JP2652170B2 - Excimer laser wavelength controller - Google Patents

Excimer laser wavelength controller

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JP2652170B2
JP2652170B2 JP62224499A JP22449987A JP2652170B2 JP 2652170 B2 JP2652170 B2 JP 2652170B2 JP 62224499 A JP62224499 A JP 62224499A JP 22449987 A JP22449987 A JP 22449987A JP 2652170 B2 JP2652170 B2 JP 2652170B2
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excimer laser
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理 若林
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    • H01S3/137Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エキシマレーザの波長制御装置に関し、
特に縮小投影露光装置の光源として用いる狭帯域発振エ
キシマレーザの波長制御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wavelength control device for an excimer laser,
In particular, the present invention relates to a wavelength control device of a narrow-band oscillation excimer laser used as a light source of a reduction projection exposure apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置製造用の縮小投影露光装置の光源としてエ
キシマレーザの利用が注目されている。これはエキシマ
レーザの波長が短い(KrFレーザの波長は約248.35nm)
ことから光露光の限界を0.5μm以下に延ばせる可能性
があること、同じ解像度なら従来用いていた水銀ランプ
のg線やi線に比較して焦点深度が深いこと、レンズの
開口数(NA)が小さくてすみ、露光領域を大きくできる
こと、大きなパワーが得られること等の多くの優れた利
点が期待できるからである。
Attention has been paid to the use of excimer lasers as light sources for reduction projection exposure apparatuses for manufacturing semiconductor devices. This is due to the short wavelength of the excimer laser (the wavelength of the KrF laser is about 248.35 nm)
Therefore, the limit of light exposure can be extended to 0.5 μm or less, the depth of focus is deeper than the conventional mercury lamp g-line and i-line at the same resolution, and the numerical aperture (NA) of the lens This is because many excellent advantages can be expected, such as a small size, a large exposure area, and a large power.

しかしながら、エキシマレーザを縮小投影露光装置の
光源として用いるにあたって解決しなければならない2
つの大きな問題がある。
However, there is a problem to be solved when using an excimer laser as a light source of a reduction projection exposure apparatus.
There are two major problems.

その1つはエキシマレーザの波長が248.35nmと短いた
め、この波長を透過する材料が石英,CaF2およびMgF2等
しかなく、均一性および加工精度等のレンズ素材として
石英しか用いることができないことである。このため、
色収差補正をした縮小投影レンズの設計が不可能とな
る。したがって、この色収差が無視しうる程度まで、エ
キシマレーザの狭帯域化が必要となる。
One is that the wavelength of the excimer laser is as short as 248.35 nm, so the only material that transmits this wavelength is quartz, CaF2, MgF2, etc., and only quartz can be used as the lens material for uniformity and processing accuracy. . For this reason,
It becomes impossible to design a reduction projection lens with chromatic aberration corrected. Therefore, it is necessary to narrow the band of the excimer laser to such an extent that this chromatic aberration can be ignored.

他の問題は、エキシマレーザの狭帯域化に伴い発生す
るスペックル・パターンをいかにして防ぎ、また狭帯域
化に伴うパワーの低減をいかにしておえるかということ
である。
Another problem is how to prevent a speckle pattern generated with the narrow band of the excimer laser and how to reduce the power with the narrow band.

エキシマレーザの狭帯域化の技術としてはインジェク
ションロック方式と呼ばれるものがある。このインジェ
クションロック方式は、オシレータ段のレーザチャンバ
とリアミラーとの間に波長選択素子(エタロン・回折格
子・プリズム等)を配置し、ピンホールによって空間横
モードを制限して単一モード発振させ、このレーザ光を
増幅段によって注入同期するものである。このため、そ
の出力光はコヒーレンス性が高く、これを縮小露光装置
の光源に用いた場合はスペックル・パターンが発生す
る。
As a technique for narrowing the band of an excimer laser, there is a technique called an injection lock method. In this injection lock system, a wavelength selecting element (etalon, diffraction grating, prism, etc.) is arranged between a laser chamber in an oscillator stage and a rear mirror, and a spatial mode is limited by a pinhole to oscillate a single mode. The laser light is injection-locked by the amplification stage. For this reason, the output light has high coherence. When this light is used as a light source of a reduction exposure apparatus, a speckle pattern is generated.

