JP2631554B2 - レーザの波長制御装置 - Google Patents
レーザの波長制御装置Info
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- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステッパーの光源として使用されている狭帯
域発振エキシマレーザの波長制御装置に関するものであ
る。
域発振エキシマレーザの波長制御装置に関するものであ
る。
半導体装置製造用の縮小投影露光装置（以下、ステッ
パーという）の光源としてエキシマレーザの利用が注目
されている。これはエキシマレーザの波長が短い（KrF
の波長は約248.4nm）ことから光露光の限界を0.5μｍ以
下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従来用
いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が
深いこと、レンズの開口数（NA）が小さくて済み、露光
領域を大きくできること、大きなパワーが得られること
等多くの優れ利点が期待できるからである。
パーという）の光源としてエキシマレーザの利用が注目
されている。これはエキシマレーザの波長が短い（KrF
の波長は約248.4nm）ことから光露光の限界を0.5μｍ以
下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従来用
いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が
深いこと、レンズの開口数（NA）が小さくて済み、露光
領域を大きくできること、大きなパワーが得られること
等多くの優れ利点が期待できるからである。
ところで、ステッパーの光源として利用されるエキシ
マレーザとしては線幅3pm以下の狭帯化が要求され、し
かも大きな出力パワーが要求される。
マレーザとしては線幅3pm以下の狭帯化が要求され、し
かも大きな出力パワーが要求される。
エキシマレーザの狭帯域化の技術としては従来インジ
ェンクションロック方式と呼ばれるものがある。このイ
ンジェンクションロック方式は、オキシレータ段のキャ
ピティ内に波長選択素子（エタロン，回折格子，プリズ
ム等）を配置し、ピンホールによって空間モードを制限
して単一モード発振させ、このレーザ光を増幅段によっ
て注入同期する。この方式によると比較的大きな出力パ
ワーが得られるが、ミスショットがあったり、ロッキン
グ効率を100％とすることが困難であったり、スペクト
ル純度が悪くなるという欠点がある。また、この方式の
場合その出力光はコヒーレンス性が高く、これを縮小露
光装置の光源に用いた場合は、スペックル・パターンが
発生する。一般にスペックル・パターンの発生はレーザ
光に含まれる空間横モードの数に依存すると考えられて
いる。すなわち、レーザ光に含まれる空間横モードの数
が少ないというスペックル・パターンが発生し易くな
り、逆に空間モードの数が多くなるとスペックル・パタ
ーンは発生しにくくなることが知られている。上述した
インジェクションロック方式は本質的には空間横モード
の数を著しく減らすことによって狭帯域化を行う技術で
あり、スペックル・パターンの発生が大きな問題となる
ため縮小投影露光装置には採用できない。
ェンクションロック方式と呼ばれるものがある。このイ
ンジェンクションロック方式は、オキシレータ段のキャ
ピティ内に波長選択素子（エタロン，回折格子，プリズ
ム等）を配置し、ピンホールによって空間モードを制限
して単一モード発振させ、このレーザ光を増幅段によっ
て注入同期する。この方式によると比較的大きな出力パ
ワーが得られるが、ミスショットがあったり、ロッキン
グ効率を100％とすることが困難であったり、スペクト
ル純度が悪くなるという欠点がある。また、この方式の
場合その出力光はコヒーレンス性が高く、これを縮小露
光装置の光源に用いた場合は、スペックル・パターンが
発生する。一般にスペックル・パターンの発生はレーザ
光に含まれる空間横モードの数に依存すると考えられて
いる。すなわち、レーザ光に含まれる空間横モードの数
が少ないというスペックル・パターンが発生し易くな
り、逆に空間モードの数が多くなるとスペックル・パタ
ーンは発生しにくくなることが知られている。上述した
インジェクションロック方式は本質的には空間横モード
の数を著しく減らすことによって狭帯域化を行う技術で
あり、スペックル・パターンの発生が大きな問題となる
ため縮小投影露光装置には採用できない。
エキシマレーザの狭帯域化の技術として他に有望なも
のは波長選択素子であるエアーギャップエタロンを用い
たものがある。このエアーギャップエタロンを用いた従
来技術としてはAT＆Ｔベル研究所によるエキシマレーザ
のフロントミラーとレーザチャンバとの間にエアーギャ
ップエタロンを配置し、エキシマレーザの狭帯域化を図
ろうとする技術が提案されている。しかし、この方式は
スペクトル線幅をあまり狭くせず、かつ、エアーギャッ
プエタロン挿入によるパワーロスが大きいという問題が
あり、さらに空間横モードの数もあまり多くすることが
できないという欠点がある。またエアーギャップエタロ
ンは耐久性に問題がある。
のは波長選択素子であるエアーギャップエタロンを用い
たものがある。このエアーギャップエタロンを用いた従
来技術としてはAT＆Ｔベル研究所によるエキシマレーザ
のフロントミラーとレーザチャンバとの間にエアーギャ
ップエタロンを配置し、エキシマレーザの狭帯域化を図
ろうとする技術が提案されている。しかし、この方式は
スペクトル線幅をあまり狭くせず、かつ、エアーギャッ
プエタロン挿入によるパワーロスが大きいという問題が
あり、さらに空間横モードの数もあまり多くすることが
できないという欠点がある。またエアーギャップエタロ
ンは耐久性に問題がある。
そこで、比較的耐久性に優れたグレーティングを波長
選択素子として採用し、このグレーティングの角度を変
化させることにより、レーザ光の波長を狭帯化するよう
に構成したエキシマレーザが提案されている。
選択素子として採用し、このグレーティングの角度を変
化させることにより、レーザ光の波長を狭帯化するよう
に構成したエキシマレーザが提案されている。
