JPH01276684A - Detector of wavelength abnormality of narrow band oscillation excimer laser - Google Patents

Detector of wavelength abnormality of narrow band oscillation excimer laser

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JPH01276684A
JPH01276684A JP10474688A JP10474688A JPH01276684A JP H01276684 A JPH01276684 A JP H01276684A JP 10474688 A JP10474688 A JP 10474688A JP 10474688 A JP10474688 A JP 10474688A JP H01276684 A JPH01276684 A JP H01276684A
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    • 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
    • H01S3/0014Monitoring arrangements not otherwise provided for

Abstract

PURPOSE:To detect multiwavelength oscillation securely by a detector with a simple constitution and avoid the degradation of resolution when an excimer laser is employed as a light source of contract projection aligner by a method wherein the output power and central wavelength power of the laser are detected and the abnormality of the spectrum wavelength is detected by observing whether the ratio of those powers is within an allowable range or not. CONSTITUTION:The ratio of the output power and central wavelength power of an excimer laser is calculated from the output of a detector 301 of an oscillation center wavelength and central wavelength power and the output of a power monitor 202 and the ratio is observed to detect whether side peaks are created or not. If the side peaks are detected, a CPU 203 generates a wavelength abnormality signal. The wavelength abnormality signal is transmitted to an aligner (not shown in the figure). With this constitution, the wavelength abnormality of the spectrum of the oscillated laser beam can be detected easily and with a high reliability and the degradation of resolution can be avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は縮小投影露光装置の光源として用いる狭帯IJ
it発振エキシマレーザの波長異常検出装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a narrow band IJ used as a light source of a reduction projection exposure apparatus.
The present invention relates to a wavelength abnormality detection device for an IT oscillation excimer laser.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置!!!造用の縮小投影露光装置の光源として
エキシマレーザの利用が注目されている。これはエキシ
マレーザの波長が短い(例えばKrFレーザの波長は約
248.4 nl1)ことから光露光の限界を0.5μ
m以下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従
来用いていた水銀ランプのq線やi線に比較してし焦点
深度が深いこと、レンズの開口数(NA)が小さくてす
み、露光領域を大きくできること、大きなパワーが得ら
れること等、  の多くの優れた利点が期待できるから
である。
Semiconductor equipment! ! ! The use of excimer lasers as light sources for reduction projection exposure apparatuses for industrial use is attracting attention. This is because the wavelength of excimer laser is short (for example, the wavelength of KrF laser is about 248.4 nl1), so the limit of optical exposure is 0.5μ.
m or less, the depth of focus is deeper compared to the q-line and i-line of conventional mercury lamps for the same resolution, and the numerical aperture (NA) of the lens is small, making it possible to reduce the exposure area. This is because it can be expected to have many excellent advantages, such as being able to increase the size and obtaining a large amount of power.

しかしながら、エキシマレーザを縮小投影露光装置の光
源として用いるにあたって解決しなければならない2つ
の大きな問題がある。
However, there are two major problems that must be solved when using an excimer laser as a light source for a reduction projection exposure apparatus.

その1つは、エキシマレーザの波長が上述のように24
8.4 n11と短いため、この波長を透過する材料が
石英、CaF2およびMClF2等しかなく、更に均一
性および加工精度等の点でこれらの材料の中で実用上レ
ンズ素材として石英しか用いることができないことであ
る。このため色収差補正をした縮小投影レンズの設計は
極めて困難であり、したがって、この色収差が無視しつ
る程度まで、エキシマレーザの出力波長の狭帯域化が必
要となる。
One is that the wavelength of the excimer laser is 24
8.4 Because of its short n11, the only materials that transmit this wavelength are quartz, CaF2, and MClF2, and among these materials, only quartz can be used as a lens material in practice in terms of uniformity and processing accuracy. It is impossible. For this reason, it is extremely difficult to design a reduction projection lens with chromatic aberration correction, and it is therefore necessary to narrow the output wavelength band of the excimer laser to such an extent that this chromatic aberration can be ignored.

もう1つの問題はエキシマレーザの狭帯域化に伴い発生
するスペックル・パターンをいかにして防ぎ、また狭帯
域化に伴うパワーの低減をいかにしておさえるかという
ことである。
Another problem is how to prevent the speckle pattern that occurs as the band becomes narrower in excimer lasers, and how to suppress the reduction in power that occurs as the band becomes narrower.

エキシマレーザの狭帯域化の技術としてはインジIンク
ションロック方式と呼ばれるものがある。
As a technique for narrowing the band of an excimer laser, there is a technique called an injection locking method.

