WO1990014704A1 - Laser excimer a oscillation a bande etroite - Google Patents

Description

明 細 書 狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ 技 術 分 野

こ の発明 は狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ に 関 し 、 特 に 縮小投影露光装置 の光源 に 採用 し て好適 な も の で あ o

背 景 技 術

半導体装置製造用 の 縮小投影露光装置 （以下 ス テ ッ パ 一 と い う ） の 光源 と し て エ キ シ マ レ ー ザの 禾 lj用 が 注 目 さ れて い る 。 こ れ は エ キ シ マ レ 一 ザの波長が短い

( K r F レ ー ザの波長 は約 2 4 8 . 4 n m ) こ と 力、 ら 光 露光の 限界を 0 . 5 t m 以下 に 延 ばせ る 可能性が あ る こ と 、 同 じ 解像度 な ら 従来用 い て い た 水銀 ラ ン プ の g 線 や i 線 に 比較 し て焦点深度が深 い こ と 、 レ ン ズ の 開 口数 （ N A ) が小 さ く てすみ 、 露光領域を大 き く で き る こ と 、 大 き な パ ワ ー 力《得 ら れ る こ と 等 の 多 く の 優れ た 利点が期待で き る 力、 ら で あ る 。

と こ ろ で、 ス テ ッ パ ー の光源 と し て利用 さ れ る ェ キ シ マ レ 一 ザ と し て は線幅 3 p m 以下 の狭帯化が要求 さ れ、 し か も 大 き な 出力 パ ワ ー が要求 さ れ る 。

エ キ シ マ レ ー ザの 狭帯域化の 技術 と し て は従来 ィ ン ジ ヱ ン ク シ ョ ン ロ ッ ク 方式 と 呼 ばれ る も の 力 あ る 。 こ の イ ン ジ ェ ン ク シ ョ ン ロ ッ ク 方式 は 、 オ シ レ ー 夕 段 の キ ヤ ビテ ィ 内に彼：¾選択素子 （ェ 夕 π ン ♦ 回折格子 ♦ プ リ ズム等） を配置 し、 ピ ン ホ一ルに よ つ て空間モ ー ドを制限 し て単 ~~ "モ ー ド発振 さ せ、 こ の レ一ザ光を增 幅段に よ っ て注入同期す る の方式に よ る と 比較的 大 き な 出力パ ヮ一が得 ら れ る が ス シ ョ ッ 卜 力《あ つ た り 、 ΠΙ ツ キ ン グ効率を 1 0 0 % と す る こ と が困難で あ っ た り 、 スぺ ク ト ル純度が悪 く な る と い う 欠点があ る _σ ま た、 こ の方式の場合そ の 出力先は コ ヒ ー レ ン ス 性が高 く 、 こ れを縮小露光 の光源に用 い た場合は ス ぺ ッ ク ノレ · ノヽ⁰ 夕一 ンが発生す る o 一般に ス ペ ッ ク ノレ • ハ。 夕 ー ン の発生は レ ー ザ光に 含ま れ る 空間横モ ー ド の数に依存す る と考え ら れて い る o すな わ ち 、 レ 一 ザ 光に 含ま れる 空間横モ ー ドの数が少な い と ス ぺ ッ ク ノレ • パ 夕一 ンが発生 し易 く な 、 並に空間モ一 ドの数が 多 く な る と ス ペ ッ ク ル · パ 夕 一 ン は発生 し に く く な る こ と が知 ら れてい る ο 上■ ¾b し た 4 ン ジ 二 ク ン 3 ン ロ ッ ク 方式は本質的に は空間横モ一 ドの数を著 し く 減 らす こ と に よ っ て狭帯域化を行 う 技術であ り 、 ス ぺ ッ ク ノレ • パ 夕 ー ン の発生が大 き な 問題 と な る た め縮小投影露 光装置 に は採用で き な い。

