JP4683778B2 - Wavelength control device and control method for laser device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマレーザ装置の中心波長を所望の目標波長に制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、エキシマレーザ装置等から発振したレーザ光を狭帯域化し、その中心波長を所望の値に制御する波長制御技術が知られており、例えば特開平5−283785号公報に示されている。図7は、同公報に開示されたレーザ装置の構成図を表しており、以下図7に基づいて従来技術を説明する。
【0003】
図7において、エキシマレーザ装置11は、レーザ媒質であるレーザガスを封入し、両端部にパルスレーザ光21を透過するウィンドウ17,19を取着したレーザチャンバ12を備えている。レーザチャンバ12の内部では、図示しない放電電極間に高電圧が印加され、パルス放電によってレーザガスを励起し、パルスレーザ光21を発生させる。
発生したパルスレーザ光21は、狭帯域化ユニット30に入射し、プリズム32によって拡大され、波長選択ミラー34によって反射されて、狭帯域化光学素子であるグレーティング33に入射する。グレーティング33では、回折によって所定の中心波長λc近傍の波長を有するパルスレーザ光21のみが反射される。これを、狭帯域化と言う。
【0004】
このとき、波長選択ミラー34は、ステッピングモータユニット40によって回転自在の、可動ホルダ36に搭載されている。波長選択ミラー34を紙面と平行な平面内で回転させると、グレーティング33に対するパルスレーザ光21の入射角度が変わり、グレーティング33で回折されるパルスレーザ光21の中心波長λcが変化する。即ち、波長選択ミラー34を回転させることにより、発振するパルスレーザ光21の中心波長λcを、所望する目標波長λ0に制御することが可能である。
【0005】
また、エキシマレーザ装置11は、パルスレーザ光21の一部をビームスプリッタ22で取り出し、波長モニタ37によってパルスレーザ光21の中心波長λcをモニタリングしている。レーザコントローラ29は、モニタリングした中心波長λcに基づき、ステッピングモータユニット40に指令信号を出力して波長選択ミラー34を回転させ、パルスレーザ光21の中心波長λcを所望の目標波長λ0に制御している。これを、波長制御と言う。
狭帯域化されたパルスレーザ光21は、狭帯域化ユニット30内のグレーティング33と、パルスレーザ光21を部分反射するフロントミラー16との間で数回往復するうちに、レーザチャンバ12内で増幅される。そして、中心波長λcを有するパルスレーザ光21として、前方(図7中紙面の左方)へ出射し、ステッパ等の露光機25に入射する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
即ち、エキシマレーザ装置11を、露光機25の露光用光源として用いる際には、ウェハやレチクルの入れ替えなどのために一定時間にわたって放電を停止し、レーザ発振を止めなければならない場合がある。
【0007】
このような場合には、プリズム32等の光学部品やその周辺の温度低下のために、光学部品の特性が変化したり、光学部品を固定する図示しない固定部品が伸縮したりして、中心波長λcがずれてしまうことがある。また、放電をしばらく停止した結果として、放電電極やレーザガスの状態変化が起こり、中心波長λcがずれることもある。このような、休止中に起きる中心波長λcのずれを、波長の休止ドリフトと呼ぶ。
その結果、休止後にレーザ発振を再開した際に、発振したレーザ光21の中心波長λcが目標波長λ0と大きくずれており、これを目標波長λ0に戻すのに多くの時間を要するという問題がある。
【0008】
また、例えば休止中に露光機25から、目標波長λ0をλnに変更するようにという波長変更指令が、レーザコントローラ29に出力される場合がある。このような場合には、再発振時には、中心波長λcと新たな目標波長λnとの差がさらに大きくなっていることがあり、中心波長λcを新たな目標波長λnに合わせるのに、より多くの時間を要するという問題がある。
その結果、露光機25が所望する中心波長λcのレーザ光21が出射せず、露光機25の稼働率が低下する。
【0009】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、休止後に、パルスレーザ光の中心波長を、迅速にかつ正確に目標波長に制御可能な波長制御装置及び制御方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明は、
駆動機構により光学部品を回転させてパルスレーザ光が狭帯域化光学素子に入射する入射角度を変更する光学部品回転手段と、
前記光学部品回転手段を駆動して前記入射角度を変更し、パルスレーザ光の中心波長を所定の目標波長に制御するレーザコントローラとを備えたレーザ装置用波長制御装置において、
前記光学部品回転手段は、互いに独立して同一の光学部品を回転させる第1の駆動機構と第2の駆動機構とを備え、
前記レーザコントローラは、
レーザ発振の休止中に生じる中心波長の休止ドリフトに基づいて、中心波長が目標波長に近づくように前記第1の駆動機構に指令を出力して休止中に光学部品を回転させ、
レーザ発振の休止中に目標波長の変更を指示する波長変更指令を受けると、前記第1の駆動機構への指令の出力と共に、当該波長変更指令に基づいて、中心波長が新たな目標波長に近づくように前記第2の駆動機構に指令を出力して休止中に光学部品を回転させる
【0011】
かかる構成によれば、休止ドリフトの補正のためと、目標波長変更のためとの2個の駆動機構を備えている。これにより、休止ドリフトの補正と目標波長変更とを、同時に互いに独立に行なうことができ、常に制御が発散せず、好適に行なわれる。
【0012】
また本発明によれば、
前記第1駆動機構が圧電素子ユニットであり、
前記第2駆動機構がステッピングモータユニットである。
圧電素子ユニットを備えているので、休止ドリフトの補正だけでなく、発振時の波長制御も、圧電素子ユニットによって応答性よく行なうことができる。従って、迅速な制御が可能である。
また、目標波長λ0の変更をストロークの長いステッピングモータユニットによって行なうことにより、広帯域にわたっての目標波長λ0の変更が可能である。
【0013】
また、本発明によれば、
前記第1駆動機構と第2駆動機構とが直列に配されている。
これにより、第1、第2の駆動機構が、同じ光学部品の同じ場所を駆動することになるため、一方の駆動機構の駆動量に対する中心波長の変化の度合いが、他方の駆動機構の駆動の有無と無関係となり、常に一定となる。従って、2個の駆動機構を、互いに独立に制御できるので、制御が容易となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
図1は、実施形態に係るエキシマレーザ装置11の構成図を示している。図1において、エキシマレーザ装置11は、レーザ媒質であるレーザガスを封入したレーザチャンバ12を備えている。レーザチャンバ12の両端部には、パルスレーザ光21を透過するフロントウィンドウ17及びリアウィンドウ19が、図示しないホルダによってそれぞれ取着されている。
【0015】
レーザチャンバ12の内部には、一対の放電電極14,15が、図1中紙面と垂直方向に対向して設置されている。高圧電源23より、放電電極14,15間に高電圧を印加し、パルス放電を起こしてレーザガスを励起し、例えば数〜十数kHzの周波数で、パルスレーザ光21を発生させる。
発生したパルスレーザ光21は、例えば後方(図1中左方)へ進行し、パルスレーザ光21を狭帯域化する狭帯域化ユニット30に入射する。狭帯域化ユニット30は、狭帯域化ボックス31によって囲繞されており、内部に光学部品として、プリズム32,32、波長選択ミラー34、及びグレーティング33等を備えている。狭帯域化ボックス31の壁には、パージガス給気口35が付設され、清浄で乾燥した希ガスや高純度窒素などの反応性の小さなパージガス45を、狭帯域化ボックス31内部に導入している。
【0016】
狭帯域化ユニット30に入射したパルスレーザ光21は、プリズム32,32によって拡大され、波長選択ミラー34によって反射され、狭帯域化光学素子であるグレーティング33に入射する。グレーティング33では、回折によって、入射角度φによって定まる中心波長λcのパルスレーザ光21のみが反射される。
