JP2003031881A - レーザ装置用波長制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 休止後に、パルスレーザ光の中心波長を、迅
速にかつ正確に目標波長に制御可能な波長制御装置及び
制御方法を提供する。 【解決手段】 駆動機構により光学部品をレーザ光軸(2
0)に対して回転させてパルスレーザ光(21)の狭帯域化光
学素子(33)への入射角度(φ)を変更し、パルスレーザ光
(21)の中心波長(λc)を所定の目標波長(λ0)に制御する
レーザ装置の波長制御方法において、レーザ発振の休止
中に生じる中心波長(λc)のずれに基づいて、中心波長
(λc)が目標波長(λ0)に近づくように第１の駆動機構(4
1)に指令を出力して休止中に光学部品を回転させ、目標
波長(λ0)の変更を指示する波長変更指令に基づいて、
中心波長(λc)が新たな目標波長(λn)に近づくように第
２の駆動機構(40)に指令を出力して休止中に光学部品を
回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマレーザ装
置の中心波長を所望の目標波長に制御する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エキシマレーザ装置等から発
振したレーザ光を狭帯域化し、その中心波長を所望の値
に制御する波長制御技術が知られており、例えば特開平
５−２８３７８５号公報に示されている。図７は、同公
報に開示されたレーザ装置の構成図を表しており、以下
図７に基づいて従来技術を説明する。

【０００３】図７において、エキシマレーザ装置１１
は、レーザ媒質であるレーザガスを封入し、両端部にパ
ルスレーザ光２１を透過するウィンドウ１７，１９を取
着したレーザチャンバ１２を備えている。レーザチャン
バ１２の内部では、図示しない放電電極間に高電圧が印
加され、パルス放電によってレーザガスを励起し、パル
スレーザ光２１を発生させる。発生したパルスレーザ光
２１は、狭帯域化ユニット３０に入射し、プリズム３２
によって拡大され、波長選択ミラー３４によって反射さ
れて、狭帯域化光学素子であるグレーティング３３に入
射する。グレーティング３３では、回折によって所定の
中心波長λｃ近傍の波長を有するパルスレーザ光２１の
みが反射される。これを、狭帯域化と言う。

【０００４】このとき、波長選択ミラー３４は、ステッ
ピングモータユニット４０によって回転自在の、可動ホ
ルダ３６に搭載されている。波長選択ミラー３４を紙面
と平行な平面内で回転させると、グレーティング３３に
対するパルスレーザ光２１の入射角度が変わり、グレー
ティング３３で回折されるパルスレーザ光２１の中心波
長λｃが変化する。即ち、波長選択ミラー３４を回転さ
せることにより、発振するパルスレーザ光２１の中心波
長λｃを、所望する目標波長λ０に制御することが可能
である。

【０００５】また、エキシマレーザ装置１１は、パルス
レーザ光２１の一部をビームスプリッタ２２で取り出
し、波長モニタ３７によってパルスレーザ光２１の中心
波長λｃをモニタリングしている。レーザコントローラ
２９は、モニタリングした中心波長λｃに基づき、ステ
ッピングモータユニット４０に指令信号を出力して波長
選択ミラー３４を回転させ、パルスレーザ光２１の中心
波長λｃを所望の目標波長λ０に制御している。これ
を、波長制御と言う。狭帯域化されたパルスレーザ光２
１は、狭帯域化ユニット３０内のグレーティング３３
と、パルスレーザ光２１を部分反射するフロントミラー
１６との間で数回往復するうちに、レーザチャンバ１２
内で増幅される。そして、中心波長λｃを有するパルス
レーザ光２１として、前方（図７中紙面の左方）へ出射
し、ステッパ等の露光機２５に入射する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、エキ
シマレーザ装置１１を、露光機２５の露光用光源として
用いる際には、ウェハやレチクルの入れ替えなどのため
に一定時間にわたって放電を停止し、レーザ発振を止め
なければならない場合がある。

【０００７】このような場合には、プリズム３２等の光
学部品やその周辺の温度低下のために、光学部品の特性
が変化したり、光学部品を固定する図示しない固定部品
が伸縮したりして、中心波長λｃがずれてしまうことが
ある。また、放電をしばらく停止した結果として、放電
電極やレーザガスの状態変化が起こり、中心波長λｃが
ずれることもある。このような、休止中に起きる中心波
長λｃのずれを、波長の休止ドリフトと呼ぶ。その結
果、休止後にレーザ発振を再開した際に、発振したレー
ザ光２１の中心波長λｃが目標波長λ０と大きくずれて
おり、これを目標波長λ０に戻すのに多くの時間を要す
るという問題がある。

