特許 7514969 エキシマレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】エキシマレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/00 20060101AFI20240704BHJP

   H01S 3/134 20060101ALI20240704BHJP

   H01S 3/137 20060101ALI20240704BHJP

   H01S 3/225 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01S3/00 G

H01S3/134

H01S3/137

H01S3/225

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2023036182

(22)【出願日】2023-03-09

(62)【分割の表示】P 2019557733の分割

【原出願日】2017-12-05

(65)【公開番号】P2023071960

(43)【公開日】2023-05-23

【審査請求日】2023-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】300073919

【氏名又は名称】ギガフォトン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105212

【弁理士】

【氏名又は名称】保坂 延寿

(72)【発明者】

【氏名】石田 啓介

(72)【発明者】

【氏名】守屋 正人

(72)【発明者】

【氏名】河野 夏彦

(72)【発明者】

【氏名】浅山 武志

(72)【発明者】

【氏名】草間 高史

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２７１４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４２０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５０５１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９４５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４３７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１４１１８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２１５５９９７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００ － ３／３０

Ｇ０１Ｊ ３／００ － ４／０４

Ｇ０１Ｊ ７／００ －９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光のフリンジ波形をイメージセンサで計測するエタロン分光器と、
前記フリンジ波形の全面積のうち第１の割合を占める部分の全幅を前記レーザ光の第１のスペクトル線幅として算出すると共に、基準計測器によって計測された前記レーザ光の第２のスペクトル線幅と、前記第１のスペクトル線幅との相関を示す相関関数に基づいて、前記第１のスペクトル線幅を較正するコントローラであって、
前記フリンジ波形を、前記イメージセンサの複数のチャンネルに対応した複数の分割波長区間に分割し、前記複数の分割波長区間のそれぞれの分割面積を算出して積算することにより、前記第１の割合の面積を算出する、前記コントローラと、
を備える、エキシマレーザ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記イメージセンサは、１次元状に配列された複数のフォトダイオードを含むラインセンサであり、
前記チャンネルは前記フォトダイオードである。

【請求項3】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、少なくとも２つの定数を含む多項式又は指数関数である。

【請求項4】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、波長依存を較正する係数を含む。

【請求項5】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、スペクトル非対称性依存を較正する係数を含む。

【請求項6】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記コントローラは、
前記フリンジ波形の第１の端部から積算された面積が前記フリンジ波形の全面積のうち第２の割合となる第１の波形位置と、前記フリンジ波形の第２の端部から積算された面積が前記第２の割合となる第２の波形位置とを特定し、
前記フリンジ波形における前記第１の波形位置と前記第２の波形位置との間の面積を前記第１の割合の面積とみなして、前記第１のスペクトル線幅を算出する。

【請求項7】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記第１の割合は、前記フリンジ波形の全面積の９５％である。

【請求項8】

請求項１に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記コントローラは、
前記相関関数の更新処理を繰り返し行う。

【請求項9】

レーザ光のフリンジ波形をイメージセンサで計測するエタロン分光器と、
前記フリンジ波形の全面積のうち９５％を占める部分の全幅を前記レーザ光の第１のスペクトル線幅として算出すると共に、基準計測器によって計測された前記レーザ光の第２のスペクトル線幅と、前記第１のスペクトル線幅との相関を示す相関関数に基づいて、前記第１のスペクトル線幅を較正するコントローラであって、
前記フリンジ波形を、前記イメージセンサの複数のチャンネルに対応した複数の分割波長区間に分割し、前記複数の分割波長区間のそれぞれの分割面積を算出して積算することにより、前記９５％を占める部分の面積を算出する、前記コントローラと、
を備える、エキシマレーザ装置。

【請求項10】

請求項９に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記イメージセンサは、１次元状に配列された複数のフォトダイオードを含むラインセンサであり、
前記チャンネルは前記フォトダイオードである。

【請求項11】

請求項９に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、少なくとも２つの定数を含む多項式又は指数関数である。

【請求項12】

請求項９に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、波長依存を較正する係数を含む。

【請求項13】

請求項９に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、スペクトル非対称性依存を較正する係数を含む。

【請求項14】

請求項９に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記コントローラは、
前記フリンジ波形の第１の端部から積算された面積が前記フリンジ波形の全面積のうち第２の割合となる第１の波形位置と、前記フリンジ波形の第２の端部から積算された面積が前記第２の割合となる第２の波形位置とを特定し、
前記フリンジ波形における前記第１の波形位置と前記第２の波形位置との間の面積を前記９５％を占める部分の面積とみなして、前記第１のスペクトル線幅を算出する。

【請求項15】

請求項９に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記コントローラは、
前記相関関数の更新処理を繰り返し行う。

【請求項16】

レーザ光のフリンジ波形をイメージセンサで計測するエタロン分光器と、
前記フリンジ波形の全面積のうち第１の割合を占める部分の全幅を前記レーザ光の第１のスペクトル線幅として算出すると共に、基準計測器によって計測された前記レーザ光の第２のスペクトル線幅と、前記第１のスペクトル線幅との相関を示す相関関数に基づいて、前記第１のスペクトル線幅を較正するコントローラであって、
前記フリンジ波形を、前記イメージセンサの複数のチャンネルに対応した複数の分割波長区間に分割し、前記複数の分割波長区間のそれぞれの分割面積を算出して積算することにより、前記第１の割合の面積を算出するように構成され、
前記フリンジ波形から求まる第１のスペクトル波形を前記エタロン分光器の装置関数によってデコンボリューション処理することによって第２のスペクトル波形を算出し、算出された前記第２のスペクトル波形に基づいて、第３のスペクトル線幅を算出し、
前記相関関数に基づいて較正された後の前記第１のスペクトル線幅と、前記第３のスペクトル線幅との関係に基づいて、前記相関関数の更新処理を行うように構成された、
前記コントローラと、
を備える、エキシマレーザ装置。

【請求項17】

請求項１６に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記イメージセンサは、１次元状に配列された複数のフォトダイオードを含むラインセンサであり、
前記チャンネルは前記フォトダイオードである。

【請求項18】

請求項１６に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、少なくとも２つの定数を含む多項式又は指数関数である。

【請求項19】

請求項１６に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、波長依存を較正する係数を含む。

【請求項20】

請求項１６に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記相関関数は、スペクトル非対称性依存を較正する係数を含む。

【請求項21】

請求項１６に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記コントローラは、
前記フリンジ波形の第１の端部から積算された面積が前記フリンジ波形の全面積のうち第２の割合となる第１の波形位置と、前記フリンジ波形の第２の端部から積算された面積が前記第２の割合となる第２の波形位置とを特定し、
前記フリンジ波形における前記第１の波形位置と前記第２の波形位置との間の面積を前記第１の割合の面積とみなして、前記第１のスペクトル線幅を算出する。

