JP2002043667A - 能動的波長チャープ補正を用いる電気放電レーザ - Google Patents
能動的波長チャープ補正を用いる電気放電レーザInfo
- Publication number
- JP2002043667A JP2002043667A JP2001077200A JP2001077200A JP2002043667A JP 2002043667 A JP2002043667 A JP 2002043667A JP 2001077200 A JP2001077200 A JP 2001077200A JP 2001077200 A JP2001077200 A JP 2001077200A JP 2002043667 A JP2002043667 A JP 2002043667A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- wavelength
- chirp
- tuning
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/102—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/104—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
- G03F7/70025—Production of exposure light, i.e. light sources by lasers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
- G03F7/70041—Production of exposure light, i.e. light sources by pulsed sources, e.g. multiplexing, pulse duration, interval control or intensity control
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
- G03F7/70333—Focus drilling, i.e. increase in depth of focus for exposure by modulating focus during exposure [FLEX]
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70575—Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
- H01S3/0381—Anodes or particular adaptations thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
- H01S3/0382—Cathodes or particular adaptations thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
- H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/134—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Lasers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、レーザ放電レーザに関し、特に音
響外乱を補正する装置を持つレーザに関する。 【解決手段】 能動的チャープ補正を用いる電気放電レ
ーザを提供する。本出願は、これら圧力波の緩和及び分
配に対する技法を開示する。レーザによっては、小さな
予期可能なパターンが残留し、それは、従来技術の比較
的遅速な波長制御装置を用いる能動的波長制御を使用し
て、かなり補正することができる。好ましい実施形態に
おいては、学習したチャープ・パターンを予期して予同
調ミラー調節ができるようにする単純な学習アルゴリズ
ムが説明される。実施形態は、極めて精密な調節を持つ
ステッパ・モータを含み、その結果、同調ステップの大
きさは、より正確な同調に対してかなり減少する。本出
願人は、超高速能動的チャープ補正に対する装置及び技
法を開発した。
響外乱を補正する装置を持つレーザに関する。 【解決手段】 能動的チャープ補正を用いる電気放電レ
ーザを提供する。本出願は、これら圧力波の緩和及び分
配に対する技法を開示する。レーザによっては、小さな
予期可能なパターンが残留し、それは、従来技術の比較
的遅速な波長制御装置を用いる能動的波長制御を使用し
て、かなり補正することができる。好ましい実施形態に
おいては、学習したチャープ・パターンを予期して予同
調ミラー調節ができるようにする単純な学習アルゴリズ
ムが説明される。実施形態は、極めて精密な調節を持つ
ステッパ・モータを含み、その結果、同調ステップの大
きさは、より正確な同調に対してかなり減少する。本出
願人は、超高速能動的チャープ補正に対する装置及び技
法を開発した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１９９７年７月２
２日提出の米国特許出願シリアル番号第０８／８９８、
６３０号、及び、２０００年１月２５日提出の米国特許
出願シリアル番号第０９／４９０，８３５号の一部継続
出願である。本発明は、レーザ放電レーザに関し、特に
音響外乱を補正する装置を持つレーザに関する。
２日提出の米国特許出願シリアル番号第０８／８９８、
６３０号、及び、２０００年１月２５日提出の米国特許
出願シリアル番号第０９／４９０，８３５号の一部継続
出願である。本発明は、レーザ放電レーザに関し、特に
音響外乱を補正する装置を持つレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、一般的なＫｒＦエキシマ・レー
ザ・チャンバの断面図である。レーザの利得領域は、図
１で３４として示される約２０ミリメートル（ｍｍ）×
４ミリメートルの断面を持ち、細長い電極３６Ａと３６
Ｂとの間で約７０センチメートル（ｃｍ）の長さを持つ
放電領域である。チャンバ内で、レーザガスは、扇風機
３８で循環させられ、そして、熱交換器４０で冷却され
る。同様に図１に示されるのは、主絶縁体４２、陽極支
持バー４４及び予備電離器ロッド４６である。
ザ・チャンバの断面図である。レーザの利得領域は、図
１で３４として示される約２０ミリメートル（ｍｍ）×
４ミリメートルの断面を持ち、細長い電極３６Ａと３６
Ｂとの間で約７０センチメートル（ｃｍ）の長さを持つ
放電領域である。チャンバ内で、レーザガスは、扇風機
３８で循環させられ、そして、熱交換器４０で冷却され
る。同様に図１に示されるのは、主絶縁体４２、陽極支
持バー４４及び予備電離器ロッド４６である。
【０００３】ＫｒＦエキシマ・レーザのような電気放電
レーザの重要な用途は、集積回路リソグラフィ用の光源
である。これらの応用例においては、レーザは、目標と
する「中心線」波長の周り約０．５ピコメートル（ｐ
ｍ）に狭められた線である。このレーザビームはステッ
パ、又は、走査機により、その上に集積回路が生成され
ているシリコン・ウェーハ上に焦点合わせされる。その
表面は、約１０００ヘルツ（Ｈｚ）以上のパルス繰返数
の下で、レーザ・パルスの短バーストを用いて照射され
る。極めて精密な集積回路形態の製造ができるようにす
るには、波長と帯域幅との超精密制御が必要とされる。
今日使用されているほとんどのステッパ及び走査機のオ
ペレータは、このレーザ光源を約１０００Ｈｚで作動さ
せるが、しかし、２０００Ｈｚの供給装置が出荷されて
おり、また、更に高い繰返数を持つレーザも開発されて
いる。ＫｒＦレーザ用の一般的なレーザガスは、３気圧
及び約４５℃において約９９％のネオンである。この温
度の下では、音波は、１０００Ｈｚにおける各パルスの
間に約４７ｃｍ、２０００Ｈｚにおける各パルスの間に
約２３．５ｃｍ、４０００Ｈｚにおける各パルスの間に
約１１．７ｃｍ伝搬する。集積回路の製造業者は、目標
波長及び帯域幅を含むビーム・パラメータを目標とする
仕様内に維持しながら、そのレーザの作動範囲内の任意
のパルス繰返数でレーザを作動できることを望んでい
る。
レーザの重要な用途は、集積回路リソグラフィ用の光源
である。これらの応用例においては、レーザは、目標と
する「中心線」波長の周り約０．５ピコメートル（ｐ
ｍ）に狭められた線である。このレーザビームはステッ
パ、又は、走査機により、その上に集積回路が生成され
ているシリコン・ウェーハ上に焦点合わせされる。その
表面は、約１０００ヘルツ（Ｈｚ）以上のパルス繰返数
の下で、レーザ・パルスの短バーストを用いて照射され
る。極めて精密な集積回路形態の製造ができるようにす
るには、波長と帯域幅との超精密制御が必要とされる。
今日使用されているほとんどのステッパ及び走査機のオ
ペレータは、このレーザ光源を約１０００Ｈｚで作動さ
せるが、しかし、２０００Ｈｚの供給装置が出荷されて
おり、また、更に高い繰返数を持つレーザも開発されて
いる。ＫｒＦレーザ用の一般的なレーザガスは、３気圧
及び約４５℃において約９９％のネオンである。この温
度の下では、音波は、１０００Ｈｚにおける各パルスの
間に約４７ｃｍ、２０００Ｈｚにおける各パルスの間に
約２３．５ｃｍ、４０００Ｈｚにおける各パルスの間に
約１１．７ｃｍ伝搬する。集積回路の製造業者は、目標
波長及び帯域幅を含むビーム・パラメータを目標とする
仕様内に維持しながら、そのレーザの作動範囲内の任意
のパルス繰返数でレーザを作動できることを望んでい
る。
【０００４】一般的なリソグラフィ用エキシマ・レーザ
の放電領域とレーザ・チャンバ内の主要反射面との間の
距離は、約５から２０ｃｍの範囲である。放電領域の長
さ方向に直交する平面における各反射面間の距離は、約
５ｃｍから約１０ｃｍである。従って、図１における音
が伝搬した各距離を示す図２Ａの比較により実証される
ように、１０００Ｈｚで作動する図１のレーザにおい
て、音速で伝搬する一般的な放電が生成した圧力波は、
次の放電と同時になるように放電領域に到着して戻るた
めには何回かの反射をしなければならないであろう。２
０００Hz以上の範囲にあるパルス繰返数において、音速
で伝搬する圧力波は、ただ１回の反射を行った後、次の
パルスと同時になるように戻り得る。
の放電領域とレーザ・チャンバ内の主要反射面との間の
距離は、約５から２０ｃｍの範囲である。放電領域の長
さ方向に直交する平面における各反射面間の距離は、約
５ｃｍから約１０ｃｍである。従って、図１における音
が伝搬した各距離を示す図２Ａの比較により実証される
ように、１０００Ｈｚで作動する図１のレーザにおい
て、音速で伝搬する一般的な放電が生成した圧力波は、
次の放電と同時になるように放電領域に到着して戻るた
めには何回かの反射をしなければならないであろう。２
０００Hz以上の範囲にあるパルス繰返数において、音速
で伝搬する圧力波は、ただ１回の反射を行った後、次の
パルスと同時になるように戻り得る。
【０００５】（リソグラフィ用レーザに対する波長仕
様）集積回路リソグラフィ用に現在使用されているＫｒ
Ｆエキシマ・レーザは、波長及び帯域幅を精密に制御す
るように設計されている。集積回路製造者からの現行の
仕様では、中心線波長を２４８，３２１．３ｐｍなどの
目標波長に安定範囲が±０．１ｐｍ内で制御することを
必要とする。一般的な帯域幅仕様は、半値全幅で０．６
ｐｍ、及び、９５％積分で３ｐｍであってもよい。ステ
ッパ及び走査機の製造者は、これらの仕様を強化し、同
じくパルス繰返数を２０００Ｈｚ及びそれ以上に増加さ
せようと望んでいる。
様）集積回路リソグラフィ用に現在使用されているＫｒ
Ｆエキシマ・レーザは、波長及び帯域幅を精密に制御す
るように設計されている。集積回路製造者からの現行の
仕様では、中心線波長を２４８，３２１．３ｐｍなどの
目標波長に安定範囲が±０．１ｐｍ内で制御することを
必要とする。一般的な帯域幅仕様は、半値全幅で０．６
ｐｍ、及び、９５％積分で３ｐｍであってもよい。ステ
ッパ及び走査機の製造者は、これらの仕様を強化し、同
じくパルス繰返数を２０００Ｈｚ及びそれ以上に増加さ
せようと望んでいる。
【０００６】リソグラフィ用レーザのライン・ナローイ
ングの一般的な方法が、図３に示されている。この図に
おいては、ライン・ナローイング・モジュール（「ライ
ン・ナローイング・パッケージ」すなわち「ＬＮＰ」と
称する）７は、レーザ・システム２の他の部分に比較し
て非常に拡大してある。レーザ・チャンバ３の背部端か
ら出るレーザビームは、３プリズム・ビーム・エキスパ
ンダ１８を使用して広げられ、そして、リトロー配列に
置かれた回折格子１６上に同調ミラー１４により反射さ
れる。光が照射し、また、回折格子の表面から反射され
る角度により、選択された波長が計測される。例えば、
この従来技術レーザにおいては、ステッパ・モータ１５
により作りだされた４０マイクロラジアンの枢転は、選
択された光の波長を１ｐｍだけ変化させることになる。
図３に示されるこの３プリズム・ビーム・エキスパンダ
は、一般に約２５であるその拡大係数だけ回折格子の選
択性を増加させる。ＬＮＰの方向にレーザを出て行くビ
ームの方向の変化もまた、回折格子により選択された波
長内に変化を引き起こすことができが、この方向変化
は、選択された波長内に１ｐｍの変化を生じさせようと
したら、約１ミリラジアンを必要とするであろう。
ングの一般的な方法が、図３に示されている。この図に
おいては、ライン・ナローイング・モジュール（「ライ
ン・ナローイング・パッケージ」すなわち「ＬＮＰ」と
称する）７は、レーザ・システム２の他の部分に比較し
て非常に拡大してある。レーザ・チャンバ３の背部端か
ら出るレーザビームは、３プリズム・ビーム・エキスパ
ンダ１８を使用して広げられ、そして、リトロー配列に
置かれた回折格子１６上に同調ミラー１４により反射さ
れる。光が照射し、また、回折格子の表面から反射され
る角度により、選択された波長が計測される。例えば、
この従来技術レーザにおいては、ステッパ・モータ１５
により作りだされた４０マイクロラジアンの枢転は、選
択された光の波長を１ｐｍだけ変化させることになる。
図３に示されるこの３プリズム・ビーム・エキスパンダ
は、一般に約２５であるその拡大係数だけ回折格子の選
択性を増加させる。ＬＮＰの方向にレーザを出て行くビ
ームの方向の変化もまた、回折格子により選択された波
長内に変化を引き起こすことができが、この方向変化
は、選択された波長内に１ｐｍの変化を生じさせようと
したら、約１ミリラジアンを必要とするであろう。
【０００７】従来技術リソグラフィ・レーザの波長は、
一般にフィードバック機構を用いて制御され、その場
合、出力ビームの波長が、波長を計測する波長計と称さ
れる機器により抽出され、計測された値は、ミラー１４
の位置を調節するために使用される波長誤差値を計算す
るために、必要とする、すなわち目標波長と比較され
る。リソグラフィ・レーザ用の一般的な従来技術波長計
は、波長を計測し、波長誤差を計算するために約３ミリ
秒を必要とする。ミラー１４の位置を調節するために、
ステッパ・モータ１５により、別に約４ミリ秒が必要と
される。これら従来技術波長制御技法は、約１０から１
５ミリ秒よりも長い周期に亘る波長ドリフトを補正する
上で巧く働いている。
一般にフィードバック機構を用いて制御され、その場
合、出力ビームの波長が、波長を計測する波長計と称さ
れる機器により抽出され、計測された値は、ミラー１４
の位置を調節するために使用される波長誤差値を計算す
るために、必要とする、すなわち目標波長と比較され
る。リソグラフィ・レーザ用の一般的な従来技術波長計
は、波長を計測し、波長誤差を計算するために約３ミリ
秒を必要とする。ミラー１４の位置を調節するために、
ステッパ・モータ１５により、別に約４ミリ秒が必要と
される。これら従来技術波長制御技法は、約１０から１
５ミリ秒よりも長い周期に亘る波長ドリフトを補正する
上で巧く働いている。
【０００８】従来技術ＫｒＦエキシマ・レーザは、例え
ば連続的に２０００Ｈｚなどの定常状態で作動する場
合、たとえ極めて高い繰返数であっても非常に厳しい仕
様内で作動可能である。しかしながら、リソグラフィ用
レーザ光源用の一般的な作動モードは、定常状態の連続
からは程遠い。一般的なモードにおいては、ウェーハ上
の１７０のダイは、それぞれがパルス繰返数２０００Ｈ
ｚの下、各バースト間に０．１５秒の停止時間を持つレ
ーザ・パルスのバースト０．１５秒で照射され（すなわ
ち３００の１０ミリジュール（ｍＪ）パルス）、またそ
の後の９秒の停止時間の間に新規ウェーハが機械上に載
せられる。この全体サイクルは、約１分を必要とする筈
で、約４２．５％の使用率を表すであろう。
ば連続的に２０００Ｈｚなどの定常状態で作動する場
合、たとえ極めて高い繰返数であっても非常に厳しい仕
様内で作動可能である。しかしながら、リソグラフィ用
レーザ光源用の一般的な作動モードは、定常状態の連続
からは程遠い。一般的なモードにおいては、ウェーハ上
の１７０のダイは、それぞれがパルス繰返数２０００Ｈ
ｚの下、各バースト間に０．１５秒の停止時間を持つレ
ーザ・パルスのバースト０．１５秒で照射され（すなわ
ち３００の１０ミリジュール（ｍＪ）パルス）、またそ
の後の９秒の停止時間の間に新規ウェーハが機械上に載
せられる。この全体サイクルは、約１分を必要とする筈
で、約４２．５％の使用率を表すであろう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】１０００Ｈｚ以上の範
囲にあるパルス繰返数の下、バーストモードにおいて作
動するレーザは、約３から１０ミリ秒の時間に亘り、約
±０．１ｐｍの波長変動を持つ波長変動パターンを示し
た。これらのパターン（の大部分）は、不可能ではない
にしても正確に予期することが極めて困難なものであ
り、また、今日に至るまでそれらの原因は知られていな
かった。これらの変動は波長「チャープ」と称される。
このチャープは、繰返数が増加するにつれて増加する傾
向にある。波長を計測し、ステッパ・モータ１５により
駆動される同調ミラー１４を使用するレーザ制御装置を
用いてその波長を変更するのに必要な時間が約７ミリ秒
なので、通常のチャープは、従来的な波長制御装置が効
果をあらわす前に過去のものになってしまう。この潜在
性及びチャープ・パターンを正確に予期することが不可
能であることの故に、従来技術の波長制御装置で波長チ
ャープの能動的な補正をもたらすことは、過去において
実現不可能であった。従って、必要とされているのは、
波長チャープの能動的補正用の装置を持つ電気放電レー
ザである。
囲にあるパルス繰返数の下、バーストモードにおいて作
動するレーザは、約３から１０ミリ秒の時間に亘り、約
±０．１ｐｍの波長変動を持つ波長変動パターンを示し
た。これらのパターン（の大部分）は、不可能ではない
にしても正確に予期することが極めて困難なものであ
り、また、今日に至るまでそれらの原因は知られていな
かった。これらの変動は波長「チャープ」と称される。
このチャープは、繰返数が増加するにつれて増加する傾
向にある。波長を計測し、ステッパ・モータ１５により
駆動される同調ミラー１４を使用するレーザ制御装置を
用いてその波長を変更するのに必要な時間が約７ミリ秒
なので、通常のチャープは、従来的な波長制御装置が効
果をあらわす前に過去のものになってしまう。この潜在
性及びチャープ・パターンを正確に予期することが不可
能であることの故に、従来技術の波長制御装置で波長チ
ャープの能動的な補正をもたらすことは、過去において
実現不可能であった。従って、必要とされているのは、
波長チャープの能動的補正用の装置を持つ電気放電レー
ザである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、高パルス繰返
数ガス放電レーザにおける波長チャープを補正する装置
及び方法を提供する。本出願人は、高パルス繰返数ガス
放電リソグラフィ用レーザにおける従来技術の波長チャ
ープの主要原因が、後に続く放電と同時に放電領域に反
射して戻る、放電からの圧力波であることを突き止め
た。この圧力波の到着のタイミングは、そこを通ってそ
の波が伝搬するレーザガスの温度により決められる。バ
ーストモード作動の間、従来技術レーザにおけるレーザ
ガス温度は、数ミリ秒の時間に亘って数度ほど変化す
る。これら変化する温度は、同時に発生する圧力波の所
在を放電領域内でパルスからパルスへと変え、レーザガ
スの圧力における変動を引き起こし、それは結果として
放電領域の屈折率に影響を与え、レーザの後尾を出て行
くレーザビームに若干の方向変化を引き起こす。このビ
ーム方向の変化により、ＬＮＰ内の回折格子が放電領域
に光を若干異なる波長で反射して戻し、波長チャープを
引き起こす。
数ガス放電レーザにおける波長チャープを補正する装置
及び方法を提供する。本出願人は、高パルス繰返数ガス
放電リソグラフィ用レーザにおける従来技術の波長チャ
ープの主要原因が、後に続く放電と同時に放電領域に反
射して戻る、放電からの圧力波であることを突き止め
た。この圧力波の到着のタイミングは、そこを通ってそ
の波が伝搬するレーザガスの温度により決められる。バ
ーストモード作動の間、従来技術レーザにおけるレーザ
ガス温度は、数ミリ秒の時間に亘って数度ほど変化す
る。これら変化する温度は、同時に発生する圧力波の所
在を放電領域内でパルスからパルスへと変え、レーザガ
スの圧力における変動を引き起こし、それは結果として
放電領域の屈折率に影響を与え、レーザの後尾を出て行
くレーザビームに若干の方向変化を引き起こす。このビ
ーム方向の変化により、ＬＮＰ内の回折格子が放電領域
に光を若干異なる波長で反射して戻し、波長チャープを
引き起こす。
【００１１】チャープ問題は、放電が作りだした圧力波
を緩和する、又は、分散することにより、又は、ガスの
温度を実現できる限り一定値近くに維持する（パルス対
パルス）ことにより、最小にすることができる。本出願
は、これら圧力波の緩和及び分配に対する技法を開示す
る。レーザによっては、小さな予期可能なパターンが残
留し、それは、従来技術の比較的遅速な波長制御装置を
用いる能動的波長制御を使用して、かなり補正すること
ができる。好ましい実施形態においては、学習したチャ
ープ・パターンを予期して予同調ミラー調節ができるよ
うにする単純な学習アルゴリズムが説明される。実施形
態は、極めて精密な調節を持つステッパ・モータを含
