JP2646225B2 - レーザの波長制御装置 - Google Patents
レーザの波長制御装置Info
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- JP2646225B2 JP2646225B2 JP1639888A JP1639888A JP2646225B2 JP 2646225 B2 JP2646225 B2 JP 2646225B2 JP 1639888 A JP1639888 A JP 1639888A JP 1639888 A JP1639888 A JP 1639888A JP 2646225 B2 JP2646225 B2 JP 2646225B2
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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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、狭帯域発振エキシマレーザ光の波長を高精
度に制御するレーザの波長制御装置に関するものであ
る。
度に制御するレーザの波長制御装置に関するものであ
る。
集積回路等の回路パターンを半導体ウエハ上に露光す
る縮小投影露光装置では、その露光用光源として、エキ
シマレーザ光が注目されているが、縮小投影レンズの色
収差の補正を行なわなくてもよいように、エキシマレー
ザ光を波長選択素子等によって狭帯域化し、その狭帯域
化されたレーザ光を露光用光源として使用している。
る縮小投影露光装置では、その露光用光源として、エキ
シマレーザ光が注目されているが、縮小投影レンズの色
収差の補正を行なわなくてもよいように、エキシマレー
ザ光を波長選択素子等によって狭帯域化し、その狭帯域
化されたレーザ光を露光用光源として使用している。
従来の狭帯域化されたエキシマレーザの波長制御装置
は、第４図に示すように、レーザの共振器110中のレー
ザチャンバ100とフロントミラー104の間に２つのエタロ
ン101,102を配置し、それぞれのエタロン101,102の角度
等を変えることによって、それぞれのエタロン101,102
の透過波長を調整できるように構成した上、リアミラー
103とフロントミラー104との間でレーザ光を繰り返し反
射励起した後、フロントミラー104から出力している。
該発振レーザ光はビームスプリッタ105a,105b,105cより
一部反射される。ここで、発振波長の検出手段としては
ビームスプリッタ105b,105cにより反射されたレーザ光
をレンズ106,107を介してモニタ用のエタロン108,109に
入射し、これら２個のモニタ用エタロン108,109によっ
て波長を検出し、その検出結果に基づいて、エタロン10
8,109の透過波長に狭帯域化されたレーザ光を得るよう
にした波長制御装置が用いられている。
は、第４図に示すように、レーザの共振器110中のレー
ザチャンバ100とフロントミラー104の間に２つのエタロ
ン101,102を配置し、それぞれのエタロン101,102の角度
等を変えることによって、それぞれのエタロン101,102
の透過波長を調整できるように構成した上、リアミラー
103とフロントミラー104との間でレーザ光を繰り返し反
射励起した後、フロントミラー104から出力している。
該発振レーザ光はビームスプリッタ105a,105b,105cより
一部反射される。ここで、発振波長の検出手段としては
ビームスプリッタ105b,105cにより反射されたレーザ光
をレンズ106,107を介してモニタ用のエタロン108,109に
入射し、これら２個のモニタ用エタロン108,109によっ
て波長を検出し、その検出結果に基づいて、エタロン10
8,109の透過波長に狭帯域化されたレーザ光を得るよう
にした波長制御装置が用いられている。
波長検出器としてはモニタエタロンまたは回折格子型
の分光器を用いる場合、環境変化（たとえば、温度、気
圧等の変化）によって、測定される波長が変化するため
高精度に波長の絶対値を検出するということが困難であ
った。
の分光器を用いる場合、環境変化（たとえば、温度、気
圧等の変化）によって、測定される波長が変化するため
高精度に波長の絶対値を検出するということが困難であ
った。
したがって、このような波長検出器を使用して狭帯域
発振エキシマレーザの波長制御を行った場合、長期的に
波長の絶対値を高精度に制御し、安定化することは不可
能であった。
発振エキシマレーザの波長制御を行った場合、長期的に
