JP3244234B2 - 狭帯域レーザ装置のスペクトル異常検出装置 - Google Patents
狭帯域レーザ装置のスペクトル異常検出装置Info
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Description
テッパ)用の光源として用いられる狭帯域エキシマレー
ザ装置のスペクトル異常検出装置に関する。
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ことから解像力の限界0.3
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。
いる場合は、エキシマレーザの出力光を狭帯域化する必
要があり、この狭帯域化された出力レーザ光の波長を高
精度に安定化する必要がある。
長線幅や波長を検出するために、回折格子を用いた分光
器やモニタエタロンが用いられている。すなわち、これ
らモニタエタロン等で検出した波長をレーザ共振器中に
配設されている狭帯域化素子(エタロンやグレーティン
グ)にフィードバックし、選択波長のフィードバック制
御を行うことで発振波長の安定化を図っている。
て、発生する干渉縞の半値全幅から出力レーザ光のスペ
クトルの半値全幅を検出し、この検出した半値全幅が所
定値より大きくなると、波長異常と判断し、その旨を表
示したりその旨の信号をステッパ側へ出力するようにし
ていた。
力レーザ光のスペクトルの半値全幅とステッパのレンズ
を透過したウェハ上での解像度とが相関があるものとし
て、スペクトルの半値全幅に基づいて波長異常を検出す
るようにしていたが、この方法では下記のような場合、
波長異常を検出できずに露光動作を行ってしまい、不良
品を製造するという不具合がある。
生発振している場合や、図8(b)のようにスペクトル波
形がすそ野を引いている場合は、半値全幅FWHMがいくら
狭くてもウェハ上での解像度は著しく低下してしまう。
従って、上記従来技術では、スペクトルが異常であるに
もかかわらず波長異常が検出されず、そのまま露光動作
が行われる事になる。
たもので、スペクトル異常を高精度かつ確実に検出する
狭帯域レーザ装置のスペクトル異常検出装置を提供する
ことを目的とする。
出力レーザ光のスペクトル波形を計測するスペクトル波
形計測手段と、このスペクトル波形計測手段の計測出力
に基づき出力レーザ光のスペクトル純度を演算するスペ
クトル純度演算手段と、該演算したスペクトル純度を所
定の設定値と比較することによりスペクトル異常を検出
するスペクトル異常検出手段とを具えるようにしてい
る。
クトル純度を測定し、該スペクトル純度が所定の設定値
より小さいときにスペクトル異常を検出する様にしてい
る。またこの発明では、出力レーザ光のスペクトル波形
を計測するスペクトル波形計測手段と、このスペクトル
波形計測手段の計測出力に基づき出力レーザ光のスペク
トル純度と波長幅との対応関係を求め、この対応関係か
ら所定のスペクトル純度における波長幅を求め、該求め
た波長幅を所定の設定値と比較することによりスペクト
ル異常を検出するスペクトル異常検出手段とを具える様
にしている。かかる発明では、所定のスペクトル純度に
おける波長幅Δλを求め、該求めた波長幅が所定の設定
値より小さいときにスペクトル異常を検出するようにし
ている。
トル波形を計測するスペクトル波形計測手段と、このス
ペクトル波形計測手段の計測出力に基づき発生する干渉
縞のコントラストを演算し、該演算したコントラストを
所定の設定値と比較することによりスペクトル異常を検
出するスペクトル異常検出手段とを具えるようにしてい
る。
トを所定の設定値と比較することによりスペクトル異常
を検出するようにしている。
て詳細に説明する。
で、この場合エキシマレーザ10の共振器は、リアミラ
ーや波長選択素子やビームエキスパンダなどで構成され
る狭帯域化ユニット1とレーザチャンバ2とで構成され
ている。3はフロントミラー、Wはウィンドウである。
狭帯域化されたレーザ光Laはフロントミラー3から
出射しその一部がビームスプリッタ4によって反射さ
れ、スペクトル波形検出装置5に入射される。ビームス
プリッタ4を透過したレーザ光Lbは出射口シャッタ6
などを介してステッパ7に入力される。
ペクトルを検出するもので、図2にスペクトル波形検出
装置としてグレーティングを使用したツェルニターナ型
分光器の例を示す。
よってサンプリングしたレーザ光は拡散板20に入射し
て散乱され、この散乱光は集光レンズ21によって集光
される。集光レンズ21の焦点面は分光器22の入射ス
リット23の多少手前側に位置させるようしており、集
光されたレーザ光で入射スリット23が照明される。入
射スリット23を透過した光は凹面ミラー24に入射し
て反射されることにより平行光に変換される。この平行
光はグレーティング25に入射して回折される。この回
折光は凹面ミラー26に入射して反射される。反射され
た回折光は凹面ミラー26の焦点面に配置されたライン
センサなどのイメージセンサ(ラインセンサ)27に結
像される。このイメージセンサ上の結像位置とレーザ光
の波長は比例関係にあるので、各結像位置(チャンネ
ル)に対する光の強度分布を検出することにより、サン
プル光のスペクトル波形を計測することができる。
ニタエタロンを使用した場合の構成を示すもので、この