【０００８】また、例えば休止中に露光機２５から、目
標波長λ０をλｎに変更するようにという波長変更指令
が、レーザコントローラ２９に出力される場合がある。
このような場合には、再発振時には、中心波長λｃと新
たな目標波長λｎとの差がさらに大きくなっていること
があり、中心波長λｃを新たな目標波長λｎに合わせる
のに、より多くの時間を要するという問題がある。その
結果、露光機２５が所望する中心波長λｃのレーザ光２
１が出射せず、露光機２５の稼働率が低下する。

【０００９】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、休止後に、パルスレーザ光の中心波長を、
迅速にかつ正確に目標波長に制御可能な波長制御装置及
び制御方法を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明は、駆動機構により光学部
品を回転させてパルスレーザ光が狭帯域化光学素子に入
射する入射角度を変更する光学部品回転手段と、前記光
学部品回転手段を駆動して前記入射角度を変更し、パル
スレーザ光の中心波長を所定の目標波長に制御するレー
ザコントローラとを備えたレーザ装置用波長制御装置に
おいて、レーザ発振の休止中に生じる中心波長の休止ド
リフトに基づいて、中心波長が目標波長に近づくように
休止中光学部品を回転させる第１駆動機構と、目標波長
の変更を指示する波長変更指令に基づいて、中心波長が
新たな目標波長に近づくように休止中光学部品を回転さ
せる第２の駆動機構とを備えている。

【００１１】かかる構成によれば、休止ドリフトの補正
のためと、目標波長変更のためとの２個の駆動機構を備
えている。これにより、休止ドリフトの補正と目標波長
変更とを、同時に互いに独立に行なうことができ、常に
制御が発散せず、好適に行なわれる。

【００１２】また本発明によれば、前記第１駆動機構が
圧電素子ユニットであり、前記第２駆動機構がステッピ
ングモータユニットである。圧電素子ユニットを備えて
いるので、休止ドリフトの補正だけでなく、発振時の波
長制御も、圧電素子ユニットによって応答性よく行なう
ことができる。従って、迅速な制御が可能である。ま
た、目標波長λ０の変更をストロークの長いステッピン
グモータユニットによって行なうことにより、広帯域に
わたっての目標波長λ０の変更が可能である。

【００１３】また、本発明によれば、前記第１駆動機構
と第２駆動機構とが直列に配されている。これにより、
第１、第２の駆動機構が、同じ光学部品の同じ場所を駆
動することになるため、一方の駆動機構の駆動量に対す
る中心波長の変化の度合いが、他方の駆動機構の駆動の
有無と無関係となり、常に一定となる。従って、２個の
駆動機構を、互いに独立に制御できるので、制御が容易
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に
係るエキシマレーザ装置１１の構成図を示している。図
１において、エキシマレーザ装置１１は、レーザ媒質で
あるレーザガスを封入したレーザチャンバ１２を備えて
いる。レーザチャンバ１２の両端部には、パルスレーザ
光２１を透過するフロントウィンドウ１７及びリアウィ
ンドウ１９が、図示しないホルダによってそれぞれ取着
されている。

【００１５】レーザチャンバ１２の内部には、一対の放
電電極１４，１５が、図１中紙面と垂直方向に対向して
設置されている。高圧電源２３より、放電電極１４，１
５間に高電圧を印加し、パルス放電を起こしてレーザガ
スを励起し、例えば数〜十数kＨzの周波数で、パルスレ
ーザ光２１を発生させる。発生したパルスレーザ光２１
は、例えば後方（図１中左方）へ進行し、パルスレーザ
光２１を狭帯域化する狭帯域化ユニット３０に入射す
る。狭帯域化ユニット３０は、狭帯域化ボックス３１に
よって囲繞されており、内部に光学部品として、プリズ
ム３２，３２、波長選択ミラー３４、及びグレーティン
グ３３等を備えている。狭帯域化ボックス３１の壁に
は、パージガス給気口３５が付設され、清浄で乾燥した
希ガスや高純度窒素などの反応性の小さなパージガス４
５を、狭帯域化ボックス３１内部に導入している。

