JP3905111B2 - Laser apparatus and wavelength detection method - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に、レーザ装置に関し、特に、出力されるレーザ光の波長を制御することができるレーザ装置に関する。さらに、そのようなレーザ装置を用いて波長を検出する、波長検出方法に関する。   The present invention generally relates to laser devices, and more particularly, to a laser device capable of controlling the wavelength of output laser light. Furthermore, it is related with the wavelength detection method of detecting a wavelength using such a laser apparatus.

半導体装置製造用の縮小投影露光装置(以下ステッパという)の光源として、エキシマレーザが使用されている。エキシマレーザ光を十分に透過し、かつ均一性及び加工精度の得られるレンズ材料としては、合成石英及び蛍石(フッ化カルシウム)しか使用できない。そのため、色収差補正をした縮小投影レンズの設計は難しい。したがって、ステッパの光源として波長の短いレーザ光を用いる場合には、色収差が無視できる程度まで、レーザ光を狭帯域化する必要があり、しかも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制御する必要がある。   An excimer laser is used as a light source of a reduction projection exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper) for manufacturing a semiconductor device. Only synthetic quartz and fluorite (calcium fluoride) can be used as a lens material that can sufficiently transmit excimer laser light and obtain uniformity and processing accuracy. Therefore, it is difficult to design a reduction projection lens with chromatic aberration correction. Therefore, when using a laser beam with a short wavelength as a light source for a stepper, it is necessary to narrow the laser beam to such an extent that chromatic aberration can be ignored. In addition, the wavelength of the narrowed output laser beam is highly accurate. It is necessary to control stabilization.

狭帯域化されたエキシマレーザの発振波長の安定化は、レーザ出力光の一部を分光器へ入射させ、エタロン又はグレーティングを用いて計測することにより行われてきた。下記の特許文献1には、エタロンとグレーティングを用いて発振波長の安定化を図ったエキシマレーザ装置が開示されている。図18に、かかる装置の構成を示す。
18において、レーザチャンバ100内には、封入されたレーザガス等を放電励起するための電極(図示せず)、レーザガスを還流させるためのファン(図示せず)等が設けられている。レーザチャンバ100のフロント側にはウインド101とフロントミラー103が配置されており、リア側にはウインド102と狭帯域化部130とが配置されている。狭帯域化部130は、リアミラーとして機能すると共に出力レーザ光の狭帯域化を行うもので、例えばプリズム等が配置されている。狭帯域化されたレーザ光は、フロントミラー103を通って出力され、その一部が部分反射ミラー104によって取り出される。取り出されたレーザ光は、基準光源105から発生した基準光と共に、モニタエタロン430及びグレーティング型分光器440に導かれる。モニタエタロン430及びグレーティング型分光器440によって検出された波長を表すデータが波長コントローラ108に出力され、このデータに基づき、ドライバ109を介して、狭帯域化部130内に配置された波長選択素子の選択波長が制御される。
Stabilization of the oscillation wavelength of a narrow band excimer laser has been performed by making a part of the laser output light enter a spectroscope and measuring using an etalon or a grating. Patent Document 1 below discloses an excimer laser device that uses an etalon and a grating to stabilize the oscillation wavelength. FIG. 18 shows the configuration of such an apparatus.
In FIG. 18 , in the laser chamber 100, an electrode (not shown) for discharging and exciting a sealed laser gas, a fan (not shown) for circulating the laser gas, and the like are provided. A window 101 and a front mirror 103 are disposed on the front side of the laser chamber 100, and a window 102 and a narrow band narrowing unit 130 are disposed on the rear side. The band narrowing unit 130 functions as a rear mirror and narrows the band of the output laser light. For example, a prism or the like is disposed. The narrow-band laser beam is output through the front mirror 103, and a part of the laser beam is extracted by the partial reflection mirror 104. The extracted laser light is guided to the monitor etalon 430 and the grating type spectrometer 440 together with the reference light generated from the reference light source 105. Data representing the wavelengths detected by the monitor etalon 430 and the grating-type spectroscope 440 is output to the wavelength controller 108, and based on this data, the wavelength selection element disposed in the narrowband unit 130 via the driver 109. The selected wavelength is controlled.

19に、モニタエタロン430の具体例を示す。図19において、部分反射ミラー104(図18)によって分割されたレーザ光の一部は、拡散板431で均一化され、部分反射ミラー432を通過し、また、基準光源105から発生した基準光は部分反射ミラー432によって反射して、これらはエタロン435の方へ出射される。エタロン435を透過したレーザ光及び基準光は、色消しレンズ434を通過し、干渉縞437、438をそれぞれ形成する。ここで、レーザ光による干渉縞437と、基準光による干渉縞438の位置をセンサ436によって検出することにより、基準光を基準としたレーザ光の相対波長を検出し、波長の安定した既知の基準光(例えば、水銀同位体ランプの出力光)の波長からレーザ光の絶対波長を求めることができる。このように、基準光の干渉縞の位置438とレーザ光の干渉縞の位置437との差分からレーザ波長を計算すれば、温度等によって変動する分光器の分光特性の変動分を相殺することができる。 FIG. 19 shows a specific example of the monitor etalon 430. In FIG. 19 , a part of the laser light divided by the partial reflection mirror 104 (FIG. 18 ) is made uniform by the diffusion plate 431, passes through the partial reflection mirror 432, and the reference light generated from the reference light source 105 is These are reflected by the partial reflection mirror 432 and emitted toward the etalon 435. The laser light and the reference light transmitted through the etalon 435 pass through the achromatic lens 434 and form interference fringes 437 and 438, respectively. Here, by detecting the positions of the interference fringes 437 by the laser light and the interference fringes 438 by the reference light by the sensor 436, the relative wavelength of the laser light with respect to the reference light is detected, and a known reference having a stable wavelength is detected. The absolute wavelength of the laser beam can be obtained from the wavelength of light (for example, output light of a mercury isotope lamp). In this way, if the laser wavelength is calculated from the difference between the interference fringe position 438 of the reference light and the interference fringe position 437 of the laser light, the fluctuation of the spectral characteristics of the spectrometer that varies depending on the temperature or the like can be canceled out. it can.

20にグレーティング型分光器440の具体例を示す。図20において、基準光及び分割されたレーザ光の一部は、同一光路で入射光学系451に入射し、ミラー443によって全反射され、凹面鏡442に導かれ、凹面鏡442によって入射スリット444の位置で集光させ、入射スリット444を通過する。入射スリット444を通過した光は、凹面鏡445によって平行光に変換され、グレーティング446に入射する。グレーティング446によって反射回折した光は、波長によって回折角が異なる。この回折光は、凹面鏡447によって反射され、回折光の入射スリット像として焦点面452に結像する。この焦点面にはそれぞれの波長に対するそれぞれの回折光の入射スリット像448、449が結像することになり、波長が変化すると入射スリット像448、449の位置が変化する。そこで、この基準光の回折光の入射スリット像448とレーザ光の入射スリット像449の位置を、光位置センサ450によってそれぞれ検出することにより、基準光を基準としたレーザ光の相対波長を検出し、レーザ光の絶対波長を検出することができる。 FIG. 20 shows a specific example of the grating type spectrometer 440. In FIG. 20 , the reference light and a part of the divided laser light enter the incident optical system 451 through the same optical path, are totally reflected by the mirror 443, are guided to the concave mirror 442, and are guided by the concave mirror 442 at the position of the entrance slit 444. The light is condensed and passes through the entrance slit 444. The light that has passed through the incident slit 444 is converted into parallel light by the concave mirror 445 and is incident on the grating 446. The light reflected and diffracted by the grating 446 has a different diffraction angle depending on the wavelength. This diffracted light is reflected by the concave mirror 447 and forms an image on the focal plane 452 as an incident slit image of the diffracted light. The incident slit images 448 and 449 of the respective diffracted lights with respect to the respective wavelengths are formed on the focal plane, and the positions of the incident slit images 448 and 449 change when the wavelength changes. Therefore, the relative position of the laser light relative to the reference light is detected by detecting the positions of the incident slit image 448 of the diffracted light of the reference light and the positions of the incident slit image 449 of the laser light by the optical position sensor 450, respectively. The absolute wavelength of the laser beam can be detected.

再び図18を参照すると、このレーザ装置は、エタロンを用いた狭い波長範囲を高分解能で分光するモニタエタロン430とグレーティングを用いて広い波長範囲を低分解能で分光するグレーティング型分光器440とを搭載している。レーザの目標発振波長λとレーザの実際の発振波長λとの差Δλが大きい場合には、グレーティング型分光器440を用いてレーザ波長を計測し、レーザの波長選択素子を制御して目標発振波長へ近づけ、その差が十分に小さくなった時点でモニタエタロン430を用いてレーザ発振波長を高精度に検出して目標発振波長へ更に近付ける制御を行う。即ち、レーザの発振波長と目標発振波長との差が大きい場合と、差が小さい場合とでモニタエタロン及びグレーティング型分光器を使い分ける。 Referring to FIG. 18 again, this laser apparatus includes a monitor etalon 430 that divides a narrow wavelength range using an etalon with high resolution and a grating-type spectrometer 440 that uses a grating to divide a wide wavelength range with low resolution. is doing. When the difference Δλ between the target oscillation wavelength λ T of the laser and the actual oscillation wavelength λ L of the laser is large, the laser wavelength is measured using the grating-type spectroscope 440, and the target is controlled by controlling the wavelength selection element of the laser. When approaching the oscillation wavelength and when the difference becomes sufficiently small, the monitor etalon 430 is used to detect the laser oscillation wavelength with high accuracy and to control the laser oscillation wavelength closer to the target oscillation wavelength. That is, the monitor etalon and the grating-type spectrometer are selectively used depending on whether the difference between the laser oscillation wavelength and the target oscillation wavelength is large or small.

ここで、エタロンのギャップをd、エタロンギャップの空間の屈折率をn、波長λの光がエタロンに入射する角度(垂直入射光軸からの傾斜角度)をθとすると、(1)式が成り立つときに光は最大強度でエタロンを透過し、波長λに応じた位置に集光する。
m・λ=2・n・d・cosθ …(1)
(1)式中、mは次数と言われる整数である。ここで、θ=0のときの波長をλとすれば、(2)式が成り立つ。
m・λ=2・n・d …(2)
(1)式、(2)式から(3)式が得られる。
m(λ−λ)=2nd(1−cosθ)=4nd・sin(θ/2) …(3)
θ≒0ではsinθ≒θであるので、近似式として(4)式が得られる。
m(λ−λ)=n・d・θ …(4)
集光レンズの焦点距離をf、干渉縞半径をr(m)とすれば、r(m)=f・tanθ≒fθであるので、(5)式が得られる。
λ=λ−(n・d/(f・m))・(r(m)) …(5)
ここで、波長基準となる光源の出力光波長をλ、レーザ光の波長をλ、それぞれの干渉縞半径をr(m)、r(m)、それぞれの次数をm、mとすると、(6)式及び(7)式が得られる。
λ=λ−(n・d/(f・m))・(r(m)) …(6)
λL=λ−(n・d/(f・m))・(r(m)) …(7)
(6)式と(7)式から(8)式が得られる。
λL=λ−(n・d/f)((r(m))/mL−(r(m))/m
…(8)
(8)式においてλ、n、d、fは既知の値であり、干渉縞半径r(m)、r(m)は対応する次数m、mにおける実測値であるから、レーザ光の波長λを計算することができる。
Here, when the gap of the etalon is d, the refractive index of the space of the etalon gap is n, and the angle at which the light of wavelength λ is incident on the etalon (tilt angle from the vertical incident optical axis) is θ, the following equation (1) holds. Sometimes light passes through the etalon with maximum intensity and is focused at a position corresponding to the wavelength λ.
m · λ = 2 · n · d · cos θ (1)
In the formula (1), m is an integer called an order. Here, if the wavelength when θ = 0 is λ 0 , the equation (2) is established.
m · λ 0 = 2 · n · d (2)
Equation (3) is obtained from Equation (1) and Equation (2).
m (λ 0 −λ) = 2 nd (1−cos θ) = 4 nd · sin 2 (θ / 2) (3)
Since sin θ≈θ when θ≈0, equation (4) is obtained as an approximate expression.
m (λ 0 −λ) = n · d · θ 2 (4)
Assuming that the focal length of the condenser lens is f and the radius of interference fringes is r (m), r (m) = f · tan θ≈fθ, and therefore equation (5) is obtained.
λ = λ 0 − (n · d / (f 2 · m)) · (r (m)) 2 (5)
Here, the output light wavelength of the light source serving as the wavelength reference is λ S , the wavelength of the laser light is λ L , the interference fringe radii are r (m S ), r (m L ), and the respective orders are m S , m If it is set to L , (6) Formula and (7) Formula will be obtained.
λ S = λ 0 − (n · d / (f 2 · m S )) · (r (m S )) 2 (6)
λ L = λ 0 − (n · d / (f 2 · m L )) · (r (m L )) 2 (7)
Equation (8) is obtained from Equation (6) and Equation (7).
λ L = λ S − (n · d / f 2 ) ((r (m L )) 2 / m L − (r (m S )) 2 / m S )
(8)
In Equation (8), λ S , n, d, and f are known values, and the interference fringe radii r (m S ) and r (m L ) are actually measured values in the corresponding orders m S and m L. The wavelength λ L of the laser light can be calculated.