このとき、波長選択ミラー34は、水平面内(図1中紙面と平行な平面内)で回動自在の、可動ホルダ36に搭載されている。可動ホルダ36を回転させて波長選択ミラー34を回転させることにより、グレーティング33に入射するパルスレーザ光21の入射角度φが変わる。これにより、グレーティング33で回折されるパルスレーザ光21の中心波長λcが変化する。尚、図1において、20はパルスレーザ光21のレーザ光軸を表している。
【0017】
狭帯域化されたパルスレーザ光21は、狭帯域化ユニット30内のグレーティング33と、パルスレーザ光21を部分反射するフロントミラー16との間で数回往復するうちに、放電電極14,15間の放電によって増幅される。そして、フロントミラー16を部分透過し、パルスレーザ光21として前方(図1中、右方)へ出射し、露光機25に入射する。出射したパルスレーザ光21の一部は、ビームスプリッタ22で図1中下方へ取り出され、波長モニタ37によってその中心波長λcをモニタリングされる。
【0018】
以下、本実施形態に係る可動ホルダ36の構造について、詳細に説明する。
図2に、可動ホルダ36の平面断面図、図3に狭帯域化ボックス31内部のグレーティング33側からミラー側を見た、可動ホルダ36の正面図を示す。
図2、図3に示すように、可動ホルダ36は、波長選択ミラー34を固定した四角形のミラーホルダ38を備えている。ミラーホルダ38は、図示しない引きバネ及び板バネ49の付勢力によって、狭帯域化ボックス31に引きつけられている。
【0019】
また、ミラーホルダ38の第1〜第4隅部38A〜38Dのうち、第2隅部38B及び第1隅部38Aは、それぞれ支持部材39及び図2には図示しない手動マイクロメータ50によって、狭帯域化ボックス31から押圧されている。支持部材39は、例えばスクリュー47を所定長さだけ狭帯域化ボックス31から突き出させ、ナット46で固定している。また、手動マイクロメータ50は、手動で狭帯域化ボックス31からの突き出し量を変更自在である。
ミラーホルダ38の第3隅部38Cには、後述するようにピエゾ素子ユニット41が取着されている。ピエゾ素子ユニット41の先端部41Bは、図示しない引きバネ及び板バネ49の付勢力によってボールネジユニット43と接し、ステッピングモータユニット40を押圧している。
【0020】
図1に示すように、ステッピングモータユニット40及びピエゾ素子ユニット41は、いずれもレーザコントローラ29に電気的に接続されている。ステッピングモータユニット40は、レーザコントローラ29から受信したパルス信号のパルス数に応じて、モータ軸48(図2参照)を所定量だけ回転させる。モータ軸48の先端部48Aには、カップリング42を介して、ネジ山が精密加工されたボールネジユニット43の後端部43Bが取着されている。ボールネジユニット43は、ガイド51によって、回転しながら前後方向にスムーズに直進運動を行なう。
ボールネジユニット43の先端部43Aは、その長手方向に垂直な平面に精密加工され、この平面に、球面に精密加工されたピエゾ素子ユニット41の先端部41Bが当接している。従って、ボールネジユニットが回転しながら前後動したとき、ピエゾ素子ユニット41は回転せずに前後動する。ピエゾ素子ユニット41の後端部41Aは、ミラーホルダ38に固定された紫外線カバー44に固定されている。
【0021】
ピエゾ素子ユニット41の配線52は、紫外線カバー44の内側を通って、図示しない導入孔を介して狭帯域化ボックス31の外部に達しており、レーザコントローラ29に接続されている。ピエゾ素子ユニット41は、配線52を介して印加された、電圧Vの大きさに応じた長さだけ、前後方向に伸縮する。ピエゾ素子ユニット41は、初期位置として、フルストロークの約1/2の中立位置に保たれている。
【0022】
レーザコントローラ29は、可動ホルダ36に信号を出力してステッピングモータユニット40又はピエゾ素子ユニット41を伸縮させることにより、紫外線カバー44を介してミラーホルダ38の第3隅部38Cを押し引きする。これにより、波長選択ミラー34が回動し、前記入射角度φが変更されて、パルスレーザ光21の中心波長λcが変化する。
このときレーザコントローラ29は、波長モニタ37によってモニタリングした中心波長λcに基づき、中心波長λcを目標波長λ0に合わせ、両者の差である波長偏差が所定の許容値よりも小さくなるように制御を行なっている。これを波長制御と言う。
【0023】
また、レーザコントローラ29は、高圧電源23に電圧指令を出力することにより、パルスレーザ光21のパルス出力の制御(これをパワーロック制御と言う)も行なっている。
さらにレーザコントローラ29は、露光機25と互いに通信を行なっており、露光機25からの発振指令信号に基づいてレーザ発振を行なう。また、レーザコントローラ29は、自己の判断に基づいて発振指令信号を出力し、レーザ発振を行なう場合もある。
【0024】
以下に、レーザコントローラ29がこのような可動ホルダ36を用いて、休止中に、波長の休止ドリフトの補正及び目標波長λ0の変更を行なう際の、具体的な制御手順について説明する。
まず、第1の制御手順として、休止中に目標波長λ0の変更を指示する波長変更指令が来ず、波長の休止ドリフト補正のみを行なう場合について、説明する。
【0025】
図4は、上方から、休止中の休止ドリフト補正を行なわない場合の中心波長λcの変動、露光機25からの発振指令(ON/OFF)信号、休止ドリフト補正を行なった場合の中心波長λcの動き、及び休止ドリフト補正を行なった場合の、ピエゾ素子ユニット41に出力される指令電圧Vをそれぞれ示すタイミングチャートである。
尚、レーザコントローラ29は、レーザ発振中には、波長モニタ37でモニタリングした中心波長λcに基づき、波長制御を行なうものとする。
【0026】
図4に示すように、時刻t11までは、発振指令信号がONとなっており、レーザ発振が行なわれている。レーザコントローラ29は、波長モニタ37でモニタリングした中心波長λcに基づき、ピエゾ素子ユニット41に指令電圧Vを出力して、波長制御を行なっており、中心波長λcが目標波長λ0に略一致している。
時刻t11に、発振指令信号がOFFになり、発振が停止する。これに伴い、休止ドリフト補正を行なわない場合の中心波長λcは、時刻t11から、温度変化によって次第に1方向に動いていく。尚、ここでは、波長が長波長側へ休止ドリフトするものとして説明するが、短波長側へ休止ドリフトする場合もある。
そして、時刻t14にレーザ発振が再開されると、波長制御が行なわれ、中心波長λcは目標波長λ0に近づいてゆき、時刻t16に目標波長λ0に戻る。
【0027】
これに対して、休止ドリフト補正を行なう場合には、次のような制御が行なわれる。
レーザ発振が所定時間以上休止すると、時刻t12においてレーザコントローラ29は、休止中に、中心波長λcが休止前の目標波長λ0からどの程度ずれるかを推定する。この推定は、例えばこれまでにレーザ発振がどのようなパターンで行なわれたかという情報や、現在の狭帯域化ボックス31内部の温度、さらには時刻t11から時刻t12までの休止時間等に基づいて行なわれる。
【0028】
レーザコントローラ29は、このずれを補正して、再発振直後に中心波長λcを目標波長λ0にできるだけ近づけるための、波長選択ミラー34の回転角、及びこれを達成するためのピエゾ素子ユニット41の駆動量を算出する。そして、算出した駆動量に相当する電圧信号Vを、ピエゾ素子ユニット41に出力する。
これにより、時刻t12から、ピエゾ素子ユニット41が可動ホルダ36を駆動して波長選択ミラー34を回転させ、時刻t13に回転が終了する。その結果、中心波長λcは目標波長λ0に近づき、時刻t13には中心波長λcが目標波長λ0にほぼ一致する。
尚、時刻t11から時刻t14までは、実際にレーザ発振を行なってはおらず、モニタリングを行なえないため、中心波長λcを示すチャートは、破線で表されている。
【0029】
その後、時刻t14になると、レーザ発振が再開される。発振が再開されると、レーザコントローラ29は波長モニタ37によってモニタリングした中心波長λcに基づき、ピエゾ素子ユニット41に指令電圧Vを出力して波長制御を行なう。これにより、時刻t15において、中心波長λcが目標波長λ0に略一致する。
