KR20010092364A - 불화아르곤 엑시머 레이저 장치, 불화크립톤 엑시머레이저 장치 및 불소 레이저 장치 - Google Patents

불화아르곤 엑시머 레이저 장치, 불화크립톤 엑시머레이저 장치 및 불소 레이저 장치 Download PDF

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다다아키후미
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다나카 아키히로
가부시키가이샤 우시오소고기쥬츠 겐큐쇼
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
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Abstract

본 발명은 펄스폭의 반치 전폭이 20ns 이상이고, 펄스의 지속시간이 50ns 이상이며, 스펙트럼폭의 반치 전폭이 0.35pm 이하로 가능한 ArF 엑시머 레이저 장치 및 종래의 것보다 롱 펄스화가 가능한 KrF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치를 제공하는 것으로서, 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서, 레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크(pl)와 후반 피크(p2)로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크(pl)의 피크치를 P1, 후반 피크(p2)의 피크치를 P2로 하고, (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)×100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 ArF 엑시머 레이저 장치.

Description

불화아르곤 엑시머 레이저 장치, 불화크립톤 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치{ArF excimer laser apparatus, KrF excimer laser apparatus and F2 laser apparatus}
본 발명은 자외선을 방출하는 가스 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 ArF 엑시머 레이저 장치, KrF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치에 있어서, 레이저 발진 펄스폭이 긴 레이저 동작을 행하는 가스 레이저 장치에 관한 것이다.
반도체 집적회로가 미세화, 고집적화됨에 따라 그 제조용 투영노광 장치에 있어서의 해상력의 향상이 요청되고 있다. 이때문에, 노광용 광원으로부터 방출되는 노광광의 단파장화가 진행되고 있고, 현재, 반도체 노광용 광원으로서 수은 램프로부터 방출되는 광의 파장이 짧은 KrF 엑시머 레이저 장치가 이용되고, 또한, 차세대 반도체 노광용 광원으로서, ArF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치 등의 자외선을 방출하는 가스 레이저 장치가 유력하다.
상기 가스 레이저 장치에서는 불소(F2)가스, 크립톤(Kr) 가스 및 버퍼 가스로서의 네온(Ne) 등의 희가스로 이루어지는 혼합 가스 혹은 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서는, 불소(F2) 가스, 아르곤(Ar)가스 및 버퍼 가스로서의 네온(Ne) 등의 희가스로 이루어지는 혼합 가스 혹은 불소 레이저 장치에 있어서는, 불소(F2) 가스 및 버퍼 가스로서 헬륨(He) 등의 희가스로 이루어지는 혼합 가스인 레이저 가스가수백 kPa로 봉입된 레이저 챔버의 내부에서 방전을 발생시킴으로써, 레이저 매질인 레이저 가스가 여기된다.
그런데, ArF 엑시머 레이저 장치는 중심 발진파장이 193.3nm이고, 현재 노광용 광원으로서 사용되고 있는 KrF 엑시머 레이저 장치의 중심 발진 파장 248nm보다 짧다. 이 때문에, 스테퍼 등의 노광장치의 투영 렌즈계에 사용되는 질산재인 석영에 주는 손상이 KrF 엑시머 레이저 장치를 사용한 경우와 비교해 커 렌즈계의 수명이 짧아진다는 문제가 있다.
석영의 손상으로는 2광자 흡수에 의한 컬러 센터의 형성과 콤팩션(굴절율 상승)이 있다. 전자는 투과율의 감소, 후자는 렌즈계의 분해능의 감소로서 나타난다. 이러한 영향은 레이저 펄스폭을 길게함으로써(롱 펄스화) 회피가능하다. 또한, 이 롱 펄스화는 이하의 점에서도 요청된다.
투영 노광장치에 있어서, 회로 패턴 등이 실시된 마스크상이 투영 렌즈를 통하여 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 등의 워크에 투영되는 투영상의 해상도(R)와 초점 심도(DOF)는 다음식으로 표시된다.
R= k1·λ/NA …(1)
DOF= k2·λ/ (NA)2…(2)
여기서, k1, k2는 레지스트의 특성 등을 반영하는 계수, λ는 노광용 광원으로부터 방출되는 노광광 파장, NA는 개구수이다.
해상도(R)를 향상시키기 위해, (1)식에서 명백한 바와같이, 노광광 파장의단파장화, 고 NA화가 진행되고 있지만, 그 만큼, (2)식이 표시하는 대로 초점 심도(DOF)가 작아진다. 이 때문에, 색수차의 영향이 커지므로, 노광광의 스펙트럼 선폭을 보다 좁게 할 필요가 있다. 즉, 노광용 광원으로서 사용되는 상기한 가스 레이저 장치로부터 방출되는 레이저광의 스펙트럼 선폭의 협대화가 더욱 요청된다.
여기서, Proc. SPIE Vol. 3679. (1999) 1030∼1037에는 레이저 펄스폭이 길어지면, 또한 그에 따라, 레이저광의 스펙트럼 선폭이 좁아지는 것이 기재되어 있고, 실제, 본 발명자 등의 실험에서도 이는 증명되었다. 즉, 해상도(R)를 향상시키기 위해서는, 레이저광의 스펙트럼 선폭의 협대화가 더욱 요청되고, 이를 위해서는 레이저 펄스폭의 롱 펄스화가 필요해진다.
이러한 배경에서, 본 출원인은 일본국 특개평 11-362688호에서 롱 펄스화의 수단으로서, 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서, 자기 펄스 압축회로로부터 피킹 콘덴서를 통하여 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류와, 자기 펄스 압축회로 최종단의 피킹 콘덴서 충전용의 콘덴서로부터 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 2차전류의 진동주기를 1차전류의 진동주기보다 길게 설정하여, 2차전류가 중첩된 1차전류의 극성이 반전되는 방전 진동 전류파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속하는 적어도 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성하는 것을 제안했다.