【００１６】狭帯域化ユニット３０に入射したパルスレ
ーザ光２１は、プリズム３２，３２によって拡大され、
波長選択ミラー３４によって反射され、狭帯域化光学素
子であるグレーティング３３に入射する。グレーティン
グ３３では、回折によって、入射角度φによって定まる
中心波長λｃのパルスレーザ光２１のみが反射される。
このとき、波長選択ミラー３４は、水平面内（図１中紙
面と平行な平面内）で回動自在の、可動ホルダ３６に搭
載されている。可動ホルダ３６を回転させて波長選択ミ
ラー３４を回転させることにより、グレーティング３３
に入射するパルスレーザ光２１の入射角度φが変わる。
これにより、グレーティング３３で回折されるパルスレ
ーザ光２１の中心波長λｃが変化する。尚、図１におい
て、２０はパルスレーザ光２１のレーザ光軸を表してい
る。

【００１７】狭帯域化されたパルスレーザ光２１は、狭
帯域化ユニット３０内のグレーティング３３と、パルス
レーザ光２１を部分反射するフロントミラー１６との間
で数回往復するうちに、放電電極１４，１５間の放電に
よって増幅される。そして、フロントミラー１６を部分
透過し、パルスレーザ光２１として前方（図１中、右
方）へ出射し、露光機２５に入射する。出射したパルス
レーザ光２１の一部は、ビームスプリッタ２２で図１中
下方へ取り出され、波長モニタ３７によってその中心波
長λｃをモニタリングされる。

【００１８】以下、本実施形態に係る可動ホルダ３６の
構造について、詳細に説明する。図２に、可動ホルダ３
６の平面断面図、図３に狭帯域化ボックス３１内部のグ
レーティング３３側からミラー側を見た、可動ホルダ３
６の正面図を示す。図２、図３に示すように、可動ホル
ダ３６は、波長選択ミラー３４を固定した四角形のミラ
ーホルダ３８を備えている。ミラーホルダ３８は、図示
しない引きバネ及び板バネ４９の付勢力によって、狭帯
域化ボックス３１に引きつけられている。

【００１９】また、ミラーホルダ３８の第１〜第４隅部
３８Ａ〜３８Ｄのうち、第２隅部３８Ｂ及び第１隅部３
８Ａは、それぞれ支持部材３９及び図２には図示しない
手動マイクロメータ５０によって、狭帯域化ボックス３
１から押圧されている。支持部材３９は、例えばスクリ
ュー４７を所定長さだけ狭帯域化ボックス３１から突き
出させ、ナット４６で固定している。また、手動マイク
ロメータ５０は、手動で狭帯域化ボックス３１からの突
き出し量を変更自在である。ミラーホルダ３８の第３隅
部３８Ｃには、後述するようにピエゾ素子ユニット４１
が取着されている。ピエゾ素子ユニット４１の先端部４
１Ｂは、図示しない引きバネ及び板バネ４９の付勢力に
よってボールネジユニット４３と接し、ステッピングモ
ータユニット４０を押圧している。

【００２０】図１に示すように、ステッピングモータユ
ニット４０及びピエゾ素子ユニット４１は、いずれもレ
ーザコントローラ２９に電気的に接続されている。ステ
ッピングモータユニット４０は、レーザコントローラ２
９から受信したパルス信号のパルス数に応じて、モータ
軸４８（図２参照）を所定量だけ回転させる。モータ軸
４８の先端部４８Ａには、カップリング４２を介して、
ネジ山が精密加工されたボールネジユニット４３の後端
部４３Ｂが取着されている。ボールネジユニット４３
は、ガイド５１によって、回転しながら前後方向にスム
ーズに直進運動を行なう。ボールネジユニット４３の先
端部４３Ａは、その長手方向に垂直な平面に精密加工さ
れ、この平面に、球面に精密加工されたピエゾ素子ユニ
ット４１の先端部４１Ｂが当接している。従って、ボー
ルネジユニットが回転しながら前後動したとき、ピエゾ
素子ユニット４１は回転せずに前後動する。ピエゾ素子
ユニット４１の後端部４１Ａは、ミラーホルダ３８に固
定された紫外線カバー４４に固定されている。

