JP2676387B2 - Optical axis stabilization method in narrow band oscillation excimer laser device - Google Patents
Optical axis stabilization method in narrow band oscillation excimer laser deviceInfo
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は狭帯域発振エキシマレーザ装置における光軸
安定化方法に関する。The present invention relates to a method for stabilizing an optical axis in a narrow band oscillation excimer laser device.
集積回路等の回路パターンを半導体ウエハ上に露光す
る縮小投影露光装置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レーザの波長は約248.4nm)ことから解像力の限界
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
てすみ、露光領域を大きくできること、大きなパワーが
得られること等の多くの優れた利点が期待できるからで
ある。Attention has been paid to the use of excimer lasers as light sources for reduction projection exposure apparatuses that expose circuit patterns on integrated circuits and the like onto semiconductor wafers. This is because the wavelength of the excimer laser is short (the wavelength of the KrF laser is about 248.4 nm), so it is possible that the resolution limit can be extended to 0.5 μm or less. This is because it has many advantages such as a large depth of focus, a small numerical aperture (NA) of the lens, a large exposure area, and a large power as compared with the above.
ところでエキシマレーザはその波長が248.35nmと短い
ため、この波長を透過する材料が石英、CaF2およびMgF2
等しかなく、しかも均一性および加工精度等の点でレン
ズ素材として石英しか用いることができない。そこで色
収差補正をした縮小投影レンズの設計は困難である。こ
のため、エキシマレーザを縮小投影露光装置の光源とし
て用いるにはこの色収差が無視しうる程度までの狭帯域
化が必要となる。By the way, the wavelength of excimer laser is as short as 248.35 nm, and the material that transmits this wavelength is quartz, CaF 2 and MgF 2.
Only quartz can be used as a lens material in terms of uniformity and processing accuracy. Therefore, it is difficult to design a reduction projection lens that has corrected chromatic aberration. Therefore, in order to use an excimer laser as a light source of a reduction projection exposure apparatus, it is necessary to narrow the band to such a degree that this chromatic aberration can be ignored.
エキシマレーザの狭帯域化のために、発明者等は、エ
キシマレーザのリアミラーとレーザチャンバとの間に複
数の波長選択素子を配設し、この複数の波長選択素子の
選択中心波長を制御する中心波長制御を行なうとともに
この複数の波長選択素子の透過中心波長を重ね合せる重
ね合せ制御を実行するという構成を提案している。In order to narrow the band of the excimer laser, the inventors arranged a plurality of wavelength selection elements between the rear mirror of the excimer laser and the laser chamber, and controlled a center for controlling the selection center wavelength of the plurality of wavelength selection elements. A configuration has been proposed in which wavelength control is performed and superposition control for superimposing transmission center wavelengths of the plurality of wavelength selection elements is performed.
この重ね合せ制御は、具体的には、出力レーザ光の中
心波長のパワーをモニタし、このモニタしたパワーが最
大となるように複数の波長選択素子の波長選択特性を制
御するものである。Specifically, the superposition control monitors the power of the center wavelength of the output laser light and controls the wavelength selection characteristics of the plurality of wavelength selection elements so that the monitored power is maximized.
このような狭帯域発振エキシマレーザ装置では周知の
広帯域発振エキシマレーザと比較すると、光共振器を形
成するフロントミラーおよびリアミラーの角度を極めて
高い精度で設定する必要があり、両者のミラーの角度が
少しでも狂うと出力レーザ光のパワーが低下する。すな
わち、フロントミラーおよびリアミラーはレーザ光軸に
対して垂直な角度を正確に保持せねばならない。In such a narrow band oscillation excimer laser device, as compared with a known wide band oscillation excimer laser, it is necessary to set the angles of the front mirror and the rear mirror forming the optical resonator with extremely high accuracy, and the angles of both mirrors are slightly small. However, if it goes wrong, the power of the output laser light will decrease. That is, the front mirror and the rear mirror must accurately maintain the angle perpendicular to the laser optical axis.
