JP4334261B2 - 露光用2ステージレーザ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は発振段レーザと増幅段レーザを有する露光用の2ステージレーザ装置に関し、特に、増幅後のレーザパラメータを安定化することができる露光用2ステージレーザ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、露光用エキシマレーザ、フッ素分子レーザにおいては、露光機のスループット向上および均一な超微細加工実現のため、高出力化と超狭帯域化が同時に要求され続けている。
第一の要請である高出力化のためには、1パルスあたりのエネルギーを増加させる方法、あるいは低パルスエネルギーだが繰返し周波数を増加させる方法がある。
第二の要請である超狭帯域化は、通常プリズムとグレーティングで構成されるLNM(Line Narrow Module: 狭帯域化モジュール) の高分解能化や、特許文献1に記載されるようなレーザパルスのロングパルス化等による方法がある。
しかしながらLNMの高分解能化やロングパルス化による超狭帯域化は、一般的に光学的ロスを増加させる等、パルスエネルギー低下を招く。つまり狭帯域化とパルスエネルギーはトレードオフの関係にある。
繰り返し周波数増加に関しても、4kHzを超える繰り返し周波数はCoO(Cost of operation )の観点より技術的ハードルが高い。そのため、1台のレーザにおいて超狭帯域化を維持したまま、繰り返し周波数増加によって高出力化するにはおのずと限界がある。
【0003】
そこで超狭帯域化とパルスエネルギーとのトレードオフ関係をなくし、両要請を同時に満足させるため、2台のレーザを用いた同期レーザ装置(以下では、2ステージレーザ装置という)が、例えば、特許文献2等で提案されている。
1台目の発振段レーザは低パルスエネルギーながら超狭帯域化スペクトルをもつ。2台目の増幅段レーザにおいて、発振段レーザの超狭帯域化スペクトルを維持したままパルスエネルギーのみ増幅する。この方法は2台目の増幅段レーザにLNMなどの光学的ロスを含まないため、非常にレーザ発振効率が高い。この2ステージレーザ装置により所望の超狭帯域化スペクトル、出力を得ることが可能となる。所望の出力はパルスエネルギーと繰り返し周波数の積で補償される。たとえば次世代ArFエキシマレーザに要求されるスペクトルおよび出力は、<0. 25pm(FWHM) 、>40W(@4kHz)である。
露光光学系のダメージを低減するため、レーザパルスとしては低ピークパワーが望ましくロングパルス化が、高出力化の要請により高繰返し化が求められる。
【0004】
上記した2ステージレーザ装置の形態としてはアンプ側に共振器ミラーを設けないMOPA方式と共振器ミラーを設けるMOPO方式とに大別される。
2ステージレーザ装置の構成例を、図18、図19に示す。
図18はMOPA方式の従来の2ステージレーザ装置の構成例を示し、図19はMOPO方式における増幅段レーザの構成例を示す。なお、図19の発振段レーザには、例えば、図18に示す発振段レーザと同様のものが用いられる。図18、図19は、レーザ装置を上方から見た場合の概要図である。
図18において、発振段レーザ1から放出されるレーザビームはレーザ装置のシードレーザビーム(種レーザビーム)としての機能を有する。増幅段レーザ2はそのシードレーザビームを増幅する機能を有する。すなわち、発振段レーザ1のスペクトル特性によりレーザ装置の全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ2によってレーザ装置からのレーザ出力(エネルギーまたはパワー)が決定される。
【0005】
2ステージレーザ装置がフッ素分子(F2 )レーザ装置のときには、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともにチャンバー1a,2aには、フッ素(F2 )ガスと、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
また、2ステージレーザ装置がKrFレーザ装置のときには、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともにチャンバー1a,2aには、クリプトン(Kr)ガス、フッ素(F2 )ガスと、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。さらに、2ステージレーザ装置がArFレーザ装置のときには、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともにチャンバー1a,2aには、アルゴン(Ar)ガス、フッ素(F2 )ガスと、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
レーザチャンバー1a,2aは内部に放電部を有している。放電部はそれぞれ紙面と垂直方向に上下に設置されている一対のカソード、アノード電極1b、カソード、アノード電極2bからなる。これらの一対の電極に電源1c,2cから高電圧パルスが印加されることにより、電極間で放電が発生する。なお、図18では上部電極のみが図示されている。
【0006】
チャンバー1a,2a内に設置された一対の電極1b,2bの光軸延長上両端に、CaF2 等のレーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材1d,2dがそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドウ部材のチャンバー1a,2aと反対側の面(外側の面)は互いに平行にそして、レーザビームに対して反射損失を低減するためにブリュースタ角で設置されている。
また、図示されないクロスフローファンがチャンバー1a,2a内に設置されており、レーザガスをチャンバー内で循環させ、放電部にレーザガスを送り込んでいる。また、図示を省略したが、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともに、チャンバーへF2 ガス、バッファーガスを供給するF2 ガス供給系、バッファーガス供給系、および、チャンバー内のレーザガスを排気するガス排気系が本装置に備わっている。なお、KrFレーザ装置、ArFレーザ装置の場合は、各々Krガス供給系、Arガス供給系も備える。
発振段レーザ1は拡大プリズム3bとグレーティング(回折格子)3aによって構成された狭帯域化モジュール(狭帯域化光学系)3を有し、この狭帯域化モジュール3内の光学素子とフロントミラー1fとでレーザ共振器を構成する。または図示していないが拡大プリズム、グレーティングの代わりにエタロンと全反射ミラーを用いた狭帯域化モジュールを用いてもよい。
発振段レーザ1からのレーザビーム(シードレーザビーム)は図示を省略した反射ミラー等を含むビーム伝播系により増幅段レーザ2へ導かれ注入される。
【0007】
また、図19に示すMOPO方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ2には、例えば倍率が3倍以上の不安定型共振器が採用される。
MOPO方式における増幅段レーザ2の不安定共振器のリア側ミラー2eには穴が開いており、この穴を通過したレーザが上図の矢印のように反射し、また注入されたシードレーザビームは拡大し、放電部を有効に通過しレーザビームのパワーが増大する。
そして、凸面ミラーから構成されるフロントミラー2fよりレーザが出射される。凹面ミラーで構成されるリア側ミラー2eの中心部には空間的穴が施してあり、周囲にはHR(High Reflection)コートが施されている。フロントミラー2fの中心部にはHRコートが施され、周囲のレーザ出射部にはAR(Anti Reflection)コートが施されてある。
リア側ミラー2eに、空間的に開いた穴を設ける代わりに、穴部のみARコートが施されたミラー基板を用いてもよい。また、ミラーに透過部を持たせない不安定共振器を用いてもよい。
【0008】
図18に示す同期コントローラ10は、発振段レーザ1、増幅段レーザ2の放電タイミングを制御する。
すなわち、まず、電源1cから発振段レーザ1の一対の電極1bに高電圧パルスを印加させるON指令として、発振段レーザ1の電源1cにトリガ信号を送信する。そして所定時間後、増幅段レーザ2の電源2cにON指令としてのトリガ信号を送信する。
上記所定時間とは、発振段レーザ1からシードレーザビームが増幅段レーザ2内に入射するタイミングと増幅段レーザ2が放電するタイミングを同期させるための時間である。
なお、図18に示したMOPA方式は、光が増幅段レーザ2を通過する回数は1回であるがこれに限るものではない。
例えば、図20、図21に示すように折り返しミラー2gを設けて、増幅段レーザ2を複数回通過させてもよい。このように構成することにより、より高い出力のレーザビームを取り出すことが可能となる。
また、図19に示したMOPO方式の増幅段レーザ2も、レーザ共振器が不安定共振器でなくともよく、図22に示すように部分反射ミラー2hを設けた安定共振器でもよい。
【0009】
ところで、一般的に露光用エキシマレーザから放出されるレーザビームのビームプロファイルは、例えば、縦15mm×横3mm程度の縦長の長方形である。このビーム形状(ビームプロファイル)は電極間隔、放電幅、光路上に配置される図示を省略したスリット、レーザ共振器構成等により決定される。
長方形ビームプロファイル断面におけるスペクトル空間分布は、放電空間、レーザ共振器内光学素子において光軸に垂直なビーム断面において均一性を保つ場合、ある連続性を持ったスペクトル空間分布となる。通常ビームプロファイルの電極間を結ぶ軸(縦) に対してはスペクトル分布がなく、その垂直軸(横) に連続的な分布をもつことがわかっている。
近年の高繰り返しエキシマレーザおよびフッ素分子レーザにおいては、繰り返し周波数として4kHz以上が求められ、そのパルス間隔は250μs 以下と非常に短くなっている。そのため、放電時に発生した衝撃波が次、あるいは次以降の放電パルスまで音響波として放電空間に残存し、図23に示すようにレーザガス密度の疎密を形成する。