【００２１】ピエゾ素子ユニット４１の配線５２は、紫
外線カバー４４の内側を通って、図示しない導入孔を介
して狭帯域化ボックス３１の外部に達しており、レーザ
コントローラ２９に接続されている。ピエゾ素子ユニッ
ト４１は、配線５２を介して印加された、電圧Ｖの大き
さに応じた長さだけ、前後方向に伸縮する。ピエゾ素子
ユニット４１は、初期位置として、フルストロークの約
１／２の中立位置に保たれている。

【００２２】レーザコントローラ２９は、可動ホルダ３
６に信号を出力してステッピングモータユニット４０又
はピエゾ素子ユニット４１を伸縮させることにより、紫
外線カバー４４を介してミラーホルダ３８の第３隅部３
８Ｃを押し引きする。これにより、波長選択ミラー３４
が回動し、前記入射角度φが変更されて、パルスレーザ
光２１の中心波長λｃが変化する。このときレーザコン
トローラ２９は、波長モニタ３７によってモニタリング
した中心波長λｃに基づき、中心波長λｃを目標波長λ
０に合わせ、両者の差である波長偏差が所定の許容値よ
りも小さくなるように制御を行なっている。これを波長
制御と言う。

【００２３】また、レーザコントローラ２９は、高圧電
源２３に電圧指令を出力することにより、パルスレーザ
光２１のパルス出力の制御（これをパワーロック制御と
言う）も行なっている。さらにレーザコントローラ２９
は、露光機２５と互いに通信を行なっており、露光機２
５からの発振指令信号に基づいてレーザ発振を行なう。
また、レーザコントローラ２９は、自己の判断に基づい
て発振指令信号を出力し、レーザ発振を行なう場合もあ
る。

【００２４】以下に、レーザコントローラ２９がこのよ
うな可動ホルダ３６を用いて、休止中に、波長の休止ド
リフトの補正及び目標波長λ０の変更を行なう際の、具
体的な制御手順について説明する。まず、第１の制御手
順として、休止中に目標波長λ０の変更を指示する波長
変更指令が来ず、波長の休止ドリフト補正のみを行なう
場合について、説明する。

【００２５】図４は、上方から、休止中の休止ドリフト
補正を行なわない場合の中心波長λｃの変動、露光機２
５からの発振指令（ＯＮ／ＯＦＦ）信号、休止ドリフト
補正を行なった場合の中心波長λｃの動き、及び休止ド
リフト補正を行なった場合の、ピエゾ素子ユニット４１
に出力される指令電圧Ｖをそれぞれ示すタイミングチャ
ートである。尚、レーザコントローラ２９は、レーザ発
振中には、波長モニタ３７でモニタリングした中心波長
λｃに基づき、波長制御を行なうものとする。

【００２６】図４に示すように、時刻ｔ１１までは、発
振指令信号がＯＮとなっており、レーザ発振が行なわれ
ている。レーザコントローラ２９は、波長モニタ３７で
モニタリングした中心波長λｃに基づき、ピエゾ素子ユ
ニット４１に指令電圧Ｖを出力して、波長制御を行なっ
ており、中心波長λｃが目標波長λ０に略一致してい
る。時刻ｔ１１に、発振指令信号がＯＦＦになり、発振
が停止する。これに伴い、休止ドリフト補正を行なわな
い場合の中心波長λｃは、時刻ｔ１１から、温度変化に
よって次第に１方向に動いていく。尚、ここでは、波長
が長波長側へ休止ドリフトするものとして説明するが、
短波長側へ休止ドリフトする場合もある。そして、時刻
ｔ１４にレーザ発振が再開されると、波長制御が行なわ
れ、中心波長λｃは目標波長λ０に近づいてゆき、時刻
ｔ１６に目標波長λ０に戻る。

【００２７】これに対して、休止ドリフト補正を行なう
場合には、次のような制御が行なわれる。レーザ発振が
所定時間以上休止すると、時刻ｔ１２においてレーザコ
ントローラ２９は、休止中に、中心波長λｃが休止前の
目標波長λ０からどの程度ずれるかを推定する。この推
定は、例えばこれまでにレーザ発振がどのようなパター
ンで行なわれたかという情報や、現在の狭帯域化ボック
ス３１内部の温度、さらには時刻ｔ１１から時刻ｔ１２
までの休止時間等に基づいて行なわれる。

