JP4094772B2 - フッ素レーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置の露光光源としてフッ素レーザのレーザ光を供給するフッ素レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィ用の露光機（ステッパ）に要求される性能としては、解像度、アライメント精度、処理能力、装置信頼性など種々のものが存在する。その中でも、パターンの微細化に直接つながる解像度Ｒは、Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ（ｋ：定数、λ：露光波長、ＮＡ：投影レンズの開口数）によって表される。従って良好な解像度を得るためには、露光波長λが短い程有利になる。
【０００３】
従来の露光機では、水銀ランプのｉ線（波長：３６５ｎｍ）や、波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザが露光機光源として利用されている。これらはそれぞれ、ｉ線露光機、及びＫｒＦ露光機と呼ばれている。これらｉ線露光機及びＫｒＦ露光機で用いられている投影光学系としては、石英ガラスから成るレンズを多数組み合わせた縮小投影レンズが広く用いられている。
【０００４】
また次世代のリソグラフィ用の露光機として、より微細な加工を行うために、波長１９３ｎｍのアルゴンフッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザを光源に用いた露光機が用いられ始めている。これはＡｒＦ露光機と呼ばれ、このＡｒＦ露光機では、スペクトル幅（波長幅）が約０．６ｐｍまで狭帯域化されたＡｒＦエキシマレーザが用いられており、縮小投影光学系には、二重の材質から成る色消しレンズが用いられている。
【０００５】
なお、ＡｒＦエキシマレーザの波長幅を約０．６ｐｍまで狭帯域化する狭帯域化素子としては、エタロン等の素子が知られている。
【０００６】
更に上述したＡｒＦ露光機の次世代のリソグラフィ用露光機としては、光源に波長が約１５７ｎｍのフッ素レーザを用いたフッ素露光機が検討されている。
【０００７】
このフッ素レーザにおいては、波長及び光強度が異なる２本の強い発振線（発振ラインとも呼ばれる）があり、波長はそれぞれ１５７．６２９９ｎｍと１５７．５２３３ｎｍであり、それぞれの発振線の波長幅は１〜２ｐｍであると言われている。
【０００８】
このようなフッ素レーザを露光に利用するには、一般に強度の大きい波長が１５７．６２９９ｎｍのライン（以下、強いラインと呼び、もう一方を弱いラインと呼ぶ。）１本を、選択して用いる（以下、１ライン化と呼ぶ。）のが有利とされている。そこで、従来においては、その１ライン化にはプリズムが１〜２個用いられている。
【０００９】
ただし、フッ素露光機では、それまでの露光機（すなわちＡｒＦ露光機までの露光機）で一般に用いられてきたレンズのみによる屈折型の縮小投影光学系を適用することが困難となり、色収差に強い反射屈折型（カタディオプトリク型とも呼ばれる）を適用しなければならないと言われている。
【００１０】
その理由としては、波長＝１５７ｎｍのフッ素レーザでは、石英ガラスにおける透過率が極めて低くなり、フッ化カルシウム等のごく限られた材質しか利用できなくなる。そして、このフッ化カルシウムのみによる単色レンズを用いて縮小投影レンズを構成するようにして、フッ素レーザを１ライン化したとしても、このフッ素レーザの発振レーザ光の狭帯域化は不充分である。こうした狭帯域化による波長幅は約２ｐｍ程度となるが、実際には、その１ライン化に対して、さらにその１／１０程度の波長幅＝約０．２ｐｍまで狭帯域化する必要があると言われている。
【００１１】
なお、フッ素露光機用のフッ素レーザの１ライン化に関しては、例えば、「ＳＰＩＥ ２４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｆｅｂ．１９９９．」において、実験結果が報告されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フッ素レーザにおける波長が１５７ｎｍのレーザ光は、酸素分子に強く吸収されるため、空気中をほとんど通過しない。そこで従来においては、フッ素レーザ装置内におけるレーザ光の光路を密閉容器で覆い、その密閉容器内を窒素で充填させるようにしていた。つまり、その密閉容器内部の空気を窒素で置換してからレーザ発振させるようにしていたが、窒素の空気との比重は、０．９６７と空気とほぼ同等であるため、空気との置換（窒素置換）に数十分（例えば３０分〜１時間）も時間が掛かり、このためレーザ発振させるまでの準備時間（スタンバイ時間）を多く必要としていた。
【００１３】
何故ならば、波長が１５７ｎｍのレーザ光の吸収が無視できる酸素濃度が約１０ｐｐｍ以下まで空気を排気する必要があるが、密閉容器内を真空に引ける構造（すなわち剛性の高い構造）になっていないため、空気を真空に引かずに、後から注入する窒素で空気を押し出していたからである。
【００１４】
なお、密閉容器内を真空状態にするためには、剛性の高い構造にしなければならず、コストが掛かってしまう。
【００１５】
そこで、本発明の課題は、レーザ発振させるまでの待機時間を短縮させることのできるフッ素レーザ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
上記課題を達成するために、本発明の第１発明では、
フッ素レーザのレーザ光を発振するレーザチャンバを備えたフッ素レーザ装置において、
ヘリウムが充填され、レーザチャンバ内にヘリウムを注入するためのガス容器と、
レーザチャンバから発振されるレーザ光の光路と外部とを遮蔽する気密性容器と、
ガス容器からレーザチャンバ内にヘリウムを注入する第１の注入管と、
ガス容器から気密性容器内にヘリウムを注入する第２の注入管と
が備えられ、
第２の注入管は、レーザ光の光路よりも高い位置に設けられており、
更に、レーザ光の光路よりも低い位置に、気密性容器内の空気を排出させるための排気管が設けられていること
を特徴とする。
【００２０】
上記第１発明乃至第４発明について図１を参照して説明する。
【００２１】
レーザウインド１３ｂと全反射鏡１２との光路間には、レーザ光を狭帯域化するエタロン１６が配置されている。
【００２２】
