JPWO2014038584A1 - レーザ装置及びレーザ装置の制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザ装置における光学素子の寿命を正確に判断する。【解決手段】レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、レーザ光の光路に設置される光学素子と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、光学素子における吸収エネルギの積算値を算出し、光学素子における吸収エネルギ積算値が、光学素子の寿命積算値を超えているか否かを判断する制御部と、を備えてもよい。

Description

本開示は、レーザ装置及びレーザ装置の制御方法に関する。
近年、半導体露光装置(以下、「露光装置」という)においては、半導体集積回路の微細化および高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。一般的に、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられる。たとえば、露光用のガスレーザ装置としては、波長248nmの紫外線のレーザ光を出射するKrFエキシマレーザ装置、または、波長193nmの紫外線のレーザ光を出射するArFエキシマレーザ装置が用いられる。
次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハとの間が液体で満たされる液浸露光が実用化されている。この液浸露光では、露光用レンズとウエハとの間の屈折率が変化するため、露光用光源の見かけの波長が短波長化する。ArFエキシマレーザ装置を露光用光源として液浸露光が行われた場合には、ウエハには水中において134nmの波長に相当する紫外光が照射される。この技術をArF液浸露光(又はArF液浸リソグラフィー)という。
KrFエキシマレーザ装置およびArFエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約350〜400pmと広い。そのため、KrF及びArFレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下してしまう場合がある。そこで、ガスレーザ装置から出射されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子(エタロン、グレーティング等)を有する狭帯域化モジュール(Line Narrow Module:LNM)が設けられる場合がある。以下においては、スペクトル線幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
特開2000−349017号公報 特開2002−43219号公報 特開2002−15986号公報 特開平10−275951号公報
概要
レーザ装置は、レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、レーザ光の光路に設置される光学素子と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、光学素子における吸収エネルギ積算値を算出し、吸収エネルギ積算値が、光学素子の寿命積算値を超えているか否かを判断する制御部と、を備えてもよい。
また、レーザ装置は、レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、レーザ光の光路に設置される光学素子と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、光学素子について、パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出し、算出された寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出し、寿命指標値が1を超えているか否かを判断する制御部と、を備えてもよい。
また、レーザ装置の制御方法は、レーザゲイン媒質を励起するための一対の電極間に電圧を印加し放電させてレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定する工程と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、レーザ光の光路に存在している光学素子における吸収エネルギ積算値を算出する工程と、光学素子における吸収エネルギ積算値が、光学素子の寿命積算値を超えているか否かを判断する工程と、を含んでもよい。
また、レーザ装置の制御方法は、レーザゲイン媒質を励起するための一対の電極間に電圧を印加し放電させてレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定する工程と、レーザ光のパルスエネルギに基づき、レーザ光の光路に存在している光学素子について、パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出する工程と、算出された寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出する工程と、寿命指標値が1を超えているか否かを判断する工程と、を含んでもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
本開示のレーザ装置の構造図 光学素子と照射されるレーザ光との関係の説明図 本開示のレーザ装置における光学素子の説明図 本開示のレーザ装置の制御方法1を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法2を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法3を説明するフローチャート 投入エネルギEinと寿命ショット数Blifeとの相関図 本開示のレーザ装置の制御方法4(パルスエネルギと光学素子の寿命との関係式による推定方法)を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法5を説明する説明図 本開示のレーザ装置の制御方法5を説明するフローチャート 本開示のレーザ装置の制御方法5におけるサブルーチンのフローチャート 本開示のダブルチャンバシステムのレーザ装置の構造 本開示のダブルチャンバシステムのレーザ装置の制御方法を説明するフローチャート
実施形態
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示し、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。尚、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
目次
1.エキシマレーザ装置
1.1 課題
1.2 構成
1.3 動作
2.エキシマレーザ装置の光学素子の寿命の推定方法
2.1 光学素子の寿命の推定とパラメータ
2.2 光学素子の寿命の推定方法1
2.3 光学素子の寿命の推定方法2
2.4 光学素子の寿命の推定方法3
2.5 パルスエネルギと光学素子の寿命との関係式による推定方法(光学素子の寿命の推定方法4)
2.6 光学素子の寿命の推定方法5
3.ダブルチャンバシステムの光学素子の寿命の推定方法
3.1 構成
3.2 動作
3.3 ダブルチャンバシステムの光学素子の具体的な寿命の推定方法
1.エキシマレーザ装置
1.1 課題
一般的に、エキシマレーザ装置である半導体露光装置用の放電励起式ガスレーザ装置は、長時間安定して所望のパルスレーザ光を出射することが求められている。しかしながら、エキシマレーザ装置を長時間レーザ発振させた場合、光学素子が透過率等の低下により寿命となり、所望のエネルギのパルスレーザ光を出射することができなくなってしまう場合がある。
このような、光学素子の寿命については、レーザチャンバ内から出射されたレーザパルスの総数が予め定められたしきい値に達したか否かにより推定されていた。しかしながら、光学素子の寿命は、レーザチャンバ内から出射されたレーザパルスのエネルギの大きさによっても変化するため、レーザパルスの総数のみで判断した場合では、光学素子の寿命の推定を正確には行うことができない場合がある。
即ち、これまでは、エキシマレーザ装置に搭載されている光学素子またはモジュール(光学モジュール)等の寿命は、レーザパルスの総数により推定していた。しかしながら、現状においては、エキシマレーザ装置には、露光装置の要求に応じて、エキシマレーザ装置から出射されるパルスエネルギを10mJ〜20mJの範囲等で変更できるものが求められている。この場合、投入エネルギ、すなわちエキシマレーザの一対の電極間へ入力された電力や出射されたレーザ光のパルスエネルギによって、光学素子の寿命が異なるため、レーザパルスの総数のみから光学素子の寿命を正確に推定することができない。よって、出射されるレーザ光のパルスエネルギが変化したとしても、できる限り正確に、光学素子の寿命を推定することのできるレーザ装置が求められている。
1.2 構成
図1に本開示の一態様であるエキシマレーザ装置を示す。このエキシマレーザ装置は、レーザチャンバ10、充電器12、パルスパワーモジュール(PPM:Pulse Power Module)13、レーザ共振器、エネルギモニタユニット17、制御部30を含んでいてもよい。尚、制御部30は記憶部31を含んでいてもよい。また、本願においては、「エキシマレーザ装置」を単に「レーザ装置」と記載する場合がある。
レーザチャンバ10は、1対の電極11a及び11bと、レーザ光を透過する2つのウインド10a及び10bと、を含んでいてもよい。レーザチャンバ10内には、レーザゲイン媒質となるレーザガスが含まれていてもよい。
レーザ共振器は、狭帯域化モジュール(LNM:Line Narrowing Module)14と、出力結合ミラー(OC:Output Coupler)15を含んでいてもよい。図示はしないが、レーザ共振器の他の形態としては、狭帯域化モジュール14の代わりに高反射ミラー(HR:High Reflection Mirror)を含んだものであってもよい。また、レーザチャンバ10は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。
狭帯域化モジュール14は、プリズム14aとグレーティング14bを含んでいてもよい。プリズム14aはビームの幅を拡大してもよい。グレーティング14bがリトロー配置され、レーザ装置が目標波長で発振してもよい。
出力結合ミラー15は、一部のレーザ光を反射し、一部の光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
エネルギモニタユニット17は、出力結合ミラー15を透過したレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ17aと、集光レンズ17bと光センサ17cとを含んでいてもよい。尚、本願においては、光センサ17cはエネルギ検出器と記載する場合がある。また、出力結合ミラー15に照射されるレーザ光のエネルギの値は、光センサ17cにおいて測定された値に基づき算出することができる。
パルスパワーモジュール13は、図1には示されていないコンデンサ及びスイッチ13aを含み、電極11a及び11bに接続されていてもよい。制御部30からスイッチ13aにトリガ信号が入力されることにより、電極11a及び11bの間で放電が生じてもよい。充電器12は、パルスパワーモジュール13に設けられているコンデンサに接続されていてもよい。
1.3 動作
制御部30は、露光装置100に設けられた露光装置コントローラ110から目標のパルスエネルギEtと発振トリガとなるトリガ信号を受信してもよい。
制御部30は、受信した目標のパルスエネルギEtとトリガ信号に基づき、レーザ光のパルスエネルギが目標のパルスエネルギEtとなるように充電器12に所定の充電電圧を設定してもよい。制御部30は、トリガ信号の入力から所定時間後にパルスパワーモジュール13内に設けられたスイッチ13aを動作させて、電極11aと電極11bとの間に、電圧を印加してもよい。
この電圧印加により、電極11aと電極11bとの間で放電を発生させ、レーザガスを励起し、励起されたレーザガスより発せられた光を狭帯域化モジュール14と出力結合ミラー15との間で共振させ、レーザ発振させてもよい。この際、プリズム14aとグレーティング14bによって狭帯域化されたレーザ光が出力結合ミラー15を透過して出射されてもよい。
出力結合ミラー15を透過し、ビームスプリッタ17aにおいて一部反射されたレーザ光は、集光レンズ17bを介し光センサ17cに入射してもよい。光センサ17cにより光センサ17cに入射したレーザ光のエネルギの値を測定してもよい。光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値に、例えば、所定の係数を掛けることにより、換算値となるレーザ光のパルスエネルギEを算出してもよい。この所定の係数は、ビームスプリッタ17aの反射率の逆数であってもよい。本願においては、光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値に基づき、換算値となるレーザ光のパルスエネルギEを算出することを、光センサ17cによりレーザ光のパルスエネルギEを測定すると記載する場合がある。ビームスプリッタ17aを透過したレーザ光は、露光装置100に入射してもよい。
制御部30に設けられた記憶部31において、パルスエネルギEを記憶してもよい。
制御部30は、目標パルスエネルギEtとパルスエネルギEとの差ΔEに基づいて、充電電圧をフィードバック制御してもよい。
以上の工程を繰り返し行うことにより、光センサ17cにより測定されたエネルギより、換算値となる出射されたレーザ光のパルスエネルギE(E、E、・・・・・、E)を算出し、これらの値を記憶部31に記憶させてもよい。
制御部30は、出射されたレーザ光のパルスエネルギE(E、E、・・・・・、E)に基づいて、光学素子の寿命を推定してもよい。例えば、レーザチャンバ10に取り付けられたウインド10a及び10b、出力結合ミラー15、狭帯域化モジュール14に設けられたプリズム14aまたはグレーティング14b等の寿命を推定してもよい。
2.エキシマレーザ装置の光学素子の寿命の推定方法
2.1 光学素子の寿命の推定とパラメータ
光学素子の寿命に関連するパラメータとしては、光学素子に照射されるレーザ光のパルスエネルギP、光学素子に照射されるレーザ光の照射領域における照射面積So等が挙げられる。尚、図2は、光学素子にレーザ光が照射されている状態を示す。図2(a)は、レーザ光の進行方向に平行な面における図であり、図2(b)は、レーザ光の進行方向に垂直な面における図である。
ところで、光学素子におけるレーザ光の照射領域において、単位面積あたりに吸収されるエネルギAは、1光子吸収と2光子吸収まで考えると、下記の(1)に示される式に表わされてもよい。尚、単位面積あたりに吸収されるエネルギAには、光学素子の厚み方向において吸収されるエネルギを含んでもよい。また、本願においては、「レーザ光の照射領域において、単位面積あたりに吸収されるエネルギ」を「単位面積当たりの吸収エネルギ」と記載する場合がある。

