JPS62111228A - Light source for reduction projection - Google Patents

Light source for reduction projection

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JPS62111228A
JPS62111228A JP61011765A JP1176586A JPS62111228A JP S62111228 A JPS62111228 A JP S62111228A JP 61011765 A JP61011765 A JP 61011765A JP 1176586 A JP1176586 A JP 1176586A JP S62111228 A JPS62111228 A JP S62111228A
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JP
Japan
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etalon
line width
laser light
light source
reduction projection
Prior art date
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Pending
Application number
JP61011765A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Nozue
野末 康博
Koichi Kajiyama
康一 梶山
Kaoru Saito
斉藤 馨
Osamu Wakabayashi
理 若林
Masahiko Kobayashi
雅彦 小林
Yasuo Itakura
板倉 康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP87100681A priority patent/EP0230302A3/en
Publication of JPS62111228A publication Critical patent/JPS62111228A/en
Priority to CA000527873A priority patent/CA1294352C/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To oscillate a laser light suitable for reduction projection by constituting a light source with a means which oscillates an incoherent ultraviolet laser light and a wavelength selecting means which narrows the spectrum line width of the ultraviolet laser light and narrowing the spectrum line width while keeping the incoherent property. CONSTITUTION:A solid etalon 4 is placed on the outside of the cavity of an excimer laser provided with a resonator consisting of a total reflection mirror 1 and an output mirror 2, and the laser light oscillated by the resonator is allowed to pass the solid etalon 4. The spectrum line width of the laser light which passes the solid etalon 4 as the wavelength selecting element is narrowed by the transmission characteristic of the solid etalon 4. A mixed gas of argon and fluorine, a mixed gas of krypton and fluorine, or the like is filled up in a chamber 3. This excimer laser has a short wavelength (193mm for ArF and 248mm ultraviolet for KrF) and has the incoherent property essentially.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリソグラフィーなどの縮小投影露光に用いる縮
小投影用光源に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a reduction projection light source used in reduction projection exposure such as lithography.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの槌の光源は、ノ9ターンの解像度を高めるた
め、紫外域の光を発生するものが用いられているが、そ
の1つとしてエキシマレーザが考えられる。
Conventional light sources for this mallet are those that generate light in the ultraviolet region in order to improve the resolution of nine turns, and an excimer laser may be one of them.

このエキシマレーザについて、ラムダ・フィソックス社
の商品を例にとって説明する。第17図に示すようにこ
のインノエクシッンロック方式のレーザは、全反射ミラ
ーtt%と出力ミラーIQ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13q、アパーチャ14Q
、15へおよび電極16責から構成されるオツシレーダ
部10課と、ミラー17ζ、18qを介して光学的に接
続され、ミラー21%、22課および′jt@23Q、
から構成される、アンプ部20Qとを有している。
This excimer laser will be explained using a product from Lambda Fisox as an example. As shown in FIG. 17, this innoex-lock type laser includes a resonator consisting of a total reflection mirror tt% and an output mirror IQ, a dispersion prism 13q disposed within this resonator, and an aperture 14Q.
, 15 and the oscillator section 10 consisting of electrodes 16 and optically connected via mirrors 17ζ and 18q, mirrors 21%, 22 sections and 'jt@23Q,
It has an amplifier section 20Q consisting of.

このレーザにおいてオツシレーダ部101$H1分散プ
リズム13Qで波長を分け、アノ臂−チャ14Q、 1
5Qでビームを絞る作用をなし、これによって、スペク
トル線幅が狭く、かつコヒーレントなビーム特性をもつ
レーザシグナルが得ら汎る。
In this laser, wavelengths are separated by a dispersion prism 13Q in an armature radar section 101$H1, and an annular armature 14Q, 1
The 5Q acts to narrow down the beam, thereby providing a laser signal with a narrow spectral linewidth and coherent beam characteristics.

そしてこのシグナルは不安定共振器を構成するアング部
20tlに注入同期されて、キャビティモードで強制発
振される。
This signal is injection-locked to the Ang part 20tl forming the unstable resonator, and is forced to oscillate in the cavity mode.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のよう゛な構成をもつエキシマレーザは、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(コヒーレント性が高くなる)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(縞
)が発生して高い解像匿を得ることができないという問
題があった。
An excimer laser with the above configuration can obtain laser light with a narrow spectral linewidth, but at the same time it becomes a single mode (higher coherency), so when used as a reduction projection light source, However, there is a problem in that speckles (stripes) occur and high resolution cannot be obtained.

また、アノ々−チャ14Q 、 15Qを使用すること
から、レーザ出力が著しく低下するという欠点も有して
いた。
Furthermore, since the antennas 14Q and 15Q are used, there is also a drawback that the laser output is significantly reduced.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、縮小投影
に適したレーザ光を発振することができる縮小投影用光
源を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a light source for reduction projection that can oscillate a laser beam suitable for reduction projection.

