JP2799710B2 - エキシマレーザの制御方法 - Google Patents
エキシマレーザの制御方法Info
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- 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
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は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起動方法に関する。
域発振エキシマレーザの起動方法に関する。
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248.4nm）ことから光露光の分解
能の限界を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線ら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。
る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248.4nm）ことから光露光の分解
能の限界を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線ら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。
しかしエキシマレーザはその波長が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、しかも均一性および加工精度等の点でレンズ
素材として石英しか用いることができない。そこで色収
差補正をした縮小投影レンズの設計は困難である。この
ため、エキシマレーザを縮小投影露光装置の光源として
用いるにはこの色収差が無視しうる程度までの狭帯域化
が必要となる。
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、しかも均一性および加工精度等の点でレンズ
素材として石英しか用いることができない。そこで色収
差補正をした縮小投影レンズの設計は困難である。この
ため、エキシマレーザを縮小投影露光装置の光源として
用いるにはこの色収差が無視しうる程度までの狭帯域化
が必要となる。
エキシマレーザの狭帯域化のために、発明者等は、エ
キシマレーザのリアミラーとレーザチャバとの間に複数
の波長選択素子を配設し、この複数の波長選択素子の選
択中心波長を制御する中心波長制御を行うとともにこの
複数の波長選択素子の透過中心波長を重ぬ合せる重ね合
せ制御を実行するという構成を提案している。
キシマレーザのリアミラーとレーザチャバとの間に複数
の波長選択素子を配設し、この複数の波長選択素子の選
択中心波長を制御する中心波長制御を行うとともにこの
複数の波長選択素子の透過中心波長を重ぬ合せる重ね合
せ制御を実行するという構成を提案している。
この重ね合せ制御は、具体的には、出力レーザ光の中
心波長のパワーをモニタし、このモニタしたパワーが最
大となるように複数の波長選択素子の波長選択特性を制
御するのである。
心波長のパワーをモニタし、このモニタしたパワーが最
大となるように複数の波長選択素子の波長選択特性を制
御するのである。
ところでエキシマレーザはパルス発振するガスレーザ
であるため、各パルスエネルギーにはある程度のバラツ
キがある。従ってレーザパワーの変化をモニタする場
合、複数のレーザ出力パルスをサンプリングし、平均化
してレーザパワーを評価することがおこなわれており、
上記重ね合せ制御における中心波長のパワーのモニタも
複数のレーザ出力パルスをサンプリングし、これを平均
化することにより行なわれる。
であるため、各パルスエネルギーにはある程度のバラツ
キがある。従ってレーザパワーの変化をモニタする場
合、複数のレーザ出力パルスをサンプリングし、平均化
してレーザパワーを評価することがおこなわれており、
上記重ね合せ制御における中心波長のパワーのモニタも
複数のレーザ出力パルスをサンプリングし、これを平均
化することにより行なわれる。
このような狭帯域発振エキシマレーザの場合、一般的
に起動時には、波長選択素子の重ね合せ状態は不良であ
り、したがってレーザパワーが極めて低く、場合によっ
てはレーザ発振がおこなわれなかったり、レーザ発振さ
れたとしてもパワーモニタのレーザパワー検出限界より
低いパワーでしか発振せず、レーザパワーを検出できな
いこともあった。
に起動時には、波長選択素子の重ね合せ状態は不良であ
り、したがってレーザパワーが極めて低く、場合によっ
てはレーザ発振がおこなわれなかったり、レーザ発振さ
れたとしてもパワーモニタのレーザパワー検出限界より
低いパワーでしか発振せず、レーザパワーを検出できな
いこともあった。
また、波長選択素子および光共振器の環境が変化した
りまたはレーザの停止時間がある程度長くなると、再発
振時には、波長選択素子の重ね合せ状態が不良となった
り、発振中心波長がシフトしてしまうという現象が生じ
た。
りまたはレーザの停止時間がある程度長くなると、再発
振時には、波長選択素子の重ね合せ状態が不良となった
り、発振中心波長がシフトしてしまうという現象が生じ
た。
そこで、レーザの起動時の制御モードと定常時の制御
モードとを異ならせ、レーザ起動時には所定のレーザ起
動時の制御モードを経た後定常時の制御モードに移行す
るようにした狭帯域発振エキシマレーザの起動方法が発