エタロン１６は、狭帯域化素子としての機能を有するものであり、レーザウインド１３ｂから出射されるフッ素レーザのレーザ光を狭帯域化する。
【００２３】
レーザウインド１３ａから出力鏡１１までの光路（図中点線で示される部分）、及び出力鏡１１から所定距離までの光路は、密閉容器１７ａで覆われており、一方、レーザウインド１３ｂから全反射鏡１２までの光路（図中点線で示される部分）は密閉容器１７ｂで覆われている。
【００２４】
２つの密閉容器１７ａ、１７ｂにおける光路よりも低い位置に、それぞれの密閉容器内部の空気を排出するための排気管１８ａ、１８ｂの一端が接続されており、また、２つの密閉容器１７ａ、１７ｂにおける光路よりも高い位置に、それぞれの密閉容器にヘリウム（Ｈｅ）を注入するための注入管１９ａ、１９ｂの一端が接続されている。
【００２５】
これら注入管１９ａ、１９ｂのそれぞれの他端は、Ｈｅが充填されているＨｅボンベ２０Ａに一端が接続されているＴ字型の注入管２１の他端が接続されている。なお、周知のように、Ｈｅは空気との比重が０．１３８であり、空気の約１／７と軽い。
【００２６】
そして、バルブＶ１〜Ｖ４が閉じている状態において、レーザガスをレーザチャンバ１３に充填する場合、先ず、バルブＶ１を開くと、Ｈｅボンベ２０Ａからは、Ｈｅが、注入管２１及び注入管１４を介してレーザチャンバ１３に注入される。
【００２７】
次に、所望の容量例えば所望の圧力に達するまでＨｅを注入した後、バルブＶ１を閉じて、バルブＶ２を開くと、Ｆ２／Ｈｅボンベ２０Ｂからは、Ｆ２とＨｅとの混合ガスが、注入管１４ａ、１４を介してレーザチャンバ１３内に注入される。
【００２８】
そして、所望の容量例えば所望の圧力に達するまで混合ガスがレーザチャンバ１３内に注入されたら、バルブＶ２を閉じる。なお、ここでもう一度、閉じているバルブＶ１を開けて、Ｈｅボンベ２０ＡからのＨｅを注入するのが好ましく、これにより、注入管１４内にフッ素（Ｆ２）が残らないようになる。この処理が終了したら、再度、バルブＶ１を閉じる。
【００２９】
以上の手順で、フッ素とＨｅとの混合ガスがレーザチャンバ１３内に所定の圧力に達するまで充填されると、レーザチャンバ１３内で放電が可能になる。
【００３０】
以上説明したように第１発明乃至第４発明によれば、空気に比べて比重が１／７と軽いＨｅ（比重０．１３８）を、レーザ光の光路が形成される気密性容器内に充填するようにし、またその光路よりも低い位置に設けられる排気管により気密性容器内の空気を排出するようにしているので、空気をＨｅと置換するための時間を、従来の如く空気を窒素と置換するための時間と比較して、大幅に短縮することができる。
【００３１】
このため、レーザ発振が可能なスタンバイ状態になるまでの時間を従来と比較して大幅に短縮することができる。
【００３２】
しかもその置換のために必要なＨｅは、新たにＨｅボンベを備える必要はなく、従来においてレーザガスとして利用しているＨｅボンベに充填されているＨｅを使用すれば良いので、その分、コスト及びスペースを削減することができる。
【００３３】
またフッ素レーザ装置においては、狭帯域化素子が配置されているので、フッ素レーザの発振ラインを約０．２ｐｍに狭帯域化することができる。
【００３４】
しかも、気密性容器内はＨｅで充填されているので、レーザ動作によりＨｅの温度が上昇した場合であっても、Ｈｅは窒素と比較して屈折率の変化が約１／８．５も小さいので、温度変化による屈折率の変化は約１／８．５となり、結果として、発振波長の変動を小さくすることができる。
【００３５】
したがって、第１発明乃至第４発明によれば、特別に、波長を安定化させるための制御をすることなく、長時間安定した波長でレーザ動作させることが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、フッ素レーザ装置１００の構成を示す構成図である。
【００３８】
同図に示すように、フッ素レーザ装置１００では、出力鏡１１と全反射鏡１２とで安定型共振器が構成されている。この安定型共振器内には、レーザチャンバ１３が設けられており、このレーザチャンバ１３には、レーザガスを注入するための注入管１４の一端と、レーザチャンバ１３内の気体を排出するための排気管１５の一端とが接続されている。
【００３９】
またレーザチャンバ１３の光路方向の両側には、内部の気体が、排気管１５以外の箇所から排出されないように（漏れないないように）、レーザ光を透過させる材質から形成されたレーザウインド１３ａ、１３ｂが密着されている。
【００４０】
レーザウインド１３ｂと全反射鏡１２との光路間には、レーザ光を狭帯域化するエタロン１６が配置されている。
【００４１】
エタロン１６は、狭帯域化素子としての機能を有するものであり、レーザウインド１３ｂから出射されるフッ素レーザのレーザ光を狭帯域化する。
【００４２】
すなわち、エタロン１６は、フッ素レーザにおける、波長と光強度が異なる２本の強い発振線のうち、波長幅が１〜２ｐｍで、波長λ１が１５７．６２９９ｎｍの発振線を選択して、この発振線の波長幅を約０．２ｐｍまでに狭帯域化するように設定されている。
【００４３】
出力鏡１１と全反射鏡１２との間のレーザ光の光路、及び出力鏡１１から所定距離までのレーザ光の光路は、気密性の密閉容器で覆われている。
【００４４】
すなわち、レーザウインド１３ａから出力鏡１１までの光路（図中点線で示される部分）、及び出力鏡１１から所定距離までの光路は、密閉容器１７ａで覆われており、一方、レーザウインド１３ｂから全反射鏡１２までの光路（図中点線で示される部分）は密閉容器１７ｂで覆われている。
【００４５】
２つの密閉容器１７ａ、１７ｂの下方側には、それぞれの密閉容器内部の空気を排出するための排気管１８ａ、１８ｂの一端が接続されている。すなわち、これら密閉容器１７ａ、１７ｂ中における光路よりも低い位置に、それぞれ排気管１８ａ、１８ｂが接続されている。
【００４６】
また２つの密閉容器１７ａ、１７ｂにおける光路よりも高い位置に、それぞれの密閉容器にヘリウム（Ｈｅ）を注入するための注入管１９ａ、１９ｂの一端が接続されている。
【００４７】
これら注入管１９ａ、１９ｂのそれぞれの他端は、Ｈｅが充填されているＨｅボンベ２０Ａに一端が接続されているＴ字型の注入管２１の他端が接続されている。なお、周知のように、Ｈｅは空気との比重が０．１３８であり、空気の約１／７と軽い。
【００４８】
