JP7357054B2 - レーザチャンバ及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、レーザチャンバ及び電子デバイスの製造方法に関する。

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。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。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、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。

現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。

ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０～４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の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程度となるまでガスレーザ装置から出力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。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。

米国特許第６０６１３７６号明細書 米国特許第６０３４９８４号明細書 特開平０１－０６３６９７号公報 特開２０１４－０６２４６５号公報

概要

本開示の１つの観点に係る放電励起式ガスレーザ装置のレーザチャンバは、内部にレーザガスを収容する容器と、容器内に配置された一対の放電電極と、放電電極の間の放電空間にレーザガスを供給するクロスフローファンであって、所定の回転方向にクロスフローファンが回転するための回転軸と、それぞれの長手方向が回転軸の軸方向に平行である複数の羽と、を含むクロスフローファンと、クロスフローファンの回転軌跡の外側に配置され、回転方向と逆方向側の端部の回転方向における最大位置と最小位置との差が、０より大きく、複数の羽のうちの互いに隣に位置する２枚の羽の間隔より小さくなるように配置された、スタビライザと、を備える。

本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、レーザチャンバを含むエキシマレーザ装置によってレーザ光を生成し、レーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上にレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法であって、レーザチャンバは、内部にレーザガスを収容する容器と、容器内に配置された一対の放電電極と、放電電極の間の放電空間にレーザガスを供給するクロスフローファンであって、所定の回転方向にクロスフローファンが回転するための回転軸と、それぞれの長手方向が回転軸の軸方向に平行である複数の羽と、を含むクロスフローファンと、クロスフローファンの回転軌跡の外側に配置され、回転方向と逆方向側の端部の回転方向における最大位置と最小位置との差が、０より大きく、複数の羽のうちの互いに隣に位置する２枚の羽の間隔より小さくなるように配置された、スタビライザと、を備える。

本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１Ａは、比較例に係る放電励起式ガスレーザ装置のレーザチャンバの構成を模式的に示す断面図である。 図１Ｂは、比較例に係る放電励起式ガスレーザ装置のレーザチャンバの構成を模式的に示す断面図である。 図１Ｃは、クロスフローファンとスタビライザとの間で音響波が発生する様子を概略的に示す断面図である。 図１Ｄは、クロスフローファンとスタビライザとの間で音響波が発生する様子を概略的に示す平面図である。 図２は、本開示の第１の実施形態の第１の例においてクロスフローファンとスタビライザとの間で音響波が発生する様子を概略的に示す平面図である。 図３は、第１の実施形態の第２の例において音響波が発生する様子を概略的に示す平面図である。 図４Ａは、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線における断面を拡大した図である。 図４Ｂは、図４Ａに示されるスタビライザを－Ｘ方向に見た図である。 図５Ａは、第１の実施形態における圧力変動のシミュレーションの条件を説明するための平面図である。 図５Ｂは、シミュレーション結果を示すグラフである。 図６は、本開示の第２の実施形態の第１の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図７は、第２の実施形態の第２の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図８は、第２の実施形態の第３の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図９は、第２の実施形態における音圧の測定結果を示すグラフである。 図１０は、本開示の第３の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す断面図である。 図１１Ａは、本開示の第４の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図１１Ｂは、第４の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す断面図である。 図１２は、本開示の第５の実施形態の第１の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図１３は、第５の実施形態の第２の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図１４は、第５の実施形態の第３の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザの構成を示す平面図である。 図１５は、本開示の第６の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるクロスフローファン及びスタビライザの構成を示す平面図である。 図１６は、エキシマレーザ装置に接続された露光装置の構成を概略的に示す。

実施形態

＜内容＞
１．比較例
１．１ レーザチャンバの構成
１．２ レーザチャンバの動作
１．３ 課題
２．スタビライザの端部に段差を設けたレーザチャンバ
２．１ 第１の例の構成
２．２ 第１の例の作用
２．３ 第２の例
２．４ スタビライザの詳細
２．５ 圧力変動のシミュレーション
３．端部の位置ｆ（Ｚ）の周期Ｐ
３．１ 構成
３．２ 作用
４．溝の底面の傾斜角度
４．１ 構成
４．２ 作用
５．階段状の端部
５．１ 構成
５．２ 作用
６．三角波状の端部
６．１ 構成
６．２ 作用
７．仕切り板との関係
７．１ 構成
７．２ 作用
８．その他