ところで、(8)式においては、屈折率nを一定としたが、エタロンギャップ内の気体の分子数が変化すると、その屈折率nの値が変動し、また、一般に物質の屈折率は波長ごとに異なるので、エタロンギャップの光学長n・dは一定ではない。そこで、波長による屈折率の変化を考慮した計算式を以下に求める。なお、収差のためレンズの焦点距離fも波長により異なるので、レンズは色消し処理を施してあるものとする。   By the way, in the equation (8), the refractive index n is constant. However, when the number of gas molecules in the etalon gap changes, the value of the refractive index n varies. In general, the refractive index of a substance varies with wavelength. Therefore, the optical length n · d of the etalon gap is not constant. Therefore, a calculation formula that takes into account the change in refractive index with wavelength is obtained below. Since the focal length f of the lens varies depending on the wavelength due to aberration, the lens is assumed to be achromatic.

レーザ波長をλ、基準光波長をλ、これらの各波長における屈折率をそれぞれn、nとすれば、(6)式、(7)式はそれぞれ(6')式、(7')式となる。
λ=λ−(n・d/(f・m))・(r(m)) … (6')
λL=λ−(n・d/(f・m))・(r(m)) … (7')
(6')式と(7')式から(8')式が得られる。
λ=λ−(d/f)〔(n・(r(m))/m
+(n・(r(m))/m)〕…(8')
(8')式を用いれば、レーザ光の波長をより正確に計算することができる。
Assuming that the laser wavelength is λ L , the reference light wavelength is λ S , and the refractive indices at these wavelengths are n L and n S , respectively, Equation (6) and Equation (7) are Equation (6 ′) and Equation (7), respectively. ').
λ S = λ 0 − (n S · d / (f 2 · m S )) · (r (m S )) 2 (6 ′)
λ L = λ 0 − (n L · d / (f 2 · m L )) · (r (m L )) 2 (7 ′)
The expression (8 ′) is obtained from the expressions (6 ′) and (7 ′).
λ L = λ S − (d / f 2 ) [(n L · (r (m L )) 2 / m L )
+ (N S · (r (m S )) 2 / m S )] (8 ′)
If the equation (8 ′) is used, the wavelength of the laser beam can be calculated more accurately.

特許第2631553号公報Japanese Patent No. 2631553

しかしながら、熱によるエタロン材の伸縮があるので、エタロンギャップdは本来一定ではない。ゼロデュア(登録商標)を用いてエタロンギャップdをほぼ一定に保つ技術が開発されているので、(8')式においてはエタロンギャップdを一定としていたが、実際にはエタロンギャップdの変動を無視できないことが分かってきた。   However, since the etalon material expands and contracts due to heat, the etalon gap d is not essentially constant. Since a technique has been developed to keep the etalon gap d substantially constant using Zerodur (registered trademark), the etalon gap d is constant in the equation (8 ′), but in reality the fluctuation of the etalon gap d is ignored. I know I can't.

即ち、エタロンには、各波長のレーザ光を高反射率で反射できるように多層の反射膜がコートされている。これらの反射膜の材質は吸湿性を有するので、エタロンが保管されたり設置される雰囲気中の湿度の影響を受ける。エタロンの反射膜が含む水分量が変動すると、反射膜の膜厚が変化したり、光学特性が変化し、(8')式中のエタロンギャップdが時間と共に変化する。   That is, the etalon is coated with a multilayer reflective film so that laser light of each wavelength can be reflected with high reflectivity. Since these reflective films are hygroscopic, they are affected by the humidity in the atmosphere in which the etalon is stored or installed. When the amount of water contained in the reflective film of etalon varies, the film thickness of the reflective film changes or the optical characteristics change, and the etalon gap d in the equation (8 ′) changes with time.

例えば、エタロンを用いた低分解能で広い波長範囲を分光する第1の波長検出器と、エタロンを用いた高分解能で狭い波長範囲を分光する第2の波長検出器とを用いて、レーザ発振波長を目標発振波長に近付けるような制御を行う場合には、(8')に基づいてレーザ波長λを計算するとエタロンギャップdの変動が加味されない数値しか求めることができない。したがって、この数値λを用いて、波長誤差Δλ=λ−λが小さくなるような制御を行っても、実際に波長誤差Δλが小さくなる制御が行われているとは限らない。 For example, by using a first wavelength detector that splits a wide wavelength range with a low resolution using an etalon and a second wavelength detector that splits a narrow wavelength range with a high resolution using an etalon, the laser oscillation wavelength When the control is performed so as to be close to the target oscillation wavelength, if the laser wavelength λ L is calculated based on (8 ′), only a numerical value that does not take into account the fluctuation of the etalon gap d can be obtained. Therefore, even if control is performed such that the wavelength error Δλ = λ T −λ L is reduced using the numerical value λ L , control that actually decreases the wavelength error Δλ is not necessarily performed.

18に示すレーザ装置のように、第1の波長検出器としてグレーティングを含む波長検出器を用いた場合には、エタロンのような問題は生じないが、第1の波長検出器による制御の後、第2の波長検出器による制御に移行した時点で、同様の問題が生じてくる。 When a wavelength detector including a grating is used as the first wavelength detector as in the laser device shown in FIG. 18 , problems such as etalon do not occur, but after control by the first wavelength detector. When the control is shifted to the control by the second wavelength detector, the same problem occurs.

一方、エタロンを採用せず、第1、第2の波長検出器にグレーティングを搭載した場合には、光量が少ないため、パルス発振するエキシマレーザやフッ素分子レーザでは複数のパルスを分光してラインセンサ検出結果を積分することが必要であるので、パルスごとに波長を正確に制御することはできない。したがって、パルスごとに波長を制御するためには、エタロンを採用する必要がある。   On the other hand, when the etalon is not used and the grating is mounted on the first and second wavelength detectors, the amount of light is small. Since it is necessary to integrate the detection results, the wavelength cannot be accurately controlled for each pulse. Therefore, it is necessary to employ an etalon in order to control the wavelength for each pulse.

(8')式中のエタロンギャップdは、エタロン製造後、保管中、及びレーザに搭載された後、周囲の湿度等の影響を受けて変動するので、エタロンギャップdの変動値を計算によって補正することは極めて困難である。また、エタロンの保管中や使用中の湿度等が一定となるように管理することは、理論上は可能であるが、保管や輸送が煩雑になり、レーザ光の波長モニタも複雑化し、コストアップにもつながる。
そのため、エタロンの経時変化等による特性の変動が生じても波長計測に影響を及ぼさないような波長計測手段を含むレーザ装置の開発が求められていた。
The etalon gap d in the equation (8 ′) fluctuates under the influence of ambient humidity after manufacturing the etalon, during storage, and after being mounted on the laser, so the fluctuation value of the etalon gap d is corrected by calculation. It is extremely difficult to do. Although it is theoretically possible to manage the etalon so that the humidity during storage and use is constant, storage and transportation become complicated, and the wavelength monitoring of the laser beam becomes complicated, increasing costs. It also leads to.
For this reason, there has been a demand for the development of a laser apparatus including a wavelength measuring means that does not affect the wavelength measurement even when the characteristics change due to aging of the etalon.

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、エタロンの経時変化等による特性の変動が生じても波長計測に影響を及ぼさず、正確な波長制御が行えるレーザ装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのようなレーザ装置を用いて、波長を検出し、制御する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a laser apparatus capable of performing accurate wavelength control without affecting wavelength measurement even if characteristic fluctuations due to changes in etalon over time occur. With the goal. Furthermore, an object of this invention is to provide the method of detecting and controlling a wavelength using such a laser apparatus.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点に係るレーザ装置は、レーザ発振器と、第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含み、第1の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第1の波長検出手段と、第2の基準光源及びエタロン型分光器を含み、第2の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第2の波長検出手段と、レーザ発振器を発振させて、第1の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値と第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値との差を算出して記憶し、その後にレーザ発振器を発振させたときに第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値とレーザ光目標波長との差へ更に記憶した差を加算することにより、エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正する制御手段とを具備する。 In order to solve the above problem, a laser apparatus according to a first aspect of the present invention includes a laser oscillator, a first reference light source, and a grating-type spectrometer, and a wavelength of reference light output from the first reference light source. The first wavelength detecting means for detecting the wavelength of the laser light output from the laser oscillator, the second reference light source and the etalon-type spectrometer, and the reference light output from the second reference light source. A second wavelength detecting means for detecting the wavelength of the laser light output from the laser oscillator based on the wavelength; a laser light wavelength detection value obtained by oscillating the laser oscillator and obtained by the first wavelength detecting means; The difference between the laser beam wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means is calculated and stored, and the laser wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means when the laser oscillator is subsequently oscillated is recorded. By adding the further stored difference to the difference between the laser light target wavelength, the laser light wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means caused by thickness variation of the reflection film is coated on the etalon spectrometer And a control means for correcting the error .

また、本発明の第2の観点に係るレーザ装置は、レーザ発振器と、第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含み、第1の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第1の波長検出手段と、エタロン型分光器を含み、レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第2の波長検出手段と、第1の波長検出手段によって得られる基準光とレーザ光の検出結果に基づいてレーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を算出し、そのレーザ光をエタロン型分光器に入力したときの干渉縞の位置を基準となる干渉縞位置として記憶し、その後にレーザ発振器を発振させたときに第2の波長検出手段によって得られるレーザ光の干渉縞位置と基準となる干渉縞位置との差から得るレーザ光発振波長の値とレーザ光目標波長との差を計算することにより、エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正する制御手段とを具備する。 A laser apparatus according to a second aspect of the present invention includes a laser oscillator, a first reference light source, and a grating-type spectroscope, and is based on the wavelength of reference light output from the first reference light source. A first wavelength detecting means for detecting the wavelength of the laser light outputted from the oscillator; a second wavelength detecting means for detecting the wavelength of the laser light outputted from the laser oscillator; The wavelength of the laser light output from the laser oscillator is calculated based on the reference light obtained by the wavelength detection means and the detection result of the laser light, and the position of the interference fringes when the laser light is input to the etalon spectrometer is calculated. stored as reference consisting interference fringe position, the difference between the subsequent a second interference fringe position and the reference of the resulting laser beam by the wavelength detecting means when the laser oscillator oscillated fringe position By calculating the difference between the laser light oscillation wavelength value and the laser light target wavelength, the laser light obtained by the second wavelength detecting means caused by the change in the thickness of the reflective film coated on the etalon spectroscope Control means for correcting an error in the detected wavelength value.

本発明の第1の観点に係る波長検出方法は、第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含む第1の波長検出手段を用いて、第1の基準光源から出力される基準光の波長とレーザ発振器を発振させることでレーザ発振器から出力されるレーザ光の波長とを検出するステップ(a)と、第2の基準光源及びエタロン型分光器を含む第2の波長検出手段を用いて、第2の基準光源から出力される基準光の波長とレーザ発振器から出力されるレーザ光の波長とを検出するステップ(b)と、ステップ(a)において得られるレーザ光波長検出値とステップ(b)において得られるレーザ光波長検出値との差を算出して記憶し、その後にレーザ発振器を発振させたときに第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値とレーザ光目標波長との差に対して記憶した差を加算することにより、エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正するステップ(c)とを具備する。 The wavelength detection method according to the first aspect of the present invention uses the first wavelength detection unit including the first reference light source and the grating-type spectroscope, and uses the wavelength of the reference light output from the first reference light source. The step (a) of detecting the wavelength of the laser beam outputted from the laser oscillator by oscillating the laser oscillator, and the second wavelength detecting means including the second reference light source and the etalon-type spectrometer, (B) detecting the wavelength of the reference light output from the reference light source of No. 2 and the wavelength of the laser light output from the laser oscillator, and the laser light wavelength detection value obtained in step (a) and step (b) The laser light wavelength detection value obtained by the second wavelength detecting means and the laser light target wavelength when the difference between the laser light wavelength detection value obtained in the above is calculated and stored, and then the laser oscillator is oscillated. By adding the difference stored relative difference, corrects the error of the laser beam wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means caused by thickness variation of the reflection film is coated on the etalon spectrometer comprising a step (c) to.

