[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2024189925A1 - レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024189925A1
WO2024189925A1 PCT/JP2023/010462 JP2023010462W WO2024189925A1 WO 2024189925 A1 WO2024189925 A1 WO 2024189925A1 JP 2023010462 W JP2023010462 W JP 2023010462W WO 2024189925 A1 WO2024189925 A1 WO 2024189925A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
laser device
control value
rotation
laser light
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/010462
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一喜 永井
陽一 佐々木
Original Assignee
ギガフォトン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ギガフォトン株式会社 filed Critical ギガフォトン株式会社
Priority to PCT/JP2023/010462 priority Critical patent/WO2024189925A1/ja
Publication of WO2024189925A1 publication Critical patent/WO2024189925A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/134Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser device, a method for controlling a laser device, and a method for manufacturing an electronic device.
  • gas laser devices used for exposure include KrF excimer laser devices that output laser light with a wavelength of approximately 248 nm, and ArF excimer laser devices that output laser light with a wavelength of approximately 193 nm.
  • the spectral linewidth of the natural oscillation light of KrF excimer laser devices and ArF excimer laser devices is wide, at 350 to 400 pm. Therefore, if a 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, the resolution may decrease. Therefore, it is necessary to narrow the spectral linewidth of the laser light output from the gas laser device to a level where chromatic aberration can be ignored. For this reason, a line narrowing module (LNM) containing a narrowing element (such as an etalon or grating) may be provided inside the laser resonator of the gas laser device to narrow the spectral linewidth.
  • LNM line narrowing module
  • a gas laser device in which the spectral linewidth is narrowed is called a narrow-line gas laser device.
  • a laser device includes a laser chamber, a pair of discharge electrodes disposed within the laser chamber, a fan disposed within the laser chamber and flowing laser gas within the laser chamber between the pair of discharge electrodes, a rotation detector that detects the rotation of the fan, an adjuster that adjusts the laser light characteristics of the pulsed laser light generated in the laser chamber, and a processor that corrects a control value of the adjuster based on the repetition frequency of the pulsed laser light and a detection signal from the rotation detector, and controls the adjuster with the corrected control value.
  • a method for controlling a laser device includes, in a laser device including a laser chamber, a pair of discharge electrodes disposed within the laser chamber, a fan disposed within the laser chamber and flowing laser gas within the laser chamber between the pair of discharge electrodes, a rotation detector that detects rotation of the fan, and an adjuster that adjusts the laser light characteristics of the pulsed laser light generated in the laser chamber, the method includes correcting a control value of the adjuster based on the repetition frequency of the pulsed laser light and a detection signal from the rotation detector, and controlling the adjuster with the corrected control value.
  • a method for manufacturing an electronic device includes generating pulsed laser light using a laser apparatus including a laser chamber, a pair of discharge electrodes disposed in the laser chamber, a fan disposed in the laser chamber and flowing laser gas in the laser chamber between the pair of discharge electrodes, a rotation detector that detects rotation of the fan, an adjuster that adjusts the laser light characteristics of the pulsed laser light generated in the laser chamber, and a processor that corrects a control value of the adjuster based on the repetition frequency of the pulsed laser light and a detection signal from the rotation detector and controls the adjuster with the corrected control value, outputting the pulsed laser light to an exposure apparatus, and exposing the pulsed laser light onto a photosensitive substrate in the exposure apparatus to manufacture an electronic device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser device according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a part of a laser device according to a comparative example, as viewed in the ⁇ V direction.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a part of a laser device according to a comparative example when viewed in the ⁇ Z direction.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of a rotation detector.
  • FIG. 5 shows the disk and protrusions as viewed in the Z direction.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of a detection signal output from the rotation detector.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser device according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a part of a laser device according to a comparative example, as viewed in the ⁇ V direction.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a part of
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure of the laser light characteristics in the comparative example.
  • FIG. 8 is a graph showing time-series data of laser light characteristics in the comparative example.
  • FIG. 9 is a graph showing time-series data of laser light characteristics in the comparative example.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of fast Fourier transform of the time series data of the laser light characteristics shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an acoustic wave generated inside the laser chamber.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the fluctuation component Bfi1(t) of the laser light characteristics in the first embodiment.
  • FIG. 14 shows a first example of data stored in the parameter storage device in the first embodiment.
  • FIG. 15 shows a second example of data stored in the parameter storage device in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a control procedure for laser light characteristics in the first embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the details of the process of calculating the control value SVb1 N+1 of the N+1th pulse.
  • FIG. 18 is a graph showing time-series data of laser light characteristics generated using the corrected control value SVb1 N+1 in the first embodiment.
  • FIG. 19 shows the equations and variables that are substituted when controlling the pulse energy, wavelength, or spectral linewidth as the laser light characteristics.
  • FIG. 20 is a graph showing the difference between the time-series data of the laser light characteristics and the fluctuation component Bfi1(t).
  • FIG. 21 is a graph showing the fluctuation component Bfi2(t) in the second embodiment.
  • FIG. 22 shows a first example of data stored in the parameter storage device in the second embodiment.
  • FIG. 23 shows a second example of data stored in the parameter storage device in the second embodiment.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a control procedure for laser light characteristics in the second embodiment.
  • FIG. 25 is a flowchart showing details of the process of calculating the control value SVb2 N+1 of the N+1th pulse.
  • FIG. 26 is a graph showing time-series data of laser light characteristics generated using the corrected control value SVb2 N+1 in the second embodiment.
  • FIG. 27 shows the equations and variables that are substituted when controlling the pulse energy, wavelength, or spectral linewidth as laser light characteristics.
  • FIG. 28 shows a schematic configuration of an exposure device connected to a laser device.
  • Fig. 1 shows a schematic configuration of a laser apparatus 1 according to a comparative example.
  • the comparative example of the present disclosure is a form that the applicant recognizes as being known only by the applicant, and is not a publicly known example that the applicant acknowledges.
  • the laser apparatus 1 is a discharge excitation type gas laser apparatus capable of outputting a pulsed laser beam to an exposure apparatus 100.
  • the exposure apparatus 100 includes an exposure control processor 110.
  • the laser device 1 includes a laser chamber 10, a pair of discharge electrodes 11a and 11b, a power supply 13, a line narrowing module 14, a spectral adjuster 15, a monitor module 17, and a laser control processor 30.
  • the line narrowing module 14 and the spectral adjuster 15 constitute an optical resonator.
  • the laser chamber 10 is disposed in the optical path of the optical resonator.
  • the laser control processor 30 is a processing device including a memory 38 in which a control program is stored, and a CPU (central processing unit) 39 that executes the control program.
  • the laser control processor 30 is specially configured or programmed to execute various processes included in the present disclosure.
  • the laser control processor 30 corresponds to the processor in the present disclosure.
  • the direction of travel of the pulsed laser light output from the spectrum adjuster 15 is the Z direction.
  • the discharge direction between the discharge electrodes 11a and 11b is the V direction or the -V direction.
  • the Z direction and the V direction are mutually perpendicular, and the direction perpendicular to both of these is the H direction or the -H direction.
  • Figure 1 shows the configuration of the laser device 1 as viewed in the -H direction.
  • FIG. 2 shows a partial configuration of the laser device 1 according to the comparative example when viewed in the -V direction
  • FIG. 3 shows a partial configuration of the laser device 1 according to the comparative example when viewed in the -Z direction.
  • the laser chamber 10 contains discharge electrodes 11a and 11b, a cross-flow fan 21, and a heat exchanger 23. In FIG. 2, only the discharge electrode 11a is shown as the internal configuration of the laser chamber 10. Windows 10a and 10b are provided at both ends of the laser chamber 10.
  • 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.
  • a laser gas containing fluorine gas and a buffer gas may be filled.
  • the electrical insulator 29 supports the discharge electrode 11a.
  • a plurality of conductive parts 29a are embedded in the electrical insulator 29. Each of the conductive parts 29a is electrically connected to the discharge electrode 11a.
  • the power supply device 13 includes a charger (not shown), and is connected to the discharge electrode 11a via the conductive parts 29a.
  • a return plate 10c is disposed inside the laser chamber 10.
  • the discharge electrode 11b is supported by the return plate 10c.
  • the discharge electrode 11b is electrically connected to ground potential via the return plate 10c and a conductive member of the laser chamber 10.
  • the return plate 10c has gaps on the back and front sides of the paper in FIG. 1 for the passage of laser gas.
  • the crossflow fan 21 includes a plurality of blades 21b arranged around a rotation axis Ax.
  • One end of the rotation axis Ax is supported by a bearing 10e and connected to a rotation detector 21a arranged outside the laser chamber 10.
  • the other end of the rotation axis Ax is supported by a bearing 10f and connected to a motor 22 arranged outside the laser chamber 10.
  • the crossflow fan 21 corresponds to the fan in this disclosure.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of the rotation detector 21a.
  • the rotation detector 21a is disposed inside a housing fixed to the bearing 10e, and includes a disk 21c supported on one end of the rotation axis Ax, and an eddy current sensor 21e fixed to the bearing 10e via the housing.
  • the disk 21c is made of metal, and includes a protrusion 21d.
  • FIG. 5 shows the disk 21c and the protrusion 21d as viewed in the Z direction.
  • the disk 21c and the protrusion 21d rotate together with the rotation axis Ax.
  • the eddy current sensor 21e generates a first pulse magnetic field.
  • an eddy current is generated inside the protrusion 21d due to the first pulse magnetic field.
  • the eddy current sensor 21e detects a second pulse magnetic field generated by the eddy current, and outputs a detection signal SIG.
  • a capacitance type sensor may be used instead of the eddy current sensor 21e.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of the detection signal SIG output from the rotation detector 21a.
  • One pulse of the detection signal SIG is output each time the rotation axis Ax rotates once.
  • the repetition frequency of the detection signal SIG matches the rotation frequency fk of the crossflow fan 21, and the period of the detection signal SIG is 1/fk.
  • the detection signal SIG is sent to the laser control processor 30.
  • the line narrowing module 14 includes a plurality of prisms 14a and 14b and a grating 14c.
  • the prisms 14a and 14b are arranged in this order in the optical path of the light emitted from the window 10a.
  • the surfaces of the prisms 14a and 14b where the light enters and exits are both parallel to the V direction.
  • the prism 14b is supported by a rotating stage 14d.
  • the rotating stage 14d includes a driver (not shown).
  • the grating 14c is arranged in the optical path of the light transmitted through the prisms 14a and 14b.
  • the direction of the grooves of the grating 14c is parallel to the V direction.
  • the spectral conditioner 15 includes a cylindrical plano-concave lens 15a and a cylindrical plano-convex lens 15b.
  • the cylindrical plano-concave lens 15a is located between the laser chamber 10 and the cylindrical plano-convex lens 15b.
  • the convex surface of the cylindrical plano-convex lens 15b and the concave surface of the cylindrical plano-concave lens 15a face each other, and each has a focal axis parallel to the V direction.
  • the flat surface located opposite the convex surface of the cylindrical plano-convex lens 15b is coated with a partially reflective film.
  • the cylindrical plano-concave lens 15a is supported by a linear stage 15d.
  • the linear stage 15d includes a driver (not shown).
  • the monitor module 17 includes beam splitters 17a and 17b, an energy sensor 17c, and a beam monitor 17d.
  • the beam splitter 17a is located in the optical path of the pulsed laser light output from the spectrum adjuster 15.
  • the beam splitter 17a is configured to transmit a portion of the pulsed laser light toward the exposure device 100 with high transmittance and to reflect the other portion.
  • the beam splitter 17b is located in the optical path of the pulsed laser light reflected by the beam splitter 17a.
  • the energy sensor 17c is located in the optical path of the pulsed laser light reflected by the beam splitter 17b.
  • the beam monitor 17d is located in the optical path of the pulsed laser light transmitted through the beam splitter 17b, and includes an etalon spectrometer (not shown).
  • the monitor module 17 corresponds to the laser light detector in this disclosure.
  • the laser control processor 30 receives setting data for the target values Et, ⁇ t, and ⁇ t of the pulse energy E, wavelength ⁇ , and spectral linewidth ⁇ , respectively, from the exposure control processor 110, as well as a light emission trigger signal.
  • the laser control processor 30 transmits setting data for the charging voltage to the charger included in the power supply device 13 based on the setting data for the target value Et of the pulse energy E.
  • the laser control processor 30 also transmits a trigger signal to the power supply device 13 based on the light emission trigger signal.
  • the power supply unit 13 When the power supply unit 13 receives a trigger signal from the laser control processor 30, it generates a pulsed high voltage from the electrical energy stored in the charger and applies this high voltage between the discharge electrodes 11a and 11b.
  • the light generated inside the laser chamber 10 is emitted to the outside of the laser chamber 10 through the windows 10a and 10b.
  • the light emitted from the window 10a of the laser chamber 10 has its beam width in the H direction expanded by the prisms 14a and 14b, and enters the grating 14c.
  • grating 14c Light incident on grating 14c is reflected by the multiple grooves of grating 14c and diffracted in a direction according to the wavelength of the light.
  • the wavelength of the diffracted light incident on prism 14b from grating 14c is selected.
  • Prisms 14b and 14a reduce the beam width in the H direction of the diffracted light incident from grating 14c, and return the light to laser chamber 10 via window 10a.
  • the cylindrical plano-convex lens 15b included in the spectral adjuster 15 transmits and outputs a portion of the light emitted from the window 10b of the laser chamber 10, and reflects the other portion back into the laser chamber 10.
  • the light emitted from the laser chamber 10 travels back and forth between the line narrowing module 14 and the spectrum adjuster 15, and is amplified each time it passes through the discharge space between the discharge electrodes 11a and 11b.
  • This light is narrowed in line each time it is turned back by the line narrowing module 14.
  • the light thus oscillated and narrowed in line is output from the spectrum adjuster 15 as pulsed laser light.
  • the laser control processor 30 transmits a control signal for the rotation angle of the prism 14b to the rotation stage 14d included in the line narrowing module 14 based on the setting data for the target value ⁇ t of the wavelength ⁇ .
  • the rotation stage 14d rotates the prism 14b around an axis parallel to the V direction in accordance with the control signal. By rotating the prism 14b, the selected wavelength of the line narrowing module 14 is adjusted, and the wavelength ⁇ of the pulsed laser light is adjusted.
  • the wavelength ⁇ of the pulsed laser light is, for example, the central wavelength.
  • the laser control processor 30 transmits a control signal for the position of the cylindrical plano-concave lens 15a to the linear stage 15d included in the spectral adjuster 15 based on the setting data for the target value ⁇ t of the spectral linewidth ⁇ .
  • the linear stage 15d moves the cylindrical plano-concave lens 15a along the optical path between the laser chamber 10 and the cylindrical plano-convex lens 15b in accordance with the control signal. This changes the wavefront of the light traveling from the spectral adjuster 15 to the line narrowing module 14. The change in wavefront adjusts the spectral waveform and spectral linewidth ⁇ of the pulsed laser light.
  • the energy sensor 17c detects the pulse energy E of the pulsed laser light and outputs data on the pulse energy E to the laser control processor 30.
  • the data on the pulse energy E is used to feedback control the setting data for the charging voltage that the laser control processor 30 sends to the power supply device 13.
  • the etalon spectrometer included in the beam monitor 17d acquires the waveform of the interference fringes of the pulsed laser light, and outputs the waveform data of the interference fringes to the laser control processor 30.
  • the laser control processor 30 calculates the wavelength ⁇ of the pulsed laser light from the position of the interference fringes, and calculates the spectral linewidth ⁇ of the pulsed laser light from a portion of the waveform of the interference fringes that corresponds to the free spectral range.