그런데, 레이저 펄스 출력파형의 반치 전폭(FWHM)(시간적인 레이저 형상의반치 전폭. 이하, 간단히 펄스폭(FWHM)이라 한다.)이 30ns 이상으로 되는 레이저 펄스 파형으로서 Proc. SPIE Vol. 3679. (1999) 1050∼1057의 공지예가 있다.
일반적으로, 펄스폭(FWHM)을 길게 하면, 광 공진기중의 라운드 트립수(광 공진기중에서의 레이저광의 왕복 회수)가 증가하고, 스펙트럼폭은 좁아진다.
또한, Proc. SPIE Vo1. 3679. (1999) 1030∼1037에는 동일 펄스폭에 있어서, 펄스 후반부의 강도를 상대적으로 크게 함으로써 스펙트럼폭이 더욱 좁아지는 것이 기재되어 있다. 이 문헌에서는 불소농도 변화에 따른 레이저 펄스 파형형상의 변화와 스펙트럼폭의 관계를 기재하고 있다(단, FWHM이 20ns대의 파형에서).
상기 롱 펄스화와는 별도로 0.4pm 이하로 협대역화하는 방법으로서, 에타론 커플러를 광 공진기에 이용하는 것이 일본국 특개평 11-8431호에서 제안되어 있다.
또한, 불소 레이저 장치의 펄스폭(FWHM)은 12ns 이하의 것이 공지이다.
그러나, Proc. SPIE Vol. 3679. (l999) 1030∼1037에 개시된 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서는 펄스폭(FWHM)이 20ns대이고, 선폭을 0.4pm 이하로 하기 위해서는 발진효율이 저하한다. 또한, 불소 농도를 작게 하면 출력이 저하되므로, 불소농도에 의해 롱 펄스를 협대역화하는데 한계가 있다.
또한, 일본국 특개평 11-843l호와 같이, 에타론 커플러를 사용하면, 중심파장의 제어가 곤란하게 되는 등의 기술장벽이 높다.
본 발명은 종래 기술의 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 본 출원인에 의해 제안한 롱 펄스화의 수단에 레이저 펄스 파형형상을 변화시키는수법을 도입하고, 펄스폭의 반치 전폭이 20ns 이상이고, 펄스의 지속시간이 50 ns이상이며, 스펙트럼폭의 반치 전폭이 0.35pm 이하로 가능한 노광용 ArF 엑시머 레이저 장치 및 상기 수법의 도입에 의해 종래보다 롱 펄스화되는 KrF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 ArF 엑시머 레이저 장치의 원리를 설명하기 위한 파형도,
도2는 본 발명을 적용하는 ArF 엑시머 레이저 장치의 구성예를 도시하는 도면,
도3은 본 발명에 의거하는 일례의 여기회로를 도시하는 회로도,
도4는 하나의 구체예에 있어서의 ArF 엑시머 레이저 장치로부터 얻어진 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형을 도시하는 도면,
도5는 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형의 발진초기에 시간경과에 따른 발진 레이저광의 스펙트럼폭의 변화를 조사한 결과를 나타내는 도면,
도6은 본 발명에 의한 일예의 ArF 엑시머 레이저 장치로부터 얻어진 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형을 도시하는 도면,
도7은 본 발명에 의한 별도예의 ArF 엑시머 레이저 장치로부터 얻어진 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형을 도시하는 도면,
도8은 비교예의 ArF 엑시머 레이저 장치로부터 얻어진 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형을 도시하는 도면,
도9는 펄스 후반부의 비율에 대한 스펙트럼폭을 플롯한 도면,
도10은 펄스 후반부 비율의 Cp/C2 의존성의 실제 측정결과를 도시하는 도면,
도11은 펄스 후반부 비율의 Ar 농도 의존성의 실제 측정결과를 나타내는 도면,
도l2는 펄스 후반부 비율의 전체 가스압 의존성의 실제 측정결과를 나타내는 도면,
도13은 펄스 후반부 비율의 출력거울 반사율 의존성의 실제 측정결과를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 레이저 챔버 2 : 방전 전극
3 : 고전압 펄스 발생장치 4 : 팬
5 : 협대역화 모듈 6 : 출력 거울
7 : 빔 샘플러 8 : 파형 검출수단
9 : 펄스폭 산출수단 10 : 코로나 예비 전리부
1l : 코로나 예비전리 제1전극 l2 : 유전체 튜브
13 : 코로나 예비전리 제2전극
SL0 : 고체 스위치 보호용 자기 스위치
SL1 : 제l의 자기 스위치 SL2 : 제2의 자기 스위치
HV : 고전압 전원 L1 : 인덕턴스
SW : 고체 스위치 CO : 주 콘덴서
C1 : 제l의 콘덴서 C2 : 제2의 콘덴서
Cp : 피킹 콘덴서 Cc : 예비전리용 콘덴서
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ArF 엑시머 레이저 장치는 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서,
레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고, (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)× 100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
이 경우에, 상기 자기 펄스 압축회로에서 상기 피킹 콘덴서를 통하여 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류와, 상기 자기 펄스 압축회로의 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서로부터 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 상기 2차전류의 진동주기를 상기 1차전류의 진동주기의 3배에서 6배로 설정하고, 상기 2차전류가 중첩된 상기 1차전류의 극성이 반전하는 방전 진동 전류파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속하는 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 펄스 출력파형의 반치 전폭은 20ns 이상이고, 상기 출력 레이저 펄스의 지속시간이 50ns 이상인 것이 바람직하다.