【請求項22】

請求項１６に記載のエキシマレーザ装置であって、
前記第１の割合は、前記フリンジ波形の全面積の９５％である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エキシマレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）においては、半導体集積回路の微細化およ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。一般的に、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る。たとえば、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線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１９３ｎｍの紫外線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。

【0003】

次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハとの間が液体で満たされる液浸露光が実用化されている。この液浸露光では、露光用レンズとウエハとの間の屈折率が変化するため、露光用光源の見かけの波長が短波長化する。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光が行われた場合、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（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。

【0004】

ＫｒＦエキシマレーザ装置およびＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約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す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、グレーティング等）を有する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レーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２７１４９８号公報

【文献】特開昭６３－２９７５８号公報

【文献】米国特許第７２５６８９３号明細書

【文献】米国特許第７３０４７４８号明細書

【文献】米国特許第７６８４０４６号明細書

【文献】米国特許第７６３９３６４号明細書

【概要】

【0006】

本開示のエキシマレーザ装置は、レーザ光のフリンジ波形を計測するエタロン分光器と、エタロン分光器の計測結果に基づいて得られるスペクトル空間のうち第１の割合の面積を求め、求められた第１の割合の面積に基づいてレーザ光の第１のスペクトル線幅を算出すると共に、基準計測器によって計測されたレーザ光の第２のスペクトル線幅と、第１のスペクトル線幅との相関を示す相関関数に基づいて、第１のスペクトル線幅を較正するコントローラとを備える。

【0007】

本開示の電子デバイスの製造方法は、レーザ光のフリンジ波形を計測するエタロン分光器と、エタロン分光器の計測結果に基づいて得られるスペクトル空間のうち第１の割合の面積を求め、求められた第１の割合の面積に基づいてレーザ光の第１のスペクトル線幅を算出すると共に、基準計測器によって計測されたレーザ光の第２のスペクトル線幅と、第１のスペクトル線幅との相関を示す相関関数に基づいて、第１のスペクトル線幅を較正するコントローラ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、露光装置によって感光基板上にレーザ光を露光することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

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】図１は、比較例に係るレーザ装置の一構成例を概略的に示す。

【図2】図２は、スペクトル線幅の一例としてのＦＷＨＭの概要を示す。

【図3】図３は、スペクトル線幅の一例としてのＥ９５の概要を示す。

【図4】図４は、比較例に係るレーザ装置に適用されるスペクトル計測器の一構成例を概略的に示す。

【図5】図５は、図４に示したスペクトル計測器によって計測されるスペクトル線幅の一例を模式的に示す。

【図6】図６は、図４に示したスペクトル計測器による計測結果に基づいて、真のスペクトル波形を算出する方法の一例を模式的に示す。

【図7】図７は、比較例に係るレーザ装置におけるスペクトル線幅の計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、図７に続くフローチャートである。

【図9】図９は、実施形態１に係るレーザ装置におけるスペクトル線幅の計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、図９に続くフローチャートである。

【図11】図１１は、比較例に係るレーザ装置によるスペクトル線幅の算出方法と実施形態１によるスペクトル線幅の算出方法とを模式的に比較して示す。

【図12】図１２は、実施形態１に係るレーザ装置における、フリンジ波形に基づくスペクトル空間の面積の算出方法の一例を模式的に示す。

【図13】図１３は、実施形態１に係るレーザ装置における、フリンジ波形に基づくＥ９５の算出方法の第１の例を模式的に示す。

【図14】図１４は、実施形態１に係るレーザ装置における、フリンジ波形に基づくＥ９５の算出方法の第２の例を模式的に示す。

【図15】図１５は、スペクトル線幅の算出に用いる較正関数の一例を概略的に示す。

【図16】図１６は、実施形態２に係るレーザ装置におけるスペクトル線幅の計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。

【図17】図１７は、図１６に続くフローチャートである。

【図18】図１８は、半導体デバイスの製造に用いられる露光装置の一構成例を概略的に示す。

【実施形態】

【0009】

＜内容＞
＜１．比較例＞（図１～図８）
１．１ 構成
１．２ 動作
１．３ 課題
＜２．実施形態１＞（較正関数を用いてスペクトル線幅を算出する例）（図９～図１５）
２．１ 構成
２．２ 動作
２．３ 作用・効果
＜３．実施形態２＞（較正関数の更新を行う例）（図１６～図１７）
３．１ 構成
３．２ 動作
３．３ 作用・効果
＜４．実施形態３＞（電子デバイスの製造方法）（図１８）
＜５．その他＞

【0010】

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。

【0011】

＜１．比較例＞
［１．１ 構成］
図１は、比較例に係るレーザ装置１０１の一構成例を概略的に示している。

【0012】

比較例に係るレーザ装置１０１は、レーザ光としてパルスレーザ光Ｌｐを露光装置４に向けて出力するエキシマレーザ装置である。

【0013】

比較例に係るレーザ装置１０１は、レーザ制御部２と、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１０と、レーザチャンバ２０と、波長制御部１６と、波長ドライバ１５と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）２８とを備える。また、レーザ装置１０１は、ビームスプリッタ３１，３２と、パルスエネルギ計測器３３と、波長計測器３４Ｂと、スペクトル線幅計測器３４Ａと、ビームスプリッタ３７と、高反射ミラー３８と、Ｅ９５可変部６０と、Ｅ９５ドライバ７４とを備える。

【0014】

Ｅ９５可変部６０と狭帯域化モジュール１０はレーザ共振器を構成している。レーザチャンバ２０は、レーザ共振器の光路上に配置されている。

【0015】

露光装置４は、露光装置制御部５を備えている。露光装置４とレーザ制御部２との間には、各種目標データと発光トリガ信号Ｓｔｒとを露光装置制御部５からレーザ制御部２に送信する信号ラインが設けられている。各種目標データには、目標パルスエネルギＥｔと目標波長λｔと目標スペクトル線幅Δλｔとが含まれている。

【0016】

レーザチャンバ２０は、ウインドウ２１，２２と、一対の放電電極２３，２４とを含む。また、レーザチャンバ２０は、図示しない電気絶縁部材を含む。一対の放電電極２３，２４は、レーザチャンバ２０内に紙面に対して垂直な方向で対向している。一対の放電電極２３，２４の長手方向がレーザ共振器の光路と一致するように配置されている。

【0017】

ウインドウ２１，２２は、一対の放電電極２３，２４間で増幅されたレーザ光が通過するように配置されている。レーザチャンバ２０内には、レーザガスとして、例えば、Ａｒガスと、Ｆ₂ガスと、Ｘｅガスと、Ｎｅガスとが供給される。また例えば、Ｋｒガスと、Ｆ₂ガスと、Ｎｅガスとが供給される。レーザガスにはさらに、Ｈｅが含まれてもよい。

【0018】

パルスパワーモジュール２８は、スイッチ２９を含んでいる。パルスパワーモジュール２８は、一対の放電電極２３，２４間に高電圧を印加するための電源である。一対の放電電極２３，２４のうち一方の放電電極２３は、スイッチ２９がオンになると一対の放電電極２３，２４間に高電圧が印加されるように、スイッチ２９に接続されている。一対の放電電極２３，２４のうち他方の放電電極２４は、接地されたレーザチャンバ２０に接続されている。

