CN112771444B - 激光系统和电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的一个观点的激光系统具有输出第1脉冲激光的波长可变的第1固体激光装置、对第1脉冲激光进行波长转换的波长转换系统、放大由波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光的准分子放大器、以及控制部。波长转换系统包含供第1脉冲激光入射的第1非线性晶体、以及使第1脉冲激光在第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台。控制部从外部装置接收从准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,根据被指示的目标中心波长对第1脉冲激光的波长进行控制,并且根据目标中心波长的平均值对在第1非线性晶体上的所述第1入射角度进行控制。

Description

激光系统和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及激光系统和电子器件的制造方法。
背景技术
随着半导体集成电路的微细化和高集成化,在半导体曝光装置中要求分辨率的提高。下面,将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。因此,从曝光用光源输出的光的短波长化得以发展。在曝光用光源中代替现有的汞灯而使用气体激光装置。当前,作为曝光用的气体激光装置,使用输出波长为248nm的紫外线的KrF准分子激光装置、以及输出波长为193nm的紫外线的ArF准分子激光装置。
作为当前的曝光技术,如下的液浸曝光已经实用化:利用液体充满曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙,通过改变该间隙的折射率,使曝光用光源的外观的波长变短。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源进行液浸曝光的情况下,对晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被称为ArF液浸光刻。
KrF、ArF准分子激光装置的自然振荡的谱线宽度较宽,大约为350~400pm,因此,通过曝光装置侧的投影透镜缩小地投影到晶片上的激光(紫外线光)产生色差,分辨率降低。因此,需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。谱线宽度也被称为谱宽度。因此,在气体激光装置的激光谐振器内设置具有窄带化元件的窄带化部(Line Narrow Module),通过该窄带化部实现谱宽度的窄带化。另外,窄带化元件也可以是标准具或光栅等。将这种谱宽度被窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第9929529号
专利文献2:美国专利申请公开第2008/0037600号说明书
专利文献3:日本特开2003-43534号公报
发明内容
本公开的一个观点的激光系统具有:波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;波长转换系统,其包含对从第1固体激光装置输出的第1脉冲激光进行波长转换的第1非线性晶体和使第1脉冲激光在第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;准分子放大器,其放大由波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光;以及控制部,其从外部装置接收从准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,根据目标中心波长对第1脉冲激光的波长进行控制,并且根据目标中心波长的平均值对在第1非线性晶体上的第1入射角度进行控制。
本公开的另一个观点的电子器件的制造方法通过激光系统生成准分子激光,将准分子激光输出到曝光装置,在曝光装置内在感光基板上曝光准分子激光,以制造电子器件,激光系统具有:波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;波长转换系统,其包含对从第1固体激光装置输出的第1脉冲激光进行波长转换的第1非线性晶体和使第1脉冲激光在第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;准分子放大器,其放大由波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光;以及控制部,其从外部装置接收从准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,根据目标中心波长对第1脉冲激光的波长进行控制,并且根据目标中心波长的平均值对在第1非线性晶体上的第1入射角度进行控制。
本公开的另一个观点的激光系统具有:波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;波长转换系统,其包含对从第1固体激光装置输出的第1脉冲激光进行波长转换的第1非线性晶体和使第1脉冲激光在第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;准分子放大器,其放大由波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光;以及控制部,其从外部装置接收从准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,对在第1非线性晶体上的第1入射角度进行控制,以使得在目标中心波长所属的第1波长范围的中央的波长处,第1非线性晶体的波长转换效率成为极大值,第1波长范围是根据第1非线性晶体的波长转换效率依赖于第1入射角度和波长而变化的特性,将成为比第1非线性晶体的最大转换效率低的第1容许效率最低值的波长作为第1波长范围的边界波长而被划分的,并被确定为按照每个第1波长范围,分别在特定的第1入射角度下,第1非线性晶体的波长转换效率成为第1容许效率最低值以上。
附图说明
下面,参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1是概略地示出激光系统的结构例的图。
图2是示出激光控制部中的处理内容的例子的流程图。
图3是示出激光系统的初始设定子例程(1)的例子的流程图。
图4是示出固体激光器系统的控制子例程(1)的例子的流程图。
图5是示出激光系统的控制子例程(1)的例子的流程图。
图6是示出固体激光器系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图7是示出固体激光器系统的初始设定子例程(1)的例子的流程图。
图8是示出第1半导体激光器系统的控制子例程的例子的流程图。
图9是示出计算第1半导体激光器系统的目标中心波长λ1ct的处理的子例程的例子的流程图。
图10是示出第2半导体激光器系统的控制子例程的例子的流程图。
图11是示出固体激光器系统的能量控制子例程(1)的例子的流程图。
图12是概略地示出半导体激光器系统的结构例的图。
图13是示出从分布反馈型半导体激光器输出的激光的谱波形的例子的图。
图14是示出第1半导体激光器控制部中的处理内容的例子的流程图。
图15是示出第2半导体激光器控制部中的处理内容的例子的流程图。
图16是示出第1能量控制部中的处理内容的例子的流程图。
图17是示出表数据TDA的例子的图表。
图18是示出表数据TDA中的第1脉冲激励光源的脉冲能量E11xite与第1脉冲激光的脉冲能量E1的关系的例子的曲线图。
图19是示出被应用于图16的步骤S172的子例程的例子的流程图。
图20是示出第2能量控制部中的处理内容的例子的流程图。
图21是示出表数据TDB的例子的图表。
图22是示出表数据TDB中的第3脉冲激励光源的脉冲能量E22xite与第2脉冲激光的脉冲能量E2的关系的例子的曲线图。
图23是示出被应用于图20的步骤S192的子例程的例子的流程图。
图24是概略地示出实施方式1的激光系统的结构的图。
图25是波长转换系统中的波长转换效率的说明图。
图26是示出波长转换效率的波长依赖性的曲线图。
图27是示出固体激光器系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图28是示出固体激光器系统的初始设定子例程(2)的例子的流程图。
图29是示出波长转换系统的控制子例程(1)的例子的流程图。
图30是示出固体激光器系统的能量控制子例程(2)的例子的流程图。
图31是示出波长转换系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图32是示出被应用于图31的步骤S233的子例程的例1的流程图。
图33是示出从曝光控制部指示的目标中心波长λct的数据的时间变化的例子的曲线图,是示出将目标中心波长λct的区间平均值设为平均目标中心波长λctav的例子的曲线图。
图34是示出被应用于图31的步骤S233的子例程的例2的流程图。
图35是示出从曝光控制部指示的目标中心波长λct的数据的时间变化的例子的曲线图,是示出将目标中心波长λct的移动平均值设为平均目标中心波长λctav的例子的曲线图。
图36是示出被应用于图31的步骤S239的子例程的例子的流程图。
图37是示出第1CLBO晶体中的最佳入射角度与波长的关系的例子的曲线图。
图38是示出第2CLBO晶体中的最佳入射角度与波长的关系的例子的曲线图。
图39是示出被应用于实施方式2的波长转换系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图40是示出根据目标中心波长λct计算第1CLBO晶体和第2CLBO晶体的入射角度θ1和θ2的处理的例子的流程图。
图41是示出波长转换系统的波长转换效率η、第1CLBO晶体的波长转换效率η1、第2CLBO晶体的波长转换效率η2分别对目标中心波长λct的依赖性的曲线图。
图42是示出被划分为将波长转换效率成为最大效率的80%的波长设为边界的波长范围的各波长范围和波长转换效率的曲线图。
图43是示出表数据TD1的例子的图表。
图44是示出表数据TD2的例子的图表。
图45是示出准分子放大器的输入输出特性的例子的曲线图。
图46是示出实施方式3的激光控制部中的处理内容的例子的流程图。
图47是示出被应用于图46的步骤S330的子例程的例子的流程图。
图48是示出被应用于图46的步骤S13A的激光系统的控制子例程(2)的例子的流程图。
图49是示出准分子放大器的输入输出特性的例子的曲线图。
图50是示出实施方式4的激光控制部中的处理内容的例子的流程图。
图51是示出被应用于图46的步骤S13B的子例程的例子的流程图。
图52是示出被应用于图51的步骤S520的子例程的例子的流程图。
图53是示出被应用于图51的步骤S530的子例程的例子的流程图。
图54是示出表数据TD3的例子的图表。
图55是描绘了表数据TD3的曲线图。
图56是示出实施方式4的波长转换系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图57是示出被应用于图56的步骤S235的子例程的例子的流程图。
图58是示出表数据TD4的例子的图表。
图59是示出目标中心波长λct与平均目标中心波长λctav之差δλc与波长转换效率η的关系的曲线图。
图60是示出实施方式5的固体激光器系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图61是示出固体激光器系统的能量控制子例程(3)的例子的流程图。
图62是示出实施方式5的波长转换系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图63是示出被应用于图62的步骤S235A的子例程的例子的流程图。
图64是示出实施方式6的固体激光器系统控制部中的处理内容的例子的流程图。
图65是示出固体激光器系统的能量控制子例程(4)的例子的流程图。
图66是概略地示出准分子放大器的结构例的图。
图67是示出采用环形谐振器作为准分子放大器的例子的图。
图68是概略地示出谱监视器的结构例的图。
图69是概略地示出谱监视器的另一个结构例的图。
图70是示出CW振荡基准激光光源的例子的框图。
图71是示出CW振荡基准激光光源的另一例的框图。
图72是概略地示出半导体光放大器的结构例的图。
图73是示出第1半导体激光器系统的另一个结构例的框图。
图74是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。
图75是概略地示出实施方式7的激光系统的例子的图。
图76是概略地示出曝光装置的结构例的图。
具体实施方式
-目录-
1.激光系统的概要
1.1结构
1.2动作
1.3激光控制部的处理例
1.4固体激光器系统控制部的处理例1
1.5半导体激光器系统的例子
1.5.1结构
1.5.2动作
1.6第1半导体激光器控制部的处理例
1.7第2半导体激光器控制部的处理例
1.8第1能量控制部的处理例
1.9第2能量控制部的处理例
2.课题
3.实施方式1
3.1结构
3.2波长转换系统的波长转换效率的说明
3.3波长转换效率的波长依赖性
3.4动作
3.4.1固体激光器系统控制部的处理例2
3.4.2波长转换系统控制部的处理例1
3.5作用/效果
4.实施方式2
4.1结构
4.2动作
4.2.1波长转换系统控制部的处理例2
4.2.2根据目标中心波长λct计算第1CLBO晶体的入射角度θ1和第2CLBO晶体的入射角度θ2的处理的例子
4.3作用/效果
5.实施方式3
5.1结构
5.2动作
5.2.1针对准分子放大器的注入脉冲能量在饱和区域进行运转的例子
5.2.2激光控制部的处理例2
5.3作用/效果
6.实施方式4
6.1结构
6.2动作
6.2.1与准分子放大器的注入脉冲能量对应地控制激励强度的例子
6.2.2激光控制部的处理例3
6.2.3波长转换系统控制部的处理例3
6.3作用/效果
7.实施方式5
7.1结构
7.2动作
7.2.1通过第1固体激光装置的脉冲能量控制来抑制脉冲能量变动的例子
7.2.2固体激光器系统控制部的处理例3
7.2.3波长转换系统控制部的处理例4
7.3作用/效果
8.实施方式6
8.1结构
8.2动作
8.2.1通过第2固体激光装置的脉冲能量控制来抑制脉冲能量变动的例子
8.2.2固体激光器系统控制部的处理例4
8.3作用/效果
8.4变形例
9.准分子放大器的例子
9.1利用多通道进行放大的方式
9.2利用环形谐振器进行放大的方式
10.谱监视器的具体例
10.1使用分光器和基准激光光源的谱监视器的例子
10.1.1结构
10.1.2动作
10.2使用外差干涉仪的谱监视器的例子
10.2.1结构
10.2.2动作
11.CW振荡基准激光光源的例子
11.1 1547.2nm或1554nm的波长区域的CW振荡基准激光光源
11.2 1030nm的波长区域的CW振荡基准激光光源
12.半导体光放大器的例子
12.1结构
12.2动作
13.抑制光纤放大器的受激布里渊散射(SBS:Stimulated BrillouinScattering)的半导体激光器系统的例子
13.1结构
13.2动作
13.3作用/效果
13.4其他
14.实施方式7
14.1结构
14.2动作
14.3与波长有关的控制例
14.4与脉冲能量有关的控制例
14.4.1在准分子放大器的输入输出特性的饱和区域进行运转的情况
14.4.2对准分子放大器的激励强度进行控制来校正脉冲能量的情况
14.4.3通过第1固体激光装置的脉冲能量控制来抑制脉冲能量变动的例子
14.5变形例
15.电子器件的制造方法
16.其他
下面,参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子,不限定本公开的内容。此外,各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外,对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.激光系统的概要
1.1结构
图1概略地示出激光系统1的结构例。激光系统1包含固体激光器系统10、第1高反射镜11、第2高反射镜12、准分子放大器14、监视器模块16、同步控制部17和激光控制部18。
固体激光器系统10包含输出第1脉冲激光LP1的第1固体激光装置100、输出第2脉冲激光LP2的第2固体激光装置200、波长转换系统300、脉冲能量监视器330、同步电路部340和固体激光器系统控制部350。
第1固体激光装置100包含第1半导体激光器系统110、分色镜130、第1脉冲激励光源132、第1光纤放大器140、分束器164、脉冲能量监视器166和第1能量控制部168。
第1半导体激光器系统110包含第1半导体激光器111、第1谱监视器112、第1半导体激光器控制部114、第1分束器116和第1半导体光放大器120。在图1和以后的图中,例如“半导体激光器1”或“SOA#1”等标注了数值的表记分别表示第1半导体激光器、第1半导体光放大器(SOA)等。“SOA”是“Semiconductor Optical Amplifier”的简称表记。
第1半导体激光器111是输出单纵模的激光的光源,能够在波长大约为1554nm附近对振荡波长进行变更。第1半导体激光器111例如也可以是分布反馈型(DFB:DistributedFeedback)半导体激光器。将分布反馈型半导体激光器称为“DFB激光器”。DFB激光器能够通过电流控制和/或温度控制对振荡波长进行变更。
第1分束器116被配置成反射从第1半导体激光器111输出的激光的一部分并使其入射到第1谱监视器112。第1谱监视器112监视入射的激光的谱,检测第1半导体激光器111的振荡波长。第1半导体激光器控制部114与第1谱监视器112和固体激光器系统控制部350连接,对第1半导体激光器111的动作进行控制。
第1半导体光放大器120被配置成供透过第1分束器116的激光入射。第1半导体光放大器120对从第1半导体激光器111输出的激光进行脉冲放大。
分色镜130是被涂敷有膜的反射镜,该膜使从第1半导体光放大器120输出的波长大约为1554nm的光高透过,使从第1脉冲激励光源132输出的激励光的波长的光高反射。分色镜130被配置于第1半导体光放大器120与第1光纤放大器140之间的光路上。分色镜130被配置成,使得从第1半导体光放大器120输出的脉冲激光和从第1脉冲激励光源132输出的激励光入射到第1光纤放大器140。
第1光纤放大器140也可以是使用被掺杂了Er(铒)的光纤的Er光纤放大器。由第1光纤放大器140放大后的脉冲激光经由分束器164入射到波长转换系统300。
分束器164被配置于从第1光纤放大器140输出的脉冲激光的光路上。分束器164被配置成反射由第1光纤放大器140放大后的脉冲激光的一部分,使该反射光入射到脉冲能量监视器166。脉冲能量监视器166是检测入射的激光的脉冲能量的检测器,例如是包含光电二极管、焦电元件的脉冲能量传感器。
第1能量控制部168与脉冲能量监视器166、第1脉冲激励光源132和固体激光器系统控制部350连接。
第2固体激光装置200包含第2半导体激光器系统210、分色镜230、第2脉冲激励光源232、第2光纤放大器240、分色镜242、第3脉冲激励光源244和固体放大器250。此外,第2固体激光装置200包含作为非线性晶体的LBO晶体260和CLBO晶体262、分束器264、脉冲能量监视器266和第2能量控制部268。“LBO”利用化学式LiB3O5表示。“CLBO”利用化学式CsLiB6O10表示。
第2半导体激光器系统210包含第2半导体激光器211、第2谱监视器212、第2半导体激光器控制部214、分束器216和第2半导体光放大器220。
第2半导体激光器211是输出单纵模的激光的光源,能够在波长大约为1030nm附近对振荡波长进行变更。第2半导体激光器211例如可以是DFB激光器。
分束器216被配置成反射从第2半导体激光器211输出的激光的一部分并使其入射到第2谱监视器212。第2谱监视器212监视入射的激光的谱,检测第2半导体激光器211的振荡波长。第2半导体激光器控制部214与第2谱监视器212和固体激光器系统控制部350连接,对第2半导体激光器211的动作进行控制。
第2半导体光放大器220被配置成供透过分束器216的激光入射。第2半导体光放大器220对从第2半导体激光器系统210输出的激光进行脉冲放大。
分色镜230是被涂敷有膜的反射镜,该膜使从第2半导体光放大器220输出的波长大约为1030nm的光高透过,使从第2脉冲激励光源232输出的激励光的波长的光高反射。分色镜230被配置于第2半导体光放大器220与第2光纤放大器240之间的光路上,被配置成使得从第2半导体光放大器220输出的脉冲激光和从第2脉冲激励光源232输出的激励光入射到第2光纤放大器240。