【００２８】レーザコントローラ２９は、このずれを補
正して、再発振直後に中心波長λｃを目標波長λ０にで
きるだけ近づけるための、波長選択ミラー３４の回転
角、及びこれを達成するためのピエゾ素子ユニット４１
の駆動量を算出する。そして、算出した駆動量に相当す
る電圧信号Ｖを、ピエゾ素子ユニット４１に出力する。
これにより、時刻ｔ１２から、ピエゾ素子ユニット４１
が可動ホルダ３６を駆動して波長選択ミラー３４を回転
させ、時刻ｔ１３に回転が終了する。その結果、中心波
長λｃは目標波長λ０に近づき、時刻ｔ１３には中心波
長λｃが目標波長λ０にほぼ一致する。尚、時刻ｔ１１
から時刻ｔ１４までは、実際にレーザ発振を行なっては
おらず、モニタリングを行なえないため、中心波長λｃ
を示すチャートは、破線で表されている。

【００２９】その後、時刻ｔ１４になると、レーザ発振
が再開される。発振が再開されると、レーザコントロー
ラ２９は波長モニタ３７によってモニタリングした中心
波長λｃに基づき、ピエゾ素子ユニット４１に指令電圧
Ｖを出力して波長制御を行なう。これにより、時刻ｔ１
５において、中心波長λｃが目標波長λ０に略一致す
る。即ち、レーザ発振の休止中に、予めピエゾ素子ユニ
ット４１によって中心波長λｃを目標波長λ０に近づけ
ておくことにより、発振再開後に、迅速に中心波長λｃ
を目標波長λ０に合わせることが可能である。このよう
な、休止ドリフトの補正を行なわない場合には、中心波
長λｃが目標波長λ０に合うのは時刻ｔ１６となり、多
大な時間がかかる。

【００３０】尚、前述したように、休止ドリフトによる
中心波長λｃのずれ量の推定は、休止時間に基づいて行
なわれるため、休止時間が長くなるような場合には、再
度補正が行なわれる。即ち、上記手順では、ただ１回だ
けピエゾ素子ユニット４１を大きく動かすことにより、
目標波長λ０に合わせるように説明しているが、通常
は、ピエゾ素子ユニット４１を何度も細かく動かすこと
により、補正を行なっている。

【００３１】次に、第２の制御手順として、休止ドリフ
トの補正時に、露光機２５から目標波長λ０の変更を行
なうように波長変更指令が来た場合について、説明す
る。図５は、上方から、休止中の休止ドリフト補正を行
なわない場合の中心波長λｃの変動、露光機２５からの
発振指令（ＯＮ／ＯＦＦ）信号、休止ドリフト補正を行
ない、かつ、波長変更指令が来た場合の中心波長λｃ、
その場合の、ピエゾ素子ユニット４１に出力される指令
電圧Ｖ、波長変更指令Ｄ、及び、ステッピングモータユ
ニット４０のストローク位置Ｐをそれぞれ示すタイミン
グチャートである。尚、発振中は、図４と同様に波長制
御を行なうものとする。

【００３２】図５に示すように、時刻ｔ２１までは、発
振指令信号がＯＮとなっており、レーザ発振が行なわれ
ている。レーザコントローラ２９は、波長モニタ３７で
モニタリングした中心波長λｃに基づき、ピエゾ素子ユ
ニット４１に指令電圧Ｖを出力して波長制御を行なって
おり、中心波長λｃが目標波長λ０に略一致している。
時刻ｔ２１に発振指令信号がＯＦＦになり、発振が停止
する。これに伴い、休止ドリフト補正を行なわない場合
の中心波長λｃは、時刻ｔ２１から、温度変化によって
次第に１方向に動いていく。尚、ここでは、波長が長波
長側へ休止ドリフトする場合を例にとって説明するが、
短波長側へ休止ドリフトする場合もある。そして、時刻
ｔ２７にレーザ発振が再開されると、波長制御が行なわ
れる。このとき、後述するように、露光機２５からレー
ザコントローラ２９に、目標波長λ０を新たな目標波長
λｎに変更する、波長変更指令が出力されている。従っ
て、レーザコントローラ２９は、中心波長λｃを新たな
目標波長λｎに近づけてゆき、時刻ｔ２９に目標波長λ
ｎに合わせている。

【００３３】これに対して、休止ドリフト補正を行なう
場合には、次のような制御が行なわれる。レーザ発振が
所定時間以上休止すると、時刻ｔ２２においてレーザコ
ントローラ２９は、休止中に、中心波長λｃが休止前の
目標波長λ０からどの程度ずれるかを推定する。この推
定は、例えばこれまでにレーザ発振がどのようなパター
ンで行なわれたかという情報や、現在の狭帯域化ボック
ス３１内部の温度、さらには時刻ｔ２１から時刻ｔ２２
までの休止時間等に基づいて行なわれる。

