JP2003051633A - 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】 バーストモードの停止直後にも、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、レーザ発振の停止中に
生じる中心波長(λc)のチャーピングに基づいて、再発
振直後の中心波長(λc)が目標波長(λ0)に近づくように
停止中に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(D)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
に停止中に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。

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
置又はフッ素分子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及びその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を波長データλｍとしてモニタリングしてい
る。レーザコントローラ２９は、モニタリングした波長
データλｍ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λ
０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、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。図８に、エ
キシマレーザ装置１１を、露光機２５の露光用光源とし
て用いる場合の、被露光物であるウェハ１３を示す。図
８に示すように、露光を行なう際には、レーザ光２１を
発振させ、露光する半導体チップ１４Ａへ、所定量だけ
レーザ照射を行なう。次にパルス放電を止めてレーザ光
２１の出射を停止し、ウェハ１３を図８中矢印方向に微
少距離だけ移動する。そして、移動後にレーザ光２１
を、隣接する半導体チップ１４Ｂに照射する。これを繰
り返すことにより、ウェハ１３全体を露光している。こ
のように、ウェハ１３を移動する際に、所定時間だけレ
ーザ発振を停止する必要がある。このように、レーザ発
振と停止とを繰り返すような発振のやり方を、バースト
モードと呼び、露光時の一般的な発振モードとなってい
る。

【０００７】ところが、バーストモードにおいては、パ
ルス放電を停止することにより、レーザガスの状態が変
化し、停止後の再発振の際に、レーザ光２１の波長が１
方向に移動（シフト）してしまうことがある。この波長
のシフトを、チャーピングと言う。図９は、上方から、
停止中のチャーピング補正及び発振時の波長制御をいず
れも行なわない場合の中心波長λｃの変動と、露光機２
５からの発振指令（ＯＮ／ＯＦＦ）信号とを示してい
る。

【０００８】図９に示すように、時刻ｔ１０から時刻ｔ
１１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。このとき、波長制御は行なわれ
ておらず、中心波長λｃはある波長λ１の近傍で微小に
変動している。時刻ｔ１１に、発振指令信号がＯＦＦに
なり、発振が停止する。そして、時刻ｔ１２に再発振し
たときの中心波長λｃは、チャーピングによってずれ量
Δλだけ１方向にずれている。ここでは、波長が長波長
側へシフトする場合について説明するが、短波長側へシ
フトする場合もある。ところが、再発振後、数〜数十パ
ルス発振する間に、波長制御が行なわれていないにも拘
らず、中心波長λｃは次第に元の波長λ１に近づく方向
へシフトし、時刻ｔ１３に、波長λ１にほぼ戻る。この
ように、チャーピングによってずれた中心波長λｃが、
元の波長λ１に復帰しようとする波長の移動を、チャー
ピングからの回復と呼ぶ。これは、レーザガスの状態
が、連続的なパルス放電によって安定するためと考えら
れている。

【０００９】このとき、波長制御が行なわれていたとし
ても、再発振が開始する時刻ｔ１２の直前にはレーザ光
２１が発振していないため、レーザ光２１の波長データ
λｍをモニタリングできない。その結果、再発振直後の
レーザ光２１の中心波長λｃを、目標波長λ０に合わせ
ることが困難であり、再発振のたびに数パルスにわたっ
て、目標波長λ０から大きく外れた中心波長λｃのレー
ザ光２１が出射する。

【００１０】そのため、露光に不適切な中心波長λｃの
レーザ光２１が、露光機２５に入射し、露光が好適に行
なわれないという問題がある。また、中心波長λｃが目
標波長λ０から大きく外れているため、これを目標波長
λ０に合わせるための波長制御に時間がかかり、露光機
２５の稼働率が低下するという問題がある。

【００１１】さらには停止中に、露光機２５からレーザ
コントローラ２９に、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、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ることがあり、
中心波長λｃを、露光機２５が所望する新たな目標波長
λｎに合わせるのに、より多くの時間を要する。その結
果、露光機２５の稼働率が低下するという問題がある。

【００１２】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、バーストモードの停止直後にも、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。

【００１３】

【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、レーザ発振の停止中に生じる中心波長のチャー
ピングに基づいて、中心波長が目標波長に近づくように
停止中に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停止中に光学部品を回
転させる第２の駆動機構とを備えている。

【００１４】かかる構成によれば、チャーピングの補正
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、チャーピングの補正と目標波長
の変更とを、同時に互いに独立に行なうことができるの
で、常に制御が発散せず、好適に中心波長を変更でき
る。

【００１５】また本発明は、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。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。

【００１６】また本発明は、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。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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を波長データλｍとしてモニタリングされる。

【００２１】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。

【００２２】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の先端部４３Ａと接し、
ボールネジユニット４３は、狭帯域化ボックス３１に固
定されている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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
した波長データλｍに基づき、中心波長λｃを目標波長
λ０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。

【００２６】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。

【００２７】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、バーストモード発振時
に、停止中に波長のチャーピングによってずれた中心波
長λｃを、再発振直後に迅速に目標波長λ０に戻すため
の制御手順について説明する。これを、チャーピング補
正と呼ぶ。まず、第１の制御手順として、停止中に目標
波長λ０の変更を指示する波長変更指令が来ず、チャー
ピング補正のみを行なう場合について、説明する。

