JP6363711B2 - レーザシステム - Google Patents

レーザシステム Download PDF

Info

Publication number
JP6363711B2
JP6363711B2 JP2016532384A JP2016532384A JP6363711B2 JP 6363711 B2 JP6363711 B2 JP 6363711B2 JP 2016532384 A JP2016532384 A JP 2016532384A JP 2016532384 A JP2016532384 A JP 2016532384A JP 6363711 B2 JP6363711 B2 JP 6363711B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
control unit
pulse
devices
delivery device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016532384A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016006099A1 (ja
Inventor
章義 鈴木
章義 鈴木
若林 理
理 若林
荒川 正樹
正樹 荒川
耕志 芦川
耕志 芦川
康弘 上場
康弘 上場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gigaphoton Inc
Original Assignee
Gigaphoton Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gigaphoton Inc filed Critical Gigaphoton Inc
Publication of JPWO2016006099A1 publication Critical patent/JPWO2016006099A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6363711B2 publication Critical patent/JP6363711B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383Parallel arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment
    • B23K26/707Auxiliary equipment for monitoring laser beam transmission optics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/106Beam splitting or combining systems for splitting or combining a plurality of identical beams or images, e.g. image replication
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/123The splitting element being a lens or a system of lenses, including arrays and surfaces with refractive power
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/126The splitting element being a prism or prismatic array, including systems based on total internal reflection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02587Structure
    • H01L21/0259Microstructure
    • H01L21/02592Microstructure amorphous
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02686Pulsed laser beam
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259Multistep manufacturing methods
    • H01L27/127Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement
    • H01L27/1274Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor
    • H01L27/1285Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor using control of the annealing or irradiation parameters, e.g. using different scanning direction or intensity for different transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0071Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/101Lasers provided with means to change the location from which, or the direction in which, laser radiation is emitted
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22Gases
    • H01S3/223Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

本開示は、レーザシステムに関する。
レーザアニール装置は、基板上に成膜されたアモルファス(非結晶)シリコン膜にエキシマレーザ等のレーザシステムから出力された紫外線領域の波長を有するパルスレーザ光を照射し、ポリシリコン膜に改質する装置である。アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質することにより、TFT(薄膜トランジスタ)を作製することができる。このTFTは、比較的大きな液晶ディスプレイに使用されている。
概要
本開示のつの観点に係るレーザシステムは、複数のレーザ装置と、複数のレーザ装置の各々から出力されたパルスレーザ光を束ねて出射するように構成されたビームデリバリー装置と、複数のレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光同士の時間間隔が第1の時間間隔となるように複数のレーザ装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が減る場合に、稼働させるレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光同士の時間間隔が第1の時間間隔より長い第2の時間間隔となるように稼働させるレーザ装置を制御してもよい。
本開示の他の1つの観点に係るレーザシステムは、第1、第2及び第3のレーザ装置を含む複数のレーザ装置と、第1、第2及び第3のレーザ装置からそれぞれ出力された第1、第2及び第3のパルスレーザ光を、第2のパルスレーザ光の光路が第1及び第3のパルスレーザ光の光路の間に位置するように束ねて、出射するように構成されたビームデリバリー装置と、複数のレーザ装置及びビームデリバリー装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数のレーザ装置のうちの第2のレーザ装置の稼働を停止する場合に、ビームデリバリー装置から出射する第1及び第3のパルスレーザ光の光路の少なくとも一方が他方に近づくように、ビームデリバリー装置を制御してもよい
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図1は、例示的なレーザシステム5を含むレーザアニール装置1の構成を概略的に示す。 図2は、本開示の実施形態に適用されるレーザシステムの構成を概略的に示す。 図3は、本開示の第1の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図4は、本開示の第1の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図5は、本開示の第1の実施形態におけるレーザシステム制御部20とビームデリバリー装置制御部59及びその周辺のブロック図である。 図6は、図5に示されるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。 図7は、図6に示される第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図8は、図6に示される第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図9は、本開示の第2の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。 図10Aは、図9に示される第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図10Bは、図10Aに示される発振トリガタイミングに従って各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス波形を示す。 図11Aは、図9に示される第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図11Bは、図11Aに示される発振トリガタイミングに従って各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス波形を示す。 図12は、本開示の第3の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図13は、本開示の第3の実施形態におけるレーザシステム制御部20とビームデリバリー装置制御部59及びその周辺のブロック図である。 図14は、図12に示されるビームパラメータ計測装置6の具体的構成を示す。 図15A〜図15Cは、図12に示される第1及び第2のミラー9a及び9bを移動させるためのミラー移動機構90aを示す。 図16は、本開示の第3の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。 図17は、図16に示されるS120bの処理の詳細を示すフローチャートである。 図18は、図16に示されるS180bの処理の詳細を示すフローチャートである。 図19は、図17に示される第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図20は、図18に示される第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図21は、図17に示される第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングをフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図22は、図18に示される第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングをフィードバック制御により再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図23は、図17に示される第1〜第Jの各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図24は、図18に示される第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図25は、本開示の第4の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図26は、本開示の第4の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図27は、本開示の第4の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。 図28は、図27に示される第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図29は、本開示の第5の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図30は、本開示の第5の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。 図31は、本開示の第5の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。 図32は、図31に示される、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングと、第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置と、を設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図33は、図31に示される、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置と、を再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図34は、図32に示される第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図35は、図32に示される第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図36は、本開示の第6の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。 図37は、図36に示される、目標データに基づいて稼働させるレーザ装置を選定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図38は、本開示の第7の実施形態におけるレーザシステムのブロック図である。 図39は、上記各実施形態において用いることのできるレーザ装置の構成例を示す。 図40は、光路長調節器71の構成を概略的に示す。 図41A及び図41Bは、ビームダイバージェンス調節器72の構成を概略的に示す。 図42は、上記各実施形態において用いることのできるビームコンバイナの例を示す。 図43は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
実施形態
<内容>
1.概要
2.レーザアニール装置の全体説明
2.1 レーザシステム
2.2 ビームコンバイナシステム
2.3 露光装置
3.レーザシステム
3.1 複数のレーザ装置
3.2 ビームデリバリー装置
4.第1の実施形態
4.1 構成
4.2 制御動作
4.3 目標パルスエネルギー及び発振トリガタイミングの設定
5.第2の実施形態
5.1 制御動作
5.2 目標パルスエネルギー及び発振トリガタイミングの設定
6.第3の実施形態
6.1 概略構成
6.2 ビームパラメータ計測装置
6.3 ミラー移動機構
6.4 制御動作
6.5 目標パルスエネルギーの設定
6.6 発振トリガタイミングの設定
6.7 ビーム位置の設定
7.第4の実施形態
7.1 概略構成
7.2 制御動作
7.3 目標パルスエネルギー及び発振トリガタイミングの設定
8.第5の実施形態
8.1 概略構成
8.2 制御動作
8.3 目標パルスエネルギー、発振トリガタイミング及びビーム位置の設定
9.第6の実施形態
10.第7の実施形態
11.レーザ装置
12.光路長調節器
13.ビームダイバージェンス調節器
14.フライアイレンズを含むビームコンバイナ
15.制御部の構成
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
1.概要
レーザアニール装置は、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜にパルスレーザ光を照射することによって、レーザアニールを行ってもよい。近年のようにますます大きな液晶ディスプレイが製造されるようになると、照射面積を広げる必要があり、アニールに必要な所定のエネルギー密度で照射するために、パルスレーザ光の1つのパルスあたりのエネルギーを増加させることが求められ得る。1つのパルスあたりのエネルギーを増加させるために、複数台のレーザ装置からそれぞれ出力されたパルスレーザ光を結合してもよい。結合されたパルスレーザ光を、アモルファスシリコン膜に照射してもよい。
しかしながら、複数台のレーザ装置の内の1つが故障やメンテナンスのために停止することがあり得る。複数台のレーザ装置からそれぞれ出力されたパルスレーザ光を結合する場合、1つのレーザ装置が停止するだけで、レーザシステム全体を停止させざるを得ないことがあり得る。
本開示の1つの観点によれば、複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が変化する場合に、台数が変化する前のパルスレーザ光のビームパラメータに近づくように、レーザ装置が制御されてもよい。これによれば、稼働させるレーザ装置の台数が変化しても、所望のパルスレーザ光を出力できるようになり、レーザシステム全体を停止させる時間を低減し得る。
2.レーザアニール装置の全体説明
図1は、例示的なレーザシステム5を含むレーザアニール装置1の構成を概略的に示す。レーザアニール装置1は、レーザシステム5と、ビームコンバイナシステム3と、露光装置4とを備えてもよい。
2.1 レーザシステム
レーザシステム5は、後述される複数のレーザ装置からそれぞれ出力された複数のパルスレーザ光を束ねて、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fとして出力してもよい。第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、互いに略平行な光路軸を有してもよい。パルスレーザ光の「光路軸」は、パルスレーザ光の光路の中心軸を意味し得る。
2.2 ビームコンバイナシステム
ビームコンバイナシステム3は、入射光学系33と、ビームコンバイナ34と、を備えてもよい。
入射光学系33は、二次光源光学系31と、コンデンサ光学系32とを含み、ケーラー照明を構成するように設計されてもよい。
二次光源光学系31は、第1〜第6凹レンズ31a〜31fを含んでもよい。
第1凹レンズ31aは、第1のパルスレーザ光21aの光路であって、レーザシステム5と、コンデンサ光学系32との間に配置されてもよい。第1凹レンズ31aは、第1のパルスレーザ光21aをコンデンサ光学系32に向けて透過させるときに、第1のパルスレーザ光21aのビーム幅を拡大させてもよい。
第1〜第6凹レンズ31a〜31fは、互いに実質的に同一の構成を有していてもよい。
第2凹レンズ31bは、第2のパルスレーザ光21bの光路に配置されてもよい。
第3凹レンズ31cは、第3のパルスレーザ光21cの光路に配置されてもよい。
第4凹レンズ31dは、第4のパルスレーザ光21dの光路に配置されてもよい。
第5凹レンズ31eは、第5のパルスレーザ光21eの光路に配置されてもよい。
第6凹レンズ31fは、第6のパルスレーザ光21fの光路に配置されてもよい。
第1〜第6凹レンズ31a〜31fにそれぞれ入射する第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、いずれも略同じ大きさであって、略同じビームダイバージェンスを有するレーザ光であってもよい。
第1〜第6凹レンズ31a〜31fをそれぞれ透過した第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路軸は、互いにほぼ平行であってもよい。
コンデンサ光学系32は、以下に説明するように、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fが、ビームコンバイナ34の入射面において略同じ領域に入射し、かつ、それぞれ所定の入射角度で入射するように、配置されてもよい。
コンデンサ光学系32は、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路にまたがる領域であって、二次光源光学系31とビームコンバイナ34との間の位置に配置されてもよい。コンデンサ光学系32は、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fを、ビームコンバイナ34に向けて透過させ得る。このとき、コンデンサ光学系32は、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路軸の方向を、予め定められたそれぞれの所定方向に変化させ得る。