音響波が完全に減衰する以前に、放電空間に大きな密度疎密を持つタイミング(特定の繰り返し周波数) でレーザ発振すると、レーザビームのビームプロファイルは図24(a)に示すようなきれいな長方形を保たず、同図(b)に示すように歪んだ凹凸のあるビームとなることが多い。
このような音響波の影響は、繰り返し周波数が高くなるほど顕著に、不連続に観測されるようになる。音響波の影響によるビームプロファイルの歪みは、同じ繰り返し周波数においては再現性があるが、繰り返し周波数が変化すると歪む位置及び歪みの強度も異なる。
そのとき得られるスペクトル幅は通常のスペクトルよりかなり大きな広がりを持ち、露光性能を悪化させる。また、他のレーザパラメータであるスペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度等も悪化することがある。
そのため、例えば、特許文献3に記載されているように音響波を分散減衰させるバッフルを用いたり、特許文献4に記載されているように吸収減衰させる吸収剤等を用い対策を行っている。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−156367号公報
【特許文献2】
特開2002−151776号公報
【特許文献3】
特開2001−308419号公報
【特許文献4】
特許3253930号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
音響波の影響を除去するため、従来においては、以上のように音響波を分散減衰させるバッフルを用いたり、音響波を吸収減衰させる吸収剤等を用い対策を行っていた。
しかしながら、現在音響波を完全に分散、吸収することは難しく、レーザビームの超狭帯域化をすべての発振周波数において維持することは困難な状況にある。
また、従来においては、上記のように発振段レーザから放出されるレーザビームのスペクトル幅等のビーム品質は、発振段レーザのレーザチャンバー内で発生する音響波の影響により生じると考えられてきた。
すなわち、音響波の影響により上記レーザチャンバー内のレーザガスの密度分布が発生し、それに伴う放電空間の屈折率分布がレーザ波面を歪ませるためであると推測していた。
しかしながら、レーザ波面の歪みは、音響波以外の他の因子によっても引き起こされる可能性がある。たとえば共振器内光学素子であるレーザチャンバーが具えるチャンバーウィンドウ、狭帯域化光学系を構成するプリズムやグレーティング、レーザ共振器を構成する出力鏡といった光学部品の歪み、また、例えば、狭帯域化光学系を収容する箱内に導入されるパージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ、…、等による急激な屈折率変化によってである。
例えば、図25に示すように、レーザ共振器内において、プリズムが歪みによりレーザ光路断面において屈折率分布を持つ場合、レーザ波面を歪ませ、レーザビームはスペクトル幅の位置依存性を持つことがわかっている。
このような、音響波以外の他の因子によっても引き起こされるレーザ波面の歪みは、前記した特許文献3,特許文献4に記載されるように手法では除去することができない。
【0012】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、2ステージレーザ装置において、発振段レーザビーム全体として広いスペクトルを持つ特定の繰り返し周波数においても、音響波や光学部品の歪み等の影響のない、あるいはその影響が緩和されたビームのある一部分を切り出し、増幅段レーザに注入することにより、増幅後のレーザパラメータ(スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定性等)を安定化させることができる露光用2ステージレーザ装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
1台のレーザによる露光の場合、露光には発振されるレーザビーム全体が使用される。そのため音響波の影響を受けた結果、ビーム全体で積分されたスペクトル性能等のレーザパラメータが悪化した場合、露光装置の露光性能が悪化してしまう。
発明者らは、音響波の影響によってレーザビームのスペクトル幅積分値が大きくなってしまう特定の周波数におけるスペクトル幅の空間分布を測定した。
その結果、スペクトル幅を悪化させているレーザビーム部位が、音響波を構成するガス密度疎密勾配の大きな部分に多いことを見出した。このことはレーザビーム全体に渡り均一にスペクトル幅が悪化しているわけではなく、音響波の影響を強く受けている放電空間のみがスペクトル幅その他のレーザパラメータに悪影響を及ぼしていることを意味している。この原因は音響波によって形成されるガス密度の違い、すなわち図2に示すように、屈折率がレーザ光軸垂直面の放電空間において急激な勾配を持ち、レーザ波面を歪ませるためであると推測している。なお、図2は前記図18に示した狭帯域化モジュール3を有する発振段レーザ1を示したものであり、レーザチャンバー1a内でレーザ波面が歪んでいる様子を示している。
ここで2台レーザからなる2ステージレーザ装置の場合、発振段レーザの必要出力は少なくてよい。かつ増幅段レーザに注入するために切り出す発振段レーザビームの断面積は小さくてよい。
そこで、本発明では、発振段レーザから放出され増幅段レーザに注入されるレーザビームにおいて、レーザ波面の歪んでいない、音響波や光学部品の歪みの影響のないビーム品質が良いビーム部分をビーム切り出しユニットにより切り出し、増幅段レーザに注入する。
このようにすることによって、増幅段レーザにおいて、超狭帯域スペクトルというビーム品質を維持しながら、発振段レーザからのレーザビームを同期増幅することが可能となる。
また、上記のようにビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザに注入することにより、音響波によるビームの歪みだけでなく、前記したように光学部品の歪み、また、例えば、狭帯域化光学系を収容する箱内に導入されるパージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ、…、等による急激な屈折率変化によって生ずるビームの歪み等の影響を小さくし、増幅後のレーザパラメータを安定化させることができる。
【0014】
上記レーザ波面の歪んでいないビーム部分は、以下の(1)〜(11)のように切り出すことができる。また、本発明の露光用2ステージレーザ装置を以下の(12)〜(14)のように構成してもよい。
(1)発振段レーザから放出されるレーザビームを2つの分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記2つの分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定しておき、上記2つの分割領域のうち、露光用2ステージレーザ装置が使用される発振周波数範囲においてビーム品質がより良好である方の分割領域を選択し、発振段レーザが放出されるレーザビームから選択された分割領域を、ビーム切り出手段により切り出し、増幅段レーザに注入する。
(2)発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておく。
そして発振周波数と上記テーブルとから、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を選択し、選択された分割領域をビーム切り出し手段により切り出し、増幅段レーザに注入する。
(3)上記(2)において、発振段レーザから放出されるレーザビームを2つの分割領域に分け、発振周波数に応じて、上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある方の分割領域を選択して切り出す。
(4)上記(2)において、選択した領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、必要エネルギー以上であって、かつ、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を新たに選択して切り出す。
(5)上記(4)において、選択した領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、各分割領域の大きさが大きくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直す。
(6)発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておく。 そして、発振周波数と、上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある分割領域を複数選択し、選択された複数の分割領域をビーム切り出し手段により切り出し、増幅段レーザに注入する。
(7)上記(6)において、複数選択した領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、エネルギーの合計が必要エネルギー以上となるように、選択数を増加して、上記ビーム切り出し手段を駆動制御する。
(8)上記(7)において、複数選択した領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、各分割領域の大きさが小さくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直す。
(9)上記(1)において、ビーム切り出し手段を、開口が設けられたアパーチャと2枚の全反射ミラーとから構成する。
(10)上記(1)〜(5)において、ビーム切り出し手段を、レーザビームに垂直な2次元方向に移動可能な移動機構に取り付けられたアパーチャとし、このアパーチャに開口を設ける。
(11)上記(1)〜(10)において、ビーム切り出し手段を、複数のドアが設けられたアパーチャと、このドアを開閉制御する開閉制御機構から構成する。
(12)上記(1)〜(11)において、第2のレザーチャンバーに封入されたレーザガスに含まれるバッファガスをヘリウムとする。
(13)上記(1)〜(12)において、上記増幅段レーザが、上記第2のレザーチャンバーが内部に配置された第2のレーザ共振器を備えている。