【0019】

狭帯域化モジュール１０は、グレーティング１１と、プリズム１２と、プリズム１２を回転させる回転ステージ１４とを含む。プリズム１２は、複数、例えば２つのプリズムを含んでいる。

【0020】

プリズム１２は、レーザチャンバ２０から出力されたレーザ光のビームがプリズム１２でビーム拡大されてグレーティング１１に所定の角度で入射するように配置されている。

【0021】

回転ステージ１４は、プリズム１２が回転した時に、グレーティング１１へのビームの入射角度が変化するように配置されている。グレーティング１１は、ビームの入射角度と回折角度とが同じ角度となるようにリトロー配置されている。

【0022】

ビームスプリッタ３１は、Ｅ９５可変部６０から出力されたパルスレーザ光Ｌｐの光路上に配置されている。ビームスプリッタ３２は、ビームスプリッタ３１で反射されたパルスレーザ光Ｌｐの光路上に配置されている。ビームスプリッタ３２は、反射光がパルスエネルギ計測器３３に入射し、透過光がビームスプリッタ３７に入射するように配置されている。

【0023】

パルスエネルギ計測器３３は、図示しない集光レンズと光センサとを含む。光センサは紫外光に耐性がある高速のフォトダイオードであってもよい。パルスエネルギ計測器３３で計測されたパルスエネルギＥのデータＤｅは、レーザ制御部２、波長制御部１６、及びスペクトル計測部７０に送信される。レーザ制御部２は、パルスエネルギＥのデータＤｅに基づいて、レーザチャンバ２０内の一対の放電電極２３，２４間に印加する電圧を制御する。

【0024】

スペクトル線幅計測器３４Ａ、及び波長計測器３４Ｂはそれぞれ、後述するように、例えばエタロン分光器であってもよい。

【0025】

レーザ制御部２と波長制御部１６との間には、波長制御を行うための目標波長λｔのデータをレーザ制御部２から波長制御部１６に送信する信号ラインが設けられている。

【0026】

波長計測器３４Ｂは、後述するエタロン分光器の原理に則って、波長λを計測する。

【0027】

波長ドライバ１５と狭帯域化モジュール１０の回転ステージ１４との間には、回転ステージ１４の回転ステージ角度θを制御するためのステージ角度制御信号を、波長ドライバ１５から回転ステージ１４に送信する信号ラインが設けられている。回転ステージ１４の回転ステージ角度θは、Ｅ９５可変部６０から出力されるレーザ光の波長λが目標波長λｔとなるように、波長ドライバ１５を介して波長制御部１６によって制御される。波長制御部１６は、波長計測器３４Ｂで検出された波長λと目標波長λｔとに基づいて、回転ステージ角度θを制御する。

【0028】

スペクトル線幅計測器３４Ａは、後述するエタロン分光器の原理に則って、スペクトル計測部７０においてスペクトル線幅Δλを算出するためのフリンジ波形を計測する。

【0029】

スペクトル計測部７０は、演算部７１と、カウンタ７２と、記憶部７３とを含んでいる。記憶部７３は、スペクトル線幅Δλの算出に関する各種データを記憶する。演算部７１は、スペクトル線幅計測器３４Ａの計測結果に基づいてスペクトル線幅Δλの算出を行う。カウンタ７２は、発光トリガ信号Ｓｔｒのカウントを行う。あるいは、カウンタ７２は、パルスエネルギ計測器３３において計測されたパルスエネルギＥのデータＤｅをカウントすることで、発光トリガ信号Ｓｔｒのカウントとしてもよい。

【0030】

レーザ制御部２とスペクトル計測部７０との間には、スペクトル計測部７０で算出されたスペクトル線幅Δλのデータをスペクトル計測部７０からレーザ制御部２に送信する信号ラインが設けられている。

【0031】

Ｅ９５可変部６０は、例えばシリンドリカル凹レンズからなるレンズ６１と、例えばシリンドリカル凸レンズからなるレンズ６２とを含む。また、Ｅ９５可変部６０は、レンズ６１，６２の間隔を調整する図示しないリニアステージと、リニアステージのステージ位置を調節するアクチュエータとを含む。

【0032】

Ｅ９５可変部６０は、レンズ６１，６２の間隔を調整することによって、レーザ光のスペクトル線幅Δλを調整することが可能となっている。レンズ６２は、一方の面が平面であって、この平面に、レーザ光の一部を反射し、一部を透過する部分反射膜（ＰＲ膜）３６がコートされている。部分反射膜３６がコートされていることにより、レンズ６２はＯＣ（出力結合器：outcoupler）としての出力結合ミラーの機能を兼ねている。なお、レンズ６２に部分反射膜３６をコートせずに、別途、出力結合ミラーを配置してもよい。

【0033】

Ｅ９５可変部６０によるレンズ６１，６２の間隔は、Ｅ９５可変部６０から出力されるレーザ光のスペクトル線幅Δλが目標スペクトル線幅Δλｔとなるように、Ｅ９５ドライバ７４を介してレーザ制御部２によって制御される。レーザ制御部２は、目標スペクトル線幅Δλｔと、スペクトル線幅計測器３４Ａの計測結果に基づいて算出されたスペクトル線幅Δλとに基づいて、Ｅ９５ドライバ７４を介してレンズ６１，６２の間隔を制御する。

【0034】

（スペクトル線幅）
図２は、スペクトル線幅Δλの一例としてのＦＷＨＭの概要を示している。図３は、スペクトル線幅Δλの一例としてのＥ９５の概要を示している。図２及び図３において、横軸は波長λ、縦軸は光の強度を示す。

【0035】

スペクトル線幅Δλとは、レーザ光のスペクトル波形の光量閾値における全幅である。本明細書では、光量ピーク値に対する各光量閾値の相対値を線幅閾値Ｔｈｒｅｓｈ（０＜Ｔｈｒｅｓｈ＜１）ということにする。

【0036】

図２に示すように、例えば光量ピーク値の半値を線幅閾値０．５という。なお、線幅閾値０．５におけるスペクトル波形の全幅を特別に半値全幅、又はＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）という。

【0037】

また、本明細書では、図３に示すように、全スペクトルエネルギのうち波長λ₀を中心として９５％を占める部分のスペクトル波形の全幅をスペクトル純度という。このスペクトル純度となるスペクトル線幅Δλを、本明細書では、Ｅ９５という。スペクトル純度に関し、スペクトル波形をｇ（λ）とすると、下記（１）式が成り立つ。

【0038】

【数1】

【0039】

（スペクトル線幅計測器３４Ａ、及び波長計測器３４Ｂの具体例）
Ｅ９５可変部６０において、出力結合ミラーを兼ねるレンズ６２から出力されたパルスレーザ光Ｌｐは、ビームスプリッタ３１とビームスプリッタ３２とによって一部がパルスエネルギＥを検出するためのサンプル光として、パルスエネルギ計測器３３に入射する。