コンデンサ光学系32は、当該コンデンサ光学系32の前側焦点面の位置が、第1〜第6凹レンズ31a〜31fのそれぞれの焦点の位置とほぼ一致するように、配置されてもよい。従って、コンデンサ光学系32は、第1〜第6凹レンズ31a〜31fをそれぞれ透過した第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fを、それぞれほぼ平行光となるように、コリメートし得る。
コンデンサ光学系32は、当該コンデンサ光学系32の後側焦点面の位置がビームコンバイナ34の入射側の面の位置とほぼ一致するように配置されてもよい。従って、コンデンサ光学系32は、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fを、ビームコンバイナ34の互いにほぼ同じ領域に、所定の入射角度で入射させ得る。
図1において、コンデンサ光学系32は1つの凸レンズを含むものとして図示したが、図示しない他の凸レンズ又は凹レンズとの組み合わせや、凹面ミラー等を含んでもよい。
ビームコンバイナ34は、回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE)を含んでもよい。この回折光学素子は、例えば合成石英やフッ化カルシウム基板等の紫外線を透過させる基板上に、所定形状の溝が所定間隔で形成されたものでもよい。
コンデンサ光学系32によってそれぞれの所定方向に光路軸を変化させられた第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fが、ビームコンバイナ34に入射し得る。ビームコンバイナ34に入射した第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、互いにほぼ同一の方向にビームコンバイナ34から出射し得る。すなわち、上述したそれぞれの所定方向は、ビームコンバイナ34によって第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fが結合されるような方向であってもよい。このようなビームコンバイナ34として、例えば、米国特許出願公開第2009/0285076号明細書に開示された回折光学素子が用いられてもよい。
ビームコンバイナ34から出射した第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、ほぼ同一の光路を通って露光装置4に入射してもよい。
このようにして、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fがビームコンバイナシステム3によって結合されてもよい。以下の説明において、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fが結合されたパルスレーザ光を、結合レーザ光と称することがある。結合レーザ光は、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fを含んでもよい。結合レーザ光は、1台のレーザ装置から出力されたパルスレーザ光に対して約6倍のパルスエネルギーを有してもよい。また、パルスレーザ光を「結合」するとは、第1のパルスレーザ光と第2のパルスレーザ光との光路を重ね合わせることを含んでもよい。
2.3 露光装置
露光装置4は、高反射ミラー41と、照明光学系42と、マスク43と、転写光学系44とを備えてもよい。露光装置4は、ビームコンバイナシステム3から出射された結合レーザ光を所定のマスクパターンに成形し、被照射物Pに照射してもよい。
高反射ミラー41は、レーザシステム5から出射されたパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。高反射ミラー41は、ビームコンバイナシステム3から出射された結合レーザ光を反射して照明光学系42に入射させてもよい。照明光学系42に入射する結合レーザ光は、ほぼ平行光であってもよい。
照明光学系42は、ビームコンバイナシステム3から出射された結合レーザ光の光路であって、高反射ミラー41とマスク43との間に配置されてもよい。照明光学系42は、フライアイレンズ421と、コンデンサ光学系422とを含み、ケーラー照明を構成するように設計されてもよい。
フライアイレンズ421は、ビームコンバイナシステム3から出射された結合レーザ光の光路であって、高反射ミラー41とコンデンサ光学系422との間に配置されてもよい。フライアイレンズ421は、結合レーザ光の断面に沿って配列された複数のレンズを含んでもよい。当該複数のレンズのそれぞれは、結合レーザ光の各一部をコンデンサ光学系422に向けて透過させるときに、当該各一部のビーム幅を拡大させてもよい。
コンデンサ光学系422は、ビームコンバイナシステム3から出射された結合レーザ光の光路であって、フライアイレンズ421とマスク43との間に配置されてもよい。コンデンサ光学系422は、フライアイレンズ421から出射された結合レーザ光をマスク43に向けて照明してもよい。
コンデンサ光学系422は、当該コンデンサ光学系422の後側焦点面の位置がマスク43の位置とほぼ一致するように配置されてもよい。従って、コンデンサ光学系422は、フライアイレンズ421に含まれる複数のレンズのそれぞれを透過した結合レーザ光を、マスク43の互いにほぼ同じ領域に入射させ得る。
図1において、コンデンサ光学系422は1つの凸レンズを含むものとして図示したが、図示しない他の凸レンズ又は凹レンズとの組み合わせや、凹面ミラー等を含んでもよい。
以上の構成により、照明光学系42は、マスク43に照射される結合レーザ光のビーム断面における光強度分布のばらつきを低減してもよい。
マスク43は、長方形形状の開口が形成されたスリットであってもよい。当該スリットの開口形状は、マスク43のマスクパターンを構成し得る。マスク43のマスクパターンは、長方形形状に限定されず、所望形状のパターンであってもよい。
転写光学系44は、ビームコンバイナシステム3から出射された結合レーザ光の光路であって、マスク43と被照射物Pとの間に配置されてもよい。転写光学系44は、当該転写光学系44によって結像されるマスク43の像の位置が被照射物Pの被照射位置とほぼ一致するように配置されてもよい。これにより、転写光学系44は、結合レーザ光が照射されたマスク43のマスクパターンを被照射物Pに転写してもよい。
転写光学系44は、1つ又は複数の凸レンズを含んでもよい。転写光学系44は、1つ又は複数の凸レンズに限定されず、例えば凸レンズと凹レンズの組み合わせや、凹面ミラー等を含んでもよい。転写光学系44は、長方形形状のマスクパターンの短手方向だけを被照射物Pに転写するシリンドリカルレンズによって構成されてもよい。
以上のように、レーザシステム5は、ビームコンバイナシステム3を介して、1台のレーザ装置から出力されたパルスレーザ光よりもパルスエネルギーの高い結合レーザ光を出力し得る。その結果、レーザアニール装置1は、大面積の被照射物Pに広い照射面積でアニールに必要な所定のパルスエネルギー密度で照射し得る。そして、大面積の液晶ディスプレイの効率的な製造が可能となり得る。
上述の説明においては、レーザシステム5から出力された互いに略平行な複数のパルスレーザ光21a〜21fを、ビームコンバイナシステム3によって結合させてから、露光装置4の照明光学系42に入射させたが、本開示はこれに限定されない。ビームコンバイナシステム3を設けずに、レーザシステム5から出力された互いに略平行な複数のパルスレーザ光21a〜21fを、そのまま露光装置4の照明光学系42に入射させてもよい。
3.レーザシステム
図2は、本開示の実施形態に適用されるレーザシステムの構成を概略的に示す。レーザシステム5は、複数のレーザ装置2a〜2fと、ビームデリバリー装置50と、レーザシステム制御部20とを含んでもよい。
3.1 複数のレーザ装置
複数のレーザ装置2a〜2fは、第1のレーザ装置2aと、第2のレーザ装置2bと、第3のレーザ装置2cと、第4のレーザ装置2dと、第5のレーザ装置2eと、第6のレーザ装置2fと、を含んでもよい。図1においては6台のレーザ装置2a〜2fを図示しているが、レーザ装置の台数は特に限定されず、2以上の任意の台数であってもよい。
第1〜第6のレーザ装置2a〜2fのそれぞれは、例えば、XeF、XeCl、KrF、又はArFをレーザ媒質とするエキシマレーザ装置であってもよい。第1〜第6のレーザ装置2a〜2fのそれぞれは、互いに実質的に同一の構成を有してもよい。第1〜第6のレーザ装置2a〜2fは、レーザシステム制御部20からそれぞれ発振トリガ信号を受信して、それぞれ第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fを出力してもよい。第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、紫外線の波長領域を有してもよい。
第1のレーザ装置2aは、ビームデリバリー装置50に向かって、第1の方向に第1のパルスレーザ光21aを出力するように配置されてもよい。第1の方向は、図2におけるX方向に相当してもよい。
第3及び第5のレーザ装置2c及び2eは、ビームデリバリー装置50に向かって、第1の方向と略平行に、それぞれ第3及び第5のパルスレーザ光21c及び21eを出力するように配置されてもよい。第1、第3及び第5のレーザ装置2a、2c及び2eは、互いに略同じ方向に並んで配置されていてもよい。
第2のレーザ装置2bは、ビームデリバリー装置50に向かって、第1の方向と異なる第2の方向に第3のパルスレーザ光21bを出力するように配置されてもよい。第2の方向は、図2における−X方向に相当してもよい。
第4及び第6のレーザ装置2d及び2fは、ビームデリバリー装置50に向かって、第2の方向と略平行に、それぞれ第4及び第6のパルスレーザ光21d及び21fを出力するように配置されてもよい。第2、第4及び第6のレーザ装置2b、2d及び2fは、互いに略同じ方向に並んで配置されていてもよい。
第1及び第2のレーザ装置2a及び2bは、ビームデリバリー装置50を挟んで向かい合うように配置されてもよい。
第3及び第4のレーザ装置2c及び2dは、ビームデリバリー装置50を挟んで向かい合うように配置されてもよい。
第5及び第6のレーザ装置2e及び2fは、ビームデリバリー装置50を挟んで向かい合うように配置されてもよい。
3.2 ビームデリバリー装置
ビームデリバリー装置50は、複数のビーム調節器7a〜7fと、複数のミラー9a〜9fと、ビームデリバリー装置制御部59とを含んでもよい。
複数のビーム調節器7a〜7fは、複数のレーザ装置2a〜2fの台数に対応する数だけ設けられてもよい。複数のミラー9a〜9fは、複数のレーザ装置2a〜2fの台数に対応する数だけ設けられてもよい。
第1〜第6のビーム調節器7a〜7fは、それぞれ、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路に配置されてもよい。第1〜第6のビーム調節器7a〜7fを通過した第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、それぞれ、第1〜第6のミラー9a〜9fに入射してもよい。
第1のビーム調節器7aは、ビーム調節部70と、ビームステアリング部80とを含んでもよい。第1のビーム調節器7aに含まれるビーム調節部70は、第1のパルスレーザ光21aの光路長又はビームダイバージェンスを調節してもよい。
第1のビーム調節器7aに含まれるビームステアリング部80は、第1のパルスレーザ光21aの光路軸を調節してもよい。ビームステアリング部80は、第1の高反射ミラー81と、第2の高反射ミラー82と、アクチュエータ83及び84とを含んでもよい。
第1の高反射ミラー81は、ビーム調節部70を通過した第1のパルスレーザ光21aの光路に配置されてもよい。アクチュエータ83は、ビームデリバリー装置制御部59によって出力される駆動信号に従って、第1の高反射ミラー81の姿勢を変化させてもよい。第1の高反射ミラー81は、アクチュエータ83によって変化させられた姿勢に応じた方向に、第1のパルスレーザ光21aを反射してもよい。たとえば、アクチュエータ83は直交する2軸の方向に高反射ミラー81の姿勢角を変化させてもよい。
第2の高反射ミラー82は、第1の高反射ミラー81によって反射された第1のパルスレーザ光21aの光路に配置されてもよい。アクチュエータ84は、ビームデリバリー装置制御部59によって出力される駆動信号に従って、第2の高反射ミラー82の姿勢を変化させてもよい。第2の高反射ミラー82は、アクチュエータ84によって変化させられた姿勢に応じた方向に、第1のパルスレーザ光21aを反射してもよい。たとえば、アクチュエータ84は直交する2軸の方向に高反射ミラー82の姿勢角を変化させてもよい。
第2の高反射ミラー82によって反射された第1のパルスレーザ光21aの光路軸は、第1の方向とほぼ平行とされてもよい。第2の高反射ミラー82によって反射された第1のパルスレーザ光21aは、第1のミラー9aに入射してもよい。
ここで、ビームステアリング部80は、パルスレーザ光の進行方向とパルスレーザ光の通過する位置を制御し得る。
ここでは、第1のビーム調節器7aについて説明したが、第1〜第6のビーム調節器7a〜7fは、互いにほぼ同一の構成を有してもよい。
第1〜第6のミラー9a〜9fは、それぞれ、第1〜第6のビーム調節器7a〜7fを通過した第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路に配置されてもよい。第1〜第6のミラー9a〜9fの各々は、略直角二等辺三角形状の底面を有する角柱の一側面に高反射膜をコーティングされたプリズムミラーであってもよい。第1〜第6のミラー9a〜9fの各々は、ビームコンバイナシステム3に最も近い辺がナイフエッジ99となるように加工されていてもよい。ナイフエッジ99は、その断面形状が45度以下の角度を有してもよい。第1〜第6のミラー9a〜9fの各々は、プリズムミラーに限定されず、1つの辺がナイフエッジ99となるように加工された基板に高反射膜をコーティングされたものであってもよい(図15A〜図15C参照)。
第1、第3及び第5のミラー9a、9c及び9eは、上記高反射膜をコーティングされた反射面が互いに略平行であってもよい。第2、第4及び第6のミラー9b、9d及び9fは、上記高反射膜をコーティングされた反射面が互いに略平行であってもよい。
第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、それぞれ、第1〜第6のミラー9a〜9fの反射面であってナイフエッジ99の近傍の位置に入射してもよい。第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、それぞれ、第1〜第6のミラー9a〜9fによってビームデリバリー方向に反射されてもよい。ビームデリバリー方向は、図2におけるZ方向に相当してもよい。第1〜第6のミラー9a〜9fによって反射された第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路軸は、互いに略平行であってもよい。
第1及び第2のミラー9a及び9bは、互いに近接して配置されてもよい。第1及び第2のミラー9a及び9bのそれぞれのナイフエッジ99は、互いに接していてもよい。第1及び第2のミラー9a及び9bと、第1及び第2のビーム調節器7a及び7bとで、ビームデリバリー装置50の一部を構成する第1ユニット51が構成されてもよい。
第3及び第4のミラー9c及び9dは、第1の所定の間隔をあけて配置されてもよい。第3及び第4のミラー9c及び9dと、第3及び第4のビーム調節器7c及び7dとで、ビームデリバリー装置50の一部を構成する第2ユニット52が構成されてもよい。
第1及び第2のミラー9a及び9bによってそれぞれ反射された第1及び第2のパルスレーザ光21a及び21bは、第3及び第4のミラー9c及び9dの間を通ってもよい。
第5及び第6のミラー9e及び9fは、第2の所定の間隔をあけて配置されてもよい。第5及び第6のミラー9e及び9fと、第5及び第6のビーム調節器7e及び7fとで、ビームデリバリー装置50の一部を構成する第3ユニット53が構成されてもよい。
第1及び第2のミラー9a及び9bによってそれぞれ反射された第1及び第2のパルスレーザ光21a及び21bは、第5及び第6のミラー9e及び9fの間を通ってもよい。第3及び第4のミラー9c及び9dによってそれぞれ反射された第3及び第4のパルスレーザ光21c及び21dも、第5及び第6のミラー9e及び9fの間を通ってもよい。
以上のようにして、ビームデリバリー装置50は、第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fを束ねてもよい。以下の説明において、ビームデリバリー装置50によって束ねられた複数のパルスレーザ光を「光束化されたレーザ光」と称することがある。パルスレーザ光を「束ねる」とは、第1の方向に入射する第1のパルスレーザ光と、第2の方向に入射する第2のパルスレーザ光とを、第3の方向に向けて出射することを含むものとしてもよい。第1の方向と第2の方向は、略同じ方向でもよいし、異なる方向でもよい。第3の方向は、第1及び第2の方向のいずれとも異なる方向でもよい。第3の方向に向けて出射される第1及び第2のパルスレーザ光は、光路が近接していてもよい。たとえば、第3の方向は第1と第2の方向に対して直交する方向であってもよい。
図2の右下に、IIB−IIB線における第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fのビーム断面を示す。第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの断面形状は、互いにほぼ同一であってもよい。第1〜第6のミラー9a〜9fによってそれぞれ反射された第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fの光路軸は、ビームデリバリー方向に平行な1つの面内にほぼ位置していてもよい。第1及び第2のパルスレーザ光21a及び21bは、第3及び第4のパルスレーザ光21c及び21dの間に位置してもよい。第3及び第4のパルスレーザ光21c及び21dは、第5及び第6のパルスレーザ光21e及び21fの間に位置してもよい。第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fのうち隣り合うパルスレーザ光同士は、互いに近接していてもよい。
4.第1の実施形態
4.1 構成
図3及び図4は、本開示の第1の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。図3及び図4においては、レーザシステム5に含まれるレーザ装置として、第1〜第6のレーザ装置2a〜2fの他に、第7及び第8のレーザ装置2g及び2hも示されている。また、第1〜第6のビーム調節器7a〜7fの他に、第7及び第8のビーム調節器7g及び7hも示されている。また、第1〜第6のミラー9a〜9fの他に、第7及び第8のミラー9g及び9hも示されている。第7及び第8のミラー9g及び9hと、第7及び第8のビーム調節器7g及び7hとで、ビームデリバリー装置50の一部を構成する第4ユニット54が構成されてもよい。
第7及び第8のミラー9g及び9hは、第3の所定の間隔をあけて配置されてもよい。第1〜第6のミラー9a〜9fによってそれぞれ反射された第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、第7及び第8のミラー9g及び9hの間を通ってもよい。
図3の右下に、IIIB−IIIB線における第1〜第8のパルスレーザ光21a〜21hのビーム断面を示す。第1〜第8のパルスレーザ光21a〜21hの断面形状は、互いにほぼ同一であってもよい。第1〜第8のミラー9a〜9hによってそれぞれ反射された第1〜第8のパルスレーザ光21a〜21hの光路軸は、ビームデリバリー方向に平行な1つの面内にほぼ位置していてもよい。第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fは、第7及び第8のパルスレーザ光21g及び21hの間に位置してもよい。第1〜第8のパルスレーザ光21a〜21hのうち隣り合うパルスレーザ光同士は、互いに近接していてもよい。
第1〜第8のレーザ装置2a〜2hは、それぞれ、パルスレーザ光の出力方向に向かって右側に、メンテナンス領域22a〜22hを必要とし得る。メンテナンス領域22a〜22hは、各々のレーザ装置に含まれる各種部品を取り出したり、交換したりするための作業スペースであり得る。
第1〜第4ユニット51〜54は、それぞれの筐体に収容されてもよい。第1のレーザ装置2a及び第2のレーザ装置2bと第1ユニット51との間は、それぞれ光路管55a及び55bによって連結されてもよい。第3のレーザ装置2c及び第4のレーザ装置2dと第2ユニット52との間は、それぞれ光路管55c及び55dによって連結されてもよい。第5のレーザ装置2e及び第6のレーザ装置2fと第3ユニット53との間は、それぞれ光路管55e及び55fによって連結されてもよい。第7のレーザ装置2g及び第8のレーザ装置2hと第4ユニット54との間は、それぞれ光路管55g及び55hによって連結されてもよい。第1ユニット51と第2ユニット52との間、第2ユニット52と第3ユニット53との間、第3ユニット53と第4ユニット54との間、第4ユニット54とビームコンバイナシステム3との間は、それぞれ光路管51b、52b、53b、54bによって連結されてもよい。それぞれの光路管の内部には、不活性ガスがパージされていてもよい。たとえば、不活性ガスは、高純度の窒素ガスやヘリューム、アルゴンガス等であってもよい。