(14)(1)〜(13)において、ビーム品質を、スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度のいずれかとする。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1(a)に本発明の実施例の2ステージレーザ装置の構成例を示し、図1(b)に本実施例の2ステージレーザ装置の電源の概略構成を示す。なお、図1(a)では、増幅段レーザが前記図18に示したMOPAである場合を示しているが、図19に示すMOPO方式を用いてもよい。なお、図1は前記図18、図19等と同様、上方から見た図である。
発振段レーザ1、増幅段レーザ1は各々レーザチャンバー1a,2aを有する。レーザチャンバー1a,2aの内部には不図示のレーザガス供給ユニットから供給されたレーザガスが満たされており、内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極1b,2bが設置される。
発振段レーザ1、増幅段レーザ2の各一対の電極には、電源1c,電源2cより高電圧パルスが印加され、上記電極間で放電が生じる。この放電により、レーザチャンバー1a,2a内に充填されたレーザガスが励起される。
電源1c,2cは、例えば図1(b)のように構成される。
図1(b)に示す電源1c,2cにおいて、充電器21によりコンデンサ22が充電される。コンデンサ22に充電されたエネルギーは、スイッチ23がON状態になると、電圧パルスとして磁気パルス圧縮回路(MPC)24に転送され、パルス圧縮され、上記した一対の電極1a,2aに印加される。なお、図示を省略したが、電源1c,2cは昇圧トランスをさらに備え、電圧パルスを昇圧する場合もある。
【0016】
スイッチ23のON, OFFは、同期コントローラ10からの動作指令(トリガ信号)によってなされる。
同期コントローラ10は、発振段レーザ1から放出されるレーザビームが増幅段レーザ2に注入されるタイミングで増幅段レーザにおいて放電が発生するように、電源1c、電源2cにトリガ信号を送出する。
発振段レーザ1、増幅段レーザ2の放電のタイミングがずれると、発振段レーザ1から放出されるレーザビームは効率よく増幅されない。同期コントローラ10は、発振段レーザ1および増幅段レーザ2の放電開始の情報と、各レーザ1,2の出力側に設けられたビームモニタ部15a,15bからのビーム品質の情報とから、発振段レーザ1の電源1cに送出するトリガ信号と増幅段レーザ2の電源2cに送出するトリガ信号との間の遅延時間を設定する。
発振段レーザ1、増幅段レーザ1の放電開始情報は、各電源1c,2cのスイッチ23がONとなったときの電気信号から取得してもよいし、各レーザチャンバー1a,2a内の一対の電極1b,2b間で発生する放電により励起されたレーザガスにより発生する光を観測して、その観測信号から取得してもよい。
なお、この一対の電極1b,2b間で発生する放電により励起されたレーザガスにより発生する光を以下では「サイドライト」と称することにする。
サイドライトの観測は、例えば、レーザ共振器上にない位置(例として、電極の長手方向と略垂直方向の電極サイド側に設けた観測窓)に設けたサイドライトセンサ14a,14bによってなされる。
【0017】
発振段レーザ1は、レーザチャンバー1aを挟んで各々配置されるフロントミラー1fと狭帯域化光学系3とからなるレーザ共振器を有する。狭帯域化光学系3は、例えば、レーザビームが入射する順にスリット1g、1つ以上の拡大プリズムからなる拡大光学系3b、反射型の回折格子(グレーティング)3aとからなる。回折格子3aは回折光がレーザチャンバー1a内の一対の主電極1b間に構成される放電空間を通過するように配置される。
また、回折格子3a、拡大光学系3bの少なくとも一部はドライバ13により駆動可能であり、ドライバ13を制御することによって、発振段レーザ1から放出されるレーザビームの波長選択を行う波長制御が可能となる。
発振段レーザ1から放出されたレーザビームの一部はビームスプリッタ1eによって分岐され、ビームモニタ部15aに導光される。ビームモニタ部15aでは、レーザビームのスペクトル線幅・波長等のスペクトル特性、パルスエネルギー、パルス波形等のレーザビーム品質がモニタされる。
ビームモニタ部15aからのレーザビーム品質の情報は、Osc.コントローラ12に送出される。Osc.コントローラ12は、ビームモニタ部14aからの波長情報に基き、発振段レーザ1から放出されるレーザビームの波長が所定の波長となるようにドライバ13に指令を出し、波長制御を行う。
【0018】
Osc.コントローラ12は、ビームモニタ部15aからのパルスエネルギー情報に基き、レーザビームのエネルギーを制御する。すなわち、電源1cを制御して、電源1cから一対の主電極1bへ印加される高電圧パルスの大きさを制御する。例えば、電源1cのコンデンサ22を充電する充電電圧が所定の値となるように充電器21に指令する。さらに、同情報に基き、不図示のガスユニットを制御して、レーザチャンバー1a内のレーザガス条件を制御する。
一方、増幅段レーザ2から放出されたレーザビームの一部もビームスプリッタ2jによって分岐され、ビームモニタ部15bに導光される。発振段レーザ1のときと同様、ビームモニタ部15bでは、レーザビームのスペクトル線幅・波長等のスペクトル特性、パルスエネルギー、パルス波形等のレーザビーム品質がモニタされる。
また、Amp.コントローラ16は、例えば、ビームモニタ部15bからのパルスエネルギー情報に基き、レーザビームのエネルギーを制御する。
すなわち、電源2cを制御して、電源2cから一対の主電極2bへ印加される高電圧パルスの大きさを制御する。例として、電源2cのコンデンサ22を充電する充電電圧が所定の値となるように充電器21に指令する。さらに、同情報に基き、不図示のガスユニットを制御して、レーザチャンバー2a内のレーザガス条件を制御する。
なお、上記した波長制御を、増幅段レーザ2から放出されるレーザビームの一部が導光されるビームモニタ部15bからの波長情報に基き、発振段レーザ1から放出されるレーザビームの波長が所定の波長となるようにAmp.コントローラ16からドライバ13に指令を出して行うことも可能である。
【0019】
レーザコントローラ11は、露光装置5からのレーザ発振指令を受け、発光指令を同期コントローラ10に送出する。
同期コントローラ10は、この発光指令に基づき、電源1cにトリガ信号を送出するとともに、前記トリガ信号送出後、所定の遅延時間経過後、電源2cにトリガ信号を送出する。
また、レーザコントローラ11は、露光装置5からの指令によりビーム品質を制御する。例えば、露光装置5よりパルスエネルギーの目標値を受信したとき、パルスエネルギーが目標値となるようにOsc.コントローラ12、Amp.コントローラ16を制御する。
さらに、レーザコントローラ11は、発振段レーザ1から放出され増幅段レーザ2に注入されるレーザビームにおいて、レーザ波面の歪んでいないビーム部分を切り出し、増幅段レーザ2に注入するために、ビーム切り出しユニット4を制御する。
ビーム切り出しユニット4は、同図に示すように切り出し用アパーチャ4a,ビームスプリッタ4b,全反射ミラー4c,4d,光軸調整用アパーチャ4eから構成され、上記切り出し用アパーチャ4aを移動させたり、切り出し用アパーチャ4aの開口部を制御するとともに、上記全反射ミラー4c,4dの向きを変えて光軸調整を行うことにより、レーザ波面の歪んでいないビーム部分を切り出す。
また、切り出し用ビームモニタ部17が設けられ、上記ビームスプリッタ4bにより取り出したモニタ光を、切り出し用ビームモニタ部17に導き、切り出したビームのモニタを行う。なお、ビーム切り出しユニット4の詳細構成、制御については後述する。
【0020】
2台の同期レーザ装置を構成した場合、増幅段レーザ2に注入するビーム断面積は、その増幅段レーザをMOPAシステムあるいはMOPO方式のどちらを選択するかによって異なる。
MOPAシステムの場合、上記したように、増幅段レーザ2は共振器を構成しない。前記図18に示したものと同様の図1に示す1パスによる増幅の場合、必要な注入ビーム断面積は増幅段レーザ2の放電領域断面積程度である。
一方、前記図20、図21に示した2パス以上による増幅の場合、ビーム広がりを考慮し注入ビーム断面積は、ある程度小さくする必要がある。その大きさは例えば、縦15mm×横3mm程度である。この大きさで注入された発振段レーザからのレーザビームは、1パス増幅の場合、ほとんどビーム断面積を拡大することなく増幅段レーザ2において出力増幅される。
MOPO方式の場合、前記図19に示したように、増幅段レーザ2は不安定共振器を用いている。そのため、増幅段レーザ2に注入された発振段レーザビームはビーム断面積を拡大しながら出力増幅、レーザとして発振される。例えば、拡大率5倍の不安定共振器を用いた場合、増幅段レーザ2に注入するビーム断面はφ3mmあれば十分である。
【0021】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
(1)第1の実施例
音響波は放電部位を中心に音波の速度で広がり、電極周辺、その他構造物を反射源、吸収源としながら放電空間に拡散累積し、時間と共に次第に減衰していく。二次元音響波シミュレーションによって、音響波の時間、空間分布が推測でき、放電空間に音響波が強く残存する周波数、影響の受ける部位が想定できる。
発明者らはレーザガス温度47. 5℃における音響波シミュレーション結果を基に、スペクトル幅のビーム部位依存を測定した。
すなわち、図3に示すようにビームをX方向にM分割、Y方向にN分割し、部位(m, n) {m=1,・・・, M、n=1,・・・, N}におけるスペクトル幅Smnを発振周波数fごとに取得し、テーブル化した。
このテーブルSfmnは、上記部位m,n,周波数fを変数として、各部位、周波数fにおけるスペクトル幅Smnを記録したものであり、Sfmnはf, m, nの関数である。
上記テーブルSfmnは、例えば前記図1において、発振段レーザ1の各発振周波数fについて、切り出し用アパーチャ4aを移動させて、各部位のレーザビームを切り出し、切り出しビームをビームスプリッタ4bにより切り出しビームモニタ部17に導光し、各発振周波数におけるスペクトル幅を求めることにより、作成することができる。
