JPH02215175A - 狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置 - Google Patents
狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置Info
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- JPH02215175A JPH02215175A JP1035139A JP3513989A JPH02215175A JP H02215175 A JPH02215175 A JP H02215175A JP 1035139 A JP1035139 A JP 1035139A JP 3513989 A JP3513989 A JP 3513989A JP H02215175 A JPH02215175 A JP H02215175A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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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。
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、縮小投影露光装置の光源、微細加工用レーザ
ー加工機等のレーザー光源として用いる狹帯域化エキシ
マレーザーの発振波長を制御する波長制御装置に関する
ものである。
ー加工機等のレーザー光源として用いる狹帯域化エキシ
マレーザーの発振波長を制御する波長制御装置に関する
ものである。
高集積度の回路パターン等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短波長光
を発生できるエキシマレーザ−が注目されている。この
際、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、エタロン等の波長選択
素子によって狭帯域化し、その狭帯域化されたレーザー
光を露光用光源として使用している。
縮小投影露光装置では、その露光用光源として短波長光
を発生できるエキシマレーザ−が注目されている。この
際、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、エタロン等の波長選択
素子によって狭帯域化し、その狭帯域化されたレーザー
光を露光用光源として使用している。
また集光レンズ系によりレーザー光を微小なスポットに
集光して加工を行う微細加工用レーザー加工機のレーザ
ー光源としてもエキシマレーザ−が注目されている。こ
の場合でも、集光レンズの色収差の補正を行なわなくて
も微小なスポットに光を集光できるように、エキシマレ
ーザ−光を、回折格子、エタロン、プリズム等の波長選
択素子によって狭帯域化し、その狭帯域化されたレーザ
ー光を微細加工用レーザー加工機の光源として使用して
いる。
集光して加工を行う微細加工用レーザー加工機のレーザ
ー光源としてもエキシマレーザ−が注目されている。こ
の場合でも、集光レンズの色収差の補正を行なわなくて
も微小なスポットに光を集光できるように、エキシマレ
ーザ−光を、回折格子、エタロン、プリズム等の波長選
択素子によって狭帯域化し、その狭帯域化されたレーザ
ー光を微細加工用レーザー加工機の光源として使用して
いる。
しかし、狭帯域化に用いる波長選択素子は、レーザー光
に照射されるための温度変化、振動、室温の変動等の環
境の変化によって、設定条件に物−理的な変化が生じレ
ーザー発振の中心波長が変動する。発振波長の変化は、
投影される像のぼけや集光されるレーザービームのスポ
ット径の変化という害や多波長発振、レーザー出力の低
下という問題を起こす。
に照射されるための温度変化、振動、室温の変動等の環
境の変化によって、設定条件に物−理的な変化が生じレ
ーザー発振の中心波長が変動する。発振波長の変化は、
投影される像のぼけや集光されるレーザービームのスポ
ット径の変化という害や多波長発振、レーザー出力の低
下という問題を起こす。
従って、上記等の産業用機械に応用する狹帯域化エキシ
マレーザーでは、発振波長をモニターし、狭帯域化素子
の設定条件の物理的な変化を補正する波長制御技術が必
要となる。狹帯域化エキシマレーザーの発振波長をモニ
ターする手段として、単に回折格子型分光器やモニター
エタロンを用いると、これらの分光器も振動、室温の変
動等の環境の変化に対して、同様の分光波長の変動を生
じるため、発振波長をモニターする方法としては不適で
ある。そこで通常用いられるレーザー発振波長の検出、
安定化法は、以下の(1)〜(4)の方法である。
マレーザーでは、発振波長をモニターし、狭帯域化素子
の設定条件の物理的な変化を補正する波長制御技術が必
要となる。狹帯域化エキシマレーザーの発振波長をモニ
ターする手段として、単に回折格子型分光器やモニター