光路管55a〜55hには、それぞれ第1〜第8のバルブ56a〜56hが取り付けられていてもよい。第1〜第8のバルブ56a〜56hは、第1〜第8のレーザ装置2a〜2hのいずれかが停止するときに、対応する光路管を閉鎖してもよい。
図4に示されるように、複数のレーザ装置2a〜2hのうちの一台のレーザ装置、例えば第4のレーザ装置2dが、何らかの理由で停止することがあり得る。第4のレーザ装置2dが停止すると、第4のパルスレーザ光21dが出力されなくなり得る。このとき、以下に説明されるように、レーザシステム5から出力される光束化されたレーザ光のパルスエネルギーが低下することを抑制するように、停止したレーザ装置以外のレーザ装置を制御してもよい。
図5は、本開示の第1の実施形態におけるレーザシステム制御部20とビームデリバリー装置制御部59及びその周辺のブロック図である。
露光装置4に含まれる露光装置制御部40は、被照射物Pを保持するための図示しないステージの移動、被照射物Pやマスク43の交換などの制御を行ってもよい。露光装置制御部40は、レーザシステム制御部20に対し、トリガ信号を出力してもよい。
レーザシステム制御部20は、露光装置4に含まれる露光装置制御部40からトリガ信号を受信して、複数のレーザ装置2a〜2hにそれぞれ発振トリガ信号を送信してもよい。複数のレーザ装置2a〜2hは、レーザシステム制御部20から受信したそれぞれの発振トリガ信号に基づいて、パルスレーザ光を出力してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、レーザシステム制御部20が出力する制御信号に従って、第1〜第8のバルブ56a〜56hの図示しないアクチュエータを駆動して、対応する光路管を開閉してもよい。
4.2 制御動作
図6は、図5に示されるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。以下の説明において、レーザシステム5に含まれる複数のレーザ装置の数をJとする。レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置のうち、1つのレーザ装置jが停止するときに、以下の処理によって、j以外のレーザ装置を制御することにより、レーザシステム5の休止時間を低減してもよい。
まず、S100において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40から、目標データを読み込んでもよい。目標データには、レーザシステム5から出力される光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtの値が含まれてもよい。
次に、S110において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKでないことを示す信号を出力してもよい。
次に、S120において、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定してもよい。第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtの値に基づいて、算出されてもよい。S120の処理の詳細は、図7を参照しながら後述する。
次に、S130において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKであることを示す信号を出力してもよい。
次に、S140において、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置のうち、いずれかのレーザ装置が停止するか否かを判定してもよい。レーザ装置が停止するか否かは、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の安定性、各レーザ装置の充電電圧、各レーザ装置のチャンバのショット数(後述)などに基づいて判定されてもよい。
いずれのレーザ装置も停止しない場合(S140;NO)、レーザシステム制御部20は、次の処理に移行せず、いずれかのレーザ装置が停止すると判定するまでS140の処理を繰り返してもよい。すなわち、第1〜第Jのレーザ装置によるパルスレーザ光の生成を続けてもよい。
いずれかのレーザ装置が停止する場合、レーザシステム制御部20は、その停止するレーザ装置を第jのレーザ装置とし、第jのレーザ装置が停止すると判定してもよい。第jのレーザ装置が停止すると判定した場合(S140;YES)、レーザシステム制御部20は、処理をS150に進めてもよい。
S150において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKでないことを示す信号を出力してもよい。
次に、S160において、レーザシステム制御部20は、第jのレーザ装置への発振トリガ信号の入力を禁止してもよい。
次に、S170において、レーザシステム制御部20は、停止した第jのレーザ装置に接続された光路管のバルブを閉じるように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。
次に、S180において、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定してもよい。例えば、第jのレーザ装置の停止による光束化されたレーザ光のパルスエネルギーの減少を補うように、第j以外の各レーザ装置のパルスエネルギーをそれぞれ若干ずつ上昇させてもよい。S180の処理の詳細については、図8を参照しながら後述する。
次に、S200において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKであることを示す信号を出力してもよい。
次に、S210において、レーザシステム制御部20は、第jのレーザ装置が停止中か否かを判定してもよい。
第jのレーザ装置が停止中である場合(S210;YES)、レーザシステム制御部20は、処理をS230に進めてもよい。S230において、レーザシステム制御部20は、第j以外のレーザ装置で対応可能か否かを判定してもよい。例えば、第j以外のレーザ装置では露光装置4が要求する目標データの要件を満たせない場合に、第j以外のレーザ装置で対応できないと判定してもよい。あるいは、停止中の第jのレーザ装置の他に、第j以外のいずれかのレーザ装置がさらに停止するという場合に、対応できないと判定してもよい。
第j以外のレーザ装置で対応可能である場合(S230;YES)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS210に戻してもよい。
第j以外のレーザ装置で対応可能でない場合(S230;NO)、レーザシステム制御部20は、S240において、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKでないことを示す信号を出力してもよい。レーザシステム制御部20は、レーザシステム5に含まれるすべてのレーザ装置の運転を停止させてもよい。
S240の後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
上述のS210において、第jのレーザ装置が、メンテナンスの終了等により稼働可能な状態となった場合には、レーザシステム制御部20は、第jのレーザ装置が停止中でないと判定してもよい。第jのレーザ装置が停止中でない場合(S210;NO)、レーザシステム制御部20は、処理をS220に進めてもよい。
S220において、レーザシステム制御部20は、第jのレーザ装置に接続された光路管のバルブを開くように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。
S220の後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS110に戻してもよい。すなわち、第jのレーザ装置を含めた第1〜第Jのレーザ装置をすべて使ってパルスレーザ光を出力するように、第1〜第Jのレーザ装置を制御してもよい。
4.3 目標パルスエネルギー及び発振トリガタイミングの設定
図7は、図6に示される第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図7に示される処理は、図6に示されるS120のサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S121において、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーを設定してもよい。
E(1)t =Et/J
E(2)t =Et/J
・・・
E(j)t =Et/J
・・・
E(J)t =Et/J
ここで、E(n)t は、第nのレーザ装置の目標パルスエネルギーでよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーでよい。ここでは、各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtをJ個のレーザ装置で均等に分配することにより算出した例を示したが、目標パルスエネルギーを合計した値がEtであればよい。
次に、S123において、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。
TR(1)t =TO(1)
TR(2)t =TO(2)
・・・
TR(j)t =TO(j)
・・・
TR(J)t =TO(J)
ここで、TR(n)t は、第nのレーザ装置の発振トリガタイミングでよい。TO(n) は、レーザシステム5からパルスレーザ光が同時に出力されるようにする場合の、第nのレーザ装置に与えられる発振トリガタイミングでよい。TO(n) は、第nのレーザ装置に発振トリガ信号を与えてからレーザシステム5からパルスレーザ光が出力するまでの所要時間に基づいて算出される値でもよい。
S123の後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図6のS130に処理を移行してもよい。
図8は、図6に示される第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図8に示される処理は、図6に示されるS180のサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
S181において、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定してもよい。
E(1)t =Et/(J−1)
E(2)t =Et/(J−1)
・・・
E(j)t =0
・・・
E(J)t =Et/(J−1)
ここで、E(n)t は、第nのレーザ装置の目標パルスエネルギーでよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーでよい。ここでは、各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtを(J−1)個のレーザ装置で均等に分配することにより算出した例を示したが、目標パルスエネルギーを合計した値がEtであればよい。
S181の後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図6のS200に処理を移行してもよい。
第1の実施形態によれば、J台のレーザ装置のうちの1台が停止するときに、各レーザ装置の目標パルスエネルギーをJ/(J−1)倍に増大させることにより、停止した1台分のパルスエネルギーの減少を補い得る。
5.第2の実施形態
5.1 制御動作
図9は、本開示の第2の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。第2の実施形態においては、レーザシステム5から出力される光束化されたレーザ光の目標パルス幅に基づいて、各レーザ装置の発振トリガタイミングが制御されてもよい。第2の実施形態の装置構成は、第1の実施形態と同様でよい。
まず、S100aにおいて、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40から、目標データを読み込んでもよい。目標データには、レーザシステム5から出力される光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtの他に、レーザシステム5から出力される光束化されたレーザ光の目標パルス幅Dtの値が含まれてもよい。
次のS110の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
次に、S120aにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定してもよい。第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングは、光束化されたレーザ光の目標パルス幅Dtの値に基づいて、算出されてもよい。S120aの処理の詳細は、図10A及び図10Bを参照しながら後述する。
次のS130〜S170の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
次に、S180aにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングとを再設定してもよい。例えば、第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングの時間間隔を、第jのレーザ装置が停止する前よりも長くなるようにしてもよい。S180aの処理の詳細については、図11A及び図11Bを参照しながら後述する。
その後のS200〜S240の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
5.2 目標パルスエネルギー及び発振トリガタイミングの設定
図10Aは、図9に示される第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図10Aに示される処理は、図9に示されるS120aのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S121において、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーを設定してもよい。この処理は、図7を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
次に、S122aにおいて、レーザシステム制御部20は、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれΔTtを以下の式により算出してもよい。
ΔTt=(Dt−D0)/(J−1)
ここで、Dtは、光束化されたレーザ光の目標パルス幅でよい。D0は、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス幅でもよい。
図10Bに、図10Aに示される発振トリガタイミングに従って各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス波形を示す。D0は、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス幅でよい。ΔTtは、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれであり、図10Bにおいては、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のピーク間の時間間隔でよい。図10Bにおいては、J=8台のレーザ装置から合計8つのパルスが時間間隔ΔTtで出力され、8つのパルスを併せて光束化されたレーザ光のパルス幅がDtとなっている例が示されている。パルス幅は、ピーク強度に対して半値全幅の時間の幅であってもよい。
図10Bに示されるように、最初のパルスのピークタイミングと、最後のパルスのピークタイミングとの時間差は、ΔTt×(J−1)となる。また、最初のパルスのピークタイミングはDtの開始時よりD0の半分だけ進んだタイミングであり、最後のパルスのピークタイミングはDtの終了時よりD0の半分だけさかのぼったタイミングであるので、これらの時間差は、Dt−D0となる。よって、以下の式が得られる。
ΔTt=(Dt−D0)/(J−1)
図10Aを再び参照し、S123aにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。
TR(1)t =TO(1)
TR(2)t =TO(2)+ΔTt
・・・
TR(j-1)t =TO(j-1)+(j−2)ΔTt
TR(j)t =TO(j)+(j−1)ΔTt
TR(j+1)t =TO(j+1)+jΔTt
・・・
TR(J)t =TO(J)+(J−1)ΔTt
ここで、TR(n)t は、第nのレーザ装置の発振トリガタイミングでよい。TO(n) は、レーザシステム5からパルスレーザ光が同時に出力されるようにする場合の、第nのレーザ装置に与えられる発振トリガタイミングでよい。これらの式によれば、最初のパルスからΔTtずつずれたタイミングで、それぞれのパルスがレーザシステム5から出力され得る。
S123aの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図9のS130に処理を移行してもよい。
図11Aは、図9に示される第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図11Aに示される処理は、図9に示されるS180aのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
S181において、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定してもよい。この処理は、図8を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
次に、S182aにおいて、レーザシステム制御部20は、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれΔTtを以下の式により算出してもよい。
ΔTt=(Dt−D0)/(J−2)
ここで、Dtは、光束化されたレーザ光の目標パルス幅でよい。D0は、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス幅でよい。
図11Bに、図11Aに示される発振トリガタイミングに従って各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス波形を示す。D0は、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のパルス幅でよい。ΔTtは、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれであり、図11Bにおいては、各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のピーク間の時間間隔でよい。図11Bにおいては、(J−1)=7台のレーザ装置から合計7つのパルスが時間間隔ΔTtで出力され、7つのパルスを併せて光束化されたレーザ光のパルス幅がDtとなっている例が示されている。パルス幅は、ピーク強度に対して半値全幅の時間の幅であってもよい。
図11Bに示されるように、最初のパルスのピークタイミングと、最後のパルスのピークタイミングとの時間差は、ΔTt×(J−2)となる。また、最初のパルスのピークタイミングはDtの開始時よりD0の半分だけ進んだタイミングであり、最後のパルスのピークタイミングはDtの終了時よりD0の半分だけさかのぼったタイミングであるので、これらの時間差は、Dt−D0となる。よって、以下の式が得られる。
ΔTt=(Dt−D0)/(J−2)
図11Aを再び参照し、S183aにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。
TR(1)t =TO(1)
TR(2)t =TO(2)+ΔTt
・・・
TR(j-1)t =TO(j-1)+(j−2)ΔTt
TR(j)t =(算出しない)
TR(j+1)t =TO(j+1)+(j−1)ΔTt
・・・
TR(J)t =TO(J)+(J−2)ΔTt
ここで、TR(n)t は、第nのレーザ装置の発振トリガタイミングでよい。TO(n) は、レーザシステム5からパルスレーザ光が同時に出力されるようにする場合の、第nのレーザ装置に与えられる発振トリガタイミングでよい。これらの式によれば、最初のパルスからΔTtずつずれたタイミングで、それぞれのパルスがレーザシステム5から出力され得る。
S183aの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図9のS200に処理を移行してもよい。
第2の実施形態によれば、J台のレーザ装置のうちの1台が停止するときに、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれΔTtを(J−1)/(J−2)倍に長くすることにより、光束化されたレーザ光のパルス幅を目標パルス幅Dt付近に維持し得る。
6.第3の実施形態
6.1 概略構成