【0040】

一方、ビームスプリッタ３２を透過した光は、ビームスプリッタ３７によって、さらに２つの方向に分離される。ビームスプリッタ３７を透過した光は、波長計測器３４Ｂに入射する。ビームスプリッタ３７を反射した光は、高反射ミラー３８によって、スペクトル線幅計測器３４Ａに向けて反射される。

【0041】

スペクトル線幅計測器３４Ａ、及び波長計測器３４Ｂはそれぞれ、例えば図４に示したスペクトル計測器３４で構成されている。

【0042】

図４には、スペクトル計測器３４を、エタロン分光器とした場合の構成例を模式的に示している。

【0043】

図４に示した構成例では、スペクトル計測器３４は、拡散素子３４１と、モニタエタロン３４２と、集光レンズ３４３と、イメージセンサ３４４とを含んでいる。イメージセンサ３４４は、複数のフォトダイオードアレイが１次元上に配列されたラインセンサであってもよい。集光レンズ３４３の焦点距離をｆとする。

【0044】

スペクトル計測器３４では、パルスレーザ光Ｌｐが、まず、拡散素子３４１に入射する。拡散素子３４１は、入射した光を散乱させる。この散乱光は、モニタエタロン３４２に入射する。モニタエタロン３４２を透過した光は、集光レンズ３４３に入射し、集光レンズ３４３の焦点面上に干渉縞（フリンジ）を生成する。

【0045】

イメージセンサ３４４は、集光レンズ３４３の焦点面に配置されている。イメージセンサ３４４は、焦点面上の干渉縞を検出する。この干渉縞の半径ｒの２乗は、パルスレーザ光Ｌｐの波長λと比例関係にある。そのため、検出した干渉縞からパルスレーザ光Ｌｐのスペクトルプロファイルとしてのスペクトル線幅Δλと中心波長とを検出し得る。

【0046】

スペクトル計測器３４の一例としてのスペクトル線幅計測器３４Ａによる計測結果は、スペクトル計測部７０に送信される。スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたフリンジ波形に基づいて、スペクトル線幅Δλを算出する。

【0047】

また、スペクトル計測器３４の他の一例としての波長計測器３４Ｂによる計測結果は、波長制御部１６に送信される。波長制御部１６は、波長計測器３４Ｂによって計測されたフリンジ波形に基づいて、波長λを算出する。

【0048】

干渉縞の半径ｒと波長λとの関係は、以下の（Ａ）式で近似され得る。
λ＝λｃ＋αｒ² ......（Ａ）
ただし、
α：比例定数、
ｒ：干渉縞の半径、
λｃ：干渉縞の中央の光強度が最大となった時の波長
とする。

【0049】

図５は、図４に示したスペクトル計測器３４によって計測されるスペクトル線幅Δλの一例を模式的に示している。

【0050】

上記（１）式から、干渉縞を光強度と波長λの関係のスペクトル波形に変換した後、Ｅ９５をスペクトル線幅Δλとして計算してもよい。また、スペクトル波形の半値全幅をスペクトル線幅Δλとしてもよい。

【0051】

［１．２ 動作］
レーザ制御部２は、露光装置４から各種目標データを読み込む。各種目標データには、目標パルスエネルギＥｔと目標波長λｔと目標スペクトル線幅Δλｔとが含まれている。

【0052】

レーザ制御部２は、露光装置４から送信された発光トリガ信号Ｓｔｒに同期して、パルスパワーモジュール２８のスイッチ２９にオン信号を送信する。これにより、レーザチャンバ２０において、一対の放電電極２３，２４間に高電圧が印加され、一対の放電電極２３，２４間の放電領域においてレーザガスが絶縁破壊して、放電が生成される。その結果、レーザチャンバ２０内においてレーザガスが励起され、レーザ共振器を構成する狭帯域化モジュール１０とＥ９５可変部６０のレンズ６２に形成された出力結合ミラーとの間でレーザ発振が起こる。出力結合ミラーからは、レーザ発振による狭帯域化されたパルスレーザ光Ｌｐが出力される。

【0053】

出力結合ミラーから出力されたパルスレーザ光Ｌｐは、ビームスプリッタ３１とビームスプリッタ３２とによって一部がパルスエネルギＥを検出するためのサンプル光として、パルスエネルギ計測器３３に入射する。パルスエネルギ計測器３３では、出力結合ミラーから出力されたパルスレーザ光ＬｐのパルスエネルギＥを検出する。パルスエネルギ計測器３３は、検出したパルスエネルギＥのデータＤｅを、レーザ制御部２に送信する。

【0054】

一方、ビームスプリッタ３２を透過した光は、ビームスプリッタ３７によって、さらに２つの方向に分離される。ビームスプリッタ３７を透過した光は、波長計測器３４Ｂに入射し、波長計測器３４Ｂによって波長λが検出される。ビームスプリッタ３７を反射した光は、高反射ミラー３８によって、スペクトル線幅計測器３４Ａに向けて反射され、スペクトル線幅計測器３４Ａによってスペクトル線幅Δλを算出するためのフリンジ波形が検出される。

【0055】

レーザ制御部２は、波長制御部１６に目標波長λｔのデータを送信する。波長制御部１６は、波長計測器３４Ｂによって計測された波長λに基づいて、目標波長λｔとなるように、波長ドライバ１５を介して回転ステージ１４の回転角度を制御することによって、狭帯域化モジュール１０のプリズム１２のプリズム角度を制御する。

【0056】

スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたフリンジ波形に基づいてスペクトル線幅Δλを算出し、算出されたスペクトル線幅Δλのデータをレーザ制御部２に送信する。

【0057】

レーザ制御部２は、スペクトル計測部７０によって算出されたスペクトル線幅Δλに基いて、目標スペクトル線幅Δλｔとなるように、Ｅ９５ドライバ７４を介して、Ｅ９５可変部６０のレンズ６１，６２の間隔を制御する。その結果、レンズ６２に形成された出力結合ミラーから出力されるパルスレーザ光Ｌｐのスペクトル線幅Δλは、目標スペクトル線幅Δλｔに近づき得る。

【0058】

（スペクトル線幅の計測）
スペクトル計測部７０では、以下のようなスペクトル線幅Δλの計測を行う。

【0059】

スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測された複数のパルスのスペクトル波形を積算回数Ｎｉに亘って積算する。積算回数Ｎｉは、積算パルス数の回数である。スペクトル計測部７０は、積算により得られた積算波形Ｏｉに基づいてスペクトル線幅Δλを算出する。この際、スペクトル計測部７０は、Ｎａ個の積算波形Ｏｉを平均化する。Ｎａは、積算波形Ｏｉの平均回数である。ＮｉとＮａの組み合わせ（Ｎｉ，Ｎａ）は、例えば、Ｎｉが８で、Ｎａが５であってもよい（（Ｎｉ，Ｎａ）＝（８，５））。また、ＮｉとＮａの組み合わせ（Ｎｉ，Ｎａ）は、例えば、Ｎｉが５で、Ｎａが８であってもよい（（Ｎｉ，Ｎａ）＝（５，８））。

