JP2008305862A - Optical member, laser light source using the same, and exposure device - Google Patents

Optical member, laser light source using the same, and exposure device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical member which can exhibit durability of sufficiently high level against high-fluence laser light of ≥250 mJ/cm<SP>2</SP>per pulse. <P>SOLUTION: The optical member includes a base material made of calcium fluoride and a protective film made of aluminum fluoride laminated on at least one surface of the base material, the protective film being preferably ≥30 nm thick. Such an optical member exhibits durability of sufficiently high level as a protective film of a laser amplification unit of a laser light source having an excitation light source and the laser amplification unit. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学部材、それを用いたレーザ光源、並びにそのレーザ光源を用いた露光装置に関する。   The present invention relates to an optical member, a laser light source using the optical member, and an exposure apparatus using the laser light source.

LSI等の半導体素子、液晶表示素子、または薄膜磁気ヘッド等を製造するための露光装置では、レーザ光源からの光を、照明光学系を介してマスク、レチクル等の投影原板上のパターンを照射し、そのパターンを、投影光学系を介して予めフォトレジストを塗布したウェハ、ガラスプレート等の感光性基板上に投影することで露光を行なっている。近年、このような露光装置は、基板上に転写されるパターンは微細化の一途をたどっている。そして、このような露光装置に用いられるレーザ光源においては、i線(365nm)からKrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、更に、Fレーザ(157nm)へと短波長化が進められている。しかしながら、このようなレーザ光源においては、レーザの増幅部のチャンバ用の窓材等に用いられる光学部材が、そのレーザ光によって損傷を受けてしまい、透過率が低下するという問題があった。そのため、このようなレーザ光源等に用いられる光学部材においては、基板上に耐久性を向上させるために、保護膜を積層させることが研究されてきた。 In an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element such as an LSI, a liquid crystal display element, or a thin film magnetic head, light from a laser light source is irradiated onto a pattern on a projection original plate such as a mask or a reticle via an illumination optical system. The pattern is exposed by projecting the pattern onto a photosensitive substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photoresist in advance via a projection optical system. In recent years, in such an exposure apparatus, a pattern transferred onto a substrate has been increasingly miniaturized. In the laser light source used in such an exposure apparatus, the wavelength is reduced from i-line (365 nm) to KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), and further F 2 laser (157 nm). It has been. However, in such a laser light source, there is a problem that an optical member used for a window material for a chamber of a laser amplifying unit is damaged by the laser beam and the transmittance is lowered. Therefore, in an optical member used for such a laser light source or the like, it has been studied to laminate a protective film on the substrate in order to improve durability.

例えば、特開2006−523024号公報(特許文献1)においては、フッ化カルシウムからなる基板と、光学基板の出射面にコーティング材を施した光学部材が開示されている。コーティング材の例として、MgF等が開示されている。
特開2006−523024号公報
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2006-523024 (Patent Document 1) discloses a substrate made of calcium fluoride and an optical member in which a coating material is applied to the emission surface of the optical substrate. As an example of the coating material, MgF 2 or the like is disclosed.
JP 2006-523024 A

しかしながら、特許文献1に記載のような従来の光学部材においては、高フルエンスのレーザ光に対する保護膜の耐久性が必ずしも十分なものではなく、高出力で短パルスのレーザー光を長期間繰り返し照射した場合に光学部材の透過率が低下していた。   However, in the conventional optical member as described in Patent Document 1, the durability of the protective film against the high fluence laser beam is not always sufficient, and high output and short pulse laser beam is repeatedly irradiated for a long period of time. In some cases, the transmittance of the optical member was lowered.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、250mJ/(cm・パルス)以上の高フルエンスのレーザ光に対して十分に高度な耐久性を発揮することが可能な光学部材、それを用いたレーザ光源、並びにそのレーザ光源を用いた露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can exhibit sufficiently high durability against a laser beam having a high fluence of 250 mJ / (cm 2 · pulse) or more. An object is to provide an optical member, a laser light source using the optical member, and an exposure apparatus using the laser light source.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、フッ化カルシウムからなる基材の表面にフッ化アルミニウムからなる保護膜を積層することにより、得られる光学部材に、250mJ/(cm・パルス)以上の高フルエンスのレーザ光に対して十分に高度な耐久性を発揮させることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have laminated a protective film made of aluminum fluoride on the surface of a base material made of calcium fluoride. It has been found that sufficiently high durability can be exhibited with respect to a laser beam having a high fluence of (cm 2 · pulse) or more, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の光学部材は、フッ化カルシウムからなる基材と、該基材の少なくとも一方の面に積層されたフッ化アルミニウムからなる保護膜とを備えることを特徴とするものである。   That is, the optical member of the present invention includes a base material made of calcium fluoride and a protective film made of aluminum fluoride laminated on at least one surface of the base material.