一般にスペックル・パターンの発生はレーザ光に含ま
れる空間横モードの数に依存すると考えられている。す
なわち、レーザ光に含まれる空間横モードの数が少ない
とスペックル・パターンが発生し易くなり、逆に空間横
モードの数が多くなるとスペックル・パターンは発生し
にくくなることが知られている。上述したインジェクシ
ョンロック方式は本質的には空間横モードの数を著しく
減らすことによって狭帯域化を行う技術であり、スペッ
クル・パターンの発生が大きな問題となるため、縮小投
影露光装置には採用できない。
It is generally considered that the generation of a speckle pattern depends on the number of spatial transverse modes included in a laser beam. That is, it is known that when the number of spatial transverse modes included in the laser beam is small, a speckle pattern is easily generated, and when the number of spatial transverse modes is large, the speckle pattern is unlikely to be generated. . The above-described injection lock method is essentially a technique for narrowing the bandwidth by significantly reducing the number of spatial transverse modes. Since the occurrence of a speckle pattern is a major problem, it cannot be used in a reduced projection exposure apparatus. .

エキシマレーザの狭帯域化の技術として他に有望なも
のは波長選択素子であるエタロンを用いたものがある。
このエタロンを用いた従来技術として、AT&Tベル研究
所によりエキシマレーザのフロントミラーとレーザチャ
ンバとの間にエタロンを配置し、エキシマレーザの狭帯
域化を図ろうとする技術が提案されている。しかし、こ
の方式はスペクトル線幅をあまり狭くできず、かつエタ
ロン挿入によるパワーロスが大きいという問題があり、
更に空間横モードの数もあまり多くすることができない
という欠点がある。
Another promising technique for narrowing the band of an excimer laser is an etalon that is a wavelength selection element.
As a conventional technique using this etalon, AT & T Bell Labs has proposed a technique in which an etalon is arranged between a front mirror of an excimer laser and a laser chamber to narrow the band of the excimer laser. However, this method has a problem that the spectral line width cannot be reduced too much and the power loss due to the etalon insertion is large.
Further, there is a disadvantage that the number of spatial transverse modes cannot be increased too much.

そこで、発明者等は第4図に示すようにエキシマレー
ザのリアミラー1とレーザチャンバ2との間に有効径の
大きな(数10mmφ程度)2つのエタロンE1,E2を配置す
る構成を採用し、この構成により、20×10nm2の範囲で
スペクトル幅が半値全幅で約0.003nm以下の一様な狭帯
域化を施し、1パルス当り約50mJの出力の狭帯域発振エ
キシマレーザ光を得ている。すなわち、エキシマレーザ
のリアミラーとレーザチャンバとの間にエタロンを配置
する構成を採用することにより、レーザの狭帯域化、空
間横モード数の確保、エタロンの挿入によるパワーロス
の減少という縮小投影露光装置の光源として要求される
必須の問題を解決したものである。
Therefore, the inventors have adopted a configuration in which two etalons E1 and E2 having a large effective diameter (about several tens of mm) are arranged between the rear mirror 1 of the excimer laser and the laser chamber 2 as shown in FIG. According to the configuration, a narrow band of a spectrum width of about 0.003 nm or less at full width at half maximum in a range of 20 × 10 nm 2 is obtained, and a narrow band oscillation excimer laser beam with an output of about 50 mJ per pulse is obtained. In other words, by employing a configuration in which an etalon is arranged between the rear mirror of the excimer laser and the laser chamber, the reduction in the bandwidth of the laser, the securing of the number of spatial transverse modes, and a reduction in power loss due to insertion of the etalon reduce the size of the reduced projection exposure apparatus. It solves an essential problem required as a light source.

しかし、エキシマレーザのリアミラーとレーザチャン
バとの間にエタロンを配置する構成は、狭帯域化、空間
横モード数の確保、パワーロスの減少という点で優れた
利点を有するが、エタロンを透過するパワーが非常に多
きくなるため、エタロンに温度変動等の物理的変化が生
じ、このため発振出力レーザ光の中心波長が変動した
り、多波長発振したり、パワーが著しく低下するという
問題があった。この傾向は、特に、狭帯域化のためにフ
リースペクトルレンジの異なるエタロンを2枚以上用い
た場合は顕著となった。
However, the configuration in which the etalon is arranged between the rear mirror of the excimer laser and the laser chamber has excellent advantages in narrowing the band, securing the number of spatial transverse modes, and reducing power loss, but the power transmitted through the etalon is low. Since the etalon becomes extremely large, a physical change such as a temperature change occurs in the etalon, which causes a problem that the center wavelength of the oscillation output laser light fluctuates, multi-wavelength oscillation occurs, and the power is significantly reduced. This tendency is particularly remarkable when two or more etalons having different free spectral ranges are used for narrowing the band.

