JP2696285B2 - 狭帯域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法 - Google Patents
狭帯域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法Info
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Description
ーザ装置およびそのパージ方法に係わり、特には、縮小
投影露光装置用の光源として用いられる狭帯域発振エキ
シマレーザ装置およびそのパージ方法の改良に関する。
平1ー123238号公報、特開平1ー143372号
公報等に開示されている技術では、複数個のエタロン又
はビームエキスパンダとグレーティングによって狭帯域
化を行っている。狭帯域化素子の熱負荷が大きかった
り、また、長期的に狭帯域レーザを運転する場合には、
空気中のダストや酸素等によって狭帯域化素子が損傷し
素子寿命を短くしているので、熱負荷を低減したり、狭
帯域素子寿命を延ばすために清浄なパージ気体を図8の
ように光学素子に直接吹き付けている。
ティングを狭帯域化素子として使用し、グレーティング
の溝表面に清浄気体を吹き付けるとグレーティングの溝
表面の気体屈折率が変化するためにレーザの発振波長及
びビームプロフィルに、図9、図10に示すように揺ら
ぎが発生することを発見した。この発振波長の揺らぎは
ランダムに発生するため、揺らぎ以下に発振波長を安定
化することは出来なかった。また、ビームが揺らぐと露
光するときに均一に露光が出来なくなるためステッパ用
の光源としては不適当であった。
域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法に係わ
り、特には、縮小投影露光装置用の光源として用いられ
る狭帯域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法
の提供を目的としている。
本発明に係る狭帶域発振エキシマレーザ装置の発明で
は、狭帶域化素子として少なくともグレーディングを配
置した狭帶域発振エキシマレーザ装置において、狭帶域
化素子を囲う筐体と、清浄気体で筐体内を連続パージす
る手段と、グレーディングの溝表面へパージ気体が直接
に流入することを防止する手段と、パージガスが存在す
る筐体はパージガスが連続的に漏れ続けるための排出口
とからなる。また、グレーディングの溝表面へパージ気
体が直接に流入することを防止する手段は、清浄気体の
導入口をグレーディングの溝表面の反対の裏面側に配置
している。または、グレーディングの溝表面へパージ気
体が直接に流入することを防止する手段は、グレーディ
ングと光学素子の間に光路を妨げない壁を配設し、壁の
光路側の反対側に清浄気体の導入口を配設している。ま
たは、グレーディングの溝表面へパージ気体が直接に流
入することを防止する手段は、グレーディングと光学素
子の間に光路を妨げないように壁で囲い、壁で囲われた
光路以外の場所に清浄気体の導入口を配設している。ま
たは、グレーディングの溝表面へパージ気体が直接に流
入することを防止する手段は、筐体内をグレーディング
を含む部屋とその他の光学素子の部屋に分ける壁を配設
し、その他の光学素子の部屋に清浄気体の導入口を配設
している。また、レーザチャンバとグレーディングとの
間にビームエキスパンダを配設し、このビームエキスパ
ンダの表面に清浄気体を流す手段を備えている。また、
ビームエキスパンダとしてプリズムを使用し、このプリ
ズムの表面の第1面あるいは第2面、または、第1面お
よび第2面の両面に、清浄気体を吹き付ける手段を備え
ている。
ーザ装置のパージ方法の発明では、筐体内に狭帶域化素
子として少なくともグレーディングを配置するととも
に、筐体内に清浄気体が供給されて、筐体内の気体をパ
ージする狭帶域発振エキシマレーザ装置のパージ方法に
おいて、窒素あるいはヘリウム等の不活性ガス、また
は、空気等のレーザ光により反応または吸収しない気体
を、フィルタを透過させて清浄気体とし、その清浄気体
をレーザの発振波長およびビームプロフィルの揺らぎを
なくすために、グレーディングの溝表面の反対の裏面
側、グレーディングを囲う壁の外側、あるいは、グレー
ディングを有しない部屋、のいずれかの筐体内に連続し
て供給するとともに排出し、筐体内の気体を清浄にす
る。
清浄気体の流れを起こさないようにしているためにグレ
ーティング表面の気体の屈折率の変化がなくなり、出力