A≒a・F+b・F・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
(1)に示される式において、aは1光子吸収係数、bは2光子吸収係数、Fは単位面積当たりのエネルギ密度(F=P/So)であってもよい。
また、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、各々のレーザ光におけるパルスのフルエンスをF(=P/So)とすると、下記の(2)に示される式に表わされるものであってもよい。また、3光子吸収以上を無視することができるとすれば、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、下記の(3)に示される近似式により表わされるものであってもよい。尚、Pは、各々のレーザ光におけるパルスエネルギを示している。

Asum≒Σ(a・F+b・F
≒(a/So)ΣP+(b/So)ΣP ・・・・(2)

Asum=Σ(a・F+b・F
=(a/So)ΣP+(b/So)ΣP ・・・・(3)
(2)及び(3)に示される式は、1光子吸収と2光子吸収の双方が支配的となる場合の式であるが、1光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、下記の(4)に示される式で表わされるものであってもよい。この場合、2光子吸収以上を無視することができるとすれば、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、下記の(5)に示される近似式により表わされるものであってもよい。また、2光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、下記の(6)に示される式で表わされるものであってもよい。この場合、1光子吸収及び3光子吸収以上を無視することができるとすれば、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、下記の(7)に示される近似式により表わされるものであってもよい。

Asum≒(a/So)ΣP・・・・・・・・・・・・・・・(4)

Asum=(a/So)ΣP・・・・・・・・・・・・・・・(5)

Asum≒(b/So)ΣP ・・・・・・・・・・・・・・(6)