即ち、レーザ発振の休止中に、予めピエゾ素子ユニット41によって中心波長λcを目標波長λ0に近づけておくことにより、発振再開後に、迅速に中心波長λcを目標波長λ0に合わせることが可能である。このような、休止ドリフトの補正を行なわない場合には、中心波長λcが目標波長λ0に合うのは時刻t16となり、多大な時間がかかる。
【0030】
尚、前述したように、休止ドリフトによる中心波長λcのずれ量の推定は、休止時間に基づいて行なわれるため、休止時間が長くなるような場合には、再度補正が行なわれる。
即ち、上記手順では、ただ1回だけピエゾ素子ユニット41を大きく動かすことにより、目標波長λ0に合わせるように説明しているが、通常は、ピエゾ素子ユニット41を何度も細かく動かすことにより、補正を行なっている。
【0031】
次に、第2の制御手順として、休止ドリフトの補正時に、露光機25から目標波長λ0の変更を行なうように波長変更指令が来た場合について、説明する。
図5は、上方から、休止中の休止ドリフト補正を行なわない場合の中心波長λcの変動、露光機25からの発振指令(ON/OFF)信号、休止ドリフト補正を行ない、かつ、波長変更指令が来た場合の中心波長λc、その場合の、ピエゾ素子ユニット41に出力される指令電圧V、波長変更指令D、及び、ステッピングモータユニット40のストローク位置Pをそれぞれ示すタイミングチャートである。
尚、発振中は、図4と同様に波長制御を行なうものとする。
【0032】
図5に示すように、時刻t21までは、発振指令信号がONとなっており、レーザ発振が行なわれている。レーザコントローラ29は、波長モニタ37でモニタリングした中心波長λcに基づき、ピエゾ素子ユニット41に指令電圧Vを出力して波長制御を行なっており、中心波長λcが目標波長λ0に略一致している。
時刻t21に発振指令信号がOFFになり、発振が停止する。これに伴い、休止ドリフト補正を行なわない場合の中心波長λcは、時刻t21から、温度変化によって次第に1方向に動いていく。尚、ここでは、波長が長波長側へ休止ドリフトする場合を例にとって説明するが、短波長側へ休止ドリフトする場合もある。
そして、時刻t27にレーザ発振が再開されると、波長制御が行なわれる。このとき、後述するように、露光機25からレーザコントローラ29に、目標波長λ0を新たな目標波長λnに変更する、波長変更指令が出力されている。従って、レーザコントローラ29は、中心波長λcを新たな目標波長λnに近づけてゆき、時刻t29に目標波長λnに合わせている。
【0033】
これに対して、休止ドリフト補正を行なう場合には、次のような制御が行なわれる。
レーザ発振が所定時間以上休止すると、時刻t22においてレーザコントローラ29は、休止中に、中心波長λcが休止前の目標波長λ0からどの程度ずれるかを推定する。この推定は、例えばこれまでにレーザ発振がどのようなパターンで行なわれたかという情報や、現在の狭帯域化ボックス31内部の温度、さらには時刻t21から時刻t22までの休止時間等に基づいて行なわれる。
【0034】
そしてレーザコントローラ29は、このずれを補正して、再発振直後に中心波長λcを目標波長λ0にできるだけ近づけるための、波長選択ミラー34の回転角、及びこれを達成するためのピエゾ素子ユニット41の駆動量を算出する。そして、時刻t22において、算出した駆動量に相当する電圧信号Vを、ピエゾ素子ユニット41に出力する。
これにより、時刻t22から、ピエゾ素子ユニット41が可動ホルダ36を駆動して、中心波長λcを目標波長λ0に合わせるべく、波長選択ミラー34を回転させ始める。
【0035】
この回転中に、時刻t24において、露光機25から、目標波長λ0を新たな目標波長λnに変更する波長変更指令Dが来るものとする。レーザコントローラ29は、ピエゾ素子ユニット41に対する電圧指令Vをそのままに、時刻t24から時刻t25まで、ステッピングモータユニット40に対して、目標波長λ0を変更するための指令を出力する。これにより、ステッピングモータユニット40は、ストローク位置PからPnまで移動する。
【0036】
この間、ピエゾ素子ユニット41は、電圧指令Vに従って動き続け、時刻t26において、目標ストロークに達する。
尚、上記手順では、ただ1回だけピエゾ素子ユニット41を大きく動かすことにより、目標波長λ0に合わせるように説明しているが、通常は、ピエゾ素子ユニット41を繰り返し微小距離駆動することにより、補正を行なっている。従って、ピエゾ素子ユニット41が数度にわたって動作と停止を繰り返す間、ステッピングモータユニット40も動き続け、目標波長λ0の変更を行なっている。
従って時刻t26において、波長選択ミラー34は、ピエゾ素子ユニット41による休止ドリフト補正と、ステッピングモータユニット40による目標波長λ0変更との、両者を合わせただけ回転したことになる。その結果、波長選択ミラー34の角度は、新たな目標波長λnに略相当する角度となっている。
【0037】
そして、時刻t27にレーザ発振が再開されたときには、レーザコントローラ29は波長モニタ37によってモニタリングした中心波長λcに基づき、波長制御を行なう。休止中に、ステッピングモータユニット40及びピエゾ素子ユニット41により、中心波長λcは新たな目標波長λnに対して近い値となっているので、短時間で(時刻t28に)中心波長λcを新たな目標波長λ0に合わせることができる。
即ち、休止中の目標波長λ0変更及び休止ドリフト補正を行なわない場合に、時刻t29に中心波長λcが新たな目標波長λnに合うのに比べて、非常に迅速な波長制御が可能となっている。
【0038】
以上説明したように、本実施形態によれば、レーザ発振の休止中に休止ドリフト補正を行ない、温度変化等による中心波長λcのずれを補正して、予め目標波長λ0に近づけるようにしている。これにより、発振再開後の波長制御により、中心波長λcが迅速に目標波長λ0に合致するので、目標波長λ0から外れた露光に不適切な中心波長λcを有するレーザ光21が、露光機25に入射することが少ない。また、露光に適切な中心波長λcのレーザ光21を得るまでの時間が短く、露光機25の稼働率が向上する。
【0039】
また、本実施形態によれば、レーザ発振の休止中に休止ドリフト補正に加え、露光機25からの波長変更指令Dに基づき、目標波長λ0の変更を行なっている。これにより、発振再開後の波長制御により、中心波長λcが迅速に新たな目標波長λnに合致する。
【0040】
また、本実施形態によれば、休止ドリフト補正を行なうための第1の駆動機構(ピエゾ素子ユニット41)と、目標波長λ0の変更を行なうための第2の駆動機構(ステッピングモータユニット40)との、2個の駆動機構を備えている。
従って、休止ドリフト補正の途中で波長変更指令が入力されても、レーザコントローラ29はいずれの処理を優先的に行なうかを迷うことがなく、それぞれの処理を独立に行なうことができる。即ち、常に制御が発散せず、好適に行なわれる。
即ち、第1の駆動機構をピエゾ素子ユニット41として説明したが、これに限られるものではない。即ち、第1、第2の駆動機構のいずれもが、ステッピングモータユニットでもよく、いずれもがピエゾ素子ユニット41であってもよい。
【0041】
しかしながら、実施形態に説明したように、ピエゾ素子ユニット41によって休止ドリフト補正を行ない、ステッピングモータユニット40によって目標波長λ0の変更を行なうのが好適である。
即ち、目標波長λ0の変更を、ストロークの長いステッピングモータユニット40によって行なうことにより、広帯域にわたっての目標波長λ0の変更が可能である。
【0042】
また、休止ドリフト補正は、レーザ発振の休止のたびに必ず行なわなければならず、頻度が高い。そのため、これを精度良く補正する必要があり、より微小ストロークを精密に駆動できるピエゾ素子ユニット41によって休止ドリフト補正を行なうことにより、正確な補正が可能である。
また、第1、第2の駆動機構を直列に配し、波長選択ミラー34の1つの隅部を押圧して回転させ、中心波長λcを制御するように説明したが、これに限られるものではない。例えば、グレーティング33やプリズム32を回転させるようにしてもよい。
【0043】
また、例えば、ステッピングモータユニット40で波長選択ミラー34を、ピエゾ素子ユニット41でプリズム32を、それぞれ回転させるように、別々の光学部品を回転させてもよい。