一方、出力レーザ光を縮小投影露光装置に導いて使用
する場合、出力レーザ光の光路長は数メートルまでに及
ぶので、このために出力レーザ光の光軸が少しでも狂う
と、レーザ光の最終的な露光位置が大きくずれることと
なる。ここで、先に述べたようにレーザ光がフロントミ
ラーに対して垂直に出射されなければならないので、フ
ロントミラーはレーザ光が所定の光路に沿うような角度
を常に保持する必要がある。On the other hand, when the output laser light is guided to a reduction projection exposure apparatus and used, the optical path length of the output laser light reaches up to several meters. The exposure position is largely deviated. Here, as described above, since the laser light must be emitted perpendicularly to the front mirror, the front mirror must always maintain an angle such that the laser light follows a predetermined optical path.
故に、フロントミラーおよびリアミラーの相対的な角
度を保持するばかりでなく、フロントミラーを出力レー
ザ光が所定の光路に沿うような角度に保持せねばならな
い。Therefore, not only the relative angle between the front mirror and the rear mirror must be maintained, but also the front mirror must be maintained at an angle such that the output laser light is along a predetermined optical path.
しかしながら、従来の狭帯域発振エキシマレーザ装置
ではフロントミラーおよびリアミラーを装置本体に配置
していたので、両者のミラーの角度が装置本体の振動に
よって狂い、これにより出力レーザ光のパワーの低下お
よび出力レーザ光の光軸の狂いを招いていた。このた
め、両者のミラーの相対的な角度を調整するとともに、
出力レーザ光が所定の光路に沿うようにフロントミラー
の角度を調整せねばならず、このような調整は極めて煩
雑であった。However, in the conventional narrow-band oscillation excimer laser device, since the front mirror and the rear mirror are arranged in the device body, the angles of the two mirrors are deviated by the vibration of the device body, which reduces the power of the output laser light and the output laser light. It caused the deviation of the optical axis of light. Therefore, while adjusting the relative angle of both mirrors,
The angle of the front mirror must be adjusted so that the output laser light is along a predetermined optical path, and such adjustment is extremely complicated.
また、狭帯域発振エキシマレーザ装置ではレーザ媒質
ガスが封入されているレーザチャンバ内の放電ユニット
を定期的に交換せねばならず、この交換の後に出力レー
ザ光の光軸を再現することは非常に困難であった。Further, in the narrow-band oscillation excimer laser device, the discharge unit in the laser chamber in which the laser medium gas is sealed must be regularly replaced, and it is very difficult to reproduce the optical axis of the output laser light after this replacement. It was difficult.
そこで、本発明はミラーの調整および出力レーザ光の
光軸の再現を容易に行うことが可能な狭帯域発振エキシ
マレーザ装置における光軸安定化方法を提供することを
目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an optical axis stabilizing method in a narrow-band oscillation excimer laser device that can easily adjust the mirror and reproduce the optical axis of the output laser light.
本発明は、フロントミラーおよびリアミラーを有する
光共振器内に波長選択素子を配設した狭帯域発振エキシ
マレーザ装置において、前記フロントミラーを装置本体
から独立させて固定し、前記フロントミラーおよび前記
リアミラーがレーザ光軸に対して垂直となるように前記
リアミラーの角度を調整することにより前記フロントミ
ラーから出力されるレーザ光の光軸を安定化させるよう
にしたことを特徴とする。The present invention relates to a narrow band oscillation excimer laser device in which a wavelength selection element is arranged in an optical resonator having a front mirror and a rear mirror, the front mirror is fixed independently of the device body, and the front mirror and the rear mirror are The optical axis of the laser light output from the front mirror is stabilized by adjusting the angle of the rear mirror so as to be perpendicular to the laser optical axis.