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

１．比較例
１．１ レーザチャンバの構成
図１Ａ及び図１Ｂは、比較例に係る放電励起式ガスレーザ装置のレーザチャンバの構成を模式的に示す断面図である。放電励起式ガスレーザ装置は、例えば、エキシマレーザ装置である。図１Ａにおいては、レーザチャンバから出力されるレーザ光の進行方向に略平行な方向に見たレーザチャンバの内部構成が示されている。図１Ｂにおいては、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向に略平行な方向に見たレーザチャンバの内部構成が示されている。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ－ＩＢ線における断面図に相当する。

レーザチャンバから出力されるレーザ光の進行方向を、＋Ｚ方向とする。放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向を、＋Ｖ方向又は－Ｖ方向とする。これらの両方に垂直な方向を、＋Ｈ方向又は－Ｈ方向とする。－Ｖ方向は、重力の方向と略一致している。＋Ｈ方向は、放電電極１１ａ及び１１ｂの間をレーザガスが流れる方向と略一致している。

レーザチャンバは、容器１０と、放電電極１１ａ及び１１ｂと、クロスフローファン２０と、熱交換器３０と、を含む。
容器１０は、図示しないレーザ共振器の光路に配置されている。容器１０には、２つのウインドウ１５ａ及び１５ｂが設けられている。容器１０内に、放電電極１１ａ及び１１ｂが配置されている。容器１０は、レーザ媒質としてのレーザガスを内部に収容する。レーザガスは、例えば、アルゴンガスと、フッ素ガスと、ネオンガスとを含む。あるいは、レーザガスは、例えば、クリプトンガスと、フッ素ガスと、ネオンガスとを含む。

容器１０の一部に開口が形成され、この開口は電気絶縁部１３によって塞がれている。電気絶縁部１３は放電電極１１ａを支持している。放電電極１１ａの２つの側面に、それぞれテーパー面を有するガイド部材１２ａが配置されている。
容器１０の内部にはリターンプレート１０ａが配置されている。リターンプレート１０ａは放電電極１１ｂを支持している。放電電極１１ｂの２つの側面に、それぞれテーパー面を有するガイド部材１２ｂが配置されている。
ガイド部材１２ａ及び１２ｂのテーパー面は、放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間Ｓを通るレーザガスの流路の壁面の一部を構成する。

クロスフローファン２０は、容器１０の内部に配置されている。クロスフローファン２０は、回転軸２２と、複数の羽２３と、を含む。回転軸２２は、図示しないモータに接続されている。それぞれの羽２３は、長手方向が回転軸２２の軸方向に略平行となるように配置されている。それぞれの羽２３は、回転軸２２からの距離が略等しくなり、互いに隣に位置する任意の２枚の羽２３の間隔が互いに略等しくなるように配置されている。

羽２３の回転軌跡の外縁２１の外側に、スタビライザ２４が配置されている。スタビライザ２４は、外縁２１に近接して配置されている。スタビライザ２４は、リターンプレート１０ａに支持されている。スタビライザ２４は、長手方向がクロスフローファン２０の回転軸２２と略平行である。スタビライザ２４は、ガイド面２６を含む。ガイド面２６は、放電空間Ｓへ向けて流れるレーザガスの流路の壁面の一部を構成する。

１．２ レーザチャンバの動作
モータが回転軸２２を駆動することにより、矢印Ｃで示される回転方向にクロスフローファン２０が回転し、回転軸２２を横切る方向にレーザガスの流れが発生する。このレーザガスの流れは、回転軸２２の軸方向における流量分布が略均一である。レーザガスは、矢印Ａで示されるように容器１０の内部で循環する。こうして、クロスフローファン２０は、放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間Ｓにレーザガスを供給する。
熱交換器３０は、レーザガスの熱エネルギーを容器１０の外部に排出する。

放電電極１１ａ及び１１ｂの間にパルス状の高電圧が印加されると、放電空間Ｓにおいて放電が起こる。この放電のエネルギーにより、放電空間Ｓに存在するレーザガスが励起されて高エネルギー準位に移行する。励起されたレーザガスが、その後、低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた波長の光を放出する。

