JP2011238976A - ガスレーザ用光学素子及びそれを用いたガスレーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも入射平面と射出平面のどちらか一方の平面がCaF2 結晶の(111)結晶面に平行であり、入射平面から入射したレーザ光が[111]軸と[001]軸を含む面内で、[111]軸と[001]軸との間、[111]軸と[010]軸を含む面内で、[111]軸と[010]軸との間、又は、[111]軸と[100]軸を含む面内で、[111]軸と[100]軸との間、を通過し、射出平面から射出されることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められており、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在の露光用ガスレーザ装置としては、波長248nmの深紫外光を放出するKrFエキシマレーザ装置、並びに、波長193nmの真空紫外光を放出するArFエキシマレーザ装置が用いられている。次世代の露光技術として、露光用レンズとウエハー間を液体で満たして屈折率を変えることによって、露光光源の見かけの波長を短波長化する液浸技術をArFエキシマレーザ露光に適用しようとしている。ArFエキシマレーザ液浸では、純水を液浸液にした場合134nmの波長になる。また、次々世代の露光用光源として、波長157nmの真空紫外光を放出するF2 (フッ素分子)レーザ装置によるF2 レーザ液浸露光が採用される可能性もある。F2 レーザ液浸では、115nmの波長になると言われている。
多くの半導体露光装置の光学系には、投影光学系が採用されている。投影光学系では、異なる屈折率を有するレンズ等の光学素子が組み合わされて色収差補正が行われる。現在、露光用光源であるレーザ波長の248nm〜157nmの波長(紫外線)域では、投影光学系のレンズ材料として使用に適する光学材料は、合成石英とCaF2 以外にはない。このため、KrFエキシマレーザ用の投影レンズとしては、合成石英のみで構成された全屈折タイプの単色レンズが採用され、ArFエキシマレーザ用の投影レンズとしては、合成石英とCaF2 で構成された全屈折タイプの部分色消しレンズが採用されている。ところが、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザの自然発振スペクトル線幅は約350〜400pmと広いために、これらの投影レンズを使用すると、色収差が発生して解像力が低下する。そこで、色収差が無視できるまでに、これらのガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このため、これらのガスレーザ装置には狭帯域化素子(エタロンやグレーティング等)を有する狭帯域化モジュールがレーザ共振器内に設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。
上記したように、ArFエキシマレーザ液浸リソグラフィーの場合、媒体としてH2 Oを使用したとき、屈折率が1.44になるため、屈折率に比例するレンズ開口数NAは原理的に従来の開口数に対して1.44倍に増やすことができる。NAが高くなるにつれ、光源であるレーザ光の偏光純度の影響が大きくなる。偏光の向きがマスクパターンの方向に平行であるTE偏光の場合は影響がないが、それが直交するTM偏光の場合は、像のコントラストが低くなってしまう。これは、後者の場合、ウエハー上の焦点における電界のベクトルが異なる方向であるため、ウエハーへの入射角が大きくなるに従い、電界のベクトルが同一である前者に比べ、強度が弱くなってしまうためである。この影響はNAが1.0に近づくか超える場合に強くなり、ArFエキシマレーザ液浸はこの場合に該当する。そのため、以上のように露光装置の照明系では、所望の偏光状態を制御する必要がある。この偏光照明の制御には、露光装置の照明系に入力されるレーザの偏光状態が直線偏光であることが要求されている。偏光純度は、直線偏光と非直線偏光の割合であり、レーザの偏光は、偏光純度が高く維持されることが要求されている。
レーザ光の偏光純度を高めるための技術として、これまでに特許文献1と特許文献2に記載の技術がある。
さらに、本発明のガスレーザ用光学素子を用いたガスレーザ装置は、レーザチャンバと、レーザチャンバの一方の側とその反対側に設置された光共振器と、レーザチャンバ内部に封入されたレーザガスと、そのレーザガスを励起する手段と、励起されたレーザガスから発生する光がレーザチャンバ外部へ出射するためにレーザチャンバに設けられた2つのウィンドウと、ビーム拡大光学系と、を有するガスレーザ装置において、前記ビーム拡大光学系のウェッジ基板は前記ガスレーザ用光学素子からなることを特徴とする。
また、発振用レーザ10の共振器を構成する部分反射ミラー15、増幅用レーザ20の部分反射ミラー24、25は、複屈折を最小にすべく、(111)面に沿ってカットして、CaF2 結晶内部を透過するレーザ光の光軸が(111)面に垂直となるようにすることが望ましい。
β1 =θ1 −θ2 +θ3 −θ4 ・・・(11)
β2 =θ1 −θ5 +θ6 −θ7 +θ8 ・・・(12)
となる。いま、2個目のウェッジ基板93は1個目のウェッジ基板92と形状が同じで、上下反転させて入射角を同じ(θ5 =θ1 )という条件にすると、
θ5 =θ1 ・・・(13)
θ6 =θ2 ・・・(14)
θ7 =θ3 ・・・(15)
θ8 =θ4 ・・・(16)
α1 =α2 ・・・(17)
が成り立つ。これらの(13)〜(17)式を(12)式に代入してやると、
β2 =0 ・・・(18)
となる。