第2光纤放大器240也可以是使用被掺杂了Yb(镱)的光纤的Yb光纤放大器。
分色镜242是被涂敷有膜的反射镜,该膜使从第2半导体光放大器220输出的波长大约为1030nm的光高透过,使从第3脉冲激励光源244输出的激励光的波长的光高反射。分色镜242被配置于第2光纤放大器240与固体放大器250之间的光路上。分色镜242被配置成,使得从第2光纤放大器240输出的脉冲激光和从第3脉冲激励光源244输出的激励光入射到固体放大器250。
固体放大器250例如也可以是掺杂了Yb的YAG(Yttrium Aluminum Garnet:钇铝石榴石)的晶体。
LBO晶体260和CLBO晶体262被配置成,生成作为波长大约为1030nm的4次谐波光的波长大约为257.5nm的第2脉冲激光LP2。
分束器264被配置于从CLBO晶体262输出的第2脉冲激光LP2的光路上。分束器264被配置成反射从CLBO晶体262输出的第2脉冲激光LP2的一部分,使该反射光入射到脉冲能量监视器266。
第2能量控制部268与脉冲能量监视器266、第2脉冲激励光源232、第3脉冲激励光源244和固体激光器系统控制部350连接。
波长转换系统300包含高反射镜324、分色镜314、第1CLBO晶体316、分色镜318、第2CLBO晶体320、分色镜322、高反射镜326和分束器328。波长转换系统300根据第1脉冲激光LP1和第2脉冲激光LP2,通过波长转换而生成第3脉冲激光LP3。
高反射镜324被配置成使从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1高反射,使第1脉冲激光LP1入射到分色镜314。
分色镜314是被涂敷有膜的反射镜,该膜使第1脉冲激光LP1高反射,使从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2高透过。分色镜314被配置于第2脉冲激光LP2的光路上,被配置成使得第1脉冲激光LP1和第2脉冲激光LP2的光路轴一致地入射到第1CLBO晶体316。
第1CLBO晶体316、分色镜318、第2CLBO晶体320和分色镜322按照该顺序被配置于脉冲激光的光路上。
第1CLBO晶体316生成第1脉冲激光LP1(波长大约为1554nm)与第2脉冲激光LP2(波长大约为257.5nm)的和频的第4脉冲激光LP4(波长大约为220.9nm)。分色镜318被涂敷有膜,该膜使透过第1CLBO晶体316的第2脉冲激光LP2(波长大约为257.5nm)高反射,使第1脉冲激光LP1(波长大约为1554nm)和第4脉冲激光LP4(波长大约为220.9nm)高透过。
第2CLBO晶体320生成第1脉冲激光LP1与第4脉冲激光LP4的和频的脉冲激光(波长大约为193.4nm)。从第2CLBO晶体320输出的波长大约为193.4nm的脉冲激光成为第3脉冲激光LP3。
分色镜322被涂敷有膜,该膜使透过第2CLBO晶体320的第1脉冲激光LP1(波长大约为1554nm)和第4脉冲激光LP4(波长大约为220.9nm)高透过,使波长大约为193.4nm的第3脉冲激光LP3高反射。
高反射镜326被配置成使得波长大约为193.4nm的第3脉冲激光LP3从波长转换系统300输出。
分束器328被配置于高反射镜326与第1高反射镜11之间的光路上,被配置成使得由高反射镜326反射后的激光的一部分入射到脉冲能量监视器330。
脉冲能量监视器330是检测紫外光的脉冲能量的检测器,例如是包含光电二极管、焦电元件的脉冲能量传感器。脉冲能量监视器330与固体激光器系统控制部350连接。
固体激光器系统控制部350与第1半导体激光器控制部114、第1能量控制部168、第2半导体激光器控制部214、第2能量控制部268和同步电路部340连接。此外,固体激光器系统控制部350与同步控制部17和激光控制部18连接。固体激光器系统控制部350包含内部触发生成部351。
同步电路部340从固体激光器系统控制部350接收延迟数据和触发信号Tr1,具有使分别延迟了规定的时间的触发信号分别输入到第1半导体光放大器120、第2半导体光放大器220、第1脉冲激励光源132、第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244的信号线。
同步电路部340构成为,在被输入从同步控制部17输出的触发信号Tr1后,针对第1脉冲激励光源132、第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244、以及第1半导体光放大器120和第2半导体光放大器220,分别以规定的延迟时间输出触发信号,使得它们同步地进行动作。
第1高反射镜11和第2高反射镜12被配置成,使得从固体激光器系统10输出的波长大约为193.4nm的第3脉冲激光LP3入射到准分子放大器14。
准分子放大器14包含放大器控制部400、充电器402、触发校正器404、包含开关406的脉冲功率模块(PPM)408和腔410。
例如包含Ar气体、F2气体、Ne气体的ArF激光气体进入腔410中。在腔410中配置有一对放电电极412、413。一对放电电极412、413与PPM408的输出端子连接。
在腔410配置有透过波长193.4nm附近的激光的2个窗口415、416。
监视器模块16包含分束器600和脉冲能量监视器602。分束器600被配置于从准分子放大器14输出的脉冲激光LP6的光路上,被配置成使得由分束器600反射后的脉冲激光入射到脉冲能量监视器602。另外,在本说明书中,有时将从准分子放大器14输出的准分子激光(脉冲激光LP6)表记为“准分子光”。
脉冲能量监视器602是检测紫外光的脉冲能量的检测器,例如是包含光电二极管、焦电元件的脉冲能量传感器。由脉冲能量监视器602检测到的信息被送到激光控制部18。
激光控制部18与固体激光器系统控制部350、同步控制部17、放大器控制部400和曝光装置20的曝光控制部22连接。激光控制部18包含内部触发生成部19。
同步控制部17构成为在设定了延迟时间的定时输出第1触发信号Tr1和第2触发信号Tr2,以使得在从固体激光器系统10输出的脉冲激光通过准分子放大器14时,准分子放大器14同步地进行放电,脉冲激光被放大。
在本公开中,作为第1半导体激光器控制部114、第1能量控制部168、第2半导体激光器控制部214、第2能量控制部268、固体激光器系统控制部350、放大器控制部400、同步控制部17、激光控制部18、曝光控制部22、波长转换系统控制部380和其他各控制部发挥功能的控制装置,能够通过1台或多台计算机的硬件和软件的组合来实现。软件与程序同义。可编程控制器包含在计算机的概念中。计算机能够构成为包含CPU(Central ProcessingUnit:中央处理单元)和存储器。计算机中包含的CPU是处理器的一例。
此外,控制装置的处理功能的一部分或全部可以使用以FPGA(FieldProgrammable Gate Array:现场可编程门阵列)或ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit:专用集成电路)为代表的集成电路实现。
此外,还能够利用1台控制装置实现多个控制装置的功能。进而,在本公开中,控制装置可以经由局域网或互联网这样的通信网络而相互连接。在分散计算环境中,程序单元可以保存在本地和远程双方的记忆存储设备中。
1.2动作
图1所示的激光系统1的激光控制部18从曝光装置20的曝光控制部22接收目标脉冲能量Et和目标中心波长λct的各数据以及发光触发信号Tr。此外,激光控制部18根据需要在与曝光控制部22之间发送接收数据,将曝光NG信号或曝光OK信号通知给曝光控制部22。
发光触发信号Tr经由激光控制部18被输入到同步控制部17。
固体激光器系统控制部350从激光控制部18接收目标中心波长λct的数据。固体激光器系统控制部350根据接收到的目标中心波长λct和第2半导体激光器系统210的目标中心波长λ2ct(=λ2c0=1030nm),计算第1半导体激光器系统110的目标中心波长λ1ct。
固体激光器系统控制部350向第1半导体激光器控制部114和第2半导体激光器控制部214发送各自的目标中心波长λ1ct和λ2ct的数据,使第1半导体激光器111和第2半导体激光器211进行CW(Continuous Wave)振荡。另外,“CW”意味着连续波,CW振荡意味着连续波振荡。
第1半导体激光器控制部114对第1半导体激光器111的电流值A1和/或温度T1进行控制,以使由第1谱监视器112计测出的中心波长λ1c与目标中心波长λ1ct之差δλ1接近0。
同样,第2半导体激光器控制部214对第2半导体激光器211的电流值A2和/或温度T2进行控制,以使由第2谱监视器212计测出的中心波长λ2c与目标中心波长λ2ct之差δλ2接近0。
第1半导体激光器控制部114和第2半导体激光器控制部214判定与各自的目标中心波长之差δλ1和δλ2是否在各自的容许范围内,如果在容许范围内,则向固体激光器系统控制部350通知谱OK信号。
固体激光器系统控制部350从第1半导体激光器控制部114和第2半导体激光器控制部214双方接收到谱OK信号后,从内部触发生成部351生成规定的重复频率的第1触发信号Tr1。另外,内部触发生成部351能够与来自同步控制部17的第1触发信号Tr1无关地生成第1触发信号Tr1。下面,将第1触发信号Tr1中的、特别是内部触发生成部351生成的第1触发信号Tr1称为“内部触发信号Tr1”。第1触发信号Tr1被输入到同步电路部340。
同步电路部340与第1触发信号Tr1同步地,分别以规定的延迟时间分别向第1脉冲激励光源132、第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244输出脉冲激励的触发信号。接着,同步电路部340分别以规定的延迟时间分别向第1半导体光放大器120和第2半导体光放大器220输出表示放大定时的信号。
这里,在由第1半导体光放大器120进行脉冲放大后的脉冲激光能够进一步由第1光纤放大器充分放大的定时,输出指示第1脉冲激励光源132的发光定时的触发信号。
此外,在由第2半导体光放大器220进行脉冲放大后的脉冲激光能够由第2光纤放大器240和固体放大器250充分放大的定时,分别输出指示第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244的发光定时的触发信号。
此外,针对第1半导体光放大器120和第2半导体光放大器220的触发定时被设定为,使得从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1和从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2以相同定时入射到第1CLBO晶体316。
这里,对激光系统1的目标中心波长为λct=193.4nm、第1半导体激光器系统110的目标中心波长为λ1ct=1554nm、第2半导体激光器系统210的目标中心波长为λ2ct=1030nm的情况下的具体例进行说明。
从第1固体激光装置100中的第1半导体激光器111输出中心波长为1554nm的CW振荡的激光(以下称为“第1CW激光”。)。第1CW激光通过第1半导体光放大器120进行脉冲放大,从第1半导体光放大器120输出脉冲激光。从第1半导体光放大器120输出的脉冲激光通过第1光纤放大器140进行放大。经由第1光纤放大器140放大后的第1脉冲激光LP1经由分束器164入射到波长转换系统300的高反射镜324。
另一方面,在第2固体激光装置200中,从第2半导体激光器输出中心波长为1030nm的CW振荡的激光(以下称为“第2CW激光”。)。
第2CW激光通过第2半导体光放大器220进行脉冲放大,从第2半导体光放大器220输出脉冲激光。从第2半导体光放大器220输出的脉冲激光通过第2光纤放大器240和固体放大器250进行放大。经由第2光纤放大器240和固体放大器250放大后的脉冲激光入射到LBO晶体260,通过LBO晶体260和CLBO晶体262被转换为作为波长为1030nm的4次谐波光(波长为257.5nm)的第2脉冲激光LP2。
第2脉冲激光LP2入射到波长转换系统300的分色镜314。
第1脉冲激光LP1由高反射镜324反射,入射到分色镜314。
然后,通过分色镜314,第1脉冲激光LP1和第2脉冲激光LP2大致同时地入射到第1CLBO晶体316,射束在第1CLBO晶体316上重叠。其结果,在第1CLBO晶体316中,生成中心波长为220.9nm的第4脉冲激光LP4,该第4脉冲激光LP4是中心波长为1554nm的第1脉冲激光LP1与中心波长为257.5nm的第2脉冲激光LP2的和频。
在分色镜318中,使中心波长为257.5nm的第2脉冲激光LP2高反射,使中心波长为1554nm的第1脉冲激光LP1和中心波长为220.9nm的第4脉冲激光LP4高透过。
透过分色镜318的第1脉冲激光LP1和第4脉冲激光LP4入射到第2CLBO晶体320。在第2CLBO晶体320中,生成中心波长为193.4nm的第3脉冲激光LP3,该第3脉冲激光LP3是第1脉冲激光LP1(波长为1554nm)与第4脉冲激光LP4(波长为220.9nm)的和频。
从第2CLBO晶体320输出的第1脉冲激光LP1和第4脉冲激光LP4在分色镜322上高透过。从第2CLBO晶体320输出的第3脉冲激光LP3(波长为193.4nm)在分色镜322上高反射,经由高反射镜326和分束器328从波长转换系统300输出。
由分束器328反射后的脉冲激光入射到脉冲能量监视器330。脉冲能量监视器330计测由分束器328反射后的脉冲激光的脉冲能量Es。通过脉冲能量监视器330得到的信息被发送到固体激光器系统控制部350。
固体激光器系统控制部350计算波长转换系统300进行波长转换后的脉冲能量Es与目标脉冲能量Est之差ΔEs。
固体激光器系统控制部350对第1脉冲激励光源132、第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244的输出进行控制,以使ΔEs接近0。
固体激光器系统控制部350判定ΔEs是否在容许值的范围内,如果ΔEs在容许范围内,则停止从固体激光器系统控制部350输出内部触发信号Tr1,将固体激光器系统控制OK信号通知给激光控制部18。
接着,激光控制部18生成规定的重复频率的内部触发信号Tr。其结果,从固体激光器系统10输出的中心波长为193.4nm的第3脉冲激光LP3经由第1高反射镜11和第2高反射镜12入射到准分子放大器14。
与波长为193.4nm的第3脉冲激光LP3的入射同步地,准分子放大器14通过放电而生成反转分布。这里,触发校正器404对PPM408的开关406的定时进行调整,以使得该第3脉冲激光LP3在准分子放大器14中高效地被放大。由此,从准分子放大器14输出被放大的脉冲激光LP6。
由准分子放大器14放大后的脉冲激光LP6入射到监视器模块16,通过分束器600,脉冲激光LP6的一部分入射到脉冲能量监视器602,计测脉冲激光LP6的脉冲能量E。
激光控制部18从脉冲能量监视器602取得脉冲能量E的信息。激光控制部18计算由脉冲能量监视器602计测出的脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差ΔE。
激光控制部18经由放大器控制部400对充电器402的充电电压Vhv进行控制,以使ΔE接近0。
激光控制部18判定ΔE是否在容许值的范围内,如果ΔE在容许范围内,则停止从激光控制部18输出内部触发信号Tr,将激光系统OK信号(曝光OK信号)通知给曝光控制部22。曝光控制部22接收激光系统OK信号后,将发光触发信号Tr发送到激光控制部18。
其结果,在目标中心波长λct和目标脉冲能量Et各自的容许范围内,从激光系统1输出脉冲激光。从激光系统1输出的脉冲激光(准分子激光)入射到曝光装置20,实施曝光过程。
此外,激光控制部18从曝光控制部22接收新的目标中心波长λct的数据后,将这些数据发送到固体激光器系统控制部350。
固体激光器系统控制部350对第1半导体激光器系统110和第2半导体激光器系统210进行控制,以使得即使不从同步控制部17接收触发信号Tr1,内部触发生成部351也生成内部触发信号Tr1,成为新的目标中心波长λct。
1.3激光控制部的处理例
图2是示出激光控制部18中的处理内容的例子的流程图。例如,作为激光控制部18发挥功能的处理器执行程序,由此实现图2的流程图所示的处理和动作。
在步骤S11中,激光控制部18实施激光系统1的初始设定子例程(1)。在步骤S11之后,激光控制部18实施固体激光器系统10的控制子例程(1)(步骤S12)和激光系统1的控制子例程(1)(步骤S13)。步骤S12的处理和步骤S13的处理可以并列或并行地实施。
始终进行步骤S12中的固体激光器系统10的控制。特别地,与有无输入触发信号Tr1无关地进行第1半导体激光器系统110和第2半导体激光器系统210各自的波长控制。另一方面,步骤S13中的激光系统1的控制主要进行由准分子放大器14放大后的准分子激光的脉冲能量的反馈控制。
在步骤S14中,激光控制部18判定是否停止激光系统1的控制。在步骤S14的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18返回步骤S12和步骤S13。在步骤S14的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S15。
在步骤S15中,激光控制部18将激光系统1的停止通知给曝光控制部22,结束图2的流程图。
图3是示出激光系统1的初始设定子例程(1)的例子的流程图。图3的流程图被应用于图2的步骤S11。
在图3的步骤S21中,激光控制部18将准分子光的脉冲能量NG信号发送到曝光控制部22。在步骤S21的处理中,在初始设定中预先设定为准分子光的脉冲能量为NG,激光控制部18按照初始设定向曝光控制部22发送脉冲能量NG信号。
在步骤S22中,激光控制部18将谱NG信号发送到曝光控制部22。在步骤S22的处理中,在初始设定中预先设定为准分子光的中心波长为NG,激光控制部18按照初始设定向曝光控制部22发送谱NG信号。
在步骤S23中,激光控制部18将准分子放大器14的充电电压Vhv设定为初始值Vhv0。
在步骤S24中,激光控制部18将激光系统1的目标脉冲能量Et设定为初始值Et0。激光控制部18在从曝光装置20接收目标脉冲能量Et的数据之前,设定预先确定的标准的初始值Et0。
在步骤S25中,激光控制部18设定第1触发信号Tr1和第2触发信号Tr2分别相对于发光触发信号Tr的延迟时间。激光控制部18设定各个延迟时间,以使得在从固体激光器系统10输出的脉冲激光入射到准分子放大器14的定时进行放电。另外,各个延迟时间也可以是固定值。此外,这些延迟时间的数据从激光控制部18被发送到同步控制部17。
图4是示出固体激光器系统10的控制子例程(1)的例子的流程图。图4的流程图被应用于图2的步骤S12。
在图4的步骤S31中,激光控制部18判定是否从曝光控制部22新接收到目标中心波长的数据。在步骤S31的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S32。
在步骤S32中,激光控制部18读入目标中心波长λct的数据。接着,在步骤S33中,激光控制部18向固体激光器系统控制部350发送目标中心波长λct的数据。
在步骤S33之后,激光控制部18进入步骤S40。此外,在步骤S31的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18跳过步骤S32和步骤S33而进入步骤S40。
在步骤S40中,激光控制部18确认标志F1和标志F2的值,判定是否满足标志F1=1且标志F2=1。标志F1是表示第1半导体激光器系统110是处于OK的状态还是处于NG的状态的标志。标志F2是表示第2半导体激光器系统210是处于OK的状态还是处于NG的状态的标志。这些标志的值“1”表示OK,“0”表示NG。即,激光控制部18判定第1半导体激光器系统110和第2半导体激光器系统210双方是否处于OK的状态。
在步骤S40的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S41。在步骤S41中,激光控制部18向曝光控制部22发送谱OK信号。
在步骤S42中,激光控制部18判定是否从固体激光器系统10接收到能量OK信号。例如,激光控制部18确认标志Fs的值,判定是否是标志Fs=1。标志Fs是表示从固体激光器系统10输出的脉冲能量是处于OK的状态还是处于NG的状态的标志。标志Fs的值“1”表示OK,“0”表示NG。激光控制部18根据标志Fs的值判定固体激光器系统10的脉冲能量是否处于OK的状态。在步骤S42的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S43。
在步骤S43中,激光控制部18向曝光控制部22发送固体激光器系统10的能量OK信号。另一方面,在步骤S42的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S44。
