CN113169507A - 激光系统和电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的一个观点的激光系统在固体激光装置与准分子放大器之间的光路上配置有随机相位板。随机相位板周期地排列有作为凹凸图案的最小单位区域的规定形状的单元，以单元的单位随机地配置凹部或凸部的区域。在将入射到准分子放大器的激光的射束行进方向设为Z方向、将放电方向设为V方向、将与V方向和Z方向正交的方向设为H方向、将随机相位板的与V方向对应的面内方向设为第1方向、将随机相位板的与H方向对应的面内方向设为第2方向、将单元的第1方向的长度设为d1、将单元的第2方向的长度设为d2的情况下，单元的由d2/d1定义的纵横比为1.2以上。

Description

激光系统和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及激光系统和电子器件的制造方法。
背景技术
随着半导体集成电路的微细化和高集成化，在半导体曝光装置中要求分辨率的提高。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。因此，从曝光用光源输出的光的短波长化得以发展。在曝光用光源中代替现有的汞灯而使用气体激光装置。当前，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长为248nm的紫外线的KrF准分子激光装置、以及输出波长为193nm的紫外线的ArF准分子激光装置。
作为当前的曝光技术，如下的液浸曝光已经实用化：利用液体充满曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙，通过改变该间隙的折射率，使曝光用光源的外观的波长变短。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源进行液浸曝光的情况下，对晶片照射等价的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被称为ArF液浸光刻。
KrF、ArF准分子激光装置的自然振荡的谱线宽度较宽，大约为350～400pm，因此，通过曝光装置侧的投影透镜缩小地投影到晶片上的激光(紫外线光)产生色差，分辨率降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。谱线宽度也被称为谱宽度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内设置具有窄带化元件的窄带化部(Line Narrow Module)，通过该窄带化部实现谱宽度的窄带化。另外，窄带化元件也可以是标准具或光栅等。将这种谱宽度被窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-192849号公报
专利文献2：日本特开2013-141029号公报
专利文献3：日本特开昭61-243403号公报
专利文献4：日本特开2008-140980号公报
发明内容
本公开的一个观点的激光系统具有：固体激光装置，其输出激光；准分子放大器，其包含隔着供激光通过的放电空间而对置配置的一对放电电极，对激光进行放大；以及随机相位板，其被配置于固体激光装置与准分子放大器之间的光路上，随机相位板周期地排列有规定形状的单元，以单元的单位随机地配置凹部或凸部的区域，单元是对激光赋予相位差的凹凸图案的最小单位区域，在将入射到准分子放大器的激光的行进方向设为Z方向、将一对放电电极的放电方向设为V方向、将与V方向和Z方向正交的方向设为H方向、将随机相位板的与入射到准分子放大器的激光的射束截面的V方向对应的面内方向设为第1方向、将随机相位板的与射束截面的H方向对应的面内方向设为第2方向、将单元的第1方向的长度设为d1、将单元的第2方向的长度设为d2的情况下，单元的由d2/d1定义的纵横比为1.2以上。
本公开的另一个观点的电子器件的制造方法通过激光系统生成准分子激光，将准分子激光输出到曝光装置，在曝光装置内在感光基板上曝光准分子激光，以制造电子器件，激光系统具有：固体激光装置，其输出激光；准分子放大器，其包含隔着供激光通过的放电空间而对置配置的一对放电电极，对激光进行放大；以及随机相位板，其被配置于固体激光装置与准分子放大器之间的光路上，随机相位板周期地排列有规定形状的单元，以单元的单位随机地配置凹部或凸部的区域，该单元是对激光赋予相位差的凹凸图案的最小单位区域，在将入射到准分子放大器的激光的行进方向设为Z方向、将一对放电电极的放电方向设为V方向、将与V方向和Z方向正交的方向设为H方向、将随机相位板的与入射到准分子放大器的激光的射束截面的V方向对应的面内方向设为第1方向、将随机相位板的与射束截面的H方向对应的面内方向设为第2方向、将单元的第1方向的长度设为d1、将单元的第2方向的长度设为d2的情况下，单元的由d2/d1定义的纵横比为1.2以上。