図12は、本開示の第3の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。図12においては、ビームデリバリー装置50が、ビームパラメータ計測装置6を含むことが示されている。また、図12においては、第1〜第8のミラー9a〜9hをそれぞれ移動させることができる例が示されている。
ビームパラメータ計測装置6は、光束化されたレーザ光の光路に配置されてもよい。ビームパラメータ計測装置6によって計測されたビームパラメータに基づいて、第1〜第8のレーザ装置2a〜2hや第1〜第8のビーム調節器7a〜7hをフィードバック制御することにより、光束化されたレーザ光のビームパラメータを目標値に近づけることができる。
第1〜第8のミラー9a〜9hをそれぞれ移動できることにより、以下のような動作が可能である。
第1に、図12に示されるように、第4のレーザ装置2dが停止する場合に、第6及び第8のミラー9f及び9hを、光束化されたレーザ光の光路軸に近づくように移動させてもよい。これにより、第6及び第8のパルスレーザ光21f及び21hのビームデリバリー方向の光路軸が、第2のパルスレーザ光21bのビームデリバリー方向の光路軸に近づいて、図4に示されたような隙間が小さくなり得る。
第2に、図12に示されるように、第4のレーザ装置2dが停止する場合に、第4のミラー9dを、光束化されたレーザ光の光路軸から離れるように移動させてもよい。これにより、第2のパルスレーザ光21bの一部が第4のミラー9dの後面に当たることを抑制し得る。その結果、光束化されたレーザ光のエネルギーが低減されることを抑制し得る。
図13は、本開示の第3の実施形態におけるレーザシステム制御部20とビームデリバリー装置制御部59及びその周辺のブロック図である。第3の実施形態においては、ビームデリバリー装置制御部59が、ビームパラメータ計測装置6と、第1〜第8のビーム調節器7a〜7hと、第1〜第4のミラー移動機構90a〜90dとに接続されていてもよい。
その他の点については、図5を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、ビームパラメータ計測装置6から受信したデータに基づいて、第1〜第8のパルスレーザ光21a〜21hのビームパラメータを算出してもよい。ビームデリバリー装置制御部59は、算出されたビームパラメータに基づいて、複数のビーム調節器7a〜7hを制御してもよい。また、ビームデリバリー装置制御部59は、算出されたビームパラメータに基づいて、複数のミラー移動機構90a〜90dを制御してもよい。
6.2 ビームパラメータ計測装置
図14は、図12に示されるビームパラメータ計測装置6の具体的構成を示す。
ビームパラメータ計測装置6は、ビームスプリッタ61、62a及び62bと、集光光学系63a及び63bと、光センサ64aと、イメージセンサ64bと、転写光学系65と、イメージセンサ66と、ビーム選択機構67と、を含んでもよい。
図14においては、光束化されたレーザ光が第1〜第6のパルスレーザ光2a〜2fを含む場合を示したが、第1〜第8のパルスレーザ光2a〜2h、あるいはそれ以外の数の複数のパルスレーザ光を含んでもよい。
ビームスプリッタ61は、ビームデリバリー装置50の出力位置に設けられてもよい。ビームスプリッタ61は、ビームデリバリー装置50によって束ねられた光束化されたレーザ光を高い透過率で第1方向に透過させるとともに、光束化されたレーザ光の一部を第2方向に向けて反射してもよい。
ビームスプリッタ62aは、ビームスプリッタ61によって第2方向に向けて反射された光束化されたレーザ光の光路に位置してもよい。ビームスプリッタ62aは、光束化されたレーザ光の一部をビームスプリッタ62bに向けて透過させるとともに、他の一部を集光光学系63aに向けて反射してもよい。
集光光学系63aは、ビームスプリッタ62aによって反射された光束化されたレーザ光を、光センサ64aの受光面に集光し得る。
光センサ64aは、集光光学系63aの焦点面の位置に配置されてもよい。光センサ64aは、高速のフォトダイオードや光電管であってもよい。好ましくは、バイプラナー管であってもよい。光センサ64aは、集光光学系63aによって集光された光束化されたレーザ光を受光してもよい。光センサ64aは、受光した光束化されたレーザ光のパルス波形のデータをビームデリバリー装置制御部59に出力してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、光センサ64aから出力されたパルス波形のデータから、光束化されたレーザ光のパルス幅を算出してもよい。ビームデリバリー装置制御部59は、光センサ64aから出力されたパルス波形のデータから、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEを算出してもよい。
ビーム選択機構67は、スリット板68と、移動機構69とを含んでもよい。ビーム選択機構67は、ビームスプリッタ62aを第2方向に向けて透過した光束化されたレーザ光の光路に位置してもよい。移動機構69は、光束化されたレーザ光の光路軸をスリット板68が横切るように、スリット板68を移動させてもよい。スリット板68には、光束化されたレーザ光に含まれる第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fのうちの1つのパルスレーザ光のみを通過させることのできる幅を有する隙間が形成されていてもよい。移動機構69を制御して、スリット板68の位置を調整することにより、ビーム選択機構67を通過するパルスレーザ光を選択し得る。
ビームスプリッタ62bは、ビーム選択機構67を第2方向に向けて通過した光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光の光路に位置してもよい。ビームスプリッタ62bは、光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光の一部を転写光学系65に向けて透過させるとともに、他の一部を集光光学系63bに向けて反射してもよい。
転写光学系65は、ビームスプリッタ62bを透過した光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光を、イメージセンサ66の受光面に転写してもよい。
イメージセンサ66は、転写光学系65によって転写された光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光の光強度分布のデータを、ビームデリバリー装置制御部59に出力してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、イメージセンサ66によって出力された光強度分布のデータから、光強度分布の重心位置を、光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光のビーム位置として算出してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、イメージセンサ66によって出力された光強度分布のデータから、光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光のビーム断面の大きさを算出してもよい。ビーム断面の大きさは、ピーク強度に対して1/e以上の光強度分布を有する部分の幅であってもよい。エキシマレーザの場合のビームサイズは、X方向とY方向で異なるため、X方向とY方向の強度分布からそれぞれの幅を計算してもよい。
集光光学系63bは、ビームスプリッタ62bによって反射された光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光を、イメージセンサ64bの受光面に集光し得る。
イメージセンサ64bは、集光光学系63bの焦点面の位置に配置されてもよい。イメージセンサ64bは、集光光学系63bによって集光された光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光を受光してもよい。イメージセンサ64bは、受光した光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光の集光点における光強度分布のデータをビームデリバリー装置制御部59に出力してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、イメージセンサ64bから出力された光強度分布のデータから、光強度分布の重心位置を算出してもよい。この重心位置を集光光学系63bの焦点距離で除算することにより、光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光の進行方向を算出してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、イメージセンサ64bから出力された光強度分布のデータから、ビーム断面の大きさを算出してもよい。このビーム断面の幅を集光光学系63bの焦点距離で除算することにより、光束化されたレーザ光又は個々のパルスレーザ光のビームダイバージェンスを算出してもよい。エキシマレーザの場合のビームダイバージェンスは、X方向とY方向で異なるため、X方向とY方向の強度分布からそれぞれの幅を計算してもよい。
6.3 ミラー移動機構
図15A〜図15Cは、図12に示される第1及び第2のミラー9a及び9bを移動させるためのミラー移動機構90aを示す。図15Aは斜視図であり、図15Bはミラーの間隔が広い状態の平面図であり、図15Cはミラーの間隔が狭められた状態の平面図である。
ミラー移動機構90aにより、第1及び第2のミラー9a及び9bは、それぞれ第1及び第2のミラー9a及び9bに入射する第1及び第2のパルスレーザ光21a及び21bの光路軸に沿って、移動可能であってもよい。第3〜第8のミラー9c〜9hを移動させる機構についても同様であってよい。
ミラー移動機構90aは、ケーシング91と、リニアガイド92と、ミラーホルダ93a及び93bと、自動マイクロメータ96a及び96bと、を含んでもよい。ケーシング91は、リニアガイド92と、ミラーホルダ93a及び93cと、を収容していてもよい。
リニアガイド92は、その長手方向がX方向と略一致するように配置されてもよい。ミラーホルダ93a及び93bは、それぞれ、第1及び第2のミラー9a及び9bを保持していてもよい。ミラーホルダ93a及び93cは、リニアガイド92の長手方向に沿ってそれぞれ移動できるようにリニアガイドに取り付けられていてもよい。ミラーホルダ93a及び93bは、図示しないばね等によって、互いに離れる方向に押圧されていてもよい。
自動マイクロメータ96a及び96bは、ケーシング91に取り付けられており、それぞれ可動部97a及び97bによってミラーホルダ93a及び93cを互いに近づける方向に押圧できるように構成されていてもよい。
自動マイクロメータ96aが、ビームデリバリー装置制御部59によって出力される駆動信号に従って、可動部97aを伸長させることにより、ミラーホルダ93aを押圧してもよい。これにより、ミラーホルダ93aがX方向に移動して、第1及び第2のミラー9a及び9bの間隔を狭くし得る。
自動マイクロメータ96aが可動部97aを収縮させることにより、ミラーホルダ93aが図示しないばねに押圧されて、ミラーホルダ93aが−X方向に移動し得る。
自動マイクロメータ96bが、ビームデリバリー装置制御部59によって出力される駆動信号に従って、可動部97bを伸長させることにより、ミラーホルダ93bを押圧してもよい。これにより、ミラーホルダ93bが−X方向に移動して、第1及び第2のミラー9a及び9bの間隔を狭くし得る。
自動マイクロメータ96bが可動部97bを収縮させることにより、ミラーホルダ93bが図示しないばねに押圧されて、ミラーホルダ93bがX方向に移動し得る。
6.4 制御動作
図16は、本開示の第3の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。第3の実施形態においては、レーザシステム制御部20が、ビームパラメータ計測装置6によって計測されたビームパラメータに基づいて、第1〜第8のレーザ装置2a〜2hをフィードバック制御してもよい。また、レーザシステム制御部20が、ビームパラメータ計測装置6によって計測されたビームパラメータに基づいて、第1〜第8のビーム調節器7a〜7hをフィードバック制御するように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。また、レーザシステム制御部20が、第1〜第4のミラー移動機構90a〜90dを移動させるように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。
その他の点については、図9を参照しながら説明した第2の実施形態と同様でよい。
まず、S100a及びS110の処理は、図9を参照しながら説明した第2の実施形態と同様でよい。
次に、S120bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定してもよい。また、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置を設定してもよい。
図17は、図16に示されるS120bの処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、S121bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により設定してもよい。この処理の詳細については、図19を参照しながら後述する。
次に、S123bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングをフィードバック制御により設定してもよい。この処理の詳細については、図21を参照しながら後述する。
次に、S124bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により設定してもよい。この処理の詳細については、図23を参照しながら後述する。
S124bの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図16のS130に処理を移行してもよい。
図16を再び参照し、次のS130〜S170の処理は、図9を参照しながら説明した第2の実施形態と同様でよい。上述のように、第jのレーザ装置が停止してもよい。
次に、S180bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングとを再設定してもよい。また、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置を再設定してもよい。
図18は、図16に示されるS180bの処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、S181bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により再設定してもよい。この処理の詳細については、図20を参照しながら後述する。
次に、S183bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングをフィードバック制御により再設定してもよい。この処理の詳細については、図22を参照しながら後述する。
次に、S184bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により再設定してもよい。この処理の詳細については、図24を参照しながら後述する。
S184bの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図16のS200に処理を移行してもよい。
図16を再び参照し、その後のS200〜S240の処理は、図9を参照しながら説明した第2の実施形態と同様でよい。
6.5 目標パルスエネルギーの設定
図19は、図17に示される第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図19に示される処理は、図17に示されるS121bのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1211bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーを初期値として算出してもよい。ここで算出される値は、図7及び図10AのS121で設定された値と同様でよい。
次に、S1212bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEを計測してもよい。光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEは、光センサ64aから出力されたパルス波形のデータに基づいて算出されてもよい。
次に、S1213bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止させてもよい。
次に、S1214bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEと目標値Etとの差ΔEを、以下の式により算出してもよい。
ΔE=E−Et
目標値Etは、図9及び図16を参照しながら説明したS100aにおいて受信したものでもよい。すなわち、目標値Etは、上述のS1211bにおいて目標パルスエネルギーを算出するために用いられた値でもよい。
次に、S1215bにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第1〜第Jの各レーザ装置の目標パルスエネルギーを設定してもよい。
E(1)t =(Et−ΔE)/J
E(2)t =(Et−ΔE)/J
・・・
E(j)t =(Et−ΔE)/J
・・・
E(J)t =(Et−ΔE)/J
ここで、E(n)t は、第nのレーザ装置の目標パルスエネルギーでよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーでよい。ここでは、各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtをJ個のレーザ装置で均等に分配した例を示したが、目標パルスエネルギーを合計した値がEtであればよい。
S1215bの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図17のS123bに処理を移行してもよい。
図20は、図18に示される第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図20に示される処理は、図18に示されるS181bのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1811bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを初期値として算出してもよい。ここで算出される値は、図8及び図11AのS181で設定された値と同様でよい。
次に、S1812bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外のレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEを計測してもよい。光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEは、光センサ64aから出力されたパルス波形のデータに基づいて算出されてもよい。
次に、S1813bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外のレーザ装置の発振を停止させてもよい。
次に、S1814bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEと目標値Etとの差ΔEを、以下の式により算出してもよい。
ΔE=E−Et
目標値Etは、図9及び図16を参照しながら説明したS100aにおいて受信したものでもよい。すなわち、目標値Etは、上述のS1811bにおいて目標パルスエネルギーを算出するために用いられた値でもよい。
次に、S1815bにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定してもよい。
E(1)t =(Et−ΔE)/(J−1)
E(2)t =(Et−ΔE)/(J−1)
・・・
E(j)t =0
・・・
E(J)t =(Et−ΔE)/(J−1)
ここで、E(n)t は、第nのレーザ装置の目標パルスエネルギーでよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーでよい。ここでは、各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtを(J−1)個のレーザ装置で均等に分配した例を示したが、目標パルスエネルギーを合計した値がEtであればよい。
S1815bの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図18のS183bに処理を移行してもよい。
6.6 発振トリガタイミングの設定
