JPH01251769A - Method of starting narrow-band oscillation excimer laser - Google Patents
Method of starting narrow-band oscillation excimer laserInfo
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Abstract
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
発振エキシマレーザの起動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for starting a narrow band oscillation excimer laser used as a light source for a reduction projection exposure apparatus.
（従来の技術〕
集積回路等の回路パターンを半導体ウェハ上に露光する
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建短い（
ＫｒＦレーザの波長は約２４８、４ｒ＋ｎ ）ことから
光露光の分解能の限界を０．５μｍ以下に延ばせる可能
性があること、同じ解椴度なら従来用いていた水銀ラン
プのｑ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。(Prior Art) The use of excimer lasers as a light source for reduction projection exposure equipment that exposes circuit patterns such as integrated circuits onto semiconductor wafers is attracting attention.
Since the wavelength of the KrF laser is approximately 248,4r+n), it is possible to extend the resolution limit of optical exposure to 0.5 μm or less, compared to the q-line and i-line of conventionally used mercury lamps with the same resolution. This is because many excellent advantages can be expected, such as a deep depth of focus, a small numerical aperture of the lens (NA), the ability to enlarge the exposure area, and the ability to obtain large power.
しかしエキシマレーザはその波長が２４８．３５ｎｌと
短いため、この波長を透過する材料が石英、ＣａＦ２お
よびＭＱＦ２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照視しうる程度
までの狭帯域化が必要となる。However, since the excimer laser has a short wavelength of 248.35 nl, the only materials that transmit this wavelength are quartz, CaF2, MQF2, etc., and from the viewpoint of uniformity and processing accuracy, only quartz can be used as a lens material. Therefore, it is difficult to design a reduction projection lens that corrects chromatic aberration. Therefore, in order to use an excimer laser as a light source for a reduction projection exposure apparatus, it is necessary to narrow the band to such an extent that this chromatic aberration can be illuminated.
エキシマレーザの狭帯域化のために、発明者等は、エキ
シマレーザのり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 installed a plurality of wavelength selection elements between the excimer laser mirror and the laser chamber, and developed a center for controlling the selection center wavelength of the plurality of wavelength selection elements. We have proposed a configuration in which wavelength control is performed and superposition control is performed in which the transmission center wavelengths of the plurality of wavelength selection elements are superimposed.
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。Specifically, this superposition control involves monitoring the power of the center wavelength of the output laser beam, and controlling the wavelength selection characteristics of the plurality of wavelength selection elements so that the monitored power is maximized.
ところでエキシマレーザはパルス発振するガスレーザで
あるため、各パルスエネルギーにはある程度バラツキが
ある。従ってレーザパワーの変化をモニタする場合、複
数のレーザ出力パルスをサンプリングし、平均化してレ
ーザパワーを評価することがおこなわれており、上記重
ね合せ制御におけるレーザパワーのモニタも複数のレー
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。Incidentally, since the excimer laser is a gas laser that emits pulses, there is some variation in the energy of each pulse. Therefore, when monitoring changes in laser power, multiple laser output pulses are sampled and averaged to evaluate the laser power. Monitoring of laser power in the superposition control described above also involves sampling multiple laser output pulses. This is done by sampling and averaging the samples.
このような狭帯域発振エキシマレーザの場合、一般的に
起動時には、波長選択素子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ーザパワー検出限界より低
いパワーでしか発振せず、レーザパワーを検出できない
こともあった。In the case of such a narrowband oscillation excimer laser, the overlapping state of the wavelength selection element is generally poor at startup, so the laser power is extremely low, and in some cases, the laser oscillation does not occur or the laser oscillation does not occur. Even if it were, the laser would oscillate only at a power lower than the laser power detection limit of the power monitor, and the laser power could not be detected.
また、波長選択素子および光共振器の環境が変化したり
またはレーザの停止時間がある程度長くなると、再発振
時には、波長選択素子の重ね合せ状態が不良となったり
、光振中心波長がシフトしてしまうという現象が生じた
。In addition, if the environment of the wavelength selection element and optical resonator changes or the laser stop time becomes longer to some extent, the overlapping state of the wavelength selection element may become defective or the optical center wavelength may shift at the time of re-oscillation. A phenomenon of closing occurred.