しかしながら、上記実施形態で説明したように、ステッピングモータユニット40及びピエゾ素子ユニット41を直列に配し、光学部品のうち、いずれか1つのみを回転させるのがよい。即ち、第1、第2の駆動機構が、同じ光学部品の同じ場所を駆動させるため、一方の駆動機構の駆動量に対する中心波長の変化量が、他方の駆動機構の駆動の有無と無関係となり、常に一定となる。従って、2個の駆動機構を、互いに独立に制御できるので、制御が容易となる。
これに対し、ステッピングモータユニット40とピエゾ素子ユニット41とを異なる場所に配置するならば、一方の駆動機構を駆動した場合、他方の駆動機構における、中心波長λcを変更するために必要な駆動量が影響を受ける。即ち、中心波長λcを変更するために、ピエゾ素子ユニット41とステッピングモータユニット40との伸縮量を、互いの影響を考慮しながら制御を行なわなければならず、制御が困難になる。
【0044】
図6に、プリズム32を回転自在の可動ホルダ36上に搭載し、この可動ホルダ36をステッピングモータユニット40及びピエゾ素子ユニット41によって駆動する場合の例を示す。
このように、波長選択ミラー34を用いない構成にすることにより、光路長が短くなるので出力が増大し、例えばゲインが小さなArFエキシマレーザ装置などの場合にも、必要な大きさの出力での発振が可能である。
【0045】
また、本発明によれば、レーザ発振時の波長制御を、ピエゾ素子ユニット41によって行なっている。ピエゾ素子ユニット41は指令に対する反応時間が短いので、制御に対する応答性が良く、波長が迅速に目標波長λ0に合致する。
【0046】
尚、本実施形態の説明では、新たな目標波長λnを、目標波長λ0よりも長波長側にあるものとして説明しているが、これに限られるものではない。例えば、休止ドリフトによって、中心波長λcが長波長側にずれるのに対し、新たな目標波長λnが、目標波長λ0よりも短波長となるような場合もある。このような場合には、休止ドリフトによるずれと、目標波長λ0の変更によるずれとが加算されるため、中心波長λcから、新たな目標波長λnまでの差が、さらに大きくなる。
従って、本発明に係る休止時間中の休止ドリフト補正及び目標波長λ0の変更を行なわない場合には、時刻t27における再発振後、時刻t29に中心波長λcが新たな目標波長λnに合うまでの時間が、より長くなる。これに対し、本発明によれば、休止時間中に中心波長λcを新たな目標波長λnに概略近づけているので、迅速な波長制御が可能であり、このような場合には、本発明の効果が、より大きくなる。
【0047】
また、狭帯域化光学素子として、グレーティング33を用いる場合について説明したが、エタロンを用いてもよい。
さらには、本発明は、エキシマレーザ装置について説明したが、フッ素分子レーザ装置についても、同様に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図。
【図2】可動ホルダの平面断面図。
【図3】可動ホルダの正面図。
【図4】第1制御手順を説明するタイミングチャート。
【図5】第2制御手順を説明するタイミングチャート。
【図6】プリズムを駆動する場合のエキシマレーザ装置の構成例。
【図7】従来技術に係るエキシマレーザ装置の構成図。
【符号の説明】
11:エキシマレーザ装置、12:レーザチャンバ、15:放電電極、16:フロントミラー、17:フロントウィンドウ、19:リアウィンドウ、20:レーザ光軸、21:レーザ光、22:ビームスプリッタ、25:露光機、29:レーザコントローラ、30:狭帯域化ユニット、31:狭帯域化ボックス、32:プリズム、33:グレーティング、34:波長選択ミラー、35:パージガス給気口、36:可動ホルダ、37:波長モニタ、38:ミラーホルダ、39:支持部材、40:ステッピングモータユニット、41:ピエゾ素子ユニット、42:カップリング、43:ボールネジユニット、44:紫外線カバー、45:パージガス、46:ナット、47:スクリュー、48:モータ軸、49:板バネ、50:手動マイクロメータ、51:ガイド、52:配線。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for controlling the center wavelength of an excimer laser device to a desired target wavelength.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a wavelength control technique for narrowing a laser beam oscillated from an excimer laser device or the like and controlling its center wavelength to a desired value is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-283785. FIG. 7 is a block diagram of the laser device disclosed in the publication, and the prior art will be described below with reference to FIG.
[0003]
In FIG. 7, an excimer laser device 11 includes a laser chamber 12 in which a laser gas that is a laser medium is sealed and windows 17 and 19 that transmit a pulse laser beam 21 are attached to both ends. Inside the laser chamber 12, a high voltage is applied between discharge electrodes (not shown), the laser gas is excited by pulse discharge, and pulsed laser light 21 is generated.
The generated pulsed laser light 21 enters the band narrowing unit 30, is magnified by the prism 32, is reflected by the wavelength selection mirror 34, and enters the grating 33 that is a band narrowing optical element. In the grating 33, only the pulsed laser light 21 having a wavelength near the predetermined center wavelength λc is reflected by diffraction. This is called narrowing the band.
[0004]
At this time, the wavelength selection mirror 34 is mounted on a movable holder 36 that is rotatable by the stepping motor unit 40. When the wavelength selection mirror 34 is rotated in a plane parallel to the paper surface, the incident angle of the pulse laser beam 21 with respect to the grating 33 changes, and the center wavelength λc of the pulse laser beam 21 diffracted by the grating 33 changes. That is, by rotating the wavelength selection mirror 34, it is possible to control the center wavelength λc of the oscillating pulsed laser light 21 to a desired target wavelength λ0.