本発明によれば、フロントミラーを装置本体から独立
させて固定しているので、フロントミラーの角度が装置
本体の振動によって狂うようなことはない。そこで、フ
ロントミラーを基準とし、フロントミラーおよびリアミ
ラーがレーザ光軸に対して垂直となるようにリアミラー
の角度を調整すれば、基準となったフロントミラーから
出力されるレーザ光の光軸は常に一定となる。According to the present invention, since the front mirror is fixed independently of the apparatus body, the angle of the front mirror does not change due to the vibration of the apparatus body. Therefore, if the angle of the rear mirror is adjusted so that the front and rear mirrors are perpendicular to the laser optical axis with the front mirror as the reference, the optical axis of the laser light output from the reference front mirror is always constant. Becomes
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明に係る光軸安定化方法の一実施例を適
用したエキシマレーザ装置を示す図である。同図におけ
るレーザヘッド1にはレーザ媒質ガスが封入されてお
り、このレーザヘッド1は支持台2に取付けられてい
る。また、この支持台2には各波長選択素子3,4とリア
ミラー5が配設されており、該各波長選択素子3,4はレ
ーザヘッド1とアミラー5間に位置する。FIG. 1 is a diagram showing an excimer laser device to which an embodiment of the optical axis stabilizing method according to the present invention is applied. A laser medium gas is sealed in the laser head 1 shown in FIG. 1, and the laser head 1 is attached to a support base 2. Further, the wavelength selection elements 3 and 4 and the rear mirror 5 are arranged on the support base 2, and the wavelength selection elements 3 and 4 are located between the laser head 1 and the rear mirror 5.
リアミラー5にはネジ6を用いた調整機構が付設され
ており、このネジ6を回動することによりリアミラー5
の角度を調整することができる。また、各波長選択素子
3,4は図示されない機構により温度、圧力、角度等を変
更され、これにより各波長選択素子3,4の選択波長がそ
れぞれ調整され、もってレーザ光の狭帯域化をるための
波長制御が行われる。An adjustment mechanism using a screw 6 is attached to the rear mirror 5, and the rear mirror 5 can be rotated by rotating the screw 6.
Angle can be adjusted. In addition, each wavelength selection element
Temperatures, pressures, angles, etc. of 3 and 4 are changed by a mechanism (not shown), whereby the selected wavelength of each wavelength selection element 3 and 4 is adjusted respectively, and wavelength control for narrowing the laser light band is performed accordingly. Be seen.
一方、フロントミラー7は支持台2から離された縮小
投影露光装置8側に固定されており、このためにフロン
トミラー7の角度が該レーザ装置本体の振動によって変
化するようなことはない。なお、該レーザ装置本体の振
動はレーザヘッド1内のレーザ媒質ガスの励起によって
発生したり、レーザ媒質ガスを貫流するブロアから起っ
たりする。On the other hand, the front mirror 7 is fixed on the side of the reduction projection exposure apparatus 8 which is separated from the support base 2, and therefore the angle of the front mirror 7 does not change due to the vibration of the laser apparatus main body. The vibration of the main body of the laser device is generated by excitation of the laser medium gas in the laser head 1 or occurs from a blower flowing through the laser medium gas.
いま、レーザヘッド1内のレーザ媒質ガスを励起する
と、リアミラー5とフロントミラー7間の発振によりレ
ーザ光が生成される。この際、リアミラー5の角度を調
整することによりリアミラー5およびフロントミラー7
をレーザ光軸に対して垂直にし、もってレーザ光を所定
の光軸に沿って生成しなければ効率良く発振せず、レー
ザ光のパワーが低下する。このため、レーザ光のパワー
が最大となるようにリアミラー5の角度を調整し、これ
によりレーザ光を所定の光軸に沿って生成する。When the laser medium gas in the laser head 1 is excited, laser light is generated by oscillation between the rear mirror 5 and the front mirror 7. At this time, the rear mirror 5 and the front mirror 7 are adjusted by adjusting the angle of the rear mirror 5.
Is perpendicular to the laser optical axis, and if the laser light is not generated along a predetermined optical axis, efficient oscillation does not occur and the power of the laser light decreases. Therefore, the angle of the rear mirror 5 is adjusted so that the power of the laser light is maximized, whereby the laser light is generated along the predetermined optical axis.