明者等によって提案されている。
モードとを異ならせ、レーザ起動時には所定のレーザ起
動時の制御モードを経た後定常時の制御モードに移行す
るようにした狭帯域発振エキシマレーザの起動方法が発
明者等によって提案されている。
ところで、停止時間が短時間で、波長選択素子および
光共振器の環境変化があまりない場合は、波長選択素子
の重ね合せ状態は良好であり、この場合は発振中心波長
の変化はほとんど生じない。一般に狭帯域発振エキシマ
レーザを縮小投影露光装置用光原として使用する場合、
アライメント時（１秒程度）やウエハ交換時（１分程
度）等に短い停止時間が頻繁に生じるものであり、この
場合、レーザの起動をレーザの起動時の制御モードから
開始すると安定した出力を得るのにその毎にかなり時間
がかかりスループットの低下を招くことになった。
光共振器の環境変化があまりない場合は、波長選択素子
の重ね合せ状態は良好であり、この場合は発振中心波長
の変化はほとんど生じない。一般に狭帯域発振エキシマ
レーザを縮小投影露光装置用光原として使用する場合、
アライメント時（１秒程度）やウエハ交換時（１分程
度）等に短い停止時間が頻繁に生じるものであり、この
場合、レーザの起動をレーザの起動時の制御モードから
開始すると安定した出力を得るのにその毎にかなり時間
がかかりスループットの低下を招くことになった。
この発明は、短時間の停止時または環境変化があまり
ない場合においても短時間で安定した出力の得られる狭
帯域発振エキシマレーザの起動方法を提供すること目的
とする。
ない場合においても短時間で安定した出力の得られる狭
帯域発振エキシマレーザの起動方法を提供すること目的
とする。
この発明によれば、レーザ発振器内に波長選択素子を
配置し、この波長選択素子を制御することにより出力レ
ーザ光の波長を制御する狭帯域発振エキシマレーザの起
動方法において、起動時の制御モードと定常時の制御モ
ードとを別々に設定するとともに、所定の条件が成立し
たときは起動時の制御モードを経ることなく直接定常時
の制御モードに移行することを特徴とする。
配置し、この波長選択素子を制御することにより出力レ
ーザ光の波長を制御する狭帯域発振エキシマレーザの起
動方法において、起動時の制御モードと定常時の制御モ
ードとを別々に設定するとともに、所定の条件が成立し
たときは起動時の制御モードを経ることなく直接定常時
の制御モードに移行することを特徴とする。
レーザ起動時、所定の条件が成立しない場合は起動時
の制御モードを経て定常時の制御モードに移行し、所定
の条件が成立した場合は起動時の制御モードを経ること
なく直接定常時の制御に移行する。
の制御モードを経て定常時の制御モードに移行し、所定
の条件が成立した場合は起動時の制御モードを経ること
なく直接定常時の制御に移行する。
第１図は、この発明の一実施例をブロック図で示した
ものである。この実施例ではレーザチャンバ107とリア
ミラー106との間に２枚のエタロン101,102を配設するこ
とによって構成される。
ものである。この実施例ではレーザチャンバ107とリア
ミラー106との間に２枚のエタロン101,102を配設するこ
とによって構成される。
この実施例の装置はレーザ出力パワーをレーザチャン
バ107内のレーザ媒質ガスの成分制御およびレーザ媒質
の励起強度制御、（放電電圧制御）によってコントロー
ルするパワー制御系200と、レーザ出力中心波長を制御
する中心波長制御およびエタロン101と102との透過中心
波長の重ね合せを行なう重ね合せ制御を同時にもしくは
交互に波長制御系300とを有している。
バ107内のレーザ媒質ガスの成分制御およびレーザ媒質
の励起強度制御、（放電電圧制御）によってコントロー
ルするパワー制御系200と、レーザ出力中心波長を制御
する中心波長制御およびエタロン101と102との透過中心
波長の重ね合せを行なう重ね合せ制御を同時にもしくは
交互に波長制御系300とを有している。
まず、定常状態におけるパワー制御系200と波長制御
系300の動作について説明する。エキシマレーザに用い
るレーザ媒質ガスは時間経過と共にそのレーザ媒質とし
ての性質が徐々に劣化し、レーザパワーが低下する。そ
こで励起強度制御系200ではレーザ媒質の成分制御、す
なわちガス交換を行うとともにレーザ媒質の励起強度す
なわち放電電圧を制御することによってレーザ出力を一
定に保つ出力制御がおこなわれている。すなわち第１図
に示すように発振されたレーザ光の一部をビームスプリ
ッタ104で分岐させパワーモニタ202に入射し、レーザパ
ワーの変化をモニタし、CPU203がレーザ電源204を介し
て、レーザ媒質の励起強度を変化させたり、あるいはガ
スコントローラ205を介してレーザ媒質ガスの部分的交
換を実施するなどして、レーザ出力を一定に保つ出力制
御をおこなう。
系300の動作について説明する。エキシマレーザに用い
るレーザ媒質ガスは時間経過と共にそのレーザ媒質とし
ての性質が徐々に劣化し、レーザパワーが低下する。そ
こで励起強度制御系200ではレーザ媒質の成分制御、す
なわちガス交換を行うとともにレーザ媒質の励起強度す
なわち放電電圧を制御することによってレーザ出力を一
定に保つ出力制御がおこなわれている。すなわち第１図
に示すように発振されたレーザ光の一部をビームスプリ
ッタ104で分岐させパワーモニタ202に入射し、レーザパ
ワーの変化をモニタし、CPU203がレーザ電源204を介し
て、レーザ媒質の励起強度を変化させたり、あるいはガ
スコントローラ205を介してレーザ媒質ガスの部分的交
換を実施するなどして、レーザ出力を一定に保つ出力制