なお、上記切り出し用アパーチャ4aの駆動はレーザコントローラ11によってなされ、ビームモニタ部17によるモニタ結果はレーザコントローラ11に送出されテーブル化される。
【0022】
例として、図4に示すように発振段レーザビームを2分割(陰極側、陽極側の2つに分割)して測定したスペクトルの発振周波数依存性を図5に示す。
これは図3において、M=1、N=2とした場合に相当する。また、図4に示したプロファイルは、レーザ発振周波数が3650Hzのときのプロファイルを示す。
なお、図3、図4において、上側が前記電極1cの陰極側、下側が前記電極1cの陽極側であり、図5の「陰極側」(細実線)は図4の部位(1,2)の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値(pm,FWHM)、「陽極側」(太実線)は部位(1,1)の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値(pm,FWHM)を示し、また、ビーム全体(黒三角)は、部位(1,2),(1,1)を合わせたビーム全体のスペクトル幅積分値(pm,FWHM)を示している。
図5から明らかなように、ビームの上半分(陰極側) である部位(1, 2)を選択した場合、下半分(陽極側) である部位(1, 1) を選択した場合より平均的にスペクトルの変動が大きい。この結果は放電回路を構成するチャンバー内部の構造物の設置、ガス組成及び放電状態に深く関係しているものと考えられる。
陽極近傍によって反射された音響波が陽極側放電空間に戻りにくい、陰極近傍によって反射された音響波が陽極側放電空間に戻りにくい、あるいは放電領域以外に閉じ込められ時間減衰するためと考えている。
しかしながら特定の繰り返し周波数においては陰極側がもっとも細いスペクトルになることもある。
上下2つにビームを分割した場合、ある周波数においてもっとも細くなるスペクトルを上下より選択して切り出し、増幅段レーザに注入することにより、増幅段レーザスペクトルの変動スペクトル幅を発振段レーザスペクトル変動幅以下に抑え、露光性能を安定化することも可能である。この際、スペクトル幅以外の、他のレーザパラメータ(スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度等)の改善も見込むことができる。
【0023】
本実施例では、前記図1に示した2ステージレーザ装置において、MOPO方式を用い、増幅段レーザ2のレーザ共振器としては拡大率5倍の不安定共振器を用いた。このとき、上記したように、増幅段レーザ2に注入するビーム断面はφ3mmあれば十分である。
そこで、前記テーブルSfmnに基づき、発振段レーザビームは、図6(a)のように陽極近傍のスペクトルの比較的安定している部位(1, 1) のφ3mm部位を切り出し固定し、増幅段レーザ2に注入した。
切り出しには図6(b)に示すようにφ3mmの開口4a1を持つ切り出し用アパーチャー4aを用いた。切り出しビームの増幅段レーザ2への光軸調整には前記図1に示したように、ビーム切り出しユニット4に搭載されている2組の全反射ミラー4c,4d〔図6(b)では図示省略〕を用いて行っている。
すなわち、図6(b)に示すように、発振段レーザ1の出力であるレーザビームAの下側の部位(1,1)を、切り出し用アパーチャー4aに設けられた開口4a1で切り出し、φ3mmの切り出しビームを得て増幅段レーザ2に注入した。
その際、上記2組の全反射ミラー4c,4dの向きを調整し、切り出しビームが光軸調整用アパーチャ4e、増幅段レーザ2の電極2b間、光軸調整用アパーチャ2i(前記図1参照)を通過するように光軸調整を行った。
なお、前記図1は発振段レーザ1、増幅段レーザを上方から見た図であり、電極1a,2aの陰極、陽極は、図1では紙面前後方向に配置されている。したがって、図6(a)(b)の上側(陰極側)が図1では紙面手前側、図6(a)(b)の下側(陽極側)が、図1では紙面奥側に対応する。
また、前記図1では切り出し用アパーチャ4aを光軸調整用の全反射ミラー4c,4dの光入射側に設けているが、上記切り出し用アパーチャ4aを全反射ミラー4c,4dの光出射側に設けてもよく、この場合には、前記切り出しビームモニタ部17も全反射ミラー4c,4dの光出射側に設けられる。
【0024】
図7に発振段レーザ1のビーム全体のスペクトル幅積分値、増幅段レーザ2のビーム全体のスペクトル幅積分値を示す。図7の黒三角が発振段レーザ1のビーム全体のスペクトル幅積分値であり、細実線が増幅段レーザ2のスペクトル幅積分値である。
同図に示すように、音響波の影響を強く受ける3〜4kHzまでの領域において、発振段レーザ積分スペクトル幅は幅0. 07pm内に分布し、スペクトル幅の最悪値が0. 31pm(FWHM)である。
しかしながら増幅段レーザ積分スペクトル幅は幅0. 03pm内に分布し、スペクトル幅の最悪値が0. 24pm(FWHM)と変動幅を半分以下に少なくすることができ、スペクトル幅の最悪値も0. 07pm改善している。発振段レーザ1のスペクトルよりも増幅段レーザ2のスペクトル幅が細くなっているのは、本出願人らが先に出願した特願2002−142728号に記載されているように、発振段レーザ1のパルス後半の狭スペクトル幅部分を増幅段レーザ2に注入同期しているためである。
すなわち、一般に発振段レーザ1のパルス前半より後半の方がスペクトル幅が狭い。そこで、前記同期コントローラ10のタイミングを、発振段レーザ1のパルス後半部分が増幅段レーザ2に注入されるように調整し、スペクトル幅を改善した。
上記のように、注入された発振段レーザビームは音響波の影響を受けにくい部位を切り出しているため、本実施例で示したスペクトル幅以外の増幅段レーザパラメータ(レーザビーム品質)も、増幅段レーザ2の装置単体動作時に得られるものより改善されると考えられる。
【0025】
(2)第2の実施例
上記第1の実施例では、発振段レーザ1から放出されるレーザビームを2分割し、ビーム品質が良好である部分を切り出して増幅段レーザ2に注入することにより、増幅段レーザ2から放出されるレーザビーム品質を改善していた。その際、切り出す位置は固定であった。
第2の実施例は、さらに安定したスペクトル幅を得るために、前記第1の実施例の2ステージレーザ装置において、発振段レーザ1から放出されるレーザビームを2分割し、切り出すビーム位置を発振周波数ごとに切り替えるようにしたものである。これは、発振段レーザ1から放出されるレーザビームの光軸を調整することによって可能となる。
切り出し位置の変更は、例えば、図8(a)(b)(c)に示すように2枚の全反射ミラー4c,4dと切り出し用アパーチャ4aとからなるビーム切り出しユニット4を用いて行う(この例の場合、全反射ミラー4c,4dの光出射側にビーム切り出し用アパーチャ4aが設けられている)。
すなわち、2枚の全反射ミラー4c,4dへのビームの入射角度を調節して、ビームの部位(1, 1) (1, 2) のいずれかがビーム切り出し用アパーチャ4aの開口部4a1を通過して、増幅段レーザ2の放電領域を通過するようにする。
【0026】
図8(a)はビームの部位(1, 2) がビーム切り出し用アパーチャ4aの開口部4a1を通過するように設定されている場合を示し、図8(b)はビームの部位(1, 1) がビーム切り出し用アパーチャ4aの開口部4a1を通過するように設定されている場合を示している。ビームの部位(1, 1) が上記開口部4a1を通過する場合と、ビームの部位(1,2)が上記開口部4a1を通過する場合では、ビームの光軸をずらす必要があるので、上記2枚の全反射ミラー4c,4dの角度を調整し、光軸調整を行う。
2枚の全反射ミラー4c,4dへのビームの入射角度の制御、すなわち、2枚の全反射ミラー4c,4dの姿勢制御は、図1に示したように、レーザコントローラ11が行う。なお、図8(a)(b)においては、レーザ共振器を構成するフロントミラー1f、ビームスプリッタ4b等は省略してある。
なお、ビーム切り出し位置の変更は、図9(a)(b)(c)に示すように、発振段レーザチャンバー1a、フロントミラー1f等から構成される共振器の位置を紙面上下方向に平行移動させてもよい。
その際、2枚の全反射ミラー4c,4dの角度は、ビームの部位(1, 1) (1, 2) の切り出す、いずれの場合においても同一である。
【0027】
本実施例のフローチャートを図10に示す。
まず、発振段レーザビームを2つに分割し、部位(1, 1) 、(1, 2) に分ける(S101) 。
次に部位(1, 1) 、(1, 2) におけるスペクトル幅の周波数依存性を測定し、テーブル化する。すなわち、テーブルSf11(f, 1, 1),Sf12(f, 1, 2) を求めて、レーザコントローラ11に記憶する(S102) 。
通常、レーザ装置の発振周波数は、ステッパ・スキャナ等の露光装置5が決定する。そして、前記したように露光装置5からレーザ装置側(例えば、レーザコントローラ11)にレーザ発振指令が送信される。
その際、露光装置5側から発振周波数の値がレーザコントローラ11に指示される場合と、レーザ発振指令であるトリガ信号が露光装置側からレーザコントローラ11に送信される場合がある。
前者の場合、レーザコントローラ11は、受信した発振周波数の値に基づき発振周波数を決定する。
後者の場合は、単にトリガ信号が露光装置から送信されてくるだけなので、発振周波数を知ることができない。そのためレーザコントローラ11は、例えば、不図示のトリガ信号間隔手段を具え、このトリガ信号の間隔を測定したり、あるいは、不図示のカウンタ、タイマにより単位時間内のトリガ信号の数をカウントすることによって、現在の発振周波数を算出して決定する(S103) 。
発振周波数決定(S103) 後、レーザコントローラ11は、ステップS103で求めた発振周波数とステップS102で記憶しておいたテーブルSf11(f, 1, 1) Sf12(f, 1, 2) とに基づき、部位(1, 1) 、(1, 2) のうち、決定した発振周波数において、細いスペクトル幅である部位を選択し、増幅段レーザ2への注入部位を決定する(S104) 。
その後、レーザコントローラ11は、ビーム切り出しユニット4の2枚の全反射ミラー4c,4dの姿勢角を制御して、ステップS104で選択した部位が増幅段レーザ2に注入されるよう光軸調整を行う。(S105)