み、その結果、同調ステップの大きさは、より正確な同
調に対してかなり減少する。しかしながら、波長チャー
プの完全な除去は、レーザ・チャンバにおける構造的変
更と予同調では一般に実現することができず、従って、
本出願人は、超高速能動的チャープ補正に対する装置及
び技法を開発した。改良された技法は、比較的遅速であ
るステッパ・モータと超高速圧電ドライバとの組合せを
含む。別の好ましい実施形態においては、チャープ補正
がパルス対パルスをもとにしてなされ、１つのパルスの
波長が計測され、次のパルスの波長は、その計測に基づ
いて補正される。この補正技法は、最大２０００Ｈｚ及
びそれ以上の高速繰返数において機能することができ
る。
を緩和する、又は、分散することにより、又は、ガスの
温度を実現できる限り一定値近くに維持する（パルス対
パルス）ことにより、最小にすることができる。本出願
は、これら圧力波の緩和及び分配に対する技法を開示す
る。レーザによっては、小さな予期可能なパターンが残
留し、それは、従来技術の比較的遅速な波長制御装置を
用いる能動的波長制御を使用して、かなり補正すること
ができる。好ましい実施形態においては、学習したチャ
ープ・パターンを予期して予同調ミラー調節ができるよ
うにする単純な学習アルゴリズムが説明される。実施形
態は、極めて精密な調節を持つステッパ・モータを含
み、その結果、同調ステップの大きさは、より正確な同
調に対してかなり減少する。しかしながら、波長チャー
プの完全な除去は、レーザ・チャンバにおける構造的変
更と予同調では一般に実現することができず、従って、
本出願人は、超高速能動的チャープ補正に対する装置及
び技法を開発した。改良された技法は、比較的遅速であ
るステッパ・モータと超高速圧電ドライバとの組合せを
含む。別の好ましい実施形態においては、チャープ補正
がパルス対パルスをもとにしてなされ、１つのパルスの
波長が計測され、次のパルスの波長は、その計測に基づ
いて補正される。この補正技法は、最大２０００Ｈｚ及
びそれ以上の高速繰返数において機能することができ
る。
【００１２】超高速同調ミラー制御装置は、ライン・ナ
ローイングパッケージの波長選択回折格子上の照明角度
を変更する同調ミラーの枢軸位置を調節するために準備
される。これら制御装置は、パルス繰返数２０００Ｈｚ
における各パルス間の時間間隔のほんの僅かな部分での
ミラー同調を可能にする。本出願はまた、従来技術の波
長計に対する改良を開示し、それは、波長データの収集
と、２０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス繰返数の下で次
パルスに対する波長同調補正を行うための遅滞のない各
パルスの波長計算とをできるようにする。従って、本明
細書は、チャープを最小にする技法及び構造化された改
良を開示し、また、残留するチャープに対する補正を行
う能動的波長補正技法を開示する。
ローイングパッケージの波長選択回折格子上の照明角度
を変更する同調ミラーの枢軸位置を調節するために準備
される。これら制御装置は、パルス繰返数２０００Ｈｚ
における各パルス間の時間間隔のほんの僅かな部分での
ミラー同調を可能にする。本出願はまた、従来技術の波
長計に対する改良を開示し、それは、波長データの収集
と、２０００Ｈｚ又はそれ以上のパルス繰返数の下で次
パルスに対する波長同調補正を行うための遅滞のない各
パルスの波長計算とをできるようにする。従って、本明
細書は、チャープを最小にする技法及び構造化された改
良を開示し、また、残留するチャープに対する補正を行
う能動的波長補正技法を開示する。
【００１３】
【発明の実施の形態】（本出願人の実験）本出願人は、
波長チャープが、まずレーザガスの温度変化が圧力波の
レーザ・チャンバを通る伝搬速度に影響し、その結果、
反射された圧力波が放電領域に戻るタイミングに影響し
て引き起こされたのではないかと疑った。この理論を試
験するため、本出願人は、チャンバの水配管を切り離
し、またチャンバの加熱器が働かないようにして、極め
て低い使用率モード（２０００Ｈｚで１００パルス、引
き続いて５秒の休止）でレーザを作動させた。冷却水及
び加熱器の両方が働かないようにされているので、チャ
ンバ温度の緩慢及び一様な変化が可能であった。このチ
ャンバ温度は、室温を変化させることにより、また、フ
レームから数フィートに床扇風機を置くことにより制御
された。送風機によりガスに対して与えられたパワー
は、チャンバを最大６０℃まで暖めるのに充分な熱を供
給し、また、床扇風機は、室温を３９℃に降下させるの
に充分な冷却を供給した。チャンバの加熱及び冷却は、
温度の時間微分（ｄＴ／ｄｔ）に起因するいかなる影響
をも最小にするため数時間に亘って行った。
波長チャープが、まずレーザガスの温度変化が圧力波の
レーザ・チャンバを通る伝搬速度に影響し、その結果、
反射された圧力波が放電領域に戻るタイミングに影響し
て引き起こされたのではないかと疑った。この理論を試
験するため、本出願人は、チャンバの水配管を切り離
し、またチャンバの加熱器が働かないようにして、極め
て低い使用率モード（２０００Ｈｚで１００パルス、引
き続いて５秒の休止）でレーザを作動させた。冷却水及
び加熱器の両方が働かないようにされているので、チャ
ンバ温度の緩慢及び一様な変化が可能であった。このチ
ャンバ温度は、室温を変化させることにより、また、フ
レームから数フィートに床扇風機を置くことにより制御
された。送風機によりガスに対して与えられたパワー
は、チャンバを最大６０℃まで暖めるのに充分な熱を供
給し、また、床扇風機は、室温を３９℃に降下させるの
に充分な冷却を供給した。チャンバの加熱及び冷却は、
温度の時間微分（ｄＴ／ｄｔ）に起因するいかなる影響
をも最小にするため数時間に亘って行った。
【００１４】収集したデータから、バーストに対する平
均エネルギ、バーストに対するエネルギ変動、波長バー
ストトランジエント、及び、線中心変動の標準偏差
（「波長シグマ」と称される）が算定された。線中心バ
ーストトランジエントの定量化を可能にする単一データ
点を準備するために「波長バーストトランジエント」
は、各バーストにおける最初の３０パルスの平均線中心
波長と、最後の３０パルスの平均線中心波長との間の差
として定められた。使用されたレーザの波長計が１００
０Ｈｚでのデータをもたらしたので、これらの平均は、
わずか１５の独自の波長トランジエント値から成る。最
後の３０パルスの平均は、定常状態線中心波長の尺度と
して使用された。
均エネルギ、バーストに対するエネルギ変動、波長バー
ストトランジエント、及び、線中心変動の標準偏差
（「波長シグマ」と称される）が算定された。線中心バ
ーストトランジエントの定量化を可能にする単一データ
点を準備するために「波長バーストトランジエント」
は、各バーストにおける最初の３０パルスの平均線中心
波長と、最後の３０パルスの平均線中心波長との間の差
として定められた。使用されたレーザの波長計が１００
０Ｈｚでのデータをもたらしたので、これらの平均は、
わずか１５の独自の波長トランジエント値から成る。最
後の３０パルスの平均は、定常状態線中心波長の尺度と
して使用された。
【００１５】チャンバ温度は、その両極端である約４０
℃と約５５℃との間で緩慢に変化することができるよう
にされた一方で、上述のパラメータが連続的に監視され
た。計測されたパラメータ４つの全ては、チャンバ温度
が減少するにつれてかなり変化した。パルスエネルギ
は、温度の減少に伴って概して減少した（僅かな上下変
動を持つものの）が、他の３つのパラメータは、該温度
範囲に亘ってかなり増加したり減少したりした。波長バ
ーストトランジエント及び波長シグマをチャンバ温度に
対してプロットすることにより、これらの特性が安定し
て再現性のある仕方でチャンバ温度に伴って変化するこ
とが見出される。図４Ａは、冷却運転の間に取得された
データを示し、また、図４Ｂは、暖気運転中に取得され
たデータを示す。
℃と約５５℃との間で緩慢に変化することができるよう
にされた一方で、上述のパラメータが連続的に監視され
た。計測されたパラメータ４つの全ては、チャンバ温度
が減少するにつれてかなり変化した。パルスエネルギ
は、温度の減少に伴って概して減少した（僅かな上下変
動を持つものの）が、他の３つのパラメータは、該温度
範囲に亘ってかなり増加したり減少したりした。波長バ
ーストトランジエント及び波長シグマをチャンバ温度に
対してプロットすることにより、これらの特性が安定し
て再現性のある仕方でチャンバ温度に伴って変化するこ
とが見出される。図４Ａは、冷却運転の間に取得された
データを示し、また、図４Ｂは、暖気運転中に取得され
たデータを示す。
【００１６】一旦温度に対する敏感度が再現性のある計
測結果で確立されたならば、次の答えるべき疑問は、ど
のようにしてチャンバ温度が波長トランジエントに影響
するかであった。この状態の温度に伴う変動は、他のレ
ーザ・パラメータに、最も顕著にはレーザエネルギに伴
って過去に判明している。レーザエネルギと類似の方法
で波長トランジエントが影響されるとしたら、音響的な
影響が重要な要因であるのかも知れない。ガス内の音速
は温度の平方根に依存するので、この形の関係で表現す
れば音響的な原因を示すことになるであろう。
測結果で確立されたならば、次の答えるべき疑問は、ど
のようにしてチャンバ温度が波長トランジエントに影響
するかであった。この状態の温度に伴う変動は、他のレ
ーザ・パラメータに、最も顕著にはレーザエネルギに伴
って過去に判明している。レーザエネルギと類似の方法
で波長トランジエントが影響されるとしたら、音響的な
影響が重要な要因であるのかも知れない。ガス内の音速
は温度の平方根に依存するので、この形の関係で表現す
れば音響的な原因を示すことになるであろう。
【００１７】本出願人は、次に、２つのかなり異なるチ
ャンバ温度の下で、レーザ繰返数のある範囲に亘ってレ
ーザを作動させ、得られた曲線の比較を行った。前と同
じ４つのパラメータは、繰返数に対して計測され、約５
７℃の高温に対して、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び、
図８Ａに示されている。約３９℃の温度に対するものと
して、低温データが図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、及び、図
８Ｂに示されている。各図は、繰返数に関連する豊富な
構造と変動とを示しており、数ヘルツがプロットされた
パラメータに大幅な変化をもたらすことが可能である。
繰返数に伴うこれらの変動に音響との関連があるかどう
かを見るため、データは、低温データを適当にシフトさ
せてプロットすることもできる。しかし、最初に本出願
人は、２つのデータセットを互いにシフトさせないまま
プロットした。図９Ａは、図７Ａ及び図７Ｂを共にプロ
ットしたものを示す（濃いプロットは５７℃のデータを
表す）。結果には明白な相関がない。
ャンバ温度の下で、レーザ繰返数のある範囲に亘ってレ
ーザを作動させ、得られた曲線の比較を行った。前と同
じ４つのパラメータは、繰返数に対して計測され、約５
７℃の高温に対して、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び、
図８Ａに示されている。約３９℃の温度に対するものと
して、低温データが図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、及び、図
８Ｂに示されている。各図は、繰返数に関連する豊富な
構造と変動とを示しており、数ヘルツがプロットされた
パラメータに大幅な変化をもたらすことが可能である。
繰返数に伴うこれらの変動に音響との関連があるかどう
かを見るため、データは、低温データを適当にシフトさ
せてプロットすることもできる。しかし、最初に本出願
人は、２つのデータセットを互いにシフトさせないまま
プロットした。図９Ａは、図７Ａ及び図７Ｂを共にプロ
ットしたものを示す（濃いプロットは５７℃のデータを
表す）。結果には明白な相関がない。
【００１８】音速の差に起因するシフトを行った後の比
較が図９Ｂに示されている。これは、以下の比で増加し
た繰返数における３９℃のデータをプロットすることに
より行われた。
較が図９Ｂに示されている。これは、以下の比で増加し
た繰返数における３９℃のデータをプロットすることに
より行われた。
【００１９】
【００２０】温度に対するこのシフトは、実際上極めて
小さく、単に２．８％に過ぎないが、低温データに対し
て適用された場合、実質的に全ての構造がこの２つのデ
ータセット間で一致する。この２つのセット間で異なる
のは、単に３つの顕著なピークがあるに過ぎない。これ
らの特徴は、可能性としては別の現象に起因し得るが、
それらはやはり音響的なものであり、しかし、ある温度
では発生するものの他の温度では発生することのない、
異なる距離からのいくつかの反射の偶然の組合せに起因
するのかもしれない。
小さく、単に２．８％に過ぎないが、低温データに対し
て適用された場合、実質的に全ての構造がこの２つのデ
ータセット間で一致する。この２つのセット間で異なる
のは、単に３つの顕著なピークがあるに過ぎない。これ
らの特徴は、可能性としては別の現象に起因し得るが、
それらはやはり音響的なものであり、しかし、ある温度
では発生するものの他の温度では発生することのない、
異なる距離からのいくつかの反射の偶然の組合せに起因
するのかもしれない。
【００２１】図４Ａから図９Ｂに示されるデータは、バ
ーストの始めに発生する波長トランジエントがチャンバ
との音響的な干渉により劇的に影響され得ることを示
す。このデータはまた、低トランジエントに対する「最
適位置」を見出そうと試みることが困難であるかもしれ
ないということを示すが、それは、単に数度の温度変化
又は数ヘルツの繰返数の変化がトランジエントの大きな
シフトを引き起こすからである。熱交換器とチャンバ加
熱器とが稼働中の場合、空間温度勾配や急速なｄＴ／ｄ
ｔの事象を作り出し、状況は一層複雑なものになる。
ーストの始めに発生する波長トランジエントがチャンバ
との音響的な干渉により劇的に影響され得ることを示
す。このデータはまた、低トランジエントに対する「最
適位置」を見出そうと試みることが困難であるかもしれ
ないということを示すが、それは、単に数度の温度変化
又は数ヘルツの繰返数の変化がトランジエントの大きな
シフトを引き起こすからである。熱交換器とチャンバ加
熱器とが稼働中の場合、空間温度勾配や急速なｄＴ／ｄ
ｔの事象を作り出し、状況は一層複雑なものになる。
【００２２】（バーストモード作動の間の温度変動）３
００パルスのバーストの後半の間、レーザは定常状態条
件に近いが、しかし、各バーストにおける最初の約６０
パルスの間は、レーザの条件は定常状態からは程遠い。
電極１０及び１２の間の放電領域は、高さ約２０ｍｍ、
高さ４ｍｍ、及び、長さ８０ｃｍの容積である。放電の
間、約２ジュール（Ｊ）の電気エネルギは、３気圧の下
で初期温度が例えば５０℃の約９９％のネオンであるガ
スのこの容積内に入れられる。放電は、約４０ナノ秒と
いう極めて短時間に起きて激しい圧力波を起こし、それ
は循環ガスを通って放電領域からほぼ音速（約４７０メ
ートル／秒（ｍ／ｓ））で伝搬して出て行く。
００パルスのバーストの後半の間、レーザは定常状態条
件に近いが、しかし、各バーストにおける最初の約６０
パルスの間は、レーザの条件は定常状態からは程遠い。
電極１０及び１２の間の放電領域は、高さ約２０ｍｍ、
高さ４ｍｍ、及び、長さ８０ｃｍの容積である。放電の
間、約２ジュール（Ｊ）の電気エネルギは、３気圧の下
で初期温度が例えば５０℃の約９９％のネオンであるガ
スのこの容積内に入れられる。放電は、約４０ナノ秒と
いう極めて短時間に起きて激しい圧力波を起こし、それ
は循環ガスを通って放電領域からほぼ音速（約４７０メ
ートル／秒（ｍ／ｓ））で伝搬して出て行く。
【００２３】この２Ｊのエネルギはまた、放電のすぐ近
くにあるガスのスラッグの温度を増加させ、それは循環
ガスの速度の約４０ｍ／ｓでゆっくりと移動して放電領
域を出る。この加熱されたスラッグは、当初ほぼ放電容
積の大きさ（約７０ｃｍ×０．４ｃｍ×２ｃｍ）であ
る。この容積は約２０℃から、この定性的な例において
は約６０℃に加熱され、比較的ゆっくり膨張する。この
比較的ゆっくり膨張する加熱ガスのスラッグは、循環ガ
スにより電極間から押し出され、その結果、２キロヘル
ツ（ｋＨｚ）で作動するレーザの場合、あるパルスから
の今や平均温度約４２．６℃であるこの加熱スラッグ
は、次のパルスの時点で図１Ｂに示すように電極の約２
ｃｍ下流に中心がある。
くにあるガスのスラッグの温度を増加させ、それは循環
ガスの速度の約４０ｍ／ｓでゆっくりと移動して放電領
域を出る。この加熱されたスラッグは、当初ほぼ放電容
積の大きさ（約７０ｃｍ×０．４ｃｍ×２ｃｍ）であ
る。この容積は約２０℃から、この定性的な例において
は約６０℃に加熱され、比較的ゆっくり膨張する。この
比較的ゆっくり膨張する加熱ガスのスラッグは、循環ガ
スにより電極間から押し出され、その結果、２キロヘル
ツ（ｋＨｚ）で作動するレーザの場合、あるパルスから
の今や平均温度約４２．６℃であるこの加熱スラッグ
は、次のパルスの時点で図１Ｂに示すように電極の約２
ｃｍ下流に中心がある。
【００２４】図１に示されるような２ｋＨｚリソグラフ
ィ・レーザ用の一般的な送風機の速度においては、レー
ザガスは、約３０ミリ秒でチャンバ周囲に完全なループ
を作る。１分の上述のタイプの４２．５％使用率（すな
わち、２０００Ｈｚにおける３００パルスの１７０短バ
ーストでその後に９秒の停止時間が続く）に対して、放
電は、ガスに対して平均割合約１．７キロワット（ｋ
ｗ）（パルス当たり約２Ｊ）で熱を加えているであろ
う。扇風機は、実質的に一定の割合約５００Ｗで熱を加
え、熱交換器は、放電及び扇風機により加えられた熱の
大部分を１分の使用時間に亘り約一定の割合で除去す
る。
ィ・レーザ用の一般的な送風機の速度においては、レー
ザガスは、約３０ミリ秒でチャンバ周囲に完全なループ
を作る。１分の上述のタイプの４２．５％使用率（すな
わち、２０００Ｈｚにおける３００パルスの１７０短バ
ーストでその後に９秒の停止時間が続く）に対して、放
電は、ガスに対して平均割合約１．７キロワット（ｋ
ｗ）（パルス当たり約２Ｊ）で熱を加えているであろ
う。扇風機は、実質的に一定の割合約５００Ｗで熱を加
え、熱交換器は、放電及び扇風機により加えられた熱の
大部分を１分の使用時間に亘り約一定の割合で除去す
る。
【００２５】レーザ冷却システムに関する制御は、平均
ガス温度は、実現できる限り約４４℃などの一定温度近
くに維持するように設定される。しかしながら、熱は、
電極間に周期的（極めて短時間の間）に加えられ、ま
た、熱交換器において除去されるので、ガス温度は、か
なりチャンバ内で変化する。例えば、９秒の停止時間の
後における３００パルスのバーストの最初のパルスの前
のチャンバ内のガス温度は、チャンバ全体を通じて（例
えば）約４０℃（熱交換器全体を通じて小さなステップ
の温度勾配を伴う）で比較的一定であろう。この時点
で、熱は、熱交換器４０によりガスから抽出されてお
り、また、ガスに対して（この時点では）チャンバの幾
分温かな壁や他のチャンバの構造物により加えられてい
る。温度分布の大雑把な推定が図１Ａに示されている。
第２パルスの直前では、図１Ｂに示すように、電極の約
４ｃｍ下流の距離に対するガス温度は、約４２℃であろ
うが、電極上流のガス温度は、約４０℃であり続けるで
あろう。次の約４０パルスの直前、電極間及び電極上流
のガス温度は、約４０℃であり続け、下流のガス温度
は、約４２．６℃であり続けるであろうが、４２．６℃
のガスの容積は、レーザガスの加熱スラッグがレーザの
周囲に循環するので成長するであろう。図１Ｃは、第５
パルス直前のガス温度の大雑把な推定を示す。およそ第
３５から第４０パルスにおいて、ガスの上流温度は、バ
ーストの最初のパルスにより影響され始め、上流温度
は、図１Ｄに示すように約４２℃に増加することになろ
う。最初のパルスからのガスが２度目に電極を通過する
場合、それは約４２℃で、約２℃高くなり、最初のバー
ストとほぼ同じ量の熱を受領し、その温度が約４４．６
℃に上昇させられ、約３５から４０パルスに対しては、
図２Ｅに示すように、上流及び下流温度は、約４２℃及
び４４．６℃の比較的一定に留まるであろうし、その後
に上流及び下流の両方は、別の小さな段階的な温度増加
を見ることになろう。この過程は、各約４０パルスの段
階的増加がわずかに小さくなりながら続き、そのため、
最初の３００パルスバーストの最後のパルスの直前に、
上流温度は、約４２℃で、下流温度は、約４４．６℃で
ある。最初のバーストにすぐ続いて、停止時間０．１５
秒があり、その間、電極下流のガス温度は、上流温度約
４２℃にまでおおよそ減少し、その後、次の０．１５秒
全体に亘って、ガスの平均温度は、熱交換器により約２
℃だけ減少する（図１Ａから図１Ｆを通じて定性的に示
される温度変化は、１つの３００パルスバーストが継続
するわずか０．１５秒の間に極めて急速に起こるという
ことに留意されたい）。
ガス温度は、実現できる限り約４４℃などの一定温度近
くに維持するように設定される。しかしながら、熱は、
電極間に周期的（極めて短時間の間）に加えられ、ま
た、熱交換器において除去されるので、ガス温度は、か
なりチャンバ内で変化する。例えば、９秒の停止時間の
後における３００パルスのバーストの最初のパルスの前
のチャンバ内のガス温度は、チャンバ全体を通じて（例
えば）約４０℃（熱交換器全体を通じて小さなステップ
の温度勾配を伴う）で比較的一定であろう。この時点
で、熱は、熱交換器４０によりガスから抽出されてお
り、また、ガスに対して（この時点では）チャンバの幾
分温かな壁や他のチャンバの構造物により加えられてい
る。温度分布の大雑把な推定が図１Ａに示されている。
第２パルスの直前では、図１Ｂに示すように、電極の約
４ｃｍ下流の距離に対するガス温度は、約４２℃であろ
うが、電極上流のガス温度は、約４０℃であり続けるで
あろう。次の約４０パルスの直前、電極間及び電極上流
のガス温度は、約４０℃であり続け、下流のガス温度
は、約４２．６℃であり続けるであろうが、４２．６℃
のガスの容積は、レーザガスの加熱スラッグがレーザの
周囲に循環するので成長するであろう。図１Ｃは、第５
パルス直前のガス温度の大雑把な推定を示す。およそ第
３５から第４０パルスにおいて、ガスの上流温度は、バ
ーストの最初のパルスにより影響され始め、上流温度
