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
Description
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
1.1 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。
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。
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。
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。
A≒a・F+b・F2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
Asum≒Σ(a・Fi+b・Fi 2)
≒(a/So)ΣPi+(b/So2)ΣPi 2・・・・(2)
Asum=Σ(a・Fi+b・Fi 2)
=(a/So)ΣPi+(b/So2)ΣPi 2・・・・(3)
Asum≒(a/So)ΣPi・・・・・・・・・・・・・・・(4)
Asum=(a/So)ΣPi・・・・・・・・・・・・・・・(5)
Asum≒(b/So2)ΣPi 2・・・・・・・・・・・・・・(6)
Asum=(b/So2)ΣPi 2・・・・・・・・・・・・・・(7)
Asumlife<Asum・・・・・・・・・・・・・・(8)
β・Asumlife<Asum・・・・・・・・・・・・(9)
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。
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。
Poc=(1/T)・E・・・・・・・・・・・・・・・・(10)
Pi=G・Ei=Ei/T・・・・・・・・・・・・・・・・・・(11)
Asum=(a・G/So)ΣEi+(b・G2/So2)・ΣEi 2・・・(12)
Asum=(a・G/So)ΣEi・・・・・・・・・・・・・(13)
Asum=(b・G2/So2)ΣEi 2・・・・・・・・・・・(14)
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。
Pw=Poc+R・Poc
=(1+R)・Poc
={(1+R)/T}・E・・・・・・・・・・・・・・(15)
Pi=G・Ei={(1+R)/T}・Ei・・・・・・・・・・(16)
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。
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。
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。
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。
L=Σ1/f(Ei)・・・・・・・・・・・・・・・・・(17)
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。
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。
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。
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、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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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