ェ キ シ マ レ一ザの狭帯域化の技術 と し て他に有望な も の は波長選択素子であ る ェ ヤ ー ギ ヤ ッ プエ タ 口 ン を 用 い た も の が ¾) ο こ の ェ ァ — ギ ヤ ッ プエ タ ロ ン を用 い た従来技術 と し ては A T & T ベル研究所に よ る ェ キ シ マ レ一ザの フ ロ ン 一 と レ ー ザチ ヤ ン ノく と の 間 に エ ア ー ギ ャ ッ プエ タ ロ ン を配置 し 、 エ キ シ マ レ ー ザ の 狭帯域化 を 図 ろ う と す る 技術が提案 さ れて い る 。 し 力、 し 、 こ の方式 は ス ペ ク ト ル線幅 を あ ま り 狭 く で き ず かつ 、 エ ア ー ギ ャ ッ プエ タ ロ ン 揷人 に よ る ノ、。 ヮ 一 ロ ス が大 き い と い う 問題があ り 、 更 に 空間横モ ー ド の 数 も あ ま り 多 く す る こ と 力 で き な い と い う 欠点力 あ る 。 ま た エ ア ー ギ ヤ ッ プェ 夕 口 ン は耐久性 に 間題力《 あ る 。

そ こ で、 比較的耐久性 に 優れ た グ レ ー テ ィ ン グ を波 長選択素子 と し て採用 し て構成 し た エ キ シ マ レ ー ザが 提案 さ れて い る 。 し 力、 し な 力 ら 、 こ の グ レ ー テ ィ ン グ を用 い た 従来の 装置 は グ レ ー テ ィ ン グの利用 の 仕方 に 問題が あ り 効率 よ く 狭帯域 化で き な い と い う 問題が あ つ T：。

こ の よ う に 従来の エ キ シ マ レ ー ザ は狭帯域化、 出 力 パ ワ ー 、 空間横モ ー ド の 数、 耐久性の い ずれか の 点 に お い て 問題があ り 、 こ れを そ の ま ま ス テ ッ パ ー の 光源 と し て用 い る こ と は で き な 力、 つ た 。

そ こ で こ の発明 は 、 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを採用 し 、 し か も 効率 よ く 狭帯域化で き る 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 。

発 明 の 開 示

こ の発明 の 狭帯域発振 エ キ シ マ レ ザ に お い て は グ レ ー テ ィ ン グを、 そ の 線 引方向力 レ ザの放電方向 と 略垂直 に な る よ う に 配置す る 。 ま た ダ レ 一 テ ィ ン グに照射 さ れる 光 ビー ム を拡大す る ビー ム エ キ ス ノ、' ン ダを用 い る 場合 は、 こ の ビ ー ム ェ キ ス パ ン ダ も そ の ビー ム拡大方向が レ ー ザの放電方向 と 略垂直に な る よ う に配置す る 。

更に光共振器内 に ア パー チ ャ を配置す る 場合は こ の アパー チ ャ を レ ー ザの放電方向 に長い形状にす る 。 更に光共振器の フ ロ ン ト ミ ラ ー を シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー を用 い て構成 し 、 こ の場合、 シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ 一 の機械軸を レ ー ザの放電方向 と一致 （平行） さ せ る エキ シ マ レ 一 ザは そ の ビー ム広力《 り 角 力 レ ー ザの放 電方向 に垂直な方向 よ り も レ ー ザの放電方向の方が大 き い。 そ こ で、 グ レ ー テ ィ ン グの線引方向 を レ ー ザの 放電方向 と 略垂直にす る こ と に よ り 効率 よ く 狭帯域化 す る こ と 力 で き る 。

ま た ビー ム エキ ス パ ン ダの ビー ム拡大方向 を レ ー ザ の放電方向 と 略垂直 にす る こ と に よ つ て も 狭帯域化の 効率は向上す る 。

更に光共振器内 に配置 さ れた アパー チ ャ の形状を レ 一ザの放電方向 に長い形状にす る こ と に よ つ て狭帯域 化の効率は向上す る 。

更に、 光共振器の フ ロ ン ト ミ ラ ー を シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ ー 力、 ら 構成 し 、 こ の シ リ ン ドルカ ノレ ミ ラ ー の機械 拳由を レ ー ザの放電方向 と一致 さ せ る こ と に よ つ て更に 狭帯域化の効率は向上す る 。 図面の簡単な説明