は、図１Ｄに示すように約４２℃に増加することになろ
う。最初のパルスからのガスが２度目に電極を通過する
場合、それは約４２℃で、約２℃高くなり、最初のバー
ストとほぼ同じ量の熱を受領し、その温度が約４４．６
℃に上昇させられ、約３５から４０パルスに対しては、
図２Ｅに示すように、上流及び下流温度は、約４２℃及
び４４．６℃の比較的一定に留まるであろうし、その後
に上流及び下流の両方は、別の小さな段階的な温度増加
を見ることになろう。この過程は、各約４０パルスの段
階的増加がわずかに小さくなりながら続き、そのため、
最初の３００パルスバーストの最後のパルスの直前に、
上流温度は、約４２℃で、下流温度は、約４４．６℃で
ある。最初のバーストにすぐ続いて、停止時間０．１５
秒があり、その間、電極下流のガス温度は、上流温度約
４２℃にまでおおよそ減少し、その後、次の０．１５秒
全体に亘って、ガスの平均温度は、熱交換器により約２
℃だけ減少する（図１Ａから図１Ｆを通じて定性的に示
される温度変化は、１つの３００パルスバーストが継続
するわずか０．１５秒の間に極めて急速に起こるという
ことに留意されたい）。
【００２６】第２バーストの最初のパルスはまた、電極
下流の小容積内に約２．６℃の上昇を引き起こし、その
加熱された容積は、第２バーストの最初の数パルスの各
々に伴って成長する。上流温度は、上記の通り、約３５
から４０パルスの後でバーストの最初のパルスにより影
響された追加の増加で再び増加し始め、上流温度は、約
４２℃に上昇するであろう。最初のパルスからのガスが
最初のバーストとほぼ同じ量の熱を受け取って２回目に
電極を通過する場合、それは、約４４．６℃に上昇する
ことになり、約３５から４０パルスの間、上流及び下流
温度は、比較的一定の温度約４２℃及び４４．６℃に留
まり、その後、上流及び下流の両方は、別の小さな段階
的温度増加を見るであろう。この過程は、最初のバース
トにおいて説明した仕方で継続する。
下流の小容積内に約２．６℃の上昇を引き起こし、その
加熱された容積は、第２バーストの最初の数パルスの各
々に伴って成長する。上流温度は、上記の通り、約３５
から４０パルスの後でバーストの最初のパルスにより影
響された追加の増加で再び増加し始め、上流温度は、約
４２℃に上昇するであろう。最初のパルスからのガスが
最初のバーストとほぼ同じ量の熱を受け取って２回目に
電極を通過する場合、それは、約４４．６℃に上昇する
ことになり、約３５から４０パルスの間、上流及び下流
温度は、比較的一定の温度約４２℃及び４４．６℃に留
まり、その後、上流及び下流の両方は、別の小さな段階
的温度増加を見るであろう。この過程は、最初のバース
トにおいて説明した仕方で継続する。
【００２７】約５１秒の時間で１つのウェーハ処理に必
要とされる１７０バーストの各々の間、同じような温度
変化が発生する。この間、平均ガス温度は、約３℃だけ
上方にドリフトし、第１７０番目のバーストの最終パル
スの後で、ウェーハを交換するための停止時間９秒があ
り、その時、平均ガス温度は、約５℃降下して約４１℃
になる（上記説明は、そこから出発した）。図２Ｃは、
各バースト間が０．３秒で、８５バーストの後に９秒の
停止時間を持つ１０００Ｈｚで作動されるレーザの熱交
換器のすぐ上流に位置する超高速熱電対の温度記録を示
す。
要とされる１７０バーストの各々の間、同じような温度
変化が発生する。この間、平均ガス温度は、約３℃だけ
上方にドリフトし、第１７０番目のバーストの最終パル
スの後で、ウェーハを交換するための停止時間９秒があ
り、その時、平均ガス温度は、約５℃降下して約４１℃
になる（上記説明は、そこから出発した）。図２Ｃは、
各バースト間が０．３秒で、８５バーストの後に９秒の
停止時間を持つ１０００Ｈｚで作動されるレーザの熱交
換器のすぐ上流に位置する超高速熱電対の温度記録を示
す。
【００２８】（戻り圧力波位置における温度効果）この
様に、リソグラフィ用レーザの１分サイクル作動の間、
レーザガス温度の超高速の段階的小変化がある。過去、
これら小さな温度変化は、その変化が小さすぎて、放
電、レーザガスの化学的性質、又は、レーザ放電領域に
おける光学的特性に関していかなる直接の影響も持たな
いと考えられたので、特に重要とは考えられていなかっ
た。本出願人は、しかしながら、レーザが１０００Ｈｚ
を超える繰返数などの極めて高い繰返数の下で作動する
場合、これら小さな温度変化が、レーザ内で放電が引き
起こした圧力波（音波及び衝撃波）の速度に対する温度
の影響に起因して、レーザビーム品質上に極めて大きな
間接の影響を持つことができることを発見した。温度と
ＫｒＦ（主としてネオン）レーザガスにおける音速との
関係が図２Ｂに示されている。この関係は、平方根の関
係だが、レーザの運転範囲においては、ほとんど線形で
ある。図２Ｂから、ネオン温度における１℃の増加は、
音速を約０．８ｍ／ｓだけ増加させる。従って、バース
ト開始に続く最初の約５ミリ秒の間に発生する下流ガス
温度の約３℃の増加は、速度を約２．４ｍ／ｓだけ増加
させることになり、その速度により、特定パルスの圧力
波からの反響は放電領域に戻る。
様に、リソグラフィ用レーザの１分サイクル作動の間、
レーザガス温度の超高速の段階的小変化がある。過去、
これら小さな温度変化は、その変化が小さすぎて、放
電、レーザガスの化学的性質、又は、レーザ放電領域に
おける光学的特性に関していかなる直接の影響も持たな
いと考えられたので、特に重要とは考えられていなかっ
た。本出願人は、しかしながら、レーザが１０００Ｈｚ
を超える繰返数などの極めて高い繰返数の下で作動する
場合、これら小さな温度変化が、レーザ内で放電が引き
起こした圧力波（音波及び衝撃波）の速度に対する温度
の影響に起因して、レーザビーム品質上に極めて大きな
間接の影響を持つことができることを発見した。温度と
ＫｒＦ（主としてネオン）レーザガスにおける音速との
関係が図２Ｂに示されている。この関係は、平方根の関
係だが、レーザの運転範囲においては、ほとんど線形で
ある。図２Ｂから、ネオン温度における１℃の増加は、
音速を約０．８ｍ／ｓだけ増加させる。従って、バース
ト開始に続く最初の約５ミリ秒の間に発生する下流ガス
温度の約３℃の増加は、速度を約２．４ｍ／ｓだけ増加
させることになり、その速度により、特定パルスの圧力
波からの反響は放電領域に戻る。
【００２９】本出願人の試験において、圧力波が約４ｍ
ｍの（圧力前面の）厚み、すなわち、約４ｍｍの放電領
域の厚みを持つことが分かったので、圧力波反響の戻る
時間は極めて重要であることが可能である。波の低圧部
分と高圧部分との間の差は、約０．０３から０．０７気
圧、すなわち、チャンバ圧力の約１から２％である。次
のパルスの約４０ナノ秒の時間以外であれば、圧力波が
放電領域を通っていつ反響して戻っても、何の問題も引
き起さない。問題が引き起こされるのは、特定の放電か
らの高パルス繰返数レーザにおける戻り圧力波が、次の
パルスの時刻にちょうど放電領域を通過する場合であ
る。反響パルスが、放電領域に亘って正確に中心にある
場合、その低圧部分は領域の片側にあり、高圧部分はそ
の反対側になるであろう。結果は、放電領域の片側で
３．０１５気圧などのガス圧力であり、反対側では、
２．９８５気圧である。
ｍの（圧力前面の）厚み、すなわち、約４ｍｍの放電領
域の厚みを持つことが分かったので、圧力波反響の戻る
時間は極めて重要であることが可能である。波の低圧部
分と高圧部分との間の差は、約０．０３から０．０７気
圧、すなわち、チャンバ圧力の約１から２％である。次
のパルスの約４０ナノ秒の時間以外であれば、圧力波が
放電領域を通っていつ反響して戻っても、何の問題も引
き起さない。問題が引き起こされるのは、特定の放電か
らの高パルス繰返数レーザにおける戻り圧力波が、次の
パルスの時刻にちょうど放電領域を通過する場合であ
る。反響パルスが、放電領域に亘って正確に中心にある
場合、その低圧部分は領域の片側にあり、高圧部分はそ
の反対側になるであろう。結果は、放電領域の片側で
３．０１５気圧などのガス圧力であり、反対側では、
２．９８５気圧である。
【００３０】３気圧のほとんどがネオンであるレーザガ
スの屈折率は、約１．０００２０１である。放電領域全
体に亘って圧力に１％の勾配があると、結果として屈折
率は、領域の片側で約１．０００２０２となり、反対側
では１．０００２００となるであろう。このことは、レ
ーザを出て行くレーザビームの方向を顕著に変化させる
影響を及ぼすことになるであろう。従って、本出願人
は、これら圧力波がほぼ間違いなくバーストモード運転
中に実際に見られる±０．１ｐｍの波長チャープの大部
分に対する原因であると判断した。
スの屈折率は、約１．０００２０１である。放電領域全
体に亘って圧力に１％の勾配があると、結果として屈折
率は、領域の片側で約１．０００２０２となり、反対側
では１．０００２００となるであろう。このことは、レ
ーザを出て行くレーザビームの方向を顕著に変化させる
影響を及ぼすことになるであろう。従って、本出願人
は、これら圧力波がほぼ間違いなくバーストモード運転
中に実際に見られる±０．１ｐｍの波長チャープの大部
分に対する原因であると判断した。
【００３１】（バーストモード運転中のパルスエネルギ
・チャープと波長チャープ）数年来、リソグラフィ用エ
キシマレーザの使用者は、バーストモード運転中、レー
ザビーム・パラメータ、特にパルスエネルギ及び波長の
小さな変動を経験してきた。変動の最大のものは、常に
ではないが普通は、バーストの始め、及び／又は、バー
スト開始のほぼ１循環後（１０００Ｈｚレーザでは約３
０ミリ秒）に発生する。これら「チャープ」変動は、パ
ターンに従うように見えたが、しかし、そのパターンは
予測困難であり、レーザ・チャンバや作動条件が違うと
異なっている。これらの変動の原因又は複数の原因に関
して多くの推測が存在してきたが、原因に関する確定し
た意見の一致はなかった。
・チャープと波長チャープ）数年来、リソグラフィ用エ
キシマレーザの使用者は、バーストモード運転中、レー
ザビーム・パラメータ、特にパルスエネルギ及び波長の
小さな変動を経験してきた。変動の最大のものは、常に
ではないが普通は、バーストの始め、及び／又は、バー
スト開始のほぼ１循環後（１０００Ｈｚレーザでは約３
０ミリ秒）に発生する。これら「チャープ」変動は、パ
ターンに従うように見えたが、しかし、そのパターンは
予測困難であり、レーザ・チャンバや作動条件が違うと
異なっている。これらの変動の原因又は複数の原因に関
して多くの推測が存在してきたが、原因に関する確定し
た意見の一致はなかった。
【００３２】エネルギ・チャープ問題は、主としてレー
ザエネルギ制御システムを使用する２つの仕方で取扱わ
れてきた。第１に、レーザに対するこのエネルギ制御シ
ステムが十分に高速で、所定のパルスのエネルギは、直
前のパルスを含む先行パルスについて計測を行ったエネ
ルギに基づきフィードバック技法を使用して調節するこ
とができる。第２に、コンピュータ制御装置は、エネル
ギ・チャープのパターンを知り、目標とする個々のパル
スエネルギとバーストにおける全体「線量」エネルギを
作り出すため、これらのパターンを考慮に入れて放電電
圧を調節するように教えられる。エネルギ・チャープの
能動的制御を処理する過程は、米国特許第６，００５，
８７９号で説明されており、本明細書において参照され
る。
ザエネルギ制御システムを使用する２つの仕方で取扱わ
れてきた。第１に、レーザに対するこのエネルギ制御シ
ステムが十分に高速で、所定のパルスのエネルギは、直
前のパルスを含む先行パルスについて計測を行ったエネ
ルギに基づきフィードバック技法を使用して調節するこ
とができる。第２に、コンピュータ制御装置は、エネル
ギ・チャープのパターンを知り、目標とする個々のパル
スエネルギとバーストにおける全体「線量」エネルギを
作り出すため、これらのパターンを考慮に入れて放電電
圧を調節するように教えられる。エネルギ・チャープの
能動的制御を処理する過程は、米国特許第６，００５，
８７９号で説明されており、本明細書において参照され
る。
【００３３】波長の計測は、エネルギ計測より時間が長
くかかり、使用される現行の波長選択機構は、放電電圧
制御よりも低速であるので、波長チャープの能動的制御
は更に難しい。過去において、波長チャープは、エネル
ギ・チャープよりも一層不規則で、予期しがたいもので
あった。しかしながら、チャープの最も不規則な部分に
関する主要原因の本出願人による発見に基づき、本出願
人は、放電領域を横切る圧力波の衝撃を減少させるため
に、レーザ・チャンバ内部を変更することにより、チャ
ープを最小にする方法を工夫することができた。このこ
とにより残ったのは、能動的制御をより一層可能にす
る、より明らかで予期可能なチャープである。構造的変
更及び能動的制御技法の両方は、以下に説明される。
くかかり、使用される現行の波長選択機構は、放電電圧
制御よりも低速であるので、波長チャープの能動的制御
は更に難しい。過去において、波長チャープは、エネル
ギ・チャープよりも一層不規則で、予期しがたいもので
あった。しかしながら、チャープの最も不規則な部分に
関する主要原因の本出願人による発見に基づき、本出願
人は、放電領域を横切る圧力波の衝撃を減少させるため
に、レーザ・チャンバ内部を変更することにより、チャ
ープを最小にする方法を工夫することができた。このこ
とにより残ったのは、能動的制御をより一層可能にす
る、より明らかで予期可能なチャープである。構造的変
更及び能動的制御技法の両方は、以下に説明される。
【００３４】（１度の角度が作り出す差異）図１Ａから
図１Ｆに示すように、約２から３℃の温度の振れは、約
５ミリ秒のような数ミリ秒の時間スケールでレーザガス
内に発生する。チャープ変動もまた数ミリ秒の範囲にあ
る。ここで、レーザが２０００Ｈｚのパルス周波数で作
動していると仮定する。各パルス間に４５℃でレーザガ
ス内を音（４６６ｍ／ｓ）が伝播する距離は、約２３．
３０ｃｍであり、４７℃でレーザガス内を音（４６７．
６ｍ／ｓ）が伝播する距離は、約２３．３８ｃｍであ
る。従って、電極下流のレーザガスが温度４５℃であ
り、直前のパルスから戻っている圧力波が放電領域のす
ぐ下流に位置する（そしてビームのいかなる乱れも引き
起こしていない）場合、ガス温度が４７℃に増加するこ
とにより、圧力波の縁部を約０．８ｍｍだけ放電領域の
中に位置するであろうし、更に２℃の上昇があると、波
の縁部を放電領域のほぼ中央に移動することになる。従
って、２０００Ｈｚにおいて直前パルスからの戻り圧力
波の位置は、温度変化が２℃あるたびに約０．８ｍｍ移
動する。１０００Ｈｚにおいて圧力波の位置は、温度変
化が１℃あるたびに約０．８ｍｍ移動する。直前のパル
スより前のパルスから戻る圧力波については、位置変化
は比例して大きくなる。
図１Ｆに示すように、約２から３℃の温度の振れは、約
５ミリ秒のような数ミリ秒の時間スケールでレーザガス
内に発生する。チャープ変動もまた数ミリ秒の範囲にあ
る。ここで、レーザが２０００Ｈｚのパルス周波数で作
動していると仮定する。各パルス間に４５℃でレーザガ
ス内を音（４６６ｍ／ｓ）が伝播する距離は、約２３．
３０ｃｍであり、４７℃でレーザガス内を音（４６７．
６ｍ／ｓ）が伝播する距離は、約２３．３８ｃｍであ
る。従って、電極下流のレーザガスが温度４５℃であ
り、直前のパルスから戻っている圧力波が放電領域のす
ぐ下流に位置する（そしてビームのいかなる乱れも引き
起こしていない）場合、ガス温度が４７℃に増加するこ
とにより、圧力波の縁部を約０．８ｍｍだけ放電領域の
中に位置するであろうし、更に２℃の上昇があると、波
の縁部を放電領域のほぼ中央に移動することになる。従
って、２０００Ｈｚにおいて直前パルスからの戻り圧力
波の位置は、温度変化が２℃あるたびに約０．８ｍｍ移
動する。１０００Ｈｚにおいて圧力波の位置は、温度変
化が１℃あるたびに約０．８ｍｍ移動する。直前のパル
スより前のパルスから戻る圧力波については、位置変化
は比例して大きくなる。
【００３５】（圧力波の緩和）圧力波の影響を緩和する
ため、多くの技法を使用することができる。幾つかのそ
のような技法は、米国特許第５，９７８，４０５号に説
明されており、本明細書において参照されている。これ
らは、前記特許の図５Ａから図５Ｄに示されるような、
圧力波を下向きにチャンバ底部内に反射するために置か
れた角度のついた反射装置を含む。
ため、多くの技法を使用することができる。幾つかのそ
のような技法は、米国特許第５，９７８，４０５号に説
明されており、本明細書において参照されている。これ
らは、前記特許の図５Ａから図５Ｄに示されるような、
圧力波を下向きにチャンバ底部内に反射するために置か
れた角度のついた反射装置を含む。
【００３６】（様々な形状の歯を持つ鋸歯状バッフル）
本発明の第１の好ましい実施形態が図１１Ａ及び図１１
Ｂに示されている。図１１Ａは、位置６０、６２、及
び、６４においてチャンバの壁に、また、６６及び６８
において上隅にねじで取り付けられたバッフルを持つレ
ーザ・チャンバの断面を示す。このバッフルは、バッフ
ル６０のエンド・ビューである図１１Ｂに示すように様
々な形状の歯を持つ鋸歯状の断面を持つ。バッフル６０
の部分の詳細図（図１１Ｂ１及び図１１Ｂ２）に示すよ
うに、歯のピッチは、０．３９０インチから０．５９０
インチに変化し、歯の高さは、０．１２０インチから
０．２８０インチに変化する。歯は、ほぼガス流の方向
に向けて、レーザビームの方向と放電領域の長手寸法と
に対して直角に並べられる。この好ましい実施形態にお
いて、バッフル材料は、２０ゲージのニッケルメッキさ
れたアルミニウムシートである。このバッフル設計は、
放電が作りだした圧力波を分散させるのに極めて効果的
である。この設計は、放電領域の長手方向に対して直角
方向への反射を最小にしつつ、多くの方向に波を反射す
る。その結果は、もし任意の特定パルスからの音響エネ
ルギが放電領域に戻ったら、又は、戻った時、その波の
エネルギ（又は、圧力の乱れ）は、極めて多数の小片へ
と小分けされることである。
本発明の第１の好ましい実施形態が図１１Ａ及び図１１
Ｂに示されている。図１１Ａは、位置６０、６２、及
び、６４においてチャンバの壁に、また、６６及び６８
において上隅にねじで取り付けられたバッフルを持つレ
ーザ・チャンバの断面を示す。このバッフルは、バッフ
ル６０のエンド・ビューである図１１Ｂに示すように様
々な形状の歯を持つ鋸歯状の断面を持つ。バッフル６０
の部分の詳細図（図１１Ｂ１及び図１１Ｂ２）に示すよ
うに、歯のピッチは、０．３９０インチから０．５９０
インチに変化し、歯の高さは、０．１２０インチから
０．２８０インチに変化する。歯は、ほぼガス流の方向
に向けて、レーザビームの方向と放電領域の長手寸法と
に対して直角に並べられる。この好ましい実施形態にお
いて、バッフル材料は、２０ゲージのニッケルメッキさ
れたアルミニウムシートである。このバッフル設計は、
放電が作りだした圧力波を分散させるのに極めて効果的
である。この設計は、放電領域の長手方向に対して直角
方向への反射を最小にしつつ、多くの方向に波を反射す
る。その結果は、もし任意の特定パルスからの音響エネ
ルギが放電領域に戻ったら、又は、戻った時、その波の
エネルギ（又は、圧力の乱れ）は、極めて多数の小片へ
と小分けされることである。
【００３７】図１１Ｃ１から図１１Ｃ４は、本出願人に
より行われた試験の結果を示し、本出願人は、図１１Ｂ
に示す精密さはないものの、ほぼ図１１Bに示すように
形成されたアルミニウム・プレートを用い、ほぼ図１１
Ａに示すように壁を１列に並べた。図１１Ｃ２に示すこ
の試験からの結果は、熱交換器及び扇風機バッフル上の
隅に位置する角度のついた金属拡散プレートを含む、図
１に示す設計のチャンバを使用して得られた図１１Ｃ１
に示されるデータに比較して、波長の乱れに関して約２
倍の改善である。唯一の主要な乱れは、約１９４０Ｈｚ
で発生する。約１９４０Ｈｚでのこの大きな乱れは、７
０で示すように、下流側壁の上半分にほぼ図１１Ｂ、１
１Ｂ１、及び、１１Ｂ２に示す形状のバッフルを置くこ
とにより図１１Ｃ３に示すように大きく減少した。同じ
ようなバッフル７２を上流側壁上に装着することで、図
１１Ｃ４に示す通り、更なる改善結果がもたらされた。
より行われた試験の結果を示し、本出願人は、図１１Ｂ
に示す精密さはないものの、ほぼ図１１Bに示すように
形成されたアルミニウム・プレートを用い、ほぼ図１１
Ａに示すように壁を１列に並べた。図１１Ｃ２に示すこ
の試験からの結果は、熱交換器及び扇風機バッフル上の
隅に位置する角度のついた金属拡散プレートを含む、図
１に示す設計のチャンバを使用して得られた図１１Ｃ１
に示されるデータに比較して、波長の乱れに関して約２
倍の改善である。唯一の主要な乱れは、約１９４０Ｈｚ
で発生する。約１９４０Ｈｚでのこの大きな乱れは、７
０で示すように、下流側壁の上半分にほぼ図１１Ｂ、１
１Ｂ１、及び、１１Ｂ２に示す形状のバッフルを置くこ
とにより図１１Ｃ３に示すように大きく減少した。同じ
ようなバッフル７２を上流側壁上に装着することで、図
１１Ｃ４に示す通り、更なる改善結果がもたらされた。
【００３８】図１１Ｃ１から１１Ｃ４に波長トランジエ
ントデータがプロットされていることに注意されたい。
これらプロットされた値は、１００パルスバーストの最
初の３０パルスの線中心波長平均と最後の３０パルスの
線中心波長平均との間の差を示す。上記及び図１１Ｃ４
において説明されたバッフル配列を使用するこのレーザ
に対して、ほとんど全てのデータ点は、約±０．０２ｐ
ｍの範囲に入り、図１１Ｃ１に示されるデータに比較す
ると驚嘆すべき改善である。また、最初の３０パルス
（２０００Ｈｚのバーストの最初の１５ミリ秒、及び、
１５００Ｈｚのバーストの最初の２０ミリ秒を示す）
が、平均においてバーストの平衡状態波長よりも約０．
０２６ｐｍ短い波長であることに注意されたい。一般
に、波長に対する通常のバーストパターンは、バースト
開始の後約７から１０ミリ秒で低い点に低下し、その後
徐々に上昇する。約２０ミリ秒の後、中心線波長（平均
の）は、実質的に平衡状態（すなわち、０．０ｐｍに中
心がある）である。この平均は、バーストの最初の約７
から１０ミリ秒の間にミラー１４を予同調することによ
り、上方にずらして約ゼロにすることもできる。レーザ
の波長制御装置は、基本的に稼働中に、予同調の最善の
程度を知るようにプログラムできることが好ましい。
ントデータがプロットされていることに注意されたい。
これらプロットされた値は、１００パルスバーストの最
