JPS6345875A - Multimode narrow band oscillation excimer laser - Google Patents

Multimode narrow band oscillation excimer laser

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JPS6345875A
JPS6345875A JP61189803A JP18980386A JPS6345875A JP S6345875 A JPS6345875 A JP S6345875A JP 61189803 A JP61189803 A JP 61189803A JP 18980386 A JP18980386 A JP 18980386A JP S6345875 A JPS6345875 A JP S6345875A
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excimer laser
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准一 藤本
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雅彦 小若
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Abstract

PURPOSE:To construct an excimer laser optimal for use as a source for a reduced projection exposure unit by a method wherein etalon specifications in the excimer laser are so defined as to satisfy time constant conditions for a desired optical area and resolution. CONSTITUTION:An air-gap etalon 3 is installed in the cavity of an excimer laser provided with a resonator built of a total reflection mirror 1 and emission mirror 2. This excimer laser, provided with an air-gap etalon 3 in its cavity, chooses a beam of a desired length, and oscillates, without a reduction in the number of transverse modes, a laser beam optimal for reduced projection exposure with a narrow spectrum line width, which is defined by the transmission characteristics of the etalon 3. The etalon 3 is so specified as to satisfied the formula (1) and oscillates an excimer laser beam carrying a resolution capability necessary for subjecting a resist to exposure as indicated by a reticle pattern. In the formula (1), alpha is the OTF required to subject a resist to exposure, Rlambda(u, v) the homogeneous OTF of an illuminating system and reduced projection lens, and Wlambda the weight at a wavelength lambda.

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) IJ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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multimode narrowband oscillation excimer laser, and particularly to an excimer laser used as an exposure light source in IJ lithography, which requires high resolution.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近フォ) IJ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 generates light in the ultraviolet region has been used as an exposure light source for IJ lithography.

このエキシマレーザについて、ラムダ・フィシツク社の
商品を例にとって説明する。第9図に示すようにこのイ
ンジェクシ曹ンロック方式のレーザは、全反射ミラー1
1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から構成されるオツシレータ部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。
This excimer laser will be explained using a product from Lambda Fischik as an example. As shown in Fig. 9, this injection lock type laser has a total reflection mirror 1.
1 and an output mirror 12, and an oscillator section 10 consisting of a dispersion prism 13, an aperture 14, 15, and an electrode 16 disposed within this resonator, and optically connected via mirrors 17 and 18. Mirror 21.
22 and an amplifier section 20 composed of electrodes 23.

このレーザにおいてオツシレータ部10は、分散プリズ
ム13で波長を分け、アIJ?−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。そしてと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 unit 10 separates the wavelengths using a dispersion prism 13, and divides the wavelengths into A, IJ, and IJ? The -chambers 14 and 15 function to narrow down the beam, thereby providing a laser beam with a narrow spectral linewidth and coherent beam characteristics. The laser light is injection-locked into the amplifier section 20 constituting the unstable resonator, forced to oscillate in cavity mode, and increases the power.

また、AT & Tが発表したレーザ(NIKKEIM
ICRODEVICES 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)/l/線幅が狭く、かつ多少の横そ−ド数を有
するレーザ発振を可能にしている。
In addition, the laser announced by AT&T (NIKKEIM
ICRODEVICES May 1986 issue 50-55
page) has a structure as shown in FIG. This laser has a narrow spectrum)/l/ line width by disposing a chamber 34 and two etalons 33 between the chamber 34 and the output mirror 32 in a resonator consisting of a total reflection mirror 31 and an output mirror 32. , and enables laser oscillation with a certain number of lateral bands.

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

インジスクシ1ンロツ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。
An excimer laser using an in-disc lock method can obtain laser light with high output and a narrow spectral linewidth, but at the same time it becomes a single mode (coherent light), so when it is used as a reduction projection light source, the specifications However, there was a problem in that high resolution could not be obtained due to the occurrence of errors.

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一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。
Furthermore, when an AT&T type laser is used for exposure using a normal illumination optical system, speckles still occur due to the insufficient number of transverse modes. Therefore, it is necessary to use a scan mirror type as an illumination optical system, which complicates the structure and control of the exposure apparatus. In addition, since the power of this type of laser is low, the exposure time is 25
It took seconds and lacked practicality.