附图说明
下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1是示出随机相位板中的单元的例子的图。
图2是概略地示出激光系统的结构例的图。
图3是概略地示出实施方式1的激光系统的结构的图。
图4是示意地示出随机相位板的一例的主视图。
图5是示意地示出随机相位板的功能的说明图。
图6是针对现行的准分子激光装置和各种混合激光装置总结了各自的射束轮廓和射束发散的示意图的图表。
图7是示意地示出随机相位板的另一例的主视图。
图8是概略地示出实施方式2的激光系统的结构的图。
图9是概略地示出实施方式3的激光系统的结构的图。
图10是概略地示出实施方式4的激光系统的结构的图。
图11是概略地示出曝光装置的结构例的图。
具体实施方式
-目录-
1.用语的说明
2.激光系统的概要
2.1结构
2.2动作
3.课题
4.实施方式1
4.1结构
4.1.1随机相位板的例1
4.2动作
4.3作用/效果
4.4随机相位板的另一例
4.4.1随机相位板的例2
4.4.2关于单元形状
5.实施方式2
5.1结构
5.2动作
5.3作用/效果
6.实施方式3
6.1结构
6.2动作
6.3作用/效果
7.实施方式4
7.1结构
7.2动作
7.3作用/效果
8.电子器件的制造方法
9.其他
下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.用语的说明
如下定义本说明书中使用的用语。
“混合激光装置”是指如下的装置：在具有振荡级(主振荡器)和放大级(放大装置)的2级激光装置中，在振荡级具有固体激光装置，在放大级具有准分子激光装置。“准分子放大器”是指放大级使用的准分子激光装置。
在本说明书中，将激光的行进方向定义为“Z方向”。与Z方向垂直的一个方向被定义为“H方向”，与H方向和Z方向垂直的方向被定义为“V方向”。例如，能够将入射到准分子放大器的激光的行进方向设为Z方向，将准分子放大器中一对放电电极对置的方向即放电方向设为V方向。
与随机相位板有关的“单元”是指作为对光赋予相位差的凹凸图案的凹部区域或凸部区域的规定形状的最小单位区域。在随机相位板的元件面周期地排列有多个单元。这里的“周期地”是指在空间上以特定的反复图案规则地并列。即，随机相位板的元件面被划分成多个单元，各单元构成为凹部或凸部的区域。在随机相位板的元件面，以单元的单位在空间上随机地配置有凹部或凸部的区域。
关于单元的形状，如下定义“纵横比”。即，在与随机相位板的元件面平行的面内确定第1方向和与第1方向正交的第2方向，在将单元的第1方向的长度设为d1、将单元的第2方向的长度设为d2的情况下，将d2/d1定义为纵横比。
图1中示出六边形的单元的例子。在图1中，纵向是第1方向，横向是第2方向。单元的第1方向长度d1是相对于单元的外形线的与第2方向平行的第1外切平行线的线间隔。单元的第2方向长度d2是与第1方向平行的第2外切平行线相对于单元的外形线的线间隔。
第1方向由与准分子放大器的放电方向(V方向)之间的关系来确定。第1方向是与V方向对应的方向，第2方向是与H方向对应的方向。“对应的方向”是指在光路上的不同位置处的各个射束截面中相对而言为相同方向。例如，当在随机相位板与准分子放大器之间的光路上存在改变激光的行进方向的镜等的情况下，随机相位板中的第1方向和准分子放大器的放电方向有时可能指不同的方向。但是，理解为从随机相位板出射的激光的射束截面中的第1方向和入射到准分子放大器的激光的射束截面中的V方向相对而言为相同方向。
当在随机相位板与准分子放大器之间的光路上不存在改变激光的行进方向的镜等、维持从随机相位板出射的激光的射束截面中的第1方向而入射到准分子放大器的情况下，第1方向可以与V方向平行。
在本说明书中的“平行”这样的用语中可以包含技术意义上能够视为与实质上平行相同的范围的大致平行的概念。此外，在本说明书中的“垂直”或“正交”这样的用语中可以包含技术意义上能够视为与实质上垂直或实质上正交相同的范围的大致垂直或大致正交的概念。
2.激光系统的概要
2.1结构
图2是概略地示出激光系统1的结构例的图。激光系统1是包含固体激光装置10和准分子放大器12的混合激光装置。固体激光装置10是输出波长大约为193.4nm的紫外线的脉冲激光作为种子光SL的紫外线固体激光装置。固体激光装置10例如可以构成为包含半导体激光器、半导体放大器、光纤放大器、使用非线性晶体的波长转换系统。