Asum=(b/So)ΣP ・・・・・・・・・・・・・・(7)
このように、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、照射されたパルスエネルギPの積算値ΣPとパルスエネルギPの2乗の積算値ΣP の和に基づき算出されてもよい。また、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、照射されたパルスエネルギPの積算値ΣPに基づき算出されてもよい。また、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、照射されたパルスエネルギPの2乗の積算値ΣP に基づき算出されてもよい。
次に、光学素子の寿命の推定について説明する。レーザ装置において性能が維持できなくなる単位面積当たりの吸収エネルギの積算値を、寿命積算値Asumlifeとした場合、下記の(8)に示される式の関係満たした場合に、光学素子が寿命であると推定してもよい。尚、上記におけるレーザ装置における性能としては、例えば、出力結合ミラー15を透過して出射されるパルスエネルギ、出力結合ミラー15を透過して出射されるレーザ光の偏光、出力結合ミラー15を透過して出射されるレーザ光のビームプロファイル等が挙げられる。

Asumlife<Asum・・・・・・・・・・・・・・(8)
制御部30は、光学素子が寿命であると推定した場合には、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
更には、光学素子の寿命が近いことを検知するため、下記の(9)に示される式の関係となったときに光学素子の寿命が近い旨の推定を行ってもよい。

β・Asumlife<Asum・・・・・・・・・・・・(9)
光学素子の寿命が近い旨の推定がされた場合には、制御部30は、光学素子の寿命が近い旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。尚、βは0.8≦β<1の範囲の値でもよい。
(光学素子におけるエネルギ積算値の説明)
次に、図3に基づき、光学素子が出力結合ミラー15またはウインド10bである場合について説明する。
(出力結合ミラー15におけるエネルギの積算値)
最初に、光学素子が出力結合ミラー15である場合について説明する。出力結合ミラー15は、透明基板15aの一方の面に部分反射膜15bが形成されており、他方の面に反射防止膜15cが形成されているものであってもよい。また、出力結合ミラー15は、部分反射膜15bが形成されている一方の面が、レーザチャンバ10側となるように配置されているものであってもよい。
出力結合ミラー15より出射されたレーザ光のパルスエネルギEより、出力結合ミラー15における部分反射膜15bに照射されるレーザ光のパルスエネルギPocは、(10)に示される式に基づき算出することができるものであってもよい。尚、(10)に示される式において、Tは出力結合ミラー15における透過率である。

Poc=(1/T)・E・・・・・・・・・・・・・・・・(10)
ここでは、出力結合ミラー15の寿命において、最も支配的となるものが、部分反射膜15bであるものと仮定する。即ち、反射防止膜15cや出力結合ミラー15を形成している透明基板15aの寿命よりも部分反射膜15bの寿命が短いものと仮定する。また、透明基板15aにおける吸収、反射防止膜15cにおける吸収及び反射は、部分反射膜15bの吸収及び反射それぞれと比較して十分に小さいため無視することができるものとする。
出力結合ミラー15に入射する各々のパルスエネルギPは、出力結合ミラー15から出射されたパルスエネルギEより、(11)に示される式に基づいて算出することができるものであってもよい。尚、(11)に示される式において、Gは比例定数であり、出力結合ミラー15の場合には、G=1/Tとなる。

=G・E=E/T・・・・・・・・・・・・・・・・・・(11)
ここで、出力結合ミラー15における反射防止膜15bにおいて、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、例えば、(3)に示される式に(11)に示される式を代入した(12)に示される式により表わされてもよい。

Asum=(a・G/So)ΣE+(b・G/So)・ΣE ・・・(12)
尚、(12)に示される式は、1光子吸収と2光子吸収の双方が支配的となる場合の式である。一方、1光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、(5)に示される式に(11)に示される式を代入した(13)に示される式により表わされてもよい。また、2光子吸収が支配的である場合には、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumは、(7)に示される式に(11)に示される式を代入した(14)に示される式により表わされてもよい。

Asum=(a・G/So)ΣE・・・・・・・・・・・・・(13)

Asum=(b・G/So)ΣE ・・・・・・・・・・・(14)
以上のように、出力結合ミラー15から出射されたレーザ光の各々のパルスエネルギE〜Eより、出力結合ミラー15の反射防止膜15bにおける単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出することができる。
(ウインド10bにおけるエネルギの積算値)
次に、光学素子がウインド10bである場合について説明する。ウインド10bは、透明基板10baの各面に、それぞれ反射防止膜10bb及び10bcが形成されているものであってもよい。
出力結合ミラー15より出射されたレーザ光のパルスエネルギEより、ウインド10bに照射されるレーザ光のパルスエネルギPwは、(15)に示す式に基づき算出することができるものであってもよい。具体的には、ウインド10bに照射されるレーザ光のパルスエネルギPwは、出力結合ミラー15における部分反射膜15bに照射されるレーザ光のパルスエネルギPocと出力結合ミラー15において反射されるエネルギR・Pocの和となるものであってもよい。尚、(15)に示される式において、Tは出力結合ミラー15における透過率であり、Rは出力結合ミラー15の部分反射膜15bにおける反射率である。また、ウインド10bにおいては、透明基板10baでは光の吸収が極少なく、反射防止膜10bb及び10bcでは光の吸収及び反射が極少ないものと仮定する。従って、(15)式は近似式である。

Pw=Poc+R・Poc
=(1+R)・Poc
={(1+R)/T}・E・・・・・・・・・・・・・・(15)
従って、ウインド10bに入射する各々のパルスエネルギPは、出力結合ミラー15より出射されたパルスレーザ光の各々のパルスエネルギEから、下記の(16)に示される式より算出することができるものであってもよい。尚、(16)に示される式において、Gは比例定数であり、ウインド10bの場合には、G=(1+R)/Tとなる。