  • the calculation result of the wavelength ⁇ is used by the laser control processor 30 to feedback control the rotation angle of the prism 14b, and the calculation result of the spectral linewidth ⁇ is used by the laser control processor 30 to feedback control the position of the cylindrical plano-concave lens 15a.
  • the laser control processor 30 sends a control signal to the motor 22 to rotate the cross-flow fan 21.
  • the motor 22 rotates the cross-flow fan 21
  • the laser gas flows and circulates inside the laser chamber 10 as shown by arrow A in FIG. 3.
  • the discharge products generated by the discharge between the discharge electrodes 11a and 11b are removed from the discharge space by the flow of laser gas before the next discharge, and the discharge space and its vicinity become less susceptible to discharge, so that the discharge can be stabilized.
  • the rotation detector 21a detects the rotation of the cross-flow fan 21 and outputs the signal to the laser control processor 30.
  • the heat exchanger 23 exhausts the thermal energy of the laser gas, which has become hot due to the discharge, to the outside of the laser chamber 10.
  • the laser control processor 30 performs the following processing to feedback control the laser light characteristic B.
  • the laser control processor 30 sets the pulse number N of the pulsed laser light to 1.
  • the laser control processor 30 sets the control value SVbN of the Nth pulse to an initial value. If the laser light characteristic B is the pulse energy E, the control value SVb is a charging voltage set in the power supply device 13. If the laser light characteristic B is the wavelength ⁇ , the control value SVb is the attitude angle of the prism 14b rotated by the rotating stage 14d. If the laser light characteristic B is the spectral line width ⁇ , the control value SVb is the position of the cylindrical plano-concave lens 15a moved by the linear stage 15d. When a pulse number such as Nth is specified, a subscript is added, such as the control value SVbN .
  • the initial value is a value that is predetermined, for example, corresponding to the target value Bt of the laser light characteristic B.
  • the laser control processor 30 sends a trigger signal to the power supply device 13 so that the laser oscillates and one pulse of pulsed laser light is output.
  • the laser control processor 30 measures the laser light characteristic BnN of the Nth pulse.
  • the laser control processor 30 calculates the control value SVb N+1 of the N+1th pulse according to the following Equation 1.
  • SVb N+1 -Gb ⁇ (Bn N -Bt) ⁇ Kb+SVb N ...(Formula 1)
  • Gb is the control gain
  • Bt is the target value of the laser light characteristic B
  • Kb is a proportional constant indicating the ratio of the change in the control value SVb to the change in the laser light characteristic B.
  • the laser control processor 30 sets the control value SVbN +1 of the N+1th pulse to the calculated value and sends it to the corresponding adjuster. If the laser light characteristic B is the pulse energy E, the adjuster is the power supply 13. If the laser light characteristic B is the wavelength ⁇ , the adjuster is the rotary stage 14d. If the laser light characteristic B is the spectral linewidth ⁇ , the adjuster is the linear stage 15d.
  • the laser control processor 30 adds 1 to the pulse number N of the pulsed laser light to update the value of N.
  • the laser control processor 30 determines whether or not to end the control of laser light characteristic B. For example, when the output of pulsed laser light with a constant repetition frequency f is stopped, the control of laser light characteristic B is ended. When the control of laser light characteristic B is to be ended (S100: YES), the laser control processor 30 ends the processing of this flowchart. When the control of laser light characteristic B is not to be ended (S100: NO), the laser control processor 30 returns the processing to S40.
  • FIGS. 8 and 9 are graphs showing time series data of the laser light characteristic B in the comparative example.
  • the pulse energy E is controlled.
  • the time series data is acquired from the monitor module 17.
  • the repetition frequency f of the pulse laser light is 6000 Hz
  • the repetition frequency f is 1000 Hz.
  • the target value Et of the pulse energy E is 10.0 mJ. Even if the pulse energy E is feedback-controlled by the process shown in FIG. 7, the pulse energy E may fluctuate and deviate from the target value Et as shown in FIG. 8 and FIG. 9.
  • the manner in which the pulse energy E fluctuates may differ depending on the repetition frequency f. As shown in FIG. 9, the fluctuation of the pulse energy E may have periodicity. If the pulse energy E fluctuates, the exposure performance of the exposure apparatus 100 may vary, and the quality of the semiconductor device may become unstable.
  • Some of the embodiments described below relate to further stabilizing the laser light characteristic B, such as the pulse energy E, and bringing it closer to the target value Bt.
  • Fig. 10 is a graph showing the result of fast Fourier transform of the time series data of the laser beam characteristic B shown in Fig. 9. From Fig. 10, it is found that the time series data of the laser beam characteristic B shown in Fig. 9 contains a lot of two frequency components of 66 Hz and 88 Hz.
  • the first frequency component 66 Hz shown in FIG. 10 was almost equal to the rotation frequency fk of the cross-flow fan 21.
  • the vibration is transmitted to various optical elements included in the laser device 1, and the alignment of the optical elements may change in synchronization with the vibration. Therefore, it was speculated that the 66 Hz frequency component included in the fluctuation of the laser light characteristic B is caused by the occurrence of vibration in the laser device 1 in synchronization with the rotation of the cross-flow fan 21.
  • the laser light characteristic B is not limited to the pulse energy E, and may include, for example, a fluctuation in the wavelength ⁇ due to a change in the alignment of the prisms 14a and 14b, or a fluctuation in the spectral line width ⁇ due to a change in the alignment of the cylindrical plano-concave lens 15a.
  • the laser light characteristic B is feedforward controlled based on not only the repetition frequency f but also the detection signal SIG indicating the rotation of the crossflow fan 21. Also, in the first embodiment, the laser light characteristic B is feedforward controlled using the rotation frequency fk.
  • the product of the rotation frequency fk of the crossflow fan 21 and the number of blades 21b is defined as the blade frequency fa.
  • the rotation frequency fk is 66 Hz
  • the number of blades 21b is 44.
  • the blade frequency fa is 2904 Hz
  • the observed frequency when the frequency component of 2904 Hz is sampled at 1000 Hz, which is the repetition frequency f of the pulsed laser light, is calculated to be 96 Hz.
  • the second frequency component, 88 Hz shown in Fig. 10 does not completely match 96 Hz, it is considered to correspond to the observed frequency of the blade frequency fa when quantization error is taken into consideration.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the acoustic waves W1 and W2 generated inside the laser chamber 10.
  • FIG. 11 corresponds to FIG. 3 in which the arrow A indicating the gas flow is omitted and instead acoustic waves W1 and W2 are illustrated.
  • a discharge with a repetition frequency f occurs in the discharge space between the discharge electrodes 11a and 11b, and in synchronization with this discharge, compressional waves of the gas are generated by excitation and heating of the gas in the discharge space.
  • the compressional waves generated in the discharge space propagate through the space inside the laser chamber 10. This compressional wave is sometimes called acoustic wave W1.
  • Acoustic wave W1 is reflected when it hits a component inside the laser chamber 10.
  • the acoustic wave W2 reflected by the blade 21b may be affected by the blade frequency fa.
  • the acoustic wave W2 reaches the discharge space, the density of the laser gas in the discharge space changes, so the pulse energy E may fluctuate. Therefore, it was speculated that the 88 Hz frequency component contained in the fluctuation of the laser light characteristic B is caused by the acoustic wave W2 reflected by the blade 21b. If the density of the laser gas in the discharge space changes, the refractive index distribution in the discharge space also changes, so that not only the pulse energy E but also the wavelength ⁇ and the spectral line width ⁇ may fluctuate as the laser light characteristic B.
  • the blade frequency fa is used to feedforward control the laser light characteristic B.
  • Fig. 12 shows a schematic configuration of the laser device 1a according to the first embodiment.
  • the laser device 1a includes a parameter storage device 37a.
  • the parameter storage device 37a is configured to be accessible by the laser control processor 30, and stores parameters to be described with reference to Figs. 13 to 15.
  • the parameter storage device 37a may be included in the internal memory 38 of the laser control processor 30.
  • Fig. 13 is a graph showing the fluctuation component Bfi1(t) of laser light characteristic B in the first embodiment.
  • Fig. 13 shows the time series data of laser light characteristic B shown in Fig. 9 again, and also shows the detection signal SIG indicating the rotation of the cross flow fan 21 and the fluctuation component Bfi1(t) calculated in the first embodiment.
  • the detection signal SIG is output from the rotation detector 21a at a period of 1/fk (see Fig. 6).
  • the fluctuating component Bfi1(t) is a periodic function having a period of 1/fk, which is the same as the period of the detection signal SIG, and the periodic function is, for example, a sine function.
  • the fluctuating component Bfi1(t) corresponds to the first periodic function in this disclosure, and 1/fk corresponds to the first period in this disclosure.
  • the fluctuating component Bfi1(t) is obtained by fitting a sine curve with a period of 1/fk to the time series data of the laser light characteristic B.
  • the initial phase of the sine curve is given by the phase shift ⁇ kb1 of the sine curve with respect to the detection signal SIG.
  • the amplitude Akb1 of the sine curve may be obtained from the intensity corresponding to the rotation frequency fk of the crossflow fan 21.
  • Akb1 corresponds to the first amplitude in this disclosure.
  • the fluctuation component Bfi1(t) is given by the following equation.
  • Bfi1(t) Akb1 ⁇ sin(2 ⁇ fk ⁇ t ⁇ kb1)
  • Figure 13 shows the fluctuating component Bfi1(t) fitted to the time series data. However, the position on the horizontal axis where the value of the fluctuating component Bfi1(t) is 0 is aligned with the position of 10 mJ, which is the target value Et of the pulse energy E.
  • the fluctuating component Bfi1(t) fluctuates in synchronization with the rotation of the crossflow fan 21.
  • control value SVbN+1 (see FIG. 7) of the N+1th pulse obtained in the comparative example is corrected by feedforward control using the fluctuation component Bfi1(t) to calculate a corrected control value SVb1N +1 .
  • This makes it possible to control the laser beam characteristic B so as to offset the fluctuation and suppress deviation from the target value Bt.
  • FIG. 14 shows a first example of data stored in the parameter storage device 37a in the first embodiment.
  • the parameter storage device 37a stores data including a correspondence between the repetition frequency f and parameters including the amplitude Akb1, the rotation frequency fk, and the phase shift ⁇ kb1.
  • the corresponding parameters can be obtained by searching the parameter storage device 37a using the repetition frequency f.
  • the rotation frequency fk of the cross flow fan 21 may be the same value fk1 regardless of the repetition frequency f.
  • the phase shift ⁇ kb1 may also be the same value regardless of the repetition frequency f.
  • FIG. 15 shows a second example of data stored in the parameter storage device 37a in the first embodiment.
  • the rotation frequency fk of the crossflow fan 21 may be changeable, for example, to reduce power consumption, and different fluctuation components Bfi1(t) may be used according to the change in the rotation frequency fk.
  • the parameter storage device 37a may store data including the correspondence between the combination of the repetition frequency f and the rotation frequency fk and parameters including the amplitude Akb1 and the phase shift ⁇ kb1.
  • the corresponding parameters can be obtained by searching the parameter storage device 37a using the repetition frequency f and the rotation frequency fk.
  • the rotation frequency fk is also one of the parameters.
  • the rotation frequency fk is set, for example, in the range of 30 Hz to 95 Hz, and is preferably 63 Hz, 66 Hz, or 75 Hz.
  • the laser control processor 30 performs feedforward control based on the repetition frequency f and the detection signal SIG, in addition to the feedback control in the comparative example (see FIG. 7), by the following process.
  • the laser control processor 30 starts a timer when it receives the detection signal SIG.
  • the time tN is read from the timer, and in S71a, the time tN+1 is calculated, thereby performing control based on the timing of the detection signal SIG.
  • the timer may be reset and started each time the detection signal SIG is received.
  • S20, S30a, and S40 are almost the same as S20, S30, and S40, respectively, described with reference to Fig. 7.
  • the control value is designated as SVb1N in order to distinguish it from the control value SVbN in the comparative example.
  • the laser control processor 30 reads the time tN when the Nth pulse is emitted from the timer.
  • the time tN corresponds to the first time in this disclosure.
  • the laser control processor 30 calculates a control value SVb1 N+1 for the N+1th pulse as follows, instead of the control value SVb N+1 for the N+1th pulse described with reference to FIG.
  • FIG. 17 is a flow chart showing details of the process for calculating the control value SVb1 N+1 of the N+1th pulse.
  • the process shown in FIG. 17 corresponds to the subroutine of S70a in FIG.
  • the laser control processor 30 calculates the time tN+1 at which the Nth pulse is generated.
  • the time tN+1 is calculated by adding the reciprocal 1/f of the repetition frequency f to the time tN at which the Nth pulse is generated.
  • the time tN+1 corresponds to the second time in this disclosure.
  • the laser control processor 30 acquires the parameters of the fluctuation component Bfi1(t) based on the repetition frequency f.
  • the parameters of the fluctuation component Bfi1(t) include the amplitude Akb1, the rotation frequency fk, and the phase shift ⁇ kb1 stored in the parameter storage device 37a.
  • the laser control processor 30 calculates the control value SVb1 N+1 of the N+1th pulse according to the following Equation 2.
  • SVb1 N+1 -[Gb ⁇ (Bn N -Bt)+gb1 ⁇ Bfi1(t N+1 )-Bfi1(t N ) ⁇ ] ⁇ Kb+SVb1 N ...
  • gb1 is the control gain.
  • Equation 2 corresponds to the result of subtracting gb1 ⁇ Bfi1( tN+1 ) ⁇ Bfi1( tN ) ⁇ Kb from the right side of Equation 1 in the comparative example.
  • the control value SVbN+1 of the Nth pulse is calculated based on the difference between the laser light characteristic BnN of the Nth pulse and the target value Bt, so the control value SVbN +1 already includes the first value Bfi1( tN ) of the fluctuation component corresponding to the time tN of the Nth pulse.
  • the control value SVbN+ 1 in the comparative example is corrected using the difference between the second value Bfi1( tN+1 ) of the fluctuation component corresponding to the time tN + 1 of the Nth pulse and the first value Bfi1( tN ) of the fluctuation component corresponding to the time tN of the Nth pulse.
  • the laser control processor 30 ends the processing of this flowchart and returns to the processing shown in FIG. 16.
  • the laser device 1a includes a laser chamber 10, a pair of discharge electrodes 11a and 11b, a cross-flow fan 21, a rotation detector 21a, a power supply device 13, an adjuster such as a rotation stage 14d and a linear stage 15d, and a laser control processor 30.
  • the discharge electrodes 11a and 11b are disposed in the laser chamber 10.
  • the cross-flow fan 21 is disposed in the laser chamber 10, and causes the laser gas in the laser chamber 10 to flow between the discharge electrodes 11a and 11b.
  • the rotation detector 21a detects the rotation of the cross-flow fan 21.
  • the adjuster adjusts the laser light characteristic B of the pulsed laser light generated in the laser chamber 10.
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVb N+1 of the adjuster based on the repetition frequency f of the pulsed laser light and the detection signal SIG of the rotation detector 21a, and controls the adjuster with the corrected control value SVb1 N+1 .
  • FIG. 18 is a graph showing time series data of laser light characteristic B generated using the corrected control value SVb1N +1 in the first embodiment.
  • the pulse energy E is controlled as the laser light characteristic B.
  • FIG. 18 almost coincides with the difference (see FIG. 20) between the time series data of the laser light characteristic B and the fluctuation component Bfi1(t) in the comparative example.