또한, 공진기중의 라운드 트립 회수가 5회 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 자기 펄스 압축회로는 반도체 스위치와 적어도 1단 이상의 콘덴서 및 자기 스위치로 이루어지는 자기 펄스 압축부를 구비하고, 상기 피킹 콘덴서의 용량(Cp)과 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용의 콘덴서 용량(Cn)과의 비(Cp/Cn)가 0.75 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 챔버내의 Ar 분압이 3% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 챔버내의 전체 가스압이 3.5기압 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 방전전극의 전극간 거리가 17mm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 챔버내에 배치된 광 공진기의 출력 거울의 반사율이 50% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 이상에서, 보다 구체적으로, 상기 자기 펄스 압축회로는 반도체 스위치와 적어도 1단 이상의 콘덴서 및 자기 스위치로 이루어지는 자기 펄스 압축부를 구비하고, 상기 피킹 콘덴서와 상기 주 방전전극이 형성하는 회로 루프 인덕턴스가 4∼8nH, 상기 레이저 챔버내의 전체 가스압이 2.5∼3.7기압이고, 이 중의 불소 분압이 0.1% 이하이며, 또한, 상기 주 방전전극에 인가되는 전압의 브레이크다운이 발생하기 까지의 상승 시간이 30∼80ns일 때, 상기 피킹 콘덴서의 용량(Cp)과, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서의 용량(Cn)이 0.45<Cp/Cn<0.75의 관계에 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피킹 콘덴서의 용량(Cp)은 10nF 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 불소 레이저 장치는 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 불소 레이저 장치에 있어서, 레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두 개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고, (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)× 100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
이 경우에, 상기 자기 펄스 압축회로에서 상기 피킹 콘덴서를 통하여 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류와, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서에서 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 상기 2차전류의 진동주기를 상기 1차전류 진동주기의 3배에서 6배로 설정하고, 상기 2차전류가 중첩된 상기 1차전류의 극성이 반전하는 방전진동 전류 파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속되는 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진 동작을 행하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 KrF 엑시머 레이저 장치는 자기 펄스 압축회로 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 불소 레이저 장치에 있어서, 레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고, (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)×100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
이 경우에, 상기 자기 펄스 압축회로에서 상기 피킹 콘덴서를 통하여 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류와, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서로부터 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 상기 2차전류의 진동주기를 상기 l차전류 진동주기의 3배에서 6배로 설정하고, 상기 2차전류가 중첩된 상기 1차전류의 극성이 반전하는 방전진동 전류파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속하는 2개의 반주기에 의해 l펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는 레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고, (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)×100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상이므로, 롱 펄스화된 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서, 스펙트럼폭의 반치 전폭이 0.35pm 이하로 협대역화된 노광용의 것을 실현할 수 있다. 또한, KrF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치에 있어서는 종래의 것보다 롱 펄스화가 가능해진다.
<발명의 실시형태>
이하, 본 발명의 원리와 그 실시예에 관해 도면에 의거하여 설명한다.
우선, 본 출원인에 의한 일본국 특원평 11-362688호에서 제안한 롱 펄스화 수단의 내용을 결론에 한정하여 설명한다. 상세한 것은 일본국 특원평 11-362688호 참조.
그 원리로는 롱 펄스화 회로의 구체적인 동작으로서, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서로부터 방전공간에 흐르는 1차 전류의 상승을 빠르게, 또한, 피크치를 높게 하고, 또한, 그 주기를 짧게 하여, 방전을 안정 지속하기 쉽게함과 동시에, 피킹 콘덴서로부터 방전공간에 흐르는 1차전류의 제2주기에, 자기 펄스 압축회로의 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서에 잔류해 있는 전하(방전까지 피킹 콘덴서에 이행되지 않고 남은 분)를 합쳐 흐르도록 함으로써, 1차전류 극성이 반전하는 1 펄스의 방전진동 전류파형의 시작 반주기와, 또한, 그에 연속하는 적어도 2개의 반주기에 의해 레이저 발진동작을 하도록 하는 것이다.
이 상태의 개념도를 도l에 도시한다. 피킹 콘덴서로부터 흐르는 1차전류의 상승이 빠르고, 피크치가 높으며, 그 주기가 짧아지도록 회로정수를 정함으로써(구체적인 회로구성, 회로정수는 후술한다.), 방전을 안정되게 지속되기 쉽게 한다.
한편, 방전개시 시에, 자기 펄스 압축회로의 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서(최종단 콘덴서)에 전하가 잔류하도록 회로정수를 정하고(구체적인 회로구성, 회로정수는 후술한다.), 그 잔류전하가 방전공간에 흐르는 2차전류의 주기를 1차전류의 주기보다 길게(예컨대 3배이상 6배이하) 설정한다.
그리고, 방전전극간에 흐르는 전류를 이 1차전류와 2차전류가 중첩된 것으로 하고, 도l과 같이, 중첩된 전류의 극성이 반전하는 진동전류 파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속하는 적어도 2개의 반주기에 의해 l펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 한다.
보충적으로 설명하면, 도1과 같이 중첩된 진동전류의 제l 반주기와 제3 반주기는 동일 극성이고, 전류가 중첩하여 강도가 커지며, 그 동안에 방전공간에 주입되는 에너지는 2차전류가 없는 종래의 경우에 비교해 커져 발진 에너지도 커진다. 그러나, 진동전류의 제2 반주기에서 전류치는 반대로 작아지므로, 주입되는 에너지는 적어지지만, 그 동안도 제l 반주기에 연속해서 방전공간내에서 극성은 반전되지만 방전이 지속되어 효율적으로 에너지가 주입되므로, 레이저 발진동작은 제l 반주기에서 제2 반주기, 그리고 제3 반주기로 지속시킬 수 있다.