なお、2枚の全反射ミラー4c,4dの姿勢角を制御するのではなく、上記したように、発振段レーザチャンバー1a、共振器の位置を制御してもよい。
レーザコントローラ11が露光装置5から発振周波数の値を受信して発振周波数を決定する場合は、レーザ発振を開始する。レーザコントローラ11がトリガ信号間隔から発振周波数を決定する場合は、そのままレーザ発振を持続する(S106) 。
【0028】
例として、図11に3000〜4000Hzにおいて部位(1, 1) 、(1, 2) のどちらを選択したかを示す。同図の下側の図は、前記図5と同様、細実線は部位(1,2)の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値(pm,FWHM)、太実線は部位(1,1)の各発振周波数に対するスペクトル幅積分値(pm,FWHM)を示したものであり、同図の上側に部位(1,1),(1,2)を選択した周波数領域を示している。
同図に示すように、本実施例のレーザ装置の放電回路、放電回りの構造物形状においては、大部分の発振周波数において部位(1, 1) が選択されている。
切り出し位置を選択して固定する第1の実施例との比較を図12に示す。
図12において、細実線はビーム切り出し用アパーチャ4aの開口部4a1の位置を部位(1,1)に固定した場合の増幅後のスペクトル幅積分値を示し、太実線は上記開口部4a1の位置を可変とし、部位(1,1),(1,2)を選択的に切り出した場合の増幅後のスペクトル幅積分値を示す。
図12から明らかなように、第2の実施例では、第1の実施例より、さらに増幅段レーザから放出されるレーザビームのスペクトル幅を改善することが可能となった。なお、図12には記載されていない他の発振周波数においてもスペクトル幅絶対値を下げ、スペクトル幅マージンを確保することが可能である。
【0029】
(3)第3の実施例
第3の実施例は、第2の実施例よりさらに安定したスペクトル幅を得るために、前記図1の2ステージレーザ装置において、発振段レーザ1から放出されるレーザビームの分割数を多くして、切り出すビーム位置を発振周波数ごとに切り替えるようにしたものである。
すなわち、前記第2の実施例では分割数が2であったが、分割数を3以上にし、発振周波数ごとに切り出すビーム位置を切り替えるようにしたものであり、この方法により、さらにスペクトル幅最悪値を減少させることができる。
本実施例は、発振段レーザ1から放出されるレーザビームにおいて、比較的大きなパルスエネルギーを確保できる条件下において成り立つものである。
前記第1の実施例に示した2ステージレーザ装置において、例えば、図13に示すように発振段レーザビームAを□3mm以下に細分化し、発振周波数に応じて切り出しビーム位置を選択して、切り出す。
ここで、発振段レーザビームパルスエネルギーは、発振段レーザビームを□3mm以下に切り出して増幅段レーザに注入して増幅しても露光に必要なエネルギーを得られる程度に大きいものとする。
具体例としては、発振段レーザビームが縦15mm×横3mmの場合、分割する個数は縦×横が5×1、あるい10×2分割程度である。分割されたビームは、発振周波数に応じて所望のビーム品質が得られる領域が選択され切り出される。切り出されたレーザビームは、増幅段レーザ媒質全体に行き渡るように□3mmまで拡大し(レンズ、プリズム等使用、あるいは発散角で自然に広がる) 増幅段レーザに注入する。
【0030】
上記したようなレーザビームの分割領域の選択・切り出しは、例えば、図13に示すように、例えば、□1. 5mmもしくは□3mmの開口を有するアパーチャ4aを2次元方向にスキャンすることによってなされる。
アパーチャ4aは、図示を省略した2次元方向に駆動可能なアパーチャ移動機構によって保持され、2次元方向に移動する。なお、アパーチャ移動機構としては、例えば、シグマ光機製自動スリットXSST−01と自動スリットコントローラSLDC−01を用いることができる。
レーザコントローラ11はこのアパーチャ移動機構を駆動制御することにより、上記アパーチャ4aにより発振段レーザ1からのレーザビームの切り出し位置を選択する。
上記のように切り出された切り出しビームは、増幅段レーザ2に注入されるが、この断面積が必要断面積より小さい場合、例えばレンズ、拡大プリズム等から構成されるビーム拡大光学系6(前記図1では図示せず)を挿入するように制御する。
本実施例では、ビーム切り出し用アパーチャ4aは図1に示したように光軸調整用の2枚の全反射ミラー4c,4d(図13では省略されている)の前に置かれており、全反射ミラー4c,4dの向きを調整することにより、増幅段レーザ2の前後に置かれた光軸調整アパーチャ4e,2iを通るように光軸調整される。なお、ビーム切り出し用アパーチャ4aを2枚の全反射ミラー4c,4dの後ろにおいてもよい。
【0031】
なお、レーザビームの分割領域の選択・切り出しは上記したような構成に限るものではない。
例えば、図14(a)に示すように、ステップ□3mm,1. 5mm, 1mmの開閉するドア4a2をアパーチャ4aに設けたものを用いてもよい。
すべてのドア4a2が開のとき図14(b)に示すようになる。アパーチャ4a開閉の動作機構は、図14(c)に示すようにアパーチャを駆動制御するレーザコントローラ11からの指令によって、歯車4a3の回転をドア4a2の平行移動に変換する。なお、図14(c)において、右側の開口部のみを閉じられるようにするため、例えばドア4a2と歯車機構とは、2本の棒状部材で連結され、ドア4a2の左側部分には開口が形成されている。
【0032】
本実施例のフローチャートを図15に示す。
発振段レーザ1のビームモニタ部15aにより、発振段レーザビーム全体のエネルギーを計測する。計測結果と、あらかじめ決められている増幅段レーザ2への必要注入エネルギーとから、発振段レーザ1から放出されるレーザビームが何分割可能かを決定し、レーザビームのX方向の分割数MおよびY方向の分割数Nを決定する。縦15mm×横3mm程度のビームを持つ場合、分割数(M, N)は、例えば、(M, N)=(1, 5) ,(2, 10) あるいは(3, 15) である(S201) 。
M×N個に分割されたレーザビームの各部位の出力、スペクトルを発振周波数ごとに測定しテーブル化する。
すなわち、テーブルSf11(f, 1, 1) ,Sf12(f, 1, 2) ,・・・,Sf1N(f, 1, N) ,Sf21(f, 2, 1) ,Sf22(f, 2, 2) ,・・・,Sf2N(f, 1, N) ,・・・,SfM1(f, M, 1)),SfM2(f, M, 2) ,・・・,SfMN(f, M, N) を求めて、レーザコントローラに記憶する(S202) 。
なお、レーザビームの各部位の出力、スペクトルの発振周波数ごとの測定は、前記したように、各部位を上記したアパーチャ移動機構を駆動して各々切り出し、切り出されたビームを図1に示した切り出しビームモニタ部17に導光して、スペクトル幅を求め、テーブル化する。
この切り出しビームモニタ部17の脱着位置は、切り出し用アパーチャ4aの光出射側である。測定結果はレーザコントローラ11に送出され、テーブル化され記憶される。
【0033】
第2の実施例のときと同様にして、レーザコントローラ11は、発振周波数を決定する。
すなわち、露光装置5側から発振周波数の値がレーザコントローラ11に指示される場合は、レーザコントローラ1は、受信した発振周波数の値に基づき発振周波数を決定する。また、レーザ発振指令であるトリガ信号が露光装置5側からレーザコントローラ11に送信される場合は、レーザコントローラ11は、例えば、不図示のトリガ信号間隔手段を具えてこのトリガ信号の間隔を測定したり、あるいは、不図示のカウンタ、タイマにより単位時間内のトリガ信号の数をカウントすることによって、現在の発振周波数を算出して決定する(S203) 。
レーザコントローラ11は、ステップS203で求めた発振周波数とステップS202で記憶しておいたテーブルSf11(f, 1, 1) ,…,SfMN(f, M, N) とに基づき、M×N個に分割されたレーザビームの各部位のうち、決定した発振周波数において、スペクトル線幅が所望値以下となる部位を抽出し、そのうち、まず最もスペクトル幅の細い部位を選択する。選択後、レーザコントローラ11はアパーチャ移動機構を駆動してビームを切り出す(S204) 。
発振段レーザ1から放出されるレーザビームは完全に均一なエネルギー密度分布を有さないため、ステップS204で選択した部位が必要注入エネルギーを持つかどうか検定する(S205) 。
測定は、上記した切り出しビームモニタ部17によって行う。測定結果はレーザコントローラ11に送出される。
【0034】
レーザコントローラ11は、ステップS205における検定の結果、ステップS204で選択した部位のエネルギーが必要注入エネルギー以上であれば、ステップS204で選択した部位を増幅段レーザ2への注入部位として決定する(S206) 。
ステップS205における検定の結果、ステップS204で選択した部位のエネルギーが必要注入エネルギーより小さい場合、ステップS211に移動する。ステップS211では、ステップS204において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在するかどうかを検定する(S211)。
レーザコントローラ11は、ステップS211における検定の結果、ステップS204において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在する場合、発振段レーザ1からのレーザビームの前回選択した部位を除いた残りの部位から新たな部位を選択するようにステップS204の工程に条件をつけて、ステップS204に再度移行する。
すなわち、選定した部位におけるエネルギーが必要注入エネルギー以下の場合、必要注入エネルギーを満たすよう、順次基準値以下のスペクトル幅の細い部位を選択していく。
【0035】
ステップS211における検定の結果、ステップS204において選択した部位以外に所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在しない場合、すなわち、分割したすべての部位が、所望のスペクトル線幅以下であって、かつ、必要注入エネルギー以上であるという基準を満たさない場合、レーザコントローラ11は、発振段レーザ1からのレーザビームの分割数を小さくして部位あたりのエネルギーを増加させるようステップS201の工程に条件を付け、各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直して、ステップS201に移行する(S212) 。すなわち、分割数を小さくすることにより、アパーチャ4aの開口面積が増加し、部位当たりのエネルギーは増加する。
