JPH0834327B2 - Multi-mode narrow band oscillation excimer laser - Google Patents

Multi-mode narrow band oscillation excimer laser

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JPH0834327B2
JPH0834327B2 JP61189803A JP18980386A JPH0834327B2 JP H0834327 B2 JPH0834327 B2 JP H0834327B2 JP 61189803 A JP61189803 A JP 61189803A JP 18980386 A JP18980386 A JP 18980386A JP H0834327 B2 JPH0834327 B2 JP H0834327B2
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    • H01S3/225Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマルチモード狭帯域発振エキシマレーザに係
り、特に高解像度が要求されるフォトリソグラフィの露
光用光源として用いられるエキシマレーザに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multimode narrowband oscillation excimer laser, and more particularly to an excimer laser used as an exposure light source for photolithography that requires high resolution.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近フォトリソグラフィの露光用光源として紫外域の
光を発生するエキシマレーザが用いられている。
Recently, an excimer laser that emits light in the ultraviolet region has been used as a light source for exposure in photolithography.

このエキシマレーザについて、ラムダ・フィジック社
の商品を例にとって説明する。第9図に示すようにこの
インジェクションロック方式のレーザは、全反射ミラー
11と出射ミラー12からなる共振器、この共振器内に配設
された分散プリズム13、アパーチャ14,15および電極16
から構成されるオッシレータ部10と、ミラー17,18を介
して光学的に接続され、ミラー21,22および電極23から
構成されるアンプ部20とを有している。
The excimer laser will be described by taking a product of Lambda Physic Inc. as an example. As shown in FIG. 9, this injection lock type laser is a total reflection mirror.
A resonator composed of 11 and an output mirror 12, a dispersion prism 13, apertures 14 and 15 and an electrode 16 arranged in the resonator.
And an amplifier section 20 optically connected to each other via mirrors 17 and 18 and composed of mirrors 21 and 22 and an electrode 23.

このレーザにおいてオッシレータ部10は、分散プリズ
ム13で波長を分け、アパーチャ14,15でビームを絞る作
用をなし、これによって、スペクトル線幅が狭く、かつ
コヒーレントなビーム特性をもつレーザ光が得られる。
そしてこのレーザ光は不安定共振器を構成するアンプ部
20に注入同期されて、キャビティモードで強制発振させ
て、パワーを増大させる。
In this laser, the oscillator section 10 divides the wavelength by the dispersion prism 13 and narrows the beam by the apertures 14 and 15, whereby a laser beam having a narrow spectral line width and coherent beam characteristics can be obtained.
And this laser light is the amplifier part that constitutes the unstable resonator.
Injection-locked to 20, forcibly oscillates in cavity mode to increase power.

また、AT&Tが発表したレーザ(NIKKEI MICRODEVICE
S 1986年5月号50〜55頁)は、第10図のような構成をと
っている。このレーザは全反射ミラー31と出射ミラー32
からなる共振器内にチャンバー34と2個のエタロン33を
チャンバー34と出射ミラー32との間に配設させることに
よってスペクトル線幅が狭く、かつ多少の横モード数を
有するレーザ発振を可能にしている。
In addition, the laser (NIKKEI MICRODEVICE) announced by AT & T
S May 1986, pages 50-55) has the structure shown in FIG. This laser has a total reflection mirror 31 and an emission mirror 32.
By arranging the chamber 34 and the two etalons 33 between the chamber 34 and the emission mirror 32 in the resonator consisting of, it is possible to achieve laser oscillation having a narrow spectral line width and a certain number of transverse modes. There is.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

インジェクションロック方式のエキシマレーザは、大
出力でかつスペクトル線幅の狭いレーザ光を得ることが
できるが、同時に単一モード(コヒーレント光)になる
ため、これを縮小投影光源として使用した場合、スペッ
クルが発生して高解像度を得ることができないという問
題点があった。
The injection-lock type excimer laser can obtain a laser beam with a large output and a narrow spectral line width, but at the same time, it becomes a single mode (coherent light). However, there was a problem that high resolution could not be obtained.