初の３０パルスの線中心波長平均と最後の３０パルスの
線中心波長平均との間の差を示す。上記及び図１１Ｃ４
において説明されたバッフル配列を使用するこのレーザ
に対して、ほとんど全てのデータ点は、約±０．０２ｐ
ｍの範囲に入り、図１１Ｃ１に示されるデータに比較す
ると驚嘆すべき改善である。また、最初の３０パルス
（２０００Ｈｚのバーストの最初の１５ミリ秒、及び、
１５００Ｈｚのバーストの最初の２０ミリ秒を示す）
が、平均においてバーストの平衡状態波長よりも約０．
０２６ｐｍ短い波長であることに注意されたい。一般
に、波長に対する通常のバーストパターンは、バースト
開始の後約７から１０ミリ秒で低い点に低下し、その後
徐々に上昇する。約２０ミリ秒の後、中心線波長（平均
の）は、実質的に平衡状態（すなわち、０．０ｐｍに中
心がある）である。この平均は、バーストの最初の約７
から１０ミリ秒の間にミラー１４を予同調することによ
り、上方にずらして約ゼロにすることもできる。レーザ
の波長制御装置は、基本的に稼働中に、予同調の最善の
程度を知るようにプログラムできることが好ましい。
【００３９】従来技術のステッパ・モータ１５を使用し
て得ることのできる最も小さい段階的移動は、約０．０
５ｐｍの中心線波長変化を作り出す。この特定のレーザ
にとって、最初の７ミリ秒に対する０．０５ｐｍの段階
的変化は、波長トランジエント値を平均で約ゼロに増加
するであろう。一般的な従来技術同調ミラーは、約５か
ら７ミリ秒の待ち時間で作動するので、その定常状態位
置（パルスを開始して約３０ミリ秒の後、目標とする中
心線波長を作り出すための位置）に約５から７ミリ秒前
もって戻るようミラーに対して指令するように、レーザ
制御装置はプログラムすることができる。最善の結果を
得るために、機械的及び電気的改善が従来技術の波長制
御に対して成されるべきである。より一層高速で精密な
制御のために、ミラー駆動装置に対して圧電性の駆動シ
ステムを加えることができ、それは速度と精度の必要な
増加をもたらすであろう。高速で精密な同調を行う圧電
の助けを持つ従来技術のステッパ・モータ配列を組み込
んだ同調ミラー駆動システムの好ましい設計は、図１
２、図１２Ａ、及び、図１２Ｂに示されている。この配
列により、波長の大きく緩な変化は、ステッパ・モータ
を使用してもたらされ、小さく高速の変化は、圧電スタ
ックを使用してもたらされる。
て得ることのできる最も小さい段階的移動は、約０．０
５ｐｍの中心線波長変化を作り出す。この特定のレーザ
にとって、最初の７ミリ秒に対する０．０５ｐｍの段階
的変化は、波長トランジエント値を平均で約ゼロに増加
するであろう。一般的な従来技術同調ミラーは、約５か
ら７ミリ秒の待ち時間で作動するので、その定常状態位
置（パルスを開始して約３０ミリ秒の後、目標とする中
心線波長を作り出すための位置）に約５から７ミリ秒前
もって戻るようミラーに対して指令するように、レーザ
制御装置はプログラムすることができる。最善の結果を
得るために、機械的及び電気的改善が従来技術の波長制
御に対して成されるべきである。より一層高速で精密な
制御のために、ミラー駆動装置に対して圧電性の駆動シ
ステムを加えることができ、それは速度と精度の必要な
増加をもたらすであろう。高速で精密な同調を行う圧電
の助けを持つ従来技術のステッパ・モータ配列を組み込
んだ同調ミラー駆動システムの好ましい設計は、図１
２、図１２Ａ、及び、図１２Ｂに示されている。この配
列により、波長の大きく緩な変化は、ステッパ・モータ
を使用してもたらされ、小さく高速の変化は、圧電スタ
ックを使用してもたらされる。
【００４０】（金網保持装置のＡｌ2Ｏ3繊維）本発明の
好ましい実施形態は、図１０Ａの５０及び５２で示す断
面形状を持つ、容器を形成する金網保持装置に収容され
た不織で緩やかに詰められた酸化アルミニウム（Ａｌ2
Ｏ3）繊維から成る圧力波吸収装置を利用する。これら
の保持装置は、チャンバの長さに及ぶ。この繊維は、ペ
ンシルバニア州バーウィン所在のグッドフェロー・コー
ポレーションにより供給される部品番号Ａｌ ６３３７
９０である。約６０グラムの材料が、図１０Ａに示すよ
うに置かれた。金網は、１ｍｍ直径の線で形成されたア
ルミニウムの金網で、１ｃｍの格子を持つ。材料は、パ
ルス周波数範囲１５００Ｈｚから２０００Ｈｚに亘って
ＫｒＦレーザを作動させることにより、また、結果を、
図１に示されるタイプの隅反射装置を持つ同じチャンバ
を使用する類似データと比較することにより、試験され
た。主としてガス流を改善するため、陽極支持バーは、
図１の陽極支持バーと比べると変更された。結果は図１
０Ｂに比較される。このトランジエントデータは、薄い
線で示される従来技術のデータに比較して濃い線で示さ
れている。このＡｌ2Ｏ3繊維は、波長トランジエント効
果を大いに減少させる。
好ましい実施形態は、図１０Ａの５０及び５２で示す断
面形状を持つ、容器を形成する金網保持装置に収容され
た不織で緩やかに詰められた酸化アルミニウム（Ａｌ2
Ｏ3）繊維から成る圧力波吸収装置を利用する。これら
の保持装置は、チャンバの長さに及ぶ。この繊維は、ペ
ンシルバニア州バーウィン所在のグッドフェロー・コー
ポレーションにより供給される部品番号Ａｌ ６３３７
９０である。約６０グラムの材料が、図１０Ａに示すよ
うに置かれた。金網は、１ｍｍ直径の線で形成されたア
ルミニウムの金網で、１ｃｍの格子を持つ。材料は、パ
ルス周波数範囲１５００Ｈｚから２０００Ｈｚに亘って
ＫｒＦレーザを作動させることにより、また、結果を、
図１に示されるタイプの隅反射装置を持つ同じチャンバ
を使用する類似データと比較することにより、試験され
た。主としてガス流を改善するため、陽極支持バーは、
図１の陽極支持バーと比べると変更された。結果は図１
０Ｂに比較される。このトランジエントデータは、薄い
線で示される従来技術のデータに比較して濃い線で示さ
れている。このＡｌ2Ｏ3繊維は、波長トランジエント効
果を大いに減少させる。
【００４１】使用し得る別の吸収性で不織の繊維材料
は、ジルコニア及び８パーセントのイットリウムから成
る。これらの材料は、極めて大きな表面積をもたらすの
で、フッ素による侵蝕は特有な問題であり、繊維がフッ
素侵蝕に対して抵抗性を持つことが重要である。他の可
能性としては、圧力波は伝達するが、フッ素を繊維から
遠ざけておくであろう極めて薄いバッグ内に繊維を集め
ることである。
は、ジルコニア及び８パーセントのイットリウムから成
る。これらの材料は、極めて大きな表面積をもたらすの
で、フッ素による侵蝕は特有な問題であり、繊維がフッ
素侵蝕に対して抵抗性を持つことが重要である。他の可
能性としては、圧力波は伝達するが、フッ素を繊維から
遠ざけておくであろう極めて薄いバッグ内に繊維を集め
ることである。
【００４２】（温度を考慮した緩和）本発明の重要な新
発見は、チャンバ周囲に跳ね返る圧力波の位置変化によ
る温度変化の影響である。例えば、もしガス温度条件が
一定に保持され得るならば、圧力波は深刻な問題にはな
らない。たとえ各パルスの戻り波が放電領域の真上か、
又は、部分的上方に集中されたとしても、それが行う全
ては、放電領域のガスの屈折率への影響である。このこ
とは、ＬＮＰに向かっているビームに若干の角度をつ
け、このビームの角度付けを補正しない限り、出力波長
に影響するであろう。しかしながら、ビームへの一定の
角度付けは、レーザの通常のフィードバック制御装置に
より自動的に補正される筈であり、それは、単に同調ミ
ラー１４の位置を調節して目標とする波長を作り出すよ
うにする。すなわち、圧力波の位置を急速に変えるの
は、急速に変化するレーザガス温度であり、それが問題
を引き起こす。
発見は、チャンバ周囲に跳ね返る圧力波の位置変化によ
る温度変化の影響である。例えば、もしガス温度条件が
一定に保持され得るならば、圧力波は深刻な問題にはな
らない。たとえ各パルスの戻り波が放電領域の真上か、
又は、部分的上方に集中されたとしても、それが行う全
ては、放電領域のガスの屈折率への影響である。このこ
とは、ＬＮＰに向かっているビームに若干の角度をつ
け、このビームの角度付けを補正しない限り、出力波長
に影響するであろう。しかしながら、ビームへの一定の
角度付けは、レーザの通常のフィードバック制御装置に
より自動的に補正される筈であり、それは、単に同調ミ
ラー１４の位置を調節して目標とする波長を作り出すよ
うにする。すなわち、圧力波の位置を急速に変えるの
は、急速に変化するレーザガス温度であり、それが問題
を引き起こす。
【００４３】（温度を一定に保つ方法）波長チャープ問
題は、ガス温度を一定に保つことで補正できる。このこ
とは、レーザを連続的に作動させることで、容易に行う
ことができる。連続運転の下では、チャープは消滅す
る。この対処法に伴う問題は、集積回路製造業者がレー
ザの連続運転を欲しないことである。連続運転を行うと
運転コストをかなり増加させるであろう。連続運転は、
波長チャープに対する目標とする解決方法ではないが、
一般にビーム品質を顕著に改善する１つの解決方法であ
る。
題は、ガス温度を一定に保つことで補正できる。このこ
とは、レーザを連続的に作動させることで、容易に行う
ことができる。連続運転の下では、チャープは消滅す
る。この対処法に伴う問題は、集積回路製造業者がレー
ザの連続運転を欲しないことである。連続運転を行うと
運転コストをかなり増加させるであろう。連続運転は、
波長チャープに対する目標とする解決方法ではないが、
一般にビーム品質を顕著に改善する１つの解決方法であ
る。
【００４４】（連続運転）各バースト間の停止時間がバ
ーストの長さにほぼ等しいことから、連続的に作動する
１つのレーザを、２つのステッパ又は走査機用の光源と
して使用するのは経済的である可能性がある。このこと
は、レーザ出力ビームを２つのリソグラフィ用機械の間
で切換えるために高速の光学的スイッチを必要とする
し、また、運転を大いに複雑化する筈だが、ある極めて
自動化された状況において、そのような装置は、コスト
的に有効であり得る。レーザビームを迅速に切換える１
つの技法は、米国特許第５，８５２，６２１号で説明さ
れている。この装置の利点（多くの重大な欠点に対して
比較されるべきである）は、レーザの連続的運転に基づ
いてビーム品質を最適化する可能性があることである。
ーストの長さにほぼ等しいことから、連続的に作動する
１つのレーザを、２つのステッパ又は走査機用の光源と
して使用するのは経済的である可能性がある。このこと
は、レーザ出力ビームを２つのリソグラフィ用機械の間
で切換えるために高速の光学的スイッチを必要とする
し、また、運転を大いに複雑化する筈だが、ある極めて
自動化された状況において、そのような装置は、コスト
的に有効であり得る。レーザビームを迅速に切換える１
つの技法は、米国特許第５，８５２，６２１号で説明さ
れている。この装置の利点（多くの重大な欠点に対して
比較されるべきである）は、レーザの連続的運転に基づ
いてビーム品質を最適化する可能性があることである。
【００４５】連続的運転に代わるのは、レーザが照射し
ていない時にガスに熱を加えるため、電極の近くに熱源
を準備することである。このことは、温度サイクルがミ
リ秒の範囲なので、超高速の熱源を必要とする筈であ
る。１つの対処法は、図１２に示すように、単に熱をも
たらすのみで何らレーザとして働くことのない電極９０
を現存する電極のすぐ下流に設置することであろう。市
販されている他の超高速作動加熱器も温度トランジエン
トを最小にするために使用できるであろう。
ていない時にガスに熱を加えるため、電極の近くに熱源
を準備することである。このことは、温度サイクルがミ
リ秒の範囲なので、超高速の熱源を必要とする筈であ
る。１つの対処法は、図１２に示すように、単に熱をも
たらすのみで何らレーザとして働くことのない電極９０
を現存する電極のすぐ下流に設置することであろう。市
販されている他の超高速作動加熱器も温度トランジエン
トを最小にするために使用できるであろう。
【００４６】別の対処法は、極めて大きな表面積を持つ
受動的なヒート・シンクを、好ましくは電極のすぐ下流
に準備することである。このヒート・シンクは、レーザ
が照射している場合、ガスから熱を吸収し、停止時間の
間はガスに対して熱を加えることであろう。これは、バ
ーストモード作動の間の温度の振れをかなり減少させる
効果を持ち、従って、反射圧力波が伝搬する距離の変化
を減少させることであろう。主として圧力波を吸収する
ためにチャンバ内に置かれた上記の不織繊維は、温度の
振れを穏やかにする追加の利点をもたらす。繊維の質量
は、レーザガスの約５０グラムに比較して約６０グラム
であり、Ａｌ2Ｏ3の比熱は、レーザガスの比熱よりも大
である。温度差がある場合、繊維とガスとの間で熱は極
めて急速に転移され、従って繊維は、レーザ・チャンバ
内の温度の振れ（図２Ｇに示すものなど）を緩和する傾
向にある。
受動的なヒート・シンクを、好ましくは電極のすぐ下流
に準備することである。このヒート・シンクは、レーザ
が照射している場合、ガスから熱を吸収し、停止時間の
間はガスに対して熱を加えることであろう。これは、バ
ーストモード作動の間の温度の振れをかなり減少させる
効果を持ち、従って、反射圧力波が伝搬する距離の変化
を減少させることであろう。主として圧力波を吸収する
ためにチャンバ内に置かれた上記の不織繊維は、温度の
振れを穏やかにする追加の利点をもたらす。繊維の質量
は、レーザガスの約５０グラムに比較して約６０グラム
であり、Ａｌ2Ｏ3の比熱は、レーザガスの比熱よりも大
である。温度差がある場合、繊維とガスとの間で熱は極
めて急速に転移され、従って繊維は、レーザ・チャンバ
内の温度の振れ（図２Ｇに示すものなど）を緩和する傾
向にある。
【００４７】（空間的に変動する温度）放電領域の長手
方向のガス温度変動を改善する圧力波分散の別法であ
る。これを行う１つの容易な方法は、チャンバの長さ全
体に亘ってかなりの勾配を作り出すのに十分な低い流量
で１つの流水水冷式熱交換器を使用することである。例
えば、約６リットル／メートル（ｌ／ｍ）の水の流量
は、約４０℃のΔＴを作り出すであろう。この４０℃の
勾配は、レーザガスによりかなり拾われることになり、
その結果、チャンバの一端部における最も早期の反射
は、放電領域に到着して戻り、それは、他端部における
最も早期の反射の約１．５ｃｍ前方である。別の対処法
は、放電領域に戻る圧力波の断片化を支援する目的で、
温度が異なる幾つかの領域をチャンバの長さに沿って作
り出すために、熱交換フィンの寸法をその熱交換の長さ
に沿って変更することである。好ましい設計が図２０に
示されている。この熱交換器は、領域から領域へ、少な
くとも１０℃の温度変動を作り出すように設計されるべ
きである。上で示したように、２０００Ｈｚにおいて反
射波は、温度が２℃減少するごとに少なくとも約０．８
ｍｍ遅延することになり、それで高温領域からの反射
は、１０℃低い領域からの兄弟波が放電領域に到着する
前に、ほとんど（少なくとも）が放電領域を通過するこ
とになる。別の対処法は、冷却水チューブからのフィン
の絶縁部分は別として、熱交換の長さに沿って、同じ寸
法のフィンを準備することであり、その結果、これらの
フィンは、受動的なヒート・シンクとしての働きをし、
時間平均された温度で流れ領域を保持する傾向にある。
方向のガス温度変動を改善する圧力波分散の別法であ
る。これを行う１つの容易な方法は、チャンバの長さ全
体に亘ってかなりの勾配を作り出すのに十分な低い流量
で１つの流水水冷式熱交換器を使用することである。例
えば、約６リットル／メートル（ｌ／ｍ）の水の流量
は、約４０℃のΔＴを作り出すであろう。この４０℃の
勾配は、レーザガスによりかなり拾われることになり、
その結果、チャンバの一端部における最も早期の反射
は、放電領域に到着して戻り、それは、他端部における
最も早期の反射の約１．５ｃｍ前方である。別の対処法
は、放電領域に戻る圧力波の断片化を支援する目的で、
温度が異なる幾つかの領域をチャンバの長さに沿って作
り出すために、熱交換フィンの寸法をその熱交換の長さ
に沿って変更することである。好ましい設計が図２０に
示されている。この熱交換器は、領域から領域へ、少な
くとも１０℃の温度変動を作り出すように設計されるべ
きである。上で示したように、２０００Ｈｚにおいて反
射波は、温度が２℃減少するごとに少なくとも約０．８
ｍｍ遅延することになり、それで高温領域からの反射
は、１０℃低い領域からの兄弟波が放電領域に到着する
前に、ほとんど（少なくとも）が放電領域を通過するこ
とになる。別の対処法は、冷却水チューブからのフィン
の絶縁部分は別として、熱交換の長さに沿って、同じ寸
法のフィンを準備することであり、その結果、これらの
フィンは、受動的なヒート・シンクとしての働きをし、
時間平均された温度で流れ領域を保持する傾向にある。
【００４８】（能動的波長制御−予駆動） （遅速波長制御の使用）本発明の第１の好ましい実施形
態は、従来技術波長制御技法を利用し、比較的遅速で、
明確化可能なチャープの能動的補正をもたらす。図１１
Ｃ４に示され、また、付随する説明文からわかるように、
鋸歯状バッフルは、図１１Ｃ１に示されるチャープの主
要部分を除去した。しかしながら、図１１C４に示すよ
うに、バーストの最初の１５ミリ秒部分の初期のパルス
波長は、そのバーストの定常状態波長を下回る平均０．
０２６ｐｍであった。バーストの幾つかの実際の一般的
パターンは、図１５Ａに示されるようなものである。図
１５Ａは、２つの異なるチャンバ形態により、それぞれ
２つの異なる公称レーザガス温度で作りだされたチャー
プを示す。上の２つのチャートは、図１４に示すよう
に、電極の上流に置かれた予備電離装置４６を持つチャ
ンバからのものであり、また、下の２つは、図１に示す
ように、下流に置かれた予備電離装置を持つチャンバか
らのものである。これらのパターンは、特定の公称ガス
温度及び繰返数において、特定レーザ・チャンバに対し
て極めて一貫している。原則としてバーストモードで運
転するリソグラフィ・レーザ・チャンバは、図１５Ａに
示すタイプの比較的遅速に発展するパターンを作り出
す。
態は、従来技術波長制御技法を利用し、比較的遅速で、
明確化可能なチャープの能動的補正をもたらす。図１１
Ｃ４に示され、また、付随する説明文からわかるように、
鋸歯状バッフルは、図１１Ｃ１に示されるチャープの主
要部分を除去した。しかしながら、図１１C４に示すよ
うに、バーストの最初の１５ミリ秒部分の初期のパルス
波長は、そのバーストの定常状態波長を下回る平均０．
０２６ｐｍであった。バーストの幾つかの実際の一般的
パターンは、図１５Ａに示されるようなものである。図
１５Ａは、２つの異なるチャンバ形態により、それぞれ
２つの異なる公称レーザガス温度で作りだされたチャー
プを示す。上の２つのチャートは、図１４に示すよう
に、電極の上流に置かれた予備電離装置４６を持つチャ
ンバからのものであり、また、下の２つは、図１に示す
ように、下流に置かれた予備電離装置を持つチャンバか
らのものである。これらのパターンは、特定の公称ガス
温度及び繰返数において、特定レーザ・チャンバに対し
て極めて一貫している。原則としてバーストモードで運
転するリソグラフィ・レーザ・チャンバは、図１５Ａに
示すタイプの比較的遅速に発展するパターンを作り出
す。
【００４９】これらの比較的遅速に発展するパターン
は、従来技術リソグラフィ・レーザの比較的遅速な波長
制御を使用して部分的に補正することができる。図３に
示される制御のタイプに対しては、これは、遅速に発展
するチャープを予測してミラー１４を調節することでな
される。例えば、ステッパ・モータ１５の１つのステッ
プ移動を実質的にパルスに先立ってプログラムし、ま
た、定常状態ステップ位置に対する復帰の開始をバース
ト開始の３０ミリ秒（６０パルス）後にプログラムする
ことにより、図１５Ａにある５９℃曲線内に示される波
長データは、図１５Ｂに示されるそれに調節されること
であろう。ミラー１４の位置を調節するステッパ・モー
タ位置もまた示されている。図３に示される従来技術シ
ステムを使用すると、移動せよの信号からミラーが移動
を開始するまでに約２ミリ秒が経過し、波長において
０．１０ｐｍの変化を作り出すステッパ・モータの１つ
のステップに等価である量だけミラーを枢転させるのに
約５ミリ秒かかる。能動的チャープ制御を使用すると、
全パルス（２つ又は３つのパルスを除く）が目標波長の
０．０５ｐｍ内にあることに注意されたい。これは、５
０を超えるパルスが目標から０．０５ｐｍを超えて逸脱
する原データからのかなりの改良である。最初の２つ又
は３つのパルスが過度に長い波長を持つと言う事実は、
これらのパルスのわずかな部分だけがウェーハのダイ領
域で利用されるので、特にリソグラフィ・スキャナにと
って深刻な問題ではない。従って、この好ましい実施形
態を使用する場合、レーザのオペレータは、特定のリソ
グラフィ・レーザの各々の波長パターンに精通し、バー
スト初期における遅速チャープを予期するようにレーザ
制御をプログラムする必要がある。
は、従来技術リソグラフィ・レーザの比較的遅速な波長
制御を使用して部分的に補正することができる。図３に
示される制御のタイプに対しては、これは、遅速に発展
するチャープを予測してミラー１４を調節することでな
される。例えば、ステッパ・モータ１５の１つのステッ
プ移動を実質的にパルスに先立ってプログラムし、ま
た、定常状態ステップ位置に対する復帰の開始をバース
ト開始の３０ミリ秒（６０パルス）後にプログラムする
ことにより、図１５Ａにある５９℃曲線内に示される波
長データは、図１５Ｂに示されるそれに調節されること
であろう。ミラー１４の位置を調節するステッパ・モー
タ位置もまた示されている。図３に示される従来技術シ
ステムを使用すると、移動せよの信号からミラーが移動
を開始するまでに約２ミリ秒が経過し、波長において
０．１０ｐｍの変化を作り出すステッパ・モータの１つ
のステップに等価である量だけミラーを枢転させるのに
約５ミリ秒かかる。能動的チャープ制御を使用すると、
全パルス（２つ又は３つのパルスを除く）が目標波長の
０．０５ｐｍ内にあることに注意されたい。これは、５
０を超えるパルスが目標から０．０５ｐｍを超えて逸脱
する原データからのかなりの改良である。最初の２つ又
は３つのパルスが過度に長い波長を持つと言う事実は、
これらのパルスのわずかな部分だけがウェーハのダイ領
域で利用されるので、特にリソグラフィ・スキャナにと
って深刻な問題ではない。従って、この好ましい実施形
態を使用する場合、レーザのオペレータは、特定のリソ
グラフィ・レーザの各々の波長パターンに精通し、バー