エタロンを用いると、これらの分光器も振動、室温の変
動等の環境の変化に対して、同様の分光波長の変動を生
じるため、発振波長をモニターする方法としては不適で
ある。そこで通常用いられるレーザー発振波長の検出、
安定化法は、以下の(1)〜(4)の方法である。
(1)レーザー発振波長を、目標とする波長変動許容範
囲よりも高い安定性を有する他の基準光と比較し、目標
波長に固定する。
囲よりも高い安定性を有する他の基準光と比較し、目標
波長に固定する。
(2)原子、分子に固有な光吸収線にレーザー発振波長
を固定する。
を固定する。
(3)目標とするレーザー発振波長の光を吸収すること
により螢光を発する物質が封入されたセルにレーザー光
を入射し、この螢光強度を観測することにより、レーザ
ー波長を光吸収波長に固定する。
により螢光を発する物質が封入されたセルにレーザー光
を入射し、この螢光強度を観測することにより、レーザ
ー波長を光吸収波長に固定する。
(4)目標とするレーザー発振波長の光を吸収する気体
が封入された放電管に、レーザー光を入射し、放電電流
の変化を検出することにより、レーザー波長を気体の光
吸収波長に固定する。
が封入された放電管に、レーザー光を入射し、放電電流
の変化を検出することにより、レーザー波長を気体の光
吸収波長に固定する。
上記(1)〜(4)の方法のうち簡便性から最も用いら
れるのが(1)の方式である。
れるのが(1)の方式である。
しかし、短波長のArFレーザーにおいては、適当な基
準となる光源が存在せず、次に簡便である(2)の方法
を用いなくてはならない。
準となる光源が存在せず、次に簡便である(2)の方法
を用いなくてはならない。
本発明は、前記(2)の吸収線にレーザー波長を固定す
る方法の問題点を解決するものであるが、その問題点を
明らかにするためにまず前記(1)の方法と対比させて
述べる。(1)の方法では、分光器に、狭帯域化したレ
ーザー光と、目標とするレーザー発振波長近傍の波長の
基準となる光を入射し、この2つの光の波長差が、所望
のレーザー波長と基準光の波長との差になるようにレー
ザー発振波長を制御する。従って目標とするレーザー発
振波長は、基準光の近傍に任意に設定することができる
。
る方法の問題点を解決するものであるが、その問題点を
明らかにするためにまず前記(1)の方法と対比させて
述べる。(1)の方法では、分光器に、狭帯域化したレ
ーザー光と、目標とするレーザー発振波長近傍の波長の
基準となる光を入射し、この2つの光の波長差が、所望
のレーザー波長と基準光の波長との差になるようにレー
ザー発振波長を制御する。従って目標とするレーザー発
振波長は、基準光の近傍に任意に設定することができる
。
これに対して(2)の方法では、所望のレーザー発振波
長の光を吸収する物質を封入したセルに、狭帯域化した
レーザー光を入射して、セルの前後でのレーザー強度の
差が最大、つまり、セル中の物質によるレーザー光の吸
収が最大になるようにレーザー波長を制御することによ
り、レーザー波長を、所望の波長に固定する。しかし、
この方法は、所望のレーザー発振波長と同じ波長に吸収
線を持つ物質が存在するときのみしか利用できず、また
逆に、所望のレーザー波長を吸収線の近傍の任意の波長
に設定することはできない。この点が本発明が解決しよ
うとする課題である。
長の光を吸収する物質を封入したセルに、狭帯域化した
レーザー光を入射して、セルの前後でのレーザー強度の
差が最大、つまり、セル中の物質によるレーザー光の吸
収が最大になるようにレーザー波長を制御することによ
り、レーザー波長を、所望の波長に固定する。しかし、
この方法は、所望のレーザー発振波長と同じ波長に吸収
線を持つ物質が存在するときのみしか利用できず、また
逆に、所望のレーザー波長を吸収線の近傍の任意の波長
に設定することはできない。この点が本発明が解決しよ
うとする課題である。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、レーザ
ー発振域内の任意の波長に、狹帯域化エキシマレーザー
の波長を固定、制御することができ、これにより、従来
適当な基準波長光源のなかった狭帯域化ArFエキシマ
レーザー等においても高精度の波長制御が可能となり、
この狹帯域化エキシマレーザーを、縮小投影露帯域化エ
キシマレーザ−の波長制御装置を提供することを目的と
するものである。
ー発振域内の任意の波長に、狹帯域化エキシマレーザー
の波長を固定、制御することができ、これにより、従来
適当な基準波長光源のなかった狭帯域化ArFエキシマ
レーザー等においても高精度の波長制御が可能となり、
この狹帯域化エキシマレーザーを、縮小投影露帯域化エ
キシマレーザ−の波長制御装置を提供することを目的と
するものである。
上記目的を達成するために、本発明に係る狹帯域化エキ
シマレーザーの波長制御装置は、エキシマレーザ−発振
器の内部または外部に波長選択素子を配置してレーザ光
を狭帯域化し、このエキシマレーザ−発振器より得られ
るレーザー光の発振波長を、レーザー発振波長域近傍の