また、本発明の第2の観点に係る波長検出方法は、第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含む第1の波長検出手段を用いて、第1の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出するステップ(a)と、そのレーザ光をエタロン型分光器を含む第2の波長検出手段に入力したときの干渉縞の位置を基準となる干渉縞位置として記憶するステップ(b')と、その後にレーザ発振器を発振させたときに第2の波長検出手段によって得られるレーザ光の干渉縞位置と基準となる干渉縞位置との差から得るレーザ光発振波長の値とレーザ光目標波長との差を計算することにより、エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正するステップ(c)とを具備する。 The wavelength detection method according to the second aspect of the present invention uses the first wavelength detection means including the first reference light source and the grating-type spectroscope, and the reference light output from the first reference light source. The step (a) of detecting the wavelength of the laser beam output from the laser oscillator based on the wavelength, and the position of the interference fringe when the laser beam is input to the second wavelength detecting means including the etalon-type spectrometer a step (b ') for storing as a reference becomes interference fringe position, then the interference fringe position where the interference fringe position and the reference of the resulting laser beam by the second wavelength detecting means when the laser oscillator oscillated By calculating the difference between the laser light oscillation wavelength value obtained from the difference and the laser light target wavelength, it is obtained by the second wavelength detecting means caused by the change in the thickness of the reflective film coated on the etalon-type spectrometer. And (c) correcting the error of the detected laser light wavelength.

本発明によれば、エタロンの経時変化等による特性の変動が生じても波長検出に影響を及ぼさず、正確な波長制御が行えるレーザ装置を提供することができる。さらに、そのようなレーザ装置を用い波長を検出、制御する方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a laser apparatus capable of performing accurate wavelength control without affecting wavelength detection even when characteristic fluctuations due to aging of etalon occur. Furthermore, it is possible to provide a method for detecting and controlling the wavelength using such a laser device.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素については同一の参照番号を付して、これらの説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected about the same component and these description is abbreviate | omitted.

図1に、本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図1において、レーザ装置は、レーザ光を発生するレーザ共振器を備えている。レーザ共振器のレーザチャンバ1内には、レーザ媒質として、Ar、F、He等のガスを含む混合ガスが数気圧で充填されている。レーザチャンバ1には、放電用の一対の電極(図示せず)が紙面と直交する方向に対向して配置されており、電極間には、パルスパワーモジュール等の高圧電源(図示せず)によってパルス状の高電圧が印加される。レーザチャンバ1内にレーザ媒質を供給し、電極間に高電圧を印加して放電を起こすと、レーザ媒質から光が発生する。 FIG. 1 shows a configuration of a laser apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the laser apparatus includes a laser resonator that generates laser light. The laser chamber 1 of the laser resonator is filled with a mixed gas containing a gas such as Ar, F 2 , and He as a laser medium at several atmospheric pressures. In the laser chamber 1, a pair of discharge electrodes (not shown) are arranged facing each other in a direction perpendicular to the paper surface, and a high voltage power source (not shown) such as a pulse power module is interposed between the electrodes. A pulsed high voltage is applied. When a laser medium is supplied into the laser chamber 1 and a high voltage is applied between the electrodes to cause a discharge, light is generated from the laser medium.

レーザチャンバ1のリア側とフロント側の壁には、それぞれウインド2、3が、レーザチャンバ1を貫く光軸と所定のブリュースタ角を為すように配置されている。レーザチャンバ1のリア側には、リアミラーとして機能すると共に、出力レーザ光を狭帯域化する狭帯域化部30が配置されている。   On the rear side and front side walls of the laser chamber 1, windows 2 and 3 are respectively arranged so as to make a predetermined Brewster angle with the optical axis passing through the laser chamber 1. On the rear side of the laser chamber 1, a band narrowing unit 30 that functions as a rear mirror and narrows the output laser beam is disposed.

波長狭帯域化部30によって狭帯域化されたレーザ光は、ウインド2からレーザチャンバ1内に進入し、増幅されたレーザ光がレーザチャンバ1からウインド3を通過し、レーザ共振器の外部に出力される。本実施形態に係るレーザ装置は、第1の波長検出手段60の前段に、第2の波長検出手段50を含んでいる。ウインド3から出射したレーザ光は、第2の波長検出手段50の方に出射する。   The laser beam narrowed by the wavelength narrowing unit 30 enters the laser chamber 1 from the window 2, and the amplified laser beam passes through the window 3 from the laser chamber 1 and is output to the outside of the laser resonator. Is done. The laser device according to the present embodiment includes a second wavelength detection unit 50 in front of the first wavelength detection unit 60. The laser beam emitted from the window 3 is emitted toward the second wavelength detection means 50.

第2の波長検出手段50に入射したレーザ光は、第2の波長検出手段50内に配置されたビームスプリッタ4によって第1の方向(図中右側)と第2の方向(図中下側)とに分割される。ビームスプリッタ4を第1の方向に通過したレーザ光は、ビームスプリッタ5によって第1の方向(図中右側)と第3の方向(図中下側)とに分割され、ビームスプリッタ5を第1の方向に通過したレーザ光は、第1の波長検出手段60の方向に出射する。第1の波長検出手段60に入射したレーザ光は、第2の波長検出手段内に配置されたビームスプリッタ6によって第1の方向(図中右側)と第4の方向(図中下側)とに分割され、ビームスプリッタ6を第1の方向に通過したレーザ光は、レーザ装置の出力光として露光器に入射する。   The laser light incident on the second wavelength detection means 50 is transmitted in the first direction (right side in the figure) and the second direction (lower side in the figure) by the beam splitter 4 arranged in the second wavelength detection means 50. And divided. The laser beam that has passed through the beam splitter 4 in the first direction is divided by the beam splitter 5 into the first direction (right side in the figure) and the third direction (lower side in the figure). The laser beam that has passed in the direction of is emitted in the direction of the first wavelength detection means 60. The laser light incident on the first wavelength detection means 60 is transmitted in the first direction (right side in the figure) and the fourth direction (lower side in the figure) by the beam splitter 6 disposed in the second wavelength detection means. The laser light that has been split into two and passed through the beam splitter 6 in the first direction enters the exposure device as output light of the laser device.

一方、ビームスプリッタ4によって第2の方向に反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ4の下方に設置された部分反射ミラー7を透過してコースエタロン型分光器12に入射する。ビームスプリッタ5によって第3の方向に反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ5の下方に配置された部分反射ミラー8を透過してファインエタロン型分光器13に入射する。また、第2の基準光源10から発生した第2の基準光は、その一部が部分反射ミラー7によって反射されてコースエタロン型分光器12に入射し、残りの基準光は部分反射ミラー7を通過して部分反射ミラー8によって反射され、ファインエタロン型分光器13に入射する。   On the other hand, the laser beam reflected in the second direction by the beam splitter 4 passes through the partial reflection mirror 7 installed below the beam splitter 4 and enters the coarse etalon spectroscope 12. The laser light reflected in the third direction by the beam splitter 5 passes through the partial reflection mirror 8 disposed below the beam splitter 5 and enters the fine etalon-type spectrometer 13. Further, a part of the second reference light generated from the second reference light source 10 is reflected by the partial reflection mirror 7 and enters the coarse etalon spectroscope 12, and the remaining reference light passes through the partial reflection mirror 7. It passes through and is reflected by the partial reflection mirror 8 and enters the fine etalon spectroscope 13.

ビームスプリッタ6によって第4の方向に反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ6の下方に配置された部分反射ミラー9を透過してグレーティング型分光器14に入射する。また、第1の基準光源11から発生した第1の基準光は、部分反射ミラー9によって反射されてグレーティング型分光器14に入射する。   The laser light reflected in the fourth direction by the beam splitter 6 passes through the partial reflection mirror 9 disposed below the beam splitter 6 and enters the grating type spectrometer 14. Further, the first reference light generated from the first reference light source 11 is reflected by the partial reflection mirror 9 and enters the grating type spectrometer 14.

第1の波長検出手段60内に配置されたグレーティング型分光器14によって検出された結果と、第2の波長検出手段50内に配置されたコースエタロン型分光器12及びファインエタロン型分光器13によって検出された結果は、波長コントローラ15に出力され、ドライバ16を介して狭帯域化部30内に配置された波長選択素子の制御が行われる。   The result detected by the grating-type spectrometer 14 arranged in the first wavelength detection means 60 and the coarse etalon-type spectrometer 12 and the fine etalon-type spectrometer 13 arranged in the second wavelength detection means 50 are used. The detected result is output to the wavelength controller 15, and the wavelength selection element disposed in the narrowband unit 30 is controlled via the driver 16.

以下に、図1に示すレーザ装置を用いて波長を検出し、制御する方法の原理を説明する。
レーザ光の発振開始後、まず、第1の基準光源11から発生した基準光と、レーザ発振器から発生したレーザ光とを第1の波長検出手段60を用いて分光し、基準光とレーザ光がラインセンサ上に集光する位置の差からレーザ光の波長λを計算する。但し、グレーティング型分光器14は光量損失が大きいので、複数のパルスレーザ光の積分値によって波長を検知する。
Hereinafter, the principle of a method for detecting and controlling the wavelength using the laser apparatus shown in FIG. 1 will be described.
After the laser light oscillation starts, first, the reference light generated from the first reference light source 11 and the laser light generated from the laser oscillator are spectrally separated using the first wavelength detecting means 60, and the reference light and the laser light are obtained. The wavelength λ L of the laser beam is calculated from the difference in the position of focusing on the line sensor. However, since the grating-type spectroscope 14 has a large light loss, the wavelength is detected by the integrated value of a plurality of pulsed laser beams.

ここではグレーティングを用いるので、エタロンを用いた場合に生じる反射膜特性変動の影響は無く、レーザ光の波長λの正確な値(絶対波長)が得られる。なお、レーザ光の波長λLが目標発振波長λから大きく外れていた場合には、狭帯域化部内に配置された波長選択素子を制御することにより、レーザ光の波長λを目標発振波長λに近付ける。レーザ光の波長λと目標発振波長λとの差が小さくなると、第2の波長検出手段内に配置されたエタロンへ波長λの光が入射したときにラインセンサ上に形成される干渉縞と、波長λの光を入射したときにラインセンサ上に形成される干渉縞とは、同一次数で隣り合う位置になる。したがって、波長選択素子を制御することによって2つの干渉縞を一致させれば、レーザ光の波長λを目標発振波長λに確実に近付けることができる。 Here, since the grating is used, there is no influence of the reflection film characteristic fluctuation that occurs when the etalon is used, and an accurate value (absolute wavelength) of the wavelength λ L of the laser beam can be obtained. In the case where the wavelength lambda L of the laser beam is out largely from the target oscillation wavelength lambda T by controlling the disposed narrowed portion wavelength selecting element, a target oscillation wavelength a wavelength lambda L of the laser beam close to λ T. When the difference between the wavelength λ L of the laser beam and the target oscillation wavelength λ T is reduced, interference formed on the line sensor when light having the wavelength λ T is incident on the etalon disposed in the second wavelength detecting means. The fringes and the interference fringes formed on the line sensor when light of wavelength λ L is incident are adjacent to each other with the same order. Therefore, if the two interference fringes are matched by controlling the wavelength selection element, the wavelength λ L of the laser light can be reliably brought close to the target oscillation wavelength λ T.

つまり、レーザ光を第2の波長検出手段へ入射させたときにラインセンサ上に形成される干渉縞の位置Psを波長λとして記憶する。この干渉縞の位置Psを基準としてレーザ光の目標発振波長λに該当するラインセンサ上の位置(以下、「位置PT」という。)を求め、波長選択素子を制御することにより、レーザ光の形成する干渉縞が上記位置Pに近付くようにすればよい。また、位置Psはエタロンの様々な特性変化を反映した値であるから、たとえエタロン特性が変化したとしても、レーザ光の波長λを目標発振波長λへ近付けるための制御において誤差は少なくなる。また、エタロンを用いるので、レーザのパルス発振ごとに波長を検知して波長制御を行うようにフィードバックすることができる。 In other words, stores the position Ps of the interference fringes formed on the line sensor when a laser light was irradiated to the second wavelength detector as the wavelength lambda S. A position on the line sensor corresponding to the target oscillation wavelength λ T of the laser beam (hereinafter referred to as “position PT”) is obtained with reference to the position Ps of the interference fringe, and the wavelength selection element is controlled to thereby control the laser beam. What is necessary is just to make it the interference fringe to form approach the said position PT . In addition, since the position Ps is a value reflecting various changes in the characteristics of the etalon, even if the etalon characteristics change, errors in the control for bringing the wavelength λ L of the laser light closer to the target oscillation wavelength λ T are reduced. . Also, since an etalon is used, it is possible to feed back so as to control the wavelength by detecting the wavelength for each pulse oscillation of the laser.

