JP4803680B2 - ガスレーザ装置 - Google Patents
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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。
エッジ突部の高さ<0.2μm
表面の粗さ<0.2μm
平面度≦0.01mm
平行度≦0.01mm
エッジ突部の高さ<0.2μm
表面の粗さ<0.2μm
平面度≦0.01mm
平行度≦0.01mm
2…ウィンドウ
3…シール材
4…緩衝材(緩衝手段)
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
42…パワー及びスペクトル検出器
50…光学パルスストレッチャ
51…第3ビームスプリッタ
52…高反射ミラー
Claims (4)
- レーザガスが封入されたレーザチャンバと、
前記レーザチャンバに設置されるフッ化カルシウム結晶からなる紫外線ガスレーザ用の光学素子と、
前記光学素子を前記レーザチャンバに保持する保持手段と、
前記光学素子の前記レーザチャンバから遠い側の面と前記保持手段の間に当接して配置され、フッ化カルシウムよりも軟らかい金属のリングからなる緩衝手段と、
前記光学素子のレーザチャンバに近い側の面と前記保持手段の間に密着して配置されるシール材と、
を備えることを特徴とするガスレーザ装置。 - 前記緩衝手段は、前記光学素子と当接する側の表面を1工程で加工されると共に、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のガスレーザ装置。
エッジ突部の高さ<0.2μm
表面の粗さ<0.2μm
平面度≦0.01mm
平行度≦0.01mm - 前記緩衝手段は、アルミニウムから形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガスレーザ装置。
- 前記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、
前記レーザチャンバ内部に封入された前記レーザガスを励起する手段と、
を備え、
前記光学素子は、前記光共振器の光軸上で前記レーザチャンバに設置された2つのウィンドウである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のガスレーザ装置。
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