JP2711667B2 - 狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置 - Google Patents
狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は縮小投影露光装置の光源として用いる狭帯
域エキシマレーザの起動方法及び装置に関し、特に波長
選択素子の重ね合せ制御を行なう狭帯域エキシマレーザ
の起動方法及び装置に関する。
域エキシマレーザの起動方法及び装置に関し、特に波長
選択素子の重ね合せ制御を行なう狭帯域エキシマレーザ
の起動方法及び装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
御するのである。
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
御するのである。
このような狭帯域エキシマレーザの場合、一般に起動
時には、エタロンの重ね合せ状態は不良であり、したが
ってレーザパワーが極めて低く、場合によってはレーザ
発振がおこなわれなかったり、レーザ発振されたとして
もパワーモニタのレザーパワー検出や波長検出限界より
低いパワーでしか発振せず、レーザパワーや波長を検出
できないこともあった。
時には、エタロンの重ね合せ状態は不良であり、したが
ってレーザパワーが極めて低く、場合によってはレーザ
発振がおこなわれなかったり、レーザ発振されたとして
もパワーモニタのレザーパワー検出や波長検出限界より
低いパワーでしか発振せず、レーザパワーや波長を検出
できないこともあった。
このため、レーザ起動時には出力レーザ光の中心波長
を正確に検出することができず、最初に出力レーザ光の
中心波長を所望の波長に一致制御させる波長制御を行お
うとしても困難であった。
を正確に検出することができず、最初に出力レーザ光の
中心波長を所望の波長に一致制御させる波長制御を行お
うとしても困難であった。
そこでこの発明においては波長制御のための充分なパ
ワーが得られるように、レーザ起動時において、まず波
長選択素子の透過波長を重ね合せ制御を実行する。この
重ね合せ制御により波長制御に充分なパワーが得られる
と、その後出力レーザ光の中心波長を所望の波長に一致
制御させる中心波長制御を実行する。
ワーが得られるように、レーザ起動時において、まず波
長選択素子の透過波長を重ね合せ制御を実行する。この
重ね合せ制御により波長制御に充分なパワーが得られる
と、その後出力レーザ光の中心波長を所望の波長に一致
制御させる中心波長制御を実行する。
重ね合せ制御により中心波長制御に充分な出力パワー
が得られ、これにより中心波長制御は短時間に確実に実
行される。
が得られ、これにより中心波長制御は短時間に確実に実
行される。
第１図は、この発明の一実施例をブロック図で示した
ものである。この実施例ではレーザチャンバ107とリア
ミラー106との間にエタロン101,102を配設することによ
って狭帯域化をおこなっている。
ものである。この実施例ではレーザチャンバ107とリア
ミラー106との間にエタロン101,102を配設することによ
って狭帯域化をおこなっている。
この実施例の装置はレーザチャンバ107内のレーザ媒
質ガスの成分制御およびレーザ媒質の励起強度制御、す
なわち放電電圧制御によってレーザ出力パワーをコント
ロールするパワー制御系200と、レーザ出力中心波長を
制御する中心波長制御およびエタロン101と102との透過
中心波長の重ね合せを行なう重ね合せ制御を実行する波
長制御系300とを有している。
質ガスの成分制御およびレーザ媒質の励起強度制御、す
なわち放電電圧制御によってレーザ出力パワーをコント
ロールするパワー制御系200と、レーザ出力中心波長を
制御する中心波長制御およびエタロン101と102との透過
中心波長の重ね合せを行なう重ね合せ制御を実行する波
長制御系300とを有している。
まず、定常状態におけるパワー制御系200と波長制御
系300の動作について説明する。エキシマレーザに用い
るレーザ媒質ガスは時間経過とともにそのレーザ媒質と
しての性質が徐々に劣化し、レーザパワーが低下する。
そこで励起強度制御系200ではレーザ媒質の成分制御、
すなわちガス交換を行なうとともにレーザ媒質の励起強
度すなわち放電電圧を制御することによってレーザ出力
を一定に保つ出力制御がおこなわれている。すなわち第
１図に示すように発振されたレーザ光の一部をビームス
プリッタ104で分岐させパワーモニタ202に入射し、CPU2
03はこのパワーモニタの出力にもとづきレーザ電源204
を介して、レーザ媒質の励起強度を変化させたり、ある
いはガスコントローラ205を介してレーザ媒質ガスの部
分的交換を実施するなどして、レーザ出力を一定に保つ
出力制御をおこなう。
系300の動作について説明する。エキシマレーザに用い
るレーザ媒質ガスは時間経過とともにそのレーザ媒質と
しての性質が徐々に劣化し、レーザパワーが低下する。
そこで励起強度制御系200ではレーザ媒質の成分制御、
すなわちガス交換を行なうとともにレーザ媒質の励起強
度すなわち放電電圧を制御することによってレーザ出力
を一定に保つ出力制御がおこなわれている。すなわち第
１図に示すように発振されたレーザ光の一部をビームス
プリッタ104で分岐させパワーモニタ202に入射し、CPU2
03はこのパワーモニタの出力にもとづきレーザ電源204
を介して、レーザ媒質の励起強度を変化させたり、ある
いはガスコントローラ205を介してレーザ媒質ガスの部
分的交換を実施するなどして、レーザ出力を一定に保つ
出力制御をおこなう。
ここでCPU203はレーザ媒質ガス全量交換時からの経過
時間および通算レーザ発振パルス数を計数しており、こ