なお、図1に示すレーザ装置を用いれば、露光装置へレーザ光を出力しつつ、レーザ光の波長の校正を行うことができる。   If the laser apparatus shown in FIG. 1 is used, the wavelength of the laser light can be calibrated while outputting the laser light to the exposure apparatus.

図2に、第1の波長検出手段の具体例の構成を示す。図2において、発生したレーザ光を分割するビームスプリッタ71と、全反射ミラー72とが配置され、全反射ミラー72の上方に部分反射ミラー73が配置されていて、全反射ミラー72で反射されたレーザ光は部分反射ミラー73を通過してグレーティング型分光器69の方へ導かれる。また、第1の基準光源74としてのPtランプから発生した第1の基準光は、干渉フィルタ75及びレンズ75'、シャッタ76を通過して部分反射ミラー73に入射し、反射して第1の波長検出手段の方へ出射する。レンズ75'は基準光源74の光を集光して効率良く分光器69に入射させる。グレーティング型分光器69は、内部全体の温度調節が可能なように全体が筐体で覆われており、グレーティング型分光器への入り口部には、スリット67が配置されている。スリット67を通過したレーザ光及び第1の基準光は、3個の全反射ミラー、すなわちミラー66、ミラー65、ミラー64によって全反射した後、レンズ63によって平行光となり、グレーティング62に入射する。次いで、グレーティング62によって分光されたレーザ光と第1の基準光はレンズ63を通過し、ミラー64、ミラー65、ミラー66によって反射した後、CCD68に入射する。なお、ビームスプリッタ71は、移動ステージ(図示せず)上に配置されており、レーザ光の光路をクローズにするときには実線で示した位置に配置され、レーザ光の光路をオープンにするときには破線で示した位置に配置される。   FIG. 2 shows a configuration of a specific example of the first wavelength detecting means. In FIG. 2, a beam splitter 71 that divides the generated laser light and a total reflection mirror 72 are arranged, and a partial reflection mirror 73 is arranged above the total reflection mirror 72 and reflected by the total reflection mirror 72. The laser light passes through the partial reflection mirror 73 and is guided toward the grating type spectrometer 69. Further, the first reference light generated from the Pt lamp as the first reference light source 74 passes through the interference filter 75, the lens 75 ′, and the shutter 76, enters the partial reflection mirror 73, is reflected, and is reflected to the first. The light is emitted toward the wavelength detecting means. The lens 75 ′ collects the light from the reference light source 74 and efficiently enters the spectroscope 69. The grating-type spectroscope 69 is entirely covered with a casing so that the temperature of the entire interior can be adjusted, and a slit 67 is disposed at the entrance to the grating-type spectroscope. The laser light and the first reference light that have passed through the slit 67 are totally reflected by three total reflection mirrors, that is, the mirror 66, the mirror 65, and the mirror 64, and then become parallel light by the lens 63 and enter the grating 62. Next, the laser light and the first reference light dispersed by the grating 62 pass through the lens 63, are reflected by the mirror 64, the mirror 65, and the mirror 66 and then enter the CCD 68. The beam splitter 71 is disposed on a moving stage (not shown), and is disposed at a position indicated by a solid line when the optical path of the laser light is closed, and is indicated by a broken line when the optical path of the laser light is opened. Arranged at the indicated position.

ここで、ミラーに誘電体多層膜を設けたものを使用して、干渉フィルタ75の代替とすることができることを以下に説明する。
Ptランプは、紫外光のみだけでなく可視光も発生する。また、グレーティング分光器からの回折光に関し、異なる波長でも回折次数と波長の積が同一なら、回折角は同一となる。例えば、波長λ1で回折次数m1と、波長λ2で回折次数m2とが、式m1×λ1=m2×λ2の関係を満たせば、λ1とλ2のスペクトルは同じ位置に回折されて識別することができない。したがって、Ptランプの193nm近傍の発光線のみを取り出す必要がある。そのために、波長バンドパス特性を持つ干渉フィルタを用いてもよいが、透過率が非常に小さく、例えば、193nmの領域で半値幅±20nmの領域のみを透過するフィルタの透過率は15%である。このため検出されるスペクトル強度が小さくなり、S/N比が低下し、波長検出精度を悪化させる。
Here, it will be described below that an interference filter 75 can be used by using a mirror provided with a dielectric multilayer film.
The Pt lamp generates not only ultraviolet light but also visible light. Further, regarding the diffracted light from the grating spectrometer, if the product of the diffraction order and the wavelength is the same even at different wavelengths, the diffraction angles are the same. For example, if the diffraction order m1 at the wavelength λ1 and the diffraction order m2 at the wavelength λ2 satisfy the relationship m1 × λ1 = m2 × λ2, the spectra of λ1 and λ2 are diffracted at the same position and cannot be identified. . Therefore, it is necessary to take out only the emission line near 193 nm of the Pt lamp. For this purpose, an interference filter having a wavelength bandpass characteristic may be used. However, the transmittance is very small. For example, the transmittance of a filter that transmits only a region with a half width of ± 20 nm in a region of 193 nm is 15%. . For this reason, the detected spectrum intensity is reduced, the S / N ratio is lowered, and the wavelength detection accuracy is deteriorated.

これを改善するために、干渉フィルタを用いず、図2におけるミラー64及びミラー65として、波長193nm近傍で光反射率の高い誘電体多層膜ミラーを使用することができる。例えば、図3(a)に示すような分光反射率特性を持つミラーをミラー64およびミラー65に使用すると、光は、グレーティング分光器に入射した後、多層膜ミラーによって合計4回反射されることになる。このため、分光反射率特性は図3(b)に示すようになり、波長193nmにおける反射率が90%以上で、それ以外の波長ではほぼ0%に近い。したがって、結果として、半値幅±7nmで透過率が90%以上のフィルタ機能が実現されることになり、干渉フィルタよりも性能の非常に優れたものとなる。   In order to improve this, it is possible to use a dielectric multilayer mirror having a high light reflectance near the wavelength of 193 nm as the mirror 64 and the mirror 65 in FIG. 2 without using an interference filter. For example, when a mirror having spectral reflectance characteristics as shown in FIG. 3A is used for the mirror 64 and the mirror 65, the light is reflected by the multilayer mirror a total of four times after entering the grating spectrometer. become. For this reason, the spectral reflectance characteristic is as shown in FIG. 3B, and the reflectance at a wavelength of 193 nm is 90% or more, and is nearly 0% at other wavelengths. Therefore, as a result, a filter function having a half width of ± 7 nm and a transmittance of 90% or more is realized, and the performance is much superior to that of the interference filter.

グレーティング型分光器69は、密閉構造にすることが好ましい。このような構成にすれば、検出されるスペクトルの波形は、グレーティング型分光器内の気体の流れによる撹乱、屈折率変動および屈折率分布による影響を受けにくくすることができる。また、この密閉構造の筐体全体を一定温度に調節保持することにより、外気温度の変化による機械部品および筐体の熱膨張による分光器性能の変化を防止して、安定性の良い波長測定を行うことができる。   The grating-type spectroscope 69 is preferably a sealed structure. With such a configuration, the detected waveform of the spectrum can be made less susceptible to the disturbance due to the gas flow in the grating spectrometer, the refractive index variation, and the refractive index distribution. In addition, by keeping the entire sealed casing at a constant temperature, it is possible to prevent changes in spectroscope performance due to thermal expansion of mechanical parts and casing due to changes in outside air temperature, and to perform stable wavelength measurement. It can be carried out.

次に、本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置を用いて波長を検出、制御する方法について説明する。図4〜図8は、波長を検出して制御するための方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態における波長検出について、ArFエキシマレーザ、及び第1の基準光源としてNe封入Pt(白金)ランプを用いた場合を例にとり具体的に説明する。半導体露光用の狭帯域化されたArFエキシマレーザの目標発振中心波長は、約193.368nm±0.1nmである。一方、Ne封入Ptランプは、波長193nmの近傍に複数の発振線を有し、ここではPtの波長Pt1=193.43690nmとNeの波長Pt2=193.00345nmを基準波長として用いる。   Next, a method for detecting and controlling the wavelength using the laser apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. 4 to 8 are flowcharts showing an example of a method for detecting and controlling the wavelength. Wavelength detection in the present embodiment will be specifically described by taking an example in which an ArF excimer laser and a Ne-encapsulated Pt (platinum) lamp are used as a first reference light source. The target oscillation center wavelength of the narrow-band ArF excimer laser for semiconductor exposure is about 193.368 nm ± 0.1 nm. On the other hand, the Ne-encapsulated Pt lamp has a plurality of oscillation lines in the vicinity of a wavelength of 193 nm. Here, a Pt wavelength Pt1 = 193.43690 nm and a Ne wavelength Pt2 = 193.34545 nm are used as reference wavelengths.

図4において、まず、ガス交換した後であるか、又はレーザ装置の運転を開始してから所定時間(T)が経過した後であるかを判断する。ガス交換した後、又は所定時間が経過した後のいずれかに該当する場合には、第1の波長検出手段(グレーティング型分光器+第1の基準光源)による波長検出サブルーチン(図5及び図6)に移行する。すなわち、ガス交換するたびに、また、所定時間経過するたびに、グレーティング分光器を用いた第1の波長検出手段によって、目標発振波長との間に大きなずれが生じていないか判断する。所定時間(T)は、例えば1週間〜1ヶ月である。上記場合に該当しないときには、第2の波長検出手段(コース&ファインエタロン+第2の基準光源)による波長検出サブルーチン(図7)に移行する。 In FIG. 4, first, it is determined whether it is after gas exchange or after a predetermined time (T 1 ) has elapsed since the start of the operation of the laser apparatus. In the case of either after gas exchange or after a predetermined time has elapsed, a wavelength detection subroutine (FIG. 5 and FIG. 6) by the first wavelength detection means (grating type spectrometer + first reference light source). ). That is, every time the gas is exchanged and every time a predetermined time elapses, the first wavelength detection means using the grating spectrometer determines whether there is a large deviation from the target oscillation wavelength. The predetermined time (T 1 ) is, for example, 1 week to 1 month. When the above case does not apply, the routine proceeds to a wavelength detection subroutine (FIG. 7) by the second wavelength detection means (course & fine etalon + second reference light source).

以下に、第1の波長検出手段による波長検出サブルーチンについて説明する。
グレーティング分光器を含む第1の波長検出手段による波長検出サブルーチンのフローチャートを図5及び図6に示す。図5に示すように、第1の波長検出手段による波長検出サブルーチンが開始されると、まず、ステップS21において、ヒータに電流を供給して第1の波長検出手段を加熱し、温度コントロールを開始する。これにより、波長検出を開始する際に、第1の波長検出手段を加熱して所定の温度範囲内になるようにする。そのようにする理由は、第1の波長検出手段の近傍にはレーザチャンバを始めとする熱源が存在するので、第1の波長検出手段が加熱されて分光特性が変動するのを防ぐために、予め波長検出手段自体の温度を上げておく必要があるからである。
The wavelength detection subroutine by the first wavelength detection means will be described below.
Flow charts of the wavelength detection subroutine by the first wavelength detection means including the grating spectrometer are shown in FIGS. As shown in FIG. 5, when the wavelength detection subroutine by the first wavelength detection means is started, first, in step S21, current is supplied to the heater to heat the first wavelength detection means, and temperature control is started. To do. Thereby, when the wavelength detection is started, the first wavelength detecting means is heated so as to be within a predetermined temperature range. The reason for doing so is that a heat source such as a laser chamber exists in the vicinity of the first wavelength detecting means, and in order to prevent the first wavelength detecting means from being heated and causing the spectral characteristics to fluctuate in advance. This is because it is necessary to raise the temperature of the wavelength detection means itself.

ステップS22において、第1の波長検出手段が所定の温度範囲内であるか判断し、所定の温度範囲内にない場合には、第1の波長検出手段の温度が所定の温度範囲内となるように安定するまで待ってから、ステップS23へ移行する。第1の波長検出手段が所定の温度範囲内に該当する場合には、ステップS23において、第1の基準光源(Ptランプ)のシャッタを閉じる。   In step S22, it is determined whether or not the first wavelength detection means is within a predetermined temperature range. If the first wavelength detection means is not within the predetermined temperature range, the temperature of the first wavelength detection means is within the predetermined temperature range. After waiting until it stabilizes, the process proceeds to step S23. If the first wavelength detection means falls within the predetermined temperature range, the shutter of the first reference light source (Pt lamp) is closed in step S23.