  • the repetition frequency f of the pulse laser light is 1000 Hz
  • the target value Et of the pulse energy E is 10.0 mJ.
  • the fluctuation width of the pulse energy E is smaller, and the accuracy of the control of the laser light characteristic B is improved.
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVb N+1 so as to suppress deviation of the laser light characteristic B from the target value Bt.
  • the laser apparatus 1a includes a monitor module 17 that measures the laser light characteristic B.
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVbN+1, which is set so that the laser light characteristic BnN + 1 of the ( N+ 1)th pulse after the Nth pulse approaches the target value Bt by feedback control based on the difference between the laser light characteristic BnN of the Nth pulse of the pulsed laser light and the target value Bt, by feedforward control based on the repetition frequency f and the detection signal SIG.
  • the laser control processor 30 calculates the fluctuation component Bfi1(t) of the laser light characteristic B that fluctuates in synchronization with the rotation of the crossflow fan 21, and corrects the control value SVbN+1 using the fluctuation component Bfi1(t).
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVbN+1 based on the difference between the first value Bfi1( tN ) of the fluctuation component corresponding to the time tN when the Nth pulse is laser oscillated and the second value Bfi1( tN+1 ) of the fluctuation component corresponding to the time tN +1 when the N+1th pulse is laser oscillated.
  • control value SVbN+1 by feedback control based on the difference between the target value Bt of the laser light characteristic B of the Nth pulse can be accurately corrected by feedforward control using the difference between the fluctuation component Bfi1( tN ) corresponding to the Nth pulse and the fluctuation component Bfi1( tN+1 ) corresponding to the N+1th pulse.
  • the laser control processor 30 obtains the time t N by measurement, and obtains the time t N+1 by calculation based on the time t N and the repetition frequency f.
  • the time t N is actually measured and the time t N+1 is calculated using the measured time t N , so that correction based on the difference between the fluctuation components Bfi1(t N ) and Bfi1(t N+1 ) can be performed with high accuracy.
  • times tN and tN +1 are elapsed times based on the time when the detection signal SIG is received.
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVb N+1 using the fluctuation component Bfi1(t), which is a periodic function whose period is the inverse of the rotation frequency fk of the crossflow fan 21 .
  • the laser device 1a includes a monitor module 17 that measures the laser light characteristic B.
  • the laser control processor 30 acquires time series data of the laser light characteristic B from the monitor module 17 and fits a sine curve to the time series data to obtain the fluctuation component Bfi1(t).
  • the fluctuation component Bfi1(t) can be obtained with high accuracy.
  • the fluctuation component Bfi1(t) can be obtained, for example, during adjustment after the laser device 1a is assembled.
  • the laser control processor 30 performs Fourier analysis on the time series data to obtain the amplitude Akb1 of a sine curve from the intensity corresponding to the rotation frequency fk, and fits a sine curve having the amplitude Akb1 to the time series data.
  • the amplitude Akb1 of the sine curve is calculated from Fourier analysis of the time series data, so the fluctuation component Bfi1(t) can be calculated with high accuracy.
  • the laser control processor 30 is configured to be able to access data including a correspondence between the repetition frequency f and parameters for correcting the control value SVb N+1 .
  • the laser control processor 30 searches the data using the repetition frequency f and uses the parameters acquired to correct the control value SVb N+1 .
  • the parameters for correcting the control value SVb N+1 can be quickly obtained.
  • the laser control processor 30 is configured to be able to access data including the correspondence between the repetition frequency f, the rotation frequency fk of the crossflow fan 21, and parameters for correcting the control value SVb N+1 .
  • the laser control processor 30 searches data using the repetition frequency f and the rotation frequency fk, and uses the parameters acquired to correct the control value SVb N+1 .
  • the first embodiment is similar to the comparative example.
  • the pulse energy E is controlled as the laser beam characteristic B.
  • a fluctuation component Efi1(t) of the pulse energy E given by the following equation is used instead of the fluctuation component Bfi1(t).
  • Efi1(t) Ake1 ⁇ sin(2 ⁇ fk ⁇ t ⁇ ke1)
  • Ake1 is the amplitude of the fluctuation component Efi1(t).
  • a control value SVe1 N+1 given by the following formula is used instead of the control value SVb1 N+ 1 of the N+1th pulse.
  • SVe1 N+1 -[Ge ⁇ (En N -Et)+ge1 ⁇ Efi1(t N+1 )-Efi1(t N ) ⁇ ] ⁇ Ke+SVe1 N
  • Ge is the control gain of the feedback control of the pulse energy E.
  • ⁇ En N is the pulse energy E of the Nth pulse.
  • Et is the target value of the pulse energy E.
  • ⁇ ge1 is the control gain of the feedforward control of the pulse energy E using the rotation frequency fk.
  • Efi1( tN+1 ) and Efi1( tN ) are the values of the fluctuation component Efi1(t) of the pulse energy E corresponding to times tN+1 and tN , respectively.
  • Ke is a proportionality constant that indicates the ratio of the change in the control value SVe1 to the change in the pulse energy E.
  • the first modified example is similar to the first embodiment.
  • the wavelength ⁇ is controlled as the laser light characteristic B.
  • a fluctuation component ⁇ fi1(t) of the wavelength ⁇ given by the following equation is used instead of the fluctuation component Bfi1(t).
  • ⁇ fi1(t) Ak ⁇ 1 ⁇ sin(2 ⁇ fk ⁇ t ⁇ k ⁇ 1)
  • Ak ⁇ 1 is the amplitude of the fluctuation component ⁇ fi1(t).
  • a control value SV ⁇ 1 N+1 given by the following formula is used instead of the control value SVb1 N+ 1 of the N+1th pulse.
  • SV ⁇ 1 N+1 -[G ⁇ ( ⁇ n N ⁇ t)+g ⁇ 1 ⁇ fi1(t N+1 ) ⁇ fi1(t N ) ⁇ ] ⁇ K ⁇ +SV ⁇ 1 N
  • G ⁇ is the control gain of the feedback control of the wavelength ⁇ .
  • ⁇ n N is the wavelength ⁇ of the Nth pulse.
  • ⁇ ⁇ t is the target value of the wavelength ⁇ .
  • g ⁇ 1 is the control gain of the feedforward control of the wavelength ⁇ using the rotation frequency fk.
  • ⁇ fi1( tN+1 ) and ⁇ fi1( tN ) are the values of the fluctuation component ⁇ fi1(t) of the wavelength ⁇ corresponding to times tN+1 and tN , respectively.
  • K ⁇ is a proportionality constant that indicates the ratio of the change in the control value SV ⁇ 1 to the change in the wavelength ⁇ .
  • the second modified example is similar to the first embodiment.
  • the spectral linewidth ⁇ is controlled as the laser light characteristic B.
  • a fluctuation component ⁇ fi1(t) of the spectral linewidth ⁇ given by the following equation is used instead of the fluctuation component Bfi1(t).
  • ⁇ fi1(t) Ak ⁇ 1 ⁇ sin(2 ⁇ fk ⁇ t ⁇ k ⁇ 1)
  • Ak ⁇ 1 is the amplitude of the fluctuation component ⁇ fi1(t).
  • a control value SV ⁇ 1 N+1 given by the following equation is used instead of the control value SVb1 N +1 of the N+1th pulse.
  • SV ⁇ 1 N+1 -[G ⁇ ( ⁇ n N ⁇ t)+g ⁇ 1 ⁇ fi1(t N+1 ) ⁇ fi1(t N ) ⁇ ] ⁇ K ⁇ +SV ⁇ 1 N
  • G ⁇ is the control gain of the feedback control of the spectral linewidth ⁇ .
  • ⁇ n N is the spectral linewidth ⁇ of the Nth pulse.
  • - ⁇ t is the target value of the spectral linewidth ⁇ .
  • g ⁇ 1 is a control gain of the feedforward control of the spectral linewidth ⁇ using the rotation frequency fk.
  • ⁇ fi1(t N+1 ) and ⁇ fi1(t N ) are the values of the fluctuation component ⁇ fi1(t) of the spectral linewidth ⁇ corresponding to times t N+1 and t N , respectively.
  • K ⁇ is a proportionality constant that indicates the ratio of the change in the control value SV ⁇ 1 to the change in the spectral linewidth ⁇ .
  • the third modified example is similar to the first embodiment.
  • the fourth modification two or more of the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral linewidth ⁇ are controlled as the laser light characteristic B.
  • the variables shown in FIG. 19 are used to control each laser light characteristic B.
  • the control of each laser light characteristic B may be independent of each other.
  • the repetition frequency f, the rotation frequency fk, and the detection signal SIG may be common between different laser light characteristics B.
  • common values can be used for the phase shifts ⁇ kb1, ⁇ ke1, ⁇ k ⁇ 1, and ⁇ k ⁇ 1 between different laser light characteristics B.
  • the laser light characteristic B includes a first characteristic, which is one of the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral linewidth ⁇ , and a second characteristic, which is the other one.
  • the adjuster includes a first adjuster that adjusts the first characteristic, and a second adjuster that adjusts the second characteristic. If the first characteristic is the pulse energy E, the first adjuster is the power supply device 13, and the second characteristic is the wavelength ⁇ or the spectral linewidth ⁇ . If the second characteristic is the wavelength ⁇ , the second adjuster is the rotary stage 14d, and if the second characteristic is the spectral linewidth ⁇ , the second adjuster is the linear stage 15d.
  • the laser control processor 30 corrects both the first control value SVb N+1 of the first adjuster and the second control value SVb N+1 of the second adjuster based on the repetition frequency f and the detection signal SIG, and controls the first and second adjusters.
  • the fourth variant is similar to the first embodiment.
  • Fig. 20 is a graph showing the difference between the time series data of the laser light characteristic B and the fluctuation component Bfi1(t). Fig. 20 was obtained by subtracting the fluctuation component Efi1( tN ) of the pulse energy E corresponding to the time tN of each pulse from the time series data of the pulse energy E in the comparative example (see Fig. 9).
  • FIG. 21 is a graph showing the fluctuation component Bfi2(t) in the second embodiment.
  • FIG. 21 shows an enlarged view of the inside of the encircled line XXI in FIG. 20, and also shows the detection signal SIG indicating the rotation of the crossflow fan 21, and the fluctuation component Bfi2(t) calculated in the second embodiment.
  • the detection signal SIG is output from the rotation detector 21a with a period of 1/fk (see FIG. 6).
  • the fluctuating component Bfi2(t) is a periodic function with a period 1/fa, which is the inverse of the blade frequency fa, given by the product of the rotational frequency fk of the crossflow fan 21 and the number of blades 21b, and the periodic function is, for example, a sine function.
  • the period 1/fa of the fluctuating component Bfi2(t) is shorter than the period 1/fk of the fluctuating component Bfi1(t).
  • the fluctuating component Bfi2(t) corresponds to the second periodic function in this disclosure, and 1/fa corresponds to the second period in this disclosure.
  • the fluctuating component Bfi2(t) is obtained by fitting a sine curve with a period 1/fa to the difference between the time series data of the laser light characteristic B and the fluctuating component Bfi1(t).
  • the initial phase of the sine curve is given by the phase shift ⁇ kb2 of the sine curve with respect to the detection signal SIG.
  • the amplitude Akb2 of the sine curve may be obtained from the intensity corresponding to the observed frequency when the frequency component of the blade frequency fa is sampled at the repetition frequency f.
  • Akb2 corresponds to the second amplitude in this disclosure.
  • the fluctuation component Bfi2(t) is given by the following equation.
  • Bfi2(t) Akb2 ⁇ sin(2 ⁇ fa ⁇ t ⁇ kb2)
  • FIG. 21 shows the fluctuation component Bfi2(t) fitted to the difference between the time series data and the fluctuation component Bfi1(t). However, the position on the horizontal axis where the value of the fluctuation component Bfi2(t) is 0 is aligned with the position of 10 mJ, which is the target value Et of the pulse energy E.
  • the fluctuation component Bfi2(t) fluctuates in synchronization with the rotation of the crossflow fan 21.
  • control value SVbN+1 (see FIG. 7) of the N+1th pulse obtained in the comparative example is corrected by feedforward control using the fluctuation components Bfi1(t) and Bfi2(t) to calculate a corrected control value SVb2N +1 .
  • This makes it possible to control the laser beam characteristic B so as to offset the fluctuation and suppress deviation from the target value Bt.
  • FIG. 22 shows a first example of data stored in the parameter storage device 37a in the second embodiment.
  • the parameter storage device 37a stores data including a correspondence between the repetition frequency f and parameters including the amplitude Akb2, the blade frequency fa, and the phase shift ⁇ kb2.
  • the blade frequency fa may be the same value fa1 regardless of the repetition frequency f.
  • the phase shift ⁇ kb2 may also be the same value regardless of the repetition frequency f.
  • the rotation frequency fk of the crossflow fan 21 may be made variable, and different fluctuation components Bfi2(t) may be used according to the accompanying change in the blade frequency fa.
  • the parameter storage device 37a may store data including the correspondence between the combination of the repetition frequency f and the blade frequency fa and parameters including the amplitude Akb2 and the phase shift ⁇ kb2.
  • the corresponding parameters can be obtained by searching the parameter storage device 37a using the repetition frequency f and the blade frequency fa.
  • the blade frequency fa is also one of the parameters.
  • the blade frequency fa is set, for example, in the range of 1300 Hz to 4200 Hz, and is preferably 2772 Hz, 2904 Hz, or 3300 Hz.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a control procedure of laser light characteristic B in the second embodiment.
  • the process shown in Fig. 24 is almost the same as that of the first embodiment described with reference to Fig. 16, except for the process of calculating the control value SVb2N +1 of the N+1th pulse in S70b. Note that in S30b, S70b, and S80b, the signs of the control values are SVb2N and SVb2N+1 to distinguish them from the control values SVb1N and SVb1N +1 in the first embodiment.
  • FIG. 25 is a flow chart showing details of the process for calculating the control value SVb2N +1 of the N+1th pulse.
  • the process shown in FIG. 25 corresponds to the subroutine of S70b in FIG.
  • S71a The processing of S71a is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. 17.
  • the laser control processor 30 acquires parameters of the fluctuation components Bfi1(t) and Bfi2(t) based on the repetition frequency f.
  • the parameters of the fluctuation component Bfi1(t) include the amplitude Akb1, the rotation frequency fk, and the phase shift ⁇ kb1 shown in FIG. 14 or FIG. 15.
  • the parameters of the fluctuation component Bfi2(t) include the amplitude Akb2, the blade frequency fa, and the phase shift ⁇ kb2 shown in FIG. 22 or FIG. 23.
  • the laser control processor 30 calculates the control value SVb2 N+1 of the N+1th pulse according to the following Equation 3.
  • SVb2 N+1 -[Gb ⁇ (Bn N ⁇ Bt)+gb1 ⁇ Bfi1(t N+1 ) ⁇ Bfi1(t N ) ⁇ +gb2 ⁇ Bfi2(t N+1 ) ⁇ Bfi2(t N ) ⁇ ] ⁇ Kb+SVb2 N ...(Formula 3)
  • gb2 is the control gain.
  • Equation 3 corresponds to the result of subtracting [gb1 ⁇ Bfi1( tN+1 )-Bfi1( tN ) ⁇ +gb2 ⁇ Bfi2( tN+1 )-Bfi2( tN ) ⁇ ] ⁇ Kb from the right hand side of equation 1 in the comparative example.
  • the control value SVbN+1 of the Nth pulse is calculated based on the difference between the laser light characteristic BnN of the Nth pulse and the target value Bt, so that the control value SVbN + 1 already includes the first values Bfi1( tN ) and Bfi2( tN ) of the fluctuation components corresponding to the time tN of the Nth pulse.