また、AT&T方式のレーザでは、通常の照明光学系を
用いて露光する時には、横モード数が不足しているため
にやはりスペックルが発生する。そのため照明光学系と
してスキャンミラー方式をとる必要があり、露光装置の
構造および制御を複雑なものにしている。またこの方式
のレーザではパワーが小さいために露光時間が25秒を要
し、実用性を欠いていた。
Further, in the AT & T type laser, when exposure is performed using a normal illumination optical system, speckles are also generated because the number of transverse modes is insufficient. Therefore, it is necessary to adopt a scan mirror system as the illumination optical system, which complicates the structure and control of the exposure apparatus. In addition, the laser of this system has a low power and requires an exposure time of 25 seconds, which is not practical.

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、マチモー
ド、狭帯域かつ高出力な縮小投影に適したレーザ光を発
振することができるマルチモード狭帯域発振エキシマレ
ーザを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multimode narrowband oscillation excimer laser capable of oscillating a laser beam suitable for reduction projection with a gusset mode, narrowband, and high output.

〔問題点を解決するための手段および作用〕[Means and Actions for Solving Problems]

本発明によれば、エタロンを備えたエキシマレーザに
おいて、エタロンの仕様が次式、 ただし、 α:レジストをレチクルパターン通りに感光させるため
に必要なOTF Rλ(u,v):照明系及び縮小投影レンズの単色光OTF Wλ:波長λにおけるウエイトで、 Wλ=T(λ)/∫λT(λ)dλ T(λ):発振レーザ光のパワースペクトルで、 f(λ,β):チャンバーとリアミラーの間にエタロン
が存在することによるしきい値の増加による仮想的自然
発振のパワースペクトル β:しきい値の増加割合 E(kk・Ftk,FSRk,λ):k番目のエタロン1個による光
のパワースペクトルの伝達関数 Ftk:各エタロンのトータルフィネス FSRk:各エタロンのフリースペクトルレンジ kk:フィネス係数 を満足するように設定し、レジストをレチクルパターン
通りに感光させるに必要な解像度をもつエキシマレーザ
を発振させるようにしている。
According to the present invention, in an excimer laser provided with an etalon, the specifications of the etalon are as follows: Here, α: OTF R λ (u, v) required to expose the resist according to the reticle pattern: monochromatic light of illumination system and reduction projection lens OTF W λ : weight at wavelength λ, and W λ = T (λ ) / ∫ λ T (λ) dλ T (λ): power spectrum of the oscillated laser beam, f (λ, β): Power spectrum of virtual spontaneous oscillation due to the threshold increase due to the presence of the etalon between the chamber and the rear mirror β: Threshold increase ratio E (k k · F tk , FSR k , λ): Transfer function of the power spectrum of the light by one k-th etalon F tk : Total finesse of each etalon FSR k : Free spectral range of each etalon k k : Set to satisfy the finesse coefficient, and set the resist An excimer laser having a resolution necessary for exposing the reticle pattern to light is oscillated.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は、全反射ミラー1と出射ミラー2とからなる
共振器を備えたエキシマレーザのキャビティ内にエアギ
ャップエタロン3を1個配置した例を示す。このエキシ
マレーザは、波長選択素子である上記エアギャップエタ
ロン3をキャビティ内に配置し、このエタロンにより所
望の波長の光を選択するようにしたので横モードの数を
減少させずに、かつエタロン3の透過特性によって決定
されるスペクトル線幅の狭い縮小投影露光に好適なレー
ザ光を発振することができる。
FIG. 1 shows an example in which one air gap etalon 3 is arranged in the cavity of an excimer laser provided with a resonator composed of a total reflection mirror 1 and an emission mirror 2. In this excimer laser, the air gap etalon 3 which is a wavelength selection element is arranged in the cavity and light of a desired wavelength is selected by this etalon, so that the number of transverse modes is not reduced and the etalon 3 is used. It is possible to oscillate a laser beam suitable for reduction projection exposure having a narrow spectral line width determined by the transmission characteristics of the.