そこで、レーザの起動時の制御モードと定常時の制御モ
ードとを異ならせ、レーザ起動時には所定のレーザ起動
時の制御モードを経た後定常時の制御モードに移行する
ようにした狭帯域発振エキシマレーザの起動方法が発明
者等によって提案されている。Therefore, we have created a narrowband oscillation excimer laser by making the control mode at laser start-up and the control mode at steady state different, so that when the laser starts up, the control mode goes through the predetermined control mode at laser start-up and then shifts to the control mode at steady state. A startup method has been proposed by the inventors.
ところで、停止時間が短時間で、波長選択素子および光
共振器の環境変化があまりない場合は、波長選択素子の
重ね合せ状態は良好であり、この場合は発振中心波長の
変化はほとんど生じない。By the way, if the stop time is short and the environment of the wavelength selection element and the optical resonator does not change much, the overlapping state of the wavelength selection element is good, and in this case, the oscillation center wavelength hardly changes.
一般に狭帯域発振エキシマレーザを縮小投影露光装置用
先頭として使用する場合、アライメント時（１秒程度）
やウェハ交換時（１分程度）等に短い停止時間が頻繁に
生じるものであり、この場合、レーザの起動をレーザの
起動時の制御モードから開始すると安定した出力を得る
のにその毎にがなり時間がかかりスルーブツトの低下を
招くことになった。Generally, when using a narrow band oscillation excimer laser as the head of a reduction projection exposure system, during alignment (about 1 second)
In this case, short downtimes (about 1 minute) occur frequently, such as when exchanging wafers or when exchanging wafers. This took time and resulted in a decrease in throughput.
この発明は、短時間の停止時または環境変化があまりな
い場合においても短時間で安定した出力の得られる狭帯
域発振エキシマレーザの起動方法を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for starting a narrowband oscillation excimer laser that can provide a stable output in a short time even when the laser is stopped for a short time or when there are not many changes in the environment.
この発明によれば、レーザ発振器内に波長選択素子を配
置し、この波長選択素子を制御することにより出力レー
ザ光の波長を制御する狭帯域発振エキシマレーザの起動
方法において、起動時の制御モードと定常時の制御モー
ドとを別々に設定するとともに、所定の条件が成立した
ときは起動時の制御モードを経ることなく直接定常時の
制御モードに移行することを特徴とする。According to the present invention, in a method for starting a narrow band oscillation excimer laser in which a wavelength selection element is arranged in a laser oscillator and the wavelength of an output laser beam is controlled by controlling this wavelength selection element, a control mode at the time of starting and a The control mode is set separately from the normal control mode, and when a predetermined condition is met, the control mode is directly shifted to the normal control mode without going through the startup control mode.
レーザ起動時、所定の条件が成立しない場合は起動時の
制御モードを経て定常時の制御モードに移行し、所定の
条件が成立した場合は起動時の制御モードを経ることな
く直接定常時の制御に移行する。When starting the laser, if the predetermined conditions are not met, the control mode will go through the start-up control mode and then the steady state control mode.If the predetermined conditions are met, the steady state control will be performed directly without going through the start-up control mode. to move to.
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２枚のエタロン１０１，１０２を
配設することによって構成される。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In this embodiment, two etalons 101 and 102 are arranged between a laser chamber 107 and a rear mirror 106.
この実施例の装置はレーザ出力パワーをレーザチャンバ
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、（放電電圧制御）によってコントロー
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同時に
もしくは交互に実行する波長制御系３００とを有してい
る。The apparatus of this embodiment includes a power control system 200 that controls the laser output power by controlling the composition of the laser medium gas in the laser chamber 107, controlling the excitation intensity of the laser medium, and controlling the laser output center wavelength (discharge voltage control). It has a wavelength control system 300 that simultaneously or alternately executes center wavelength control and superposition control for superimposing the transmission center wavelengths of etalons 101 and 102.
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共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。First, the operations of the power control system 200 and the wavelength control system 300 in a steady state will be described. The properties of the laser medium gas used in an excimer laser gradually deteriorate over time, and the laser power decreases.
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図に示すように光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
、レーザパワーの変化をモニタし、ＣＰＵ２０３がレー
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。Therefore, the excitation intensity control system 200 performs output control to keep the laser output constant by controlling the components of the laser medium, that is, gas exchange, and controlling the excitation intensity of the laser medium, that is, the discharge voltage. That is, as shown in FIG. 1, a part of the deflected laser light is split by the beam splitter 104 and enters the power monitor 202, and the change in laser power is monitored. Output control is performed to keep the laser output constant by changing the excitation intensity or by partially exchanging the laser medium gas via the gas controller 205.