  • the control value SVbN+1 in the comparative example is corrected using the difference between the second value Bfi1( tN+1 ) of the fluctuation component corresponding to the time tN +1 of the N+1 pulse and the first value Bfi1( tN ) of the fluctuation component corresponding to the time tN of the Nth pulse, and the difference between the second value Bfi2( tN+1 ) of the fluctuation component corresponding to the time tN +1 of the N+1 pulse and the first value Bfi2( tN ) of the fluctuation component corresponding to the time tN of the Nth pulse.
  • the laser control processor 30 ends the processing of this flowchart and returns to the processing shown in FIG. 24.
  • the cross flow fan 21 includes a plurality of blades 21 b arranged around the rotation axis Ax.
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVb N+1 by using a fluctuation component Bfi2(t) that is a periodic function having a period that is the reciprocal of a blade frequency fa, which is given by the product of the rotation frequency fk of the cross flow fan 21 and the number of blades 21 b.
  • FIG. 26 is a graph showing time series data of laser light characteristic B generated using the corrected control value SVb2N+1 in the second embodiment.
  • the pulse energy E is controlled as the laser light characteristic B.
  • FIG. 26 is almost identical to the difference between the time series data of the laser light characteristic B in the comparative example and the sum of the fluctuation components Bfi1(t) and Bfi2(t).
  • the repetition frequency f of the pulse laser light is 1000 Hz
  • the target value Et of the pulse energy E is 10.0 mJ.
  • the fluctuation range of the pulse energy E is smaller and is stabilized near the target value Et.
  • the feedforward control is not limited to using both the fluctuating components Bfi1(t) and Bfi2(t), and may use only the fluctuating component Bfi2(t).
  • the fluctuation of the laser light characteristic B of the pulsed laser light is approximately equal to the difference between the time series data of the laser light characteristic B in the comparative example and the fluctuating component Bfi2(t).
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVbN+1 using a fluctuation component Bfi1(t) which is a periodic function having a period 1/fk and synchronized with the rotation of the cross flow fan 21, and a fluctuation component Bfi2(t) which is a periodic function having a period 1/fa which is shorter than the period 1 / fk and synchronized with the rotation of the cross flow fan 21.
  • the control value SVbN+1 can be corrected with high accuracy even when the fluctuation of the laser light characteristic B includes two frequency components.
  • the cross flow fan 21 includes a plurality of blades 21 b arranged around the rotation axis Ax.
  • the laser control processor 30 corrects the control value SVb N+1 using a fluctuation component Bfi1(t) that is a periodic function having a period equal to the reciprocal of the rotation frequency fk of the cross flow fan 21 and a fluctuation component Bfi2(t) that is a periodic function having a period equal to the reciprocal of the blade frequency fa given by the product of the rotation frequency fk and the number of blades 21 b .
  • the laser device 1a includes a monitor module 17 that measures the laser light characteristic B.
  • the laser control processor 30 acquires time series data of the laser light characteristic B from the monitor module 17.
  • the laser control processor 30 fits a first sine curve to the time series data to obtain the fluctuation component Bfi1(t), and fits a second sine curve to the difference between the time series data and the fluctuation component Bfi1(t) to obtain the fluctuation component Bfi2(t).
  • the fluctuation component Bfi2(t) can be obtained with high accuracy, excluding the correction due to the fluctuation component Bfi1(t).
  • the laser control processor 30 performs Fourier analysis on the time series data to determine the amplitude Akb1 of the first sine curve from the first intensity corresponding to the rotation frequency fk, and determines the amplitude Akb2 of the second sine curve from the second intensity corresponding to the observed frequency when the frequency component of the blade frequency fa is sampled at the repetition frequency f.
  • the laser control processor 30 fits a first sine curve having an amplitude Akb1 to the time series data, and fits a second sine curve having an amplitude Akb2 to the difference between the time series data and the fluctuation component Bfi1(t).
  • the amplitudes Akb1 and Akb2 of the sine curves are obtained from Fourier analysis of the time series data, so the fluctuation components Bfi1(t) and Bfi2(t) can be obtained with high accuracy.
  • the second embodiment is similar to the first embodiment.
  • the pulse energy E is controlled as the laser beam characteristic B.
  • a fluctuation component Efi2(t) of the pulse energy E given by the following equation is used instead of the fluctuation component Bfi2(t).
  • Efi2(t) Ake2 ⁇ sin(2 ⁇ fa ⁇ t ⁇ ke2)
  • Ake2 is the amplitude of the fluctuation component Efi2(t).
  • the control value SVe2 N+1 When controlling the pulse energy E as the laser light characteristic B, the control value SVe2 N+1 given by the following equation is used instead of the control value SVb2 N+ 1 of the N+1th pulse.
  • SVe2 N+ 1 - [ Ge
  • the meaning of each variable is as follows: ⁇ ge2 is the control gain of the feedforward control of the pulse energy E using the blade frequency fa.
  • Efi2( tN+1 ) and Efi2( tN ) are the values of the fluctuation component Efi2(t) of the pulse energy E corresponding to times tN+1 and tN , respectively.
  • the first modified example is similar to the second embodiment.
  • the wavelength ⁇ is controlled as the laser light characteristic B.
  • the fluctuation component ⁇ fi2(t) of the wavelength ⁇ given by the following equation is used instead of the fluctuation component Bfi2(t).
  • ⁇ fi2(t) Ak ⁇ 2 ⁇ sin(2 ⁇ fa ⁇ t ⁇ k ⁇ 2)
  • Ak ⁇ 2 is the amplitude of the fluctuation component ⁇ fi2(t).
  • the control value SV ⁇ 2 N+1 given by the following equation is used instead of the control value SVb2 N+ 1 of the N+1th pulse.
  • SV ⁇ 2 N+ 1 - [ G ⁇
  • the meaning of each variable is as follows: g ⁇ 2 is the control gain of the feedforward control of the wavelength ⁇ using the blade frequency fa.
  • ⁇ fi2(t N+1 ) and ⁇ fi2(t N ) are the values of the fluctuation component ⁇ fi2(t) of the wavelength ⁇ corresponding to times t N+1 and t N , respectively.
  • the second modified example is similar to the second embodiment.
  • the spectral linewidth ⁇ is controlled as the laser light characteristic B.
  • a fluctuation component ⁇ fi2(t) of the spectral linewidth ⁇ given by the following equation is used instead of the fluctuation component Bfi2(t).
  • ⁇ fi2(t) Ak ⁇ 2 ⁇ sin(2 ⁇ fa ⁇ t ⁇ k ⁇ 2)
  • Ak ⁇ 2 is the amplitude of the fluctuation component ⁇ fi2(t).
  • a control value SV ⁇ 2 N +1 given by the following equation is used instead of the control value SVb2 N +1 of the N+1th pulse.
  • SV ⁇ 2 N+1 -[G ⁇ ( ⁇ n N ⁇ t)+g ⁇ 1 ⁇ fi1(t N+1 ) ⁇ fi1(t N ) ⁇ +g ⁇ 2 ⁇ fi2(t N+1 ) ⁇ fi2(t N ) ⁇ ] ⁇ K ⁇ +SV ⁇ 2 N
  • g ⁇ 2 is the control gain of the feedforward control of the spectral linewidth ⁇ using the blade frequency fa.
  • ⁇ fi2(t N+1 ) and ⁇ fi2(t N ) are the values of the fluctuation component ⁇ fi2(t) of the spectral linewidth ⁇ corresponding to times t N+1 and t N , respectively.
  • the third modified example is similar to the second embodiment.
  • the fourth modification two or more of the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral linewidth ⁇ are controlled as the laser light characteristic B.
  • the variables shown in FIG. 19 and FIG. 27 are used to control each of the laser light characteristics B.
  • the control of each of the laser light characteristics B may be independent of each other.
  • the repetition frequency f, the rotation frequency fk, the blade frequency fa, and the detection signal SIG may be common between different laser light characteristics B.
  • the phase shifts ⁇ kb1, ⁇ ke1, ⁇ k ⁇ 1, ⁇ k ⁇ 1, ⁇ kb2, ⁇ ke2, ⁇ k ⁇ 2, and ⁇ k ⁇ 2 can use common values between different laser light characteristics B.
  • the fourth variant is similar to the second embodiment.
  • the laser device 1a generates a pulsed laser beam and outputs it to the exposure device 100.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 40 and a projection optical system 41.
  • the illumination optical system 40 illuminates the reticle pattern of a reticle (not shown) placed on a reticle stage RT with pulsed laser light incident from the laser device 1a.
  • the projection optical system 41 reduces and projects the pulsed laser light that has passed through the reticle, forming an image on a workpiece (not shown) placed on a workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer coated with photoresist.
  • the exposure apparatus 100 exposes the workpiece to pulsed laser light reflecting the reticle pattern by synchronously moving the reticle stage RT and the workpiece table WT in parallel. After the reticle pattern is transferred to the semiconductor wafer by the exposure process described above, electronic devices can be manufactured through multiple processes.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