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 multi-mode narrow-band oscillation excimer laser capable of oscillating a multi-mode, narrow-band, high-output laser beam suitable for reduction projection.

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明によ
れば、マルチモードでかつ狭帯域発振をさせるためにエ
タロンを備えたエキシマレーザにおりで、エタロンの仕
様が次式、 fAw、2R,(u −v )dλ≧αただし、αニレ
ジストをレチクルノ量ターン通りに感光させるために必
要なOTF Rλ(u、マ):照明系及び縮小投影レンズの単色光O
TF W、2=波長λにおけるウェイトで、 w、2=’r(λ)//、T(λ)dλT(λ):発振
レーザ光のノ々ワースベクトルで、T(λ);f(λ、
β)・、/7.E(k、・F、、、FSRk、λ)fc
λ、β):チャンパーとり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−F、に、FSRk、λ):に番目のエタロン
1個による光のノ4ワースベクトルの伝達関数Ftk:
各エタロンのトータルフィネスFSRk:各エタロンの
フリースベクトルレンジ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。
[Means and effects for solving the problem] According to the present invention, an excimer laser is provided with an etalon for multi-mode and narrow band oscillation, and the specifications of the etalon are as follows: fAw, 2R, (u − v) dλ≧α However, OTF required to expose the α-resist according to the reticle amount turn Rλ (u, ma): Monochromatic light O of the illumination system and reduction projection lens
TF W,2=weight at wavelength λ, w,2='r(λ) //, T(λ)dλT(λ): Norworth vector of oscillation laser light, T(λ); f(λ ,
β)・,/7. E(k, ・F, , FSRk, λ) fc
λ, β): Power spectrum of virtual spontaneous oscillation due to increase in threshold value due to the presence of an etalon between the chamber mirrors β: Threshold increase rate E (kk-F, to FSRk, λ) Transfer function Ftk of the four worth vector of light due to one etalon :
The total finesse FSRk of each etalon is set to satisfy the fleece vector range kk of each etalon: the finesse coefficient, and an excimer laser having the resolution necessary to expose the resist according to the reticle pattern 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X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 disposed within the cavity of an excimer laser equipped with a resonator consisting of a total reflection mirror 1 and an emission mirror 2. In this excimer laser, the air-gap etalon 3, which is a wavelength-selective It is possible to oscillate a laser beam suitable for reduction projection exposure with a narrow spectral linewidth determined by the transmission characteristics of No. 3.

なお、5,5′はウィンドであり、これらのウィンドに
よって密閉されたチャンパイ内には、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< (ArFで193nm、KrFで248 nm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。
Note that 5 and 5' are windows, and the chamber sealed by these windows is filled with, for example, a mixed gas of argon and fluorine, a mixed gas of krypton and fluorine, etc., and an excited state called an excimer is generated. Molecules formed by combining atoms in the ground state are used to emit laser light that has a short wavelength (193 nm for ArF and 248 nm for KrF, ultraviolet) and is essentially non-coherent.

第2図は、エタロン3をエキシマレーザのキャビテイ外
、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 disposed outside the excimer laser cavity, that is, toward the outside of the output mirror 2, and the other components are the same as in FIG. 1.

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 beam will be considered.

一般に、あるパワースペクトルf(λ)の光をあるエタ
ロン−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, transmitted light T(λ) when light with a certain power spectrum f(λ) is transmitted through a certain number of etalons is expressed by the following equation.

T(λ)=f(λ)/[1+(4/xすF、dn2((
(λ−x)/FSRX)) ・・・(1)ここでF、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
F、はエタロンのエアギヤラグ内の面精度によるフィネ
スFF1反射によるフィネスFR9平行度によるフィネ
スF、および入射光のビーム拡がりによるフィネスF、
とによって、で表わされる。また、FSRけエタロンの
フリースベクトルレンジで、このフリースベクトルレン
ジFSRは反射膜間の距離dとその間の屈折Innによ
って表わされる。
T(λ)=f(λ)/[1+(4/xF,dn2((
(λ-x)/FSRX)) ... (1) Here, F is the total finesse of the etalon, and this total finesse F is the finesse due to the surface precision in the air gear lug of the etalon FF1 The finesse due to reflection FR9 The finesse due to parallelism F, and the finesse F due to beam expansion of the incident light,
It is expressed by . Further, in the fleece vector range of the FSR etalon, this fleece vector range FSR is expressed by the distance d between the reflective films and the refraction Inn between them.

