JPH1197768A - レーザに関する波長シフト補正システム及び方法 - Google Patents

レーザに関する波長シフト補正システム及び方法

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JPH1197768A
JPH1197768A JP10206091A JP20609198A JPH1197768A JP H1197768 A JPH1197768 A JP H1197768A JP 10206091 A JP10206091 A JP 10206091A JP 20609198 A JP20609198 A JP 20609198A JP H1197768 A JPH1197768 A JP H1197768A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザに関する波長シフト補正システム及び
方法を提供する。 【解決手段】 レーザシステム用の波長シフト補正シス
テムを波長チャープを補正するために提供する。この波
長シフト補正システムは、レーザからの波長チャープの
特徴を学習する学習アルゴリズムと、学習アルゴリズム
を実行し、現在及び次に起こる波長チャープの波長シフ
トの大きさを減少させるために学習された特徴に基づい
た波長補正制御信号を提供するコンピュータシステムと
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザに関し、特
にレーザの波長シフトの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザは多くの用途に使用されている。
一例として、半導体ウェハ製造プロセスにおいてフォト
レジストを選択的に露光させるためのステッパに使用さ
れる。このような製造プロセスでは、ステッパにおける
光学素子はレーザの特定波長によって設計される。レー
ザ波長は時間をドリフトオーバーし、次いで、フィード
バック・ネットワークは典型的には、レーザの波長を検
出し、必要ならば波長を補正するために用いられる。レ
ーザの波長を検出し且つ調整するのに用いられるあるタ
イプのフィードバック・ネットワークでは、エタロンが
レーザから放出された光の一部を受ける。エタロンは、
レーザ光による有害で構造的な干渉のために暗レベル及
び明レベルの同心円のバンドを有する干渉パターンを作
り出す。同心円バンドは中心の明部分を取り囲む。干渉
パターンの明中心部分の位置は、５ｐｍ内のように比較
的大雑把に波長を測定するのに用いられる。光バンドの
直径は、0.01乃至0.03ｐｍ内のような精密なレーザの波
長を測定するのに用いられる。光バンドの幅はレーザ出
力のスペクトル幅を測定するのに用いられる。干渉パタ
ーンは通常、縞模様と呼ばれる。縞模様は、高感度フォ
ト検出器アレイによって光学的に検出され得る。
【０００３】種々の方法がレーザの波長チューニングに
関して良く知られている。典型的には、チューニング
は、線狭帯域化パッケージ又は線狭帯域化モジュールと
して呼ばれる装置にとって変わる。エキシマレーザの線
狭帯域化及びチューニングのために用いられる典型的な
技術は、レーザビームの部分を線狭帯域化パッケージに
通す放電キャビティの後に窓を提供することである。そ
こで、ビームの部分は、拡大され、且つ、増幅される放
電チャンバ内に戻るレーザの広がったスペクトルの狭い
選択された部分を反射するグレーティングに差し向けら
れる。レーザは典型的には、ビームがグレーティングを
照射する角度を変化させることによって調整される。こ
のことは、グレーティングの部分を調節し、ミラー調節
器をビーム経路に提供することによって行われ得る。グ
レーティング部分又はミラー部分の調節は、我々がレー
ザ波長調節機構と呼んでいる機構によって作られ得る。
【０００４】図１は、レーザからのパルスのバーストを
ドリフトオーバーする波長を図示するグラフ１０であ
る。特に、図１は、約0.1ｐｍより大きな最大値の波長
シフト（即ち、所望の波長出力からの波長ドリフト）を
示す。グラフ１０の丸で囲んだ部分１２は、レーザから
の波長チャープと呼ばれる大きな波長シフトを示す。図
１に示すように、波長チャープの後、波長出力は、約0.