ステップS206までの工程を終了後、選択した発振段レーザ1から放出されるレーザビームの部位の断面積が増幅段レーザ2に注入する必要断面積に満たない場合、ビーム拡大光学系(たとえばレンズ、拡大プリズム) によりビームを□3mmまで拡大する。
すなわち、レーザコントローラ11は増幅段レーザ2に注入するレーザビームの必要断面積、ならびに、発振段レーザから放出されるレーザビームの断面積を予め記憶しておき、ステップS201において決定した分割数M×Nから切り出す部位の断面積を算出する。この断面積が上記必要断面積より小さい場合、図13に示したように、アパーチャの光出射側にビーム拡大光学系6を挿入するよう制御する。ビーム拡大光学系6の脱着は、ビーム拡大光学系6を搭載した不図示の移動機構を駆動制御することにより行う(S207) 。
【0036】
その後、レーザコントローラは切り出したレーザビームの増幅段レーザ2への注入光軸を調整(S208)する。すなわち、前記図1において、ビームモニタ部15bにより、光軸調整用アパーチャ2iを通過するエネルギーをモニタし、そのエネルギーが最大になるように、ビーム切り出しユニット4に設けられた全反射ミラー4c,4dをレーザコントローラ11により自動調整する。
光軸調整後、レーザコントローラ11が露光装置5から発振周波数の値を受信して発振周波数を決定する場合は、レーザ発振を開始する。レーザコントローラ11がトリガ信号間隔から発振周波数を決定する場合は、そのままレーザ発振を持続する(S209) 。
なお、発振段レーザ1において、レーザパルス数(放電パルス数)の増加とともに変化するレーザチャンバー内のレーザガス組成、あるいは経時変化をうける電極形状等は、発振段レーザ1のレーザチャンバー1a内での音響波も変化させることが考えられる。そのため、発振レーザパルス数が基準パルス数(例えば、10×106パルス)ごとに定期的に図15のステップS201に立ち戻り、上記テーブルを更新させてもよい。
以上のように、本発明の第3の実施例においては、レーザビームの分割数を第1の実施例、第2の実施例より細分化しているので、第1、第2の実施例よりさらに安定化された増幅段レーザスペクトル幅が得られる。
特に、上記テーブルを定期的に更新して最適化することによりさらに安定したスペクトルを維持することができる。
【0037】
(4)第4の実施例
本発明の第4の実施例は、前記図1に示した2ステージレーザ装置において、発振段レーザビームを細分化して切り出し、発振周波数に応じて切り出しビーム位置を複数選択するようにしたものである。
すなわち、図16に示すように、例えば□3mm,1. 5mm, 1mmの開閉をするドア4a2を持つアパーチャ4aを用い、発振段レーザビームを□3mm以下に細分化して切り出し、発振周波数に応じて切り出しビーム位置を複数選択する。
切り出す部位は音響波の影響を受けていない部位であり、切り出し個数は必要出力(増幅段レーザへの必要注入エネルギー)に依存する。
そして、レンズ、プリズム等から構成されるビーム縮小光学系7を設け、切り出したビームを、増幅段レーザ2へのビーム伝送路においてφ3mmまで縮小して注入する。
この方法では切り出した個々の部位のエネルギーは小さいながら、複数の部位を選択し、最終的に選択した複数の部位を増幅段レーザ媒質全体に行き渡る断面積と略等しくなるように縮小するため、注入エネルギー密度を上げることができる。すなわち、必要注入エネルギーを確保することができる。
切り出し位置の選択方法は、すでに前もって得られているビーム切り出し位置における発振周波数依存のテーブルを元に行われる。また、前記第3の実施例で説明したように、定期的にテーブルを更新、最適化することも可能である。
ビームの切り出し部位の選択・切り出しは、第3の実施例と同様に、図14にに示したドア4a2を持つアパーチャ4aを用い、図16に示すようにアパーチャ4aに設けたステップ□3, 1. 5, 1mmで開閉するドア4a2によって行う。このドアの駆動制御は、第3の実施例に示したものと同等である。
【0038】
本実施例のフローチャートを図17に示す。
まず、レーザビームのX方向の分割数MおよびY方向の分割数Nを決定する。縦15mm×横3mm程度のビームを持つ場合、分割数(M, N)は、例えば、(M, N)=(1, 5) 、(2, 10) 、(3, 15) 程度の分割量である(S301) 。分割数は多いほど精度良くスペクトル幅の小さい部位を選択することが可能となるので、増幅段レーザへの注入レーザビームのスペクトル幅を小さくすることができる。
M×N個に分割されたレーザビームの各部位の出力、スペクトルを発振周波数ごとに発振段レーザのビームモニタ部により測定しテーブル化する。すなわち、テーブルSf11(f, 1, 1) ,Sf12(f, 1, 2) ,・・・,Sf1N(f, 1, N) ,Sf21(f, 2, 1) ,Sf22(f, 2, 2) ,・・・,Sf2N(f, 1, N) ,・・・,SfM1(f, M, 1)),SfM2(f, M, 2) ,・・・,SfMN(f, M, N) を求めて、レーザコントローラ11に記憶する(S302) 。
なお、レーザビームの各部位の出力、スペクトルの発振周波数ごとの測定は各部位を上記したドア開閉機構を駆動して各々切り出し、切り出されたビームを図1に示した切り出しビームモニタ部17に導光して、スペクトル幅を求め、テーブル化する。この切り出しビームモニタ部17の脱着位置は切り出し用アパーチャ4aの光出射側である。測定結果はレーザコントローラ11に送出され、テーブル化され記憶される。
【0039】
第2、第3の実施例のときと同様にして、レーザコントローラ11は、発振周波数を決定する。すなわち、露光装置5側から発振周波数の値がレーザコントローラ11に指示される場合は、レーザコントローラ11は、受信した発振周波数の値に基づき発振周波数を決定する。また、レーザ発振指令であるトリガ信号が露光装置5側からレーザコントローラ11に送信される場合は、レーザコントローラ11は、例えば、不図示のトリガ信号間隔手段を具えてこのトリガ信号の間隔を測定したり、あるいは、不図示のカウンタ、タイマにより単位時間内のトリガ信号の数をカウントすることによって、現在の発振周波数を算出して決定する(S303) 。
レーザコントローラ11は、ステップS303で求めた発振周波数とステップS302で記憶しておいたテーブルSf11(f, 1, 1) ,・・・,SfMN(f, M, N) とに基づき、M×N個に分割されたレーザビームの各部位のうち、決定した発振周波数において、スペクトル線幅が所望値以下となる部位を抽出し、そのうち、最もスペクトル幅の細い部位から順に複数部位選択する。選択後、レーザコントローラ11はアパーチャ4aのドア開閉機構を駆動してビームを切り出す(S304) 。
【0040】
発振段レーザ1から放出されるレーザビームは完全に均一なエネルギー密度分布を有さないため、ステップS304で選択した複数の部位におけるエネルギーの合計が必要注入エネルギーを持つかどうか検定する(S305) 。測定は、上記した切り出しビームモニタ部17によって行う。測定結果はレーザコントローラ11に送出される。
レーザコントローラ11は、ステップS305における検定の結果、ステップS304で選択した部位のエネルギーの合計が必要注入エネルギー以上であれば、ステップS304で選択した複数の部位を増幅段レーザへの注入部位として決定する(S306) 。
また、ステップS305における検定の結果、ステップS304で選択した部位の合計エネルギーが必要注入エネルギーより小さい場合、ステップS311に移動する。ステップS311では、ステップS304において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在するかどうかを検定する。
レーザコントローラ11は、ステップS311における検定の結果、ステップS304において選択した部位以外にも所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在する場合、発振段レーザ1からのレーザビームの前回選択した部位を除いた残りの部位から新たな部位を選択し、この新たに選択した部位と前回の複数の部位の両方を選択するようにステップS304の工程に条件をつけて、ステップS304に再度移行する。
すなわち、選定した部位におけるエネルギーが必要注入エネルギー以下の場合、必要注入エネルギーを満たすよう、順次基準値以下のスペクトル幅の細い部位を選択追加していく。
【0041】
ステップS311における検定の結果、ステップS304において選択した部位以外に所望値以下のスペクトル線幅となる部位が存在せず、所望値以下のスペクトルを持つ部位全ての合計が基準エネルギー(必要注入エネルギー)を満たさない場合、レーザコントローラは、発振段レーザからのレーザビームの分割数を小さくして(レーザビームを通過させる開口部の大きさを増加して)、各部位あたりのエネルギーを増加させ、部位合計エネルギーを増加させるようステップS301の工程に条件を付け、ビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直して、ステップS301に移行する。(S312) 。
S306までの工程を終了後、発振段レーザ1から放出されるレーザビームの選択した部位の総断面積が増幅段レーザ2に注入する必要断面積を超えた場合、前記したビーム縮小光学系7によりビームを□3mmまで縮小する(S307) 。 すなわち、レーザコントローラ1は増幅段レーザ2に注入するレーザビームの必要断面積、ならびに、発振段レーザから放出されるレーザビームの断面積を予め記憶しておき、ステップS301において決定した分割数M×Nから切り出す各部位の合計である総断面積を算出する。この断面積が上記必要断面積より大きい場合、図16に示したように、アパーチャ4aの光出射側にビーム縮小光学系7を挿入するよう制御する。ビーム縮小光学系7の脱着は、ビーム縮小光学系7を搭載した不図示の移動機構を駆動制御することにより行う。