タイマ２０６はレーザ停止時からの経過時間を計数し、
ＣＰＵは後述するようにこの計数時間にもとづき起動時
制御サブルーチンに移行するが定常時制御サブルーチン
に移行するが否かの判断を行う。A timer 206 counts the elapsed time since the laser stopped,
As will be described later, the CPU determines whether to proceed to the start-up control subroutine or to the steady-state control subroutine based on this counting time.
また、発振されたレーザ光の一部はビームスプリッタ１
０３でサンプル光として分岐され、発振中心波長及び中
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はサンプル光に含まれ
るエキシマレーザ１０の発振中心波長λと中心波長のパ
ワーＰλ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。Also, a part of the oscillated laser light is transmitted to the beam splitter 1.
The sample light is branched at 03 and added to the oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301. The oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301 detects the oscillation center wavelength λ and the power Pλ of the center wavelength of the excimer laser 10 contained in the sample light. Here, the power Pλ of the center wavelength is detected by sampling a predetermined number of laser output pulses and averaging them.
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央処理装置（ＣＰＵ
）３０２に入力される。Center wavelength λ and center wavelength power Pλ of the sample light detected by the oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301
is the central processing unit (CPU) that constitutes the wavelength controller.
) 302.
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
長に一致しく中心波長制御）、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＠）。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４の温度の制御、角度の制御の
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。The CPU 302 controls the wavelength selection characteristics (transmission center wavelength and selection center wavelength) of the etalons 101 and 102 via the drivers 303 and 304, so that the center wavelength of the sample light, that is, the output light of the excimer laser, is a preset desired wavelength. (center wavelength control) and the center wavelength power is maximized (superposition system @). Here, the wavelength selection characteristics of the etalons 101 and 102 are controlled by the drivers 303 and 304 by controlling the temperature of the etalon 4, controlling the angle, controlling the pressure within the air gap, and controlling the gap interval.
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。Specifically, the center wavelength control is performed by controlling the angle, etc. of at least the etalon with a smaller free spectral range among the etalons 101 and 102 to shift the transmission wavelength of the etalon, thereby changing the output center wavelength, that is, the oscillation center wavelength, and the like. The center wavelength power detector 301 controls the wavelength to a desired wavelength. In addition, superposition control shifts the transmission center wavelength of an etalon other than the above-mentioned etalon with a smaller free spectral range, that is, an etalon with a larger free spectral range, by a predetermined unit wavelength,
Control is performed so that the transmission center wavelengths of the etalons 101 and 102 overlap, and the oscillation center wavelength and the center wavelength power detected by the center wavelength power detector 301 are maximized.
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
スベクトラルレンジ（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。The operation of this superimposition control is shown in Figure 2 (a>, (b), and (C)).
This will be further explained below. As shown in FIG. 2(a), when a problem occurs in the overlay, the center transmission band 11 and the adjacent transmission band 13 due to the etalon with the smaller fleece vector range (hereinafter referred to as FSR) of the two etalons become FSR.
overlaps with the center transmission band 14 due to the large etalon, and in addition to the center wavelength component 15, adjacent oscillation lines 12 called side peaks appear. Furthermore, as shown in FIG. 2(b), this may lead to a decrease in the intensity of the center wavelength component, in other words, the power of the narrow band laser beam.
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１０１．１０
２の角度等を調整をする重ね合せ制御が実施される。In superposition control, etalons 101 and 10 are used to maximize the intensity of the center wavelength component, as shown in FIG.
Superimposition control is performed to adjust the angle of the second image, etc.
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。Next, control at the time of starting the laser according to the present invention will be explained.
第３図は、第１図に示した偶成をとる狭帯域発振エキシ
マレの起動時における制御の一実施例をを示したもので
ある。この実施例では、まず、第１図に示したタイマ２
０６の出力にもとづきレーザが停止してからの経過時間
ｔ（レーザ停止時間）が所定の時間ｋ（２分以上）より
大きいいか否かの判断を行う（ステップ４０１）。すな
わち、この実施例ではレーザが停止してからの経過時間
にもとづき、通常の起動制御モードを行なうか、それと
も直接定常時の制御モードに移行するかの判断を行なう
。換言すれば、レーザを停止してからの経過時間があま
りたっていないと、エタロンの重ね合せ状態はまだ良好
であり、また中心波長の変化も生じていないと判断して
、直接窓１δ′時の制御モードに移行する制御を選択す
る。またレーザを停止してから充分の時間が経過してい
るとエタロンの重ね合せ状態は不良となり、また中心波
長も変化しているとして通常の起動時の制御モードから
実行し、その後定常時の制御モードに移行する制御を選
択する。FIG. 3 shows an embodiment of control at the time of startup of the conjunctive narrow band oscillation excimer shown in FIG. In this embodiment, first, timer 2 shown in FIG.