このインジエンクションロック方式は、オシレータ段の
キャビティ内に波長選択素子(エタロン・回折格子・プ
リズム等)を配置し、ピンホールによって空間モードを
制限して単一モード発振させ、このレーザ光を増幅段に
よって注入同期する。このため、その出力光はコヒーレ
ンス性が高く、これをそのまま縮小露光装置の光源に用
いた場合はスペックル・パターンが発生する。一般にス
ペックル・パターンの発生はレーザ光に含まれる空間横
モードの数に依存すると考えられている。すなわち、レ
ーザ光に含まれる空間横モードの数が少ないとスペック
ル・パターンが発生し易くなり、逆に空間モードの数が
多くなるとスペックル・パターンは発生しにくくなるこ
とが知られている。
This injection locking method places a wavelength selection element (etalon, diffraction grating, prism, etc.) inside the cavity of the oscillator stage, limits the spatial mode with a pinhole, causes single mode oscillation, and amplifies this laser light. Injection locking by stage. Therefore, its output light has high coherence, and if it is used as it is as a light source for a reduction exposure device, a speckle pattern will occur. It is generally believed that the generation of speckle patterns depends on the number of spatial transverse modes included in laser light. That is, it is known that when the number of spatial transverse modes included in laser light is small, speckle patterns are more likely to occur, and conversely, when the number of spatial modes is large, speckle patterns are less likely to occur.

上述したインジェクションロック方式は本質的には空間
横モードの数を著しく減らすことによって狭帯域化を行
う技術であり、スペックル・パターンの発生が大ぎな問
題となるため縮小投影露光装置には適していない。。
The injection lock method described above is essentially a technology that narrows the band by significantly reducing the number of spatial transverse modes, and is not suitable for reduction projection exposure equipment because the generation of speckle patterns becomes a serious problem. do not have. .

エキシマレーザの狭帯域化の技術として他に有望なもの
は波長選択素子であるエタロンを用いたものがある。こ
のエタロンを用いた従来技術としてはAT&Tベル研究
所によりエキシマレーザのフロントミラーとレーザチャ
ンバとの間にエタロンを配置し、エキシマレーザの狭帯
域化を図ろうとする技術が提案されている。しかし、こ
の方式ではスペクトル線幅を十分にあまり狭くできず、
かつ、エタロン挿入によるパワーロスが大きいという問
題があり、更に空間横モードの数もあまり多くすること
ができないという欠点がある。
Another promising technique for narrowing the band of excimer lasers is the use of an etalon, which is a wavelength selection element. As a conventional technique using this etalon, AT&T Bell Laboratories has proposed a technique in which an etalon is disposed between the front mirror of an excimer laser and a laser chamber to narrow the band of the excimer laser. However, this method cannot narrow the spectral linewidth sufficiently;
In addition, there is a problem that power loss due to etalon insertion is large, and there is also a drawback that the number of spatial transverse modes cannot be increased very much.

そこで、発明者等はエキシマレーザのりアミラーとレー
ザチャンバの間に有効径の大きな(数10闇φ程度)エ
タロンを配置する構成を採用し、この構成により、20
×10rRIn2の範囲でスペクトル幅が半値全幅で約
0.003nlll以下の−様な狭帯域化を施しパルス
当たり約50mJの出力のレーザ光を得ている。すなわ
ち、エキシマレーデのりアミラーとレーザチャンバとの
間にエタロンを配置する構成を採用することにより、レ
ーザの狭帯域化、空間横モード数の確保、エタロンの挿
入によるパワーロスの減少という縮小投影露光装置の光
源として要求される必須の問題を解決することができる
Therefore, the inventors adopted a configuration in which an etalon with a large effective diameter (about several tens of diameters) is placed between the excimer laser beam mirror and the laser chamber, and with this configuration, 20
A laser beam with an output of about 50 mJ per pulse is obtained by narrowing the spectrum so that the full width at half maximum is about 0.003 nllll or less in the range of x10rRIn2. In other words, by adopting a configuration in which an etalon is placed between the excimerade mirror and the laser chamber, the light source of the reduction projection exposure system can narrow the laser band, secure the number of spatial transverse modes, and reduce power loss due to the insertion of the etalon. be able to solve essential problems as required.

しかし、エキシマレーザのりアミラーとレーザチャンバ
との間にエタロンを配置する構成は、狭帯域化、空間横
モード数の確保、パワーロスの減少という点で優れた利
点を有するが、エタロンを透過するパワーが非常に大き
くなるためエタロンに温度変動等の物理的変化が生じ、
このため発振出力レーザ光の中心波長が変動したり、パ
ワーが著しく低下するという問題があった。この傾向は
、特に、狭帯域化のためにフリースベクトラルレンジの
異なるエタロンを2枚以上用いた場合に顕著となった。
However, the configuration in which an etalon is placed between the excimer laser mirror and the laser chamber has excellent advantages in terms of narrowing the band, securing the number of spatial transverse modes, and reducing power loss, but the power transmitted through the etalon is As it becomes very large, physical changes such as temperature fluctuations occur in the etalon,
For this reason, there have been problems in that the center wavelength of the oscillated output laser light fluctuates and the power is significantly reduced. This tendency became particularly noticeable when two or more etalons with different fleece vector ranges were used to narrow the band.