その後、レーザコントローラ11は切り出したレーザビームの増幅段レーザ2への注入光軸を調整(S308)する。
注入光軸の調整は、前記したように、図1に示す光軸調整用アパーチャ4e,2iを通過するエネルギーが最大になるように、ビーム切り出しユニット4中の2枚の全反射ミラー4c,4dをレーザコントローラ11により自動調整させる。
【0042】
光軸調整後、レーザコントローラ11が露光装置5から発振周波数の値を受信して発振周波数を決定する場合は、レーザ発振を開始する。レーザコントローラがトリガ信号間隔から発振周波数を決定する場合は、そのままレーザ発振を持続する(S309) 。
なお、発振段レーザ1において、レーザパルス数(放電パルス数)の増加とともに変化するレーザチャンバー内のレーザガス組成、あるいは径時変化をうける電極形状等は、発振段レーザのレーザチャンバー内での音響波も変化させることが考えられる。そのため、ステップS310に示すように、発振レーザパルス数が基準パルス数(例えば、10×106パルス)ごとに定期的にステップS301に立ち戻り、上記テーブルを更新させてもよい。
以上のように、第4の実施例においては、レーザビームの分割数を第1の実施例、第2の実施例より細分化し、所望のスペクトル幅を満たす部位を複数切り出しているので、第1、第2の実施例よりさらに安定化された増幅段レーザスペクトル幅が得られる。また、所望のスペクトル幅を満たす部位を複数切り出しているので、第3の実施例に比べ、注入するエネルギーを増大させることができる。特に、上記テーブルを定期的に更新して最適化することによりさらに安定したスペクトルを維持できる。
【0043】
ところで、前記したように、レーザ波面の歪みは、音響波以外の他の因子、例えば、レーザチャンバーが具えるチャンバーウィンドウ、狭帯域化光学系を構成するプリズムやグレーティング、レーザ共振器を構成する出力鏡といった光学部品の歪み、また、例えば、狭帯域化光学系を収容する箱内に導入されるパージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ・・・ 等による急激な屈折率変化によっても引き起こされる可能性がある。
上記第1〜第4の実施例においては、レーザ波面の歪んでいないビーム部分を切り出して増幅段レーザに注入しているので、音響波の影響により生ずるビーム品質の低下だけでなく、上記音響波以外の因子で引き起こされるレーザビーム波面の歪みの影響をも抑制することができる。
また、例えば、100Hzの繰り返し周波数においては、音響波が十分に減衰するので、音響波の影響は生じない。そこで、例えば100Hzの繰り返し周波数において、上記のようにテーブルを作成し、このテーブルに基づき、レーザ波面のひずみのない部位を切り出して、増幅段レーザに注入すれば、音響波の影響が生じない発振周波数で用いる場合であっても、増幅後のレーザパラメータを安定化させることができる。
この場合も、ショット数進行と共に光学素子等の劣化が発生、それに伴うレーザ波面のひずみが考えられるため第3、第4の実施例と同様、例えば10×106パルスごとに定期的に取得データテーブルを更新、最適化すればよい。
【0044】
なお、上記した第1,2,3,4の実施例においては、音響波および/または音響波以外(例えば、光学部品の歪み等)に影響を受けるレーザビーム品質のうち、例として、レーザスペクトル幅に着目し、レーザビームプロファイルにおいてスペクトル線幅の良好な部分を切り出すようにした。
しかし、これに限るものではなく、他のビーム品質である、例えば、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定性等に着目してもよい。
また、同期レーザシステムとしてMOPA方式を用いた場合、増幅段レーザに注入する必要ビーム断面積、出力はMOPO方式より大きくなる。そのため、第4の実施例を除いてビーム切り出し細分化はMOPO方式のときほど行うことができない。
しかしながら必要ビーム断面積、出力を保てる範囲において上記ビーム切り出しの効果はMOPAシステムを用いた場合においても明らかである。
なお、上記したように発振段レーザ、増幅段レーザに充填されるレーザガス中のバッファガスは、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなる。しかしながら、発振段レーザのバッファガスとしては、ヘリウムが望ましい。これは以下の理由による。
Heガス中の音速は970m/s(0℃、1atm)であり、Neガス中の音速435m/sと比較すると2倍以上である。このため、Heガス中の音響波の伝播、減衰もNeガス中の場合と比較すると1/2以下の時間で行われる。
したがって、発振段レーザに充填するレーザガス中のバッファガスとしてHeを使用することにより、放電時におけるレーザガスの密度分布の発生度合いは、例えば4kHzにおいてもNeバッファ時の2kHz時の発生度合い程度に軽減される。よって、ビーム品質の低下の度合いも低減される。
レーザガス中のバッファガスをHeとすると、Neと比較してエネルギー効率(電源からの投入エネルギーに対するレーザパルスエネルギーの割合)は低下する。しかしながら、2ステージレーザ装置の場合、発振段レーザに要求されるパルスエネルギーは小さいので、実用上問題にはならない。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)発振段レーザから放出されるレーザビームから、ビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザに注入するようにしたので、増幅段レーザにおいて、超狭帯域スペクトルというビーム品質を維持しながら、発振段レーザからのレーザビームを同期増幅することが可能となる。
また、上記のようにビーム品質が良いビーム部分を切り出し、増幅段レーザに注入することにより、音響波によるビームの歪みだけでなく、光学部品の歪み、、パージガス、レーザチャンバー内ガス温度による雰囲気の揺らぎ等による急激な屈折率変化によって生ずるビームの歪み等の影響を小さくし、増幅後のレーザパラメータを安定化させることができる。
(2)発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶し、発振周波数と上記テーブルとから、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を1または複数選択し、選択された分割領域をビーム切り出し手段により切り出し、増幅段レーザに注入することにより、さらに安定化された増幅段レーザスペクトルを得ることができる。
特に、上記テーブルを定期的に更新して最適化することによりさらに安定したスペクトルを維持することができる。
(3)上記(2)において、切り出されたレーザビームのエネルギーが必要注入エネルギーを持つか否かを検定し、必要注入エネルギーより小さい場合に、分割領域の大きさを変更することにより、必要注入エネルギーを確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の2ステージレーザ装置の構成例を示す図である。
【図2】音響波の影響によるレーザ波面の歪みを説明する図である。
【図3】発振段レーザビームの分割を説明する図である。
【図4】発振段レーザビームを2分割する場合を説明する図である。
【図5】発振段レーザスペクトルのビーム位置依存性を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図7】発振段レーザスペクトルと増幅段レーザスペクトルを示す図である。
【図8】本発明の第2の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図9】発振段レーザチャンバー共振器の位置を移動させて切り出し位置を変更する場合を説明する図である。
【図10】本発明の第2の実施例のフローチャートである。
【図11】第2の実施例において部位(1, 1) 、(1, 2) のどちらを選択したかを示す図である。
【図12】切り出し位置を選択して固定する第1の実施例と第2の実施例の比較を示す図である。
【図13】本発明の第3の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図14】第3の実施例において、アパーチャに設けたドアおよびその開閉機構を説明する図である。
【図15】本発明の第3の実施例のフローチャートである。
【図16】本発明の第4の実施例におけるレーザビームの切り出しを説明する図である。
【図17】本発明の第4の実施例のフローチャートである。
【図18】2ステージレーザ装置の構成例(MOPA方式)を示す図である。
【図19】2ステージレーザ装置の構成例(MOPO方式)を示す図である。
【図20】折り返しミラーを設けた2ステージレーザ装置の構成(1)を示す図である。
【図21】折り返しミラーを設けた2ステージレーザ装置の構成(2)を示す図である。
【図22】MOPO方式の増幅段レーザとして、部分反射ミラーを設けた安定共振器を用いた場合を示す図である。
【図23】音響波によるレーザガスの疎密を説明する図である。
【図24】音響波により生ずるレーザビームの歪みを説明する図である。
【図25】プリズムの歪みによるレーザ波面の歪みを説明する図である。
【符号の説明】
1 発振段レーザ
1a レーザチャンバー
1b 電極
1c 電源
1d ウィンドウ部材
1e ビームスプリッタ
1f フロントミラー
1g スリット
2 増幅段レーザ
2a レーザチャンバー
2b 電極
2c 電源
2d ウィンドウ部材
2e リア側ミラー
2f フロントミラー
2g 折り返しミラー
2h 部分反射ミラー
2i 光軸調整用アパーチャ
3 狭帯域化モジュール
3a グレーティング(回折格子)
3b 拡大プリズム
4 ビーム切り出しユニット
4a 切り出し用アパーチャ
4a1 開口
4a2 ドア
4a3 歯車
4b ビームスプリッタ
4c 全反射ミラー
4d 全反射ミラー
4e 光軸調整用アパーチャ
5 露光装置
6 ビーム拡大光学系
7 ビーム縮小光学系
10 同期コントローラ
11 レーザコントローラ
12 Osc.コントローラ
13 ドライバ
14a サイドライトセンサ