レーザ光の発振波長の揺らぎ及びビームプロフィルの揺
らぎがなくなる。また、熱負荷が大きな光学素子の表面
に清浄気体を吹き付けることにより光学素子の発熱を抑
えることができる。
レーザ装置の実施例につき、図面を参照して詳細に説明
する。図1は本発明の狭帯域発振エキシマレーザ装置の
第1実施例を示す全体構成図である。図1において、狭
帯域発振エキシマレーザ装置はフロントミラー1と、レ
ーザを起振するレーザチャンバ10と、レーザを狭帯域
化する狭帯域化装置20とからなっている。レーザチャ
ンバ10は、図示しない電極とウインド11とチヤンバ
ー12とからなっている。狭帯域化装置20は、プリズ
ムビームエキスパンダ25とグレーティング30と筺体
35と、清浄気体供給装置40からなっている。プリズ
ムビームエキスパンダ25とグレーティング30は筺体
35で囲われている。プリズムビームエキスパンダ25
は第1プリズム27および第2プリズム29よりなって
いる。筺体35は狭帯域ボックスで形成されている。グ
レーティング30の溝表面30aの裏側30bに清浄気
体装置40からの清浄気体の導入口42が配設されてい
る。
エキスパンダ25とグレーティング30を組み合わせた
方式であり、グレーティング30はリトロー配置になっ
ている。第1プリズム27、第2プリズム29およびグ
レーティング30は狭帯域化ボックス35で覆われてお
り、管37によりレーザチャンバー10と接続されてい
る。清浄気体装置40は、清浄気体ガスボンベ44から
流量計46を介して清浄気体は清浄気体の導入口42か
ら吹き出される。清浄気体の導入口42はグレーティン
グ30の裏側30bに配設されており、グレーティング
30の溝表面30aには気体の流れが起こさずに狭帯域
化ボックス35内および管37内(狭帯域化ボックスと
ウインドウの間の光路)が清浄気体で満たされる。
明する。レーザチャンバ10内および狭帯域化装置20
がレーザに反応しない気体の清浄気体で満たされると、
次に、レーザチャンバ10内で放電励起され、狭帯域化
装置20でレーザが狭帯域化された後にフロントミラー
1より出力される。このとき、グレーティング30の溝
表面30aに気体の流れが起きないので出力光の中心波
長及びビームプロフィルの揺らぎがなくなる。また、ウ
インドウ11、プリズム27、29、およびグレーティ
ング30の周囲が清浄気体でみたされているため、狭帯
域化素子のプリズムビームエキスパンダ25とグレーテ
ィング30およびウインドウ11の寿命は飛躍的に延び
る。
37の密閉度はその内部が清浄気体で満たされる程度で
良い。もし、狭帯域化ボックス35と管37の密閉度を
高くした場合には清浄気体の小さな排出口を設置すれば
良い。この例では、清浄気体の導入口42はグレーティ
ング30の背面30bに対向する筺体35の側壁に設置
しているが、それに限定されるものでは無く、グレーテ
ィング30aの背面側であれば狭帯域化ボックスの底板
35aあるいは上板35bに設置しても良い。 清浄気
体の例として、窒素ガスやヘリウム等の不活性ガスがあ
る。また、酸素が光学素子と反応したり、レーザ光を吸
収したりしない場合は、HEPAフィルターを通過した
空気でパージしても良い。
装置の第2実施例を示す全体構成図であり、狭帯域化素
子50としてプリズム27、29とエタロン51および
グレーティング30を用いている。この場合も、第1実
施例と同様にグレーティング30の溝表面30aに気体
の流れが起きないので出力光の中心波長及びビームプロ
フィルの揺らぎがなくなる。このように狭帯域化方式と
しては上記実施例に囚われることなくグレーティングを
少なくとも配置した狭帯域化方式であれば何でも良い。
また、グレーティングは斜入射配置でも良い。
装置の第3実施例を示す全体構成図であり、第1実施例
とは、清浄気体の導入口55の位置の変更と、壁56、
57を追加した実施例を示している。清浄気体の導入口
55の位置はグレーティング30の溝表面30a側に配
置しており、また、壁56はプリズムビームエキスパン
ダ25とグレーティング30との間で光路を妨げない位
置に配設している。このように、光路を囲うように壁5
6、57を配設すれば清浄気体の導入口55の位置はそ
の外側であれば何処に配置しても良い。この場合も、第
1実施例と同様にグレーティング30の溝表面30aに
気体の流れが起きないので出力光の中心波長及びビーム
プロフィルの揺らぎがなくなる。
装置の第4実施例を示す全体構成図であり、第3実施例
と同様に狭帯域化方式にプリズム25、27とエタロン