在步骤S44中,激光控制部18向曝光控制部22发送固体激光器系统10的能量NG信号。
此外,在步骤S40的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S45,向曝光控制部22发送谱NG信号。
在步骤S43、步骤S44或步骤S45之后,激光控制部18结束图4的流程图,返回图2的流程图。
图5是示出激光系统1的控制子例程(1)的例子的流程图。图5的流程图被应用于图2的步骤S13。
在图5的步骤S51中,激光控制部18判定是否从曝光控制部22新接收到目标脉冲能量的数据。在步骤S51的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S52。
在步骤S52中,激光控制部18读入目标脉冲能量Et的数据。在步骤S52之后,激光控制部18进入步骤S53。此外,在步骤S51的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18跳过步骤S52而进入步骤S53。
在步骤S53中,激光控制部18判定是否检测到准分子光的发光脉冲。激光控制部18根据从监视器模块16得到的信号,判定是否检测到向曝光装置20输出的脉冲激光(准分子光)的脉冲能量。在步骤S53的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18反复进行步骤S53。在步骤S53的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S54。
在步骤S54中,激光控制部18取得由监视器模块16检测到的准分子光的脉冲能量E的数据。
在步骤S55中,激光控制部18计算脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差ΔE。
在步骤S56中,激光控制部18对准分子放大器14的充电电压Vhv进行控制,以使ΔE接近0。
然后,在步骤S57中,激光控制部18判定ΔE的绝对值是否为表示容许范围的容许上限值Etr以下。在步骤S57的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S58,向曝光控制部22发送准分子光的脉冲能量OK信号。
在步骤S57的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S59,向曝光控制部22发送准分子光的脉冲能量NG信号。
在步骤S58或步骤S59之后,激光控制部18结束图5的流程图,返回图2的流程图。
1.4固体激光器系统控制部的处理例1
图6是示出固体激光器系统控制部350中的处理内容的例子的流程图。例如,作为固体激光器系统控制部350发挥功能的处理器执行程序,由此实现图6的流程图所示的处理和动作。
在步骤S61中,固体激光器系统控制部350实施固体激光器系统10的初始设定子例程(1)。
在步骤S61之后,固体激光器系统控制部350实施第1半导体激光器系统110的控制子例程(步骤S62)、第2半导体激光器系统210的控制子例程(步骤S63)和固体激光器系统10的能量控制子例程(1)(步骤S65)。步骤S62、步骤S63和步骤S65的各子例程的处理可以并列或并行地实施。
在步骤S66中,固体激光器系统控制部350判定是否停止固体激光器系统10的控制。
在步骤S66的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350返回步骤S62、步骤S63和步骤S65。在步骤S66的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S67。
在步骤S67中,固体激光器系统控制部350将固体激光器系统10的停止通知给激光控制部18,结束图6的流程图。
图7是示出固体激光器系统10的初始设定子例程(1)的例子的流程图。图7的流程图被应用于图6的步骤S61。
在图7的步骤S71A中,固体激光器系统控制部350将第1半导体激光器系统110的状态设定为NG。即,固体激光器系统控制部350将标志F1的值设定为“0”。
在步骤S71B中,固体激光器系统控制部350将第2半导体激光器系统210的状态设定为NG。即,固体激光器系统控制部350将标志F2的值设定为“0”。
在步骤S73中,固体激光器系统控制部350将固体激光器系统10的能量的状态设定为NG。即,固体激光器系统控制部350将标志Fs的值设定为“0”。
在步骤S74A中,固体激光器系统控制部350将第1半导体激光器系统110的目标中心波长λ1ct设定为初始值λ1c0。例如可以设定为λ1c0=1554nm。
在步骤S74B中,固体激光器系统控制部350将第2半导体激光器系统210的目标中心波长λ2ct设定为初始值λ2c0。例如可以设定为λ2c0=1030nm。
在步骤S75A中,固体激光器系统控制部350将第1固体激光装置100的目标脉冲能量E1t设定为初始值E10。
在步骤S75B中,固体激光器系统控制部350将第2固体激光装置200的目标脉冲能量E2t设定为初始值E20。步骤S75A和步骤S75B是进行第1固体激光装置100和第2固体激光装置200各自的目标脉冲能量的初始设定的处理,该处理使通过波长转换系统300进行波长转换而得到的激光成为初始设定的目标脉冲能量Es0。
在步骤S77中,固体激光器系统控制部350将固体激光器系统10的目标脉冲能量Est设定为初始值Es0。Es0是预先确定的固定值,是能够抑制在准分子放大器14中发生ASE(Amplified Spontaneous Emission:放大自发辐射)的值。
在步骤S78中,固体激光器系统控制部350在同步电路部340中设定各个触发信号的延迟时间。如下那样进行同步电路部340中的针对第1触发信号Tr1的延迟时间的设定。
与第1脉冲激励光源132、第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244有关的各自的脉冲激励的定时被设定为,在脉冲的种子光通过时能够充分放大的定时进行输出。此外,针对第1半导体光放大器120和第2半导体光放大器220的触发定时被设定为,从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1和从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2在相同的定时入射到第1CLBO晶体316。
在步骤S79中,固体激光器系统控制部350将第1半导体激光器111和第2半导体激光器211各自的电流值和温度分别设定为初始值。关于第1半导体激光器111,将振荡波长成为接近λ1c0的波长这样的电流值和温度作为初始值。这里,将第1半导体激光器111的电流值A1的初始值设为A10,将温度T1的初始值设为T10。关于第2半导体激光器211,将振荡波长成为接近λ2c0的波长这样的电流值和温度作为初始值。这里,将第2半导体激光器211的电流值A2的初始值设为A20,将温度T2的初始值设为T20。
在步骤S80中,固体激光器系统控制部350在步骤S79的设定下使第1半导体激光器111和第2半导体激光器211进行CW振荡。
在步骤S80之后,固体激光器系统控制部350结束图7的流程图,返回图6的流程图。
图8是示出第1半导体激光器系统110的控制子例程的例子的流程图。图8的流程图被应用于图6的步骤S62。
在图8的步骤S81中,固体激光器系统控制部350判定是否从曝光控制部22经由激光控制部18接收到对目标中心波长进行变更的指令。在步骤S81的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S82。
在步骤S82中,固体激光器系统控制部350将波长NG信号发送到激光控制部18。在目标中心波长被变更的情况下,需要进行波长的调整,因此成为波长NG的状态(F1=0)。
在步骤S83中,固体激光器系统控制部350读入新的目标中心波长λct的数据。
在步骤S84中,固体激光器系统控制部350计算第1半导体激光器系统110的目标中心波长λ1ct。步骤S84的处理内容使用图9在后面叙述。固体激光器系统控制部350按照后述波长转换式计算目标中心波长λ1ct。
在图8的步骤S85中,固体激光器系统控制部350将目标中心波长λ1ct的数据发送到第1半导体激光器控制部114。在步骤S85之后,固体激光器系统控制部350进入步骤S86。
另一方面,在步骤S81的判定结果为“否”判定的情况下、即未从曝光控制部22接收到对目标中心波长进行变更的指令的情况下,固体激光器系统控制部350跳过步骤S82~步骤S85而进入步骤S86。
在步骤S86中,固体激光器系统控制部350判定是否从第1半导体激光器控制部114接收到第1半导体激光器系统110的OK信号。在步骤S86的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S87。
在步骤S87中,固体激光器系统控制部350将第1半导体激光器系统110的OK信号发送到激光控制部18。即,从固体激光器系统控制部350向激光控制部18发送F1=1的标志信号。
另一方面,在步骤S86的判定结果为“否”判定的情况下、即标志F1=0的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S88。
在步骤S88中,固体激光器系统控制部350将第1半导体激光器系统110的NG信号发送到激光控制部18。即,从固体激光器系统控制部350向激光控制部18发送F1=0的标志信号。
在步骤S87或步骤S88之后,固体激光器系统控制部350结束图8的流程图,返回图6的流程图。
图9是示出计算第1半导体激光器系统110的目标中心波长λ1ct的处理的子例程的例子的流程图。图9的流程图被应用于图8的步骤S84。
在图9的步骤S91中,固体激光器系统控制部350将第2半导体激光器系统210的目标中心波长λ2ct转换为频率f2t。
转换式为f2t=C/λ2ct,式中的C为光速。
在步骤S92中,固体激光器系统控制部350将波长转换系统300进行波长转换后的目标中心波长λct转换为频率ft。
转换式为ft=C/λct。
在步骤S93中,固体激光器系统控制部350根据以下所示的波长转换的式(1)计算第2半导体激光器系统210的目标频率f2t。另外,式中的“·”表示乘法的运算符。
f=4·f2+2·f1 (1)
f:通过和频进行波长转换后的激光的频率
f1:第1固体激光装置的激光的频率
f2:第2固体激光装置中的波长转换为4倍谐波之前的激光的频率
在图1的例子中,f是波长大约为193.4nm的激光的频率。f1是波长大约为1554nm的激光的频率。f2是波长大约为1030nm的激光的频率。因此,设为f=ft、f1=f1t、f2=f2t对式(1)进行变形,由此,被应用于步骤S93的转换式成为下式(2)。
f1t=(1/2)·ft-2·f2t (2)
在步骤S94中,固体激光器系统控制部350将目标频率f1t转换为目标中心波长λ1ct。转换式为λ1ct=C/f1t。
另外,不限于图9的步骤S91~步骤S94中说明的计算的顺序,也可以使用得到同样的转换结果的表数据等进行计算。
在步骤S94之后,固体激光器系统控制部350结束图9的流程图,返回图8的流程图。
图10是示出第2半导体激光器系统210的控制子例程的例子的流程图。图10的流程图被应用于图6的步骤S63。
在图10的步骤S101中,固体激光器系统控制部350将目标中心波长λ2ct的数据发送到第2半导体激光器控制部214。
在步骤S102中,固体激光器系统控制部350判定是否从第2半导体激光器控制部214接收到第2半导体激光器系统210的OK信号。在步骤S102的判定结果为“是”判定的情况下,即标志F2=1的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S103。
在步骤S103中,固体激光器系统控制部350将第2半导体激光器系统210的OK信号发送到激光控制部18。即,从固体激光器系统控制部350向激光控制部18发送F2=1的标志信号。
另一方面,在步骤S102的判定结果为“否”判定的情况下,即标志F2=0的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S104。
在步骤S104中,固体激光器系统控制部350将第2半导体激光器系统210的NG信号发送到激光控制部18。即,从固体激光器系统控制部350向激光控制部18发送F2=0的标志信号。
在步骤S103或步骤S104之后,固体激光器系统控制部350结束图10的流程图,返回图6的流程图。
图11是示出固体激光器系统10的能量控制子例程(1)的例子的流程图。图11的流程图被应用于图6的步骤S65。
在图11的步骤S112中,固体激光器系统控制部350判定是否通过脉冲能量监视器330检测到脉冲激光的脉冲能量。固体激光器系统控制部350根据从脉冲能量监视器330得到的信号进行判定。
在步骤S112的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350反复进行步骤S112的处理。在步骤S112的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S113。
在步骤S113中,固体激光器系统控制部350读入由脉冲能量监视器330检测到的脉冲能量Es的值。
在步骤S114中,固体激光器系统控制部350计算脉冲能量Es与目标脉冲能量Est之差ΔEs。
然后,在步骤S116中,固体激光器系统控制部350判定ΔEs的绝对值是否为表示容许范围的容许上限值ΔEstr以下。在步骤S116的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S117。
在步骤S117中,固体激光器系统控制部350向激光控制部18发送固体激光器系统10的脉冲能量OK信号即Fs=1的标志信号。
另一方面,在步骤S116的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S118。
在步骤S118中,固体激光器系统控制部350对第1固体激光装置100的目标脉冲能量E1t进行变更,以使脉冲能量Es与目标脉冲能量Est之差ΔEs接近0,对第1能量控制部168发送变更后的目标脉冲能量E1t的数据。
然后,在步骤S119中,固体激光器系统控制部350向激光控制部18发送固体激光器系统10的脉冲能量NG信号即Fs=0的标志信号。
在步骤S117或步骤S119之后,固体激光器系统控制部350结束图11的流程图,返回图6的流程图。
另外,在图11的例子中,固体激光器系统控制部350仅对第1固体激光装置100的目标脉冲能量E1t进行变更,以使脉冲能量Es与目标脉冲能量之差ΔEs接近0,但是,不限于该例子,例如,也可以仅对第2固体激光装置200的目标脉冲能量E2t进行变更,或者,也可以对E1t和E2t双方进行变更。
1.5半导体激光器系统的例子
1.5.1结构
图12概略地示出半导体激光器系统30的结构例。图12所示的半导体激光器系统30能够分别应用于图1中的第1半导体激光器系统110和第2半导体激光器系统210。
半导体激光器系统30包含单纵模的DFB激光器31、谱监视器32、半导体激光器控制部34、分束器36和半导体光放大器38。DFB激光器31包含半导体元件40、帕尔帖元件50、温度传感器52、电流控制部54和温度控制部56。半导体元件40包含第1包层41、活性层42和第2包层43,在活性层42和第2包层43的边界包含光栅44。
1.5.2动作
通过使半导体元件40的电流值A和/或设定温度T变化,能够变更DFB激光器31的振荡波长。这里的电流值A例如可以是直流(DC)电流值。在使振荡波长在较窄范围内高速变化的情况下,使电流值A变化。在使振荡波长大幅变化的情况下,对设定温度T进行变更。
图13示出从DFB激光器31输出的激光的谱波形的例子。如图13所示,从DFB激光器31输出的激光具有基于单纵模振荡的谱线宽度较窄的单线的谱形状。
1.6第1半导体激光器控制部的处理例
图14是示出第1半导体激光器控制部114中的处理内容的例子的流程图。例如,作为第1半导体激光器控制部114发挥功能的处理器执行程序,由此实现图14的流程图所示的处理和动作。
在步骤S121中,第1半导体激光器控制部114将第1半导体激光器111的电流值和温度分别设定为初始值,使其进行CW振荡。例如,第1半导体激光器控制部114读入在图7的步骤S79中设定为初始值的第1半导体激光器111的电流值和温度的各值,使第1半导体激光器111进行CW振荡。
在步骤S122中,第1半导体激光器控制部114判定是否从固体激光器系统控制部350变更了第1半导体激光器系统110的目标中心波长。在步骤S122的判定结果为“是”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114进入步骤S123,将表示第1半导体激光器系统110的状态为NG的NG信号发送到固体激光器系统控制部350。即,第1半导体激光器控制部114将F1=0的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。
在步骤S124中,第1半导体激光器控制部114读入目标中心波长λ1ct的数据。在步骤S124之后,第1半导体激光器控制部114进入步骤S125。
在步骤S122的判定结果为“否”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114跳过步骤S123和步骤S124,进入步骤S125。
在步骤S125中,第1半导体激光器控制部114使用第1谱监视器112计测振荡中心波长λ1c。
在步骤S126中,第1半导体激光器控制部114计算振荡中心波长λ1c与目标中心波长λ1ct之差δλ1c。
在步骤S127中,第1半导体激光器控制部114判定δλ1c的绝对值是否为表示容许范围的容许上限值δλ1ctr以下。在步骤S127的判定结果为“否”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114进入步骤S128,将F1=0的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。
然后,在步骤S129中,第1半导体激光器控制部114判定δλ1c的绝对值是否为能够通过电流控制进行波长控制的范围的容许上限值δ1catr以下。在步骤S129的判定结果为“是”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114进入步骤S131,对第1半导体激光器111的电流值A1进行控制,以使δλ1c接近0。
在步骤S129的判定结果为“否”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114进入步骤S132,对第1半导体激光器111的温度T1进行控制,以使δλ1c接近0。
此外,在步骤S127的判定结果为“是”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114进入步骤S130,将F1=1的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。在步骤S130之后,第1半导体激光器控制部114进入步骤S131。
在步骤S131或步骤S132之后,第1半导体激光器控制部114进入步骤S133。在步骤S133中,第1半导体激光器控制部114判定是否中止第1半导体激光器系统110的控制。在步骤S133的判定结果为“否”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114返回步骤S122,反复进行步骤S122~步骤S133的处理。
在步骤S133的判定结果为“是”判定的情况下,第1半导体激光器控制部114结束图13的流程图。
1.7第2半导体激光器控制部的处理例
图15是示出第2半导体激光器控制部214中的处理内容的例子的流程图。例如,作为第2半导体激光器控制部214发挥功能的处理器执行程序,由此实现图15的流程图所示的处理和动作。
在步骤S151中,第2半导体激光器控制部214将第2半导体激光器211的电流值和温度分别设定为初始值,使其进行CW振荡。例如,第2半导体激光器控制部214读入在图7的步骤S79中设定为初始值的第2半导体激光器211的电流值和温度的各值,使第2半导体激光器211进行CW振荡。
在步骤S152中,第2半导体激光器控制部214读入目标中心波长λ2ct的数据。
在步骤S153中,第2半导体激光器控制部214使用第2谱监视器212计测振荡中心波长λ2c。
在步骤S154中,第2半导体激光器控制部214计算振荡中心波长λ2c与目标中心波长λ2ct之差δλ2c。