14b サイドライトセンサ
15a ビームモニタ部
15b ビームモニタ部
16 Amp.コントローラ
17 切り出しビームモニタ部
21 充電器
22 コンデンサ
23 スイッチ
24 磁気パルス圧縮回路(MPC)
Claims (14)
- レーザガスが封入された第1のレーザチャンバー内に配置された第1の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第1の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第1の電源と、
上記第1のレーザチャンバーが内部に配置された第1のレーザ共振器と発生したレーザビームを狭帯域化するための波長選択素子を含む狭帯域化モジュールとを有し、狭帯域化されたレーザビームを放出する発振段レーザと、
レーザガスが封入された第2のレーザチャンバー内に配置された第2の一対の放電電極と上記レーザガスを励起するために上記第2の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第2の電源とを有し、
上記発振段レーザから注入されるレーザビームを増幅する増幅段レーザと、両レーザの放電タイミングを制御する制御手段とからなる露光用2ステージレーザ装置であって、
この露光用2ステージレーザ装置は、発振段レーザから放出されるレーザビームからビームを選択して切り出すビーム切り出し手段を有し、
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを2つの分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記2つの分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定しておき、
上記ビーム切り出し手段は、上記2つの分割領域のうち、上記露光用2ステージレーザ装置が使用される発振周波数範囲においてビーム品質がより良好である方の分割領域を選択し、
レーザビームの上記選択された分割領域が増幅段レーザの第2の一対の放電電極間に注入される
ことを特徴とする露光用2ステージレーザ装置。 - レーザガスが封入された第1のレーザチャンバー内に配置された第1の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第1の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第1の電源と、
上記第1のレーザチャンバーが内部に配置された第1のレーザ共振器と発生したレーザビームを狭帯域化するための波長選択素子を含む狭帯域化モジュールとを有し、狭帯域化されたレーザビームを放出する発振段レーザと、
レーザガスが封入された第2のレーザチャンバー内に配置された第2の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第2の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第2の電源とを有し、上記発振段レーザから注入されるレーザビームを増幅する増幅段レーザと、両レーザの放電タイミングを制御する制御手段とからなる露光用2ステージレーザ装置であって、
上記露光用2ステージレーザ装置は、更に発振段レーザから放出されるレーザビームのうち、ビーム品質が良好な部分を選択して切り出すビーム切り出し手段を有し、
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、 上記制御手段は、発振周波数を求め、
上記求めた発振周波数と、上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある分割領域を選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御して、
レーザビームの上記選択された領域が増幅段レーザの第2の一対の放電電極間に注入されるようにした
ことを特徴とする露光用2ステージレーザ装置。 - 上記発振段レーザから放出されるレーザビームを2つの分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記2つの分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、
上記制御手段は、発振周波数を求め、
上記求めた発振周波数と上記テーブルとからビーム品質がより良好である方の分割領域を選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記制御手段は、上記選択した領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
必要エネルギー以上であって、かつ、ビーム品質が所望の状態にある分割領域を新たに選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記制御手段は、上記選択した領域のエネルギーが増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
各分割領域の大きさが大きくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直す
ことを特徴とする請求項4に記載の露光用2ステージレーザ装置。 - レーザガスが封入された第1のレーザチャンバー内に配置された第1の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第1の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第1の電源と、
上記第1のレーザチャンバーが内部に配置された第1のレーザ共振器と発生したレーザビームを狭帯域化するための波長選択素子を含む狭帯域化モジュールとを有し、狭帯域化されたレーザビームを放出する発振段レーザと、
レーザガスが封入された第2のレーザチャンバー内に配置された第2の一対の放電電極と、
上記レーザガスを励起するために上記第2の一対の放電電極に高電圧パルスを印加して放電を発生させる第2の電源とを有し、上記発振段レーザから注入されるレーザビームを増幅する増幅段レーザと、
両レーザの放電タイミングを制御する制御手段とからなる露光用2ステージレーザ装置であって、
上記露光用2ステージレーザ装置は、更に発振段レーザから放出されるレーザビームのうち、ビーム品質が良好な部分を選択して切り出すビーム切り出し手段を有し、
上記発振段レーザから放出されるレーザビームを複数の分割領域に分け、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、 上記制御手段は、発振周波数を求め、
上記求めた発振周波数と上記テーブルとからビーム品質が所望の状態にある分割領域を複数選択して切り出すように上記ビーム切り出し手段を駆動制御して、 レーザビームの上記選択された領域が増幅段レーザの第2の一対の放電電極間に注入されるようにした
ことを特徴とする露光用2ステージレーザ装置。 - 上記制御手段は、上記複数選択した領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
上記エネルギーの合計が必要エネルギー以上となるように、選択数を増加して、上記ビーム切り出し手段を駆動制御する
ことを特徴とする請求項6に記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記制御手段は、上記複数選択した領域のエネルギーの合計が増幅段レーザへ注入する際に必要とされる必要エネルギーより小さい場合、
各分割領域の大きさが小さくなるように分割数を変更して、発振段レーザの発振周波数と上記複数の分割領域各々のビーム品質との関係を予め測定して得られた各分割領域におけるビーム品質と発振周波数との関係を示すテーブルを記憶仕直す
ことを特徴とする請求項7に記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記ビーム切り出し手段が、開口が設けられたアパーチャと2枚の全反射ミラーとからなり、該アパーチャの移動あるいはアパーチャの開口の制御を行うとともに、2 枚の全反射ミラーの向きを変えて光軸調整を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記ビーム切り出し手段が、レーザビームに垂直な2次元方向に移動可能な移動機構に取り付けられたアパーチャであって、このアパーチャは開口が設けられている
ことを特徴とする請求項1, 2,3,4,5のいずれかに記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記ビーム切り出し手段が、複数のドアが設けられたアパーチャと、このドアを開閉制御する開閉制御機構からなる
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10のいずれかに記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記第2のレザーチャンバーに封入されたレーザガスに含まれるバッファガスはヘリウムである
ことを特徴とする請求項1, 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11のいずれかに記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記増幅段レーザが、上記第2のレザーチャンバーが内部に配置された第2のレーザ共振器を備えている
ことを特徴とする請求項1, 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12のいずれかに記載の露光用2ステージレーザ装置。 - 上記ビーム品質が、スペクトル幅、スペクトル中心値、エネルギー、エネルギー安定度のいずれかである
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13のいずれかに記載の露光用2ステージレーザ装置。
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