スト初期における遅速チャープを予期するようにレーザ
制御をプログラムする必要がある。
【００５０】オペレータを支援する目的で、本出願人
は、オペレータがレーザ制御内に２つのパラメータ
（「コンフィギュラブルズ」と称する）を挿入できるよ
うにするソフトウエアを準備する。これら２つのコンフ
ィギュラブルズは、初期オフセットのステップ数と７ミ
リ秒以上のオフセットの持続時間（ミリ秒での）とであ
る。従って、例えば図１５Ｂの状況に対して、このコン
フィギュラブルズは、「１」及び「３０」であろう。上
記の技法は、オペレータが、バースト前、及び／又は、
バースト中のある時刻においてレーザにある特定の波長
調節をするように命じる「予駆動」のタイプである。上
記の例のように、その目的は、波長を目標とする狭い波
長範囲内に維持すること、又は、バースト中に目標とす
る波長変化を生み出すことであろう。
は、オペレータがレーザ制御内に２つのパラメータ
（「コンフィギュラブルズ」と称する）を挿入できるよ
うにするソフトウエアを準備する。これら２つのコンフ
ィギュラブルズは、初期オフセットのステップ数と７ミ
リ秒以上のオフセットの持続時間（ミリ秒での）とであ
る。従って、例えば図１５Ｂの状況に対して、このコン
フィギュラブルズは、「１」及び「３０」であろう。上
記の技法は、オペレータが、バースト前、及び／又は、
バースト中のある時刻においてレーザにある特定の波長
調節をするように命じる「予駆動」のタイプである。上
記の例のように、その目的は、波長を目標とする狭い波
長範囲内に維持すること、又は、バースト中に目標とす
る波長変化を生み出すことであろう。
【００５１】（より小さなステップ）従来技術のステッ
パ・モータ（コネチカット州ストラットフォード所在の
オリエル・インストルメンツから供給されるモデル１８
５０３）の最小の最大ステップは、約２ミクロンで、そ
れは（２５対１に）縮小されて約７５ｎｍのミラー移
動、及び、波長変化約０．１ｐｍを作り出す。該モータ
は、０．０５ｐｍの変化を作り出す目的で、半ステップ
刻みに増加させて移動ができる。この同じステッパ・モ
ータ供給元は、２倍の範囲を持つステッパ・モータを利
用可能にし、それは、モデル１８５１２である。すなわ
ち、モデル１８５１２を使用して５０対１の縮小を設け
ることにより、改良された制御をもたらすことができ
る。従って、この簡単な変更により、ステップの刻みは
０．０５ｐｍに、そして、半ステップは０．０２５ｐｍ
に減少される。このことは、これら精密な解像度におけ
る波長制御のかなりの改良を可能にする。
パ・モータ（コネチカット州ストラットフォード所在の
オリエル・インストルメンツから供給されるモデル１８
５０３）の最小の最大ステップは、約２ミクロンで、そ
れは（２５対１に）縮小されて約７５ｎｍのミラー移
動、及び、波長変化約０．１ｐｍを作り出す。該モータ
は、０．０５ｐｍの変化を作り出す目的で、半ステップ
刻みに増加させて移動ができる。この同じステッパ・モ
ータ供給元は、２倍の範囲を持つステッパ・モータを利
用可能にし、それは、モデル１８５１２である。すなわ
ち、モデル１８５１２を使用して５０対１の縮小を設け
ることにより、改良された制御をもたらすことができ
る。従って、この簡単な変更により、ステップの刻みは
０．０５ｐｍに、そして、半ステップは０．０２５ｐｍ
に減少される。このことは、これら精密な解像度におけ
る波長制御のかなりの改良を可能にする。
【００５２】（第２の好ましい実施形態） （遅速制御を用いる学習アルゴリズム）第２の好ましい
実施形態において、レーザ制御は、図１５Aに示される
タイプのパターンを検出し、初期オフセット及びそのオ
フセットの持続時間にとっての適切な値を計算するよう
にプログラムされる。簡単な学習アルゴリズムは、ブロ
ック形式で図１５Ｃに示され、その前のバーストである
Ｎ−１からのデータに基づいてバーストＮにおけるチャ
ープを補正する。図１５Cに示すように、ゼロ値のステ
ッパ位置ＳＰCが記録され、平衡状態（すなわち、バー
ストの終り）におけるバーストＮ−１のステッパ位置を
表す。最後の３０パルスの平均波長とバーストＮ−１に
対するパルス２から６０の平均波長とが計測される。そ
の差が計算されてステッパ・モータ位置（ＳＰC）を１
ステップ内側又は外側のいずれかに予設定するために使
用され、その１ステップの何れの場合でも０．１ｐｍの
補正を作り出す。この簡単な学習アルゴリズムにおい
て、この段階は、バースト開始にかなり先立ってなさ
れ、ステッパ・モータに対するゼロまで戻る信号は、バ
ースト開始後３０ミリ秒に与えられるようにプログラム
され、その結果、ミラー位置は、バースト入った後約７
ミリ秒でその定常状態（ゼロ）位置に戻る。アルゴリズ
ムに従って、
実施形態において、レーザ制御は、図１５Aに示される
タイプのパターンを検出し、初期オフセット及びそのオ
フセットの持続時間にとっての適切な値を計算するよう
にプログラムされる。簡単な学習アルゴリズムは、ブロ
ック形式で図１５Ｃに示され、その前のバーストである
Ｎ−１からのデータに基づいてバーストＮにおけるチャ
ープを補正する。図１５Cに示すように、ゼロ値のステ
ッパ位置ＳＰCが記録され、平衡状態（すなわち、バー
ストの終り）におけるバーストＮ−１のステッパ位置を
表す。最後の３０パルスの平均波長とバーストＮ−１に
対するパルス２から６０の平均波長とが計測される。そ
の差が計算されてステッパ・モータ位置（ＳＰC）を１
ステップ内側又は外側のいずれかに予設定するために使
用され、その１ステップの何れの場合でも０．１ｐｍの
補正を作り出す。この簡単な学習アルゴリズムにおい
て、この段階は、バースト開始にかなり先立ってなさ
れ、ステッパ・モータに対するゼロまで戻る信号は、バ
ースト開始後３０ミリ秒に与えられるようにプログラム
され、その結果、ミラー位置は、バースト入った後約７
ミリ秒でその定常状態（ゼロ）位置に戻る。アルゴリズ
ムに従って、
【００５３】
【００５４】の絶対値がバーストＮ−１に対して０．０
５ｐｍ未満の場合、バーストＮに対するステップ調節
は、バーストＮ−１に対するのと同じである。バースト
Ｎ−１の正の補正ステップの結果としてバーストＮ−１
のチャープが負である場合、又は、バーストＮ−１の負
の補正ステップの結果としてバーストＮ−１のチャープ
が正である場合、バーストＮにおいて何の補正ステップ
も行われない。より小さなステップのステッパを使用す
る場合、図１５Ｃに概説されたアルゴリズムは、図１５
Ｃで示唆される０．１ｐｍの不感帯を減少させるために
変更する必要がある。０．０５ｐｍのステップを使用し
て、図１５Ｃの±０．０５ｐｍは、好ましくは±０．０
２５に変更される。それに代えて、半ステップを使用で
きる場合、この不感帯は、０．０１２５ｐｍに減少させ
ることができるであろう。
５ｐｍ未満の場合、バーストＮに対するステップ調節
は、バーストＮ−１に対するのと同じである。バースト
Ｎ−１の正の補正ステップの結果としてバーストＮ−１
のチャープが負である場合、又は、バーストＮ−１の負
の補正ステップの結果としてバーストＮ−１のチャープ
が正である場合、バーストＮにおいて何の補正ステップ
も行われない。より小さなステップのステッパを使用す
る場合、図１５Ｃに概説されたアルゴリズムは、図１５
Ｃで示唆される０．１ｐｍの不感帯を減少させるために
変更する必要がある。０．０５ｐｍのステップを使用し
て、図１５Ｃの±０．０５ｐｍは、好ましくは±０．０
２５に変更される。それに代えて、半ステップを使用で
きる場合、この不感帯は、０．０１２５ｐｍに減少させ
ることができるであろう。
【００５５】（高速波長計）パルス間隔の時間（２００
０Ｈｚレーザにとっては０．５ミリ秒）よりも短い時間
間隔であるような、波長の高速制御をもたらすために
は、パルス間隔時間より高速な波長計測が可能である必
要がある。一般的な従来技術リソグラフィ・レーザは、
波長を計測するのに大体２ミリ秒を必要とする。波長を
計測する波長計及び技術の説明は、米国特許第５、９９
１、３２４号において準備され、本明細書にその全体が
参照されている。以下は類似の波長計の説明であり、そ
の波長計は、必要なデータを記録するために変更が施さ
れており、必要な計算を実行して４２０マイクロ秒未満
の速度で波長を決める。
０Ｈｚレーザにとっては０．５ミリ秒）よりも短い時間
間隔であるような、波長の高速制御をもたらすために
は、パルス間隔時間より高速な波長計測が可能である必
要がある。一般的な従来技術リソグラフィ・レーザは、
波長を計測するのに大体２ミリ秒を必要とする。波長を
計測する波長計及び技術の説明は、米国特許第５、９９
１、３２４号において準備され、本明細書にその全体が
参照されている。以下は類似の波長計の説明であり、そ
の波長計は、必要なデータを記録するために変更が施さ
れており、必要な計算を実行して４２０マイクロ秒未満
の速度で波長を決める。
【００５６】図１６に示すように、レーザ・チャンバか
らの出力ビームは、ビームエネルギの約９５．５％を通
過させて約４．５％を波長計１２０内に反射する、部分
反射ミラー１７０と交差する。反射されたビームの約４
％は、ミラー１７１によってエネルギ検出装置１７２に
反射される。エネルギ検出装置は、超高速フォト・セル
９２を含み、フォト・セルは、繰返し率が毎秒４、００
０パルス以上で発生している個々のパルスのエネルギを
計測することができる。一般的なパルスエネルギは、約
１０ミリジュールであり、検出装置６９の出力は、コン
ピュータ制御装置１０２（図１２）に供給され、コンピ
ュータ制御装置は、特別なアルゴリズム（本明細書に参
照されている米国特許第６、００５、８７９号に説明さ
れる）を使用してレーザ充電電圧を制御し、個々のパル
スのエネルギ変動及びパルス・バーストの全体エネルギ
を制限するため、保存されたパルスエネルギ・データに
基づいて将来パルスのパルスエネルギを正確に制御す
る。上記の全ては、以下に説明される。
らの出力ビームは、ビームエネルギの約９５．５％を通
過させて約４．５％を波長計１２０内に反射する、部分
反射ミラー１７０と交差する。反射されたビームの約４
％は、ミラー１７１によってエネルギ検出装置１７２に
反射される。エネルギ検出装置は、超高速フォト・セル
９２を含み、フォト・セルは、繰返し率が毎秒４、００
０パルス以上で発生している個々のパルスのエネルギを
計測することができる。一般的なパルスエネルギは、約
１０ミリジュールであり、検出装置６９の出力は、コン
ピュータ制御装置１０２（図１２）に供給され、コンピ
ュータ制御装置は、特別なアルゴリズム（本明細書に参
照されている米国特許第６、００５、８７９号に説明さ
れる）を使用してレーザ充電電圧を制御し、個々のパル
スのエネルギ変動及びパルス・バーストの全体エネルギ
を制限するため、保存されたパルスエネルギ・データに
基づいて将来パルスのパルスエネルギを正確に制御す
る。上記の全ては、以下に説明される。
【００５７】ミラー１７１を通過するビームの約４％
は、ミラー１７３によりスリット１７７を通ってミラー
１７４に反射され、更にミラー１７５に、戻ってミラー
１７４に、そして、エシェル回折格子１７６上に反射さ
れる。ビームは、焦点距離４５８．４ｍｍを持つレンズ
１７８によって平行にされる。回折格子１７６から反射
された光は、レンズ１７８を通過して戻り、再びミラー
１７４、１７５、及び、再度１７４で反射され、次いで
ミラー１７９で反射され、そして線型フォト・ダイオー
ド・アレー１８０の左側上に焦点合わせされる。このフ
ォト・ダイオード・アレー上のビーム位置は、出力ビーム
の相対的な公称波長の荒い尺度である。ミラー１７３を
通過するビームの約９０％は、ミラー１８２から反射さ
れ、レンズ１８３を通りエタロン１８４内に向かう。エ
タロン１８４を出るビームは、エタロンの４５８．４ｍ
ｍ焦点長レンズによって焦点合わせされ、図１０に示す
ように２つのミラーから反射された後、線型フォト・ダ
イオード・アレーの中央及び右側上に干渉フリンジを作
りだす。
は、ミラー１７３によりスリット１７７を通ってミラー
１７４に反射され、更にミラー１７５に、戻ってミラー
１７４に、そして、エシェル回折格子１７６上に反射さ
れる。ビームは、焦点距離４５８．４ｍｍを持つレンズ
１７８によって平行にされる。回折格子１７６から反射
された光は、レンズ１７８を通過して戻り、再びミラー
１７４、１７５、及び、再度１７４で反射され、次いで
ミラー１７９で反射され、そして線型フォト・ダイオー
ド・アレー１８０の左側上に焦点合わせされる。このフ
ォト・ダイオード・アレー上のビーム位置は、出力ビーム
の相対的な公称波長の荒い尺度である。ミラー１７３を
通過するビームの約９０％は、ミラー１８２から反射さ
れ、レンズ１８３を通りエタロン１８４内に向かう。エ
タロン１８４を出るビームは、エタロンの４５８．４ｍ
ｍ焦点長レンズによって焦点合わせされ、図１０に示す
ように２つのミラーから反射された後、線型フォト・ダ
イオード・アレーの中央及び右側上に干渉フリンジを作
りだす。
【００５８】（線型フォト・ダイオード・アレー）線型
フォト・ダイオード・アレー１８０は、１０２４の個別フ
ォト・ダイオード集積回路、及び、付属の抽出及び保持
読み出し回路を含む集積回路チップである。このフォト
・ダイオードは、全長２５．６ｍｍ（約１インチ）に対
して２５ミクロンのピッチを持つ。それぞれのフォト・
ダイオードは、５００ミクロン長である。このようなフ
ォト・ダイオード・アレーは、幾つかの販売元から入手可
能である。好ましい供給業者はハママツである。１つの
好ましい実施形態において、モデルＳ３９０３−１０２
４が使用され、それは、完全な１０２４ピクセル走査を
２０００Ｈｚを超える速度で読み出すことができるＦＩ
ＦＯベースにおいて２．５×１０6ピクセル／秒の速度
で読むことができる。より高速度のアレーは、モデルＲ
Ｌ２０４８ＰＡＱであり、カリフォルニア州サニーベー
ル所在のイー・ジー・アンド・ジー・レチコン（ＥＧ＆
Ｇ Ｒｅｔｉｃｏｎ）により供給される。このＰＤＡ
は、１６．８７５ｋＨｚのフレーム速度において２、０
４８ピクセルで読まれることができる。
フォト・ダイオード・アレー１８０は、１０２４の個別フ
ォト・ダイオード集積回路、及び、付属の抽出及び保持
読み出し回路を含む集積回路チップである。このフォト
・ダイオードは、全長２５．６ｍｍ（約１インチ）に対
して２５ミクロンのピッチを持つ。それぞれのフォト・
ダイオードは、５００ミクロン長である。このようなフ
ォト・ダイオード・アレーは、幾つかの販売元から入手可
能である。好ましい供給業者はハママツである。１つの
好ましい実施形態において、モデルＳ３９０３−１０２
４が使用され、それは、完全な１０２４ピクセル走査を
２０００Ｈｚを超える速度で読み出すことができるＦＩ
ＦＯベースにおいて２．５×１０6ピクセル／秒の速度
で読むことができる。より高速度のアレーは、モデルＲ
Ｌ２０４８ＰＡＱであり、カリフォルニア州サニーベー
ル所在のイー・ジー・アンド・ジー・レチコン（ＥＧ＆
Ｇ Ｒｅｔｉｃｏｎ）により供給される。このＰＤＡ
は、１６．８７５ｋＨｚのフレーム速度において２、０
４８ピクセルで読まれることができる。
【００５９】（粗波長の計算）波長計モジュール１２０
の粗波長光学部品は、約０．２５ｍｍ×３ｍｍの矩形画
像をフォト・ダイオード・アレー１８０の左側上に作り
だす。１０又は１１個の照光したフォト・ダイオード
は、受光した照明の強度に比例する信号を発生させるこ
とになり、その信号は、波長計制御装置１９７のプロセ
ッサによって読まれ、そしてデジタル化される。この情
報と補間アルゴリズムとを使用して、制御装置１９７
は、画像の中心位置を計算する。この位置（ピクセルで
計られる）は、２つの較正係数を使用し、また、位置と
波長との間に線型関係を仮定して、粗波長値に変換され
る。これらの較正係数は、以下に説明される原子波長照
合線源を基準として決められる。例えば、画像位置と波
長との関係は、Ｐを粗い画像中心位置として、以下のア
ルゴリズムになるであろう。 λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋２４８、３５０ｐｍ
の粗波長光学部品は、約０．２５ｍｍ×３ｍｍの矩形画
像をフォト・ダイオード・アレー１８０の左側上に作り
だす。１０又は１１個の照光したフォト・ダイオード
は、受光した照明の強度に比例する信号を発生させるこ
とになり、その信号は、波長計制御装置１９７のプロセ
ッサによって読まれ、そしてデジタル化される。この情
報と補間アルゴリズムとを使用して、制御装置１９７
は、画像の中心位置を計算する。この位置（ピクセルで
計られる）は、２つの較正係数を使用し、また、位置と
波長との間に線型関係を仮定して、粗波長値に変換され
る。これらの較正係数は、以下に説明される原子波長照
合線源を基準として決められる。例えば、画像位置と波
長との関係は、Ｐを粗い画像中心位置として、以下のア
ルゴリズムになるであろう。 λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋２４８、３５０ｐｍ
【００６０】（精密波長の高速計算）分光計は、波長と
帯域幅とをほぼ実時間で計測しなければならない。レー
ザの繰返し率が２ｋＨｚ以上なので、経済的かつコンパ
クトな処理用電子装置を用いて目標とする性能を達成す
るため、正確ではあるが、しかし計算集中型ではないア
ルゴリズムを使用することが必要である。本出願者は、
浮動小数点計算に対して整数値を使用し、また、演算は
全て線形である（又は、平方根、正弦、対数などを使用
する）ことが好ましい。
帯域幅とをほぼ実時間で計測しなければならない。レー
ザの繰返し率が２ｋＨｚ以上なので、経済的かつコンパ
クトな処理用電子装置を用いて目標とする性能を達成す
るため、正確ではあるが、しかし計算集中型ではないア
ルゴリズムを使用することが必要である。本出願者は、
浮動小数点計算に対して整数値を使用し、また、演算は
全て線形である（又は、平方根、正弦、対数などを使用
する）ことが好ましい。
【００６１】この好ましい実施形態において使用される
好ましいアルゴリズムの具体的な詳細は、ここで以下に
説明される。図１６Ｂは、示されるように５個のピーク
を持つ曲線であり、それは線型フォト・ダイオード・アレ
ー１８０で計測された場合の一般のエタロン干渉信号を
表す。中心ピークは、他よりも高さが低く描かれる。光
の様々な波長がエタロンに入ると、中心ピークは、上昇
及び降下することになり、時折ゼロになる。この態様
は、中心ピークを波長計測に対して非適切にする。他の
ピークは、波長の変化に応じ、中心ピークに向かって、
又は、それから離れて移動することになり、これらピー
ク位置は、波長を決め、一方それらの幅はレーザの帯域
幅の長さになる。「データ・ウインドウ」と表示された
領域が図１６Ｂに示される。このデータ・ウインドウ
は、中心ピークに最も近いフリンジが解析用として標準
的に使用されるように設けられる。しかしながら、波長
が変化して、このフリンジを中心ピークに近づき過ぎる
ように移動させる場合（それは歪みを引き起こし、結果
として誤差をもたらすことになる）、２番目に近いピー
クがデータ・ウインドウの内側になり、ソフトウエア
は、そのピークに飛びつくことになる。逆に、波長がシ
フトして、現在のピークをデータ・ウインドウの外へ、
中心ピークから離して移動させる場合、ソフトウエア
は、データ・ウインドウ内の内側フリンジに飛びつくこ
とになる。
好ましいアルゴリズムの具体的な詳細は、ここで以下に
説明される。図１６Ｂは、示されるように５個のピーク
を持つ曲線であり、それは線型フォト・ダイオード・アレ
ー１８０で計測された場合の一般のエタロン干渉信号を
表す。中心ピークは、他よりも高さが低く描かれる。光
の様々な波長がエタロンに入ると、中心ピークは、上昇
及び降下することになり、時折ゼロになる。この態様
は、中心ピークを波長計測に対して非適切にする。他の
ピークは、波長の変化に応じ、中心ピークに向かって、
又は、それから離れて移動することになり、これらピー
ク位置は、波長を決め、一方それらの幅はレーザの帯域
幅の長さになる。「データ・ウインドウ」と表示された
領域が図１６Ｂに示される。このデータ・ウインドウ
は、中心ピークに最も近いフリンジが解析用として標準
的に使用されるように設けられる。しかしながら、波長
が変化して、このフリンジを中心ピークに近づき過ぎる
ように移動させる場合（それは歪みを引き起こし、結果
として誤差をもたらすことになる）、２番目に近いピー
クがデータ・ウインドウの内側になり、ソフトウエア
は、そのピークに飛びつくことになる。逆に、波長がシ
フトして、現在のピークをデータ・ウインドウの外へ、
中心ピークから離して移動させる場合、ソフトウエア
は、データ・ウインドウ内の内側フリンジに飛びつくこ
とになる。
【００６２】関連する段階は、以下の通りである。 １．レーザ・パルスの後、フォト・ダイオード・アレーの
出力は、電子的に読み出され、デジタル化される。デー
タ点は、フォト・ダイオード・アレー部材の間隔によって
物理的に決められる間隔、この場合２５ミクロンのピッ
チ、で分離される。 ２．このデジタル・データは、データ・ウインドウのピー
ク強度値を見出すために調べられる。その前のピーク場
所は、開始点として使用される。開始点の左右で小領域
が調べられる。この調査領域は、ピークが発見されるま
で、小間隔で左右に拡張される。ピークがデータ・ウイ
ンドウ外である場合、他のピークが発見されるまで、調
査は自動的に継続することになる。 ３．ピーク強度に基づいて、図１６Ａに示されるよう
に、５０％レベルが計算される。０％レベルは、パルス
間隔において周期的に計測される。計算された５０％レ
ベルに基づいて、各点は、ピークの左右で、５０％レベ
ルの境界を定めるデータ点が見出されるまで調べられ
る。図１６ＡにおいてＡ及びＢで表示される半値位置を
見出すために、５０％レベルの境界を定める１対の点の
間で線形補間が計算される。これらの位置は、整数デー
タ・フォーマットを使用して、１／１６のようなピクセ
ルの分数まで計算される。 ４．段階２及び３は、２つのデータ・ウインドウに対し
て反復され、合計で４つの補間された５０％位置を与え
る。図１６Ｂに示されるように、２つの直径が計算され
る。Ｄ１は内側フリンジ直径であり、一方、Ｄ２は、外
側フリンジ直径である。 ５．波長に対する近似値は、前節「粗波長の計算」で説
明されたように、粗波長回路によって決められる。
出力は、電子的に読み出され、デジタル化される。デー