波長の絶対値を高精度に制御し、安定化することは不可
能であった。
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであって、あ
る程度環境（温度、気圧等）が変化しても、長期的に、
かつ高精度に狭帯域発振エキシマレーザ光の波長を制御
することができるレーザの波長制御装置を提供すること
にある。
る程度環境（温度、気圧等）が変化しても、長期的に、
かつ高精度に狭帯域発振エキシマレーザ光の波長を制御
することができるレーザの波長制御装置を提供すること
にある。
本発明では、目標の波長安定性を上まわる波長の安定
性を有する基準光源を回折格子型分光器に入射させ、こ
の基準光の回折像が所定の範囲内に結像されるように回
折格子の角度をフィードバック制御し、さらに、狭帯域
発振エキシマレーザ光の発振光の回折像と前記基準光の
回折像が一致するように、または所定の位置差となるよ
うに波長選択素子を制御することにより、波長の安定化
を行っている。
性を有する基準光源を回折格子型分光器に入射させ、こ
の基準光の回折像が所定の範囲内に結像されるように回
折格子の角度をフィードバック制御し、さらに、狭帯域
発振エキシマレーザ光の発振光の回折像と前記基準光の
回折像が一致するように、または所定の位置差となるよ
うに波長選択素子を制御することにより、波長の安定化
を行っている。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
り、リアミラー１とフロントミラー５との間にはエタロ
ンや回折格子等で構成される波長選択素子２が配設され
ている。このリアミラー１とフロントミラー５との間で
繰返し発振されたレーザ光はフロントミラー５から出て
ビームスプリッタ６を介して外部に出力される。一方、
ビームスプリッタ６によって反射されたレーザ光は回折
格子型分光器８に入力される。分光器８には基準光源７
からの基準光も入射されている。この基準光は、狭帯域
発振レーザ光の波長安定性の目標値を上まわる波長安定
性を有しており、ビームスプリッタ６から分取されたレ
ーザ光と基準光との波長差が分光器８内で検出される。
そして、その検出信号は波長コントローラ９に入力さ
れ、波長選択素子２の波長選択特性が、前記の波長差が
零または所定範囲内に収まるようにドライバ10を介して
フィードバック制御される。
り、リアミラー１とフロントミラー５との間にはエタロ
ンや回折格子等で構成される波長選択素子２が配設され
ている。このリアミラー１とフロントミラー５との間で
繰返し発振されたレーザ光はフロントミラー５から出て
ビームスプリッタ６を介して外部に出力される。一方、
ビームスプリッタ６によって反射されたレーザ光は回折
格子型分光器８に入力される。分光器８には基準光源７
からの基準光も入射されている。この基準光は、狭帯域
発振レーザ光の波長安定性の目標値を上まわる波長安定
性を有しており、ビームスプリッタ６から分取されたレ
ーザ光と基準光との波長差が分光器８内で検出される。
そして、その検出信号は波長コントローラ９に入力さ
れ、波長選択素子２の波長選択特性が、前記の波長差が
零または所定範囲内に収まるようにドライバ10を介して
フィードバック制御される。
一方、分光器８内の回折格子の角度を制御するドライ
バ11が設けられている。
バ11が設けられている。
第２図は分光器８の内部を詳細に示した断面構成図で
あり、狭帯域発振レーザ光および基準光は凹面鏡12とミ
ラー13とから成る入射光学系21を介して入射スリット14
に入射される。入射スリット14を通過した基準光および
狭帯域発振レーザ光は凹面鏡15によって反射された後、
回折格子に入射される。回折格子16で回折された基準光
および狭帯域発振レーザ光は凹面鏡17によって反射さ
れ、位置センサ20に結像される。この時、基準光は位置
センサ20の結像面の結像位置19に結像し、狭帯域発振レ
ーザ光は結像位置18に結像する。なお、回折格子16には
入出射角度を変化させるためのパルスモータ等の回転駆
動機構（図示せず）が設けられている。
あり、狭帯域発振レーザ光および基準光は凹面鏡12とミ
ラー13とから成る入射光学系21を介して入射スリット14
に入射される。入射スリット14を通過した基準光および
狭帯域発振レーザ光は凹面鏡15によって反射された後、
回折格子に入射される。回折格子16で回折された基準光
および狭帯域発振レーザ光は凹面鏡17によって反射さ
れ、位置センサ20に結像される。この時、基準光は位置
センサ20の結像面の結像位置19に結像し、狭帯域発振レ