이와 같이, 자기 펄스 압축회로로부터 피킹 콘덴서를 통하여 방전전극 에너지를 주입하는 1차전류와, 자기 펄스 압축회로의 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서로부터 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 2차전류의 진동주기를 1차전류의 진동주기보다 길게 설정하고, 2차전류가 중첩된 1차전류의 극성이 반전하는 방전진동 전류 파형의 시작 반주기와, 또한 이에 연속되는 적어도 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성함으로써, Tis≥40ns로 롱 펄스화가 가능하게 되고, 선폭이 0.5 pm(반치)보다 좁게 되어, 해상도가 향상되고, 또한, 그 롱 펄스화에 의해 피크광 강도가 저하됨으로써, 석영 재료의 손상을 경감시킬 수 있다.
여기서, 펄스폭 Tis는 다음식(3)으로 정의되는 것이다.
Tis= (∫T(t) dt)2/∫(T(t))2dt …(3)
여기서, T(t)는 시간적인 레이저 형상이다.
도2는 후에 기술의 본 발명의 노광용 ArF 엑시머 레이저 장치의 구성예를 도시하는 도면이고, 도면 중, 1은 레이저 챔버이며, 양단에 윈도우부가 구비되고, 불소 가스, 아르곤 가스 및 버퍼 가스(예컨대 네온 가스)로 이루어지는 혼합 가스인 레이저 가스가 봉입되어 있다.
레이저 챔버(1)의 내부에는 소정 간격만큼 떨어져 대향한 한쌍의 방전 전극(2, 2)이 형성되고, 고전압 펄스 발생장치(3)에서 고전압 펄스를 인가하여 방전 전극(2, 2)사이에 방전을 발생시킴으로써, 레이저 매질인 레이저 가스가 여기된다. 레이저 챔버(1)내에 설치된 버퍼(4)에 의해 레이저 가스는 레이저 챔버(l) 내부를 순환한다.
이 레이저 가스 순환에 의해, 방전 전극(2)간의 레이저 가스는 방전발생후, 다음 방전이 발생하기 전에 새로운 가스로 치환되므로, 다음 방전은 안정된 방전으로 된다.
본 발명자 등은 레이저 챔버(1)의 레이저 가스 순환구조, 팬(4)의 형상 등의 개량을 행하여, 반복 주파수 2kHz 이상을 실현했다.
레이저 챔버(1)의 한쪽 단부측에는 레이저광의 스펙트럼폭을 협대역화하기위한 협대역화 광학계를 가지는 협대역화 모듈(5)이 형성된다. 협대역화 모듈(5)은 예컨대, l개 이상의 프리즘으로 이루어지는 빔 직경 확대 광학계와 리트로 배치의 반사형 회절 격자로 구성된다. 레이저 챔버(1)의 다른쪽 단부측에는 출력거울(6)이 구비되고, 이 출력거울(6)과 협대역화 모듈(5)에 설치된 협대역화 광학계에 의해 레이저 공진기가 구성된다.
출력거울(6)에서 방출된 ArF 엑시머 레이저광의 일부는 빔 샘플러(7)에 의해 출력되고, 레이저광의 시간적 파형을 검출하는 파형 검출수단(8)에 인도된다. 파형 검출수단(8), 예컨대, 포토 다이오드 또는 광전자 증배관을 광전 변환수단으로서 구비하고 있다. 파형 검출수단(8)으로 얻어진 파형 데이터는 펄스폭 산출수단(9)으로 보내진다. 펄스폭 산출수단(9)은 받아들인 펄스폭 데이터에 의거하여 식(3)에 따라 레이저 펄스폭 Tis를 산출한다.
이러한 ArF 엑시머 레이저 장치의 주 방전전극(2, 2) 사이에 도3에 도시하는 것과 같은 여기회로에 의해 주방전 전압이 인가되고, 또한, 코로나 예비 전리부(10)의 전극(11)과 (13) 사이에 예비전리용 콘덴서(Cc)를 통하여 예비방전 전압이 인가된다. 또한, 이 예에서, 코로나 예비전리부(l0)는 예컨대 제1 전극(11)이 고순도 알루미나 세라믹스 등의 유전체 물질제의 한쪽이 개방된 튜브(12)내에 원주상 전극을 삽입하여 구성되고, 제2 전극(13)이 직사각형 판상체 전극으로 구성되며, 제2 전극(13)의 판상체는 그 1개의 직선상 에지 근방에서 굴곡되어 있고, 그 에지에서 제1전극(11)의 유전체 튜브(12)의 외면에 평행으로 선접촉하여 이루어지고, 그 접촉위치가 주 방전전극(2, 2)간의 레이저 여기공간을 예상할 수 있는 위치의 한쪽 주 방전 전극(2)에 근접하여 배치되는 것이다.
도3의 여기회로는 가포화 리액터로 이루어지는 3개의 자기 스위치(SLO, SL1, SL2)를 이용한 2단의 자기 펄스 압축회로로 이루어진다. 자기 스위치(SLO)는 고체 스위치(SW) 보호용이고, 제1 자기 스위치(SL1)와 제2 자기 스위치(SL2)에 의해 2단의 자기 펄스 압축회로를 구성하고 있다.