特定の波長に光の吸収を有する物質の吸収線を基準とし
て制御する狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置に
おいて、吸収体を封入したセルの背後に光源を配置する
と共に、このセルからの光路内に、上記光源からの光と
、レーザー発振光とを選択的に入光する分光器を配置し
、この分光器に上記両光の分光後の光成分を検出するイ
メージセンサを設け、このイメージセンサにレーザー発
振器の波長コントローラを接続した構成となっている。
シマレーザーの波長制御装置は、エキシマレーザ−発振
器の内部または外部に波長選択素子を配置してレーザ光
を狭帯域化し、このエキシマレーザ−発振器より得られ
るレーザー光の発振波長を、レーザー発振波長域近傍の
特定の波長に光の吸収を有する物質の吸収線を基準とし
て制御する狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置に
おいて、吸収体を封入したセルの背後に光源を配置する
と共に、このセルからの光路内に、上記光源からの光と
、レーザー発振光とを選択的に入光する分光器を配置し
、この分光器に上記両光の分光後の光成分を検出するイ
メージセンサを設け、このイメージセンサにレーザー発
振器の波長コントローラを接続した構成となっている。
セルを通過した光の波長成分は分光器にて観測され、こ
の光とレーザー発振器からの狭帯域化レーザー光とを交
互に分光器に入射することにより、分光器にて観測され
た上記光の波長成分の吸収線を基準としてレーザー発振
波長をその近傍で任意に固定、制御することができる。
の光とレーザー発振器からの狭帯域化レーザー光とを交
互に分光器に入射することにより、分光器にて観測され
た上記光の波長成分の吸収線を基準としてレーザー発振
波長をその近傍で任意に固定、制御することができる。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例の基本構成を示すもので、図中
1は波長選択素子ドライバー2と波長選択素子3を有す
る狭帯域化エキシマレーザのエキシマレーザ−発振器、
4はこのエキシマレーザ−発振器1の光路内に配設され
たビームスプリッタ、5はこのビームスプリッタ4にて
分割された光の光路内に配設された第1のシャッタであ
る。
1は波長選択素子ドライバー2と波長選択素子3を有す
る狭帯域化エキシマレーザのエキシマレーザ−発振器、
4はこのエキシマレーザ−発振器1の光路内に配設され
たビームスプリッタ、5はこのビームスプリッタ4にて
分割された光の光路内に配設された第1のシャッタであ
る。
6は背景光用光源であり、この光源6からの光路内に第
2のシャッタ7、光を吸収する吸収体が入ったセル8が
介装してあり、上記2つの光路の光は光合流器9にて合
流して分光器10に入射するようになっている。上記セ
ル8内の吸収体は上記エキシマレーザ−発振器1の発振
波長近傍の特定の波長の光だけを吸収するものが用いら
れている。
2のシャッタ7、光を吸収する吸収体が入ったセル8が
介装してあり、上記2つの光路の光は光合流器9にて合
流して分光器10に入射するようになっている。上記セ
ル8内の吸収体は上記エキシマレーザ−発振器1の発振
波長近傍の特定の波長の光だけを吸収するものが用いら
れている。
上記分光器10にはイメージセンサ11が設けてあり、
分光器10にて波長成分に分光された分光波形が検出さ
れ、その検出信号が波長コントローラ12に出力される
ようになっている。
分光器10にて波長成分に分光された分光波形が検出さ
れ、その検出信号が波長コントローラ12に出力される
ようになっている。
上記エキシマレーザ−発振器1はこの波長コントローラ
12にて制御されるようになっている。
12にて制御されるようになっている。
上記構成における作用を以下に説明する。
まず第1のシャッタ5を閉じると共に、第2のシャッタ
7を開き、背景光用光源6からの光をセル8に入射する
。セル8ではこの中の吸収体にてエキシマレーザ−発振
器1の発振波長近傍の特定の波長の光だけが吸収され、
その後分光器10に入射される。分光器10に入射され
た上記光は波長成分に分光されてその分光波形は第2図
に示すようになり、この波形がイメージセンサ11によ
り検出される。これにより、すでに波長がわかっていて
基準となる吸収線の分光後のイメージセンサ11上での
位置P1が決定される。
7を開き、背景光用光源6からの光をセル8に入射する
。セル8ではこの中の吸収体にてエキシマレーザ−発振
器1の発振波長近傍の特定の波長の光だけが吸収され、
その後分光器10に入射される。分光器10に入射され
た上記光は波長成分に分光されてその分光波形は第2図
に示すようになり、この波形がイメージセンサ11によ
り検出される。これにより、すでに波長がわかっていて
基準となる吸収線の分光後のイメージセンサ11上での
位置P1が決定される。
次に第2のシャッタ7を閉じると共に、第1のシャッタ
5を開けて、エキシマレーザ−発振器1からのレーザー
光を光合流器9を介して分光器10に入射し、同様にそ