〔発明が解決しようとする課FA) ところで、この光共振中にエタロンを配設する構成をと
ると、このエタロンは、非常にエネルギー密度が高い光
が透過するため、長時間のうちに、エタロンの面精度、
平行度が悪化したり、反射膜の損傷等によって、フィネ
スが低下することがあった。
[Faculty FA to be solved by the invention] By the way, if an etalon is arranged during this optical resonance, light with extremely high energy density will pass through this etalon, so the etalon will be damaged over a long period of time. surface accuracy,
Finesse was sometimes reduced due to deterioration of parallelism or damage to the reflective film.

エタロンのフィネスが低下すると側帯波が大きく発生し
、マルチ波長発振となりこのレーザ光を縮小投影露光用
光源として用いると大きく解像力が低下するという問題
が生じる。
When the finesse of the etalon decreases, large sideband waves are generated, resulting in multi-wavelength oscillation, and when this laser light is used as a light source for reduction projection exposure, there arises the problem that the resolution is greatly reduced.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、発振レー
ザ光のスペクトルの波長異常を容易に信頼性よく検出す
ることのできる波長異常検出装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a wavelength abnormality detection device that can easily and reliably detect wavelength abnormalities in the spectrum of oscillated laser light.

(課題を解決するための手段) そこで、本発明では、狭帯域発振エキシマレーザにおい
て、レーザの出力パワーと、中心波長パワーとを検出し
、これらの比が許容範囲内にあるか否かを判断すること
により、スペクトル波長の異常検出をおこなうようにし
ている。
(Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, in a narrow band oscillation excimer laser, the output power of the laser and the center wavelength power are detected, and it is determined whether the ratio of these is within an allowable range. By doing so, an abnormality in the spectral wavelength is detected.

〔作用] 上記構成により、回折格子型分光器またはモニタエタロ
ンにより、中心波長と側帯波を分離し、中心波長のパワ
ーとレーザの出力パワーを検出し、その比が許容範囲内
にあるか否かを監視しているため、容易に信頼性よくス
ペクトル波長の異常検出を行うことが可能となる。
[Operation] With the above configuration, the center wavelength and sideband waves are separated by the diffraction grating spectrometer or monitor etalon, the power of the center wavelength and the output power of the laser are detected, and whether or not the ratio is within the allowable range is determined. This makes it possible to easily and reliably detect abnormalities in spectral wavelengths.

ここでその比が許容範囲を外れている場合は波長異常と
して異常信号が発生される。
If the ratio is outside the allowable range, an abnormal signal is generated as a wavelength abnormality.

〔実施例] 第1図は、この発明の一実施例をブロック図で示したも
のである。この実施例ではレーザチャンバ107とりア
ミラー106との間に2枚のエタロン101.102を
配設づることによっで構成される。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In this embodiment, two etalons 101 and 102 are arranged between the laser chamber 107 and the mirror 106.

この実施例の装置はレーザ出力パワーをレーザチャンバ
107内のレーザvX’flガスの成分制wJ83よび
レーザ媒質の励起強度制御I(放電電圧制御O)によっ
てコントロールするパワー制御系200と、レーザ出力
中心波長を制御する中心波長制御およびエタロン101
ど102との通過中心波長の川ね合せを行なう重ね合せ
制御を同時にもしくは交互に実行する波長制御系300
とを有している。
The apparatus of this embodiment includes a power control system 200 that controls the laser output power by a component control wJ83 of the laser vX'fl gas in the laser chamber 107 and an excitation intensity control I (discharge voltage control O) of the laser medium, and a laser output center Center wavelength control and etalon 101 to control wavelength
A wavelength control system 300 that simultaneously or alternately performs superposition control that performs alignment of the transmission center wavelength with the wavelength control system 300
It has

まず、定常状態におけるパワー制御系200と波長制御
系300の動作について説明する。1キシマレーザに用
いるレーザ媒質ガスは時間経過と共にそのレーザ媒質と
しての性質が徐々に劣化し、レーザパワーが低下する。
First, the operations of the power control system 200 and the wavelength control system 300 in a steady state will be described. The properties of the laser medium gas used in the ximer laser gradually deteriorate over time, and the laser power decreases.