この実施形態では、Ｈｅボンベ２０ＡにはＨｅが１００％のガスが充填されている。このようにＨｅが１００％のガスが好ましいが、多少窒素が含まれていてもかまわない。しかし、酸素や水分が殆ど含まれていないガスを用いる必要がある。
【００４９】
なお、注入管１４の他端は注入管２１の途中部分に接続されており、また注入管１４の途中部分と、フッ素（Ｆ２）とＨｅとの混合ガスが充填されているＦ２／Ｈｅボンベ２０Ｂとが、Ｌ字型の注入管１４ａを介して接続されている。
【００５０】
注入管１４、１４ａ、注入管１９ａ、１９ｂそれぞれにはバルブＶ１〜Ｖ４が設けられている。
【００５１】
次に、係る構成のフッ素レーザ装置１００のレーザ発振が可能なスタンバイ状態になるまでの処理について、図１を参照して詳細に説明する。
【００５２】
ここで、初期状態として、バルブＶ１〜Ｖ４は、気体の流れを遮断するために閉じた状態に設定されている。
【００５３】
レーザガスをレーザチャンバ１３に充填する場合、先ず、バルブＶ１を開くと、Ｈｅボンベ２０Ａからは、Ｈｅが、注入管２１及び注入管１４を介してレーザチャンバ１３に注入される。
【００５４】
次に、所望の容量例えば所望の圧力に達するまでＨｅを注入した後、バルブＶ１を閉じて、バルブＶ２を開くと、Ｆ２／Ｈｅボンベ２０Ｂからは、混合ガスが、注入管１４ａ、１４を介してレーザチャンバ１３内に注入される。
【００５５】
そして、所望の容量例えば所望の圧力に達するまで混合ガスがレーザチャンバ１３内に注入されたら、バルブＶ２を閉じる。なお、ここでもう一度、閉じているバルブＶ１を開けて、Ｈｅボンベ２０ＡからのＨｅを注入するのが好ましく、これにより、注入管１４内にフッ素（Ｆ２）が残らないようになる。この処理が終了したら、再度、バルブＶ１を閉じる。
【００５６】
以上の手順で、フッ素とＨｅとの混合ガスがレーザチャンバ１３内に所定の圧力に達するまで充填されると、レーザチャンバ１３内で放電が可能になる。
【００５７】
ところが、このままでは、レーザ光Ｌ１はほとんど感知できないほど低いパワーになる。つまり、最初は、レーザチャンバ１３のレーザウインド１３ａと出力鏡１１との間、及びレーザウインド１３ｂと全反射鏡１２との間にそれぞれ空気が存在するため、その中に含まれる酸素によって波長が１５７ｎｍのレーザ光は強く吸収されるからである。
【００５８】
そこで本実施形態では、上述したように出力鏡１１及び全反射鏡１２を囲むように、密閉容器１７ａ、１７ｂが取り付けられており、これら密閉容器中の空気を取り除ける構造になっている。
【００５９】
すなわち、バルブＶ３、Ｖ４を開いて、レーザガスとして利用されるＨｅボンベ２０Ａ内のＨｅを、注入管２１及び注入管１９ａ、１９ｂを介して密閉容器１７ａ、１７ｂ内に充填すようにしている。この結果、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまでの時間を数分（例えば５分程度）にすることができる。
【００６０】
その理由としては、Ｈｅは空気に比べて比重（０．１３８）が１／７と軽いため、注入管１９ａ、１９ｂから密閉容器１７ａ、１７ｂ内に注入されるＨｅは、これら密閉容器内において上方から徐々に満たされていく。これと同時に、これら密閉容器１９ａ、１９ｂの下部に取り付けられている排気管１８ａ、１８ｂから空気が排出されていくからである。
【００６１】
すなわち、排気管１８ａ、１８ｂをレーザ光の光路より下方に取り付けているので、密閉容器１７ａ、１７ｂ内部では、上部から、少なくとも排気管１８ａ、１８ｂとの接続部分の高さまでは、Ｈｅで充填されることとなり、レーザ光の光路はＨｅで満たされることになる。
【００６２】
ところで、従来においては、排気管１８ａ、１８ｂから空気を排出しながら、注入管１９ａ、１９ｂから、窒素を注入することにより、窒素置換を行うようにしていたため、空気を十分に排気するまでに（つまり酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまで）、１時間程度掛かっていた。
【００６３】
その理由としては、波長が１５７ｎｍのレーザ光の吸収が無視できる酸素濃度が約１０ｐｐｍ以下まで空気を排気する必要があるが、密閉容器１７ａ、１７ｂ内を真空に引ける構造（すなわち剛性の高い構造）になっていないため、空気を真空に引かずに、後から注入する窒素で押し出していたからである。
【００６４】
なお従来において、窒素を注入するようにした場合には、窒素の空気との比重は０．９６７であることから、注入された窒素と、密閉容器内に最初から存在していた空気とが、ほぼ均質に混ざり合ってしまうことになり、その結果、窒素濃度が十分下がるまでに多くの時間を要していた。
【００６５】
なお、従来においては、Ｆ２／Ｈｅボンベ２０Ｂ及びＨｅボンベ２０Ａの他に、窒素ボンベを用意する必要がある、ということは言うまでもない。
【００６６】
ところで、フッ素レーザ装置１００においては、エタロン１６によって１〜２ｐｍの発振ラインを更に狭帯域化しているため、狭帯域化された波長を安定化する必要がある。すなわち、エタロン１６がエアーギャップエタロンの場合、一般にギャップに満たされる気体がレーザ光の熱によって温度上昇することが原因となって、光路長が変化し、エタロンでの選択波長が変化する。これは、ギャップ中の気体の屈折率が温度依存性を有するからである。
【００６７】
ところが、Ｈｅを用いることにより、温度変化に伴う波長変化を抑制（つまり波長を安定化）することができるので、次にその波長の安定化について詳細に説明する。
【００６８】
一般に屈折率がｎの気体は、（ｎ−１）の値が密度に比例することになるが、理想気体では、密度は温度Ｔに反比例するため、比例係数をｋとすると、次の数式１が成立する。
【００６９】
【数１】
（ｎ−１）＝ｋ／Ｔ
そこで、（ｎ−１）の温度変化は、数式２で表される。
【００７０】
【数２】
ｄ（ｎ−１）／ｄＴ＝−ｋ／Ｔ＾２
ただし、Ｔ＾２はＴの２乗を意味する。
【００７１】
上記数式１を基に、上記数式２から比例係数ｋを消去すると、次の数式３が得られる。
【００７２】
【数３】
ｄ（ｎ−１）／ｄＴ＝−（ｎ−１）／Ｔ
この数式３を参照して分かるように、屈折率の温度変化分（数式３の左辺）は（ｎ−１）に比例することになる。
【００７３】