上記本発明にかかる保護膜の厚みとしては、30nm以上であることが好ましい。   The thickness of the protective film according to the present invention is preferably 30 nm or more.

また、上記本発明の光学部材においては、前記保護膜の表面上にフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜を更に備えることが好ましい。   The optical member of the present invention preferably further includes a film made of magnesium fluoride or silicon oxide on the surface of the protective film.

また、本発明のレーザ光源は、励起源と、レーザ増幅部とを備えるレーザ光源であって、前記レーザ増幅部に上記本発明の光学部材を備えることを特徴とするものである。   The laser light source of the present invention is a laser light source including an excitation source and a laser amplification unit, and the laser amplification unit includes the optical member of the present invention.

さらに、本発明の露光装置は、上記本発明のレーザ光源を備えることを特徴とするものである。   Furthermore, an exposure apparatus according to the present invention is characterized by including the laser light source according to the present invention.

本発明によれば、250mJ/(cm・パルス)以上の高フルエンスのレーザ光に対して十分に高度な耐久性を発揮することが可能な光学部材、それを用いたレーザ光源、並びにそのレーザ光源を用いた露光装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, an optical member capable of exhibiting sufficiently high durability against a laser beam having a high fluence of 250 mJ / (cm 2 · pulse) or more, a laser light source using the optical member, and a laser thereof An exposure apparatus using a light source can be provided.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の光学部材について説明する。すなわち、本発明の光学部材は、フッ化カルシウムからなる基材と、該基材の少なくとも一方の面に積層されたフッ化アルミニウムからなる保護膜とを備えることを特徴とするものである。   First, the optical member of the present invention will be described. That is, the optical member of the present invention includes a base material made of calcium fluoride and a protective film made of aluminum fluoride laminated on at least one surface of the base material.

本発明にかかる基材は、フッ化カルシウムからなるものである。このようなフッ化カルシウムからなる基材としては、光学部材として用いることが可能なものであればよく、特に制限されず、公知の製造方法(例えばブリッジマン法、ストックバーガー法)によって製造されたフッ化カルシウム基材を適宜用いることができる。また、このような基材の形状等も特に制限されず、目的とする用途等に応じて、その設計を適宜変更できる。   The base material according to the present invention is made of calcium fluoride. The base material made of calcium fluoride is not particularly limited as long as it can be used as an optical member, and is manufactured by a known manufacturing method (for example, Bridgman method or Stock Burger method). A calcium fluoride base material can be appropriately used. Further, the shape of the base material is not particularly limited, and the design can be appropriately changed according to the intended use.

また、本発明にかかる保護膜は、前記基材の少なくとも一方の面に積層されたものであり且つフッ化アルミニウムからなるものである。このようなフッ化アルミウムからなる保護膜は、250mJ/(cm・パルス)を超えるような高フルエンスのレーザ光に対しても十分に高い耐久性を有するため、高出力で短パルスのレーザ光を長期間繰り返し照射した場合であっても基材の損傷を十分に防止して、レーザ光の透過率の低下を十分に防止できるものである。 Moreover, the protective film concerning this invention is laminated | stacked on the at least one surface of the said base material, and consists of aluminum fluoride. Such a protective film made of aluminum fluoride has sufficiently high durability even for a high-fluence laser beam exceeding 250 mJ / (cm 2 · pulse), so that a high-power and short-pulse laser beam is obtained. Even when it is repeatedly irradiated for a long period of time, damage to the substrate can be sufficiently prevented, and a decrease in the transmittance of the laser beam can be sufficiently prevented.