の経過時間および通算レーザ発振パルス数をデータとし
てレーザ媒質ガスの劣化具合を判断するとともに所望の
レーザパワーPaを得るために必要なレーザ媒質ガスの励
起強度すなわち放電電圧Vaを算出し、この算出値にもと
づきレーザ電源204を制御する。
時間および通算レーザ発振パルス数を計数しており、こ
の経過時間および通算レーザ発振パルス数をデータとし
てレーザ媒質ガスの劣化具合を判断するとともに所望の
レーザパワーPaを得るために必要なレーザ媒質ガスの励
起強度すなわち放電電圧Vaを算出し、この算出値にもと
づきレーザ電源204を制御する。
また、発振されたレーザ光の一部はビームスプリッタ
103でサンプル光として分岐され、発振中心波長および
中心波長パワー検知器301に加えられる。発振中心波長
及び中心波長パワー検知器301はこのサンプル光からエ
キシマレーザ10の発振中心波長λと中心波長のパワーＰ
λを検出する。ここで中心波長のパワーＰλの検出は予
め設定された所定数のレーザ出力パルスをサンプリング
し、これを平均化することによって行われる。
103でサンプル光として分岐され、発振中心波長および
中心波長パワー検知器301に加えられる。発振中心波長
及び中心波長パワー検知器301はこのサンプル光からエ
キシマレーザ10の発振中心波長λと中心波長のパワーＰ
λを検出する。ここで中心波長のパワーＰλの検出は予
め設定された所定数のレーザ出力パルスをサンプリング
し、これを平均化することによって行われる。
発振中心波長及び中心波長パワー検知器301で検出さ
れたサンプル光の中心波長λおよび中心波長パワーＰλ
は波長コントローラを構成する中心処理装置（CPU）302
に入力される。
れたサンプル光の中心波長λおよび中心波長パワーＰλ
は波長コントローラを構成する中心処理装置（CPU）302
に入力される。
CPU302はドライバ303,304を介してエタロン101,102の
波長選択特性（透過中心波長および選択中心波長）を制
御し、サンプル光、すなわちエキシマレーザの出力光の
中心波長が予め設定された所望の波長に一致し（中心波
長制御）、かつ中心波長パワーが最大となるようにする
（重ね合せ制御）。ここでドライバ303,304によるエタ
ロン101,102の波長選択特性の制御はエタロンの温度の
制御、角度の制御、エアギャップ内の圧力の制御、ギャ
ップ間隔の制御等によって行なう。
波長選択特性（透過中心波長および選択中心波長）を制
御し、サンプル光、すなわちエキシマレーザの出力光の
中心波長が予め設定された所望の波長に一致し（中心波
長制御）、かつ中心波長パワーが最大となるようにする
（重ね合せ制御）。ここでドライバ303,304によるエタ
ロン101,102の波長選択特性の制御はエタロンの温度の
制御、角度の制御、エアギャップ内の圧力の制御、ギャ
ップ間隔の制御等によって行なう。
中心波長制御は、具体的にはエタロン101,102のうち
少なくともフリースペクトラルレンジの小さい方のエタ
ロンの角度等を制御して該エタロンの透過波長をシフト
させ、これにより出力中心波長すなわち発振中心波長及
び中心波長パワー検知器301で所望の波長となるように
制御する。また重ね合せ制御は、上述したフリースペク
トラルレンジの小さい方のエタロン以外のエタロン、す
なわち、フリースペクトラルレンジの大きい方のエタロ
ンの透過中心波長を所定単位波長づつシフトし、エタロ
ン101,102の透過中心波長が重なり、発振中心波長及び
中心波長パワー検知器301で検出された中心波長パワー
が最大となるように制御する。
少なくともフリースペクトラルレンジの小さい方のエタ
ロンの角度等を制御して該エタロンの透過波長をシフト
させ、これにより出力中心波長すなわち発振中心波長及
び中心波長パワー検知器301で所望の波長となるように
制御する。また重ね合せ制御は、上述したフリースペク
トラルレンジの小さい方のエタロン以外のエタロン、す
なわち、フリースペクトラルレンジの大きい方のエタロ
ンの透過中心波長を所定単位波長づつシフトし、エタロ
ン101,102の透過中心波長が重なり、発振中心波長及び
中心波長パワー検知器301で検出された中心波長パワー
が最大となるように制御する。
この重ね合せ制御の動作を第２図（ａ），（ｂ），
（ｃ）により更に説明する。第２図（ａ）に示すよう
に、重ね合せに不具合が発生すると２個のエタロンのう
ちフリースペクトラルレンジ（以下FSRと記す）の小さ
なエタロンによる中心透過帯11と隣接透過帯13が、FSR
の大きなエタロンによる中心透過帯14と重なり、中心波
長成分15の他にサイドピークと呼ばれる隣接発振線12が
現われる。また第２図（ｂ）に示すように中心波長成分
の強度、換言すれば、狭帯域化されたレーザ光のパワー
の低下をまねくこともある。
（ｃ）により更に説明する。第２図（ａ）に示すよう
に、重ね合せに不具合が発生すると２個のエタロンのう
ちフリースペクトラルレンジ（以下FSRと記す）の小さ
なエタロンによる中心透過帯11と隣接透過帯13が、FSR
の大きなエタロンによる中心透過帯14と重なり、中心波
長成分15の他にサイドピークと呼ばれる隣接発振線12が
現われる。また第２図（ｂ）に示すように中心波長成分
の強度、換言すれば、狭帯域化されたレーザ光のパワー
の低下をまねくこともある。
重ね合せ制御においては、第２図（ｃ）に示すように
中心波長成分の強度を最大にすべくエタロン101,102の
角度等を調整する重ね合せ制御が実施される。
中心波長成分の強度を最大にすべくエタロン101,102の
角度等を調整する重ね合せ制御が実施される。
次に、この発明にかかわるレーザの起動時における制
御について説明する。
御について説明する。