このように狭帯域化された出力レーザ光のパワーが大
きく低下する減少を模式的に第5図に示しており、ここ
ではエタロンE2の透過波長スペクトルの実際のレーザ発
振スペクトルとの関係をエタロンE1とE2の重ね合わせと
の関係のもとに示している。第5図において、点線の波
形はエタロンE2の透過スペクトルを示し、実線の波形は
実際のレーザ発振スペクトルを示す。また、λE1はエタ
ロンE1の透過中心波長、λE2はエタロンE2の透過中心波
長を示す。第5図から明らかなようにエタロンE1の透過
中心波長λE1とエタロンE2の透過中心波長λE2が完全に
重ね合わされた第5図の(b)の状態が最大の出力パワ
ーmax Pλが得られ、重ね合わせが不充分な第5図
(a)または第5図(c)の状態においては最大の出力
レーザ光パワーは得られないことがわかる。
FIG. 5 schematically shows a decrease in the power of the output laser light whose band has been narrowed as described above, in which the relationship between the transmission wavelength spectrum of the etalon E2 and the actual laser oscillation spectrum is shown by etalon E1. It is shown under the relationship between the superposition of E2 and E2. In FIG. 5, the dotted line shows the transmission spectrum of etalon E2, and the solid line shows the actual laser oscillation spectrum. ΛE1 indicates the transmission center wavelength of the etalon E1, and λE2 indicates the transmission center wavelength of the etalon E2. As is clear from FIG. 5, the state shown in FIG. 5 (b) in which the transmission center wavelength λE1 of the etalon E1 and the transmission center wavelength λE2 of the etalon E2 are completely overlapped provides the maximum output power max Pλ. It can be seen that the maximum output laser light power cannot be obtained in the state of FIG. 5 (a) or FIG. 5 (c) where the alignment is insufficient.

したがって、狭帯域化された出力レーザ光の中心波長
パワーを検出し、そのパワーが最大となるように、それ
ぞれの透過中心波長が重なるように2つのエタロンの角
度制御(重ね合せ制御)を行うことによって、最大パワ
ーを常に得ることができる。
Therefore, the center wavelength power of the output laser light having a narrow band is detected, and the angle control (superposition control) of the two etalons is performed so that the transmission center wavelengths overlap each other so that the power is maximized. The maximum power can always be obtained.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、第4図に示すように、エタロンE1およびエ
タロンE2をリアミラー1とレーザチャンバ2の間に配置
した場合エキシカレーザはゲインが高いために、寄生発
振が起こりやすいという問題点が生じてきた。エタロン
E1,E2の角度θ1,θ2がある条件に一致すると、第4図
の破線A,Bで示すようにエタロンE1,E2での反射光または
2つのエタロン相互間での反射光がフロントミラー3の
発振領域を通過するようになる。このため、実線ELZで
示すメイン発振光に対し複数の寄生発振光P1,P2が生じ
る。この寄生発振光が生じると、第6図の実線Aのスペ
クトル特性で示すように出力レーザ光に多く波長成分が
含まれるようになり、破線Bで示す寄生発振が生じなか
った場合の出力レーザ光に比べて波長純度が極めて低下
する。また、出力レーザ光のビーム断面は第7図に示す
ようにメイン発振光にELZに対して光軸がずれた多くの
寄生発振光P1,P2を含むものとなるので、その線幅が広
がった上、パワーも不安定になり、縮小投影露光装置の
解像度等の性能を低下させてしまう問題が生じている。
However, as shown in FIG. 4, when the etalon E1 and the etalon E2 are arranged between the rear mirror 1 and the laser chamber 2, the excimer laser has a high gain, and thus has a problem that parasitic oscillation easily occurs. Etalon
When the angles θ1 and θ2 of E1 and E2 meet certain conditions, the reflected light at the etalons E1 and E2 or the reflected light between the two etalons is reflected by the front mirror 3 as shown by broken lines A and B in FIG. It passes through the oscillation region. Therefore, a plurality of parasitic oscillation lights P1 and P2 are generated for the main oscillation light indicated by the solid line ELZ. When this parasitic oscillation light occurs, the output laser light contains many wavelength components as shown by the spectrum characteristics of the solid line A in FIG. 6, and the output laser light when no parasitic oscillation shown by the broken line B occurs. , The wavelength purity is extremely reduced. In addition, as shown in FIG. 7, the beam cross section of the output laser light includes the main oscillation light, which includes many parasitic oscillation lights P1 and P2 whose optical axes are shifted with respect to the ELZ, so that the line width is widened. In addition, the power becomes unstable, and the performance such as the resolution of the reduction projection exposure apparatus is deteriorated.