51およびグレーティング30を用いている。この場合
も、光路を囲うように壁56、57を配設すれば清浄気
体の導入口55の位置はその外側であれば何処に配置し
ても良い。
装置の第5実施例を示す全体構成図であり、第3実施例
とは、壁61、62の位置が変更した実施例を示してい
る。壁61によりグレーティング30を含む部屋63
と、プリズムビームエキスパンダ27、29を含む部屋
65とに分割し、清浄気体の導入口64の位置はプリズ
ムビームエキスパンダ25を含む部屋65側に配置して
いる。この場合も、第1実施例と同様にグレーティング
30の溝表面30aに気体の流れが起きないので出力光
の中心波長及びビームプロフィルの揺らぎがなくなる。
しかし、この場合もグレーティング30を含む部屋63
は不活性ガスで満たされることは言うまでもない。
装置の第6実施例を示す全体構成図であり、第1実施例
とは、清浄気体の導入口71の位置が変更されている。
この場合は、清浄気体の導入口71の位置は第1プリズ
ム27の第2の表面27bに清浄気体を吹き付ける位置
にしている。また、このとき第1プリズム27を冷却す
るために第1プリズム27の第1面27aまたは両面2
7a、27bを冷却するように清浄気体を吹き付ける位
置にしても良い。このようにすることにより、熱負荷の
一番大きい第1プリズム27を冷却することができるた
め出力レーザ光のスペクトル線幅やビーム幅の変化を抑
えることができるとともに、寿命を飛躍的に延ばすこと
ができる。
清浄気体の流量を変化させて波長およびビームプロフィ
ルの揺らぎを測定した結果、流量5l/min以下であれば
波長およびビームプロフィルの揺らぎが起こらなかっ
た。また、狭帯域化ボックス35の清浄度をパーティク
ルカウンタで測定した結果、0.2l/min以上であれば
狭帯域化ボックス35内は十分清浄であることが判明し
た。さらに、実施例3、4、5、6では流量5l/min以
上でも波長およびビームプロフィルの揺らぎは起こらな
かった。
狭帯域化素子を筺体で囲い、清浄気体で前記筺体をパー
ジすることによりダストや酸素等により生ずる狭帯域化
素子の損傷がなくなり、狭帯域化素子の寿命が飛躍的に
のびる。また、グレーティングの溝表面に清浄気体の流
れを起こさないようにするために発振波長およびビーム
の揺らぎがなくなり、そのため発振波長の安定が向上
し、ステッパの光源として使用した場合に露光ムラがな
くなる。さらに、熱負荷の大きな光学素子の発熱を抑え
ることができるため、スペクトル線幅の変化やビームプ
ロフィルの変化を抑えることができ、光学素子寿命も向
上する。このためステッパ用の光源として最適なレーザ
が得られる。
実施例を示す全体構成図。
実施例を示す全体構成図。
実施例を示す全体構成図。
実施例を示す全体構成図。
実施例を示す全体構成図。
実施例を示す全体構成図。
吹き付けている図。
Claims (8)
- 【請求項1】 狭帶域化素子として少なくともグレーデ
ィングを配置した狭帶域発振エキシマレーザ装置におい
て、狭帶域化素子を囲う筐体と、清浄気体で筐体内を連
続パージする手段と、グレーディングの溝表面へパージ
気体が直接に流入することを防止する手段と、パージガ
スが存在する筐体はパージガスが連続的に漏れ続けるた
めの排出口とからなることを特徴とする狭帶域発振エキ
シマレーザ装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の狭帶域発振エキシマレー
ザ装置において、グレーディングの溝表面へパージ気体
が直接に流入することを防止する手段は、清浄気体の導
入口をグレーディングの溝表面の反対の裏面側に配置し
たことを特徴とする狭帶域発振エキシマレーザ装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の狭帶域発振エキシマレー
ザ装置において、グレーディングの溝表面へパージ気体
が直接に流入することを防止する手段は、グレーディン
グと光学素子の間に光路を妨げない壁を配設し、壁の光
路側の反対側に清浄気体の導入口を配設したことを特徴
とする狭帶域発振エキシマレーザ装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の狭帶域発振エキシマレー
ザ装置において、グレーディングの溝表面へパージ気体
が直接に流入することを防止する手段は、グレーディン
グと光学素子の間に光路を妨げないように壁で囲い、壁
で囲われた光路以外の場所に清浄気体の導入口を配設し