Based on the output of step 06, it is determined whether the elapsed time t (laser stop time) after the laser stopped is longer than a predetermined time k (2 minutes or more) (step 401). That is, in this embodiment, based on the elapsed time since the laser stopped, it is determined whether to perform the normal start-up control mode or to directly shift to the steady state control mode. In other words, if not much time has elapsed since the laser was stopped, it is determined that the etalon overlay is still good and the center wavelength has not changed, and the direct window 1δ' Select the control to enter control mode. Furthermore, if a sufficient amount of time has passed since the laser was stopped, the overlapping state of the etalons will be poor and the center wavelength will also have changed, so execution will be performed from the normal start-up control mode, and then the steady state control will be executed. Select the control to enter the mode.
ステップ４０１でレーザ停止時間がｋより小さいと判断
されると、レーザの発振を開始しくステップ４０２）、
定常時のサブルーチン４０３に移行する。この定常時の
サブルーチンは、発振中心波長を所定波長に固定する中
心波長制御、エタロン１０１と１０２の透過波長を重ね
合せる重ね合せ制御および、レーザの平均パルスエネル
ギーを一定に制御するパワー制御を平行して行なうもの
で、その−例が第４図に示される。If it is determined in step 401 that the laser stop time is smaller than k, the laser oscillation is started (step 402),
The process moves to subroutine 403 during steady state. This steady state subroutine performs in parallel center wavelength control to fix the oscillation center wavelength to a predetermined wavelength, superposition control to superimpose the transmission wavelengths of etalons 101 and 102, and power control to keep the average pulse energy of the laser constant. An example of this is shown in FIG.
第４図において処理５００は中心波長制御を示し、処理
５１０は重ね合せ制御を示し、処理５２０はパワー制御
を示す。中心波長制御は、まず、レーザの出力の所定の
パルス数Ｎ１に関して中心波長を検出しくステップ５０
１）、この検出した波長データを平均化しくステップ５
０２）、続いて所定の設定波長λ０と平均化した波長λ
と偏差Δλ（Δλ＝２０−λ）を計算しくステップ５０
３）、各波長選択素子（この場合エタロン１０１゜１０
２）の透過波長をそれぞれΔλだけシフトさせ（ステッ
プ５０４）、この動作を繰返すことにより出力中心波長
を所望の設定波長に２０に一致させる。In FIG. 4, process 500 represents center wavelength control, process 510 represents overlay control, and process 520 represents power control. Center wavelength control begins with step 50, in which the center wavelength is detected for a predetermined number of pulses N1 of the laser output.
1) Step 5: Average this detected wavelength data.
02), followed by the predetermined set wavelength λ0 and the averaged wavelength λ
and the deviation Δλ (Δλ=20−λ) is calculated in step 50.
3), each wavelength selection element (in this case, etalon 101°10
The transmission wavelengths of 2) are each shifted by Δλ (step 504), and by repeating this operation, the output center wavelength is made to match the desired set wavelength by 20.
重ね合せ制御は、レーザの出力の所定のパルス数Ｎ２に
関して中心波長パワーを検出しくステップ５１１）、こ
の検出した中心波長パワーを平均化しくステップ５１２
）、中心波長パワーが最大となるように透過波長幅（ス
ペクトラルレンジ）が広い波長選択素子（この場合は例
えばエタロン１０２）の透過波長を所定量シフトさせる
（ステップ５１０）。この動作を繰返すことによりエタ
ロン１０１と１０２の重ね合せ制御が実行される。The superposition control includes detecting the center wavelength power for a predetermined number of pulses N2 of the laser output (step 511), and averaging the detected center wavelength power (step 512).
), the transmission wavelength of a wavelength selection element with a wide transmission wavelength width (spectral range) (for example, the etalon 102 in this case) is shifted by a predetermined amount so that the center wavelength power becomes maximum (step 510). By repeating this operation, overlapping control of the etalons 101 and 102 is executed.
パワー制御はまず、レーザの出力の所定のパルス数Ｎ３
に関してパワーを検出しくステップ５２１）、この検出
したパワーの平均化を行ないくステップ５２２）、続い
てこの平均化したパワーが一定となるようにレーザの電
極間の放電電圧を変化させ（ステップ５２３）、この制
御を繰返えす。Power control begins with a predetermined number of pulses N3 of the laser output.