=G・E={(1+R)/T}・E・・・・・・・・・・(16)
ウインド10bについても、(12)、(13)、(14)に示される式に、G=(1+R)/Tを代入することによって、パルスエネルギEより、ウインド10bにおいて吸収された単位面積当たりのエネルギの積算値Asumを得ることができるものであってもよい。
上記においては、光学素子が、出力結合ミラー15及びウインド10bの場合について説明したが、本開示はレーザ装置における他の光学素子に適用してもよい。例えば、狭帯域化モジュール14におけるプリズム14a、グレーティング14b、エネルギモニタユニット17におけるビームスプリッタ17a等に適用してもよい。
また、光学素子が設置される位置等に基づき比例定数Gを算出し、算出された比例定数Gより、(12)、(13)、(14)に示される式に基づき、これらの光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出してもよい。
2.2 光学素子の寿命の推定方法1
図4に基づき、レーザ装置の制御方法、特にレーザ装置における光学素子の寿命の推定方法について説明する。
最初に、ステップS102において、制御部30は、寿命の推定がなされる光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をAsum0としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において光学素子が使用されており、現在までのその光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、新品の光学素子の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値Asum0=0としてもよい。尚、図4に示す場合においては、読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、1光子吸収におけるものと2光子吸収におけるものとの和により算出されるものであってもよい。
次に、ステップS104において、制御部30は、パルスエネルギの積算値Esum1=0及びEsum2=0の設定をしてもよい。
次に、ステップS106において、制御部30は、レーザチャンバ10内における電極11aと電極11bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS108に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS106を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ13aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット17において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS108において、光センサ17cにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ17aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEを算出してもよい。光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ17cより制御部30に送信してもよい。
次に、ステップS110において、制御部30は、現在のパルスエネルギの積算値Esum1に、ステップ108において得られたレーザ光のパルスエネルギEの値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Esum1としてもよい。
次に、ステップS112において、制御部30は、現在のパルスエネルギの積算値Esum2に、ステップS108において得られたレーザ光のパルスエネルギEの2乗の値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Esum2としてもよい。
次に、ステップS114において、制御部30は、新たなパルスエネルギの積算値Esum1及び新たなパルスエネルギの積算値Esum2より、(12)に示される式に基づき、新たな単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出してもよい。
次に、ステップ116Sにおいて、制御部30は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumと初期積算値Asum0との和が、光学素子の寿命積算値Asumlifeを超えているか否かを判断してもよい。Asum+Asum0が、Asumlifeを超えているものと判断された場合には、ステップS118に移行してもよい。一方、Asum+Asum0が、Asumlifeを超えてはいないものと判断された場合には、ステップS106に移行してもよい。
次に、ステップS118において、制御部30は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップS120において、制御部30は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップS106に移行してもよい。
上記においては、各々の光学素子における寿命を推定する場合について説明したものであるが、複数の光学素子等を含んだ光学ユニットや光学モジュール等の寿命の推定に適用することも可能である。この場合、光学ユニットや光学モジュール等における光学素子のうち、最も寿命が短い光学素子を基準として光学ユニットや光学モジュール等の寿命を推定してもよい。以下に説明する他の推定方法についても同様である。
2.3 光学素子の寿命の推定方法2
図5に基づき、レーザ装置の制御方法、特にレーザ装置における光学素子の寿命の推定方法について説明する。
最初に、ステップS202において、制御部30は、寿命の推定がなされる光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をAsum0としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において光学素子が使用されており、現在までのその光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、新品の光学素子の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asum0=0としてもよい。尚、図5に示す場合においては、読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、1光子吸収により算出されるものであってもよい。
次に、ステップS204において、制御部30は、パルスエネルギの積算値Esum1=0の設定をしてもよい。
次に、ステップS206において、制御部30は、レーザチャンバ10内における電極11aと電極11bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS208に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS206を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ13aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット17において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS208において、光センサ17cにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ17aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEを算出してもよい。光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ17cより制御部30に送信してもよい。
次に、ステップS210において、制御部30は、現在のパルスエネルギの積算値Esum1に、ステップS208において得られたレーザ光のパルスエネルギEの値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Esum1としてもよい。
次に、ステップS212において、制御部30は、新たなパルスエネルギの積算値Esum1より、(13)に示される式に基づき、新たな単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出してもよい。
次に、ステップS214において、制御部30は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumと初期積算値Asum0との和が、光学素子の寿命積算値Asumlifeを超えているか否かを判断してもよい。Asum+Asum0が、Asumlifeを超えているものと判断された場合には、ステップS216に移行してもよい。一方、Asum+Asum0が、Asumlifeを超えてはいないものと判断された場合には、ステップS206に移行してもよい。
次に、ステップS216において、制御部30は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップS218において、制御部30は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップS206に移行してもよい。
2.4 光学素子の寿命の推定方法3
図6に基づき、レーザ装置の制御方法、特にレーザ装置における光学素子の寿命の推定方法について説明する。
最初に、ステップS302において、制御部30は、寿命の推定がなされる光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をAsum0としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において光学素子が使用されており、現在までのその光学素子における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、新品の光学素子の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asum0=0としてもよい。尚、図6に示す場合においては、読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、2光子吸収により算出されるものであってもよい。
次に、ステップS304において、制御部30は、パルスエネルギの積算値Esum2=0の設定をしてもよい。
次に、ステップS306において、制御部30は、レーザチャンバ10内における電極11aと電極11bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS308に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS306を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ13aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット17において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS308において、光センサ17cにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ17aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEを算出してもよい。光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ17cより制御部30に送信してもよい。
次に、ステップS310において、制御部30は、現在のパルスエネルギの積算値Esum2に、ステップS308において得られたレーザ光のパルスエネルギEの2乗の値を加え、新たなパルスエネルギの積算値Esum2としてもよい。
次に、ステップS312において、制御部30は、新たなパルスエネルギの積算値Esum2より、(14)に示される式に基づき、新たな単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出してもよい。
次に、ステップS314において、制御部30は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumと初期積算値Asum0との和が、光学素子の寿命積算値Asumlifeを超えているか否かを判断してもよい。Asum+Asum0が、Asumlifeを超えているものと判断された場合には、ステップS316に移行してもよい。一方、Asum+Asum0が、Asumlifeを超えてはいないものと判断された場合には、ステップS306に移行してもよい。
次に、ステップS316において、制御部30は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップS318において、制御部30は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップS306に移行してもよい。
2.5 パルスエネルギと光学素子の寿命との関係式による推定方法(光学素子の寿命の推定方法4)
次に、図7に基づき、他の光学素子の寿命の推定方法について説明する。光学素子の寿命は、図7に示されるパルスエネルギEと寿命ショット数Blifeとの関係に基づき推定してもよい。尚、寿命ショット数Blifeとは、パルスエネルギEのレーザ光を照射した際に、光学素子が寿命となるショット数である。
具体的には、図7に示されるように、パルスエネルギEと、寿命ショット数Blifeとの関係について、試験等により予め計測しておいてもよい。また、これにより得られる寿命ショット数Blife=f(E)の近似関数が、制御部30の記憶部31に記憶されていてもよい。寿命ショット数Blife=f(E)の近似関数から、パルスエネルギEが変化した際の寿命が推定されてもよい。
下記の(17)に示される式より、パルスエネルギEにおける寿命ショット数Blifeの逆数の値を積算することにより寿命指標値Lを算出し、L≧1となった場合には、制御部30等は、光学素子が寿命となったものと推定してもよい。