次に、ステップS24において、過去の発光時間の合計から第1の基準光源が寿命に達したか否かを判断し、寿命に達している場合にはエラー信号を発して、第1の基準光源のランプを交換する。第1の基準光源がまだ寿命に達していない場合には、ステップS25において、第1の基準光源の電源を入れる。ステップS26において、第1の基準光源の電源を入れてから発光が安定するまでの所定時間が経過したか判断する。所定時間に達していない場合にはステップS26を繰り返す。第1の基準光源の電源を入れてから所定時間が経過した場合には、ステップS27において、シャッターを閉じたままで、CCDラインセンサの出力を検出する。これはバックグラウンドノイズを計測して、後のステップにおいて検出する光信号からノイズを除去するためである。次いで、ステップS28において、第1の基準光源のシャッタを開き、ステップS29において、第1の基準光源から出力される基準光(Pt、Ne)のスペクトルを計測し、基準光の分光データを記憶する。   Next, in step S24, it is determined whether or not the first reference light source has reached the end of life from the total of the past light emission times, and if it has reached the end of life, an error signal is issued to output the first reference light source. Replace the lamp. If the first reference light source has not reached the end of its life, the first reference light source is turned on in step S25. In step S26, it is determined whether a predetermined time has elapsed from when the first reference light source is turned on until the light emission is stabilized. If the predetermined time has not been reached, step S26 is repeated. If a predetermined time has elapsed since the power of the first reference light source is turned on, the output of the CCD line sensor is detected with the shutter kept closed in step S27. This is for measuring background noise and removing the noise from the optical signal detected in a later step. Next, in step S28, the shutter of the first reference light source is opened, and in step S29, the spectrum of the reference light (Pt, Ne) output from the first reference light source is measured, and the spectral data of the reference light is stored. .

基準光はスリットを通過し、各ミラーで反射して焦点距離820mmのレンズでコリメートされ、グレーティング(溝線数94本/mm、ブレーズ角80度)で回折される。回折した光は逆の光路をたどって、再び各ミラーで反射してCCDラインセンサ(センサ画素サイズ24ミクロン)に入射する。CCDラインセンサは、例えば1024チャンネルのCCD素子を羅列した受光素子であって、各チャンネルが分光された光の波長に対応するため、Ptの波長Pt1=193.43690nmとNeの波長Pt2=193.00345nmのそれぞれに対応するCCD素子が強い光強度を検知する。Ptランプの発光強度は小さいため、ラインセンサによる受光はある程度の時間行い、受光強度を積分し平均処理してスペクトルを計測する。   The reference light passes through the slit, is reflected by each mirror, is collimated by a lens having a focal length of 820 mm, and is diffracted by a grating (number of groove lines: 94 / mm, blaze angle: 80 degrees). The diffracted light follows the reverse optical path, is again reflected by each mirror, and enters the CCD line sensor (sensor pixel size: 24 microns). The CCD line sensor is, for example, a light receiving element in which 1024 channel CCD elements are arranged, and each channel corresponds to the wavelength of the dispersed light. Therefore, the Pt wavelength Pt1 = 193.43690 nm and the Ne wavelength Pt2 = 193. A CCD element corresponding to each of 00345 nm detects strong light intensity. Since the light emission intensity of the Pt lamp is small, light reception by the line sensor is performed for a certain period of time, and the spectrum is measured by integrating and averaging the light reception intensity.

その後、図6に示すように、第1の基準光源のシャッタを閉じて(ステップS30)、第1の基準光源の電源を切り(ステップS31)、第1の基準光源を点灯していた時間を記憶し、過去の点灯時間に加算する(ステップS32)。ステップS33において、レーザ光をサンプリングするために移動ステージを用いてビームスプリッタを実線位置に移動してレーザ光の光路をクローズにする。次に、ステップS34において、エキシマレーザの発振を開始し、レーザ光を波長検出手段内へ入射させ、グレーティング型分光器を用いてレーザ光のスペクトルを計測する(ステップS35)。その後、移動ステージを用いてビームスプリッタ破線位置へ移動してレーザ光の光路をオープンにする(ステップS36)。基準光(Pt、Ne)の分光データを用いて、レーザ光の絶対波長λを計算する(ステップS37)。レーザ光の絶対波長の求め方を図8に示す。 Thereafter, as shown in FIG. 6, the shutter of the first reference light source is closed (step S30), the power of the first reference light source is turned off (step S31), and the time during which the first reference light source is turned on is determined. Store it and add it to the past lighting time (step S32). In step S33, in order to sample the laser beam, the beam splitter is moved to the solid line position using the moving stage to close the optical path of the laser beam. Next, in step S34, the excimer laser oscillation is started, the laser beam is made incident into the wavelength detecting means, and the spectrum of the laser beam is measured using a grating type spectrometer (step S35). Thereafter, the moving stage is used to move to the beam splitter broken line position to open the optical path of the laser light (step S36). Using the spectral data of the reference light (Pt, Ne), the absolute wavelength λ A of the laser light is calculated (step S37). FIG. 8 shows how to obtain the absolute wavelength of the laser beam.

図8に示すように、ステップS51において、まず基準光及びレーザ光の分光データから、それぞれバックグラウンド計測データを差し引いてノイズ成分を除去する。すなわち、バックグラウンド計測データをBG(x)、Ptランプのスペクトル計測データをPt'(x)、エキシマレーザのスペクトル計測データをEx'(x)で表すと、PtランプのスペクトルはPt(x)=Pt'(x)−BG(x)、レーザ光のスペクトルはEx(x)=Ex'(x)−BG(x)で求められる。ここでxはCCD素子のch番号1〜1024を表す。   As shown in FIG. 8, in step S51, first, background measurement data is subtracted from the spectral data of the reference light and the laser light to remove noise components. That is, if the background measurement data is represented by BG (x), the spectrum measurement data of the Pt lamp is represented by Pt ′ (x), and the spectrum measurement data of the excimer laser is represented by Ex ′ (x), the spectrum of the Pt lamp is represented by Pt (x). = Pt ′ (x) −BG (x), and the spectrum of the laser beam is obtained by Ex (x) = Ex ′ (x) −BG (x). Here, x represents the channel numbers 1 to 1024 of the CCD element.

次いでステップS52において、Pt(波長Pt1)の検出範囲内でピーク位置(受光強度が最大の位置)を検出し、そのピーク位置が193.43690nm±ΔλPtの範囲内にあるか否かを判定する(ステップS53)。ここで、ΔλPtは、ピーク位置の誤差の許容範囲を表し、例えば5pm程度に設定しておく。検出したPtのピーク位置が上記範囲外である場合には、分光器が正常に動作していないかランプに異常が生じているものとして、エラー信号を発生する。ピーク位置が所定の範囲内である場合には、ステップS54において、2次関数補間演算によりピーク位置X1を計算する。次に、Ne(波長Pt2)の検出範囲内でピーク位置(受光強度が最大の位置)をサーチして、そのピーク位置が193.00345nm±ΔλNeの範囲内にあるか否かを判定する。ここで、ΔλNeは、ピーク位置の誤差の許容範囲を表し、例えば5pm程度に設定しておく。検出したNeのピーク位置が上記範囲外である場合には、分光器が正常に動作していないかランプに異常が生じているものとして、エラー信号を発生する。ピーク位置が上記範囲内にある場合には、ステップS57において、2次関数補間演算によりピーク位置X2を計算する。なお、ステップS54及びステップS57においてピーク位置の計算をより精度よく行うためには、ピーク位置近傍のデータを使用して2次関数補間演算、3次関数補間演算等の補間演算を適宜選択して行うことが好ましい。 Next, in step S52, a peak position (a position where the received light intensity is maximum) is detected within the detection range of Pt (wavelength Pt1), and it is determined whether or not the peak position is within the range of 193.43690 nm ± Δλ Pt ( Step S53). Here, Δλ Pt represents an allowable range of error of the peak position, and is set to about 5 pm, for example. If the detected peak position of Pt is outside the above range, an error signal is generated assuming that the spectrometer is not operating normally or that the lamp is abnormal. If the peak position is within the predetermined range, in step S54, the peak position X1 is calculated by quadratic function interpolation calculation. Next, the peak position (the position where the received light intensity is maximum) is searched within the detection range of Ne (wavelength Pt2), and it is determined whether or not the peak position is within the range of 193.00345 nm ± Δλ Ne . Here, Δλ Ne represents an allowable range of the peak position error, and is set to about 5 pm, for example. If the detected Ne peak position is outside the above range, an error signal is generated on the assumption that the spectrometer is not operating normally or the lamp is abnormal. If the peak position is within the above range, in step S57, the peak position X2 is calculated by quadratic function interpolation calculation. In order to calculate the peak position more accurately in step S54 and step S57, interpolation data such as quadratic function interpolation calculation, cubic function interpolation calculation, etc. is appropriately selected using data in the vicinity of the peak position. Preferably it is done.

次に、レーザ波長Exについても同様の手順でピーク位置を計算する。ステップS58において、レーザ光のピーク位置を検出し、ステップS59において、ピーク位置が所定の範囲内にあるか判断する。検出したピーク位置が所定の範囲内である場合には、ステップS60において、例えば2次関数補間演算を用いてピーク位置XExを計算する。 Next, the peak position is calculated in the same procedure for the laser wavelength Ex. In step S58, the peak position of the laser beam is detected, and in step S59, it is determined whether the peak position is within a predetermined range. If the detected peak position is within the predetermined range, in step S60, for example, the peak position XEx is calculated using a quadratic function interpolation calculation.

ステップS61において、計算して得られた各ピーク位置(X1、X2、XEx)から、下記に示す式(1)〜式(4)を用いて、レーザの実際の発振波長(絶対波長)λEx(=λ)を求める。

Figure 0003905111
In step S61, the actual oscillation wavelength (absolute wavelength) λ of the laser is calculated from the calculated peak positions (X1, X2, X Ex ) using the following equations (1) to (4). Ex (= λ A ) is obtained.
Figure 0003905111

ここで、β0はCCDの中心位置(座標原点)に回折光が戻る場合のグレーティング分光器の出射角であり、β1、β2は基準光源から発生した基準光の波長がそれぞれλ1、λ2の場合のグレーティング分光器の出射角、βExはエキシマレーザの場合のグレーティング分光器の出射角である。また、X1、X2は、基準光の波長λ1、λ2のそれぞれのスペクトルがCCD上に結像する位置の、CCD中心位置からの距離、XExはエキシマレーザのスペクトルがCCD上に結像する位置の、CCD中心位置からの距離、fはレンズの焦点距離を表す。 Here, β0 is the emission angle of the grating spectrometer when the diffracted light returns to the center position (coordinate origin) of the CCD, and β1 and β2 are the wavelengths when the wavelengths of the reference light generated from the reference light source are λ1 and λ2, respectively. exit angle of the grating spectrometer, the beta Ex is the emission angle of the grating spectrometer in the case of excimer laser. Further, X1, X2 are the positions where the wavelength λ1 of the reference light, each of the spectra of λ2 is focused on the CCD, the distance from the CCD center position, X Ex the position spectrum of the excimer laser is focused on the CCD , From the CCD center position, f represents the focal length of the lens.

図9を用いて具体的に説明すると、基準光(波長λ1)はグレーティングによって出射角β1で出射され、CCD中心位置からX1の距離の位置に結像する。同様に、基準光(波長λ2)はグレーティングによって出射角β2で出射され、CCD中心位置からX2の距離の位置に結像し、エキシマレーザ光はグレーティングによって出射角βExで出射され、CCD中心位置からXExの距離のところに結像する。図10に、CCD上に結像したPtランプの基準光及びエキシマレーザ光の位置とセンサ出力との関係を示す。 More specifically with reference to FIG. 9, the reference light (wavelength λ1) is emitted by the grating at an emission angle β1, and forms an image at a position X1 from the CCD center position. Similarly, the reference light (wavelength λ2) is emitted by the grating at the emission angle β2 and forms an image at a distance of X2 from the CCD center position, and the excimer laser light is emitted by the grating at the emission angle βEx , and the CCD center position. from forms an image at a distance of X Ex. FIG. 10 shows the relationship between the position of the reference light and excimer laser light of the Pt lamp imaged on the CCD and the sensor output.