しかしながら、ステッパーに使用されるような狭帯域
発振エキシマレーザはレーザ光の波長を単一段で3pm以
下に狭帯域化する必要があり、また高速かつ高精度な波
長安定化が必要となる。このため、使用されるグレーテ
ィングとして大きな形状のものが必要となり、必然的に
その重量も非常に重いものとなる。このため、グレーテ
ィングを高速かつ高精度で変化させ、波長を安定して高
精度に制御することが非常に困難になっていた。
発振エキシマレーザはレーザ光の波長を単一段で3pm以
下に狭帯域化する必要があり、また高速かつ高精度な波
長安定化が必要となる。このため、使用されるグレーテ
ィングとして大きな形状のものが必要となり、必然的に
その重量も非常に重いものとなる。このため、グレーテ
ィングを高速かつ高精度で変化させ、波長を安定して高
精度に制御することが非常に困難になっていた。
本発明は、レーザ光の波長を高速かつ高精度に安定的
に制御することができるレーザ光の波長制御装置を提供
することを目的とする。
に制御することができるレーザ光の波長制御装置を提供
することを目的とする。
本発明は、レーザチャンバーとグレーティングとの間
にプリズムやミラーなどの光学素子を配置し、この光学
素子の角度を変化させることにより波長を制御するもの
である。
にプリズムやミラーなどの光学素子を配置し、この光学
素子の角度を変化させることにより波長を制御するもの
である。
レーザチャンバとグレーティングとの間にある光学素
子はグレーティングよりもかなり小さく、軽いため、非
常に速くまた正確に角度を変化させることができる。そ
のため波長の制御性および安定性がよくなる。
子はグレーティングよりもかなり小さく、軽いため、非
常に速くまた正確に角度を変化させることができる。そ
のため波長の制御性および安定性がよくなる。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図は第１実施例を示す構成図であり、両端にウイ
ンドウ2,3が設けられたレーザチャンバ１とグレーティ
ング５との間に、全反射ミラー６を配置し、この全反射
ミラー６のレーザ光７に対する角度を変化させることに
より波長を変化させるものである。なお、４はフロント
ミラーである。また、このようなリトロー配置の場合に
用いられるグレーティング５としては、ホログラフィ
ク、ルールドおよびエシェールタイプのグレーティング
等を用いるが、エキシマレーザの場合、特に単一段で高
効率で狭帯域化する必要があるので、高分解能かつ高効
率のエシェールタイプのグレーティングが最適である。
ンドウ2,3が設けられたレーザチャンバ１とグレーティ
ング５との間に、全反射ミラー６を配置し、この全反射
ミラー６のレーザ光７に対する角度を変化させることに
より波長を変化させるものである。なお、４はフロント
ミラーである。また、このようなリトロー配置の場合に
用いられるグレーティング５としては、ホログラフィ
ク、ルールドおよびエシェールタイプのグレーティング
等を用いるが、エキシマレーザの場合、特に単一段で高
効率で狭帯域化する必要があるので、高分解能かつ高効
率のエシェールタイプのグレーティングが最適である。
第２図は第２の実施例を示すもので、レーザチャンバ
１とグレーティング５との間に、２つのプリズム8,9か
らなるビームエキスパンダを配設し、レーザ光をこのビ
ームエキスパンダで拡大してグレーティング５に入射さ
せるように構成し、波長はこのエキスパンダを構成する
プリズム8,9のいずれか一方の角度を変えることにより
制御するものである。
１とグレーティング５との間に、２つのプリズム8,9か
らなるビームエキスパンダを配設し、レーザ光をこのビ
ームエキスパンダで拡大してグレーティング５に入射さ
せるように構成し、波長はこのエキスパンダを構成する
プリズム8,9のいずれか一方の角度を変えることにより
制御するものである。
第３図は第３の実施例を示すもので、第２図のプリズ
ム８とレーザチャンバ１との間に全反射ミラー６を挿入
し、この全反射ミラー６の角度を変えることにより、波
長を制御するものである。
ム８とレーザチャンバ１との間に全反射ミラー６を挿入
し、この全反射ミラー６の角度を変えることにより、波
長を制御するものである。
第４図は第４の実施例を示すもので、第３図のプリズ
ム8,9と全反射ミラー６の位置を逆にし、全反射ミラー
６の角度を変えることにより、波長を制御するものであ
る。
ム8,9と全反射ミラー６の位置を逆にし、全反射ミラー
６の角度を変えることにより、波長を制御するものであ
る。
第５図は第５の実施例を示すもので、第１図の全反射
ミラー６とレーザチャンバ１との間に、コリメータレン
ズ10,11を挿入した構成で、全反射ミラー６の角度を変
えることにより、波長を制御するものである。
ミラー６とレーザチャンバ１との間に、コリメータレン
ズ10,11を挿入した構成で、全反射ミラー６の角度を変
えることにより、波長を制御するものである。
以上の実施例は全てリトロー配置であり、第１図の実
施例と同様な効果を得ることができる。
施例と同様な効果を得ることができる。
次に斜入射配置の実施例について説明する。
第６図は第６の実施例を示すものであり、レーザチャ
ンバ１とグレーティング５との間に、全反射ミラー６を
配置し、この全反射ミラー６のレーザ光７に対する角度
を変化させることにより波長を変化させるもので、グレ
ーティング５には全反射ミラー12が一体で取付けてあ
る。
ンバ１とグレーティング５との間に、全反射ミラー６を
配置し、この全反射ミラー６のレーザ光７に対する角度
を変化させることにより波長を変化させるもので、グレ
ーティング５には全反射ミラー12が一体で取付けてあ
る。
第７図は第７の実施例を示すもので、レーザチャンバ
１とグレーティング５との間に、２つのプリズム8,9か
らなるビームエキスパンダを配設し、レーザ光をこのビ
ームエキスパンダで拡大してグレーティング５に入射さ
せるように構成し、波長はこのエキスパンダを構成する
プリズム8,9のいずれか一方の角度を変えることにより
制御するものである。
１とグレーティング５との間に、２つのプリズム8,9か
らなるビームエキスパンダを配設し、レーザ光をこのビ
ームエキスパンダで拡大してグレーティング５に入射さ
せるように構成し、波長はこのエキスパンダを構成する