第 1 図 （a) , (b) は リ ト ロ ー配置を と る こ の発明 の 一実施例を示す側面図お よ び平面図、

第 2 図 （a) , (b) は斜入射配置を と る こ の発明 の他の 実施例を示す側面図お よ び平面図、

第 3 図 （a)，（b) は プ リ ズム に よ る ビー ム エ キ ス パ ン ダを用 い た リ ト ロ ー配置を と る こ の発明 の他の実施例 を示す側面図お よ び平面図、

第 4 図 （ a ) , ( b ) は シ リ ン ド リ カ ル レ ン ズ に よ る ビ ー ム エキ ス パ ン ダを用 い た リ ト ロ 一 配置を と る こ の発明 の他の実施例を示す側面図お よ び平面図、

第 5 図 （a) . (b) は プ リ ズム に よ る ビ ー ム エ キ ス ノヽ。 ン ダを用 い た斜入射配置を と る こ の発明 の他の実施例を 示す側面図お よ び平面図、

第 6 図 （ a ) , ( b ) は シ リ ン ド リ 力 ノレ レ ン ズ に よ る ビ ー ム エキ ス パ ン ダを用 い た斜入射配置を と る こ の発明 の 他の実施例を示す側面図お よ び平面図、

第 7 図 （a) , (b) は ア パー チ ャ を揷入 し た こ の発明 の 他の実施例を示す側面図お よ び平面図、

第 8 図 は第 7 図 に示す実施例を フ ロ ン ト ミ ラ ー方向 力、 ら 見た 図、

第 9 図 はェ シ エ ー ル グ レ ー テ ィ ン グ の 一例を示す図、 第 1 0 図 （a)，（b) は フ ロ ン ト ミ ラ ー と し て シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ ー を用 い た こ の発明 の他の実施例を示す側 面図お よ び平面図、 第 1 1 図 （a ) , ( b ) は フ ロ ン ト ミ ラ 一 と し て シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ 一 を用 い、 か つ 。一 チ ヤ を揷入 し た こ の 発明の他の実施例を示す側面図お よ び平面図であ る 。 発明を実施す る た めの最良の形態

以下、 こ の発明に係わ る 狭帯域発振ェキ シマ レ ー ザの実施例を添付図面を参照 し て詳細 に説明す る 。

第 1 図 は こ の発明 に係わ る 狭帯域発振ェキ シマ レ ー ザの一実施例を示 し た も ので、 第 1 図 ( a ) はそ の側面 図、 第 1 図 ( b ) は そ の正面図を示 し てい る 。 第 1 図 （a

) およ び第 1 図 (b ) におい て、 こ の実施例の狭帯域発 振エキ シマ レ ー ザは フ α ン 卜 1 0 と レ ー ザチ ヤ ンバ 2 0 と リ ア と し て機能す る グ レ 一 テ ィ ン グ 3 0 力、 ら 構成 さ れ、 いわ ゆ る リ 卜 D 一配置を と つ てい る 。 レ ー ザチ ヤ ン 2 0 内 に は レ ー ザガス と し て K r F 等が封入 さ れ、 こ の レ ー ザガ ス を放電励起す る た め の電極 2 3 2 4 が設け ら れ、 更 に こ の レ 一 ザチ ヤ ン バ 2 0 に は発振 レ ー ザ光 ¾r通すウ イ ン ド、 ゥ 2 1 2 2 が設け ら れてい る o

グ レ 一 テ ィ ン グ 3 0 は光の 回折を利用 し て特定波長 の光を選択す る も の で、 一定方向 に配列 さ れた多数の 溝が形成 さ れい る Ο の 明細書で は こ の多数の溝 と 直 角 の方向を線引方向 と 称 し てい る 。 グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 は こ の線引方向を含む平面内で入射先に対す る グ レ — テ ィ ン グ 3 0 の角度 0 を可変 さ せ る こ と に よ り 特定 の 波長 の光を選択す る こ と がで き る 。 すな わ ち 、 ダ レ 一テ ィ ン グ 3 0 は入射光 に対す る グ レ ー テ ィ ン グの 角 度 0 に 対応す る 特定の 光の み を所定の方向 （ こ の場合 入射光の方向） に反射 さ せ、 こ れに よ っ て特定の波長 の 光 に 対す る 選択動作を行な う 。