図21は、図17に示される第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングをフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図21に示される処理は、図17に示されるS123bのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1231bにおいて、レーザシステム制御部20は、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれΔTtを算出してもよい。ここで算出される値は、図10AのS122aで算出された値と同様でよい。
次に、S1232bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。ここで設定される値は、図10AのS123aで設定された値と同様の式によって算出されてもよい。
次に、S1233bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のパルス幅Dを計測してもよい。光束化されたレーザ光のパルス幅Dは、光センサ64aから出力されたパルス波形のデータに基づいて算出されてもよい。
次に、S1234bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止させてもよい。
次に、S1235bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルス幅Dと目標値Dtとの差ΔDを、以下の式により算出してもよい。
ΔD=D−Dt
目標値Dtは、図9及び図16を参照しながら説明したS100aにおいて受信したものでもよい。すなわち、目標値Dtは、上述のS1231bにおいて目標の時間ずれを算出するために用いられた値でもよい。
次に、S1236bにおいて、レーザシステム制御部20は、目標の時間ずれΔTtの値を以下のように置き換えてもよい。
ΔTt=ΔTt−ΔD/(J−1)
右辺のΔTtは現在の値であり、左辺のΔTtは置き換えによって新たに設定される値でもよい。これにより、光束化されたレーザ光のパルス幅Dと目標値Dtとの差ΔDが0に近づくように、目標の時間ずれΔTtが設定されてもよい。
次に、S1237bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルス幅Dと目標値Dtとの差ΔDの絶対値|ΔD|が、許容値ΔDmax以下であるか否かを判定してもよい。
絶対値|ΔD|が、許容値ΔDmax以下でない場合(S1237;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1232bに戻してもよい。このとき、S1236bにおいて新たに設定されたΔTtが、S1232bにおいて用いられもよい。
絶対値|ΔD|が、許容値ΔDmax以下である場合(S1237;YES)、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図17のS124bに処理を移行してもよい。
図22は、図18に示される第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングをフィードバック制御により再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図22に示される処理は、図18に示されるS183bのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1831bにおいて、レーザシステム制御部20は、各レーザ装置の発振トリガタイミング同士の目標の時間ずれΔTtを算出してもよい。ここで算出される値は、図11AのS182aで算出された値と同様でよい。
次に、S1832bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングを再設定してもよい。ここで設定される値は、図11AのS183aで設定された値と同様の式によって算出されてもよい。
次に、S1833bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外のレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のパルス幅Dを計測してもよい。光束化されたレーザ光のパルス幅Dは、光センサ64aから出力されたパルス波形のデータに基づいて算出されてもよい。
次に、S1834bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止させてもよい。
次に、S1835bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルス幅Dと目標値Dtとの差ΔDを、以下の式により算出してもよい。
ΔD=D−Dt
目標値Dtは、図9及び図16を参照しながら説明したS100aにおいて受信したものでもよい。すなわち、目標値Dtは、上述のS1831bにおいて目標の時間ずれを算出するために用いられた値でもよい。
次に、S1836bにおいて、レーザシステム制御部20は、目標の時間ずれΔTtの値を以下のように置き換えてもよい。
ΔTt=ΔTt−ΔD/(J−2)
右辺のΔTtは現在の値であり、左辺のΔTtは置き換えによって新たに設定される値でもよい。これにより、光束化されたレーザ光のパルス幅Dと目標値Dtとの差ΔDが0に近づくように、目標の時間ずれΔTtが設定されてもよい。
次に、S1837bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルス幅Dと目標値Dtとの差ΔDの絶対値|ΔD|が、許容値ΔDmax以下であるか否かを判定してもよい。
絶対値|ΔD|が、許容値ΔDmax以下でない場合(S1837;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1832bに戻してもよい。このとき、S1836bにおいて新たに設定されたΔTtが、S1832bにおいて用いられもよい。
絶対値|ΔD|が、許容値ΔDmax以下である場合(S1837;YES)、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図18のS184bに処理を移行してもよい。
6.7 ビーム位置の設定
図23は、図17に示される第1〜第Jの各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図23に示される処理は、図17に示されるS124bのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1241bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の、目標のビーム位置と目標の進行方向とを設定してもよい。目標のビーム位置は、レーザシステム5に含まれるレーザ装置の台数によって設定されてもよい。目標の進行方向は、ビームデリバリー方向に設定されてもよい。
次に、S1242bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各ミラーの位置を設定してもよい。第1〜第Jのミラーは、第1〜第8のミラー9a〜9hであってもよい。レーザシステム制御部20は、設定された各位置に第1〜第Jの各ミラーを移動するように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。
第1〜第Jの各ミラーの位置は、例えば、図3に示されるように、第7及び第8のミラー9g及び9hの間を第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fが通過するように設定されてもよい。また、第5及び第6のミラー9e及び9fの間を第1〜第4のパルスレーザ光21a〜21dが通過するように設定されてもよい。また、第3及び第4のミラー9c及び9dの間を第1及び第2のパルスレーザ光21a及び21bが通過するように設定されてもよい。
次に、S1244bにおいて、レーザシステム制御部20は、カウンタnの値を1に設定してもよい。カウンタnは、第1〜第Jのレーザ装置のいずれかを特定する整数であり、1からJまでの値をとるものとしてもよい。
次に、S1246bにおいて、レーザシステム制御部20は、第nのレーザ装置を発振し、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向とを計測してもよい。第nのパルスレーザ光のビーム位置は、イメージセンサ66から出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。第nのパルスレーザ光の進行方向は、イメージセンサ64bから出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。その後、第nのレーザ装置の発振を停止してもよい。
次に、S1247bにおいて、レーザシステム制御部20は、第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内か否かを判定してもよい。
第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内でない場合(S1247b;NO)、レーザシステム制御部20は、S1248bにおいて、第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向が、それぞれの目標値に近づくように、第nのビーム調節器を制御してもよい。第nのビーム調節器は、第1〜第8のビーム調節器7a〜7hのうちの1つであってもよい。
S1248bの後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1246bに戻して、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測をやり直してもよい。
第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内である場合(S1247b;YES)、レーザシステム制御部20は、S1249bにおいて、カウンタnの値が最大値J以上であるか否かを判定してもよい。
カウンタnの値が最大値J以上でない場合(S1249b;NO)、レーザシステム制御部20は、S1250bにおいてカウンタnの値に1を加えてnの値を更新してもよい。S1250bの後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1246bに戻して、新たなnの値に基づいて、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測を行ってもよい。
カウンタnの値が最大値J以上である場合(S1249b;YES)、レーザシステム制御部20は、S1251bにおいて、第1〜第Jのレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のビーム位置と進行方向とを計測してもよい。光束化されたレーザ光のビーム位置は、イメージセンサ66から出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。光束化されたレーザ光の進行方向は、イメージセンサ64bから出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。
次に、S1252bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止してもよい。
次に、S1253bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内か否かを判定してもよい。
光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内でない場合(S1253b;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1244bに戻して、個々のパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測をやり直してもよい。
なお、図23のフローチャートでは、第1〜第Jのレーザ装置の発振を1台ずつ行いビームパラメータを計測していたが、最初から、ステップS1242bの次に、第1〜第Jのレーザ装置すべてに発振トリガを入力してもよい。そして、ビームパラメータ計測装置6のビーム選択機構67を制御することによって、計測するレーザ光を1つずつ選択して、それぞれのレーザ光のビームパラメータを計測してもよい。そして、光束化されたレーザ光のビームパラメータを計測する時は図14に示す位置にスリット板68を移動させて計測してもよい。
光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内である場合(S1253b;YES)、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図16のS130に処理を移行してもよい。
図24は、図18に示される第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図24に示される処理は、図18に示されるS184bのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1841bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の、目標のビーム位置と目標の進行方向とを設定してもよい。目標のビーム位置は、レーザシステム5に含まれるレーザ装置から、停止したレーザ装置を除いた台数によって設定されてもよい。目標の進行方向は、ビームデリバリー方向に設定されてもよい。
次に、S1842bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各ミラーの位置を設定してもよい。第1〜第Jのミラーは、第1〜第8のミラー9a〜9hであってもよい。レーザシステム制御部20は、設定された各位置に第1〜第Jの各ミラーを移動するように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。
第1〜第Jの各ミラーの位置は、例えば、図12に示されるように、第4のレーザ装置2dが停止する場合に、第6及び第8のミラー9f及び9hを、光束化されたレーザ光の光路軸に近づくように設定されてもよい。また、第4のレーザ装置2dが停止する場合に、第4のミラー9dが、光束化されたレーザ光の光路軸から離れるように設定されてもよい。
次に、S1844bにおいて、レーザシステム制御部20は、カウンタnの値を1に設定してもよい。カウンタnは、第1〜第Jのレーザ装置のいずれかを特定する整数であり、1からJまでの値をとるものとしてもよい。
次に、S1845bにおいて、レーザシステム制御部20は、カウンタnの値がjの値と一致するか否かを判定してもよい。
n=jである場合(S1845b;YES)、レーザシステム制御部20は、後述のS1846b〜S1848bの処理を飛ばして、処理を後述のS1849bに進めてもよい。すなわち、第jのレーザ装置に関しては、ビーム位置と進行方向の計測やビーム調節器の制御をしなくてもよい。
n=jではない場合(S1845b;NO)、レーザシステム制御部20は、S1846bにおいて、第nのレーザ装置を発振し、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向とを計測してもよい。第nのパルスレーザ光のビーム位置は、イメージセンサ66から出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。第nのパルスレーザ光の進行方向は、イメージセンサ64bから出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。その後、第nのレーザ装置の発振を停止してもよい。
次に、S1847bにおいて、レーザシステム制御部20は、第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内か否かを判定してもよい。
第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内でない場合(S1847b;NO)、レーザシステム制御部20は、S1848bにおいて、第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向が、それぞれの目標値に近づくように、第nのビーム調節器を制御してもよい。第nのビーム調節器は、第1〜第8のビーム調節器7a〜7hのうちの1つであってもよい。
S1848bの後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1846bに戻して、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測をやり直してもよい。
第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内である場合(S1847b;YES)、レーザシステム制御部20は、S1849bにおいて、カウンタnの値が最大値J以上であるか否かを判定してもよい。
カウンタnの値が最大値J以上でない場合(S1849b;NO)、レーザシステム制御部20は、S1850bにおいてカウンタnの値に1を加えてnの値を更新してもよい。S1850bの後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1845bに戻してもよい。
カウンタnの値が最大値J以上である場合(S1849b;YES)、レーザシステム制御部20は、S1851bにおいて、第j以外のレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のビーム位置と進行方向とを計測してもよい。光束化されたレーザ光のビーム位置は、イメージセンサ66から出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。光束化されたレーザ光の進行方向は、イメージセンサ64bから出力された光強度分布のデータに基づいて算出されてもよい。
次に、S1852bにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止してもよい。
次に、S1853bにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内か否かを判定してもよい。
光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内でない場合(S1853b;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1844bに戻して、個々のパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測をやり直してもよい。
光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内である場合(S1853b;YES)、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図16のS200に処理を移行してもよい。
7.第4の実施形態
7.1 概略構成
図25及び図26は、本開示の第4の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。図25においては、第8のレーザ装置2hが、バックアップ用のレーザ装置として用意されてもよい。第4の実施形態においては、通常時においては第1〜第7のレーザ装置2a〜2gが稼働し、第8のレーザ装置2hは停止していてもよい。
図26に示されるように、例えば第4のレーザ装置2dが停止するとき、その代わりに第8のレーザ装置2hが稼働することにより、光束化されたレーザ光のビームパラメータの変動を抑制してもよい。
第8のレーザ装置2hは、第1〜第7のレーザ装置2a〜2gと同様にビームデリバリー装置50に対してアライメントされていてもよい。従って、例えば第4のレーザ装置2dが停止するときに、第8のレーザ装置2hを使用可能とするまでの時間を短縮できる。
その他の点については、図3及び図4を参照しながら説明した第1の実施形態と同様の構成でよい。
7.2 制御動作
図27は、本開示の第4の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。第4の実施形態においては、レーザシステム制御部20が、通常時は第Kのレーザ装置を停止させ、第jのレーザ装置が停止するときに、代わりに第Kのレーザ装置を稼働させてもよい。
その他の点については、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
まず、S100及びS110の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
次に、S115cにおいて、レーザシステム制御部20は、第Kのレーザ装置への発振トリガ信号の入力を禁止してもよい。
次に、S120cにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定してもよい。この処理の詳細については、図28を参照しながら後述する。
次のS130〜S160の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。上述のように、第jのレーザ装置が停止してもよい。