[0005]
In addition, the excimer laser device 11 extracts a part of the pulsed laser light 21 with the beam splitter 22 and monitors the center wavelength λc of the pulsed laser light 21 with the wavelength monitor 37. The laser controller 29 outputs a command signal to the stepping motor unit 40 based on the monitored center wavelength λc, rotates the wavelength selection mirror 34, and controls the center wavelength λc of the pulsed laser light 21 to a desired target wavelength λ0. Yes. This is called wavelength control.
The narrow-band pulsed laser light 21 is amplified in the laser chamber 12 while reciprocating several times between the grating 33 in the narrow-band unit 30 and the front mirror 16 that partially reflects the pulsed laser light 21. Is done. Then, it is emitted forward (to the left of the paper surface in FIG. 7) as pulsed laser light 21 having a center wavelength λc, and enters an exposure device 25 such as a stepper.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems.
In other words, when the excimer laser device 11 is used as an exposure light source for the exposure machine 25, it may be necessary to stop the laser oscillation for a certain period of time in order to replace the wafer or the reticle and stop the laser oscillation.
[0007]
In such a case, the optical component such as the prism 32 and the temperature around the optical component change, and the characteristics of the optical component change, or a fixing component (not shown) that fixes the optical component expands and contracts, so that the center wavelength is increased. λc may shift. Further, as a result of stopping the discharge for a while, the state of the discharge electrode or laser gas may change, and the center wavelength λc may shift. Such a shift in the center wavelength λc that occurs during a pause is referred to as a wavelength pause drift.
As a result, when the laser oscillation is resumed after the pause, the center wavelength λc of the oscillated laser beam 21 is greatly deviated from the target wavelength λ0, and it takes a long time to return it to the target wavelength λ0. .
[0008]
Further, for example, a wavelength change command for changing the target wavelength λ0 to λn may be output from the exposure unit 25 to the laser controller 29 during the pause. In such a case, at the time of re-oscillation, the difference between the center wavelength λc and the new target wavelength λn may be further increased, and in order to adjust the center wavelength λc to the new target wavelength λn, more There is a problem that it takes time.
As a result, the laser beam 21 having the center wavelength λc desired by the exposure unit 25 is not emitted, and the operating rate of the exposure unit 25 is reduced.
[0009]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and provides a wavelength control device and a control method capable of quickly and accurately controlling the center wavelength of a pulse laser beam to a target wavelength after a pause. It is aimed.
[0010]
[Means, actions and effects for solving the problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides:
  Optical component rotating means for rotating the optical component by the drive mechanism to change the incident angle at which the pulse laser beam is incident on the narrow-band optical element;
  In the wavelength control device for a laser device comprising the laser controller that drives the optical component rotating means to change the incident angle and controls the center wavelength of the pulsed laser light to a predetermined target wavelength,
The optical component rotating means includes a first drive mechanism and a second drive mechanism that rotate the same optical component independently of each other,
The laser controller is
Based on the pause drift of the center wavelength that occurs during the pause of laser oscillation, the optical component is rotated during the pause by outputting a command to the first drive mechanism so that the center wavelength approaches the target wavelength,
When a wavelength change command for instructing the change of the target wavelength is received while the laser oscillation is stopped, the center wavelength approaches the new target wavelength based on the wavelength change command together with the output of the command to the first drive mechanism. To output a command to the second drive mechanism to rotate the optical component during the pause.
[0011]
According to such a configuration, two drive mechanisms are provided for correcting the pause drift and for changing the target wavelength. Thereby, the correction of the pause drift and the target wavelength change can be performed independently of each other at the same time, and the control is always performed without divergence.
[0012]
Also according to the invention,
The first drive mechanism is a piezoelectric element unit;
The second drive mechanism is a stepping motor unit.
Since the piezoelectric element unit is provided, not only correction of pause drift but also wavelength control during oscillation can be performed with high responsiveness by the piezoelectric element unit. Therefore, quick control is possible.
Further, the target wavelength λ0 can be changed over a wide band by changing the target wavelength λ0 with a stepping motor unit having a long stroke.
[0013]
Moreover, according to the present invention,
The first drive mechanism and the second drive mechanism are arranged in series.
As a result, the first and second drive mechanisms drive the same place of the same optical component, and therefore the degree of change in the center wavelength with respect to the drive amount of one drive mechanism is the driving degree of the other drive mechanism. It becomes irrelevant and always constant. Therefore, since the two drive mechanisms can be controlled independently of each other, the control becomes easy.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an excimer laser device 11 according to the embodiment. In FIG. 1, an excimer laser device 11 includes a laser chamber 12 in which a laser gas that is a laser medium is sealed. A front window 17 and a rear window 19 that transmit the pulse laser beam 21 are attached to both ends of the laser chamber 12 by holders (not shown).
[0015]
Inside the laser chamber 12, a pair of discharge electrodes 14, 15 are installed facing the paper surface in FIG. A high voltage is applied between the discharge electrodes 14 and 15 from the high-voltage power source 23 to cause pulse discharge to excite the laser gas, and generate the pulsed laser light 21 at a frequency of, for example, several to several tens of kHz.
The generated pulse laser light 21 travels backward (leftward in FIG. 1), for example, and enters the band narrowing unit 30 that narrows the pulse laser light 21. The narrow band unit 30 is surrounded by a narrow band box 31 and includes prisms 32 and 32, a wavelength selection mirror 34, a grating 33, and the like as optical components. A purge gas supply port 35 is attached to the wall of the narrow-banding box 31, and a purge gas 45 having a low reactivity such as a clean and dry rare gas or high-purity nitrogen is introduced into the narrow-banding box 31. .
[0016]
The pulse laser beam 21 incident on the narrowband unit 30 is magnified by the prisms 32, 32, reflected by the wavelength selection mirror 34, and incident on the grating 33, which is a narrowband optical element. In the grating 33, only the pulsed laser light 21 having the center wavelength λc determined by the incident angle φ is reflected by diffraction.
At this time, the wavelength selection mirror 34 is mounted on a movable holder 36 that is rotatable in a horizontal plane (in a plane parallel to the paper surface in FIG. 1). By rotating the movable holder 36 and rotating the wavelength selection mirror 34, the incident angle φ of the pulsed laser light 21 incident on the grating 33 changes. As a result, the center wavelength λc of the pulsed laser light 21 diffracted by the grating 33 changes. In FIG. 1, 20 represents the laser optical axis of the pulse laser beam 21.
[0017]
The narrow-band pulsed laser light 21 is reciprocated several times between the grating 33 in the narrow-band unit 30 and the front mirror 16 that partially reflects the pulsed laser light 21. Is amplified by the discharge. Then, it partially passes through the front mirror 16, is emitted forward (to the right in FIG. 1) as pulsed laser light 21, and enters the exposure device 25. A part of the emitted pulsed laser light 21 is extracted downward in FIG. 1 by the beam splitter 22, and its center wavelength λc is monitored by the wavelength monitor 37.
[0018]
Hereinafter, the structure of the movable holder 36 according to the present embodiment will be described in detail.
FIG. 2 is a plan sectional view of the movable holder 36, and FIG. 3 is a front view of the movable holder 36 when the mirror side is viewed from the grating 33 side in the narrow band box 31.
As shown in FIGS. 2 and 3, the movable holder 36 includes a square mirror holder 38 to which the wavelength selection mirror 34 is fixed. The mirror holder 38 is attracted to the band narrowing box 31 by a biasing spring (not shown) and a biasing force of a leaf spring 49.
[0019]
Of the first to fourth corners 38A to 38D of the mirror holder 38, the second corner 38B and the first corner 38A are narrowed by the support member 39 and a manual micrometer 50 not shown in FIG. It is pressed from the banding box 31. The support member 39 has a screw 47 protruding from the narrow band box 31 by a predetermined length, for example, and is fixed by a nut 46. In addition, the manual micrometer 50 can freely change the protruding amount from the narrow band box 31 manually.