FSR= x” /2n d = x2/2d  (エアギaryプの場合n=1)た
だし、xFif(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” /2n d = x2/2d (n = 1 in the case of air gap) However, the center wavelength of xFif (λ) (248.35 nm in the case of KrF excimer laser) However, if this etalon is clogged inside the laser cavity, By placing it between the rear mirror and the chamber, the phenomenon of increasing the threshold of laser oscillation and the apparent finesse of the etalon occurs.

この理由は、 1)キャビ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) Since light repeats turns within the cavity, in the case of an internal etalon, the light passes through the etalon many times.

2)内部エタロンの場合キャピテイ内の光強度の高い波
長にノ4ワーが集中する。
2) In the case of an internal etalon, the light is concentrated at wavelengths with high light intensity within the cavity.

ためである。It's for a reason.

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。し九がって、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 rate of increase in these threshold values and finesse varies depending on the type of laser, the number of transverse modes, the etalon throughput, etc. Therefore, the case of a multimode narrowband oscillation excimer laser needs to be determined experimentally.

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f1n(
λ)#:を次式によって表わされる。
Now, if the increase in the threshold of the internal etalon (when an etalon is inserted between the rear mirror and the chamber) is β, then
Virtual power spectrum f1n (
λ)#: is expressed by the following equation.

f(λ、β)中(fout(λ)−β)/(1−β)・
・・・・・(3)ただし、10ut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) (fout(λ)-β)/(1-β)・
...(3) However, 10 ut is the laser spectrum when there is no 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) when one internal etalon exists between the rear mirror and the chamber can be expressed by the following equation by determining the finesse coefficient k.

T(λ)中f(λ、β)//C1+47πすkFtm”
(((λ−x)/FSR)7r) ] ・−・(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)//C1+47πskFtm”
(((λ-x)/FSR)7r) ] ・−・(4)n
The power spectrum T(λ) of laser light when there are etalons is expressed by the following equation.

T(λ)=f(λ、β)・II E(kk−F、に、F
SRk、λ)     ・・・(5)k−ま ただし、 E(kk−Ftk、FSRk、λ) = 1/C1+(4/π”)kk−F、、dn”(((
λ−X)/PSR)π)〕一般に、照明光学系及び縮小
投影レンズの白色OTF (optical tran
sfer functlon) Rw(u、v)は、白
色OTFの定義式から単色光OTFRλ(、、v)を波
長範囲で積分することで求まる。
T(λ)=f(λ,β)・II E(kk−F, ni, F
SRk, λ) ...(5)k-Ftk, FSRk, λ) = 1/C1+(4/π")kk-F,,dn"(((
λ-X)/PSR)π)] Generally, the white OTF (optical tran) of the illumination optical system and reduction projection lens
sfer functlon) Rw(u,v) can be found by integrating the monochromatic light OTFRλ(,,v) over the wavelength range from the definition formula of the white OTF.

RW(” −’ ) =/λWλ・Rλ(u 、v )
dλ    ・(6)ただし、 W、 = T(λ)//、T(λ)dλ      ・
・・(7)u、v:!2間周波数 この白色OTF〜(USっけ、レジストをレチクル14
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。
RW("-') =/λWλ・Rλ(u,v)
dλ ・(6) However, W, = T(λ) //, T(λ) dλ ・
...(7) u, v:! 2 frequency this white OTF ~ (US, resist reticle 14
It is necessary that the OTFα is at least the minimum required value for exposure through the turn.

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
RW(u,v)≧α・・・・・・(
8) Therefore, in the multimode obtained by equation (5).

か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OTFRy(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。
And so that the white OTFRy (u, v) obtained by substituting the narrow band oscillation laser light into equation (6) is equal to or larger than α,
A desired resolving power can be obtained by setting various conditions for the etalon to cause the laser beam to oscillate.