場合は前記ビームスプリッタ4によってサンプリングし
たレーザ光を拡散板30に入射させて散乱させる。散乱
光はモニタエタロン31に入射され、ここで所定の波長
の光が選択されてモニタエタロン31を透過する。この
透過光は集光レンズ32によって集光され、この集光レ
ンズの焦点面上に干渉縞を発生させる。前記焦点面上に
はラインセンサなどのイメージセンサ27が配置されて
おり、前記干渉縞をイメージセンサ上の位置に対するレ
ーザ光の強度分布として検出する。この場合干渉縞の半
径の2乗と波長とは比例関係にある。なお、28は遮光
板であり、レンズ32とイメージセンサ27の間に遮光
板28を配設することにより迷光を防ぐことができ、高
精度に干渉縞を検出することができる。
出されたスペクトル波形は波長コントローラ8に入力さ
れる。
ンプル光のスペクトル波形から波長λrを計算し、該計
算した波長λrと設定波長λcとの偏差にしたがってドラ
イバ9を駆動制御する事により狭帯域化ユニット1内に
ある波長選択素子の選択波長が前記設定波長λcになる
よう制御する。
設定波長λcと検出波長λrとの偏差が所定範囲より大き
い場合は波長異常信号をステッパに出力するとともに、
出射口シャッタ6に閉信号を出力してシャッタ6を閉じ
るように制御する。このシャッタ閉制御の後、波長コン
トローラ8はレーザ発振を実際に実行させながら波長制
御を行い、発振波長が前記所定範囲に入ったら波長正常
信号をステッパ7に出力して出射口シャッタ6を開にす
るように制御する。
ル波形検出装置5によって検出されたスペクトル波形か
らスペクトル純度Jを下式(1)にしたがって計算す
る。
おけるスペクトル波形のエネルギーで図4のハッチング
を施した部分に対応し、Saはスペクトル全体のエネル
ギーで図4における(ハッチングを施した部分+空白部
分)に対応している。
含む波形(グラフU)、図8(b)に示したすそ野を有
する波形(グラフV)、図4に示した綺麗な理想に近い
波形(グラフW)について、スペクトル純度Jと前記波
長幅Δλとの関係を示すものである。ここで、波長幅Δ
λを6pmとしたときの各スペクトルのスペクトル純度J
を求めると、図8の(a)に示した寄生発振を含む波形
の場合は55%であり、図8(b)に示したすそ野を有
する波形の場合は72%であり、図4に示すような綺麗
な波形では95%である。
U)やすそ野を有する波形(グラフV)の場合は綺麗な
理想に近い波形(グラフW)に比べてスペクトル純度J
が著しく悪くなる。したがって、この出力レーザ光のス
ペクトル純度Jを測定し、このスペクトル純度Jを所定
の設定値に対して大きいか小さいかを見ることによりス
ペクトル異常を検出することができる。
って所定の波長幅Δλcにおけるスペクトル純度Jを測
定し、該測定したスペクトル純度Jを所定の設定値Jc
と比較し、J<Jcである場合には、スペクトル異常信
号をステッパ7に出力するとともに、出射口シャッタ6
に閉信号を出力してシャッタ6を閉じるように制御し、
さらにレーザを緊急停止させる。
スペクトル純度に基づくスペクトル異常処理を詳述す
る。
形検出装置5内のラインセンサの出力から各位置(チャ
ネル)に対する光の強度分布を計測する(ステップ10
1)。そして、これら計測した各位置に対する光強度分
布から観測されたスペクトル波形を求める(ステップ1
02)。
出装置5の装置関数によって観測データをデコンボリュ
ーション処理することにより観測データに逆補正をか
け、真のスペクトル波形を求める(ステップ103)。
ペクトル波形から予め設定した所定の波長範囲Δλcで
のスペクトル純度Jを前記(1)式に従って算出する
(ステップ104)。
定の設定値Jcと比較し(ステップ105)、JがJcよ
り小さいときにスペクトル異常信号をステッパ7に出力
するとともに、出射口シャッタ6に閉信号を出力してシ
ャッタ6を閉じるように制御し、さらにレーザを緊急停
止させる(ステップ106)。
トル異常検出方式の他の例について先の図5を参照して
説明する。
トル波形計測手段5の計測出力に基づき図5に示すよう
な出力レーザ光のスペクトル純度Jと波長幅Δλとの対
応関係を求める。そしてこの場合は先の第1の方式とは
逆に、所定のスペクトル純度例えば80%における波長
幅Δλを求める。図5の例では、寄生発振を含む波形
(グラフU)の場合はグラフ上でJ=80%との交点が
できず、すそ野を有する波形(グラフV)の場合は波長
幅Δλは10、1pm程度の値になり、理想に近い波形
(グラフW)の場合は波長幅Δλは2.5pm程度の値に
なる。そしてこのようにして求めた波長幅Δλを所定の
設定値と比較し、該波長幅が前記設定値より大きいとき
や交点が発生しないときにスペクトル異常を検出するよ
うにする。
式の第3の例について説明する。
8の(a)に示した寄生発振を含む波形、図8(b)に
示したすそ野を有する波形、図4に示した綺麗な理想に
近い波形について、モニタエタロンの干渉縞の波形を示
したものである。
の干渉縞が重なり合う。このため、図7(a)(b)に
示すように、寄生発振を含む波形やすそ野を有する波形
の場合は、干渉縞の最小値Iminが、理想的な波形に比
べて高くなる。そこで、干渉縞の最大値Imaxと最小値
Iminを求め、これら最大値Imaxと最小値Iminを用い
て下式に従ってコントラストCを求め、該演算したコン