レーザ装置は、レーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、レーザチャンバ内に配置され、一対の放電電極の間にレーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、ファンの回転を検出する回転検出器と、レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、パルスレーザ光の繰り返し周波数と回転検出器の検出信号とに基づいて、調整器の制御値を補正し、補正された制御値で調整器を制御するプロセッサと、を備える。

Description

レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法
 本開示は、レーザ装置、レーザ装置の制御方法、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。例えば、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 Narrowing Module:LNM)が備えられる場合がある。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。
特開2006-114689号公報 特開2003-218432号公報
概要
 本開示の1つの観点に係るレーザ装置は、レーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、レーザチャンバ内に配置され、一対の放電電極の間にレーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、ファンの回転を検出する回転検出器と、レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、パルスレーザ光の繰り返し周波数と回転検出器の検出信号とに基づいて、調整器の制御値を補正し、補正された制御値で調整器を制御するプロセッサと、を備える。
 本開示の1つの観点に係るレーザ装置の制御方法は、レーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、レーザチャンバ内に配置され、一対の放電電極の間にレーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、ファンの回転を検出する回転検出器と、レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、を備えるレーザ装置において、パルスレーザ光の繰り返し周波数と回転検出器の検出信号とに基づいて、調整器の制御値を補正し、補正された制御値で調整器を制御することを含む。
 本開示の1つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、レーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、レーザチャンバ内に配置され、一対の放電電極の間にレーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、ファンの回転を検出する回転検出器と、レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、パルスレーザ光の繰り返し周波数と回転検出器の検出信号とに基づいて、調整器の制御値を補正し、補正された制御値で調整器を制御するプロセッサと、を備えるレーザ装置によってパルスレーザ光を生成し、パルス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パルス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装置の構成を模式的に示す。 図2は、-V方向に見た比較例に係るレーザ装置の一部の構成を模式的に示す。 図3は、-Z方向に見た比較例に係るレーザ装置の一部の構成を模式的に示す。 図4は、回転検出器の構成を模式的に示す。 図5は、Z方向に見たディスク及び突起部を示す。 図6は、回転検出器から出力される検出信号の例を示す波形図である。 図7は、比較例におけるレーザ光特性の制御手順を示すフローチャートである。 図8は、比較例におけるレーザ光特性の時系列データを示すグラフである。 図9は、比較例におけるレーザ光特性の時系列データを示すグラフである。 図10は、図9に示されるレーザ光特性の時系列データを高速フーリエ変換した結果を示すグラフである。 図11は、レーザチャンバの内部で発生する音響波を説明するための図である。 図12は、第1の実施形態に係るレーザ装置の構成を模式的に示す。 図13は、第1の実施形態におけるレーザ光特性の変動成分Bfi1(t)を示すグラフである。 図14は、第1の実施形態においてパラメータ記憶装置に記憶されるデータの第1の例を示す。 図15は、第1の実施形態においてパラメータ記憶装置に記憶されるデータの第2の例を示す。 図16は、第1の実施形態におけるレーザ光特性の制御手順を示すフローチャートである。 図17は、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図18は、第1の実施形態において補正された制御値SVb1N+1を用いて生成されたレーザ光特性の時系列データを示すグラフである。 図19は、レーザ光特性として、パルスエネルギー、波長、又はスペクトル線幅を制御する場合に置き換えられる式及び変数を示す。 図20は、レーザ光特性の時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分を示すグラフである。 図21は、第2の実施形態における変動成分Bfi2(t)を示すグラフである。 図22は、第2の実施形態においてパラメータ記憶装置に記憶されるデータの第1の例を示す。 図23は、第2の実施形態においてパラメータ記憶装置に記憶されるデータの第2の例を示す。 図24は、第2の実施形態におけるレーザ光特性の制御手順を示すフローチャートである。 図25は、N+1番のパルスの制御値SVb2N+1を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図26は、第2の実施形態において補正された制御値SVb2N+1を用いて生成されたレーザ光特性の時系列データを示すグラフである。 図27は、レーザ光特性として、パルスエネルギー、波長、又はスペクトル線幅を制御する場合に置き換えられる式及び変数を示す。 図28は、レーザ装置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 レーザ装置1の構成
 1.2 動作
 1.3 レーザ光特性Bの制御
 1.4 比較例の課題
2.変動原因の推定
 2.1 回転周波数fkとの関係
 2.2 ブレード周波数faとの関係
3.繰り返し周波数f及び検出信号SIGに基づくフィードフォワード制御
 3.1 構成
 3.2 変動成分Bfi1(t)の計算
 3.3 レーザ光特性Bの制御
 3.4 作用
4.第1の実施形態の変形例
 4.1 第1の変形例
 4.2 第2の変形例
 4.3 第3の変形例
 4.4 第4の変形例
 4.5 第4の変形例の作用
5.ブレード周波数faを用いたフィードフォワード制御
 5.1 変動成分Bfi2(t)の計算
 5.2 レーザ光特性Bの制御
 5.3 作用
6.第2の実施形態の変形例
 6.1 第1の変形例
 6.2 第2の変形例
 6.3 第3の変形例
 6.4 第4の変形例
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 レーザ装置1の構成
 図1は、比較例に係るレーザ装置1の構成を模式的に示す。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。レーザ装置1は露光装置100にパルスレーザ光を出力可能な放電励起式のガスレーザ装置である。露光装置100は露光制御プロセッサ110を含む。
 レーザ装置1は、レーザチャンバ10と、一対の放電電極11a及び11bと、電源装置13と、狭帯域化モジュール14と、スペクトル調整器15と、モニタモジュール17と、レーザ制御プロセッサ30と、を含む。狭帯域化モジュール14とスペクトル調整器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。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38と、制御プログラムを実行するCPU(central processing unit)39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。
 スペクトル調整器15から出力されるパルスレーザ光の進行方向をZ方向とする。放電電極11a及び11bの間の放電方向をV方向又は-V方向とする。Z方向とV方向とは互いに垂直な方向であり、これらの両方に垂直な方向をH方向又は-H方向とする。図1においては、-H方向に見たレーザ装置1の構成が示されている。
 図2は、-V方向に見た比較例に係るレーザ装置1の一部の構成を示し、図3は、-Z方向に見た比較例に係るレーザ装置1の一部の構成を示す。
 レーザチャンバ10は、放電電極11a及び11bと、クロスフローファン21と、熱交換器23と、を収容している。図2においてはレーザチャンバ10の内部の構成として放電電極11aのみ示されている。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。
 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。あるいは、フッ素ガス及びバッファガスを含むレーザガスが封入されてもよい。
 レーザチャンバ10の一部に開口が形成され、この開口が電気絶縁部29によって塞がれている。電気絶縁部29は放電電極11aを支持している。電気絶縁部29には、複数の導電部29aが埋め込まれている。導電部29aの各々は放電電極11aに電気的に接続されている。電源装置13は、図示しない充電器を含み、導電部29aを介して放電電極11aに接続されている。
 レーザチャンバ10の内部にはリターンプレート10cが配置されている。放電電極11bはリターンプレート10cに支持されている。放電電極11bはリターンプレート10c及びレーザチャンバ10の導電性部材を介して接地電位に電気的に接続されている。図3に示されるように、リターンプレート10cは、図1の紙面の奥行側と手前側とに、レーザガスが通過するための隙間を有している。
 クロスフローファン21は、回転軸Axの周りに配置された複数のブレード21bを含む。回転軸Axの一端は、軸受10eに支持され、レーザチャンバ10の外部に配置された回転検出器21aに接続されている。回転軸Axの他端は、軸受10fに支持され、レーザチャンバ10の外部に配置されたモータ22に接続されている。クロスフローファン21は本開示におけるファンに相当する。
 図4は、回転検出器21aの構成を模式的に示す。回転検出器21aは、軸受10eに固定された筐体の内部に配置されており、回転軸Axの一端に支持されたディスク21cと、筐体を介して軸受10eに固定された渦電流センサ21eと、を含む。ディスク21cは金属製であり、突起部21dを含む。
 図5は、Z方向に見たディスク21c及び突起部21dを示す。ディスク21c及び突起部21dが回転軸Axとともに回転する。渦電流センサ21eは第1のパルス磁場を発生させる。突起部21dが渦電流センサ21eの付近を通過するとき、第1のパルス磁場による渦電流が突起部21dの内部で発生する。渦電流センサ21eは、渦電流によって発生する第2のパルス磁場を検出し、検出信号SIGを出力する。渦電流センサ21eの代わりに静電容量式のセンサが用いられてもよい。
 図6は、回転検出器21aから出力される検出信号SIGの例を示す波形図である。回転軸Axが1回転する度に1パルスの検出信号SIGが出力される。検出信号SIGの繰り返し周波数はクロスフローファン21の回転周波数fkと一致し、検出信号SIGの周期は1/fkである。検出信号SIGはレーザ制御プロセッサ30に送信される。
 図1及び図2を再び参照し、狭帯域化モジュール14は、複数のプリズム14a及び14bとグレーティング14cとを含む。プリズム14a及び14bは、ウインドウ10aから出射した光の光路にこの順で配置されている。光が入出射するプリズム14a及び14bの表面はいずれもV方向に平行である。プリズム14bは、回転ステージ14dに支持されている。回転ステージ14dは図示しないドライバを含む。グレーティング14cは、プリズム14a及び14bを透過した光の光路に配置されている。グレーティング14cの溝の方向は、V方向に平行である。
 スペクトル調整器15は、シリンドリカル平凹レンズ15a及びシリンドリカル平凸レンズ15bを含む。レーザチャンバ10とシリンドリカル平凸レンズ15bとの間に、シリンドリカル平凹レンズ15aが位置する。シリンドリカル平凸レンズ15bの凸面とシリンドリカル平凹レンズ15aの凹面とは互いに向かい合っており、それぞれV方向に平行な焦点軸を有する。シリンドリカル平凸レンズ15bの凸面の反対側に位置する平らな面は、部分反射膜でコーティングされている。シリンドリカル平凹レンズ15aは、リニアステージ15dに支持されている。リニアステージ15dは図示しないドライバを含む。
 モニタモジュール17は、ビームスプリッタ17a及び17bと、エネルギーセンサ17cと、ビームモニタ17dと、を含む。ビームスプリッタ17aは、スペクトル調整器15から出力されたパルスレーザ光の光路に位置する。ビームスプリッタ17aは、パルスレーザ光の一部を露光装置100に向けて高い透過率で透過させるとともに、他の一部を反射するように構成されている。ビームスプリッタ17bは、ビームスプリッタ17aによって反射されたパルスレーザ光の光路に位置する。エネルギーセンサ17cは、ビームスプリッタ17bによって反射されたパルスレーザ光の光路に位置する。ビームモニタ17dは、ビームスプリッタ17bを透過したパルスレーザ光の光路に位置し、図示しないエタロン分光器を含む。モニタモジュール17は本開示におけるレーザ光検出器に相当する。
 1.2 動作
 レーザ制御プロセッサ30は、露光制御プロセッサ110から、パルスエネルギーE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのそれぞれの目標値Et、λt、及びΔλtの設定データと、発光トリガ信号と、を受信する。
 レーザ制御プロセッサ30は、パルスエネルギーEの目標値Etの設定データに基づいて、電源装置13に含まれる充電器に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、発光トリガ信号に基づいて、電源装置13にトリガ信号を送信する。
 電源装置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、H方向のビーム幅をプリズム14a及び14bによって拡大させられて、グレーティング14cに入射する。
 グレーティング14cに入射した光は、グレーティング14c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。グレーティング14cに入射した光の入射角と、所望波長の回折光の回折角と、を一致させることで、グレーティング14cからプリズム14bに入射する回折光の波長が選択される。プリズム14b及び14aは、グレーティング14cから入射した回折光のH方向のビーム幅を縮小させるとともに、その光を、ウインドウ10aを介して、レーザチャンバ10に戻す。
 スペクトル調整器15に含まれるシリンドリカル平凸レンズ15b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とスペクトル調整器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、スペクトル調整器15からパルスレーザ光として出力される。
 レーザ制御プロセッサ30は、波長λの目標値λtの設定データに基づいて、狭帯域化モジュール14に含まれる回転ステージ14dにプリズム14bの回転角度の制御信号を送信する。回転ステージ14dは、制御信号に従ってプリズム14bをV方向に平行な軸周りに回転させる。プリズム14bを回転させることにより狭帯域化モジュール14の選択波長が調整され、パルスレーザ光の波長λが調整される。パルスレーザ光の波長λとは例えば中心波長である。
 レーザ制御プロセッサ30は、スペクトル線幅Δλの目標値Δλtの設定データに基づいて、スペクトル調整器15に含まれるリニアステージ15dにシリンドリカル平凹レンズ15aの位置の制御信号を送信する。リニアステージ15dは、制御信号に従ってシリンドリカル平凹レンズ15aをレーザチャンバ10とシリンドリカル平凸レンズ15bとの間の光路に沿って移動させる。これにより、スペクトル調整器15から狭帯域化モジュール14へ向かう光の波面が変化する。波面が変化することにより、パルスレーザ光のスペクトル波形及びスペクトル線幅Δλが調整される。
 エネルギーセンサ17cは、パルスレーザ光のパルスエネルギーEを検出し、パルスエネルギーEのデータをレーザ制御プロセッサ30に出力する。パルスエネルギーEのデータは、レーザ制御プロセッサ30が電源装置13に送信する充電電圧の設定データをフィードバック制御するのに用いられる。
 ビームモニタ17dに含まれるエタロン分光器は、パルスレーザ光の干渉縞の波形を取得し、干渉縞の波形データをレーザ制御プロセッサ30に出力する。レーザ制御プロセッサ30は干渉縞の位置からパルスレーザ光の波長λを計算し、干渉縞の波形のうちのフリースペクトラルレンジに相当する一部分の波形からパルスレーザ光のスペクトル線幅Δλを計算する。波長λの計算結果は、レーザ制御プロセッサ30がプリズム14bの回転角度をフィードバック制御するのに用いられ、スペクトル線幅Δλの計算結果は、レーザ制御プロセッサ30がシリンドリカル平凹レンズ15aの位置をフィードバック制御するのに用いられる。
 レーザ制御プロセッサ30は、クロスフローファン21を回転させるためにモータ22に制御信号を送信する。モータ22がクロスフローファン21を回転させると、図3に矢印Aで示されるようにレーザガスが流れてレーザチャンバ10の内部で循環する。放電電極11a及び11bの間の放電によって生成された放電生成物は、次の放電の時までにレーザガスの流れによって放電空間から除去され、放電空間及びその近傍は放電生成物の少ない状態となるので、放電が安定化し得る。回転検出器21aは、クロスフローファン21の回転を検出してレーザ制御プロセッサ30に出力する。熱交換器23は、放電によって高温となったレーザガスの熱エネルギーをレーザチャンバ10の外部に排出する。
 1.3 レーザ光特性Bの制御
 図7は、比較例におけるレーザ光特性Bの制御手順を示すフローチャートである。レーザ光特性Bは、例えば、パルスエネルギーE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのいずれかである。レーザ制御プロセッサ30は、以下の処理を行うことによりレーザ光特性Bをフィードバック制御する。
 S20において、レーザ制御プロセッサ30は、パルスレーザ光のパルス番号Nを1にセットする。
 S30において、レーザ制御プロセッサ30は、N番のパルスの制御値SVbを初期値にセットする。レーザ光特性BがパルスエネルギーEであれば、制御値SVbは電源装置13に設定される充電電圧である。レーザ光特性Bが波長λであれば、制御値SVbは回転ステージ14dによって回転するプリズム14bの姿勢角である。レーザ光特性Bがスペクトル線幅Δλであれば、制御値SVbはリニアステージ15dによって移動するシリンドリカル平凹レンズ15aの位置である。N番などのパルス番号が特定されるときは制御値SVbのように添え字が付与される。初期値は、例えばレーザ光特性Bの目標値Btに対応して、予め定められた値である。
 S40において、レーザ制御プロセッサ30は、レーザ発振してパルスレーザ光が1パルス出力されるように、電源装置13にトリガ信号を送信する。
 S60において、レーザ制御プロセッサ30は、N番のパルスのレーザ光特性Bnを計測する。
 S70において、レーザ制御プロセッサ30は、N+1番のパルスの制御値SVbN+1を以下の式1により計算する。
   SVbN+1=-Gb×(Bn-Bt)×Kb+SVb ・・・(式1)
ここで、Gbは制御ゲインであり、Btはレーザ光特性Bの目標値であり、Kbはレーザ光特性Bの変化量に対する制御値SVbの変化量の比を示す比例定数である。N番のパルスのレーザ光特性Bnと目標値Btとの差に基づいてN+1番のパルスの制御値SVbN+1を計算することで、N+1番のパルスのレーザ光特性BnN+1が目標値Btに近づくようにフィードバック制御される。比較例で求められる制御値SVbN+1は本開示において補正される前の制御値に相当する。N番のパルスは本開示における第1のパルスに相当し、N+1番のパルスは本開示における第2のパルスに相当する。
 S80において、レーザ制御プロセッサ30は、N+1番のパルスの制御値SVbN+1を計算された値にセットし、対応する調整器に送信する。レーザ光特性BがパルスエネルギーEであれば、調整器は電源装置13である。レーザ光特性Bが波長λであれば、調整器は回転ステージ14dである。レーザ光特性Bがスペクトル線幅Δλであれば、調整器はリニアステージ15dである。
 S90において、レーザ制御プロセッサ30は、パルスレーザ光のパルス番号Nに1を加算してNの値を更新する。