一方、（ｎ−１）の値は、摂氏０度で１気圧の場合、窒素では「０．０００２９７」であるが、Ｈｅでは「０．００００３５」であることが知られている。すなわち、Ｈｅは窒素と比較して（ｎ−１）の値が約１／８．５も小さいことから、温度変化により（ｎ−１）の値の変化分は約１／８．５になる。
【００７４】
上述したようにフッ素レーザ装置１００では、レーザ光の光路をＨｅで満たすことによって、空気を追い出す時間が窒素置換に比べて、大幅に短縮されるだけでなく、満たされるＨｅの温度変化によるエタロン１６の選択波長の変化が１桁近くも小さくすることができる。
【００７５】
しかも、実際には、密閉容器１７ａ、１７ｂ内に満たされるＨｅの温度上昇は、窒素で満たされる場合よりも小さくなる。その理由としては、Ｈｅの熱伝導度が窒素の約６倍大きいことも知られている。その結果、Ｈｅが密閉容器１７ａ、１７ｂの内壁に衝突して冷やされる効果が大きいからである。
【００７６】
以上説明したように本実施形態によれば、空気に比べて比重が１／７と軽いＨｅ（比重０．１３８）を、注入管１９ａ、１９ｂから注入すると共に、排出管１８ａ、１８ｂから空気を排出するようにしているので、空気をＨｅと置換するための時間を、従来の如く空気を窒素と置換するための時間と比較して、大幅に短縮することができる。
【００７７】
このため、レーザ発振が可能なスタンバイ状態になるまでの時間を従来と比較して１桁短くすることが可能となる。
【００７８】
しかもその置換のために必要なＨｅは、新たにＨｅボンベを備える必要はなく、従来においてレーザガスとして利用しているＨｅボンベに充填されているＨｅを使用すれば良い。また新たなＨｅボンベが必要ない分、コスト及びスペースを削減することができる。
【００７９】
これは、フッ素レーザに関する場合であるためであり、一般にバッファガスとしてＮｅを用いるエキシマレーザとは異なるものである。
【００８０】
またフッ素レーザ装置１００においては、共振器中にエタロン１６が配置されているので、フッ素レーザの発振ラインを約０．２ｐｍに狭帯域化することができる。
【００８１】
しかも、レーザ動作によりＨｅの温度が上昇した場合であっても、Ｈｅは窒素と比較して（ｎ−１）の値が約１／８．５も小さいので、温度変化による（ｎ−１）の値の変化分は約１／８．５になり、結果として、発振波長の変動を小さくすることができる。
【００８２】
よって、本実施形態によれば、特別に波長制御することなく、長時間安定した波長でレーザ動作させることができる。
【００８３】
［第2の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態に係るフッ素露光機３００の構成を示す構成図である。
【００８４】
この実施形態では、フッ素露光機３００は、図１に示したフッ素レーザ装置からの狭帯域化されたレーザ光を露光光源として使用することを想定している。
【００８５】
さて図２に示すように、フッ素露光機３００は、大別して、露光機本体２００と、図１に示したフッ素レーザ装置１００とで構成されている。
【００８６】
露光機本体２００は、クリーンルーム内のグレーチング２３上に配置されており、フッ素レーザ装置１００は、グレーチング２３の下のフロアー（一般に床下と呼ばれるフロアー）の床２４上に配置されている。
【００８７】
フッ素レーザ装置１００から取り出された波長幅＝約０．２ｐｍの強いラインのみのレーザ光Ｌ１は、ミラー２５ａに反射して上方に進み、グレーチング２３における開口部２６を通過して、露光機本体２００内に進む。
【００８８】
レーザ光Ｌ１が、レンズ２７で絞られ、フッ化カルシウム製のガラスロッド２８内を進み、更にガラスロッド２８内部で全反射を繰り返すことにより、ガラスロッド２８からは、ビーム強度分布が均一化されたレーザ光Ｌ２が出射される。
【００８９】
レーザ光Ｌ２は、ミラー２５ｂに反射して、レンズ２９ａ、２９ｂから構成されるビーム整形器２９を通過することによりビーム断面が拡げられ、さらにミラー２５ｃに反射して、コンデンサレンズ３０を通過してレチクル３１に照射される。
【００９０】
レチクル３１から出射されたレーザ光Ｌ３は、フッ化カルシウムの単色レンズで構成される縮小投影レンズ３２を通過して、ウエハー３３に当たる。すなわち、レチクル３１内のパターンが、縮小投影レンズ３２によってウエハー３３上に転写される。なおウエハー３３はステージ３４に搭載されている。
【００９１】
なお、フッ素レーザ装置１００と露光機本体２００との間を窓３５で仕切っており、密閉容器１７ａ内に満たされたＨｅが露光機本体２００へ進まないようになっている。ただし、露光機本体２００もＨｅで満たすようにした場合は、この窓３５は不要となる。また、その場合、露光機本体２００内に満たすためのＨｅボンベが別に備えられているならば、そのＨｅボンベからＨｅをフッ素レーザ装置１００のレーザ光路周辺に導いても良い。
【００９２】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、空気をＨｅと置換するための時間を、従来の如く空気を窒素と置換するための時間と比較して、大幅に短縮することができるフッ素レーザ装置１００からのレーザ光を、露光光源として用いるようにしているので、露光処理を実施するまでの待機時間を、従来の如く空気を窒素と置換するようにしていた時と比較して、大幅に短縮（例えば１桁分の時間）することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１の実施の形態に係るフッ素レーザ装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は第２の実施の形態に係るフッ素露光機の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１ 出力鏡
１２ 全反射鏡
１３ レーザチャンバ
１４ 、１４ａ、１９ａ、１９ｂ、２１ 注入管
１５、１８ａ、１８ｂ 排気管
１６ エタロン
１７ａ、１７ｂ 密閉容器
２０Ａ Ｈｅボンベ
２０Ｂ Ｆ２／Ｈｅボンベ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置の露光光源としてフッ素レーザのレーザ光を供給するフッ素レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィ用の露光機（ステッパ）に要求される性能としては、解像度、アライメント精度、処理能力、装置信頼性など種々のものが存在する。その中でも、パターンの微細化に直接つながる解像度Ｒは、Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ（ｋ：定数、λ：露光波長、ＮＡ：投影レンズの開口数）によって表される。従って良好な解像度を得るためには、露光波長λが短い程有利になる。