第2図はレーザ共振器の概略構成を示しており、レー
ザヘッド1とリアミラー5間に各波長選択素子3,4が配
設されている。ここで、レーザ光は各波長選択素子3,4
を透過すると屈折している。この屈折の角度は波長選択
素子の角度に対応して変化するので、この角度が大きく
変化した場合、波長制御に際してはレーザ光の光軸がず
れ、リアミラー5とフロントミラー7がレーザ光に対し
て垂直でなくなる。このため、レーザ光軸調整時、波長
制御およびリアミラー5の角度の調整を交互に行うこと
が望ましい。FIG. 2 shows a schematic structure of the laser resonator, in which the wavelength selecting elements 3 and 4 are arranged between the laser head 1 and the rear mirror 5. Here, the laser light is used for each wavelength selection element 3, 4
When it passes through, it is refracted. Since this refraction angle changes in accordance with the angle of the wavelength selection element, when this angle changes significantly, the optical axis of the laser light shifts during wavelength control, and the rear mirror 5 and the front mirror 7 move with respect to the laser light. No longer vertical. Therefore, it is desirable to alternately perform the wavelength control and the angle adjustment of the rear mirror 5 when adjusting the laser optical axis.
さて、レーザ光はフロントミラー7から出力され、縮
小投影露光装置8内に配設された各ミラー9,10でそれぞ
れ反射されて露光位置(図示せず)へと導かれる。ここ
で、フロントミラー7から前記露光位置に至るまでの距
離は数メートルに及ぶので、レーザ光の光軸がフロント
ミラー7でわずかに振れても、該露光位置が大きくずれ
ることとなる。The laser light is output from the front mirror 7, reflected by the mirrors 9 and 10 provided in the reduction projection exposure device 8, and guided to the exposure position (not shown). Here, since the distance from the front mirror 7 to the exposure position is several meters, even if the optical axis of the laser light is slightly shaken by the front mirror 7, the exposure position will be largely displaced.
ところが、フロントミラー7は固定されているので、
リアミラー5およびフロントミラー7がレーザ光軸に対
してそれぞれ垂直であれば、フロントミラー7から出力
されるレーザ光の光軸が常に一定に保たれることとな
る。したがって、固定されたフロントミラー7を基準と
し、リアミラー5の角度を調整することによりリアミラ
ー5およびフロントミラー7がレーザ光軸に対してそれ
ぞれ垂直となるようにすれば、フロントミラー7から出
力されるレーザ光の光軸を容易に再現することができ
る。However, since the front mirror 7 is fixed,
If the rear mirror 5 and the front mirror 7 are each perpendicular to the laser optical axis, the optical axis of the laser light output from the front mirror 7 will always be kept constant. Therefore, if the rear mirror 5 and the front mirror 7 are made to be perpendicular to the laser optical axis by adjusting the angle of the rear mirror 5 with the fixed front mirror 7 as a reference, the light is output from the front mirror 7. The optical axis of the laser light can be easily reproduced.
すなわち、該レーザ装置の振動によって各選択波長素
子3,4およびリアミラー5の角度が変化したり、レーザ
ヘッド1内の放電ユニット(図示せず)を整備したり、
波長制御を行ったりすることによりレーザ光の光軸がず
れても、基準とされたフロントミラー7の角度が変化し
ないので、リアミラー5の角度をレーザ光のパワーが最
大となるように調整すれば、フロントミラー7からレー
ザ光を所定の光軸に沿って出力することができる。That is, the angles of the selected wavelength elements 3 and 4 and the rear mirror 5 are changed by the vibration of the laser device, and the discharge unit (not shown) in the laser head 1 is maintained.
Even if the optical axis of the laser light is deviated by performing wavelength control or the like, the reference angle of the front mirror 7 does not change. Therefore, if the angle of the rear mirror 5 is adjusted to maximize the power of the laser light. The laser light can be output from the front mirror 7 along a predetermined optical axis.
