JPH01191488A - レーザの波長制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、狭帯域発振エキシマレーザ光の波長を高精度
に制御するレー４１の波長制御ＩＩ表装置関するもので
ある。

〔従来の技術］ 集積回路等の回路パターンを半導体ウェハ上に露光する
縮小投影露光装置では、その露光用光源として、エキシ
マレーザ光が注目されているが、縮小投影レンズの色収
差の補正を行なわなくてもよいように、エキシマレーザ
光を波長選択素子等によって狭帯域化し、その狭帯域化
されたレーザ光を露光用光源として使用している。

従来の狭帯域化されたエキシマレーザの波長制御装置は
、第４図に示すように、レーザの共振器１１０中のレー
ザチャンバ１００とフロントミラー１０４の間に２つの
エタロン１０１，１０２を配置し、それぞれのエタロン
１０１．１０２の角度等を変えることによって、それぞ
れのエタロン１．０１．１０２の透過波長を調整できる
ように構成した上、リアミラー１０３とフロントミラー
１０４との間でレーザ光を繰り返し反射励起した後、フ
ロントミラー１０４から出力している。該発振レーザ光
はビームスプリッタ１０５ａ、１０５ｂ。

１０５Ｃより一部反射される。ここで、発振波長の検出
手段としてはビーｌ−スプリッタ１０５ｂ。

１０５Ｃにより反射されたレーザ光をレンズ１０６．１
０７を介してモニタ用のエタロン１０８゜１０９に入射
し、これら２０のモニタ用エタロン１０８．１０９によ
って波長を検出し、その検出結果に基づいて、エタロン
１０８，１０９の透過波長に狭帯域１ヒされたレーザ光
を得るようにした波長制御装置が用いられている。

１発明が解決しようとする課題〕 波長検出器としてモニタエタロンまたは回折格子型の分
光器を用いる場合、環境変化（たとえば、温度、気圧等
の変化）によって、測定される波長が変化するため高精
度に波長の絶対値を検出するということが困難であった
。

したがって、このような波長検出器を使用して狭帯域発
振エキシマレーザの波長制御を行った場合、長期的に波
長の絶対値を高：精度に制御し、安定化することは不可
能であった。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであって、ある
程度環境（温度、気圧等）が変化しても、長期的に、か
つ高精度に狭帯域発振エキシマレーザ光の波長を制御す
ることができるレーザの波長制御′￥を置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段および作用）本発明では、
目標の波５安定性を上まわる波長の安定性を有する基準
光舊を回折格子型分光器に入射させ、この基準光の回折
像が所定の範囲内に結像されるように回折格子の角度を
フィードバックを制御し、さらに、狭帯域発振エギシマ
レーザ光の発振光の回折像と前記基準光の回折像が一致
するように、または所定の位置差となるように波長選択
素子を制御することにより、波長の安定化を行っている
。

〔実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図であり
、リアミラー１とフロントミラー５との間にはエタロン
や回折格子等で構成される波長選択素子２が配設されて
いる。このリアミラー１とフロントミラー５との間で繰
返し発振されたレーザ光はフロントミラー５から出てビ
ームスプリッタ６を介して外部に出力される。一方、ビ
ームスプリッタ６によって反射されたレーザ光は回折格
子型分光器８に入力される。分光器８には基準光源７か
らの基準光も入射されている。この基準光は、狭帯域発
振レーザ光の波長安定性の目標値を上まわる波長安定性
を有しており、ビームスプリッタ６から分取されたレー
デ光と基準光との波長差が分光器８内で検出される。そ
して、その検出信号は波長コントロール９に入力され、
波長選択索子２の波長選択索子が、前記の波長差が零ま
たは所定範囲内に収まるようにドライバ１０を介してフ
ィードバック制御される。

一方、分光器８内の回折格子の角度を制御するドライバ
１１が設けられている。

第２図は分光器８の内部を詳細に示した断面構成図であ
り、狭帯域発振レーザ光および基準光は凹面鏡１２とミ
ラー１３とから成る入射光学系２１を介して入射スリッ
ト１４に入射される。入射スリット１４を通過した基準
光および狭帯域発振レーザ光は凹面鏡１５によって反射
された後、回折格子に入射される。回折格子１６で回折
された基準光および狭帯域発振レーザ光は凹面鏡１７に
よって反射され、位置センサ２０に結ｐされる。