本発明の目的は、波長純度が高く、かつパワーの安定
した狭帯域化されたエキシマレーザ光を得ることができ
るエキシマレーザの波長制御装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an excimer laser wavelength control device capable of obtaining a narrow band excimer laser beam having high wavelength purity and stable power.

〔問題点を解決するための手段および作用〕[Means and actions for solving the problems]

上記目的を達成するために、本発明は、 リアミラーとレーザチャンバとの間に少なくとも2個
のエタロンを配置して狭帯域発振を行なうエキシマレー
ザの波長制御装置において、 前記エタロンで反射した反射光または前記エタロン間
で繰り返し反射した反射光が、前記エキシマレーザのフ
ロントミラーにおける発振ビーム通過領域に侵入しない
ように前記エタロンをそれぞれ配置したことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides an excimer laser wavelength control device that performs narrow-band oscillation by arranging at least two etalons between a rear mirror and a laser chamber; The etalons are arranged so that reflected light repeatedly reflected between the etalons does not enter an oscillation beam passage area of a front mirror of the excimer laser.

ここで、前記エタロンは、 第1のエタロンと第2のエタロンの2個のエタロンか
らなり、 前記第1のエタロンの光入射面の法線と前記エキシマ
レーザのレーザ光軸を含む第1の平面と、前記第2のエ
タロンの光入射面の法線と前記エキシマレーザのレーザ
光軸を含む第2の平面とが互いに平行になり、かつ前記
レーザ光軸に対する前記第1のエタロンおよび前記第2
のエタロンの角度が互いに異なる方向に傾斜するように
前記第1のエタロンおよび前記第2のエタロンを配置し
て構成することができる。
Here, the etalon comprises two etalons of a first etalon and a second etalon, and a first plane including a normal to a light incident surface of the first etalon and a laser optical axis of the excimer laser. And a normal to a light incident surface of the second etalon and a second plane including a laser optical axis of the excimer laser are parallel to each other, and the first etalon and the second etalon with respect to the laser optical axis.
The first etalon and the second etalon can be arranged so that the angles of the etalons are inclined in directions different from each other.

また、本発明は、 リアミラーとレーザチャンバとの間に少なくとも2個
のエタロンを配置し、レーザ光軸に対する前記エタロン
の角度をそれぞれ制御することにより出力レーザ光の波
長を制御するエキシマレーザの波長制御装置において、 前記出力レーザ光の波長を検出する波長検出手段と、 前記波長検出手段の検出結果に対応して前記レーザ光
軸に対する前記エタロンの角度をそれぞれ制御する波長
制御手段と、 前記エタロンで反射した反射光または前記エタロン間
で繰り返し反射した反射光が、前記エキシマレーザのフ
ロントミラーにおける発振ビーム通過領域に侵入しない
ように前記波長制御手段による前記レーザ光軸に対する
前記エタロンのそれぞれの制御角度を規制する制御角度
規制手段と を具備することを特徴とする。
Also, the present invention provides a wavelength control of an excimer laser in which at least two etalons are arranged between a rear mirror and a laser chamber, and a wavelength of an output laser beam is controlled by controlling an angle of the etalon with respect to a laser optical axis. In the apparatus, wavelength detection means for detecting the wavelength of the output laser light, wavelength control means for controlling the angle of the etalon with respect to the laser optical axis in accordance with the detection result of the wavelength detection means, reflection by the etalon The wavelength control means regulates each control angle of the etalon with respect to the laser optical axis so that the reflected light that has been reflected or the light that has been repeatedly reflected between the etalons does not enter the oscillation beam passage area of the front mirror of the excimer laser. And a control angle regulating means.