 S100において、レーザ制御プロセッサ30は、レーザ光特性Bの制御を終了するか否かを判定する。例えば、一定の繰り返し周波数fによるパルスレーザ光の出力を休止する場合に、レーザ光特性Bの制御を終了する。レーザ光特性Bの制御を終了する場合(S100:YES)、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する。レーザ光特性Bの制御を終了しない場合(S100:NO)、レーザ制御プロセッサ30はS40に処理を戻す。
 1.4 比較例の課題
 図8及び図9は、比較例におけるレーザ光特性Bの時系列データを示すグラフである。レーザ光特性Bとして、パルスエネルギーEが制御されている。時系列データはモニタモジュール17から取得される。図8においてはパルスレーザ光の繰り返し周波数fが6000Hzであり、図9においては繰り返し周波数fが1000Hzである。図8及び図9のいずれにおいてもパルスエネルギーEの目標値Etは10.0mJである。図7に示される処理によりパルスエネルギーEをフィードバック制御しても、図8及び図9に示されるようにパルスエネルギーEが変動して目標値Etからずれることがある。また、図8及び図9を比較すると、パルスエネルギーEの変動の様子は繰り返し周波数fによって異なる場合があることがわかる。図9に示されるように、パルスエネルギーEの変動は周期性を有する場合がある。パルスエネルギーEが変動すると、露光装置100における露光性能にばらつきが生じ、半導体デバイスの品質が不安定となるおそれがある。
 以下に説明するいくつかの実施形態は、パルスエネルギーEなどのレーザ光特性Bをより安定化させ、目標値Btに近づけることに関連している。
2.変動原因の推定
 図10は、図9に示されるレーザ光特性Bの時系列データを高速フーリエ変換した結果を示すグラフである。図10から、図9に示されるレーザ光特性Bの時系列データは、66Hz及び88Hzの2つの周波数成分を多く含むことがわかった。
 2.1 回転周波数fkとの関係
 図10に示される1つめの周波数成分である66Hzは、クロスフローファン21の回転周波数fkとほぼ一致していた。クロスフローファン21の回転によってレーザ装置1に振動が生じると、レーザ装置1に含まれる各種の光学素子に振動が伝わり、その振動に同期して光学素子のアライメントが変化する可能性がある。そこで、レーザ光特性Bの変動に含まれる66Hzの周波数成分は、クロスフローファン21の回転に同期した振動がレーザ装置1に生じていることに起因するものと推測された。なお、レーザ光特性BとしてはパルスエネルギーEだけでなく、例えば、プリズム14a及び14bのアライメントの変化により波長λが変動したり、シリンドリカル平凹レンズ15aのアライメントの変化によりスペクトル線幅Δλが変動したりする可能性もある。
 第1の実施形態においては、繰り返し周波数fだけでなく、クロスフローファン21の回転を示す検出信号SIGに基づいて、レーザ光特性Bをフィードフォワード制御する。また、第1の実施形態においては、回転周波数fkを用いて、レーザ光特性Bをフィードフォワード制御する。
 2.2 ブレード周波数faとの関係
 クロスフローファン21の回転周波数fkとブレード21bの数との積をブレード周波数faとする。比較例において回転周波数fkは66Hzであり、ブレード21bの数は44枚である。このとき、ブレード周波数faは2904Hzであり、2904Hzの周波数成分をパルスレーザ光の繰り返し周波数fである1000Hzでサンプリングしたときの観測周波数は、計算上96Hzとなる。図10に示される2つめの周波数成分である88Hzは、96Hzと完全には一致していないが、量子化誤差を考えるとブレード周波数faの観測周波数に対応するものと考えられる。
 図11は、レーザチャンバ10の内部で発生する音響波W1及びW2を説明するための図である。図11は、図3においてガス流れを示す矢印Aを省略した代わりに音響波W1及びW2を図示したものに相当する。放電電極11a及び11bの間の放電空間では繰り返し周波数fの放電が発生しており、その放電に同期して、放電空間内のガスの励起及び加熱によってガスの粗密波が発生する。放電空間で生じた粗密波はレーザチャンバ10内の空間を伝播する。この粗密波を音響波W1ということがある。音響波W1はレーザチャンバ10内の構成要素に当たって反射される。
 音響波W1がクロスフローファン21のブレード21bに当たった場合、ブレード21bによって反射された音響波W2は、ブレード周波数faの影響を受ける可能性がある。音響波W2が放電空間に達すると、放電空間におけるレーザガスの粗密が変化するので、パルスエネルギーEが変動する可能性がある。そこで、レーザ光特性Bの変動に含まれる88Hzの周波数成分は、ブレード21bによって反射された音響波W2に起因するものと推測された。なお、放電空間におけるレーザガスの粗密が変化すれば、放電空間の屈折率分布も変化するので、レーザ光特性BとしてはパルスエネルギーEだけでなく、波長λやスペクトル線幅Δλが変動する可能性もある。
 第2の実施形態においては、ブレード周波数faを用いて、レーザ光特性Bをフィードフォワード制御する。
3.繰り返し周波数f及び検出信号SIGに基づくフィードフォワード制御
 3.1 構成
 図12は、第1の実施形態に係るレーザ装置1aの構成を模式的に示す。レーザ装置1aは、パラメータ記憶装置37aを含む。パラメータ記憶装置37aは、レーザ制御プロセッサ30によってアクセス可能に構成され、図13~図15を参照しながら説明するパラメータを記憶している。パラメータ記憶装置37aは、レーザ制御プロセッサ30の内部のメモリ38に含まれるものでもよい。
 3.2 変動成分Bfi1(t)の計算
 図13は、第1の実施形態におけるレーザ光特性Bの変動成分Bfi1(t)を示すグラフである。図13は図9に示されるレーザ光特性Bの時系列データを再掲するとともに、クロスフローファン21の回転を示す検出信号SIGと、第1の実施形態で計算される変動成分Bfi1(t)とを示している。検出信号SIGは、回転検出器21aから1/fkの周期で出力される(図6参照)。
 変動成分Bfi1(t)は、検出信号SIGの周期と同一の1/fkの周期を有する周期関数であり、周期関数は例えば正弦関数である。変動成分Bfi1(t)は本開示における第1の周期関数に相当し、1/fkは本開示における第1の周期に相当する。変動成分Bfi1(t)は、レーザ光特性Bの時系列データに周期1/fkの正弦曲線をフィッティングして求められる。正弦曲線の初期位相は、検出信号SIGに対する正弦曲線の位相のずれΔkb1で与えられる。図10を参照しながら説明したように時系列データのフーリエ解析の結果が得られている場合、正弦曲線の振幅Akb1は、クロスフローファン21の回転周波数fkに対応する強度から求められてもよい。Akb1は本開示における第1の振幅に相当する。
 以上のようにして周期1/fk、位相のずれΔkb1、及び振幅Akb1が求められれば、変動成分Bfi1(t)は以下の式で与えられる。
   Bfi1(t)=Akb1×sin(2×π×fk×t-Δkb1)
 図13に、時系列データにフィッティングされた変動成分Bfi1(t)が示されている。但し、パルスエネルギーEの目標値Etである10mJの位置に、変動成分Bfi1(t)の値が0となる横軸の位置を合わせている。変動成分Bfi1(t)はクロスフローファン21の回転と同期して変動する。
 第1の実施形態においては、比較例で求められるN+1番のパルスの制御値SVbN+1(図7参照)を、変動成分Bfi1(t)を用いたフィードフォワード制御によって補正することにより、補正された制御値SVb1N+1を計算する。これにより、レーザ光特性Bの変動を相殺して目標値Btからのずれを抑制するような制御が可能となる。
 図14は、第1の実施形態においてパラメータ記憶装置37aに記憶されるデータの第1の例を示す。図8及び図9を参照しながら説明したように、パルスレーザ光の繰り返し周波数fが異なればレーザ光特性Bが異なることがあるので、パルスレーザ光の繰り返し周波数fごとに異なる変動成分Bfi1(t)が用いられる。そこで、パラメータ記憶装置37aには、繰り返し周波数fと、振幅Akb1、回転周波数fk、及び位相のずれΔkb1を含むパラメータと、の対応関係を含むデータが記憶される。繰り返し周波数fを用いてパラメータ記憶装置37aを検索することにより、対応するパラメータを取得することができる。但し、クロスフローファン21の回転周波数fkは、繰り返し周波数fに依存せず互いに同じ値fkであってもよい。また位相のずれΔkb1も、繰り返し周波数fに依存せず互いに同じ値であってもよい。
 図15は、第1の実施形態においてパラメータ記憶装置37aに記憶されるデータの第2の例を示す。クロスフローファン21の回転周波数fkを、例えば消費電力の低減を目的として変更可能とし、回転周波数fkの変化に応じて異なる変動成分Bfi1(t)が用いられるようにしてもよい。そこで、パラメータ記憶装置37aには、繰り返し周波数f及び回転周波数fkの組合せと、振幅Akb1及び位相のずれΔkb1を含むパラメータと、の対応関係を含むデータが記憶されてもよい。繰り返し周波数f及び回転周波数fkを用いてパラメータ記憶装置37aを検索することにより、対応するパラメータを取得することができる。第2の例において、回転周波数fkはパラメータの1つでもある。回転周波数fkは、例えば30Hz以上95Hz以下の範囲で設定され、好ましくは、63Hz、66Hz、又は75Hzである。
 3.3 レーザ光特性Bの制御
 図16は、第1の実施形態におけるレーザ光特性Bの制御手順を示すフローチャートである。レーザ制御プロセッサ30は、以下の処理により、比較例におけるフィードバック制御(図7参照)に加えて、繰り返し周波数fと検出信号SIGとに基づくフィードフォワード制御を行う。
 S10aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、検出信号SIGを受信した時にタイマーをスタートさせる。後述するS50aにおいて時刻tをタイマーから読み込み、S71aにおいて時刻tN+1を計算することで、検出信号SIGのタイミングを基準とした制御が行われる。ここではS10aでスタートさせたタイマーを本フローチャートの途中でリセットせずにタイマーのカウントを続ける場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。検出信号SIGを受信するごとに、タイマーをリセット及びスタートさせるようにしてもよい。
 S20、S30a、及びS40の処理は、それぞれ図7を参照しながら説明したS20、S30、及びS40とほぼ同様である。なお、S30aにおいては、比較例における制御値SVbと区別するために、制御値の符号をSVb1としている。
 S50aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、N番のパルスを発振した時刻tをタイマーから読み込む。時刻tは本開示における第1の時刻に相当する。
 S60の処理は、図7を参照しながら説明したものと同様である。
 S70aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、図7を参照しながら説明したN+1番のパルスの制御値SVbN+1の代わりに、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1を以下のようにして計算する。
 図17は、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図17に示される処理は、図16のS70aのサブルーチンに相当する。
 S71aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、N+1番のパルスを発振する時刻tN+1を計算する。時刻tN+1は、N番のパルスを発振した時刻tに繰り返し周波数fの逆数1/fを加算することで計算される。時刻tN+1は本開示における第2の時刻に相当する。
 S72aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fに基づいて変動成分Bfi1(t)のパラメータを取得する。変動成分Bfi1(t)のパラメータは、パラメータ記憶装置37aに記憶された振幅Akb1、回転周波数fk、及び位相のずれΔkb1を含む。
 S73aにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1を以下の式2により計算する。
   SVb1N+1=-[Gb×(Bn-Bt)+gb1×{Bfi1(tN+1)-Bfi1(t)}]×Kb+SVb1 ・・・(式2)
ここで、gb1は制御ゲインである。
 式2は、比較例における式1の右辺からgb1×{Bfi1(tN+1)-Bfi1(t)}×Kbを減算したものに対応する。比較例においてはN番のパルスのレーザ光特性Bnと目標値Btとの差に基づいてN+1番のパルスの制御値SVbN+1を計算しているので、制御値SVbN+1にはすでにN番のパルスの時刻tに対応する変動成分の第1の値Bfi1(t)が盛り込まれている。そこで、第1の実施形態においては、N+1番のパルスの時刻tN+1に対応する変動成分の第2の値Bfi1(tN+1)とN番のパルスの時刻tに対応する変動成分の第1の値Bfi1(t)との差を用いて、比較例における制御値SVbN+1を補正している。
 S73a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16に示される処理に戻る。
 図16を再び参照する。S80a、S90、及びS100の処理は、それぞれ図7を参照しながら説明したS80、S90、及びS100とほぼ同様である。なお、S80aにおいては、比較例における制御値SVbN+1と区別するために、制御値の符号をSVb1N+1としている。
 3.4 作用
 (1)第1の実施形態に係るレーザ装置1aは、レーザチャンバ10と、一対の放電電極11a及び11bと、クロスフローファン21と、回転検出器21aと、電源装置13、回転ステージ14d、リニアステージ15d等の調整器と、レーザ制御プロセッサ30と、を備える。放電電極11a及び11bはレーザチャンバ10内に配置される。クロスフローファン21はレーザチャンバ10内に配置され、放電電極11a及び11bの間にレーザチャンバ10内のレーザガスを流す。回転検出器21aはクロスフローファン21の回転を検出する。調整器は、レーザチャンバ10で生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性Bを調整する。レーザ制御プロセッサ30は、パルスレーザ光の繰り返し周波数fと回転検出器21aの検出信号SIGとに基づいて、調整器の制御値SVbN+1を補正し、補正された制御値SVb1N+1で調整器を制御する。
 これによれば、繰り返し周波数fとクロスフローファン21の回転の影響を受けるレーザ光特性Bの変動をキャンセルするように制御値SVbN+1を補正でき、レーザ光特性Bを精度よく制御し得る。
 図18は、第1の実施形態において補正された制御値SVb1N+1を用いて生成されたレーザ光特性Bの時系列データを示すグラフである。レーザ光特性Bとして、パルスエネルギーEが制御されている。図18は、比較例におけるレーザ光特性Bの時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分(図20参照)にほぼ一致する。パルスレーザ光の繰り返し周波数fは1000Hzであり、パルスエネルギーEの目標値Etは10.0mJである。図9に示される比較例と比べて、パルスエネルギーEの変動の幅が小さくなり、レーザ光特性Bの制御の精度が向上している。
 (2)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、レーザ光特性Bの目標値Btからのずれを抑制するように制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、目標値Btからのずれを抑制することでレーザ光特性Bを安定化し得る。
 (3)第1の実施形態によれば、レーザ装置1aはレーザ光特性Bを計測するモニタモジュール17を備える。レーザ制御プロセッサ30は、パルスレーザ光のN番のパルスのレーザ光特性Bnの目標値Btとの差に基づくフィードバック制御によってN番のパルスの後のN+1番のパルスのレーザ光特性BnN+1が目標値Btに近づくように設定される制御値SVbN+1を、繰り返し周波数fと検出信号SIGとに基づくフィードフォワード制御によって補正する。
 これによれば、フィードバック制御にフィードフォワード制御を組み合わせることで、レーザ光特性Bを精度よく制御し得る。
 (4)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、クロスフローファン21の回転と同期して変動するレーザ光特性Bの変動成分Bfi1(t)を算出し、変動成分Bfi1(t)を用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、クロスフローファン21の回転と同期する変動成分Bfi1(t)を用いることで、クロスフローファン21の回転に起因するレーザ光特性Bの変動を抑制し得る。
 (5)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、N番のパルスをレーザ発振した時刻tに対応する変動成分の第1の値Bfi1(t)と、N+1番のパルスをレーザ発振する時刻tN+1に対応する変動成分の第2の値Bfi1(tN+1)と、の差に基づいて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、N番のパルスのレーザ光特性Bの目標値Btとの差に基づくフィードバック制御による制御値SVbN+1を、N番のパルスに対応する変動成分Bfi1(t)及びN+1番のパルスに対応する変動成分Bfi1(tN+1)の差を用いたフィードフォワード制御によって、精度よく補正し得る。
 (6)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、時刻tを計測によって取得し、時刻tN+1を、時刻tと繰り返し周波数fとに基づく計算によって取得する。
 これによれば、時刻tを実際に計測し、計測した時刻tを用いて時刻tN+1を計算するので、変動成分Bfi1(t)及びBfi1(tN+1)の差に基づく補正を精度よく行い得る。
 (7)第1の実施形態によれば、時刻t及びtN+1は検出信号SIGを受信した時を基準とした経過時間である。
 これによれば、検出信号SIGを受信した時を基準とすることで、クロスフローファン21の回転と同期した変動成分Bfi1(t)を用いた補正を精度よく行い得る。
 (8)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、クロスフローファン21の回転周波数fkの逆数を周期とする周期関数である変動成分Bfi1(t)を用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 回転周波数fkの逆数を周期とする周期関数を用いることで、クロスフローファン21の回転による振動に起因したレーザ光特性Bの周期的な変動を精度よく抑制し得る。
 (9)第1の実施形態によれば、レーザ装置1aはレーザ光特性Bを計測するモニタモジュール17を備える。レーザ制御プロセッサ30は、モニタモジュール17からレーザ光特性Bの時系列データを取得し、時系列データに正弦曲線をフィッティングして変動成分Bfi1(t)を求める。
 これによれば、実際に計測した時系列データを用いることで、変動成分Bfi1(t)を精度よく求めることができる。変動成分Bfi1(t)は、例えば、レーザ装置1aを組み立てた後の調整のときに求められる。
 (10)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、時系列データをフーリエ解析して回転周波数fkに対応する強度から正弦曲線の振幅Akb1を求め、時系列データに振幅Akb1を有する正弦曲線をフィッティングする。
 これによれば、時系列データのフーリエ解析から正弦曲線の振幅Akb1を求めるので、変動成分Bfi1(t)を精度よく求めることができる。
 (11)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fと、制御値SVbN+1を補正するためのパラメータと、の対応関係を含むデータにアクセス可能に構成される。レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fを用いてデータを検索して取得したパラメータを用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、予め作成されたデータを用いることにより、制御値SVbN+1を補正するためのパラメータを迅速に取得し得る。
 (12)第1の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fと、クロスフローファン21の回転周波数fkと、制御値SVbN+1を補正するためのパラメータと、の対応関係を含むデータにアクセス可能に構成される。レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fと回転周波数fkとを用いてデータを検索して取得したパラメータを用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、繰り返し周波数fと回転周波数fkとの両方に基づいてパラメータを取得することにより、きめ細かな補正をし得る。
 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。
4.第1の実施形態の変形例