サテ、エアイヤツブエタロン3の仕様としてフリースベ
クトルレンジ0.308nm(エアギャップスペースを
100μml1c設定)、フィネス5、反射率90%(
反射膜としてはSIO□、 At20.、 ZrO2゜
HfO2,N*F等を用いる)、面精度2730以上(
λ=633nm)、平行度1730以上(λ=633n
m)、有効面積110X20nのものを用いた場合の第
1内、第2図に示すエキシマレーザの出力の実験例を示
す。
Sate, Air Yatsubu Etalon 3 specifications include fleece vector range 0.308 nm (air gap space set to 100 μml1c), finesse 5, reflectance 90% (
As the reflective film, SIO□, At20. , ZrO2゜HfO2, N*F, etc.), surface accuracy of 2730 or more (
λ=633nm), parallelism 1730 or more (λ=633n
An experimental example of the output of the excimer laser shown in FIG. 1 and FIG.

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
置し次第1図のいわゆる内部エタロンの場合の利得曲線
1とエタロンをキャビテイ外に配置した第2図のいわゆ
る外部エタロンの場合の利得曲線すを示す図であり、曲
?Qe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
lC&っている。
Figure 3 shows the gain curve 1 in the case of the so-called internal etalon shown in Figure 1, when the etalon is placed inside the cavity of the excimer laser, and the gain curve 1 in the case of the so-called external etalon, shown in Figure 2, in which the etalon is placed outside the cavity. Is it a figure or a song? Qe is a gain curve in the case of natural oscillation. According to experiments, the full width at half maximum of the internal etalon configuration and external etalon configuration is 0.00925 nm and 0.0616 nm, respectively.
It's lc&.

またエタロンのフィネスはそれぞれ33.3となってお
ジ、内部エタロンは外部エタロンにくらベフィネスが7
倍になっている。実験によるとフィネス係数には5〜7
となっ次。
Also, the finesse of the etalon is 33.3, and the finesse of the internal etalon is 7 compared to the external etalon.
It's doubled. According to experiments, the finesse coefficient has a value of 5 to 7.
Next.

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が、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。
Also, in Figure 3, in the case of the internal etalon, the side peaks that cause a decrease in resolution are reduced to about 1/10 compared to the case of the external etalon. This is thought to be due to the fact that this increases the loss relative to the gain and increases the threshold for laser oscillation.

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1
分光器によりKrFのエキシマレーザの自然発振のzJ
?ワースベクトルf。ut(λ)を測定した所、第4図
のようになった。
When the increase rate β of this threshold value was estimated from the decrease rate of the side peak, it was about 0.10 to 0.06. Also 1
zJ of spontaneous oscillation of KrF excimer laser by spectrometer
? Worth vector f. When ut(λ) was measured, the result was as shown in FIG.

この自然発振のパワースペクトルf。ut(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(クトル/ln(λ、β’) a (3
)式より次式で表わされる。
The power spectrum f of this spontaneous oscillation. The power of a hypothetical KrF excimer laser when using an internal etalon from ut(λ) (kutor/ln(λ, β') a (3
) is expressed as the following equation.

f(λ、β)中(10ut(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) (10ut (λ) - β) / (1 - β) where β = 0.06 to 0.10 For example, as shown in Figure 1, there is only one etalon between the rear mirror and the chamber. Spectral waveform T(λ) when equipped
is expressed by the following equation.

T(λ)*/ln(λ、β)−E(k−F、 、FSR
,λ)・・・・・・(8)ただし、β=0.06〜0.
10.に=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.に冨1第5図
のように外部エタロン2個の場合は、第6図のようにレ
ーザチャンバーとり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 * 
kl m k1千5〜7第7図のようにレーザチャンバ
ーとり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 、 k、=
5〜7.に鵞=1第8図のようにエタロンをn@配装し
た場合のレーザ光の・fワースベクトル波形T(λ)は
、(5)式で表わされる。
T(λ)*/ln(λ,β)−E(k−F, ,FSR
, λ)...(8) However, β=0.06 to 0.
10. =5~7 Also, as shown in Figure 2, external etalon 1
In the case of β=0. If there are two external etalons as shown in Figure 5, and two etalons between the laser chamber and the mirror as shown in Figure 6, in equation (9), β = 0.06 to 0. .10 *
kl m k1,5-7 As shown in Figure 7, if there is one etalon between the laser chamber and the mirror and one etalon outside, β = 0.06-0.10 in equation (9), k ,=
5-7. The f-Worth vector waveform T(λ) of the laser beam when n@ etalons are arranged as shown in FIG. 8 is expressed by equation (5).