このようにすることによって、寄生発生は生じなくな
り、出力レーザ光の波長は均一になり、かつそのパワー
も安定する。
By doing so, parasitic occurrence does not occur, the wavelength of the output laser light becomes uniform, and the power of the output laser light becomes stable.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
レーザチャンバ2の両端のレーザ光軸上にはリアミラー
1とフロントミラー3が配置されている。さらにリアミ
ラー3とレーザチャンバ1との間のレーザ光軸上には2
つのエタロンE1,E2が隣り合って配設されている。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
A rear mirror 1 and a front mirror 3 are arranged on the laser optical axis at both ends of the laser chamber 2. Further, the laser beam between the rear mirror 3 and the laser chamber 1
Two etalons E1, E2 are arranged next to each other.

一方、2つのエタロンE1,E2によって狭帯域化されて
出力されるエキシマレーザ光の光軸上の出力側には、ビ
ームスプリッタ7が設けられ、このビームスプリッタ7
によって分離した狭帯域エキシマレーザ光をレンズ8お
よび光ファイバ9を介して波長検出器10に入力し、中心
波長および中心波長のパワーを検出するように構成され
ている。
On the other hand, a beam splitter 7 is provided on the output side on the optical axis of the excimer laser light that is output after being narrowed by the two etalons E1 and E2.
The narrow-band excimer laser light separated by the above is input to a wavelength detector 10 via a lens 8 and an optical fiber 9, and the center wavelength and the power of the center wavelength are detected.

この波長検出器10で検出した出力レーザ光の中心波長
および中心波長パワーの検出信号は、マイクロコンピュ
ータ等で構成されたコントローラ11に入力される。コン
トローラ11は出力レーザ光の中心波長λとそのパワーP
の検出信号が入力されると、検出された中心波長λと設
定波長λ0との偏差Δλを算出し、偏差Δλが零になる
ようにドライバ12を介してエタロンE1,E2の角度θ1,θ
2を制御する。この後、算出した中心波長のパワーPが
最大になるようにエタロンE1,E2の角度θ1,θ2を制御
する。
A detection signal of the center wavelength and the center wavelength power of the output laser light detected by the wavelength detector 10 is input to a controller 11 composed of a microcomputer or the like. The controller 11 determines the center wavelength λ of the output laser light and its power P.
Is input, the deviation Δλ between the detected center wavelength λ and the set wavelength λ0 is calculated, and the angles θ1 and θ of the etalons E1 and E2 via the driver 12 so that the deviation Δλ becomes zero.
2 is controlled. Thereafter, the angles θ1 and θ2 of the etalons E1 and E2 are controlled so that the calculated power P of the center wavelength becomes maximum.

ここで、波長検出器10は分光器やモニタエタロン等で
構成されるものである。
Here, the wavelength detector 10 is configured by a spectroscope, a monitor etalon, and the like.

また、エタロンE1,E2はステッピングモータ13,14によ
ってその角度が制御されるものである。
The angles of the etalons E1 and E2 are controlled by stepping motors 13 and 14, respectively.

ところで、コントローラ11は、エタロンE1,E2の角度
θ1,θ2を制御する際し、各エタロンでの反射光あるい
はエタロン相互間での反射光がフロントミラー3の発振
領域を通過しないような角度に制御する。すなわち、寄
生発振が生じないような角度に制御する。
By the way, when controlling the angles θ1 and θ2 of the etalons E1 and E2, the controller 11 controls the angles so that the reflected light from each etalon or the reflected light between the etalons does not pass through the oscillation region of the front mirror 3. I do. That is, the angle is controlled so that parasitic oscillation does not occur.

第2図(a),(b)は寄生発振が生じないエタロン
E1,E2の角度の条件を示す説明図であり、20は寄生発振
の仮想光源を示し、lはエタロンE1からフロントミラー
3までの距離、dはエタロンE1とE2との距離、aはフロ
ントミラー3の発振領域の外径、xはエタロンE1から寄
生発振の仮想光源20までの距離、bは仮想光源20の外
径、θ1は、エタロンE1の傾き角度、θ2はエタロンE2
の傾き角度、γは寄生発振の発振角度をそれぞれ示して
いる。
2 (a) and 2 (b) are etalons in which no parasitic oscillation occurs
It is explanatory drawing which shows the conditions of the angle of E1, E2, 20 shows the virtual light source of a parasitic oscillation, l is the distance from the etalon E1 to the front mirror 3, d is the distance between the etalons E1 and E2, a is the front mirror 3 is the outer diameter of the oscillation region, x is the distance from the etalon E1 to the virtual light source 20 of the parasitic oscillation, b is the outer diameter of the virtual light source 20, θ1 is the inclination angle of the etalon E1, and θ2 is the etalon E2
Indicates the oscillation angle of the parasitic oscillation.