放電空間Ｓにおいて発生した光は、ウインドウ１５ａ及び１５ｂを介して容器１０の外部に出射する。容器１０の外部に出射した光は、光共振器によって、放電空間Ｓを含む光路上を往復させられる。この光は、放電空間Ｓを通過する度に増幅される。こうしてレーザ発振が行われ、光共振器を構成する部分反射ミラーからパルス状のレーザ光が出力される。

１．３ 課題
図１Ｃは、クロスフローファン２０とスタビライザ２４との間で音響波Ｗが発生する様子を概略的に示す断面図である。図１Ｃは、図１Ａに示される構成から、容器１０及び熱交換器３０等の構成を省略して、その他の構成を示している。
図１Ｄは、クロスフローファン２０とスタビライザ２４との間で音響波Ｗが発生する様子を概略的に示す平面図である。図１Ｄは、図１Ｂに示される構成から、容器１０、ガイド部材１２ｂ、ウインドウ１５ａ及び１５ｂ、回転軸２２等の構成を省略して、その他の構成を示している。

クロスフローファン２０が矢印Ｃで示される回転方向に回転して、１枚の羽２３がスタビライザ２４の端部２５の近傍を通過する毎に、スタビライザ２４の端部２５の近傍でレーザガスが圧縮及び膨張する。端部２５は、クロスフローファン２０の回転方向と逆方向側の端部である。端部２５の近傍でのレーザガスの圧縮及び膨張が繰り返されることにより、音響波Ｗが発生する。音響波Ｗは、レーザガスを媒質とする粗密波である。音響波Ｗの周波数ｆは、クロスフローファン２０の１秒あたりの回転数に、羽２３の枚数を乗算して得られた値に相当する。音響波Ｗの波長λは、容器１０の内部における音速ａを、音響波Ｗの周波数ｆで除算して得られた値に相当する。

音響波Ｗは、スタビライザ２４の端部２５の近傍からその周辺に向けて伝搬し、放電空間Ｓに到達することがある。放電空間Ｓに音響波Ｗが到達すると、放電空間Ｓにおいて励起されるレーザガスの密度分布が変化し、レーザ発振が不安定になる場合がある。

以下に説明する実施形態においては、クロスフローファン２０の回転方向におけるスタビライザ２４の端部２５の位置ｆ（Ｚ）が、クロスフローファン２０の軸方向における端部２５の位置Ｚに応じて異なるようにする。これにより、音響波Ｗが発生するタイミングをずらして、レーザ発振の安定性を向上する。

２．スタビライザの端部に段差を設けたレーザチャンバ
２．１ 第１の例の構成
図２は、本開示の第１の実施形態の第１の例においてクロスフローファン２０とスタビライザ２４との間で音響波Ｗ１及びＷ２が発生する様子を概略的に示す平面図である。図２は、図１Ｄに相当する部分の構成を示す。第１の例において、スタビライザ２４の端部２５は、第１の部分２５１と第２の部分２５２とを含む。第１の部分２５１と第２の部分２５２とは、クロスフローファン２０の回転方向における位置が互いに異なっている。

スタビライザ２４のガイド面２６には溝が形成されており、溝は底面２７を有する。端部２５の第１の部分２５１は、ガイド面２６のうちの溝が形成されていない部分の端部に相当する。端部２５の第２の部分２５２は、溝の底面２７の端部に相当する。
他の点については比較例と同様である。

２．２ 第１の例の作用
第１の例においては、端部２５の第１の部分２５１の近傍で音響波Ｗ１が発生するタイミングと、端部２５の第２の部分２５２の近傍で音響波Ｗ２が発生するタイミングとがずれている。好ましくは、これらのタイミングの差が、音響波Ｗ１及びＷ２の周期１／ｆの半分に相当する。音響波Ｗ１及びＷ２の周期１／ｆは、音響波Ｗ１及びＷ２の周波数ｆの逆数である。第１の部分２５１と第２の部分２５２との位置のずれに対して音響波Ｗ１及びＷ２の波長λが十分に大きいと仮定し、音響波Ｗ１及びＷ２が発生するタイミングのずれが音響波Ｗ１及びＷ２の周期１／ｆの半分に相当する場合、約１８０°の位相差を有する音響波Ｗ１及びＷ２が放電空間Ｓに到達する。