ただし、β=0.06〜0.10 に、:エタロンがレーザチャンバーとリアミラの間にあ
る場合5〜7 エタロンがキャビテイ外にある場合1 となる。
However, β=0.06 to 0.10: 5 to 7 when the etalon is between the laser chamber and the rear mirror and 1 when the 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 spectral waveform obtained experimentally matched well.

次に露光波長248.35nmのエキシマレーザ用に単
色設計したレンズ累材合成石英からなる第1表(、)〜
(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)式を用いて計算し九
結果、所定の露光面積において、解像力0.51rnL
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 consists of synthetic quartz lens materials designed monochromatically for excimer lasers with an exposure wavelength of 248.35 nm.
For the reduction projection lens shown in (d), calculations were made using the spectral waveform of the experimental results and equations (6) and (7), and the result was that the resolution was 0.51rnL at the predetermined exposure area.
Examples of specifications of etalons with white OTFRW of 0.4 or more are shown in Tables 2 (a) to (d).

レンズ潟       R(I)         D
(I)(1)      345.6500     
 7.7000(2)      121.0600 
   10.8500(3)     −123,07
007,7000(4)      242゜0700
   105.5800(5)     −306,4
10014,0000(6)     −170,91
006,7800(7)      662.8500
    19.4000(8)     −214,8
400415,2100(9)      224.0
800      8.8000αd       4
05.3500     86.9800(+1)  
           212.7300      
     10.2000CIll       43
3.6000      1.7500(Is)   
    153.4500      9.500ON
’4−)       89.6600      6
.4200(I′5)      232.5900 
     8.0000(1/7)      409
.1000      6.9800”    −28
2,72008,5000項)     −274,7
2007,8700(J′?)        −99
.6300        28.2300(1)  
    −124.7700        80.8
300(−イノ           178.580
0           13.2800(μ)   
  −325,610032,2900c、i)   
   113.9100      9.2700(4
)     711.0600    59.9600
u’5)      1g9.1900     29
.0500(24リ      539.8200  
       4.8500?7)    −87.3
700      4.8300(9)  −713,
5200,0000αG        95.561
14    6.000000aη       IN
FINITY     17.5000000梯   
  −232,82731114,000000α9 
    401.67018   30.000000
@       INFINITY      18.
000000@       193.30636  
 24.455593(1)      178.64
39   17.0000(2)     −400,
8164,2000(3)      160.0g3
3   24.0000(4)       76.7
476   18.5000(5)     −105
,071621,0000(6)      194.
6593   76.5000(7)      IN
FINITY      23.5000(8)   
  −171,4472,2000(9)      
399.5347   32.0000α0    −
301.4124     .2000αυ     
195.3320   21.000002)    
−1183,7886,2000(13146,883
516,0000α4      830.5295 
   14.0000(151INFINITY   
    5.0000(lfD        74.
3100    14.5000αη    −185
,03365,0000[Fj      143.2
734   130.1956αI      301
9゜3042    14.0000(201−376
,4888,2000(財)      947.02
81    31.0000局    −310,65
45143,0000g3     658.8269