【0060】

図７及び図８は、比較例に係るレーザ装置１０１におけるスペクトル計測部７０によるスペクトル線幅Δλの計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。

【0061】

まず、スペクトル計測部７０は、記憶部７３から、積算回数Ｎｉと平均回数Ｎａとのデータを読み込む（ステップＳ４０１）。

【0062】

次に、スペクトル計測部７０は、発光トリガカウンタであるカウンタ７２のカウンタ値ＮをＮ＝０にリセットする（ステップＳ４０２）。発光トリガカウンタは、発光トリガ信号Ｓｔｒをカウントするカウンタである。

【0063】

次に、スペクトル計測部７０は、露光装置４からの発光トリガ信号Ｓｔｒを計測できたか否かを判定する（ステップＳ４０３）。スペクトル計測部７０は、発光トリガ信号Ｓｔｒの計測ができていないと判定した場合（ステップＳ４０３；Ｎ）には、ステップＳ４０３の処理を繰り返す。

【0064】

発光トリガ信号Ｓｔｒの計測ができたと判定した場合（ステップＳ４０３；Ｙ）には、次に、スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａによって、スペクトルの生波形Ｏｒを計測する（ステップＳ４０４）。スペクトルの生波形Ｏｒは、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されるフリンジ波形である。この際、スペクトル計測部７０は、発光トリガカウンタのカウンタ値ＮをＮ＋１に設定する。

【0065】

次に、スペクトル計測部７０は、発光トリガカウンタのカウンタ値ＮがＮｉの倍数であるか否かを判定する（ステップＳ４０５）。スペクトル計測部７０は、カウンタ値ＮがＮｉの倍数ではないと判定した場合（ステップＳ４０５；Ｎ）には、ステップＳ４０４の処理に戻る。

【0066】

カウンタ値ＮがＮｉの倍数であると判定した場合（ステップＳ４０５；Ｙ）には、次に、スペクトル計測部７０は、Ｎｉ個の生波形Ｏｒを積算し、積算波形Ｏｉを生成する（ステップＳ４０６）。

【0067】

次に、スペクトル計測部７０は、発光トリガカウンタのカウンタ値ＮがＮｉとＮａとの積（Ｎｉ・Ｎａ）と同じ（Ｎ＝Ｎｉ・Ｎａ）であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。スペクトル計測部７０は、Ｎ＝Ｎｉ・Ｎａではないと判定した場合（ステップＳ４０７；Ｎ）には、ステップＳ４０４の処理に戻る。

【0068】

Ｎ＝Ｎｉ・Ｎａであると判定した場合（ステップＳ４０７；Ｙ）には、次に、スペクトル計測部７０は、Ｎａ個の積算波形Ｏｉを平均した平均波形Ｏａを生成する（図８のステップＳ４０８）。

【0069】

次に、スペクトル計測部７０は、平均波形Ｏａをスペクトル空間にマッピングし、スペクトル波形Ｏ（λ）を生成する（ステップＳ４０９）。

【0070】

ここで、以上のように生成されたスペクトル波形Ｏ（λ）は、スペクトル線幅計測器３４Ａの装置関数Ｉ（λ）の影響を受けて変形したスペクトル波形となる。従って、スペクトル波形Ｏ（λ）から直接的にスペクトル線幅Δλを求めたとしても、それはレーザ光の真のスペクトル波形Ｔ（λ）から得られるスペクトル線幅Δλとは異なる。正確なスペクトル線幅制御を行うためには、レーザ光の真のスペクトル波形Ｔ（λ）を求める必要がある。

【0071】

真のスペクトル波形Ｔ（λ）を装置関数Ｉ（λ）でコンボリューション積分した結果がスペクトル波形Ｏ（λ）であるならば、理論上はスペクトル波形Ｏ（λ）を装置関数Ｉ（λ）でデコンボリューション処理すれば真のスペクトル波形Ｔ（λ）が得られる。デコンボリューション処理はフーリエ変換やヤコビ法、ガウス・ザイデル法等の反復処理により行われる。

【0072】

図６に、図４に示したスペクトル線幅計測器３４Ａとしてのスペクトル計測器３４による計測結果に基づいて、真のスペクトル波形を算出する方法の一例を模式的に示す。

【0073】

まず、あらかじめ、スペクトル計測器３４によって、例えば１９３ｎｍのコヒーレント光のスペクトル波形を計測して、記憶部７３に記憶する（ステップＳ１１）。コヒーレント光源はスペクトル線幅Δλが充分に狭いため、δ（デルタ）関数とみなすことができる。従って、ここで計測されたスペクトル波形はスペクトル計測器３４の装置関数Ｉ（λ）の実測値とみなすことができる。

【0074】

一方、スペクトル計測器３４の計測結果に基づいて、上述のように狭帯域化されたレーザ光のスペクトル波形Ｏ（λ）が得られる（ステップＳ１２）。装置関数Ｉ（λ）を用いてスペクトル波形Ｏ（λ）のデコンボリューション処理を行う（ステップＳ１３）と、真のスペクトル波形Ｔ（λ）を求めることができる。

【0075】

そこで、スペクトル計測部７０は、ステップＳ４０９においてスペクトル波形Ｏ（λ）を生成した後、スペクトル線幅計測器３４Ａの装置関数Ｉ（λ）のデータを記憶部７３から読み出す（ステップＳ４１０）。次に、スペクトル計測部７０は、以下の式のように、デコンボリューション処理により、真のスペクトル波形Ｔ（λ）を計算する（ステップＳ４１１）。＊は、コンボリューション積分を表す記号であり、＊^-1は、デコンボリューション処理を表す。
Ｔ（λ）＝Ｏ（λ）＊^-1Ｉ（λ）

【0076】

なお、デコンボリューション処理とは、以下の演算処理である。
関数ｆと関数ｇのコンボリューション積分ｈ＝ｆ＊ｇは、以下の式（２）で表される。式（２）の関係を満たすような関数ｆを推定する演算処理が、関数ｈと関数ｇのデコンボリューション処理であり、ｆ＝ｈ＊^-1ｇと表される。

【0077】

【数2】

【0078】

次に、スペクトル計測部７０は、真のスペクトル波形Ｔ（λ）からＥ９５を計算し、レーザ制御部２に、Ｅ９５のデータをスペクトル線幅Δλとして送信する（ステップＳ４１２）。その後、スペクトル計測部７０は、ステップＳ４０２の処理に戻る。