【０００３】
従来の露光機では、水銀ランプのｉ線（波長：３６５ｎｍ）や、波長２４８ｎｍのクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザが露光機光源として利用されている。これらはそれぞれ、ｉ線露光機、及びＫｒＦ露光機と呼ばれている。これらｉ線露光機及びＫｒＦ露光機で用いられている投影光学系としては、石英ガラスから成るレンズを多数組み合わせた縮小投影レンズが広く用いられている。
【０００４】
また次世代のリソグラフィ用の露光機として、より微細な加工を行うために、波長１９３ｎｍのアルゴンフッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザを光源に用いた露光機が用いられ始めている。これはＡｒＦ露光機と呼ばれ、このＡｒＦ露光機では、スペクトル幅（波長幅）が約０．６ｐｍまで狭帯域化されたＡｒＦエキシマレーザが用いられており、縮小投影光学系には、二重の材質から成る色消しレンズが用いられている。
【０００５】
なお、ＡｒＦエキシマレーザの波長幅を約０．６ｐｍまで狭帯域化する狭帯域化素子としては、エタロン等の素子が知られている。
【０００６】
更に上述したＡｒＦ露光機の次世代のリソグラフィ用露光機としては、光源に波長が約１５７ｎｍのフッ素レーザを用いたフッ素露光機が検討されている。
【０００７】
このフッ素レーザにおいては、波長及び光強度が異なる２本の強い発振線（発振ラインとも呼ばれる）があり、波長はそれぞれ１５７．６２９９ｎｍと１５７．５２３３ｎｍであり、それぞれの発振線の波長幅は１〜２ｐｍであると言われている。
【０００８】
このようなフッ素レーザを露光に利用するには、一般に強度の大きい波長が１５７．６２９９ｎｍのライン（以下、強いラインと呼び、もう一方を弱いラインと呼ぶ。）１本を、選択して用いる（以下、１ライン化と呼ぶ。）のが有利とされている。そこで、従来においては、その１ライン化にはプリズムが１〜２個用いられている。
【０００９】
ただし、フッ素露光機では、それまでの露光機（すなわちＡｒＦ露光機までの露光機）で一般に用いられてきたレンズのみによる屈折型の縮小投影光学系を適用することが困難となり、色収差に強い反射屈折型（カタディオプトリク型とも呼ばれる）を適用しなければならないと言われている。
【００１０】
その理由としては、波長＝１５７ｎｍのフッ素レーザでは、石英ガラスにおける透過率が極めて低くなり、フッ化カルシウム等のごく限られた材質しか利用できなくなる。そして、このフッ化カルシウムのみによる単色レンズを用いて縮小投影レンズを構成するようにして、フッ素レーザを１ライン化したとしても、このフッ素レーザの発振レーザ光の狭帯域化は不充分である。こうした狭帯域化による波長幅は約２ｐｍ程度となるが、実際には、その１ライン化に対して、さらにその１／１０程度の波長幅＝約０．２ｐｍまで狭帯域化する必要があると言われている。
【００１１】
なお、フッ素露光機用のフッ素レーザの１ライン化に関しては、例えば、「ＳＰＩＥ ２４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｆｅｂ．１９９９．」において、実験結果が報告されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フッ素レーザにおける波長が１５７ｎｍのレーザ光は、酸素分子に強く吸収されるため、空気中をほとんど通過しない。そこで従来においては、フッ素レーザ装置内におけるレーザ光の光路を密閉容器で覆い、その密閉容器内を窒素で充填させるようにしていた。つまり、その密閉容器内部の空気を窒素で置換してからレーザ発振させるようにしていたが、窒素の空気との比重は、０．９６７と空気とほぼ同等であるため、空気との置換（窒素置換）に数十分（例えば３０分〜１時間）も時間が掛かり、このためレーザ発振させるまでの準備時間（スタンバイ時間）を多く必要としていた。
【００１３】
何故ならば、波長が１５７ｎｍのレーザ光の吸収が無視できる酸素濃度が約１０ｐｐｍ以下まで空気を排気する必要があるが、密閉容器内を真空に引ける構造（すなわち剛性の高い構造）になっていないため、空気を真空に引かずに、後から注入する窒素で空気を押し出していたからである。
【００１４】
なお、密閉容器内を真空状態にするためには、剛性の高い構造にしなければならず、コストが掛かってしまう。
【００１５】
そこで、本発明の課題は、レーザ発振させるまでの待機時間を短縮させることのできるフッ素レーザ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
上記課題を達成するために、本発明の第１発明では、
フッ素レーザのレーザ光を発振するレーザチャンバを備えたフッ素レーザ装置において、
ヘリウムが充填され、レーザチャンバ内にヘリウムを注入するためのガス容器と、
レーザチャンバから発振されるレーザ光の光路と外部とを遮蔽する気密性容器と、
ガス容器からレーザチャンバ内にヘリウムを注入する第１の注入管と、
ガス容器から気密性容器内にヘリウムを注入する第２の注入管と
が備えられ、
第２の注入管は、レーザ光の光路よりも高い位置に設けられており、
更に、レーザ光の光路よりも低い位置に、気密性容器内の空気を排出させるための排気管が設けられていること
を特徴とする。
【００２０】
上記第１発明乃至第４発明について図１を参照して説明する。
【００２１】
レーザウインド１３ｂと全反射鏡１２との光路間には、レーザ光を狭帯域化するエタロン１６が配置されている。
【００２２】
エタロン１６は、狭帯域化素子としての機能を有するものであり、レーザウインド１３ｂから出射されるフッ素レーザのレーザ光を狭帯域化する。
【００２３】
レーザウインド１３ａから出力鏡１１までの光路（図中点線で示される部分）、及び出力鏡１１から所定距離までの光路は、密閉容器１７ａで覆われており、一方、レーザウインド１３ｂから全反射鏡１２までの光路（図中点線で示される部分）は密閉容器１７ｂで覆われている。
【００２４】