たことを特徴とする狭帶域発振エキシマレーザ装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の狭帶域発振エキシマレー
ザ装置において、グレーディングの溝表面へパージ気体
が直接に流入することを防止する手段は、筐体内をグレ
ーディングを含む部屋とその他の光学素子の部屋に分け
る壁を配設し、その他の光学素子の部屋に清浄気体の導
入口を配設したことを特徴とする狭帶域発振エキシマレ
ーザ装置。 - 【請求項6】 レーザチャンバとグレーディングとの間
にビームエキスパンダを配設し、このビームエキスパン
ダの表面に清浄気体を流す手段を備えたことを特徴とす
る請求項1、請求項3、請求項4、あるいは請求項5記
載のいずれかの狭帶域発振エキシマレーザ装置。 - 【請求項7】 ビームエキスパンダとしてプリズムを使
用し、このプリズムの表面の第1面あるいは第2面、ま
たは、第1面および第2面の両面に、清浄気体を吹き付
ける手段を備えたことを特徴とする請求項1、請求項
3、請求項4、請求項5、あるいは請求項6記載のいず
れかの狭帶域発振エキシマレーザ装置。 - 【請求項8】 筐体内に狭帶域化素子として少なくとも
グレーディングを配置するとともに、筐体内に清浄気体
が供給されて、筐体内の気体をパージする狭帶域発振エ
キシマレーザ装置のパージ方法において、窒素あるいは
ヘリウム等の不活性ガス、または、空気等のレーザ光に
より反応または吸収しない気体を、フィルタを透過させ
て清浄気体とし、その清浄気体をレーザの発振波長およ
びビームプロフィルの揺らぎをなくすために、グレーデ
ィングの溝表面の反対の裏面側、グレーディングを囲う
壁の外側、あるいは、グレーディングを有しない部屋、
のいずれかの筐体内に連続して供給するとともに排出
し、筐体内の気体を清浄にすることを特徴とする狭帶域
発振エキシマレーザ装置のパージ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35281291A JP2696285B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 狭帯域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35281291A JP2696285B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 狭帯域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05167172A JPH05167172A (ja) | 1993-07-02 |
JP2696285B2 true JP2696285B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=18426609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35281291A Expired - Lifetime JP2696285B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 狭帯域発振エキシマレーザ装置およびそのパージ方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2696285B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2001041268A1 (en) | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Cymer, Inc. | High power gas discharge laser with helium purged line narrowing unit |
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-
1991
- 1991-12-16 JP JP35281291A patent/JP2696285B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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---|---|
JPH05167172A (ja) | 1993-07-02 |
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