なお、5,5′はウインドであり、これらのウインドに
よって密閉されたチャンバイ内には、例えばアルゴンと
フッ素の混合ガス、クリプトンとフッ素の混合ガスなど
が充填されており、エキシマと呼ばれる励起状態の原子
と基底状態の原子が結合してできる分子を用いて波長が
短く(ArFで193nm、KrFで248nmの紫外)、また本質的に
非コヒーレント性を有するレーザ光を発振する。
Reference numerals 5 and 5 ′ are windows, and a chamber gas sealed by these windows is filled with, for example, a mixed gas of argon and fluorine, a mixed gas of krypton and fluorine, or the like, which has an excited state called an excimer. Lasers with short wavelength (193 nm for ArF and 248 nm for KrF) and essentially non-coherent laser light are generated by using a molecule formed by combining atoms and atoms in the ground state.

第2図は、エタロン3をエキシマレーザのキャビティ
外、つまり出力ミラー2の外側方向に配置した実施例を
示すもので他の構成部分は第1図と同様になっている。
FIG. 2 shows an embodiment in which the etalon 3 is arranged outside the cavity of the excimer laser, that is, outside the output mirror 2, and the other components are the same as in FIG.

次に、所望のレーザ光を得るための上記エタロンの仕
様について考察する。
Next, the specifications of the etalon for obtaining the desired laser light will be considered.

一般に、あるパワースペクトル(λ)の光をあるエ
タロン一個に透過させた場合の透過光T(λ)は、次式
によって表わされる。
Generally, the transmitted light T (λ) when light of a certain power spectrum (λ) is transmitted through a certain etalon is expressed by the following equation.

T(λ)=f(λ)/[1 +(4/π)Ft2sin2{((λ−χ)/FSR)π}] …
(1) ここでFtはエタロンのトータルフィネスで、このトー
タルフィネスFtはエタロンのエアギャップ内の面精度に
よるフィネスFF,反射によるフィネスFR,平行度によるフ
ィネスFPおよび入射光のビーム拡がりによるフィネスFd
とによって、 Ft={(1/FF+(1/FR+(1/FF +(1/Fd−1/2 …(2) で表わされる。また、FSRはエタロンのフリースペクト
ルレンジで、このフリースペクトルレンジFSRは反射膜
間の距離dとその間の屈折率nによって表わされる。
T (λ) = f (λ) / [1+ (4 / π 2 ) Ft 2 sin 2 {((λ−χ) / FSR) π}] ...
(1) where F t is the total finesse of the etalon, and this total finesse F t is the finesse F F due to surface accuracy in the air gap of the etalon, the finesse F R due to reflection, the finesse F P due to parallelism, and the beam of incident light. Finesse F d due to spread
By and, Ft = {(1 / F F ) 2 + (1 / F R ) 2 + (1 / F F ) 2 + (1 / F d ) 2 } −1/2 … (2) . FSR is the free spectral range of the etalon, and this free spectral range FSR is represented by the distance d between the reflective films and the refractive index n between them.

FSR=x2/2nd =x2/2d(エアギャップの場合n=1) ただし、xはf(λ)の中心波長(KrFエキシマレー
ザの場合248.35nm) ところが、このエタロンをレーザキャビティの中つま
りリアミラーとチャンバーの間に入れることによって、
レーザ発振のしきい値とみかけ状のエタロンのフィネス
の増加現象が起こる。
FSR = x 2 / 2nd = x 2 / 2d (n = 1 in case of air gap) where x is the center wavelength of f (λ) (248.35nm in case of KrF excimer laser) However, this etalon is in the laser cavity By putting it between the rear mirror and the chamber,
The phenomenon of increasing the threshold of laser oscillation and the finesse of the apparent etalon occurs.