在步骤S155中,第2半导体激光器控制部214判定δλ2c的绝对值是否为表示容许范围的容许上限值δλ2ctr以下。在步骤S155的判定结果为“否”判定的情况下,第2半导体激光器控制部214进入步骤S156,将F2=0的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。
然后,在步骤S157中,第2半导体激光器控制部214判定δλ2c的绝对值是否为表示能够通过电流控制进行波长控制的范围的容许上限值δ2catr以下。在步骤S157的判定结果为“是”判定的情况下,第2半导体激光器控制部214进入步骤S159,对第2半导体激光器211的电流值A2进行控制,以使δλ2c接近0。
在步骤S157的判定结果为“否”判定的情况下,第2半导体激光器控制部214进入步骤S160,对第2半导体激光器211的温度T2进行控制,以使δλ2c接近0。
此外,在步骤S155的判定结果为“是”判定的情况下,第2半导体激光器控制部214进入步骤S158,将F2=1的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。在步骤S158之后,第2半导体激光器控制部214进入步骤S159。
在步骤S159或步骤S160之后,第2半导体激光器控制部214进入步骤S161。在步骤S161中,第2半导体激光器控制部214判定是否中止第2半导体激光器系统210的控制。在步骤S161的判定结果为“否”判定的情况下,第2半导体激光器控制部214返回步骤S153,反复进行步骤S153~步骤S161的处理。
在步骤S161的判定结果为“是”判定的情况下,第2半导体激光器控制部214结束图15的流程图。
1.8第1能量控制部的处理例
图16是示出第1能量控制部168中的处理内容的例子的流程图。例如,作为第1能量控制部168发挥功能的处理器执行程序,由此实现图16的流程图所示的处理和动作。
在步骤S171中,第1能量控制部168读入从固体激光器系统控制部350发送的第1固体激光装置100的目标脉冲能量E1t的数据。
在步骤S172中,第1能量控制部168根据表数据TDA进行成为目标脉冲能量E1t的第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xitet的计算和设定。这里,例示利用第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xite对从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1的脉冲能量E1进行控制的情况。该情况下的表数据TDA是记述有第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xite与第1脉冲激光的脉冲能量E1的对应关系的关系表。
图17是示出表数据TDA的例子的图表。图18是示出表数据TDA中的第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xite与第1脉冲激光的脉冲能量E1的关系的例子的曲线图。通过使用表数据TDA,能够计算成为目标脉冲能量E1t的第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xitet。
图19是示出被应用于图16的步骤S172的子例程的例子的流程图。在图19的步骤S181中,第1能量控制部168调出存储器等中存储的表数据TDA。表数据TDA例如可以是保存有计测结果的数据的表数据,该计测结果的数据是在固体激光器系统10的调整振荡时一边改变第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xite的值一边计测第1脉冲激光的脉冲能量E1而得到的。
然后,在步骤S182中,第1能量控制部168根据表数据TDA计算成为目标脉冲能量E1t的第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xitet(参照图18)。
在步骤S183中,第1能量控制部168将第1脉冲激励光源132的脉冲能量设定为通过步骤S182的计算而求出的E11xitet。在步骤S183之后,第1能量控制部168结束图19的流程图,返回图16的流程图。
在图16的步骤S173中,第1能量控制部168判定是否通过脉冲能量监视器166检测到脉冲能量E1。在步骤S173的判定结果为“否”判定的情况下,第1能量控制部168反复进行步骤S173的处理。
在通过脉冲能量监视器166检测到脉冲能量E1而使步骤S173的判定结果成为“是”判定后,第1能量控制部168进入步骤S174,读入由脉冲能量监视器166检测到的脉冲能量E1的检测值。
在步骤S175中,第1能量控制部168将结果数据(E1、E11xitet)写入表数据TDA中,该结果数据(E1、E11xitet)包含步骤S174中得到的脉冲能量E1的值和得到了该检测值的第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xitet的值。通过步骤S175的处理对表数据TDA进行更新,与目标脉冲能量E1t对应的第1脉冲激励光源132的脉冲能量E11xitet的计算精度提高。
在步骤S175之后,在步骤S176中,第1能量控制部168判定是否中止第1固体激光装置100的脉冲能量控制。在步骤S176的判定结果为“否”判定的情况下,第1能量控制部168返回步骤S171,反复进行步骤S171~步骤S176的处理。
在步骤S176的判定结果为“是”判定的情况下,第1能量控制部168结束图16的流程图。
1.9第2能量控制部的处理例
图20是示出第2能量控制部268中的处理内容的例子的流程图。例如,作为第2能量控制部268发挥功能的处理器执行程序,由此实现图20的流程图所示的处理和动作。
在步骤S191中,第2能量控制部268读入从固体激光器系统控制部350发送的第2固体激光装置200的目标脉冲能量E2t的数据。
在步骤S192中,第2能量控制部268根据表数据TDB进行成为目标脉冲能量E2t的第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xitet的计算和设定。这里,例示第2脉冲激励光源232的脉冲能量E21xite为固定值的E21xite0、且利用第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xite对从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2的脉冲能量E2进行控制的情况。该情况下的表数据TDB是记述有第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xite与第2脉冲激光的脉冲能量E2的对应关系的关系表。
图21是示出表数据TDB的例子的图表。图22是示出表数据TDB中的第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xite与第2脉冲激光的脉冲能量E2的关系的例子的曲线图。通过使用表数据TDB,能够计算成为目标脉冲能量E2t的第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xitet。
图23是示出被应用于图20的步骤S192的子例程的例子的流程图。在图23的步骤S201中,第2能量控制部268调出存储器等中存储的表数据TDB。表数据TDB例如可以是保存有计测结果的数据的表数据,该计测结果是在固体激光器系统10的调整振荡时一边改变第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xite的值一边计测第2脉冲激光的脉冲能量E2而得到的。
然后,在步骤S202中,第2能量控制部268根据表数据TDB计算成为目标脉冲能量E2t的第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xitet(参照图22)。
在步骤S203中,第2能量控制部268将通过步骤S282的计算而求出的第3脉冲激励光源244的脉冲能量设定为E22xitet。在步骤S203之后,第2能量控制部268结束图23的流程图,返回图20的流程图。
在图20的步骤S193中,第2能量控制部268判定是否通过脉冲能量监视器266检测到脉冲能量E2。在步骤S193的判定结果为“否”判定的情况下,第2能量控制部268反复进行步骤S193的处理。
在通过脉冲能量监视器266检测到脉冲能量E2而使步骤S193的判定结果成为“是”判定后,第2能量控制部268进入步骤S194,读入由脉冲能量监视器266检测到的脉冲能量E2的检测值。
在步骤S195中,第2能量控制部268将结果数据(E2、E22xitet)写入表数据TDB中,该结果数据(E2、E22xitet)包含步骤S194中得到的脉冲能量E2的值和得到了该检测值的第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xitet的值。通过步骤S195的处理对表数据TDB进行更新,与目标脉冲能量E2t对应的第3脉冲激励光源244的脉冲能量E22xitet的计算精度提高。
在步骤S195之后,在步骤S196中,第2能量控制部268判定是否中止第2固体激光装置200的脉冲能量控制。在步骤S196的判定结果为“否”判定的情况下,第2能量控制部268返回步骤S191,反复进行步骤S191~步骤S196的处理。
在步骤S196的判定结果为“是”判定的情况下,第2能量控制部268结束图20的流程图。
2.课题
在使用图1所示的这种组合固体激光器系统10的主振荡器(MO)和准分子放大器14而得的激光系统1作为曝光装置20的光源的情况下,存在以下这种课题。
[课题1]为了与曝光装置20中的晶片的高度对应地变更成像位置,需要进行细致地变更从激光系统1输出的脉冲激光的波长的控制。
[课题2]此外,为了对由曝光环境中的气压等的变化而引起的波长变化进行校正,需要进行大幅变更激光系统1的脉冲激光的波长的控制。
[课题3]但是,在固体激光器系统10中,当第1固体激光装置100的振荡波长被变更后,波长转换系统300中的非线性晶体(第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320)的相位匹配偏移,波长转换系统300的波长转换效率降低。因此,从固体激光器系统10输出的脉冲激光的脉冲能量降低。
[课题4]当由于波长转换效率的降低而使从激光系统1输出的脉冲激光的脉冲能量降低时,有时由准分子放大器14放大后的脉冲激光(准分子激光)的脉冲能量降低。
[课题5]特别是在为了与晶片的高度对应地变更成像位置而进行高速地变更准分子激光的波长的波长控制的情况下,很难通过未图示的旋转台等高速地变更在非线性晶体上的入射角度而进行相位匹配,以维持波长转换效率较高的状态。例如,针对来自要求变更准分子激光的波长的曝光装置侧的高速的指令,当用于变更在非线性晶体上的入射角度的旋转台的驱动控制的指令成为高速时,旋转台的驱动无法追随,控制发散。其结果,有时从波长转换系统300输出的脉冲激光的脉冲能量稳定性恶化。
3.实施方式1
3.1结构
图24是概略地示出实施方式1的激光系统1A的结构的图。对与图1的不同之处进行说明。图24所示的实施方式1的激光系统1A追加有第1旋转台361和第2旋转台362、波长转换系统控制部380,以对波长转换系统300中的第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ1和θ2进行控制。
第1CLBO晶体316被配置于第1旋转台361上。第2CLBO晶体320被配置于第2旋转台362上。第1旋转台361和第2旋转台362分别是电动台,按照来自波长转换系统控制部380的控制信号而被驱动。第1旋转台361和第2旋转台362分别例如包含步进马达或压电致动器等动力源。波长转换系统控制部380与固体激光器系统控制部350连接。
3.2波长转换系统的波长转换效率的说明
图25是波长转换系统300中的波长转换效率的说明图。这里,设入射到第1CLBO晶体316的第1脉冲激光LP1(波长λ1=1554nm)的脉冲能量为E1,设第2脉冲激光LP2(波长λ2=257.5nm)的脉冲能量为E2。
设第1CLBO晶体316的波长转换效率为η1,设第2CLBO晶体320的波长转换效率为η2。
设从第1CLBO晶体316输出的波长λ4=220.9nm的第4脉冲激光LP4的脉冲能量为E4。E4由下式(3)表示。
E4=E1·E2·η1 (3)
透过第1CLBO晶体316的波长λ1的第1脉冲激光LP1的脉冲能量成为(1-α)E1。α是满足0<α<1的数值。α是第1CLBO晶体316在波长转换中使用的第1脉冲激光LP1的比例。即,未由第1CLBO晶体316进行波长转换的第1脉冲激光LP1的脉冲能量由(1-α)E1表示。
透过第1CLBO晶体316的波长λ1的第1脉冲激光LP1和波长λ4的第4脉冲激光LP4入射到第2CLBO晶体320,从第2CLBO晶体320输出波长λ=193.4nm的第3脉冲激光LP3。设从第2CLBO晶体320输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量为Es。Es由下式(4)表示。
Es=(1-α)E1·E4·η2 (4)
根据式(3)和式(4)得到下式(5)。
Es=E2·E12·(1-α)·η1·η2 (5)
这里,在设该波长转换系统300的波长转换效率为η时,η由下式(6)表示。
η=(1-α)·η1·η2 (6)
因此,根据式(5)和式(6),Es由下式(7)表示。
Es=E2·E12·η (7)
根据式(7),第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es与第2脉冲激光LP2的脉冲能量E2成比例,与第1脉冲激光LP1的脉冲能量E1的平方成比例。
3.3波长转换效率的波长依赖性
图26是示出波长转换效率的波长依赖性的曲线图。图26的最上段所示的曲线图G1示出作为波长转换系统300中的第1段的非线性晶体的第1CLBO晶体316的波长转换效率η1的波长依赖性。
图26的中段所示的曲线图G2示出作为波长转换系统300中的第2段的非线性晶体的第2CLBO晶体320的波长转换效率η2的波长依赖性。
图26的最下段所示的曲线图G3示出组合第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320而构成的波长转换系统300的波长转换效率η的波长依赖性。
在图26中,示出第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320在第3脉冲激光LP3的波长为193.4nm时相位匹配一致、且为最大的波长转换效率的情况下的例子。
波长转换系统300的波长转换效率η的波长依赖性成为波长转换效率的最大波长ληmax与波长转换后的波长λ之差的函数。
因此,在设为Δλ=λ-ληmax时,波长转换效率η的波长依赖性成为以下的函数h。
η=h(Δλ) (8)
如下所述,也可以使激光系统1A进行调整振荡,通过计测数据而取得函数h。即,具体而言,作为第1步骤,设为第1脉冲激光LP1的波长λ1=1554nm、第2脉冲激光LP2的波长λ2=257.5nm,对第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ1和θ2进行调节,以使第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es成为最大值。
接着,作为第2步骤,通过使第1脉冲激光LP1的波长λ1变化,一边使第3脉冲激光LP3的波长λ变化,一边计测脉冲能量Es。
然后,利用近似式对波长λ与波长转换效率η的关系进行近似,或者作为后述表数据TD4进行保存即可。
3.4动作
3.4.1固体激光器系统控制部的处理例2
图27是示出实施方式1的固体激光器系统控制部350中的处理内容的例子的流程图。能够代替图6的流程图而应用图27的流程图。对与图6的不同之处进行说明。
在图27所示的流程图中,代替图6的步骤S61和步骤S65的各步骤而包含步骤S61A和步骤S65A。此外,在图27所示的流程图中,在步骤S61A与步骤S66之间包含步骤S64。即,图27所示的固体激光器系统控制部350的流程图包含第1半导体激光器系统110的控制子例程(步骤S62)、第2半导体激光器系统210的控制子例程(步骤S63)、波长转换系统300的控制子例程(1)(步骤S64)和固体激光器系统10的能量控制子例程(2)(步骤S65A)。
在步骤S61A中,固体激光器系统控制部350实施固体激光器系统的初始设定子例程(2)。
在步骤S64中,固体激光器系统控制部350实施波长转换系统300的控制子例程(1)。
在步骤S65A中,固体激光器系统控制部350实施固体激光器系统10的能量控制子例程(2)。
图28是示出固体激光器系统10的初始设定子例程(2)的例子的流程图。图28所示的流程图被应用于图27的步骤S61A。代替图7的流程图而应用图28的流程图。对与图7的不同之处进行说明。
在图28的流程图中,在步骤S71B与步骤S73之间追加步骤S72,进而,在步骤S75B与步骤S77之间追加步骤S76。
在步骤S72中,固体激光器系统控制部350将波长转换系统300的状态设定为NG。即,固体激光器系统控制部350将表示波长转换系统300的状态的标志Fc的值设定为“0”。
步骤S73~步骤S75B的各步骤与图7相同。
在步骤S76中,固体激光器系统控制部350将波长转换系统300中的第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ1和θ2设定为初始值。即,将第1CLBO晶体316的入射角度θ1设定为初始值θ10,将第2CLBO晶体320的入射角度θ2设定为初始值θ20。这里,对波长1554nm和波长257.5nm进行波长转换,设定在λc=193.4nm处波长转换效率最大的第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ10和θ20。
步骤S77~步骤S80的各步骤与图7相同。在图28的步骤S80之后,固体激光器系统控制部350结束图28的流程图,返回图27的流程图。
图29是示出波长转换系统300的控制子例程(1)的例子的流程图。图29的流程图被应用于图27的步骤S64。
在图29的步骤S211中,固体激光器系统控制部350判定是否经由激光控制部18接收到目标中心波长λct的数据。在步骤S211的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350反复进行步骤S211的处理。在步骤S211的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S212,读入目标中心波长λct的数据。
接着,在步骤S213中,固体激光器系统控制部350将目标中心波长λct的数据发送到波长转换系统控制部380。
然后,在步骤S214中,固体激光器系统控制部350判定是否从波长转换系统控制部380接收到波长转换系统300的OK信号。
在步骤S214的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S215,将表示波长转换系统300为OK的状态的Fc=1的标志信号发送到激光控制部18。
另一方面,在步骤S214的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S216,将表示波长转换系统300为NG的状态的Fc=0的标志信号发送到激光控制部18。
在步骤S215或步骤S216之后,固体激光器系统控制部350结束图29的流程图,返回图27的流程图。
图30是示出固体激光器系统10的能量控制子例程(2)的例子的流程图。图30所示的流程图被应用于图27的步骤S65A。代替图11的流程图而应用图30的流程图。对与图11的不同之处进行说明。
在图30的流程图中,在步骤S112之前包含步骤S111。
在步骤S111中,固体激光器系统控制部350判定是否从波长转换系统控制部380接收到波长转换系统300的OK信号即Fc=1的标志信号。在步骤S111的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350反复进行步骤S111。
在步骤S111的判定结果为“是”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S112。步骤S112以后的处理与图11的流程图相同。即,在波长转换系统300成为OK的状态后,进行步骤S112以后的能量控制的处理。
在步骤S117或步骤S119之后,固体激光器系统控制部350结束图30的流程图,返回图27的流程图。
另外,在图30的例子中,固体激光器系统控制部350仅对第1固体激光装置100的目标脉冲能量E1t进行变更,以使脉冲能量Es与目标脉冲能量之差ΔEs接近0,但是,不限于该例子,例如,也可以仅对第2固体激光装置200的目标脉冲能量E2t进行变更,或者,也可以对E1t和E2t双方进行变更。