ーザ光は結像位置18に結像する。なお、回折格子16には
入出射角度を変化させるためのパルスモータ等の回転駆
動機構（図示せず）が設けられている。
第３図は狭帯域発振レーザ光の波長制御手順を示すフ
ローチャートであり、初めに基準光を分光器８に入射
し、該基準光の回折像の結像中心位置Xsと基準光の基準
回折像の中心位置ＸAとの差ΔＸS-Aを求め、さらにXsが
許容上限値Ｂと下限値Ａとの間にあるか否かを調べ、
（S2,S3）、許容範囲内でなければ回折格子16の角度を
ドライバ11を介して制御し、差ΔＸS-Aが許容範囲内に
なるように調整する（S4）。これによって、基準光の回
折像は基準結像位置ＸAを中心とした上限値Ｂと下限値
Ａで示される許容範囲内の結像位置ＸSに結像するよう
になる。
ローチャートであり、初めに基準光を分光器８に入射
し、該基準光の回折像の結像中心位置Xsと基準光の基準
回折像の中心位置ＸAとの差ΔＸS-Aを求め、さらにXsが
許容上限値Ｂと下限値Ａとの間にあるか否かを調べ、
（S2,S3）、許容範囲内でなければ回折格子16の角度を
ドライバ11を介して制御し、差ΔＸS-Aが許容範囲内に
なるように調整する（S4）。これによって、基準光の回
折像は基準結像位置ＸAを中心とした上限値Ｂと下限値
Ａで示される許容範囲内の結像位置ＸSに結像するよう
になる。
この後、基準光に代えてビームスプリッタ６から分取
した狭帯域発振レーザ光を分光器８に入射し、その回折
像を位置センサ20に結像させ、その結像位置ＸEを波長
コントロール９に読込む（S5）。続いて、基準光の回折
像の結像位置ＸSとの誤差ΔＸS-Eを求め、さらにこの誤
差ΔＸS-Eを波長の誤差ΔλS-Eに換算すべく、換算計数
ｋをΔＸS-Eに乗算する（S6,S7）。この後、基準光の波
長をλＳ、レーザ光の設定波長をλとすると、Δλ０＝
λ−λＳによりレーザ光の設定波長と基準光との波長差
Δλ０を求め、さらにこの波長差Δλ０と前記誤差Δλ
S-Eとの差Δλを求め、Δλ相当分だけ波長選択素子の
選択波長をシフトさせる（S9）。これにより、狭帯域発
振レーザ光は基準光の波長を基準にその波長が目標波長
にフィードバック制御される。この場合、回折像が常に
所定の範囲内となるように予め制御されるため、位置セ
ンサ20の直線性および分光器８の収差等による誤差が小
さくなり、この制御を行なわない場合に比べて、さらに
高精度な波長制御が可能となっている。
した狭帯域発振レーザ光を分光器８に入射し、その回折
像を位置センサ20に結像させ、その結像位置ＸEを波長
コントロール９に読込む（S5）。続いて、基準光の回折
像の結像位置ＸSとの誤差ΔＸS-Eを求め、さらにこの誤
差ΔＸS-Eを波長の誤差ΔλS-Eに換算すべく、換算計数
ｋをΔＸS-Eに乗算する（S6,S7）。この後、基準光の波
長をλＳ、レーザ光の設定波長をλとすると、Δλ０＝
λ−λＳによりレーザ光の設定波長と基準光との波長差
Δλ０を求め、さらにこの波長差Δλ０と前記誤差Δλ
S-Eとの差Δλを求め、Δλ相当分だけ波長選択素子の
選択波長をシフトさせる（S9）。これにより、狭帯域発
振レーザ光は基準光の波長を基準にその波長が目標波長
にフィードバック制御される。この場合、回折像が常に
所定の範囲内となるように予め制御されるため、位置セ
ンサ20の直線性および分光器８の収差等による誤差が小
さくなり、この制御を行なわない場合に比べて、さらに
高精度な波長制御が可能となっている。
以上詳述したように、本発明に係わるレーザの波長制
御装置は、狭帯域化エキシマレーザ光と目標とする安定
性を満たす波長安定性を有する基準光とを同一光路で回
折格子型分光器に入射させ、まず基準光の回折像の結像
位置が所定の範囲となるよう回折格子を制御し、さらに
両回折像の結像位置差が一定となるように、エキシマレ
ーザ光の波長制御を行うことを特徴とするものである。
御装置は、狭帯域化エキシマレーザ光と目標とする安定
性を満たす波長安定性を有する基準光とを同一光路で回
折格子型分光器に入射させ、まず基準光の回折像の結像
位置が所定の範囲となるよう回折格子を制御し、さらに
両回折像の結像位置差が一定となるように、エキシマレ
ーザ光の波長制御を行うことを特徴とするものである。
したがって、波長検出器（分光器）自体において生じ
る、環境変化等に起因する波長変動要因を高精度に相殺
することが可能となり、基準光の安定性に準じる精度で
狭帯域化されたエキシマレーザ光の波長の安定化を行う
ことができる。また、多少の環境変動（温度、大気圧等
の変化）があっても高精度に長期間波長を安定に保つこ
とができる。
る、環境変化等に起因する波長変動要因を高精度に相殺