도3에 따라 회로의 구성과 동작을 이하에 설명한다. 우선, 고전압 전원(HV)의 전압이 소정값으로 조정되고, 자기 스위치(SL0), 인덕턴스(L1)를 통하여 주 콘덴서(C0)가 충전된다. 이 때, 고체 스위치(SW)는 오프로 되어 있다. 주 콘덴서(C0)의 충전이 완료되고, 고체 스위치(SW)가 온으로 되었을 때, 고체 스위치(SW) 양단에 걸리는 전압이 자기 스위치(SL0)의 양단에 걸리도록 옮겨지고, 고체 스위치(SW)를 보호한다. 자기 스위치(SL0)의 양단에 걸리는 주 콘덴서(C0)의 충전 전압(V0)의 시간 적분치가 자기 스위치(SL0)의 특성으로 결정되는 한계치에 도달하면, 자기 스위치(SL0)가 포화하여 자기 스위치로 들어가고, 주 콘덴서(C0), 자기 스위치(SL0), 고체 스위치(SW), 콘덴서(C1)의 루프에 전류가 흘러, 주 콘덴서(CO)에 축적된 전하가 이행되어 콘덴서(C1)에 충전된다.
이 후, 콘덴서(C1)의 전압(V1)의 시간 적분치가 자기 스위치(SLl)의 특성으로 결정되는 한계치에 도달하면, 자기 스위치(SLl)가 포화하여 자기 스위치로 들어가고, 콘덴서(Cl), 콘덴서(C2), 자기 스위치(SL2)의 루프에 전류가 흘러, 콘덴서(C1)에 축적된 전하가 이행되어 콘덴서(C2)로 충전된다.
또한, 이 후, 콘덴서(C2)의 전압(V2) 시간 적분치가 자기 스위치(SL2)의 특성으로 결정되는 한계치에 도달하면, 자기 스위치(SL2)가 포화되어 자기 스위치가 들어가고, 콘덴서(C2), 피킹 콘덴서(Cp), 자기 스위치(SL2)의 루프에 전류가 흘러, 콘덴서(C2)에 축적된 전하가 이행되어 피킹 콘덴서(Cp)가 충전된다.
도3의 설명에서 명백한 바와같이, 예비전리를 위한 코로나 방전은 유전체 튜브(12)와 제2전극(13)이 접촉하고 있는 부분을 기점으로 하여 유전체 튜브(12)의 외주면에 발생하는데, 도3의 피킹 콘덴서(Cp)의 충전이 진행됨에 따라, 그 전압(V3)이 상승하고, V3가 소정 전압이 되면, 코로나 예비 전리부의 유전체 튜브(12)표면에 코로나 방전이 발생한다. 이 코로나 방전에 의해 유전체 튜브(l2)의 표면에 자외선이 발생하고, 주 방전전극(2, 2)간의 레이저 매질인 레이저 가스가 예비전리된다.
피킹 콘덴서(Cp)의 충전이 더욱 진행됨에 따라, 피킹 콘덴서(Cp)의 전압(V3)이 상승하고, 이 전압(V3)이 어느 값(브레이크다운 전압)(Vb)에 도달하면, 주 방전 전극(2, 2)간의 레이저 가스가 절연파괴되어 주방전이 개시되고, 이 주방전에 의해 레이저 매질이 여기되어, 레이저광이 발생된다.
이 후, 주방전에 의해 피킹 콘덴서(Cp)의 전압이 급속히 저하하고, 이윽고 충전개시전의 상태로 되돌아간다.
이러한 방전동작이 고체 스위치(SW)의 스위칭 동작에 의해 반복하여 행해짐으로써, 소정의 반복 주파수에서의 펄스 레이저 발진이 행해진다.
여기서, 자기 스위치(SL1, SL2) 및 콘덴서(C1, C2)로 구성되는 각 단의 용량이행형 회로의 인덕턴스를 후단으로 감에 따라 작아지도록 설정함으로써, 각 단을 흐르는 전류 펄스의 펄스폭이 순차 좁아지는 펄스 압축 동작이 행해지고, 주 방전전극(2, 2)간에 단(短)펄스의 강한 방전이 실현된다.
그런데, 반도체 노광용 광원으로서의 ArF 엑시머 레이저 장치의 경우, 주 방전전극(2, 2)간의 간격은 14∼18mm정도, 길이는 550∼750mm 정도일 필요가 있다.
그리고, 상기 원리의 롱 펄스화를 위해서는 피킹 콘덴서(Cp)의 용량은 l0nF 미만으로 할 필요가 있다.
그리고, 주 방전전극(2, 2)에 인가되는 전압의 브레이크다운이 발생하기 까지의 상승 시간은 30∼80ns의 범위에 있는 것이 중요하다. 여기서, 브레이크다운 전압(Vb)까지의 상승 시간의 정의는, 주 방전전극(2, 2)간에 인가되는 전압(V3)의 최초 1/2주기의 상승부의 가장 급준하게 되는 부분을 직선에 근사하게 하고, 그 직선이 전압 0의 직선과 교차하는 점에서 브레이크다운 전압(Vb)에 도달하는 점까지의 시간이다.
또한, 도3의 여기회로의 피킹 콘덴서(Cp)와 주 방전전극(2, 2)이 형성하는 루프(방전전류 회로)중의 부유 인덕턴스는 가능한한 작게하면 되는데, 실제상 4∼8nH 정도보다 작게 할 수 없다.
또한, ArF에서는 Ar＋ F2＋ Ne로 이루어지는 2.5∼3.7 기압의 레이저 가스를 이용하는 경우에, 레이저 가스의 전체압에 대한 불소 분압을 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, Cn을 자기 펄스 압축회로 최종단의 콘덴서(도3의 경우는 콘덴서(C2))의 용량으로 하면, Cp와 Cn의 비가 0.45<Cp/Cn<0.75의 범위에 있는 것이 필요하다.