L=Σ1/f(E)・・・・・・・・・・・・・・・・・(17)
寿命指標値Lが、L≧1となった場合には、制御部30等は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
更に、寿命指標値Lが、L>γとなった場合には、制御部30等は、光学素子の寿命が近い旨を図示されていない外部装置に通報、または、レーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。尚、γは0.8≦γ<1の範囲の値でもよい。
図8に基づき、この光学素子の寿命の推定方法について、より詳細に説明する。
最初に、ステップS402において、制御部30は、寿命推定の対象となる光学素子の現時点における寿命指標値を読み込み、読み込まれた寿命指標値を寿命指標値Lとしてもよい。読み込まれる寿命指標値としては、例えば、既に他のレーザ装置において、光学素子が使用されていた場合等における寿命指標値が挙げられる。また、光学素子が新品である場合には、寿命指標値L=0としてもよい。
次に、ステップS404において、制御部30は、レーザチャンバ10内における電極11aと電極11bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS406に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS404を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ13aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がエネルギモニタユニット17において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS406において、光センサ17cにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ17aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEを算出してもよい。光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ17cより制御部30に送信してもよい。
次に、ステップS408において、制御部30は、ステップS406において測定されたパルスエネルギEに基づき寿命ショット数BlifeをBlife=f(E)の近似式より算出してもよい。
次に、ステップS410において、制御部30は、現在の寿命指標値Lに、ステップS408において算出された寿命ショット数Blifeの逆数を加え、新たな寿命指標値Lとしてもよい。
次に、ステップS412において、制御部30は、寿命指標値Lが1以上であるか否かを判断してもよい。寿命指標値Lが1以上であると判断された場合には、ステップS414に移行してもよい。一方、寿命指標値Lが1以上ではないと判断された場合には、ステップS404に移行してもよい。
次に、ステップS414において、制御部30は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップS416において、制御部30は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップS404に移行してもよい。
2.6 光学素子の寿命の推定方法5
次に、更に他の光学素子の寿命の推定方法について説明する。
光学素子の寿命を推定する場合には、パルスレーザ光のパルスエネルギEをモニタして、パルスエネルギEの値に対応した光学素子の寿命ショット数Blifeの値より、寿命指標値Lを近似してもよい。
例えば、図9に示すように、パルスレーザ光におけるパルスエネルギEが、10mJ未満である場合には、寿命ショット数Blifeの値をBaとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギEが、10mJ以上、11.25mJ未満である場合には、寿命ショット数Blifeの値をBbとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギEが、11.25mJ以上、13.75mJ未満である場合には、寿命ショット数Blifeの値をBcとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギEが、13.75mJ以上、15mJ未満である場合には、寿命ショット数Blifeの値をBdとしてもよい。また、パルスレーザ光におけるパルスエネルギEが、15mJ以上である場合には、寿命ショット数Blifeの値をBeとしてもよい。
このようにして得られた寿命ショット数Blifeの値より、下記の(18)に示す式に基づき、寿命指標値Lを近似してもよい。

L≒na/Ba+nb/Bb+nc/Bc+nd/Bd+ne/Be・・・(18)

尚、naは、パルスエネルギEが、10mJ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
nbは、パルスエネルギEが、10mJ以上、11.25mJ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
ncは、パルスエネルギEが、11.25mJ以上、13.75mJ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
ndは、パルスエネルギEが、13.75mJ以上、15mJ未満のパルスレーザ光のショット数を示す。
neは、パルスエネルギEが、15mJ以上のパルスレーザ光のショット数を示す。