そこでレーザ媒質の励起強度すなわち放電電圧を制御す
るとともに励起強度制御系200ではレーザ媒質の成分
制御、すなわちガス交換を行うことによってレーザ出力
を一定に保つ出力制御がおこなわれている。すなわち第
1図に示すように発振されたレーザ光の一部をビームス
プリッタ104で分岐させパワーモニタ202に入射し
、レーザパワーの変化をモニタし、CPU203がレー
ザ電源204を介して、レーザ媒質の励起強度を変化さ
せたり、あるいはガスコントローラ205を介してレー
ザ媒質ガスの部分的交換を実施するなどして、レーザ出
力を一定に保つように出力制御をおこなう。
Therefore, in addition to controlling the excitation intensity of the laser medium, that is, the discharge voltage, the excitation intensity control system 200 performs output control to keep the laser output constant by controlling the components of the laser medium, that is, by performing gas exchange. That is, as shown in FIG. 1, a part of the oscillated laser light is split by the beam splitter 104 and enters the power monitor 202, and changes in laser power are monitored. Output control is performed to keep the laser output constant by changing the excitation intensity or partially exchanging the laser medium gas via the gas controller 205.

また、発振されたレーザ光の一部はビームスプリッタ1
03でサンプル光として分岐され、発振中心波長及び中
心波長パワー検知器301に加えられる。発振中心波長
及び中心波長パワー検知器301はサンプル光に含まれ
るエキシマレーザ10の発振中心波長λと中心波長のパ
ワーPλを検出する。この発振中心波長及び中心波長パ
ワー検知器301は回折格子型分光器と光位置センサと
から構成されており、その詳細は第2図に示される。
Also, a part of the oscillated laser light is transmitted to the beam splitter 1.
The sample light is branched at 03 and added to the oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301. The oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301 detects the oscillation center wavelength λ and the power Pλ of the center wavelength of the excimer laser 10 contained in the sample light. This oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301 is composed of a diffraction grating type spectrometer and an optical position sensor, the details of which are shown in FIG.

第2図において発振中心波長及び中心波長パワー検知器
301は凹面鏡31.32J3よび回折格子33からな
る回折格子型分光器34と光位置センサ35を備えて構
成される。ビームスプリッタ103でサンプリングされ
たサンプル光はレンズ36で集光され、分光器371の
入射スリット37から入力される。この入射スリット3
7から入力された光は凹面鏡31で反射され、平行光と
なり回折格子33に照射される。回折格子33はここで
は所定の角度に固定されており、入射した光の波長に対
応した回折角度で反射する。この回折光を四面m32に
導き、凹面鏡32の反射光は光位置レンザ35に導かれ
て結像される。ずなわち、入射光の波長に対応づ゛る入
射スリット37の回折像が光位置センサ35の受光面上
に結ゆされ、この入射スリット37の回折像の位置から
サンプル光の中心波長λを検出することができる。また
この入射スリット37の回折像の光強度から中心波長パ
ワーPλを検出することができる。
In FIG. 2, the oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301 includes a diffraction grating type spectrometer 34 consisting of a concave mirror 31, 32J3 and a diffraction grating 33, and an optical position sensor 35. The sample light sampled by the beam splitter 103 is collected by the lens 36 and inputted from the entrance slit 37 of the spectroscope 371 . This entrance slit 3
The light input from 7 is reflected by the concave mirror 31, becomes parallel light, and is irradiated onto the diffraction grating 33. The diffraction grating 33 is fixed at a predetermined angle here, and reflects the incident light at a diffraction angle corresponding to the wavelength. This diffracted light is guided to the four surfaces m32, and the reflected light from the concave mirror 32 is guided to the optical position lens 35 where it is imaged. That is, a diffraction image of the entrance slit 37 corresponding to the wavelength of the incident light is formed on the light receiving surface of the optical position sensor 35, and the center wavelength λ of the sample light can be determined from the position of the diffraction image of the entrance slit 37. can be detected. Further, the center wavelength power Pλ can be detected from the light intensity of the diffraction image of the incident slit 37.

なお、光位置センサ35としてはフ第1・ダイオードア
レイまたは光点位置検出器PSD (ポジシコン セン
シイティブ ディテクタ)等を用いることができる。こ
こで、光位置センサ35としてフォトダイオードアレイ
を用いた場合、中心波長は最大光強度の受光チャンネル
の位置により検出し、中心波長パワーは中心波長に対応
するチャンネルの光強度または中心波長付近のチャンネ
ルの光強度の和から検°出する。また光位置センサ35
としてPSDを用いた場合は、PSDの出力比から中心
波長を検出し、出力から中心波長パワーを検出する。
Note that as the optical position sensor 35, a first diode array, a light spot position detector PSD (Positive Sensitive Detector), or the like can be used. Here, when a photodiode array is used as the optical position sensor 35, the center wavelength is detected by the position of the light receiving channel with the maximum light intensity, and the center wavelength power is the light intensity of the channel corresponding to the center wavelength or the channel near the center wavelength. It is detected from the sum of the light intensities. Also, the optical position sensor 35
When a PSD is used as the PSD, the center wavelength is detected from the output ratio of the PSD, and the center wavelength power is detected from the output.