【００２８】図４は、上から順に、露光機２５からの発
振指令（ＯＮ／ＯＦＦ）信号、チャーピング補正を行な
った場合の中心波長λｃの動き、及びチャーピング補正
を行なった場合の、レーザコントローラ２９からピエゾ
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。図４に示すように、時刻
ｔ２０から時刻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。このとき、波
長制御が行なわれており、中心波長λｃは目標波長λ０
に合っている。時刻ｔ２１に、発振指令信号がＯＦＦに
なり、発振が停止する。そして、チャーピング補正を行
なわない場合、時刻ｔ２４にレーザ発振が再開されたと
きには、チャーピングにより、中心波長λｃは、長波長
側にずれ量Δλだけシフトしている。

【００２９】レーザコントローラ２９は、停止中に、発
振再開後のチャーピングによる中心波長λｃのずれ量Δ
λが、どの程度であるかを、予め推定する。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ｔ２４ま
での停止時間等に基づいて行なわれる。そしてレーザコ
ントローラ２９は、このチャーピングによるずれ量Δλ
に対して、例えばずれ量Δλの２分の１（Δλ／２）の
補正量だけ、中心波長λｃが目標波長λ０側へ近づくよ
うに、波長選択ミラー３４を回転させる。この回転は、
時刻ｔ２２からピエゾ素子ユニット４１に電圧信号Ｖを
出力し、ピエゾ素子ユニット４１によって可動ホルダ３
６を駆動させることにより、行なう。回転は、時刻ｔ２
３に終了する。

【００３０】時刻ｔ２４にレーザ発振が再開されると
き、上記のチャーピング補正により、レーザ光２１の中
心波長λｃは、目標波長λ０からほぼΔλ／２だけずれ
ている。レーザ発振の再開後、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波長デー
タλｍに基づき、中心波長λｃを目標波長λ０に合わせ
るように波長制御を行なう。即ち、時刻ｔ２４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を回転させる。その結果、中心波長λｃ
は目標波長λ０に近づき、時刻ｔ２５には中心波長λｃ
が目標波長λ０にほぼ一致する。尚、上記のタイミング
チャートにおいて、説明をわかりやすくするため、時刻
ｔ２２を時刻ｔ２１〜ｔ２３の中間近傍にあるようにし
たが、このように限られるものではない。

【００３１】以上説明したように、本実施形態の第１の
制御手順によれば、停止中にチャーピングによるずれ量
Δλの推定を行ない、停止中に駆動機構を駆動して中心
波長λｃを目標波長λ０に近づけるように補正してい
る。これにより、レーザ発振の再開時に、中心波長λｃ
が目標波長λ０に近い状態から波長制御を開始できるの
で、中心波長λｃが目標波長λ０に合うまでの時間が短
縮される。従って、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２
５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。

【００３２】また、チャーピング補正において、推定し
たずれ量Δλに対し、ずれ量Δλ全てを補正するのでは
なく、所定の割合（実施例では２分の１）だけ、補正す
るようにしている。中心波長λｃは、再発振の直後にチ
ャーピングによって目標波長λ０からずれた後、チャー
ピングから回復して、次第に元の目標波長λ０に戻ろう
とする傾向を有している。

【００３３】従って、波長制御を行なう駆動機構の応答
時間に合わせて、ずれ量Δλに対する補正量を決定す
る。例えば、駆動機構の応答時間が長い場合には、波長
のチャーピングからの回復のほうが、駆動機構による波
長制御より早くなってしまうことがあるので、補正量を
あまり大きくしないようにする。こうすることにより、
駆動機構による波長制御が発散せず、確実に中心波長λ
ｃを目標波長λ０に合わせることが可能である。また、
実施形態のように、ピエゾ素子ユニット４１のように非
常に応答時間の短い駆動機構によって波長制御を行なう
場合には、補正量をずれ量Δλとほぼ同じにするとよ
い。このようにすれば、再発振直後から、中心波長λｃ
が目標波長λ０により近づくので、両者が略一致するま
での時間が短縮される。しかも、駆動機構の応答時間が
短いので、チャーピングからの回復による中心波長λｃ
の移動に対しても、波長選択ミラー３４を充分速く駆動
でき、常に中心波長λｃを目標波長λ０に一致させるこ
とが可能である。

【００３４】次に、第２の制御手順として、チャーピン
グの補正時に、露光機２５からレーザコントローラ２９
に対し、目標波長λ０を新たな目標波長λｎに変更する
ように、波長変更指令が出力された場合について説明す
る。図５は、上方から、露光機２５からの発振指令（Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ）信号、チャーピング補正を行ない、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、レーザ発振中は、波長制御を行なうものとす
る。

【００３５】図５に示すように、時刻ｔ３０からｔ３１
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ｔ３１に発振指令信号がＯＦＦになり、
発振が停止する。そして、時刻ｔ３６にレーザ発振が再
開されると、チャーピングにより、中心波長λｃが長波
長側にずれ量Δλだけシフトする。レーザコントローラ
２９は、停止中に、中心波長λｃが停止前の目標波長λ
０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ｔ３１から時刻ｔ３６までの停止
時間等に基づいて行なわれる。