【００３４】そしてレーザコントローラ２９は、このず
れを補正して、再発振直後に中心波長λｃを目標波長λ
０にできるだけ近づけるための、波長選択ミラー３４の
回転角、及びこれを達成するためのピエゾ素子ユニット
４１の駆動量を算出する。そして、時刻ｔ２２におい
て、算出した駆動量に相当する電圧信号Ｖを、ピエゾ素
子ユニット４１に出力する。これにより、時刻ｔ２２か
ら、ピエゾ素子ユニット４１が可動ホルダ３６を駆動し
て、中心波長λｃを目標波長λ０に合わせるべく、波長
選択ミラー３４を回転させ始める。

【００３５】この回転中に、時刻ｔ２４において、露光
機２５から、目標波長λ０を新たな目標波長λｎに変更
する波長変更指令Ｄが来るものとする。レーザコントロ
ーラ２９は、ピエゾ素子ユニット４１に対する電圧指令
Ｖをそのままに、時刻ｔ２４から時刻ｔ２５まで、ステ
ッピングモータユニット４０に対して、目標波長λ０を
変更するための指令を出力する。これにより、ステッピ
ングモータユニット４０は、ストローク位置ＰからＰｎ
まで移動する。

【００３６】この間、ピエゾ素子ユニット４１は、電圧
指令Ｖに従って動き続け、時刻ｔ２６において、目標ス
トロークに達する。尚、上記手順では、ただ１回だけピ
エゾ素子ユニット４１を大きく動かすことにより、目標
波長λ０に合わせるように説明しているが、通常は、ピ
エゾ素子ユニット４１を繰り返し微小距離駆動すること
により、補正を行なっている。従って、ピエゾ素子ユニ
ット４１が数度にわたって動作と停止を繰り返す間、ス
テッピングモータユニット４０も動き続け、目標波長λ
０の変更を行なっている。従って時刻ｔ２６において、
波長選択ミラー３４は、ピエゾ素子ユニット４１による
休止ドリフト補正と、ステッピングモータユニット４０
による目標波長λ０変更との、両者を合わせただけ回転
したことになる。その結果、波長選択ミラー３４の角度
は、新たな目標波長λｎに略相当する角度となってい
る。

【００３７】そして、時刻ｔ２７にレーザ発振が再開さ
れたときには、レーザコントローラ２９は波長モニタ３
７によってモニタリングした中心波長λｃに基づき、波
長制御を行なう。休止中に、ステッピングモータユニッ
ト４０及びピエゾ素子ユニット４１により、中心波長λ
ｃは新たな目標波長λｎに対して近い値となっているの
で、短時間で（時刻ｔ２８に）中心波長λｃを新たな目
標波長λ０に合わせることができる。即ち、休止中の目
標波長λ０変更及び休止ドリフト補正を行なわない場合
に、時刻ｔ２９に中心波長λｃが新たな目標波長λｎに
合うのに比べて、非常に迅速な波長制御が可能となって
いる。

【００３８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、レーザ発振の休止中に休止ドリフト補正を行ない、
温度変化等による中心波長λｃのずれを補正して、予め
目標波長λ０に近づけるようにしている。これにより、
発振再開後の波長制御により、中心波長λｃが迅速に目
標波長λ０に合致するので、目標波長λ０から外れた露
光に不適切な中心波長λｃを有するレーザ光２１が、露
光機２５に入射することが少ない。また、露光に適切な
中心波長λｃのレーザ光２１を得るまでの時間が短く、
露光機２５の稼働率が向上する。

【００３９】また、本実施形態によれば、レーザ発振の
休止中に休止ドリフト補正に加え、露光機２５からの波
長変更指令Ｄに基づき、目標波長λ０の変更を行なって
いる。これにより、発振再開後の波長制御により、中心
波長λｃが迅速に新たな目標波長λｎに合致する。