05ｐｍより小さい最小値の波長シフトに落ち着く。在来
の波長補正技術は、波長チャープにおける大きく突然の
波長シフトを十分に補正できない。バースト・モードで
作動するエキシマレーザはまた、波長チャープと同様の
パルスエネルギチャープを作り出す。従来技術の方法
は、パルスエネルギチャープを最小にするために開示さ
れてきた。かかる方法の一つが発明者の共働者による論
文「Advance Krypton Fluoride Excimer Laser for Mic
rolithography」（SPIE Vol.1674,「Optical/Laser Mic
rolithograph V」(1992)473-484、480ページ参照）に開
示されている。
【０００５】レーザの波長チャープにおける波長シフト
を補正するための技術が必要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】レーザシステム用の波長
シフト補正システムを波長チャープを補正するために提
供する。この波長シフト補正システムは、レーザからの
波長チャープの特徴を学習する学習アルゴリズムと、学
習アルゴリズムを実行し、現在及び次に起こる波長チャ
ープの波長シフトの大きさを減少させるために学習され
た特徴に基づいた波長補正制御信号を提供するコンピュ
ータシステムとを含む。レーザビームパルスのバースト
を生成し、パルスの波長を検出し、レーザ出力の波長を
調節するための機構をまた記載する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄは、
レーザからのパルスの４つの連続的なバーストをドリフ
トオーバーする波長をそれぞれ図示するグラフ１６，１
８，２０及び２２である。グラフ１６，１８，２０及び
２２は、特定のレーザからの波長チャープの波長ドリフ
トの形状又はパターンがバースト−バーストと似ている
ことを示す。６０以上のパルスの平均化されたデータ
を、グラフ１６，１８，２０及び２２に実線で示す。図
３のグラフ２６は、本発明の一つの実施形態に関する補
正されたその波長出力を有するレーザからのパルスのバ
ーストにわたる波長シフトを示す。グラフ２６の丸で囲
んだ部分２８は、図１のグラフ１０の丸で囲んだ部分に
関して、レーザの波長チャープ期間中、波長ドリフトの
大きさが著しく低減していることを示す。特に、グラフ
２６に示した波長チャープ期間中、最大波長シフトの大
きさは約0.05ｐｍである。
【０００８】ステッパ・モータ制御ライン２９は、レー
ザをチューニングするために光学グレーティング位置を
制御するステッパ・モータが、バーストの最初で十分な
ステップ・アップをとり、約４パルスで１／２ステップ
ダンウし、約３６パルスで更に１／２ステップダウンす
ることを示す。ステップの総量、及び、ステップ調整の
ためのタイミングは勿論、特定のシステムに関して変化
し、特定のバーストに関して変化する。図４は、レーザ
システム３２に関する波長シフト補正システム３０の好
ましい実施形態を示す。レーザシステム３２は、調整可
能なレーザ３４を含む。ある実施形態では、レーザ３４
は、レーザエネルギのパルスを放出する紫外線（ＵＶ）
エキシマレーザである。レーザシステム３２はまた、レ
ーザ３４の波長を調節するためにレーザ波長調節機構３
６を含む。ある実施形態では、レーザ波長調節機構３６
は、約１０乃至２０ｍｓの期間、制限された調整可能な
レンジにわたってレーザ３４の調整が可能である。レー
ザ波長調節機構３６は、どんな知られたレーザ波長調節
機構であってよい。好ましい実施形態では、レーザ波長
調節機構３６は、線狭帯域化モジュールに配置されたグ
レーティングを図示する調整されたレーザビームで角度
を制御するステッパ・ミラー即ち圧電性トランスデュー
サを含む。グレーティングは、デュプリケーション用の
レーザ励起チャンバ内に戻る狭帯域の波長を反射する。
これらの波長調節機構は当業者に周知である。
【０００９】レーザ３４は、ウェハ製造のためのステッ
パのような用途で作動しており、その放射されたレーザ
ビーム３８の一部をレーザ波長検出デバイス４０に差し
向ける。レーザ波長検出デバイス４０は、レーザビーム
３８の波長を検出する在来のデバイスであって良い。レ
ーザ光の波長を検出し調整するための適切なレーザ及び
光学素子に関する更なる詳細は、譲受人に譲渡された以
下の特許に記載されており、リファレンスとしてここに
組み込む。Stuart Anderson等による「SystemFor, and
Method of, Regulating the Wavelength of a Light Be
am」と名付けられた米国特許第5,025,445号、Richard S
andstrom等による「Temperature Compensation Method
and Apparatus for Wave Meters and Tunable Lasers C
ontrolled Thereby」と名付けられた米国特許第5,420,8
77号、Richard Sandstromによる「Spectral Narrowing