3.4.2波长转换系统控制部的处理例1
图31是示出波长转换系统控制部380中的处理内容的例子的流程图。例如,作为波长转换系统控制部380发挥功能的处理器执行程序,由此实现图31的流程图所示的处理和动作。
在步骤S231中,波长转换系统控制部380将第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ1和θ2设定为初始值。即,波长转换系统控制部380对第1旋转台361进行控制,以使第1CLBO晶体316的入射角度θ1成为初始值的θ10,并且,对第2旋转台362进行控制,以使第2CLBO晶体320的入射角度θ2成为初始值的θ20。
在步骤S232中,波长转换系统控制部380将表示波长转换系统300为NG的状态的Fc=0的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。
然后,在步骤S233中,波长转换系统控制部380进行目标中心波长λct的数据的读入和平均目标中心波长λctav的计算的处理。
图32是示出被应用于图31的步骤S233的子例程的例1的流程图。图32所示的流程图是计算目标中心波长λct的区间平均值作为平均目标中心波长λctav的情况下的例子。
图33是示出从曝光控制部22按照时序指示的目标中心波长λct的数据的时间变化的例子的曲线图,示出将目标中心波长λct的区间平均值设为平均目标中心波长λctav的例子。图33包含计算区间平均的各范围(区间平均区间)和从各范围计算的区间平均值的显示。也可以以比第1旋转台361和第2旋转台362对驱动控制信号的响应速度快的周期接收从曝光控制部22指示的目标中心波长λct的数据。
在图32的步骤S251中,波长转换系统控制部380将对样本数进行计数的样本计数值p复位为“0”,并且将目标中心波长累积值λctsum复位为“0”,该目标中心波长累积值λctsum表示对目标中心波长λct的指令值进行累积而得到的值。
然后,在步骤S252中,波长转换系统控制部380判定是否接收到目标中心波长λct的数据。在步骤S252的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380反复进行步骤S252。在步骤S252的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S253,读入目标中心波长λct的数据。
接着,在步骤S254中,波长转换系统控制部380使样本计数值p增加。
然后,在步骤S255中,波长转换系统控制部380将对目标中心波长累积值λctsum加上最新的目标中心波长λct而得到的值设为新的目标中心波长累积值λctsum,对目标中心波长累积值λctsum进行更新。
在步骤S256中,波长转换系统控制部380判定样本计数值p是否为规定的样本数pmax以上、即是否满足p≥pmax。pmax是计算平均值时使用的范围内的样本数。
在步骤S256的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380返回步骤S252,反复进行步骤S252~步骤S256的处理。在步骤S256的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S257。
在步骤S257中,波长转换系统控制部380将目标中心波长累积值λctsum除以pmax,计算平均目标中心波长λctav。
λctav=λctsum/pmax (9)
即,这里的平均目标中心波长λctav是规定的样本数pmax的目标中心波长λct的平均值。
在步骤S257之后,波长转换系统控制部380结束图32的流程图,返回图31的流程图。
图34是示出被应用于图31的步骤S233的子例程的例2的流程图。图34所示的流程图是计算目标中心波长λct的移动平均值作为平均目标中心波长λctav的情况下的例子。
图35是示出从曝光控制部22按照时序指示的目标中心波长λct的数据的时间变化的例子的曲线图,示出将目标中心波长λct的移动平均值设为平均目标中心波长λctav的例子。
在图34的步骤S261中,波长转换系统控制部380判定是否是最初的中心波长数据的采样。在步骤S261的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S262,将样本计数值p的初始值设为“0”。在步骤S262之后,波长转换系统控制部380进入步骤S263。另一方面,在步骤S261的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380跳过步骤S262,进入步骤S263。
在步骤S263中,波长转换系统控制部380判定是否接收到目标中心波长λct的数据。在步骤S263的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380反复进行步骤S263。在步骤S263的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S264,读入目标中心波长λct的数据。
接着,在步骤S265中,波长转换系统控制部380使样本计数值p增加。然后,在步骤S266中,波长转换系统控制部380将目标中心波长λct的值与样本计数值p对应起来进行存储。
λct(p)=λct
在步骤S267中,波长转换系统控制部380判定样本计数值p是否为规定的样本数pmax以下、即是否满足p≤pmax。pmax是计算移动平均值时使用的样本数。
在步骤S267的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S268,按照下式计算平均目标中心波长λctav。
[数式10]
Figure GDA0003276969450000411
式(10)是p为规定的样本数pmax以下的情况下应用的计算式。
在步骤S267的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S269,按照下式计算平均目标中心波长λctav。
[数式11]
Figure GDA0003276969450000412
式(11)是p大于规定的样本数pmax的情况下应用的移动平均值的计算式。
在步骤S268或步骤S269之后,波长转换系统控制部380结束图34的流程图,返回图31的流程图。
然后,在图31的步骤S234中,波长转换系统控制部380计算目标中心波长λct与平均目标中心波长λctav之差δλct。
在步骤S236中,波长转换系统控制部380判定δλct的绝对值是否为表示容许范围的容许上限值δλcttr以下。在步骤S236的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S237,将表示波长转换系统300为OK的状态的Fc=1的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。
在步骤S236的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S238,将表示波长转换系统300为NG的状态的Fc=0的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。
在步骤S237或步骤S238之后,波长转换系统控制部380进入步骤S239。
在步骤S239中,波长转换系统控制部380根据平均目标中心波长λctav计算第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ1和θ2。
然后,在步骤S240中,波长转换系统控制部380根据步骤S239的计算结果对第2旋转台362进行控制,以使在第2CLBO晶体320上的入射角度成为θ2。
然后,在步骤S241中,波长转换系统控制部380根据步骤S239的计算结果对第1旋转台361进行控制,以使在第1CLBO晶体316上的入射角度成为θ1。
接着,在步骤S242中,波长转换系统控制部380判定是否中止波长转换系统300的控制。在步骤S242的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380返回步骤S233,反复进行步骤S233~步骤S242的处理。
在步骤S242的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380结束图31的流程图。
图36是示出被应用于图31的步骤S239的子例程的例子的流程图。
在图36的步骤S281中,波长转换系统控制部380从存储器等调出第1CLBO晶体316中的波长转换效率最大的波长λ与第1CLBO晶体316的入射角度θ1的关系式θ1=f1(λ)。另外,有时将波长转换效率最大(极大值)的入射角度称为“最佳的入射角度”或“最佳入射角度”。该情况下的波长λ是通过波长转换系统300进行波长转换后的第3脉冲激光LP3的波长。
图37是示出第1CLBO晶体316中的最佳入射角度与波长的关系的例子的曲线图。波长转换系统控制部380调出图37所示的关系式θ1=f1(λ)。然后,在图36的步骤S282中,波长转换系统控制部380使用关系式θ1=f1(λ)计算针对平均目标中心波长λctav的入射角度θ1。
第2CLBO晶体320也同样,在步骤S283中,波长转换系统控制部380从存储器等调出第2CLBO晶体320中的波长转换效率最大的波长λ与第2CLBO晶体320的入射角度θ2的关系式θ2=f2(λ)。
图38是示出第2CLBO晶体320中的最佳入射角度与波长的关系的例子的曲线图。波长转换系统控制部380调出图38所示的关系式θ2=f2(λ)。
然后,在图36的步骤S284中,波长转换系统控制部380使用关系式θ2=f2(λ)计算针对平均目标中心波长λctav的入射角度θ2。
在步骤S284之后,波长转换系统控制部380结束图36的流程图,返回图31的流程图。
3.5作用/效果
根据实施方式1,根据从曝光控制部22指示的目标中心波长λct计算平均目标中心波长λctav,按照平均目标中心波长λctav对在波长转换系统300的非线性晶体上的入射角度进行控制,因此,能够进行第1旋转台361和第2旋转台362的稳定的驱动控制。由此,能够实现与从曝光装置20指示的目标中心波长λct对应的波长控制,并且能够实现脉冲能量的稳定性。
实施方式1中的第1CLBO晶体316是本公开中的“第1非线性晶体”的一例。由第1CLBO晶体316生成的第4脉冲激光LP4是本公开中的“第1和频光”的一例。在第1CLBO晶体316上的入射角度θ1是本公开中的“第1入射角度”的一例。第2CLBO晶体320是本公开中的“第2非线性晶体”的一例。在第2CLBO晶体320上的入射角度θ2是本公开中的“第2入射角度”的一例。激光控制部18、固体激光器系统控制部350和波长转换系统控制部380的组合是本公开中的“控制部”的一例。包含曝光控制部22的曝光装置20是本公开中的“外部装置”的一例。
4.实施方式2
4.1结构
实施方式2的激光系统1A的结构可以与图24所示的结构相同。
4.2动作
4.2.1波长转换系统控制部的处理例2
图39是示出实施方式2的波长转换系统控制部380中的处理内容的例子的流程图。在实施方式2中,代替图31的流程图而应用图39的流程图。图39的步骤S231和步骤S232与图31的步骤S231和步骤S232相同。
在图39中,在步骤S232之后,波长转换系统控制部380进入步骤S301,波长转换系统控制部380读入目标中心波长λct的数据。然后,在步骤S302中,存储第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320的当前的入射角度θ1p和θ2p。
在步骤S302的时点,第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320的入射角度分别成为θ1和θ2,因此存储为θ1p=θ1、θ2p=θ2。
接着,在步骤S303中,波长转换系统控制部380根据目标中心波长λct计算与该目标中心波长λct对应的第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320的最佳的入射角度θ1和θ2。被应用于步骤S303的具体计算方法在后面详细叙述。
在步骤S304中,波长转换系统控制部380判定步骤S303中计算出的入射角度θ2是否是与当前的入射角度θ2p不同的值。
在步骤S304的判定结果为“是”判定的情况下、即θ2≠θ2p的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S305,将表示波长转换系统300为NG状态的Fc=0的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。然后,在步骤S306中,波长转换系统控制部380对第2旋转台362进行控制,以使在第2CLBO晶体320上的入射角度成为步骤S303中计算出的θ2。在步骤S306之后,波长转换系统控制部380进入步骤S308。
另一方面,在步骤S304的判定结果为“否”判定的情况下、即θ2=θ2p的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S307,将表示波长转换系统300为OK状态的Fc=1的标志信号发送到固体激光器系统控制部350。在步骤S307之后,波长转换系统控制部380进入步骤S308。
在步骤S308中,波长转换系统控制部380判定步骤S303中计算出的入射角度θ1是否是与当前的入射角度θ1p不同的值。在步骤S308的判定结果为“是”判定的情况下、即θ1≠θ1p的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S309。
在步骤S309中,波长转换系统控制部380对第1旋转台361进行控制,以使在第1CLBO晶体316上的入射角度成为步骤S303中计算出的θ1。在步骤S309之后或步骤S308的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380进入步骤S310。
在步骤S310中,波长转换系统控制部380判定是否中止波长转换系统300的控制。在步骤S310的判定结果为“否”判定的情况下,波长转换系统控制部380返回步骤S301,反复进行步骤S301~步骤S310的处理。在步骤S310的判定结果为“是”判定的情况下,波长转换系统控制部380结束图39的流程图。
4.2.2根据目标中心波长λct计算第1CLBO晶体的入射角度θ1和第2CLBO晶体的入射角度θ2的处理的例子
图40是示出根据目标中心波长λct计算第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320的入射角度θ1和θ2的处理的例子的流程图。图40的流程图被应用于图39的步骤S303。
在图40的步骤S321中,波长转换系统控制部380根据目标中心波长λct,使用表数据TD1求出第1CLBO晶体316的入射角度θ1。此外,在步骤S322中,波长转换系统控制部380根据目标中心波长λct,使用表数据TD2求出第2CLBO晶体320的入射角度θ2。另外,步骤S321和步骤S322的处理顺序能够颠倒。
表数据TD1是按照目标中心波长λct的每个波长范围规定了第1CLBO晶体316的适当的入射角度θ1的表数据。表数据TD2是按照目标中心波长λct的每个波长范围规定了第2CLBO晶体320的适当的入射角度θ2的表数据。
在步骤S321和步骤S322之后,波长转换系统控制部380结束图40的流程图,返回图39的流程图。
这里,对表数据TD1和表数据TD2的具体例进行说明。
图41是示出波长转换系统300的波长转换效率η、第1CLBO晶体316的波长转换效率η1和第2CLBO晶体320的波长转换效率η2分别对目标中心波长λct的依赖性的曲线图。图41的最下段所示的曲线图示出波长转换系统300的波长转换效率η的波长依赖性,图41的中段所示的曲线图示出第1CLBO晶体316的波长转换效率η1的波长依赖性,图41的最上段所示的曲线图示出第2CLBO晶体320的波长转换效率η2的波长依赖性。
在图41中示出如下情况下的曲线图:将第1CLBO晶体316的入射角度固定为θ1(k),将第2CLBO晶体320的入射角度固定为θ2(J),以使波长转换系统300的波长转换效率η成为极大值。另外,这里以极大值与最大值一致的情况为例进行说明。
在图41的最上段所示的曲线图中,在设由系数α2与第2CLBO晶体320的波长转换效率η2的最大值η2max之积即α2·η2max的值规定的波长范围的最小波长和最大波长分别为A2和B2、设入射角度θ2(J)的第2CLBO晶体320中的最大效率的波长为λη2max时,成为以下的式子。
A2=193.2+(2J-3)δλθ (12)
λη2max=193.2+(2J-2)δλθ (13)
B2=193.2+(2J-1)δλθ (14)
这里,优选为α2≥0.8,例如也可以是α2=0.8或α2=0.9等固定值。系数α2是规定相对于波长转换效率η2的最大值η2max被容许的波长转换效率的下限的数值。由系数α2与最大值η2max之积表示的值α2·η2max是本公开中的“第2容许效率最低值”的一例。波长转换效率η2的最大值η2max是本公开中的“第2非线性晶体的最大转换效率”的一例。
在将入射角度θ2固定为θ2(J)的情况下,在波长转换后的波长为A2或B2的情况下,波长转换效率η2成为α2·η2max。A2和B2是入射角度为θ2(J)的情况下波长转换效率η2成为α2·η2max以上的波长范围的边界波长。将A2和B2设为边界的两端的波长范围的中央的波长是成为最大的波长转换效率η2max的波长λη2max。δλθ是波长转换效率η2成为α2·η2max以上的波长范围的宽度(B2-A2)的1/2的值。
接着,对图41的中段所示的曲线图进行说明。从第1CLBO晶体316输出的第4脉冲激光LP4的波长λ4由第1CLBO晶体316中的和频的以下的式(15)表示。
1/λct=1/λ1+1/λ4 (15)
根据式(15),当变形为λ1=λ1ct、λ4=λ4ct时,成为下式(16)。
λct={1/λ1ct+1/λ4ct} -1 (16)
图41的中段所示的曲线图的横轴设为根据式(16)求出的λct。
这里,在设由系数α1与第1CLBO晶体316的波长转换效率η1的最大值η1max之积即α1·η1max的值规定的波长范围的最小波长和最大波长分别为A1和B1、设入射角度θ1(k)的第1CLBO晶体316中的最大效率的波长为λη1max时,成为以下的式子。
A1=193.2+(4k-4)δλθ (17)
λη1max=193.2+(4k-2)δλθ (18)
B1=193.2+(4k)δλθ (19)
这里,优选为α1≥0.8,例如也可以是α1=0.8或α1=0.9等固定值。这里设为α1=α2进行说明。
此外,在该例子中,λη2max=λη1max,J=2k。系数α1是规定相对于波长转换效率η1的最大值η1max被容许的波长转换效率的下限的数值。由系数α1与最大值η1max之积表示的值α1·η1max是本公开中的“第1容许效率最低值”的一例。波长转换效率η1的最大值η1max是本公开中的“第1非线性晶体的最大转换效率”的一例。
在将入射角度θ1固定为θ1(k)的情况下,在波长转换后的波长为A1或B1的情况下,波长转换效率η1成为α1·η1max。A1和B1是入射角度为θ1(k)的情况下波长转换效率η1成为α1·η1max以上的波长范围的边界波长。将A1和B1设为边界的两端的波长范围的中央的波长是成为最大的波长转换效率η1max的波长λη1max。2·δλθ是波长转换效率η1成为α1·η1max以上的波长范围的宽度(B1-A1)的1/2的值。
波长转换系统300整体的波长转换效率η为η1与η2之积,因此,成为图41的最下段所示的这种波长依赖性。可以将图41的最下段所示的曲线图的数据(表示目标中心波长λct与波长转换效率η的关系的数据)作为未图示的表数据TDZ进行保存,或者作为近似式进行存储。
在图41中,例如在指示了粗实线所示的目标中心波长λct的情况下,被控制成在该目标中心波长λct所属的波长范围内波长转换效率η1、η2分别成为极大值的入射角度θ1(k)、θ2(J)。在表数据TD1中,按照每个目标中心波长λct的波长范围写入波长转换效率η1成为极大值的入射角度θ1的数据。在表数据TD2中,按照每个目标中心波长λct的波长范围写入波长转换效率η2成为极大值的入射角度θ2的数据。
图42是示出将成为最大转换效率的80%的波长转换效率的波长作为边界波长进行划分而得到的波长范围、以及各波长范围内的波长转换效率的曲线图。即,图42中示出α1=α2=0.8的情况下的各波长范围和波长转换效率的曲线图。图42的下段的曲线图是示出第1CLBO晶体316中的波长转换效率η1与波长λ4的关系的曲线图。图42的上段的曲线图是示出第2CLBO晶体320中的波长转换效率η2与波长λct(目标中心波长)的关系的曲线图。另外,波长λ4和波长λct具有式(15)的关系,波长λ4能够换算为波长λct。在图42中,一并图示了波长λ4、入射角度θ1(k)和θ2(J)的对应关系。