タ点は、フォト・ダイオード・アレー部材の間隔によって
物理的に決められる間隔、この場合２５ミクロンのピッ
チ、で分離される。 ２．このデジタル・データは、データ・ウインドウのピー
ク強度値を見出すために調べられる。その前のピーク場
所は、開始点として使用される。開始点の左右で小領域
が調べられる。この調査領域は、ピークが発見されるま
で、小間隔で左右に拡張される。ピークがデータ・ウイ
ンドウ外である場合、他のピークが発見されるまで、調
査は自動的に継続することになる。 ３．ピーク強度に基づいて、図１６Ａに示されるよう
に、５０％レベルが計算される。０％レベルは、パルス
間隔において周期的に計測される。計算された５０％レ
ベルに基づいて、各点は、ピークの左右で、５０％レベ
ルの境界を定めるデータ点が見出されるまで調べられ
る。図１６ＡにおいてＡ及びＢで表示される半値位置を
見出すために、５０％レベルの境界を定める１対の点の
間で線形補間が計算される。これらの位置は、整数デー
タ・フォーマットを使用して、１／１６のようなピクセ
ルの分数まで計算される。 ４．段階２及び３は、２つのデータ・ウインドウに対し
て反復され、合計で４つの補間された５０％位置を与え
る。図１６Ｂに示されるように、２つの直径が計算され
る。Ｄ１は内側フリンジ直径であり、一方、Ｄ２は、外
側フリンジ直径である。 ５．波長に対する近似値は、前節「粗波長の計算」で説
明されたように、粗波長回路によって決められる。
【００６３】（精密波長の計算）内側及び外側フリンジ
直径Ｄ１及びＤ２（単位はピクセル）は、それぞれ以下
の式で波長に変換される。 λ＝λ0＋Ｃｄ（Ｄ2−Ｄ0 2）＋Ｎ・ＦＳＲ ここで、λは直径Ｄに対応する波長、λ0は、較正波
長、Ｄ0は、波長λ0に対応する直径、Ｃｄは、光学的設
計に依存する較正定数、ＦＳＲは、エタロンの自由スペ
クトル範囲、Ｎは、整数０、±１、±２、±３、・・・
である。
直径Ｄ１及びＤ２（単位はピクセル）は、それぞれ以下
の式で波長に変換される。 λ＝λ0＋Ｃｄ（Ｄ2−Ｄ0 2）＋Ｎ・ＦＳＲ ここで、λは直径Ｄに対応する波長、λ0は、較正波
長、Ｄ0は、波長λ0に対応する直径、Ｃｄは、光学的設
計に依存する較正定数、ＦＳＲは、エタロンの自由スペ
クトル範囲、Ｎは、整数０、±１、±２、±３、・・・
である。
【００６４】λ0、Ｋ1、ＦＳＲ、及び、Ｄ0の値は、較
正の時点で判断され、保存される。Ｎに対する値は、λ
Cを粗波長計測値として、 ｜λ−λC｜≦１／２ＦＳＲ であるように選択される。例えば、好ましい実施形態に
おいて、基準波長λ0＝２４８、３２７．１ｐｍ（中空
鉄陽極ランプの吸収線に対応する）が選択される。この
波長のもとでは、フリンジ直径Ｄ0は３００ピクセルと
見出されるだろう。Ｃｄは定数であり、直接計測するこ
とも、光学的設計から計算することも、いずれも可能で
ある。好ましい実施形態において、Ｃｄ＝−９．２５×
１０-5ｐｍ／平方ピクセルである。従って、例えば、様
々な波長のもとで作動しているレーザを用い、フリンジ
直径が４０５ピクセルと計測され得る。式（１）による
計算で可能な波長は、 λ＝２４８、３２７．１ｐｍ−９．２５×１０-5ｐｍ／
平方ピクセル［（４０５）2−（３００）2］＋Ｎ・ＦＳ
Ｒ＝２４８、３３３．９５＋Ｎ・ＦＳＲ 自由スペクトル範囲がＦＳＲ＝２０ｐｍの場合、λに対
する可能な値は、 ２４８、２９３．９５ｐｍ Ｎ＝−２ ２４８、３１３．９５ｐｍ Ｎ＝−１ ２４８、３３３．９５ｐｍ Ｎ＝０ ２４８、３５３．９５ｐｍ Ｎ＝＋１ ２４８、３７３．９５ｐｍ Ｎ＝＋２ を含む。
正の時点で判断され、保存される。Ｎに対する値は、λ
Cを粗波長計測値として、 ｜λ−λC｜≦１／２ＦＳＲ であるように選択される。例えば、好ましい実施形態に
おいて、基準波長λ0＝２４８、３２７．１ｐｍ（中空
鉄陽極ランプの吸収線に対応する）が選択される。この
波長のもとでは、フリンジ直径Ｄ0は３００ピクセルと
見出されるだろう。Ｃｄは定数であり、直接計測するこ
とも、光学的設計から計算することも、いずれも可能で
ある。好ましい実施形態において、Ｃｄ＝−９．２５×
１０-5ｐｍ／平方ピクセルである。従って、例えば、様
々な波長のもとで作動しているレーザを用い、フリンジ
直径が４０５ピクセルと計測され得る。式（１）による
計算で可能な波長は、 λ＝２４８、３２７．１ｐｍ−９．２５×１０-5ｐｍ／
平方ピクセル［（４０５）2−（３００）2］＋Ｎ・ＦＳ
Ｒ＝２４８、３３３．９５＋Ｎ・ＦＳＲ 自由スペクトル範囲がＦＳＲ＝２０ｐｍの場合、λに対
する可能な値は、 ２４８、２９３．９５ｐｍ Ｎ＝−２ ２４８、３１３．９５ｐｍ Ｎ＝−１ ２４８、３３３．９５ｐｍ Ｎ＝０ ２４８、３５３．９５ｐｍ Ｎ＝＋１ ２４８、３７３．９５ｐｍ Ｎ＝＋２ を含む。
【００６５】例えば、粗波長がλC＝２４８、３５０で
あると計測される場合、プロセッサは、λCに最も近似
する解として、λ＝２４８、３５３．９５ｐｍ（Ｎ＝＋
１）の値を選択することになる。図１６Ｂに示されるよ
うな内側及び外側フリンジ直径Ｄ１及びＤ２の各々は、
波長λ1及びλ2に各々変換される。レーザ波長用に報告
される最終値は、これら２つの計算値の平均である。即
ち、 λ＝（λ1＋λ2）／２ である。
あると計測される場合、プロセッサは、λCに最も近似
する解として、λ＝２４８、３５３．９５ｐｍ（Ｎ＝＋
１）の値を選択することになる。図１６Ｂに示されるよ
うな内側及び外側フリンジ直径Ｄ１及びＤ２の各々は、
波長λ1及びλ2に各々変換される。レーザ波長用に報告
される最終値は、これら２つの計算値の平均である。即
ち、 λ＝（λ1＋λ2）／２ である。
【００６６】（帯域幅の計算）レーザの帯域幅は、（λ
2−λ1）／２として計算される。一定の補正係数が、真
のレーザ帯域幅に加算されているエタロン・ピークの固
有幅を考慮するために適用される。数学的には、デコン
ボルーション・アルゴリズムが、エタロン固有幅を計測
幅から除去するための形式的方法であるが、しかし、こ
れは余りにも計算集中的であり過ぎるであろうから、一
定補正Δλεが減算され、それは十分な正確さをもたら
す。従って、帯域幅は、 Δλ＝［（Ｄ2−Ｄ1）／２］−Δλε である。Δλεは、エタロン仕様及び真のレーザ帯域幅
の両方に依存する。それは、一般に、ここで説明する適
用例に対しては、０．１から１ｐｍの範囲にある。
2−λ1）／２として計算される。一定の補正係数が、真
のレーザ帯域幅に加算されているエタロン・ピークの固
有幅を考慮するために適用される。数学的には、デコン
ボルーション・アルゴリズムが、エタロン固有幅を計測
幅から除去するための形式的方法であるが、しかし、こ
れは余りにも計算集中的であり過ぎるであろうから、一
定補正Δλεが減算され、それは十分な正確さをもたら
す。従って、帯域幅は、 Δλ＝［（Ｄ2−Ｄ1）／２］−Δλε である。Δλεは、エタロン仕様及び真のレーザ帯域幅
の両方に依存する。それは、一般に、ここで説明する適
用例に対しては、０．１から１ｐｍの範囲にある。
【００６７】（波長の較正）ミラー１８２を通過するビ
ームのうちの約１０％は、ミラー１８６から光ファイバ
入力１８８内に反射され、光は光ファイバを通って進
み、原子波長基準１９０に行く。この光ファイバは、開
口部１９１で原子比較ユニット１９０に接続し、また、
光ファイバからの光はミラー６９から反射され、レンズ
１９３によってネオン鉄蒸気セル１９４の中心の焦点に
焦点合わせされ、レンズ１９５によってフォトダイオー
ド１９６上に再び焦点合わせされる。原子波長基準ユニ
ット１９０は、波長計１２０を較正するために使用され
る。これは、フォトダイオード１９６の出力を監視しな
がら、検出装置６９によって示される出力エネルギを一
定に保つ一方で、レーザ波長を調節することによって行
われる。フォトダイオード６９が公称出力を示している
のに、フォトダイオード１９６が相当な出力減少を示す
場合、出力の波長は、２４８．３２７１ｎｍの鉄蒸気吸
収線に一致する必要がある。フォトダイオード１９６の
出力が最小である時のエタロンフリンジに対応する位置
データ及び線型フォトダイオード１８０上に回折格子１
７６によって作りだされた画像に対応する位置データ
は、波長計制御装置１９７によって検出及び記録がなさ
れ、このデータは、波長計制御装置１９７によって波長
計１２０を較正するために使用される。
ームのうちの約１０％は、ミラー１８６から光ファイバ
入力１８８内に反射され、光は光ファイバを通って進
み、原子波長基準１９０に行く。この光ファイバは、開
口部１９１で原子比較ユニット１９０に接続し、また、
光ファイバからの光はミラー６９から反射され、レンズ
１９３によってネオン鉄蒸気セル１９４の中心の焦点に
焦点合わせされ、レンズ１９５によってフォトダイオー
ド１９６上に再び焦点合わせされる。原子波長基準ユニ
ット１９０は、波長計１２０を較正するために使用され
る。これは、フォトダイオード１９６の出力を監視しな
がら、検出装置６９によって示される出力エネルギを一
定に保つ一方で、レーザ波長を調節することによって行
われる。フォトダイオード６９が公称出力を示している
のに、フォトダイオード１９６が相当な出力減少を示す
場合、出力の波長は、２４８．３２７１ｎｍの鉄蒸気吸
収線に一致する必要がある。フォトダイオード１９６の
出力が最小である時のエタロンフリンジに対応する位置
データ及び線型フォトダイオード１８０上に回折格子１
７６によって作りだされた画像に対応する位置データ
は、波長計制御装置１９７によって検出及び記録がなさ
れ、このデータは、波長計制御装置１９７によって波長
計１２０を較正するために使用される。
【００６８】（波長計測用マイクロプロセッサ）２００
０Ｈｚレーザのパルス間隔はわずか５００マイクロ秒し
かないので、その直前に先行したパルスの波長誤差に対
して、これから起こるパルスの補正を行う機会を得るた
めに、波長は、５００マイクロ秒をかなり下回る時間で
計算されなければならない。上述のように、フォトダイ
オード・アレー１８０は、２×１０6ピクセル／秒の速
度で読むことができる。データは、読出しの間にデータ
処理が開始できるようにバッファ・メモリに読み込まれ
る。上述の計算を実行するために必要とされるデータ処
理は、好ましくはモトローラ・コーポレーションから供
給されるモデル６８３３２ ２５メガＨｚマイクロプロ
セッサを使用して行われる。本出願者は、この余り高価
ではないプロセッサは、性能劣化を伴うことなく４３メ
ガＨｚで走らせるためにオーバークロックさせることが
できると判断した。１つの好ましい構成において、全て
のデータは、ＰＤＡ１８０から読み出され、上記の波長
計算が４２０マイクロ秒の間になされ、次のバーストの
前にミラー１４を移動するのに８０マイクロ秒を与え
る。
０Ｈｚレーザのパルス間隔はわずか５００マイクロ秒し
かないので、その直前に先行したパルスの波長誤差に対
して、これから起こるパルスの補正を行う機会を得るた
めに、波長は、５００マイクロ秒をかなり下回る時間で
計算されなければならない。上述のように、フォトダイ
オード・アレー１８０は、２×１０6ピクセル／秒の速
度で読むことができる。データは、読出しの間にデータ
処理が開始できるようにバッファ・メモリに読み込まれ
る。上述の計算を実行するために必要とされるデータ処
理は、好ましくはモトローラ・コーポレーションから供
給されるモデル６８３３２ ２５メガＨｚマイクロプロ
セッサを使用して行われる。本出願者は、この余り高価
ではないプロセッサは、性能劣化を伴うことなく４３メ
ガＨｚで走らせるためにオーバークロックさせることが
できると判断した。１つの好ましい構成において、全て
のデータは、ＰＤＡ１８０から読み出され、上記の波長
計算が４２０マイクロ秒の間になされ、次のバーストの
前にミラー１４を移動するのに８０マイクロ秒を与え
る。
【００６９】（高速ミラー調節）図１２、図１２Ａ、及
び、図１２Ｂは、ミラー１４の高速調節を許容する機構
を示す。この実施形態は、従来技術に比較して大変な速
度向上であるものの、パルスからパルスへの調節を行う
のに十分なほど極めて高速というわけではない。上記の
通り、ミラー位置決めに関する従来技術の方法は、ミラ
ー１４を移動させるのに約７ミリ秒を必要とし、パルス
からパルスの波長補正を２０００Ｈｚで行うことは問題
外であった。その従来技術の技法においては、レバー・
アームが枢軸周囲に枢転し、ステッパ位置の移動と比較
して、１対２５のミラー移動の引き下げをもたらした。
従来技術でのステッパは、全体で１／２インチ（１２．
７ｍｍ）の移動、及び、６０００ステップを持ち、その
結果、それぞれのステップは、距離にして約２ミクロン
である。１対２５の引き下げを行うと、１ステップは、
約７５ｎｍの移動であり、それは一般に、レーザ波長の
波長を約０．１ｐｍ変化させる。図１２Ａに示される高
速で作用する技術においては、圧電スタック８０がレバ
ー・アームの枢転位置に追加された。好ましい圧電スタ
ックは、ドイツのバルトブロン所在のフィジク・インス
トルメンテ有限責任会社により供給されるモデルＰ−８
４０．１０である。
び、図１２Ｂは、ミラー１４の高速調節を許容する機構
を示す。この実施形態は、従来技術に比較して大変な速
度向上であるものの、パルスからパルスへの調節を行う
のに十分なほど極めて高速というわけではない。上記の
通り、ミラー位置決めに関する従来技術の方法は、ミラ
ー１４を移動させるのに約７ミリ秒を必要とし、パルス
からパルスの波長補正を２０００Ｈｚで行うことは問題
外であった。その従来技術の技法においては、レバー・
アームが枢軸周囲に枢転し、ステッパ位置の移動と比較
して、１対２５のミラー移動の引き下げをもたらした。
従来技術でのステッパは、全体で１／２インチ（１２．
７ｍｍ）の移動、及び、６０００ステップを持ち、その
結果、それぞれのステップは、距離にして約２ミクロン
である。１対２５の引き下げを行うと、１ステップは、
約７５ｎｍの移動であり、それは一般に、レーザ波長の
波長を約０．１ｐｍ変化させる。図１２Ａに示される高
速で作用する技術においては、圧電スタック８０がレバ
ー・アームの枢転位置に追加された。好ましい圧電スタ
ックは、ドイツのバルトブロン所在のフィジク・インス
トルメンテ有限責任会社により供給されるモデルＰ−８
４０．１０である。
【００７０】このスタックは、１０ボルトの駆動電圧変
化で約１．５ミクロンの線形調節をもたらすであろう。
この範囲は、ステッパ・モータの約±１０ステップに匹
敵する。このスタックは、制御信号に対し１マイクロ秒
未満内で応答するが、比較的重いミラー１４及びミラー
取付台８６組立体を移動させるには、約１ミリ秒を必要
とする。すなわち、この実施形態では、パルス対パルス
の波長補正は実現可能とは言えない。しかしながら、こ
の実施形態は、７ミリ秒の待ち時間を持って、従来技術
の設計に比べ７倍の改善をもたらす。従って、更に高速
度のフィードバック制御をもたらすことができる。１つ
の好ましいフィードバック制御アルゴリズムは、図１２
Ｃに説明されている。このアルゴリズムにおいて、波長
は、それぞれのパルスに対して計測され、最後４つ及び
最後２つのパルスの平均波長が計算される。そのいずれ
の平均も、目標波長からのずれが０．０２ｐｍ未満であ
る場合、調節は行われない。両方が目標から０．０２ｐ
ｍを超えてシフトする場合、圧電スタック８０によって
ミラー組立体に対して調節がなされ、波長補正が施され
る。２つの平均のどちらが使用されるかは、最後に調節
されてからどれだけ多くの時間が経過したかによって判
断される。圧電スタックは、そのスタックがその範囲の
３０及び７０パーセントに接近すると、ステッパ・モー
タがステップすることによって、その制御範囲内に維持
される。ステッパ・モータは、１ステップ完了に約７ミ
リ秒を必要とするので、アルゴリズムは、ステッパ・モ
ータのステップの間、幾つかの圧電調節をしてもよい。
化で約１．５ミクロンの線形調節をもたらすであろう。
この範囲は、ステッパ・モータの約±１０ステップに匹
敵する。このスタックは、制御信号に対し１マイクロ秒
未満内で応答するが、比較的重いミラー１４及びミラー
取付台８６組立体を移動させるには、約１ミリ秒を必要
とする。すなわち、この実施形態では、パルス対パルス
の波長補正は実現可能とは言えない。しかしながら、こ
の実施形態は、７ミリ秒の待ち時間を持って、従来技術
の設計に比べ７倍の改善をもたらす。従って、更に高速
度のフィードバック制御をもたらすことができる。１つ
の好ましいフィードバック制御アルゴリズムは、図１２
Ｃに説明されている。このアルゴリズムにおいて、波長
は、それぞれのパルスに対して計測され、最後４つ及び
最後２つのパルスの平均波長が計算される。そのいずれ
の平均も、目標波長からのずれが０．０２ｐｍ未満であ
る場合、調節は行われない。両方が目標から０．０２ｐ
ｍを超えてシフトする場合、圧電スタック８０によって
ミラー組立体に対して調節がなされ、波長補正が施され
る。２つの平均のどちらが使用されるかは、最後に調節
されてからどれだけ多くの時間が経過したかによって判
断される。圧電スタックは、そのスタックがその範囲の
３０及び７０パーセントに接近すると、ステッパ・モー
タがステップすることによって、その制御範囲内に維持
される。ステッパ・モータは、１ステップ完了に約７ミ
リ秒を必要とするので、アルゴリズムは、ステッパ・モ
ータのステップの間、幾つかの圧電調節をしてもよい。
【００７１】（パルスからパルスのフィードバック制
御）図１３Ａ及び図１３Ｂは、８０マイクロ秒よりも更
に高速のミラー調節を可能にするミラー制御装置を示
し、その結果、パルスからパルスへの補正がパルス繰返
し数２０００Ｈｚのもとで実現可能である。この場合、
圧電スタック８０は、金属サポート８０Aによって置換
され、また、代わりに、より重量のあるミラー取付台８
６Ａに対して移動する締め付けリブ１４Ｂを持つ軽量ミ
ラー１４Ａに対して圧電調節がもたらされる。ミラー１
４Ａは、スタック８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃの端部
の球状接点に対して、調節可能な張力部材８９によりし
っかりと保持される。
御）図１３Ａ及び図１３Ｂは、８０マイクロ秒よりも更
に高速のミラー調節を可能にするミラー制御装置を示
し、その結果、パルスからパルスへの補正がパルス繰返
し数２０００Ｈｚのもとで実現可能である。この場合、
圧電スタック８０は、金属サポート８０Aによって置換
され、また、代わりに、より重量のあるミラー取付台８
６Ａに対して移動する締め付けリブ１４Ｂを持つ軽量ミ
ラー１４Ａに対して圧電調節がもたらされる。ミラー１
４Ａは、スタック８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃの端部
の球状接点に対して、調節可能な張力部材８９によりし
っかりと保持される。
【００７２】この実施形態において、これらの圧電スタ
ックは、ミラー取付台８６Ａに対するミラー１４Aの位
置の非常に精密な調節を準備する。上記の例のように、
大きな調節は、ステッパ・モータによってもたらされる
ので、圧電部品８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃの全体の
調節範囲は、約１．５ミクロンのように極めて小さくて
よい。３つの圧電部品を持つこの軽量ミラーの約０．１
ミクロンのような極めて小さな距離に亘る調節は、約１
０マイクロ秒の範囲で、極めて高速で実行可能である。
ミラー位置の調節は、駆動装置８８Ａを一方向に移動さ
せ、駆動装置８８Ｂ及び８８Ｃを逆方向に移動させる
か、又は、駆動装置８８Ａのみを移動させることで調節
できる。従来例でのように、図１２Ｄに概要が説明され
ている好ましい制御アルゴリズムは、圧電位置が制御範
囲の最低約３０パーセント又は最高７０パーセントに達
する場合、ステッパ・モータのステップを必要とする。
このことは、約０．８ｐｍから約１．６ｐｍ（１つの圧
電駆動装置が使用されているのか、それとも３つなのか
に依存する）に匹敵する１６０ｎｍのステッパ・モータ
の移動なしの制御範囲をもたらす。従って、超高速圧電
制御は、図１５Ａに示すように、一般に±０．１０pm内
にある実質的に全てのチャープ変動を制御するのに十分
な範囲を持つ。より大きな波長変化は、ステッパ・モー
タによってもたらされる。
ックは、ミラー取付台８６Ａに対するミラー１４Aの位
置の非常に精密な調節を準備する。上記の例のように、
大きな調節は、ステッパ・モータによってもたらされる
ので、圧電部品８８Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃの全体の
調節範囲は、約１．５ミクロンのように極めて小さくて
よい。３つの圧電部品を持つこの軽量ミラーの約０．１
ミクロンのような極めて小さな距離に亘る調節は、約１
０マイクロ秒の範囲で、極めて高速で実行可能である。
ミラー位置の調節は、駆動装置８８Ａを一方向に移動さ
せ、駆動装置８８Ｂ及び８８Ｃを逆方向に移動させる
か、又は、駆動装置８８Ａのみを移動させることで調節
できる。従来例でのように、図１２Ｄに概要が説明され
ている好ましい制御アルゴリズムは、圧電位置が制御範
囲の最低約３０パーセント又は最高７０パーセントに達
する場合、ステッパ・モータのステップを必要とする。
このことは、約０．８ｐｍから約１．６ｐｍ（１つの圧
電駆動装置が使用されているのか、それとも３つなのか
に依存する）に匹敵する１６０ｎｍのステッパ・モータ
の移動なしの制御範囲をもたらす。従って、超高速圧電
制御は、図１５Ａに示すように、一般に±０．１０pm内
にある実質的に全てのチャープ変動を制御するのに十分
な範囲を持つ。より大きな波長変化は、ステッパ・モー
タによってもたらされる。
【００７３】図１２Ｄに概略説明されたアルゴリズム
は、レーザ波長のパルスからパルスへの制御を準備し、
図１３Ａ、図１３Ｂ、及び、図１３Ｃに示される超高速
ミラー設計を使用した次パルス補正ができるようにす
る。図１２Ｄに説明されるように、このアルゴリズム
は、パルスＮの完了を待ち受け、それをパルスＮ−１と
して再定義する。アルゴリズムは、パルスの波長を計測
し、それを目標パルスと比較し、そしてスタック８８
Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃを、又は、スタック８８Ａを
移動させ、目標とする波長補正をもたらす。この全て
は、パルスＮに先行して行われ、その結果、パルスＮの
時点では、ミラーは移動され、静止状態である。スタッ
クのどれかがその３０％から７０％の範囲を外れる場