発振中心波長及び中心波長パワー検知器301で検出さ
れたサンプル光の中心波長λおよび中心波長パワーPλ
は波長コントローラを構成する中央処I!I!装置(C
PU)3o2に入力される。
Center wavelength λ and center wavelength power Pλ of the sample light detected by the oscillation center wavelength and center wavelength power detector 301
is the central processing unit I! that constitutes the wavelength controller. I! Equipment (C
PU)3o2.

CPU302はドライバ303,304を介してエタロ
ン101.102の波長選択特性(透過中心波長および
選択中心波長)を制御し、サンプル光、すなわちエキシ
マレーザの出力光の中心波長が予め設定された所望の波
長に一致しく中心波長制御)、かつ中心波長パワーが最
大となるようにする(重ね合せ制御)。ここでドライバ
303゜304によるエタロン101,102の波長選
択特性の制御はエタロン4の湿度の制御、角度の制御、
エアギャップ内の圧力の制御、ギャップ間隔の制御!I
等によって行なう。
The CPU 302 controls the wavelength selection characteristics (transmission center wavelength and selection center wavelength) of the etalons 101 and 102 via the drivers 303 and 304, so that the center wavelength of the sample light, that is, the output light of the excimer laser, is a preset desired wavelength. (center wavelength control) so that the center wavelength power is maximized (superposition control). Here, the wavelength selection characteristics of the etalons 101 and 102 are controlled by the drivers 303 and 304 by controlling the humidity of the etalon 4, controlling the angle,
Control the pressure in the air gap, control the gap spacing! I
etc.

中心波長制御は、具体的にはエタロン101゜102の
うち少なくともフリースペクトラルレンジの小さい方の
エタロン例えばエタロン101の角度等を制御して該エ
タロンの透過波長をシフトさせ、これにより出力中心波
長すなわち発振中心波長及び中心波長パワー検知器30
1で所望の波長となるように制御する。また重ね合せ制
御は、上述したフリースベクトラルレンジの小さい方の
エタロン101以外のエタロン、すなわち、フリースペ
クトラルレンジの大きい方のエタロン102の透過中心
波長を所定単位波長づつシフトし、エタロン101,1
02の透過中心波長が重なり、発振中心波長及び中心波
長パワー検知器301で検出された中心波長パワーが最
大となるように制御する。
Specifically, the center wavelength control is performed by controlling the angle of at least the etalon 101 having a smaller free spectral range among the etalons 101 and 102, and shifting the transmission wavelength of the etalon, thereby changing the output center wavelength, that is, the oscillation wavelength. Center wavelength and center wavelength power detector 30
1 to control the desired wavelength. In addition, the superposition control shifts the transmission center wavelength of etalons other than the above-mentioned etalon 101 with a smaller free spectral range, that is, the etalon 102 with a larger free spectral range, by a predetermined unit wavelength.
Control is performed so that the transmission center wavelengths of 02 overlap and the center wavelength power detected by the oscillation center wavelength and the center wavelength power detector 301 becomes maximum.

ところで、発振中心波長及び中心波長パワー検知器30
1の光位置センサ35の受光面の大きさは第3図に示す
ように中心波長のみを検出するように(サイドピークが
生じた場合でもこれを検出しない大きさに)設定されて
いる。これはサイドピークを検出しないようにするため
である。すなわち、エタロン101と102の重ね合せ
が不良の状態においてはサイドピークが生じ、光位置セ
ンサ35がこのサイドピークを検出してしまうと重ね合
せ制御ができなくなるとともに正確な中心波長制御も不
可能になる。そこで、サイドピークが生じてもこのナイ
ドピークを検出しないように光位置センサ35の受光面
の大きさが制限され°Cいるのである。一般にエタロン
101と102の重ね合せが不良の場合にはサイドピー
クが生じるが、エタロン101と102の重ね合せが完
全になるとほとんどサイドピークは生じないようにエタ
ロン101と102は段重されている。
By the way, the oscillation center wavelength and center wavelength power detector 30
As shown in FIG. 3, the size of the light receiving surface of the first optical position sensor 35 is set so as to detect only the center wavelength (so that even if a side peak occurs, it will not be detected). This is to avoid detecting side peaks. That is, when the etalons 101 and 102 are improperly overlapped, a side peak occurs, and if the optical position sensor 35 detects this side peak, it becomes impossible to control the overlay and also makes it impossible to accurately control the center wavelength. Become. Therefore, the size of the light receiving surface of the optical position sensor 35 is limited so as not to detect the side peak even if the side peak occurs. In general, side peaks occur when the etalons 101 and 102 are improperly overlapped, but the etalons 101 and 102 are stacked so that almost no side peaks occur when the etalons 101 and 102 are perfectly overlapped.