この理由は、 1) キャピティ内では光がターンを繰り返すため内部
エタロンの場合光が何回もエタロンを透過する。
The reasons for this are: 1) Light repeats its turn inside the capital, so in the case of the internal etalon, the light passes through the etalon many times.

2) 内部エタロンの場合キャビティ内の光強度の高い
波長にパワーが集中する。
2) In the case of the internal etalon, the power concentrates on the wavelength with high light intensity in the cavity.

ためである。This is because.

これらしきい値及びフィネスの増加割合はレーザの種
類及び横モード数、エタロンのスループット等によって
変動する。したがって、マルチモード狭帯域発振エキシ
マレーザの場合については実験的に決定する必要があ
る。
The threshold and the increase rate of finesse vary depending on the type of laser, the number of transverse modes, the etalon throughput, and the like. Therefore, it is necessary to experimentally determine the case of a multimode narrowband oscillation excimer laser.

いま、内部エタロン(リアミラーとチャンバーの間に
エタロンを入れた場合)のしきい値の増加をβとする
と、しきい値増加による仮想的なパワースペクトルfin
(λ)は次式によって表わされる。
Now, assuming that the increase in the threshold of the internal etalon (when the etalon is inserted between the rear mirror and the chamber) is β, a virtual power spectrum f in due to the increase in the threshold
(Λ) is represented by the following equation.

f(λ,β)≒(fout(λ)−β)/(1−β) …(3) ただし、foutはエタロンが存在しない場合のレーザの
スペクトル。
f (λ, β) ≈ (f out (λ) −β) / (1−β) (3) where f out is the spectrum of the laser in the absence of an etalon.

したがって、内部エタロン1個がリアミラーとチャン
バーの間にエタロンが存在する場合のレーザのスペクト
ルT(λ)はフィネス係数kを定めることによって次式
で表わされる。
Therefore, the laser spectrum T (λ) in the case where one internal etalon has an etalon between the rear mirror and the chamber is expressed by the following equation by defining the finesse coefficient k.

T(λ)≒f(λ,β)/[1 +(4/π) K2Ft2sin2{((λ−χ)/FSR)π}] …(4) n個のエタロンが存在する場合のレーザ光のパワース
ペクトルT(λ)は次式で表わされる。
T (λ) ≈f (λ, β) / [1+ (4 / π 2 ) K 2 Ft 2 sin 2 {((λ−χ) / FSR) π}] (4) There are n etalons The power spectrum T (λ) of the laser light in the case of performing is expressed by the following equation.

ただし、 E(Kk・Ftk,FSRk,λ) =1/[1+(4/π)(Kk・Ftk)2sin2{((λ −χ)FSR)π}] 一般に、照明光学及び縮小投影レンズの白色OTF(opt
ical transfer function)Rw(u,v)は、白色OTFの定義
式から単色光OTFRλ(u,v)を波長範囲で積分すること
で求まる。
However, E (Kk · Ftk, FSRk, λ) = 1 / [1+ (4 / π 2 ) (Kk · Ftk) 2 sin 2 {((λ −χ) FSR) π}] In general, illumination optics and reduced projection White OTF of lens (opt
ical transfer function) Rw (u, v) is obtained by integrating the monochromatic light OTFR λ (u, v) in the wavelength range from the definition formula of white OTF.

ただし、 Wλ=T(λ)/∫λT(λ)dλ …(7) u,v:空間周波数 この白色OTFRw(u,v)は、レジストをレチクルパター
ン通り感光させるために最低限必要なOTFα以上である
ことが必要である。
However, W λ = T (λ) / ∫ λ T (λ) dλ (7) u, v: Spatial frequency This white OTFR w (u, v) is the minimum required to expose the resist according to the reticle pattern. It is necessary to be above OTFα.