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は°
、非コヒーレントな紫外レーザ光を発振する手段と、こ
の紫外レーザ光のスペクトル線幅を狭くする波長選択手
段とから構成されておシ。
[Means and effects for solving the problems] The present invention
, a means for oscillating incoherent ultraviolet laser light, and a wavelength selection means for narrowing the spectral line width of the ultraviolet laser light.

この構成によりて非コヒーレント性を残したまま。With this configuration, incoherence remains.

スペクトル線幅を狭くするようにしている。The spectral linewidth is narrowed.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。 The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図から第1O図はそれぞれ本発明による縮小投影用
光源の実施例を示す概略構成図である。
1 to 10 are schematic configuration diagrams showing embodiments of a light source for reduction projection according to the present invention.

なお、各図において、同一機能を有するものには同じ番
号を付した。
In each figure, parts having the same function are given the same number.

第1図に示す縮小投影用光源は、全反射ミラー(リアミ
ラー)lと出力ミラー(フロントミラー)2とからなる
共振器を備えたエキシマレーザのキャピテイ外にソリッ
ドエタロン4を置き、上記共振器によって発振されたレ
ーザ光を、ソリッドエタロン4に通すようKしている。
The light source for reduction projection shown in FIG. The oscillated laser beam is made to pass through the solid etalon 4.

波長選択素子の1つであるソリッドエタロン4を通過し
たレーザ光は、ソリッドエタロン4の透過特性にょシス
ベクトル線幅が狭くなる。
The laser beam that has passed through the solid etalon 4, which is one of the wavelength selection elements, has a narrow cis vector linewidth due to the transmission characteristics of the solid etalon 4.

なお、チャンバ3内には1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
ておシ、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たこのエキシマレー
ザは、波長カ短く(ArFで193■、KrFで248
瓢の紫外)、また本質的に非コヒーレント性を有する。
The chamber 3 is filled with, for example, a mixed gas of argon and fluorine or a mixed gas of krypton and fluorine. This excimer laser has a short wavelength (193 cm for ArF and 248 cm for KrF).
(ultraviolet light of gourd), and is essentially incoherent.

1&、レーザ光の強度に関しては、ソリッドエタロン4
0入射断面積をレーザ光の断面積に対して十分大きく取
れば、損失は反射及び拡散によるものだけであるから1
強度の減小は少ない。
1&, regarding the intensity of laser light, solid etalon 4
0 If the incident cross-sectional area is made sufficiently large compared to the cross-sectional area of the laser beam, the loss is only due to reflection and diffusion, so 1
The decrease in strength is small.

第2図は、チャンバ3の一端にウィンド5を配設し、こ
のウィンド5と出力ミラー2との間にソリッドエタロン
4を配置し九実施例を示している。
FIG. 2 shows a ninth embodiment in which a window 5 is disposed at one end of the chamber 3, and a solid etalon 4 is disposed between the window 5 and the output mirror 2.

すなわち、ソリッドエタロン4を全反射ミラー1と出カ
ミ2−2の間のキャビティ内に配置したもので、この場
合にも上記と同様にスペクトル線幅を狭くすることがで
きろ。加えて、この形式の配置では、ソリッドエタロン
4を通過した光のみが増幅されるので、レーザの発振効
率が良くなる。
That is, the solid etalon 4 is placed in a cavity between the total reflection mirror 1 and the output mirror 2-2, and in this case as well, the spectral line width can be narrowed in the same manner as above. In addition, in this type of arrangement, only the light that has passed through the solid etalon 4 is amplified, so the laser oscillation efficiency is improved.

第3図は、第1図におけるソリッドエタロン4に代えて
エアギャップエタロン6を配置した実施例を、また第4
図は第2図におけるソリッドエタロン4に代えてエアギ
ャップエタロン6を配置した実施例を各々示し、いずれ
も上記と同様の働きを行なう。なお、エアギャップエタ
ロンは固定式のもの(この場合にはソリッドエタロンと
同じ)と、可変式のものがあり、後者を用いると、可調
性をもたせることができる。
FIG. 3 shows an embodiment in which an air gap etalon 6 is arranged in place of the solid etalon 4 in FIG.
The figures each show an embodiment in which an air gap etalon 6 is arranged in place of the solid etalon 4 in FIG. 2, and both perform the same function as described above. Note that there are two types of air gap etalon: fixed type (same as solid etalon in this case) and variable type.If the latter is used, it can be made adjustable.

第5図は、全反射ミラーlと出力ミラー2によりでキャ
ピテイを形成し、全反射ミラー1とウィンド5の間にプ
リズム7を配置した実施例を示している。この場合、プ
リズム7によって波長選択が行なわれる。第11図に示
した従来のものとこの実施例とを比較すると、この実施
例はアパーチャを設けない点で異なシ、これによって非
コヒーレント性を残しつつスペクトル線幅を狭くできる
FIG. 5 shows an embodiment in which a total reflection mirror 1 and an output mirror 2 form a cavity, and a prism 7 is arranged between the total reflection mirror 1 and the window 5. In this case, wavelength selection is performed by the prism 7. Comparing this embodiment with the conventional one shown in FIG. 11, this embodiment differs in that no aperture is provided, which allows the spectral linewidth to be narrowed while maintaining incoherence.