【００４０】また、本実施形態によれば、休止ドリフト
補正を行なうための第１の駆動機構（ピエゾ素子ユニッ
ト４１）と、目標波長λ０の変更を行なうための第２の
駆動機構（ステッピングモータユニット４０）との、２
個の駆動機構を備えている。従って、休止ドリフト補正
の途中で波長変更指令が入力されても、レーザコントロ
ーラ２９はいずれの処理を優先的に行なうかを迷うこと
がなく、それぞれの処理を独立に行なうことができる。
即ち、常に制御が発散せず、好適に行なわれる。即ち、
第１の駆動機構をピエゾ素子ユニット４１として説明し
たが、これに限られるものではない。即ち、第１、第２
の駆動機構のいずれもが、ステッピングモータユニット
でもよく、いずれもがピエゾ素子ユニット４１であって
もよい。

【００４１】しかしながら、実施形態に説明したよう
に、ピエゾ素子ユニット４１によって休止ドリフト補正
を行ない、ステッピングモータユニット４０によって目
標波長λ０の変更を行なうのが好適である。即ち、目標
波長λ０の変更を、ストロークの長いステッピングモー
タユニット４０によって行なうことにより、広帯域にわ
たっての目標波長λ０の変更が可能である。

【００４２】また、休止ドリフト補正は、レーザ発振の
休止のたびに必ず行なわなければならず、頻度が高い。
そのため、これを精度良く補正する必要があり、より微
小ストロークを精密に駆動できるピエゾ素子ユニット４
１によって休止ドリフト補正を行なうことにより、正確
な補正が可能である。また、第１、第２の駆動機構を直
列に配し、波長選択ミラー３４の１つの隅部を押圧して
回転させ、中心波長λｃを制御するように説明したが、
これに限られるものではない。例えば、グレーティング
３３やプリズム３２を回転させるようにしてもよい。

【００４３】また、例えば、ステッピングモータユニッ
ト４０で波長選択ミラー３４を、ピエゾ素子ユニット４
１でプリズム３２を、それぞれ回転させるように、別々
の光学部品を回転させてもよい。しかしながら、上記実
施形態で説明したように、ステッピングモータユニット
４０及びピエゾ素子ユニット４１を直列に配し、光学部
品のうち、いずれか１つのみを回転させるのがよい。即
ち、第１、第２の駆動機構が、同じ光学部品の同じ場所
を駆動させるため、一方の駆動機構の駆動量に対する中
心波長の変化量が、他方の駆動機構の駆動の有無と無関
係となり、常に一定となる。従って、２個の駆動機構
を、互いに独立に制御できるので、制御が容易となる。
これに対し、ステッピングモータユニット４０とピエゾ
素子ユニット４１とを異なる場所に配置するならば、一
方の駆動機構を駆動した場合、他方の駆動機構におけ
る、中心波長λｃを変更するために必要な駆動量が影響
を受ける。即ち、中心波長λｃを変更するために、ピエ
ゾ素子ユニット４１とステッピングモータユニット４０
との伸縮量を、互いの影響を考慮しながら制御を行なわ
なければならず、制御が困難になる。

【００４４】図６に、プリズム３２を回転自在の可動ホ
ルダ３６上に搭載し、この可動ホルダ３６をステッピン
グモータユニット４０及びピエゾ素子ユニット４１によ
って駆動する場合の例を示す。このように、波長選択ミ
ラー３４を用いない構成にすることにより、光路長が短
くなるので出力が増大し、例えばゲインが小さなＡｒＦ
エキシマレーザ装置などの場合にも、必要な大きさの出
力での発振が可能である。

【００４５】また、本発明によれば、レーザ発振時の波
長制御を、ピエゾ素子ユニット４１によって行なってい
る。ピエゾ素子ユニット４１は指令に対する反応時間が
短いので、制御に対する応答性が良く、波長が迅速に目
標波長λ０に合致する。

【００４６】尚、本実施形態の説明では、新たな目標波
長λｎを、目標波長λ０よりも長波長側にあるものとし
て説明しているが、これに限られるものではない。例え
ば、休止ドリフトによって、中心波長λｃが長波長側に
ずれるのに対し、新たな目標波長λｎが、目標波長λ０
よりも短波長となるような場合もある。このような場合
には、休止ドリフトによるずれと、目標波長λ０の変更
によるずれとが加算されるため、中心波長λｃから、新
たな目標波長λｎまでの差が、さらに大きくなる。従っ
て、本発明に係る休止時間中の休止ドリフト補正及び目
標波長λ０の変更を行なわない場合には、時刻ｔ２７に
おける再発振後、時刻ｔ２９に中心波長λｃが新たな目
標波長λｎに合うまでの時間が、より長くなる。これに
対し、本発明によれば、休止時間中に中心波長λｃを新
たな目標波長λｎに概略近づけているので、迅速な波長
制御が可能であり、このような場合には、本発明の効果
が、より大きくなる。