Rw(u,v)≧α …(8) したがって、第(5)式で得られるマルチモードで、
くつ狭帯域発振のレーザ光を第(6)式に代入して得ら
れる白色のOTFRw(u,v)がα以上になるように、エタロ
ンの諸条件を設定してそのレーザ光を発振させるように
することにより、所望の解像力を得ることができる。
R w (u, v) ≧ α (8) Therefore, in the multimode obtained by the equation (5),
Set the etalon conditions and oscillate the laser light so that the white OTFR w (u, v) obtained by substituting the shoe narrow-band laser light into the equation (6) becomes α or more. By doing so, a desired resolution can be obtained.

さて、エアギャップエタロン3の仕様としてフリース
ペクトルレンジ0.308nm(エアギャップスペースを100μ
mに設定)、フィネス5、反射率90%(反射膜としては
SiO2,Al2O3,ZrO2,HfO2,NaF等を用いる)、面精度λ/30
以上(λ=633nm)、平行度λ/30以上(λ=633nm)、
有効面積10×20nmのものを用いた場合の第1図、第2図
に示すエキシマレーザの出力の実験例を示す。
As a specification of the air gap etalon 3, a free spectrum range of 0.308nm (air gap space of 100μ
m), finesse 5, 90% reflectance (as a reflective film
SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , HfO 2 , NaF, etc.), surface accuracy λ / 30
Or more (λ = 633 nm), parallelism λ / 30 or more (λ = 633 nm),
An experimental example of the output of the excimer laser shown in FIGS. 1 and 2 when an effective area of 10 × 20 nm is used is shown.

第3図はエタロンをエキシマレーザのキャビティ内に
配置した第1図のいわゆる内部エタロンの場合の利得曲
線aとエタロンをキャビティ外に配置した第2図のいわ
ゆる外部エタロンの場合の利得曲線bを示す図であり、
曲線cは自然発振の場合の利得曲線である。実験による
と内部エタロンの構成と外部エタロンの構成による半値
全幅はそれぞれ0.00925nm,0.0616nmになっている。また
エタロンのフィネスはそれぞれ33.3、5となっており、
内部エタロンは外部エタロンにくらべフィネスが6.7倍
になっている。実験によるフィネス係数kは5〜7とな
った。
FIG. 3 shows a gain curve a in the case of the so-called internal etalon of FIG. 1 in which the etalon is arranged in the cavity of the excimer laser, and a gain curve b in the case of the so-called external etalon of FIG. 2 in which the etalon is arranged outside the cavity. Is a figure,
Curve c is a gain curve in the case of spontaneous oscillation. According to the experiment, the full width at half maximum due to the configuration of the internal etalon and the configuration of the external etalon are 0.00925 nm and 0.0616 nm, respectively. The finesse of etalon is 33.3 and 5 respectively,
The internal etalon has 6.7 times the finesse compared to the external etalon. The finesse coefficient k according to the experiment was 5 to 7.

また、第3図において、内部エタロンの場合、解像力
を低下させる原因となるサイドピークが外部エタロンの
場合に比べ1/10程度に減少している。このように、サイ
ドピークの光強度割合が減少する現象は、エタロンを2
個以上配置した場合でも観測された。この理由として
は、光がエタロンを透過することにより利得に対する損
失が大きくなり、レーザ発振のしきい値が増加するため
と考えられる。
Further, in FIG. 3, in the case of the internal etalon, the side peaks that cause the reduction of the resolution are reduced to about 1/10 of those in the case of the external etalon. In this way, the phenomenon that the light intensity ratio of the side peak decreases is
It was observed even when more than one was placed. The reason for this is considered to be that the loss of gain increases due to the light passing through the etalon, and the threshold value of laser oscillation increases.

