JP6363711B2 - レーザシステム - Google Patents
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Description
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
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
5.1 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。
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。
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。
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。
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。
ΔTt=(Dt−D0)/(J−1)
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。
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。
ΔTt=(Dt−D0)/(J−2)
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。
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。
6.1 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。
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。
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。
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。
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。
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/e2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。
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、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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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