プリズム8,9のいずれか一方の角度を変えることにより
制御するものである。
第８図は第８の実施例を示すもので、第７図のプリズ
ム８とレーザチャンバ１との間に全反射ミラー６を挿入
し、この全反射ミラー６の角度を変えることにより、波
長を制御するものである。
ム８とレーザチャンバ１との間に全反射ミラー６を挿入
し、この全反射ミラー６の角度を変えることにより、波
長を制御するものである。
第９図は第９の実施例を示すもので、第８図のプリズ
ム8,9と全反射ミラー６の位置を逆にし、全反射ミラー
６の角度を変えることにより、波長を制御するものであ
る。
ム8,9と全反射ミラー６の位置を逆にし、全反射ミラー
６の角度を変えることにより、波長を制御するものであ
る。
第10図は第10の実施例を示すもので、第６図の全反射
ミラー６とレーザチャンバ１との間に、コリメータレン
ズ10,11を挿入した構成で、全反射ミラー６の角度を変
えることにより、波長を制御するものである。
ミラー６とレーザチャンバ１との間に、コリメータレン
ズ10,11を挿入した構成で、全反射ミラー６の角度を変
えることにより、波長を制御するものである。
以上の第６図から第10図の斜入射配置の構成でも第１
図と同様な効果を得ることができる。
図と同様な効果を得ることができる。
なお、上記実施例において、全反射ミラー、ビームエ
キスパンダを構成するプリズム等の角度を変化させる手
段としてはパルスモータ、圧電素子等を用いることがで
きる。
キスパンダを構成するプリズム等の角度を変化させる手
段としてはパルスモータ、圧電素子等を用いることがで
きる。
以上説明下用に本発明においては、グレーティングの角
度を変化させるのではなくて、グレーティングとレーザ
チャンバとの間に配設した小さな光学素子の角度を変化
させることによって波長を制御するため、高精度にかつ
高速に波長を制御でき、波長の安定性を向上させること
ができる。
度を変化させるのではなくて、グレーティングとレーザ
チャンバとの間に配設した小さな光学素子の角度を変化
させることによって波長を制御するため、高精度にかつ
高速に波長を制御でき、波長の安定性を向上させること
ができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す構成図、第４図は本発明の第４の実
施例を示す構成図、第５図は本発明の第５の実施例を示
す構成図、第６図は本発明の第６の実施例を示す構成
図、第７図は本発明の第７の実施例を示す構成図、第８
図は本発明の第８の実施例を示す構成図、第９図は本発
明の第９の実施例を示す構成図、第10図は本発明の第10
の実施例を示す構成図である。 １……レーザチャンバ、2,3……ウインドウ、４……フ
ロントミラー、５……グレーティング、6,12……全反射
ミラー、７……レーザ光、8,9……プリズム、10,11……
コリメータレンズ。
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す構成図、第４図は本発明の第４の実
施例を示す構成図、第５図は本発明の第５の実施例を示
す構成図、第６図は本発明の第６の実施例を示す構成
図、第７図は本発明の第７の実施例を示す構成図、第８
図は本発明の第８の実施例を示す構成図、第９図は本発
明の第９の実施例を示す構成図、第10図は本発明の第10
の実施例を示す構成図である。 １……レーザチャンバ、2,3……ウインドウ、４……フ
ロントミラー、５……グレーティング、6,12……全反射
ミラー、７……レーザ光、8,9……プリズム、10,11……
コリメータレンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−253686（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−96619（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−16782（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−276283（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】波長選択素子としてグレーティングを用い
たエキシマレーザにおいて、 レーザチャンバと前記グレーティングとの間に配設さ
れ、その角度を変化させることにより前記グレーティン
グの選択波長波長を制御する光学素子 を具えたレーザの波長制御装置。 - 【請求項２】前記光学素子は、ミラーである請求項
（１）記載のレーザの波長制御装置。 - 【請求項３】前記光学素子は、ビームエキスパンダを形
成するプリズムである請求項（１）記載のレーザの波長
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129392A JP2631554B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | レーザの波長制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129392A JP2631554B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | レーザの波長制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307285A JPH02307285A (ja) | 1990-12-20 |
| JP2631554B2 true JP2631554B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15008442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1129392A Expired - Fee Related JP2631554B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | レーザの波長制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631554B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6580517B2 (en) | 2000-03-01 | 2003-06-17 | Lambda Physik Ag | Absolute wavelength calibration of lithography laser using multiple element or tandem see through hollow cathode lamp |