寄生発振はエタロンE1,E2自体の反射光あるいはエタ
ロン相互間での反射光がフロントミラー3の発振領域a
内を通過することによって生じるため、この寄生発振を
生じさせないためには、 ltanθ1>a+b/2 (l−d)tanθ2>a+b/2 (x+e)tanγ>a+b/2 の条件にすればよい。
In the parasitic oscillation, the reflected light of the etalons E1 and E2 itself or the reflected light between the etalons is generated by the oscillation region a of the front mirror 3.
In order to prevent this parasitic oscillation from occurring, the following condition should be satisfied: ltan θ1> a + b / 2 (ld) tan θ2> a + b / 2 (x + e) tanγ> a + b / 2.

ここで、θ2>0の時 γ=2(θ2−θ1) x=dsin2θ2/sin2(θ2−θ1) とする。 Here, when θ2> 0, γ = 2 (θ2-θ1) x = dsin2θ2 / sin2 (θ2-θ1).

例えば、d=75mm,e=1130mm,a=10mm,b=10mmとした
時は、θ1,θ2が第2図(b)の斜線部分で示す角度に
なった時に寄生発振が生じるので、この斜線部分以外の
領域にθ1,θ2を制御すればよい。
For example, when d = 75 mm, e = 1130 mm, a = 10 mm, and b = 10 mm, parasitic oscillation occurs when θ1 and θ2 become the angles shown by the hatched portions in FIG. 2 (b). It is sufficient to control θ1 and θ2 in the area other than the part.

したがって、コントローラ11の内部には、第2図
(b)の斜線部分の角度を禁止領域として規制する手段
が制御手順の中に組み込まれている。
Therefore, inside the controller 11, means for regulating the angle of the hatched portion in FIG. 2 (b) as a prohibited area is incorporated in the control procedure.

第3図(a),(b)はコントローラ11が実行するエ
タロンの角度制御処理を示すフローチャートであり、第
2図(a)のメインプログラムのステップ30で波長検出
器10が検出した出力レーザ光の中心波長およびそのパワ
ーの検出信号を読込み、次のステップ31でエタロンE1,E
2の透過中心波長のシフト量Δλ1,Δλ2を算出する。
次にステップ32において、エタロン角度制御サブルーチ
ンを起動する。このサブルーチンは第3図(b)に示し
ているが、まずステップ320において前記シフト量Δλ
1,Δλ2に角度換算係数k1,k2を乗算し、Δλ1,Δλ2
を角度のシフト量Δθ1,Δθ2に変換する。次にステッ
プ321において、エタロンE1,E2の現在の傾き角度θ10,
θ20に対しΔθ1,Δθ2をそれぞれ加算し、制御目標と
なる角度θ1,θ2を算出した後、次のステップ322にお
いてθ1,θ2が禁止領域の角度に該当するか否かを調
べ、禁止領域の角度でなければ次のステップ324でエタ
ロンE1,E2の角度がθ1,θ2に一致するようにΔθ1,Δ
θ2だけ傾ける。
FIGS. 3A and 3B are flowcharts showing the etalon angle control process executed by the controller 11, and the output laser light detected by the wavelength detector 10 in step 30 of the main program of FIG. 2A. The detection signal of the center wavelength and its power is read, and in the next step 31, etalons E1 and E
Then, the shift amounts Δλ1 and Δλ2 of the transmission center wavelength 2 are calculated.
Next, in step 32, an etalon angle control subroutine is started. This subroutine is shown in FIG. 3 (b). First, in step 320, the shift amount Δλ
1, Δλ2 is multiplied by angle conversion coefficients k1 and k2, and Δλ1, Δλ2
Are converted into angle shift amounts Δθ1 and Δθ2. Next, in step 321, the current tilt angles θ10,
After adding Δθ1 and Δθ2 to θ20 to calculate angles θ1 and θ2 as control targets, in the next step 322, it is checked whether θ1 and θ2 correspond to the angle of the prohibited area, and the angle of the prohibited area is checked. Otherwise, in the next step 324, Δθ1, Δ2 are set so that the angles of the etalons E1, E2 match
Tilt by θ2.