御をおこなう。
タイマ206はレーザ停止時からの経過時間を計数し、C
PUは後述するようにこの計数時間にもとづき起動時制御
サブルーチンに移行するか定常制御サブルーチンに移行
するか否かの判断を行う。
PUは後述するようにこの計数時間にもとづき起動時制御
サブルーチンに移行するか定常制御サブルーチンに移行
するか否かの判断を行う。
また、発振されたレーザ光の一部はビームスプリッタ
103でサンプル光として分岐され、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301に加えられる。発振中心波長及
び中心波長パワー検知器301はサンプル光に含まれるエ
キシマレーザ10の発振中心波長λと中心波長のパワーＰ
λを検出する。ここで中心波長のパワーＰλの検出は予
め設定された所定数のレーザ出力パルスをサンプリング
し、これを平均化することによって行われる。
103でサンプル光として分岐され、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301に加えられる。発振中心波長及
び中心波長パワー検知器301はサンプル光に含まれるエ
キシマレーザ10の発振中心波長λと中心波長のパワーＰ
λを検出する。ここで中心波長のパワーＰλの検出は予
め設定された所定数のレーザ出力パルスをサンプリング
し、これを平均化することによって行われる。
発振中心波長及び中心波長パワー検知器301で検出さ
れたサンプル光の中心波長λおよび中心波長パワーＰλ
は波長コントローラを構成する中央処理装置（CPU）302
に入力される。
れたサンプル光の中心波長λおよび中心波長パワーＰλ
は波長コントローラを構成する中央処理装置（CPU）302
に入力される。
CPU302はドライバ303,304を介してエタロン101,102の
波長選択特性（透過中心波長および選択中心波長）を制
御し、サンプル光、すなわちエキシマレーザの出力光の
中心波長が予め設定された所望の波長に一致し（中心波
長制御）、かつ中心波長パワーが最大となるようにする
（重ね合せ制御）。ここでドライバ303,304によるエタ
ロン101,192の波長選択特性の制御はエタロン４の温度
の制御、角度の制御のエアギャップ内の圧力の制御、ギ
ャップ間隔の制御等によって行なう。
波長選択特性（透過中心波長および選択中心波長）を制
御し、サンプル光、すなわちエキシマレーザの出力光の
中心波長が予め設定された所望の波長に一致し（中心波
長制御）、かつ中心波長パワーが最大となるようにする
（重ね合せ制御）。ここでドライバ303,304によるエタ
ロン101,192の波長選択特性の制御はエタロン４の温度
の制御、角度の制御のエアギャップ内の圧力の制御、ギ
ャップ間隔の制御等によって行なう。
中心波長制御は、具体的にエタロン101,102のうち少
なくともフリースペクトラルレンジの小さい方のエタロ
ンの角度等を制御して該エタロンの透過波長をシフトさ
せ、これにより出力中心波長すなわち発振中心波長及び
中心波長パワー検知器301で所望の波長となるように制
御する。また重ね合せ制御は、上述したフリースペクト
ラルレンジの小さい方のエタロン以外のエタロン、すな
わち、フリースペクトラルレンジの大きい方のエタロン
の透過中心波長を所定単位波長づつシフトし、エタロン
101,102の透過中心波長が重なり、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301で検出された中心波長パワーが
最大となるように制御する。
なくともフリースペクトラルレンジの小さい方のエタロ
ンの角度等を制御して該エタロンの透過波長をシフトさ
せ、これにより出力中心波長すなわち発振中心波長及び
中心波長パワー検知器301で所望の波長となるように制
御する。また重ね合せ制御は、上述したフリースペクト
ラルレンジの小さい方のエタロン以外のエタロン、すな
わち、フリースペクトラルレンジの大きい方のエタロン
の透過中心波長を所定単位波長づつシフトし、エタロン
101,102の透過中心波長が重なり、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301で検出された中心波長パワーが
最大となるように制御する。
この重ね合せ制御の動作を第２図（ａ），（ｂ）
（ｃ）により更に説明する。第２図（ａ）に示すよう
に、重ね合せに不具合が発生すると２個のエタロンのう
ちフリースペクトラルレンジ（以下FSRと記す）の小さ
なエタロンによる中心透過帯11と隣接透過帯13が、FSR
の大きなエタロンによる中心透過帯14と重なり、中心波
長成分15の他にサイドピークと呼ばれる隣接発振線12が
現われる。また第２図（ｂ）に示すように中心波長成分
の強度、換言すれば、狭帯域化されたレーザ光のパワー
の低下をまねくこともある。
（ｃ）により更に説明する。第２図（ａ）に示すよう
に、重ね合せに不具合が発生すると２個のエタロンのう
ちフリースペクトラルレンジ（以下FSRと記す）の小さ
なエタロンによる中心透過帯11と隣接透過帯13が、FSR
の大きなエタロンによる中心透過帯14と重なり、中心波
長成分15の他にサイドピークと呼ばれる隣接発振線12が
現われる。また第２図（ｂ）に示すように中心波長成分
の強度、換言すれば、狭帯域化されたレーザ光のパワー
の低下をまねくこともある。
重ね合せ制御においては、第２図（ｃ）に示すように
中心波長成分の強度を最大にすべくエタロン101,102の
角度等を調整をする重ね合せ制御が実施される。
中心波長成分の強度を最大にすべくエタロン101,102の