Technique」と名付けられた米国特許第5,095,492号、Ig
or Fomenkovによる「Method and Apparatus for Calibr
ating a Laser Wavelength Control Mechanism」と名付
けられた米国特許第5,450,207号。正確な波長検出を提
供するのに使用される正確な技術は、この発明に関して
はない。
【００１０】レーザ波長検出デバイス４０は、レーザビ
ーム３８のある特性を、以下に記載するチャープ捕捉シ
ステム４２のような追加の処理回路によって使用される
ディジタル信号に変換する。追加の処理回路は、調整可
能なレーザ３４の波長を制御し、レーザビーム３８の種
々の他の特性を測定するためにディジタル信号を使用し
うる。レーザ３４は、機械的、光学的、又は、（例え
ば、レーザ３４のガスの混合を制御することによって）
化学的に調整され、レーザを調整するのに使用される正
確な方法はこの発明に関してない。ある実施形態では、
レーザ３４は、１０００パルス／分又はそれ以上でパル
スを放射する。理論的には、レーザ波長検出デバイス４
０は、レーザ３４かのパルスののバーストにおいて、各
パルスの波長を検出する。変形実施形態では、レーザ波
長検出デバイス４０は、レーザ３４からのパルスのバー
ストにおいてパルスのサンプルのサブセットの波長を検
出し得る。
【００１１】工業的に使用され、又は、いかなる文献に
記載されているいかなる技術でも、ある実施形態では、
0.01乃至0.03ｐｍの精度に対してレーザビーム３８のパ
ルスの波長を検出するために使用され得る。種々の波長
検出技術及びデバイスの例は、上述した特許に記載され
ており、リファレンスとしてここに組み込む。レーザ波
長検出デバイス４０は、チャープ捕捉システム４２に接
続されている。チャープ捕捉システム４２は、レーザ３
４からの波長チャープの特徴を学習する学習アルゴリズ
ム４４を含む。レーザ３４からの波長チャープが時間に
わたって変化し、ある実施形態では、使用を繰り返すの
で、学習アルゴリズム４４は、レーザ３４からの波長チ
ャープの変化する特徴を学習するために時間にわたって
スケーラブルである。当業者には、学習アルゴリズム４
４がいかなるコンピュータプログラム言語においても実
行できることが明らかであろう。図４に示したように、
コンピュータシステム４６は、学習アルゴリズム４４を
実行する。コンピュータシステム４６は、例えば、単一
のマイクロプロセッサ、ハードワイヤード論理回路、又
は、１又はそれ以上のパーソナルコンピュータのような
更に複雑なシステムでありうる。コンピュータシステム
４６はまた、波長チャープ期間の後、在来の波長補正を
実行し得る。
【００１２】レーザ３４からの波長チャープの学習され
た特徴に基づいて、チャープ捕捉システム４２は、レー
ザ３４の波長出力を適当に調節するためのレーザ波長調
節機構３６に対する補正タームを包含する制御信号を送
る。その結果、レーザ３４からのパルスの現在及び次に
起こるバーストにおける波長チャープが、ある実施形態
では、約0.05ｐｍより小さい最小波長シフトの大きさに
減少する間、波長の大きさがシフトする。図５は、本発
明のある実施形態に関するステップのフローチャートで
ある。ステップ５０では、パルスのバーストを生成する
ためにレーザを作動する。ステップ５２では、サンプル
・パルスの波長を検出する。サンプル・パルスは、パル
スのバーストの各パルス、又は、パルスのバーストのパ
ルスのサブセットに続く。
【００１３】ステップ５４では、波長の特徴を学習す
る。ステップ５４は、図６を参照してより詳細に記載す
る。ステップ５６では、現在の波長チャープ及び（たと
えあるとしても）以前の波長チャープの学習された特徴
に基づいて、現在及び続いて起こるバーストに関してレ
ーザの波長出力を調節する。ステップ５０，５２，５４
及び５６を、所定の数のパルスのバーストの後、又は周
期的にだけ実行し得る。図６は、学習ステップ５４の追
加の詳細と図５の波長調節ステップ５６とを提供するフ
ローチャートである。ステップ６２では、サンプル・パ
ルスの検出された波長をストアする。ステップ６４で
は、波長チャープに続くパルスの数を測定する。波長チ
ャープ期間に続くパルスの数は、所定の数のパルスであ
るか、若しくは、波長シフトが（例えば、約0.05ｐｍよ
り小さい）所定の大きさ以内に落ち着くときに応じて動
的に決定される。
【００１４】ステップ６６では、サンプル・パルスの波
長シフトを、波長チャープの波長ドリフトのパターン又
は形状を学習するために測定する。ステップ６８では、
現在及び続いて起こる波長チャープに関する波長ドリフ
トを減少又は補正するために要求される波長調節を計算
する。ステップ７０では、現在のバースト及び続いて起
こるバーストに関する波長チャープの学習された特徴に
基づいて、レーザの波長出力を動的に調節するために、
波長補正制御信号を提供する。多数のバーストに関する
波長チャープ期間の間、波長制御信号が、一連のバース