合、ステッパ・モータがステップを行う。アルゴリズム
はその後、範囲が外れたスタックの、３０％から７０％
範囲内への移動を引き起こすことになる。スタックの位
置は、それらの制御電圧に基づく。アルゴリズムは、Δ
λＥの絶対値が波長変動に対する１つの仕様値の２０％
である０．０１ｐｍのような特定の小さな値未満の場
合、圧電調節が行われないように変更することもでき
る。
は、レーザ波長のパルスからパルスへの制御を準備し、
図１３Ａ、図１３Ｂ、及び、図１３Ｃに示される超高速
ミラー設計を使用した次パルス補正ができるようにす
る。図１２Ｄに説明されるように、このアルゴリズム
は、パルスＮの完了を待ち受け、それをパルスＮ−１と
して再定義する。アルゴリズムは、パルスの波長を計測
し、それを目標パルスと比較し、そしてスタック８８
Ａ、８８Ｂ、及び、８８Ｃを、又は、スタック８８Ａを
移動させ、目標とする波長補正をもたらす。この全て
は、パルスＮに先行して行われ、その結果、パルスＮの
時点では、ミラーは移動され、静止状態である。スタッ
クのどれかがその３０％から７０％の範囲を外れる場
合、ステッパ・モータがステップを行う。アルゴリズム
はその後、範囲が外れたスタックの、３０％から７０％
範囲内への移動を引き起こすことになる。スタックの位
置は、それらの制御電圧に基づく。アルゴリズムは、Δ
λＥの絶対値が波長変動に対する１つの仕様値の２０％
である０．０１ｐｍのような特定の小さな値未満の場
合、圧電調節が行われないように変更することもでき
る。
【００７４】（予備同調及び積極同調）上記の実施形態
は、チャープ補正以外の目的で使用することができる。
ある場合には、集積回路リソグラフィ機械のオペレータ
は、予め決めるやり方で波長の変更を希望するかも知れ
ない。換言すれば、目標波長λTは一定波長ではなく、
所定のパターンに従うか、又は、早期の歴史的波長デー
タ又は他のパラメータを使用し、学習アルゴリズムを連
続して又は周期的に更新する結果としてか、そのいずれ
かにより、必要な頻度で変更することができるであろ
う。
は、チャープ補正以外の目的で使用することができる。
ある場合には、集積回路リソグラフィ機械のオペレータ
は、予め決めるやり方で波長の変更を希望するかも知れ
ない。換言すれば、目標波長λTは一定波長ではなく、
所定のパターンに従うか、又は、早期の歴史的波長デー
タ又は他のパラメータを使用し、学習アルゴリズムを連
続して又は周期的に更新する結果としてか、そのいずれ
かにより、必要な頻度で変更することができるであろ
う。
【００７５】（ミラー位置の計測）ある場合において、
特定のミラー位置を指定することによって波長を制御す
ることが必要であり得る。このことは、図１７及び図１
７Ａに示される実施形態を使用して行うことができる。
この実施形態において、ダイオード・レーザ８６は、ミ
ラー１４Ｃから反射されるビームを供給し、その反射ビ
ームは、フォトダイオード・アレー９０に焦点合わせさ
れ、ミラー１４Ｃの枢転位置を決める。この装置は、実
際の波長計測のためにレーザを作動させることなく、ミ
ラーの正確な位置決めを可能にする。これは、ミラーの
正確な位置決めが必要な場合、重要となり得るであろ
う。図１１Ａは、ピボット計測の精度を向上させるた
め、ミラー１４ＣとＰＤＡアレーとの間の光学的距離を
増大させる技術を示す。
特定のミラー位置を指定することによって波長を制御す
ることが必要であり得る。このことは、図１７及び図１
７Ａに示される実施形態を使用して行うことができる。
この実施形態において、ダイオード・レーザ８６は、ミ
ラー１４Ｃから反射されるビームを供給し、その反射ビ
ームは、フォトダイオード・アレー９０に焦点合わせさ
れ、ミラー１４Ｃの枢転位置を決める。この装置は、実
際の波長計測のためにレーザを作動させることなく、ミ
ラーの正確な位置決めを可能にする。これは、ミラーの
正確な位置決めが必要な場合、重要となり得るであろ
う。図１１Ａは、ピボット計測の精度を向上させるた
め、ミラー１４ＣとＰＤＡアレーとの間の光学的距離を
増大させる技術を示す。
【００７６】（変形可能な同調ミラー）図１８は、セグ
メント化された選択ミラーを示し、そこでは、５つのミ
ラー・セグメントのそれぞれは、それ自身の圧電駆動装
置１４Ｂ１−５によって制御される。セグメントのそれ
ぞれは、超高速で作動させることが可能である。この実
施形態は、ビームのそれぞれの水平位置が個々に制御で
きることから、レーザの帯域幅を改善する別の長所を持
つ。この実施形態はまた、ＰＤＡ１２４を持ち、それぞ
れのセグメントの位置を計測する。水銀ランプ１１４に
よって光が準備され、そこではＵＶ光は、スリット１１
６とコラミネーティング・レンズ１１８とを通過する。
この場合のビームは、レーザビームを拡大するために使
用されるのと同じビーム・エクスパンダを通して拡大さ
れ、５つの小レンズは、それぞれのミラーからの光をＰ
ＤＡの別々の部分に焦点合わせする。
メント化された選択ミラーを示し、そこでは、５つのミ
ラー・セグメントのそれぞれは、それ自身の圧電駆動装
置１４Ｂ１−５によって制御される。セグメントのそれ
ぞれは、超高速で作動させることが可能である。この実
施形態は、ビームのそれぞれの水平位置が個々に制御で
きることから、レーザの帯域幅を改善する別の長所を持
つ。この実施形態はまた、ＰＤＡ１２４を持ち、それぞ
れのセグメントの位置を計測する。水銀ランプ１１４に
よって光が準備され、そこではＵＶ光は、スリット１１
６とコラミネーティング・レンズ１１８とを通過する。
この場合のビームは、レーザビームを拡大するために使
用されるのと同じビーム・エクスパンダを通して拡大さ
れ、５つの小レンズは、それぞれのミラーからの光をＰ
ＤＡの別々の部分に焦点合わせする。
【００７７】（回折格子面の浄化）ライン・ナローイン
グ・パッケージの浄化が知られているが、従来技術で
は、浄化流が直接的に回折格子面に流れないようにする
ことを教えており、その結果浄化流は、一般に、回折格
子面背部などの位置に設けられたポートを通して供給さ
れる。本出願者は、しかしながら、極めて高い繰返し数
のもとでは、高温ガス（窒素）の層が回折格子面上に形
成され、波長を歪ませることを発見した。この歪みは、
上記で検討した積極的な波長制御によって、少なくとも
部分的に補正することができる。別のアプローチは、図
１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃ、及び、図１９Ｄに示され
るように、回折格子面を浄化することである。図１９Ａ
において、長さ１０インチ、直径３／８インチの浄化管
６１の頂部の各小孔（１ｍｍ、又は、１／４インチの間
隔）は、浄化流を供給する。他の技術は、図１９Ｂ、図
１９Ｃ、及び、図１９Ｄに示されている。
グ・パッケージの浄化が知られているが、従来技術で
は、浄化流が直接的に回折格子面に流れないようにする
ことを教えており、その結果浄化流は、一般に、回折格
子面背部などの位置に設けられたポートを通して供給さ
れる。本出願者は、しかしながら、極めて高い繰返し数
のもとでは、高温ガス（窒素）の層が回折格子面上に形
成され、波長を歪ませることを発見した。この歪みは、
上記で検討した積極的な波長制御によって、少なくとも
部分的に補正することができる。別のアプローチは、図
１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃ、及び、図１９Ｄに示され
るように、回折格子面を浄化することである。図１９Ａ
において、長さ１０インチ、直径３／８インチの浄化管
６１の頂部の各小孔（１ｍｍ、又は、１／４インチの間
隔）は、浄化流を供給する。他の技術は、図１９Ｂ、図
１９Ｃ、及び、図１９Ｄに示されている。
【００７８】様々な修正は、本発明の範囲を変えること
なく本発明に行うことができる。上記の全ては、本発明
の実施例に過ぎない。当業者は、本発明の精神及び範囲
から逸脱することなく、数多くの他の修正や変形が可能
であることを容易に理解するであろう。例えば、ミラー
１４は、圧電駆動機構などの別の高速作動機構を用いて
調節でき、ステッパ・モータを必要としない十分な同調
範囲をもたらすことができるであろう。音声コイルはま
た、ミラーを急速に位置付けするのに用いることができ
るであろう。従って、上記の開示は、限定することを意
図しておらず、本発明の範囲は、添付の請求範囲により
判断されるべきである。
なく本発明に行うことができる。上記の全ては、本発明
の実施例に過ぎない。当業者は、本発明の精神及び範囲
から逸脱することなく、数多くの他の修正や変形が可能
であることを容易に理解するであろう。例えば、ミラー
１４は、圧電駆動機構などの別の高速作動機構を用いて
調節でき、ステッパ・モータを必要としない十分な同調
範囲をもたらすことができるであろう。音声コイルはま
た、ミラーを急速に位置付けするのに用いることができ
るであろう。従って、上記の開示は、限定することを意
図しておらず、本発明の範囲は、添付の請求範囲により
判断されるべきである。
【図１】従来技術のリソグラフィ用レーザ・チャンバの
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図１Ａ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１Ｂ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１Ｃ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１Ｄ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１Ｅ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１Ｆ】パルスバーストの間のレーザガスの温度変化
を示す図である。
を示す図である。
【図２Ａ】様々なパルス繰返数における各レーザ・パル
スの間に音により伝搬される距離を示す図である。
スの間に音により伝搬される距離を示す図である。
【図２Ｂ】温度による音速の変化を示す図である。
【図２Ｃ】パルス・モード作動の間の温度の振れを示す
チャートである。
チャートである。
【図３】リソグラフィ用レーザの波長が制御される様子
を示す図である。
を示す図である。
【図４Ａ】レーザガス温度による波長シグマ及びトラン
ジエントの変動を示す図である。
ジエントの変動を示す図である。
【図４Ｂ】レーザガス温度による波長シグマ及びトラン
ジエントの変動を示す図である。
ジエントの変動を示す図である。
【図５Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図５Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図６Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図６Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図７Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図７Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図８Ａ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図８Ｂ】２つのかなり異なる温度でのパルス繰返数に
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
よるビーム・パラメータの変動を示す図である。
【図９Ａ】前記２つの異なる温度での波長トランジエン
ト曲線対パルス繰返数曲線の比較図である。
ト曲線対パルス繰返数曲線の比較図である。
【図９Ｂ】前記２つの異なる温度での波長トランジエン
ト曲線対パルス繰返数曲線の比較図である。
ト曲線対パルス繰返数曲線の比較図である。
【図１０Ａ】ビーム品質に及ぼす圧力波吸収装置の効果
を実証する図である。
を実証する図である。
【図１０Ｂ】ビーム品質に及ぼす圧力波吸収装置の効果
を実証する図である。
を実証する図である。
【図１１Ａ】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示
す図である。
す図である。
【図１１Ｂ】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を示
す図である。
す図である。
【図１１Ｂ１】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図１１Ｂ２】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図１１Ｄ１】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図１１Ｄ２】圧力波分散用鋸歯バッフル技法の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図１１Ｃ１】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１１Ｃ２】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１１Ｃ３】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１１Ｃ４】バッフル技法の効果を示す図である。
【図１２】より高速及び精密な波長制御をもたらす提案
技法を示す図である。
技法を示す図である。
【図１２Ａ】より高速及び精密な波長制御をもたらす提
案技法を示す図である。
案技法を示す図である。
【図１２Ｂ】より高速及び精密な波長制御をもたらす提
案技法を示す図である。
案技法を示す図である。
【図１２Ｃ】波長制御アルゴリズムを説明するフロー・
チャートを示す図である。
チャートを示す図である。
【図１２Ｄ】波長制御アルゴリズムを説明するフロー・
チャートを示す図である。
チャートを示す図である。
【図１３】レーザ・チャンバに異なるレーザガス温度領
域を作り出す熱交換器設計を示す図である。
域を作り出す熱交換器設計を示す図である。
【図１４】レーザ停止時間の間にレーザガスに高速で熱
を供給する技法を示す図である。
を供給する技法を示す図である。
【図１５Ａ】様々なガス温度におけるバースト運転の間
の波長誤差を示す図である。
の波長誤差を示す図である。
【図１５Ｂ】能動的チャープ制御の効果を示す図であ
る。
る。
【図１５Ｃ】制御アルゴリズムのフロー・チャートを示
す図である。
す図である。
【図１６】波長計の配置図である。
【図１６Ａ】波長計からのフォトダイオード・アレーの
データを示す図である。
データを示す図である。
【図１６Ｂ】波長計からのフォトダイオード・アレーの
データを示す図である。
データを示す図である。
【図１７】特定のミラー位置を特定することにより波長
を制御する技法を示す図である。
を制御する技法を示す図である。
【図１７Ａ】特定のミラー位置を特定することにより波
長を制御する技法を示す図である。
長を制御する技法を示す図である。
【図１７Ｂ】ダイオード・レーザ８６の形態を示す図で
ある。
ある。
【図１８】セグメント化された同調ミラーを持つＬＮＰ
を示す図である。
を示す図である。
【図１９Ａ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図
である。
である。
【図１９Ｂ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図
である。
である。
【図１９Ｃ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図
である。
である。
【図１９Ｄ】回折格子表面を冷却する浄化技法を示す図
である。
である。
【図２０】空間的に変化するフィンを使用する熱交換を
示す図である。
示す図である。
３４ 放電領域 ３６Ａ、３６Ｂ 電極 ３８ 扇風機 ４０ 熱交換器 ４４ 陽極支持バー ４６ 予備電離器ロッド ６０、６２、６４、６６、６８ バッフル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パラシュ ピー ダス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92084 ヴィスタ パセオ ド アンザ 2029 (72)発明者 ジョージ ジェイ エヴァレイジ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92029 エスコンディード リスボン プ レイス 1653 (72)発明者 フレデリック ジー エリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92024 エンシニータス ヴィレッジ パ ーク ウェイ 2047 アパートメント 157 (72)発明者 ウィリアム エヌ パートロ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92064 ポーウェイ ペドリザ ドライヴ 12634 (72)発明者 アイゴー ヴィ フォーメンコフ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92129 サン ディエゴ ジャーナル ウ ェイ 14390 Ｆターム(参考） 2H097 CA13 LA10 5F046 BA04 BA05 CA04 5F071 AA06 DD04 DD08 EE04 FF09 HH01 HH02 HH05 JJ07 JJ10 5F072 AA06 HH01 HH02 HH05 JJ05 KK30 SS06 TT05 TT19 YY09
Claims (40)
- 【請求項１】 Ａ）レーザ・チャンバと， Ｂ）ビームの方向に長手寸法を備える放電領域を形成す
る距離により分離された細長い陽極及び細長い陰極を含
む、前記チャンバ内に封入された細長い電極構造と、 Ｃ）前記チャンバ内に収容されたレーザガスと、 Ｄ）前記レーザガスを前記チャンバ内及び前記放電領域
を通って循環させる扇風機と、 Ｅ）波長チャープを緩和する能動的チャープ緩和手段
と、を含むことを特徴とする、能動的波長チャープ緩和
を用いる電気放電レーザ。 - 【請求項２】 前記圧力能動的チャープ手段は、同調ミ
ラーと、バーストの早期部分で起こるチャープを緩和す
るために、前記同調ミラーの位置をパルスのバーストに
先立って調節する調節手段とを含むことを特徴とする請
求項１に記載のレーザ。 - 【請求項３】 前記早期に起こるチャープは、数ミリ秒
の持続時間を持つことを特徴とする請求項２に記載のレ
ーザ。 - 【請求項４】 前記調節手段は、ステッパ・モータを含
むことを特徴とする請求項２に記載のレーザ。 - 【請求項５】 前記調節手段は、前記早期に起こるチャ
ープの形状を学習する学習アルゴリズムを用いてプログ
ラムされるプロセッサを含むことを特徴とする請求項２
に記載のレーザ。 - 【請求項６】 前記チャープ緩和手段は、２ミリ秒未満
の時間でミラー調節をもたらすように形成されることを
特徴とする請求項１に記載のレーザ。 - 【請求項７】 前記チャープ緩和手段は、５００マイク
ロ秒未満の時間でミラー調節をもたらすように形成され
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザ。 - 【請求項８】 前記能動的チャープ緩和手段は、圧電装
置を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ。 - 【請求項９】 前記能動的チャープ緩和手段は、また、
外部スピンドルを持つステッパ・モータを含むことを特
徴とする請求項８に記載のレーザ。 - 【請求項１０】 前記能動的チャープ緩和手段は、ま
た、前記外部スピンドルの線形移動の縮小をもたらす、
枢軸の周りに枢転するレバー・アームを含むことを特徴
とする請求項９に記載のレーザ。 - 【請求項１１】 前記能動的チャープ緩和手段は、粗い
波長制御用のステッパ・モータと精密波長制御用の圧電
装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載のレー
ザ。 - 【請求項１２】 反射された放電が引き起こす圧力波
の、温度が引き起こす前記放電領域内の到着時刻の変化
を防ぐ圧力波緩和手段を更に含むことを特徴とする請求
項１に記載のレーザ。 - 【請求項１３】 前記圧力波緩和手段は、鋸歯状の断面
を持つ少なくとも１つのバッフルを含むことを特徴とす
る請求項１２に記載のレーザ。 - 【請求項１４】 前記鋸歯状の断面は、様々な形状の鋸
歯を持つことを特徴とする請求項１３に記載のレーザ。 - 【請求項１５】 前記鋸歯は、歯の高さが約０．１２０
インチから約０．２８０インチの範囲であって、約０．
３９０インチから約０．５９０インチの範囲のピッチを
形成することを特徴とする請求項１４に記載のレーザ。 - 【請求項１６】 前記鋸歯は、前記ビーム方向に対して
ほぼ直角方向に並べられることを特徴とする請求項１３
に記載のレーザ。 - 【請求項１７】 前記鋸歯状の断面は、前記チャンバの
壁に合うように機械加工されることを特徴とする請求項
１３に記載のレーザ。 - 【請求項１８】 前記バッフルは、ニッケルメッキされ
たアルミニウムから成ることを特長とする請求項１３に
記載のレーザ。 - 【請求項１９】 前記バッフルは、金属製音響拡散プレ
ートから成ることを特徴とする請求項１３に記載のレー
ザ。 - 【請求項２０】 前記緩和手段は、溝状の断面を持つバ
ッフルを含むことを特徴とする請求項１２に記載のレー
ザ。 - 【請求項２１】 前記溝は、圧力波を前記ビーム方向と
直角方向よりはむしろ多くの方向に分散させるために、
圧力波の圧力波自身との干渉を生み出すように形作られ
ることを特徴とする請求項２０に記載のレーザ。 - 【請求項２２】 前記緩和手段は、緩やかに詰められた
不織繊維を含むことを特徴とする請求項１２に記載のレ
ーザ。 - 【請求項２３】 前記繊維は、酸化アルミニウム繊維で
あることを特徴とする請求項２２に記載のレーザ。 - 【請求項２４】 前記繊維は、ジルコニウム及びイット
リウムから成ることを特長とする請求項２２に記載のレ
ーザ。 - 【請求項２５】 前記ビーム方向に、少なくとも４０℃