次に、この光学素子の寿命の推定方法について、図10に基づきより詳細に説明する。
最初に、ステップS432において、制御部30は、寿命推定の対象となる光学素子の現時点における寿命指標値を読み込み、読み込まれた寿命指標値を寿命指標値Lとしてもよい。読み込まれる寿命指標値としては、例えば、既に他のレーザ装置において、光学素子が使用されていた場合等における寿命指標値が挙げられる。また、光学素子が新品である場合には、寿命指標値L=0としてもよい。
次に、ステップS434において、制御部30は、レーザチャンバ10内における電極11aと電極11bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS436に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS434を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ13aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、、レーザ光がエネルギモニタユニット17において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS436において、光センサ17cにより、出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ17aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEを算出してもよい。光センサ17cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ17cより制御部30に送信してもよい。
次に、ステップS438において、制御部30は、後述するパルスエネルギの範囲を特定するサブルーチンを行ってもよい。これにより、ステップS436において計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEより、対応する寿命ショット数Blifeを得てもよい。
次に、ステップS440において、制御部30は、現在の寿命指標値Lに、ステップS440において算出された寿命ショット数Blifeの逆数を加え、新たな寿命指標値Lとしてもよい。
次に、ステップS442において、制御部30は、寿命指標値Lが1以上であるか否かを判断してもよい。寿命指標値Lが1以上であると判断された場合には、ステップS444に移行してもよい。一方、寿命指標値Lが1以上ではないと判断された場合には、ステップS434に移行してもよい。
次に、ステップS444において、制御部30は、光学素子が寿命となった旨を図示されていない外部装置に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップS446において、制御部30は、光学素子を交換したか否かを判断してもよい。光学素子を交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップS434に移行してもよい。
次に、図11に基づき図10のステップS438におけるパルスエネルギの範囲を特定するサブルーチンについて説明する。このサブルーチンは、制御部30において行われるものであって、ステップS436において計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEより、対応する寿命ショット数Blifeを得るサブルーチンであってもよい。
最初に、ステップS452において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、10mJ未満であるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、10mJ未満である場合には、ステップS454に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、10mJ未満ではない場合には、ステップS456に移行してもよい。
次に、ステップS454において、寿命ショット数BlifeをBaと設定し、この後、図10に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップS456において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、10mJ以上、11.25mJ未満の範囲内にあるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、10mJ以上、11.25mJ未満の範囲内にある場合には、ステップS458に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、10mJ以上、11.25mJ未満の範囲内にはない場合には、ステップS460に移行してもよい。
次に、ステップS458において、寿命ショット数BlifeをBbと設定し、この後、図10に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップS460において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、11.25mJ以上、13.75mJ未満の範囲内にあるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、11.25mJ以上、13.75mJ未満の範囲内にある場合には、ステップS462に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、11.25mJ以上、13.75mJ未満の範囲内にはない場合には、ステップS464に移行してもよい。
次に、ステップS462において、寿命ショット数BlifeをBcと設定し、この後、図10に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップS464において、計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、13.75mJ以上、15mJ未満の範囲内にあるか否かを判断してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、13.75mJ以上、15mJ未満の範囲内にある場合には、ステップS466に移行してもよい。計測されたパルスレーザ光のパルスエネルギEの値が、13.75mJ以上、15mJ未満の範囲内にはない場合には、ステップS468に移行してもよい。
次に、ステップS466において、寿命ショット数BlifeをBdと設定し、この後、図10に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
次に、ステップS468において、寿命ショット数BlifeをBeと設定し、この後、図10に示されるメインルーチンに戻ってもよい。
3.ダブルチャンバシステムの光学素子の寿命の評価方法
3.1 構成
ダブルチャンバエキシマレーザ装置について説明する。図12に示されるように、ダブルチャンバエキシマレーザ装置は、MO200、PO300、制御部230、高反射ミラー261、262を含んでいてもよい。制御部230は記憶部231を含んでいてもよい。尚、MOはmaster oscillatorの略語であり、POはpower oscillatorの略語である。
MO200は、図1に示されるレーザ装置と同様の構造であってもよい。具体的には、MO200は、MOレーザチャンバ210、MO充電器212、MOパルスパワーモジュール213、レーザ共振器、MOエネルギモニタユニット217を含んでいてもよい。
MOレーザチャンバ210は、1対の電極211a及び211bと、レーザ光が透過する2つのウインド210a及び210bと、を含んでいてもよい。MOレーザチャンバ210内には、レーザゲイン媒質となるレーザガスが含まれていてもよい。
レーザ共振器は、狭帯域化モジュール214と、MO出力結合ミラー215を含んでいてもよい。MOレーザチャンバ210は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。
狭帯域化モジュール214は、プリズム214aとグレーティング214bを含んでいてもよい。プリズム214aはビームの幅を拡大してもよい。グレーティング214bがリトロー配置され、レーザ装置が目標波長で発振してもよい。
MO出力結合ミラー215は、一部のレーザ光を反射し、一部のレーザ光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
MOエネルギモニタユニット217は、MO出力結合ミラー215を透過したレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ217aと、集光レンズ217bと光センサ217cとを含んでいてもよい。
MOパルスパワーモジュール213は、図12には示されていないコンデンサ及びスイッチ213aを含んでおり、電極211a及び211bに接続されていてもよい。スイッチ213aにトリガ信号が入力されることにより、電極211a及び211bの間で放電が生じてもよい。MO充電器212は、MOパルスパワーモジュール213に設けられているコンデンサに接続されていてもよい。
PO300は、POレーザチャンバ310、PO充電器312、POパルスパワーモジュール313、レーザ共振器、POエネルギモニタユニット317を含んでいてもよい。
POレーザチャンバ310は、1対の電極311a及び311bと、レーザ光が透過する2つのウインド310a及び310bと、を含んでいてもよい。POレーザチャンバ310内には、レーザゲイン媒質となるレーザガスが含まれていてもよい。
レーザ共振器は、部分反射ミラー318とPO出力結合ミラー315を含んでいてもよい。POレーザチャンバ310は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。
PO出力結合ミラー315は、一部のレーザ光を反射し、一部のレーザ光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
POエネルギモニタユニット317は、PO出力結合ミラー315を透過したレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ317aと、集光レンズ317bと光センサ317cとを含んでいてもよい。
POパルスパワーモジュール313は、図12には示されていないコンデンサ及びスイッチ313aを含んでおり、電極311a及び311bに接続されていてもよい。スイッチ313aにトリガ信号が入力されることにより、電極311a及び311bの間で放電が生じてもよい。PO充電器312は、POパルスパワーモジュール313に設けられているコンデンサに接続されていてもよい。
3.2 動作
制御部230は、露光装置100に設けられた露光装置コントローラ110から目標のパルスエネルギEtと発振トリガであるトリガ信号を受信してもよい。
制御部230は、受信した目標のパルスエネルギEtと発振トリガの信号に基づき、PO300から出射されるレーザ光のパルスエネルギが目標のパルスエネルギEtとなるように、充電電圧(Vhvmo、Vhvpo)を設定してもよい。具体的には、MO充電器212に所定の充電電圧(Vhvmo)を設定し、PO充電器312にも所定の充電電圧(Vhvpo)を設定してもよい。
制御部230は、トリガ信号の入力から所定時間後にMOパルスパワーモジュール213内に設けられたスイッチ213aを動作させて、電極211aと電極211bとの間に、電圧を印加してもよい。スイッチ213aの動作から予め定められた更に他の所定時間後にPOパルスパワーモジュール313内に設けられたスイッチ313aを動作させて、電極311aと電極311bとの間に、電圧を印加してもよい。
制御部230から送信されたトリガ信号をMOパルスパワーモジュール213のスイッチ213aが受信した場合にMOレーザチャンバ210の電極211aと211bとの間で放電が生じてもよい。
MOレーザチャンバ210の電極211aと211bとの間で放電が発生すると、レーザガスが励起され、励起されたレーザガスより光が発生してもよい。その光がMO出力結合ミラー215と狭帯域化モジュール214との間で共振し、レーザ発振してもよい。プリズム214aとグレーティング214bによって狭帯域化されたレーザ光の一部はMO出力結合ミラー215を透過して出射されてもよい。出射されたレーザ光の一部がビームスプリッタ217aにおいて反射され、その反射されたレーザ光のエネルギをMOエネルギモニタユニット217の光センサ217cで測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEmoを算出してもよい。光センサ217cで測定されたエネルギの値は、制御部230に送信されてもよい。
MO200より出射され、ビームスプリッタ217aを透過したレーザ光(シード光)は、高反射ミラー261及び262において反射され、PO300に設けられた部分反射ミラー318に入射してもよい。
部分反射ミラー318では、入射したレーザ光の一部が透過し、POレーザチャンバ310の電極311aと311bとの間の空間に入射してもよい。MO200から出射されたレーザ光が部分反射ミラー318を介し、POレーザチャンバ310の電極311aと311bとの間の空間に存在するタイミングで、POレーザチャンバ310内の電極311aと311bとの間で放電させ、レーザガスを励起してもよい。
これにより、PO300に入射したレーザ光は増幅され、PO出力結合ミラー315を透過しレーザ光が出射されてもよい。出射されたレーザ光の一部はビームスプリッタ317aにおいて反射され、その反射されたレーザ光のエネルギをPOエネルギモニタユニット317の光センサ317cで測定し、測定されたエネルギより換算値となるパルスエネルギEpoを算出してもよい。光センサ317cで測定されたエネルギの値は、制御部230に送信されてもよい。
MO200における充電電圧Vhvmoの制御では、所定のパルスエネルギEmotとEmoとの差に基づいて、MO200の次の出射光エネルギが所定のパルスエネルギEmotに近づくように、充電電圧をフィードバック制御してもよい。