Step 521), the detected power is averaged (Step 522), and the discharge voltage between the electrodes of the laser is changed so that the averaged power is constant (Step 523). , repeat this control.
この制御において各制御のサンプルはＮ２≦Ｎ３が成立
するように設定するか、もしくはパワー制御と重ね合せ
制御を交互に実行するように制御する。In this control, the samples of each control are set so that N2≦N3 holds, or the power control and superposition control are controlled to be executed alternately.
上述したような定常時制御サブルーチン４０３が開始さ
れると続いて露光が開始される（ステップ４１３）。After the steady state control subroutine 403 as described above is started, exposure is subsequently started (step 413).
ステップ４０１でレーザ停止時間がｋより太きいと判断
された場合は、エタロン１０１，１０２の重ね合せ状態
が良好ではなく、また中心波長も変化していると判断し
て、波長異常出力を発生しくステップ４０５） 、続い
てシャッタ１０８（第１図）を閉じ（ステップ４０６）
、その後発振を開始する（ステップ４０７）。発振を開
始すると、まず起動時制御サブルーチン４０８を実行す
る。If it is determined in step 401 that the laser stop time is longer than k, it is determined that the overlapping state of the etalons 101 and 102 is not good and the center wavelength has changed, so that abnormal wavelength output is not generated. Step 405), followed by closing the shutter 108 (FIG. 1) (Step 406).
, then starts oscillation (step 407). When oscillation is started, a startup control subroutine 408 is first executed.
この起動時制御サブルーチン４０８は、エタロン１０１
．１０２の重ね合せ状態がくずれ、かつ中心波長がずれ
ている状態からできるだけ短時間で、重ね合せ制御と中
心波長制御を完了させるための制御で、その−例が第５
図に示される。This start-up control subroutine 408 is performed by the etalon 101
．． This is a control for completing the superposition control and center wavelength control in the shortest possible time from the state where the superposition state of No. 102 has collapsed and the center wavelength has shifted, and an example of this is No. 5
As shown in the figure.
起動時制御サブルーチン４０８ではまず重ね合せ制御が
実行される（ステップ６０１）。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
きさ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、このときのレーザ出力パワー、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する。ここで重ね合せ制御
の迅速化をはかるためにエタロンの中心波長の単位シフ
ト量は定常状態の重ね合せ制御おける単位シフト量より
大きく設定されている。また中心波長パワーは前述した
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検出しているが、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
プリングパルス数を定常時のサンプリングパルス数より
少なく設定し、レーザ出力パワーの検出が素速く行なわ
れるようにしている。In the start-up control subroutine 408, superimposition control is first executed (step 601). This superposition control sequentially shifts the transmission center wavelength of the etalon 101, 102 having a size of the spectral range by a predetermined unit wavelength, and the laser output power at this time, that is, the oscillation center wavelength and the center wavelength power detector 301 control so that the detection power is maximized. Here, in order to speed up the overlay control, the unit shift amount of the center wavelength of the etalon is set to be larger than the unit shift amount in the steady state overlay control. In addition, as mentioned above, the center wavelength power is detected by sampling a predetermined number of laser output pulses and averaging them, but when starting the laser, the above sampling pulse is used to speed up superposition control. The number of sampling pulses is set to be smaller than the number of sampling pulses during steady state, so that detection of laser output power can be performed quickly.
このように、レーザ起動時エタロン等波長選択素子の重
ね合せ状態が不良でありパワーモニタ検出限界以下のパ
ワーしかもたないレーザパルスが多数あっても効果的に
は所定のサンプリングパルス数サンプリングするに要す
る時間が短くなり、重ね合せ制御が迅速におこなわれる
。In this way, even if there are many laser pulses whose power is below the detection limit of the power monitor due to poor alignment of wavelength selection elements such as etalons at the time of laser startup, it is difficult to effectively sample the predetermined number of sampling pulses. The time is shortened and overlay control is quickly performed.
この重ね合せ制御が終了したか否かはステップ６０２で
判断され、ここで重ね合せ制御が終了したと判断される
と、ステップ６０３に移行し、中心波長制御を行なう。It is determined in step 602 whether or not this superimposition control has ended, and if it is determined here that the superimposition control has ended, the process moves to step 603 and central wavelength control is performed.