なお、本実施例ではリアミラーの角度を手動により調
整しているが、これに限らず、レーザ光のパワーを検出
し、検出されたパワーが最大となるようにリアミラーの
角度を自動調整するというフィードバック制御を行って
もよい。なお、実施例では、リアミラー5およびフロン
トミラー7がレーザ光軸に対してそれぞれ垂直となるよ
うにリアミラー5の角度を調整しているが、必ずしも完
全に垂直とならなくてもよく、ほぼ垂直となるように調
整できればよい。In the present embodiment, the angle of the rear mirror is manually adjusted, but the present invention is not limited to this, and the feedback that the power of the laser light is detected and the angle of the rear mirror is automatically adjusted so that the detected power becomes maximum. You may control. In the embodiment, the angle of the rear mirror 5 is adjusted so that the rear mirror 5 and the front mirror 7 are respectively perpendicular to the laser optical axis, but it is not necessary to be completely perpendicular, and it is almost vertical. It can be adjusted so that
以上説明したように本発明によれば、フロントミラー
を装置本体から独立させて固定し、フロントミラーおよ
びリアミラーがレーザ光に対して垂直となるようにリア
ミラーの角度を調整しているので、フロントミラーから
出力されるレーザ光の光軸が一定となる。このため、ミ
ラーの調整および出力レーザ光の光軸の再現を容易に行
うことが可能な狭帯域発振エキシマレーザ装置における
光軸安定化方法を提供することができる。As described above, according to the present invention, the front mirror is fixed independently of the apparatus body, and the angle of the rear mirror is adjusted so that the front mirror and the rear mirror are perpendicular to the laser light. The optical axis of the laser light output from is constant. Therefore, it is possible to provide an optical axis stabilizing method in a narrow band oscillation excimer laser device that can easily adjust the mirror and reproduce the optical axis of the output laser light.
第1図は本発明に係る光軸安定化方法の一実施例を適用
した狭帯域発振エキシマレーザ装置を示す図、第2図は
光共振器を示す概略構成図である。 1……レーザヘッド、2……支持台、3,4……波長選択
素子、5……リアミラー、6……ネジ、7……フロント
ミラー、8……縮小投影露光装置、9,10……ミラー。FIG. 1 is a diagram showing a narrow band oscillation excimer laser device to which an embodiment of an optical axis stabilizing method according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an optical resonator. 1 ... Laser head, 2 ... Support stand, 3,4 ... Wavelength selection element, 5 ... Rear mirror, 6 ... Screw, 7 ... Front mirror, 8 ... Reduction projection exposure device, 9, 10 ... mirror.
Claims (2)
光共振器内に波長選択素子を配設した狭帯域発振エキシ
マレーザ装置において、 前記フロントミラーを装置本体から独立させて固定し、
前記フロントミラーおよび前記リアミラーがレーザ光軸
に対して垂直ないしは略垂直となるように前記リアミラ
ーの角度を調整することにより前記フロントミラーから
出力されるレーザ光の光軸を安定化させる狭帯域発振エ
キシマレーザ装置における光軸安定化方法。1. A narrow band oscillation excimer laser device in which a wavelength selection element is disposed in an optical resonator having a front mirror and a rear mirror, wherein the front mirror is fixed independently of the device body,
Narrow band oscillation excimer for stabilizing the optical axis of the laser light output from the front mirror by adjusting the angle of the rear mirror so that the front mirror and the rear mirror are perpendicular or substantially perpendicular to the laser optical axis. Optical axis stabilization method in laser device.
る場合、フロントミラーを前記縮小投影露光装置に固定
したことを特徴とする請求項(1)記載の狭帯域発振エ
キシマレーザ装置における光軸安定化方法。2. An optical axis in a narrow band oscillation excimer laser device according to claim 1, wherein when a laser beam is guided to a reduction projection exposure device and used, a front mirror is fixed to the reduction projection exposure device. Stabilization method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63246277A JP2676387B2 (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Optical axis stabilization method in narrow band oscillation excimer laser device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JPH0294584A JPH0294584A (en) | 1990-04-05 |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
US6203299B1 (en) * | 1998-12-21 | 2001-03-20 | Scroll Technologies | Capacity modulation for scroll compressors |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63246277A patent/JP2676387B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0294584A (en) | 1990-04-05 |
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