音響波Ｗ１及びＷ２の少なくとも一部は、干渉により互いに弱め合う。これにより、放電空間Ｓにおける放電の状態が安定化し、レーザ発振の安定性が向上する。
音響波Ｗ１及びＷ２の他の一部が互いに弱め合わないこともあり得る。しかし、音響波Ｗ１及びＷ２の位相がずれているため、放電の安定性は、比較例に比べて改善し得る。すなわち、放電空間Ｓの長手方向の一部において、例えば音響波Ｗ１の影響で放電が不安定になったとしても、他の一部においては、音響波Ｗ２の位相が音響波Ｗ１の位相と異なるため正常な放電となる可能性がある。これにより、レーザ発振の安定性が向上し得る。

２．３ 第２の例
図３は、第１の実施形態の第２の例において音響波Ｗ１及びＷ２が発生する様子を概略的に示す平面図である。第２の例において、スタビライザ２４の端部２５は、複数の第１の部分２５１と複数の第２の部分２５２とを含む。第１の部分２５１と第２の部分２５２とは交互に配置されている。
ガイド面２６には複数の溝が形成されており、それぞれの溝は底面２７を有する。

第２の例においては、図２を参照しながら説明した第１の例に比べて、第１の部分２５１及び第２の部分２５２の数を増やして、個々の第１の部分２５１の幅と個々の第２の部分２５２の幅とをそれぞれ狭くしている。これにより、音響波Ｗ１及びＷ２の多くの部分を干渉させ互いに弱め合うことができる。従って、放電空間Ｓにおける放電の状態が安定化し、レーザ発振の安定性が向上し得る。
他の点については図２を参照しながら説明した第１の例と同様である。

２．４ スタビライザの詳細
図４Ａは、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線における断面を拡大した図である。図４Ｂは、図４Ａに示されるスタビライザ２４を－Ｘ方向に見た図である。図４Ａ及び図４Ｂは、いずれも第１の実施形態におけるスタビライザ２４の構成を示す。

図４Ａに示されるように、ガイド面２６は、クロスフローファン２０の半径方向に対して傾斜している。スタビライザ２４は、レーザガスを放電空間Ｓに効率よく供給できるような所望の角度範囲でガイド面２６が傾斜するように配置される。また、溝の底面２７も、所望の角度範囲となることが好ましい。例えば、溝の底面２７はガイド面２６に対して平行であることが好ましい。

次に、クロスフローファン２０の回転方向におけるスタビライザ２４の端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値及び最小値、さらにその差Ｄについて説明する。
クロスフローファン２０の回転軸２２の中心から、回転軸２２の軸方向に垂直に、スタビライザ２４の端部２５の第２の部分２５２に向かう仮想の直線をＸ軸とする。回転軸２２の軸方向とＸ軸との両方に垂直な軸をＹ軸とする。このとき、端部２５の第１の部分２５１と第２の部分２５２とのＹ座標の差を、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄとする。位置ｆ（Ｚ）の最大値は本開示における最大位置に相当し、位置ｆ（Ｚ）の最小値は本開示における最大位置に相当する。

図４Ｂに破線で示されるように、端部２５の位置ｆ（Ｚ）は、クロスフローファン２０の軸方向における端部２５の位置Ｚに依存する。そして、端部２５の位置ｆ（Ｚ）は、第１の部分２５１と第２の部分２５２との間で矩形波状に変化する。第１の部分２５１において端部２５の位置ｆ（Ｚ）が最小値となり、第２の部分２５２において端部２５の位置ｆ（Ｚ）が最大値となる。端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最小値は本開示における第１の値に相当し、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値は本開示における第２の値に相当する。

それぞれの羽２３の端部であって、クロスフローファン２０の中心側の端部を第１端部２３１とし、クロスフローファン２０の外側の端部を第２端部２３２とする。互いに隣に位置する２枚の羽２３の第２端部２３２間の距離を、羽の間隔Ｇとする。

クロスフローファン２０の１つの羽２３が第１の部分２５１の近傍を通過するタイミングと、当該羽２３が第２の部分２５２の近傍を通過するタイミングとの差は、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄに依存する。