第３図は、第１図に示した構成をとる狭帯域エキシマ
レーザの起動時における制御の一実施例を示したもので
ある。レーザ起動時にはエタロン101,102の重ね合せ状
態は良好とはいえず、この状態のレーザ光はそのまま図
示しない露光装置の光源として用いることはできない。
そこでレーザ起動時にはレーザパワーが安定するまで第
１図に示すシャッタ108を閉じ、露光装置へ出力される
レーザ光を遮断する（ステップ401）。
レーザの起動時における制御の一実施例を示したもので
ある。レーザ起動時にはエタロン101,102の重ね合せ状
態は良好とはいえず、この状態のレーザ光はそのまま図
示しない露光装置の光源として用いることはできない。
そこでレーザ起動時にはレーザパワーが安定するまで第
１図に示すシャッタ108を閉じ、露光装置へ出力される
レーザ光を遮断する（ステップ401）。
次に起動時励起強度、すなわち放電電圧の設定を行な
う（サブルーチン402）。ここで、起動時の励起強度
は、起動時における重ね合せ制御を迅速に行なわせるた
めに、定常の励起強度より高く設定される。サブルーチ
ン402の詳細は第４図に示される。第４図において、ま
ず前回のレーザ停止時における励起強度Vstopを図示し
ないメモリから呼び出す（前回のレーザ停止時におい
て、そのときの励起強度Vstopがメモリに記憶されてい
る）（ステップ40）。続いて励起強度Vstopに所定の値
ΔＶ（ΔＶは０以上の定数）を加算し、起動時の励起強
度Ｖを算出する（ステップ41）。この算出した励起強度
Ｖを起動時に励起強度として設定する（ステップ42）。
う（サブルーチン402）。ここで、起動時の励起強度
は、起動時における重ね合せ制御を迅速に行なわせるた
めに、定常の励起強度より高く設定される。サブルーチ
ン402の詳細は第４図に示される。第４図において、ま
ず前回のレーザ停止時における励起強度Vstopを図示し
ないメモリから呼び出す（前回のレーザ停止時におい
て、そのときの励起強度Vstopがメモリに記憶されてい
る）（ステップ40）。続いて励起強度Vstopに所定の値
ΔＶ（ΔＶは０以上の定数）を加算し、起動時の励起強
度Ｖを算出する（ステップ41）。この算出した励起強度
Ｖを起動時に励起強度として設定する（ステップ42）。
なお、上記サブルーチンにおいては前回のレーザ停止
時における励起強度Vstopに所定の値ΔＶを加算して起
動時の励起強度Ｖを設定したが、第５図に示すサブレー
チンのように起動時の励起強度Ｖを許容最大励起強度V
maxに設定するようにしてもよい。また、第６図に示す
ように予め記憶しておいたガス交換時からの時間Ｔを呼
び出し（ステップ44）、続いてＶ＝VS＋ｋ・Ｔ（ｋは正
の定数、VSは所定の励起強度）の演算を行ない（ステッ
プ45）、この演算によって得られた値Ｖを起動時の励起
強度として設定する（ステップ46）ようにしてもよい。
また、第７図に示すように予め記憶しておいたガス交換
時からの累算発振パルス数Ｎを呼出し（ステップ47）、
続いてＶ＝VS＋ｈ・Ｎ（ｈは正の定数）、VSは所定の励
起強度）の演算を行ない（ステップ48）、この演算によ
って得られた値Ｖを起動時の励起強度として設定する
（ステップ48）ようにしてもよい。更に第８図に示すよ
うに、前回のレーザ発振停止時の励起強度Vstopを呼び
出す（ステップ50）とともに前回のレーザ発振停止時か
らの時間Tstopを呼び出し（ステップ51）、続いてＶ＝V
stop＋ｌ・Tstop（ｌは正の定数）の演算を行ない（ス
テップ52）、この演算によって得られた値Ｖを起動時の
励起強度として設定するように構成してもよい。
時における励起強度Vstopに所定の値ΔＶを加算して起
動時の励起強度Ｖを設定したが、第５図に示すサブレー
チンのように起動時の励起強度Ｖを許容最大励起強度V
maxに設定するようにしてもよい。また、第６図に示す
ように予め記憶しておいたガス交換時からの時間Ｔを呼
び出し（ステップ44）、続いてＶ＝VS＋ｋ・Ｔ（ｋは正
の定数、VSは所定の励起強度）の演算を行ない（ステッ
プ45）、この演算によって得られた値Ｖを起動時の励起
強度として設定する（ステップ46）ようにしてもよい。
また、第７図に示すように予め記憶しておいたガス交換
時からの累算発振パルス数Ｎを呼出し（ステップ47）、
続いてＶ＝VS＋ｈ・Ｎ（ｈは正の定数）、VSは所定の励
起強度）の演算を行ない（ステップ48）、この演算によ
って得られた値Ｖを起動時の励起強度として設定する
（ステップ48）ようにしてもよい。更に第８図に示すよ
うに、前回のレーザ発振停止時の励起強度Vstopを呼び
出す（ステップ50）とともに前回のレーザ発振停止時か
らの時間Tstopを呼び出し（ステップ51）、続いてＶ＝V
stop＋ｌ・Tstop（ｌは正の定数）の演算を行ない（ス
テップ52）、この演算によって得られた値Ｖを起動時の
励起強度として設定するように構成してもよい。
ここで、起動時における重ね合せ制御を更に迅速に行
なわせるために起動時の発振繰返し周波数を定常時の繰
返し周波数よりも高く設定してもよい。例えば、定常時
における所望の繰返し周波数をFaとすると起動時の繰返
し周波数はこのFaに応じて、この値Faよりも大きな値Fs
に設定される。この値Fsは値Faと許容最大繰返し周波数
Fmax（定格出力が維持できる最大周波数）との間の任意
の値をとり得るが、これを許容最大繰返し周波数Fmaxに
設定してもよい。
なわせるために起動時の発振繰返し周波数を定常時の繰
返し周波数よりも高く設定してもよい。例えば、定常時
における所望の繰返し周波数をFaとすると起動時の繰返
し周波数はこのFaに応じて、この値Faよりも大きな値Fs
に設定される。この値Fsは値Faと許容最大繰返し周波数