图43是示出表数据TD1的例子的图表。图44是示出表数据TD2的例子的图表。图43所示的表数据TD1和图44所示的表数据TD2是图42的例子所示的情况下的表数据。图43的表数据TD1所示的各波长范围A1≤λct<B1是本公开中的“第1波长范围”的一例。在各波长范围内波长转换效率成为极大值的中心波长是各波长范围内的中央的波长,图43中与各波长范围对应的第1CLBO晶体316的入射角度θ1是波长转换效率成为极大值的入射角度。按照每个波长范围确定的θ1是本公开中的“特定的第1入射角度”的一例。
图44的表数据TD2也同样,图44的表数据TD2所示的NO.2以后的各波长范围A2≤λct<B2是本公开中的“第2波长范围”的一例。除了表数据TD2中的No.1的数据以外,在各波长范围内波长转换效率成为极大值的中心波长是各波长范围内的中央的波长,图44中与各波长范围对应的第2CLBO晶体320的入射角度θ2是波长转换效率成为极大值的入射角度。按照每个波长范围确定的θ2是本公开中的“特定的第2入射角度”的一例。
例如,在指示了图42中粗实线所示的目标中心波长λct的情况下,根据表数据TD1求出第1CLBO晶体316的入射角度θ1为θ1=θ1(2),根据表数据TD2求出第2CLBO晶体320的入射角度θ2为θ2=θ2(4)。
在图41~图44中,规定波长范围的宽度的单位量即δλθ例如可以是5pm以上且10pm以下的值。δλθ例如可以是6pm、7pm、8pm或10pm等预先确定的固定值。
波长转换系统控制部380接收目标中心波长λct的数据后,根据表数据TD1和TD2的波长范围求出第1CLBO晶体316和第2CLBO晶体320各自的入射角度θ1和θ2。
即,波长转换系统控制部380决定第1CLBO晶体316的入射角度θ1和第2CLBO晶体320的入射角度θ2,以使得在目标中心波长λct所属的波长范围的中央的波长处,波长转换效率成为极大值。
然后,在新求出的入射角度的值与当前的入射角度不同的情况下,波长转换系统控制部380根据需要对第1旋转台361和/或第2旋转台362进行控制,以使第1CLBO晶体316和/或第2CLBO晶体320的入射角度成为θ1或θ2。
进而,波长转换系统控制部380也可以调出未图示的表数据TDZ,根据目标中心波长λct求出波长转换效率η,将该η值发送到激光控制部18和/或固体激光器系统控制部350。
4.3作用/效果
根据实施方式2,按照每个针对目标中心波长λct由表数据TD1、TD2规定的波长范围,离散地控制入射角度θ1和θ2,因此,能够进行第1旋转台361和第2旋转台362的稳定的驱动控制。由此,能够实现与从曝光装置20指示的目标中心波长λct对应的波长控制,并且能够实现脉冲能量的稳定性。
5.实施方式3
5.1结构
实施方式3的激光系统1A的结构可以与图24所示的结构相同。
5.2动作
实施方式3的激光系统1A包含如下控制:追加到实施方式1或实施方式2的控制中,用于针对与目标中心波长λct的变更相伴的波长转换系统300进行波长转换后的脉冲激光的脉冲能量的变化,使从准分子放大器14输出的准分子激光的脉冲能量稳定。为了使准分子激光的脉冲能量稳定,激光控制部18和/或固体激光器系统控制部350也可以根据波长转换系统300的波长转换效率η进行以下这种控制1~3。
[控制1]进行控制,以使从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1和从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2双方的脉冲能量分别固定,入射到准分子放大器14的脉冲激光(从固体激光器系统10输出的第3脉冲激光LP3)的脉冲能量成为准分子放大器14的输入输出特性中的饱和区域。
[控制2]进行控制,以使从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1和从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2双方的脉冲能量分别固定,根据波长转换效率η和准分子放大器14的输入输出特性对准分子放大器14的激励强度即充电电压进行控制。
[控制3]根据波长转换效率η对第1脉冲激光LP1的脉冲能量或第2脉冲激光LP2的脉冲能量中的至少一方的目标脉冲能量进行控制,以使从固体激光器系统10输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es成为固定的值。
将与上述控制1有关的详细例子设为实施方式3进行说明。将与控制2有关的详细例子设为实施方式4进行说明,将与控制3有关的详细例子设为实施方式5和实施方式6进行说明。
5.2.1针对准分子放大器的注入脉冲能量在饱和区域进行运转的例子
图45是示出准分子放大器14的输入输出特性的例子的曲线图。图45的横轴表示针对准分子放大器14的注入脉冲能量、即从固体激光器系统10输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es。图45的纵轴示出由准分子放大器14放大后的脉冲激光(准分子激光)的脉冲能量E。
设波长转换系统300的波长转换效率最大的情况下的第3脉冲激光LP3的脉冲能量为Esmax。设针对准分子放大器14的注入脉冲能量为Esmax的情况下由准分子放大器14放大后的脉冲激光的脉冲能量为Emax。此外,设相对于Emax被容许的容许能量降低比例为Ear。在设针对从准分子放大器14输出的脉冲激光的脉冲能量E被容许的最小能量值为Emin时,具有下式的关系。
Ear=(Emax-Emin)/Emax (20)
Emin=Emax(1-Ear) (21)
在设由于目标中心波长λct被变更而使从波长转换系统300输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es变动的变动范围的下限为Esmin、设从波长转换系统300输出的波长转换后的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es的变化比例为Esr的情况下,根据准分子放大器14的输入输出特性的函数E=g(Es),能够通过以下的式子求出第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es的容许范围。
Emax=g(Esmax) (22)
Emin=g(Esmin) (23)
Esr=(Esmax-Esmin)/Esmax (24)
Ear/Esr≤0.01 (25)
如式(25)所示,通过满足被准分子放大后的脉冲激光的脉冲能量的变化比例Ear与第3脉冲激光LP3的脉冲能量的变化比例Esr之比的值(Ear/Esr)成为0.01以下的条件,能够使从准分子放大器14输出的脉冲激光的脉冲能量稳定。
另外,式(22)和式(23)能够使用函数E=g(Es)的反函数Es=g-1(E)而表示为式(26)和式(27)。
Esmax=g-1(Emax) (26)
Esmin=g-1(Emin) (27)
在该实施方式3中,从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1和从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2各自的目标脉冲能量E1t和E2t分别被设定为E10和E20的固定值。而且,相对于准分子放大器14的注入脉冲能量被放大的脉冲激光的脉冲能量E在饱和的区域进行运转。如该例子那样,为了容易使输入输出特性饱和,优选准分子放大器14是后述包含环形谐振器的准分子放大器(参照图66)或具有3个通道以上的放大光路的准分子放大器(参照图67)。
5.2.2激光控制部的处理例2
图46是示出实施方式3的激光控制部18中的处理内容的例子的流程图。代替图2的流程图而应用图46的流程图。对与图2的不同之处进行说明。
在图46的流程图中,在步骤S11与步骤S12之间追加步骤S330。此外,在图46的流程图中,代替图2的步骤S13而包含步骤S13A。
在步骤S11之后,激光控制部18进入步骤S330。在步骤S330中,激光控制部18实施计算第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es的容许范围的子例程。
图47是示出被应用于图46的步骤S330的子例程的例子的流程图。
在图47的步骤S331中,激光控制部18将相对于由准分子放大器14放大后的脉冲能量的最大值Emax被容许的能量降低比例Ear设定为规定的固定值Ear0。
在步骤S332中,激光控制部18将由准分子放大器14放大后的脉冲能量的最大值Emax设定为规定的固定值Et0。
在步骤S333中,激光控制部18设定针对由准分子放大器14放大后的脉冲能量被容许的脉冲能量的最小值Emin。使用Ear和Emax,根据Emin=Emax(1-Ear)的式子计算Emin。
在步骤S334中,激光控制部18调出准分子放大器14的输入输出特性的函数E=g(Es)。另外,也可以代替图45这种函数,预先计测准分子放大器14的输入输出特性,以表数据的形式存储输入输出特性的计测结果,根据该表数据求出近似函数。
在步骤S335中,激光控制部18根据函数E=g(Es)计算第3脉冲激光LP3的容许最大脉冲能量Esmax。
此外,在步骤S336中,激光控制部18根据函数E=g(Es)计算第3脉冲激光LP3的容许最小脉冲能量Esmin。
这样,在求出容许最大脉冲能量Esmax和容许最小脉冲能量Esmin后,激光控制部18结束图47的流程图,返回图46的流程图。
在图46的步骤S330之后,激光控制部18进入步骤S12和步骤S13A。
图48是示出被应用于图46的步骤S13A的激光系统1A的控制子例程(2)的例子的流程图。代替图5的流程图而应用图48的流程图。对与图5的不同之处进行说明。
在图48的流程图中,在步骤S52与步骤S53之间追加有步骤S511、步骤S512和步骤S513。
在步骤S52之后,激光控制部18进入步骤S511。在步骤S511中,激光控制部18判定是否通过脉冲能量监视器330检测到第3脉冲激光LP3的发光脉冲。在步骤S511的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18反复进行步骤S511。
在步骤S511的判定结果成为“是”判定后,激光控制部18进入步骤S512,取得第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es的值。
接着,在步骤S513中,激光控制部18判定从固体激光器系统10输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es是否在容许范围内。即,激光控制部18判定是否满足Esmin≤Es≤Esmax。
在步骤S513的判定结果为“是”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S53。另一方面,在步骤S513的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S59。步骤S53~步骤S59的各步骤的内容与图5相同。
在图48的步骤S58或步骤S59之后,激光控制部18结束图48的流程图,返回图46的流程图。
5.3作用/效果
根据实施方式3,即使目标中心波长λct的指令高速变化而使波长转换效率变动,也在准分子放大器14的饱和区域进行运转,因此,抑制了从准分子放大器14输出的脉冲激光的脉冲能量的变动,容易进行脉冲能量控制。
6.实施方式4
6.1结构
实施方式4的激光系统1A的结构可以与图24所示的结构相同。
6.2动作
实施方式4的激光系统1A,追加于实施方式1或实施方式2的控制,伴随着目标中心波长的变更,与波长转换系统300进行波长转换后的脉冲激光的脉冲能量的变化对应地,对准分子放大器14的激励强度进行控制。
6.2.1与准分子放大器的注入脉冲能量对应地控制激励强度的例子
图49是示出准分子放大器14的输入输出特性的例子的曲线图。如图49所示,相对于从固体激光器系统10输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es的变动,在由准分子放大器14放大后的脉冲激光的脉冲能量E的变化较大的情况下,从准分子放大器14输出的准分子激光的脉冲能量的稳定性恶化,有时对曝光装置20中的曝光造成影响。
在实施方式4中,从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光LP1和从第2固体激光装置200输出的第2脉冲激光LP2各自的目标脉冲能量E1t和E2t分别被设定为E10和E20的固定值。
然后,预测并计算被注入到准分子放大器14的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Eses,根据该预测值Esest对准分子放大器14的激励强度进行控制(对充电电压Vhv进行控制),以使得接近目标脉冲能量Et。
6.2.2激光控制部的处理例3
图50是示出实施方式4的激光控制部18中的处理内容的例子的流程图。在实施方式4中,代替图2的流程图而应用图50的流程图。对与图2的不同之处进行说明。
在图50的流程图中,代替图2的步骤S13而包含步骤S13B。
在步骤S13B中,激光控制部18实施激光系统1A的控制子例程(3)。
图51是示出被应用于图46的步骤S13B的子例程的例子的流程图。代替图5的流程图而应用图51的流程图。对与图5的不同之处进行说明。
在图51的流程图中,在步骤S52与步骤S53之间追加有步骤S520和步骤S530,进而,在步骤S54与步骤S55之间追加有步骤S540。
在步骤S52之后或步骤S51的判定结果为“否”判定的情况下,激光控制部18进入步骤S520。
在步骤S520中,激光控制部18进行根据波长转换效率η预测第3脉冲激光LP3的脉冲能量的处理。
图52是示出被应用于图51的步骤S520的子例程的例子的流程图。
在图52的步骤S521中,激光控制部18从波长转换系统控制部380读入波长转换效率η的数据。
在步骤S522中,激光控制部18读入第1固体激光装置100和第2固体激光装置200各自的目标脉冲能量E1t和E2t的数据。
然后,在步骤S523中,激光控制部18计算第3脉冲激光LP3的脉冲能量的预测值Esest。预测值Esest由下式(28)表示。
Esest=η·(E1t)2·E2t (28)
在步骤S523之后,激光控制部18结束图52的流程图,返回图51的流程图。
在图51的步骤S520之后,激光控制部18进入步骤S530,根据目标脉冲能量Et和准分子放大器14的输入输出特性进行充电电压Vhv的计算和设定。
图53是示出被应用于图51的步骤S530的子例程的例子的流程图。
在图53的步骤S531中,激光控制部18调出表数据TD3。表数据TD3是记述有准分子放大器14的充电电压Vhv、入射到准分子放大器14的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es、由准分子放大器14放大后的脉冲激光LP6的脉冲能量E的关系的表数据。
图54是示出表数据TD3的例子的图表。图55是描绘有图54所示的表数据TD3的曲线图。
也可以预先实施调整振荡并计测准分子放大器14的输入输出特性的注入激光的能量依赖性,将该计测结果的数据保存在表数据TD3中。
在图53的步骤S531之后,激光控制部18进入步骤S532,根据表数据TD3,基于第3脉冲激光LP3的被预测的脉冲能量Esest和目标脉冲能量Et计算充电电压Vhv。
然后,在步骤S533中,激光控制部18将准分子放大器14的充电电压设定为Vhv。
在步骤S533之后,激光控制部18结束图53的流程图,返回图51的流程图。
在图51的步骤S54之后,激光控制部18进入步骤S540。在步骤S540中,激光控制部18将结果数据写入表数据TD3中,该结果数据包含步骤S530中得到的充电电压Vhv的值、步骤S54中得到的准分子光的脉冲能量E的值和第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es的值。通过步骤S540的处理对表数据TD3进行更新,步骤S530中的充电电压Vhv的计算精度提高。图51的步骤S55~步骤S59与图5相同。在图51的步骤S58或步骤S59之后,激光控制部18结束图51的流程图,返回图46的流程图。
6.2.3波长转换系统控制部的处理例3
图56是示出实施方式4的波长转换系统控制部380中的处理内容的例子的流程图。代替图31的流程图而应用图56的流程图。对与图31的不同之处进行说明。
在图56的流程图中,在步骤S234与步骤S236之间追加有步骤S235。在步骤S234之后,波长转换系统控制部380进入步骤S235。在步骤S235中,波长转换系统控制部380实施波长转换系统300的波长转换效率η的计算和数据的发送子例程(1)。即,在步骤S235中,波长转换系统控制部380根据步骤S234中得到的δλct计算波长转换系统300中的波长转换效率η,将该计算结果的数据发送到激光控制部18。
图57是示出被应用于图56的步骤S235的子例程的例子的流程图。在图57的步骤S351中,波长转换系统控制部380调出记述有针对第1脉冲激光LP1的脉冲能量的波长转换效率η与δλct的关系的表数据TD4。
在步骤S352中,波长转换系统控制部380根据表数据TD4,计算目标中心波长λct与平均目标中心波长λctav之差δλct的波长转换效率η。
然后,在步骤S353中,波长转换系统控制部380将步骤S352中求出的波长转换效率η的数据发送到激光控制部18。在步骤S353之后,波长转换系统控制部380结束图57的流程图,返回图56的流程图。
图58是示出表数据TD4的例子的图表。表数据TD4是记述有目标中心波长λct与平均目标中心波长λctav之差δλct与波长转换系统300的波长转换效率η的关系的表数据。也可以预先实施调整振荡并计测δλct和波长转换效率η的各点,将该计测结果的数据保存在表数据TD4中。
图59是示出δλct与波长转换效率η的关系的曲线图。在波长转换效率η最大的波长ληmax和平均目标中心波长λctav一致的情况下,波长转换效率η成为最大值。如图59所示,根据被容许的波长转换效率的最低值确定δλcttr的值。
在δλct满足下式(29)的条件的情况下,波长转换效率η成为被容许的波长转换效率的最低值以上的值。
-δλcttr≤δλct≤δλcttr (29)
6.3作用/效果
根据实施方式4,即使目标中心波长λct高速变化而使波长转换系统300的波长转换效率变动,也预测由波长转换效率的变动而引起的第3脉冲激光LP3的脉冲能量,根据该预测值对准分子放大器14的激励强度(充电电压)进行控制,因此,抑制从准分子放大器14输出的脉冲激光的脉冲能量的变动。
7.实施方式5
7.1结构
实施方式5的激光系统1A的结构可以与图24所示的结构相同。
7.2动作
实施方式5的激光系统1A,追加于实施方式1或实施方式2的控制,伴随着目标中心波长的变更,与波长转换系统300进行波长转换后的脉冲激光的脉冲能量的变化对应地,对第1固体激光装置100和第2固体激光装置200中的至少一方的脉冲能量进行控制。
如已经说明的式(8)所示,波长转换系统300的波长转换效率η由于目标中心波长λct的变化而变化。
此外,波长转换系统300的波长转换效率η由已经说明的式(7)表示。
Es=E2·E12·η (7)
这里,即使波长转换效率η变化,为了使第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es固定,也需要对第1脉冲激光LP1的脉冲能量E1和第2脉冲激光LP2的脉冲能量中的至少一方进行控制。
7.2.1通过第1固体激光装置的脉冲能量控制来抑制脉冲能量变动的例子
在实施方式5中,对第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t进行控制,以使第3脉冲激光LP3的脉冲能量的目标值Est成为Est=Es0(固定值)。
但是,第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量E2t设为E2t=E20的固定值。
在该条件下,根据式(7),要求出的E1t由以下的式(30)表示。
E1t={Es0/(η·E20)}1/2 (30)
7.2.2固体激光器系统控制部的处理例3
图60是示出实施方式5的固体激光器系统控制部350中的处理内容的例子的流程图。能够代替图27的流程图而应用图60的流程图。对与图27的不同之处进行说明。
在图60的流程图中,代替图27的步骤S65A而包含步骤S65B。
在步骤S65B中,固体激光器系统控制部350实施固体激光器系统10的能量控制子例程(3)。