また、このような保護膜の厚みとしては特に制限されないが、30nm以上であることが好ましい。このような保護膜の厚みが前記下限未満では、保護膜自体のレーザ耐久性が低下する傾向にある。なお、十分な機能を発揮するためには150nm程度の厚みがあれば十分である。   The thickness of such a protective film is not particularly limited, but is preferably 30 nm or more. When the thickness of such a protective film is less than the lower limit, the laser durability of the protective film itself tends to decrease. Note that a thickness of about 150 nm is sufficient to exhibit a sufficient function.

このような保護膜の製造方法としては特に制限されず、フッ化アルミニウムからなる膜を成膜することが可能な公知の方法を適宜採用でき、例えば、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、ガスクラスターイオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、バイアススパッタリング法、ECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタリング法、高周波(RF)スパッタリング法、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法、プラズマCVD法、光CVD法等が挙げられる。   A method for producing such a protective film is not particularly limited, and a known method capable of forming a film made of aluminum fluoride can be appropriately employed. For example, a vacuum deposition method, an ion beam assisted deposition method, a gas Cluster ion beam assisted deposition method, ion plating method, ion beam sputtering method, magnetron sputtering method, bias sputtering method, ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering method, radio frequency (RF) sputtering method, thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method, Plasma CVD method, photo-CVD method, etc. are mentioned.

また、本発明の光学部材においては、前記保護膜の表面上にフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜が更に積層されていることが好ましい。このようなフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜を更に積層させることで、保護膜の耐湿性をより向上させることが可能となる。   In the optical member of the present invention, it is preferable that a film made of magnesium fluoride or silicon oxide is further laminated on the surface of the protective film. By further laminating such a film made of magnesium fluoride or silicon oxide, the moisture resistance of the protective film can be further improved.

さらに、このようなフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜の厚みとしては、得られる光学部材の光学特性に影響を与えない範囲においてその膜厚を適宜調整すればよく特に制限されないが、10nm以上であることが好ましく、これにより耐湿性がさらに向上する傾向がある。   Further, the thickness of the film made of magnesium fluoride or silicon oxide is not particularly limited as long as the film thickness is appropriately adjusted within a range not affecting the optical characteristics of the obtained optical member. It is preferred that this tends to further improve moisture resistance.

また、このようなフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜の成膜方法も特に制限されず、公知の方法を適宜採用でき、例えば、上記保護膜の成膜方法と同様の方法を採用してもよい。   Further, the film forming method of such a magnesium fluoride or silicon oxide film is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. For example, a method similar to the method for forming the protective film can be employed. Good.

このような基材及び保護膜を備える本発明の光学部材は、基材がフッ化カルシウムからなるためフッ素ガスに対する耐性が高いものであるとともに、保護膜のレーザ耐久性が十分に高いものであるため、例えば、ArFエキシマレーザやFエキシマレーザ等のようなレーザ光源用の光学部材として好適に用いることができる。 The optical member of the present invention including such a base material and a protective film has high resistance to fluorine gas because the base material is made of calcium fluoride, and the laser durability of the protective film is sufficiently high. Therefore, for example, it can be suitably used as an optical member for a laser light source such as an ArF excimer laser or an F 2 excimer laser.

次に、本発明のレーザ光源について説明する。本発明のレーザ光源は、励起源と、レーザ増幅部とを備えるレーザ光源であって、前記レーザ増幅部に上記本発明の光学部材を備えることを特徴とするものである。以下、図面を参照しながら本発明のレーザ光源の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Next, the laser light source of the present invention will be described. The laser light source of the present invention is a laser light source including an excitation source and a laser amplification unit, and the laser amplification unit includes the optical member of the present invention. Hereinafter, preferred embodiments of the laser light source of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

図1は、レーザ増幅部の好適な一実施形態の構成を示す概略縦断面図である。   FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a configuration of a preferred embodiment of a laser amplification unit.