このウェッジ基板92、93の入射角は、そのP偏光反射率が0になるブリュースタ角(ArFレーザ波長193.368nmの場合は、56.34°よりも大きくなることが多い。この場合は、その入射角においてP偏光反射率が無視できる程度にする反射防止膜を表面に付けることが必要である。
2、2’…表面(カット面)
3…レーザ光
4…射出光
10…発振用レーザ
11…レーザチャンバ
12、13…ウィンドウ
14…狭帯域化モジュール
15…出力鏡(部分反射ミラー)
16…ビーム拡大プリズム
17…グレーティング
18、19…ミラー1
20…増幅用レーザ
21…レーザチャンバ
22、23…ウィンドウ
24、25…部分反射ミラー
30…発振段レーザパワーモニタ
31…第1ビームスプリッタ
40…モニターモジュール
41…第2ビームスプリッタ
50…光学パルスストレッチャ
51…第3ビームスプリッタ
91、91' …ビーム拡大光学系
92、93…ウェッジ基板
Claims (6)
- 入射平面と射出平面を備え、紫外線が入射平面から入射し、射出平面から射出するフッ化カルシウム結晶からなる紫外線ガスレーザ用光学素子において、
少なくとも入射平面と射出平面のどちらか一方の平面がフッ化カルシウム結晶の(111)結晶面に平行であり、
入射平面から入射したレーザ光が
[111]軸と[001]軸を含む面内で、[111]軸と[001]軸との間、
[111]軸と[010]軸を含む面内で、[111]軸と[010]軸との間、
又は、[111]軸と[100]軸を含む面内で、[111]軸と[100]軸との間、
を通過し、射出平面から射出される
ことを特徴とするガスレーザ用光学素子。 - 前記レーザ光の入射平面への入射角度は、24.9°から68.73°の角度範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のガスレーザ用光学素子。
- 前記フッ化カルシウム結晶は、[111]軸を中心に回転され、真性複屈折が極小となる領域に設置されることを特徴とする請求項2に記載のガスレーザ用光学素子。
- レーザチャンバと、レーザチャンバの一方の側とその反対側に設置された光共振器と、レーザチャンバ内部に封入されたレーザガスと、そのレーザガスを励起する手段と、励起されたレーザガスから発生する光がレーザチャンバ外部へ出射するためにレーザチャンバに設けられた2つのウィンドウとを有し、前記ウィンドウが前記光共振器の光軸上に沿って配置されているガスレーザ装置において、前記各ウィンドウは前記ガスレーザ用光学素子からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のガスレーザ用光学素子を用いたガスレーザ装置。
- レーザチャンバと、レーザチャンバの一方の側とその反対側に設置された光共振器と、レーザチャンバ内部に封入されたレーザガスと、そのレーザガスを励起する手段と、励起されたレーザガスから発生する光がレーザチャンバ外部へ出射するためにレーザチャンバに設けられた2つのウィンドウと、レーザ光を分割するビームスプリッタとを有し、前記ウィンドウが前記光共振器の光軸上に沿って配置されているガスレーザ装置において、前記ビームスプリッタは前記ガスレーザ用光学素子からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のガスレーザ用光学素子を用いたガスレーザ装置。
- レーザチャンバと、レーザチャンバの一方の側とその反対側に設置された光共振器と、レーザチャンバ内部に封入されたレーザガスと、そのレーザガスを励起する手段と、励起されたレーザガスから発生する光がレーザチャンバ外部へ出射するためにレーザチャンバに設けられた2つのウィンドウと、ビーム拡大光学系と、を有するガスレーザ装置において、前記ビーム拡大光学系のウェッジ基板は前記ガスレーザ用光学素子からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のガスレーザ用光学素子を用いたガスレーザ装置。
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WO2016046871A1 (ja) * | 2014-09-22 | 2016-03-31 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置 |
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WO2003009017A1 (fr) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Nikon Corporation | Procede de fabrication d'un element optique |
JP2003347627A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-05 | Gigaphoton Inc | 紫外線レーザ装置 |
JP2008116940A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-22 | Schott Ag | 光の結晶透過中に起こる直線偏光の解消を防止するための配置及び方法 |
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2011
- 2011-09-02 JP JP2011191544A patent/JP2011238976A/ja active Pending
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