固体激光装置10被配置成，使得被输出的波长大约为193.4nm的种子光SL入射到准分子放大器12。另外，也可以在固体激光装置10与准分子放大器12之间的光路上配置未图示的高反射镜等光学元件。
准分子放大器12包含腔14、凸面柱面镜16和凹面柱面镜18。在腔14中封入有ArF激光气体，该ArF激光气体例如包含作为稀有气体的Ar气体、作为卤素气体的F2气体、作为缓冲气体的Ne气体。
一对放电电极21、22以隔着放电空间24在V方向上彼此对置的方式被配置于腔14中。V方向是与图2中的纸面的上下方向(纵向)平行的方向。V方向相当于放电方向。在腔14外配置有省略图示的高电压脉冲电源。高电压脉冲电源与被配置于腔14内的一对放电电极21、22电连接。
腔14包含透过波长为193.4nm附近的激光的窗口25、26。窗口25是使从固体激光装置10输出的种子光SL最初入射到腔14内的入射窗。窗口26是使对种子光SL进行放大而得到的放大激光AL从腔14最终出射的出射窗。放大激光AL从窗口26向与V方向交叉的Z方向出射。Z方向是与图2中的纸面的左右方向(横向)平行的方向。
窗口25、26被配置成，相对于基于一对放电电极21、22的放电面倾斜。这里，放电面是与图2中的纸面平行的面(V-Z面)。
在凸面柱面镜16的凸反射面和凹面柱面镜18的凹反射面分别涂敷有高反射膜，该高反射膜使波长大约为193.4nm的光高反射。凸面柱面镜16和凹面柱面镜18被配置成，使从固体激光装置10输出的193.4nm的种子光SL在放电空间24内通过3次(通过3次放电空间24)。由此，种子光SL在放电方向上被进行射束放大，在放电空间24内被放大。
2.2动作
从固体激光装置10输出的波长大约为193.4nm的种子光SL通过比凹面柱面镜18的下端部更靠下侧的位置，并且，以与放电电极21、22的长度轴平行地行进的方式入射到放电空间24。放电电极21、22的“长度轴”是放电电极21、22的长度方向的轴，可以是图2中的Z方向。
在放电空间24中与放电电极21、22的长度轴平行地行进的种子光SL被放大，入射到凸面柱面镜16。在凸面柱面镜16高反射后的种子光SL的射束在放电方向上被放大，并且通过放电空间24，由此进一步被放大，入射到凹面柱面镜18。
入射到凹面柱面镜18的种子光SL在凹面柱面镜18高反射，相对于放电电极21、22的长度轴被准直，再次通过放电空间24，进一步被放大。由凹面柱面镜18准直且放大后的放大激光AL通过比凸面柱面镜16的上端部更靠上侧的位置，从激光系统1出射。从激光系统1出射的放大激光AL入射到图2中未示出的曝光装置。
3.课题
在现行的典型的曝光装置用激光装置中，在振荡级(主振荡器)和放大级(放大装置)中分别使用将准分子激光气体作为激光介质的气体激光装置。但是，放电激励式的准分子激光装置与固体激光装置相比，在其特性上，射束质量较低，射束发散(射束扩展角)的纵向和横向的比例大幅不同。这里所说的纵向是放电方向，横向是与放电方向正交、且与激光的行进方向正交的方向。将纵向称为V方向，将横向称为H方向。
与此相对，图2所示的激光系统1利用准分子放大器12直接放大从与放电激励式相比为高相干性的固体激光装置10输出的种子光SL，因此，得到射束质量高、即射束发散(射束扩展角)小的放大激光AL。
在考虑代替放电激励式的现行的准分子激光装置而在曝光装置中连接使用图2这种结构的混合激光装置的情况下，现行的准分子激光装置的射束发散和混合激光系统的射束发散不同，因此，可能产生以下这种课题1-2。
[课题1]在曝光装置中引起光路的渐晕，对生产量等造成不良影响。
[课题2]从激光系统1输出的放大激光AL的射束特性和从现行的准分子激光装置输出的激光的射束特性不同，因此，可能引起在曝光装置内进行不必要的会聚等而对光学元件造成损伤等问题。
4.实施方式1
4.1结构
图3是概略地示出实施方式1的激光系统1A的结构的图。对与图2所示的激光系统1的不同之处进行说明。图3所示的实施方式1的激光系统1A在固体激光装置10与准分子放大器12之间的光路上配置有随机相位板30和凸透镜40。
随机相位板30是透过型的光学元件，构成为在透光性基板的单侧面随机地二维配置有相位差成为π弧度(1/2波长)的规定形状的微小单元。即，随机相位板30被涂敷有将单元设为最小单位的膜，构成为在透光性基板的面内随机地二维配置有基于该膜的凹凸。