図1に示すレーザ増幅部は、チャンバ11と、チャンバ11の内部に封入されたレーザ媒質12と、チャンバ11の側面に備えられた2つの窓材13と、反射鏡14と、出力鏡15とを備える。そして、チャンバ11、レーザ媒質12及び窓材13はレーザ励起部を構成し、図示を省略した励起源からのエネルギーの供給を受けて特定の波長の光を発生させるものである。また、反射鏡14及び出力鏡15は、前記レーザ励起部をはさんでほぼ平行に対向するように設置されている。なお、このようなレーザ増幅部の周囲の空間は、真空又はNガスで充満された状態となっている。なお、図1において、矢印Aは、発生したレーザ光の光路を示す。 1 includes a chamber 11, a laser medium 12 enclosed in the chamber 11, two window members 13 provided on a side surface of the chamber 11, a reflecting mirror 14, and an output mirror 15. Is provided. The chamber 11, the laser medium 12, and the window member 13 constitute a laser excitation unit, and receive light from an excitation source (not shown) to generate light having a specific wavelength. In addition, the reflecting mirror 14 and the output mirror 15 are installed so as to face each other substantially in parallel with the laser excitation part interposed therebetween. Note that the space around the laser amplification unit is filled with vacuum or N 2 gas. In FIG. 1, an arrow A indicates the optical path of the generated laser light.

前記レーザ励起部を構成するチャンバ11としては、レーザ媒質11を封入することが可能な公知の材料からなるものであればよく、特に制限されず、公知の材料からなるものを適宜用いることができる。また、レーザ媒質12としては特に制限されず、例えば、特定の波長の光を発生させるArFやKrF等の媒質が挙げられる。更に、窓材13は、上記本発明の光学部材からなるものであり、フッ化カルシウムからなる基材13aと、該基材の表面に積層されたフッ化アルミニウムからなる保護膜13bを備えている。なお、このような窓材13に用いられる本発明の光学部材としては、より耐湿性をより向上させるために、前記保護膜13bの表面上にフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜を更に備えてもよい。   The chamber 11 constituting the laser excitation unit is not particularly limited as long as it is made of a known material capable of enclosing the laser medium 11, and a material made of a known material can be appropriately used. . The laser medium 12 is not particularly limited, and examples thereof include a medium such as ArF or KrF that generates light having a specific wavelength. Further, the window member 13 is made of the optical member of the present invention, and includes a base material 13a made of calcium fluoride and a protective film 13b made of aluminum fluoride laminated on the surface of the base material. . In addition, as an optical member of the present invention used for such a window member 13, in order to further improve moisture resistance, a film made of magnesium fluoride or silicon oxide is further provided on the surface of the protective film 13b. Also good.

また、反射鏡14としては特に制限されず、基板上にレーザ光を全反射させる反射膜(以下、全反射膜)が形成された公知の反射鏡を適宜用いることができる。更に、出力鏡15としては特に制限されず、レーザ光を透過させる材料からなる基板上にレーザ光の一部を反射し一部を透過させる膜(以下、部分透過膜という)が形成された公知の出力鏡を適宜用いることができる。   The reflecting mirror 14 is not particularly limited, and a known reflecting mirror in which a reflecting film (hereinafter referred to as a total reflecting film) that totally reflects laser light is formed on a substrate can be appropriately used. Further, the output mirror 15 is not particularly limited, and a publicly known film in which a part of the laser light is reflected and partially transmitted (hereinafter referred to as a partial transmission film) is formed on a substrate made of a material that transmits the laser light. The output mirror can be used as appropriate.

また、このような図1に示すレーザ増幅部の前記レーザ励起部にエネルギーを供給するための励起源(図示せず)としては特に制限されず、目的の設計に応じて適宜公知の励起源(例えば、フラッシュランプや電気エネルギーを供給する電源等)を適宜用いることができる。   Further, an excitation source (not shown) for supplying energy to the laser excitation unit of the laser amplification unit shown in FIG. 1 is not particularly limited, and a known excitation source (appropriately according to the intended design) For example, a flash lamp or a power source for supplying electric energy can be used as appropriate.