【００４７】また、狭帯域化光学素子として、グレーテ
ィング３３を用いる場合について説明したが、エタロン
を用いてもよい。さらには、本発明は、エキシマレーザ
装置について説明したが、フッ素分子レーザ装置につい
ても、同様に応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図。

【図２】可動ホルダの平面断面図。

【図３】可動ホルダの正面図。

【図４】第１制御手順を説明するタイミングチャート。

【図５】第２制御手順を説明するタイミングチャート。

【図６】プリズムを駆動する場合のエキシマレーザ装置
の構成例。

【図７】従来技術に係るエキシマレーザ装置の構成図。

【符号の説明】

１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１
５：放電電極、１６：フロントミラー、１７：フロント
ウィンドウ、１９：リアウィンドウ、２０：レーザ光
軸、２１：レーザ光、２２：ビームスプリッタ、２５：
露光機、２９：レーザコントローラ、３０：狭帯域化ユ
ニット、３１：狭帯域化ボックス、３２：プリズム、３
３：グレーティング、３４：波長選択ミラー、３５：パ
ージガス給気口、３６：可動ホルダ、３７：波長モニ
タ、３８：ミラーホルダ、３９：支持部材、４０：ステ
ッピングモータユニット、４１：ピエゾ素子ユニット、
４２：カップリング、４３：ボールネジユニット、４
４：紫外線カバー、４５：パージガス、４６：ナット、
４７：スクリュー、４８：モータ軸、４９：板バネ、５
０：手動マイクロメータ、５１：ガイド、５２：配線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 毅 栃木県小山市横倉新田400 ギガフォトン 株式会社内 Ｆターム(参考） 2H043 AB05 AB09 AB14 AB31 5F046 CA04 CB01 CB22 5F071 AA06 HH05 HH07 JJ05 JJ06 5F072 AA06 AA07 HH05 HH08 JJ05 JJ06 JJ13 KK05 KK07 KK08 KK15 KK18 MM18 SS06 YY09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動機構により光学部品を回転させてパ
   ルスレーザ光(21)が狭帯域化光学素子(33)に入射する入
   射角度(φ)を変更する光学部品回転手段と、 前記光学部品回転手段を駆動して前記入射角度(φ)を変
   更し、パルスレーザ光(21)の中心波長(λc)を所定の目
   標波長(λ0)に制御するレーザコントローラ(29)とを備
   えたレーザ装置用波長制御装置において、 レーザ発振の休止中に生じる中心波長(λc)の休止ドリ
   フトに基づいて、中心波長(λc)が目標波長(λ0)に近づ
   くように休止中光学部品を回転させる第１駆動機構(41)
   と、 目標波長(λ0)の変更を指示する波長変更指令に基づい
   て、中心波長(λc)が新たな目標波長(λn)に近づくよう
   に休止中光学部品を回転させる第２の駆動機構(40)とを
   備えたことを特徴とするレーザ装置用波長制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ装置用波長制御装
   置において、 前記第１駆動機構(41)が圧電素子ユニットであり、 前記第２駆動機構(40)がステッピングモータユニットで
   あることを特徴とするレーザ装置用波長制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のレーザ装置用波長
   制御装置において、 前記第１駆動機構(41)と第２駆動機構(40)とが直列に配
   されていることを特徴とするレーザ装置用波長制御装
   置。
4. 【請求項４】 駆動機構により光学部品をレーザ光軸(2
   0)に対して回転させてパルスレーザ光(21)の狭帯域化光
   学素子(33)への入射角度(φ)を変更し、 パルスレーザ光(21)の中心波長(λc)を所定の目標波長
   (λ0)に制御するレーザ装置の波長制御方法において、 レーザ発振の休止中に生じる中心波長(λc)のずれに基
   づいて、中心波長(λc)が目標波長(λ0)に近づくように
   第１の駆動機構(41)に指令を出力して休止中に光学部品
   を回転させ、 目標波長(λ0)の変更を指示する波長変更指令に基づい
   て、中心波長(λc)が新たな目標波長(λn)に近づくよう
   に第２の駆動機構(40)に指令を出力して休止中に光学部
   品を回転させることを特徴とするレーザ装置用波長制御
   方法。