角度等を調整をする重ね合せ制御が実施される。
次に、この発明にかかわるレーザの起動時における制
御について説明する。
御について説明する。
第３図は、第１図に示した構成をとる狭帯域発振エキ
シマレーザの起動時における制御の一実施例を示したも
のである。この実施例では、まず、第１図に示したタイ
マ206の出力にもとづきレーザが停止してからの経過時
間ｔ（レーザ停止時間）が所定の時間ｋより大きいいか
否かの判断を行う（ステップ401）。すなわち、この実
施例ではレーザが停止してからの経過時間にもとづき、
通常の起動制御モードを行なうか、それとも直接定常時
の制御モードに移行するかの判断を行なう。換言すれ
は、レーザを停止してからの経過時間があまりたってい
ないと、エタロンの重ね合せ状態はまだ良好であり、ま
た中心波長の変化も生じていないと判断して、直接定常
時の制御モードに移行する制御を選択する。またレーザ
を停止してから充分の時間が経過しているとエタロンの
重ね合せ状態は不良となり、また中心波長も変化してい
るとして通常の起動時の制御モードから実行し、その後
定常時の制御モードに移行する制御を選択する。
シマレーザの起動時における制御の一実施例を示したも
のである。この実施例では、まず、第１図に示したタイ
マ206の出力にもとづきレーザが停止してからの経過時
間ｔ（レーザ停止時間）が所定の時間ｋより大きいいか
否かの判断を行う（ステップ401）。すなわち、この実
施例ではレーザが停止してからの経過時間にもとづき、
通常の起動制御モードを行なうか、それとも直接定常時
の制御モードに移行するかの判断を行なう。換言すれ
は、レーザを停止してからの経過時間があまりたってい
ないと、エタロンの重ね合せ状態はまだ良好であり、ま
た中心波長の変化も生じていないと判断して、直接定常
時の制御モードに移行する制御を選択する。またレーザ
を停止してから充分の時間が経過しているとエタロンの
重ね合せ状態は不良となり、また中心波長も変化してい
るとして通常の起動時の制御モードから実行し、その後
定常時の制御モードに移行する制御を選択する。
ステップ401でレーザ停止時間がｋより小さいと判断
されると、レーザの発振を開始し（ステップ402）、定
常時のサブルーチン403に移行する。この定常時のサブ
ルーチンは、発振中心波長を所定波長に固定する中心波
長制御、エタロン101と102の透過波長を重ね合せる重ね
合せ制御および、レーザの平均パルスエネルギーを一定
に制御するパワー制御を平行して行なうもので、その一
例が第４図に示される。
されると、レーザの発振を開始し（ステップ402）、定
常時のサブルーチン403に移行する。この定常時のサブ
ルーチンは、発振中心波長を所定波長に固定する中心波
長制御、エタロン101と102の透過波長を重ね合せる重ね
合せ制御および、レーザの平均パルスエネルギーを一定
に制御するパワー制御を平行して行なうもので、その一
例が第４図に示される。
第４図において処理500は中心波長制御を示し、処理5
10は重ね合せ制御を示し、処理520はパワー制御を示
す。中心波長制御は、まず、レーザの出力の所定のパル
ス数N1に関して中心波長を検出し（ステップ501）、こ
の検出した波長データを平均化し（ステップ502）、続
いて所定の設定波長λ０と平均化した波長λと偏差Δλ
（Δλ＝λ０−λ）を計算し（ステップ503）、各波長
選択素子（この場合エタロン101,102）の透過波長をそ
れぞれΔλだけシフトさせ（ステップ504）、この動作
を繰返すことにより出力中心波長を所望の設定波長にλ
０に一致させる。
10は重ね合せ制御を示し、処理520はパワー制御を示
す。中心波長制御は、まず、レーザの出力の所定のパル
ス数N1に関して中心波長を検出し（ステップ501）、こ
の検出した波長データを平均化し（ステップ502）、続
いて所定の設定波長λ０と平均化した波長λと偏差Δλ
（Δλ＝λ０−λ）を計算し（ステップ503）、各波長
選択素子（この場合エタロン101,102）の透過波長をそ
れぞれΔλだけシフトさせ（ステップ504）、この動作
を繰返すことにより出力中心波長を所望の設定波長にλ
０に一致させる。
重ね合せ制御は、レーザの出力の所定のパルス数N2に
関して中心波長パワーを検出し（ステップ511）、この
検出した中心波長パワーを平均化し（ステップ512）、
中心波長パワーが最大となるようにフリースペクトラル
レンジが広い波長選択素子（この場合例えばエタロン10
2）の透過波長を所定量シフトさせる（ステップ510）。
この動作を繰返すことによりエタロン101と102の重ね合
せ制御が実行される。
関して中心波長パワーを検出し（ステップ511）、この
検出した中心波長パワーを平均化し（ステップ512）、
中心波長パワーが最大となるようにフリースペクトラル
レンジが広い波長選択素子（この場合例えばエタロン10
2）の透過波長を所定量シフトさせる（ステップ510）。
この動作を繰返すことによりエタロン101と102の重ね合
せ制御が実行される。
パワー制御はまず、レーザの出力の所定パルス数N3に
間してパワーを検出し（ステップ521）、この検出した
パワーの平均化を行ない（スッテプ522）、続いてこの
平均化したパワーが一定となるようにレーザの電極間の
放電電圧を変化させ（ステップ523）、この制御を繰返
えす。この制御において各制御のサンプルはN2≦N3が成
立するように設定するか、もしくはパワー制御と重ね合
せ制御を交互に実行するように制御する。
間してパワーを検出し（ステップ521）、この検出した