さ て、 こ の実施例で は こ の グ レ一テ ィ ン グ 3 0 の線 引方向が レ ー ザチ ヤ ン バ 2 0 内 の電極 2 3 、 2 4 に よ る 放電方向 に対 し て垂直に な る よ う に レ ー ザ チ ヤ ン パ' 2 0 内 の電極 2 3 、 2 4 に対す る グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の配置を選択 し た こ と を特徵 と し て い る 。

一般 に レ ー ザチ ヤ ン バ 2 0 の ゥ イ ン ド ウ 2 2 力、 ら 出 力 さ れ る レ ー ザ ビ一ム の広が り 角 は電極 2 3 、 2 4 に よ る 放電方向、 すな わ ち電極 2 3、 2 4 の配列方向 よ り も こ の放電方向 に垂直な 方向 の方が小 さ い。 そ こ で グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の線引 方向を こ の放電方向 に垂直 な方向 に—致 さ せ る と 、 グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 に お け る ビー ム広が り を最小に す る こ と がで き 、 こ れ に よ り 効 率 よ く 狭帯域化す る こ と がで き る

第 2 図 ( a ) , ( b ) は こ の発明 に 係わ る 狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザの他の実施例を側面図お よ び平面図で示 し た も のであ る 。 こ の実施例 は い わ ゆ る 斜入射配置 に よ つ て構成 さ れた も のであ る 。 な お、 第 2 図以下の 図面 に お い て第 1 図に 示 し た実施例 と 同一の機能を果たす 部分 に は説明の便宜上同 じ 符号を付す る 。 第 2 図 に示 し た実施例 は第 1 図で示 し た実施例 の グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 め部分がグ レ ー テ ィ ン グ 3 1 と 全反射 ミ ラ ー 3 2 と に よ っ て構成 さ れる 。 他の部分は第 1 図 に示 し た も の と 同一であ る 。 第 2 図 に示 し た実施例では全反射 ミ 3 2 力 こ の狭蒂域発振ェキ シマ レ 一 ザの リ ャ ミ ラ 一 と し こ tfcj し 、 グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 が特定の波長の レ 一ザ光を選択す る 波長選択素子 と し こ 食 ts "¾ る o の第 2 図 に示 し た実施例 において も グ レ ー テ ィ ン グ 3 の線引方向は レ ー ザチ ヤ ンバ 2 0 内の電極 2 3 、 2

4 よ る 放電方向 と垂直 と な る よ う に電極 2 3 、 2 4 グ レ — テ ィ ン グ 3 1 、 全反射 2 が夫 々 配置 さ れ る o こ れに よ り グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 の線引方向 に照 射 さ れる レ ー ザ光の広が り は最小に な り 、 グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 に おけ る ビー ム広が り を最小にす る こ とがで る ので高効率で狭帯域化す る こ とが可能 と な る 。 第 3 図 （a ) ， ( b ) は レ ーザチ ャ ンバ 2 0 と グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 と の 間 に プ リ ズム に よ る ビー ム ェキ ス ハ。 ン ダ を揷入 し た こ の発明 の他の実施例を側面図お よ び平面 で示 し た も の であ る 。 第 3 図に おいて、 プ リ ズム 4

4 2 力 レ 一 ザチ ヤ ンバ 2 0 力、 ら 出力 さ れた レ ー ザ ビ一 ム を拡大 し て グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 に照射 さ せ る ビ ム エキス パ ン ダを構成 し てい る 。 こ こ で グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の線引方向 は レ ー ザチ ヤ ンバ 2 0 内の電極 2 2 4 に よ る 放電方向 と垂直にな つ てお り 、 上記プ リ ズム 4 1 、 4 2 に よ る ビー ム エキスパ ン ダに よ る ピ ム拡大方向 (すな わ ち プ リ ズム の 陵線方向 と 垂直な 方向） は グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の線引方向、 すな わ ち レ 一ザチ ャ ン 2 0 内の電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と 垂直な方向 に一致 し てい る 。

こ の よ う な 構成の ビー ム エキ ス パ ン ダを用 い し と に よ り 、 グ レ ー テ ィ ン グ 3 ◦ に お け る ビーム 広が り 角 が ビーム エキ ス パ ン ダの拡大率の逆数分だ け小 さ く な る ので狭帯域化の効率を高め る こ と がで き る 。

