JPS6386588A - 狭帯域発振エキシマレ−ザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高分解能投影露光用の光源として使用する狭帯
域発振エキシマレーザに関する。

〔従来の技術） 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。

このようなエキシマレーザには、第１０図に示すような
インジェクションロック方式のレーザがある。図におい
て、インジェクションロック方式のレーザは、全反則ミ
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（またはエタロン）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。

このレーザにおいてオツシレータ部１０は、分散プリズ
ム（またはエタロン）１３て波長を分け、アパーチャ１
４．１５でビームを絞る作用をなし、これによって、ス
ペク１〜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れる。イしてこのシグナル
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、ギヤビティモードで強制発振される。

また第１１図に示すような構成の１キシマレーザもある
。図において、レーザは全反射ミラー２５と出射ミラー
２６とからなる共振器を備え、この共振器内にチャンバ
２７と２個のエタロン２８．２９を配置している。かか
るエキシマレーザにｄ５いて、レーザ光はエタロン２８
．２９によって波長選択され、スペクトル線幅が狭いも
のとなって発振される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし上記第１０図のような構成をもつ１キシマレーザ
では、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、同時に横モード数が減少し、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
発生して高い解像度を得ることができないという問題点
かあった。また上記第１１図のようなエキシマレーザで
も同様に横モード数が減少しているためやはりスペック
ルが発生する。そのため照明光学系にスキャンミラ一方
式を用いる必要があり、露光装置の構造および制御を複
雑にしている。

本発明は上記実情に名みなされたもので、レーザ光の横
モード数を減少さゼることなく、大出力でかつスペクト
ル線幅の狭い縮小投影に適した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。

（問題点を解決するための手段Ｊ５よび作用）本発明で
は、球面レンズ、ブリスム又はシリンドリカルレンズの
うち少なくとも一絹から構成され、エタロンに入射する
レーザ光束を絞るコリメークをキャビティ内に配置する
ことにより、前記エタロンの有効径を最大限利用できる
ようにエタロンを透過するレーザ光束のビーム径を調整
することができる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図乃至第９図の図面にもとづいて
詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るエキシマレーザの一実施例を示
す概略構成図である。このエキシマレーザは、全反射ミ
ラー３１と出射ミラー３２とからなる共振器を備えたＩ
Ａ−シマレーザのキャビティ内にエタロン３３を配置し
、更に１組のレンズから構成されたコリメータ３４を配
置している。なお］コリメータ４を構成するレンズには
誘電体多層膜コートが施されている。

チャンバ３５は、ウィンド３６．３７によって密閉され
、このチャンバ３５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等が充填されて
いる。

かかるエキシマレーザは、波長が短＜（ＡｒＦで１９３
ｎｍ、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。また、この
レーザ光は、キャビティ内に配置されたエタロン３によ
って波長選択され、線幅が狭いものとなる。

次に、上記コリメータ３４の作用について説明する。

コリメータ３４は、第２図に示すように１組の凸レンズ
３４ａおよび凹レンズ３４ｂから構成されており、球面
レンズ３４ａから３４ｂに向かうレーザ光の光束を、エ
タロン３３の有効径内を透過する程度の細さのビームに
絞ってエタロン３３に入射させる。

これにより、コリメータ３４側および全反則ミラー３１
側からエタロン３３に入射するレーザ光は、ビーム径が
小さくなり、エタロン３３の有効径内のみを透過するよ
うになる。すなわち、エタロン３３の有効径のみがレー
ザ光の波長選択のために使用されるため、横コード数を
減少させることなく線幅を効率よく狭くすることができ
る。

なお、コリメータ３４は、第２図に示すように凸レンズ
３４ａおよび凹レンズ３４ｂから構成されているが、第
３図に示すように２枚の凸レンズ４４ａ、４４ｂから構
成してもよい。

ところで上記のような狭帯域発振エキシマレーザでは、
エタロンを透過するビームの形状は、通常縦方向と横方
向の大きさの比が１：２になっている。したがって上記
１タロン３３の有効径を最大限利用する揚台に（よ、ビ
ームの横方向の縮小率を縦方向に比べ２（ｇ桿庶になる
ようにコリメータを構成し、ビームの形状を正方形にす
ればよい。

第４図は、シリンドリカルレンズを用いた場合のコリメ
ータの一実施例で、第２図に示した球面レンズ３４ａ、
３４ｂとビームの横方向のみを絞るシリンドリカルレン
ズ３５ａ、３５ｂによって構成される。このシリンドリ
カルレンズ３５ａは、凸レンズからなり、シリンドリカ
ルレンズ３５ｂは凹レンズから構成されており、球面レ
ンズ３４ａ、３４ｂによって絞られたレーザ光は、上記
シリンドリカルレンスシリ３５ａ、３５ｂでビームの横
方向のみが縦方向に対し２倍の縮小率で絞られ、エタロ
ン３３の有効径内を透過覆る細さのビームになる。

