JP2572235B2 - 波長制御装置 - Google Patents
波長制御装置Info
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- JP2572235B2 JP2572235B2 JP17861287A JP17861287A JP2572235B2 JP 2572235 B2 JP2572235 B2 JP 2572235B2 JP 17861287 A JP17861287 A JP 17861287A JP 17861287 A JP17861287 A JP 17861287A JP 2572235 B2 JP2572235 B2 JP 2572235B2
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- laser
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- excimer laser
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- 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
- H01S3/136—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/137—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
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- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ発振器から発振されるレーザ光の波
長を目的の波長に制御する波長制御装置に関する。
長を目的の波長に制御する波長制御装置に関する。
従来、レーザ発振器から発振されるレーザ光の波長を
目的の波長に制御する波長制御装置としては回折格子型
分光器を用いたものおよびモニタエタロンを用いたもの
がある。回折格子型分光器を用いた波長制御装置は、回
折格子を所定の角度に固定して所望の目的波長のレーザ
光のみを検出するようにした分光器を用い、この分光器
の検出出力にもとづきレーザ発振器の波長調整手段（例
えば波長選択素子であるエタロン）を制御することによ
り目的の波長のレーザ光を得ている。また、モニタエタ
ロンを用いた波長制御装置は、レーザ発振器から発振さ
れるレーザ光をモニタエタロンに導き、このモニタエタ
ロンによって発生される光輪の変化を読み取ることによ
ってレーザ発振器から発振されるレーザ光の波長変化を
検出し、この波長変化をレーザ発振器にフィードバック
することによりレーザ発振器から発振されるレーザ光の
波長が目的の波長となるように制御している。
目的の波長に制御する波長制御装置としては回折格子型
分光器を用いたものおよびモニタエタロンを用いたもの
がある。回折格子型分光器を用いた波長制御装置は、回
折格子を所定の角度に固定して所望の目的波長のレーザ
光のみを検出するようにした分光器を用い、この分光器
の検出出力にもとづきレーザ発振器の波長調整手段（例
えば波長選択素子であるエタロン）を制御することによ
り目的の波長のレーザ光を得ている。また、モニタエタ
ロンを用いた波長制御装置は、レーザ発振器から発振さ
れるレーザ光をモニタエタロンに導き、このモニタエタ
ロンによって発生される光輪の変化を読み取ることによ
ってレーザ発振器から発振されるレーザ光の波長変化を
検出し、この波長変化をレーザ発振器にフィードバック
することによりレーザ発振器から発振されるレーザ光の
波長が目的の波長となるように制御している。
ところで、上述した従来の回折格子型分光器を用いて
波長制御装置は回折格子型分光器の回折格子が温度およ
び外部から作用する力等の外的因子によって光学特性が
変化し、これによって目的波長を正確に検出できないと
いう欠点があり、またモニタエタロンを用いた波長制御
装置もエタロンの温度及び外的力等の外的因子による光
学特性変化が問題となり、これによって全く同一波長の
レーザ光に対しても条件が異なると別の波長として検出
してしまうことがあった。
波長制御装置は回折格子型分光器の回折格子が温度およ
び外部から作用する力等の外的因子によって光学特性が
変化し、これによって目的波長を正確に検出できないと
いう欠点があり、またモニタエタロンを用いた波長制御
装置もエタロンの温度及び外的力等の外的因子による光
学特性変化が問題となり、これによって全く同一波長の
レーザ光に対しても条件が異なると別の波長として検出
してしまうことがあった。
更に従来の回折格子型分光器を用いたものおよびモニ
タエタロンを用いたものはいずれも別の手段によって設
定された標準波長に対する相対波長を検出するものであ
るため、充分な精度が得られないという欠点もあった。
タエタロンを用いたものはいずれも別の手段によって設
定された標準波長に対する相対波長を検出するものであ