第6図は1回折格子8と全反射ミラー1によりてキャビ
ティを形成し、プリズム7と回折格子8によりて波長選
択を行なわせるように構成された実施例を示している。
FIG. 6 shows an embodiment in which a cavity is formed by a single diffraction grating 8 and a total reflection mirror 1, and wavelength selection is performed by a prism 7 and a diffraction grating 8.

この場合、プリズム7によって光を拡大し1回折格子8
で波長選択を行なうため、よフ狭いスペクトル線幅が得
られる。
In this case, the light is expanded by the prism 7 and one diffraction grating 8
Because wavelength selection is performed at , a much narrower spectral linewidth can be obtained.

第7図は1回折格子8と出力ミラー2によってキャビテ
ィを形成し1回折格子8とウィンド5の間にエアギャッ
プエタロン6およびプリズムビームエクスパンダ9を配
置した実施例を示している、この場合、回折格子8、エ
アギャップエタロン6およびプリズムビームエクスパン
ダ9の3つで波長選択が行なわれるため、非常に狭いス
ペクトル線幅が得られる。
FIG. 7 shows an embodiment in which a cavity is formed by one diffraction grating 8 and an output mirror 2, and an air gap etalon 6 and a prism beam expander 9 are arranged between one diffraction grating 8 and the window 5. In this case, Since wavelength selection is performed by the diffraction grating 8, the air gap etalon 6, and the prism beam expander 9, a very narrow spectral linewidth can be obtained.

第8図は、全反射ミラー1と出力ミラー2によってキャ
ピテイを形成し、全反射ミラー1とウィンド5の間に回
折格子8を配置した実施例を示している。この場合1回
折格子8によって波長選択が行なわれる。
FIG. 8 shows an embodiment in which a total reflection mirror 1 and an output mirror 2 form a cavity, and a diffraction grating 8 is arranged between the total reflection mirror 1 and the window 5. In this case, wavelength selection is performed by one diffraction grating 8.

第9図は1回折格子8と出力ミラー2によってキャビテ
ィを形成し1回折格子8とウィンド5の間にプリズム7
を配置した実施例を示している。
FIG. 9 shows a cavity formed by one diffraction grating 8 and an output mirror 2, and a prism 7 between one diffraction grating 8 and the window 5.
This figure shows an example in which .

この場合1回折格子8とプリズム7によって波長選択が
行なわれる。
In this case, wavelength selection is performed using the single diffraction grating 8 and the prism 7.

第10図は1回折格子8と出力ミラー2によってキャビ
ティを形成し、同時に、回折格子8で波長選択を行なう
場合に関して示している。これは構成が単純で、実施も
容易である。
FIG. 10 shows a case where a cavity is formed by one diffraction grating 8 and an output mirror 2, and at the same time wavelength selection is performed by the diffraction grating 8. This is simple in construction and easy to implement.

なお、波長選択手段は上記実施例に限らず、その他種々
のものが考えられ、要はレーザ光のスペクトル線幅を狭
くするものであれば、いかなるものでもよい。
Note that the wavelength selection means is not limited to the above-mentioned embodiment, and various other means can be considered, and in short, any means may be used as long as it narrows the spectral line width of the laser beam.

つぎに、前記エアーギャップエタロン6を波長選択手段
として用いる場合のより具体的な実施例を第1°1図な
いし第16図を参照しながら説明する。
Next, a more specific embodiment in which the air gap etalon 6 is used as a wavelength selection means will be described with reference to FIGS.

エキシマレーザの線幅を狭くするためのエタロンのフリ
ースベクトルレンジFSRハ。
Etalon fleece vector range FSR to narrow the line width of excimer laser.

金偏で1.00cIN〜1203″″1半値幅で503
〜70crn″″1 必要である。したがってこのエタロンの最適フリースベ
クトルレンジFSRは、 FSR=50cWI〜120cm−’ となる。
1.00 cIN ~ 1203'' in gold bias 1 half price width 503
~70crn″″1 is required. Therefore, the optimum fleece vector range FSR of this etalon is: FSR=50cWI to 120cm-'.