しかし、エタロン101.102の面蹟度、平行度が悪
化したり、反11膜の損傷等が生じてエタロン101,
102のフィネスが低下すると、重ね合せが完全になっ
てもサイドピークが生じることがある。次にこの現象に
ついて説明する。
However, the surface roughness and parallelism of etalons 101 and 102 deteriorated, and the anti-11 film was damaged, resulting in etalons 101 and 102.
If the finesse of 102 is reduced, side peaks may occur even if the superposition is perfect. Next, this phenomenon will be explained.

まず、フリースベクトラルレンジの小さいエタロン10
1と7リースペクj・ラルレンジの大きいエタロン10
2とが正常であるとする。この場合、エタロン101と
102の重ね合せが完全となると、第4図[a)に示す
ようにほとんどサイドピークが生じない。しかし、面粘
度の劣化笠によりフリースペクトラルレンジの大きいエ
タロン102のフィネスが低下すると、エタロン102
による透過波長は幅広となり、このため第4図(b)に
示すように複数のサイドピークが生じ、マルチ波長発振
となる。また、エタロン101のフィネスが低下した場
合も同様である。
First, the small etalon 10 with fleece vector range.
1 and 7 Lee Specj・Larrange large etalon 10
2 is normal. In this case, when the etalons 101 and 102 are completely overlapped, almost no side peaks occur as shown in FIG. 4 [a]. However, when the finesse of the etalon 102, which has a large free spectral range, decreases due to the deterioration of the surface viscosity, the etalon 102
As a result, the transmission wavelength becomes wider, and therefore multiple side peaks occur as shown in FIG. 4(b), resulting in multi-wavelength oscillation. The same applies when the finesse of the etalon 101 decreases.

このようにレーザがマルチ波長発振となると、このレー
ザ光を縮小投影露光用光源に用いても解像力が大幅に低
下することになる。
When a laser emits multi-wavelength oscillation in this way, the resolving power is significantly reduced even if this laser light is used as a light source for reduction projection exposure.

そこで、パワーモニタ202の出力から得られるレーザ
出力パワーと、光位置センサ35の出力から得られる中
心波長パワーとの比をCPU203によって算出し、こ
の値が予め決められた許容範囲内にあるか否かを常に監
視するようにし、許容範囲を外れた場合に波長異常信号
を出力するように構成されている。このようにして側帯
波を間接的に検出することにより、容易に、このマルチ
波長発振のサイドピークを検知することができ、この解
像ノ〕の低下を検知することが可能となる。
Therefore, the CPU 203 calculates the ratio between the laser output power obtained from the output of the power monitor 202 and the center wavelength power obtained from the output of the optical position sensor 35, and determines whether this value is within a predetermined tolerance range. The wavelength abnormality signal is output when the wavelength is outside the permissible range. By indirectly detecting the sideband waves in this way, it is possible to easily detect the side peaks of this multi-wavelength oscillation, and it becomes possible to detect a decrease in this resolution.

このように、この実施例では、発振中心波長および中心
波長パワー検知器301の出力と、パワーモニタ202
の出力とから、レーザ出力パワーと中心波長パワーとの
比を師出し、この比を監視することにより、サイドピー
クが生じているか否かを検出するようにしている。
In this way, in this embodiment, the oscillation center wavelength and the output of the center wavelength power detector 301 and the power monitor 202
The ratio between the laser output power and the center wavelength power is determined from the output of the laser beam, and by monitoring this ratio, it is possible to detect whether or not a side peak is occurring.

そして、ここでサイドピークが検出されると、CPU2
03は波長異常信号を発生する。この波長異常信号は図
示しない露光装置に送出される。
If a side peak is detected here, CPU2
03 generates a wavelength abnormality signal. This wavelength abnormality signal is sent to an exposure device (not shown).

次にこの波長異常検出の動作をフローチャートを用いて
説明する。
Next, the operation of this wavelength abnormality detection will be explained using a flowchart.