第 4 図 （a) , (b) は第 3 図 に示 し た実施例の プ リ ズム 4 1 4 2 に よ る，ビー ム エキ ス ン ダの 代わ り に 2個 の シ リ ン ド リ カ ノレ レ ン ズ 4 3 4 4 に よ り 構成 さ れた ビー ム エ キ ス パ ン ダを用 い た こ の発明の他の実施例を 側面図お よ び平面図で示 し た も のであ る 。 こ の実施例 の場合 も 、 グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の線引方向 は レ ー ザチ ヤ ンバ 2 0 内の電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と 垂直 に さ れ、 シ リ ン ド リ カ ル レ ン ズ 4 3 4 4 に よ る ビ一 ム エキ スパ ン ダの ビー ム拡大方向 は グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の線引方向 と 一致す る よ う に構成 さ れ る 。

第 5 図 （a) , (b) は第 3 図 に示 し た実施例の グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の代わ り に グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 お よ び全反 射 ミ ラ ー 3 2 を用 い た斜入射配置を と る こ の発明 の更 に他の実施例を側面図お よ び平面図で示 し た も の であ り 、 第 6 図 （a) , (b) は第 4 図示 し た実施例の グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の 代わ り に グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 お よ び全反 射 ミ ラ ー 3 2 を用 い た斜入射配置を と る こ の発明 の更 に他の実施例を側面図お よ び平面図で示 し た も の であ る O

第 5 図 （a ) . (b ) に示す実施例 に お い て グ レ ー テ ィ ン グ 3 1 の線引方向 は レ ー ザチ ヤ ン バ 2 0 内の電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と 垂直に さ れ、 プ リ ズム 4 1 2 に よ る ビー ム エ キ ス ン ダの ビ―'ム拡大方向 は ダ レ 一テ ィ ン グ 3 1 の線引方向 と 一致す る よ う に構成 さ れ

Ό o

ま た第 6 図 ( a ) , ( b ) に示す実施例に お い て、 グ レ一 テ ィ ン グ 3 1 の線引方向 は レ ー ザチ ャ ン バ 2 0 内 の電 極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と垂直に さ れ、 シ リ ン ド リ 力 ル レ ン ズ 4 3 4 4 に よ る ビー ム エキ ス ン ダの ビー ム拡大方向 は グ レ一テ ィ ン グ 3 1 の線引方向 と 一 致す る よ う に構成さ れる o 第 7 図 ( a) . ( b ) に示す実 施例は第 1 図に示 し た実施例の フ ロ ン ト ミ ラ ー 1 0 と レ ー ザチ ャ ンバ 2 0 と の 間 に ァパ一チ ヤ 5 1 を挿入 し レ ー ザチ ャ ンバ 2 0 と グ レ一テ ィ ン グ 3 0 と の 間 に ァ パ一チ ャ 5 2 を挿入 し た 他の実施例を側面図お よ び平 面図で示 し た も の であ る 。 こ で ァ パ ー チ ヤ 5 1 お よ び 5 2 は レ ーザチ ャ ンバ 2 0 内の電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 に長い形状 と な つ てい る o

第 8 図 は第 7 図に示す装置を フ ロ ン 卜 ミ ラ ー 1 0 側 力、 ら見た図でめ る o の場合フ ロ ン ト ミ ラ ー 1 0 の後 に ァ パ一チ ヤ 5 1 が見え、 そ の後に レ ー ザチ ヤ ンバ 2 0 が見 る 。 こ こ で ァ パ一チ ャ 5 1 の 孔 5 1 a は レ ー ザ チ ヤ ン 2 0 内の電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 に 長い長方形 と な っ て い る 。 な お、 レ ー ザチ ャ ン 2 0 と グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の 間 に挿入 さ れ る ア パー チ ャ 5 2 も 第 8 図 に示 し た ア パ ー チ ャ 5 1 と 同一形状であ る と こ ろ で前述 し た よ う に 、 レ ー ザチ ャ ン バ 2 0 力、 ら 出力 さ れ る レ ー ザ ビー ム の広力《 り 角 は電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 よ り も こ の放電方向 に垂直な 方向の方 が小 さ く な っ てい る 。 し た力《 つ て上述 し た実施例の よ う に電極 2 3 2 4 の放電方向 に長 い長方形の ァ パ ー チ ヤ 5 1 5 2 を用 い る こ と に よ り レ ー ザチ ャ ン ' 2 0 力、 ら 出力 さ れ る レ ー ザ光を効率 よ く 透過 さ せ る こ と がで き 、 こ れ に よ つ て出力 レ ベ ルの ア パ ー チ ャ 揷入 に よ る 減衰を最小に お さ え る こ と がで き る 。 な お 、 第 7 図 に示 し た実施例 に おい て は 2 箇所に ア パ ー チ ャ を挿 入 し たが、 こ れを 1 箇所に す る こ と も で き る 。 ま た第 2 図乃至第 6 図に示 し た 構成 に お い て も 第 7 図 と 同様 の ア パー チ ャ を揷入す る こ と に よ っ て構成す る こ と も で き る 。