このようなレーザ増幅部においては、前記レーザ励起部が前記励起源からエネルギーの供給を受けると特定の波長のレーザ光が発生する。このようにして発生したレーザ光は、反射鏡14に入射して全反射した後、出力鏡15に入射して一部が反射して共振される。そのため、レーザ光の大部分は、反射鏡14と出力鏡15との間を往復して、反射鏡14と出力鏡15との間に位置する前記レーザ励起部を何回も通過し、前記レーザ励起部を通過する度に光強度(出力密度)が増幅される。そして、強度が増幅されたレーザ光の一部は、出力鏡15を透過して外部に射出される。なお、本実施形態においては、窓材13に上記本発明の光学部材を用いているため、強度の高いレーザ光が何回も通過する条件下においても窓材の損傷による透過率の低下が十分に防止される。そのため、このようなレーザ増幅部を備える本発明のレーザ光源は、出力密度の高いレーザ光を長期に亘って照射することが可能なものとなり、例えば、半導体装置、液晶表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、マスクまたはレチクル(以下、レチクルという)に形成されたパターンの像をフォトレジストが塗布されたウェハまたはガラス基板(以下、ウェハという)に転写露光する際の露光光の光源として好適に用いることができる。   In such a laser amplification section, when the laser excitation section is supplied with energy from the excitation source, laser light having a specific wavelength is generated. The laser beam generated in this manner is incident on the reflecting mirror 14 and totally reflected, and then incident on the output mirror 15 to be partially reflected and resonated. Therefore, most of the laser light reciprocates between the reflecting mirror 14 and the output mirror 15, and passes through the laser excitation unit located between the reflecting mirror 14 and the output mirror 15 many times. The light intensity (power density) is amplified every time it passes through the excitation unit. A part of the laser light whose intensity has been amplified passes through the output mirror 15 and is emitted to the outside. In the present embodiment, since the optical member of the present invention is used for the window member 13, the transmittance is sufficiently lowered due to the damage of the window member even under a condition where a high intensity laser beam passes many times. To be prevented. Therefore, the laser light source of the present invention provided with such a laser amplifying unit can irradiate laser light with high output density over a long period of time. For example, a semiconductor device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head In an exposure apparatus used in a photolithography process when manufacturing a semiconductor device, an image of a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter referred to as a reticle) is applied to a wafer or a glass substrate (hereinafter referred to as a wafer) coated with a photoresist. It can be suitably used as a light source for exposure light during transfer exposure.

以上、本発明のレーザ光源の好適な実施形態について説明したが、本発明のレーザ光源は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザ増幅部の構成は図1に示す実施形態に限定されず、本発明においては、レーザ増幅部に凹レンズ、凸レンズ、プリズム等の拡大光学系等を更に備えていてもよい。また、上記実施形態においては、レーザ増幅部の窓材13に上記本発明の光学部材を用いていたが、本発明のレーザ光源においては、レーザ増幅部のいずれかの部位に前記光学部材を備えていればよく、例えば、前述の凹レンズ等に本発明の光学部材を用いてもよい。また、上記実施形態においては、窓材13に用いられた光学基材が、基材13aの一方の面にのみ保護膜13bが積層されたものであるが、このような窓材13に用いることが可能な光学部材の構成はこれに限定されるものではなく、基材13aの両面に保護膜13bが積層された構成としてもよい。   The preferred embodiment of the laser light source of the present invention has been described above, but the laser light source of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the configuration of the laser amplification unit is not limited to the embodiment shown in FIG. 1, and in the present invention, the laser amplification unit may further include a magnifying optical system such as a concave lens, a convex lens, and a prism. Moreover, in the said embodiment, although the optical member of the said invention was used for the window material 13 of the laser amplification part, in the laser light source of this invention, the said optical member is provided in any site | part of a laser amplification part. For example, the optical member of the present invention may be used for the concave lens described above. Moreover, in the said embodiment, although the optical base material used for the window material 13 is what laminated | stacked the protective film 13b only on one surface of the base material 13a, it uses for such a window material 13. However, the configuration of the optical member that can be used is not limited to this, and the protective film 13b may be stacked on both surfaces of the base material 13a.

次に、本発明の露光装置について説明する。本発明の露光装置は、上記本発明のレーザ光源を備えることを特徴とするものである。このように、本発明の露光装置は、上記本発明のレーザ光源を備えるため、出力密度の高いレーザ光により、微細なパターンを露光、転写することが可能である。   Next, the exposure apparatus of the present invention will be described. An exposure apparatus according to the present invention includes the laser light source according to the present invention. As described above, since the exposure apparatus of the present invention includes the laser light source of the present invention, it is possible to expose and transfer a fine pattern with a laser beam having a high output density.