パワーの平均化を行ない（スッテプ522）、続いてこの
平均化したパワーが一定となるようにレーザの電極間の
放電電圧を変化させ（ステップ523）、この制御を繰返
えす。この制御において各制御のサンプルはN2≦N3が成
立するように設定するか、もしくはパワー制御と重ね合
せ制御を交互に実行するように制御する。
上述したような定常時制御サブルーチン403が開始さ
れると続いて露光が開始される（ステップ413）。
れると続いて露光が開始される（ステップ413）。
ステップ401でレーザ停止時間がｋより大きいと判断
された場合は、エタロン101,102の重ね合せ状態が良好
ではなく、また中心波長も変化していると判断して、波
長異常出力を発生し（ステップ405）、続いてシャッタ1
08（第１図）を閉じ（ステップ406）、その後発振を開
始する（ステップ407）。発振を開始すると、まず起動
時制御サブルーチン408を実行する。この起動時制御サ
ブルーチン408は、エタロン101,102の重ね合せ状態がく
ずれ、かつ中心波長がずれている状態からできるだけ短
時間で、重ね合せ制御と中心波長制御を完了させるため
の制御で、その一例が第５図に示される。
された場合は、エタロン101,102の重ね合せ状態が良好
ではなく、また中心波長も変化していると判断して、波
長異常出力を発生し（ステップ405）、続いてシャッタ1
08（第１図）を閉じ（ステップ406）、その後発振を開
始する（ステップ407）。発振を開始すると、まず起動
時制御サブルーチン408を実行する。この起動時制御サ
ブルーチン408は、エタロン101,102の重ね合せ状態がく
ずれ、かつ中心波長がずれている状態からできるだけ短
時間で、重ね合せ制御と中心波長制御を完了させるため
の制御で、その一例が第５図に示される。
起動時制御サブルーチン408ではまず重ね合せ制御が
実行される（ステップ601）。この重ね合せ制御はエタ
ロン101,102のうちフリースペクトラルレンジの大きさ
のエタロンの透過中心波長を所定単位波長づつ順次シヘ
トし、このときのレーザ出力パワー、すなわち発振中心
波長及び中心波長パワー検知記301による検知パワーが
最大となるように制御する。ここで重ね合せ制御の迅速
化をはかるためにエタロンの中心波長の単位シフト量は
定常状態の重ね合せ制御おける単位シフト量より大きく
設定されている。また中心波長パワーは前述したように
所定数のレーザ出力パルスをサンプリングし、これを平
均化することにより検出しているが、レーザ起動時にお
いては、重ね合せ制御の迅速化のために上記サンプリン
グパルス数を定常時のサンプリングパルス数より少なく
設定し、レーザ出力パワーの検出が素速く行なわれるよ
うにしている。
実行される（ステップ601）。この重ね合せ制御はエタ
ロン101,102のうちフリースペクトラルレンジの大きさ
のエタロンの透過中心波長を所定単位波長づつ順次シヘ
トし、このときのレーザ出力パワー、すなわち発振中心
波長及び中心波長パワー検知記301による検知パワーが
最大となるように制御する。ここで重ね合せ制御の迅速
化をはかるためにエタロンの中心波長の単位シフト量は
定常状態の重ね合せ制御おける単位シフト量より大きく
設定されている。また中心波長パワーは前述したように
所定数のレーザ出力パルスをサンプリングし、これを平
均化することにより検出しているが、レーザ起動時にお
いては、重ね合せ制御の迅速化のために上記サンプリン
グパルス数を定常時のサンプリングパルス数より少なく
設定し、レーザ出力パワーの検出が素速く行なわれるよ
うにしている。
このように、レーザ起動時エタロン等波長選択素子の
重ね合せ状態が不良でありパワーモニタ検出限界以下の
パワーしかもたないレーザパルスが多数あっても効果的
には所定のサンプリングパルス数サプリグするに要する
時間が短くなり、重ね合せ制御が迅速におこなわれる。
重ね合せ状態が不良でありパワーモニタ検出限界以下の
パワーしかもたないレーザパルスが多数あっても効果的
には所定のサンプリングパルス数サプリグするに要する
時間が短くなり、重ね合せ制御が迅速におこなわれる。
この重ね合せ制御が終了したか否かはステップ602で
判断され、ここで重ね合せ制御が終了したと判断される
と、ステップ603に移行し、中心波長制御を行なう。ス
テップ603における中心波長制御はまず所望の中心波長
と現在の出力中心波長、すなわち発振中心波長及び中心
波長パワー検知器301で検出された発振中心波長とのず
れを検出し、このずれを０にすべくエタロン101と102の
透過中心波長を同時にこのずれに対応する値だけそれぞ
れシフトすることにより行なう。
判断され、ここで重ね合せ制御が終了したと判断される
と、ステップ603に移行し、中心波長制御を行なう。ス
テップ603における中心波長制御はまず所望の中心波長
と現在の出力中心波長、すなわち発振中心波長及び中心
波長パワー検知器301で検出された発振中心波長とのず
れを検出し、このずれを０にすべくエタロン101と102の
透過中心波長を同時にこのずれに対応する値だけそれぞ
れシフトすることにより行なう。
中心波長制御が終了すると、すなわち所望の波長とな
ると（ステップ604）、次に励起強度を定常状態の励起
強度および繰返し周波数に戻すパワーロック制御を実行
する（ステップ605）。
ると（ステップ604）、次に励起強度を定常状態の励起
強度および繰返し周波数に戻すパワーロック制御を実行
する（ステップ605）。
このパワーロック制御によりレーザの出力が所望のパ
ワーになったと判断されると（ステップ606）この起動
時制御サブルーチンを終了する。