【0079】

［１．３ 課題］
以上のように、比較例に係るレーザ装置１０１では、スペクトル線幅Δλの計測の際には、スペクトル計測部７０が、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたＮｉ個のスペクトルの生波形Ｏｒを積算して積算波形Ｏｉを算出すると共に、Ｎａ個の積算波形Ｏｉを平均化して平均波形Ｏａを生成する。スペクトル計測部７０は、平均波形Ｏａをスペクトル空間にマッピングし、スペクトル波形Ｏ（λ）を生成する。その後、スペクトル波形Ｏ（λ）と装置関数Ｉ（λ）とのデコンボリューション処理を行って真のスペクトル波形Ｔ（λ）を算出する。スペクトル計測部７０は、真のスペクトル波形Ｔ（λ）に基づいて、スペクトル線幅ΔλとしてＥ９５を算出する。

【0080】

このように比較例に係るレーザ装置１０１では、スペクトル線幅Δλの算出の際にデコンボリューション処理を行うため、処理に時間が掛かり、スペクトル線幅Δλの計測速度と、スペクトル線幅Δλの制御速度とを上げることが困難である。その結果、スペクトル線幅Δλの安定性を向上させることが困難となる。

【0081】

＜２．実施形態１＞（較正関数を用いてスペクトル線幅を算出する例）
次に、本開示の実施形態１に係るレーザ装置について説明する。なお、以下では上記比較例に係るレーザ装置１０１の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

【0082】

［２．１ 構成］
実施形態１に係るレーザ装置の基本的な構成は、上記比較例に係るレーザ装置１０１と略同様である。ただし、以下で説明するように、スペクトル計測部７０によるスペクトル線幅Δλを算出する動作が部分的に異なっている。

【0083】

実施形態１に係るレーザ装置において、スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａの計測結果に基づいて得られるスペクトル空間のうち第１の割合の面積を求め、求められた第１の割合の面積に基づいてレーザ光の第１のスペクトル線幅を算出する。ここで、スペクトル線幅ΔλとしてＥ９５を算出する場合、第１の割合は９５％である。第１のスペクトル線幅は、後述するスペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗである。

【0084】

スペクトル計測部７０は、第１のスペクトル線幅を、較正関数Ｆ（ｘ）に基づいて較正する。スペクトル計測部７０は、較正関数Ｆ（ｘ）に基づいて較正することによって得られたスペクトル線幅Δλを、レーザ制御部２へ送信する。ここで、較正関数Ｆ（ｘ）に基づいて較正することによって得られたスペクトル線幅Δλは、後述するスペクトル線幅Ｅ９５ｃａｌｉｂである。

【0085】

スペクトル計測部７０の記憶部７３は、あらかじめ、例えば後述する図１５に示すような較正関数Ｆ（ｘ）を記憶している。較正関数Ｆ（ｘ）は、あらかじめ、基準計測器によって計測されたレーザ光の第２のスペクトル線幅を計測し、その計測された第２のスペクトル線幅と第１のスペクトル線幅との相関を示す相関関数である。基準計測器としては、外部のスペクトル計測器を用いる。外部のスペクトル計測器は、図４のようにエタロンを備えた分光器でもよいし、回折格子を備えた分光器でもよい。

【0086】

［２．２ 動作］
図９及び図１０は、実施形態１に係るレーザ装置におけるスペクトル線幅Δλの計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。実施形態１に係るレーザ装置では、図７及び図８に示したスペクトル線幅Δλの計測動作に代えて、図９及び図１０に示す計測動作を実施する。なお、図９及び図１０では、図７及び図８のフローチャートにおけるステップと同様の処理を行うステップには同一のステップ番号を付している。

【0087】

まず、スペクトル計測部７０は、記憶部７３から、積算回数Ｎｉと較正関数Ｆ（ｘ）とのデータを読み込む（ステップＳ４０１Ａ）。

【0088】

その後、スペクトル計測部７０は、図７のステップＳ４０２～Ｓ４０７と同様の処理を行い、Ｎｉ個の生波形Ｏｒを積算した積算波形Ｏｉを生成する。なお、積算回数Ｎｉが１の場合は、積算処理は行う必要はない。

【0089】

次に、積算波形Ｏｉからスペクトル空間の面積を求め、スペクトル空間の面積からスペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出する（図１０のステップＳ４２１）。スペクトル空間の面積は、後述する図１２のようにして求めることができる。スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗは、上述の第１のスペクトル線幅である。

【0090】

次に、スペクトル計測部７０は、較正関数Ｆ（ｘ）を使用して、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗからスペクトル線幅Ｅ９５ｃａｌｉｂを算出する（ステップＳ４２２）。

【0091】

次に、スペクトル計測部７０は、算出されたスペクトル線幅Ｅ９５ｃａｌｉｂをＥ９５とし、スペクトル線幅ΔλとしてＥ９５のデータをレーザ制御部２に送信する（ステップＳ４２３）。その後、スペクトル計測部７０は、ステップＳ４０２の処理に戻る。

【0092】

図１１に、図７及び図８に示した比較例に係るレーザ装置１０１によるスペクトル線幅Δλの算出方法と図９及び図１０に示した実施形態１に係るレーザ装置によるスペクトル線幅Δλの算出方法とを模式的に比較して示す。

【0093】

図１１の（Ａ）は、比較例に係るレーザ装置１０１によるスペクトル線幅Δλの算出方法の概略を示している。

【0094】

比較例に係るレーザ装置１０１では、スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたＮｉ個のフリンジ波形（生波形Ｏｒ）の積算、平均化を行い、平均波形Ｏａを生成する。次に、スペクトル計測部７０は、平均波形Ｏａのうち１つの平均波形Ｏａを選択して、スペクトル空間にマッピングし、スペクトル波形Ｏ（λ）を生成する。その後、スペクトル計測部７０は、スペクトル波形Ｏ（λ）と装置関数Ｉ（λ）とのデコンボリューション処理を行って真のスペクトル波形Ｔ（λ）を算出する。スペクトル計測部７０は、真のスペクトル波形Ｔ（λ）に基づいて、スペクトル線幅ΔλとしてＥ９５を算出する。

【0095】

図１１の（Ｂ）は、実施形態１に係るレーザ装置によるスペクトル線幅Δλの算出方法の概略を示している。

【0096】

実施形態１に係るレーザ装置では、スペクトル計測部７０は、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたＮｉ個のフリンジ波形（生波形Ｏｒ）を積算した積算波形Ｏｉを生成する。次に、スペクトル計測部７０は、積算波形Ｏｉのうち１つの積算波形Ｏｉに基づいて、スペクトル線幅Ｅ９５′（Ｅ９５ｒａｗ）を算出する。次に、スペクトル計測部７０は、較正関数Ｆ（ｘ）を使用して、スペクトル線幅Ｅ９５′を較正し、スペクトル線幅Ｅ９５（Ｅ９５ｃａｌｉｂ）を算出する。

【0097】

このように、実施形態１に係るレーザ装置では、比較例に係るレーザ装置１０１と比較して、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたフリンジ波形に基づくスペクトル空間へのマッピング処理とデコンボリューション処理とを行わずに、スペクトル線幅Ｅ９５を算出する。