これにより］タロン３３に入射するレーザ光は、第５図
に示すようにビーム径が小さい正方形の形状ａになり、
１タロン３３の最大有効径３３ａを透過することが可能
になる。

なおコリメータは、第４図に示す球面レンズ３４ａ、３
４ｂに替えて、ビームの縦方向を絞るシリンドリカルレ
ンズを用いても構成が可能となる。この場合レンズ形状
は凸と凸または凹と凸いずれの組み合せでもかまわない
。また第６図に示すように、正面Ａが凸状に、背面Ｂが
凹状に形成されるシリンドリカルレンズを２枚用いて］
リメータを構成することもできる。この場合の一実施例
を第７図に示す。図においてシリンドリカルレンズ３７
ａに対しシリンドリカルレンズ３７ｂは、光軸１−を中
心に９０度回転した形で配置されており、ビームは縦方
向に対し横方向が２倍の縮小率で絞られ、正方形の形状
のビームとなってエタロンに入射される。

第８図は、プリズムを２枚用いてコリメータを構成する
実施例である。図において、ブリズＩ＼３８ａと３８ｂ
は、光軸に対し互いに垂直に配置されている。プリズム
３８ａは、入射するレーザ光の縦方向のビーム径を調整
し、プリズム３８ｂは横方向のビーム径を調整するもの
であり、ビームの横方向の縮小率は縦方向に対し２倍の
縮小率になるように構成されている。

これによりエタロンに入射するレーザ光は、ビーム径が
小さい正方形の形状になり、エタロンの最大有効径を透
過することが可能になる。

なお、上記レーザ光の光路の折れ曲りをなくすために複
数のプリズムを配置することも可能である。また本実施
例では、コリメータを構成するレンズとチャンバを別体
にして説明したが、第９図に示すように、］リメー夕を
構成するレンズ３９ａ、３９ｂの一方のレンズ３９ａを
チャンバ４０に設けられるウィンドと兼用さゼるように
することもできる。図において、４１は全反射ミラー、
４２は出射ミラー、４３はエタロン、４４はウィンドで
ある。

したがって本発明では、レーザ光の光束をコリメータに
よりその横モード数を減少させることなく、正方形に絞
ることができるので、コリメータを使用しない場合に比
べて露光に使用可能なレーザのビーム領域が２倍程度増
加する。このことは、レーザの出力が２倍程度増加する
ことを意味する。

またレーザのビーム領域を正方形にすることによりエタ
ロンの中央部分のみの使用が可能となり、エタロンの有
効径を小さくすることができるため、エタロンの面精度
、平行度等のｖｉ度が軽減でき、製作が容易となり安価
となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、コリメータをキャ
ビティ内に配置し、エタロンに入射するレーザ光束をそ
の横モード数を減少さゼることなく絞ることかできるの
で、出力が大きくなり、かつスペクトル線幅を効率よく
狭くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本弁明に係る狭帯域発振エキシマレーザの一実
施例を示す概略構成図、第２図、第３図は第１図のコリ
メータに球面レンズを用いた場合の実施例を示す図、第
４図、第７図はコリメータにシリンドリカルレンズを用
いた揚台の他の実施例を示す図、第５図はエタロンの最
大有効径とビー１＼形状の関係を示す図、第６図はシリ
ンドリ力ルレンスの一例を示す図、第８図はコリメータ
にプリズムを用いた場合の他の実施例を示づ図、第９図
は本発明に係る狭帯域発振エキシマレーザの他の実施例
を示す概略構成図、第１０図、第１１図は従来のエキシ
マレーザの構成図である。 ３１．４１・・・全反射ミラー、３２．４２・・・出射
ミラー、３３．４３・・・エタロン、３４・・・コリメ
ータ、３４ａ、３４ｂ・・・球面レンズ、３５．４０・
・・チャンバ、３６，３７．４４・・・ウィンド、３５
ａ。 ３５ｂ、３７ａ、３７ｂ・・・シリンドリカルレンス゛
、３８ａ、３８ｂ・・・プリズム ３６．３７−−−亡フイ）ド ３５ａ、３５ｂ−一−シ１ルＰＩＱＬ’レンス゛第６図
　　　　　第７図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャビティ内にエタロンを配置したエキシマレー
   ザにおいて、球面レンズ、プリズム又はシリンドリカル
   レンズのうち少なくとも一組から構成され、前記エタロ
   ンに入射するレーザ光束を絞るコリメータを前記キャビ
   ティ内に配置したことを特徴とする狭帯域発振エキシマ
   レーザ。
2. （２）前記コリメータを構成するレンズの一方をエキシ
   マレーザのチャンバに設けられるウインドと兼用させた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の狭帯
   域発振エキシマレーザ。