또한, 예비 전리 콘덴서 용량(Cc)은 Cp의 5% 이하가 바람직하다.
또한, 광 공진기의 출력거울(6)의 반사율을 50% 이상으로 높게 하는 것이 바람직하다.
또한, 라운드 트립수(광 공진기중에서의 레이저광의 왕복 회수)를 6이상으로 하는 것이 바람직하다.
이렇게 하여, 일본국 특원평 11-362688호에서는, 반복 주파수 2kHz 이상, 식(3)에서 정의되는 레이저 펄스폭(Tis)이 40ns 이상, 레이저 펄스폭(FWHM) 20ns 이상이고, 지속시간(레이저 펄스 발진의 최초부터 최후까지의 시간: 도4) 50ns 이상의 고반복 롱 펄스화의 협대역 ArF 엑시머 레이저 장치를 실현하고 있다.
또한, 본 발명의 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서는, 상기 일본국 특원평 11-362688호의 롱 펄스화 수단을 전제로 하여, 스펙트럼 선폭을 한층 협대역화하는 것이다.
이하, 도l∼도3에 관한 설명을 전제로 하여 설명한다. 상기한 바와같이, 도1의 중첩된 진동전류의 제l 반주기와 제3 반주기는 동일한 극성이고, 전류가 중첩하여 강도가 커지고, 그 동안에 방전공간에 주입되는 에너지는 2차전류가 없는 종래의 경우에 비교해 커지고, 발진 에너지도 커진다. 그러나, 진동전류의 제2 반주기에서는 전류치는 반대로 작아지므로, 주입되는 에너지는 적어진다. 이때문에, 일본국 특원평 11-362688호의 원리에 의한 ArF 엑시머 레이저장치로부터 발진되는 레이저 펄스의 출력파형은 실제상, 도4에 도시하는 바와같이 전반 피크(p1)와 후반 피크(p2)로 이루어지는 두개의 산형상의 파형으로 되고, 이 전반 피크(p1)는 도l의 중첩된 진동 전류의 제1 반주기에 대응하고, 후반 피크(p2)는 제3 반주기에 대응하며, 그 사이의 패인곳이 진동전류의 제2 반주기에 대응한다. 또한, 이 두 개의 큰 피크(p1, p2)의 파형에 중첩하고 있는 작은 주기의 작은 파형(립플)의 피크(pr)는 라운드 트립에 대응하는 출력파형 피크이고, 그 라운드 트립에 대응하는 출력파형 피크(pr)의 간격 시간은 공진기 길이의 2배를 광속으로 나눈 것이 된다.
그런데, 이러한 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형에 있어서, 그 파형의 발진초기에서 시간경과에 따른 발진 레이저광의 스펙트럼폭(FWFlM)의 변화를 조사한 결과를 도5에 도시한다. 이 도면에서 명백한 바와같이 레이저 펄스 파형의 시간경과에 따라 스펙트럼폭은 좁아진다. 이는 한개의 펄스중에서 초기에 발진하는 레이저광의 스펙트럼폭은 비교적 넓고, 시간이 지남에 따라 좁아지는 것을 의미한다. 이와같이 스펙트럼폭이 시간의 경과와 함께 감소하는 것은 발진 레이저광의 공진기중의 라운드 트립수가 시간과 함께 증가하기 때문으로, 원리적으로 합리적으로 설명할 수 있다.
도5의 관계는 도6, 도7, 도8과 같이 두개의 산형상의 파형이 변화해도 변하지 않고, 대략 시간에만 의존하는 것이 실험적으로 명백하다.
이 결과에서, 두개의 산형상의 레이저 펄스 파형에 있어서, 1개의 펄스의 평균 스펙트럼폭(FWHM)은 후반 피크(p2)의 면적 비율이 전반 피크(p1)의 면적에 비해높을수록 좁아지는 것이 예상된다. 반도체 노광용 광원으로서의 ArF 엑시머 레이저 장치의 경우, 이 1펄스의 평균 스펙트럼폭(FWHM)이 좁으면 좁을수록, 노광 광학계의 색수차의 영향이 작아지므로, 이 1펄스의 평균 스펙트럼폭(FWHM)을 가능한한 좁게 하는 것이 바람직하다.
두개의 산형상 레이저 펄스 파형의 전반 피크(p1)의 면적과 후반 피크(p2)의 면적의 비를 나타내는 파라미터로서, 도4에 도시하는 바와같이, 전반 피크(p1)의 높이(피크치)를 P1, 후반 피크(p2)의 높이(피크치)를 P2로 하고, 후반 피크(p2)의 전반 피크(p1)에 대한 비율을 이하의 식으로 정의한다.
(펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2) ×100(%) …(4)
두개의 산형상 레이저 펄스의 출력파형을 도6, 도7, 도8과 같이 변화시키고, (펄스 후반부의 비율)에 대한 스펙트럼폭을 플롯하면, 도9와 같은 관계가 된다. 여기서, 엄밀하게는 펄스 후반부의 비율은 피크치의 비 P2/ (P1+ P2)가 아니라, 면적의 비로 표시되어야 하는데, 상기의 방전 전극사이에 흐르는 전류를 1차전류와 2차전류를 중첩시킨 진동전류를 흐르게 하여 얻어지는 레이저 펄스의 경우는 상기의 식(4)에 근사하다.
도9의 결과에서 ArF 엑시머 레이저 장치에서의 레이저 펄스의 출력파형의 평균 스펙트럼폭(FWHM)을 반도체 노광장치로 요청되는 0.35pm 이하로 하는데는, (펄스 후반부의 비율)을 50% 이상으로 하는 것이 필요한 것을 알 수 있고, 나아가 평균 스펙트럼폭(FWHM)을 0.3pm 이하로 하기 위해서는 (펄스 후반부의 비율)을 70%이상으로 하는 것이 필요한 것을 알 수 있다.