このしきい値の増加割合βをサイドピークの減少割合
より見積ると、0.10〜0.06程度となった。また、分光器
によりKrFのエキシマレーザの自然発振のパワースペク
トルfout(λ)を測定した所、第4図のようになった。
Estimating the increase rate β of this threshold value from the decrease rate of the side peak was about 0.10 to 0.06. Moreover, when the power spectrum f out (λ) of the spontaneous oscillation of the KrF excimer laser was measured by the spectroscope, it was as shown in FIG.

この自然発振のパワースペクトルfout(λ)から内部
エタロンを使用する場合の仮想的なKrFエキシマレーザ
のパワースペクトルfin(λ,β)は(3)式より次式
で表わされる。
From the power spectrum f out (λ) of this natural oscillation, the power spectrum f in (λ, β) of the virtual KrF excimer laser when the internal etalon is used is expressed by the following equation from equation (3).

f(λ,β)≒(out(λ)−β)/(1−β) ただし、β=0.06〜0.10 例えば第1図のようにリアミラーとチャンバーの間に
エタロンを1個だけ備えた場合のスペクトル波形T
(λ)は次式で表わされる。
f (λ, β) ≈ ( out (λ) -β) / (1-β) However, β = 0.06 to 0.10 For example, when only one etalon is provided between the rear mirror and the chamber as shown in FIG. Spectral waveform T
(Λ) is expressed by the following equation.

T(λ)≒fin(λ,β)・E(k・Ft,FSR,λ) …
(8) ただし、β=0.06〜0.10,k=5〜7 また、第2図のように外部エタロン1個の場合は、
(8)式において、β=0,k=1 第5図のように外部エタロン2個の場合は、 T(λ)≒f(λ,β)・E(k1・Ft1,FSR1,λ)・E(k2・Ft2,FSR2,λ) …(9) β=0,k1,k2=1 第6図のようにレーザチャンバーとリアミラーの間に
エタロンが2個の場合は(9)式において、 β=0.06〜0.10,k1,k2=5〜7 第7図のようにレーザチャンバーとリアミラーの間に
エタロンが1個、外部にエタロンが1個の場合は (9)式においてβ=0.06〜0.10,k1=5〜7,k2=1 第8図のようにエタロンをn個配置した場合のレーザ
光のパワースペクトル波形T(λ)は、(5)式で表わ
される。
T (λ) ≈f in (λ, β) · E (k · F t , FSR, λ) ...
(8) However, in the case of β = 0.06 to 0.10, k = 5 to 7 and one external etalon as shown in FIG.
In equation (8), β = 0, k = 1 In the case of two external etalons as shown in FIG. 5, T (λ) ≈f (λ, β) · E (k 1 · F t1 , FSR 1 , λ) · E (k 2 · F t2 , FSR 2 , λ) (9) β = 0, k 1 , k 2 = 1 When there are two etalons between the laser chamber and the rear mirror as shown in FIG. In equation (9), β = 0.06 to 0.10, k 1 , k 2 = 5 to 7 When there is one etalon between the laser chamber and the rear mirror and one etalon outside as shown in FIG. In equation (9), β = 0.06 to 0.10, k 1 = 5 to 7, k 2 = 1 The power spectrum waveform T (λ) of the laser light when n etalons are arranged as shown in FIG. It is represented by a formula.

ただし、β=0.06〜0.10 kk:エタロンがレーザチャンバーとリアミラの間にある
5〜7 エタロンがキャビティ外にある場合1となる。
However, β = 0.06 to 0.10 k k : It is 1 when the etalon is between the laser chamber and the rear mirror and the 5 to 7 etalon is outside the cavity.

以上の数式を用いて計算したスペクトル波形と実験で
得られたスペクトル波形はよく一致した。
The spectral waveform calculated using the above formula and the experimentally obtained spectral waveform were in good agreement.