端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄが０である場合には、１つの羽２３が第１の部分２５１の近傍を通過するタイミングと、当該羽２３が第２の部分２５２の近傍を通過するタイミングとが等しくなる。
端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄが、羽の間隔Ｇと等しい場合には、１つの羽２３が第１の部分２５１の近傍を通過するタイミングと、その隣の羽２３が第２の部分２５２の近傍を通過するタイミングとが等しくなる。
これら２つの場合には、第１の部分２５１の近傍で音響波Ｗ１が発生するタイミングと、第２の部分２５２の近傍で音響波Ｗ２が発生するタイミングとが略等しくなるので、音響波Ｗ１及びＷ２に有意な位相差をつけることはできない。

そこで、音響波Ｗ１及びＷ２に位相差をつけるため、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄは、０より大きく、羽の間隔Ｇより小さいことが望ましい。
さらに、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄは、羽の間隔Ｇの４分の１より大きく、羽の間隔Ｇの４分の３より小さいことが望ましく、羽の間隔Ｇの約２分の１であることがさらに望ましい。
なお、図４Ａ及び図４Ｂは第１の実施形態の第２の例に基づいて説明されているが、第１の例においても同様である。

２．５ 圧力変動のシミュレーション
図５Ａは、第１の実施形態における圧力変動のシミュレーションの条件を説明するための平面図である。図５Ａは図２と対応する部分を示す。図５Ａに示される以下の３点Ａ～Ｃにおいて、音響波による圧力変動をシミュレーションした。
点Ａ ガイド面２６と放電空間Ｓとの間の所定位置
点Ｂ 底面２７を有する溝と放電空間Ｓとの間の所定位置
点Ｃ ガイド面２６と溝との境界部分と、放電空間Ｓとの間の所定位置

図５Ｂは、シミュレーション結果を示すグラフである。図５Ｂの横軸は時間を示し、図５Ｂに示される時間の長さは、音響波Ｗ１及びＷ２の周期１／ｆの約２倍の時間に相当する。図５Ｂの縦軸は圧力を示す。
３点Ａ～Ｃのうちで、最も圧力の変位量が大きいのはＡ点であり、その次がＢ点であった。Ａ点とＢ点とでは、位相が略１８０°異なっていた。Ｃ点においては、圧力の変位量がＡ点及びＢ点のいずれよりも小さく、圧力が安定していた。

第１の実施形態によれば、位相が異なる音響波Ｗ１及びＷ２を干渉させることにより、圧力の変位量を小さくすることができる。これにより、放電空間Ｓにおける放電の状態が安定化し、レーザ発振の安定性が向上し得る。
なお、図５Ａ及び図５Ｂは第１の実施形態の第１の例に基づいて説明されているが、第２の例においては、音響波Ｗ１及びＷ２の干渉によって圧力の変位量が低下する効果がさらに高いと期待できる。

３．端部の位置ｆ（Ｚ）の周期Ｐ
３．１ 構成
図６は、本開示の第２の実施形態の第１の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４のガイド面２６には、１つの溝が形成され、その溝が底面２７を有していてもよい。

図７は、第２の実施形態の第２の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４のガイド面２６には、複数の溝が形成され、それぞれの溝が底面２７を有していてもよい。

図８は、第２の実施形態の第３の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４のガイド面２６には、第２の例よりも多数の溝が形成され、それぞれの溝が底面２７を有していてもよい。

図７及び図８に示されるように、端部２５の位置ｆ（Ｚ）はＺの値に応じて周期的に変化してもよい。端部２５の位置ｆ（Ｚ）の周期的な変化の１周期に相当する部分のＺ方向の長さを、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の周期Ｐとする。図２及び図３を参照しながら説明したように、周期Ｐを短くした場合には、異なる位相を有する音響波Ｗ１及びＷ２の多くの部分が干渉し互いに弱め合う効果が高いと期待できる。

３．２ 作用
図９は、第２の実施形態における音圧の測定結果を示すグラフである。ここで、音圧とは、音響波Ｗ１及びＷ２による圧力の変位量をいう。音圧の測定には、放電空間Ｓに設置した図示しない音圧計を用いた。図９の縦軸は、溝のないスタビライザ２４を含む比較例における音圧を１としたときの音圧の比率を示す。図９の横軸は、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の周期Ｐを音響波Ｗ１及びＷ２の波長λで除算して得られた値Ｒｐを示す。周期Ｐを波長λで除算した理由は次の通りである。図９の測定結果は、容器１０の内部のガスとして大気を充填し、容器１０の内部の圧力を大気圧にして測定した結果である。このため、測定時における音響波の音速が、第２の実施形態のレーザチャンバが放電励起式ガスレーザ装置として実際に運転された場合の音速と異なる可能性がある。そこで、音響波の音速によって影響を受けにくいパラメータとして、周期Ｐを波長λで除算して得られた値Ｒｐを使用することとした。