第5図はこの実施例の装置のメインフローを示したもの
である。この動作は、まず、経過時間Tが予め設定した
所定の時間αを経過しているか否かを判断しくステップ
401)、経過していない場合は、ステップ402に移
行し、通常の制御、すなわち、パワー制御、重ね合せ制
御、中心波長制御を実行する。この通常の制御は経過時
間Tが所定の時間αに達するまで繰返される。経過時間
Tが所定の時間αに達すると、これがステップ401で
判断され、側帯波検出サブルーチン403に移行する。
FIG. 5 shows the main flow of the apparatus of this embodiment. In this operation, it is first determined whether the elapsed time T has exceeded a predetermined time α (step 401), and if it has not elapsed, the process moves to step 402 and normal control is performed, that is, Executes power control, superposition control, and center wavelength control. This normal control is repeated until the elapsed time T reaches a predetermined time α. When the elapsed time T reaches a predetermined time α, this is determined in step 401 and the process moves to a sideband detection subroutine 403.

この側帯波検出サブルーチン403は第6図に示される
This sideband detection subroutine 403 is shown in FIG.

側帯波検出サブルーチン403においては、まず中心波
長パワー検知器301の出力と、パワーモニタ202の
出力とから、それぞれレーザ出力パワーPtと中心波長
パワーPλとをCPU203に読み込む(ステップ50
1)。
In the sideband detection subroutine 403, first, the laser output power Pt and the center wavelength power Pλ are read into the CPU 203 from the output of the center wavelength power detector 301 and the output of the power monitor 202, respectively (step 50
1).

次いで、CPU203においてレーデ出力パワーptと
中心波長パワーPλの比P=Pλ/Ptを算出する(ス
テップ502)。
Next, the CPU 203 calculates the ratio P=Pλ/Pt between the Rade output power pt and the center wavelength power Pλ (step 502).

そして、この比Pが予め決められた値によりも大きいか
否かを判断しくステップ503)、大きい場合すなわち
中心波長パワーPλがレーザ出力パワーPtに対して十
分に大きい場合は、異常なしとしてこのサブルーチンを
終了する。このようにして側帯波検出サブルーチン40
3が終了すると、時間Tを0にリセットして、再びステ
ップ401に戻る。
Then, it is determined whether this ratio P is larger than a predetermined value (step 503), and if it is larger, that is, if the center wavelength power Pλ is sufficiently larger than the laser output power Pt, it is determined that there is no abnormality and this subroutine end. In this way, the sideband detection subroutine 40
3, the time T is reset to 0 and the process returns to step 401.

一方、前記判断ステップ503において、この比Pが予
め決められた値k・よりも小さい場合すなわち中心波長
パワーPλがレーザ出力パワーPtに対して十分に大き
くない場合は、シャッタを閉じ(ステップ504 ) 
、波長異常信号を出力する(ステップ505)。
On the other hand, in the judgment step 503, if this ratio P is smaller than the predetermined value k, that is, if the center wavelength power Pλ is not sufficiently large with respect to the laser output power Pt, the shutter is closed (step 504).
, outputs a wavelength abnormality signal (step 505).

このあと、また同様にして判断ステップ401(第5図
)に戻る。
Thereafter, the process returns to judgment step 401 (FIG. 5) in the same manner.

このように定期的に側帯波検出サブルーチン403に移
行して側帯波の監視を行なうもので、エタロンのフィネ
スの低下によるマルチ波長発振を確実に検出することが
でき、これによりマルチ波長発振にもとづく不都合を事
前に防止することができる。
In this way, by periodically transitioning to the sideband detection subroutine 403 to monitor sidebands, it is possible to reliably detect multi-wavelength oscillation due to a decrease in finesse of the etalon. can be prevented in advance.

なお、上記実施例では2枚のエタロンを用いた場合につ
いて説明したが3枚以上のエタロンを用いても同様に構
成することができる。
In the above embodiment, the case where two etalons are used is described, but the same configuration can be made using three or more etalons.