な お、 こ の場合 に お い て も ア パー チ ャ の形状 は電極 の放電方向 に長い形状 に さ れ る 。 た だ し 、 こ の形状 は 長方形に は限 ら ず、 例え ば楕円形で も よ い。 ま た ァ パ 一 チ ヤ を挿入す る 箇所は 2 箇所に 限 ら ず 1 箇所で も よ い 、 3 箇所以上で も よ い。

な お、 第 1 図、 第 3 図、 第 4 図、 第 7 図 に 示す リ ト ロ ー配置の実施例 に お い て、 グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 は第 9 図に示す よ う な ェ シ エ ー ル グ レ ー テ ィ ン グを用 い る と 好適でめ る 。 ェ シ エ ー ノレ グ レ ー テ ィ ン グは第 9 図 に 示すよ う に溝の頂角 がほぼ直角 と な っ てお り 、 ま た ブ レ ー ズ角 6 の大き な も のが製作可能であ る た め、 高効 率で しか も高分解能 と な っ てい る 。 し た力《 つ て上述 し た リ ト ロ 一配置の第 1 図、 第 3 図、 第 4 図、 第 7 図に 示す実施例に おいて グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 と し て第 9 図 に示すよ う な ェ シエ ー ルグ レ ー テ ィ ン グを用 い、 レ ー ザ光の入射角 お よ び回折角がそ の ブ レ ー ズ角 を一致す る よ う にすれば更に効率の よ い狭帯域化が可能にな り グ レ ー テ ィ ン グ単一段で も充分な狭帯域化が実現で き 第 1 0 図 （a )， ( b ) は こ の発明の更に他の実施例を側 面図お よ び平面図で示 し た も の であ る 。 こ の実施例 は 第 1 図に示 し た実施例の フ ロ ン 卜 ミ ラ ー 1 0 を シ リ ン ド リ 力 ル 6 0 に置換 し て構成 さ れた も の であ る こ の第 1 0 図 に示す実施例におい て シ リ ン K リ カ ノレ ミ ラ ー 6 0 は そ の機械軸 (長 さ方向 に沿 つ て ミ ラ ー を 2 分す る 軸 ) を レ ー ザチ ャ ン ノ 2 0 内の電極 2 3 . 2 4 に よ る放電方向 と一致 さ せ る よ う に し て配置 さ れ る 。

ま た シ リ ン ド、 リ 力 ル 6 0 の 曲率半径は レ ー ザ 光の ビー ム ゥ ェ ス ト がグ レ 一 テ ィ ン グ 3 0 上に く る よ う に選択 さ れ る 。 す な わ ち シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー 6 0 の 曲率半径を R 、 レ 一 ザの キ ャ ビテ ィ 長、 すな わ ち シ リ ン ド リ 力 ノレ ミ ラ ー 6 0 と グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 の 回転 軸 ま での長 さ を L と す る と き R = 2 L の関係が成立す る よ う に シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ 一 6 0 の 曲率半径を選択 す る 。 ま た シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー 6 0 の機械軸 と ダ レ 一テ ィ ン グ 3 0 の 回転軸を一致 さ せ る 。

こ れに よ つ て更 に高効率で レ ー ザ光の狭帯域化を行 な う こ と 力 で き る 。

な お、 第 2 図乃至第 6 図 に示 し た構成 に お い て も フ ロ ン ト ミ ラ ー 1 0 を第 1 0 図 に示 し た よ う な シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ ー に置換す る こ と に よ っ て同様 に高効率な 狭帯域化が可能 に な る 。