そしてエタロンとしてエアイヤツノエタロン6を使用す
る場合、このエタロン6のエアギャップスペースdとフ
リースベクトルレンジFSR(!−1c ハFSR= 
1/2 nd    ・= ・” (1)ただし、no
;エア・ギャップエタロンの屈折率という関係があるの
で、上記最適フリースベクトルレンジを得るためのエア
ギャップdの範囲は。
When using the Air Yatsuno Etalon 6 as an etalon, the air gap space d of this etalon 6 and the fleece vector range FSR (!-1c FSR=
1/2 nd ・= ・” (1) However, no
;Since there is a relationship between the air gap and the refractive index of the etalon, the range of the air gap d to obtain the above-mentioned optimum fleece vector range is:

(1)式のn k n −1とすることによシd −1
72・1伊FSR =42μm〜100μm  −*−・・’(2)となる
By setting n k n −1 in equation (1), d −1
72.1FSR = 42 μm to 100 μm -*-...' (2).

一方、エタロンのクイ2ススFと線幅(半値幅)Δσ、
とには 丁 以下(縮小投影用として最適な線幅)にするためF =
25〜60 と求められる。
On the other hand, the etalon's width F and line width (half width) Δσ,
F=
It is calculated as 25-60.

ところで、エアギャップエタロン6のフィネスFは、該
エタロンのエアギャップ内の面精度によるフィネスF、
と反射によるフィネスF8とによってしたがって、エア
ギャップエタロン6の場合、なる関係が満九されるよう
に面精度によるフィネスF、と反射によるフィネスFB
とを設定すればよいことになる。
By the way, the finesse F of the air gap etalon 6 is the finesse F due to the surface accuracy within the air gap of the etalon,
and finesse F8 due to reflection. Therefore, in the case of air gap etalon 6, finesse F due to surface precision, and finesse FB due to reflection are
All you have to do is set .

第11図は、エアギャップエタロン6をエキシマレーザ
のキャビティ内に1個配置した例を示す。
FIG. 11 shows an example in which one air gap etalon 6 is disposed within the cavity of the excimer laser.

この例では全反射ミラー1側に設けられたウィンド5′
と全反射ミラー1間にエタロン6が介在されており、こ
の場合、線幅2cfr1  を得るためのエタロン6の
仕様は以下のようになる。
In this example, the window 5' provided on the total reflection mirror 1 side
An etalon 6 is interposed between the total reflection mirror 1 and the total reflection mirror 1. In this case, the specifications of the etalon 6 to obtain a line width of 2 cfr1 are as follows.

■ フリースベクトルレンジ50 cm−’ 〜120
cm−’(エアギャップスペースdi42μF−100
μmに設定) ■ 有効径2−以上 ■ トータルフィネス25〜60 Fr−7’h2校屯) なお、この実施例においてエタロン6を出力ミラー2側
のウィンド5と該ミラー2間に配置した場合、第4図に
示した構成と等価となる。そして。
■ Fleece vector range 50 cm-' ~ 120
cm-' (air gap space di42μF-100
(Set to μm) ■ Effective diameter 2- or more ■ Total finesse 25 to 60 Fr-7'h2) In this embodiment, if the etalon 6 is placed between the window 5 on the output mirror 2 side and the mirror 2, This is equivalent to the configuration shown in FIG. and.

かかる場合においても、エタロン6の仕様は上記と同じ
でよい。
Even in such a case, the specifications of the etalon 6 may be the same as above.

第12図は、エタロン6t−エキシマレーザのキャピテ
イ外、つまり出力ミラーの外側方に配置した実施例を示
し、この実施例は第3図に示した実施例に対応している
FIG. 12 shows an embodiment in which the etalon 6t excimer laser is disposed outside the cavity, that is, on the outside of the output mirror, and this embodiment corresponds to the embodiment shown in FIG.

こ(7)第12図の実施例におけるエタロン6の仕様は
第11図の実施例と同様である。
(7) The specifications of the etalon 6 in the embodiment shown in FIG. 12 are the same as those in the embodiment shown in FIG.

第13図は、第11図に示した実施例の出力ミラー2の
外側方にエタロン6を配置した実施例。
FIG. 13 shows an embodiment in which an etalon 6 is arranged outside the output mirror 2 of the embodiment shown in FIG.

つまカ第11図と第12図に示した構成を組合わせた実
施例を示している。この実施例において、キャビティ内
に配置されたエタロン6を内部エタロンと呼び、キャビ
テイ外に配置されたエタロン6を外部エタロンと呼ぶと
、2cfn−’の線幅を得るための内部エタロンと外部
エタロンの仕様は次のとおシである。
This figure shows an embodiment in which the configurations shown in FIGS. 11 and 12 are combined. In this example, if the etalon 6 placed inside the cavity is called the internal etalon, and the etalon 6 placed outside the cavity is called the external etalon, then the internal etalon and the external etalon are combined to obtain a line width of 2cfn-'. The specifications are as follows.

〔内部エタロン〕 ■ フリースベクトルレンジ50国 〜120crII
(エアギャップスペースdを42μm〜100μmに設
定) ■ 有効径2■以上 ■ トータルフィネスを5以上60未満とする。
[Internal etalon] ■ Fleece vector range 50 countries ~120crII
(Set the air gap space d to 42 μm to 100 μm) ■ Effective diameter 2 ■ or more ■ Total finesse be 5 or more and less than 60.