２つの密閉容器１７ａ、１７ｂにおける光路よりも低い位置に、それぞれの密閉容器内部の空気を排出するための排気管１８ａ、１８ｂの一端が接続されており、また、２つの密閉容器１７ａ、１７ｂにおける光路よりも高い位置に、それぞれの密閉容器にヘリウム（Ｈｅ）を注入するための注入管１９ａ、１９ｂの一端が接続されている。
【００２５】
これら注入管１９ａ、１９ｂのそれぞれの他端は、Ｈｅが充填されているＨｅボンベ２０Ａに一端が接続されているＴ字型の注入管２１の他端が接続されている。なお、周知のように、Ｈｅは空気との比重が０．１３８であり、空気の約１／７と軽い。
【００２６】
そして、バルブＶ１〜Ｖ４が閉じている状態において、レーザガスをレーザチャンバ１３に充填する場合、先ず、バルブＶ１を開くと、Ｈｅボンベ２０Ａからは、Ｈｅが、注入管２１及び注入管１４を介してレーザチャンバ１３に注入される。
【００２７】
次に、所望の容量例えば所望の圧力に達するまでＨｅを注入した後、バルブＶ１を閉じて、バルブＶ２を開くと、Ｆ２／Ｈｅボンベ２０Ｂからは、Ｆ２とＨｅとの混合ガスが、注入管１４ａ、１４を介してレーザチャンバ１３内に注入される。
【００２８】
そして、所望の容量例えば所望の圧力に達するまで混合ガスがレーザチャンバ１３内に注入されたら、バルブＶ２を閉じる。なお、ここでもう一度、閉じているバルブＶ１を開けて、Ｈｅボンベ２０ＡからのＨｅを注入するのが好ましく、これにより、注入管１４内にフッ素（Ｆ２）が残らないようになる。この処理が終了したら、再度、バルブＶ１を閉じる。
【００２９】
以上の手順で、フッ素とＨｅとの混合ガスがレーザチャンバ１３内に所定の圧力に達するまで充填されると、レーザチャンバ１３内で放電が可能になる。
【００３０】
以上説明したように第１発明乃至第４発明によれば、空気に比べて比重が１／７と軽いＨｅ（比重０．１３８）を、レーザ光の光路が形成される気密性容器内に充填するようにし、またその光路よりも低い位置に設けられる排気管により気密性容器内の空気を排出するようにしているので、空気をＨｅと置換するための時間を、従来の如く空気を窒素と置換するための時間と比較して、大幅に短縮することができる。
【００３１】
このため、レーザ発振が可能なスタンバイ状態になるまでの時間を従来と比較して大幅に短縮することができる。
【００３２】
しかもその置換のために必要なＨｅは、新たにＨｅボンベを備える必要はなく、従来においてレーザガスとして利用しているＨｅボンベに充填されているＨｅを使用すれば良いので、その分、コスト及びスペースを削減することができる。
【００３３】
またフッ素レーザ装置においては、狭帯域化素子が配置されているので、フッ素レーザの発振ラインを約０．２ｐｍに狭帯域化することができる。
【００３４】
しかも、気密性容器内はＨｅで充填されているので、レーザ動作によりＨｅの温度が上昇した場合であっても、Ｈｅは窒素と比較して屈折率の変化が約１／８．５も小さいので、温度変化による屈折率の変化は約１／８．５となり、結果として、発振波長の変動を小さくすることができる。
【００３５】
したがって、第１発明乃至第４発明によれば、特別に、波長を安定化させるための制御をすることなく、長時間安定した波長でレーザ動作させることが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、フッ素レーザ装置１００の構成を示す構成図である。
【００３８】
同図に示すように、フッ素レーザ装置１００では、出力鏡１１と全反射鏡１２とで安定型共振器が構成されている。この安定型共振器内には、レーザチャンバ１３が設けられており、このレーザチャンバ１３には、レーザガスを注入するための注入管１４の一端と、レーザチャンバ１３内の気体を排出するための排気管１５の一端とが接続されている。
【００３９】
またレーザチャンバ１３の光路方向の両側には、内部の気体が、排気管１５以外の箇所から排出されないように（漏れないないように）、レーザ光を透過させる材質から形成されたレーザウインド１３ａ、１３ｂが密着されている。
【００４０】
レーザウインド１３ｂと全反射鏡１２との光路間には、レーザ光を狭帯域化するエタロン１６が配置されている。
【００４１】
エタロン１６は、狭帯域化素子としての機能を有するものであり、レーザウインド１３ｂから出射されるフッ素レーザのレーザ光を狭帯域化する。
【００４２】
すなわち、エタロン１６は、フッ素レーザにおける、波長と光強度が異なる２本の強い発振線のうち、波長幅が１〜２ｐｍで、波長λ１が１５７．６２９９ｎｍの発振線を選択して、この発振線の波長幅を約０．２ｐｍまでに狭帯域化するように設定されている。
【００４３】
出力鏡１１と全反射鏡１２との間のレーザ光の光路、及び出力鏡１１から所定距離までのレーザ光の光路は、気密性の密閉容器で覆われている。
【００４４】
すなわち、レーザウインド１３ａから出力鏡１１までの光路（図中点線で示される部分）、及び出力鏡１１から所定距離までの光路は、密閉容器１７ａで覆われており、一方、レーザウインド１３ｂから全反射鏡１２までの光路（図中点線で示される部分）は密閉容器１７ｂで覆われている。
【００４５】
２つの密閉容器１７ａ、１７ｂの下方側には、それぞれの密閉容器内部の空気を排出するための排気管１８ａ、１８ｂの一端が接続されている。すなわち、これら密閉容器１７ａ、１７ｂ中における光路よりも低い位置に、それぞれ排気管１８ａ、１８ｂが接続されている。
【００４６】
また２つの密閉容器１７ａ、１７ｂにおける光路よりも高い位置に、それぞれの密閉容器にヘリウム（Ｈｅ）を注入するための注入管１９ａ、１９ｂの一端が接続されている。
【００４７】
これら注入管１９ａ、１９ｂのそれぞれの他端は、Ｈｅが充填されているＨｅボンベ２０Ａに一端が接続されているＴ字型の注入管２１の他端が接続されている。なお、周知のように、Ｈｅは空気との比重が０．１３８であり、空気の約１／７と軽い。
【００４８】
この実施形態では、Ｈｅボンベ２０ＡにはＨｅが１００％のガスが充填されている。このようにＨｅが１００％のガスが好ましいが、多少窒素が含まれていてもかまわない。しかし、酸素や水分が殆ど含まれていないガスを用いる必要がある。
【００４９】
なお、注入管１４の他端は注入管２１の途中部分に接続されており、また注入管１４の途中部分と、フッ素（Ｆ２）とＨｅとの混合ガスが充填されているＦ２／Ｈｅボンベ２０Ｂとが、Ｌ字型の注入管１４ａを介して接続されている。