るため、充分な精度が得られないという欠点もあった。
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、温度
および外部から作用する力等の外的因子によって影響を
受けず、かつ絶対波長の検出が可能な高精度の波長制御
装置を提供することを目的とする。
および外部から作用する力等の外的因子によって影響を
受けず、かつ絶対波長の検出が可能な高精度の波長制御
装置を提供することを目的とする。
この発明によれば、特定の原子又は分子における所定
のエネルギー準位間の電子遷移にもとづき発生される螢
光を利用することによってレーザ発振器から発振される
レーザ光の波長の検出を行なう。この波長の検出にはレ
ーザ誘導飽和螢光検出部（LIF検出部）が用いられる。
一般に螢光はその放出が全方位にわたっているため螢光
の検出に際し、検出系の位置が任意に設定でき、また背
景等の影響を受けにくいという利点を有しているが、反
面信号強度が弱く、更に螢光を放出する準位が比較的安
定であるため螢光放射を起こす前に他の準位へ遷移して
しまうといういわゆるクエンチング問題があった。しか
し、螢光を放出する電子準位を常に飽和させておくと、
このクエンチング問題を回避することができ、充分な螢
光が得られることが最近解ってきてお、LIF検出部はこ
の螢光を放出する電子準位を常に飽和させておくことに
より発生する螢光を検出するものである。
のエネルギー準位間の電子遷移にもとづき発生される螢
光を利用することによってレーザ発振器から発振される
レーザ光の波長の検出を行なう。この波長の検出にはレ
ーザ誘導飽和螢光検出部（LIF検出部）が用いられる。
一般に螢光はその放出が全方位にわたっているため螢光
の検出に際し、検出系の位置が任意に設定でき、また背
景等の影響を受けにくいという利点を有しているが、反
面信号強度が弱く、更に螢光を放出する準位が比較的安
定であるため螢光放射を起こす前に他の準位へ遷移して
しまうといういわゆるクエンチング問題があった。しか
し、螢光を放出する電子準位を常に飽和させておくと、
このクエンチング問題を回避することができ、充分な螢
光が得られることが最近解ってきてお、LIF検出部はこ
の螢光を放出する電子準位を常に飽和させておくことに
より発生する螢光を検出するものである。
すなわち、この発明によれば、レーザ発振器から発振
されるレーザレーザ光の波長を調整する波長調整手段
と、所定波長の光の選択吸収により螢光を発する物質が
封入され、前記レーザ発振器からの発振レーザ光を受光
し、該レーザ光の波長が所定であると螢光を発生するレ
ーザ誘導飽和螢光検出部（LIF検出部）と、該レーザ誘
導飽和螢光検出部から発生される螢光を検出する検出手
段と、該検出手段の検出出力にもとづき前記波長調整手
段を制御する制御手段とを具えて構成される。
されるレーザレーザ光の波長を調整する波長調整手段
と、所定波長の光の選択吸収により螢光を発する物質が
封入され、前記レーザ発振器からの発振レーザ光を受光
し、該レーザ光の波長が所定であると螢光を発生するレ
ーザ誘導飽和螢光検出部（LIF検出部）と、該レーザ誘
導飽和螢光検出部から発生される螢光を検出する検出手
段と、該検出手段の検出出力にもとづき前記波長調整手
段を制御する制御手段とを具えて構成される。
レーザ発振器から発振されたレーザ光はLIF検出部に
導かれ、ここで、このレーザ光の波長が目的波長に一致
しているか否かが検出される。このLIF検出部の出力に
よりレーザ発振器から発振されるレーザ光の波長を調整
する波長調整手段が制御される。
導かれ、ここで、このレーザ光の波長が目的波長に一致
しているか否かが検出される。このLIF検出部の出力に
よりレーザ発振器から発振されるレーザ光の波長を調整
する波長調整手段が制御される。
第１図は、この発明に係る波長制御装置の一実施例を
示したものである。この実施例はこの発明の波長制御装
置をエキシマレーザの波長制御に適用したものである。
エキシマレーザ10は全反射ミラーからなるリアーミラー
１、エアーギャップエタロン等からなる波長選択素子
２、KrF等の希ガスが流されるチャンバー３、出力ミラ
ーであるフロントミラー４から構成される。エキシマレ
ーザ10から出力されたレーザ光の一部はビームスプリッ
タ11により取出され、LIF検出部12に導かれる。LIF検出
部12は第２図に示すように制御目標とする波長のレーザ
光を選択に吸収し、これにより螢光を発生する物質が充
填された検出セル12aおよびこの検出セル12aから生じる
螢光を検出する受光素子12bから構成される。エキシマ
レーザ10としてチャンバー３にKrFガスを流すKrfエキシ
マレーザを用いた場合、LIF検出部12の検出セル12aに充
填する物質としては、例えば波長248.259nmに吸収を有
するSOを用いることができる。LIF検出部12は、目的波
長のレーザ光の通過により検出セル12aで螢光を発生さ
せ、この螢光を受光素子12bで検出することにより目的
波長のレーザ光を検出する。具体的にはLIF検出部12か