在随机相位板30中，将从固体激光装置10输出的激光(种子光SL)入射的一侧的面称为“第1面”，将透过随机相位板30后的光出射的一侧的面称为“第2面”。在本例的随机相位板30的第2面形成有凹凸图案，该凹凸图案是在空间上随机地二维配置有将规定形状的微小单元设为最小单位的凹部和凸部而得到的。另外，凹凸图案也可以被形成于随机相位板30的第1面。
凸透镜40被配置于随机相位板30与准分子放大器12之间的光路上。凸透镜40被配置成，使得透过随机相位板30后的射束入射到凸透镜40。凸透镜40使透过随机相位板30后的射束会聚而入射到准分子放大器12。凸透镜40是本公开中的“聚光光学系统”的一例。也可以代替凸透镜40而配置聚光镜。
图3所示的准分子放大器12是本公开中的“三通放大器”的一例。凸面柱面镜16是本公开中的“第1镜”和“凸面镜”的一例。凹面柱面镜18是本公开中的“第2镜”的一例。
4.1.1随机相位板的例1
图4是示意地示出随机相位板30的一例的主视图。图4包含放大被设置于随机相位板30的第2面的凹凸图案的一部分而示意地示出的局部示意放大图。图4中示出单元32的形状为六边形的情况下的例子。在实施方式1的激光系统1A的情况下，随机相位板30的纵向和准分子放大器12的纵向(V方向)一致。
在随机相位板30的元件面，在H方向和V方向的各方向上分别周期地排列有多个单元32。这里所说的单元32的排列是作为在制作随机相位板30时指定的设计上的区域划分而设定的，周期地排列的多个单元32分别构成为用于对光赋予相位差的凹部32A或凸部32B的区域，以单元32的单位在元件面内在空间上随机地配置有凹部32A和凸部32B。
随机相位板30能够以单元32的单位将入射的射束分割成微小射束。关于随机相位板30，以透过凹部32A后的微小射束与透过凸部32B后的微小射束的相位差例如成为π弧度的方式设计凹部32A和凸部32B的阶梯差。
作为对被分割的微小射束赋予相位差的凹凸图案的最小单位区域的单元32具有H方向的长度dh比V方向的长度dv长的所谓横长的区域形状，由dh/dv定义的纵横比为1.2以上。另外，“1.2”这样的值是比正六边形的纵横比大的值。单元32的纵横比的优选数值范围为1.2以上且5.0以下，更加优选为2.0以上且3.0以下。
此外，关于单元32的大小，优选范围例如是单元32的长度方向(H方向)的长度dh为20μm以上且500μm以下。另外，单元32的H方向的长度dh可以理解为单元32的周期排列中的H方向上的单元32的排列间隔。此外，单元32的V方向的长度dv可以理解为V方向上的单元32的排列间隔。
如图4所示，随机相位板30以使单元32的长度轴朝向H方向、使短边轴朝向V方向的姿态被配置于光路上。即，随机相位板30以使元件面中的凹凸图案较细的方向朝向V方向、使凹凸图案较粗的方向朝向H方向的姿态被配置于光路上。
例如如图5所示，随机相位板30具有在透光性基板34的表面配置有膜36的构造，配置有膜36的单元32的区域构成为凸部32B，未配置膜36的单元32的区域构成为凹部32A。
透光性基板34的材质例如是合成石英、水晶和氟化钙中的至少一方。膜36的材质例如是SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、Na5Al3F14、GdF2、GdF3、LaF3、LaF2、NdF3、DyF3、和YF3中的至少一方。
另外，不限于通过有无膜36来构成凸部32B和凹部32A的形式，也可以设为以单元32的单位使膜厚不同而构成凸部32B和凹部32A的形式。
图4所示的与随机相位板30的元件面(H-V面)平行的面内方向是本公开中的“随机相位板的面内方向”的一例。此外，图4所示的V方向的长度dv是本公开中的“第1方向的长度d1”的一例，H方向的长度dh是本公开中的“第2方向的长度d2”的一例。
4.2动作
图5是示意地示出随机相位板30的功能的说明图。图示了如下状况：激光从图5的下侧入射到随机相位板30，透过随机相位板30后的激光朝向图5的上侧出射。
入射到随机相位板30的激光的波面WS1的相位一致。另外，在图5中，利用直线表示波面WS1的相位一致。
随机相位板30根据凹部32A和凸部32B各自的区域的形状将入射到第1面的激光分割成多个射束。而且，随机相位板30对透过凹部32A后的微小射束与透过凸部32B后的微小射束之间赋予相位差π。在将透过凹部32A后的微小射束的相位设为“0相位”、将透过凸部32B后的微小射束的相位设为“π相位”时，在透过随机相位板30后的射束中，这2种相位的光重合而行进。
因此，从随机相位板30出射的激光的波面WS2由于凹部32A和凸部32B的凹凸图案而在空间上随机地产生相位差。在图5中，反映了随机相位板30的凹凸图案的形状的相位差图案的状况表示为波面WS2。
透过凹部32A的微小射束和透过凸部32B的微小射束分别作为衍射光行进，该衍射光具有与凹部32A或凸部32B的区域的大小对应的衍射角。
凹部32A或凸部32B的大小越小，则衍射角越大。随机相位板30的单元32的纵横比为1.2以上，因此，在纵向(V方向)和横向(H方向)，衍射角变化。即，纵向的衍射角比横向的衍射角大。
通过使用这种随机相位板30，能够变更入射到准分子放大器12的激光(种子光SL)的射束发散的纵横比。
此外，透过随机相位板30后的激光射束中的“0相位”的微小射束和“π相位”的微小射束不干涉，因此，基于凸透镜40的聚光点处的射束截面上的光强度的分布不是高斯分布，而接近平顶分布。
其结果，能够使入射到准分子放大器12的激光的射束质量接近现行的准分子激光装置的射束质量。
图6是针对现行的准分子激光装置和各种混合激光装置总结了各自的射束轮廓和射束发散的示意图的图表。
这里，为了进行比较，示出现行的准分子激光装置、不具有随机相位板的混合激光装置、具有单元的纵横比相等的随机相位板的混合激光装置、以及具有单元的纵横比不同的随机相位板的混合激光装置这4种装置。
“不具有随机相位板的混合激光装置”是指图1中说明的激光系统1这样的结构。“单元的纵横比相等的随机相位板”是指单元的纵横比为1.0的随机相位板。“单元的纵横比不同的随机相位板”是指如图4和图5中例示的那样单元的纵横比为1.2以上的随机相位板。实施方式1的激光系统1A的射束轮廓和射束发散被分类为图6的最下段所示的“混合激光装置(具有单元的纵横比不同的随机相位板)”的射束轮廓和射束发散。
另外，图6所示的各装置的射束轮廓和射束发散可以理解为由准分子放大器放大后的激光的射束轮廓和射束发散，也可以理解为入射到准分子放大器的激光(放大前的种子光)的射束轮廓和射束发散。
现行的准分子激光装置的射束轮廓为平顶分布，关于射束发散，V方向比H方向大。不具有随机相位板的混合激光装置的射束轮廓为高斯分布，关于射束发散，H方向和V方向均较小，是各向同性的。
具有单元的纵横比相等的随机相位板的混合激光装置的射束轮廓成为平顶分布，关于射束发散，与不具有随机相位板的情况相比，H方向和V方向均增大，但是，纵横比不变，是各向同性的。
实施方式1的激光系统1A那样具有单元的纵横比不同的随机相位板的混合激光装置的射束轮廓成为平顶分布，关于射束发散，与不具有随机相位板的情况相比，H方向和V方向均增大，并且，V方向比H方向大。即，通过使用单元的纵横比不同的随机相位板，能够实现接近现行的准分子激光装置的射束轮廓和射束发散。
能够与设为目标的射束轮廓和射束发散对应地，设计随机相位板30的单元32的形状。即，通过变更随机相位板30的单元32的形状，能够实现期望的射束轮廓和射束发散。
此外，通过在随机相位板30与准分子放大器12之间配置凸透镜40，激光适当地在三通放大器内传播。
4.3作用/效果
根据实施方式1的激光系统1A，随机相位板30的衍射角在V方向和H方向上不同，因此，能够变更射束发散的纵横比。由此，能够生成与由现行的准分子激光装置生成的准分子激光的射束特性接近的射束特性的准分子激光。
4.4随机相位板的另一例
4.4.1随机相位板的例2
图7是示意地示出随机相位板30的另一例的主视图。图7中示出单元32的形状为四边形的情况下的例子。也可以代替图4中说明的随机相位板30而应用图7所示的随机相位板30。在图7中，对与图4的结构相同或相似的要素标注相同的参照标号并省略其说明。
如图7所示，单元32的形状也可以是H方向的长度为dh、V方向的长度为dv的长方形。图7的例子中的单元32的纵横比(dh/dv)的优选范围和单元32的大小的优选范围与图4的例子相同。
4.4.2关于单元形状
随机相位板30的单元形状不限于图4中例示的六边形和图7中例示的四边形，可以是各种形状。单元形状可以是纵横比为1.2以上的多边形。单元形状可以是能够利用单一种类的图形没有间隙地填充平面的可平面填充的各种形状。
5.实施方式2
5.1结构
图8是概略地示出实施方式2的激光系统1B的结构的图。在实施方式2中，将实施方式1的准分子放大器12的部分的结构从放大三通放大器变更为法布里佩洛型(谐振器型)放大器。
图8所示的激光系统1B具有作为法布里佩洛型放大器的准分子放大器12B。准分子放大器12B具有后镜52、输出耦合镜54和腔14，在后镜52与输出耦合镜54之间配置有腔14。
后镜52和输出耦合镜54分别是使激光的一部分反射、且使一部分透过的部分反射镜。优选后镜52的反射率比输出耦合镜54的反射率高。后镜52的反射率例如为80％～90％的范围。通过后镜52和输出耦合镜54构成光谐振器。准分子放大器12B是本公开中的“法布里佩洛型谐振器”的一例。
5.2动作
从固体激光装置10输出的波长大约为193.4nm的种子光SL经由随机相位板30和凸透镜40入射到准分子放大器12B。通过随机相位板30变更射束轮廓和射束发散这点与实施方式1相同。
通过后镜52后的种子光SL经由窗口25入射到放电空间24。通过由输出耦合镜54和后镜52构成的光谐振器对种子光SL进行放大，被放大的放大激光AL从输出耦合镜54出射。从输出耦合镜54出射的放大激光AL入射到图8中未示出的曝光装置。
5.3作用/效果
在实施方式2的激光系统1B中，也得到与实施方式1相同的作用效果。即，随机相位板30的衍射角在V方向和H方向上不同，因此，能够变更射束发散的纵横比。由此，能够接近现行的准分子激光的射束特性。
6.实施方式3
6.1结构
图9是概略地示出实施方式3的激光系统1C的结构的图。在实施方式3中，将实施方式1的准分子放大器12的部分的结构从放大三通放大器变更为环形谐振器型放大器。
图9所示的激光系统1C具有作为环形谐振器型放大器的准分子放大器12C。准分子放大器12C包含腔14、一对放电电极21、22、高反射镜61、62、63和输出耦合镜64。输出耦合镜64是使激光的一部分透过、且使一部分反射的部分反射镜。
一对放电电极21、22在与图9的纸面垂直的方向上隔开间隔且彼此对置地配置。
通过输出耦合镜64和高反射镜61、62、63构成环型谐振器。在实施方式3的激光系统1C中，固体激光装置10的未图示的输出耦合器的射束成像位置位于输出耦合镜64的位置附近，图3中说明的凸透镜40成为不需要的结构。
6.2动作
从固体激光装置10输出的种子光SL经由随机相位板30入射到准分子放大器12B的输出耦合镜64。通过随机相位板30变更射束轮廓和射束发散这点与实施方式1相同。
入射到输出耦合镜64的种子光SL的一部分透过输出耦合镜64，由高反射镜61反射。在高反射镜61反射后的种子光SL透过窗口25，朝向一对放电电极21、22之间的放电空间24行进。
在种子光SL存在于放电空间24内时，进行使放电空间24产生放电的控制，由此，种子光SL被放大。被放大的激光经由窗口26从腔14出射。从窗口26出射的激光由高反射镜62和63高反射，再次经由窗口26向腔14内的放电空间24行进而被放大。这样被放大的激光经由窗口25从腔14出射。从窗口25出射的放大激光入射到输出耦合镜64。入射到输出耦合镜64的放大激光的一部分透过输出耦合镜64，作为放大激光AL从准分子放大器12C出射。此外，入射到输出耦合镜64的放大激光的另一部分在输出耦合镜64反射，作为反馈光再次返回到环形光谐振器中。
6.3作用/效果
在实施方式3的激光系统1C中，也得到与实施方式1相同的作用效果。
7.实施方式4
7.1结构
图10概略地示出实施方式4的激光系统1D的结构。实施方式4的激光系统1D是将图3所示的准分子放大器12部分的凸面柱面镜16变更为凹面柱面镜17而得到的。其他结构与图3中说明的激光系统1A相同。
凹面柱面镜17是本公开中的“第1镜”和“凹面镜”的一例。
7.2动作
根据随机相位板30的单元32的大小，射束的扩展有时非常大，为了调整该扩展而使用凹面柱面镜17。
7.3作用/效果
根据实施方式4的激光系统1D，通过凹面柱面镜17调整射束的扩展，能够使射束适当地通过准分子放大器12部分的光学系统。
8.电子器件的制造方法
图11是概略地示出曝光装置120的结构例的图。在图11中，曝光装置120包含照明光学系统124和投影光学系统125。照明光学系统124通过从激光系统1入射的激光对掩模版台RT的掩模版图案进行照明。投影光学系统125对透过掩模版的激光进行缩小投影，使其在被配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件是被涂布了光刻胶的半导体晶片等感光基板。曝光装置120使掩模版台RT和工件台WT同步地平行移动，由此在工件上曝光反映了掩模版图案的激光。通过以上这种曝光工序在半导体晶片上转印器件图案，由此，能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。激光系统1可以是各实施方式中说明的激光系统1A、1B、1C、1D等。
9.其他
上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外，本领域技术人员还明白组合本公开的实施方式进行使用。
只要没有明确记载，则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”或“所包含”这样的用语应该解释为“不限于记载为所包含的部分”。“具有”这样的用语应该解释为“不限于记载为所具有的部分”。此外，不定冠词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (19)

1.一种激光系统，其具有：
固体激光装置，其输出激光；
准分子放大器，其包含隔着供所述激光通过的放电空间而对置配置的一对放电电极，对所述激光进行放大；以及
随机相位板，其被配置于所述固体激光装置与所述准分子放大器之间的光路上，
所述随机相位板周期地排列有规定形状的单元，以所述单元的单位随机地配置凹部或凸部的区域，该单元是对所述激光赋予相位差的凹凸图案的最小单位区域，
在将入射到所述准分子放大器的所述激光的行进方向设为Z方向、将所述一对放电电极的放电方向设为V方向、将与所述V方向和所述Z方向正交的方向设为H方向、将所述随机相位板的与入射到所述准分子放大器的所述激光的射束截面的所述V方向对应的面内方向设为第1方向、将所述随机相位板的与所述射束截面的所述H方向对应的面内方向设为第2方向、将所述单元的所述第1方向的长度设为d1、将所述单元的所述第2方向的长度设为d2的情况下，
所述单元的由d2/d1定义的纵横比为1.2以上。
2.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述规定形状为多边形。
3.根据权利要求2所述的激光系统，其中，
所述规定形状为六边形。
4.根据权利要求2所述的激光系统，其中，
所述规定形状为四边形。
5.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述纵横比为1.2以上且5.0以下。
6.根据权利要求5所述的激光系统，其中，
所述纵横比为2.0以上且3.0以下。
7.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述d2为20μm以上且500μm以下。
8.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述准分子放大器是使所述激光3次通过所述放电空间而进行放大的三通放大器。
9.根据权利要求8所述的激光系统，其中，
所述准分子放大器包含隔着所述放电空间而彼此对置的第1镜和第2镜，
通过所述放电空间后的所述激光最初入射的所述第1镜是凸面镜。
10.根据权利要求8所述的激光系统，其中，
所述准分子放大器包含隔着所述放电空间而彼此对置的第1镜和第2镜，
通过所述放电空间后的所述激光最初入射的所述第1镜是凹面镜。
11.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述准分子放大器是法布里佩洛型谐振器。
12.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述准分子放大器是环型谐振器。
13.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
在所述随机相位板与所述准分子放大器之间的光路上具有聚光光学系统。
14.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述规定形状是可平面填充的形状，
所述随机相位板以所述单元的单位没有间隙地被划分区域，使得在所述第1方向和所述第2方向的各方向上周期地并列多个所述单元来对平面进行填充。
15.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述相位差是作为透过所述凹部的光与透过所述凸部的光的相位差而被赋予的，为π弧度。
16.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述随机相位板具有在透光性基板的表面配置有膜的构造，
根据所述膜的厚度来赋予所述相位差。
17.根据权利要求16所述的激光系统，其中，
所述透光性基板的材质是合成石英、水晶和氟化钙中的至少一方。
18.根据权利要求16所述的激光系统，其中，
所述膜的材质是SiO 2、MgF 2、AlF 3、Na 3AlF 6、Na 5Al 3F 14、GdF 2、GdF 3、LaF 3、LaF2、NdF 3、DyF 3和YF 3中的至少一方。
19.一种电子器件的制造方法，其中，
通过激光系统生成准分子激光，
将所述准分子激光输出到曝光装置，
在所述曝光装置内在感光基板上曝光所述准分子激光，以制造电子器件，
所述激光系统具有：
固体激光装置，其输出激光；
准分子放大器，其包含隔着供所述激光通过的放电空间而对置配置的一对放电电极，对所述激光进行放大；以及
随机相位板，其被配置于所述固体激光装置与所述准分子放大器之间的光路上，
所述随机相位板周期地排列有规定形状的单元，以所述单元的单位随机地配置凹部或凸部的区域，该单元是对所述激光赋予相位差的凹凸图案的最小单位区域，
在将入射到所述准分子放大器的所述激光的行进方向设为Z方向、将所述一对放电电极的放电方向设为V方向、将与所述V方向和所述Z方向正交的方向设为H方向、将所述随机相位板的与入射到所述准分子放大器的所述激光的射束截面的所述V方向对应的面内方向设为第1方向、将所述随机相位板的与所述射束截面的所述H方向对应的面内方向设为第2方向、将所述单元的所述第1方向的长度设为d1、将所述单元的所述第2方向的长度设为d2的情况下，
所述单元的由d2/d1定义的纵横比为1.2以上。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06222300A (ja) * 1993-01-28 1994-08-12 Central Res Inst Of Electric Power Ind レーザービーム整形装置
US6442186B1 (en) * 1998-09-21 2002-08-27 Peter Vitruk Stable multi-fold telescopic laser resonator
JP2007078979A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Ricoh Co Ltd 光学素子および光学素子製造方法
JP2008186911A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Komatsu Ltd 露光装置用狭帯域レーザ装置
JP2015195216A (ja) * 2010-03-29 2015-11-05 ギガフォトン株式会社 極端紫外光生成装置および方法
WO2018138819A1 (ja) * 2017-01-26 2018-08-02 ギガフォトン株式会社 レーザシステム
WO2019012642A1 (ja) * 2017-07-13 2019-01-17 ギガフォトン株式会社 レーザシステム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002343737A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd レーザアニール方法とレーザアニール装置
JP2005109359A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Toshiba Corp レーザ装置及び液晶表示装置の製造方法
JP5740190B2 (ja) * 2011-03-28 2015-06-24 ギガフォトン株式会社 レーザシステムおよびレーザ生成方法
WO2017006418A1 (ja) * 2015-07-06 2017-01-12 ギガフォトン株式会社 増幅器、及びレーザシステム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06222300A (ja) * 1993-01-28 1994-08-12 Central Res Inst Of Electric Power Ind レーザービーム整形装置
US6442186B1 (en) * 1998-09-21 2002-08-27 Peter Vitruk Stable multi-fold telescopic laser resonator
JP2007078979A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Ricoh Co Ltd 光学素子および光学素子製造方法
JP2008186911A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Komatsu Ltd 露光装置用狭帯域レーザ装置
JP2015195216A (ja) * 2010-03-29 2015-11-05 ギガフォトン株式会社 極端紫外光生成装置および方法
WO2018138819A1 (ja) * 2017-01-26 2018-08-02 ギガフォトン株式会社 レーザシステム
WO2019012642A1 (ja) * 2017-07-13 2019-01-17 ギガフォトン株式会社 レーザシステム

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