【００５０】
注入管１４、１４ａ、注入管１９ａ、１９ｂそれぞれにはバルブＶ１〜Ｖ４が設けられている。
【００５１】
次に、係る構成のフッ素レーザ装置１００のレーザ発振が可能なスタンバイ状態になるまでの処理について、図１を参照して詳細に説明する。
【００５２】
ここで、初期状態として、バルブＶ１〜Ｖ４は、気体の流れを遮断するために閉じた状態に設定されている。
【００５３】
レーザガスをレーザチャンバ１３に充填する場合、先ず、バルブＶ１を開くと、Ｈｅボンベ２０Ａからは、Ｈｅが、注入管２１及び注入管１４を介してレーザチャンバ１３に注入される。
【００５４】
次に、所望の容量例えば所望の圧力に達するまでＨｅを注入した後、バルブＶ１を閉じて、バルブＶ２を開くと、Ｆ２／Ｈｅボンベ２０Ｂからは、混合ガスが、注入管１４ａ、１４を介してレーザチャンバ１３内に注入される。
【００５５】
そして、所望の容量例えば所望の圧力に達するまで混合ガスがレーザチャンバ１３内に注入されたら、バルブＶ２を閉じる。なお、ここでもう一度、閉じているバルブＶ１を開けて、Ｈｅボンベ２０ＡからのＨｅを注入するのが好ましく、これにより、注入管１４内にフッ素（Ｆ２）が残らないようになる。この処理が終了したら、再度、バルブＶ１を閉じる。
【００５６】
以上の手順で、フッ素とＨｅとの混合ガスがレーザチャンバ１３内に所定の圧力に達するまで充填されると、レーザチャンバ１３内で放電が可能になる。
【００５７】
ところが、このままでは、レーザ光Ｌ１はほとんど感知できないほど低いパワーになる。つまり、最初は、レーザチャンバ１３のレーザウインド１３ａと出力鏡１１との間、及びレーザウインド１３ｂと全反射鏡１２との間にそれぞれ空気が存在するため、その中に含まれる酸素によって波長が１５７ｎｍのレーザ光は強く吸収されるからである。
【００５８】
そこで本実施形態では、上述したように出力鏡１１及び全反射鏡１２を囲むように、密閉容器１７ａ、１７ｂが取り付けられており、これら密閉容器中の空気を取り除ける構造になっている。
【００５９】
すなわち、バルブＶ３、Ｖ４を開いて、レーザガスとして利用されるＨｅボンベ２０Ａ内のＨｅを、注入管２１及び注入管１９ａ、１９ｂを介して密閉容器１７ａ、１７ｂ内に充填すようにしている。この結果、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまでの時間を数分（例えば５分程度）にすることができる。
【００６０】
その理由としては、Ｈｅは空気に比べて比重（０．１３８）が１／７と軽いため、注入管１９ａ、１９ｂから密閉容器１７ａ、１７ｂ内に注入されるＨｅは、これら密閉容器内において上方から徐々に満たされていく。これと同時に、これら密閉容器１９ａ、１９ｂの下部に取り付けられている排気管１８ａ、１８ｂから空気が排出されていくからである。
【００６１】
すなわち、排気管１８ａ、１８ｂをレーザ光の光路より下方に取り付けているので、密閉容器１７ａ、１７ｂ内部では、上部から、少なくとも排気管１８ａ、１８ｂとの接続部分の高さまでは、Ｈｅで充填されることとなり、レーザ光の光路はＨｅで満たされることになる。
【００６２】
ところで、従来においては、排気管１８ａ、１８ｂから空気を排出しながら、注入管１９ａ、１９ｂから、窒素を注入することにより、窒素置換を行うようにしていたため、空気を十分に排気するまでに（つまり酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまで）、１時間程度掛かっていた。
【００６３】
その理由としては、波長が１５７ｎｍのレーザ光の吸収が無視できる酸素濃度が約１０ｐｐｍ以下まで空気を排気する必要があるが、密閉容器１７ａ、１７ｂ内を真空に引ける構造（すなわち剛性の高い構造）になっていないため、空気を真空に引かずに、後から注入する窒素で押し出していたからである。
【００６４】
なお従来において、窒素を注入するようにした場合には、窒素の空気との比重は０．９６７であることから、注入された窒素と、密閉容器内に最初から存在していた空気とが、ほぼ均質に混ざり合ってしまうことになり、その結果、窒素濃度が十分下がるまでに多くの時間を要していた。
【００６５】
なお、従来においては、Ｆ２／Ｈｅボンベ２０Ｂ及びＨｅボンベ２０Ａの他に、窒素ボンベを用意する必要がある、ということは言うまでもない。
【００６６】
ところで、フッ素レーザ装置１００においては、エタロン１６によって１〜２ｐｍの発振ラインを更に狭帯域化しているため、狭帯域化された波長を安定化する必要がある。すなわち、エタロン１６がエアーギャップエタロンの場合、一般にギャップに満たされる気体がレーザ光の熱によって温度上昇することが原因となって、光路長が変化し、エタロンでの選択波長が変化する。これは、ギャップ中の気体の屈折率が温度依存性を有するからである。
【００６７】
ところが、Ｈｅを用いることにより、温度変化に伴う波長変化を抑制（つまり波長を安定化）することができるので、次にその波長の安定化について詳細に説明する。
【００６８】
一般に屈折率がｎの気体は、（ｎ−１）の値が密度に比例することになるが、理想気体では、密度は温度Ｔに反比例するため、比例係数をｋとすると、次の数式１が成立する。
【００６９】
【数１】
（ｎ−１）＝ｋ／Ｔ
そこで、（ｎ−１）の温度変化は、数式２で表される。
【００７０】
【数２】
ｄ（ｎ−１）／ｄＴ＝−ｋ／Ｔ＾２
ただし、Ｔ＾２はＴの２乗を意味する。
【００７１】
上記数式１を基に、上記数式２から比例係数ｋを消去すると、次の数式３が得られる。
【００７２】
【数３】
ｄ（ｎ−１）／ｄＴ＝−（ｎ−１）／Ｔ
この数式３を参照して分かるように、屈折率の温度変化分（数式３の左辺）は（ｎ−１）に比例することになる。
【００７３】
一方、（ｎ−１）の値は、摂氏０度で１気圧の場合、窒素では「０．０００２９７」であるが、Ｈｅでは「０．００００３５」であることが知られている。すなわち、Ｈｅは窒素と比較して（ｎ−１）の値が約１／８．５も小さいことから、温度変化により（ｎ−１）の値の変化分は約１／８．５になる。
【００７４】
上述したようにフッ素レーザ装置１００では、レーザ光の光路をＨｅで満たすことによって、空気を追い出す時間が窒素置換に比べて、大幅に短縮されるだけでなく、満たされるＨｅの温度変化によるエタロン１６の選択波長の変化が１桁近くも小さくすることができる。