【0098】

図１２に、実施形態１に係るレーザ装置における、フリンジ波形に基づくスペクトル空間の面積の算出方法の一例を模式的に示す。

【0099】

実施形態１に係るレーザ装置では、スペクトル線幅計測器３４Ａによって計測されたフリンジ波形をスペクトル空間へマッピングせずに、図１２で示したように、以下の式（３）及び（４）を用いてスペクトル空間の全体の面積Ｓを算出する。

【0100】

【数3】

【0101】

【数4】

【0102】

スペクトル線幅計測器３４Ａは、図４に示したようにイメージセンサ３４４を含んでいる。イメージセンサ３４４は、複数のラインセンサを含んでいる。複数のラインセンサはチャンネル（ｃｈ：整数）順に並べられている。チャンネルは、イメージセンサ３４４における各ラインセンサの位置に相当する。図１２において、横軸はイメージセンサ３４４におけるラインセンサのチャンネルＣｈを示す。縦軸はフリンジ波形の強度を示す。

【0103】

スペクトル計測部７０は、式（３）及び（４）によって、フリンジ波形を、複数の分割波長区間（ｍａｖ_i－ｍａｖ_i+1）に分割し、複数の分割波長区間のそれぞれの矩形、及び台形状の分割面積を算出して積算することにより、スペクトル空間の全体の面積Ｓを算出する。分割波長区間（ｍａｖ_i－ｍａｖ_i+1）は、２つのＣｈ_i，Ｃｈ_i+1間の波長に相当する。

【0104】

スペクトル計測部７０は、式（３）及び（４）によって求められたスペクトル空間の全体の面積Ｓから、全体の面積Ｓの９５％の幅であるスペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出する。

【0105】

図１３に、実施形態１に係るレーザ装置における、フリンジ波形に基づくスペクトル線幅Ｅ９５（Ｅ９５ｒａｗ）の算出方法の第１の例を模式的に示す。図１４に、実施形態１に係るレーザ装置における、フリンジ波形に基づくスペクトル線幅Ｅ９５（Ｅ９５ｒａｗ）の算出方法の第２の例を模式的に示す。図１３及び図１４において、横軸はスペクトル線幅計測器３４Ａのイメージセンサ３４４におけるラインセンサのチャンネルＣｈを示す。縦軸はフリンジ波形の強度を示す。

【0106】

図１３及び図１４において、フリンジ波形の両端のうち第１の端部をＬｃｈ、第２の端部をＲｃｈとする。また、フリンジ波形のピーク位置をｐｃｈとする。

【0107】

スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出する場合、フリンジ波形のスペクトル空間の全体の面積Ｓの第１の割合として９５％となる面積を算出する。９５％となる面積は、スペクトル空間の全体の面積Ｓのうち５％となる面積の位置を特定することで算出できる。

【0108】

スペクトル計測部７０は、フリンジ波形の第１の端部Ｌｃｈから積算された面積がスペクトル空間の全体の面積Ｓのうち第２の割合となる第１の波形位置Ｌ９５と、フリンジ波形の全体の面積Ｓのうち第２の端部Ｒｃｈから積算された面積が第２の割合となる第２の波形位置Ｒ９５とを特定する。ここで、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出する場合、第２の割合は２．５％である。スペクトル空間の全体の面積Ｓのうち２．５％の面積は、０．０２５Ｓとなる。これにより、スペクトル空間の全体の面積Ｓのうちフリンジ波形の両端部の２．５％×２＝５％となる面積の位置を特定することができる。

【0109】

スペクトル計測部７０は、フリンジ波形における第１の波形位置Ｌ９５と第２の波形位置Ｒ９５との間の面積を、スペクトル空間の全体の面積Ｓのうち９５％の面積とみなして、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出する。

【0110】

スペクトル計測部７０は、フリンジ波形のうち中央位置を基準とする所定範囲内にある部分の面積を、スペクトル空間の全体の面積Ｓとする。ここで、所定範囲とは、例えば図１３及び図１４に示した±０．３８次の範囲である。０．３８次は、０．５ｐｍに相当する。

【0111】

図１３は、フリンジ波形のピーク位置を、フリンジ波形の中央位置として、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出した例を示している。

【0112】

図１４は、フリンジ波形の半値全幅（ＦＷＨＭ）から求まる波長中心としての中央位置ｒｍを、フリンジ波形の中央位置として、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出した例を示している。半値全幅の中央位置ｒｍは、半値全幅の両端位置をｒ１，ｒ２として、以下の式により求めることができる。
ｒｍ²＝（ｒ１²＋ｒ２²）／２

【0113】

また、フリンジ波形の中央位置を、フリンジ波形の重心に相当する位置として、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出してもよい。

【0114】

図１５に、スペクトル線幅Δλの算出に用いる較正関数Ｆ（ｘ）の一例を概略的に示す。

【0115】

図１５において、横軸は実施形態１に係るレーザ装置において内部計測されたＥ９５であり、上述のスペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗに相当する。縦軸は外部のスペクトル計測器によって外部計測されたＥ９５である。

【0116】

較正関数Ｆ（ｘ）は、例えばａｘ＋ｂのようなａ，ｂを定数とする１次式でもよいし、２次式、または３次式でもよいしさらに高次の関数であってもよい。さらに、ａｘ²＋ｂｘ²＋ｃのようなａ，ｂ，ｃを定数とする多項式であってもよい。または、ａｅ^bxのようなａ，ｂを定数とする指数関数であってもよい。

【0117】

また、較正関数Ｆ（ｘ）には、波長依存についても較正する係数が含まれていてもよい。例えば、波長をＷＬとし、ａ，ｂ，ｃを定数として較正関数Ｆ（ｘ）が、以下のような関数であってもよい。
Ｆ（Ｅ９５，ＷＬ）＝ａ・ＷＬ＋ｂ・Ｅ９５＋ｃ

【0118】

また、較正関数Ｆ（ｘ）には、スペクトル非対称性依存についても較正する係数が含まれていてもよい。例えば、スペクトル非対称性をＡｓｙｍとし、ａ，ｂ，ｃを定数として較正関数Ｆ（ｘ）が、以下のような関数であってもよい。
Ｆ（Ｅ９５，Ａｓｙｍ）＝ａ・Ａｓｙｍ＋ｂ・Ｅ９５＋ｃ

【0119】

その他の動作は、上記比較例に係るレーザ装置１０１と略同様であってもよい。

【0120】

［２．３ 作用・効果］
実施形態１のレーザ装置によれば、スペクトル線幅ΔλであるＥ９５の算出の際に、マッピング処理とデコンボリューション処理とを実施しないため、スペクトル線幅Δλの計測速度と、スペクトル線幅Δλの制御速度とが向上する。その結果、スペクトル線幅Δλの安定性を向上させることができる。また、較正関数Ｆ（ｘ）による較正によって、十分な計測精度を保つことができる。