또한, 다음 식(5)로 정의되는 라운드 트립수가 많으면 많을수록, 공진의 효과가 발휘되어 스펙트럼폭(FWHM)은 좁아지지만, 통상의 노광용 ArF 엑시머 레이저 장치의 경우, 공진기 길이는 1.2∼1.5m로 설정되므로, 라운드 트립수의 하한은 5회 이상으로 되고, 그보다 많은 수로 설정되는 것이 바람직하다.
(라운드 트립수) = (펄스 지속 시간)/{2 ×(공진기 길이)/c} …(5)
그런데, 두개의 산형상 레이저 펄스의 식(4)로 정의되는 (펄스 후반부의 비율)을 증가시키기 위해서는, 자기 펄스 압축회로에서 피킹 콘덴서를 통하여 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류에 의한 레이저 발진 비율을 상대적으로 감소시키도록 하면 된다. 이를 위해 변화시키는 파라미터로는 Cp/Cn, Ar 농도, 레이저 가스의 전체압, 주 방전전극(2, 2)간의 간격, 광 공진기의 출력거울(6)의 반사율을 들 수 있다. 이하, 순서대로 설명한다.
Cp/Cn의 값은 1차전류에 직접 관계되므로, Cp의 값을 작게 하면 1차전류가 상대적으로 감소하기 때문에, Cp/Cn이 감소하면 (펄스 후반부의 비율)이 증가한다. 도10에 Ar농도 3%, 전체 가스압 3.5 기압의 Cp/C2 의존성의 실제 측정결과를 나타낸다. 이 측정결과에서 (펄스 후반부의 비율)을 50% 이상으로 하기 위해서는 Cp/Cn은 0.75 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
Ar 농도에 관해서는 Ar 가스 농도가 감소하면 엑시머의 생성량이 감소하므로, 상승 영역에서의 발진이 상대적으로 감소하고, (펄스 후반부의 비율)이 증가한다. 도11에 Cp : 9nF, C2 : 12nF, 전체 가스압 3.5 기압의 Ar 농도 의존성의 실제측정결과를 나타낸다. 이 측정결과에서 (펄스 후반부의 비율)을 50% 이상으로 하기 위해서는, Ar 농도는 3% 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
레이저 가스 전체압에 관해서는 전체 가스압이 낮아지면 방전 개시 전압이 낮아지므로, 1차 전류가 상대적으로 감소한다. 이때문에, 전체 가스압이 감소하면(펄스 후반부의 비율)이 증가한다. 도12에 Cp : 9nF, C2 : 12nF, Ar 농도 3%의 전체 가스압 의존성의 실제 측정결과를 나타낸다. 이 측정결과에서 (펄스 후반부의 비율)을 50% 이상으로 하기 위해서는 전체 가스압은 3.5 기압 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
주 방전 전극(2, 2)간의 간격에 관해서는 이 간격을 d, 전체 가스압을 P로 한 경우, d·P가 동일한 경우에 방전 개시전압도 대략 같아지므로, 주 방전전극(2, 2)간의 간격이 좁아지면, 방전 개시전압이 낮아지고, 1차전류가 상대적으로 감소한다. 이때문에, 주 방전전극(2, 2)간의 간격이 감소하면 (펄스 후반부의 비율)이 증가한다. 구체적으로는 일본국 특원평 11-362688호의 롱 펄스화에 의거하는 14∼18mm의 범위내에서 17mm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 광 공진기의 출력거울(6)의 반사율에 관해서는 그 반사율이 증가하면 공진기중에 고이는 비율이 상대적으로 높아지고, (펄스 후반부의 비율)이 증가한다. 도13에 Cp : 9nF, C2 : 12nF, Ar농도 3%, 전체 가스압 3.5 기압의 출력거울 반사율 의존성의 실제 측정결과를 나타낸다. 이 측정결과로부터, (펄스 후반부의 비율)을 50% 이상으로 하기 위해서는, 출력거울 반사율은 50% 이상인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이상의 Cp/Cn, Ar 농도, 레이저 가스의 전체압, 주 방전전극(2, 2)간의 간격, 광 공진기의 출력거울(6)의 반사율 조건중 어느 하나 이상을 선택하여 이용함으로써, (펄스 후반부의 비율)을 50% 이상으로 할 수 있다.
이러한 식견에 의거한 실제 레이저 펄스 파형을 도6, 도7, 도8에 도시한다. 이들 예에 있어서는 Cp/C2만을 변화시키고, (펄스 후반부의 비율)을 변화시킨다. 어느쪽도 Ar농도 : 3%, 전체 가스압 : 3.5기압, 주 방전전극(2, 2)간의 간격 : 16mm, 출력거울(6)의 반사율 : 60%, 불소농도(분압) : 0.085%이고, 레이저 펄스 지속시간 : 70ns, 레이저 펄스 출력파형의 반치폭(FWHM) : 40ns 이지만, 도6의 경우는 Cp/C2= 8nF/l2nF= 0.67이고, (펄스 후반부의 비율)이 62%이며, 스펙트럼폭(FWHM)이 0.31pm이고, 도7의 경우는 Cp/C2= 9nF/12nF= 0.75이고, (펄스 후반부의 비율)이 50%이며, 스펙트럼폭(FWHM)이 0.35pm이고, 도8의 경우는 Cp/C2= 10nF/12nF=0.83이고, (펄스 후반부의 비율)이 39%이며, 스펙트럼폭(FWHM)이 0.36pm으로, 상기 수치한정의 의미가 실증된다.