図９に示される測定結果によれば、値Ｒｐを小さくすると音圧が低下する傾向がある。図９の測定結果から求められた近似直線が、図９に破線で示されている。この近似直線によれば、値Ｒｐが２以下である場合、すなわち周期Ｐが波長λの２倍以下である場合に、比較例よりも音圧が低くなり得る。従って、周期Ｐを波長λの２倍以下とすることが好ましい。これにより、異なる位相の音響波Ｗ１及びＷ２を干渉させ互いに弱め合うことができる。

音響波の波長λ［ｍ］は、音響波の周波数をｆ［Ｈｚ］とし、ガス中における音速をａ［ｍ／ｓ］とすると、以下の式で与えられる。
λ＝ａ／ｆ

ここで、音響波の周波数ｆ［Ｈｚ］は、クロスフローファン２０の１分あたりの回転数ｐ［ｒｐｍ］、及び羽２３の枚数Ｎを用いて、以下の式で表される。
ｆ＝ｐＮ／６０

また、ガス中における音速ａ［ｍ／ｓ］は、ガスの比熱比γ、平均分子量Ｍ、温度Ｔ、及びガス定数Ｒを用いて、以下の式で表される。
ａ＝√（γＲＴ／Ｍ）
ここで、√（Ｘ）は、Ｘの正の平方根である。

以上から、音響波の波長λ［ｍ］は、以下の式で計算できる。
λ＝（６０／ｐＮ）・√（γＲＴ／Ｍ）

レーザガスの組成、レーザガスの温度範囲、羽２３の枚数Ｎ、クロスフローファン２０の回転数ｐ等から、第２の実施形態のレーザチャンバが放電励起式ガスレーザ装置として実際に運転された場合の音響波の波長λは、例えば、１３０ｍｍ以上、１７０ｍｍ以下になると考えられる。
そこで、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の周期Ｐを３４０ｍｍ以下とすることにより、干渉による音響波Ｗ１及びＷ２の低減が期待できる。

周期Ｐは、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄの２倍以上であることが好ましい。これにより、ガイド面２６に形成された溝での乱流を抑制し、レーザガスを放電空間Ｓに効率よく供給することができる。

４．溝の底面の傾斜角度
４．１ 構成
図１０は、本開示の第３の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す断面図である。図１０は図４Ａと対応する部分を示す。第３の実施形態において、ガイド面２６に形成された溝は、底面２７を有するかわりに、底面２８を有している。底面２８は、ガイド面２６に対して平行ではなく、ガイド面２６の傾斜角度よりも急峻な角度で傾斜していてもよい。すなわち、ガイド面２６と底面２８は、クロスフローファン２０から遠ざかるにつれて互いに近づくような傾斜角度に形成されていてもよい。
他の点については、第３の実施形態は第１又は第２の実施形態と同様でよい。

４．２ 作用
第３の実施形態によれば、ガイド面２６に沿って流れるレーザガスと溝に沿って流れるレーザガスとを効率よく合流させ、放電空間Ｓに供給することができる。

５．階段状の端部
５．１ 構成
図１１Ａは、本開示の第４の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。図１１Ａは、図６～図８のいずれかと対応する部分を示す。
図１１Ｂは、第４の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す断面図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ線における断面を拡大した図に相当する。図１１Ｂは図４Ａと対応する部分を示す。

第４の実施形態において、スタビライザ２４の端部２５は、第１の部分２５１及び第２の部分２５２の他に、第１の部分２５１と第２の部分２５２との間の第３の部分２５３を含む。ガイド面２６に形成された溝は、最も深い底面２７の他に、底面２７とガイド面２６との間の中間面２９を有する。ガイド面２６と、底面２７と、中間面２９とは、例えば、互いに略平行である。