次に、S170cにおいて、レーザシステム制御部20は、停止した第jのレーザ装置に接続された光路管のバルブを閉じるように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。さらに、レーザシステム制御部20は、バックアップ用の第Kのレーザ装置に接続された光路管のバルブを開くように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。
次に、S180cにおいて、レーザシステム制御部20は、第Kのレーザ装置の目標パルスエネルギーを、第jのレーザ装置の目標パルスエネルギーと同じ値に設定してもよい。それ以外のレーザ装置の目標パルスエネルギーは、そのまま変更しなくてもよい。
次に、S190cにおいて、レーザシステム制御部20は、第Kのレーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。第Kのレーザ装置の発振トリガタイミングは、第Kのレーザ装置に発振トリガ信号を与えてからレーザシステム5からパルスレーザ光が出力するまでの所要時間に基づいて算出されてもよい。第Kのレーザ装置の発振トリガタイミングは、第j以外のレーザ装置によって生成されるパルスレーザ光がレーザシステム5から同時に出力されるように設定されてもよい。
次のS200及びS210の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。上述のように、S210において、第jのレーザ装置が停止中であるか否かが判定されてもよい。
第jのレーザ装置が停止中である場合(S210;YES)、レーザシステム制御部20は、処理をS230cに進めてもよい。S230cにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外のレーザ装置のいずれかが停止するか否かを判定してもよい。
第j以外のレーザ装置がいずれも停止しない場合(S230c;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS210に戻してもよい。
第j以外のレーザ装置のいずれかが停止する場合(S230c;YES)、レーザシステム制御部20は、処理をS240に進めてもよい。S240の処理は、図6を参照しながら説明した第1の実施形態と同様でよい。
上述のS210において、第jのレーザ装置が、メンテナンスの終了等により稼働可能な状態となった場合には、レーザシステム制御部20は、第jのレーザ装置が停止中でないと判定してもよい。第jのレーザ装置が停止中でない場合(S210;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS110に戻してもよい。これにより、第Kのレーザ装置を停止させて再びバックアップ用として待機させ、第jのレーザ装置の稼働を開始してもよい。
7.3 目標パルスエネルギー及び発振トリガタイミングの設定
図28は、図27に示される第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図28に示される処理は、図27に示されるS120cのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S121cにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを設定してもよい。
E(1)t =Et/(J−1)
E(2)t =Et/(J−1)
・・・
E(j)t =Et/(J−1)
・・・
E(K)t =0
・・・
E(J)t =Et/(J−1)
ここで、E(n)t は、第nのレーザ装置の目標パルスエネルギーでよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーでよい。ここでは、各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtを(J−1)個のレーザ装置で均等に分配した例を示したが、目標パルスエネルギーを合計した値がEtであればよい。
次に、S123cにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。
TR(1)t =TO(1)
TR(2)t =TO(2)
・・・
TR(j)t =TO(j)
・・・
TR(K)t =(算出しない)
・・・
TR(J)t =TO(J)
ここで、TR(n)t は、第nのレーザ装置の発振トリガタイミングでよい。TO(n) は、レーザシステム5からパルスレーザ光が同時に出力されるようにする場合の、第nのレーザ装置に与えられる発振トリガタイミングでよい。TO(n) は、第nのレーザ装置に発振トリガ信号を与えてからレーザシステム5からパルスレーザ光が出力するまでの所要時間に基づいて算出される値でもよい。
S123cの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図27のS130に処理を移行してもよい。
8.第5の実施形態
8.1 概略構成
図29及び図30は、本開示の第5の実施形態に係るレーザシステムの構成を概略的に示す。図29においては、第1〜第7のレーザ装置2a〜2gが稼働し、第8のレーザ装置2hは停止していてもよい。そして、図30に示されるように、例えば第4のレーザ装置2dが停止するとき、その代わりに第8のレーザ装置2hが稼働することにより、光束化されたレーザ光のビームパラメータの変動を抑制してもよい。
但し、図30において、第4のレーザ装置2dが、メンテナンスの終了等により稼働可能な状態となった場合に、直ちに第4のレーザ装置2dを稼働させなくてもよいし、第8のレーザ装置2hを停止させなくてもよい。その後、第4のレーザ装置2d以外のいずれかのレーザ装置が停止することになった場合に、その代わりに第4のレーザ装置2dが稼働することとしてもよい。
また、第5の実施形態においては、図29に示されるように、第8のレーザ装置2hが停止している場合に、第8のミラー9hは、光束化されたレーザ光の光路軸から離れるように移動させられていてもよい。
また、図30に示されるように、第4のレーザ装置2dが停止する場合に、第6及び第8のミラー9f及び9hを、光束化されたレーザ光の光路軸に近づくように移動させてもよい。また、第4のレーザ装置2dが停止する場合に、第4のミラー9dを、光束化されたレーザ光の光路軸から離れるように移動させてもよい。
その他の点については、図25及び図26を参照しながら説明した第4の実施形態と同様の構成でよい。
8.2 制御動作
図31は、本開示の第5の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。第5の実施形態においては、第jのレーザ装置が停止するときに、代わりに第Kのレーザ装置を稼働させてもよい。その後、第jのレーザ装置とは別の第kのレーザ装置が停止するときに、代わりに第jのレーザ装置を稼働させてもよい。
まず、S100〜S115cの処理は、図27を参照しながら説明した第4の実施形態と同様でよい。
次に、S120dにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定してもよい。また、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置を設定してもよい。この処理の詳細については、図32を参照しながら後述する。
次のS130〜S170cの処理は、図27を参照しながら説明した第4の実施形態と同様でよい。上述のように、第jのレーザ装置が停止してもよい。
次に、S180dにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを設定してもよい。また、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置を設定してもよい。この処理の詳細については、図33を参照しながら後述する。
次のS190c及びS200の処理は、図27を参照しながら説明した第4の実施形態と同様でよい。
次に、S210dにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外のいずれかのレーザ装置が停止するか否かを判定してもよい。
第j以外のいずれのレーザ装置も停止しない場合(S210d;NO)、レーザシステム制御部20は、次の処理に移行せず、第j以外のいずれかのレーザ装置が停止すると判定するまでS210dの判定を繰り返してもよい。すなわち、第j以外のレーザ装置によるパルスレーザ光の生成を続けてもよい。
第j以外のいずれかのレーザ装置が停止する場合、レーザシステム制御部20は、その停止するレーザ装置を第kのレーザ装置とし、第kのレーザ装置が停止すると判定してもよい。第kのレーザ装置が停止すると判定した場合(S210d;YES)、レーザシステム制御部20は、処理をS230dに進めてもよい。
S230dにおいて、レーザシステム制御部20は、第jのレーザ装置が準備OKであるか否かを判定してもよい。第kのレーザ装置が停止する状況で(S210d;YES)、第jのレーザ装置が準備OKでない場合には(S230d;NO)、レーザシステム制御部20は、処理をS240に進めてもよい。S240の処理は、図27を参照しながら説明した第4の実施形態と同様でよい。
第jのレーザ装置が準備OKである場合には(S230d;YES)、レーザシステム制御部20は、処理をS235dに進めてもよい。S235dにおいて、レーザシステム制御部20は、現在のjの値を以後の処理におけるKの値とし、現在のkの値を以後の処理におけるjの値として、処理を上述のS150に戻してもよい。これにより、停止していた第jのレーザ装置を、以後の処理においては稼働開始する第Kのレーザ装置として扱ってもよい。また、停止しようとする第kのレーザ装置を、以後の処理においては停止中の第jのレーザ装置として扱ってもよい。
8.3 目標パルスエネルギー、発振トリガタイミング及びビーム位置の設定
図32は、図31に示される、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングと、第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置と、を設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図32に示される処理は、図31に示されるS120dのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S121dにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により設定してもよい。この処理の詳細については、図34を参照しながら後述する。
次に、S123dにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングを設定してもよい。第K以外の各レーザ装置の発振トリガタイミングは、例えば、図28を参照しながら説明したS123cと同様に設定されてもよい。
次に、S124dにおいて、第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により設定してもよい。この処理の詳細については、図35を参照しながら後述する。
S124dの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図31のS130に処理を移行してもよい。
図33は、図31に示される、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置と、を再設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図33に示される処理は、図31に示されるS180dのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S181bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により再設定してもよい。この処理は、第3の実施形態に関して図20を参照しながら説明したものと同様でよい。
次に、S184bにおいて、レーザシステム制御部20は、第j以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により再設定してもよい。この処理は、第3の実施形態に関して図24を参照しながら説明したものと同様でよい。
S184bの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図31のS190cに処理を移行してもよい。
図34は、図32に示される第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーをフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図34に示される処理は、図32に示されるS121dのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1211dにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを初期値として算出してもよい。ここで算出される値は、図28のS121cで設定された値と同様でよい。
次に、S1212dにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外のレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEを計測してもよい。
次に、S1213dにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止させてもよい。
次に、S1214dにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のパルスエネルギーEと目標値Etとの差ΔEを、以下の式により算出してもよい。
ΔE=E−Et
目標値Etは、図6、図27及び図31を参照しながら説明したS100において受信したものでもよい。すなわち、目標値Etは、上述のS1211dにおいて目標パルスエネルギーを算出するために用いられた値でもよい。
次に、S1215dにおいて、レーザシステム制御部20は、以下のようにして、第K以外の各レーザ装置の目標パルスエネルギーを再設定してもよい。
E(1)t =(Et−ΔE)/(J−1)
E(2)t =(Et−ΔE)/(J−1)
・・・
E(j)t =(Et−ΔE)/(J−1)
・・・
E(K)t =0
・・・
E(J)t =(Et−ΔE)/(J−1)
ここで、E(n)t は、第nのレーザ装置の目標パルスエネルギーでよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーでよい。ここでは、各レーザ装置の目標パルスエネルギーは、光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtを(J−1)個のレーザ装置で均等に分配した例を示したが、目標パルスエネルギーを合計した値がEtであればよい。
S1215dの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図32のS123dに処理を移行してもよい。
図35は、図32に示される第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光のビーム位置をフィードバック制御により設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図35に示される処理は、図32に示されるS124dのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1241dにおいて、レーザシステム制御部20は、第K以外の各レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の、目標のビーム位置と目標の進行方向とを設定してもよい。目標のビーム位置は、レーザシステム5に含まれるレーザ装置から、第Kのレーザ装置を除いた台数によって設定されてもよい。目標の進行方向は、ビームデリバリー方向に設定されてもよい。
次に、S1242dにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jの各ミラーの位置を設定してもよい。第1〜第Jのミラーは、第1〜第8のミラー9a〜9hであってもよい。レーザシステム制御部20は、設定された各位置に第1〜第Jの各ミラーを移動するように、ビームデリバリー装置制御部59に制御信号を送信してもよい。すなわち、第Kのミラーは退避位置に設定されてもよい。
第1〜第Jの各ミラーの位置は、例えば、図29に示されるように、第8のレーザ装置2hが停止している場合に、第8のミラー9hが、光束化されたレーザ光の光路軸から離れるように設定されてもよい。
次に、S1244dにおいて、レーザシステム制御部20は、カウンタnの値を1に設定してもよい。
次にS1245dにおいて、レーザシステム制御部20は、n=Kであるか否か判定してもよい。YESである場合はS1246dに移行し、NOである場合はS1249dに移行してもよい。
次に、S1246dにおいて、レーザシステム制御部20は、第nのレーザ装置を発振し、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向とを計測してもよい。その後、第nのレーザ装置の発振を停止してもよい。
次に、S1247dにおいて、レーザシステム制御部20は、第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内か否かを判定してもよい。
第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内でない場合(S1247d;NO)、レーザシステム制御部20は、S1248dにおいて、第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向が、それぞれの目標値に近づくように、第nのビーム調節器を制御してもよい。
S1248dの後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1246dに戻して、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測をやり直してもよい。
第nのパルスレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内である場合(S1247d;YES)、レーザシステム制御部20は、S1249dにおいて、カウンタnの値が最大値(J)以上であるか否かを判定してもよい。
カウンタnの値が最大値(J)以上でない場合(S1249d;NO)、レーザシステム制御部20は、S1250dにおいてカウンタnの値に1を加えてnの値を更新してもよい。S1250dの後、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1246dに戻して、新たなnの値に基づいて、第nのパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測を行ってもよい。
カウンタnの値が最大値(J)以上である場合(S1249d;YES)、レーザシステム制御部20は、S1251dにおいて、第K以外のレーザ装置を発振し、光束化されたレーザ光のビーム位置と進行方向とを計測してもよい。
次に、S1252dにおいて、レーザシステム制御部20は、第1〜第Jのレーザ装置の発振を停止してもよい。
次に、S1253dにおいて、レーザシステム制御部20は、光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内か否かを判定してもよい。
光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内でない場合(S1253d;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS1244dに戻して、個々のパルスレーザ光のビーム位置と進行方向の計測をやり直してもよい。
光束化されたレーザ光のビーム位置及び進行方向と、それぞれの目標値との差が許容範囲内である場合(S1253d;YES)、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、図31のS130に処理を移行してもよい。
9.第6の実施形態
図36は、本開示の第6の実施形態におけるレーザシステム制御部20の動作を示すフローチャートである。第6の実施形態においては、レーザシステム制御部20が、目標データに基づいて、第1〜第Jのレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置を選定してもよい。第6の実施形態においては、例えば、図3に示される装置構成が採用されてもよい。
まず、S100において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40から、目標データを読み込んでもよい。目標データには、レーザシステム5から出力される光束化されたレーザ光の目標パルスエネルギーEtの値が含まれてもよい。