また、このような露光装置としては、露光光の光源として上記本発明のレーザ光源を備えていればよく、その構成は特に制限されず、公知の露光装置と同様の構成を適宜採用することができる。このような本発明の露光装置に適用可能な構成としては、特に制限されないが、例えば、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号公報(対応米国特許5,969,441号)、米国特許6,208,407号、特開平6−124873号公報、特開平10−303114号公報、米国特許5,825,043号等に記載されている構成が挙げられる。   In addition, such an exposure apparatus may be provided with the laser light source of the present invention as a light source for exposure light, and the configuration thereof is not particularly limited, and a configuration similar to that of a known exposure apparatus may be appropriately adopted. it can. The configuration applicable to the exposure apparatus of the present invention is not particularly limited. For example, JP-A-10-163099 and JP-A-10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6). , 400,441, 6,549,269 and 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441), US Pat. No. 6,208,407, JP Examples include configurations described in Kaihei 6-124873, JP-A-10-303114, US Pat. No. 5,825,043, and the like.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
フッ化カルシウムからなる基材として蛍石基板(直径30mm、厚み2〜3mm)を用い、前記基板の片面にフッ化アルミニウム(AlF)からなる保護膜(厚み:70nm)を成膜して、本発明の光学部材を得た。なお、保護膜の成膜には、真空蒸着法を採用し、蛍石基板を300℃に加熱しながらフッ化アルミニウムを蒸着させた。
Example 1
Using a fluorite substrate (diameter 30 mm, thickness 2-3 mm) as a base material made of calcium fluoride, forming a protective film (thickness: 70 nm) made of aluminum fluoride (AlF 3 ) on one side of the substrate, The optical member of the present invention was obtained. In addition, the vacuum evaporation method was employ | adopted for the film-forming of the protective film, and aluminum fluoride was vapor-deposited, heating a fluorite board | substrate at 300 degreeC.

(実施例2)
実施例1で採用した方法と同様にして蛍石基板の片面にフッ化アルミニウムからなる保護膜(厚み35nm)を積層させた後、前記保護膜の表面上にフッ化マグネシウム(MgF)からなる膜(厚み:34nm)を更に積層せしめて、本発明の光学部材を得た。なお、フッ化マグネシウムからなる膜は、前記保護膜の成膜方法と同様の方法を採用して成膜した。
(Example 2)
After a protective film (thickness 35 nm) made of aluminum fluoride is laminated on one surface of the fluorite substrate in the same manner as in the method employed in Example 1, magnesium fluoride (MgF 2 ) is formed on the surface of the protective film. A film (thickness: 34 nm) was further laminated to obtain the optical member of the present invention. The film made of magnesium fluoride was formed by employing the same method as the method for forming the protective film.

(実施例3)
実施例1で採用した方法と同様にして蛍石基板の片面にフッ化アルミニウムからなる保護膜(厚み35nm)を積層させた後、前記保護膜の表面上に酸化ケイ素(SiO)からなる膜(厚み:31nm)を更に積層せしめて、本発明の光学部材を得た。なお、酸化ケイ素からなる膜は、前記保護膜の成膜方法と同様の方法を採用して成膜した。
(Example 3)
A protective film (thickness 35 nm) made of aluminum fluoride is laminated on one surface of the fluorite substrate in the same manner as in the method employed in Example 1, and then a film made of silicon oxide (SiO 2 ) on the surface of the protective film. (Thickness: 31 nm) was further laminated to obtain the optical member of the present invention. The film made of silicon oxide was formed by employing the same method as the method for forming the protective film.

(比較例1)
フッ化アルミニウムを蒸着させる代わりに、フッ化マグネシウムを蒸着させて基板上に保護膜としてフッ化マグネシウムからなる膜を積層させた以外は実施例1と同様にして、比較のための光学部材を得た。
(Comparative Example 1)
An optical member for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that magnesium fluoride was deposited instead of aluminum fluoride and a film made of magnesium fluoride was laminated on the substrate as a protective film. It was.