Fmax（定格出力が維持できる最大周波数）との間の任意
の値をとり得るが、これを許容最大繰返し周波数Fmaxに
設定してもよい。
続いて、この装置の発振が開始される（ステップ40
3）。発振が開始されると、まず重ね合せ制御が実行さ
れる（サブルーチン404）。この重ね合せ制御はエタロ
ン101,102のうちスペクトラルレンジの大きな方のエタ
ロンの透過中心波長を所定単位波長づつ順次シフトし、
このときの中心波長のパワー、すなわち発振中心波長及
び中心波長パワー検知器301による検知パワーが最大と
なるように制御される。
3）。発振が開始されると、まず重ね合せ制御が実行さ
れる（サブルーチン404）。この重ね合せ制御はエタロ
ン101,102のうちスペクトラルレンジの大きな方のエタ
ロンの透過中心波長を所定単位波長づつ順次シフトし、
このときの中心波長のパワー、すなわち発振中心波長及
び中心波長パワー検知器301による検知パワーが最大と
なるように制御される。
サブルーチン404の詳細は第９図に示される。まず、
ステップ501において、中心波長パワーを読み込む。こ
こでは発振されたレーザパルスを所定数サンプリング
し、平均化して中心波長パワーを算出している。この
ような処理を実行する理由は、エキシマレーザがパルス
ガスレーザであるため、パルス毎に出力レーザ光パワー
のバラツキがあるためである。
ステップ501において、中心波長パワーを読み込む。こ
こでは発振されたレーザパルスを所定数サンプリング
し、平均化して中心波長パワーを算出している。この
ような処理を実行する理由は、エキシマレーザがパルス
ガスレーザであるため、パルス毎に出力レーザ光パワー
のバラツキがあるためである。
次に、ステップ502において今回サンプリングした
（読み込んだ）中心波長パワーλと前回サンプリング
した中心波長パワーλ−１との差Δλを算出する。
（Δλ＝λ−λ−１）。
（読み込んだ）中心波長パワーλと前回サンプリング
した中心波長パワーλ−１との差Δλを算出する。
（Δλ＝λ−λ−１）。
次にステップ503において、ステップ502で算出した値
ΔＰλが正（Δλ＞０）であるか否かの判断がなされ
る。ここでΔλ＞０であると、ステップ504に分岐
し、前回制御時（サンプリング時）にエタロン101,102
のうちフリースペクトラルレンジの大きいエタロン（以
下これを＃E2という）の透過波長を短波長側にシフトし
たか否かの判断がなされる。この判断において短波長側
にシフトしたと判断されるとステップ505に分岐し、エ
タロン＃E2の透過波長を更に所定量（単位シフト量）短
波長側にシフトさせる。また、ステップ504において前
回エタロン＃E2の透過波長を長波長側にシフトしたと判
断されるとステップ506に移行し、エタロン＃E2の透過
波長を所定量（単位シフト量）長波長側にシフトさせ
る。
ΔＰλが正（Δλ＞０）であるか否かの判断がなされ
る。ここでΔλ＞０であると、ステップ504に分岐
し、前回制御時（サンプリング時）にエタロン101,102
のうちフリースペクトラルレンジの大きいエタロン（以
下これを＃E2という）の透過波長を短波長側にシフトし
たか否かの判断がなされる。この判断において短波長側
にシフトしたと判断されるとステップ505に分岐し、エ
タロン＃E2の透過波長を更に所定量（単位シフト量）短
波長側にシフトさせる。また、ステップ504において前
回エタロン＃E2の透過波長を長波長側にシフトしたと判
断されるとステップ506に移行し、エタロン＃E2の透過
波長を所定量（単位シフト量）長波長側にシフトさせ
る。
また、ステップ503において、Δλ≦０と判断され
るとステップ507に移行する。ステップ507では前回の制
御時（サンプリング時）にエタロン＃E2の透過波長を短
波長側にシフトしたか否かの判断がなされる。ここで短
波長側にシフトしたと判断されるとステップ508に分岐
し、エタロン＃E2の透過波長を所定量（単位シフト量）
長波長側にシフトさせる。また、ステップ507におい
て、前回エタロン＃E2の透過波長を長波長側にシフトし
たと判断されると、ステップ509に移行し、エタロン＃E
2のと透過波長を所定量（単位シフト量）短波長側にシ
フトさせる。
るとステップ507に移行する。ステップ507では前回の制
御時（サンプリング時）にエタロン＃E2の透過波長を短
波長側にシフトしたか否かの判断がなされる。ここで短
波長側にシフトしたと判断されるとステップ508に分岐
し、エタロン＃E2の透過波長を所定量（単位シフト量）
長波長側にシフトさせる。また、ステップ507におい
て、前回エタロン＃E2の透過波長を長波長側にシフトし
たと判断されると、ステップ509に移行し、エタロン＃E
2のと透過波長を所定量（単位シフト量）短波長側にシ
フトさせる。
このように、重ね合せ制御サブルーチン404において
は、値Δλの符号と前回の透過波長のシフト方向とに
もとづき出力レーザ光パワーを増大させるエタロン＃E2
の透過波長シフト方向を判断し、この判断した方向にエ
タロン＃E2の透過波長を単位シフト量シフトさせる。
は、値Δλの符号と前回の透過波長のシフト方向とに
もとづき出力レーザ光パワーを増大させるエタロン＃E2
の透過波長シフト方向を判断し、この判断した方向にエ
タロン＃E2の透過波長を単位シフト量シフトさせる。
なお、この重ね合せ制御サブルーチン404において重
ね合せ制御の迅速化をはかるため、上記単位シフト量は
定常状態の重ね合せ制御における単位シフト量より大き
く設定されている。
ね合せ制御の迅速化をはかるため、上記単位シフト量は
定常状態の重ね合せ制御における単位シフト量より大き
く設定されている。
第10図、第11図は定常状態における重ね合せ制御と単
位シフト量を大きくした起動時の重ね合せ制御とを比較