A piezo element unit 41 is attached to the third corner 38C of the mirror holder 38 as will be described later. The distal end portion 41B of the piezo element unit 41 is in contact with the ball screw unit 43 by an urging force of a pulling spring and a leaf spring 49 (not shown) and presses the stepping motor unit 40.
[0020]
As shown in FIG. 1, both the stepping motor unit 40 and the piezo element unit 41 are electrically connected to the laser controller 29. The stepping motor unit 40 rotates the motor shaft 48 (see FIG. 2) by a predetermined amount according to the number of pulses of the pulse signal received from the laser controller 29. A rear end portion 43B of a ball screw unit 43 in which a thread is precisely processed is attached to a front end portion 48A of the motor shaft 48 via a coupling 42. The ball screw unit 43 smoothly moves straight in the front-rear direction while rotating by the guide 51.
The tip portion 43A of the ball screw unit 43 is precisely machined into a plane perpendicular to the longitudinal direction, and the tip portion 41B of the piezo element unit 41 precisely machined into a spherical surface is in contact with this plane. Therefore, when the ball screw unit moves back and forth while rotating, the piezo element unit 41 moves back and forth without rotating. A rear end portion 41 </ b> A of the piezo element unit 41 is fixed to an ultraviolet cover 44 fixed to the mirror holder 38.
[0021]
The wiring 52 of the piezo element unit 41 passes through the inside of the ultraviolet cover 44, reaches the outside of the band narrowing box 31 through an introduction hole (not shown), and is connected to the laser controller 29. The piezo element unit 41 expands and contracts in the front-rear direction by a length corresponding to the magnitude of the voltage V applied via the wiring 52. The piezo element unit 41 is maintained at a neutral position of about ½ of the full stroke as an initial position.
[0022]
The laser controller 29 outputs a signal to the movable holder 36 to expand and contract the stepping motor unit 40 or the piezo element unit 41, thereby pushing and pulling the third corner 38 </ b> C of the mirror holder 38 through the ultraviolet cover 44. As a result, the wavelength selection mirror 34 rotates, the incident angle φ is changed, and the center wavelength λc of the pulse laser beam 21 changes.
At this time, based on the center wavelength λc monitored by the wavelength monitor 37, the laser controller 29 adjusts the center wavelength λc to the target wavelength λ0, and performs control so that the wavelength deviation which is the difference between the two becomes smaller than a predetermined allowable value. ing. This is called wavelength control.
[0023]
The laser controller 29 also controls the pulse output of the pulsed laser light 21 by outputting a voltage command to the high-voltage power supply 23 (this is called power lock control).
Further, the laser controller 29 communicates with the exposure unit 25 and performs laser oscillation based on an oscillation command signal from the exposure unit 25. In some cases, the laser controller 29 outputs an oscillation command signal based on its own judgment and performs laser oscillation.
[0024]
Hereinafter, a specific control procedure when the laser controller 29 uses the movable holder 36 to correct the wavelength pause drift and change the target wavelength λ0 during the pause will be described.
First, as a first control procedure, a case will be described in which a wavelength change command for instructing change of the target wavelength λ0 does not come during pause and only wavelength pause drift correction is performed.
[0025]
FIG. 4 shows, from above, the fluctuation of the center wavelength λc when the pause drift correction during pause is not performed, the oscillation command (ON / OFF) signal from the exposure unit 25, and the center wavelength λc when the pause drift correction is performed. 5 is a timing chart showing command voltages V output to the piezo element unit 41 when movement and pause drift correction are performed.
Note that the laser controller 29 performs wavelength control based on the center wavelength λc monitored by the wavelength monitor 37 during laser oscillation.
[0026]
As shown in FIG. 4, until time t11, the oscillation command signal is ON and laser oscillation is performed. The laser controller 29 outputs a command voltage V to the piezo element unit 41 based on the center wavelength λc monitored by the wavelength monitor 37 to perform wavelength control, and the center wavelength λc substantially matches the target wavelength λ0. .
At time t11, the oscillation command signal is turned off and the oscillation stops. Along with this, the center wavelength λc when the pause drift correction is not performed gradually moves in one direction due to a temperature change from time t11. Note that, here, the wavelength is described as drifting to the long wavelength side, but there may be cases where the wavelength drifts to the short wavelength side.
When laser oscillation is resumed at time t14, wavelength control is performed, the center wavelength λc approaches the target wavelength λ0, and returns to the target wavelength λ0 at time t16.
[0027]
On the other hand, when the pause drift correction is performed, the following control is performed.
When the laser oscillation pauses for a predetermined time or more, at time t12, the laser controller 29 estimates how much the center wavelength λc deviates from the target wavelength λ0 before the pause during the pause. This estimation is performed based on, for example, information on the pattern in which laser oscillation has been performed so far, the current temperature in the narrow band box 31, the rest time from time t11 to time t12, and the like. It is.
[0028]
The laser controller 29 corrects this shift, and immediately after the re-oscillation, the rotation angle of the wavelength selection mirror 34 for driving the center wavelength λc as close as possible to the target wavelength λ0, and the driving of the piezo element unit 41 for achieving this. Calculate the amount. Then, a voltage signal V corresponding to the calculated drive amount is output to the piezo element unit 41.
Thereby, the piezo element unit 41 drives the movable holder 36 from the time t12 to rotate the wavelength selection mirror 34, and the rotation ends at the time t13. As a result, the center wavelength λc approaches the target wavelength λ0, and the center wavelength λc substantially matches the target wavelength λ0 at time t13.
From time t11 to time t14, laser oscillation is not actually performed and monitoring cannot be performed. Therefore, the chart indicating the center wavelength λc is represented by a broken line.
[0029]
Thereafter, at time t14, laser oscillation is resumed. When the oscillation is resumed, the laser controller 29 controls the wavelength by outputting the command voltage V to the piezo element unit 41 based on the center wavelength λc monitored by the wavelength monitor 37. Thereby, at the time t15, the center wavelength λc substantially coincides with the target wavelength λ0.
That is, by making the center wavelength λc close to the target wavelength λ0 by the piezo element unit 41 in advance while the laser oscillation is stopped, the center wavelength λc can be quickly adjusted to the target wavelength λ0 after the oscillation is resumed. When such a pause drift correction is not performed, the center wavelength λc matches the target wavelength λ0 at time t16, which takes a lot of time.
[0030]
As described above, since the estimation of the shift amount of the center wavelength λc due to the pause drift is performed based on the pause time, the correction is performed again when the pause time becomes longer.
That is, in the above procedure, it is described that the piezo element unit 41 is moved only once and adjusted to the target wavelength λ0. However, the correction is usually performed by moving the piezo element unit 41 many times. Is doing.
[0031]
Next, as a second control procedure, a case will be described where a wavelength change command is issued so as to change the target wavelength λ0 from the exposure unit 25 during correction of pause drift.
FIG. 5 shows, from above, the fluctuation of the center wavelength λc when the pause drift correction during pause is not performed, the oscillation command (ON / OFF) signal from the exposure unit 25, pause drift correction, and the wavelength change command. 6 is a timing chart showing a center wavelength λc when it comes, a command voltage V output to the piezo element unit 41, a wavelength change command D, and a stroke position P of the stepping motor unit 40 in that case.
During oscillation, wavelength control is performed in the same manner as in FIG.