图61是示出固体激光器系统10的能量控制子例程(3)的例子的流程图。图61的流程图被应用于图60的步骤S65B。
关于图61的流程图,对与图29的不同之处进行说明。在图61的流程图中,在步骤S111与步骤S112之间包含步骤S1101、S1102和S1103。此外,在图61的流程图中删除步骤S118。
固体激光器系统控制部350从波长转换系统300接收Fc=1的标志信号(OK信号),在步骤S111的判定结果成为“是”判定时,固体激光器系统控制部350进入步骤S1101。步骤S1101~S1103是固体激光器系统控制部350根据波长转换效率η和第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量E2t=E20计算第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t的处理的步骤。
在步骤S1101中,固体激光器系统控制部350从波长转换系统控制部380接收波长转换系统300的波长转换效率η的数据。
在步骤S1102中,固体激光器系统控制部350计算第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t。计算式可以使用式(30),也可以使用与式(30)相当的表数据。
在步骤S1103中,固体激光器系统控制部350将步骤S1102中求出的目标脉冲能量E1t的数据发送到第1能量控制部168。
在步骤S1103之后,固体激光器系统控制部350进入步骤S112。
步骤S112~步骤S117的处理与图30相同。在图61的步骤S116的判定结果为“否”判定的情况下,固体激光器系统控制部350进入步骤S119。
在步骤S117或步骤S119之后,固体激光器系统控制部350结束图61的流程图,返回图60的流程图。
7.2.3波长转换系统控制部的处理例4
图62是示出实施方式5的波长转换系统控制部380中的处理内容的例子的流程图。代替图56的流程图而应用图62的流程图。对与图56的不同之处进行说明。
在图62的流程图中,代替步骤S235而包含步骤S235A。
在步骤S235A中,波长转换系统控制部380实施波长转换系统300的波长转换效率η的计算和数据的发送子例程(2)的处理。即,在步骤S235A中,波长转换系统控制部380根据步骤S234中得到的δλc的值计算波长转换系统300中的波长转换效率η,将该计算结果的数据发送到固体激光器系统控制部350。
步骤S236以后的处理与图56相同。
图63是示出被应用于图62的步骤S235A的子例程的例子的流程图。关于图63的流程图,对与图57的不同之处进行说明。在图63的流程图中,代替图57的步骤S353而包含步骤S354。
如图63所示,在步骤S352之后,波长转换系统控制部380进入步骤S354。在步骤S354中,波长转换系统控制部380将步骤S352中得到的波长转换效率η的数据发送到固体激光器系统控制部350。在步骤S354之后,波长转换系统控制部380结束图63的流程图,返回图62的流程图。
7.3作用/效果
根据实施方式5,根据基于目标中心波长λct的变化的波长转换效率η,对第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t进行控制,以使第3脉冲激光LP3的脉冲能量成为目标值的Est=Es0(固定值)。由此,由准分子放大器14放大后的脉冲激光(准分子激光)的脉冲能量的稳定性被改善。
8.实施方式6
8.1结构
实施方式6的激光系统1A的结构可以与图24所示的结构相同。
8.2动作
8.2.1通过第2固体激光装置的脉冲能量控制来抑制脉冲能量变动的例子
实施方式6的激光系统1A,追加于实施方式1或实施方式2的控制,伴随着目标中心波长λct的变更,与波长转换系统300进行波长转换后的脉冲激光的脉冲能量的变化对应地,对第2固体激光装置200的脉冲能量进行控制。
即,在实施方式6中,对第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量E2t进行控制,以使第3脉冲激光LP3的脉冲能量的目标值Est成为Est=Es0(固定值)。
但是,第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t设为E1t=E10的固定值。
在该条件下,根据式(7),要求出的E2t由以下的式(31)表示。
E2t=Es0/{η·(E10)2} (31)
8.2.2固体激光器系统控制部的处理例4
图64是示出实施方式6的固体激光器系统控制部350中的处理内容的例子的流程图。代替图60的流程图而应用图64的流程图。对与图60的不同之处进行说明。
在图64的流程图中,代替图60的步骤S65B而包含步骤S65C。
在步骤S65C中,固体激光器系统控制部350实施固体激光器系统10的能量控制子例程(4)。
图65是示出固体激光器系统10的能量控制子例程(4)的例子的流程图。图65的流程图被应用于图64的步骤S65C。
关于图65的流程图,对与图61的不同之处进行说明。在图65的流程图中,代替图61的步骤S1102和步骤S1103而包含步骤S1104和S1105。
在步骤S1101之后,在步骤S1104中,固体激光器系统控制部350计算第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量E2t。计算式可以使用式(31),也可以使用与式(31)相当的表数据。
在步骤S1105中,固体激光器系统控制部350将步骤S1104中求出的目标脉冲能量E2t的数据发送到第2能量控制部268。
在步骤S1105之后,固体激光器系统控制部350进入步骤S112。步骤S112以后的处理与图61相同。
另外,实施方式6中的波长转换系统控制部380的动作可以与实施方式5相同。
8.3作用/效果
根据实施方式6,根据基于目标中心波长λct的变化的波长转换效率η,对第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量E2t进行控制,以使第3脉冲激光LP3的脉冲能量成为目标值的Est=Es0(固定值)。由此,由准分子放大器14放大后的脉冲激光的脉冲能量的稳定性被改善。
8.4变形例
在实施方式5和实施方式6中,说明了进行通过控制第1脉冲激光LP1或第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量来抑制第3脉冲激光LP3的脉冲能量的变动的控制的例子,但是,不限于这2个例子,也可以对第1脉冲激光LP1和第2脉冲激光LP2各自的目标脉冲能量E1t和E2t进行控制,以使第3脉冲激光LP3的目标脉冲能量成为目标值的Est=Es0。
该情况下,根据式(7)得到下式(32)。
Es0=E2t·(E1t)2·η (32)
对式(32)进行变形后,得到以下的式(33)和式(34)。
E1t={Es0/(η·E2t)}1/2 (33)
E2t=Es0/{η·(E1t)2} (34)
因此,也可以利用式(33)计算第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t,利用式(34)计算第2脉冲激光LP2的目标脉冲能量E2t,根据得到的目标脉冲能量E1t、E2t对第1固体激光装置100的第1脉冲激励光源132和第2固体激光装置200的第2脉冲激励光源232和第3脉冲激励光源244进行控制。
9.准分子放大器的例子
9.1利用多通道进行放大的方式
图66是概略地示出准分子放大器14的结构例的图。图66所示的准分子放大器14是波长为193.4nm的种子光3次通过一对放电电极412、413之间的放电空间而进行放大的例子。这里,波长为193.4nm的种子光是从固体激光器系统10输出的第3脉冲激光LP3。
在图66中,准分子放大器14在腔410的外侧的种子光的光路上具有凸面镜420和凹面镜422。凸面镜420和凹面镜422被配置成各自的焦点的位置FP大致一致。
入射到准分子放大器14的波长为193.4nm的种子光由凸面镜420和凹面镜422反射,由此,3次通过一对放电电极412、413之间的放电空间。由此,种子光的射束被扩大而被放大,朝向曝光装置20输出。
9.2利用环形谐振器进行放大的方式
图67示出采用环形谐振器作为准分子放大器14的例子。环形谐振器包含输出耦合镜430和高反射镜431~433。另外,准分子放大器14可以还包含将波长为193.4nm的种子光引导至环形谐振器的未图示的高反射镜,也可以包含将从环形谐振器输出的脉冲激光引导至曝光装置20的未图示的高反射镜。
在腔410设置有窗口415、416。在腔410中配置有一对放电电极412、413。在图67中,一对放电电极412、413跟与纸面垂直的方向对置地配置。放电方向是与纸面垂直的方向。
在准分子放大器14中,按照输出耦合镜430、高反射镜431、一对放电电极412、413之间的放电空间、高反射镜432、高反射镜433、一对放电电极412、413之间的放电空间的顺序,种子光反复行进而被放大。
10.谱监视器的具体例
10.1使用分光器和基准激光光源的谱监视器的例子
10.1.1结构
图68是概略地示出谱监视器的结构例的图。另外,在图68中示出第1谱监视器112的例子,但是,关于第2谱监视器212,也可以应用与图68相同的结构。
图68所示的第1谱监视器112包含:包含光栅700的分光器702、线传感器703、谱分析部704、CW振荡基准激光光源706和分束器708。
分光器702包含入射缝隙710、准直透镜712和高反射镜714。CW振荡基准激光光源706是通过CW振荡而输出基准波长的激光的基准光源。这里,将从CW振荡基准激光光源706输出的基准波长的激光称为“基准激光”。将从第1半导体激光器111输出的激光称为“第1半导体激光”。在图68中,“λ1”表示第1半导体激光的波长。
10.1.2动作
在图68中,从第1半导体激光器111输出的激光(第1半导体激光)的一部分由第1分束器116反射。由第1分束器116反射后的激光透过分束器708。此外,从CW振荡基准激光光源706输出的基准激光由分束器708反射,与透过分束器708的第1半导体激光重合。
通过分束器708而与基准激光重合的激光从入射缝隙710入射到分光器702。透过入射缝隙710的激光经由准直透镜712入射到光栅700,通过光栅700被分光。通过计测经由准直透镜712和高反射镜714在线传感器703成像的第1半导体激光和基准激光的缝隙像,能够计测第1半导体激光器111的中心波长和谱线宽度。
另外,在图68中示出包含光栅700的分光器702的例子,但是,也可以使用标准具分光器。
10.2使用外差干涉仪的谱监视器的例子
10.2.1结构
图69是概略地示出谱监视器的另一个结构例的图。另外,在图69中示出第1谱监视器112的例子。作为第1谱监视器112,如图69所示,可以采用包含外差干涉仪的结构。图69所示的第1谱监视器112包含CW振荡基准激光光源706、分束器708、光强度传感器720和谱分析部704。
如图69所示,在第1分束器116与光强度传感器720之间的光路上配置有分束器708。分束器708被配置成,使将来自CW振荡基准激光光源706的基准激光和从第1半导体激光器111输出的第1半导体激光的一部分重合后的光入射到光强度传感器720。
10.2.2动作
图69所示的第1谱监视器112通过光强度传感器720,计测使从CW振荡基准激光光源706输出的基准激光和从第1半导体激光器111输出的激光的一部分重合后的光的光强度的变化。
在谱分析部704中对由光强度传感器720检测到的拍频信号进行分析,由此,能够计测第1半导体激光器111的激光和基准激光的频率差及光强度。此外,能够根据频率差求出波长差。
拍频信号利用以下的式(35)表示。
[数式35]
Figure GDA0003276969450000611
I PD:传感器输出信号(拍频信号)
R:受光感
t:时间
PC:基准光源的光强度
PQ:检测光的光强度
fC:基准光源的频率
fq:被检出光的频率
另外,不限于第1谱监视器112,关于第2谱监视器212(参照图24),也能够应用与图69相同的结构。
11.CW振荡基准激光光源的例子
11.1 1547.2nm或1554nm的波长区域的CW振荡基准激光光源
图70是示出CW振荡基准激光光源的例子的框图。CW振荡基准激光光源770包含第1基准半导体激光器772、分束器774、高反射镜775、氰化氢同位素的吸收单元777、第1光强度传感器778和第1基准激光控制部782。
第1基准半导体激光器772使1554nm的波长区域的激光进行CW振荡。由分束器774反射后的激光经由高反射镜775入射到氰化氢同位素的吸收单元777。
吸收单元777包含氰化氢同位素气体。作为氰化氢同位素的具体的吸收线,例如举出1553.756nm的吸收线。
此外,作为该波长区域的吸收单元,也可以使用乙炔同位素的吸收单元。即,也可以代替氰化氢同位素的吸收单元777而采用包含乙炔同位素气体的吸收单元。
透过氰化氢同位素的吸收单元777的激光被第1光强度传感器778接收。
第1基准激光控制部782根据来自第1光强度传感器778的检测信号,对第1基准半导体激光器772的振荡波长进行控制,以使氰化氢同位素的吸收单元777的吸收线和第1基准半导体激光器772的激光的波长一致。
CW振荡基准激光光源770能够作为图1、图24、图68和图69所示的第1谱监视器112的CW振荡基准激光光源706来应用。
11.2 1030nm的波长区域的CW振荡基准激光光源
图71是示出CW振荡基准激光光源的另一例的框图。CW振荡基准激光光源750包含第2基准半导体激光器751、分束器754、高反射镜755、非线性晶体756、碘吸收单元757、第2光强度传感器758和第2基准激光控制部761。
第2基准半导体激光器751使1030nm的波长区域的激光进行CW振荡。由分束器754反射后的激光经由高反射镜755入射到非线性晶体756。通过非线性晶体756产生2次谐波光,得到波长大约为515nm的激光。波长大约为515nm的激光入射到碘吸收单元757。
碘吸收单元757包含碘气。作为碘吸收单元757中的具体的碘吸收线,例如举出514.581nm的吸收线。透过碘吸收单元757的激光被第2光强度传感器758接收。
第2基准激光控制部761根据来自第2光强度传感器758的检测信号,对第2基准半导体激光器751的振荡波长进行控制,以使碘吸收单元757的吸收线和2次谐波光的波长一致。
CW振荡基准激光光源750能够作为图1和图24所示的第2谱监视器212的CW振荡基准激光光源来应用。
12.半导体光放大器的例子
12.1结构
图72是概略地示出半导体光放大器的结构例的图。这里,以第1半导体光放大器120为例进行说明,但是,关于第2半导体光放大器220等其他半导体光放大器,也能够应用与图72相同的结构。
第1半导体光放大器120包含半导体元件500和电流控制部520。半导体元件500包含P型半导体元件501、活性层502、N型半导体元件503、第1电极511和第2电极512。电流控制部520与第1电极511和第2电极512连接。
12.2动作
当电流从第1电极511流向第2电极512时,活性层502被激励。种子光入射到该被激励的活性层502,当通过活性层502后,种子光被放大。
这里,在使CW的种子光入射到活性层502的状态下,流过脉冲状的电流,由此,通过了活性层502的种子光作为脉冲激光而被输出。
电流控制部520根据从同步控制部17输出的控制信号(脉冲信号)对流过半导体元件500的电流值进行控制,由此,种子光被放大成与电流值对应的激光的光强度。
图1和图24中的第1半导体光放大器120和第2半导体光放大器220分别流过脉冲电流,由此,CW的种子光呈脉冲状被放大。
13.抑制光纤放大器的受激布里渊散射(SBS:Stimulated BrillouinScattering)的半导体激光器系统的例子
13.1结构
图73是示出第1半导体激光器系统110的另一个结构例的框图。对与图12的不同之处进行说明。图73所示的第1半导体激光器系统110追加有用于对流过第1半导体激光器111的电流进行调制控制的函数发生器(FG:Function Generator)167。
在使用以单纵模进行振荡的半导体激光器的情况下,当使用光纤放大器对种子激光进行脉冲放大以使其成为高脉冲能量时,谱线宽度较窄,因此,由于发生作为光纤中的非线性现象的受激布里渊散射(SBS),固体激光装置可能破损。为了抑制SBS,加宽入射到光纤放大器的种子激光的谱线宽度是有效的。在图73所示的第1半导体激光器系统110中,使用函数发生器167在单纵模的分布反馈型半导体激光器(DFB激光器)中流过DC成分与高频的AC成分之和的电流,由此产生啁啾来抑制SBS。
13.2动作
通过使半导体元件40的电流值和/或半导体设定温度变化,能够变更DFB激光器的振荡中心波长。
在高速地使波长啁啾来控制谱线宽度的情况下,通过使流过第1半导体激光器111的电流的电流值高速地变化,能够实现控制。
如图73所示,从第1半导体激光器控制部114向函数发生器167发送DC成分值A1dc、AC成分的变动幅度A1ac和AC成分的周期A1T的各参数的值作为电流控制参数,由此,能够高速地使波长啁啾。由此,能够维持抑制光纤放大器(第1光纤放大器140)的SBS的谱线宽度。
函数发生器167将与从第1半导体激光器控制部114指定的电流控制参数对应的波形的电信号输出到电流控制部54。电流控制部54进行电流控制,以使与来自函数发生器167的电信号对应的电流流过半导体元件40。另外,函数发生器167可以设置于第1半导体激光器111的外部。例如,函数发生器167可以包含在第1半导体激光器控制部114中。
图74是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。谱线宽度Δλ1chsbs被计测为通过啁啾生成的最大波长与最小波长之差。
第1半导体激光器系统110的电流控制参数包含以下的值。
A1dc:流过半导体元件的电流的DC成分值
A1ac:流过半导体元件的电流的AC成分的变动幅度(电流的极大值与极小值之差)
A1T:流过半导体元件的电流的AC成分的周期
电流控制参数的AC成分值A1ac设为成为抑制第1光纤放大器140的SBS的谱线宽度Δλ1chsbs的值。
通过对电流控制参数的DC成分值A1dc进行控制,能够高速地控制中心波长。
优选第1半导体光放大器120的放大脉冲的时间宽度D与AC成分的周期A1T的关系满足以下的式(36)。
D=n·A1T n为1以上的整数。 (36)
通过满足该式(36)的关系,在第1半导体光放大器120中,在任何定时进行脉冲放大,都能够抑制被放大的脉冲激光的谱波形的变化。
此外,即使不满足式(36),第1半导体光放大器120中的脉冲宽度的范围例如也是10ns~50ns。流过半导体元件的电流的AC成分的周期A1T是远远短于第1半导体光放大器120的脉冲宽度(放大脉冲的时间宽度D)的周期。例如,优选该周期相对于第1半导体光放大器120中的脉冲宽度为1/1000以上且1/10以下。也可以更加优选为1/1000以上且1/100以下。
13.3作用/效果
通过使用图73中说明的结构,能够抑制第1光纤放大器140的SBS。
13.4其他
在图73中,说明了第1半导体激光器系统110,但是,关于第2半导体激光器系统210,也可以应用与图73相同的结构。
14.实施方式7
14.1结构
图75是概略地示出实施方式7的激光系统的例子的图。这里,仅示出固体激光器系统10B的部分。也可以代替图24中说明的实施方式1和实施方式2的固体激光器系统10而应用图75所示的固体激光器系统10B。对与图24的不同之处进行说明。
图75所示的固体激光器系统10B代替图24中的第1固体激光装置100和波长转换系统300而包含第1固体激光装置100B和波长转换系统370。固体激光器系统10B不具有第2固体激光装置200。
固体激光器系统10B从第1固体激光装置100B输出波长大约为773.6nm的第1脉冲激光LP1,利用波长转换系统370波长转换为4次谐波光(4倍谐波光),得到波长大约为193.4nm的脉冲激光(第3脉冲激光LP3)。
第1固体激光装置100B的结构与图24中的第1固体激光装置100相同。但是,不同之处在于,图24中的第1固体激光装置100的振荡波长大约为1547.2nm,与此相对,图75所示的第1固体激光装置100B的振荡波长大约为773.6nm。
此外,在第1固体激光装置100B中,从图24的第1光纤放大器140变更为掺钛蓝宝石放大器141,作为第1脉冲激励光源132,使用输出作为YLF激光器的2次谐波光的脉冲激光的激光装置。掺钛蓝宝石放大器141包含掺钛蓝宝石晶体作为增益介质。YLF(氟化钇锂)是利用化学式LiYF 4表示的固体激光晶体。
波长转换系统370包含多个非线性晶体,对入射的脉冲激光进行波长转换,输出4倍谐波的脉冲激光。例如,波长转换系统370包含BBO晶体371和KBBF晶体372。“BBO”利用化学式β-BaB2O4表示。“KBBF”利用化学式KBe2BO3F2表示。
BBO晶体371是本公开中的“第1非线性晶体”的一例。KBBF晶体372是本公开中的“第2非线性晶体”的一例。