して示したものである。すなわち、第10図に示す定常状
態の場合は、（ａ）の状態から（ｅ）重ね合せ制御が終
了する状態までに４回のシフト動作が必要となるが、単
位シフト量を大きくした第11図の場合は、（ａ）の状態
から（ｃ）の重ね合せ制御が終了する状態まで２回のシ
フト動作でよくなる。これにより重ね合せ制御に要する
時間が大幅に短縮される。
位シフト量を大きくした起動時の重ね合せ制御とを比較
して示したものである。すなわち、第10図に示す定常状
態の場合は、（ａ）の状態から（ｅ）重ね合せ制御が終
了する状態までに４回のシフト動作が必要となるが、単
位シフト量を大きくした第11図の場合は、（ａ）の状態
から（ｃ）の重ね合せ制御が終了する状態まで２回のシ
フト動作でよくなる。これにより重ね合せ制御に要する
時間が大幅に短縮される。
ところで、重ね合せ制御における中心波長パワーの検
出は前述したように所定数のレーザ出力パルスをサンプ
リングし、これを平均化することにより行なわれるが、
レーザ起動時においては、重ね合せ制御の迅速化のため
に上記サンプリング数を定常時のサンプリング数より少
なく設定される。サンプリング数を少なくすることによ
りサンプリングに要する時間は短くなり、これによって
も重ね合せ制御に要する時間は大幅に短縮される。
出は前述したように所定数のレーザ出力パルスをサンプ
リングし、これを平均化することにより行なわれるが、
レーザ起動時においては、重ね合せ制御の迅速化のため
に上記サンプリング数を定常時のサンプリング数より少
なく設定される。サンプリング数を少なくすることによ
りサンプリングに要する時間は短くなり、これによって
も重ね合せ制御に要する時間は大幅に短縮される。
なお、上述したように単位シフト量を大きくした場合
Δλが大きくなるため、サンプリング数を少なくして
もΔλの変化を充分に検知することができる。
Δλが大きくなるため、サンプリング数を少なくして
もΔλの変化を充分に検知することができる。
なお、上述した重ね合せ制御サブルーチン404におい
てはエタロン101,102のうちフリースペクトラルレンジ
の大きい方のエタロン＃E2の透過波長を単位シフト量ず
つシフトするように構成したが、エタロン101,102のう
ちフリースペクトラルレンジの小さい方のエタロン（以
下これを＃E1という）の透過波長をシフトするように構
成してもよい。
てはエタロン101,102のうちフリースペクトラルレンジ
の大きい方のエタロン＃E2の透過波長を単位シフト量ず
つシフトするように構成したが、エタロン101,102のう
ちフリースペクトラルレンジの小さい方のエタロン（以
下これを＃E1という）の透過波長をシフトするように構
成してもよい。
第12図はこのように構成したサブルーチン404の他の
構成例を示したものである。このサブルーチンはステッ
プ504′,507′における判断対象がエタロン＃E2からエ
タロン＃E1に代わり、ステップ505′,506′,508′,50
9′における処理対象がエタロン＃E2からエタロン＃E1
に代わるだけであとの判断内容、処理内容は第９図に示
したものと同様である。
構成例を示したものである。このサブルーチンはステッ
プ504′,507′における判断対象がエタロン＃E2からエ
タロン＃E1に代わり、ステップ505′,506′,508′,50
9′における処理対象がエタロン＃E2からエタロン＃E1
に代わるだけであとの判断内容、処理内容は第９図に示
したものと同様である。
また、第９図に示した重ね合せ制御においてはエタロ
ン101,102のうちフリースペクトラルレンジの大きい方
のエタロン＃E2の透過波長を単位シフト量ずつシフトす
るように構成し、第12図に示した重ね合せ制御において
はエタロン101,102のうちフリースペクトラルレンジの
小さい方のエタロン＃E1の透過波長を単位シフト量ずつ
シフトするように構成したが、エタロン101とエタロン1
02の相対位置を変化させれば重ね合せ制御が可能で、例
えばエタロン101,102の両者の透過波長を、同時に、互
いに異なるシフト量ずつシフトするように構成してもよ
い。
ン101,102のうちフリースペクトラルレンジの大きい方
のエタロン＃E2の透過波長を単位シフト量ずつシフトす
るように構成し、第12図に示した重ね合せ制御において
はエタロン101,102のうちフリースペクトラルレンジの
小さい方のエタロン＃E1の透過波長を単位シフト量ずつ
シフトするように構成したが、エタロン101とエタロン1
02の相対位置を変化させれば重ね合せ制御が可能で、例
えばエタロン101,102の両者の透過波長を、同時に、互
いに異なるシフト量ずつシフトするように構成してもよ
い。
重ね合せ制御が終了したか否かはステップ405で判断
される。すなわち、ステップ405では上記重ね合せ制御
によってレーザ出力パワーが予め設定した所定のパワー
になったか否かの判断がなされる。ここで所定のパワー
に達していないと判断されると重ね合せ制御サブルーチ
ン404に戻り、再び重ね合せ制御が繰返される。ステッ
プ405で所定のパワーになったと判断されると、重ね合
せ制御は終了したとして中心波長制御サブルーチン406
に移行する。
される。すなわち、ステップ405では上記重ね合せ制御
によってレーザ出力パワーが予め設定した所定のパワー
になったか否かの判断がなされる。ここで所定のパワー
に達していないと判断されると重ね合せ制御サブルーチ
ン404に戻り、再び重ね合せ制御が繰返される。ステッ
プ405で所定のパワーになったと判断されると、重ね合
せ制御は終了したとして中心波長制御サブルーチン406
に移行する。
この中心波長制御サブルーチン406の詳細は第13図に