しかし、禁止領域の角度に該当していた場合は、ステ
ップ323においてステップ320で算出した角度のシフト量
Δθ1,Δθ2に対し、エタロンE1,E2のフリースペクト
ラルレンジΔλ1FSR,Δλ2FSRと角度換算係数k1,k2との
乗算値を加算し、その加算結果を新たなシフト量Δθ1,
Δθ2に設定してステップ321の処理に戻る。
However, if the angle corresponds to the angle of the forbidden area, the free spectral ranges Δλ1FSR and Δλ2FSR of the etalons E1 and E2 and the angle conversion coefficients k1 and k2 with respect to the angle shift amounts Δθ1 and Δθ2 calculated in step 320 in step 323. , And the result of the addition is calculated as a new shift amount Δθ1,
The value is set to Δθ2, and the process returns to step 321.

これによって、エタロンE1,E2のフリースペクトラル
レンジ相当の角度だけずれた角度で新たな目標角度が算
出され、その目標角度が禁止領域でなければその目標角
度に一致するようにエタロンE1,E2の角度が制御され
る。
As a result, a new target angle is calculated at an angle shifted by an angle corresponding to the free spectral range of the etalons E1 and E2, and the angle of the etalons E1 and E2 is set so as to coincide with the target angle unless the target angle is a prohibited area. Is controlled.

なお、エタロンE1,E2の角度θ1,θ2は第2図(a)
ではエタロンE1,E2の透過中心軸と出力レーザ光軸との
成す角度によって定義しているが、エタロンE1,E2の透
過中心軸と直角に交差する軸(図の奥行き方向に向う
軸)と出力レーザ光のビーム断面との角度によって定義
し、この角度を制御する構成、または第2図(a)で定
義した角度と併合して3次元的に制御する構成でもよ
い。
The angles θ1 and θ2 of the etalons E1 and E2 are shown in FIG.
Defines the angle between the transmission center axis of the etalons E1 and E2 and the output laser optical axis. The axis perpendicular to the transmission center axis of the etalons E1 and E2 (the axis in the depth direction in the figure) and the output A configuration in which the angle is defined by the angle of the laser beam with respect to the beam cross section and this angle is controlled, or a configuration in which the angle is defined in combination with the angle defined in FIG.

