件が満たされると判定した場合に、前記第1レーザ光のパルスエネルギーと前記第2レーザ光のパラメータとの関係を取得することと、
     前記関係に基づいて前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定することと、
    を含む、制御方法。
  2.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記条件は、前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーを前回設定した後の発振パルス数及び経過時間のいずれかがそれぞれの設定値に達したことを含む、
    制御方法。
  3.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記増幅段レーザはガスレーザ装置であり、
     前記条件は、前記増幅段レーザにおけるガス圧及び前記ガス圧の変化のいずれかがそれぞれの設定範囲外となったことを含む、
    制御方法。
  4.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記増幅段レーザは放電励起式のガスレーザ装置であり、
     前記条件は、前記増幅段レーザにおける印加電圧及び前記印加電圧の変化のいずれかがそれぞれの設定範囲外となったことを含む、
    制御方法。
  5.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記条件は、前記第2レーザ光の目標パルスエネルギーを変更することを含む、
    制御方法。
  6.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記レーザシステムは露光装置に接続され、前記第2レーザ光を前記露光装置に出力するように構成されており、
     前記条件が満たされると判定した場合に、前記第2レーザ光の前記露光装置への出力を停止して前記第1レーザ光のパルスエネルギーと前記第2レーザ光のパラメータとを計測することにより、前記関係を取得する、
    制御方法。
  7.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーは、前記第2レーザ光の特性が許容範囲内となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値に設定される、
    制御方法。
  8.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記パラメータは、前記第2レーザ光のパルスエネルギーである、
    制御方法。
  9.  請求項8に記載の制御方法であって、
     前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーは、前記第1レーザ光のパルスエネルギーの変化に対する前記第2レーザ光のパルスエネルギーの変化の割合が第1の所定値以下となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値に設定される、
    制御方法。
  10.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記パラメータは、前記第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきである、
    制御方法。
  11.  請求項10に記載の制御方法であって、
     前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーは、前記第1レーザ光のパルスエネルギーの変化に対する前記第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきの変化の割合の絶対値が第2の所定値以下となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値に設定される、
    制御方法。
  12.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記パラメータは、前記第2レーザ光に含まれる自然放射増幅光の割合に関するパラメータである、
    制御方法。
  13.  請求項12に記載の制御方法であって、
     前記割合に関するパラメータは、前記第2レーザ光をファブリ・ペロー干渉計に入射させて計測される干渉縞のコントラストである、
    制御方法。
  14.  請求項13に記載の制御方法であって、
     前記コントラストは、前記干渉縞における光強度の最大値Imax及び最小値Iminに基づいて、(Imax-Imin)/(Imax+Imin)で算出される、
    制御方法。
  15.  請求項13に記載の制御方法であって、
     前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーは、前記コントラストが第3の所定値以上となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値に設定される、
    制御方法。
  16.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記パラメータは、
      前記第2レーザ光のパルスエネルギーと、
      前記第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきと、
      前記第2レーザ光をファブリ・ペロー干渉計に入射させて計測される干渉縞のコントラストと、
    のうちの2つ以上を含み、
     前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーは、
      前記パラメータが前記第2レーザ光のパルスエネルギーを含む場合に算出される第1の候補値であって、前記第1レーザ光のパルスエネルギーの変化に対する前記第2レーザ光のパルスエネルギーの変化の割合が第1の所定値以下となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値である前記第1の候補値と、
      前記パラメータが前記第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきを含む場合に算出される第2の候補値であって、前記第1レーザ光のパルスエネルギーの変化に対する前記第2レーザ光のパルスエネルギーばらつきの変化の割合の絶対値が第2の所定値以下となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値である前記第2の候補値と、
      前記パラメータが前記コントラストを含む場合に算出される第3の候補値であって、前記コントラストが第3の所定値以上となる前記第1レーザ光のパルスエネルギーの最小値である前記第3の候補値と、
    のうちの最大値に設定される、
    制御方法。
  17.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記レーザシステムは、前記発振段レーザと前記増幅段レーザとの間の前記第1レーザ光の光路に配置されたエネルギーモニタをさらに含み、
     前記エネルギーモニタにより、
      前記発振段レーザから出力されて前記エネルギーモニタに入射する光を含み、
      前記発振段レーザから出力されて前記増幅段レーザに含まれる第1の部分反射ミラーによって反射され、さらに前記発振段レーザに含まれる第2の部分反射ミラーによって反射されて前記エネルギーモニタに入射する光と、
      前記増幅段レーザから前記第1の部分反射ミラーを介して出力され、前記第2の部分反射ミラーによって反射されて前記エネルギーモニタに入射する光と、
    のいずれかをさらに含む
    光のパルスエネルギーを計測する、
    制御方法。
  18.  請求項1に記載の制御方法であって、
     前記発振段レーザは放電励起式のガスレーザ装置であり、
     前記条件は、
      前記発振段レーザにおけるガス圧、
      前記ガス圧の変化、
      前記発振段レーザにおける印加電圧、及び
      前記印加電圧の変化
    のいずれかがそれぞれの設定範囲外となったことを含む、
    制御方法。
  19.  第1レーザ光を出力する発振段レーザと、
     前記第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、
     プロセッサであって、
      前記増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定し、
      前記条件が満たされると判定した場合に、前記第1レーザ光のパルスエネルギーと前記第2レーザ光のパラメータとの関係を取得し、
      前記関係に基づいて前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定する、
    前記プロセッサと、
    を備える、レーザシステム。
  20.  電子デバイスの製造方法であって、
     第1レーザ光を出力する発振段レーザと、
     前記第1レーザ光を増幅して第2レーザ光を出力する増幅段レーザと、
     プロセッサであって、
      前記増幅段レーザの増幅特性が変化する条件を判定し、
      前記条件が満たされると判定した場合に、前記第1レーザ光のパルスエネルギーと前記第2レーザ光のパラメータとの関係を取得し、
      前記関係に基づいて前記第1レーザ光の目標パルスエネルギーを設定する、
    前記プロセッサと、
    を備えたレーザシステム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。
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