ステップ６０３における中心波長制御はまず所望の中心
波長と現在の出力中心波長、すなわち発振中心波長及び
中心波長パワー検知器３０１で検出された発振中心波長
とのずれを検出し、このずれを０にすべくエタロン１０
１と１０２の透過中心波長を同時にこのずれに対応する
値だけそれぞれシフトすることにより行なう。The center wavelength control in step 603 first detects the deviation between the desired center wavelength and the current output center wavelength, that is, the oscillation center wavelength detected by the oscillation center wavelength and the center wavelength power detector 301, and then sets this deviation to 0. Etalon 10
This is done by simultaneously shifting the transmission center wavelengths of 1 and 102 by a value corresponding to this shift.
中心波長制御が終了すると、すなわち所望の波長となる
とくステップ６０４）、次に励起強度を定常状態の励起
強度および繰返し周波数に戻すパワーロック制御を実行
する（ステップ６０５）。When the center wavelength control is completed, that is, when the desired wavelength is reached (step 604), power lock control is executed to return the excitation intensity to the steady state excitation intensity and repetition frequency (step 605).
このパワーロック制御に、よりレーザの出力が所望のパ
ワーになったと判断されると（ステップ６０６）この起
動時制御サブルーチンを終了する。When it is determined by this power lock control that the laser output has reached the desired power (step 606), this start-up control subroutine is ended.
第６図は、この起動時制御サブルーチンの変形例を示し
たものである。この変形例においてはステップ６０３の
中心波長制御とステップ６０５のパワーロック制御と並
列的に川ね合せ制御ｌｌ（ステップ６０７）を実行し、
更にステップ６０５のパワーロック制御と並列的に中心
波長制御（ステップ６０８）を実行している。この第６
図の構成によるとエタロン１０１と１０２の重ね合せ状
態を保持しつつ、中心波長制御とパワーロック制御を実
行することが可能となり、また中心波長を保持しつつ、
パワーロック制御を実行することが可能となる。FIG. 6 shows a modification of this start-up control subroutine. In this modification, river balancing control ll (step 607) is executed in parallel with the center wavelength control in step 603 and the power lock control in step 605,
Furthermore, center wavelength control (step 608) is executed in parallel with the power lock control in step 605. This sixth
According to the configuration shown in the figure, it is possible to perform center wavelength control and power lock control while maintaining the overlapping state of etalons 101 and 102, and while maintaining the center wavelength,
It becomes possible to execute power lock control.
起動時制御サブルーチン４０８が終了すると、次に定常
時制御サブルーチン４０９が実行される。When the start-up control subroutine 408 ends, the steady-state control subroutine 409 is executed next.
この定常時制御サブルーチン４０９は第４図に示したも
のと同様のものである。定常時制御サブルーチン４０９
の実行により所望の波長及びパワーとなったと判断され
ると（ステップ４１０）、露光準備完了信号を図示しな
い露光系に出力しくステップ４１１）、その後シャッタ
１０８を開にして（ステップ４１２＞、露光が開始され
る（ステップ４１３）。This steady state control subroutine 409 is similar to that shown in FIG. Steady state control subroutine 409
When it is determined that the desired wavelength and power have been obtained by executing (step 410), an exposure preparation completion signal is output to the exposure system (not shown) (step 411), and then the shutter 108 is opened (step 412), and the exposure is completed. is started (step 413).
第７図は波長選択素子、すなわちエタロン１０１．１０
２の近傍またはレーザ共振器の近傍の圧力または温度に
もとづき起動時制御サブルーチンに移行するか直接定常
時制御サブルーチンに移行するかを判断するようにした
他の実施例を示したものである。この実施例においては
、まずステップ４１４においてエタロン１０１．１０２
の近傍の温度Ｔが所定の範囲、すなわち温度Ａと８との
間にあるか（Ａ≦Ｔ≦８）否か、およびエタロン１０１
．１０２の近傍の圧力Ｐが所定の範囲、すなわち圧力Ｃ
とＤとの間にあるか（Ｃ≦Ｐ≦Ｄ）否かを調べ、Ａ≦Ｔ
≦ＢまたはＣ≦Ｄ≦Ｄかの判断を行なう。ここで、エタ
ロン１０１．１０２の近傍の温度は第１図に示すセンサ
１０９によって検出される。Figure 7 shows the wavelength selection element, ie the etalon 101.10.