(5≦(F;2+F’、、2)=(60を満几すように
F、 、 F、を設定) 〔外部エタロン〕 ■ フリース(クトルレンジ10m−’〜20tMI−
’(エアギャップスペースd を208μm〜2500
μmに設定) ■ 有効径2wIR以上 ■ 内部エタロンのトータルフィネスFin (!:こ
の外部エタロンのトータルフィネスF0□の積であるオ
ーバオールフィネスFaL = Fin・Foutが、
25≦Fin”out≦60を満足するように設定する
(5≦(F; 2+F',, 2) = (Set F, , F, to fill 60) [External etalon] ■ Fleece (cuttle range 10m-' to 20tMI-
'(Air gap space d is 208μm~2500
(set to μm) ■ Effective diameter 2 wIR or more ■ Total finesse Fin of internal etalon (!: Overall finesse FaL, which is the product of total finesse F0□ of this external etalon = Fin・Fout,
25≦Fin”out≦60.

(25≦(F;2+F、:2)=・F、n≦60を満足
するようにF、、FRを設定する) なお、この@13図に示す実施例だおいて、内部x I
 aン6を出力ミラー側のキャビティ内に設けることも
当然可能である。
(Set F, FR so as to satisfy 25≦(F;2+F,:2)=・F, n≦60) In addition, in the example shown in this @13 figure, the internal x I
Of course, it is also possible to provide the ann 6 in the cavity on the output mirror side.

第14図は、全反射ミラーl@にm個(m≧2)の内部
エタロン6を多段配置t(同図にはm = 2の場合が
示されている>シfl−実施例を示す。
FIG. 14 shows an embodiment in which m internal etalons 6 (m≧2) are arranged in multiple stages on a total reflection mirror l@ (the figure shows the case where m=2).

第17図に示すようにm個のエアギャップエタロン6を
り9.!膜配置した場合、@1番目のエタロン6につh
ての7リースベクトルレンジFSR,Hl(1)式に基
づhて FSR1=V2nd、・旧・・(5) と表わされ、また第に番目(k=2〜m)  のエタロ
ン6のそれは、第1番目のエタロンのフィネスをF、、
第に@目のエタロンのそれをFkとすると、FSRk”
 1/(F 、・F2 ”” F’ y−、) X 1
/2nd 1  ”’ (6)と近位される。そして2
m−1の線巾を得るには、n = 1とし*m合の(5
)式に示すフリースベクトルレンジFSR,が50ay
+  N120備 の範囲にあればよく、ま几(6)式
からに番目のフリースベクトルレンジについて 50cm−’≦FSRk・(F、・F2・〜・Fm)≦
12oz−’・・・(7)なる関係が満tされればよい
ことになる。
As shown in FIG. 17, there are m air gap etalons 6 and 9. ! In case of membrane arrangement, @1st etalon 6 h
Based on the formula (1), FSR1 = V2nd, · old · (5), and that of the th (k = 2 to m) etalon 6 is , the finesse of the first etalon is F,
If the @th etalon is Fk, then FSRk”
1/(F,・F2 ””F' y-,) X 1
/2nd 1 ”' (6) and 2nd
To obtain a line width of m-1, set n = 1 and use (5
) The fleece vector range FSR shown in the formula is 50ay
It is sufficient if it is within the range of +N120, and for the second fleece vector range from formula (6), 50cm-'≦FSRk・(F,・F2・~・Fm)≦
12oz-'... (7) It is sufficient if the relationship t is satisfied.

一方、各エタロンのフィネスによるオー/J−オールフ
ィネスFatは、 FmF−F・〜・F  ・・・ (7)al    1
2        m と表わされ、2 c!n”−’の線巾を得る几めにはこ
のオーバオールフィネスFmlが25〜60の範囲にあ
ればよいことになる。
On the other hand, the O/J-all finesse Fat due to the finesse of each etalon is FmF-F・~・F... (7) al 1
It is expressed as 2 m and 2 c! In order to obtain a line width of n''-', the overall finesse Fml should be in the range of 25 to 60.

それ故、第14図の実施例におけるm個のエタロン6の
仕様はつざのようになる。
Therefore, the specifications of the m etalons 6 in the embodiment of FIG. 14 are as follows.

■ 第1番目のエタロンについてのフリースベクトルレ
ンジを50≦FSR4≦120に設定し、第に番目のエ
タロンについてのフリースベクトルレンジを(7)式の
関係を滴定すように設定する。
(2) Set the fleece vector range for the first etalon to 50≦FSR4≦120, and set the fleece vector range for the second etalon so as to titrate the relationship of equation (7).