こうして、端部２５の位置ｆ（Ｚ）は、第１の部分２５１と第３の部分２５３との間、及び第３の部分２５３と第２の部分２５２との間で、階段状に変化する。
他の点については、第４の実施形態は第１～第３の実施形態の任意の１つと同様でよい。

５．２ 作用
第４の実施形態によれば、第１の部分２５１と第２の部分２５２との間でのレーザガスの圧力の急激な変動を抑制し得る。

６．三角波状の端部
６．１ 構成
図１２は、本開示の第５の実施形態の第１の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４の端部２５は、第１傾斜部２５４及び第２傾斜部２５５を含んでもよい。

図１３は、第５の実施形態の第２の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４の端部２５は、複数の第１傾斜部２５４及び複数の第２傾斜部２５５を含んでもよい。第１傾斜部２５４と第２傾斜部２５５とは交互に位置していてもよい。

図１４は、第５の実施形態の第３の例によるレーザチャンバにおいて用いられるスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４の端部２５は、第２の例よりも多数の第１傾斜部２５４及び第２傾斜部２５５を含んでもよい。第１傾斜部２５４と第２傾斜部２５５とは交互に位置していてもよい。

図１２～図１４に示されるように、端部２５は矩形波状又は階段状に限られず、三角波状であってもよい。すなわち、端部２５の位置ｆ（Ｚ）は、第１の部分２５１と第２の部分２５２との間で、三角波状に変化してもよい。端部２５の位置ｆ（Ｚ）の最大値と最小値との差Ｄは、０より大きく、羽の間隔Ｇより小さいことが望ましい。
他の点については、第５の実施形態は第１～第４の実施形態の任意の１つと同様でよい。

６．２ 作用
第５の実施形態によれば、端部２５の近傍において発生する音響波の位相を、クロスフローファン２０の軸方向における位置Ｚに応じて、連続的に、すなわち無段階に変化させることができる。また、図１４に示されるように、端部２５の位置ｆ（Ｚ）の周期Ｐが短い場合には、異なる位相の音響波の多くの部分が干渉し互いに弱め合う効果が期待できる。

７．仕切り板との関係
７．１ 構成
図１５は、本開示の第６の実施形態によるレーザチャンバにおいて用いられるクロスフローファン２０及びスタビライザ２４の構成を示す平面図である。スタビライザ２４の構成は、図８を参照しながら説明したものと同様である、

クロスフローファン２０は、回転軸２２に垂直に配置された複数の仕切り板２０ａをさらに含んでいる。仕切り板２０ａは、円盤状の形状を有している。仕切り板２０ａは、羽２３の回転軌跡の外縁２１よりもわずかに大きい直径を有していてもよい。仕切り板２０ａは、羽２３を互いに固定することにより、クロスフローファン２０の剛性を確保している。

仕切り板２０ａは、クロスフローファン２０の軸方向における位置であって第１の部分２５１に対応する位置に配置されることが望ましい。あるいは、第１の部分２５１は、クロスフローファン２０の軸方向における位置であって仕切り板２０ａに対応する位置に配置されることが望ましい。
他の点については、第６の実施形態は第１～第５の実施形態の任意の１つと同様でよい。

７．２ 作用
第１の部分２５１は、第２の部分２５２よりもスタビライザ２４の先端に突出している。また、仕切り板２０ａは、羽２３の回転軌跡の外縁２１よりも外側に突出している。従って、第１の部分２５１と仕切り板２０ａとを基準にして、スタビライザ２４とクロスフローファン２０との位置関係を設計することにより、スタビライザ２４とクロスフローファン２０とが接触することを抑制し得る。

８．その他
図１６は、エキシマレーザ装置１に接続された露光装置１００の構成を概略的に示す。上述の実施形態に係るレーザチャンバを備えた放電励起式ガスレーザ装置としてのエキシマレーザ装置１は、レーザ光を生成して露光装置１００に出力する。
図１６において、露光装置１００は、照明光学系４１と投影光学系４２とを含む。照明光学系４１は、エキシマレーザ装置１から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴのレチクルパターンを照明する。投影光学系４２は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置１００は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピースに露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで電子デバイスを製造することができる。

上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。

本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。たとえば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (15)