 図19は、レーザ光特性Bとして、パルスエネルギーE、波長λ、又はスペクトル線幅Δλを制御する場合に置き換えられる式及び変数を示す。
 4.1 第1の変形例
 第1の変形例においては、レーザ光特性BとしてパルスエネルギーEを制御する。この場合、変動成分Bfi1(t)の代わりに、以下の式で与えられるパルスエネルギーEの変動成分Efi1(t)が用いられる。
   Efi1(t)=Ake1×sin(2×π×fk×t-Δke1)
ここで、Ake1は変動成分Efi1(t)の振幅である。
 レーザ光特性BとしてパルスエネルギーEを制御する場合、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1の代わりに、以下の式で与えられる制御値SVe1N+1が用いられる。
   SVe1N+1=-[Ge×(En-Et)+ge1×{Efi1(tN+1)-Efi1(t)}]×Ke+SVe1
ここで、各変数の意味は以下の通りである。
・GeはパルスエネルギーEのフィードバック制御の制御ゲインである。
・EnはN番のパルスのパルスエネルギーEである。
・EtはパルスエネルギーEの目標値である。
・ge1は回転周波数fkを用いたパルスエネルギーEのフィードフォワード制御の制御ゲインである。
・Efi1(tN+1)及びEfi1(t)は、それぞれ時刻tN+1及びtに対応するパルスエネルギーEの変動成分Efi1(t)の値である。
・KeはパルスエネルギーEの変化量に対する制御値SVe1の変化量の比を示す比例定数である。
 その他の点については、第1の変形例は第1の実施形態と同様である。
 4.2 第2の変形例
 第2の変形例においては、レーザ光特性Bとして波長λを制御する。この場合、変動成分Bfi1(t)の代わりに、以下の式で与えられる波長λの変動成分λfi1(t)が用いられる。
   λfi1(t)=Akλ1×sin(2×π×fk×t-Δkλ1)
ここで、Akλ1は変動成分λfi1(t)の振幅である。
 レーザ光特性Bとして波長λを制御する場合、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1の代わりに、以下の式で与えられる制御値SVλ1N+1が用いられる。
   SVλ1N+1=-[Gλ×(λn-λt)+gλ1×{λfi1(tN+1)-λfi1(t)}]×Kλ+SVλ1
ここで、各変数の意味は以下の通りである。
・Gλは波長λのフィードバック制御の制御ゲインである。
・λnはN番のパルスの波長λである。
・λtは波長λの目標値である。
・gλ1は回転周波数fkを用いた波長λのフィードフォワード制御の制御ゲインである。
・λfi1(tN+1)及びλfi1(t)は、それぞれ時刻tN+1及びtに対応する波長λの変動成分λfi1(t)の値である。
・Kλは波長λの変化量に対する制御値SVλ1の変化量の比を示す比例定数である。
 その他の点については、第2の変形例は第1の実施形態と同様である。
 4.3 第3の変形例
 第3の変形例においては、レーザ光特性Bとしてスペクトル線幅Δλを制御する。この場合、変動成分Bfi1(t)の代わりに、以下の式で与えられるスペクトル線幅Δλの変動成分Δλfi1(t)が用いられる。
   Δλfi1(t)=AkΔλ1×sin(2×π×fk×t-ΔkΔλ1)
ここで、AkΔλ1は変動成分Δλfi1(t)の振幅である。
 レーザ光特性Bとしてスペクトル線幅Δλを制御する場合、N+1番のパルスの制御値SVb1N+1の代わりに、以下の式で与えられる制御値SVΔλ1N+1が用いられる。
   SVΔλ1N+1=-[GΔλ×(Δλn-Δλt)+gΔλ1×{Δλfi1(tN+1)-Δλfi1(t)}]×KΔλ+SVΔλ1
ここで、各変数の意味は以下の通りである。
・GΔλはスペクトル線幅Δλのフィードバック制御の制御ゲインである。
・ΔλnはN番のパルスのスペクトル線幅Δλである。
・Δλtはスペクトル線幅Δλの目標値である。
・gΔλ1は回転周波数fkを用いたスペクトル線幅Δλのフィードフォワード制御の制御ゲインである。
・Δλfi1(tN+1)及びΔλfi1(t)は、それぞれ時刻tN+1及びtに対応するスペクトル線幅Δλの変動成分Δλfi1(t)の値である。
・KΔλはスペクトル線幅Δλの変化量に対する制御値SVΔλ1の変化量の比を示す比例定数である。
 その他の点については、第3の変形例は第1の実施形態と同様である。
 4.4 第4の変形例
 第4の変形例においては、レーザ光特性BとしてパルスエネルギーE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのうちの2つ以上を制御する。この場合、それぞれのレーザ光特性Bの制御に、図19に示される変数が用いられる。それぞれのレーザ光特性Bの制御は互いに独立した制御であってもよい。但し、繰り返し周波数f、回転周波数fk、及び検出信号SIGは、異なるレーザ光特性Bの間で共通でよい。位相のずれΔkb1、Δke1、Δkλ1、及びΔkΔλ1も、異なるレーザ光特性Bの間で共通の値を使用できる場合があり得る。
 4.5 第4の変形例の作用
 (13)第4の変形例によれば、レーザ光特性Bは、パルスエネルギーE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのうちの1つである第1特性と、他の1つである第2特性と、を含む。調整器は、第1特性を調整する第1調整器と、第2特性を調整する第2調整器と、を含む。第1特性がパルスエネルギーEであれば、第1調整器は電源装置13であり、第2特性は波長λ又はスペクトル線幅Δλである。第2特性が波長λであれば、第2調整器は回転ステージ14dであり、第2特性がスペクトル線幅Δλであれば、第2調整器はリニアステージ15dである。レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fと検出信号SIGとに基づいて、第1調整器の第1の制御値SVbN+1と第2調整器の第2の制御値SVbN+1との両方を補正し、第1及び第2調整器を制御する。
 これによれば、繰り返し周波数fと検出信号SIGとに基づく制御を、複数のレーザ光特性Bに適用することで、レーザ光特性Bの変動を効率的に抑制し得る。
 その他の点については、第4の変形例は第1の実施形態と同様である。
5.ブレード周波数faを用いたフィードフォワード制御
 以下に第2の実施形態について説明する。第2の実施形態におけるレーザ装置1aの構成は図12を参照しながら説明した第1の実施形態と同様である。
 5.1 変動成分Bfi2(t)の計算
 図20は、レーザ光特性Bの時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分を示すグラフである。図20は、比較例におけるパルスエネルギーEの時系列データ(図9参照)から、各パルスの時刻tに対応するパルスエネルギーEの変動成分Efi1(t)を減算することで得られたものである。
 図21は、第2の実施形態における変動成分Bfi2(t)を示すグラフである。図21は図20の囲み線XXIの内部を拡大して示すとともに、クロスフローファン21の回転を示す検出信号SIGと、第2の実施形態で計算される変動成分Bfi2(t)とを示している。検出信号SIGは、回転検出器21aから1/fkの周期で出力される(図6参照)。
 変動成分Bfi2(t)は、クロスフローファン21の回転周波数fkとブレード21bの数との積で与えられるブレード周波数faの逆数1/faを周期とする周期関数であり、周期関数は例えば正弦関数である。変動成分Bfi2(t)の周期1/faは変動成分Bfi1(t)の周期1/fkよりも短い。変動成分Bfi2(t)は本開示における第2の周期関数に相当し、1/faは本開示における第2の周期に相当する。変動成分Bfi2(t)は、レーザ光特性Bの時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分に周期1/faの正弦曲線をフィッティングして求められる。正弦曲線の初期位相は、検出信号SIGに対する正弦曲線の位相のずれΔkb2で与えられる。図10を参照しながら説明したように時系列データのフーリエ解析の結果が得られている場合、正弦曲線の振幅Akb2は、ブレード周波数faの周波数成分を繰り返し周波数fでサンプリングしたときの観測周波数に対応する強度から求められてもよい。Akb2は本開示における第2の振幅に相当する。
 以上のようにして周期1/fa、位相のずれΔkb2、及び振幅Akb2が求められれば、変動成分Bfi2(t)は以下の式で与えられる。
   Bfi2(t)=Akb2×sin(2×π×fa×t-Δkb2)
 図21に、時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分にフィッティングされた変動成分Bfi2(t)が示されている。但し、パルスエネルギーEの目標値Etである10mJの位置に、変動成分Bfi2(t)の値が0となる横軸の位置を合わせている。変動成分Bfi2(t)はクロスフローファン21の回転と同期して変動する。
 第2の実施形態においては、比較例で求められるN+1番のパルスの制御値SVbN+1(図7参照)を、変動成分Bfi1(t)及びBfi2(t)を用いたフィードフォワード制御によって補正することにより、補正された制御値SVb2N+1を計算する。これにより、レーザ光特性Bの変動を相殺して目標値Btからのずれを抑制するような制御が可能となる。
 図22は、第2の実施形態においてパラメータ記憶装置37aに記憶されるデータの第1の例を示す。図8及び図9を参照しながら説明したように、パルスレーザ光の繰り返し周波数fが異なればレーザ光特性Bが異なることがあるので、パルスレーザ光の繰り返し周波数fごとに異なる変動成分Bfi2(t)が用いられる。そこで、パラメータ記憶装置37aには、繰り返し周波数fと、振幅Akb2、ブレード周波数fa、及び位相のずれΔkb2を含むパラメータと、の対応関係を含むデータが記憶される。繰り返し周波数fを用いてパラメータ記憶装置37aを検索することにより、対応するパラメータを取得することができる。但し、ブレード周波数faは、繰り返し周波数fに依存せず互いに同じ値faであってもよい。また位相のずれΔkb2も、繰り返し周波数fに依存せず互いに同じ値であってもよい。
 図23は、第2の実施形態においてパラメータ記憶装置37aに記憶されるデータの第2の例を示す。クロスフローファン21の回転周波数fkを変更可能とし、それに伴うブレード周波数faの変化に応じて異なる変動成分Bfi2(t)が用いられるようにしてもよい。そこで、パラメータ記憶装置37aには、繰り返し周波数f及びブレード周波数faの組合せと、振幅Akb2及び位相のずれΔkb2を含むパラメータと、の対応関係を含むデータが記憶されてもよい。繰り返し周波数f及びブレード周波数faを用いてパラメータ記憶装置37aを検索することにより、対応するパラメータを取得することができる。第2の例において、ブレード周波数faはパラメータの1つでもある。ブレード周波数faは、例えば1300Hz以上4200Hz以下の範囲で設定され、好ましくは、2772Hz、2904Hz、又は3300Hzである。
 5.2 レーザ光特性Bの制御
 図24は、第2の実施形態におけるレーザ光特性Bの制御手順を示すフローチャートである。図24に示される処理は、S70bにおいてN+1番のパルスの制御値SVb2N+1を計算する処理以外は、図16を参照しながら説明した第1の実施形態とほぼ同様である。なお、S30b、S70b、及びS80bにおいては、第1の実施形態における制御値SVb1及びSVb1N+1と区別するために、制御値の符号をSVb2及びSVb2N+1としている。
 図25は、N+1番のパルスの制御値SVb2N+1を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図25に示される処理は、図24のS70bのサブルーチンに相当する。
 S71aの処理は、図17を参照しながら説明した第1の実施形態と同様である。
 S72bにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、繰り返し周波数fに基づいて変動成分Bfi1(t)及びBfi2(t)のパラメータを取得する。変動成分Bfi1(t)のパラメータは、図14又は図15に示される振幅Akb1、回転周波数fk、及び位相のずれΔkb1を含む。変動成分Bfi2(t)のパラメータは、図22又は図23に示される振幅Akb2、ブレード周波数fa、及び位相のずれΔkb2を含む。
 S73bにおいて、レーザ制御プロセッサ30は、N+1番のパルスの制御値SVb2N+1を以下の式3により計算する。
   SVb2N+1=-[Gb×(Bn-Bt)+gb1×{Bfi1(tN+1)-Bfi1(t)}+gb2×{Bfi2(tN+1)-Bfi2(t)}]×Kb+SVb2 ・・・(式3)
ここで、gb2は制御ゲインである。
 式3は、比較例における式1の右辺から[gb1×{Bfi1(tN+1)-Bfi1(t)}+gb2×{Bfi2(tN+1)-Bfi2(t)}]×Kbを減算したものに対応する。比較例においてはN番のパルスのレーザ光特性Bnと目標値Btとの差に基づいてN+1番のパルスの制御値SVbN+1を計算しているので、制御値SVbN+1にはすでにN番のパルスの時刻tに対応する変動成分の第1の値Bfi1(t)及びBfi2(t)が盛り込まれている。そこで、第2の実施形態においては、N+1番のパルスの時刻tN+1に対応する変動成分の第2の値Bfi1(tN+1)とN番のパルスの時刻tに対応する変動成分の第1の値Bfi1(t)との差、及びN+1番のパルスの時刻tN+1に対応する変動成分の第2の値Bfi2(tN+1)とN番のパルスの時刻tに対応する変動成分の第1の値Bfi2(t)との差を用いて、比較例における制御値SVbN+1を補正している。
 S73b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24に示される処理に戻る。
 5.3 作用
 (14)第2の実施形態によれば、クロスフローファン21は、回転軸Axの周りに配置された複数のブレード21bを含む。レーザ制御プロセッサ30は、クロスフローファン21の回転周波数fkとブレード21bの数との積で与えられるブレード周波数faの逆数を周期とする周期関数である変動成分Bfi2(t)を用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、クロスフローファン21の回転周波数fkとブレード21bの数との積を用いることで、ブレード21bで反射された音響波W2の影響を考慮した補正をし得る。
 図26は、第2の実施形態において補正された制御値SVb2N+1を用いて生成されたレーザ光特性Bの時系列データを示すグラフである。レーザ光特性Bとして、パルスエネルギーEが制御されている。図26は、比較例におけるレーザ光特性Bの時系列データと、変動成分Bfi1(t)及びBfi2(t)の和と、の差分にほぼ一致する。パルスレーザ光の繰り返し周波数fは1000Hzであり、パルスエネルギーEの目標値Etは10.0mJである。図18に示される第1の実施形態と比べて、パルスエネルギーEの変動の幅が小さくなり、目標値Etの近くで安定化している。
 フィードフォワード制御は、変動成分Bfi1(t)及びBfi2(t)の両方を用いるものに限られず、変動成分Bfi2(t)のみを用いるものでもよい。変動成分Bfi2(t)のみを用いた場合、パルスレーザ光のレーザ光特性Bの変動は、比較例におけるレーザ光特性Bの時系列データと変動成分Bfi2(t)との差分にほぼ一致する。
 (15)第2の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、周期1/fkを有しクロスフローファン21の回転と同期する周期関数である変動成分Bfi1(t)と、周期1/fkよりも短い周期1/faを有しクロスフローファン21の回転と同期する周期関数である変動成分Bfi2(t)と、を用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、周期の異なる変動成分Bfi1(t)及びBfi2(t)を用いることで、レーザ光特性Bの変動が2つの周波数成分を含む場合でも精度よく制御値SVbN+1を補正し得る。
 (16)第2の実施形態によれば、クロスフローファン21は、回転軸Axの周りに配置された複数のブレード21bを含む。レーザ制御プロセッサ30は、クロスフローファン21の回転周波数fkの逆数を周期とする周期関数である変動成分Bfi1(t)と、回転周波数fkとブレード21bの数との積で与えられるブレード周波数faの逆数を周期とする周期関数である変動成分Bfi2(t)と、を用いて、制御値SVbN+1を補正する。
 これによれば、クロスフローファン21の回転による振動と、ブレード21bで反射された音響波W2と、の両方の影響を考慮した補正をし得る。
 (17)第2の実施形態によれば、レーザ装置1aはレーザ光特性Bを計測するモニタモジュール17を備える。レーザ制御プロセッサ30は、モニタモジュール17からレーザ光特性Bの時系列データを取得する。レーザ制御プロセッサ30は、時系列データに第1の正弦曲線をフィッティングして変動成分Bfi1(t)を求め、時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分に第2の正弦曲線をフィッティングして変動成分Bfi2(t)を求める。
 これによれば、時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分を用いることで、変動成分Bfi1(t)による補正分を除いて、変動成分Bfi2(t)を精度よく求め得る。
 (18)第2の実施形態によれば、レーザ制御プロセッサ30は、時系列データをフーリエ解析して、回転周波数fkに対応する第1の強度から第1の正弦曲線の振幅Akb1を求め、ブレード周波数faの周波数成分を繰り返し周波数fでサンプリングしたときの観測周波数に対応する第2の強度から第2の正弦曲線の振幅Akb2を求める。レーザ制御プロセッサ30は、時系列データに振幅Akb1を有する第1の正弦曲線をフィッティングし、時系列データと変動成分Bfi1(t)との差分に振幅Akb2を有する第2の正弦曲線をフィッティングする。
 これによれば、時系列データのフーリエ解析から正弦曲線の振幅Akb1及びAkb2を求めるので、変動成分Bfi1(t)及びBfi2(t)を精度よく求めることができる。
 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。
6.第2の実施形態の変形例
 図27は、レーザ光特性Bとして、パルスエネルギーE、波長λ、又はスペクトル線幅Δλを制御する場合に置き換えられる式及び変数を示す。
 6.1 第1の変形例
 第1の変形例においては、レーザ光特性BとしてパルスエネルギーEを制御する。この場合、変動成分Bfi2(t)の代わりに、以下の式で与えられるパルスエネルギーEの変動成分Efi2(t)が用いられる。
   Efi2(t)=Ake2×sin(2×π×fa×t-Δke2)
ここで、Ake2は変動成分Efi2(t)の振幅である。
 レーザ光特性BとしてパルスエネルギーEを制御する場合、N+1番のパルスの制御値SVb2N+1の代わりに、以下の式で与えられる制御値SVe2N+1が用いられる。
   SVe2N+1=-[Ge×(En-Et)+ge1×{Efi1(tN+1)-Efi1(t)}+ge2×{Efi2(tN+1)-Efi2(t)}]×Ke+SVe2
ここで、各変数の意味は以下の通りである。
・ge2はブレード周波数faを用いたパルスエネルギーEのフィードフォワード制御の制御ゲインである。
・Efi2(tN+1)及びEfi2(t)は、それぞれ時刻tN+1及びtに対応するパルスエネルギーEの変動成分Efi2(t)の値である。
 その他の点については、第1の変形例は第2の実施形態と同様である。
 6.2 第2の変形例
 第2の変形例においては、レーザ光特性Bとして波長λを制御する。この場合、変動成分Bfi2(t)の代わりに、以下の式で与えられる波長λの変動成分λfi2(t)が用いられる。
   λfi2(t)=Akλ2×sin(2×π×fa×t-Δkλ2)
ここで、Akλ2は変動成分λfi2(t)の振幅である。
 レーザ光特性Bとして波長λを制御する場合、N+1番のパルスの制御値SVb2N+1の代わりに、以下の式で与えられる制御値SVλ2N+1が用いられる。
   SVλ2N+1=-[Gλ×(λn-λt)+gλ1×{λfi1(tN+1)-λfi1(t)}+gλ2×{λfi2(tN+1)-λfi2(t)}]×Kλ+SVλ2
ここで、各変数の意味は以下の通りである。
・gλ2はブレード周波数faを用いた波長λのフィードフォワード制御の制御ゲインである。
・λfi2(tN+1)及びλfi2(t)は、それぞれ時刻tN+1及びtに対応する波長λの変動成分λfi2(t)の値である。
 その他の点については、第2の変形例は第2の実施形態と同様である。
 6.3 第3の変形例
 第3の変形例においては、レーザ光特性Bとしてスペクトル線幅Δλを制御する。この場合、変動成分Bfi2(t)の代わりに、以下の式で与えられるスペクトル線幅Δλの変動成分Δλfi2(t)が用いられる。
   Δλfi2(t)=AkΔλ2×sin(2×π×fa×t-ΔkΔλ2)
ここで、AkΔλ2は変動成分Δλfi2(t)の振幅である。
 レーザ光特性Bとしてスペクトル線幅Δλを制御する場合、N+1番のパルスの制御値SVb2N+1の代わりに、以下の式で与えられる制御値SVΔλ2N+1が用いられる。