次に露光波長248.35nmのエキシマレーザ用に単色設計
したレンズ素材合成石英からなる第1表(a)〜(d)
に示す縮小投影レンズについて実験結果のスペクトル波
形および(6),(7)式を用いて計算した結果、所定
の露光面積において、解像力0.5μmで白色OTFRwが0.4
以上となったエタロンの仕様の例を第2表(a)〜
(d)に示す。
Next, Table 1 (a) to (d) consisting of synthetic quartz lens material monochromatically designed for an excimer laser with an exposure wavelength of 248.35 nm.
As a result of calculation using the spectral waveform of the experimental result and the equations (6) and (7) for the reduction projection lens shown in Fig. 5, the white OTFR w is 0.4 at a resolution of 0.5 µm in a given exposure area.
Table 2 (a) ~ Example of etalon specifications above
It shows in (d).

第2表(a) 実験に使用したエタロンの仕様範囲 反射率 50〜93% 反射フィネス FR=4.4〜43.3 面精度 λ/20〜λ/100(633nm) 面精度フィネス FF=3.9〜19.5 平行度 λ/20〜λ/100(633nm) 平行度フィネス FF=3.9〜19.5 レーザ光軸とエタロンのなす角度 エタロンがチャンバと出射ミラーの間にある時 0 〜
2.5゜ エタロンが出射ミラーの前の位置にある時 0 〜
2.5゜ エタロンがリアミラーとチャンバーにある時 0.1〜
5゜ ビーム拡がりによるフィネス Fd=2〜500 有効径 20mmφ以上 トータルフィネスはFt=1.5〜13.1の範囲である。エア
ギャップは50μm〜5000μmの範囲でありフリースペク
トルレンジはFSR=0.0062〜0.62nmの範囲である。
Table 2 (a) Specification range of the etalon used in the experiment Reflectivity 50 to 93% Reflection finesse F R = 4.4 to 43.3 Surface accuracy λ / 20 to λ / 100 (633 nm) Surface accuracy finesse F F = 3.9 to 19.5 Parallel Degree λ / 20 to λ / 100 (633nm) Parallelism Finesse F F = 3.9 to 19.5 Angle between laser optical axis and etalon When etalon is between chamber and exit mirror 0 to
When the 2.5 ° etalon is in front of the exit mirror 0 ~
When the 2.5 ° etalon is in the rear mirror and chamber 0.1 ~
Finesse due to 5 ° beam divergence F d = 2 to 500 Effective diameter 20 mmφ or more Total finesse is in the range of F t = 1.5 to 13.1. The air gap is in the range of 50 μm to 5000 μm and the free spectral range is in the range of FSR = 0.0062 to 0.62 nm.

第2表(a)〜(d)に示すような仕様のエタロンを
備えたエキシマレーザのレーザ光を光源として用いれば
解像力0.5μm程度の露光が可能である。
If a laser beam of an excimer laser provided with an etalon having specifications as shown in Table 2 (a) to (d) is used as a light source, exposure with a resolution of about 0.5 μm is possible.

また、レーザチャンバとリアミラーの間にエタロンを
配置することによってレーザ出力が飛躍的に増大するこ
とが判明した。
It was also found that the laser output was dramatically increased by disposing the etalon between the laser chamber and the rear mirror.

さらに、本案のレーザ発振の干渉性のテストを行った
ところほとんど干渉性はみとめられない。ただし、キャ
ビティ内にピンホールをもうけてピンホール径を調整し
て干渉性のテストを行うと、ピンホール径2mm程度でス
ペックルが発生する。このことから、キャビティ内のス
リットおよびエタロンの有効径は、2mm程度以上必要で
ある。
Furthermore, when the laser oscillation coherence test of the present invention was conducted, almost no coherence was found. However, if you make a pinhole in the cavity and adjust the pinhole diameter to perform a coherence test, speckle occurs at a pinhole diameter of about 2 mm. Therefore, the effective diameter of the slit and etalon in the cavity must be about 2 mm or more.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、エキシマレーザ
に設けるエタロンの仕様を、次式 を満足するように定めることによって、所望の露光面積
及び解像力を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the specifications of the etalon provided in the excimer laser can be calculated by the following equation. By satisfying the above condition, a desired exposure area and resolution can be obtained.