の発振波長の光のイメージセンサ11上での位置P2が
検出される。この位置と基準となる吸収線の位置との差
(P2−PI)の波長換算値K・(P2 PI)が吸
収線の波長λ1と所望のレーザー波長λ2との差(λ2
−λ1)に等しくなるように、レーザー発振波長を制御
すれば、狭帯域化エキシマレーザ光の波長を所望の波長
に固定できる。
5を開けて、エキシマレーザ−発振器1からのレーザー
光を光合流器9を介して分光器10に入射し、同様にそ
の発振波長の光のイメージセンサ11上での位置P2が
検出される。この位置と基準となる吸収線の位置との差
(P2−PI)の波長換算値K・(P2 PI)が吸
収線の波長λ1と所望のレーザー波長λ2との差(λ2
−λ1)に等しくなるように、レーザー発振波長を制御
すれば、狭帯域化エキシマレーザ光の波長を所望の波長
に固定できる。
なお、Kは波長換算係数である。
このレーザー発振波長の制御は、波長コントローラ12
の信号を、波長選択素子ドライバー2に送り、これによ
り波長選択素子3を制御することにより達成される。
の信号を、波長選択素子ドライバー2に送り、これによ
り波長選択素子3を制御することにより達成される。
以上の操作を繰り返すことにより、狹帯域化エキシマレ
ーザーの発振波長を、上記の位置差(P2−P+ )の
検出精度で安定化できる。
ーザーの発振波長を、上記の位置差(P2−P+ )の
検出精度で安定化できる。
上記レーザー装置1の波長選択素子3としては、エタロ
ン、回折格子、プリズム等であり、これは狭帯域化エキ
シマレーザの使用目的により、これらを単独もしくは複
数組み合わせて用いる。背景光用光源6はレーザー発振
波長近傍で−様な波長成分を持つものが望ましく、Ar
Fレーザーの場合は重水素ランプ、KrF、Xecfl
レーザーでは重水素ランプ、キセノンランプ等が用いら
れる。光吸収体の物質としては、ArFレーザーの場合
では酸素(02)等が適している。この場合は空気中の
酸素による影響を除くために、第1図で鎖線で囲んだ部
分の光路と、レーザーの共振器部及び分光器10内を窒
素で置換する。光合流器9としては、合流型光ファイバ
またはハーフミラ−を用いる。分光器10としては、回
折格子型分光器または、モニターエタロンが用いられる
。イメージセンサ11としてはリニアイメージセンサ、
CCDイメージセンサ等が用いられる。
ン、回折格子、プリズム等であり、これは狭帯域化エキ
シマレーザの使用目的により、これらを単独もしくは複
数組み合わせて用いる。背景光用光源6はレーザー発振
波長近傍で−様な波長成分を持つものが望ましく、Ar
Fレーザーの場合は重水素ランプ、KrF、Xecfl
レーザーでは重水素ランプ、キセノンランプ等が用いら
れる。光吸収体の物質としては、ArFレーザーの場合
では酸素(02)等が適している。この場合は空気中の
酸素による影響を除くために、第1図で鎖線で囲んだ部
分の光路と、レーザーの共振器部及び分光器10内を窒
素で置換する。光合流器9としては、合流型光ファイバ
またはハーフミラ−を用いる。分光器10としては、回
折格子型分光器または、モニターエタロンが用いられる
。イメージセンサ11としてはリニアイメージセンサ、
CCDイメージセンサ等が用いられる。
第3図は分光器10として回折格子型分光器を用いた場
合の波長コントローラの制御フローチャートを示すもの
で、以下その各ステップを説明する。
合の波長コントローラの制御フローチャートを示すもの
で、以下その各ステップを説明する。
ステップ1
分光後の吸収線を含む背景光用光源光のイメージセンサ
11上での吸収線の中心位置P、を読み込む。同様に分
光後の狹帯域化エキシマレーザー光の発振線の中心位置
P2を読み込む。
11上での吸収線の中心位置P、を読み込む。同様に分
光後の狹帯域化エキシマレーザー光の発振線の中心位置
P2を読み込む。
ステップ2
2つの像の中心位置の差△P 2−1を計算し、この値
より吸収線の波長と発振波長の差△λ21を計算する。
より吸収線の波長と発振波長の差△λ21を計算する。
ステップ3
所望の設定発振波長λ。と基準となる吸収線の中心波長
λSとの差△λ0と、このΔλ0と△λ2−8との差Δ
λを計算する。
λSとの差△λ0と、このΔλ0と△λ2−8との差Δ
λを計算する。
ステップ4
Δλが所望の設定発振波長と現在の発振波長との差であ
り、この波長差分だけ波長選択素子の選択波長が移動す
るように波長選択素子ドライバ2へ信号を送る。
り、この波長差分だけ波長選択素子の選択波長が移動す
るように波長選択素子ドライバ2へ信号を送る。
上記各ステップにより狹帯域化エキシマレーザーを所望
の設定波長に設定することができる。
の設定波長に設定することができる。
本発明によれば、レーザ発振域内の任意の波長に、狹帯
域化エキシマレーザーの波長を固定及び制御することが
可能になり、従って、従来適当な基準波長光源のなかっ
た狭帯域化ArFエキシマレーザー等においても高精度
の波長制御が可能となり、この狹帯域化エキシマレーザ
ーを、縮小投影露光装置の光源、微細加工用レーザー加