   SVΔλ2N+1=-[GΔλ×(Δλn-Δλt)+gΔλ1×{Δλfi1(tN+1)-Δλfi1(t)}+gΔλ2×{Δλfi2(tN+1)-Δλfi2(t)}]×KΔλ+SVΔλ2
ここで、各変数の意味は以下の通りである。
・gΔλ2はブレード周波数faを用いたスペクトル線幅Δλのフィードフォワード制御の制御ゲインである。
・Δλfi2(tN+1)及びΔλfi2(t)は、それぞれ時刻tN+1及びtに対応するスペクトル線幅Δλの変動成分Δλfi2(t)の値である。
 その他の点については、第3の変形例は第2の実施形態と同様である。
 6.4 第4の変形例
 第4の変形例においては、レーザ光特性BとしてパルスエネルギーE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのうちの2つ以上を制御する。この場合、それぞれのレーザ光特性Bの制御に図19及び図27に示される変数が用いられる。それぞれのレーザ光特性Bの制御は互いに独立した制御であってもよい。但し、繰り返し周波数f、回転周波数fk、ブレード周波数fa、及び検出信号SIGは異なるレーザ光特性Bの間で共通でよい。位相のずれΔkb1、Δke1、Δkλ1、ΔkΔλ1、Δkb2、Δke2、Δkλ2、及び及びΔkΔλ2も、異なるレーザ光特性Bの間で共通の値を使用できる場合があり得る。
 その他の点については、第4の変形例は第2の実施形態と同様である。
7.その他
 図28は、レーザ装置1aに接続された露光装置100の構成を概略的に示す。レーザ装置1aはパルスレーザ光を生成して露光装置100に出力する。
 図28において、露光装置100は、照明光学系40と投影光学系41とを含む。照明光学系40は、レーザ装置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41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100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。
 上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
 本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「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。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、不定冠詞「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「A、B及びCの少なくとも1つ」という用語は、「A」「B」「C」「A+B」「A+C」「B+C」又は「A+B+C」と解釈されるべきである。さらに、それらと「A」「B」「C」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1.  レーザチャンバと、
     前記レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、
     前記レーザチャンバ内に配置され、前記一対の放電電極の間に前記レーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、
     前記ファンの回転を検出する回転検出器と、
     前記レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、
     前記パルスレーザ光の繰り返し周波数と前記回転検出器の検出信号とに基づいて、前記調整器の制御値を補正し、補正された前記制御値で前記調整器を制御するプロセッサと、
    を備えるレーザ装置。
  2.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、前記レーザ光特性の目標値からのずれを抑制するように前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  3.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記レーザ光特性を計測するレーザ光検出器をさらに備え、
     前記プロセッサは、前記パルスレーザ光の第1のパルスの前記レーザ光特性の目標値との差に基づくフィードバック制御によって前記第1のパルスの後の第2のパルスの前記レーザ光特性が前記目標値に近づくように設定される前記制御値を、前記繰り返し周波数と前記検出信号とに基づくフィードフォワード制御によって補正する、
    レーザ装置。
  4.  請求項3に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、前記ファンの回転と同期して変動する前記レーザ光特性の変動成分を算出し、前記変動成分を用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  5.  請求項4に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、前記第1のパルスをレーザ発振した第1の時刻に対応する前記変動成分の第1の値と、前記第2のパルスをレーザ発振する第2の時刻に対応する前記変動成分の第2の値と、の差に基づいて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  6.  請求項5に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、前記第1の時刻を計測によって取得し、前記第2の時刻を前記第1の時刻と前記繰り返し周波数とに基づく計算によって取得する、
    レーザ装置。
  7.  請求項5に記載のレーザ装置であって、
     前記第1及び第2の時刻は前記検出信号を受信した時を基準とした経過時間である、
    レーザ装置。
  8.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、前記ファンの回転周波数の逆数を周期とする周期関数を用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  9.  請求項8に記載のレーザ装置であって、
     前記レーザ光特性を計測するレーザ光検出器をさらに備え、
     前記プロセッサは、
      前記レーザ光検出器から前記レーザ光特性の時系列データを取得し、
      前記時系列データに正弦曲線をフィッティングして前記周期関数を求める、
    レーザ装置。
  10.  請求項9に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、
      前記時系列データをフーリエ解析して前記回転周波数に対応する強度から前記正弦曲線の振幅を求め、
      前記時系列データに前記振幅を有する前記正弦曲線をフィッティングする、
    レーザ装置。
  11.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、
      前記繰り返し周波数と、前記制御値を補正するためのパラメータと、の対応関係を含むデータにアクセス可能に構成され、
      前記繰り返し周波数を用いて前記データを検索して取得した前記パラメータを用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  12.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、
      前記繰り返し周波数と、前記ファンの回転周波数と、前記制御値を補正するためのパラメータと、の対応関係を含むデータにアクセス可能に構成され、
      前記繰り返し周波数と前記回転周波数とを用いて前記データを検索して取得した前記パラメータを用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  13.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記レーザ光特性は、パルスエネルギー、波長、及びスペクトル線幅のうちの1つである第1特性と、他の1つである第2特性と、を含み、
     前記調整器は、前記第1特性を調整する第1調整器と、前記第2特性を調整する第2調整器と、を含み、
     前記プロセッサは、前記繰り返し周波数と前記検出信号とに基づいて、前記第1調整器の第1の制御値と前記第2調整器の第2の制御値との両方を補正し、前記第1及び第2調整器を制御する、
    レーザ装置。
  14.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記ファンは、回転軸の周りに配置された複数のブレードを含み、
     前記プロセッサは、前記ファンの回転周波数と前記ブレードの数との積で与えられるブレード周波数の逆数を周期とする周期関数を用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  15.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、第1の周期を有し前記ファンの回転と同期する第1の周期関数と、前記第1の周期よりも短い第2の周期を有し前記ファンの回転と同期する第2の周期関数と、を用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  16.  請求項1に記載のレーザ装置であって、
     前記ファンは、回転軸の周りに配置された複数のブレードを含み、
     前記プロセッサは、前記ファンの回転周波数の逆数を周期とする第1の周期関数と、前記回転周波数と前記ブレードの数との積で与えられるブレード周波数の逆数を周期とする第2の周期関数と、を用いて、前記制御値を補正する、
    レーザ装置。
  17.  請求項16に記載のレーザ装置であって、
     前記レーザ光特性を計測するレーザ光検出器をさらに備え、
     前記プロセッサは、
      前記レーザ光検出器から前記レーザ光特性の時系列データを取得し、
      前記時系列データに第1の正弦曲線をフィッティングして前記第1の周期関数を求め、
      前記時系列データと前記第1の周期関数との差分に第2の正弦曲線をフィッティングして前記第2の周期関数を求める、
    レーザ装置。
  18.  請求項17に記載のレーザ装置であって、
     前記プロセッサは、
      前記時系列データをフーリエ解析して、前記回転周波数に対応する第1の強度から前記第1の正弦曲線の第1の振幅を求め、前記ブレード周波数の周波数成分を前記繰り返し周波数でサンプリングしたときの観測周波数に対応する第2の強度から前記第2の正弦曲線の第2の振幅を求め、
      前記時系列データに前記第1の振幅を有する前記第1の正弦曲線をフィッティングし、
      前記差分に前記第2の振幅を有する前記第2の正弦曲線をフィッティングする、
    レーザ装置。
  19.  レーザチャンバと、
     前記レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、
     前記レーザチャンバ内に配置され、前記一対の放電電極の間に前記レーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、
     前記ファンの回転を検出する回転検出器と、
     前記レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、
    を備えるレーザ装置において、
     前記パルスレーザ光の繰り返し周波数と前記回転検出器の検出信号とに基づいて、前記調整器の制御値を補正し、
     補正された前記制御値で前記調整器を制御する
    ことを含むレーザ装置の制御方法。
  20.  電子デバイスの製造方法であって、
     レーザチャンバと、
     前記レーザチャンバ内に配置された一対の放電電極と、
     前記レーザチャンバ内に配置され、前記一対の放電電極の間に前記レーザチャンバ内のレーザガスを流すファンと、
     前記ファンの回転を検出する回転検出器と、
     前記レーザチャンバで生成されるパルスレーザ光のレーザ光特性を調整する調整器と、
     前記パルスレーザ光の繰り返し周波数と前記回転検出器の検出信号とに基づいて、前記調整器の制御値を補正し、補正された前記制御値で前記調整器を制御するプロセッサと、
    を備えるレーザ装置によって前記パルスレーザ光を生成し、
     前記パルスレーザ光を露光装置に出力し、
     前記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パルス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。
PCT/JP2023/010462 2023-03-16 2023-03-16 レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法 WO2024189925A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2023/010462 WO2024189925A1 (ja) 2023-03-16 2023-03-16 レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2023/010462 WO2024189925A1 (ja) 2023-03-16 2023-03-16 レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024189925A1 true WO2024189925A1 (ja) 2024-09-19

Family

ID=92754901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/010462 WO2024189925A1 (ja) 2023-03-16 2023-03-16 レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024189925A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001332794A (ja) * 1999-09-27 2001-11-30 Cymer Inc 極めて狭い帯域を有するリソグラフィー用種注入f2レーザ
JP2002026436A (ja) * 2000-07-04 2002-01-25 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk ArFエキシマレーザ装置、KrFエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置
JP2008235646A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Komatsu Ltd 放電励起エキシマレーザ装置
JP2013035057A (ja) * 2011-08-11 2013-02-21 Raitekku Kk レーザー加工装置およびレーザー加工装置の制御方法
JP2014082243A (ja) * 2012-10-15 2014-05-08 Gigaphoton Inc 放電励起式ガスレーザ装置
WO2017068619A1 (ja) * 2015-10-19 2017-04-27 ギガフォトン株式会社 レーザ装置管理システム
US20200264279A1 (en) * 2019-02-20 2020-08-20 Flir Surveillance, Inc. Rotatable light sources and associated pulse detection and imaging systems and methods

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001332794A (ja) * 1999-09-27 2001-11-30 Cymer Inc 極めて狭い帯域を有するリソグラフィー用種注入f2レーザ
JP2002026436A (ja) * 2000-07-04 2002-01-25 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk ArFエキシマレーザ装置、KrFエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置
JP2008235646A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Komatsu Ltd 放電励起エキシマレーザ装置
JP2013035057A (ja) * 2011-08-11 2013-02-21 Raitekku Kk レーザー加工装置およびレーザー加工装置の制御方法
JP2014082243A (ja) * 2012-10-15 2014-05-08 Gigaphoton Inc 放電励起式ガスレーザ装置
WO2017068619A1 (ja) * 2015-10-19 2017-04-27 ギガフォトン株式会社 レーザ装置管理システム
US20200264279A1 (en) * 2019-02-20 2020-08-20 Flir Surveillance, Inc. Rotatable light sources and associated pulse detection and imaging systems and methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4102457B2 (ja) 狭帯域化レーザ装置
JP5114767B2 (ja) 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置
US7852889B2 (en) Active spectral control of DUV light source
US11467502B2 (en) Wavelength control method of laser apparatus and electronic device manufacturing method
JPH08274399A (ja) パルスレーザ装置のパルスエネルギ制御装置と方法
US10615565B2 (en) Line narrowed laser apparatus
WO2013162850A1 (en) Active spectral control during spectrum synthesis
WO2007004567A1 (ja) 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法、並びにシステム
JP4911558B2 (ja) 狭帯域化レーザ装置
US20240111219A1 (en) Wavelength control method, laser apparatus, and method for manufacturing electronic devices
US10283927B2 (en) Line narrowed laser apparatus
WO2024189925A1 (ja) レーザ装置、レーザ装置の制御方法、及び電子デバイスの製造方法
US7085302B2 (en) Laser apparatus, exposure apparatus and method
WO2020183644A1 (ja) レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法
JP2003185502A (ja) レーザ装置及び波長検出方法
JP2011249832A (ja) 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置
WO2023007685A1 (ja) 放電励起型レーザ装置の制御方法、放電励起型レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法
WO2022157897A1 (ja) 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
JP3905111B2 (ja) レーザ装置及び波長検出方法
WO2024201774A1 (ja) レーザ装置、露光装置、及び電子デバイスの製造方法
WO2021048947A1 (ja) レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法
CN115997324A (zh) 激光装置、波长控制方法和电子器件的制造方法
JP3839736B2 (ja) 半導体露光光源用狭帯域エキシマレーザ装置
JP3822116B2 (ja) 半導体露光光源用狭帯域エキシマレーザ装置
JPH01155673A (ja) レーザー波長制御装置及びそれを用いた露光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23927544

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1