【0121】

＜３．実施形態２＞（較正関数の更新を行う例）
次に、本開示の実施形態２に係るレーザ装置について説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１に係るレーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

【0122】

［３．１ 構成］
実施形態２に係るレーザ装置の基本的な構成は、上記比較例に係るレーザ装置１０１と略同様である。ただし、以下で説明するように、スペクトル計測部７０によるスペクトル線幅Δλを算出する動作が部分的に異なっている。

【0123】

［３．２ 動作］
実施形態２に係るレーザ装置では、実施形態１に係るレーザ装置と同様にして、スペクトル計測部７０が、較正関数Ｆ（ｘ）を用いて、スペクトル線幅ΔλとしてＥ９５を算出する。実施形態２に係るレーザ装置では、さらに、スペクトル計測部７０が、較正関数Ｆ（ｘ）を更新する処理を行う。

【0124】

スペクトル計測部７０は、フリンジ波形から求まる第１のスペクトル波形をデコンボリューション処理することによって第２のスペクトル波形を算出し、算出された第２のスペクトル波形に基づいて、第３のスペクトル線幅を算出する。ここで、第１のスペクトル波形は、後述する図１７のステップＳ４２６で生成されるスペクトル波形Ｏ（λ）である。第２のスペクトル波形は、後述する図１７のステップＳ４２８で計算される真のスペクトル波形Ｔ（λ）である。第３のスペクトル線幅は、後述する図１７のステップＳ４２９で計算されるスペクトル線幅Ｅ９５ｄｅｃｏである。

【0125】

スペクトル計測部７０は、較正関数Ｆ（ｘ）に基づいて較正された後の第１のスペクトル線幅と、第３のスペクトル線幅との関係に基づいて、較正関数Ｆ（ｘ）の更新処理を行う。スペクトル計測部７０は、較正関数Ｆ（ｘ）の更新処理を、定期的に繰り返し行う。具体的には、以下の処理を行う。

【0126】

図１６及び図１７は、実施形態２に係るレーザ装置におけるスペクトル線幅Δλの計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。実施形態２に係るレーザ装置では、図７及び図８に示したスペクトル線幅Δλの計測動作に代えて、図９及び図１０に示す計測動作を実施する。なお、図１６及び図１７では、図７及び図８のフローチャートにおけるステップと同様の処理を行うステップには同一のステップ番号を付している。

【0127】

まず、スペクトル計測部７０は、記憶部７３から、積算回数Ｎｉと平均回数Ｎａと較正関数Ｆ（ｘ）とのデータを読み込む（ステップＳ４０１Ｂ）。

【0128】

その後、スペクトル計測部７０は、図７のステップＳ４０２～Ｓ４０６と同様の処理を行い、Ｎｉ個の生波形Ｏｒを積算した積算波形Ｏｉを生成する。

【0129】

次に、積算波形Ｏｉからスペクトル空間の面積を求め、スペクトル空間の面積からスペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗを算出する（図１７のステップＳ４２１）。スペクトル空間の面積は、上述の実施形態１と同様、図１２のようにして求めることができる。スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗは、上述の第１のスペクトル線幅である。

【0130】

次に、スペクトル計測部７０は、較正関数Ｆ（ｘ）を使用して、スペクトル線幅Ｅ９５ｒａｗからスペクトル線幅Ｅ９５ｃａｌｉｂを算出する（ステップＳ４２２）。

【0131】

次に、スペクトル計測部７０は、算出されたスペクトル線幅Ｅ９５ｃａｌｉｂをＥ９５とし、スペクトル線幅ΔλとしてＥ９５のデータをレーザ制御部２に送信する（ステップＳ４２３）。

【0132】

次に、スペクトル計測部７０は、発光トリガカウンタのカウンタ値ＮがＮｉとＮａとの積（Ｎｉ・Ｎａ）と同じ（Ｎ＝Ｎｉ・Ｎａ）であるか否かを判定する（ステップＳ４２４）。スペクトル計測部７０は、Ｎ＝Ｎｉ・Ｎａではないと判定した場合（ステップＳ４０７；Ｎ）には、ステップＳ４０３の処理に戻る。

【0133】

Ｎ＝Ｎｉ・Ｎａであると判定した場合（ステップＳ４０７；Ｙ）には、次に、スペクトル計測部７０は、ステップＳ４２５～Ｓ４２８の処理を行う。ステップＳ４２５～Ｓ４２８の処理は、図７のステップＳ４０８～Ｓ４１１と同様である。

【0134】

次に、スペクトル計測部７０は、真のスペクトル波形Ｔ（λ）からスペクトル線幅Ｅ９５ｄｅｃｏを計算する。続いて、スペクトル計測部７０は、ステップＳ４２２，Ｓ４２３で算出されたＥ９５（Ｅ９５ｃａｌｉｂ）とスペクトル線幅Ｅ９５ｄｅｃｏとの関係から較正関数Ｆ（ｘ）を更新して記憶部７３に記憶する（ステップＳ４２９）。その後、スペクトル計測部７０は、ステップＳ４０２の処理に戻る。

【0135】

なお、以上の説明では、較正関数Ｆ（ｘ）の更新を、カウンタ値Ｎごとに毎回、実施する場合について説明したが、カウンタ値Ｎの２倍（２Ｎ）ごと、３倍（３Ｎ）ごとのように、Ｅ９５の算出の何回かに１度のみの実施でもよい。

【0136】

その他の動作は、上記比較例に係るレーザ装置１０１、又は上記実施形態１に係るレーザ装置と略同様であってもよい。

【0137】

［３．３ 作用・効果］
実施形態２のレーザ装置によれば、実施形態１と同様にして較正関数Ｆ（ｘ）を用いたスペクトル線幅Δλの算出を行うので、スペクトル線幅Δλの計測速度と、スペクトル線幅Δλの制御速度とが向上する。その結果、スペクトル線幅Δλの安定性を向上させることができる。さらに、定期的に較正関数Ｆ（ｘ）を更新するため、スペクトル線幅Δλの計測の精度をより高めることができる。

【0138】

＜４．実施形態３＞（電子デバイスの製造方法）
上記実施形態１または２に係るレーザ装置は、半導体デバイス等の電子デバイスの製造方法に適用可能である。以下、具体例を説明する。

【0139】

図１８は、半導体デバイスの製造に用いられる露光装置４の一構成例を概略的に示している。

【0140】

図１８において、露光装置４は、照明光学系４０と投影光学系４１とを含む。

【0141】

照明光学系４０は、レーザシステム１から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴのレチクルパターンを照明する。なお、レーザシステム１として、上記実施形態１ないし３に係るレーザ装置を適用可能である。

【0142】

投影光学系４１は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピースに結像させる。

【0143】

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。

【0144】

露光装置４は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピースに露光する。

【0145】

以上のような露光工程を利用して半導体デバイスを製造する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで半導体デバイスを製造することができる。

【0146】

＜５．その他＞
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。

【0147】

本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。たとえば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】