示される。第13図において、まず、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301で検出された発振中心波長λの
読み込みを行なう（ステップ601）。
示される。第13図において、まず、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301で検出された発振中心波長λの
読み込みを行なう（ステップ601）。
続いて、ステップ601で読み込んだ中心波長λと予め
設定された所望の中心波長λ0との差Δλを算出する演
算Δλ＝λ−λ0を実行する（ステップ602）。ステップ
602で差Δλが算出されると、この差Δλを０にすべく
エタロン＃E1と＃E2の透過中心波長を同時にそれぞれΔ
λだけシフトする制御が行なわれる（ステップ603）。
これによりレーザ出力中心波長を所望の中心波長λ０に
一致させることができる。この中心波長制御に際し、前
述した重ね合せ制御によってレーザ出力パワーが充分高
くなっているので、確実に中心波長λを検出することが
でき、確実に所望の中心波長λ0への制御が可能とな
る。
設定された所望の中心波長λ0との差Δλを算出する演
算Δλ＝λ−λ0を実行する（ステップ602）。ステップ
602で差Δλが算出されると、この差Δλを０にすべく
エタロン＃E1と＃E2の透過中心波長を同時にそれぞれΔ
λだけシフトする制御が行なわれる（ステップ603）。
これによりレーザ出力中心波長を所望の中心波長λ０に
一致させることができる。この中心波長制御に際し、前
述した重ね合せ制御によってレーザ出力パワーが充分高
くなっているので、確実に中心波長λを検出することが
でき、確実に所望の中心波長λ0への制御が可能とな
る。
中心波長制御が終了し、所望の波長になったことが検
出されると（ステップ407）、レーザ出力パワーを定常
時のパワーに戻すパワー制御が行なわれる（ステップ40
8）。このパワー制御によって定常時の所望のパワーに
なったことが検出されると（ステップ409）、前述した
定常時のパワー制御、重ね合せ制御及び中心波長制御が
開始され（ステップ401）、続いて露光準備完了信号を
図示しない露光装置に出力し、起動にあたって閉じたシ
ャッタ108を開にする（ステップ411）。
出されると（ステップ407）、レーザ出力パワーを定常
時のパワーに戻すパワー制御が行なわれる（ステップ40
8）。このパワー制御によって定常時の所望のパワーに
なったことが検出されると（ステップ409）、前述した
定常時のパワー制御、重ね合せ制御及び中心波長制御が
開始され（ステップ401）、続いて露光準備完了信号を
図示しない露光装置に出力し、起動にあたって閉じたシ
ャッタ108を開にする（ステップ411）。
以上の制御は第１図に示したCPU302,203によって行な
われる。
われる。
第14図は上述した重ね合せ制御及び中心波長制御の具
体例を示したものである。重ね合せ制御開始前のレーザ
起動時にはエタロン＃E1と＃E2の透過波長が一致してい
ないため出力レーザ光の中心波長のパワーは小さい（ｔ
＝０）。重ね合せ制御が開始されるとフリースペクトラ
ルレンジの大きいエタロン＃E2の透過波長が所定単位シ
フト量ずつシフトされ、中心波長パワーは順次増大する
（ｔ＝t1）。エタロン＃E1と＃E2の透過波長が一致する
と中心波長パワーは最大となり、重ね合せ制御は終了す
る（ｔ＝t2）。続いてエタロン＃E1と＃E2の透過波長を
同時に所望の波長までシフトさせる（ｔ＝t3）。これに
より重ね合せ制御及び中心波長制御は終了する。
体例を示したものである。重ね合せ制御開始前のレーザ
起動時にはエタロン＃E1と＃E2の透過波長が一致してい
ないため出力レーザ光の中心波長のパワーは小さい（ｔ
＝０）。重ね合せ制御が開始されるとフリースペクトラ
ルレンジの大きいエタロン＃E2の透過波長が所定単位シ
フト量ずつシフトされ、中心波長パワーは順次増大する
（ｔ＝t1）。エタロン＃E1と＃E2の透過波長が一致する
と中心波長パワーは最大となり、重ね合せ制御は終了す
る（ｔ＝t2）。続いてエタロン＃E1と＃E2の透過波長を
同時に所望の波長までシフトさせる（ｔ＝t3）。これに
より重ね合せ制御及び中心波長制御は終了する。
なお、上記実施例では励起強度を起動時において定常
の値より大きくなるように設定したが、励起強度および
繰返し周波数の両者を定常の値より大きくなるように設
定してもよく、また繰返し周波数のみを定常の値を大き
くなるように設定してもよい。
の値より大きくなるように設定したが、励起強度および
繰返し周波数の両者を定常の値より大きくなるように設
定してもよく、また繰返し周波数のみを定常の値を大き
くなるように設定してもよい。
なお、以上の実施例では、レーザチャンバとリアミラ
ーの間にフリースペクトラルレンジの小さなエタロンと
フリースペクトラルレンジの大きなエタロンの２枚を配
設して狭帯域発振するように構成しているがエタロン２
枚のかわりに１つのエタロンと１つの回折格子を用いて
も同様に構成することができる。
ーの間にフリースペクトラルレンジの小さなエタロンと
フリースペクトラルレンジの大きなエタロンの２枚を配
設して狭帯域発振するように構成しているがエタロン２
枚のかわりに１つのエタロンと１つの回折格子を用いて
も同様に構成することができる。
また、上記実施例では重ね合せ制御および中心波長制
御が終了した後レーザ出力パワーを定常時のパワーに戻
すパワー制御（ステップ408）を行うように構成した
が、このパワー制御を重ね合せ制御終了後に行い、この
パワー制御の後に中心波長制御を行うように構成しても
よい。
御が終了した後レーザ出力パワーを定常時のパワーに戻
すパワー制御（ステップ408）を行うように構成した
が、このパワー制御を重ね合せ制御終了後に行い、この