の前記レーザガスの温度勾配を生み出すように形成され
た熱交換器を更に含むことを特徴とする請求項１２に記
載のレーザ。 - 【請求項２６】 前記緩和手段は、前記ビーム方向に沿
って少なくとも１０℃刻みで増加及び減少するように変
化する、前記チャンバ内のレーザガス温度を生み出すよ
うに形成された熱交換器を含むことを特徴とする請求項
１２に記載のレーザ。 - 【請求項２７】 前記緩和手段は、前記レーザが作動中
に前記電極間の放電により前記ガスに加えられたのとほ
ぼ等しい熱を、前記レーザが停止中に前記レーザガスに
加えるために置かれた高速作動のガス加熱システムを含
むことを特徴とする請求項１２に記載のレーザ。 - 【請求項２８】 １０００Ｈｚを超える繰返数で連続的
に作動するようにプログラムされ、少なくとも２つの別
々のステッパ又はスキャナ・システム用の光源として機
能するように形成されて前記２つのシステムに対して交
互にパルスのバーストを供給することを特徴とする請求
項１２に記載のレーザ。 - 【請求項２９】 前記少なくとも２つの別々のステッパ
又はスキャナ・システムは、１つのステッパ又はスキャ
ナ機の一部であることを特徴とする請求項１２に記載の
レーザ。 - 【請求項３０】 Ａ）レーザ・チャンバと， Ｂ）ビームの方向に長手寸法を備える放電領域を形成す
る距離により分離された細長い陽極及び細長い陰極を含
む、前記チャンバ内に封入された細長い電極構造と、 Ｃ）前記チャンバ内に収容されたレーザガスと、 Ｄ）前記レーザガスを前記チャンバ内及び前記放電領域
を通って循環させる扇風機と、 Ｅ）中心線波長を計測する波長計と、 Ｆ）波長同調機構と、 Ｇ）波長チャープを能動的に制御するために前記波長計
からの計測情報を使用して前記同調機構を制御するフィ
ードバック制御システムと、を含むことを特徴とする、
能動的波長チャープ緩和を用いる電気放電レーザ。 - 【請求項３１】 前記同調機構は、同調ミラーと、バー
ストの早期部分で起こるチャープを緩和するために、前
記同調ミラーの位置をパルスのバーストに先立って調節
する調節機構とを含むことを特徴とする請求項３０に記
載のレーザ。 - 【請求項３２】 前記早期に起こるチャープは、数ミリ
秒の持続時間を持つことを特徴とする請求項３１に記載
のレーザ。 - 【請求項３３】 前記調節機構は、ステッパ・モータを
含むことを特徴とする請求項３１に記載のレーザ。 - 【請求項３４】 前記調節機構は、前記早期に起こるチ
ャープの形状を学習する学習アルゴリズムを用いてプロ
グラムされるプロセッサを含むことを特徴とする請求項
３１に記載のレーザ。 - 【請求項３５】 前記同調機構は、２ミリ秒未満の時間
でミラー調節をもたらすように形成されることを特徴と
する請求項３０に記載のレーザ。 - 【請求項３６】 前記同調機構は、５００マイクロ秒未
満の時間でミラー調節をもたらすように形成されること
を特徴とする請求項３０に記載のレーザ。 - 【請求項３７】 前記同調機構は、圧電装置を含むこと
を特徴とする請求項３０に記載のレーザ。 - 【請求項３８】 前記同調機構は、また、外部スピンド
ルを持つステッパ・モータを含むことを特徴とする請求
項３０に記載のレーザ。 - 【請求項３９】 前記同調機構は、また、前記外部スピ
ンドルの線形移動の縮小をもたらす、枢軸の周りに枢転
するレバー・アームを含むことを特徴とする請求項３８
に記載のレーザ。 - 【請求項４０】 前記同調機構は、粗い同調のためのス
テッパ・モータと精密な同調のための圧電装置とを含む
ことを特徴とする請求項３３に記載のレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/501,160 US6621846B1 (en) | 1997-07-22 | 2000-02-09 | Electric discharge laser with active wavelength chirp correction |
| US09/501160 | 2000-02-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043667A true JP2002043667A (ja) | 2002-02-08 |
| JP3857532B2 JP3857532B2 (ja) | 2006-12-13 |
Family
ID=23992366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001077200A Expired - Lifetime JP3857532B2 (ja) | 2000-02-09 | 2001-02-09 | 能動的波長チャープ補正を用いる電気放電レーザ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6621846B1 (ja) |
| JP (1) | JP3857532B2 (ja) |
| AU (1) | AU2001227961A1 (ja) |
| DE (2) | DE60135203D1 (ja) |
| WO (1) | WO2001059894A1 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031881A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-31 | Gigaphoton Inc | レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 |
| JP2003051633A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Gigaphoton Inc | レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 |
| JP2003086874A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Gigaphoton Inc | パルス発振型ガスレーザ装置 |
| JP2008098282A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Komatsu Ltd | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置 |
| JP2011249832A (ja) * | 2011-07-27 | 2011-12-08 | Komatsu Ltd | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置 |
| JP2014135524A (ja) * | 2014-04-28 | 2014-07-24 | Komatsu Ltd | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置 |
| JP2017538963A (ja) * | 2014-12-09 | 2017-12-28 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 光源内の外乱の補償 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6529531B1 (en) * | 1997-07-22 | 2003-03-04 | Cymer, Inc. | Fast wavelength correction technique for a laser |
| US6625191B2 (en) * | 1999-12-10 | 2003-09-23 | Cymer, Inc. | Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system |
| US7023885B1 (en) * | 1999-07-09 | 2006-04-04 | Nikon Corporation | Laser apparatus and method for controlling the same |
| US20050259709A1 (en) | 2002-05-07 | 2005-11-24 | Cymer, Inc. | Systems and methods for implementing an interaction between a laser shaped as a line beam and a film deposited on a substrate |
| US7439530B2 (en) | 2005-06-29 | 2008-10-21 | Cymer, Inc. | LPP EUV light source drive laser system |
| US7154928B2 (en) * | 2004-06-23 | 2006-12-26 | Cymer Inc. | Laser output beam wavefront splitter for bandwidth spectrum control |
| US20040190577A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-30 | Hans-Stephan Albrecht | Fast linear motor for wavelength variation for lithography lasers |
| US7196342B2 (en) | 2004-03-10 | 2007-03-27 | Cymer, Inc. | Systems and methods for reducing the influence of plasma-generated debris on the internal components of an EUV light source |
| US7116695B2 (en) * | 2004-09-28 | 2006-10-03 | Cymer, Inc. | Laser output light pulse beam parameter transient correction system |
| US7643522B2 (en) * | 2004-11-30 | 2010-01-05 | Cymer, Inc. | Method and apparatus for gas discharge laser bandwidth and center wavelength control |
| KR100629368B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | 라인 협대역화 모듈 및 이를 구비한 노광설비용 레이저장치 |
| US7679029B2 (en) | 2005-10-28 | 2010-03-16 | Cymer, Inc. | Systems and methods to shape laser light as a line beam for interaction with a substrate having surface variations |
| WO2007066700A1 (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-14 | Nikon Corporation | レーザ光源装置、並びに露光方法及び装置 |
| US20080037601A1 (en) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Torsana Laser Technologies A/S | Avoiding temperature-related faults of a laser by temperature adjustment |
| US20080019411A1 (en) * | 2006-07-20 | 2008-01-24 | Norbert Niemoeller | Compact sealed-off excimer laser |
| US9124068B1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-01 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus to reduce noise caused by mode hopping in external cavity lasers |
| US10816905B2 (en) | 2015-04-08 | 2020-10-27 | Cymer, Llc | Wavelength stabilization for an optical source |
| KR102628796B1 (ko) * | 2019-07-23 | 2024-01-23 | 사이머 엘엘씨 | 반복률 편차에 의해 유도된 파장 오차를 보상하는 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608561A (en) * | 1995-06-07 | 1997-03-04 | Lucent Technologies Inc. | Method and system for reducing chirp in an optical cummunication system |
| US6128323A (en) | 1997-04-23 | 2000-10-03 | Cymer, Inc. | Reliable modular production quality narrow-band high REP rate excimer laser |
| US5835520A (en) * | 1997-04-23 | 1998-11-10 | Cymer, Inc. | Very narrow band KrF laser |
| US5870420A (en) | 1997-08-18 | 1999-02-09 | Cymer, Inc. | Cross-flow blower with braces |
| JP2002525856A (ja) * | 1998-09-11 | 2002-08-13 | ニュー・フォーカス・インコーポレイテッド | 波長可変レーザ |
-
2000
- 2000-02-09 US US09/501,160 patent/US6621846B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-01-16 DE DE60135203T patent/DE60135203D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-18 DE DE60133721T patent/DE60133721T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-18 AU AU2001227961A patent/AU2001227961A1/en not_active Abandoned
- 2001-01-18 WO PCT/US2001/001828 patent/WO2001059894A1/en active Application Filing
- 2001-02-09 JP JP2001077200A patent/JP3857532B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031881A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-31 | Gigaphoton Inc | レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 |
| JP4683778B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2011-05-18 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 |
| JP2003051633A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Gigaphoton Inc | レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 |
| JP4683784B2 (ja) * | 2001-08-06 | 2011-05-18 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 |
| JP2003086874A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Gigaphoton Inc | パルス発振型ガスレーザ装置 |
| JP4653360B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2011-03-16 | ギガフォトン株式会社 | パルス発振型ガスレーザ装置 |
| JP2008098282A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Komatsu Ltd | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置 |
| JP2011249832A (ja) * | 2011-07-27 | 2011-12-08 | Komatsu Ltd | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置 |
| JP2014135524A (ja) * | 2014-04-28 | 2014-07-24 | Komatsu Ltd | 狭帯域化レーザのスペクトル幅調整装置 |
| JP2017538963A (ja) * | 2014-12-09 | 2017-12-28 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 光源内の外乱の補償 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2001227961A1 (en) | 2001-08-20 |
| DE60133721D1 (de) | 2008-06-05 |
| JP3857532B2 (ja) | 2006-12-13 |
| US6621846B1 (en) | 2003-09-16 |
| DE60135203D1 (de) | 2008-09-18 |
| WO2001059894A1 (en) | 2001-08-16 |
| DE60133721T2 (de) | 2009-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3857532B2 (ja) | 能動的波長チャープ補正を用いる電気放電レーザ | |
| JP3971115B2 (ja) | 音響チャープ補正を備えた放電レーザ | |
| JP4911558B2 (ja) | 狭帯域化レーザ装置 | |
| US7903700B2 (en) | Narrow-spectrum laser device | |
| EP1258060B1 (en) | Fast wavelength correction technique for a laser | |
| US6721340B1 (en) | Bandwidth control technique for a laser | |
| US7643522B2 (en) | Method and apparatus for gas discharge laser bandwidth and center wavelength control | |
| KR100562009B1 (ko) | 정교한 파장 제어를 구비하는 협대역 레이저 | |
| JPH10313143A (ja) | 狭帯域化レーザ装置 | |
| JP2002026435A (ja) | 圧電ドライバを用いるレーザ波長制御装置 | |
| JP3590524B2 (ja) | 狭帯域化レーザの波面制御装置 | |
| US6735225B2 (en) | Chirp compensation method and apparatus | |
| EP1258059B1 (en) | Bandwidth control technique for a laser | |
| JP2011249818A (ja) | 狭帯域化レーザ装置 | |
| JP5607592B2 (ja) | 狭帯域化レーザ装置 | |
| TW478224B (en) | Electric discharge laser with active wavelength |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040301 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040601 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040604 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040901 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060327 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060711 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060807 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060904 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060914 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3857532 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |