JP2002033540A - Laser system - Google Patents
Laser systemInfo
- Publication number
- JP2002033540A JP2002033540A JP2001175915A JP2001175915A JP2002033540A JP 2002033540 A JP2002033540 A JP 2002033540A JP 2001175915 A JP2001175915 A JP 2001175915A JP 2001175915 A JP2001175915 A JP 2001175915A JP 2002033540 A JP2002033540 A JP 2002033540A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- envelope
- inert gas
- beam path
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ、特に約1
57nmの波長で放射する放電励起フッ素分子レーザを
使用するビーム送出システムに関するものである。本願
は米国特許第6,219,368B1の一部継続出願で
あって、この明細書が参考のために本願明細書に含まれ
ている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser,
The present invention relates to a beam delivery system using a discharge-excited fluorine molecular laser emitting at a wavelength of 57 nm. This application is a continuation-in-part of U.S. Pat. No. 6,219,368 B1, which is incorporated herein by reference.
【0002】[0002]
【従来技術】約157nmの波長で動作するフッ素分子
(F2)レーザは0.1マイクロメートル以下の分解能
を有するディープUV/真空UVマイクロリソグラフィ
用に良く選択される。この波長のレーザ放射は、一般に
使用し得るレーザ波長で通常透明な材料を用いるマイク
ロ加工用にも極めて有用である。2. Description of the Prior Art Molecular fluorine (F 2 ) lasers operating at a wavelength of about 157 nm are well selected for deep UV / vacuum UV microlithography with sub-0.1 micrometer resolution. Laser radiation of this wavelength is also very useful for micromachining using materials that are normally transparent at commonly available laser wavelengths.
【0003】200nm以下のレーザビームをターゲッ
トへエキストラキャビティで輸送する効率は大気中にお
ける強い吸収により悪化する。即ち、このようなレーザ
の200nm以下のレーザビームはレーザ出力カプラと
加工片との間のエキストラキャビティのビーム通路に沿
って所定の距離伝播し、このビーム通路に沿って位置す
る水分、酸素及び炭化水素のような光吸収物質種により
吸収損を受ける。例えば、F2レーザにより放出される
157nm放射に対する消光長(1/e)は周囲空気中で
1ミリメートル以下である。The efficiency of transporting a laser beam of 200 nm or less to a target in an extra cavity is deteriorated by strong absorption in the atmosphere. That is, the laser beam of 200 nm or less of such a laser propagates a predetermined distance along the beam path of the extra cavity between the laser output coupler and the work piece, and the water, oxygen, and carbon atoms located along the beam path. Absorbed by light absorbing species such as hydrogen. For example, the extinction length (1 / e) for the 157nm radiation emitted by the F 2 laser is 1 millimeter in ambient air.
【0004】200nm以下の波長で動作するレーザに
対しては高いイントラキャビティ損失も生じ、これは同
様に特に酸素及び水分による特性吸収のせいであるが、
ガス内及び全光学素子内における散乱のせいでもある。
短波長(200nm以下)は、吸収とともに、断面を散
乱する光子の波長依存性のために高い散乱損失を生ず
る。[0004] High intracavity losses also occur for lasers operating at wavelengths below 200 nm, which are likewise due to characteristic absorption, especially by oxygen and moisture.
It is also due to scattering in the gas and in all optical elements.
Short wavelengths (less than 200 nm), along with absorption, cause high scattering losses due to the wavelength dependence of photons scattered across the cross section.
【0005】KrFエキシマレーザにより放射される2
48nm光を使用する慣例のリソグラフィシステムに対
しては、これらの吸収及び散乱はあまり問題にならな
い。キャビティ及び大気内の酸素や水分のような種は、
200nm以下を強く吸収し、特にF2レーザに対して
は約157nmを極めて強く吸収するが、248nmで
は無視し得る吸収を示す。248nm光に対する周囲空
気中における消光長は実際上10メートル以上である。
また、ガス及び光学素子内における光子の散乱は248
nmではそれより短い波長の場合と比較して減少する。
更に、出力ビーム特性は248nmの長波長リソグラフ
ィの場合より157nmのような短波長リソグラフィ場
合の方が温度誘起変動に敏感であり、微小構造の製造に
大きな影響を与える。このように248nm光は小さな
散乱及び小さな吸収を示すため、KrFエキシマレーザ
はF2レーザと同レベルの問題を生じない。[0005] 2 emitted by a KrF excimer laser
For conventional lithography systems using 48 nm light, these absorptions and scatterings are less of a problem. Species such as oxygen and moisture in the cavity and atmosphere
It absorbs strongly below 200 nm, especially about 157 nm for the F 2 laser, but shows negligible absorption at 248 nm. The extinction length in ambient air for 248 nm light is practically 10 meters or more.
The scattering of photons in the gas and the optical element is 248.
At nm, it decreases as compared to the case of shorter wavelengths.
Furthermore, the output beam characteristics are more sensitive to temperature-induced fluctuations in the case of short wavelength lithography such as 157 nm than in the case of long wavelength lithography of 248 nm, and have a greater effect on the fabrication of microstructures. As described above, since the 248 nm light shows small scattering and small absorption, the KrF excimer laser does not cause the same problem as the F 2 laser.
【0006】F2レーザの157nm放射の吸収問題を
処理する一つの可能な解決方法は、ビーム通路をハウジ
ング又は外囲器で密封するとともに、ビーム通路を不活
性ガスでパージするものである。しかし、この技術では
ビーム外囲器から吸収物質種を除去するのに要するダウ
ンタイムを最小にするために、高い流量を使用するのが
代表的である。即ち、外囲器が周囲空気で満たされてい
る状態から出発すると、吸収物質種の分圧を適当なレベ
ルに低下させるのに許容し得ないほど長いパージ時間及
び高い流量が必要とされる。また、このパージング技術
は極めて清浄な不活性ガス、例えば1ppm以下の水分や
酸素のような吸収物質種を含有する不活性ガスで行なう
必要がある。この純度要件は市販の超高純度(UHP)
ガスを用いて満足させることができるがコストが増大す
る。全体として、このパージング法は費用がかかり、不
利である。One possible solution to the problem of absorbing the 157 nm radiation of an F 2 laser is to seal the beam path with a housing or envelope and purge the beam path with an inert gas. However, this technique typically employs high flow rates to minimize the downtime required to remove absorbing species from the beam envelope. That is, starting with the envelope being filled with ambient air, unacceptably long purge times and high flow rates are required to reduce the partial pressure of the absorbent species to a suitable level. Also, this purging technique needs to be performed with an extremely clean inert gas, for example, an inert gas containing 1 ppm or less of an absorbing substance such as moisture or oxygen. This purity requirement is based on commercially available ultra high purity (UHP)
Satisfaction can be achieved with gas but at the expense of cost. Overall, this purging method is expensive and disadvantageous.
【0007】他の解決方法はビーム通路を排気するもの
である。この場合には、かなり低い圧力の真空が必要と
され、高価なポンプシステムが必要とされる。例えば、
100ミリトル以下の圧力を達成するには超高真空(U
HV)ポンプ装置及びポンピング技術が必要とされる。
このような装置及び技術は気密外囲器と高ポンピング容
量を併用する。しかし、依然として不所望に長い初期ポ
ンピング時間が必要とされる。この排気法では、ビーム
通路外囲器に沿う透過率は、排気にもかかわらず、例え
ば特に外囲器の内壁面に付着して残存する「残留」ガ
ス、主として酸素、水蒸気及び炭化水素、による放射の
吸収により決まる。Another solution is to evacuate the beam path. In this case, a much lower pressure vacuum is required and an expensive pump system is required. For example,
Ultrahigh vacuum (U
HV) Pumping equipment and pumping techniques are required.
Such devices and techniques combine an airtight envelope with a high pumping capacity. However, undesirably long initial pumping times are still required. In this evacuation method, the transmission along the beam path envelope, despite evacuation, is due, for example, to "residual" gases, mainly oxygen, water vapor and hydrocarbons, which remain, in particular, adhering to the inner wall of the envelope. Determined by absorption of radiation.
【0008】図1は実験的に測定した0.5メートルの
光路の透過率の残留空気圧に対する依存性を示す。図1
には理論的適合曲線も示され、これは主な吸収物質種が
約3×10-18cm2の吸収断面積を有する水蒸気である
という仮定の基づくものである。この仮定は、水分は真
空システムの壁面に付着する傾向があり、このようなシ
ステムの残留圧力を支配する傾向があるために、正当で
あるものと信じられる。FIG. 1 shows the dependence of the experimentally measured transmission of the 0.5 meter optical path on the residual air pressure. Figure 1
Also shows a theoretical fit curve, which is based on the assumption that the main absorbent species is water vapor with an absorption cross section of about 3 × 10 −18 cm 2 . This assumption is believed to be justified because moisture tends to adhere to the walls of vacuum systems and tends to dominate the residual pressure of such systems.
【0009】図から明らかなように、50ミリトル(mTo
rr)の残留圧力では、光損失は0.5メートルの光路に
つき約1%である。約100ミリトルでは、光損失は
0.5メートルにつき約2%である。150ミリトル及
び200ミリトルでは、損失はそれぞれ3%及び4.5
%である。マイクロリソグラフィステッパのようなシス
テムでは、光ビーム通路は数メートルの長さになり得る
ので、この損失率では不所望に大きな総損失量になる。
例えば、平均5メートルのビーム通路は、図1に50〜
200ミリトルの残留圧力に対し示す99%〜95.5
%の透過率でも、10%〜37%の損失に相当する。As is apparent from the figure, 50 millitorr (mTo
At a residual pressure of rr), the light loss is about 1% per 0.5 meter path. At about 100 millitorr, light loss is about 2% per 0.5 meter. At 150 and 200 mTorr, the losses are 3% and 4.5, respectively.
%. In systems such as microlithography steppers, the light beam path can be several meters long, so this loss rate results in an undesirably high total loss.
For example, an average 5 meter beam path is shown in FIG.
99% to 95.5 indicated for a residual pressure of 200 mTorr
% Transmission corresponds to a loss of 10% to 37%.
【0010】他の考慮すべき点はエネルギー安定性であ
る。レーザエネルギードーズ変動及び/又は平均移動エ
ネルギー変動は例えば0.5%以下に維持するのが望ま
しい。残留酸素又は水蒸気の分圧が0.5%〜1.0%
変動すると、これらの種によるビームの吸収の変動がエ
ネルギードーズ安定性を所望レベル又は許容レベル以下
に低下せしめる。本発明では、レーザビーム通路に沿う
光吸収物質種の分圧を低減する第1ステップは、これら
の光吸収物質種の%濃度が同じ%値で変動しても、吸収
率(%)変動を低減するとともにエネルギードーズ安定
性を増大することを確かめた。この場合には、VUVレ
ーザのビーム通路を、ビーム通路に沿うビームの吸収及
び吸収変動が十分低くなってエネルギードーズの安定基
準、例えば<0.5%、を満たすように調製する技術が
望まれる。Another consideration is energy stability. It is desirable that the laser energy dose fluctuation and / or the average transfer energy fluctuation be maintained at, for example, 0.5% or less. 0.5% to 1.0% partial pressure of residual oxygen or water vapor
When fluctuating, fluctuations in the absorption of the beam by these species reduce the energy dose stability to below desired or acceptable levels. In the present invention, the first step of reducing the partial pressure of the light-absorbing species along the laser beam path is to reduce the absorptance (%) variation even if the% concentration of these light-absorbing species varies at the same% value It was confirmed that the energy dose stability was increased while decreasing. In this case, a technique for adjusting the beam path of the VUV laser so that the absorption and fluctuation of the absorption of the beam along the beam path is sufficiently low to satisfy the stability standard of the energy dose, for example, <0.5%, is desired. .
【0011】上述したビーム通路排気技術に対する測定
及び理論的適合曲線から明らかなように、例えば1メー
トルの光路長につき約1%以下の許容光損失及び許容光
損失変動を達成するためには吸収物質種の残留圧力を実
質的に約100ミリトル以下に下げる必要がある。この
ような低い圧力は、複雑且つ高価な真空装置を用い且つ
又この真空装置を許容し得ないほど長い時間に亘って動
作させることによってのみ得ることができる。従って、
この技術はポンピングのために相当長い不所望なダウン
タイムを生ずるとともに複雑且つ高価な装置を必要とす
る。200nm以下で動作するレーザ、特にF2レーザ
のビーム通路から光吸収物質種を、過大なダウンタイム
又はコストを必要とすることなく減少させる方法が必要
とされている。As can be seen from the measurements and theoretical fit curves for the beam path evacuation technique described above, for example, to achieve an allowable light loss and allowable light loss variation of less than about 1% per meter path length, the absorbing material The residual pressure of the seed should be reduced to substantially less than about 100 millitorr. Such low pressures can only be obtained by using complex and expensive vacuum equipment and operating this vacuum equipment for an unacceptably long time. Therefore,
This technique results in considerable undesired downtime due to pumping and requires complex and expensive equipment. Laser operating at 200nm or less, in particular a light-absorbing species from the beam path of the F 2 laser, a need for a method of reducing without requiring excessive downtime or cost.
【0012】本発明では、光吸収物質種は200nm以
下のレーザビームのビーム通路に沿って、さもなければ
光吸収物質及び/又は他の汚染物質種の殆どない同一の
長さの例えば外囲器に沿って蓄積する以上に蓄積する傾
向があることを確かめた。この汚染はVUVレーザから
イメージングシステム、加工片又は他の外部応用プロセ
ス装置へのビーム通路に沿って生ずることが実験的に観
測されている。このような光吸収物質及び/又は他の汚
染物質種は外囲器から出て別の環境、例えば外囲器に接
続され且つイメージングシステム及び/又は加工片を含
むハウジングを汚染しないようにするのが望ましい。In the present invention, the light absorbing material species is of the same length along the beam path of the laser beam of 200 nm or less, for example an envelope of the same length that is otherwise substantially free of light absorbing material and / or other contaminant species. It was confirmed that there was a tendency to accumulate more than accumulate along. It has been experimentally observed that this contamination occurs along the beam path from the VUV laser to the imaging system, workpiece or other externally applied process equipment. Such light absorbing material and / or other contaminant species may exit the envelope and contaminate another environment, e.g., the enclosure and contain the imaging system and / or the workpiece containing the workpiece. Is desirable.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、レーザを出るレーザビームのビーム通路から200
nm以下を強く吸収する物質種、例えば空気、水分、酸
素及び炭化水素のような物質種をほぼ除去するレーザシ
ステムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a laser beam exiting a laser which has a 200 beam path.
It is an object of the present invention to provide a laser system that substantially removes a substance species that strongly absorbs a wavelength of less than nm, such as air, moisture, oxygen, and hydrocarbon.
【0014】本発明の他の目的は、レーザを出るレーザ
ビームのビーム通路に沿って発生される汚染物質をビー
ム通路からフラッシングし且つ又ビーム通路から外部外
囲器へ移るのを阻止するがビームは外部外囲器へ伝播し
得るシステムを提供することにある。It is another object of the present invention to flush out contaminants generated along the beam path of the laser beam exiting the laser from the beam path and also to prevent migration from the beam path to an external envelope. Is to provide a system that can propagate to an external envelope.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、200nm以下のレーザビームを放出
するレーザに接続され、レーザビームを外部ハウジング
に送出して最終的に加工片に導くビーム送出システムを
提供する。このシステムはレーザから出るビーム通路の
少なくとも一部分を外気から密封する外囲器を含む。こ
の外囲器は、好ましくは99.5%の純度の不活性ガス
を外囲器内に流す複数のポートを含み、レーザビームは
ビデオ通路に沿って存在する光吸収物質種により殆ど減
衰されることなく伝播して外囲器を横断することができ
る。この外囲器は、200nm以下の放出波長でほぼ透
明な窓で封止してビームは外囲器を出て外部ハウジング
に入力し得るが、外囲器内で発生した汚染物質は外囲器
から出てハウジング内の表面を汚染し得ないようにする
のが好ましい。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is connected to a laser which emits a laser beam of 200 nm or less, and sends the laser beam to an external housing to finally form a workpiece. A guiding beam delivery system is provided. The system includes an envelope that seals at least a portion of the beam path out of the laser from the atmosphere. The envelope includes a plurality of ports through which an inert gas, preferably 99.5% pure, is flowed into the envelope so that the laser beam is substantially attenuated by light absorbing species present along the video path. And can traverse the envelope without propagation. The envelope may be sealed with a substantially transparent window at an emission wavelength of less than 200 nm and the beam may exit the envelope and enter the outer housing, while contaminants generated within the envelope may be contaminated. Preferably, it cannot escape from and contaminate surfaces within the housing.
【0016】本発明によれば、フッ素分子(F2)レー
ザの157nm放出に対しビーム通路に沿って大きな透
過率の伝播が可能であるのみならず、193nm,17
2nm,145nm,125nm及び121nmでそれ
ぞれ動作するArF,Xe,Kr,Ar及びH2レーザ
に対しても可能である。外囲器内の吸収率及び吸収率の
変動が低レベルに維持され、その結果として効率、エネ
ルギー安定性及びエネルギードーズ安定性が大きくな
り、有利である。200nm以下のレーザビームは外囲
器内のビーム通路に沿って伝播し、次いで外囲器を出
て、好ましくは、例えばフォトリソグラフィシステムの
光学イメージングシステムを含むことができる第2の外
囲器に入力することができるので、外囲器内で発生され
た汚染物質が外囲器を封止する窓の存在のために外囲器
から出ることはない。According to the present invention, not only is it possible for a 157 nm emission of a molecular fluorine (F 2 ) laser to propagate a large transmittance along the beam path, but also for 193 nm, 17 nm.
2 nm, 145 nm, it is possible also to ArF, Xe, Kr, Ar and H 2 lasers operating respectively at 125nm and 121 nm. Advantageously, the absorption rate and the variation of the absorption rate in the envelope are kept at a low level, resulting in greater efficiency, energy stability and energy dose stability. The laser beam of 200 nm or less propagates along the beam path in the envelope and then exits the envelope, preferably to a second envelope, which may include, for example, an optical imaging system of a photolithography system. Because of the input, contaminants generated within the envelope do not exit the envelope due to the presence of the window sealing the envelope.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図2は本発明のビーム送出システ
ムの好適実施例を示す。本発明は任意のレーザに対し使
用することができるが、特に200nm以下で動作する
レーザ、例えばそれぞれ約193nm,172nm,1
57nm,145nm,125nm及び121nmで動
作するArF,Xe,F2,Kr,Ar及びH2レーザに
対し特に有利である。以下の好適実施例では特に約15
7nmで動作するF2レーザシステムについて説明す
る。光学共振器1をレーザ放電室2又は管に、それらの
傾きを調整し得るように取付けて、それらを共振器1の
光軸に整列させることができるようにするのが好まし
い。好適な光学系及び電気系は米国特許出願第09/090,9
89号及び第09/136,353号及び米国暫定出願第60/120,218
号に詳細に記載されており、これらは参考文献としてこ
こに含まれているものとする。例えば、F2レーザの1
57nm近くの近接自然放出線のうちの1つを選択する
手段は好適光学系の一部分である。FIG. 2 shows a preferred embodiment of the beam delivery system of the present invention. The invention can be used for any laser, but especially for lasers operating below 200 nm, for example about 193 nm, 172 nm, 1
57 nm, 145 nm, is particularly advantageous with respect to ArF, Xe, F 2, Kr , Ar and H 2 laser operating at 125nm and 121 nm. In the following preferred embodiments, in particular about 15
An F 2 laser system operating at 7 nm will be described. Preferably, the optical resonator 1 is mounted on the laser discharge chamber 2 or the tube so that their inclination can be adjusted so that they can be aligned with the optical axis of the resonator 1. Suitable optical and electrical systems are described in U.S. patent application Ser.
Nos. 89 and 09 / 136,353 and U.S. Provisional Application No. 60 / 120,218
Nos., Pp. 147-64, which are hereby incorporated by reference. For example, the F 2 laser 1
The means for selecting one of the near spontaneous emission lines near 57 nm is part of a suitable optical system.
【0018】1対の主電極3を外部電源回路に接続し、
パルス放電を発生させてガス混合物内の分子フッ素を励
起させる。更に、電気放電のUV予備イオン化を与える
こともでき、これは火花ギャプのアレーによって、又は
レーザの主放電用の主電極3の少なくとも一方の近くに
配置した別のUV放射源(表面、障壁又はコロナガス放
電源)によって実現することができる。好適な予備イオ
ン化装置は米国特許出願第09/247,887号に記載されてお
り、これも参考文献としてここに含まれているものとす
る。A pair of main electrodes 3 are connected to an external power supply circuit,
A pulse discharge is generated to excite molecular fluorine in the gas mixture. In addition, UV pre-ionization of the electric discharge can be provided, which can be provided by an array of spark gaps or by another UV radiation source (surface, barrier or other) located near at least one of the main electrodes 3 for the main discharge of the laser. (A corona gas discharge power source). Suitable preionizers are described in US patent application Ser. No. 09 / 247,887, which is also incorporated herein by reference.
【0019】ビーム通路を収納するハウジング又は外囲
器を光学共振器1の出力結合ミラーホルダ6に、好まし
くは真空ベロー8により取り付け、慣例のOリング(例
えばヴィトン(TM)Oリング)、フラットパッキン又は
他の封止材料を用いて封止する。この構成は出力結合ミ
ラー6の光学的整列のために必要な自由度を提供すると
同時に、出力カプラ6とビーム通路外囲器4との間に真
空封止を維持することができる。ビーム通路外囲器4内
の残留圧力は200ミリトル以下、特に100ミリトル
又はそれ以下に減少させるのが好ましい。A housing or envelope containing the beam path is attached to the output coupling mirror holder 6 of the optical resonator 1, preferably by a vacuum bellows 8, and a conventional O-ring (eg, Vuitton (TM) O-ring), flat packing Alternatively, sealing is performed using another sealing material. This arrangement provides the required degree of freedom for the optical alignment of the output coupling mirror 6, while maintaining a vacuum seal between the output coupler 6 and the beam path envelope 4. Preferably, the residual pressure in the beam path envelope 4 is reduced to less than 200 mTorr, especially 100 mTorr or less.
【0020】外囲器4はパージングガス入口10とガス
出口12を備えるとともに、ガス流量を制御する手段、
例えば可調整ニードル弁14を備える。1対の入口10
/出口12のみを使用する場合には、入口10と出口1
2は離間させ、外囲器4の両端に位置させるのが好まし
い。長いビーム送出システムは数対のガス入口10及び
出口12を備えるのが好ましい。入口10及び出口12
は外囲器内においてビーム通路に沿って均質媒体を提供
するように位置させるのが好ましい。このようにする
と、ビーム送出システムのどの区分も低いパージガス消
費で十分にパージされる。短いビーム送出システムであ
っても、例えばビーム送出システム内のクリア開口が組
込み光学素子又はマウントにより塞がれる場合には、数
個のガス入口10及び出口12を設けることができる。
例えばビーム通路は1以上の光学窓で分割することがで
きる。The envelope 4 has a purging gas inlet 10 and a gas outlet 12 and means for controlling a gas flow rate.
For example, an adjustable needle valve 14 is provided. A pair of entrances 10
/ If only outlet 12 is used, inlet 10 and outlet 1
2 are preferably spaced apart and located at both ends of the envelope 4. The long beam delivery system preferably includes several pairs of gas inlets 10 and outlets 12. Inlet 10 and outlet 12
Is preferably positioned within the envelope to provide a homogeneous medium along the beam path. In this way, any section of the beam delivery system is sufficiently purged with low purge gas consumption. Even with short beam delivery systems, several gas inlets 10 and outlets 12 can be provided, for example, if the clear aperture in the beam delivery system is blocked by a built-in optic or mount.
For example, the beam path can be divided by one or more optical windows.
【0021】好適な真空レベルは、簡単且つ安価な(例
えば50ミリトル)1段又は2段機械回転翼又は回転ピ
ストンポンプ又は荒引きポンプ(図示せず)をポンプポ
ート16を介して外囲器4に制御することにより達成す
ることができる。ポンプポート16は外囲器4への別個
の接続部とする必要はない。例えば、真空源は入口10
又は出口12を用いて外囲器4に接続することができ、
不活性ガスを流すときは、この接続を例えばTバルブ又
は類似の素子によりポンプから封鎖することができる。A suitable vacuum level is provided by a simple and inexpensive (eg, 50 millitorr) one-stage or two-stage mechanical rotor or rotary piston pump or roughing pump (not shown) via pump port 16 to envelope 4. Can be achieved. Pump port 16 need not be a separate connection to envelope 4. For example, the vacuum source is at inlet 10
Alternatively, it can be connected to the envelope 4 using the outlet 12,
When flowing an inert gas, this connection can be sealed off from the pump, for example by a T-valve or similar element.
【0022】0.5ミリバールの4段ダイアフラムポン
プを用いるのが好ましい。ポンプとビーム通路外囲器と
の間にオイル蒸気トラップ、例えば極低温トラップ又は
Micromaze(TM)フィルタを用いることができる。比較的
安価でオイルを使用しない3段ダイアフラムポンプを使
用することもできる。或は又、オイル拡散ポンプ、極低
温ポンプ又はターボ分子ポンプのようなもっと精巧なポ
ンプを使用することもできる。ビーム通路外囲器4の好
適な「気密度」は毎分1トルリットル以下のリーク量に
等価である。パージングガスは超高純度(UHP)のヘ
リウム、アルゴン又はネオンが好ましいが、UHP級の
他の不活性ガス(例えば窒素)を用いることもできる。Preferably, a 0.5 mbar four stage diaphragm pump is used. An oil vapor trap between the pump and the beam path envelope, such as a cryogenic trap or
A Micromaze (TM) filter can be used. A relatively inexpensive three-stage diaphragm pump that does not use oil can also be used. Alternatively, more elaborate pumps such as oil diffusion pumps, cryogenic pumps or turbomolecular pumps can be used. The preferred "air tightness" of the beam path envelope 4 is equivalent to a leak rate of 1 Torr or less per minute. The purging gas is preferably ultra-high purity (UHP) helium, argon or neon, but other inert gases of the UHP grade (eg nitrogen) can also be used.
【0023】本発明のレーザシステム、特の157nm
で発光するF2レーザのためのビーム通路外囲器4を調
製する好適な手順を以下に説明する。好適レーザシステ
ムは種々の構成要素を制御及び調整するプロセッサを含
む点に注意されたい。ビーム通路を調製する本発明の手
順は手動制御又はプロセッサ制御とすることができる。
プロセッサを使用する場合には、真空計及びガス流量計
の読みを入力する。プロセッサはポンプポート16及び
パージングガス入口10及び出口12の開閉及び弁14
の流量制御を制御する出力信号を発生する。The laser system of the present invention, particularly 157 nm
A preferred procedure for preparing the beam path envelope 4 for an F 2 laser emitting at will be described below. Note that the preferred laser system includes a processor that controls and coordinates the various components. The procedure of the present invention for adjusting the beam path can be manual or processor controlled.
If a processor is used, enter the gauge and gas flow meter readings. The processor opens and closes the pump port 16 and the purging gas inlet 10 and outlet 12 and the valve 14.
An output signal is generated to control the flow control.
【0024】好適な方法は、最初にガス入り口10及び
出口12を閉じる。次に、ポンプポート16を開き、外
囲器4を例えば50ミリトル真空ポンプにより、真空計
が外囲器4内の圧力が予め決めた残留圧力、例えば10
0−200ミリトル又はそれ以下になったことを示すま
で排気する。好適実施例では、外囲器4を3又は4段ダ
イアフラムポンプを用いて約0.5トルまで排気する。
次に、ポンプポート16を閉じ、入口10を開き、外囲
器4を入口10から流入する不活性ガスで、外囲器4内
がほぼ大気圧又はそれ以上になるまで満たす。次に、入
口10を再び閉じ、ポンプポート16を開いて排気処理
を繰り返す。外囲器4の排気に続いて外囲器4を不活性
ガスで満たすこれらのステップは数回繰り返すのが好ま
しい。The preferred method is to first close gas inlet 10 and outlet 12. Next, the pump port 16 is opened, and the envelope 4 is pumped to the envelope 4 by, for example, a 50 mTorr vacuum pump.
Exhaust until indicated to be 0-200 mTorr or less. In a preferred embodiment, the envelope 4 is evacuated to about 0.5 Torr using a three or four stage diaphragm pump.
Next, the pump port 16 is closed, the inlet 10 is opened, and the envelope 4 is filled with the inert gas flowing from the inlet 10 until the inside of the envelope 4 becomes approximately atmospheric pressure or higher. Next, the inlet 10 is closed again, the pump port 16 is opened, and the evacuation process is repeated. Following the evacuation of the envelope 4, these steps of filling the envelope 4 with an inert gas are preferably repeated several times.
【0025】これらの数回のガスフラッシングサイクル
後に、ポンプポート6を閉じ、ガス入口10とガス出口
12の両方を開く。流量制御弁14の制御により選択し
た流量、好ましくは約0.1リットル/分のガス流を外
囲器4内に設定し、維持する。このとき圧力はほぼ大気
圧、好ましくはそれより僅かに高い圧力に維持される。
このときビーム通路外囲器はレーザの運転動作の準備が
整う。After these several gas flushing cycles, the pump port 6 is closed and both the gas inlet 10 and the gas outlet 12 are open. A flow rate selected by the control of the flow control valve 14, preferably a gas flow of about 0.1 liter / min, is set and maintained in the envelope 4. At this time, the pressure is maintained at approximately atmospheric pressure, preferably slightly higher.
At this time, the beam path envelope is ready for laser operation.
【0026】図3は、フラッシングガスとしてヘリウム
及び窒素を使用する0.5メートルの長さの光路に沿う
F2レーザからの157nmビームの透過率を示す。透
過率は図に示されるようにフラッシングの回数とともに
増大するが、僅かに8フラッシングサイクルで漸近的に
その最高値になる。図から明らかなように、ヘリウムの
場合には、8回のフラッシングで99%に近い透過率を
達成することができる。窒素を用いた結果はヘリウムほ
ど良くなかった。しかし、実験で使用した窒素は3ppm
の規定水分レベルを有するが、UHPヘリウムはもっと
純粋で、1ppm以下の規定水分レベルを有するのみであ
り、この点が性能の差の原因とみなすことができる。FIG. 3 shows the transmittance of a 157 nm beam from an F 2 laser along a 0.5 meter long optical path using helium and nitrogen as flushing gases. The transmittance increases with the number of flushings as shown, but asymptotically reaches its maximum in only eight flushing cycles. As is clear from the figure, in the case of helium, a transmittance close to 99% can be achieved by eight flushings. The results with nitrogen were not as good as helium. However, the nitrogen used in the experiment was 3 ppm
However, UHP helium is purer and only has a specified moisture level of 1 ppm or less, which can be considered a cause of the difference in performance.
【0027】本発明は、外囲器4の排気及び不活性ガス
の充填サイクルを使用することにより準備時間を大幅に
減少させることができるとともに不活性ガスの消費を最
小にすることもできることを教えるものである。これら
のフラッシングサイクルの終了後は、高透過率を相当長
時間に亘って維持するのに0.1リットル/分の流量で
十分である。全準備サイクルは有利なことに数分を要す
るのみである。更に、比較的安価なポンプ及び低コスト
の封止装置を使用することができる。The present invention teaches that the use of the envelope 4 evacuation and inert gas filling cycle can greatly reduce the preparation time and also minimize the inert gas consumption. Things. After the end of these flushing cycles, a flow rate of 0.1 l / min is sufficient to maintain a high transmission for a considerable period of time. The entire preparation cycle advantageously takes only a few minutes. In addition, relatively inexpensive pumps and low cost sealing devices can be used.
【0028】本発明では、汚染物質が外囲器内で発生さ
れ、これらの汚染物質が、外囲器の内部を横断するVU
Vレーザビームを用いて加工又は露光中の加工片の上、
又は光学装置の上へ流れ得ることを確かめ、本発明の他
の特徴はこの認識に基づく。汚染物質発生レートはレー
ザの動作に関連することが確かめられ、例えばVUVビ
ーム又はそれからの漂遊光と外囲器内の構成要素又は外
囲器自体との相互作用による。更に、本発明では、これ
らの汚染物質は通常外囲器の端の開口から流出し得るこ
とを確かめた(図2参照)。In the present invention, contaminants are generated within the envelope, and these contaminants are generated by the VU traversing the interior of the envelope.
On a workpiece being processed or exposed using a V laser beam,
Or make sure that it can flow over the optical device, and other features of the invention are based on this recognition. Contaminant generation rates have been determined to be related to the operation of the laser, for example, by the interaction of the VUV beam or stray light therefrom with components within the envelope or the envelope itself. In addition, the present invention has determined that these contaminants can typically flow out of the opening at the end of the envelope (see FIG. 2).
【0029】本発明では、図4に示すように、VUV透
明窓18を設けて外囲器4の内部をVUVビーム22が
向う加工片20、又は他の処理装置又はビーム成形装
置、例えば光学イメージングシステムから密封する。窓
18はVUV光に対し透明であり、この窓はCaF2で
造るのが好ましいが、BaF2,BaF,LiF,Sr
F 2,LiF2,MgF2,石英及びフッ素添加石英のよ
うな材料又は約157nmの光に対しほぼ透明であるも
のとして当業者に知られている他の材料で造ることもで
きる。この窓は反射防止膜を設けることもできる。従っ
て、VUVビームはビームを減衰から保護する外囲器か
ら脱出し得るが、外囲器内で発生した汚染物質は脱出で
きないので、これらの汚染物質が加工片20又は他の処
理装置又は光学装置を悪化させることが阻止される。In the present invention, as shown in FIG.
A VUV beam 22 is provided inside the envelope 4 by providing a light window 18.
Workpiece 20 facing or other processing equipment or beam forming equipment
Device, eg, sealed from an optical imaging system. window
18 is transparent to VUV light and the window is CaFTwoso
It is preferable to make it, but BaFTwo, BaF, LiF, Sr
F Two, LiFTwo, MgFTwo, Quartz and fluorine-doped quartz
Such as material or almost transparent to light of about 157 nm
Can be made of other materials known to those skilled in the art as
Wear. This window may be provided with an anti-reflection film. Follow
Is the VUV beam an envelope that protects the beam from attenuation?
But the contaminants generated in the envelope can escape.
These contaminants can be removed from the work piece 20 or other
Deterioration of the physical or optical device is prevented.
【0030】フッ素分子VUVレーザシステムのビーム
通路の端に窓を設ける本発明のこの特徴により達成され
る結果を以下に実験結果に基づいて詳細に示す。VUV
ビームの存在は外囲器内の汚染レベルの増大をもたらす
ことが実験により確かめられた。例えば、銅製の外囲器
を使用した場合、O2の汚染レベルは、他の条件は同一
の下で、レーザがオフのとき0.5ppm、レーザがオン
のとき0.8ppmであった。ステンレススチール製の外
囲器の場合にはレーザを2日間連続運転すると、O2汚
染レベルは0.4〜0.5ppmを示し、レーザをスイッ
チオフすると0.25〜0.3ppmに低下した。その後
レーザをスイッチオンに戻したら、O2レベルは0.4
5〜0.55ppmに増大した。The results achieved by this feature of the present invention, in which a window is provided at the end of the beam path of a molecular fluorine VUV laser system, are described in detail below based on experimental results. VUV
Experiments have shown that the presence of the beam results in an increased level of contamination in the envelope. For example, when using a copper envelope, the O 2 contamination level was 0.5 ppm when the laser was off and 0.8 ppm when the laser was on, with the other conditions being the same. When two consecutive days operating a laser in the case of stainless steel envelope, O 2 contamination level indicates 0.4~0.5Ppm, fell to 0.25~0.3ppm when the laser is switched off. Then when the laser is switched back on, the O 2 level will be 0.4
Increased to 5-0.55 ppm.
【0031】従って、特にレーザの運転中は、本発明の
窓により不純物が外囲器4から出て外囲器外の加工片2
0又は他の処理装置を悪化させるのを防止するのが有利
である。加工片20又は光学イメージング装置等のよう
な他の処理装置は自分の外囲器(図示せず)によって自
分自身を大気中のO2、H2O、炭化水素及び塵埃のよう
な汚染物質から保護することができる。加工片用のこの
外部外囲器(図示せず)はクリーンルーム又は小さなハ
ウジングとすることができる。外部外囲器(図示せず)
は窓18で外囲器4に気密に接続して、窓18で外囲器
4を外部外囲器(図示せず)から密封することができ
る。このようにすると、外囲器4と外部外囲器(図示せ
ず)が光学的に且つ機械的に結合されるが、両外囲器間
に流体通路は存在しない。窓18によりVUVレーザ外
囲器4内で発生された汚染物質がイメージングシステム
及び/又は加工片用の外部外囲器(図示せず)へ侵入す
るのを阻止するのが有利である。Thus, particularly during operation of the laser, the windows of the present invention allow impurities to exit the envelope 4 and cause the workpiece 2 outside the envelope.
It is advantageous to prevent zero or other processing equipment from deteriorating. O 2, H 2 O of the workpiece 20, or other processing devices such as optical imaging device in the air himself by his envelope (not shown), from contaminants such as hydrocarbons and dust Can be protected. This external envelope (not shown) for the work piece can be a clean room or a small housing. External envelope (not shown)
The window 18 can be hermetically connected to the envelope 4 at the window 18 so that the window 18 seals the envelope 4 from an external envelope (not shown). In this way, the envelope 4 and the external envelope (not shown) are optically and mechanically coupled, but there is no fluid passage between the two envelopes. Advantageously, the window 18 prevents contaminants generated in the VUV laser envelope 4 from entering the external envelope (not shown) for the imaging system and / or workpiece.
【0032】窓18のそばに極めて清浄なガスを流して
汚染されたガスが窓に接近してVUV光を吸収しビーム
を減衰する膜を堆積するのを阻止する手段を用いて窓1
8自体を清浄に保つことができる。静電沈降分離装置を
用いてガスがレーザ管の窓へ流れる前にガスを清浄にす
る米国特許第4,534,034号に開示されている技術を窓1
8の清浄維持のために使用することができる。更に、一
組のバフル及び/又は沈降分離装置を窓18の近くに配
置して汚染物質をトラップし、汚染物質が窓18に接近
しないようにすることができる。A very clean gas is flowed near the window 18 to prevent the contaminated gas from approaching the window and depositing a film that absorbs VUV light and attenuates the beam.
8 itself can be kept clean. The technique disclosed in U.S. Pat. No. 4,534,034, which uses an electrostatic settling device to clean the gas before it flows into the window of the laser tube, uses the technique disclosed in US Pat.
8 can be used to maintain cleanliness. In addition, a set of baffles and / or sedimentation separators can be located near the window 18 to trap contaminants and keep them away from the windows 18.
【0033】本発明では、上述したように外囲器の内部
を不活性ガスでポンピング及びパージングする方法を実
施するにもかかわらず、発生される汚染物質が外囲器内
の雰囲気を悪化させてVUVビームを減衰することもあ
ることを確かめた。更に、本発明では、外囲器内で発生
される汚染の程度は外囲器を製造する材料に依存するこ
とを確かめた。更に、外囲器内の特定の圧力はシステム
の性能に影響を与え得る。最後に、使用する特定のパー
ジガスは本発明による外囲器の性能又は利点を向上又は
低下させ得る。本発明ではこれらの特徴をシステムに潜
在的な影響を与えるものと認識するだけでなく、以下に
記載するように、この認識及び好適実施例に従って有利
なビーム外囲器を提供する。In the present invention, although the method of pumping and purging the inside of the envelope with the inert gas as described above is performed, the generated contaminants deteriorate the atmosphere in the envelope. It has been found that the VUV beam may be attenuated. Further, the present invention has determined that the degree of contamination generated within the envelope depends on the material from which the envelope is made. Further, certain pressures within the envelope can affect the performance of the system. Finally, the particular purge gas used may increase or decrease the performance or advantages of the envelope according to the invention. The present invention not only recognizes these features as potentially affecting the system, but also provides an advantageous beam envelope in accordance with this recognition and the preferred embodiment, as described below.
【0034】フッ素分子レーザシステム及びビーム通路
外囲器4(上記参照)に影響を及ぼすものと認識された
特徴に従って実験を行なった。本発明では、この認識に
関して行われた実験にて発生された結果に基づいて改善
されたシステムを提供する。Experiments were performed according to features recognized as affecting the molecular fluorine laser system and beam path envelope 4 (see above). The present invention provides an improved system based on the results generated in experiments performed on this recognition.
【0035】図5は使用する実験装置を図式的に示す。
図5は図4に示す実施例の代替特徴も示し、F2レーザ
に気密に接続された外囲器を含む。外囲器24は不活性
ガスを外囲器に流す入口26と出口28を有するととも
に、外囲器24の両端にレーザ及び光検出器Pへの接続
を容易にする真空ベローを有する。入口26はパージガ
スの流量を調整する調整弁Vを有する。外囲器24を入
口26又は出口28の何れかを経て、又は追加の口(図
示せず)を経て排気口に接続し、そこに追加の弁を設け
ることもできる。出口は水分含有量モニタシステム30
及びO2モニタシステム32に接続する。FIG. 5 schematically shows the experimental apparatus used.
Figure 5 is an alternative feature of the embodiment shown in FIG. 4 also shows, including an envelope which is hermetically connected to the F 2 laser. The envelope 24 has an inlet 26 and an outlet 28 for flowing inert gas into the envelope, and has vacuum bellows at both ends of the envelope 24 to facilitate connection to the laser and the photodetector P. The inlet 26 has a regulating valve V for regulating the flow rate of the purge gas. The envelope 24 may be connected to the outlet via either the inlet 26 or the outlet 28 or via an additional port (not shown), where an additional valve may be provided. The outlet is the water content monitoring system 30
And an O 2 monitor system 32.
【0036】プロセス用に好適なシステムは図4につき
述べた窓18を含み、光検出器の代わりにイメージング
システムと加工片又は加工片のみのような応用プロセス
を含み、この場合にはイメージングシステム及び/又は
加工片を、外囲器24に気密に連結された図5に示す光
検出器と同様に、外囲器24に気密に連結したハウジン
グ内に位置させるのが代表的である。A suitable system for the process includes the window 18 described with reference to FIG. 4 and includes an imaging system instead of a photodetector and an applied process such as a work piece or only a work piece, where the imaging system and the work piece only. Typically, the work piece is located in a housing that is hermetically connected to envelope 24, similar to the photodetector shown in FIG. 5 that is hermetically connected to envelope 24.
【0037】試作形SXUVフォトダイオード及びPt
Siフォトダイオードを含む光検出器Pを用いて長期間
露光試験を行なった。このような方法で、VUVビーム
の出力エネルギーを精密に測定して、外囲器自体の材料
又はパージングガス源の材料等の材料及び外囲器内部の
パラメータ、例えば圧力、を変化させてその変化が出力
エネルギーに与える影響を知ることができた。VUVビ
ームの出力エネルギーのモニタリングに加えて、H2O
モニタ30及びO2モニタ32を用いて、パージングし
た露光ボックス24内のO2及び水蒸気含有量の連続モ
ニタリングを行なった。使用パージガスはアルゴン及び
窒素とした。流量は10〜300l/hの間で変化させ
た。レーザパワーは0〜10Wの間で変化させた。更
に、外囲器24の材料組成を変化させた(銅、ステンレ
ススチール及びPTFEホースを使用した)。Prototype SXUV photodiode and Pt
A long-term exposure test was performed using a photodetector P including a Si photodiode. In this way, the output energy of the VUV beam is precisely measured, and the material such as the material of the envelope itself or the material of the purging gas source and the parameters inside the envelope, for example, the pressure, are changed to change the energy. The effect on the output energy. In addition to monitoring the output energy of the VUV beam, H 2 O
The monitor 30 and the O 2 monitor 32 were used to continuously monitor the O 2 and water vapor contents in the purged exposure box 24. The purge gas used was argon and nitrogen. The flow rate was varied between 10 and 300 l / h. The laser power was varied between 0 and 10W. Further, the material composition of the envelope 24 was changed (using copper, stainless steel, and PTFE hose).
【0038】所定の条件の下で外囲器24内のO2及び
H2O蒸気密度の増減について実験を行なういくつかの
好適装置は次のものがある。 O2検出システム(32):Delta F社のModel DF153-10
0; 水分分析器(30): Edge Tech社の1C-C1 Dew Tr
ace; 両分析システム30及び32はともにMIT Lincoln Lab
で使用されているものと同一であり、測定する各汚染物
質に対し0.1ppm−100ppmの検出範囲内で良好に動
作する。Some preferred devices for experimenting with increasing or decreasing the O 2 and H 2 O vapor densities in the envelope 24 under given conditions include: O 2 detection system (32): Model DF153-10 from Delta F
0; Moisture analyzer (30): 1C-C1 Dew Tr from Edge Tech
ace; both analytical systems 30 and 32 are both MIT Lincoln Lab
And works well within the detection range of 0.1-100 ppm for each contaminant being measured.
【0039】実験装置:露光ボックス24を、50mbar
以下の推定超過圧力を有する外気に対して、V=90リ
ットル/時間の流量でパージした。本発明では、この0
〜50mbarの超過圧力の範囲が最適な結果をもたらす圧
力範囲であることを実験により確かめた。3つの追加の
エネルギーモニタと6つのエネルギー検出器を長期運転
中1kHzで照明した。光学系及び検出器の特定の位置に
応じて光学系へのビームフリューエンスはF=10mJ/c
m2、検出器へのビームフリューエンスは10μJ/cm2で
あった。レーザはエネルギー=一定モードで動作し、パ
ワーは複数のエネルギーモニタ(読み)及びLM100Eコ
ヒーレント電力計により検査した。レーザパワーはレー
ザの繰返し比を変化させることにより変化させた。Experimental apparatus: Exposure box 24 was set at 50 mbar
The outside air having the following estimated overpressure was purged at a flow rate of V = 90 liters / hour. In the present invention, this 0
Experiments have confirmed that a range of overpressure of 5050 mbar is the pressure range for optimal results. Three additional energy monitors and six energy detectors were illuminated at 1 kHz during long term operation. Beam fluence to the optical system is F = 10 mJ / c depending on the specific position of the optical system and the detector
m 2 , and the beam fluence to the detector was 10 μJ / cm 2 . The laser was operated in energy = constant mode, and the power was checked with multiple energy monitors (readings) and LM100E coherent power meter. The laser power was changed by changing the repetition rate of the laser.
【0040】背景情報:Jenoptik LOSは157nmにお
ける種々の汚染物質の吸収断面積を要約している(表1
参照)。他の参考文献は広い波長範囲におけるこれらの
分子の吸収を示す(図6参照)。O2、水蒸気及びN2の
吸収係数はそれぞれ140cm-1、64cm -1、<0.00
02cm-1である。本発明によるVUV又はArFレーザ
を含むリソグラフィシステムの種々の段に対し望ましい
とされる一般的な汚染レベルは1ppm以下と100ppm以
上との間の範囲をカバーする(最清浄光学領域及びオー
プンエンドウエファ段に関連する)。等級7.0、特に
等級9.0の純度のN2パージガスが好適であるが、等
級5.0の純度のN2ガスを他のシステム条件に依存し
て十分とすることができる。Background information: Jenoptik LOS at 157 nm
(Table 1) summarizes the absorption cross-sections of various pollutants in
reference). Other references refer to these over a wide wavelength range.
The absorption of molecules is shown (see FIG. 6). OTwo, Water vapor and NTwoof
Absorption coefficient is 140cm each-1, 64cm -1, <0.00
02cm-1It is. VUV or ArF laser according to the invention
For various stages of a lithography system, including
General contamination levels are below 1 ppm and below 100 ppm
Cover the area between the top (cleanest optical area and
Related to open-ended wafer stage). Grade 7.0, especially
N of grade 9.0 purityTwoPurge gas is preferred, but etc.
N of class 5.0 purityTwoGas depends on other system conditions
Enough.
【0041】N2パージガス送出の効果:外囲器の製造
材料が外囲器内の汚染レベルに影響を及ぼすという本発
明の認識に基づく第1の考察の結果として、外囲器4の
材料としてPTFE管材料は望ましくないことが明かに
なった。簡単に要約すると次の通りである。Effect of N 2 Purge Gas Delivery: As a result of the first consideration based on the realization of the present invention that the manufacturing material of the envelope influences the level of contamination in the envelope, as a material of the envelope 4 PTFE tubing proved undesirable. A brief summary is as follows.
【0042】O2の汚染レベルは、 (a)ステンレススチール管材料では0.3ppmであっ
た(VUVレーザビームターンオフの場合); (b)パージ通し銅管では露光ボックスの出力で0.5
ppmであった(VUVレーザビームターンオフの場
合); (c)パージ通し銅管では露光ボックスの出力で0.8
ppmであった(VUVレーザビームターンオンの場
合); (d)パージ通しPTFE管では露光ボックスの出力で
3.5ppmであった(VUVレーザビームターンオンの
場合); (e)追加の4m MFAガス送出ホースを挿入した場
合(他の条件は同じ)〜8ppmであった(VUVレーザ
ビームターンオンの場合);The contamination level of O 2 was (a) 0.3 ppm for stainless steel tubing (in the case of VUV laser beam turn-off); (b) 0.5 at the output of the exposure box for purged copper tubing.
ppm (in the case of VUV laser beam turn-off);
ppm (in the case of VUV laser beam turn-on); (d) 3.5 ppm at the output of the exposure box for the purged PTFE tube (in the case of VUV laser beam turn-on); (e) Additional 4m MFA gas delivery When the hose was inserted (other conditions were the same) 〜8 ppm (for VUV laser beam turn-on);
【0043】これらの実験結果から、好適なハウジング
24はステンレススチール製又は銅性であり、PTFE
及びMFAホース材料は好ましくないこと明らかであ
る。PTFEホースを使用する場合の汚染レベル及びそ
の結果のVUVビームの減衰は、ステンレススチール又
は銅ハウジングを使用する場合と比較して、相当高くな
る。ガラスのような別の材料を用いて銅又はステンレス
を用いて達成される低い汚染レベルに匹敵する低汚染レ
ベルを達することができるが、ガラスはこれらのシステ
ムにおける取扱実用性のような他の条件に対し好ましく
ない。From these experimental results, the preferred housing 24 is made of stainless steel or copper and is made of PTFE.
And MFA hose materials are clearly not preferred. The level of contamination and the resulting attenuation of the VUV beam when using a PTFE hose is significantly higher than when using a stainless steel or copper housing. While low contamination levels comparable to those achieved with copper or stainless steel using other materials such as glass can be achieved, glass is subject to other conditions such as handling practicality in these systems. Is not preferred.
【0044】これらの実験結果から、VUVレーザビー
ムがターンオンのときの汚染レベルの方がターンオフの
ときより高いという本発明の別の認識が定量的に確認さ
れたる。本発明では、H2O蒸気/水分汚染レベルは管材
料又はハウジング材料の異なる設定やレーザ動作条件、
即ちVUVビームがターンオンかオフかにあまり影響さ
れないことを実験により確かめた。These experimental results quantitatively confirm another recognition of the present invention that the contamination level is higher when the VUV laser beam is turned on than when it is turned off. In the present invention, the H 2 O vapor / moisture contamination level is determined by different settings of tubing or housing material, laser operating conditions,
That is, it was confirmed by an experiment that the VUV beam was hardly influenced by turning on or off.
【0045】反復実験により、以下の代表的な動作に関
連して、露光ボックスの開放後における汚染レベルの変
化の時定数に関し興味深い観測結果が得られた。Repeated experiments have yielded interesting observations on the time constant of the change in the contamination level after opening the exposure box, in connection with the following representative operation.
【0046】 O2 H2O 露光ボックス閉、1ポンプフラッシュw/N2サイクル、開始 1.2ppm 2.0ppm レーザオン、O2汚染増大、30分後; 2.0ppm 1.9ppm レーザ連続運転、例えば2.5時間後; 1.3ppm 1.6ppm レーザ連続オン、長時間後、例えば15時間後; 0.5ppm 0.8ppm その後、例えば2日後のレベル; 0.4-0.5ppm 0.8-0.9ppm レーザをスイッチオフするが、露光室はパージし続ける
場合(w/o遮断)、O2汚染レベルは約0.25-0.30ppmに急
速に低下する。休止後レーザを再びスイッチオンする
と、O2汚染レベルは再び約0.45-0.55ppmに上昇する。
この模様は図7及び図8に示す実験結果により示されて
いる。O 2 H 2 O Exposure box closed, 1 pump flash w / N 2 cycle, start 1.2 ppm 2.0 ppm laser on, O 2 contamination increase, after 30 minutes; 2.0 ppm 1.9 ppm laser continuous operation, eg after 2.5 hours; 1.3 ppm 1.6ppm Laser on continuously, after a long time, eg 15 hours; 0.5ppm 0.8ppm, then eg 2 days later; 0.4-0.5ppm 0.8-0.9ppm When the laser is switched off but the exposure chamber is kept purged (W / o blocking), the O 2 contamination level drops rapidly to about 0.25-0.30 ppm. When the laser is switched on again after a pause, the O 2 contamination level again rises to about 0.45-0.55 ppm.
This pattern is shown by the experimental results shown in FIGS.
【0047】更に、露光ボックスを通常の空気又は純粋
なN2により常圧までフラッシングするとO2レベルの減
少を示すという別の興味深い観測結果が得られた。O2
汚染の減少は、図9及び図10に示す実験結果により示
されるように、1ppmレベルから2つの異なる時定数で
発生する(1ppm=プロッタのフルスケール及びv=3cm
/h)。従って、純粋N2フラッシングの場合には、図9
に示すように、約4.3×106のレーザパルス又はシ
ョット後に、一定の低O2レベルが再び達成される。ボ
ックスを周囲空気でフラッシングした場合には、図10
に示すように、25×106のレーザパルス後に、一定
の低O2レベルが達成される。In addition, another interesting observation was obtained that flushing the exposure box with normal air or pure N 2 to normal pressure showed a decrease in O 2 levels. O 2
The reduction in contamination occurs with two different time constants from the 1 ppm level, as shown by the experimental results shown in FIGS. 9 and 10 (1 ppm = full scale of plotter and v = 3 cm).
/ h). Therefore, in the case of pure N 2 flushing, FIG.
A constant low O 2 level is again achieved after about 4.3 × 10 6 laser pulses or shots, as shown in FIG. If the box was flushed with ambient air,
A constant low O 2 level is achieved after 25 × 10 6 laser pulses, as shown in FIG.
【0048】図11及び図12は好適実施例のパージさ
れたビーム通路内のO2濃度とレーザパワーを時間の関
数として重複プロットしたグラフを示す。図11及び図
12はO2濃度がレーザパワーにどのように依存するか
を示す。FIGS. 11 and 12 show overlapping plots of O 2 concentration and laser power as a function of time in the purged beam path of the preferred embodiment. 11 and 12 show how the O 2 concentration depends on the laser power.
【0049】図11のビーム通路外囲器は99.999%の純
粋N2ガス、即ち「5等級」N2ガスでパージした。最低
O2濃度はレーザのターンオフ時(A)に観測された。
O2濃度はレーザのターンオフ時の0.2ppmからレーザ
のフルパワー(10W)時の0.5ppmまでレーザパワ
ーの増大につれて増大する。The beam path enclosure of Figure 11 was purged with 99.999% pure N 2 gas, or "grade 5" N 2 gas. The lowest O 2 concentration was observed when the laser was turned off (A).
The O 2 concentration increases as the laser power increases from 0.2 ppm when the laser is turned off to 0.5 ppm when the laser is at full power (10 W).
【0050】本発明では、O2は不完全なN2ガスパージ
内の残留H2Oの分解により発生されることを認識し
た。従って、高純度不活性ガスが好ましい。不活性ガス
はVUV放射を吸収しない希ガスやその他のガスとする
ことができ、N2,He,Ne,Kr又はArが好ましい。
不活性ガスの純度は99.5%以上の純度にするのが好まし
い。もっと高い純度、例えば少なくとも99.9%又はそれ
以上の純度のN2ガスが更に好ましい。実験で使用した
「5等級」の純度、即ち99.999%の窒素ガスは一例であ
る。更に、「7等級」、即ち99.99999%の純度のN2ガ
スを好適実施例のパージビーム通路外囲器内のO2濃度
を低減するのに使用するのが有利とすることができる。
9等級、即ち99.9999999%のようなもっと高い純度の不
活性パージガスは外囲器内に一層低いO2濃度を生ず
る。これらの純度はHe,Ne,Kr又はArのような他の
不活性ガスにも使用することができる。The present invention has recognized that O 2 is generated by the decomposition of residual H 2 O in an incomplete N 2 gas purge. Therefore, a high-purity inert gas is preferable. Inert gas may be an inert gas or other gas that does not absorb the VUV radiation, N 2, He, Ne, Kr or Ar is preferred.
The inert gas preferably has a purity of 99.5% or more. Higher purity, for example at least 99.9% or more purity N 2 gas is more preferable. The “5 grade” purity used in the experiments, ie, 99.999% nitrogen gas, is one example. Furthermore, it can be advantageous to use to reduce the O 2 concentration of the "7 grade", i.e. Pajibimu passage outside the envelope of the preferred embodiment 99.99999% pure N 2 gas.
A higher purity inert purge gas, such as 9 grade, ie 99.9999999%, results in a lower O 2 concentration in the envelope. These purities can also be used for other inert gases such as He, Ne, Kr or Ar.
【0051】図12のビーム通路外囲器は約150リッ
トル/時間及び300リットル/時間の流量のN2ガスで
パージした。この図は、O2濃度はN2流量の増大ととも
に減少することを示している。レーザはエネルギー一定
モードで動作させ、レーザパワーは繰り返し比を100
Hzから1000Hzまで変化させることにより変化さ
せた。O2濃度は、レーザパワーの減少につれて減少す
ることが観測された。The beam path envelope of FIG. 12 was purged with N 2 gas at a flow rate of about 150 liters / hour and 300 liters / hour. This figure shows that the O 2 concentration decreases with increasing N 2 flow rate. The laser is operated in the constant energy mode, and the laser power is set to a repetition rate of 100.
Hz to 1000 Hz. O 2 concentrations were observed to decrease with decreasing laser power.
【0052】図13−15は、ガス流量、使用不活性ガ
ス及びレーザパワーが外囲器24内の酸素の濃度に影響
を及ぼすという本発明の認識を追認するものである。図
13はレーザオン及びオフ時におけるO2濃度対パージ
流量をアルゴンパージガスの場合及び窒素パージガスの
場合についてプロットしたグラフを示す。実験の結果
は、レーザオンのときも又はオフのときも両ガスとも、
酸素濃度は約150l/hまでは流量とともに急速に減少
し、150l/hから300l/hまでは徐々に減少する。窒
素ガスの方が同一のレーザ動作条件の下でアルゴンパー
ジガスより低い酸素濃度を生じた。酸素濃度は、レーザ
がターンオフのときに、レーザがターンオンのときと比
較して大きく減少した。FIGS. 13-15 confirm the recognition of the present invention that the gas flow rate, the inert gas used and the laser power affect the concentration of oxygen in the envelope 24. FIG. FIG. 13 is a graph plotting the O 2 concentration versus the purge flow rate when the laser is on and off for the argon purge gas and the nitrogen purge gas. The results of the experiment show that both gases, whether the laser is on or off,
Oxygen concentration decreases rapidly with flow up to about 150 l / h and gradually decreases from 150 l / h to 300 l / h. Nitrogen gas produced a lower oxygen concentration than argon purge gas under the same laser operating conditions. The oxygen concentration was greatly reduced when the laser was turned off compared to when the laser was turned on.
【0053】図14は、窒素パージガスの流量を90l/
h、150l/h及び270l/hに変化させたときの外囲器
24内の酸素濃度の、レーザパワーに対する依存性を示
す。低い流量のときに高い酸素濃度が観測された。酸素
濃度は各流量においてレーザパワーとともに増大した
が、低い流量において酸素濃度はレーザパワーとともに
一層急速に増大した。例えば、270l/hでは、酸素濃
度は0−10Wのレーザパワーに対し殆ど増大せず、約
0.2ppmのままであるが、90l/hでは、酸素濃度は0
−10Wのレーザパワーに対し約0.4ppmから約1.
0ppmまで増大した。FIG. 14 shows that the flow rate of the nitrogen purge gas is 90 l /
The dependence of the oxygen concentration in the envelope 24 on the laser power when changing to h, 150 l / h and 270 l / h is shown. High oxygen concentrations were observed at low flow rates. Oxygen concentration increased with laser power at each flow rate, but at lower flow rates oxygen concentration increased more rapidly with laser power. For example, at 270 l / h, the oxygen concentration hardly increases for a laser power of 0-10 W and remains at about 0.2 ppm, but at 90 l / h, the oxygen concentration becomes 0 ppm.
From about 0.4 ppm to about 1.10 for -10 W laser power.
Increased to 0 ppm.
【0054】図15はレーザが約5.4Wで動作してい
る場合における発生O2濃度対窒素パージ流量を示す。
酸素濃度は50l/hにおける約0.6ppmから300l/h
における0.005ppmまでほぼ漸近的に減少すること
が観測され、この図においてプロットは、外囲器内にV
UVレーザビームが存在することにより発生される推定
酸素濃度であり、総合O2濃度ではない。FIG. 15 shows the generated O 2 concentration versus the nitrogen purge flow rate when the laser is operating at about 5.4 W.
Oxygen concentration from about 0.6 ppm at 50 l / h to 300 l / h
Is observed to decrease almost asymptotically to 0.005 ppm at which the plot shows V within the envelope.
An estimated concentration of oxygen generated by the UV laser beam is present, not a comprehensive O 2 concentration.
【0055】要するに、バージングガスが5.0等級の
N2である上述したパージング外囲器4内ではO2及びH
2Oの両方について1ppm以下の汚染レベルを達成するこ
とができる。レーザを数日間動作し続けても零光レベル
又はレーザオフレベルへ近づく傾向は観測されなかっ
た。VUV放射自体は外囲器の出口でO2含有量を増大
するように見える。その理由は次の理由の一つ以上であ
るものと考えられる。 (a)N2パージガス内の残留H2Oの分解; (b)ミラー及び/又はビーム分割器表面からのガス発
生又は外囲器4の壁からのガス発生(このガスもO2含
有量の漸近的減少と同様に減少する);In short, in the purging envelope 4 described above in which the purging gas is N2 of 5.0 grade, O 2 and H
Contamination levels of 1 ppm or less for both 2 O can be achieved. No tendency to approach the zero light level or the laser off level was observed with the laser operating for several days. VUV radiation itself appears to increase the O 2 content in the exit of the envelope. The reasons may be for one or more of the following reasons. (A) decomposition of residual H 2 O in the N 2 purge gas; (b) gas generation from the mirror and / or beam splitter surface or from the wall of the envelope 4 (this gas also has a lower O 2 content). Decrease as well as asymptotic decrease);
【0056】上述したように且つ図7及び図8に示すよ
うに、レーザがオフのときと比較してレーザ放射がオン
のときにO2汚染レベルの増大が観測される。As described above and as shown in FIGS. 7 and 8, an increase in the level of O 2 contamination is observed when the laser radiation is on as compared to when the laser is off.
【0057】従って、図4に示す上述した窓18を設け
てフッ素分子レーザの外囲器4をVUVビームが供給さ
れる外部処理装置のパージ体積及び/又は加工片から分
離するのが有利である。さもなければ、外囲器4内でV
UVビームによって発生する汚染物質により外部装置の
パージ体積又は加工片を不所望なレベル又は許容し得な
いレベルに汚染され得る。Therefore, it is advantageous to provide the above-mentioned window 18 shown in FIG. 4 to separate the envelope 4 of the molecular fluorine laser from the purge volume and / or the workpiece of the external processing device to which the VUV beam is supplied. . Otherwise, V in envelope 4
Contaminants generated by the UV beam can contaminate the purge volume or workpiece of the external device to undesired or unacceptable levels.
【0058】更に、実験の結果、PTFEホースをレー
ザパージガスラインからなる外囲器4に使用すると、外
囲器の材料としてステンレス及び/又は銅を使用すると
きと比較して、高いO2汚染レベルが生ずることが確か
められた。従って、本発明の外囲器は外囲器材料として
ステンレススチール及び/又は銅を使用するのが有利で
ある。Further, as a result of the experiment, when the PTFE hose is used for the envelope 4 composed of the laser purge gas line, the O 2 contamination level is higher than when stainless steel and / or copper are used as the material of the envelope. Was found to occur. Accordingly, the envelope of the present invention advantageously uses stainless steel and / or copper as the envelope material.
【0059】本発明は、200nm以下の他の放射、例
えばO2及びH2Oにおける吸収の影響を受ける放射のビ
ーム通路に対する外囲器にも適用することができる。例
としては、ArFエキシマレーザの193nm出力放出
は固体レーザ又は色素レーザの周波数逓倍出力がある。
即ち、O2の変動が193nmビーム通路、他の200
nm以下のビーム通路において生ずる吸収量に影響を与
えるため、本発明はフッ素分子レーザのみならずArF
レーザ又は200nm以下で動作する他のレーザにも適
用するのが有利である。The invention is also applicable to envelopes for beam paths of other radiation below 200 nm, such as radiation affected by absorption in O 2 and H 2 O. As an example, a 193 nm output emission of an ArF excimer laser is a frequency doubled output of a solid state laser or a dye laser.
That is, the variation of O 2 is 193 nm beam path, and the other 200
The present invention is not limited to a fluorine molecular laser,
Advantageously, it also applies to lasers or other lasers operating below 200 nm.
【0060】以上の記載は本発明の範囲を限定するもの
でなく、多くの好適な変形例が可能である。本発明の範
囲は特許請求の範囲に記載されている構成要素に加え
て、これらの要素と構造的に且つ機能的に等価なものも
含む。The above description does not limit the scope of the present invention, and many suitable modifications are possible. The scope of the invention includes, in addition to the components recited in the claims, structural and functional equivalents to these components.
【0061】例えば、本出願人に係る米国特許第6,005,
880号及び米国特許出願第09/317,695号、同第09/317,69
5号、同第09/317,695号、同第09/317,695号、同第09/31
7,695号、同第09/317,695号、同第09/317,695号、同第0
9/317,695号、同第09/317,695号、同第09/317,695号、
同第09/317,695号、同第09/317,695号、同第09/317,695
号、同第09/317,695号、同第09/317,695号の何れかに記
載されている構成要素を本明細書に記載されている構成
要素と組合せて実施することができる。For example, US Pat. No. 6,005,
Nos. 880 and 09 / 317,695, 09 / 317,69
No. 5, No. 09 / 317,695, No. 09 / 317,695, No. 09/31
No. 7,695, No. 09 / 317,695, No. 09 / 317,695, No. 0
No. 9 / 317,695, No. 09 / 317,695, No. 09 / 317,695,
No. 09 / 317,695, No. 09 / 317,695, No. 09 / 317,695
No. 09 / 317,695 and 09 / 317,695 can be implemented in combination with the components described herein.
【図1】 0.5mの排気ビーム通路に沿って伝播する
157nmビームの透過率の、残留空気圧に対する依存
性を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the dependence of the transmittance of a 157 nm beam propagating along a 0.5 m exhaust beam path on residual air pressure.
【図2】 約157nmで動作するF2レーザ又は20
0nm以下で動作するArFレーザのような他のレーザ
用のビーム送出システムの第1の実施例を示し、本例シ
ステムは不活性ガスでパージされたビーム通路を提供す
る外囲器を具えている。FIG. 2: F 2 laser or 20 operating at about 157 nm
Fig. 3 illustrates a first embodiment of a beam delivery system for other lasers, such as an ArF laser operating below 0 nm, which includes an envelope providing a beam path purged with an inert gas. .
【図3】 ヘリウム又は窒素ガスでパージされた0.5
mのビーム通路に沿って伝播する157nmビームの透
過率の、ビーム通路のフラッシュ回数に対する依存性を
示すグラフである。FIG. 3 0.5 purged with helium or nitrogen gas
FIG. 7 is a graph showing the dependence of the transmittance of a 157 nm beam propagating along the m beam path on the number of flashes in the beam path.
【図4】 約157nmで動作するF2レーザ又は20
0nm以下で動作するArFレーザのような他のレーザ
用のビーム送出システムの好適実施例を示し、本例シス
テムは不活性ガスでパージされたビーム通路を提供する
透明窓で封止された外囲器を具えている。FIG. 4. F 2 laser or 20 operating at about 157 nm
Fig. 3 shows a preferred embodiment of a beam delivery system for other lasers, such as ArF lasers operating below 0 nm, wherein the system includes an envelope sealed with a transparent window providing a beam path purged with an inert gas. It has a vessel.
【図5】 実験装置及び検出器Pをフォトリソグラフィ
システムの光学イメージングシステム及び/又は加工片
を含む外部ハウジングと置き換えてなる他の実施例も示
す。FIG. 5 also shows another embodiment in which the experimental apparatus and the detector P are replaced with an optical imaging system of a photolithography system and / or an outer housing containing the workpiece.
【図6】 選択した吸収物質種に対するスペクトル吸収
データを示す。FIG. 6 shows spectral absorption data for a selected absorber species.
【図7】 レーザのスイッチオフが好適実施例によるパ
ージされたビーム通路に沿うO2のレベルに及ぼす影響
を示す。FIG. 7 illustrates the effect of switching off a laser on the level of O 2 along a purged beam path according to a preferred embodiment.
【図8】 レーザのスイッチバックオンが好適実施例に
よるパージされたビーム通路に沿うO2のレベルに及ぼ
す影響を示す。FIG. 8 illustrates the effect of laser switchback on on the level of O 2 along a purged beam path according to a preferred embodiment.
【図9】 ビーム通路をN2でフラッシングした後に不
活性ガスパージビーム通路が低汚染レベルに戻る速度を
示す。FIG. 9 shows the rate at which the inert gas purge beam path returns to a low contamination level after flushing the beam path with N 2 .
【図10】 ビーム通路を周囲空気でフラッシングした
後に不活性ガスパージビーム通路が低汚染レベルに戻る
速度を示す。FIG. 10 shows the rate at which the inert gas purge beam path returns to a low contamination level after flushing the beam path with ambient air.
【図11】 パージされたビーム通路内のO2濃度とレ
ーザパワーを時間の関数として重複プロットして、O2
濃度がレーザパワーにどのように依存するかを示すグラ
フの一例である。[11] overlap plotting O 2 concentration and laser power of purged beam passage as a function of time, O 2
5 is an example of a graph showing how the concentration depends on the laser power.
【図12】 パージされたビーム通路内のO2濃度とレ
ーザパワーを時間の関数として重複プロットして、O2
濃度がレーザパワーにどのように依存するかを示すグラ
フの他の例である。[12] overlap plotting O 2 concentration and laser power of purged beam passage as a function of time, O 2
5 is another example of a graph showing how the concentration depends on the laser power.
【図13】 レーザオン及びオフ時におけるO2濃度対
パージ流量をアルゴンパージガスの場合及び窒素パージ
ガスの場合についてプロットしたグラフである。FIG. 13 is a graph plotting the O 2 concentration versus the purge flow rate when the laser is on and off for the argon purge gas and the nitrogen purge gas.
【図14】 種々の窒素パージガス流量における図4b
の外囲器内の酸素濃度の、レーザパワーに対する依存性
を示すグラフである。FIG. 14b at various nitrogen purge gas flow rates
6 is a graph showing the dependence of the oxygen concentration in the envelope on laser power.
【図15】 レーザがオンの場合における図4bの外囲
器内の発生酸素濃度の、窒素パージ流量に対する依存性
を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the dependence of the generated oxygen concentration in the envelope of FIG. 4b on the nitrogen purge flow rate when the laser is on.
1 共振器 2 レーザ放電室 3 電極 4 ハウジング又は外囲器 6 出力結合ミラー 8 真空ベロー 10 ガス入口 12 ガス出口 14 ニードル弁 16 ポンプポート 18 VUV透明窓 20 加工片 22 VUVビーム 24 外囲器 26 入口 28 出口 30 水分モニタシステム 32 02モニタシステム P 光検出器Reference Signs List 1 resonator 2 laser discharge chamber 3 electrode 4 housing or envelope 6 output coupling mirror 8 vacuum bellow 10 gas inlet 12 gas outlet 14 needle valve 16 pump port 18 VUV transparent window 20 work piece 22 VUV beam 24 envelope 26 entrance 28 Outlet 30 Moisture monitor system 32 0 2 Monitor system P Photodetector
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成13年7月9日(2001.7.9)[Submission date] July 9, 2001 (2001.7.9)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
【図2】 FIG. 2
【図3】 FIG. 3
【図4】 FIG. 4
【図5】 FIG. 5
【図6】 FIG. 6
【図7】 FIG. 7
【図9】 FIG. 9
【図11】 FIG. 11
【図15】 FIG.
【図8】 FIG. 8
【図10】 FIG. 10
【図12】 FIG.
【図14】 FIG. 14
【図13】 FIG. 13
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス フォグラー ドイツ国 37085 ゲッティンゲン リー ヒテンヴァルダー シュトラーセ 13 (72)発明者 フランク フォス ドイツ国 37581 バート ガンデルスハ イム アウフ デム ミューレンスティー ジ 3 (72)発明者 ライネル ペツェル ドイツ国 37127 ドランスフェルト ブ ールダラー ベルク 18 Fターム(参考) 5F071 AA06 EE08 FF07 FF09 JJ03 JJ08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Klaus Fogler, Germany 37085 Göttingen lee Hittenwalder Straße 13 (72) Inventor Frank Foss, Germany 37581 Bad Gandersheim im Auf dem Mühlenstige 3 (72) Inventor Reinel Petzel Germany 37127 Dransfeld Bouldererberg 18 F-term (reference) 5F071 AA06 EE08 FF07 FF09 JJ03 JJ08
Claims (39)
レーザを含み、VUVレーザビームを発生させ加工片に
送出するレーザシステムであって、 レーザ活性媒体で満たされた放電室と、 電源回路と結合され、パルス放電を発生して前記レーザ
活性媒体を励起する複数の電極と、 前記放電室を包含し、200nm以下の波長を有する前
記VUVレーザビームを発生する共振器と、 前記レーザに気密に連結され、レーザを出るビーム通路
の少なくとも一部分を外気から密封するとともに複数の
ポートを有する外囲器であって、前記複数のポートによ
り当該外囲器を排気し、排気後に不活性ガスを当該外囲
器内に流して、レーザビームを前記ビーム通路に沿っ
て、ビームのエネルギーが前記ビーム通路に沿って存在
する光吸収物質種によって殆ど減衰されることなく加工
片に到達し得るように伝播せしめる外囲器と、 前記外囲器を密封する窓であって、200nm以下の前
記放出波長においてほぼ透明であり、ビームを外囲器か
ら射出し得るが外囲器内で発生した汚染物質は外囲器か
ら出て外囲器外の表面を汚染するのを防止する窓と、を
具えることを特徴とするレーザシステム。1. VUV emitting at a wavelength below 200 nm
A laser system including a laser for generating a VUV laser beam and delivering it to a work piece, wherein the discharge system is filled with a laser active medium and is coupled to a power supply circuit, and generates a pulse discharge to excite the laser active medium. A plurality of electrodes; a resonator containing the discharge chamber and generating the VUV laser beam having a wavelength of 200 nm or less; and a hermetically connected to the laser and sealing at least a portion of a beam path exiting the laser from outside air. And an envelope having a plurality of ports, wherein the envelope is evacuated by the plurality of ports, an inert gas is flown into the envelope after the evacuation, and a laser beam is passed along the beam path. The beam energy propagates such that it can reach the workpiece with little attenuation by the light absorbing species present along the beam path. An enclosure for closing, a window for sealing the envelope, wherein the window is substantially transparent at the emission wavelength of 200 nm or less, and can emit a beam from the envelope, but contaminants generated in the envelope are A window that prevents the enclosure from exiting the enclosure and contaminating surfaces outside the enclosure.
るレーザに連結し、レーザビームを最終的に加工片に至
る外部ハウジングに送出するレーザ送出システムであっ
て、 前記レーザに気密に連結され、レーザを出るビーム通路
の少なくとも一部分を外気から密封する外囲器と、 前記外囲器を排気し、排気後に不活性ガスを当該外囲器
内に流して、レーザビームを前記ビーム通路に沿って、
ビームのエネルギーが前記ビーム通路に沿って存在する
光吸収物質種によって殆ど減衰されることなく前記外囲
器を横断可能にする複数のポートと、 前記外囲器を密封する窓であって、200nm以下の前
記放出波長においてほぼ透明であり、ビームは外囲器か
ら出て前記ハウジングに入力し得るが外囲器内で発生し
た汚染物質は外囲器から出て前記ハウジング内の表面を
汚染するのを防止する窓と、を具えることを特徴とする
レーザ送出システム。2. A laser delivery system coupled to a laser that emits a laser beam at 200 nm or less and delivering the laser beam to an outer housing that ultimately leads to a workpiece, wherein the laser delivery system is air-tightly coupled to the laser. An envelope that seals at least a portion of the outgoing beam path from the outside air; evacuation of the envelope, flowing an inert gas into the envelope after evacuation, and directing a laser beam along the beam path;
A plurality of ports that allow the energy of the beam to traverse the envelope with little attenuation by light absorbing species present along the beam path; and a window that seals the envelope, Substantially transparent at the following emission wavelengths, the beam can exit the envelope and enter the housing, but contaminants generated within the envelope exit the envelope and contaminate surfaces within the housing: A laser delivery system comprising:
と、 前記放電室を包囲し、約200nm以下の波長でレーザ
ビームを発生する共振器と、 レーザシステムの共振器を出るレーザビームのためのビ
ーム通路を外気から密封するとともに不活性ガスを前記
ビーム通路内に流して、レーザビームを前記ビーム通路
に沿って、ビームのエネルギーが前記ビーム通路に沿っ
て存在する光吸収物質種によって殆ど減衰されることな
く伝播せしめる密封手段と、 前記ビームは前記密封手段を出て前記外部ハウジングに
入力するのを許すが汚染物質は前記密封手段から外部ハ
ウジングへ流れるのを阻止する手段と、を具えることを
特徴とするレーザシステム。3. A discharge chamber filled with a laser active medium, a plurality of electrodes coupled to a power supply circuit to generate a pulsed discharge, and surrounding the discharge chamber and generating a laser beam at a wavelength of about 200 nm or less. A cavity and a beam path for the laser beam exiting the resonator of the laser system are sealed from the outside air and an inert gas is flowed into the beam path so that the energy of the beam is reduced along the beam path. Sealing means for propagating with little attenuation by the light absorbing species present along the beam path; and the beam allowing the light to exit the sealing means and enter the outer housing, while the contaminants are sealed to the sealing means. Means for preventing flow from the housing to the outer housing.
レーザを含み、VUVレーザビームを発生させ加工片に
送出するレーザシステムであって、 レーザ活性媒体で満たされた放電室と、 電源回路と結合され、パルス放電を発生して前記レーザ
活性媒体を励起する複数の電極と、 前記放電室を包含し、200nm以下の波長を有する前
記VUVレーザビームを発生する共振器と、 前記レーザに気密に連結され、レーザを出るビーム通路
の少なくとも一部分を外気から密封するとともに複数の
ポートを有する外囲器であって、前記複数のポートによ
り99.5%以上の純度の不活性ガスを当該外囲器内に
流して、レーザビームを前記ビーム通路に沿って、ビー
ムのエネルギーが前記ビーム通路に沿って存在する光吸
収物質種によって殆ど減衰されることなく加工片に到達
し得るように伝播せしめる外囲器と、を具えることを特
徴とするレーザシステム。4. VUV emitting at a wavelength below 200 nm
A laser system including a laser for generating a VUV laser beam and delivering it to a work piece, wherein the discharge system is filled with a laser active medium and is coupled to a power supply circuit, and generates a pulse discharge to excite the laser active medium. A plurality of electrodes; a resonator containing the discharge chamber and generating the VUV laser beam having a wavelength of 200 nm or less; and a hermetically connected to the laser and sealing at least a portion of a beam path exiting the laser from outside air. An envelope having a plurality of ports, wherein the plurality of ports allow an inert gas having a purity of 99.5% or more to flow into the envelope to cause a laser beam to flow along the beam path. The energy of the beam is propagated so that it can reach the workpiece with little attenuation by light absorbing species present along the beam path. A laser system, comprising: an envelope.
該窓は200nm以下の前記放出波長においてほぼ透明
であり、ビームを外囲器から射出し得るが外囲器内で発
生した汚染物質は外囲器から出て外囲器外の表面を汚染
するのを防止することを特徴とする請求項4記載のシス
テム。5. The method of claim 1, further comprising a window sealing the envelope.
The window is substantially transparent at the emission wavelength below 200 nm and can emit a beam from the envelope, but contaminants generated within the envelope exit the envelope and contaminate surfaces outside the envelope. 5. The system according to claim 4, wherein the system is prevented.
るVUVレーザに連結し、レーザビームを最終的に加工
片に至る外部ハウジングに送出するレーザ送出システム
であって、 前記レーザに気密に連結され、レーザを出るビーム通路
の少なくとも一部分を外気から密封する外囲器と、 99.5%以上の純度の不活性ガスを前記外囲器内に流
して、レーザビームを前記ビーム通路に沿って、ビーム
のエネルギーが前記ビーム通路に沿って存在する光吸収
物質種によって殆ど減衰されることなく前記外囲器を横
断可能にする複数のポートと、を具えることを特徴とす
るビーム送出システム。6. A laser delivery system coupled to a VUV laser that emits a laser beam at 200 nm or less and delivering the laser beam to an outer housing that ultimately leads to a workpiece, wherein the laser is airtightly coupled to the laser. An envelope that seals at least a portion of the beam path exiting from the atmosphere from outside air; and flowing an inert gas having a purity of 99.5% or more into the envelope to direct a laser beam along the beam path along the beam path. A beam delivery system comprising: a plurality of ports that allow energy to traverse the envelope with little attenuation by light absorbing species present along the beam path.
該窓は200nm以下の前記放出波長においてほぼ透明
であり、ビームは外囲器から出て前記ハウジングに入力
し得るが外囲器内で発生した汚染物質は外囲器から出て
前記ハウジング内の表面を汚染するのを防止することを
特徴とする請求項6記載のシステム。7. The apparatus further comprises a window for sealing the envelope.
The window is substantially transparent at the emission wavelength of less than 200 nm, and the beam may exit the envelope and enter the housing, but contaminants generated within the envelope exit the envelope and remain within the housing. 7. The system of claim 6, wherein the system prevents contamination of the surface.
と、 前記放電室を包囲し、約200nm以下の波長でレーザ
ビームを発生する共振器と、 レーザシステムの共振器を出るレーザビームのためのビ
ーム通路を外気から密封するとともに99.5%以上の
純度の不活性ガスを前記ビーム通路内に流して、レーザ
ビームを前記ビーム通路に沿って、ビームのエネルギー
が前記ビーム通路に沿って存在する光吸収物質種によっ
て殆ど減衰されることなく伝播せしめる密封手段と、を
具えることを特徴とするレーザシステム。8. A discharge chamber filled with a laser active medium, a plurality of electrodes coupled to a power supply circuit to generate a pulse discharge, and surrounding the discharge chamber, generating a laser beam at a wavelength of about 200 nm or less. A cavity and a beam path for a laser beam exiting the resonator of the laser system, which is sealed from the outside air, and an inert gas having a purity of 99.5% or more flows into the beam path, and the laser beam is passed through the beam path. And a sealing means for transmitting energy of the beam along the beam path with little attenuation by light absorbing species present along the beam path.
前記外部ハウジングに入力するのを許すが汚染物質は前
記密封手段から外部ハウジングへ流れるのを阻止するが
手段を具えることを特徴とする請求項8記載のシステ
ム。9. The system further comprising means for allowing the beam to exit the sealing means and enter the outer housing, but for preventing contaminants from flowing from the sealing means to the outer housing. 9. The system according to claim 8, wherein
ることを特徴とする請求項1-4、6又は8の何れかに
記載のシステム。10. The system according to claim 1, wherein the inert gas is at least 99.9%.
オン、クリプトン及びヘリウムを含むガス群から選ばれ
ることを特徴とする請求項10記載のシステム。11. The system of claim 10, wherein said inert gas is selected from a group of gases including nitrogen, argon, neon, krypton and helium.
徴とする請求項10記載のシステム。12. The system according to claim 10, wherein said inert gas comprises nitrogen.
を特徴とする請求項10記載のシステム。13. The system of claim 10, wherein said inert gas comprises argon.
%以上であることを特徴とする請求項1-4、6又は8
の何れかに記載のシステム。14. The purity of the inert gas is 99.999.
%, Or more than one percent.
A system according to any one of the preceding claims.
オン、クリプトン及びヘリウムを含むガス群から選ばれ
ることを特徴とする請求項14記載のシステム。15. The system of claim 14, wherein said inert gas is selected from a group of gases including nitrogen, argon, neon, krypton, and helium.
徴とする請求項14記載のシステム。16. The system according to claim 14, wherein said inert gas comprises nitrogen.
を特徴とする請求項14記載のシステム。17. The system according to claim 14, wherein said inert gas comprises argon.
99%以上であることを特徴とする請求項1-4、6又
は8の何れかに記載のシステム。18. The inert gas has a purity of 99.999.
9. A system according to any of claims 1-4, 6 or 8, characterized in that it is at least 99%.
オン、クリプトン及びヘリウムを含むガス群から選ばれ
ることを特徴とする請求項18記載のシステム。19. The system of claim 18, wherein said inert gas is selected from a group of gases including nitrogen, argon, neon, krypton, and helium.
徴とする請求項18記載のシステム。20. The system according to claim 18, wherein said inert gas comprises nitrogen.
を特徴とする請求項18記載のシステム。21. The system of claim 18, wherein said inert gas comprises argon.
圧力が維持されていることを特徴とする請求項3又は8
記載のシステム。22. An overpressure of less than 50 mbar is maintained in said sealing means.
The described system.
び銅からなる材料群から選ばれた1以上の材料で構成す
ることを特徴とする請求項3又は8記載のシステム。23. The system according to claim 3, wherein said sealing means is made of one or more materials selected from the group consisting of stainless steel and copper.
含むことを特徴とする請求項3又は8記載のシステム。24. The system according to claim 3, wherein said sealing means contains 0.5 ppm or less of O 2 .
rF2,MbF2,LiF,BaF,石英及びフッ素添加
石英からなる群から選ばれた材料で構成することを特徴
とすることを特徴とする請求項3又は9記載のシステ
ム。25. The device according to claim 25, wherein the blocking means is CaF 2, LiF 2 ,
The system according to claim 3, wherein the system is made of a material selected from the group consisting of rF 2 , MbF 2 , LiF, BaF, quartz, and fluorine-added quartz.
とを特徴とする請求項3又は9記載のシステム。26. A system according to claim 3, wherein said blocking means comprises CaF 2 .
供給されることを特徴とする請求項1−4、6、8、1
0、14又は18の何れかに記載のシステム。27. The method according to claim 1, wherein said laser beam is supplied by an F 2 laser.
19. The system according to any of 0, 14 or 18.
り供給されることを特徴とする請求項1−4、6、8、
10、14又は18の何れかに記載のシステム。28. The method according to claim 1, wherein said laser beam is supplied by an ArF laser.
19. The system according to any of 10, 14, or 18.
間以上の流量で流すことを特徴とする請求項4、6、
8、10、14又は18の何れかに記載のシステム。29. The method according to claim 4, wherein the inert gas flows at a flow rate of 150 liters / hour or more.
19. The system according to any of 8, 10, 14 or 18.
を前記外囲器に流す前に前記外囲器を排気するためのポ
ートを含み、前記不活性ガスはほぼ0.2リットル/分
以下の流量で流すことを特徴とする請求項1−2、4、
6、10、14又は18の何れかに記載のシステム。30. The plurality of ports include a port for evacuating the envelope prior to flowing the inert gas into the envelope, wherein the inert gas is less than approximately 0.2 liters / minute. 1-2, characterized by flowing at a flow rate of
19. The system according to any of 6, 10, 14 or 18.
力に維持されていることを特徴とする請求項30記載の
システム。31. The system of claim 30, wherein said envelope is maintained at an overpressure of about 50 mbar or less.
密封手段に流す前に前記密封手段を排気する手段を含
み、前記不活性ガスはほぼ0.2リットル/分以下の流
量で流すことを特徴とする請求項3又は8記載のシステ
ム。32. The sealing means includes means for evacuating the sealing means before flowing the inert gas through the sealing means, wherein the inert gas is flowed at a flow rate of about 0.2 l / min or less. The system according to claim 3 or 8, wherein
過圧力が維持されていることを特徴とする請求項32記
載のシステム。33. The system according to claim 32, wherein an overpressure of about 50 mbar or less is maintained in said sealing means.
銅からなる材料群から選ばれた1以上の材料で構成する
ことを特徴とする請求項1-2、4又は6の何れかに記
載のシステム。34. The system according to claim 1, wherein the envelope is made of one or more materials selected from the group consisting of stainless steel and copper. .
むことを特徴とする請求項1-2、4又は6の何れかに
記載のシステム。35. The system according to claim 1, wherein the envelope contains less than 0.5 ppm O 2 .
F2,MbF2,LiF,BaF,石英及びフッ素添加石
英からなる群から選ばれた材料で構成することを特徴と
することを特徴とする請求項1-2、4又は6の何れか
に記載のシステム。36. The window is made of CaF 2, LiF 2 , Sr.
7. A method according to claim 1, wherein the material is selected from the group consisting of F 2 , MbF 2 , LiF, BaF, quartz and fluorine-added quartz. System.
徴とする請求項1-2、5又は7の何れかに記載のシス
テム。37. The system according to claim 1, wherein the window is made of CaF 2 .
フィシステムの光学イメージング装置の外部ハウジング
との間に配置することを特徴とする請求項1-2、5又
は7の何れかに記載のシステム。38. The system according to claim 1, wherein the window is located between the envelope and an outer housing of an optical imaging device of a photolithography system. .
リソグラフィシステムの光学イメージング装置の外部ハ
ウジングとの間に配置することを特徴とする請求項3又
は9に記載のシステム。39. The system according to claim 3, wherein the blocking means is disposed between the sealing means and an outer housing of an optical imaging device of a photolithography system.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/594,892 US6327290B1 (en) | 1999-02-12 | 2000-06-14 | Beam delivery system for molecular fluorine (F2) laser |
US09.594.892 | 2000-06-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002033540A true JP2002033540A (en) | 2002-01-31 |
Family
ID=24380849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001175915A Pending JP2002033540A (en) | 2000-06-14 | 2001-06-11 | Laser system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002033540A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106911055A (en) * | 2017-03-16 | 2017-06-30 | 清华大学 | A kind of four-wave mixing mercury vapour pond of use tubular type constant temperature oven and cooling collar |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08279458A (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-22 | Nikon Corp | Projecting aligner |
JP2000003853A (en) * | 1998-06-12 | 2000-01-07 | Canon Inc | Aligner |
JP2000286482A (en) * | 1999-02-12 | 2000-10-13 | Lambda Physik G Zur Herstellung Von Lasern Mbh | Beam delivery system for, molecular fluorine (f2) laser |
-
2001
- 2001-06-11 JP JP2001175915A patent/JP2002033540A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08279458A (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-22 | Nikon Corp | Projecting aligner |
JP2000003853A (en) * | 1998-06-12 | 2000-01-07 | Canon Inc | Aligner |
JP2000286482A (en) * | 1999-02-12 | 2000-10-13 | Lambda Physik G Zur Herstellung Von Lasern Mbh | Beam delivery system for, molecular fluorine (f2) laser |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106911055A (en) * | 2017-03-16 | 2017-06-30 | 清华大学 | A kind of four-wave mixing mercury vapour pond of use tubular type constant temperature oven and cooling collar |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6490305B2 (en) | Beam delivery system for molecular fluorine (F2) laser | |
US6219368B1 (en) | Beam delivery system for molecular fluorine (F2) laser | |
JP2003503861A (en) | Vacuum UV laser output online controller | |
US6781685B2 (en) | Process and device for in-situ decontamination of a EUV lithography device | |
US6529533B1 (en) | Beam parameter monitoring unit for a molecular fluorine (F2) laser | |
US7733563B2 (en) | Optical properties restoration apparatus, the restoration method, and an optical system used in the apparatus | |
JP2000286494A (en) | Gas-discharge laser system and method for stabilizing state of mixed gas | |
US20100078578A1 (en) | Method and arrangement for the operation of plasma-based short-wavelength radiation sources | |
US20020018505A1 (en) | Wavelength and bandwidth monitor for excimer or molecular fluorine laser | |
JP4758345B2 (en) | Vacuum ultraviolet radiation detection apparatus and method | |
JP2002033540A (en) | Laser system | |
US20050083984A1 (en) | Laser system sealing | |
US20030095580A1 (en) | Beam delivery system for lithographic exposure radiation source | |
JP2000124121A (en) | Optical device, aligner, lens-barrel, connecting device, case and lens-barrel end shield | |
JP2004186600A (en) | Optical characteristics recovery method of optical system and its device | |
US7023893B2 (en) | Low-pressure axial direction excitation type F2 laser oscillator | |
CN114667473B (en) | System and method for protecting optical devices from vacuum ultraviolet light | |
WO2001008204A1 (en) | Exposing method and apparatus | |
CN113287234A (en) | Gas laser device, method for emitting laser beam from gas laser device, and method for manufacturing electronic device | |
US20220102929A1 (en) | Optical element for a deep ultraviolet light source | |
JP2000236125A (en) | Vacuum ultraviolet laser | |
JPH065952A (en) | Discharge-pumped type laser | |
JP2000252554A (en) | Vacuum ultraviolet laser | |
Shuaibov et al. | Formation of ArCl (B) molecules in a transverse volume discharge | |
JPH0298120A (en) | X-ray exposure device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080425 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110322 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110816 |