| US6597462B2 (en) | 2000-03-01 | 2003-07-22 | Lambda Physik Ag | Laser wavelength and bandwidth monitor |
| US6608848B2 (en) | 1998-06-01 | 2003-08-19 | Lambda Physik Ag | Method and apparatus for wavelength calibration |
| US6747741B1 (en) | 2000-10-12 | 2004-06-08 | Lambda Physik Ag | Multiple-pass interferometric device |
| US6807205B1 (en) | 2000-07-14 | 2004-10-19 | Lambda Physik Ag | Precise monitor etalon calibration technique |
| US7006541B2 (en) | 1998-06-01 | 2006-02-28 | Lambda Physik Ag | Absolute wavelength calibration of lithography laser using multiple element or tandem see through hollow cathode lamp |
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| KR0128528B1 (ko) * | 1994-03-22 | 1998-04-07 | 신재인 | 쐐기형 프리즘(wedge prism)을 이용한 단일종모드 파장가변 레이저의 정밀파장조정(wavelength tuning) 방법과 장치 |
| US6014398A (en) * | 1997-10-10 | 2000-01-11 | Cymer, Inc. | Narrow band excimer laser with gas additive |
| US6067197A (en) * | 1998-12-23 | 2000-05-23 | Spectronic Instruments, Inc. | Difraction grating having enhanced blaze performance at two wavelengths |
| US6882674B2 (en) * | 1999-12-27 | 2005-04-19 | Cymer, Inc. | Four KHz gas discharge laser system |
| JP2004191551A (ja) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Megaopto Co Ltd | レーザー装置およびレーザー装置における波長選択方法 |
| US7366219B2 (en) * | 2004-11-30 | 2008-04-29 | Cymer, Inc. | Line narrowing module |
| JP2008227407A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 外部共振器型波長可変光源及び光源装置 |
| US7659529B2 (en) * | 2007-04-13 | 2010-02-09 | Cymer, Inc. | Method and apparatus for vibration reduction in laser system line narrowing unit wavelength selection optical element |
| WO2018061210A1 (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置 |
| JP7044894B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2022-03-30 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | パルス光ビームのスペクトル特性選択及びパルスタイミング制御 |
| WO2023233628A1 (ja) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化モジュール、狭帯域化モジュールの製造方法、及び電子デバイスの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0196619A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Toshiba Corp | 波長掃引装置 |
| JPH0216782A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-19 | Toshiba Corp | 狭帯域レーザ装置 |
| JPH02276283A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-13 | Toshiba Corp | 狭帯域レーザ装置 |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP1129392A patent/JP2631554B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02307285A (ja) | 1990-12-20 |
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