工機のレーザー光源とすることにより、これらの機器の
光学的性能を向上させ、より微細なパターンの露光や加
工が可能となる。
域化エキシマレーザーの波長を固定及び制御することが
可能になり、従って、従来適当な基準波長光源のなかっ
た狭帯域化ArFエキシマレーザー等においても高精度
の波長制御が可能となり、この狹帯域化エキシマレーザ
ーを、縮小投影露光装置の光源、微細加工用レーザー加
工機のレーザー光源とすることにより、これらの機器の
光学的性能を向上させ、より微細なパターンの露光や加
工が可能となる。
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は基本構成
説明図、第2図はセルを通過した光の波長成分を示す線
図、第3図は波長コントローラの制御フローチャートで
ある。
説明図、第2図はセルを通過した光の波長成分を示す線
図、第3図は波長コントローラの制御フローチャートで
ある。
Claims (1)
- エキシマレーザー発振器1の内部または外部に波長選択
素子を配置してレーザ光を狭帯域化し、このエキシマレ
ーザー発振器1より得られるレーザー光の発振波長を、
レーザー発振波長域近傍の特定の波長に光の吸収を有す
る物質の吸収線を基準として制御する狹帯域化エキシマ
レーザーの波長制御装置において、吸収体を封入したセ
ル8の背後に光源を配置すると共に、このセル8からの
光路内に、上記光源からの光と、レーザー発振光とを選
択的に入光する分光器10を配置し、この分光器10に
上記両光の分光後の光成分を検出するイメージセンサ1
1を設け、このイメージセンサ11にレーザー発振器の
波長コントローラ12を接続したことを特徴とする狹帯
域化エキシマレーザーの波長制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1035139A JPH0638533B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1035139A JPH0638533B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02215175A true JPH02215175A (ja) | 1990-08-28 |
JPH0638533B2 JPH0638533B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=12433582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1035139A Expired - Lifetime JPH0638533B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 狹帯域化エキシマレーザーの波長制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638533B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06334253A (ja) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Nec Corp | 狭帯域化エキシマレーザ装置 |
WO1999001890A1 (fr) * | 1997-07-03 | 1999-01-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Tube a decharge et procede de calibrage de longueur d'ondes laser en utilisant ce tube |
-
1989
- 1989-02-16 JP JP1035139A patent/JPH0638533B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06334253A (ja) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Nec Corp | 狭帯域化エキシマレーザ装置 |
WO1999001890A1 (fr) * | 1997-07-03 | 1999-01-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Tube a decharge et procede de calibrage de longueur d'ondes laser en utilisant ce tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0638533B2 (ja) | 1994-05-18 |
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EXPY | Cancellation because of completion of term |