BBO晶体371被配置于第1旋转台361上。KBBF晶体372被配置于第2旋转台362上。
14.2动作
从第1固体激光装置100B输出的第1脉冲激光LP1入射到波长转换系统370的BBO晶体371。BBO晶体371将波长大约为773.6nm的脉冲激光转换为作为2次谐波光的波长大约为386.8nm的脉冲激光。
KBBF晶体372将从BBO晶体371输出的波长大约为386.8nm的脉冲激光转换为作为4次谐波光的波长大约为193.4nm的脉冲激光。
从波长转换系统370输出的脉冲激光经由分束器328从固体激光器系统10B输出。
在从包含固体激光器系统10B的激光系统输出的脉冲激光的波长的可变范围例如为193.2nm~193.5nm的情况下,第1半导体激光器111的波长可变范围成为772.8nm~774.0nm。
这里,在设波长为773.6nm的第1脉冲激光LP1的脉冲能量为E1、设波长为386.8nm的第4脉冲激光LP4的脉冲能量为E4时,从波长转换系统370输出的波长为193.4nm的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es由以下的式子表示。
E12·η1=E4 (37)
η1:第1脉冲激光LP1被波长转换为第4脉冲激光LP4的效率
E42·η2=Es (38)
η2:第4脉冲激光LP4被波长转换为第3脉冲激光LP3的效率
E14·η=Es (39)
η=η12·η2 (40)
如式(39)所示,从固体激光器系统10B输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es与第1脉冲激光LP1的脉冲能量E1的4次方成比例。
如图58和图59中说明的那样,波长转换系统370的波长转换效率η的波长依赖性可以作为表数据TD4进行保存。
波长转换系统控制部380使用表数据TD4对在BBO晶体371上的入射角度θ1和在KBBF晶体372上的入射角度θ2进行控制。即,波长转换系统控制部380对第1旋转台361进行控制,以使在BBO晶体371上的入射角度θ1成为在第4脉冲激光LP4的波长为386.8nm时波长转换效率η1最大的角度,对第2旋转台362进行控制,以使在KBBF晶体372上的入射角度θ2成为在第3脉冲激光LP3的波长为193.4nm时波长转换效率最大的角度。
而且,也可以根据目标中心波长λct以193.4nm为中心变化时的第1脉冲激光LP1的脉冲能量E1和第3脉冲激光LP3的脉冲能量Es,使用下式(41)求出波长转换效率η。
η=Es/E14 (41)
14.3与波长有关的控制例
激光控制部18从曝光装置20接收目标中心波长λct的数据后,向固体激光器系统控制部350发送目标中心波长λct的数据。固体激光器系统控制部350根据从曝光装置20的曝光控制部22指示的目标中心波长λct,根据下式(42)求出向第1半导体激光器控制部114指示的目标中心波长λ1ct。
λ1ct=4·λct (42)
即,固体激光器系统控制部350根据式(42)求出第1半导体激光器111的目标中心波长λ1ct,向第1半导体激光器控制部114发送目标中心波长λ1ct的数据。进而,固体激光器系统控制部350向波长转换系统控制部380发送目标中心波长λ1ct的数据。
第1半导体激光器控制部114根据来自第1谱监视器112的计测结果对第1半导体激光器111进行反馈控制,以使第1半导体激光器111的中心波长成为λ1ct。
波长转换系统控制部380接收目标中心波长λct的数据后,针对目标中心波长λct,以规定的样本数计算平均值(平均目标中心波长λctav)。然后,波长转换系统控制部380对第1旋转台361和第2旋转台362进行控制,以成为在计算出的平均目标中心波长λctav处BBO晶体371和KBBF晶体372中的各自的波长转换效率分别最大的入射角度θ1和θ2。
此外,波长转换系统控制部380计算目标中心波长λct与平均目标中心波长λctav之差δλct=λct-λctav,根据表数据TD4计算波长转换效率η,向固体激光器系统控制部350或激光控制部18发送该波长转换效率η的数据。
14.4与脉冲能量有关的控制例
14.4.1在准分子放大器的输入输出特性的饱和区域进行运转的情况
在实施方式7中,也可以组合与实施方式3相同的控制。即,如图45中说明的那样,通过满足被准分子放大后的脉冲激光的脉冲能量的变化比例Ear与第3脉冲激光LP3的脉冲能量的变化比例Esr之比的值(Ear/Esr)成为0.01以下的式(25)的条件,能够使从准分子放大器14输出的脉冲激光的脉冲能量稳定。
该情况下,从第1固体激光装置100B输出的第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t设定为规定的固定值E10,第1能量控制部168进行脉冲能量控制。
14.4.2对准分子放大器的激励强度进行控制来校正脉冲能量的情况
在实施方式7中,也可以组合与实施方式4相同的控制。即,从第1固体激光装置100B输出的第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t设定为规定的固定值E10。然后,激光控制部18预测并计算被注入到准分子放大器14的第3脉冲激光LP3的脉冲能量,根据该预测值Esest对准分子放大器14的激励强度(充电电压Vhv)进行控制,以使得接近目标脉冲能量Et。
14.4.3通过第1固体激光装置的脉冲能量控制来抑制脉冲能量变动的例子
在实施方式7中,也可以组合与实施方式5相同的控制。即,也可以对第1脉冲激光LP1的目标脉冲能量E1t进行控制,以使从固体激光器系统10B输出的第3脉冲激光LP3的脉冲能量成为目标值的Est=Es0(固定值)。但是,该情况下,根据式(39)求出的目标脉冲能量E1t成为以下的式(43)。
E1t=(Es0/η)1/4 (43)
14.5变形例
在与实施方式7的激光系统相同的结构(图75)中,也可以使用与实施方式2相同的表数据TD1、TD2,按照每个波长范围对入射角度θ1、θ2进行控制。
15.电子器件的制造方法
图76是概略地示出曝光装置20的结构例的图。在图76中,曝光装置20包含照明光学系统24和投影光学系统25。照明光学系统24通过从激光系统1入射的激光对掩模版台RT的掩模版图案进行照明。投影光学系统25对透过掩模版的激光进行缩小投影,使其在被配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件是被涂布有光刻胶的半导体晶片等感光基板。曝光装置20使掩模版台RT和工件台WT同步地平行移动,由此在工件上曝光反映了掩模版图案的激光。通过以上这种曝光工序在半导体晶片上转印器件图案,由此,能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。激光系统1可以是各实施方式中说明的激光系统1A等。
16.其他
上述说明不是限制,而是简单的例示。因此,本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外,本领域技术人员还明白组合本公开的实施方式进行使用。
只要没有明确记载,则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如,“包含”或“所包含”这样的用语应该解释为“不限于记载为所包含的部分”。“具有”这样的用语应该解释为“不限于记载为所具有的部分”。此外,不定冠词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外,“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而,应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (19)

1.一种激光系统,其具有:
波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;
波长转换系统,其包含对从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光进行波长转换的第1非线性晶体和使所述第1脉冲激光在所述第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;
准分子放大器,其放大由所述波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光;以及
控制部,其从外部装置接收从所述准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,根据所述目标中心波长对所述第1脉冲激光的波长进行控制,并且根据所述目标中心波长的平均值对在所述第1非线性晶体上的所述第1入射角度进行控制。
2.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述平均值是区间平均值,
所述控制部计算从所述外部装置按照时序指示的所述目标中心波长的区间平均值,根据所述区间平均值对所述第1旋转台的驱动进行控制。
3.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述平均值是移动平均值,
所述控制部计算从所述外部装置按照时序指示的所述目标中心波长的移动平均值,根据所述移动平均值对所述第1旋转台的驱动进行控制。
4.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述控制部根据所述目标中心波长的平均值对所述第1旋转台进行控制,以成为所述第1非线性晶体的波长转换效率为极大值的所述第1入射角度。
5.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述控制部以比所述第1旋转台的响应速度快的周期,从所述外部装置接收所述目标中心波长的数据。
6.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述控制部对所述第1固体激光装置进行控制,以使从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光的脉冲能量成为规定的固定值,
在设基于所述波长转换系统的波长转换效率最大的情况下从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量为Esmax、基于所述波长转换系统的波长转换效率最大的情况下从所述准分子放大器输出的准分子激光的脉冲能量为Emax、相对于所述Emax被容许的容许能量降低比例为Ear、针对所述准分子激光的脉冲能量被容许的最小能量值为Emin、由于所述第1脉冲激光的波长被变更而使从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量变动的变动范围的下限为Esmin、从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量的变化比例为Esr的情况下,满足下式:
Ear=(Emax-Emin)/Emax
Esr=(Esmax-Esmin)/Esmax
Ear/Esr≤0.01。
7.根据权利要求6所述的激光系统,其中,
在设入射到所述准分子放大器的所述波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量为Es、表示所述准分子放大器的输入输出特性的函数为E=g(Es)的情况下,满足下式:
Emax=g(Esmax)
Emin=g(Esmin)。
8.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述控制部对所述第1固体激光装置进行控制,以使从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光的脉冲能量成为规定的固定值,
所述控制部根据所述第1脉冲激光的脉冲能量和所述波长转换系统的波长转换效率,求出从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量的预测值,根据所述预测值和从所述准分子放大器输出的准分子激光的目标脉冲能量,对所述准分子放大器的充电电压进行控制。
9.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述控制部对从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光的脉冲能量进行控制,以使从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量成为规定的目标值。
10.根据权利要求1所述的激光系统,其中,
所述波长转换系统包含:
第2非线性晶体,由所述第1非线性晶体进行波长转换后的脉冲激光入射到该第2非线性晶体;以及
第2旋转台,其使由所述第1非线性晶体进行波长转换后的脉冲激光在所述第2非线性晶体上的第2入射角度变化,
所述控制部根据所述目标中心波长的平均值对在所述第2非线性晶体上的所述第2入射角度进行控制。
11.一种激光系统,其具有:
波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;
第2固体激光装置,其输出波长与所述第1脉冲激光不同的第2脉冲激光;
波长转换系统,其包含根据所述第1脉冲激光和所述第2脉冲激光生成第1和频光的第1非线性晶体;使所述第1脉冲激光在所述第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;以及生成第3脉冲激光的第2非线性晶体,该第3脉冲激光是所述第1脉冲激光与所述第1和频光的和频的第2和频光;
准分子放大器,其放大从所述波长转换系统输出的第3脉冲激光;以及
控制部,其从外部装置接收从所述准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,根据所述目标中心波长对所述第1脉冲激光的波长进行控制,并且根据所述目标中心波长的平均值对在所述第1非线性晶体上的所述第1入射角度进行控制。
12.一种电子器件的制造方法,其中,
通过激光系统生成准分子激光,
将所述准分子激光输出到曝光装置,
在所述曝光装置内在感光基板上曝光所述准分子激光,以制造电子器件,
所述激光系统具有:
波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;
波长转换系统,其包含对从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光进行波长转换的第1非线性晶体和使所述第1脉冲激光在所述第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;
准分子放大器,其放大由所述波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光;以及
控制部,其从外部装置接收从所述准分子放大器输出的所述准分子激光的目标中心波长的数据,根据所述目标中心波长对所述第1脉冲激光的波长进行控制,并且根据所述目标中心波长的平均值对在所述第1非线性晶体上的所述第1入射角度进行控制。
13.一种激光系统,其具有:
波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;
波长转换系统,其包含对从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光进行波长转换的第1非线性晶体和使所述第1脉冲激光在所述第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;
准分子放大器,其放大由所述波长转换系统进行波长转换后的脉冲激光;以及
控制部,其从外部装置接收从所述准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,对在所述第1非线性晶体上的所述第1入射角度进行控制,以使得在所述目标中心波长所属的第1波长范围的中央的波长处,所述第1非线性晶体的波长转换效率成为极大值,
所述第1波长范围是根据所述第1非线性晶体的波长转换效率依赖于所述第1入射角度和波长而变化的特性,将成为比所述第1非线性晶体的最大转换效率低的第1容许效率最低值的波长作为所述第1波长范围的边界波长而被划分的,并被确定为按照每个所述第1波长范围,分别在特定的所述第1入射角度下,所述第1非线性晶体的波长转换效率成为所述第1容许效率最低值以上。
14.根据权利要求13所述的激光系统,其中,
所述第1容许效率最低值被确定为所述第1非线性晶体的所述最大转换效率的80%以上。
15.根据权利要求13所述的激光系统,其中,
所述控制部对所述第1固体激光装置进行控制,以使从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光的脉冲能量成为规定的固定值,
在设基于所述波长转换系统的波长转换效率最大的情况下从所述准分子放大器输出的准分子激光的脉冲能量为Emax、相对于所述Emax被容许的容许能量降低比例为Ear、针对所述准分子激光的脉冲能量被容许的最小能量值为Emin、基于所述波长转换系统的波长转换效率最大的情况下从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量为Esmax、由于所述第1脉冲激光的波长被变更而使从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量变动的变动范围的下限为Esmin、从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量的变化比例为Esr的情况下,满足下式:
Ear=(Emax-Emin)/Emax
Esr=(Esmax-Esmin)/Esmax
Ear/Esr≤0.01。
16.根据权利要求13所述的激光系统,其中,
所述控制部对所述第1固体激光装置进行控制,以使从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光的脉冲能量成为规定的固定值,
所述控制部根据所述第1脉冲激光的脉冲能量和所述波长转换系统的波长转换效率,求出从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量的预测值,根据所述预测值和从所述准分子放大器输出的准分子激光的目标脉冲能量,对所述准分子放大器的充电电压进行控制。
17.根据权利要求13所述的激光系统,其中,
所述控制部对从所述第1固体激光装置输出的所述第1脉冲激光的脉冲能量进行控制,以使从所述波长转换系统输出的波长转换后的所述脉冲激光的脉冲能量成为规定的目标值。
18.根据权利要求13所述的激光系统,其中,
所述波长转换系统包含:
第2非线性晶体,由所述第1非线性晶体进行波长转换后的脉冲激光入射到该第2非线性晶体;以及
第2旋转台,其使由所述第1非线性晶体进行波长转换后的脉冲激光在所述第2非线性晶体上的第2入射角度变化,
所述控制部对在所述第2非线性晶体上的所述第2入射角度进行控制,以使得在从所述外部装置指示的所述目标中心波长所属的第2波长范围的中央的波长处,所述第2非线性晶体的波长转换效率成为极大值,
所述第2波长范围是根据所述第2非线性晶体的波长转换效率依赖于所述第2入射角度和所述目标中心波长而变化的特性,将成为比所述第2非线性晶体的最大转换效率低的第2容许效率最低值的波长作为所述第2波长范围的边界波长而被划分,并被确定为按照每个所述第2波长范围,分别在特定的所述第2入射角度下,所述第2非线性晶体的波长转换效率成为所述第2容许效率最低值以上。
19.一种激光系统,其具有:
波长可变的第1固体激光装置,其输出第1脉冲激光;
第2固体激光装置,其输出波长与所述第1脉冲激光不同的第2脉冲激光;
波长转换系统,其包含根据所述第1脉冲激光和所述第2脉冲激光生成第1和频光的第1非线性晶体;使所述第1脉冲激光在所述第1非线性晶体上的第1入射角度变化的第1旋转台;以及生成第3脉冲激光的第2非线性晶体,该第3脉冲激光是所述第1脉冲激光与所述第1和频光的和频的第2和频光;
准分子放大器,其放大从所述波长转换系统输出的第3脉冲激光;以及
控制部,其从外部装置接收从所述准分子放大器输出的准分子激光的目标中心波长的数据,对在所述第1非线性晶体上的所述第1入射角度进行控制,以使得在所述目标中心波长所属的第1波长范围的中央的波长处,所述第1非线性晶体的波长转换效率成为极大值,
所述第1波长范围是根据所述第1非线性晶体的波长转换效率依赖于所述第1入射角度和波长而变化的特性,将成为比所述第1非线性晶体的最大转换效率低的第1容许效率最低值的波长作为所述第1波长范围的边界波长而被划分的,并被确定为按照每个所述第1波长范围,分别在特定的所述第1入射角度下,所述第1非线性晶体的波长转换效率成为所述第1容许效率最低值以上。
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