【００７５】
しかも、実際には、密閉容器１７ａ、１７ｂ内に満たされるＨｅの温度上昇は、窒素で満たされる場合よりも小さくなる。その理由としては、Ｈｅの熱伝導度が窒素の約６倍大きいことも知られている。その結果、Ｈｅが密閉容器１７ａ、１７ｂの内壁に衝突して冷やされる効果が大きいからである。
【００７６】
以上説明したように本実施形態によれば、空気に比べて比重が１／７と軽いＨｅ（比重０．１３８）を、注入管１９ａ、１９ｂから注入すると共に、排出管１８ａ、１８ｂから空気を排出するようにしているので、空気をＨｅと置換するための時間を、従来の如く空気を窒素と置換するための時間と比較して、大幅に短縮することができる。
【００７７】
このため、レーザ発振が可能なスタンバイ状態になるまでの時間を従来と比較して１桁短くすることが可能となる。
【００７８】
しかもその置換のために必要なＨｅは、新たにＨｅボンベを備える必要はなく、従来においてレーザガスとして利用しているＨｅボンベに充填されているＨｅを使用すれば良い。また新たなＨｅボンベが必要ない分、コスト及びスペースを削減することができる。
【００７９】
これは、フッ素レーザに関する場合であるためであり、一般にバッファガスとしてＮｅを用いるエキシマレーザとは異なるものである。
【００８０】
またフッ素レーザ装置１００においては、共振器中にエタロン１６が配置されているので、フッ素レーザの発振ラインを約０．２ｐｍに狭帯域化することができる。
【００８１】
しかも、レーザ動作によりＨｅの温度が上昇した場合であっても、Ｈｅは窒素と比較して（ｎ−１）の値が約１／８．５も小さいので、温度変化による（ｎ−１）の値の変化分は約１／８．５になり、結果として、発振波長の変動を小さくすることができる。
【００８２】
よって、本実施形態によれば、特別に波長制御することなく、長時間安定した波長でレーザ動作させることができる。
【００８３】
［第2の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態に係るフッ素露光機３００の構成を示す構成図である。
【００８４】
この実施形態では、フッ素露光機３００は、図１に示したフッ素レーザ装置からの狭帯域化されたレーザ光を露光光源として使用することを想定している。
【００８５】
さて図２に示すように、フッ素露光機３００は、大別して、露光機本体２００と、図１に示したフッ素レーザ装置１００とで構成されている。
【００８６】
露光機本体２００は、クリーンルーム内のグレーチング２３上に配置されており、フッ素レーザ装置１００は、グレーチング２３の下のフロアー（一般に床下と呼ばれるフロアー）の床２４上に配置されている。
【００８７】
フッ素レーザ装置１００から取り出された波長幅＝約０．２ｐｍの強いラインのみのレーザ光Ｌ１は、ミラー２５ａに反射して上方に進み、グレーチング２３における開口部２６を通過して、露光機本体２００内に進む。
【００８８】
レーザ光Ｌ１が、レンズ２７で絞られ、フッ化カルシウム製のガラスロッド２８内を進み、更にガラスロッド２８内部で全反射を繰り返すことにより、ガラスロッド２８からは、ビーム強度分布が均一化されたレーザ光Ｌ２が出射される。
【００８９】
レーザ光Ｌ２は、ミラー２５ｂに反射して、レンズ２９ａ、２９ｂから構成されるビーム整形器２９を通過することによりビーム断面が拡げられ、さらにミラー２５ｃに反射して、コンデンサレンズ３０を通過してレチクル３１に照射される。
【００９０】
レチクル３１から出射されたレーザ光Ｌ３は、フッ化カルシウムの単色レンズで構成される縮小投影レンズ３２を通過して、ウエハー３３に当たる。すなわち、レチクル３１内のパターンが、縮小投影レンズ３２によってウエハー３３上に転写される。なおウエハー３３はステージ３４に搭載されている。
【００９１】
なお、フッ素レーザ装置１００と露光機本体２００との間を窓３５で仕切っており、密閉容器１７ａ内に満たされたＨｅが露光機本体２００へ進まないようになっている。ただし、露光機本体２００もＨｅで満たすようにした場合は、この窓３５は不要となる。また、その場合、露光機本体２００内に満たすためのＨｅボンベが別に備えられているならば、そのＨｅボンベからＨｅをフッ素レーザ装置１００のレーザ光路周辺に導いても良い。
【００９２】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、空気をＨｅと置換するための時間を、従来の如く空気を窒素と置換するための時間と比較して、大幅に短縮することができるフッ素レーザ装置１００からのレーザ光を、露光光源として用いるようにしているので、露光処理を実施するまでの待機時間を、従来の如く空気を窒素と置換するようにしていた時と比較して、大幅に短縮（例えば１桁分の時間）することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１の実施の形態に係るフッ素レーザ装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は第２の実施の形態に係るフッ素露光機の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１ 出力鏡
１２ 全反射鏡
１３ レーザチャンバ
１４ 、１４ａ、１９ａ、１９ｂ、２１ 注入管
１５、１８ａ、１８ｂ 排気管
１６ エタロン
１７ａ、１７ｂ 密閉容器
２０Ａ Ｈｅボンベ
２０Ｂ Ｆ２／Ｈｅボンベ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ バルブ
Claims (1)
- フッ素レーザのレーザ光を発振するレーザチャンバを備えたフッ素レーザ装置において、
ヘリウムが充填され、レーザチャンバ内にヘリウムを注入するためのガス容器と、
レーザチャンバから発振されるレーザ光の光路と外部とを遮蔽する気密性容器と、
ガス容器からレーザチャンバ内にヘリウムを注入する第１の注入管と、
ガス容器から気密性容器内にヘリウムを注入する第２の注入管と
が備えられ、
第２の注入管は、レーザ光の光路よりも高い位置に設けられており、
更に、レーザ光の光路よりも低い位置に、気密性容器内の空気を排出させるための排気管が設けられていること
を特徴とするフッ素レーザ装置。
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