さらに、発振線幅が狭いにもかかわらず高出力でかつ
横モード数の多いレーザ発振が可能となったために、レ
ーザは非常にコンパクトとなりかつ露光時間が数百ms程
度となる。また、露光装置の照明光学系としてスキャン
ミラー方式を必要とせず、通常のインテグレータ方式の
露光が可能となる。
Further, since the laser oscillation with a high output and a large number of transverse modes is possible despite the narrow oscillation line width, the laser becomes very compact and the exposure time is about several hundred ms. Moreover, the scan mirror system is not required as the illumination optical system of the exposure apparatus, and the exposure of the normal integrator system is possible.

したがって、縮小投影露光装置の光源として利用する
に最適なエキシマレーザを構成することができる。
Therefore, it is possible to configure an excimer laser optimal for use as a light source of a reduction projection exposure apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第2図および第5図乃至第8図はそれぞれエア
ギャップエタロンを備えたエキシマレーザを示す概略構
成図、第3図はキャビティの内又は外にエタロンを配置
した場合の利得曲線を示すグラフ、第4図はKrFエキシ
マレーザの自然発振のパワースペクトルを示すグラフ、
第9図および第10図は従来のエキシマレーザの構成例を
示した概念図である。 1……全反射ミラー、2……出射ミラー、3……エアギ
ャップエタロン、4……チャンバ、5,5′……ウイン
ド。
1, 2 and 5 to 8 are schematic configuration diagrams showing an excimer laser provided with an air gap etalon, and FIG. 3 shows a gain curve when the etalon is arranged inside or outside the cavity. The graph shown in FIG. 4 is a graph showing the power spectrum of the spontaneous oscillation of the KrF excimer laser,
9 and 10 are conceptual diagrams showing a configuration example of a conventional excimer laser. 1 ... total reflection mirror, 2 ... exit mirror, 3 ... air gap etalon, 4 ... chamber, 5,5 '... window.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エタロンを備えたエキシマレーザにおい
て、エタロンの仕様が次式、 ∫λλλ(u,v)dλ≧α ただし、α:レジストをレチクルパターン通りに感光さ
せるために必要なOTF Rλ(u,v):照明及び系及び縮小投影レンズの単色光O
TF Wλ:波長λにおけるウエイトで、 Wλ=T(λ)/∫λT(λ)dλ T(λ):発振レーザ光のパワースペクトルで、 f(λ,β)チャンバーとリアミラーの間にエタロンが
存在することによるしきい値の増加による仮想的自然発
振のパワースペクトル β:しきい値の増加割合 E(kk,Ftk,FSRk,λ):k番目のエタロン1個による光の
パワースペクトルの伝達関数 Ftk:各エタロンのトータルフィネス FSRk:各エタロンのフリースペクトルレンジ kk:フィネス係数 を満足するように設定したことを特徴とするマルチモー
ド狭帯域発振エキシマレーザ。
1. In an excimer laser provided with an etalon, the specifications of the etalon are as follows: ∫ λ W λ R λ (u, v) d λ ≧ α where α: is required to expose the resist according to the reticle pattern. OTF R λ (u, v): monochromatic light O of illumination and system and reduction projection lens
TF W λ : Weight at wavelength λ, W λ = T (λ) / ∫ λ T (λ) dλ T (λ): Power spectrum of lasing laser light, Power spectrum of virtual spontaneous oscillation due to increase of threshold value due to existence of etalon between f (λ, β) chamber and rear mirror β: increase rate of threshold value E (k k , F tk , FSR k , λ): Transfer function of the power spectrum of light by one k-th etalon F tk : Total finesse of each etalon FSR k : Free spectral range of each etalon k k : Finesse coefficient Multi-mode narrow-band excimer laser.
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