パワー制御の後に中心波長制御を行うように構成しても
よい。
第15図はこのように構成した他の実施例を示すもので
ある。この実施例では重ね合せ制御が終了すると（ステ
ップ）、続いてパワー制御が（ステップ408）が実行さ
れ、このパワー制御によりレーザー出力パワーが所定の
パワーになったと判断されると（ステップ409）、その
後中心波長制御（サブルーチン406）が実行される。こ
の実施例の他の構成は第３図に示したものと同様であ
る。
ある。この実施例では重ね合せ制御が終了すると（ステ
ップ）、続いてパワー制御が（ステップ408）が実行さ
れ、このパワー制御によりレーザー出力パワーが所定の
パワーになったと判断されると（ステップ409）、その
後中心波長制御（サブルーチン406）が実行される。こ
の実施例の他の構成は第３図に示したものと同様であ
る。
以上説明したようにこの発明によれば狭帯域エキシマ
レーザの起動時における制御を迅速に完了させることが
でき短時間で安定した出力パワーを得ることができる。
レーザの起動時における制御を迅速に完了させることが
でき短時間で安定した出力パワーを得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は重ね合せ制御を説明する波形図、第３図はこの実施例
の動作を説明するフローチャート、第４図，第５図，第
６図，第７図，第８図は起動時の励起強度設定サブルー
チンの各構成例を示すフローチャート、第９図は重ね合
せ制御サブルーチンの一構成例を示すフローチャート、
第10図は定常状態における重ね合せ制御を説明するグラ
フ、第11図は起動時における重ね合せ制御を説明するグ
ラフ、第12図は重ね合せ制御サブルーチンの他の構成例
を示すフローチャート、第13図は中心波長制御サブルー
チンの一構成例を示すフローチャート、第14図は重ね合
せ制御および中心波長制御の具体例を示すグラフ、第15
図は他の実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。 101,102…エタロン、200…パワー制御系、203…CPU、20
4…レーザ電源、205…ガスコントローラ、300…波長制
御系。
は重ね合せ制御を説明する波形図、第３図はこの実施例
の動作を説明するフローチャート、第４図，第５図，第
６図，第７図，第８図は起動時の励起強度設定サブルー
チンの各構成例を示すフローチャート、第９図は重ね合
せ制御サブルーチンの一構成例を示すフローチャート、
第10図は定常状態における重ね合せ制御を説明するグラ
フ、第11図は起動時における重ね合せ制御を説明するグ
ラフ、第12図は重ね合せ制御サブルーチンの他の構成例
を示すフローチャート、第13図は中心波長制御サブルー
チンの一構成例を示すフローチャート、第14図は重ね合
せ制御および中心波長制御の具体例を示すグラフ、第15
図は他の実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。 101,102…エタロン、200…パワー制御系、203…CPU、20
4…レーザ電源、205…ガスコントローラ、300…波長制
御系。
Claims (8)
- 【請求項１】レーザチャンバを含むレーザ発振器の共振
器内に複数の波長選択素子を配設し、定常時には、前記
複数の波長選択素子のそれぞれの選択中心波長を重ね合
わせる重ね合わせ制御および前記複数の波長選択素子に
よる選択波長を所望の波長に制御する中心波長制御およ
び前記レーザチャンバ内のレーザ媒質の励起強度を変化
させて出力パワーを一定に保つパワー制御を行う狭帯域
エキシマレーザの起動方法において、 前記レーザ発振器の起動時に前記レーザチャンバ内のレ
ーザ媒質の励起強度を一定にして発振を開始させ、 この状態で前記複数の波長選択素子のそれぞれの選択中
心波長を重ね合わせる重ね合わせ制御を実行し、 その後前記複数の波長選択素子による選択波長を所望の
波長に制御する中心波長制御を実行することを特徴とす
る狭帯域エキシマレーザの起動方法。 - 【請求項２】前記レーザ発振器の起動時に、 前記レーザチャンバ内のレーザ媒質の励起強度を前記定
常時の前記レーザチャンバ内のレーザ媒質の励起強度よ
り大きな値に設定することを特徴とする請求項１記載の
狭帯域エキシマレーザの起動方法。 - 【請求項３】前記レーザ発振器の起動時に行われる重ね
合わせ制御は、 前記レーザ発振器の出力パワーが前記中心波長制御を行
なうに充分な強度に達するまで行なわれることを特徴と
する請求項１記載の狭帯域エキシマレーザの起動方法。 - 【請求項４】前記レーザ発振器の起動時に行われる重ね
合せ制御は、 前記レーザ発振器のレーザ出力の中心波長のパワーを検
出し、この検出した値にもとづいて前記波長選択素子の
少なくとも１つの波長選択素子の透過波長を所定単位位
置づつシフトすることにより行なわれ、 前記所定単位位置づつのシフト量は、 前記定常時の重ね合せ制御のためのシフト量より大きく
設定されることを特徴とする請求項１記載の狭帯域エキ
シマレーザの起動方法。 - 【請求項５】前記レーザ発振器の起動時に行われる重ね
合せ制御は、 前記レーザ発振器のレーザ出力の中心波長のパワーを所
定のサンプリング数でサンプリングし、これを平均化し
てこの平均化した値にもとづいて前記波長選択素子の少
なくとも１つの波長選択素子の選択波長をシフトするこ
とにより行なわれ、 前記サンプリング数は、 前記定常時の重ね合せ制御のためのサンプリング数より
小さな値に設定される請求項１記載の狭帯域エキシマレ
ーザの起動方法。 - 【請求項６】前記中心波長制御は、 前記少なくとも２個の波長選択素子の選択波長をそれぞ
れ所定波長だけ同時にシフトすることにより行われるこ