らは受光素子12bの出力、すなわち、受光素子12bの受光
光量に対応したアナログ信号が出力される。LIF検出部1
2の出力は信号処理部13に加えられる。信号処理部13は
所定のスレッシュホールドレベルが設定された２値化回
路を含んでおり、LIF検出部12の出力が上記スレッシュ
ホールドレベルを超えると検出出力を発生し、これを制
御部14に加える。
示したものである。この実施例はこの発明の波長制御装
置をエキシマレーザの波長制御に適用したものである。
エキシマレーザ10は全反射ミラーからなるリアーミラー
１、エアーギャップエタロン等からなる波長選択素子
２、KrF等の希ガスが流されるチャンバー３、出力ミラ
ーであるフロントミラー４から構成される。エキシマレ
ーザ10から出力されたレーザ光の一部はビームスプリッ
タ11により取出され、LIF検出部12に導かれる。LIF検出
部12は第２図に示すように制御目標とする波長のレーザ
光を選択に吸収し、これにより螢光を発生する物質が充
填された検出セル12aおよびこの検出セル12aから生じる
螢光を検出する受光素子12bから構成される。エキシマ
レーザ10としてチャンバー３にKrFガスを流すKrfエキシ
マレーザを用いた場合、LIF検出部12の検出セル12aに充
填する物質としては、例えば波長248.259nmに吸収を有
するSOを用いることができる。LIF検出部12は、目的波
長のレーザ光の通過により検出セル12aで螢光を発生さ
せ、この螢光を受光素子12bで検出することにより目的
波長のレーザ光を検出する。具体的にはLIF検出部12か
らは受光素子12bの出力、すなわち、受光素子12bの受光
光量に対応したアナログ信号が出力される。LIF検出部1
2の出力は信号処理部13に加えられる。信号処理部13は
所定のスレッシュホールドレベルが設定された２値化回
路を含んでおり、LIF検出部12の出力が上記スレッシュ
ホールドレベルを超えると検出出力を発生し、これを制
御部14に加える。
制御部14は、信号処理部13から送られた検出出力にも
とづき波長選択素子調整装置15を制御するとともにエキ
シマレーザ10のチャンバー３を流れるガス制御するガス
プロセッサ16を制御する。ここでエキシマレーザ10の波
長選択素子２としては前述したようにエアーギャップエ
タロンを用いており、波長選択素子調整装置15はエアー
ギャップエタロンの傾き角、ギャップ長、ギャップ部の
気圧圧力等の少なくとも１つを制御する。
とづき波長選択素子調整装置15を制御するとともにエキ
シマレーザ10のチャンバー３を流れるガス制御するガス
プロセッサ16を制御する。ここでエキシマレーザ10の波
長選択素子２としては前述したようにエアーギャップエ
タロンを用いており、波長選択素子調整装置15はエアー
ギャップエタロンの傾き角、ギャップ長、ギャップ部の
気圧圧力等の少なくとも１つを制御する。
例えば、エキシマレーザ10としてKrFエキシマレーザ
を用い、LIF検出部12の検出セル12aに充填する物質とし
て波長248.259nmに吸収を有するSOを用いた場合、ま
ず、波長選択素子調整装置15により波長選択素子を制御
してエキシマレーザ10から発振されるレーザ光の波長を
順次変化させる。ここで、LIF検出部12によりエキシマ
レーザ10から発振されるレーザ光の波長が目的波長（こ
の場合は248.259nm）になったことが検出されると、制
御部14は波長選択素子調整装置15により波長選択素子２
を制御して、LIF検出部12により常に目的波長が検出さ
れるようにする。これによりエキシマレーザ10から発振
されるレーザ光の波長は目的波長（この場合は248.259n
m）に正確に固定される。この場合、LIF検出部12で検出
される波長は、LIF検出部の検出原理からして検出セル1
2aに充填される物質の固有の電子準位間エネルギーギャ
ップによって決定されるものであり、温度等の外的要因
によってふらつくものではなく、非常に安定した絶対波
長である。
を用い、LIF検出部12の検出セル12aに充填する物質とし
て波長248.259nmに吸収を有するSOを用いた場合、ま
ず、波長選択素子調整装置15により波長選択素子を制御
してエキシマレーザ10から発振されるレーザ光の波長を
順次変化させる。ここで、LIF検出部12によりエキシマ
レーザ10から発振されるレーザ光の波長が目的波長（こ
の場合は248.259nm）になったことが検出されると、制
御部14は波長選択素子調整装置15により波長選択素子２
を制御して、LIF検出部12により常に目的波長が検出さ
れるようにする。これによりエキシマレーザ10から発振
されるレーザ光の波長は目的波長（この場合は248.259n
m）に正確に固定される。この場合、LIF検出部12で検出
される波長は、LIF検出部の検出原理からして検出セル1
2aに充填される物質の固有の電子準位間エネルギーギャ
ップによって決定されるものであり、温度等の外的要因
によってふらつくものではなく、非常に安定した絶対波
長である。