(第1番目のエタロンについてのエアギャップスペース
を42≦d、≦100に第に番目の工■ 各エタロン6
の有効径2簡以上 ■ オーバオールフィネス’mlを 25≦F、・F2・〜・Fm≦60に設定なお、この実
施例においては第1番目のエタロンないし第m番目のエ
タロンを発振光の入射側から順次並べているが、これは
説明の便宜を図るためであって、個々のエタロンの配列
順序はランダムでよ−。すなわち、各エタロンについて
上記仕様が満之されれば、配列順序はとわれない。
(Set the air gap space for the first etalon to 42≦d,≦100)■ Each etalon 6
■ Set the overall finesse 'ml to 25≦F,・F2・~・Fm≦60.In this example, the oscillation light is incident on the first etalon to the mth etalon. Although the etalons are arranged sequentially from the side, this is for the convenience of explanation, and the order in which the individual etalons are arranged is random. That is, as long as the above specifications are satisfied for each etalon, the arrangement order does not matter.

またこの実施例において、各内部エタロン6を出力ミラ
ー5側のキャピテイ内に配置するようにしてもよい。
Further, in this embodiment, each internal etalon 6 may be arranged in a cavity on the output mirror 5 side.

第15図は、m個(m≧2)の外部エタロン6を多段配
置(同図にはm = 2の場合が示されて込る)した実
施例を示している。この実施例における各エタロン6の
仕様は第14図に示し念実施例の場合と同様であり、ま
た該仕様が満之されれば、前記したように各エタロンの
配列よシ順序はランダムでより0 第16図は、それぞれm個の内部エタロン6と外部エタ
ロン6を使用(同図にはm = 2の場合が示されてい
る)シ之実施例を示し、この実施例における内部エタロ
ン6および外部エタロンの仕様はそれぞれ第14図に示
し几実施例と同様である。
FIG. 15 shows an embodiment in which m (m≧2) external etalons 6 are arranged in multiple stages (the case where m=2 is shown in the figure). The specifications of each etalon 6 in this embodiment are shown in FIG. 14 and are the same as those in the hypothetical embodiment, and if the specifications are fulfilled, the arrangement and order of each etalon will be random as described above. FIG. 16 shows an embodiment using m internal etalons 6 and external etalons 6 (the case where m = 2 is shown in the figure), and the internal etalons 6 and external etalons in this embodiment are The specifications of each etalon are shown in FIG. 14 and are the same as those of the embodiment.

そしてこの実施例においても、上記仕様が満たされれば
各内部エタロンの配列順序および各外部エタロンの配列
順序は問われない。te、この実施例において、内部エ
タロン6を出力ミラー2側のキャビティ内に配置するこ
とも可能である。
Also in this embodiment, the arrangement order of each internal etalon and the arrangement order of each external etalon do not matter as long as the above specifications are satisfied. In this embodiment, it is also possible to arrange the internal etalon 6 in the cavity on the output mirror 2 side.

以下に示す表1は、エアギャップエタロン6の仕様例1
〜12を示してAる。
Table 1 shown below is specification example 1 of air gap etalon 6.
A shows ~12.

なお、上表において面精度はHe−N・レーザの発振波
長λ−632.8nmt−用いて表記されている。
In the above table, the surface accuracy is expressed using the oscillation wavelength λ-632.8 nmt- of the He-N laser.

次表2は、第°13図に示す内部エタロン6と外部エタ
ロン6として表1に示す仕様例のものを適宜選択して組
合わせた場合のレーザ光の線巾および出力比の実験値を
示している。
Table 2 below shows the experimental values of the line width and output ratio of the laser beam when the specification examples shown in Table 1 are appropriately selected and combined as the internal etalon 6 shown in Figure 13 and the external etalon 6. ing.

なお、上記出力比は、エタロン6を全く使用しない場合
の発振出力に対するエタロン使用時の発振出力の割合を
意味している。
Note that the above output ratio means the ratio of the oscillation output when the etalon is used to the oscillation output when the etalon 6 is not used at all.

上表に訃いて、組合せ例0では内部エタロンの反射率が
95チであることから、スループットが小さくなって発
振が不可能であるが、他の組合せ例については、いずれ
も251 程度の線幅が得られている。そしてこの組合
せ例によって得られたレーザ光をピンホールに通過させ
てその干渉性を調べた結果、干渉じまは全く発生せず、
したがって、得られたレーザ光がマルチモードであるこ
と、つまり十分に横モードの数が多いくとが判明した。
As shown in the table above, in combination example 0, the reflectance of the internal etalon is 95 cm, so the throughput is small and oscillation is impossible, but for other combination examples, the line width is about 251 cm. is obtained. As a result of passing the laser beam obtained from this combination example through a pinhole and examining its interference, no interference fringes were observed.
Therefore, it was found that the obtained laser beam was multimode, that is, it had a sufficiently large number of transverse modes.