ワーになったと判断されると（ステップ606）この起動
時制御サブルーチンを終了する。
第６図は、この起動時制御サブルーチンの変形例を示
したものである。この変形例においてはステップ603の
中心波長制御とステップ605のパワーロック制御と並列
的に重ね合せ制御（ステップ607）を実行し、更にステ
ップ605のパワーロック制御と並列的に中心波長制御
（ステップ608）を実行している。この第６図の構成に
よるとエタロン101と102の重ね合せ状態を保持しつつ、
中心波長制御とパワーロック制御を実行することが可能
となり、また中心波長を保持しつつ、パワーロック制御
を実行することが可能となる。
したものである。この変形例においてはステップ603の
中心波長制御とステップ605のパワーロック制御と並列
的に重ね合せ制御（ステップ607）を実行し、更にステ
ップ605のパワーロック制御と並列的に中心波長制御
（ステップ608）を実行している。この第６図の構成に
よるとエタロン101と102の重ね合せ状態を保持しつつ、
中心波長制御とパワーロック制御を実行することが可能
となり、また中心波長を保持しつつ、パワーロック制御
を実行することが可能となる。
起動時制御サブルーチン408が終了すると、次に定常
時制御サブルーチン409が実行される。この定常時制御
サブルーチン409は第４図に示したものと同様のもので
ある。定常時制御サブルーチン409の実行により所望の
波長及びパワーとなったと判断されると（ステップ41
0）、露光準備完了信号を図示しない露光系に出力し
（ステップ411）、その後シャッタ108を開にして（ステ
ップ412）、露光が開始される（ステップ413）。
時制御サブルーチン409が実行される。この定常時制御
サブルーチン409は第４図に示したものと同様のもので
ある。定常時制御サブルーチン409の実行により所望の
波長及びパワーとなったと判断されると（ステップ41
0）、露光準備完了信号を図示しない露光系に出力し
（ステップ411）、その後シャッタ108を開にして（ステ
ップ412）、露光が開始される（ステップ413）。
第７図は波長選択素子、すなわちエタロン101,102の
近傍またはレーザ共振器の近傍に圧力または温度にもと
づき起動時制御サブルーチンに移行するか直接定常時制
御サブルーチンに移行するかを判断するようにした他の
実施例を示したものである。この実施例においては、ま
ずステップ414においてエタロン101、102の近傍の温度
Ｔが所定の範囲、すなわち温度ＡとＢとの間にあるか
（Ａ≦Ｔ≦Ｂ）否か、およびエタロン101、102の近傍の
圧力Ｐが所定の範囲、すなわち圧力ＣとＤとの間にある
か（Ｃ≦Ｐ≦Ｄ）否かを調べ、Ａ≦Ｔ≦ＢまたはＣ≦Ｄ
≦Ｄかの判断を行なう。ここで、エタロン101、102の近
傍の温度は第１図に示すセンサ109によって検出され
る。
近傍またはレーザ共振器の近傍に圧力または温度にもと
づき起動時制御サブルーチンに移行するか直接定常時制
御サブルーチンに移行するかを判断するようにした他の
実施例を示したものである。この実施例においては、ま
ずステップ414においてエタロン101、102の近傍の温度
Ｔが所定の範囲、すなわち温度ＡとＢとの間にあるか
（Ａ≦Ｔ≦Ｂ）否か、およびエタロン101、102の近傍の
圧力Ｐが所定の範囲、すなわち圧力ＣとＤとの間にある
か（Ｃ≦Ｐ≦Ｄ）否かを調べ、Ａ≦Ｔ≦ＢまたはＣ≦Ｄ
≦Ｄかの判断を行なう。ここで、エタロン101、102の近
傍の温度は第１図に示すセンサ109によって検出され
る。
ステップ414でＡ≦Ｔ≦ＢまたはＣ≦Ｐ≦Ｄが成立す
ると、起動時制御サブルーチンを実行する必要がないと
して、レーザを発振した（ステップ402）後、定常時制
御サブルーチン403に移行する。
ると、起動時制御サブルーチンを実行する必要がないと
して、レーザを発振した（ステップ402）後、定常時制
御サブルーチン403に移行する。
またステップ414でＡ≦Ｔ≦ＢまたはＣ≦Ｐ≦Ｄが成
立しないとステップ405に移行して波長異常信号を出力
する。この後の制御は第３図において説明したものと同
様である。
立しないとステップ405に移行して波長異常信号を出力
する。この後の制御は第３図において説明したものと同
様である。
第８図に示す実施例はレーザ停止時間ｔが所定の時間
ｋより長いか、またはエタロン101、102近傍の温度Ｔが
Ｔ＜Ａか、またはＴ＞Ｂか、またはエタロン101,102の
近傍の圧力ＰがＰ＜Ｃか、またはＰ＞Ｄか、または温度
Ｔの変化分ΔＴが所定の値αより大きいか（ΔＴ≧
α）、または圧力Ｐの変化分ΔＰが所定の値βより大き
いか（ΔＰ≧β）否かの判断を行なう（ステップ41
5）。ここで上記判断が成立しないと起動時制御サブル
ーチンを実行する必要はないとしてステップ402を介し
て定常時制御サブルーチン403を実行する。
ｋより長いか、またはエタロン101、102近傍の温度Ｔが
Ｔ＜Ａか、またはＴ＞Ｂか、またはエタロン101,102の
近傍の圧力ＰがＰ＜Ｃか、またはＰ＞Ｄか、または温度
Ｔの変化分ΔＴが所定の値αより大きいか（ΔＴ≧
α）、または圧力Ｐの変化分ΔＰが所定の値βより大き
いか（ΔＰ≧β）否かの判断を行なう（ステップ41
5）。ここで上記判断が成立しないと起動時制御サブル
ーチンを実行する必要はないとしてステップ402を介し
て定常時制御サブルーチン403を実行する。
ステップ415の判断が成立するとステップ405に移行
し、第３図に示したように、以後起動時制御サブルーチ
ンを実行する。
し、第３図に示したように、以後起動時制御サブルーチ
ンを実行する。