なお、上記実施例では、エキシマレーザ10としてKrF
エキシマレーザを用い、LIF検出部12の検出セル12aに充
填する物質としてSOを用いた場合を示したが、例えばエ
キシマレーザ10としてKrFエキシマレーザを用いた場合
でも、LIF検出部12の検出セル12aに充填する物質として
はSO以外にO2,N2O,CH3C（＝０）CH3,OCS,C6H6,H2CO,CH3
Br,CH3I,NC−Ｃ≡CH3,CF3I等を用いても同様に構成する
ことができる。
エキシマレーザを用い、LIF検出部12の検出セル12aに充
填する物質としてSOを用いた場合を示したが、例えばエ
キシマレーザ10としてKrFエキシマレーザを用いた場合
でも、LIF検出部12の検出セル12aに充填する物質として
はSO以外にO2,N2O,CH3C（＝０）CH3,OCS,C6H6,H2CO,CH3
Br,CH3I,NC−Ｃ≡CH3,CF3I等を用いても同様に構成する
ことができる。
また上記実施例では波長選択素子２をリアーミラー１
とチャンバー３との間に挿入したエキシマレーザ10を用
いた場合を示したが、波長選択素子２はチャンバー３と
フロントミラー４との間に挿入しても、またフロントミ
ラー４の出力側に配設しても同様に構成することができ
る。
とチャンバー３との間に挿入したエキシマレーザ10を用
いた場合を示したが、波長選択素子２はチャンバー３と
フロントミラー４との間に挿入しても、またフロントミ
ラー４の出力側に配設しても同様に構成することができ
る。
第３図は波長選択素子２をチャンバー３とフロントミ
ラー４との間に挿入したこの発明の他の実施例を示した
ものであり、第４図は波長選択素子２をエキシマレーザ
10のフロントミラー４の出力側に配設したこの発明の更
に他の実施例を示したものである。なお、第３図、第４
図において、第１図で用いたものと同一の機能を果す部
分には第１図で用いた符号と同一の符号を用いる。第３
図、第４図に示す実施例は第１図に示す実施例と比較し
て波長選択素子２の位置が異なるだけで、他の構成は第
１図に示すものと同一である。
ラー４との間に挿入したこの発明の他の実施例を示した
ものであり、第４図は波長選択素子２をエキシマレーザ
10のフロントミラー４の出力側に配設したこの発明の更
に他の実施例を示したものである。なお、第３図、第４
図において、第１図で用いたものと同一の機能を果す部
分には第１図で用いた符号と同一の符号を用いる。第３
図、第４図に示す実施例は第１図に示す実施例と比較し
て波長選択素子２の位置が異なるだけで、他の構成は第
１図に示すものと同一である。
なお、上記実施例はいずれもエキシマレーザの波長制
御にこの発明を適用した場合を示したが、他のレーザお
よびその他発光手段の波長制御にも同様に適用できるの
は勿論である。
御にこの発明を適用した場合を示したが、他のレーザお
よびその他発光手段の波長制御にも同様に適用できるの
は勿論である。
第５図はこの発明のエキシマレーザを光源とした露光
装置に適用した実施例を示したものである。この実施例
において点線で囲んだ部分は第１図、第３図または第４
図に示した構成と同様のものを用いることができる。エ
キシマレーザ10から出力されるレーザ光の波長はハーフ
ミラー11、LIF検出部12、信号処理部13、制御部14、波
長選択素子調整装置15のループによってLIF検出部12の
検出波長に固定制御される。エキシマレーザ10から出力
され、ビームスプリッタ11を通過したレーザ光はミラー
21で反射され、露光部22に導かれる。露光部22は詳細は
図示しないが、所定のパターンが形成されたレクチル、
縮小投影レンズ、ステージ等を含んでなり、レクチルの
パターンをステージ上に載置されたウェハ上に投影する
ものである。
装置に適用した実施例を示したものである。この実施例
において点線で囲んだ部分は第１図、第３図または第４
図に示した構成と同様のものを用いることができる。エ
キシマレーザ10から出力されるレーザ光の波長はハーフ
ミラー11、LIF検出部12、信号処理部13、制御部14、波
長選択素子調整装置15のループによってLIF検出部12の
検出波長に固定制御される。エキシマレーザ10から出力
され、ビームスプリッタ11を通過したレーザ光はミラー
21で反射され、露光部22に導かれる。露光部22は詳細は
図示しないが、所定のパターンが形成されたレクチル、
縮小投影レンズ、ステージ等を含んでなり、レクチルの
パターンをステージ上に載置されたウェハ上に投影する
ものである。
かかる構成によると、光源であるエキシマレーザから
発振されるレーザ光の波長が絶対波長に高精度に安定し
て固定されるので露光部22の図示しない投影レンズの焦
点位置を高精度に固定できるため、焦点深度を大きくと
ることができ、また自動焦点制御も容易となる。
発振されるレーザ光の波長が絶対波長に高精度に安定し
て固定されるので露光部22の図示しない投影レンズの焦
点位置を高精度に固定できるため、焦点深度を大きくと
ることができ、また自動焦点制御も容易となる。
以上説明したようにこの発明によれば、レーザ誘導飽