なお、上記スループットは、エタロンに選択波長の光を
透過させ喪さいの入力光の強度に対する出力光の強度の
割合であり、次式で定義される。
Note that the above-mentioned throughput is the ratio of the intensity of output light to the intensity of input light when light of a selected wavelength is transmitted through the etalon, and is defined by the following equation.

次表3は、第14図に示す実施例において内部エタロン
の数を2とし、一方の内部エタロン仕様例と他方の内部
エタロンの仕様例を前記衣1から適宜選択して組合せた
場合の上記と同様の実験結果を示している。
The following Table 3 shows the above results when the number of internal etalons is 2 in the embodiment shown in FIG. Similar experimental results are shown.

上表に示す如く、各組合せ例■〜0のいずれについても
2crn−’程度の線幅が得られている。そして、この
実験データは前記衣2のそれとの対比から明らかなよう
に、第13図に示す構成よりも第14図に示す構成の方
がパワーロスが少ないことを示している。なお、この組
合せ例においても、十分な横モードが得られた。
As shown in the above table, a line width of about 2 crn-' was obtained for all of the combinations ① to 0. As is clear from the comparison with that of the garment 2, this experimental data shows that the configuration shown in FIG. 14 has less power loss than the configuration shown in FIG. 13. Note that a sufficient transverse mode was also obtained in this combination example.

次表4は、第15図に示した実施例において外部エタロ
ンの数を2とした場合の同様の実験結果を示している。
Table 4 below shows similar experimental results when the number of external etalons is two in the embodiment shown in FIG.

上表4に示す如く、いずれの組合せ例■〜0についても
2副−1の線幅が得られているが、表2゜3の実験デー
タに比較して出力比が1〜3チと低くなっている。これ
は、外部エタロンを用いて線巾を小さくした場合、ノク
ワーロスが大きいことを示している。
As shown in Table 4 above, a line width of 2 sub-1 was obtained for all combinations ■ to 0, but the output ratio was low at 1 to 3 inches compared to the experimental data in Tables 2 and 3. It has become. This shows that when the line width is made smaller by using an external etalon, the loss is large.

なお、第11図〜第16図に示した実施例では、いずれ
もエタロンとしてエアイヤラグエタロン6を使用してい
るかは、このエアギャップエタロン6に代えて第1図、
第2図に示したソリッドエタロン4を適用することも当
然可能である。ただし、その場合において、エアイヤラ
グエタロン6と同等な仕様のものを使用することが必要
である。
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 11 to 16, whether the air ear lug etalon 6 is used as the etalon can be determined by referring to FIG.
Of course, it is also possible to apply the solid etalon 4 shown in FIG. However, in that case, it is necessary to use one with the same specifications as the air ear lugs 6.

また上記各実施例において、エキシマレーザの励起領域
の長さは2m以上に設定することが好ましく、かつウィ
ンド5,5′の有効径は2簡以上に設定されている。さ
らにエキシマレーザのキャピテイ内には、2−未満のス
リット(アパーチャ)は設けないようにしている。
Further, in each of the above embodiments, the length of the excitation region of the excimer laser is preferably set to 2 m or more, and the effective diameter of the windows 5, 5' is set to 2 m or more. Furthermore, no slit (aperture) smaller than 2 is provided within the excimer laser cavity.

第1図は、縮少投影用光源30より投射される光をイン
テグレータ31、ミラー32、コンデンサレンズ33、
レチクル(厚板)34および縮小投影レンズ35を介し
てウェハ36に到達させ、これによってレチクル34の
ノリーンをウェハ36に投影するようにした縮小投影露
光装置を概念的に示している。
FIG. 1 shows that the light projected from the reduction projection light source 30 is transferred to an integrator 31, a mirror 32, a condenser lens 33,
A reduction projection exposure apparatus is conceptually shown in which a wafer 36 is reached through a reticle (thick plate) 34 and a reduction projection lens 35, thereby projecting the image of the reticle 34 onto the wafer 36.

この装置において、たとえば、上記光源30として高圧
水銀ランプを使用した場合、その解像度が最大1.0μ
m程度であるので、微細パターンの露光は不可能である
。また、水銀ラングのスにクトル線幅が広いことから色
収差補正を必要とし、そのため、縮小投影レンズ35と
して屈折率の異なるガラスを組合せた複雑な構成のもの
を使用しなければならない。これは、レンズ35の設計
を困難にするばかりでなく、そのコストアップさせる要
因となっている。
In this device, for example, when a high-pressure mercury lamp is used as the light source 30, the resolution is up to 1.0μ.
Since the thickness is about m, it is impossible to expose fine patterns. In addition, since the mercury Lang's line width is wide, it is necessary to correct chromatic aberration, and therefore, the reduction projection lens 35 must be of a complicated construction combining glasses with different refractive indexes. This not only makes designing the lens 35 difficult, but also increases its cost.