また、上記実施例では中心波長パワーの検出に回折格子
型分光器を用いた場合について説明したが、第6図に示
すように、光ファイバ41を介して導出されるサンプル
レーザ光をモニタエタロン42を通して中心波長による
干渉光と側帯波による干渉光に分けて、光センサ43に
導き、検出するようにしてもよい。ここで、モニタエタ
ロンについては、側帯波と中心波長との差Δλs id
eとモニタエタロンのフリースベリトラルレンジFSR
Ilonitorとが Δλ5ide′f:F S Rl1onitor(n=
1.2.・・・・・・) となるようにすることによって、中心波長による干渉光
と側帯波による干渉光とを分離することが可能である。
Further, in the above embodiment, a case was explained in which a diffraction grating type spectrometer was used to detect the center wavelength power, but as shown in FIG. The interference light may be separated into interference light due to the center wavelength and interference light due to sideband waves, and guided to the optical sensor 43 for detection. Here, for the monitor etalon, the difference between the sideband wave and the center wavelength Δλs id
e and monitor etalon fleece veritral range FSR
Ilonitor and Δλ5ide′f:F S Rl1onitor(n=
1.2. ...), it is possible to separate the interference light due to the center wavelength and the interference light due to the sideband waves.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明によれば、レーザの出力
パワーと、中心波長パワーとを検出し、これらの比が許
容範囲内にあるか否かを判断することにより、スベク1
−ル波長の異常検出をおこなうようにしているため、極
めて簡単な構成によってマルチ波長発振を確実に検出す
ることができ、これによって縮小投影露光用光源として
用いた場合の予期しない解像力の低下を防止するこがで
きる。
As explained above, according to the present invention, the output power of the laser and the center wavelength power are detected, and it is determined whether the ratio of these is within the allowable range.
- Multi-wavelength oscillation can be reliably detected with an extremely simple configuration, and this prevents unexpected decreases in resolution when used as a light source for reduction projection exposure. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は発振中心波長および中心波長パワー検知器の詳細を示
ず図、第3図は第2図に示した発振中心波長及び中心波
長パワー検知器の検知状態を示す図、第4図はこの実施
例におけるサイドビークの発生の状態を示す図、第5図
、第6図はこの実施例の動作を説明するフローチャート
、第7図は中心波長パワー検知器の他の例を示す図であ
る。 101.102・・・エタロン、103・・・ビームス
プリッタ、200・・・パワー制御系、203・・・C
PU、204・・・レーザ電源、205・・・ガスコン
トローラ、3oo・・・波長制御系、302・・・CP
U、303.304・・・ドライバ、31.32・・・
凹面鏡、33・・・回折格子、34・・・回折格子型分
光器、35・・・光位置セン号、36・・・レンズ、3
7・・・入射スリット、41・・・光ファイバ、42・
・・モニタエタロン、43・・・光センサ。 200パワー匍Iイ卸^ −L          m 第1図 第3図 1室 波長(a) マjし干反灸仝よ シ叉長 (/V) 第4図(b) 第5図 ノル1F−漫才会出すフ゛;L−ラン 第6図 41光フアイバ゛ 八 〒 43を乞ンす 第7図
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram without details of the oscillation center wavelength and center wavelength power detector, and Fig. 3 is a block diagram showing the oscillation center wavelength and center wavelength power detector shown in Fig. 2. FIG. 4 is a diagram showing the detection state of the wavelength power detector, FIG. 4 is a diagram showing the state of occurrence of side beak in this embodiment, FIGS. 5 and 6 are flowcharts explaining the operation of this embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the detection state of the wavelength power detector. FIG. 3 is a diagram showing another example of the center wavelength power detector. 101.102...Etalon, 103...Beam splitter, 200...Power control system, 203...C
PU, 204...Laser power supply, 205...Gas controller, 3oo...Wavelength control system, 302...CP
U, 303.304...driver, 31.32...
Concave mirror, 33... Diffraction grating, 34... Diffraction grating type spectrometer, 35... Optical position sensor number, 36... Lens, 3
7... Input slit, 41... Optical fiber, 42...
...Monitor etalon, 43...light sensor. 200 power 卍I wholesale^ -L m Fig. 1 Fig. 3 Fig. 1 chamber wavelength (a) 200 power moxibustion length (/V) Fig. 4 (b) Fig. 5 Nol 1F-Manzai Connecting fiber; L-run Figure 6 41 Optical fiber 8 43 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 レーザ発振器の共振器内に少なくとも2個のエタロンを
配置し、前記エタロンの波長選択特性を制御するように
構成された狭帯域発振エキシマレーザにおいて、 出力レーザ光の出力パワーを検出する出力パワー検出手
段と、 中心波長パワーを検出する中心波長パワー検出手段と、 前記出力パワー検出手段によって検出された出力パワー
と前記中心波長パワー検出手段によって検出された中心
波長パワーとの比が予め設定された許容範囲内にあるか
否かを監視することにより、レーザ光のスペクトル異常
を検出する異常検出手段と を具えた狭帯域発振エキシマレーザの波長異常検出装置
[Claims] A narrowband oscillation excimer laser configured to include at least two etalons in a resonator of a laser oscillator and to control the wavelength selection characteristics of the etalons, comprising: output power detection means for detecting; center wavelength power detection means for detecting center wavelength power; and a ratio between the output power detected by the output power detection means and the center wavelength power detected by the center wavelength power detection means. 1. A wavelength abnormality detection device for a narrowband oscillation excimer laser, comprising abnormality detection means for detecting a spectrum abnormality of a laser beam by monitoring whether the spectrum is within a preset allowable range.
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WO1991001579A1 (en) * 1989-07-14 1991-02-07 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Narrow-band oscillation excimer laser and wavelength detector
JPH07106683A (en) * 1993-10-07 1995-04-21 Nec Corp Narrow band excimer laser

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