トにおける第１の２，３のバーストに関するバースト―
バーストと著しく異なり、次いで、多数のバーストの
後、次第に類似することを期待する。それゆえ、調整可
能なレーザにおける波長シフトを補正するための技術を
記載する。特定のレーザからの波長チャープがバースト
―バーストと似ていることを認識するとき、レーザから
の波長チャープの特徴を学習し、次いで、学習された特
徴は、レーザからのパルスの現在及び続いて起こるバー
ストにおける波長チャープの波長ドリフトの大きさを減
少させるために有利に採用され得る。波長チャープ期間
の間、所要の波長シフトを予測することによって、波長
補正システムは、早く作動し、在来の技術を使用して実
行されていない大きな波長シフト変化をさせることがで
きる。
【００１５】本発明の特定の実施形態を示し且つ記載し
たが、本発明のより広い態様から逸脱することなく変更
及び修正することは、当業者には明らかであろう。それ
ゆえ、特許請求の範囲は、本発明の精神及び目的の範囲
内におけるかかる変更及び修正の全てをそれらの範囲内
に包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザからのパルスのバーストにわたる波長ド
リフトの測定のグラフである。
【図２ａ】レーザからのパルスのバーストにわたる波長
ドリフトの測定のグラフである。
【図２ｂ】レーザからのパルスのバーストにわたる波長
ドリフトの測定のグラフである。
【図２ｃ】レーザからのパルスのバーストにわたる波長
ドリフトの測定のグラフである。
【図２ｄ】レーザからのパルスのバーストにわたる波長
ドリフトの測定のグラフである。
【図３】本発明のある実施形態に関する補正されたその
波長出力を有するレーザからのパルスのバーストにわた
る波長ドリフトの測定のグラフである。
【図４】レーザシステムに関する波長シフト補正システ
ムの好ましい実施形態を図示する。
【図５】本発明のある実施形態に関するステップのフロ
ーチャートである。
【図６】図４の学習ステップの更なる詳細を提供するフ
ローチャートである。
【符号の説明】
３２ レーザシステム ３４ レーザ ３６ レーザ波長調節機構 ３８ レーザビーム ４０ レーザ波長検出デバイス ４２ チャープ捕捉システム ４４ 学習アルゴリズム ４６ コンピュータシステム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パラシュ ピー ダス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92084 ヴィスタ パセオ デ アンザ 2029 (72)発明者 イーゴル ヴィー フォメンコフ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92129 サン ディエゴ ジャーナル ウ ェイ 14390 (72)発明者 リチャード エル サンドストローム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92024 エンシニタス トレイルヴィュー ロード 305

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーストの光のパルスを放射し、前記バ
    ーストの最初の期間が波長チャープと呼ばれる波長シフ
    トによって特徴付けられるレーザ用の波長シフト補正シ
    ステムであって、 将来のバーストにおける波長チャープのおおよその特徴
    を予測するようにレーザからのパルスバーストにおける
    波長チャープの特徴を学習する学習アルゴリズムと、 前記学習アルゴリズムを実行し、波長チャープの波長シ
    フトの大きさを減少させるために波長補正背魚信号を提
    供するコンピュータシステムと、 を有する前記レーザ用波長シフト補正システム。
  2. 【請求項２】 波長出力信号をレーザ波長検出デバイス
    から受け取り、 バーストの光のパルスを放射し、前記バーストの最初の
    期間が前記波長チャープと呼ばれる波長シフトによって
    特徴付けられるレーザからの波長チャープの特徴を学習
    し、 レーザからの現在の波長チャープ及び続いて起こる波長
    チャープの波長シフトの大きさを減少させるために学習
    された特徴に基づいたレーザを調節するために波長補正
    制御信号を提供する、 ことを含む方法。
  3. 【請求項３】 バーストの光のパルスを放射し、前記バ
    ーストの最初の期間が波長チャープと呼ばれる波長シフ
    トによって特徴付けられるレーザを、パルスのバースト
    を生成するために作動し、 レーザからの前記波長チャープの特徴を学習する、 ことを含む方法。
JP20609198A 1997-07-22 1998-07-22 レーザに関する波長シフト補正システム及び方法 Expired - Fee Related JP3219736B2 (ja)

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