(比較例2)
フッ化アルミニウムを蒸着させる代わりに、フッ化ランタン(LaF)を蒸着させて基板上に保護膜としてフッ化ランタンからなる膜を積層させた以外は実施例1と同様にして、比較のための光学部材を得た。
(Comparative Example 2)
Instead of depositing aluminum fluoride, a lanthanum fluoride (LaF 3 ) was deposited and a film made of lanthanum fluoride as a protective film was laminated on the substrate in the same manner as in Example 1 for comparison. An optical member was obtained.

[実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた光学部材の性能評価]
実施例1及び比較例1〜2で得られた光学部材を用い、保護膜が積層された面側からレーザ光を照射して、保護膜のレーザ耐久性を試験した。すなわち、このような試験の際には、光源としてArFエキシマレーザを使用し、保護膜の表面上にレーザ光の照射直径が1mmとなるようにしてレーザ光を照射した。また、レーザ光の出力密度(フルエンス)は100〜350mJ/(cm・パルス)の範囲で変化させ、パルスは5×10〜5×10の範囲で変化させた。なお、レーザ光は照射するフルエンスごとに照射する部位をずらし、光学部材の1箇所に対して1フルエンスでの照射とした。そして、このようにしてレーザ光を照射した後に、微分干渉顕微鏡(対物レンズ:10倍、接眼レンズ:10倍)を用いて、保護膜の表面の破壊の有無を目視により確認した。得られた結果を表1に示す。なお、表1中の各記号の意味は以下の通りである。
○:保護膜の表面に破壊された部位が無い。
×:保護膜の表面に破壊された部位が有る。
―:評価を行わなかったことを示す。
[Performance evaluation of optical members obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2]
Using the optical members obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, laser light was irradiated from the surface side where the protective film was laminated, and the laser durability of the protective film was tested. That is, in such a test, an ArF excimer laser was used as a light source, and the laser beam was irradiated on the surface of the protective film so that the irradiation diameter of the laser beam became 1 mm. Moreover, the output density (fluence) of the laser beam was changed in the range of 100 to 350 mJ / (cm 2 · pulse), and the pulse was changed in the range of 5 × 10 6 to 5 × 10 7 . In addition, the site | part to which a laser beam is irradiated for every fluence to irradiate was shifted, and it was set as irradiation by 1 fluence with respect to one place of an optical member. And after irradiating a laser beam in this way, the presence or absence of destruction of the surface of a protective film was confirmed visually using the differential interference microscope (objective lens: 10 times, eyepiece: 10 times). The obtained results are shown in Table 1. In addition, the meaning of each symbol in Table 1 is as follows.
◯: There is no broken part on the surface of the protective film.
X: There is a broken part on the surface of the protective film.
―: Indicates that evaluation was not performed.

Figure 2008305862
Figure 2008305862

表1に示す結果からも明らかなように、本発明の光学部材(実施例1)においては、350mJ/(cm・パルス)においても破壊がなく十分に高度なレーザ耐久性を有することが確認された。これに対して、比較例1で得られた光学部材においては、5×10パルスまで破壊のない最高フルエンスが200mJ/(cm・パルス)であり、比較例2で得られた光学部材にいたっては、最高フルエンスが100mJ/(cm・パルス)未満であることが確認され、フッ化マグネシウム又はフッ化ランタンからなる保護膜では、レーザ耐久性が十分なものとはならないことが分かった。 As is clear from the results shown in Table 1, it was confirmed that the optical member of the present invention (Example 1) has a sufficiently high laser durability with no breakdown even at 350 mJ / (cm 2 · pulse). It was done. On the other hand, in the optical member obtained in Comparative Example 1, the maximum fluence without destruction up to 5 × 10 7 pulses was 200 mJ / (cm 2 · pulse), and the optical member obtained in Comparative Example 2 Therefore, it was confirmed that the maximum fluence was less than 100 mJ / (cm 2 · pulse), and it was found that the laser durability was not sufficient with the protective film made of magnesium fluoride or lanthanum fluoride. .