第９図に示す実施例はエタロン101,102の近傍の温度
Ｔおよび圧力Ｐの変化分ΔＴ、ΔＰにもとづき起動時制
御サブルーチンを実行するか否かを判断するようにしも
のである。すなわち、この実施例においては、まず、ス
テップ416でΔＴ≧αまたはΔＰ≧βか否かの判断を行
なう。ここでステップ416の条件が成立しないとレーザ
を発振した後（ステップ402）定常時制御サブルーチン4
03に移行する。ステップ416で条件が成立するとステッ
プ405に移行し、以後第３図に示したものと同様の制御
を行なう。
Ｔおよび圧力Ｐの変化分ΔＴ、ΔＰにもとづき起動時制
御サブルーチンを実行するか否かを判断するようにしも
のである。すなわち、この実施例においては、まず、ス
テップ416でΔＴ≧αまたはΔＰ≧βか否かの判断を行
なう。ここでステップ416の条件が成立しないとレーザ
を発振した後（ステップ402）定常時制御サブルーチン4
03に移行する。ステップ416で条件が成立するとステッ
プ405に移行し、以後第３図に示したものと同様の制御
を行なう。
なお、以上の実施例では、レーザチンャバとリアミラ
ーの間にフリースペクトラルレンジの小さなエタロンと
フリースペクトラルレンジの大きなエタロンの２枚を配
設して狭帯域発振するように構成しているが２枚以上の
エタロンを配設してもよく、またエタロン２枚のかわり
に１つのエタロンと１つの回折格子を用いても同様に構
成することができる。
ーの間にフリースペクトラルレンジの小さなエタロンと
フリースペクトラルレンジの大きなエタロンの２枚を配
設して狭帯域発振するように構成しているが２枚以上の
エタロンを配設してもよく、またエタロン２枚のかわり
に１つのエタロンと１つの回折格子を用いても同様に構
成することができる。
以上説明したようにこの発明によれば、波長選択素子
または光共振器の環境及び変化を検知したり、停止時間
をモニタすることによって、再発振する時の発振状態お
よび波長のシフトの程度を予測し、定常時の制御と起動
時の制御の変更を適宜行なうことによって速やかに安定
した出力と波長を得ることができ、さらに、この発明の
狭帯域発振エキシマレーザを縮小投影露光用光源として
用いればスループットは向上する。
または光共振器の環境及び変化を検知したり、停止時間
をモニタすることによって、再発振する時の発振状態お
よび波長のシフトの程度を予測し、定常時の制御と起動
時の制御の変更を適宜行なうことによって速やかに安定
した出力と波長を得ることができ、さらに、この発明の
狭帯域発振エキシマレーザを縮小投影露光用光源として
用いればスループットは向上する。
また、起動時の制御時に波長異常信号を出力しシャッ
タを閉じることによって、歩留りを向上することができ
る。
タを閉じることによって、歩留りを向上することができ
る。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は重ね合せ制御を説明する波形図、第３図乃至第６図は
この実施例の動作を説明するフローチャート、第７図乃
至第９図は他の実施例の動作を説明するフローチャート
である。 101,102……エタロン、109……センサ、200……パワ
ー、203……CPU、204……レーザ電源、205……ガスコン
トローラ、300……波長制御系。
は重ね合せ制御を説明する波形図、第３図乃至第６図は
この実施例の動作を説明するフローチャート、第７図乃
至第９図は他の実施例の動作を説明するフローチャート
である。 101,102……エタロン、109……センサ、200……パワ
ー、203……CPU、204……レーザ電源、205……ガスコン
トローラ、300……波長制御系。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/13 - 3/139 H01L 21/30
Claims (11)
- 【請求項１】レーザ発振器内に波長選択素子を配置し、
この波長選択素子を制御することにより出力レーザ光の
波長を制御する狭帯域発振エキシマレーザの制御方法に
おいて、 起動時の制御モードと定常時の制御モードを別々に設定
するとともに、所定の条件が成立したときは起動時の制
御モードを経ることなく直接定常時の制御モードに移行
することを特徴とする狭帯域発振エキシマレーザの制御
方法。 - 【請求項２】レーザ発振停止時間が、所定の時間より短
いときは直接定常時の制御モードに移行することを特徴
とする請求項１記載の狭帯域発振エキシマレーザの制御
方法。 - 【請求項３】波長選択素子または光共振器近傍の温度変
化が所定の範囲内にあるときは直接定常時の制御モード
に移行することを特徴とする請求項１記載の狭帯域発振
エキシマレーザの制御方法。 - 【請求項４】波長選択素子または光共振器近傍の圧力変
化が所定の範囲内にあるときは直接定常時の制御モード
に移行することを特徴とする請求項１記載の狭帯域発振
エキシマレーザの制御方法。 - 【請求項５】レーザ動作中に所定の条件が成立しなくな
ると、レーザ光路上のシャッタを閉じ、起動時の制御モ
ードを実行することを特徴とする請求項１記載の狭帯域
発振エキシマレーザの制御方法。 - 【請求項６】レーザ発振器内に波長選択素子を配置し、
この波長選択素子を制御することにより出力レーザ光の
波長を制御するパルス発振エキシマレーザにおいて、 所望の波長λＯを設定し 所定数Ｎのパルスのそれぞれの波長λｉ（ｉ＝１〜Ｎ）
を検出し、 該検出した波長λｉの平均値λ＝Σλi/Nを計算し、 前記所望の設定波長λＯと前記平均値λとの差Δλ＝λ
Ｏ−λを求め、 前記波長選択素子により前記差Δλを補正するようにし