ま た、 第 1 0 図 に示 し た構成 に お い て、 1 ま た は複 数の アパー チ ャ を揷入す る こ と も で き る 。 かか る 構成 の 1 例が第 1 1 図 （a ) , ( b ) に側面図お よ び平面図に示 さ れ る 。

第 1 1 図 （a ) , ( b ) に おい て、 シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ 一 6 0 と レ ー ザチ ャ ンノ ' 2 0 と の 間 に は ア パー チ ャ 5 1 が配置 さ れ、 レ ー ザチ ャ ンバ 2 0 と グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 と の 間 に は ァ ノ、 °一チ ヤ 5 2 が配置 さ れ る 。 こ こ でァ パ ー チ ヤ 5 1 お よ び 5 2 は例え ば第 8 図 に示 し た よ う に レ ー ザチ ャ ンバ 2 0 内の電極 2 3 、 2 4 に よ る 放電 方向 に長い形状の も のであ る 。

ま た、 第 2 図乃至第 6 図の フ ロ ン ト ミ ラ 一 1 0 を第 1 0 図 に示 し た よ う に シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー に 置換 し た構成 に お い て、 更に第 1 1 図 に示す よ う な ァ パ一 チ ャ を 1 個 ま た は複数個挿入 し て構成 し て も よ い。

な お、 上述 し た実施例 に お い て レ ー ザチ ヤ ン ノく内の 電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 ま た は 3 1 の線引方向 と は必ず し も 正確に垂直にす る 必要はな い。 グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 ま た は 3 1 の線引方 向が電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と略垂直に な れば 充分高効率な波長制御が可能 と な る 。

ま た、 プ リ ズム 4 1 4 2 ま た は シ リ ン ド リ カ ノレ レ ン ズ 4 3 4 4 に よ る ビー ム エ キ ス ン ダの ビー ム拡 大方向 は グ レ ー テ ィ ン グ 3 0 ま た は 3 1 の線引方向 と 正確に一致す る 必要はな い。 ビ ー ム エキ ス 。 ン ダの ビ — ム拡大方向がグ レ ー テ ィ ン グ 3 0 ま た は 3 1 の線引 方向 と 略一致すれば充分な高効率の波長制御が可能と な る 。

ま た フ ロ ン ト ミ ラ 一 と し て シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ 一 6 0 を用 い た構成において も 、 シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー 6 0 の機械軸が電極 2 3 2 4 に よ る 放電方向 と 略一致 し、 ま た シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ 一 6 0 の 曲率力 式 R - 2 L を略満足す る よ う に決定 さ れかつ シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー 6 0 の機械軸がグ レ ー テ ィ ン グの 回転軸 と 略一致 す る よ う に構成 さ れれば充分な高効率が波長制御が可 能 と な る 。 産業上の利用可能性

こ の発明 に よ れば非常に高効率で狭帯域化がで き し か も耐久性に優れた狭帯域発振エキ シマ レ ー ザを提 供す る こ と がで き る 。 こ の発明の狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザは、 特に縮小投影露光装置の光源 に採用 し て好 適であ る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 波長選択素子 と し て ダ レ 一 テ ィ ン グを用 い た放 電励起 に よ る 狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ に お い て、 前記 グ レ ー テ ィ ン グを、 そ の線引 方向が前記放電励 起の た め の放電方向 と 略垂直 と な る よ う に配置 し た狭 帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ。

2 . 前記 グ レ ー テ ィ ン グは、 ェ シ ェ 一 ノレ タ イ プの グ レ ー テ ィ ン グで あ る 請求項 1 記載の 狭蒂域発振エキ シ マ レ ー ザ。

3 . 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを用 い る と と も に該 グ レ ー テ ィ ン グへ ビー ム エキ ス パ ン ダを介 し て レ ーザ光を照射す る 放電励起 に よ る 狭帯域発振ェキ シ マ レ ー ザ に お い て、

前記 グ レ ー テ ィ ン グの線方向 と 前記 ビー ム エキ ス パ ン ダの ビー ム 拡大方向 と が前記放電励起の た め の 放電 方向 と そ れぞれ略垂直 と な る よ う に 前記 グ レ ー テ ィ ン グお よ び ビ ー ム エ キ ス パ ン ダを配置 し た狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザ。