[0032]
As shown in FIG. 5, until time t21, the oscillation command signal is ON and laser oscillation is performed. The laser controller 29 performs wavelength control by outputting a command voltage V to the piezo element unit 41 based on the center wavelength λc monitored by the wavelength monitor 37, and the center wavelength λc substantially matches the target wavelength λ0.
At time t21, the oscillation command signal is turned off, and oscillation stops. Accordingly, the center wavelength λc when the pause drift correction is not performed gradually moves in one direction due to a temperature change from time t21. Here, the case where the wavelength drifts to the long wavelength side will be described as an example, but the wavelength may drift to the short wavelength side.
Then, when laser oscillation is resumed at time t27, wavelength control is performed. At this time, as will be described later, a wavelength change command for changing the target wavelength λ0 to a new target wavelength λn is output from the exposure unit 25 to the laser controller 29. Therefore, the laser controller 29 brings the center wavelength λc closer to the new target wavelength λn and matches the target wavelength λn at time t29.
[0033]
On the other hand, when the pause drift correction is performed, the following control is performed.
When the laser oscillation pauses for a predetermined time or more, at time t22, the laser controller 29 estimates how much the center wavelength λc deviates from the target wavelength λ0 before the pause during the pause. This estimation is performed based on, for example, information on the pattern in which laser oscillation has been performed so far, the current temperature in the narrow band box 31, and the rest time from time t21 to time t22. It is.
[0034]
Then, the laser controller 29 corrects this deviation, and immediately after re-oscillation, the rotation angle of the wavelength selection mirror 34 for making the center wavelength λc as close as possible to the target wavelength λ0, and the piezoelectric element unit 41 for achieving this. The driving amount is calculated. At time t22, a voltage signal V corresponding to the calculated drive amount is output to the piezo element unit 41.
Thereby, from time t22, the piezo element unit 41 drives the movable holder 36 and starts to rotate the wavelength selection mirror 34 in order to adjust the center wavelength λc to the target wavelength λ0.
[0035]
During this rotation, it is assumed that a wavelength change command D for changing the target wavelength λ0 to the new target wavelength λn comes from the exposure device 25 at time t24. The laser controller 29 outputs a command for changing the target wavelength λ0 to the stepping motor unit 40 from time t24 to time t25 while keeping the voltage command V for the piezo element unit 41 as it is. As a result, the stepping motor unit 40 moves from the stroke position P to Pn.
[0036]
During this time, the piezo element unit 41 continues to move according to the voltage command V, and reaches the target stroke at time t26.
In the above procedure, the piezo element unit 41 is moved only once to adjust to the target wavelength λ0. However, the correction is usually performed by driving the piezo element unit 41 repeatedly for a minute distance. Is doing. Therefore, while the piezo element unit 41 repeats operation and stop for several degrees, the stepping motor unit 40 continues to move and changes the target wavelength λ0.
Therefore, at time t26, the wavelength selection mirror 34 is rotated by a combination of the pause drift correction by the piezo element unit 41 and the change of the target wavelength λ0 by the stepping motor unit 40. As a result, the angle of the wavelength selection mirror 34 is substantially equivalent to the new target wavelength λn.
[0037]
When laser oscillation is resumed at time t 27, the laser controller 29 performs wavelength control based on the center wavelength λc monitored by the wavelength monitor 37. Since the center wavelength λc is close to the new target wavelength λn by the stepping motor unit 40 and the piezo element unit 41 during the pause, the center wavelength λc is set to the new target in a short time (at time t28). It can be adjusted to the wavelength λ0.
That is, when the target wavelength λ0 during the pause is not changed and the pause drift correction is not performed, the wavelength can be controlled very quickly compared with the case where the center wavelength λc matches the new target wavelength λn at time t29. .
[0038]
As described above, according to the present embodiment, pause drift correction is performed while laser oscillation is paused, and the shift of the center wavelength λc due to temperature change or the like is corrected so as to approach the target wavelength λ0 in advance. As a result, since the center wavelength λc quickly matches the target wavelength λ0 by the wavelength control after the oscillation is resumed, the laser light 21 having the center wavelength λc inappropriate for exposure deviating from the target wavelength λ0 is supplied to the exposure unit 25. Less incident. Further, the time required to obtain the laser beam 21 having the center wavelength λc suitable for exposure is short, and the operating rate of the exposure unit 25 is improved.
[0039]
Further, according to the present embodiment, the target wavelength λ 0 is changed based on the wavelength change command D from the exposure device 25 in addition to the pause drift correction during the pause of the laser oscillation. Thereby, the center wavelength λc quickly matches the new target wavelength λn by the wavelength control after the oscillation is resumed.
[0040]
Further, according to the present embodiment, the first drive mechanism (piezo element unit 41) for performing pause drift correction, and the second drive mechanism (stepping motor unit 40) for changing the target wavelength λ0. These two drive mechanisms are provided.
Therefore, even if a wavelength change command is input during pause drift correction, the laser controller 29 can perform each process independently without wondering which process should be preferentially performed. That is, the control is always performed without divergence.
That is, although the first drive mechanism has been described as the piezo element unit 41, the present invention is not limited to this. That is, both the first and second drive mechanisms may be stepping motor units, and both may be the piezo element unit 41.
[0041]
However, as described in the embodiment, it is preferable that the pause drift correction is performed by the piezo element unit 41 and the target wavelength λ0 is changed by the stepping motor unit 40.
That is, by changing the target wavelength λ0 by the stepping motor unit 40 having a long stroke, the target wavelength λ0 can be changed over a wide band.
[0042]
Further, pause drift correction must be performed every time laser oscillation is paused, and the frequency is high. Therefore, it is necessary to correct this with high accuracy, and accurate correction is possible by performing pause drift correction by the piezo element unit 41 that can drive a minute stroke more precisely.
Further, the first and second drive mechanisms are arranged in series, and one corner of the wavelength selection mirror 34 is pressed and rotated to control the center wavelength λc. However, the present invention is not limited to this. Absent. For example, the grating 33 and the prism 32 may be rotated.
[0043]
Further, for example, separate optical components may be rotated such that the wavelength selection mirror 34 is rotated by the stepping motor unit 40 and the prism 32 is rotated by the piezo element unit 41.
However, as described in the above embodiment, it is preferable that the stepping motor unit 40 and the piezoelectric element unit 41 are arranged in series and only one of the optical components is rotated. That is, since the first and second drive mechanisms drive the same place of the same optical component, the amount of change in the center wavelength with respect to the drive amount of one drive mechanism becomes independent of whether the other drive mechanism is driven, Always constant. Therefore, since the two drive mechanisms can be controlled independently of each other, the control becomes easy.
On the other hand, if the stepping motor unit 40 and the piezo element unit 41 are arranged at different locations, when one drive mechanism is driven, the drive amount required to change the center wavelength λc in the other drive mechanism. Is affected. That is, in order to change the center wavelength λc, the expansion / contraction amount of the piezo element unit 41 and the stepping motor unit 40 must be controlled in consideration of the mutual influence, which makes the control difficult.
[0044]
FIG. 6 shows an example in which the prism 32 is mounted on a rotatable movable holder 36 and the movable holder 36 is driven by a stepping motor unit 40 and a piezo element unit 41.
In this way, by using a configuration that does not use the wavelength selection mirror 34, the optical path length is shortened, so that the output is increased. For example, even in the case of an ArF excimer laser device with a small gain, an output with a necessary magnitude can be obtained. Oscillation is possible.