することが可能となり、基準光の安定性に準じる精度で
狭帯域化されたエキシマレーザ光の波長の安定化を行う
ことができる。また、多少の環境変動（温度、大気圧等
の変化）があっても高精度に長期間波長を安定に保つこ
とができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は回折格子型分光器の内部構成を示す断面図、第３図
は波長制御手順を示すフローチャート、体４図は従来の
波長制御装置の構成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……レーザ
チャンバ、４……ウィンドウ、５……フロントミラー、
６……ビームスプリッタ、７……基準光源、８……回折
格子型分光器、９……波長コントローラ、10,11……ド
ライバ、16……回折格子、20……１次元位置センサ。
図は回折格子型分光器の内部構成を示す断面図、第３図
は波長制御手順を示すフローチャート、体４図は従来の
波長制御装置の構成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……レーザ
チャンバ、４……ウィンドウ、５……フロントミラー、
６……ビームスプリッタ、７……基準光源、８……回折
格子型分光器、９……波長コントローラ、10,11……ド
ライバ、16……回折格子、20……１次元位置センサ。
Claims (1)
- 【請求項１】共振回路中に波長選択素子を配設した狭帯
域発振エキシマレーザの波長制御装置において、 波長検出器として回折格子を用いた分光器を用い、基準
光の回折像が位置センサの常に所定の範囲内の位置に結
像されるように回折格子の角度を制御する手段と、 この基準光の回折光の像と狭帯域発振エキシマレーザ発
振光の回折像の結像位置が一致するかまたは所定の位置
差となるように狭帯域発振エキシマレーザの波長選択素
子の選択波長を制御する手段と、 を備えたレーザの波長制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1639888A JP2646225B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | レーザの波長制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1639888A JP2646225B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | レーザの波長制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01191488A JPH01191488A (ja) | 1989-08-01 |
| JP2646225B2 true JP2646225B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=11915141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1639888A Expired - Lifetime JP2646225B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | レーザの波長制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2646225B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2791038B2 (ja) * | 1988-06-24 | 1998-08-27 | 株式会社日立製作所 | 分光器及びそれを用いた投影露光装置並びに投影露光方法 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP1639888A patent/JP2646225B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ，２６〔１７〕（１９８７）Ｐ．３６５９−３６６２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01191488A (ja) | 1989-08-01 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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