再び図6を参照すると、ステップS38において、第2の基準光源を用いてコースエタロンとファインエタロンの干渉縞を検出する。一般に、粗い測定を行う場合にはコースエタロン型分光器が使用され、細かい測定を行う場合にはファインエタロン型分光器が使用される。ステップS39において、エキシマレーザによる干渉縞を検出し、ステップS40において、第2の基準光源及びエキシマレーザによる干渉縞からエキシマレーザの波長λを計算した後、ステップS41において、式Δλ=λ−λを用いてΔλを計算する。 Referring to FIG. 6 again, in step S38, interference fringes between the coarse etalon and the fine etalon are detected using the second reference light source. In general, a coarse etalon-type spectrometer is used for coarse measurement, and a fine etalon-type spectrometer is used for fine measurement. In step S39, the interference fringes by the excimer laser are detected. In step S40, the wavelength λ E of the excimer laser is calculated from the interference fringes by the second reference light source and the excimer laser. Then, in step S41, the equation Δλ A = λ E calculating a [Delta] [lambda] a using 1-? a.

以下に、第2の波長検出手段による波長検出サブルーチンについて説明する。
図7に示すように、第2の波長検出手段による波長検出サブルーチンが開始されると、ステップS11において、第2の基準光源を点灯し、ステップS12において、基準光源の発光が安定したか判断し、安定していない場合にはステップS11を安定するまで繰り返す。基準光源の発光が安定したら、第2の基準光によるコースエタロンの干渉縞又はファインエタロンの干渉縞の検出を行う(ステップS13)。次にエキシマレーザの発振を行い(ステップS14)、発振しない場合には発振するまでステップS13〜S14を繰り返す。発振した後は、ステップS15においてエキシマレーザによる干渉縞を検出する。次に、ステップS16において、第2の基準光及びレーザ光による干渉縞を用いて、レーザ光の波長λを計算する。ステップS17において、Δλ=λ−λの計算を行い、ステップS18において波長コントローラの目標発振波長を(Δλ+Δλ)だけシフトさせる。その後、ステップS14〜S18の操作を繰り返す。
The wavelength detection subroutine by the second wavelength detection means will be described below.
As shown in FIG. 7, when the wavelength detection subroutine by the second wavelength detection means is started, the second reference light source is turned on in step S11, and it is determined in step S12 whether the light emission of the reference light source is stable. If it is not stable, step S11 is repeated until it is stabilized. When the emission of the reference light source is stabilized, the coarse etalon interference fringe or the fine etalon interference fringe is detected by the second reference light (step S13). Next, the excimer laser is oscillated (step S14), and if not oscillated, steps S13 to S14 are repeated until oscillating. After the oscillation, interference fringes due to the excimer laser are detected in step S15. Next, in step S16, by using the interference fringes by the second reference light and laser light, to calculate the wavelength lambda E of the laser beam. In step S17, Δλ = λ T −λ E is calculated, and in step S18, the target oscillation wavelength of the wavelength controller is shifted by (Δλ + Δλ A ). Thereafter, the operations in steps S14 to S18 are repeated.

ここではPtランプの発振線193.00345nmと193.4369nmの組み合わせを使用する場合を記載したが、これ以外に193.00345nmと193.22433nmの組み合わせ、193.22433nmと193.4369nmの組み合わせ、193.74245nmと193.4369nmの組み合わせを用いて波長を検出しても良い。また、Ptランプ以外にAsランプの193.759nmと193.00345nmの輝線を使用しても良い。   Here, the case where the combination of the oscillation line 193.00345 nm and 193.4369 nm of the Pt lamp is used is described. The wavelength may be detected using a combination of 74245 nm and 193.4369 nm. In addition to the Pt lamp, emission lines of 193.759 nm and 193.00345 nm of an As lamp may be used.

以上の操作において、第1の波長検出手段によってレーザ光を分光する時間と同一時刻に第2の波長検出手段によってラインセンサ上に形成された干渉縞の位置を計測し、その位置を第1の波長検出手段によって求められた絶対波長の値で校正すれば、様々な要因によりエタロンの特性が変化したとしても正しい絶対波長に再校正することができる。なお、エタロンの特性変化は時間的に非常に緩やかに変化する現象であり、レーザ光の波長制御に悪影響を及ぼすようなレベルは数ヶ月間以上かかる。したがって、そのようなレベルに達する前に、例えば数週間から1ヶ月ごとに、第2の波長検出手段を用いて再校正する作業を実施すればよい。   In the above operation, the position of the interference fringes formed on the line sensor by the second wavelength detecting means is measured at the same time as the time for splitting the laser beam by the first wavelength detecting means, and the position is determined as the first time. If calibration is performed with the absolute wavelength value obtained by the wavelength detection means, even if the characteristics of the etalon change due to various factors, it can be recalibrated to the correct absolute wavelength. The change in the characteristics of the etalon is a phenomenon that changes very slowly with time, and a level that adversely affects the wavelength control of the laser light takes several months or more. Therefore, before reaching such a level, for example, every few weeks to every month, recalibration using the second wavelength detection means may be performed.

本発明においては、レーザ光のスペクトルと、基準光源のスペクトルとを同時に計測することもできる。第1の実施形態に係る波長検出、制御方法においては、まず第1の基準光源であるPtランプのスペクトルを計測し、次にエキシマランプレーザ光のスペクトルを計測したが、これは同時にPtランプのスペクトルとレーザ光のスペクトルとを計測すると、レーザ光の波長がPtランプの発光線と一致する場合には計測できなくなるためである。ところが、計測可能なレーザ光の波長領域をPtランプの発光線以外の部分のみに限定すれば、Ptランプのスペクトルとエキシマレーザ光のスペクトルとを同時に計測することができる。この方法によれば、Ptランプのスペクトルとレーザ光のスペクトルとを計測する計測時間のずれによる分光器性能の変動の影響を避けることができる。   In the present invention, the spectrum of the laser beam and the spectrum of the reference light source can be measured simultaneously. In the wavelength detection and control method according to the first embodiment, first, the spectrum of the Pt lamp, which is the first reference light source, is measured, and then the spectrum of the excimer lamp laser light is measured. This is because when the spectrum and the spectrum of the laser beam are measured, the measurement cannot be performed when the wavelength of the laser beam matches the emission line of the Pt lamp. However, if the wavelength region of the laser beam that can be measured is limited to only the portion other than the emission line of the Pt lamp, the spectrum of the Pt lamp and the spectrum of the excimer laser beam can be measured simultaneously. According to this method, it is possible to avoid the influence of fluctuations in spectroscope performance due to a shift in measurement time for measuring the spectrum of the Pt lamp and the spectrum of the laser beam.

以下に、第1の波長検出手段において、グレーティングによる波長の検出と、第1の基準光の波長の計測とを同時に行う本発明の第2の実施形態について説明する。図11は、本発明の第2の実施形態に係る波長検出方法を説明するためのフローチャートである。
第1の波長検出手段による波長検出を開始する際に、ステップS120において、ヒータに電流を供給して第1の波長検出手段を加熱し、温度コントロールを開始する。ステップS121において、第1の波長検出手段が所定の温度範囲内にあるか判断し、所定の温度範囲内にない場合には、所定の温度範囲内となるように安定するまで待ってから、ステップS122へ移行する。第1の波長検出手段が所定の温度範囲内である場合には、ステップ122において、第1の基準光源のシャッタを閉じる。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in which the first wavelength detection means simultaneously detects the wavelength by the grating and measures the wavelength of the first reference light. FIG. 11 is a flowchart for explaining a wavelength detection method according to the second embodiment of the present invention.
When starting the wavelength detection by the first wavelength detecting means, in step S120, a current is supplied to the heater to heat the first wavelength detecting means, and temperature control is started. In step S121, it is determined whether the first wavelength detecting means is within a predetermined temperature range. If the first wavelength detecting means is not within the predetermined temperature range, the process waits until the first wavelength detecting means is stabilized within the predetermined temperature range, and then the step. The process proceeds to S122. If the first wavelength detection means is within the predetermined temperature range, the shutter of the first reference light source is closed at step 122.

次に、ステップS123において、過去の発光時間の合計から第1の基準光源が寿命に達したか判断し、寿命に達していない場合には、第2の基準光源の電源を入れる(ステップS124)。ステップS125において、第1の基準光源の電源を入れてから発光が安定するまでの所定時間が経過したか判断する。所定時間に満たない場合には所定時間が超えるまでステップS125を繰り返して待つ。所定時間を超えた場合には、バックグラウンドを計測しておく(ステップS126)。ステップS127において、第1の基準光源のシャッタを開き、ビームスプリッタを移動して光路をクローズにする(ステップS128)。   Next, in step S123, it is determined whether the first reference light source has reached the end of life from the total of the past light emission times. If the life has not been reached, the second reference light source is turned on (step S124). . In step S125, it is determined whether a predetermined time has elapsed from when the first reference light source is turned on until the light emission is stabilized. If the predetermined time is not reached, step S125 is repeated until the predetermined time is exceeded. If the predetermined time is exceeded, the background is measured (step S126). In step S127, the shutter of the first reference light source is opened, the beam splitter is moved, and the optical path is closed (step S128).

ステップS129において、エキシマレーザ光の目標発振波長が波長測定範囲内にあるか判定し、測定範囲内にない場合、例えば図13(b)に示すような場合には、エキシマレーザの発振波長を測定範囲内に移動させる(ステップS130)。例えば図13(a)に示すように測定範囲内にある場合には、ステップS131において、エキシマレーザを発振させ、ステップS132において、グレーティング型分光器を用いて、第1の基準光源とエキシマレーザ光のスペクトルとを同時に計測する。その後、第1の基準光源のシャッタを閉じて(ステップS133)、第1の基準光源の電源を切る(ステップS134)。ステップS135において、第1の基準光源の点灯時間を加算し、ビームスプリッタを移動して光路をオープンにする(ステップS136)。   In step S129, it is determined whether the target oscillation wavelength of the excimer laser beam is within the wavelength measurement range. If it is not within the measurement range, for example, as shown in FIG. 13B, the excimer laser oscillation wavelength is measured. Move within the range (step S130). For example, when it is within the measurement range as shown in FIG. 13A, the excimer laser is oscillated in step S131, and in step S132, the first reference light source and the excimer laser beam are used by using a grating type spectrometer. And simultaneously measure the spectrum. Thereafter, the shutter of the first reference light source is closed (step S133), and the power of the first reference light source is turned off (step S134). In step S135, the lighting time of the first reference light source is added, and the beam splitter is moved to open the optical path (step S136).

ステップS137において、レーザ光の絶対波長λを求め、ステップS138において、第2の基準光源によるコースエタロンとファインエタロンの干渉縞を検出する。次に、ステップS139において、エキシマレーザ光による干渉縞を検出する。ステップS140において、第2の基準光及びエキシマレーザ光による干渉縞を求めて、これからエキシマレーザの発振波長λを計算により求める。その後、式Δλ=λ−λからΔλを求める。 In step S137, the absolute wavelength λ A of the laser beam is obtained, and in step S138, interference fringes of coarse etalon and fine etalon by the second reference light source are detected. Next, in step S139, interference fringes due to excimer laser light are detected. In step S140, interference fringes by the second reference light and the excimer laser light are obtained, and the oscillation wavelength λ E of the excimer laser is obtained by calculation. Then, determine the Δλ A from the equation Δλ A = λ EA.

次に、本発明の第の実施形態に係るレーザ装置について説明する。
14に、本発明に係る第の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。図14において、波長狭帯域化部31によって狭帯域化されたレーザ光は、ウインド2からレーザチャンバ1内に進入し、増幅されたレーザ光がレーザチャンバ1からウインド3を通過し、レーザ共振器の外部に出力される。ウインド3から出射したレーザ光は、第2の波長検出手段51の方へ出射される。
Next, a laser device according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 shows the configuration of a laser apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 14 , the laser beam narrowed by the wavelength narrowing unit 31 enters the laser chamber 1 from the window 2, and the amplified laser light passes through the window 3 from the laser chamber 1 to form a laser resonator. Is output outside of. The laser beam emitted from the window 3 is emitted toward the second wavelength detection means 51.