This shows another embodiment in which it is determined whether to proceed to the start-up control subroutine or directly to the steady-state control subroutine based on the pressure or temperature near No. 2 or near the laser resonator. In this embodiment, first, in step 414, the etalons 101, 102
Whether the temperature T near the etalon 101 is within a predetermined range, that is, between temperatures A and 8 (A≦T≦8), and whether the etalon 101
．． The pressure P near 102 is within a predetermined range, that is, the pressure C
and D (C≦P≦D), and A≦T.
It is determined whether ≦B or C≦D≦D. Here, the temperature near the etalons 101, 102 is detected by a sensor 109 shown in FIG.
ステップ４１４でＡ≦Ｔ≦８またはＣ≦Ｐ≦Ｄが成立す
ると、起動時制御サブルーチンを実行する必要がないと
して、レーザを発振した（ステップ４０２）後、定常時
制御サブルーチン４０３に移行する。If A≦T≦8 or C≦P≦D is established in step 414, it is determined that there is no need to execute the start-up control subroutine, and after oscillating the laser (step 402), the routine shifts to the steady-state control subroutine 403.
またステップ４１４でＡ≦Ｔ≦ＢまたはＣ≦Ｐ≦Ｄが成
立しないとステップ４０５に移行して波長異常信号を出
力する。この後の制御は第３図において説明したものと
同様である。If A≦T≦B or C≦P≦D is not established in step 414, the process proceeds to step 405 and a wavelength abnormality signal is output. The subsequent control is similar to that explained in FIG.
第８図に示す実施例はレーザ停止時間ｔが所定の時間に
より長いか、またはエタロン１０１．１Ｑ２近傍の温度
ＴがＴ＜Ａか、またはＴＵ８か、またはエタロン１０１
，１０２の近傍の圧力ＰがＰくＣか、またはＰＡＤか、
または温度Ｔの変化分６丁が所定の値αより大きいかく
Δ丁≧α）、または圧力Ｐの変化分ΔＰが所定の値βよ
り大きいか（ΔＰ≧β）否かの判断を行なう（ステップ
４１５）。ここで上記判断が成立しないと起動時制御サ
ブルーチンを実行する必要はないとしてステップ４０２
を介して定常時制御サブルーチン４０３を実行する。In the embodiment shown in FIG. 8, the laser stop time t is longer than a predetermined time, or the temperature T near the etalon 101.
, 102 is P C or PAD,
Alternatively, it is determined whether the change in temperature T is larger than a predetermined value α (Δp≧α) or the change in pressure P is larger than a predetermined value β (ΔP≧β) (step 415). If the above judgment is not established, there is no need to execute the startup control subroutine, and step 402
A steady-state control subroutine 403 is executed via.
ステップ４１５の判断が成立Ｔるとステップ４０５に移
行し、第３図に示したように、以後起動時制面サブルー
チンを実行する。If the determination in step 415 is satisfied, the process moves to step 405, and as shown in FIG. 3, the startup tense subroutine is thereafter executed.
第９図に示す実施例はエタロン１０１．１０２の近傍の
温度Ｔおよび圧力Ｐの変化分ΔＴ、ΔＰにもとづき起動
時制御サブルーチンを実行するか否かを判断するように
したものである。すなわち、この実施例においては、ま
ず、ステップ４１６でΔ丁≧αまたはΔＰ≧βか否かの
判断行なう。ここでステップ４１６の条件が成立しない
とレーザを発振した後（ステップ４０２）定常時制御サ
ブルーチン４０３に移行する。ステップ４１６で条件が
成立するとステップ４０５に移行し、以後第３図に示し
たものと同様の制御を行なう。In the embodiment shown in FIG. 9, it is determined whether or not to execute the start-up control subroutine based on changes ΔT and ΔP in the temperature T and pressure P in the vicinity of etalons 101 and 102. That is, in this embodiment, first, in step 416, it is determined whether ΔD≧α or ΔP≧β. If the condition of step 416 is not satisfied here, the laser is oscillated (step 402), and then the routine shifts to the steady state control subroutine 403. If the condition is satisfied in step 416, the process moves to step 405, and thereafter the same control as shown in FIG. 3 is performed.
なお、以上の実施例では、レーザチンヤバとりアミラー
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
リースベ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２枚以上のエ
タロンを配設してもよく、またエタロン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。In the above embodiment, two etalons, one with a small free spectral range and the other with a large free spectral range, are arranged between the laser china mirrors to achieve narrow band oscillation, but two or more etalons are arranged between the laser china mirrors. etalons may be provided, and a similar configuration can be made using one etalon and one diffraction grating instead of two etalons.