また、エタロンホルダーにリミットスイッチ等を設置
し、寄生発振する角度をリミットスイッチによって検知
し、寄生発振が起こらないように、各エタロンの角度制
御を行ってもよい。
Alternatively, a limit switch or the like may be provided in the etalon holder, the angle at which parasitic oscillation occurs is detected by the limit switch, and the angle control of each etalon may be performed so that parasitic oscillation does not occur.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明においては、波長選択素子
自体あるいは相互間での反射光がフロントミラーの発振
領域に侵入しないように波長選択素子の角度を規制する
手段を設けたため、波長選択素子の反射光による寄生発
振を防止することができる。このにため、出力レーザ光
の波長純度が高くなり、しかもそのパワーが安定したも
のになるという効果がある。従って、縮小投影露光装置
の光源に適用すれば、高解像度での安定した露光が可能
になる。
As described above, in the present invention, the means for regulating the angle of the wavelength selection element is provided so that the reflected light from the wavelength selection element itself or between the wavelength selection elements does not enter the oscillation region of the front mirror. Parasitic oscillation due to light can be prevented. This has the effect of increasing the wavelength purity of the output laser light and stabilizing its power. Therefore, if the present invention is applied to the light source of the reduction projection exposure apparatus, stable exposure with high resolution can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
寄生発振を生じさせない条件を説明するための説明図、
第3図はエタロン角度制御処理を示すフローチャート、
第4図は従来のエキシマレーザ装置の構成を示すブロッ
ク図、第5図は狭帯域化されたエキシマレーザ光のパワ
ーが低下する現象を説明するための説明図、第6図は寄
生発振が生じた時の出力レーザ光のスペクトル特性を示
す特性図、第7図は寄生発振が生じた時の出力レーザ光
のビーム断面を示す図である。 E1,E2……エタロン、1……リアミラー、2……レーザ
チャンバ、3……フロントミラー、4,5……出射窓、7
……ビームスプリッタ、10……波長検出器、11……コン
トローラ、12……ドライバ、13,14……ステッピングモ
ータ。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining conditions that do not cause parasitic oscillation,
FIG. 3 is a flowchart showing an etalon angle control process;
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional excimer laser device, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a phenomenon in which the power of the narrowed excimer laser light is reduced, and FIG. FIG. 7 is a characteristic diagram showing a spectrum characteristic of the output laser light when the laser beam is illuminated, and FIG. E1, E2 etalon, 1 rear mirror, 2 laser chamber, 3 front mirror, 4, 5 emission window, 7
…… Beam splitter, 10 …… Wavelength detector, 11 …… Controller, 12 …… Driver, 13,14 …… Stepping motor.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】リアミラーとレーザチャンバとの間に少な
くとも2個のエタロンを配置して狭帯域発振を行なうエ
キシマレーザの波長制御装置において、 前記エタロンで反射した反射光または前記エタロン間で
繰り返し反射した反射光が、前記エキシマレーザのフロ
ントミラーにおける発振ビーム通過領域に侵入しないよ
うに前記エタロンをそれぞれ配置したことを特徴とする
エキシマレーザの波長制御装置。
1. A wavelength control device for an excimer laser which performs narrow band oscillation by arranging at least two etalons between a rear mirror and a laser chamber, wherein the light reflected by the etalon or the light reflected repeatedly between the etalons is provided. An excimer laser wavelength control apparatus, wherein the etalons are arranged so that reflected light does not enter an oscillation beam passage area of a front mirror of the excimer laser.
【請求項2】前記エタロンは、 第1のエタロンと第2のエタロンの2個のエタロンから
なり、 前記第1のエタロンの光入射面の法線と前記エキシマレ
ーザのレーザ光軸を含む第1の平面と、前記第2のエタ
ロンの光入射面の法線と前記エキシマレーザのレーザ光
軸を含む第2の平面とが互いに平行になり、かつ前記レ
ーザ光軸に対する前記第1のエタロンおよび前記第2の
エタロンの角度が互いに異なる方向に傾斜するように前
記第1のエタロンおよび前記第2のエタロンを配置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のエキシマ
レーザの波長制御装置。
2. The etalon comprises two etalons, a first etalon and a second etalon, a first etalon including a normal to a light incident surface of the first etalon and a laser optical axis of the excimer laser. Plane, a normal to the light incident surface of the second etalon and a second plane including the laser optical axis of the excimer laser are parallel to each other, and the first etalon and the 2. The wavelength control device for an excimer laser according to claim 1, wherein the first etalon and the second etalon are arranged so that the angle of the second etalon is inclined in directions different from each other.
【請求項3】リアミラーとレーザチャンバとの間に少な
くとも2個のエタロンを配置し、レーザ光軸に対する前
記エタロンの角度をそれぞれ制御することにより出力レ
ーザ光の波長を制御するエキシマレーザの波長制御装置
において、 前記出力レーザ光の波長を検出する波長検出手段と、 前記波長検出手段の検出結果に対応して前記レーザ光軸
に対する前記エタロンの角度をそれぞれ制御する波長制
御手段と、 前記エタロンで反射した反射光または前記エタロン間で
繰り返し反射した反射光が、前記エキシマレーザのフロ
ントミラーにおける発振ビーム通過領域に侵入しないよ
うに前記波長制御手段による前記レーザ光軸に対する前
記エタロンのそれぞれの制御角度を規制する制御角度規
制手段と を具備することを特徴とするエキシマレーザの波長制御
装置。
3. An excimer laser wavelength controller for arranging at least two etalons between a rear mirror and a laser chamber, and controlling an angle of the etalon with respect to a laser optical axis to control a wavelength of output laser light. In the above, wavelength detection means for detecting the wavelength of the output laser light, wavelength control means for controlling the angle of the etalon with respect to the laser optical axis corresponding to the detection result of the wavelength detection means, reflected by the etalon The control angle of each of the etalons with respect to the laser optical axis by the wavelength control means is controlled so that the reflected light or the reflected light repeatedly reflected between the etalons does not enter the oscillation beam passage area of the front mirror of the excimer laser. Excimer array characterized by comprising a control angle restricting means. The wavelength control device.
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