次に、S110において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKでないことを示す信号を出力してもよい。
次に、S115eにおいて、レーザシステム制御部20は、S100で受信した目標データに基づいて、第1〜第Jのレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置を選定してもよい。この処理の詳細については、図37を参照しながら後述する。
次に、S120eにおいて、レーザシステム制御部20は、稼働させる各レーザ装置の目標パルスエネルギーと、稼働させる各レーザ装置の発振トリガタイミングとを設定してもよい。この処理は、例えば、図7を参照しながら説明したように行われてもよい。但し、目標のパルスエネルギーは、稼働させるレーザ装置の個数に応じたものでもよい。
次に、S130において、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40に、露光OKであることを示す信号を出力してもよい。
次に、S250eにおいて、レーザシステム制御部20は、露光装置4の露光装置制御部40から目標データを読み込み、目標データが変更されたか否かを判定してもよい。
目標データが変更された場合(S250e;YES)、レーザシステム制御部20は、上述のS100に処理を戻して、新たな目標データに基づいて稼働させるレーザ装置を選定してもよい。
目標データが変更されていない場合(S250e;NO)、レーザシステム制御部20は、S260eにおいて、レーザシステム5の運転を中止するか否かを判定してもよい。
レーザシステム5の運転を中止しない場合(S260e;NO)、レーザシステム制御部20は、処理を上述のS250eに戻してもよい。
レーザシステム5の運転を中止する場合(S260e;NO)、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
図37は、図36に示される、目標データに基づいて稼働させるレーザ装置を選定する処理の詳細を示すフローチャートである。図37に示される処理は、図36に示されるS115eのサブルーチンとして、レーザシステム制御部20によって行われてもよい。
まず、S1151eにおいて、レーザシステム制御部20は、目標データに基づいて、以下の式により、稼働させるレーザ装置の台数Zを算出してもよい。
Z=ROUND(Et/E0)
ROUND(X)は、Xの小数点以下を四捨五入する関数であってもよい。Etは、光束化されたレーザ光の目標のパルスエネルギーであってもよい。E0は、各レーザ装置の定格のパルスエネルギーであってもよい。定格のパルスエネルギーは、安定して稼働できるパルスエネルギーとして予め与えられたものでもよい。
次に、S1152eにおいて、レーザシステム制御部20は、各レーザ装置から、各レーザ装置のチャンバのショット数を受信してもよい。各レーザ装置のチャンバのショット数は、各レーザ装置の劣化度合い、あるいは残り寿命とほぼ相関するものであり得る。
次に、S1153eにおいて、レーザシステム制御部20は、チャンバのショット数が少ない順にZ番目までのレーザ装置を、稼働させるレーザ装置として選定してもよい。
S1153eの後、レーザシステム制御部20は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図36のS120eに戻してもよい。
第6の実施形態によれば、目標データに基づいて稼働させるレーザ装置を選定するので、定格出力に近い状態で複数のレーザ装置を稼動させ、レーザ装置を長寿命化し得る。
10.第7の実施形態
図38は、本開示の第7の実施形態におけるレーザシステムのブロック図である。第7の実施形態においては、レーザシステム制御部20の代わりに、露光装置4に含まれる露光装置制御部40が、各種制御を行ってもよい。
図38においては、ビームデリバリー装置制御部59が第1〜第8のバルブ56a〜56hを制御することとしているが、これらを露光装置制御部40が制御してもよい。
その他の点については上述の各実施形態と同様でよい。
11.レーザ装置
図39は、上記各実施形態において用いることのできるレーザ装置の構成例を示す。第1のレーザ装置2aは、マスターオシレータMOと、増幅器PAと、アッテネータ16と、パルスエネルギー計測部17と、シャッター18と、レーザ制御部19とを含んでもよい。第2〜第8のレーザ装置2b〜2hの構成も同様でもよい。
マスターオシレータMOは、レーザチャンバ10と、一対の電極11a及び11bと、充電器12と、パルスパワーモジュール(PPM)13と、を含んでもよい。マスターオシレータMOは、さらに、高反射ミラー14と、出力結合ミラー15と、を含んでもよい。図39においては、レーザ光の進行方向に略垂直な方向からみたレーザチャンバ10の内部構成が示されている。
レーザチャンバ10は、例えばレアガスとしてアルゴンまたはクリプトンまたはキセノン、バッファガスとしてネオンまたはヘリューム、ハロゲンガスとして、塩素またはフッ素等を含むレーザ媒質としてのレーザガスが封入されるチャンバでもよい。一対の電極11a及び11bは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ10内に配置されてもよい。レーザチャンバ10には開口が形成され、この開口を電気絶縁部29が塞いでいてもよい。電極11aは電気絶縁部29に支持され、電極11bはリターンプレート10dに支持されていてもよい。このリターンプレート10dは図示しない配線10eと10fでレーザチャンバ10の内面と接続されてもよい。電気絶縁部29には、導電部29aが埋め込まれていてもよい。導電部29aは、パルスパワーモジュール13から供給される高電圧を電極11aに印加するものであってもよい。
充電器12は、パルスパワーモジュール13の中の図示しない充電コンデンサに所定の電圧で充電する直流電源装置であってもよい。パルスパワーモジュール13は、レーザ制御部19によって制御されるスイッチ13aを含んでもよい。スイッチ13aがOFFからONになると、パルスパワーモジュール13は、充電器12に保持されていた電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を一対の電極11a及び11b間に印加してもよい。
一対の電極11a及び11b間に高電圧が印加されると、一対の電極11a及び11b間が絶縁破壊され、放電が起こり得る。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ10内のレーザ媒質が励起されて高エネルギー準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた光を放出し得る。
レーザチャンバ10の両端にはウインドウ10a及び10bが設けられてもよい。レーザチャンバ10内で発生した光は、ウインドウ10a及び10bを介してレーザチャンバ10の外部に出射し得る。
高反射ミラー14は、レーザチャンバ10のウインドウ10aから出射された光を高い反射率で反射してレーザチャンバ10に戻してもよい。
出力結合ミラー15は、レーザチャンバ10のウインドウ10bから出力される光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射させてレーザチャンバ10内に戻してもよい。
従って、高反射ミラー14と出力結合ミラー15とで、光共振器が構成され得る。レーザチャンバ10から出射した光は、高反射ミラー14と出力結合ミラー15との間で往復し、電極11aと電極11bとの間のレーザゲイン空間を通過する度に増幅され得る。増幅された光の一部が、出力結合ミラー15を介して、パルスレーザ光として出力され得る。
増幅器PAは、マスターオシレータMOの出力結合ミラー15から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。増幅器PAは、マスターオシレータMOと同様に、レーザチャンバ10と、一対の電極11a及び11bと、充電器12と、パルスパワーモジュール(PPM)13と、を含んでもよい。これらの構成は、マスターオシレータに含まれているものと同様でもよい。増幅器PAは、高反射ミラー14又は出力結合ミラー15を含まなくてもよい。増幅器PAのウインドウ10aに入射したパルスレーザ光は、電極11aと電極11bとの間のレーザゲイン空間を1回通過して、ウインドウ10bから出力されてもよい。
アッテネータ16は、第1の部分反射ミラー161と、第2の部分反射ミラー162と、第1の回転ステージ163と、第2の回転ステージ164とを含んでもよい。第1の部分反射ミラー161及び第2の部分反射ミラー162は、パルスレーザ光が入射する角度に応じて、パルスレーザ光の透過率が変化する膜が成膜されていてもよい。
第1の部分反射ミラー161及び第2の部分反射ミラー162は、パルスレーザ光の入射角度が互いに一致し、且つ所望の透過率となるように、第1の回転ステージ163及び第2の回転ステージ164によって傾斜角度が調整されてもよい。これにより、パルスレーザ光は、所望のパルスエネルギーに減光されてアッテネータ16を通過してもよい。ここで、このアッテネータ16は、レーザ制御部19の制御信号に基づいて透過率を制御してもよい。
パルスエネルギー計測部17は、アッテネータ16を通過したパルスレーザ光の光路に配置されていてもよい。パルスエネルギー計測部17は、ビームスプリッタ17aと、集光光学系17bと、光センサ17cとを含んでもよい。
ビームスプリッタ17aは、アッテネータ16を通過したパルスレーザ光を高い透過率でシャッター18に向けて透過させるとともに、パルスレーザ光の一部を集光光学系17bに向けて反射してもよい。集光光学系17bは、ビームスプリッタ17aによって反射された光を光センサ17cの受光面に集光してもよい。光センサ17cは、受光面に集光されたパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出し、検出されたパルスエネルギーのデータをレーザ制御部19に出力してもよい。
レーザ制御部19は、上述のレーザシステム制御部20との間で各種信号を送受信してもよい。例えば、レーザ制御部19は、レーザシステム制御部20から、発振トリガ信号、目標パルスエネルギーのデータ等を受信してもよい。また、レーザ制御部19は、充電器12に対して充電電圧の設定信号を送信したり、パルスパワーモジュール13に対してスイッチON又はOFFの指令信号を送信したりしてもよい。
レーザ制御部19は、パルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーのデータを受信してもよく、このパルスエネルギーのデータを参照して充電器12の充電電圧を制御してもよい。充電器12の充電電圧を制御することにより、レーザ光のパルスエネルギーが制御されてもよい。
さらに、レーザ制御部19は、発振トリガに対して所定の一定の時間で放電させるように、設定された充電電圧値に応じて、発振トリガのタイミングを補正してもよい。さらに、上述した目標パルスエネルギーが、レーザ装置が安定に運転可能な範囲の下限より低い場合は、アッテネータ16を通過するパルスレーザ光のエネルギーが目標パルスエネルギーとなるように、アッテネータ16の透過率を制御してもよい。
シャッター18は、パルスエネルギー計測部17のビームスプリッタ17aを透過したパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。レーザ制御部19は、レーザ発振の開始後、パルスエネルギー計測部17から受信するパルスエネルギーと目標パルスエネルギーとの差が許容範囲内となるまでの間は、シャッター18を閉じるように制御してもよい。レーザ制御部19は、パルスエネルギー計測部17から受信するパルスエネルギーと目標パルスエネルギーとの差が許容範囲内となったら、シャッター18を開くように制御してもよい。この信号はパルスレーザ光21のタイミングを示す信号としてレーザシステム制御部20に送信されてもよい。
なお、図39にはレーザ装置が増幅器PAとアッテネータ16とを含む場合を示したが、これに限らず、増幅器PA又はアッテネータ16はなくてもよい。また、アッテネータ16は、レーザ装置から出力されるレーザ光の光路に配置してもよい。
また、レーザ装置は、エキシマレーザ装置に限られず、固体レーザ装置であってもよい。たとえば、YAGレーザの第3高調波光(355nm)や第4高調波光(266nm)を発生する固体レーザ装置であってもよい。
12.光路長調節器
上記各実施形態において用いられる複数のビーム調節器7a〜7eの各々は、光路長調節器71を含んでもよい。
光路長調節器71は、例えば、第1のパルスレーザ光21aの光路を迂回させて、第1のパルスレーザ光21aの光路長を変更できる装置でもよい。光路長調節器71は、ビームデリバリー装置制御部59による制御に従って、第1のパルスレーザ光21aの光路長を変更してもよい。
図40に、光路長調節器71の構成を概略的に示す。光路長調節器71は、直角プリズム711と、2枚の高反射ミラー712、713と、プレート714と、プレート715と、1軸ステージ716と、を含んでもよい。
直角プリズム711の直交する第1の面71aと第2の面71bには、高反射膜がコートされていてもよい。直角プリズム711は、ホルダー717に保持され、ホルダー717は、プレート714に固定されていてもよい。直角プリズム711は、第1のパルスレーザ光21aの光路に位置していてもよい。
2枚の高反射ミラー712、713は、これらの反射面が直交するようにホルダー718に保持され、ホルダー718は、プレート715に固定されていてもよい。プレート715は、1軸ステージ716に固定されていてもよい。1軸ステージ716は、直角プリズム711の第1の面71aによって反射された第1のパルスレーザ光21aの光路軸と平行に、2枚の高反射ミラー712、713を移動可能であってもよい。
直角プリズム711の第1の面71aによって反射された第1のパルスレーザ光21aは、2枚の高反射ミラー712、713によって反射され、直角プリズム711の第2の面71bに入射してもよい。直角プリズム711の第2の面71bに入射した第1のパルスレーザ光21aは、直角プリズム711の第1の面71aに入射した第1のパルスレーザ光21aの光路軸のほぼ延長線上にあたる光路軸に沿って、直角プリズム711の第2の面71bから出射してもよい。
ビームデリバリー装置制御部59は、1軸ステージ716のモータ719を駆動することにより、2枚の高反射ミラー712、713を移動させてもよい。2枚の高反射ミラー712、713を距離X移動させることにより、第1のパルスレーザ光21aの光路長を2X変化させてもよい。光路長を変化させることにより、第1のパルスレーザ光21aのビームの大きさや光路長を変化させてもよい。各々の光路長調節器は、それぞれのレーザ装置からレーザシステム5の出口までの光路長がそれぞれ、略一致させるようにそれぞれ調節してもよい。
13.ビームダイバージェンス調節器
上記各実施形態において用いられる複数のビーム調節器7a〜7eの各々は、ビームダイバージェンス調節器72を含んでもよい。
ビームダイバージェンス調節器72は、例えば、第1のパルスレーザ光21aのビームダイバージェンスを変更できる装置でもよい。ビームダイバージェンス調節器72は、ビームデリバリー装置制御部59による制御に従って、第1のパルスレーザ光21aのビームダイバージェンスを変更してもよい。
図41A及び図41Bに、ビームダイバージェンス調節器72の構成を概略的に示す。図41Aは平面図、図41Bは側面図である。ビームダイバージェンス調節器72は、第1シリンドリカル凹レンズ721と、第1シリンドリカル凸レンズ722と、第2シリンドリカル凹レンズ723と、第2シリンドリカル凸レンズ724と、を含んでもよい。
第1シリンドリカル凹レンズ721は、ホルダー721aによってプレート727に保持されてもよい。第1シリンドリカル凸レンズ722は、ホルダー722aによって1軸ステージ725に保持されてもよい。第2シリンドリカル凹レンズ723は、ホルダー723aによってプレート727に保持されてもよい。第2シリンドリカル凸レンズ724は、ホルダー724aによって1軸ステージ726に保持されてもよい。1軸ステージ725は、第1のパルスレーザ光21aの光路軸に沿って第1シリンドリカル凸レンズ722を移動させてもよい。1軸ステージ726は、第1のパルスレーザ光21aの光路軸に沿って第2シリンドリカル凸レンズ724を移動させてもよい。
第1シリンドリカル凹レンズ721の凹面と、第1シリンドリカル凸レンズ722の凸面とは、いずれも、X方向に略平行な中心軸を有する円筒面であってもよい。従って、第1シリンドリカル凹レンズ721と、第1シリンドリカル凸レンズ722とは、Y方向にビーム幅を拡大又は縮小するものであってもよい。
第1シリンドリカル凹レンズ721の焦点の位置と、第1シリンドリカル凸レンズ722の焦点の位置とが略一致し、それぞれの焦点距離が近いとき、ビームダイバージェンス調節器72は、第1のパルスレーザ光21aのY方向のビームダイバージェンスの変化を抑制し得る。1軸ステージ725が、第1のパルスレーザ光21aの光路軸に沿って第1シリンドリカル凸レンズ722を移動させて、第1シリンドリカル凹レンズ721の焦点の位置と、第1シリンドリカル凸レンズ722の焦点の位置とをずらしてもよい。第1シリンドリカル凹レンズ721の焦点の位置と、第1シリンドリカル凸レンズ722の焦点の位置とがずれたとき、ビームダイバージェンス調節器72は、パルスレーザ光21aのY方向のビームダイバージェンスを変化させ得る。
第2シリンドリカル凹レンズ723の凹面と、第2シリンドリカル凸レンズ724の凸面とは、いずれも、Y方向に略平行な中心軸を有する円筒面であってもよい。従って、第第2シリンドリカル凹レンズ723と、第2シリンドリカル凸レンズ724とは、X方向にビーム幅を拡大又は縮小するものであってもよい。
第2シリンドリカル凹レンズ723の焦点の位置と、第2シリンドリカル凸レンズ724の焦点の位置とが略一致し、それぞれの焦点距離が近いとき、ビームダイバージェンス調節器72は、第1のパルスレーザ光21aのX方向のビームダイバージェンスの変化を抑制し得る。1軸ステージ726が、第1のパルスレーザ光21aの光路軸に沿って第2シリンドリカル凸レンズ724を移動させて、第2シリンドリカル凹レンズ723の焦点の位置と、第2シリンドリカル凸レンズ724の焦点の位置とをずらしてもよい。第2シリンドリカル凹レンズ723の焦点の位置と、第2シリンドリカル凸レンズ724の焦点の位置とがずれたとき、ビームダイバージェンス調節器72は、パルスレーザ光21aのX方向のビームダイバージェンスを変化させ得る。
このように、ビームダイバージェンス調節器72によれば、Y方向のビームダイバージェンスとX方向のビームダイバージェンスとを独立に制御し得る。
14.フライアイレンズを含むビームコンバイナ
図42は、上記各実施形態において用いることのできるビームコンバイナの例を示す。なお、図42においては、露光装置4にある高反射ミラー41の図示を省略している。図1に示された回折光学素子を用いたビームコンバイナ34に限られず、フライアイレンズ342aと、コンデンサ光学系342bとを含むビームコンバイナ342が用いられてもよい。
フライアイレンズ342aは、例えば合成石英やフッ化カルシウム基板等の紫外線を透過させる基板上に複数の凹レンズ又は凸レンズを配列して形成されてもよい。フライアイレンズ342aは、入射光学系33から出射された第1〜第6のパルスレーザ光21a〜21fが重なる位置に配置されてもよい。フライアイレンズ342aに含まれる複数のレンズは、パルスレーザ光の断面に沿って配列されてもよい。当該複数のレンズのそれぞれは、パルスレーザ光の各一部をコンデンサ光学系342bに向けて透過させるときに、当該各一部のビーム幅を拡大させてもよい。このように、フライアイレンズ342aは、入射したパルスレーザ光に対する二次光源として多数の点光源の集合を構成し得る。フライアイレンズ342aは、多数のシリンドリカルの凹レンズ又は凸レンズが直交するように加工されたものでもよい。
コンデンサ光学系342bは、少なくとも1つの凸レンズを含んでもよい。コンデンサ光学系342bは、フライアイレンズ342aの複数のレンズによってそれぞれ拡大されたパルスレーザ光の光路にまたがる領域に配置されてもよい。
フライアイレンズ342aは、当該フライアイレンズ342aの複数の焦点の位置がコンデンサ光学系342bの前側焦点面の位置と略一致するように配置されてもよい。従って、フライアイレンズ342aの複数のレンズによってそれぞれ拡大されたパルスレーザ光が、コンデンサ光学系342bを透過することによってほぼ平行光となるようにコリメートされてもよい。
コンデンサ光学系342bは、当該コンデンサ光学系342bの後側焦点面の位置が露光装置4のフライアイレンズ421の入射側の面の位置と略一致するように配置されてもよい。従って、コンデンサ光学系342bは、フライアイレンズ342aの複数のレンズによってそれぞれ拡大されたパルスレーザ光を、フライアイレンズ421の互いにほぼ同じ領域に入射させてもよい。
その結果、露光装置4のフライアイレンズ421の入射側の面に重ね合されたパルスレーザ光は、ビーム断面の光強度分布のばらつきが低減されたパルスレーザ光となり得る。
15.制御部の構成
図43は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態におけるレーザシステム制御部20、ビームデリバリー装置制御部59等の制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。例えば、以下のように構成されてもよい。