이상은 ArF 엑시머 레이저 장치에 관해 설명했는데, 상기 기본원리는 불소(F2) 가스 및 버퍼 가스로서 헬륨(He) 등의 희가스로 이루어지는 혼합 가스를 레이저 가스로 하고, 동일하게 방전 여기하는 불소 레이저 장치나 불소(F2)가스, 크립톤(Kr) 가스 및 버퍼 가스로서의 네온(Nc) 등의 희가스로 이루어지는 혼합 가스를 레이저 가스로 하고, 동일하게 방전 여기하는 KrF 엑시머 레이저 장치에도 적용할 수 있는 것은 명백하다.
이상, 본 발명의 ArF 엑시머 레이저 장치, 불소 레이저 장치 및 KrF 엑시머 레이저 장치를 그 원리와 실시예에 따라 설명했는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능하다.
이상의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명의 노광용 ArF 엑시머 레이저 장치, KrF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치에 의하면, 레이저 펄스의 출력 파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고,
(펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2) ×100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상이므로, 롱 펄스화된 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서, 스펙트럼폭의 반치 전폭이 0.35pm 이하로 협대역화된 노광용의 것을 실현할 수 있다. 또한, KrF 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치에 있어서는 종래의 것보다 롱 펄스화가 가능해진다.

Claims (15)

  1. 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 ArF 엑시머 레이저 장치에 있어서,
    레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두 개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고,
    (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)× 100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기 펄스 압축회로에서 상기 피킹 콘덴서를 통하여 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 1차 전류와, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용의 콘덴서에서 상기 방전 전극에 에너지를 주입하는 2차 전류를 중첩시키고, 또한, 상기 2차 전류의 진동 주기를 상기 1차 전류 진동 주기의 3배에서 6배로 설정하고,
    상기 2차전류가 중첩된 상기 1차전류의 극성이 반전하는 방전 진동 전류파형 시작의 반주기와, 또한 그에 연속하는 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레이저 펄스의 출력파형의 반치 전폭이 20ns 이상이고, 상기 출력 레이저 펄스의 지속시간이 50ns 이상인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  4. 제1항에 있어서, 공진기중의 라운드 트립 회수가 5회 이상인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자기 펄스 압축회로는 반도체 스위치와 적어도 l단 이상의 콘덴서 및 자기 스위치로 이루어지는 자기 펄스 압축부를 구비하고,
    상기 피킹 콘덴서의 용량(Cp)과 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서의 용량(Cn)과의 비(Cp/Cn)가 0.75 이하인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 레이저 챔버내의 Ar 분압이 3% 이하인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 레이저 챔버내의 전체 가스압이 3.5 기압 이하인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방전전극의 전극간 거리가 l7mm 이하인 것을 특징으로하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 레이저 챔버내에 배치된 광 공진기의 출력 거울의 반사율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 자기 펄스 압축회로는 반도체 스위치와 적어도 1단 이상의 콘덴서 및 자기 스위치로 이루어지는 자기 펄스 압축부를 구비하고,
    상기 피킹 콘덴서와 상기 주 방전전극이 형성하는 회로 루프의 인덕턴스가 4∼8nH, 상기 레이저 챔버내의 전체 가스압이 2.5∼3.7 기압이고, 이 중의 불소 분압이 0.1% 이하이며, 또한, 상기 주 방전전극에 인가되는 전압의 브레이크 다운이 발생하기 까지의 상승 시간이 30∼80ns일 때,
    상기 피킹 콘덴서의 용량(Cp)과, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서의 용량(Cn)이 0.45<Cp/Cn<0.75의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 피킹 콘덴서의 용량(Cp)은 10nF 미만인 것을 특징으로 하는 ArF 엑시머 레이저 장치.
  12. 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 불소 레이저 장치에 있어서,
    레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고,
    (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)× 100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 불소 레이저 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 자기 펄스 압축회로로부터 상기 피킹 콘덴서를 통하여 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류와, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서로부터 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 상기 2차전류의 진동주기를 상기 1차전류 진동주기의 3배에서 6배로 설정하고,
    상기 2차전류가 중첩된 상기 1차전류의 극성이 반전하는 방전 진동전류 파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속되는 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 불소 레이저 장치.
  14. 자기 펄스 압축회로의 출력단에 접속되고, 레이저 챔버내에 배치된 한쌍의 레이저 방전전극과 그 한쌍의 레이저 방전전극과 병렬로 접속된 피킹 콘덴서를 가지는 KrF 엑시머 레이저 장치에 있어서,
    레이저 펄스의 출력파형이 전반 피크와 후반 피크로 이루어지는 두개의 산형상 파형이고, 전반 피크의 피크치를 P1, 후반 피크의 피크치를 P2로 하고,
    (펄스 후반부의 비율)= P2/(P1+ P2)×100(%)로 할 때, (펄스 후반부의 비율)이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 KrF 엑시머 레이저 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 자기 펄스 압축회로에서 상기 피킹 콘덴서를 통하여 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 1차전류와, 상기 자기 펄스 압축회로 최종단의 상기 피킹 콘덴서 충전용 콘덴서로부터 상기 방전전극에 에너지를 주입하는 2차전류를 중첩시키고, 또한, 상기 2차전류의 진동주기를 상기 1차전류 진동주기의 3배에서 6배로 설정하고,
    상기 2차전류가 중첩한 상기 1차전류의 극성이 반전하는 방전 진동 전류파형의 시작 반주기와, 또한 그에 연속되는 2개의 반주기에 의해 1펄스의 레이저 발진동작을 행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 KrF 엑시머 레이저 장치.
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