    23.5000(財)    −405,32
01,2000(至)      124.4284 
   28.5000に)   −1515,6514
,2000@      131.8725    2
0.5090@       296.6548   
  4.5000(イ)   −1309,55862
4,6766(7)      463.9672  
 20.50020力    2292.9016  
  24.000002      181.0752
     .000004     548.9339
8    26.168679第  2  表 (鳳) 実験に使用したエタロンの仕様範囲 反射率 50〜93チ 反射フィネス FR=4.4〜43.3面精度 λ/2
0〜λ/100 (633nm)面精度フィネス F、
=3.9〜19.5平行度 λ/20〜λ/100 (
633nm)平行度フィネス F、=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 20■φ以上 トータルフィネス#1Ft=1.5〜13.lの範囲で
ある。
Lens Lagoon R(I) D
(I) (1) 345.6500
7.7000 (2) 121.0600
10.8500 (3) -123,07
007,7000 (4) 242°0700
105.5800 (5) -306,4
10014,0000 (6) -170,91
006,7800 (7) 662.8500
19.4000 (8) -214,8
400415,2100(9) 224.0
800 8.8000αd 4
05.3500 86.9800 (+1)
212.7300
10.2000CIll 43
3.6000 1.7500 (Is)
153.4500 9.500ON
'4-) 89.6600 6
.. 4200 (I'5) 232.5900
8.0000 (1/7) 409
.. 1000 6.9800" -28
2,72008,5000 items) -274,7
2007,8700(J'?) -99
.. 6300 28.2300 (1)
-124.7700 80.8
300 (-Ino 178.580
0 13.2800 (μ)
-325,610032,2900c,i)
113.9100 9.2700 (4
) 711.0600 59.9600
u'5) 1g9.1900 29
.. 0500 (24ri 539.8200
4.8500?7) -87.3
700 4.8300(9) -713,
5200,0000αG 95.561
14 6.000000aη IN
FINITY 17.5 million ladders
-232,82731114,000000α9
401.67018 30.000000
@ INFINITY 18.
000000@193.30636
24.455593(1) 178.64
39 17.0000 (2) -400,
8164,2000 (3) 160.0g3
3 24.0000 (4) 76.7
476 18.5000 (5) -105
,071621,0000(6) 194.
6593 76.5000 (7) IN
FINITY 23.5000 (8)
-171,4472,2000 (9)
399.5347 32.0000α0 −
301.4124. 2000 αυ
195.3320 21.000002)
-1183,7886,2000 (13146,883
516,0000α4 830.5295
14.0000 (151INFINITY
5.0000 (lfD 74.
3100 14.5000αη −185
,03365,0000 [Fj 143.2
734 130.1956αI 301
9゜3042 14.0000 (201-376
,4888,2000 (Foundation) 947.02
81 31.0000 stations -310,65
45143,0000g3 658.8269
23.5000 (goods) -405,32
01,2000 (to) 124.4284
28.5000) -1515,6514
,2000@131.8725 2
0.5090 @ 296.6548
4.5000 (I) -1309,55862
4,6766 (7) 463.9672
20.50020 force 2292.9016
24.000002 181.0752
.. 000004 548.9339
8 26.168679 Table 2 (Otori) Specification range of etalon used in the experiment Reflectance 50~93cm Reflection finesse FR=4.4~43.3 Surface accuracy λ/2
0~λ/100 (633nm) Surface accuracy finesse F,
=3.9~19.5 Parallelism λ/20~λ/100 (
633nm) Parallelism finesse F, = 3.9 to 19.5
Angle between the laser optical axis and the etalon When the etalon is between the chamber and the exit mirror 0 to 2
.. 5゜When the etalon is in the position in front of the exit mirror
0~2.5° When the etalon is in the rear mirror and chamber 0.1~5° Finesse due to beam spread Fd
=2~500 Effective diameter 20■φ or more Total finesse #1Ft = 1.5~13. The range is 1.