(構成)
制御部は、処理部1000と、処理部1000に接続される、ストレージメモリ1005と、ユーザインターフェイス1010と、パラレルI/Oコントローラ1020と、シリアルI/Oコントローラ1030と、A/D、D/Aコンバータ1040とによって構成されてもよい。また、処理部1000は、CPU1001と、CPU1001に接続された、メモリ1002と、タイマー1003と、GPU1004とから構成されてもよい。
(動作)
処理部1000は、ストレージメモリ1005に記憶されたプログラムを読み出してもよい。また、処理部1000は、読み出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ1005からデータを読み出したり、ストレージメモリ1005にデータを記憶させたりしてもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020は、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器1021〜102xに接続されてもよい。パラレルI/Oコントローラ1020は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うパラレルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030は、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xに接続されてもよい。シリアルI/Oコントローラ1030は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うシリアルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
A/D、D/Aコンバータ1040は、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xに接続されてもよい。A/D、D/Aコンバータ1040は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
ユーザインターフェイス1010は、オペレータが処理部1000によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部1000に行わせたりするよう構成されてもよい。
処理部1000のCPU1001はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ1002は、CPU1001がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー1003は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってCPU1001に時刻や経過時間を出力してもよい。GPU1004は、処理部1000に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をCPU1001に出力してもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020に接続される、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器1021〜102xは、第1〜第8のレーザ装置2a〜2h、露光装置制御部40、他の制御部等の発振トリガ信号やタイミングを示す信号の受送信に使用してもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030に接続される、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xは、第1〜第8のレーザ装置2a〜2h、露光装置制御部40、他の制御部等のデータの受送信に使用してもよい。A/D、D/Aコンバータ1040に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xは、ビームパラメータ計測装置6や、パルスエネルギー計測部17等の各種センサであってもよい。
以上のように構成されることで、制御部は各実施形態に示された動作を実現可能であってよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (7)

  1. 複数のレーザ装置と、
    前記複数のレーザ装置の各々から出力されたパルスレーザ光を束ねて出射するように構成されたビームデリバリー装置と、
    前記複数のレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光同士の時間間隔が第1の時間間隔となるように前記複数のレーザ装置を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が減る場合に、前記稼働させるレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光同士の時間間隔が前記第1の時間間隔より長い第2の時間間隔となるように前記稼働させるレーザ装置を制御する、
    レーザシステム。
  2. 前記制御部は、前記複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が減る場合に、前記稼働させるレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光同士の時間間隔が前記第1の時間間隔より長い第2の時間間隔となるように前記稼働させるレーザ装置を制御することにより、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータが、前記稼働させるレーザ装置の台数が変化する前の前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータに近づくように構成され、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータは、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のパルス時間幅を含む、
    請求項1記載のレーザシステム。
  3. 前記制御部は、前記複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が減る場合に、前記稼働させるレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光のエネルギーが大きくなるとともに、前記稼働させるレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光同士の時間間隔が前記第1の時間間隔より長い第2の時間間隔となるように前記稼働させるレーザ装置を制御することにより、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータが、前記稼働させるレーザ装置の台数が変化する前の前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータに近づくように構成され、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータは、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のエネルギー及びパルス時間幅を含む、
    請求項1記載のレーザシステム。
  4. 第1、第2及び第3のレーザ装置を含む複数のレーザ装置と、
    前記第1、第2及び第3のレーザ装置からそれぞれ出力された第1、第2及び第3のパルスレーザ光を、前記第2のパルスレーザ光の光路が前記第1及び前記第3のパルスレーザ光の光路の間に位置するように束ねて、出射するように構成されたビームデリバリー装置と、
    前記複数のレーザ装置及び前記ビームデリバリー装置を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記複数のレーザ装置のうちの前記第2のレーザ装置の稼働を停止する場合に、前記ビームデリバリー装置から出射する前記第1及び前記第3のパルスレーザ光の光路の少なくとも一方が他方に近づくように、前記ビームデリバリー装置を制御する、
    レーザシステム。
  5. 前記制御部は、前記複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が変化する場合に、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータが、前記稼働させるレーザ装置の台数が変化する前の前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータに近づくように、前記稼働させるレーザ装置を制御する、
    請求項4記載のレーザシステム。
  6. 前記制御部は、前記複数のレーザ装置のうちの稼働させるレーザ装置の台数が減る場合に、前記稼働させるレーザ装置の各々から出力されるパルスレーザ光のエネルギーが大きくなるように前記稼働させるレーザ装置を制御することにより、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータが、前記稼働させるレーザ装置の台数が変化する前の前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータに近づくように構成され、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のビームパラメータは、前記ビームデリバリー装置から出射するパルスレーザ光のエネルギーを含む、
    請求項4記載のレーザシステム。
  7. 前記第1のレーザ装置から第1の方向に出力された前記第1のパルスレーザ光を第3の方向に反射する第1のミラーと、
    前記第2のレーザ装置から第2の方向に出力された前記第2のパルスレーザ光を前記第3の方向と略平行に反射する第2のミラーと、
    前記第3のレーザ装置から前記第2の方向と略平行に出力された前記第3のパルスレーザ光を前記第3の方向と略平行に反射する第3のミラーと、
    をさらに備え、
    前記制御部は、前記第2のレーザ装置の稼働を停止する場合に、前記第3のミラーを、前記第2方向と略平行に移動させることにより、前記ビームデリバリー装置から出射する前記第3のパルスレーザ光の光路が前記ビームデリバリー装置から出射する前記第1のパルスレーザ光の光路に近づくように、前記ビームデリバリー装置を制御する、
    請求項4〜請求項6のいずれか一項記載のレーザシステム。
JP2016532384A 2014-07-11 2014-07-11 レーザシステム Active JP6363711B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/068581 WO2016006099A1 (ja) 2014-07-11 2014-07-11 レーザシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016006099A1 JPWO2016006099A1 (ja) 2017-04-27
JP6363711B2 true JP6363711B2 (ja) 2018-07-25

Family

ID=55063770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016532384A Active JP6363711B2 (ja) 2014-07-11 2014-07-11 レーザシステム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10050408B2 (ja)
JP (1) JP6363711B2 (ja)
KR (1) KR102245053B1 (ja)
WO (1) WO2016006099A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017090167A1 (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 ギガフォトン株式会社 極端紫外光生成装置
CN109792132B (zh) * 2016-11-29 2021-05-11 极光先进雷射株式会社 激光加工系统以及激光加工方法
US10520360B1 (en) * 2018-07-31 2019-12-31 Northrop Grumman Systems Corporation Automated power-in-the-bucket measurement apparatus for large aperture laser systems
DE102019102511B4 (de) * 2019-01-31 2020-08-20 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Lasersystem
DE102019102512A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Lasersystem
WO2021108054A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 Cymer, Llc Apparatus for and methods of combining multiple laser beams
CN114830036A (zh) 2019-12-18 2022-07-29 西默有限公司 用于光源装置的能量校正模块

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51120696A (en) * 1975-04-15 1976-10-22 Nec Corp Laser oscillator
JPS5750486A (en) * 1980-09-12 1982-03-24 Olympus Optical Co Ltd Laser irradiation device
JP2629458B2 (ja) * 1991-01-21 1997-07-09 日本電気株式会社 レーザ応用装置の試験システム
FR2737814B1 (fr) * 1995-08-11 1997-09-12 Soc D Production Et De Rech Ap Procede et dispositif de commande d'une source laser a plusieurs modules laser pour optimiser le traitement de surface par laser
US6099521A (en) * 1998-05-26 2000-08-08 Shadduck; John H. Semiconductor contact lens cooling system and technique for light-mediated eye therapies
JP2002176007A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Mitsubishi Electric Corp レーザ処理装置のレーザパワーの測定方法と測定装置
JP3530484B2 (ja) * 2000-12-08 2004-05-24 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置及び方法
US7061959B2 (en) 2001-04-18 2006-06-13 Tcz Gmbh Laser thin film poly-silicon annealing system
JP2005294493A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Toshiba Corp レーザプロセスおよびレーザアニール装置
US7821900B2 (en) 2008-05-15 2010-10-26 Northrop Grumman Systems Corporation Diffractive optical element and method of designing the same
DE102008027231B4 (de) 2008-06-06 2016-03-03 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Strahlformung
US8531761B2 (en) * 2010-05-27 2013-09-10 Massachusetts Institute Of Technology High peak power optical amplifier
JP5729107B2 (ja) 2011-04-20 2015-06-03 村田機械株式会社 レーザ発振器制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016006099A1 (ja) 2016-01-14
KR20170030483A (ko) 2017-03-17
JPWO2016006099A1 (ja) 2017-04-27
US10050408B2 (en) 2018-08-14
US20170093119A1 (en) 2017-03-30
KR102245053B1 (ko) 2021-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6363711B2 (ja) レーザシステム
JP4692753B2 (ja) 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
JP6346949B2 (ja) レーザシステム
KR101634030B1 (ko) 레이저 빔 공급원을 갖는 euv 여기 광원 및 레이저 빔을 조작하기 위한 빔 안내 장치
JP6649958B2 (ja) 極端紫外光生成システム
WO2017109928A1 (ja) レーザ照射装置
WO2015194029A1 (ja) レーザシステム
WO2018044583A1 (en) Adjusting an amount of coherence of a light beam
WO2017029729A1 (ja) レーザ装置
WO2016079810A1 (ja) 極端紫外光生成装置及び極端紫外光の生成方法
US20230352900A1 (en) Laser apparatus and method of manufacturing electronic device
US7456934B2 (en) Exposure apparatus and device manufacturing method
WO2015189895A1 (ja) レーザシステム
JP6151054B2 (ja) レーザ装置及び極端紫外光生成装置
US11374379B2 (en) Laser system, extreme ultraviolet light generation apparatus, and extreme ultraviolet light generation method
US6839374B2 (en) Barium fluoride high repetition rate UV excimer laser
JP2023507272A (ja) Duvレーザアライメントを改善するためのメトロロジ
WO2020170362A1 (ja) 極端紫外光生成システム及び電子デバイスの製造方法
JPH05251310A (ja) 露光制御装置
US11947268B2 (en) Energy correction module for an optical source apparatus
JPH01309323A (ja) 投影光学装置
US20220385031A1 (en) Controlling a spectral property of an output light beam produced by an optical source
WO2023084681A1 (ja) レーザ加工システム、レーザ加工方法、及び電子デバイスの製造方法
US20220066225A1 (en) Light source and extreme ultraviolet light source system using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170609

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180109

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180529

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180628

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6363711

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250