1. 放電励起式ガスレーザ装置のレーザチャンバであって、
   内部にレーザガスを収容する容器と、
   前記容器内に配置された一対の放電電極と、
   前記放電電極の間の放電空間に前記レーザガスを供給するクロスフローファンであって、所定の回転方向に前記クロスフローファンが回転するための回転軸と、それぞれの長手方向が前記回転軸の軸方向に平行である複数の羽と、を含む前記クロスフローファンと、
   前記クロスフローファンの回転軌跡の外側に配置され、前記回転方向と逆方向側の端部の前記回転方向における最大位置と最小位置との差が、０より大きく、前記複数の羽のうちの互いに隣に位置する２枚の羽の間隔より小さくなるように配置された、スタビライザと、
   を備え、
   前記スタビライザが前記放電電極の長手方向より長く、かつ、前記端部の前記回転方向における位置は、前記スタビライザの全長に渡って、前記端部の前記軸方向における位置に応じて周期的に変化する、レーザチャンバ。
2. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
   前記差は、前記２枚の羽の間隔の４分の１より大きく、前記２枚の羽の間隔の４分の３より小さい、レーザチャンバ。
3. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
   前記端部の前記回転方向における位置の周期は、前記クロスフローファンと前記スタビライザとの間で発生する音響波の波長の２倍以下である、レーザチャンバ。
4. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
   前記端部の前記回転方向における位置の周期は、前記差の２倍以上である、レーザチャンバ。
5. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
   前記スタビライザは、前記放電空間へ向けて流れる前記レーザガスの流路の壁面の一部を構成するガイド面を備え、前記ガイド面には複数の溝が形成され、前記複数の溝の底面は、前記クロスフローファンの前記回転軸から離れる方向を向いている、レーザチャンバ。
6. 請求項５に記載のレーザチャンバであって、
   前記複数の溝の底面は、前記ガイド面に対して平行である、レーザチャンバ。
7. 請求項５に記載のレーザチャンバであって、
   前記複数の溝の底面は、前記ガイド面に対して傾斜している、レーザチャンバ。
8. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
   前記端部の前記回転方向における位置は、第１の値と第２の値との間で矩形波状に変化する、レーザチャンバ。
9. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
   前記端部の前記回転方向における位置は、第１の値と第２の値との間で階段状に変化する、レーザチャンバ。
10. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
    前記端部の前記回転方向における位置は、第１の値と第２の値との間で三角波状に変化する、レーザチャンバ。
11. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
    前記クロスフローファンは、前記回転軸に垂直に配置された複数の仕切り板をさらに含み、
    前記仕切り板は、前記端部の前記回転方向における位置が最小となる前記端部の前記軸方向における位置に配置されている、レーザチャンバ。
12. 請求項１に記載のレーザチャンバであって、
    前記スタビライザは、前記放電空間へ向けて流れる前記レーザガスの流路の壁面の一部を構成するガイド面を備え、前記ガイド面には複数の溝が形成されている、レーザチャンバ。
13. 請求項１２に記載のレーザチャンバであって、
    前記複数の溝の底面は、前記ガイド面に対して平行である、レーザチャンバ。
14. 請求項１２に記載のレーザチャンバであって、
    前記複数の溝の底面は、前記ガイド面に対して傾斜している、レーザチャンバ。
15. レーザチャンバを含むエキシマレーザ装置によってレーザ光を生成し、
    前記レーザ光を露光装置に出力し、
    電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記レーザ光を露光すること
    を含む電子デバイスの製造方法であって、
    前記レーザチャンバは、
    内部にレーザガスを収容する容器と、
    前記容器内に配置された一対の放電電極と、
    前記放電電極の間の放電空間に前記レーザガスを供給するクロスフローファンであって、所定の回転方向に前記クロスフローファンが回転するための回転軸と、それぞれの長手方向が前記回転軸の軸方向に平行である複数の羽と、を含む前記クロスフローファンと、
    前記クロスフローファンの回転軌跡の外側に配置され、前記回転方向と逆方向側の端部の前記回転方向における最大位置と最小位置との差が、０より大きく、前記複数の羽のうちの互いに隣に位置する２枚の羽の間隔より小さくなるように配置された、スタビライザと、
    を備え、
    前記スタビライザが前記放電電極の長手方向より長く、かつ、前記端部の前記回転方向における位置は、前記スタビライザの全長に渡って、前記端部の前記軸方向における位置に応じて周期的に変化する、
    電子デバイスの製造方法。

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