PO300における充電電圧Vhvpoの制御では、目標のパルスエネルギEtとEpoとの差に基づいて、PO300の次の出射光エネルギが目標のパルスエネルギEtに近づくように、充電電圧をフィードバック制御してもよい。
制御部230は、MO200におけるパルスエネルギEmoに基づいて、MO200における光学素子等の寿命の推定を行ってもよい。
制御部230は、PO300におけるパルスエネルギEpoに基づいて、PO300における光学素子等の寿命の推定を行ってもよい。
更に、MO200に搭載されていたチャンバが、その後、PO300に搭載された場合には、パルスエネルギEmo及びパルスエネルギEpoに基づいて、光学素子の寿命の推定を行ってもよい。
この場合においては、チャンバをMO200からPO300に移動させた場合においても、光学素子の寿命の推定を正確に行うことが可能となる。
尚、パルスエネルギEpoはパルスエネルギEmoに比べて、10倍程度エネルギが大きい。従って、光学素子にパルスエネルギEpoのレーザ光が照射されるとフルエンスが極めて大きくなるため、2光子吸収が支配的となる場合がある。
例えば、光学素子に照射されるレーザ光のエネルギが低いとフルエンスは低くなるため、1光子吸収が支配的となりやすい。低いエネルギのレーザ光が照射される光学素子としては、MO200に使用される光学素子が挙げられる。具体的には、狭帯域化モジュール214内のプリズム214aやグレーティング214b、MOエネルギモニタユニット217におけるビームスプリッタ217aや集光レンズ217b等が挙げられる。
また、光学素子に照射されるレーザ光のエネルギが高いとフルエンスは高くなるため、2光子吸収が支配的となりやすい。高いエネルギのレーザ光が照射される光学素子としては、PO300に使用される光学素子が挙げられる。具体的には、POレーザチャンバ310におけるウインド310a及び310b、PO出力結合ミラー315等が挙げられる。
3.3 ダブルチャンバシステムの光学素子の具体的な寿命の推定方法
図13に基づきレーザ装置の制御方法であって、ダブルチャンバエキシマレーザ装置の光学素子の具体的な寿命の推定方法について説明する。このダブルチャンバエキシマレーザ装置の光学素子の具体的な寿命の推定方法の主要部分は、図4〜図6において説明した光学素子の寿命の推定方法のいずれかを、MO200とPO300の各々に適用したものである。以下の説明においては、例として、寿命の推定の対象となる光学素子がウインド210b等の場合について説明する。
最初に、ステップS502において、制御部230は、MOレーザチャンバ210のウインド210b等の単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値を読み込み、読み込まれた単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値をAsum0としてもよい。読み込まれる単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値は、例えば、他のレーザ装置において、MOレーザチャンバ210が使用されており、現在までのウインド210b等における単位面積当たりの吸収エネルギの積算値であってもよい。また、MOレーザチャンバ210が新品の場合には、最初に設定される単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値Asum0=0としてもよい。
次に、ステップS504において、制御部230は、パルスエネルギの積算値の初期化を行ってもよい。具体的には、図4に示される場合と同様に、ウインド210bの寿命が1光子吸収と2光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、パルスエネルギEsum1=0及びパルスエネルギEsum2=0の設定をしてもよい。また、図5に示される場合と同様に、ウインド210bの寿命が1光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギEsum1=0の設定をしてもよい。また、図6に示される場合と同様に、ウインド210bの寿命が2光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギEsum2=0の設定をしてもよい。
次に、ステップS506において、制御部230は、MOレーザチャンバ210内における電極211aと電極211bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS508に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS506を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ213aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がMOエネルギモニタユニット217において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS508において、光センサ217cにより、MOレーザチャンバ210より出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ217aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギよりパルスエネルギEmoを算出してもよい。光センサ217cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ217cより制御部230に送信してもよい。
次に、ステップS510において、制御部230は、ステップS508において得られたレーザ光のパルスエネルギEmoをパルスエネルギEに置き換えてもよい。
次に、ステップS512において、ステップS510で得られたパルスエネルギEに基づき、ウインド210bにおける単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出してもよい。具体的には、ウインド210bの寿命が1光子吸収と2光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、図4に示されるステップS110〜ステップS114と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド210bの寿命が1光子吸収による影響が支配的である場合には、図5に示されるステップS210及びステップS212と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド210bの寿命が2光子吸収による影響が支配的である場合には、図6に示されるステップS310及びステップS312と同様の工程を行ってもよい。
次に、ステップS514において、制御部230は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumと初期積算値Asum0との和が、MO200における光学素子の寿命積算値Asumlifemoを超えているか否かを判断してもよい。寿命積算値AsumlifemoはMOレーザチャンバ210が、次にPOレーザチャンバ310として使用される前提で任意に設定してもよい。Asum+Asum0が、Asumlifemoを超えているものと判断された場合には、ステップS516に移行してもよい。一方、Asum+Asum0が、Asumlifemoを超えてはいないものと判断された場合には、ステップS506に移行してもよい。
次に、ステップS516において、制御部230は、MOレーザチャンバ210として使用しているものをPOレーザチャンバ310として使用するため移動させる旨の要求をその外部装置等に通報してもよい。この後、MOレーザチャンバ210として使用されていたチャンバがPOレーザチャンバ310の位置へ移動させてもよい。
次に、ステップS518において、MOレーザチャンバ210として使用していたものをPOレーザチャンバ310として使用するため、チャンバの移動が行われたか否かを判断してもよい。チャンバの移動が行われたものと判断された場合には、ステップS522に移行してもよい。一方、チャンバの移動が行われていないものと判断された場合には、ステップS506に移行してもよい。
次に、ステップS522において、制御部230は、MOレーザチャンバ210のウインド210b等の単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumと初期積算値Asum0の和をPOレーザチャンバ310のウインド310b等の単位面積当たりの吸収エネルギの初期積算値Asum0としてもよい。尚、この場合、MOレーザチャンバ210として使用していたものをPOレーザチャンバ310として使用するためチャンバを移動しているため、MOレーザチャンバ210であったものとPOレーザチャンバ310となったものとは同一である。しかしながら、説明等の便宜上、これらにおける参照符号等は異なるものとして説明する。
次に、ステップS524において、制御部230は、パルスエネルギの積算値の初期化を行ってもよい。具体的には、図4に示される場合と同様に、ウインド310bの寿命が1光子吸収と2光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、パルスエネルギEsum1=0及びパルスエネルギEsum2=0の設定をしてもよい。また、図5に示される場合と同様に、ウインド310bの寿命が1光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギEsum1=0の設定をしてもよい。また、図6に示される場合と同様に、ウインド310bの寿命が2光子吸収による影響が支配的である場合には、パルスエネルギEsum2=0の設定をしてもよい。
次に、ステップS526において、制御部230は、POレーザチャンバ310内における電極311aと電極311bとの間に電圧を印加し、レーザ発振したか否かを判断してもよい。レーザ発振したものと判断された場合には、ステップS528に移行してもよい。一方、レーザ発振していないものと判断された場合には、再び、ステップS526を行ってもよい。このレーザ発振したか否かの判断は、例えば、スイッチ313aにトリガ信号が送信されたか否かにより、または、レーザ光がPOエネルギモニタユニット317において検出されたか否かにより判断してもよい。
次に、ステップS528において、光センサ317cにより、POレーザチャンバ310より出射されたレーザ光のうち、ビームスプリッタ317aにより分離されたレーザ光のエネルギを測定し、測定されたエネルギよりパルスエネルギEpoを算出してもよい。光センサ317cにおいて測定されたレーザ光のエネルギの値は、光センサ317cより制御部230に送信してもよい。
次に、ステップS530において、制御部230は、ステップS528において得られたレーザ光のパルスエネルギEpoをパルスエネルギEに置き換えてもよい。
次に、ステップS532において、ステップS530で得られたパルスエネルギEに基づき、ウインド310bにおける単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumを算出してもよい。具体的には、ウインド310bの寿命が1光子吸収と2光子吸収の双方が影響を及ぼす場合には、図4に示されるステップS110〜ステップS114と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド310bの寿命が1光子吸収による影響が支配的である場合には、図5に示されるステップS210及びステップS212と同様の工程を行ってもよい。また、ウインド310bの寿命が2光子吸収による影響が支配的である場合には、図6に示されるステップS310及びステップS312と同様の工程を行ってもよい。
次に、ステップS534において、制御部230は、単位面積当たりの吸収エネルギの積算値Asumと初期積算値Asum0の和が、PO300における光学素子の寿命積算値Asumlifepoを超えているか否かを判断してもよい。Asum+Asum0が、Asumlifepoを超えているものと判断された場合には、ステップS536に移行してもよい。一方、Asum+Asum0が、Asumlifepoを超えてはいないものと判断された場合には、ステップS526に移行してもよい。
次に、ステップS536において、制御部230は、ウインド310bが寿命となったためPOレーザチャンバ310が寿命となった旨を図示されていない外部装置等に通報してもよい。また、外部装置への通報に代えてレーザ装置の図示されていない操作パネル等に表示してもよい。
次に、ステップS538において、制御部230は、ウインド310bを交換したか否かを判断してもよい。ウインド310bを交換したものと判断された場合には、この光学素子の寿命の推定方法のフローチャートは終了してもよい。一方、光学素子を交換していないものと判断された場合には、ステップS526に移行してもよい。
また、上記においては、MOレーザチャンバ210として使用していたものをPOレーザチャンバ310として使用する場合について説明したが、POレーザチャンバ310として使用していたものをMOレーザチャンバ210として使用するため移動してもよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
本国際出願は、2012年9月7日に出願された日本国特許出願2012−197697号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願2012−197697号の全内容を本国際出願に援用する。
10 レーザチャンバ
10a ウインド
10b ウインド
10ba 透明基板
10bb 反射防止膜
10bc 反射防止膜
11a 電極
11b 電極
12 充電器
13 パルスパワーモジュール(PPM)
13a スイッチ
14 狭帯域化モジュール(LNM)
14a プリズム
14b グレーティング
15 出力結合ミラー
15a 透明基板
15b 部分反射膜
15c 反射防止膜
17 エネルギモニタユニット
17a ビームスプリッタ
17b 集光レンズ
17c 光センサ
30 制御部
31 記憶部