たことを特徴とする狭帯域発振エキシマレーザの制御方
法。 - 【請求項７】レーザ動作中に所定の条件が成立しなくな
ると、レーザ光路上のシャッタを閉じ、少なくともパワ
ー制御を行なうことを特徴とする請求項６記載の狭帯域
発振エキシマレーザの制御方法。 - 【請求項８】パワー制御は、 所定数Ｎのパルスのそれぞれの中心波長パワーPi（ｉ＝
１〜Ｎ）を検出し、 該検出した中心波長パワーPiの平均値Ｐ＝ΣPi/Nを計算
し、 該平均値Ｐが最大となるように波長選択素子を制御する
ことを特徴とする請求項７記載の狭帯域発振エキシマレ
ーザの制御方法。 - 【請求項９】パワー制御は、 所定数Ｎのパルスのそれぞれの中心波長パワーPi（ｉ＝
１〜Ｎ）を検出し、 該検出した中心波長パワーPiの平均値Ｐ＝ΣPi/Nを計算
し、 該平均値Ｐが最大となるようにエキシマレーザのレーザ
ガスを励起させる電極の放電電圧を制御することを特徴
とする請求項７記載の狭帯域発振エキシマレーザの制御
方法。 - 【請求項１０】レーザの中心波長を所望の波長に合わせ
る中心波長制御とレーザの出力パワーを所望のパワーに
合わせるパワー制御を行なう狭帯域発振エキシマレーザ
の制御方法において、 前記中心波長制御およびパワー制御によりレーザの発振
波長および出力パワーを所望の値に制御した後、露光準
備の完了を示す露光準備完了信号を出力することを特徴
とする狭帯域発振エキシマレーザの制御方法。 - 【請求項１１】レーザの中心波長を所望の波長に合わせ
る中心波長制御とレーザの出力パワーを所望のパワーに
合わせるパワー制御を行なう狭帯域発振エキシマレーザ
の制御方法において、 前記中心波長制御およびパワー制御によりレーザの発振
波長および出力パワーを所望の値に制御した後、露光準
備の完了を示す露光準備完了信号を出力し、レーザ光路
上のシャッタを開くことを特徴とする狭帯域発振エキシ
マレーザの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079523A JP2799710B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | エキシマレーザの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079523A JP2799710B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | エキシマレーザの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01251769A JPH01251769A (ja) | 1989-10-06 |
| JP2799710B2 true JP2799710B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=13692345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63079523A Expired - Lifetime JP2799710B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | エキシマレーザの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2799710B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5130998A (en) * | 1990-02-21 | 1992-07-14 | Mitsubiski Denki Kaubshiki Kaisha | Laser device with oscillation wavelength control |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01106426A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Canon Inc | 露光装置 |
| JPH01184891A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ波長の安定化方法 |
| JPH01115183A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
| JPH01184888A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ波長の安定化方法 |
| JPH01183873A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
| JPH01239923A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Nikon Corp | 露光装置 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63079523A patent/JP2799710B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01251769A (ja) | 1989-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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