【００３６】そしてレーザコントローラ２９は、このチ
ャーピングによるずれ量Δλに対して、例えばずれ量Δ
λの約３分の２に当たる補正量だけ、中心波長λｃを目
標波長λ０側へ補正するように、波長選択ミラー３４を
回転させる。この回転は、時刻ｔ３２からピエゾ素子ユ
ニット４１に電圧信号Ｖを出力し、ピエゾ素子ユニット
４１によって可動ホルダ３６を駆動させることにより、
行なう。これにより、時刻ｔ３２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からΔλ／３だけずれた波長に合わせるべ
く、波長選択ミラー３４を回転させ始める。

【００３７】一方、停止中に、時刻ｔ３３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、ピエゾ素子ユニット４１を駆動させ
続け、時刻ｔ３５において目標ストロークに達する。一
方、レーザコントローラ２９は、時刻ｔ３３から時刻ｔ
３４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Ｐ０からＰｎまで移動する。

【００３８】従って時刻ｔ３５において、波長選択ミラ
ー３４は、ピエゾ素子ユニット４１によるチャーピング
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から、Δλ／３だけ離れた波長に略相当する
角度となっている。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、ピエゾ素子
ユニット４１を何度も微小距離だけ駆動することによ
り、補正を行なってもよい。

【００３９】そして、時刻ｔ３６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波長データλに基づき、波
長制御を行なう。停止中に、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、Δλ／３だけずれた
波長となっているので、比較的短時間で（時刻ｔ３７
に）中心波長λｃを新たな目標波長λｎに合わせること
ができる。

【００４０】尚、上記の手順の説明において、まずチャ
ーピング補正を開始し、その最中に波長変更指令Ｄが入
力され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、波長変更指令Ｄが入力され、目標波長λ０
の変更を行なっているうちにチャーピング補正を開始す
るようにしてもよい。また、まずチャーピング補正を開
始し、目標波長λ０の変更を行なっている間にチャーピ
ング補正が終了するような場合でもよく、その逆でもよ
い。

【００４１】以上説明したように、本実施形態の第２制
御手順によれば、レーザ発振の停止中にチャーピング補
正に加え、露光機２５からの波長変更指令Ｄに基づく目
標波長λ０の変更を行なっている。これにより、停止中
に中心波長λｃが新たな目標波長λｎに近づくので、発
振再開後に波長制御が行なわれた際に、中心波長λｃが
迅速に新たな目標波長λｎに合致する。

【００４２】また、チャーピング補正において、推定し
たずれ量Δλに対し、所定の割合（上記実施例では３分
の２）だけ、補正するようにしている。これにより、第
１の制御手順と同様に、駆動機構が駆動指令信号に対す
る応答時間の長いものであっても、波長制御を発散させ
ずに中心波長λｃを確実に目標波長λ０に合わせること
が可能である。

【００４３】また、本実施形態によれば、チャーピング
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、チャーピング補正
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。勿論、
目標波長λ０の変更を行なっている途中で、チャーピン
グ補正を行なうような場合についても、同様である。

【００４４】尚、第１の駆動機構をピエゾ素子ユニット
４１とし、第２の駆動機構をステッピングモータユニッ
ト４０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。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によってチ
ャーピング補正を行ない、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。また、チャーピング補正は、レーザ発振の停止のた
びに必ず行なわなければならず、頻度が高いため、これ
を精度良く補正する必要がある。従って、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４１によ
ってチャーピング補正を行なうことにより、正確な補正
が可能である。

【００４５】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。

【００４６】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を変更する際に、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。

【００４７】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。

【００４８】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、中心波長λｃが
迅速に目標波長λ０に合致する。

【００４９】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、チャーピングによって中心波長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、チャーピングによるずれと、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、本発明に係る停止時間中のチャーピング補正及び目
標波長λ０の変更を行なわない場合には、再発振後、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、停止時間
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。

【００５０】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。

【図８】ウェハの露光の説明図。

【図９】チャーピングの説明図。

【符号の説明】

１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１
３：ウェハ、１４：半導体チップ、１５：放電電極、１
６：フロントミラー、１７：フロントウィンドウ、１
９：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、３３：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、４４：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、５０：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） 5F071 AA06 DD05 DD07 HH02 HH09 JJ10 5F072 AA06 HH02 HH09 JJ13 JJ20 KK01 KK05 KK07 KK15 KK16 KK18 KK21 KK24 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、 レーザ発振の停止中に生じる中心波長(λc)のチャーピ
   ングに基づいて、再発振直後の中心波長(λc)が目標波
   長(λ0)に近づくように停止中に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(D)に基づ
   いて、中心波長(λc)が新たな目標波長(λn)に近づくよ
   うに停止中に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、 レーザ発振の停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)に指令を出力して停止中に光学部品
   を回転させ、 目標波長(λ0)の変更を指示する波長変更指令(D)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)に指令を出力して停止中に光学
   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。