以上説明したようにこの発明によれば、波長選択素子ま
たは光共振器の環境及び変化を検知したり、停止時間を
モニタすることによって、再発振する時の発振状態およ
び波長のシフトの程度を予測し、定常時の制御と起動時
の制御の変更を適宜行なうことによって速やかに安定し
た出力と波長を得ることができ、さらに、この発明の狭
帯域発振エキシマレーザを縮小投影露光用光源として用
いればスループットは向上する。As explained above, according to the present invention, the oscillation state and the degree of wavelength shift at the time of re-oscillation are predicted by detecting the environment and changes in the wavelength selection element or optical resonator and monitoring the stop time. However, by appropriately changing the control during steady state and the control during startup, stable output and wavelength can be quickly obtained.Furthermore, if the narrow band oscillation excimer laser of the present invention is used as a light source for reduction projection exposure, Throughput is improved.
また、起動時の制御時に波長異常信号を出力しシャッタ
を閉じることによって、歩留りを向上することができる
。Furthermore, by outputting a wavelength abnormality signal and closing the shutter during startup control, the yield can be improved.
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図乃至第６図は
この実施例の動作を説明するフローチｔｙ−ｈ、第７図
乃至第９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、１０９・・・センサ、
２００・・・パワー、２０３・・・ＣＰＩＪ、２０４・
・・レーザ電源、２０５・・・ガスコントローラ、３０
０・・・波長制御系。
中ノＣ２頗
（ｑ）゛す゛イＦ゛ヒ０−り
中、心！ 中元Ｚυ
乏（ｂ）重ね１６−π不良 （Ｃ）！ね合
亡釦野第２図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram explaining superimposition control, and FIGS. 3 to 6 are flowcharts ty-h and 7 to 9 are flowcharts explaining the operation of other embodiments. 101.102...Etalon, 109...Sensor,
200...Power, 203...CPIJ, 204.
... Laser power supply, 205 ... Gas controller, 30
0...Wavelength control system. Middle C2 (q)゛Su゛IF゛hi0-ri, heart! Nakamoto Zυ
Poor (b) overlap 16-π defective (C)! Neaifu Buttono Figure 2
Claims (3)
波長選択素子を制御することにより出力レード光の波長
を制御する狭帯域発振エキシマレーザの起動方法におい
て、 起動時の制御モードと定常時の制御モードを別々に設定
するとともに、所定の条件が成立したときは起動時の制
御モードを経ることなく直接定常時の制御モードに移行
することを特徴とする狭帯域発振エキシマレーザの起動
方法。(1) In the startup method of a narrowband oscillation excimer laser, in which a wavelength selection element is placed in the laser oscillator and the wavelength of the output laser beam is controlled by controlling this wavelength selection element, the control mode at startup and the control mode at steady state are explained. A method for starting a narrowband oscillation excimer laser, characterized in that control modes are set separately, and when a predetermined condition is met, the control mode is directly transferred to a steady state control mode without passing through a start-up control mode.
は直接定常時の制御モードに移行することを特徴とする
請求項（１）記載の狭帯域発振エキシマレーザの起動方
法。(2) The method for starting a narrowband oscillation excimer laser according to claim (1), characterized in that when the laser stop time is shorter than a predetermined time, the control mode is directly shifted to a steady state control mode.
所定の範囲内にあるときは直接定常時の制御モードに移
行することを特徴とする請求項（１）記載の狭帯域発振
エキシマレーザの起動方法。（４） 波長選択素子また
は光共振器近傍の圧力変化が所定の範囲内にあるときは
直接定常時の制御モードに移行する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の起動方法
。(3) The narrowband oscillation excimer laser according to claim (1), wherein the narrowband oscillation excimer laser directly shifts to the steady state control mode when the temperature change in the vicinity of the wavelength selection element or the optical resonator is within a predetermined range. starting method. (4) The narrowband oscillation excimer laser according to claim (1), wherein the narrowband oscillation excimer laser directly shifts to the steady state control mode when the pressure change near the wavelength selection element or the optical resonator is within a predetermined range. starting method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079523A JP2799710B2 (en) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | Excimer laser control method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01251769A true JPH01251769A (en) | 1989-10-06 |
| JP2799710B2 JP2799710B2 (en) | 1998-09-21 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2799710B2 (en) |
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Also Published As
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|---|---|
| JP2799710B2 (en) | 1998-09-21 |
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