和螢光検出部を用いて波長を検出する構成をとっている
ため検出波長は電子準位間のエネルギーギャップに対応
した完全な物理的な定数によって決定され、このため温
度等の外的要因の影響を受けない高精度の波長制御が可
能となる。
和螢光検出部を用いて波長を検出する構成をとっている
ため検出波長は電子準位間のエネルギーギャップに対応
した完全な物理的な定数によって決定され、このため温
度等の外的要因の影響を受けない高精度の波長制御が可
能となる。
第１図はこの発明をエキシマレーザの波長制御に適用し
た一実施例を示すブロック図、第２図はLIF検出部の詳
細を示す図、第３図、第４図はこの発明をエキシマレー
ザの波長制御に適用した他の実施例を示すブロック図、
第５図はこの発明をエキシマレーザを光源とする露光装
置に適用した一実施例を示すブロック図である。 １……リアミラー、２……波長選択素子、３……チャン
バー、４……フロントミラー、10……エキシマレーザ、
11……ビームスプリッタ、12……LIF検出部、12a……検
出セル、12b……受光素子、13……信号処理部、14……
制御部、15……波長選択素子調整装置、16……ガスプロ
セッサ、22……露光部。
た一実施例を示すブロック図、第２図はLIF検出部の詳
細を示す図、第３図、第４図はこの発明をエキシマレー
ザの波長制御に適用した他の実施例を示すブロック図、
第５図はこの発明をエキシマレーザを光源とする露光装
置に適用した一実施例を示すブロック図である。 １……リアミラー、２……波長選択素子、３……チャン
バー、４……フロントミラー、10……エキシマレーザ、
11……ビームスプリッタ、12……LIF検出部、12a……検
出セル、12b……受光素子、13……信号処理部、14……
制御部、15……波長選択素子調整装置、16……ガスプロ
セッサ、22……露光部。
Claims (2)
- 【請求項１】レーザ発振器から発振されるレーザ光の波
長を調整する波長調整手段と、 所定波長の光の選択吸収により螢光を発する物質が封入
され、前記レーザ発振器からの発振レーザ光を受光し、
該レーザ光の波長が所定の波長であると螢光を発生する
レーザ誘導飽和螢光検出部と、 該レーザ誘導飽和螢光検出部から発生される螢光を検出
する検出手段と、 該検出手段の検出出力にもとづき前記波長調整手段を制
御する制御手段と を具えた波長制御装置。 - 【請求項２】レーザ発振器は、KrFエキシマレーザ発振
器であり、螢光を発する物質は、SO,O2,N2O,CH3C（＝
０）CH3,OCS,C6H6,H2CO,CH3Br,CH3I,NC−Ｃ CH3,CF3I
から選択されたものである特許請求の範囲第（１）項記
載の波長制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17861287A JP2572235B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 波長制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17861287A JP2572235B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 波長制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6422084A JPS6422084A (en) | 1989-01-25 |
| JP2572235B2 true JP2572235B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=16051491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17861287A Expired - Lifetime JP2572235B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 波長制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572235B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07101767B2 (ja) * | 1989-03-13 | 1995-11-01 | 工業技術院長 | エキシマレーザ装置 |
| JP2776413B2 (ja) * | 1996-01-16 | 1998-07-16 | 日本電気株式会社 | 狭帯域エキシマレーザ装置 |
-
1987
- 1987-07-17 JP JP17861287A patent/JP2572235B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6422084A (en) | 1989-01-25 |
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