[0045]
According to the present invention, the wavelength control during laser oscillation is performed by the piezo element unit 41. Since the piezo element unit 41 has a short response time to the command, the responsiveness to the control is good, and the wavelength quickly matches the target wavelength λ0.
[0046]
In the description of the present embodiment, the new target wavelength λn is described as being on the longer wavelength side than the target wavelength λ0. However, the present invention is not limited to this. For example, the center wavelength λc may shift to the longer wavelength side due to pause drift, while the new target wavelength λn may be shorter than the target wavelength λ0. In such a case, the deviation due to the pause drift and the deviation due to the change of the target wavelength λ0 are added, so that the difference from the center wavelength λc to the new target wavelength λn is further increased.
Accordingly, when the pause drift correction and the change of the target wavelength λ0 according to the present invention are not performed, the time until the center wavelength λc matches the new target wavelength λn at the time t29 after the re-oscillation at the time t27. But longer. On the other hand, according to the present invention, since the center wavelength λc is approximately brought close to the new target wavelength λn during the downtime, rapid wavelength control is possible. In such a case, the effect of the present invention is achieved. But it gets bigger.
[0047]
Further, although the case where the grating 33 is used as the band narrowing optical element has been described, an etalon may be used.
Furthermore, although the present invention has been described with respect to an excimer laser device, the present invention can be similarly applied to a fluorine molecular laser device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an excimer laser device according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan sectional view of the movable holder.
FIG. 3 is a front view of a movable holder.
FIG. 4 is a timing chart illustrating a first control procedure.
FIG. 5 is a timing chart illustrating a second control procedure.
FIG. 6 is a configuration example of an excimer laser device when a prism is driven.
FIG. 7 is a configuration diagram of an excimer laser device according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
11: Excimer laser device, 12: Laser chamber, 15: Discharge electrode, 16: Front mirror, 17: Front window, 19: Rear window, 20: Laser optical axis, 21: Laser light, 22: Beam splitter, 25: Exposure 29: Laser controller, 30: Narrow band unit, 31: Narrow band box, 32: Prism, 33: Grating, 34: Wavelength selection mirror, 35: Purge gas inlet, 36: Movable holder, 37: Wavelength Monitor: 38: Mirror holder, 39: Support member, 40: Stepping motor unit, 41: Piezo element unit, 42: Coupling, 43: Ball screw unit, 44: UV cover, 45: Purge gas, 46: Nut, 47: Screw 48: motor shaft, 49: leaf spring, 50: manual micrometer 51: guide, 52: wiring.

Claims (4)

駆動機構により光学部品を回転させてパルスレーザ光(21)が狭帯域化光学素子(33)に入射する入射角度(φ)を変更する光学部品回転手段と、
前記光学部品回転手段を駆動して前記入射角度(φ)を変更し、パルスレーザ光(21)の中心波長(λc)を所定の目標波長(λ0)に制御するレーザコントローラ(29)とを備えたレーザ装置用波長制御装置において、
前記光学部品回転手段は、互いに独立して同一の光学部品を回転させる第1の駆動機構(41)と第2の駆動機構(40)とを備え、
前記レーザコントローラ(29)は、
レーザ発振の休止中に生じる中心波長(λc)の休止ドリフトに基づいて、中心波長(λc)が目標波長(λ0)に近づくように前記第1の駆動機構(41)に指令を出力して休止中に光学部品を回転させ、
レーザ発振の休止中に目標波長(λ0)の変更を指示する波長変更指令を受けると、前記第1の駆動機構(41)への指令の出力と共に、当該波長変更指令に基づいて、中心波長(λc)が新たな目標波長(λn)に近づくように前記第2の駆動機構(40)に指令を出力して休止中に光学部品を回転させることを特徴とするレーザ装置用波長制御装置。
Optical component rotating means for rotating the optical component by the drive mechanism and changing the incident angle (φ) where the pulse laser beam (21) is incident on the narrow-band optical element (33),
A laser controller (29) for driving the optical component rotating means to change the incident angle (φ) and controlling the center wavelength (λc) of the pulsed laser beam (21) to a predetermined target wavelength (λ0). In the wavelength control device for a laser device,
The optical component rotating means includes a first drive mechanism (41) and a second drive mechanism (40) that rotate the same optical component independently of each other,
The laser controller (29)
Based on the pause drift of the center wavelength (λc) that occurs during the pause of laser oscillation, a command is output to the first drive mechanism (41) so that the center wavelength (λc) approaches the target wavelength (λ0). Rotate the optical components inside,
When a wavelength change command for instructing the change of the target wavelength (λ0) is received while the laser oscillation is suspended, the center wavelength (based on the wavelength change command is output together with the output of the command to the first drive mechanism (41). A wavelength control device for a laser device , wherein a command is output to the second drive mechanism (40) so that λc) approaches a new target wavelength (λn), and the optical component is rotated during a pause .
請求項1記載のレーザ装置用波長制御装置において、
前記第1駆動機構(41)が圧電素子ユニットであり、
前記第2駆動機構(40)がステッピングモータユニットであることを特徴とするレーザ装置用波長制御装置。
The wavelength control device for a laser device according to claim 1,
The first drive mechanism (41) is a piezoelectric element unit;
The wavelength control device for a laser device, wherein the second drive mechanism (40) is a stepping motor unit.
請求項1又は2記載のレーザ装置用波長制御装置において、
前記第1駆動機構(41)と第2駆動機構(40)とが直列に配されていることを特徴とするレーザ装置用波長制御装置。
The wavelength control device for a laser device according to claim 1 or 2,
The wavelength control device for a laser device, wherein the first drive mechanism (41) and the second drive mechanism (40) are arranged in series.
駆動機構により光学部品をレーザ光軸(20)に対して回転させてパルスレーザ光(21)の狭帯域化光学素子(33)への入射角度(φ)を変更し、
パルスレーザ光(21)の中心波長(λc)を所定の目標波長(λ0)に制御するレーザ装置の波長制御方法において、
互いに独立して同一の光学部品を回転させる第1の駆動機構(41)と第2の駆動機構(40)を使用し、
レーザ発振の休止中に生じる中心波長(λc)のずれに基づいて、中心波長(λc)が目標波長(λ0)に近づくように第1の駆動機構(41)に指令を出力して休止中に光学部品を回転させ、
レーザ発振の休止中に、目標波長(λ0)の変更を指示する波長変更指令を受けると、第1の駆動機構(41)への指令の出力と共に、前記波長変更指令に基づいて、中心波長(λc)が新たな目標波長(λn)に近づくように第2の駆動機構(40)に指令を出力して休止中に光学部品を回転させることを特徴とするレーザ装置用波長制御方法。
The optical component is rotated with respect to the laser optical axis (20) by the drive mechanism to change the incident angle (φ) of the pulsed laser light (21) to the narrow band optical element (33),
In the wavelength control method of the laser device for controlling the center wavelength (λc) of the pulse laser beam (21) to a predetermined target wavelength (λ0),
Using a first drive mechanism (41) and a second drive mechanism (40) that rotate the same optical component independently of each other;
A command is output to the first drive mechanism (41) so that the center wavelength (λc) approaches the target wavelength (λ0) based on the shift of the center wavelength (λc) that occurs during the suspension of laser oscillation. Rotate the optical components,
When a wavelength change command for instructing the change of the target wavelength (λ0) is received while the laser oscillation is stopped, the center wavelength (based on the wavelength change command is output together with the output of the command to the first drive mechanism (41). A wavelength control method for a laser device, comprising: outputting a command to the second drive mechanism (40) so that λc) approaches a new target wavelength (λn) to rotate the optical component during the pause.
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