次に、実施例1〜3及び比較例1で得られた光学部材に対して、光源としてArFエキシマレーザを使用した上記試験と同様の方法を採用して、フルエンスを変えながら1×10パルスまでレーザ光を照射し、各光学部材の表面の破壊が起こらない最高フルエンスを測定した。得られた結果を図2に示す。 Next, for the optical members obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a method similar to the above test using an ArF excimer laser as a light source was adopted, and 1 × 10 8 pulses while changing the fluence. The maximum fluence at which the surface of each optical member did not break was measured. The obtained results are shown in FIG.

図2に示す結果からも明らかなように、本発明の光学部材(実施例1〜3)においては、いずれも最高フルエンスが250mJ/(cm・パルス)以上となっており、十分に高度なレーザ耐久性を有することが確認された。 As is clear from the results shown in FIG. 2, in the optical members of the present invention (Examples 1 to 3), the maximum fluence is 250 mJ / (cm 2 · pulse) or more in all cases, and is sufficiently advanced. It was confirmed to have laser durability.

このような結果から、本発明の光学部材は、高出力で短パルスのレーザ光を長期間繰り返し照射した場合であっても基材の損傷を十分に防止することができることが分かった。   From these results, it was found that the optical member of the present invention can sufficiently prevent damage to the substrate even when it is repeatedly irradiated with a high-power, short-pulse laser beam for a long period of time.

以上説明したように、本発明によれば、250mJ/(cm・パルス)以上の高フルエンスのレーザ光に対して十分に高度な耐久性を発揮することが可能な光学部材、それを用いたレーザ光源、並びにそのレーザ光源を用いた露光装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, an optical member capable of exhibiting sufficiently high durability against a laser beam having a high fluence of 250 mJ / (cm 2 · pulse) or more is used. A laser light source and an exposure apparatus using the laser light source can be provided.

したがって、本発明の光学部材は、レーザ耐久性に優れるため、レーザ光源のチャンバ用の窓材等として特に有用である。そして、このような本発明の光学部材を備えるレーザ光源においては、光学部材の損傷が十分に防止されるため、長寿命化を図ることが可能となる。   Therefore, since the optical member of the present invention is excellent in laser durability, it is particularly useful as a window material for a chamber of a laser light source. And in a laser light source provided with such an optical member of the present invention, since damage to the optical member is sufficiently prevented, it is possible to extend the life.

レーザ増幅部の好適な一実施形態の構成を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the structure of suitable one Embodiment of a laser amplification part. 実施例1〜3及び比較例1で得られた各光学部材の最高フルエンスを示すグラフである。It is a graph which shows the maximum fluence of each optical member obtained in Examples 1-3 and Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

11…チャンバ、12…レーザ媒質、13…窓材、基材13a…基材、13b…保護膜、14…反射鏡、15…出力鏡、A…レーザー光の光路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Chamber, 12 ... Laser medium, 13 ... Window material, base material 13a ... Base material, 13b ... Protective film, 14 ... Reflection mirror, 15 ... Output mirror, A ... Optical path of laser beam.

Claims (5)

フッ化カルシウムからなる基材と、該基材の少なくとも一方の面に積層されたフッ化アルミニウムからなる保護膜とを備えることを特徴とする光学部材。   An optical member comprising: a base material made of calcium fluoride; and a protective film made of aluminum fluoride laminated on at least one surface of the base material. 前記保護膜の厚みが30nm以上であることを特徴とする請求項1に記載の光学部材。   The optical member according to claim 1, wherein the protective film has a thickness of 30 nm or more. 前記保護膜の表面上にフッ化マグネシウム又は酸化ケイ素からなる膜を更に備えること特徴とする請求項1又は2に記載の光学部材。   The optical member according to claim 1, further comprising a film made of magnesium fluoride or silicon oxide on a surface of the protective film. 励起源と、レーザ増幅部とを備えるレーザ光源であって、前記レーザ増幅部に請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の光学部材を備えることを特徴とするレーザ光源。   A laser light source including an excitation source and a laser amplification unit, wherein the laser amplification unit includes the optical member according to any one of claims 1 to 3. 請求項4に記載のレーザ光源を備えることを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus comprising the laser light source according to claim 4.
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