トラストCを所定の設定値と比較することによりスペク
トル異常を検出することができる。
信号を別々にステッパに送信するようにしているが、ス
ペクトルおよび波長が異常となった場合とも波長異常信
号として送信するようにしてもよい。
出力レーザ光のスペクトル純度又はそれに相当する値を
求め、該値を所定の設定値と比較する事に基づきスペク
トル異常を検出するようにしたので、スペクトル異常を
高精度かつ確実に検出することができるようになり、こ
れによりステッパ側での歩留まりを向上させることがで
きる。
幅の関係を示す図。
処理を説明するための図。
引いているスペクトル波形を示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】出力レーザ光のスペクトル波形を計測する
スペクトル波形計測手段と、 このスペクトル波形計測手段の計測出力をスペクトル波
形計測手段の装置関数でデコンボリューション処理し、
該デコンボリューション処理により得られた波形におけ
るスペクトル全体のエネルギーSaと所定の波長幅Δλc
内のエネルギーSbとから出力レーザ光のスペクトル純
度J=Sb/Saを演算するスペクトル純度演算手段と、 該演算したスペクトル純度を所定の設定値と比較するこ
とによりスペクトル異常を検出するスペクトル異常検出
手段と、 を具えることを特徴とする狭帯域レーザ装置のスペクト
ル異常検出装置。 - 【請求項2】出力レーザ光のスペクトル波形を計測する
スペクトル波形計測手段と、 このスペクトル波形計測手段の計測出力をスペクトル波
形計測手段の装置関数でデコンボリューション処理し、
該デコンボリューション処理により得られた波形に基づ
き出力レーザ光のスペクトル純度と波長幅との対応関係
を求め、この対応関係から所定のスペクトル純度Jにお
ける波長幅Δλを求め、該求めた波長幅Δλを所定の設
定値λcと比較することによりスペクトル異常を検出す
るスペクトル異常検出手段と、 を具えることを特徴とする狭帯域レーザ装置のスペクト
ル異常検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30726992A JP3244234B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 狭帯域レーザ装置のスペクトル異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30726992A JP3244234B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 狭帯域レーザ装置のスペクトル異常検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06160187A JPH06160187A (ja) | 1994-06-07 |
JP3244234B2 true JP3244234B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=17967088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30726992A Expired - Lifetime JP3244234B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 狭帯域レーザ装置のスペクトル異常検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3244234B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1258059B1 (en) * | 2000-02-09 | 2008-04-23 | Cymer, Inc. | Bandwidth control technique for a laser |
WO2006112971A2 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Corning Incorporated | Mode-matching system for tunable external cavity laser |
US7653095B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-01-26 | Cymer, Inc. | Active bandwidth control for a laser |
KR101016685B1 (ko) * | 2009-08-27 | 2011-02-25 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 연결 유닛과 이를 포함하는 레이저 발진 장치 |
-
1992
- 1992-11-17 JP JP30726992A patent/JP3244234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06160187A (ja) | 1994-06-07 |
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