Claims (10)

  1. レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、
    前記レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、
    前記一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、
    前記レーザ光の光路に設置される光学素子と、
    前記レーザ光のパルスエネルギに基づき、前記光学素子における吸収エネルギ積算値を算出し、前記吸収エネルギ積算値が、前記光学素子の寿命積算値を超えているか否かを判断する制御部と、
    を備えるレーザ装置。
  2. 前記吸収エネルギ積算値は、前記パルスエネルギの値が積算された積算値と、前記パルスエネルギの値の2乗が積算された積算値との和に基づき算出される請求項1に記載のレーザ装置。
  3. 前記吸収エネルギ積算値は、前記パルスエネルギの値が積算された積算値に基づき算出される請求項1に記載のレーザ装置。
  4. 前記吸収エネルギ積算値は、前記パルスエネルギの値の2乗が積算された積算値に基づき算出される請求項1に記載のレーザ装置。
  5. レーザゲイン媒質が入れられているレーザチャンバと、
    前記レーザチャンバ内に設けられている一対の電極と、
    前記一対の電極間に放電を生じさせることにより出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定するエネルギ検出器と、
    前記レーザ光の光路に設置される光学素子と、
    前記レーザ光のパルスエネルギに基づき、前記光学素子について、前記パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出し、前記算出された前記寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出し、前記寿命指標値が1を超えているか否かを判断する制御部と、
    を備えるレーザ装置。
  6. レーザゲイン媒質を励起するための一対の電極間に電圧を印加し放電させてレーザ光を出射させ、前記出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定する工程と、
    前記レーザ光のパルスエネルギに基づき、前記レーザ光の光路に存在している光学素子における吸収エネルギ積算値を算出する工程と、
    前記吸収エネルギ積算値が、前記光学素子の寿命積算値を超えているか否かを判断する工程と、
    を含むレーザ装置の制御方法。
  7. 前記光学素子の吸収エネルギ積算値は、前記パルスエネルギの値が積算された積算値と、前記パルスエネルギの値の2乗が積算された積算値との和に基づき算出される請求項6に記載のレーザ装置の制御方法。
  8. 前記吸収エネルギ積算値は、前記パルスエネルギの値が積算された積算値に基づき算出される請求項6に記載のレーザ装置の制御方法。
  9. 前記吸収エネルギ積算値は、前記パルスエネルギの値の2乗が積算された積算値に基づき算出される請求項6に記載のレーザ装置の制御方法。
  10. レーザゲイン媒質を励起するための一対の電極間に電圧を印加し放電させてレーザ光を出射させ、前記出射されたレーザ光のパルスエネルギを測定する工程と、
    前記レーザ光のパルスエネルギに基づき、前記レーザ光の光路に存在している光学素子について、前記パルスエネルギのレーザパルスにおける寿命ショット数を算出する工程と、
    前記算出された前記寿命ショット数の逆数の値を積算することにより、寿命指標値を算出する工程と、
    前記寿命指標値が1を超えているか否かを判断する工程と、
    を含むレーザ装置の制御方法。
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