ウインド3から出射したレーザ光は、第2の波長検出手段51内に配置されたビームスプリッタ71によって第1の方向(図中右側)と第2の方向(図中下側)とに分割される。ビームスプリッタ71を第1の方向に通過したレーザ光は、ビームスプリッタ6によって第1の方向(図中右側)と第3の方向(図中下側)とに分割され、ビームスプリッタ6を第1の方向に通過したレーザ光は、レーザ装置の出力光として露光器に入射する。ここで、第2の波長検出手段51は、ファインエタロン型分光器のみを含み、コースエタロン型分光器は含まない。したがって、ビームスプリッタ71によって第2の方向に反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ71の下方に配置されたファインエタロン型分光器72に入射する。また、ビームスプリッタ6によって第3の方向に反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ6の下方に配置された部分反射ミラー9を透過して、部分反射ミラー9によって反射された第1の基準光と共にグレーティング型分光器14に入射する。   The laser light emitted from the window 3 is divided into a first direction (right side in the figure) and a second direction (lower side in the figure) by a beam splitter 71 arranged in the second wavelength detection means 51. . The laser beam that has passed through the beam splitter 71 in the first direction is divided by the beam splitter 6 into a first direction (right side in the figure) and a third direction (lower side in the figure). The laser light that has passed in the direction of is incident on the exposure device as output light of the laser device. Here, the second wavelength detecting means 51 includes only a fine etalon type spectrometer, and does not include a coarse etalon type spectrometer. Accordingly, the laser light reflected in the second direction by the beam splitter 71 is incident on the fine etalon spectrometer 72 disposed below the beam splitter 71. The laser beam reflected in the third direction by the beam splitter 6 passes through the partial reflection mirror 9 disposed below the beam splitter 6 and is combined with the first reference light reflected by the partial reflection mirror 9. The light enters the grating type spectrometer 14.

以下に図14に示すレーザ装置を用いて、波長検出、制御を行う方法について説明する。ただし、グレーティング型分光器14としては、図1に示すものと同一の構成のものを使用し、ファインエタロン型分光器72においては、FSRが通常の10pmよりも小さい2pmのエタロンと、焦点距離が300mmのレンズを使用し、CCDセンサとしては、画素サイズが25ミクロン、画素数が512chのものを使用した。本実施形態によれば、図1に示すレーザ装置において使用するエタロンのFSRよりも小さい値のものを使用することが可能となるので、高分解能に優れた波長検出を行うことができるというメリットがある。 Hereinafter, a method for performing wavelength detection and control using the laser apparatus shown in FIG. 14 will be described. However, the grating-type spectrometer 14 has the same configuration as that shown in FIG. 1, and the fine etalon-type spectrometer 72 has a 2 pm etalon with an FSR smaller than the usual 10 pm and a focal length. A 300 mm lens was used, and a CCD sensor having a pixel size of 25 microns and a number of pixels of 512 ch was used. According to the present embodiment, a value smaller than the etalon FSR used in the laser apparatus shown in FIG. 1 can be used, so that it is possible to perform wavelength detection with high resolution. is there.

15〜図17に、本発明の第の実施形態に係る波長検出方法のフローチャートを示す。ここでは、1パルスごとにファインエタロン型分光器を用いて波長検出を行い、数パルス(N個)ごとにグレーティング型分光器を用いて波長検出を行う。
15に示すように、まず、ステップS91において、カウンタをリセットする。次にファインエタロン型分光器による波長計測サブルーチン(図16)を開始する(ステップS92)。図16に示すように、ステップS101において、エキシマレーザによる干渉縞を検出し、現在の干渉縞の位置と前回の干渉縞の位置Xとを比較して波長位置の移動量を求め、これから、現在の波長λを算出する(ステップS102)。次に、ステップS103において、ターゲットとする目標発振波長λを求め、目標発振波長との差Δλ=λ−λを計算する。次に波長コントローラの制御波長をΔλだけ変更する。
FIGS. 15 to 17 show flowcharts of the wavelength detection method according to the third embodiment of the present invention. Here, wavelength detection is performed using a fine etalon type spectrometer every pulse, and wavelength detection is performed using a grating type spectrometer every several pulses (N).
As shown in FIG. 15 , first, in step S91, the counter is reset. Next, a wavelength measurement subroutine (FIG. 16 ) by the fine etalon type spectrometer is started (step S92). As shown in FIG. 16, in step S101, detects the interference fringes by the excimer laser, determine the amount of movement of the wavelength position by comparing the position X A of the position and the previous fringes current interference fringes, from which The current wavelength λ N is calculated (step S102). Next, in step S103, a target oscillation wavelength λ T as a target is obtained, and a difference Δλ = λ T −λ N from the target oscillation wavelength is calculated. Next, the control wavelength of the wavelength controller is changed by Δλ.

再び図15を参照すると、ステップS93において、干渉縞の位置Xiを保存する。ステップS94において、グレーティング型分光器の露光を開始し、カウント数を1つ増加させる(ステップS95)。次に、カウント数Cntが所定のカウント数Nを超えたか否か判断し(ステップS96)、所定のカウント数を超えていない場合にはステップS92に戻り、ステップS92からS96の操作を繰り返す。カウント数が所定のカウント数を超えた場合には、グレーティング型分光器の露光を停止し(ステップS97)、干渉縞の位置Xi(i=0、…、N−1)から平均的な位置Xを計算により求める。なお、この時点においては、位置Xに相当する波長は未知である。 Referring to FIG. 15 again, in step S93, the interference fringe position Xi is stored. In step S94, exposure of the grating type spectroscope is started and the count is incremented by one (step S95). Next, it is determined whether or not the count number Cnt has exceeded the predetermined count number N (step S96). If the predetermined count number has not been exceeded, the process returns to step S92, and the operations from step S92 to S96 are repeated. When the count number exceeds the predetermined count number, exposure of the grating-type spectrometer is stopped (step S97), and the average position X from the interference fringe position Xi (i = 0,..., N−1) is stopped. A is calculated. Incidentally, in this time, the wavelength corresponding to the position X A is unknown.

次に、ステップS99において、グレーティング型分光器及び第1の基準光源による波長計測サブルーチンを開始する。図17に示すように、ステップS111において、露光されたスペクトル波形から、エキシマレーザ光のスペクトル部分及び第1の基準光源から出力される基準光のスペクトル部分を切り出す。次に、ステップS112において、レーザ光の絶対波長λを計算し、ステップS113において、目標発振波長λとの差Δλ=λ−λを計算する。ステップS114において、波長コントローラの制御波長をΔλだけ変更する。
再び図15を参照すると、ステップS100において、ステップS112にて算出した絶対波長λを、干渉縞の位置Xに相当する波長とする。これにより、グレーティング型分光器によって測定した基準光の絶対波長を基準としながら、レーザ光の波長をパルスごとに制御することが可能となる。
Next, in step S99, a wavelength measurement subroutine by the grating type spectroscope and the first reference light source is started. As shown in FIG. 17 , in step S111, the spectral portion of the excimer laser light and the spectral portion of the reference light output from the first reference light source are cut out from the exposed spectral waveform. Next, in step S112, the absolute wavelength λ A of the laser beam is calculated, and in step S113, a difference Δλ = λ T −λ A from the target oscillation wavelength λ T is calculated. In step S114, the control wavelength of the wavelength controller is changed by Δλ.
Referring again to Figure 15, at step S100, the absolute wavelength lambda A calculated in step S112, the wavelength corresponding to the position X A of the interference fringes. This makes it possible to control the wavelength of the laser light for each pulse while using the absolute wavelength of the reference light measured by the grating spectrometer as a reference.

ところで、図1又は図14に示すレーザ装置を使用して、第1の波長検出手段が正常に機能しているか否かを判断することもできる。すなわち、第1の基準光源(Ptランプ)の波長として、既知の3つの発光線を用い、この内の2つを基準波長とし、もう1つをエキシマレーザ光の波長とみなして計測を実施する。計測された波長がPtランプの波長と同一であれば、第1の波長検出手段が正常に機能していると判断することができる。 However, using a laser apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 14, it is also possible first wavelength detecting means determines whether or not functioning properly. That is, measurement is performed by using three known light emission lines as the wavelength of the first reference light source (Pt lamp), assuming that two of these are the reference wavelengths and the other is the wavelength of the excimer laser light. . If the measured wavelength is the same as the wavelength of the Pt lamp, it can be determined that the first wavelength detecting means is functioning normally.

本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明のレーザ装置に用いられるグレーティングを含む波長検出手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wavelength detection means containing the grating used for the laser apparatus of this invention. (a)は誘電多層膜を形成したミラーの分光反射率と波長との関係を示す図であり、(b)は誘電多層膜を形成したミラーによって4回反射された場合の分光反射率と波長との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the spectral reflectance and wavelength of the mirror which formed the dielectric multilayer film, (b) is the spectral reflectance and wavelength at the time of reflecting 4 times by the mirror which formed the dielectric multilayer film. It is a figure which shows the relationship. 本発明の第1の実施形態に係る波長検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the wavelength detection method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長検出方法において、第1の波長検出手段による波長検出方法(前半)を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a wavelength detection method (first half) by a first wavelength detection unit in the wavelength detection method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長検出方法において、第1の波長検出手段による波長検出方法(後半)を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a wavelength detection method (second half) by a first wavelength detection unit in the wavelength detection method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長検出方法において、第2の波長検出手段による波長検出方法を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a wavelength detection method by a second wavelength detection unit in the wavelength detection method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長検出方法において、絶対波長を求める方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method of calculating | requiring an absolute wavelength in the wavelength detection method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. グレーティングとこれにより回折されCCDセンサ上に結像したレーザ光と基準光の像を示す図である。It is a figure which shows the image of the laser beam and reference light which were diffracted by this and imaged on the CCD sensor. CCDセンサ上に結像した基準光とレーザ光の位置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of the reference light imaged on the CCD sensor, and a laser beam. 本発明の第2の実施形態に係る波長検出方法(前半)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the wavelength detection method (first half) which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る波長検出方法(後半)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the wavelength detection method (latter half) which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)は波長検出方法を実施する際に、エキシマレーザ光のスペクトルが測定範囲内に存在する場合を示す図であり、(b)は測定範囲内に存在しない場合を示す図である。(A) is a figure which shows the case where the spectrum of an excimer laser beam exists in a measurement range when implementing a wavelength detection method, (b) is a figure which shows the case where it does not exist in a measurement range. 本発明の第の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第の実施形態に係る波長検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the wavelength detection method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第の実施形態に係る波長検出方法において、第2の波長検出手段による波長検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the wavelength detection method by the 2nd wavelength detection means in the wavelength detection method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第の実施形態に係る波長検出方法において、第1の波長検出手段による波長検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the wavelength detection method by the 1st wavelength detection means in the wavelength detection method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来のレーザ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional laser apparatus. レーザ装置に使用されるモニタエタロンの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the monitor etalon used for a laser apparatus. レーザ装置に使用されるグレーティング型分光器の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the grating type | mold spectrometer used for a laser apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1、100 レーザチャンバ
2、3、101、102 ウインド
4、5、6、71 ビームスプリッタ
7、8、9、73、104、432 部分反射ミラー
10 第2の基準光源
11 第1の基準光源
12 コースエタロン型分光器
13 ファインエタロン型分光器
14、69、440 グレーティング型分光器
15 波長コントローラ
16 ドライバ
30、31、130 狭帯域化部
50、51 第2の波長検出手段
60、61 第1の波長検出手段
62、446 グレーティング
63 レンズ
64〜66、72、73
67 スリット
68 CCDセンサ
71 移動ステージ
74 第1の基準光源
75 干渉フィルタ(193nmフィルタ)
76 シャッタ
103 フロントミラー
105 基準光源
108 波長コントローラ
109 ドライバ
244、245 凹面ミラー
246、443 ミラー
62、446 グレーティング
430 モニタエタロン
431 拡散板
442、445、447 凹面鏡
444 入射スリット
448、449 入射スリット像
450 光位置センサ
451 入射光学系
452 焦点面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Laser chamber 2, 3, 101, 102 Window 4, 5, 6, 71 Beam splitter 7, 8, 9, 73, 104, 432 Partial reflection mirror 10 2nd reference light source 11 1st reference light source 12 Course Etalon type spectrometer 13 Fine etalon type spectrometer 14, 69, 440 Grating type spectrometer 15 Wavelength controller 16 Driver 30, 31, 130 Narrow band part 50, 51 Second wavelength detection means 60, 61 First wavelength detection Means 62, 446 Grating 63 Lens 64 to 66, 72, 73
67 Slit 68 CCD sensor 71 Moving stage 74 First reference light source 75 Interference filter (193 nm filter)
76 Shutter 103 Front mirror 105 Reference light source 108 Wavelength controller 109 Driver 244, 245 Concave mirror 246, 443 Mirror 62, 446 Grating 430 Monitor etalon 431 Diffuser plate 442, 445, 447 Concave mirror 444 Incident slit 448, 449 Incident slit image 450 Optical position Sensor 451 Incident optical system 452 Focal plane

Claims (18)