第11図〜第16図に示した実施例によれば、2傷−1
程度の狭い線幅のレーザ光が得られるので色収差補正を
必要とせず、したがって上記投影用レンズ35を石英の
みを用いて構成することができる。これによって該レン
ズ35の設計の容易化とコストの低減を図ることができ
る。
According to the embodiment shown in FIGS. 11 to 16, 2 scratches-1
Since laser light with a relatively narrow line width can be obtained, chromatic aberration correction is not required, and therefore the projection lens 35 can be constructed using only quartz. This facilitates the design of the lens 35 and reduces costs.

また上記各実施例によれば、横モードの数を減らすこと
なく線幅を狭くすることができるので。
Furthermore, according to each of the above embodiments, the line width can be narrowed without reducing the number of transverse modes.

投影時にスペックル等の不都合を発生することがなく、
シたがって解像度の高い投影装置を構成できる。
No problems such as speckles occur during projection,
Therefore, a projection device with high resolution can be constructed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、横モードの数を減らすことなくスペク
トル線幅の狭い投影光を得ることができるので、解像度
の高い縮小投影を行なうことができる。
According to the present invention, projection light with a narrow spectral linewidth can be obtained without reducing the number of transverse modes, and therefore reduction projection with high resolution can be performed.

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

第1図ないし第10図はそれぞれ本発明による縮小投影
用光源の実施例を示す概略構成図、第11図ないし第1
6図はそれぞれエアギャップエタロンを使用した場合の
実施例を示す概略構成図、第17図は複数のエアギャッ
プエタロンを多段配置した状態を示す概念図、第18図
は縮小投影露光装置の構成を例示した概念図、第19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・・・出力ミラー、3・・・
チャンバ、4・・・ソリツーエタロン、5.ダ・・・ウ
ィンド、6・・・エアギャップエタロン、7・・・プリ
ズム、8−・・回折格子、9・・・プリズムビームエク
スパンダ。 第1図 第3図 第4図 アリス1ム 第5図 r′、!、錦百゛;会第7図 第8図 第10図 第11図 第12図 第13図 第14図 第15図 第16図 第17図 1ツシレータ音昏 】 アシ7゜宕戸 第19図
1 to 10 are schematic configuration diagrams showing embodiments of a light source for reduction projection according to the present invention, and FIGS. 11 to 1
Fig. 6 is a schematic configuration diagram showing an example in which air gap etalons are used, Fig. 17 is a conceptual diagram showing a state in which a plurality of air gap etalons are arranged in multiple stages, and Fig. 18 is a diagram showing the configuration of a reduction projection exposure apparatus. FIG. 19 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a conventional excimer laser. 1... Total reflection mirror, 2... Output mirror, 3...
Chamber, 4... Solitu etalon, 5. D... Wind, 6... Air gap etalon, 7... Prism, 8... Diffraction grating, 9... Prism beam expander. Figure 1 Figure 3 Figure 4 Alice 1m Figure 5 r',! Figure 7, Figure 8, Figure 10, Figure 11, Figure 12, Figure 13, Figure 14, Figure 15, Figure 16, Figure 17, Figure 1.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)非コヒーレントな紫外レーザ光を発振する手段と
、前記紫外レーザ光のスペクトル線幅を狭くする波長選
択手段とからなる縮小投影用光源。
(1) A light source for reduction projection comprising means for oscillating incoherent ultraviolet laser light and wavelength selection means for narrowing the spectral line width of the ultraviolet laser light.
(2)上記紫外レーザ光を発振する手段がエキシマレー
ザである特許請求の範囲第(1)項記載の縮小投影用光
源。
(2) The light source for reduction projection according to claim (1), wherein the means for oscillating the ultraviolet laser beam is an excimer laser.
(3)前記波長選択手段は、エアギャプエタロン、ソリ
ッドエタロン、分散プリズム、全反射ミラー、回折格子
およびプリズムビームエクスパンダのうちの少なくとも
1つからなる特許請求の範囲第(1)項記載の縮小投影
用光源。
(3) The reduction according to claim (1), wherein the wavelength selection means comprises at least one of an air gap etalon, a solid etalon, a dispersion prism, a total reflection mirror, a diffraction grating, and a prism beam expander. Projection light source.
JP61011765A 1985-07-02 1986-01-22 Light source for reduction projection Pending JPS62111228A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/005,226 US4856018A (en) 1986-01-22 1987-01-20 Light source for reduced projection
EP87100681A EP0230302A3 (en) 1986-01-22 1987-01-20 Light source for reduced projection
CA000527873A CA1294352C (en) 1986-01-22 1987-05-25 Light source for reduced projection

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60-145292 1985-07-02
JP14529285 1985-07-02

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Family Applications After (1)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5328248A (en) * 1991-07-23 1994-07-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Seat frame for a vehicle
EP1378035A1 (en) * 2001-04-09 2004-01-07 Cymer, Inc. Injection seeded f 2? laser with pre-injected filter

Cited By (3)

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