エアギャップは50μm〜5000μmの範囲でありフ
リースベクトルレンジはFSR=0.0062〜0.6
2 nmの範囲である。
The air gap is in the range of 50 μm to 5000 μm and the fleece vector range is FSR = 0.0062 to 0.6
2 nm range.

第2表(a)〜(d)に示すようを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0.5pm程度の露光が可能である。
Exposure with a resolution of about 0.5 pm is possible if the laser light of an excimer laser equipped with an etalon having specifications as shown in Table 2 (a) to (d) is used as a light source.

また、レーザチャンバとり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 has also been found that the laser output can be dramatically increased by arranging an etalon between the laser chamber and the mirror.

さらに、本実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。
Furthermore, when we tested the coherence of actual laser oscillations, we found almost no coherence.

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
2m程度でスペックルが発生する。
However, when a pinhole is made in the cavity and an interference test is performed by adjusting the pinhole diameter, speckles occur when the pinhole diameter is about 2 m.

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、2舅程度以上必要である。
For this reason, the effective diameter of the slit and etalon in the cavity must be about 2 diameters or more.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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%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 explained above, according to the present invention, the desired exposure area and resolution can be obtained by determining the specifications of the etalon provided in the excimer laser so as to satisfy the following equation (%).

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念ために、レー
ザは非常にコン/IPクトとなりかつ露光時間が数百m
3程度となる。また、露光装置の照明光学系としてスキ
ャンミラ一方式を必要とせず、通常のインテグレータ方
式の露光が可能となる。
Furthermore, despite the narrow oscillation linewidth, it is possible to oscillate a laser with high output and a large number of transverse modes.
It will be about 3. Further, a scan mirror type is not required as the illumination optical system of the exposure apparatus, and exposure using a normal integrator type 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 construct an excimer laser that is optimal for use as a light source for a reduction projection exposure apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation 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Alワースベクトルを示すグラ
フ、第9図2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′・
・・ウィンド。 第1図 第2図 第5図 第6図 第7図 第8図
1, 2, and 5 to 8 are schematic configuration diagrams showing an excimer laser equipped with an air gap etalon, and FIG. 3 shows a gain curve when the etalon is placed inside or outside the cavity. FIG. 4 is a graph showing the Al Worth vector of spontaneous oscillation of a KrF excimer laser, and FIGS. 9 and 10 are conceptual diagrams showing configuration examples of conventional excimer lasers. 1... Total reflection mirror, 2... Outgoing mirror, 3...
Air gap etalon, 4...chamber, 5,5'.
...wind. Figure 1 Figure 2 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 マルチモードでかつ狭帯域発振をさせるためにエタロン
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、 ∫_λW_λR_λ(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 R_λ(u、v):照明系及び縮小投影レンズの単色光
OTF W_λ:波長λにおけるウェイトで、 W_λ=T(λ)/∫_λT(λ)dλ T(λ):発振レーザ光のパワースペクトルで、▲数式
、化学式、表等があります▼ 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(k_k・F_t_k、FSR_k、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 F_t_k:各エタロンのトータルフィネスFSR_k
:各エタロンのフリースペクトルレンジk_k: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。
[Claims] In an excimer laser equipped with an etalon for multi-mode and narrowband oscillation, the specification of the etalon is as follows: ∫_λW_λR_λ(u,v)dλ≧α where α: resist pattern OTF required for normal exposure R_λ(u,v): Monochromatic light OTF of illumination system and reduction projection lens W_λ: Weight at wavelength λ, W_λ=T(λ)/∫_λT(λ)dλ T(λ ): Power spectrum of the oscillated laser beam, ▲ includes mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ f (λ, β): Virtual spontaneous oscillation due to increased threshold due to the presence of an etalon between the chamber and rear mirror. Power spectrum β: Threshold increase rate E (k_k・F_t_k, FSR_k, λ): Transfer function of optical power spectrum due to one k-th etalon F_t_k: Total finesse FSR_k of each etalon
: Free spectral range of each etalon k_k : A multi-mode narrow band oscillation excimer laser characterized by being set to satisfy the finesse coefficient.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58138918U (en) * 1982-03-12 1983-09-19 中興化成工業株式会社 Support device for cleaning lenses, etc.
JPH06152005A (en) * 1992-11-13 1994-05-31 Komatsu Ltd Laser system
EP0742492A1 (en) * 1995-05-09 1996-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure method and apparatus and device manufacturing method
US6424666B1 (en) 1999-06-23 2002-07-23 Lambda Physik Ag Line-narrowing module for high power laser
US6646713B2 (en) 1998-02-12 2003-11-11 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus and device manufacturing method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58138918U (en) * 1982-03-12 1983-09-19 中興化成工業株式会社 Support device for cleaning lenses, etc.
JPH0112246Y2 (en) * 1982-03-12 1989-04-11
JPH06152005A (en) * 1992-11-13 1994-05-31 Komatsu Ltd Laser system
EP0742492A1 (en) * 1995-05-09 1996-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure method and apparatus and device manufacturing method
EP1452921A1 (en) * 1995-05-09 2004-09-01 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure method and apparatus and device manufacturing method
US6646713B2 (en) 1998-02-12 2003-11-11 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus and device manufacturing method
US6424666B1 (en) 1999-06-23 2002-07-23 Lambda Physik Ag Line-narrowing module for high power laser
US6560254B2 (en) 1999-06-23 2003-05-06 Lambda Physik Ag Line-narrowing module for high power laser

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JPH0834327B2 (en) 1996-03-29

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