この時、基準光は位置センサ２０の結象面の結像位＠１
９に結像し、狭帯域発振レーザ光は結像位置１８に結像
する。なお、回折格子１６には入出射角度を変化させる
ためのパルスモータ等の回転駆動機構（図示せず）が設
けられている。

第３図は狭帯域発振レーザ光の波長制御手順を示すフロ
ーチャートであり、初めに基準光を分光器８に入射し、
該基準光の回折像の結像中心位置ＸＳと基準光の基準回
折像の中心位置Ｘｓとの差ΔＳ−Ａを求め、さらにＸｓ
が許容上限値Ｂと下限値Ａとの間にあるか否かを調べ（
８２，８３＞、許容範囲内でなければ回折格子１６の角
度をドライバ１１を介して制御し、差ΔＳ−Ａが許容範
囲内になるように調整する（Ｓ４）。これによって、基
準光の回折像は基準結像位置ＸＡを中心とじた上限値Ｂ
と下限値Ａで示される許容範囲内の結像位置ＸＳに結像
するようになる。

この後、基準光に代えてビームスプリッタ６から分取し
た狭帯域発振レーザ光を分光器８に入射し、その回折像
を位置センサ２０に結像させ、その結像位置ＸＥを波長
コントロール９に読込む（Ｓ５）。続いて、基準光の回
折像の結像位置ＸＳとの誤差ΔＳ−Ｅを求め、さらにこ
の誤差ΔＳ−Ｅを波長の誤差ΔλＳＥに換算すべく、換
算計数ｋを△Ｓ−Ｅに重環する（Ｓ６．Ｓ７）。この後
、基準光の波長をλＳ、レーザ光の設定波長をλとする
と、Δλ０＝λ−λＳによりレーザ光の設定波長と基準
光との波長差Δλ０を求め、さらにこの波長差Δλ０と
前記誤差ΔλＳ［との差Δλを求め、Δλ相当分だけ波
長選択素子の選択波長をシフトさせる（Ｓ９）。これに
より、狭帯域発振レーザ光は基準光の波長を基準にその
波長が目標波長にフィードバック制御される。この場合
、回折像が常に所定の範囲内となるように予め制御され
るため、位置センサ２０の直線性および分光器８の収差
等による誤差が小さくなり、この制御を行なわない場合
に比べて、さらに高精度な波長制御が可能となっている
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係わるレーザの波長制御
装置は、狭帯域化エキシマレーザ光と目標とする安定性
を満たす波長安定性を有する基準光とを同一光路で回折
格子型分光器に入射させ、まず基準光の回折像の結像位
置が所定の範囲となるよう回折格子を制御し、さらに両
回折像の結像位置差が一定となるように、エキシマレー
ザ光の波長制御を行うことを特徴とするものである。

したがって、波長検出器（分光器）自体において生じる
、環境変化等に起因する波長変ｌｌＪ要因を高精度に相
殺することが可能となり、基準光の安定性に準じる精度
で狭帯域化されたエキシマレーザ光の波長の安定化を行
うことができる。また、多少の環境変１ｌｌ（温度、大
気圧等の変化）があっても高精度に長期間波長を安定に
保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は回折格子型分光器の内部構成を示す断面図、第３図
は波長制御装置を示すフローチャート、体４図は従来の
波長制御ｆＩｌ装置の構成を示すブロック図である。 １・・・リアミラー、２・・・波長選択素子、３・・・
レーザチャンバ、４・・・ウィンドウ、５・・・フロン
トミラー、６・・・ビームスプリッタ、７・・・基準光
源、８・・・回折格子型分光器、９・・・波長コントロ
ーラ、１０゜１１・・・ドライバ、１６・・・回折格子
、２０・・・−センサ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　共振回路中に波長選択素子を配設した狭帯域発振エキ
   シマレーザの波長制御装置において、波長検出器として
   回折格子を用いた分光器を用い、基準光の回折像が１次
   元位置センサの常に所定の範囲内の位置に結像されるよ
   うに回折格子の角度を制御する手段と、 この基準光の回折光の像と狭帯域発振エキシマレーザ発
   振光の回折像の結像位置が一致するかまたは所定の位置
   差となるように狭帯域発振エキシマレーザの波長選択素
   子の選択波長を制御する手段と を備えたレーザの波長制御装置。