とを特徴とする請求項１記載の狭帯域エキシマレーザの
起動方法。 - 【請求項７】前記レーザ発振器の起動時に、 前記レーザ発振器のレーザ発振の繰返し周波数を定常時
の繰返し周波数より高く設定することを特徴とする請求
項１記載の狭帯域エキシマレーザの起動方法。 - 【請求項８】レーザチャンバを含むレーザ発振器の共振
器内に複数の波長選択素子を配設し、定常時には、前記
複数の波長選択素子のそれぞれの選択中心波長を重ね合
わせる重ね合わせ制御および前記複数の波長選択素子に
よる選択波長を所望の波長に制御する中心波長制御およ
び前記レーザチャンバ内のレーザ媒質の励起強度を変化
させて出力パワーを一定に保つパワー制御を行う狭帯域
エキシマレーザの起動方法において、 前記レーザ発振器の起動時に前記レーザチャンバ内のレ
ーザ媒質の励起強度を一定に制御して発振を開始させる
発振開始制御手段と、 前記発振開始制御手段により前記レーザチャンバ内のレ
ーザ媒質の励起強度を一定にした状態で前記複数の波長
選択素子のそれぞれの透過中心波長を重ね合わせる重ね
合わせ制御を実行する重ね合わせ制御手段と、 前記重ね合わせ制御手段により前記レーザ発振器の出力
パワーが所定の値に達した後前記複数の波長選択素子に
よる選択波長を所望の波長に制御する中心波長制御を実
行する中心波長制御手段と、 を具備することを特徴とする狭帯域エキシマレーザの起
動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63016400A JP2711667B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置 |
| PCT/JP1989/000080 WO1989007353A1 (en) | 1988-01-27 | 1989-01-27 | Method and apparatus for controlling narrow-band oscillation excimer laser |
| US07/439,356 US5142543A (en) | 1988-01-27 | 1989-01-27 | Method and system for controlling narrow-band oscillation excimer laser |
| DE19893990083 DE3990083T1 (de) | 1988-01-27 | 1989-01-27 | Verfahren und system zur regelung schmalbandig schwingender excimer-laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63016400A JP2711667B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01191489A JPH01191489A (ja) | 1989-08-01 |
| JP2711667B2 true JP2711667B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=11915196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63016400A Expired - Fee Related JP2711667B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711667B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5130998A (en) * | 1990-02-21 | 1992-07-14 | Mitsubiski Denki Kaubshiki Kaisha | Laser device with oscillation wavelength control |
| JP4497650B2 (ja) * | 2000-04-26 | 2010-07-07 | キヤノン株式会社 | レーザ発振装置、露光装置および半導体デバイス製造方法 |
| JP5157004B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2013-03-06 | 株式会社小松製作所 | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法 |
| JP5580256B2 (ja) * | 2011-07-11 | 2014-08-27 | 株式会社小松製作所 | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整方法 |
| JP5730428B2 (ja) * | 2014-05-07 | 2015-06-10 | 株式会社小松製作所 | 狭帯域化レーザ装置及びそのスペクトル幅調整方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01115183A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP63016400A patent/JP2711667B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01115183A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01191489A (ja) | 1989-08-01 |
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