レーザ発振器と、
第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含み、前記第1の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第1の波長検出手段と、
第2の基準光源及びエタロン型分光器を含み、前記第2の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第2の波長検出手段と、
前記レーザ発振器を発振させて、前記第1の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値と前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値との差を算出して記憶し、その後に前記レーザ発振器を発振させたときに前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値とレーザ光目標波長との差へ更に記憶した前記差を加算することにより、前記エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正する制御手段と、
を具備するレーザ装置。
A laser oscillator;
A first wavelength detector that includes a first reference light source and a grating-type spectrometer, and detects the wavelength of the laser light output from the laser oscillator based on the wavelength of the reference light output from the first reference light source; Means,
A second wavelength detector that includes a second reference light source and an etalon-type spectrometer and detects the wavelength of the laser light output from the laser oscillator based on the wavelength of the reference light output from the second reference light source; Means,
Oscillating the laser oscillator to calculate and store the difference between the laser light wavelength detection value obtained by the first wavelength detection means and the laser light wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means; By adding the stored difference to the difference between the laser light wavelength detection value obtained by the second wavelength detecting means and the laser light target wavelength when the laser oscillator is oscillated to the etalon type spectroscope Control means for correcting an error in the wavelength detection value of the laser beam obtained by the second wavelength detection means caused by a change in the film thickness of the reflective film coated thereon;
A laser apparatus comprising:
レーザ発振器と、
第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含み、前記第1の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第1の波長検出手段と、
エタロン型分光器を含み、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出する第2の波長検出手段と、
前記第1の波長検出手段によって得られる前記基準光と前記レーザ光の検出結果に基づいて前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を算出し、そのレーザ光を前記エタロン型分光器に入力したときの干渉縞の位置を基準となる干渉縞位置として記憶し、その後に前記レーザ発振器を発振させたときに前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光の干渉縞位置と前記基準となる干渉縞位置との差から得るレーザ光発振波長の値とレーザ光目標波長との差を計算することにより、前記エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正する制御手段と、
を具備するレーザ装置。
A laser oscillator;
A first wavelength detector that includes a first reference light source and a grating-type spectrometer, and detects the wavelength of the laser light output from the laser oscillator based on the wavelength of the reference light output from the first reference light source; Means,
A second wavelength detecting means that includes an etalon-type spectrometer and detects the wavelength of the laser beam output from the laser oscillator;
The wavelength of the laser beam output from the laser oscillator is calculated based on the detection result of the reference beam and the laser beam obtained by the first wavelength detector, and the laser beam is input to the etalon-type spectrometer. The position of the interference fringe is stored as a reference interference fringe position, and when the laser oscillator is subsequently oscillated, the interference fringe position of the laser light obtained by the second wavelength detection means and the reference interference By calculating the difference between the value of the laser light oscillation wavelength obtained from the difference from the fringe position and the laser light target wavelength, the second result caused by the change in the thickness of the reflective film coated on the etalon-type spectrometer is obtained. Control means for correcting an error in the laser light wavelength detection value obtained by the wavelength detection means;
A laser apparatus comprising:
前記制御手段が、前記エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚が前記エタロン型分光器が設置されている雰囲気中の湿度の影響により変化することによって生ずる前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正する、請求項1又は2記載のレーザ装置。The second wavelength detecting means generated when the control means changes the film thickness of the reflective film coated on the etalon-type spectrometer due to the influence of humidity in the atmosphere where the etalon-type spectrometer is installed. The laser apparatus according to claim 1, wherein an error in the detected value of the laser light wavelength obtained by the correction is corrected. 前記レーザ発振器が、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を狭帯域化する狭帯域化手段を含み、
前記制御手段が、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を目標波長に近付けるように前記狭帯域化手段を制御する、請求項1〜3のいずれか1項記載のレーザ装置。
The laser oscillator includes a narrowing means for narrowing a laser beam output from the laser oscillator,
Said control means controls said narrowing means to approach the wavelength of the laser beam output from the laser oscillator to the target wavelength, the laser device according to any one of claims 1-3.
前記第1の波長検出手段が、前記第1の基準光源から出力される第1の基準光をフィルタリングするために、波長バンドパス特性を有する干渉フィルタ又は誘電体多層膜を使用したミラーを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載のレーザ装置。   The first wavelength detection means includes a mirror using an interference filter or a dielectric multilayer film having a wavelength bandpass characteristic in order to filter the first reference light output from the first reference light source. The laser apparatus of any one of Claims 1-4. 前記第2の波長検出手段が、精度の異なる検出を行う複数のエタロン型分光器を含む、請求項1記載のレーザ装置。   The laser apparatus according to claim 1, wherein the second wavelength detection unit includes a plurality of etalon spectrometers that perform detection with different accuracy. 前記グレーティング型分光器が、温度制御手段を有する密閉した筐体内に配置されている、請求項1〜6のいずれか1項記載のレーザ装置。   The laser device according to any one of claims 1 to 6, wherein the grating-type spectrometer is disposed in a sealed housing having a temperature control means. 前記第1又は第2の基準光源が、Ptランプ、Ne封入Ptランプ、及び、Asランプからなる群から選ばれた1つであり、前記第1又は第2の基準光源から出力される既知の2つの発光線が基準波長として用いられる、請求項1〜7のいずれか1項記載のレーザ装置。   The first or second reference light source is one selected from the group consisting of a Pt lamp, a Ne-enclosed Pt lamp, and an As lamp, and is a known output from the first or second reference light source. The laser device according to claim 1, wherein two emission lines are used as a reference wavelength. 前記第1の基準光源から出力される既知の3つの発光線の内の2つを前記第1の基準光源から出力される基準光の替わりに用い、前記第1の基準光源から出力される既知の3つの発光線の内のもう1つを前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の替わりに用いて、その波長を計測することにより、前記第1の波長検出手段が正常に機能しているか否かを自己診断する、請求項1記載のレーザ装置。   Two of the three known light emission lines output from the first reference light source are used in place of the reference light output from the first reference light source, and the known output from the first reference light source is used. Whether the first wavelength detecting means is functioning normally by measuring the wavelength by using the other of the three emission lines instead of the laser beam output from the laser oscillator. The laser device according to claim 1, wherein self-diagnosis is performed. 第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含む第1の波長検出手段を用いて、前記第1の基準光源から出力される基準光の波長とレーザ発振器を発振させることで前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長とを検出するステップ(a)と、
第2の基準光源及びエタロン型分光器を含む第2の波長検出手段を用いて、前記第2の基準光源から出力される基準光の波長と前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長とを検出するステップ(b)と、
ステップ(a)において得られるレーザ光波長検出値とステップ(b)において得られるレーザ光波長検出値との差を算出して記憶し、その後に前記レーザ発振器を発振させたときに前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値とレーザ光目標波長との差に対して記憶した前記差を加算することにより、前記エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正するステップ(c)と、
を具備する波長検出方法。
Using the first wavelength detection means including the first reference light source and the grating type spectrometer, the wavelength of the reference light output from the first reference light source and the laser oscillator are oscillated to output from the laser oscillator. Detecting the wavelength of the laser beam to be detected;
Using the second wavelength detection means including a second reference light source and an etalon-type spectrometer, the wavelength of the reference light output from the second reference light source and the wavelength of the laser light output from the laser oscillator Detecting step (b);
The difference between the laser light wavelength detection value obtained in step (a) and the laser light wavelength detection value obtained in step (b) is calculated and stored, and then the second laser oscillator is oscillated when the laser oscillator is oscillated. By adding the stored difference to the difference between the laser light wavelength detection value obtained by the wavelength detection means and the laser light target wavelength, the change in the thickness of the reflective film coated on the etalon-type spectrometer A step (c) of correcting an error in the laser light wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means that occurs;
A wavelength detection method comprising:
第1の基準光源及びグレーティング型分光器を含む第1の波長検出手段を用いて、前記第1の基準光源から出力される基準光の波長に基づいて、レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を検出するステップ(a)と、
そのレーザ光をエタロン型分光器を含む第2の波長検出手段に入力したときの干渉縞の位置を基準となる干渉縞位置として記憶するステップ(b')と、
その後に前記レーザ発振器を発振させたときに前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光の干渉縞位置と前記基準となる干渉縞位置との差から得るレーザ光発振波長の値とレーザ光目標波長との差を計算することにより、前記エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚の変化によって生ずる前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正するステップ(c)と、
を具備する波長検出方法。
The wavelength of the laser light output from the laser oscillator based on the wavelength of the reference light output from the first reference light source using the first wavelength detection means including the first reference light source and the grating type spectrometer. Detecting step (a);
Storing the position of the interference fringes when the laser light is input to the second wavelength detection means including the etalon-type spectrometer as a reference interference fringe position (b ′);
Thereafter, when the laser oscillator is oscillated, the value of the laser light oscillation wavelength obtained from the difference between the interference fringe position of the laser light obtained by the second wavelength detecting means and the reference interference fringe position and the laser light target A step of correcting an error in a laser light wavelength detection value obtained by the second wavelength detection means caused by a change in the film thickness of the reflective film coated on the etalon spectroscope by calculating a difference from the wavelength. (C),
A wavelength detection method comprising:
ステップ(c)が、前記エタロン型分光器にコートされている反射膜の膜厚が前記エタロン型分光器が設置されている雰囲気中の湿度の影響により変化することによって生ずる前記第2の波長検出手段によって得られるレーザ光波長検出値の誤差を補正するステップである、請求項10又は11記載の波長検出方法。Step (c) is the second wavelength detection that occurs when the film thickness of the reflective film coated on the etalon spectrometer changes due to the influence of humidity in the atmosphere in which the etalon spectrometer is installed. The wavelength detection method according to claim 10 or 11, which is a step of correcting an error in a laser beam wavelength detection value obtained by the means. ステップ()が、前記第1の波長検出手段を用いて、前記第1の基準光源から出力される既知の2つの発光線と前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長とを検出することによりレーザ光の絶対波長を求めることを含み、
ステップ(c)が、前記第2の波長検出手段を用いて得られた検出結果に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を目標波長に近付けるようにレーザ光の波長制御を行うことを含む、請求項10記載の波長検出方法。
The step ( a ) uses the first wavelength detection means to detect two known light emission lines output from the first reference light source and the wavelength of the laser light output from the laser oscillator. includes Rukoto the absolute wavelength of laser light by,
Step (c) performs wavelength control of the laser beam so that the wavelength of the laser beam output from the laser oscillator approaches the target wavelength based on the detection result obtained by using the second wavelength detector. The wavelength detection method of Claim 10 including this.
ステップ(a)における検出結果に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を目標波長に近付けるように粗調整を行うステップをさらに具備し、
ステップ(c)が、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長を目標波長にさらに近付けるように微調整を行うことを含む、請求項10〜1のいずれか1項記載の波長検出方法。
Based on the detection result in step (a), the method further comprises a step of performing rough adjustment so that the wavelength of the laser light output from the laser oscillator approaches a target wavelength,
Step (c) comprises performing a further close as to fine-tune the wavelength of the laser beam outputted from the laser oscillator to the target wavelength, claim 1:10 3 any one wavelength detection method according to.
ステップ(b)が、複数のエタロン型分光器を含む第2の波長検出手段を用いて精度の異なる検出を行うことを含む、請求項10記載の波長検出方法。   The wavelength detection method according to claim 10, wherein step (b) includes performing detection with different accuracy using second wavelength detection means including a plurality of etalon-type spectrometers. ステップ(a)の前に、グレーティング型分光器を所定温度に調整しておくステップをさらに具備する請求項10〜15のいずれか1項記載の波長検出方法。   The wavelength detection method according to any one of claims 10 to 15, further comprising a step of adjusting the grating spectrometer to a predetermined temperature before step (a). ステップ(a)が、前記第1の基準光源から出力される基準光の波長と前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の波長とを同時に検出することを含む、請求項10〜16のいずれか1項記載のレーザ光の波長検出方法。   The step (a) includes simultaneously detecting the wavelength of the reference light output from the first reference light source and the wavelength of the laser light output from the laser oscillator. 4. A method for detecting the wavelength of laser light according to item. 前記第1の基準光源から出力される既知の3つの発光線の内の2つを前記第1の基準光源から出力される基準光の替わりに用い、前記第1の基準光源から出力される既知の3つの発光線の内のもう1つを前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の替わりに用いて、その波長を計測することにより、前記第1の波長検出手段が正常に機能しているか否かを自己診断するステップをさらに具備する、請求項10記載の波長検出方法。   Two of the three known light emission lines output from the first reference light source are used in place of the reference light output from the first reference light source, and the known output from the first reference light source is used. Whether the first wavelength detecting means is functioning normally by measuring the wavelength by using the other of the three emission lines instead of the laser beam output from the laser oscillator. The wavelength detection method according to claim 10, further comprising a step of self-diagnosis.
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