4 . 前記 グ レ 一 テ ィ ン グ は、 ェ シ エ ー ノレ タ イ プの グ レ ー テ ィ ン グで あ る 請求項 3 記載の 狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ。

5 . 前記 ビー ム エ キ ス パ ン ダは、 プ リ ズム を用 い て 構成 さ れ、 前記プ リ ズム の稜線方向 は前記放電方向 と 略平行に さ れ る 請求項 3 記載の狭帯域発振エキ シ マ レ 一ザ。

6 . 前記 ビ ー ム エ キ ス ノ、。 ン ダは 、 シ リ ン ド リ カ ノレ レ ン ズ を 用 い て構成 さ れ、 前記 シ リ ン ド リ 力 ノレ レ ン ズ の 機械軸 は前記放電方向 と 略平行 に さ れ る 請求項 3 記載 の狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ。

7 . 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを用 い る と と も に光共振器内 に ア パー チ ャ を配置 し た放電励起 に よ る 狭帯域発振エキ シマ レ ー ザに お い て、

前記 グ レ ー テ ィ ン グを、 そ の線引方向が前記放電励 起の た め の放電方向 と 略垂直 と な る よ う に配置す る と と も に、 前記ア パー チ ャ を前記放電方向 に長い形状 と し た狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザ。

8 . 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを用 い る と と も に該 グ レ ー テ ィ ン グへ ビー ム エキ ス パ ン ダを介 し て レーザ光を照射 し 、 かつ光共振器内 に ア パー チ ャ を 配置 し た 放電励起 に よ る 狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザに お い て、

前記 グ レ ー テ ィ ン グの線引方向 と 前記 ビー ム エキ ス パ ン ダの ビー ム拡大方向 と が前記放電励起の た め の放 一 1 s -0/1^04 PCT/JP90/00639

電方向 と そ れぞれ略垂直 と な る よ う に前記グ レ ー テ ィ ン グお よ び ビー ム エキスパ ン ダを配置す る と と も に前 記ア パー チ ャ を前記放電方向 に長い形状に し た狭帯域 発振エキ シマ レ ー ザ。

9 . 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを用 い た放 電励起に よ る 狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザに おいて、

光共振器の フ ロ ン ト ミ ラ 一 と し て シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー を用 い、

前記グ レ ー テ ィ ン グを、 そ の線引方向が前記放電励 起の た めの放電方向 と 略垂直 と な る よ う に配置す る と と も に前記 シ リ ン ドルカ ル ミ ラ ー をそ の機械軸が前記 放電方向 と 略平行に な る よ う に配置 し た狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザ。

1 0 . 波長選択素子 と し て グ レー テ ィ ン グを用 い る と と も に該グ レ ー テ ィ ン グへ ビー ム エキスパ ン ダを解 し て レーザ光を照射 し た放電励起に よ る 狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザに おい て、

光共振器の フ ロ ン ト ミ ラ ー と して シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ ー を用 い

前記 グ レ ー テ ィ ン グの線引方向 と前記 ビー ム エキ ス パ ン ダの ビ ー ム拡大方向 と が前記放電励起の ための放 電方向 と そ れぞれ略垂直 と な る よ う に前記 グ レ ー テ ィ ン グお よ び ビー ム エキ スパ ン ダを配置す る と と も に前 j己 シ リ ン ド リ 力 ミ ラ ー を そ の機械軸が前記放電方向 と 略平行に な る よ う に配置 し た狭帯域発振エ キ シ マ レ 一 ザ

1 1 . 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを用 い る と と も に光共振器内 に アパー チ ャ を配置 し た放電励起 に よ る 狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザに お い て、

前記光共振器の フ ロ ン ト ミ ラ ー と し て シ リ ン ド リ 力 ル ミ ラ 一 を用 い、

前記 グ レ ー テ ィ ン グを、 そ の線引 き 方向が前記放電 励起の た めの放電方向 と 略垂直 と な る よ う に配置す る と と も に前記 シ リ ン ド リ カ ノレ ミ ラ ー を そ の機械軸が前 記放電方向 と 略平行に な る よ う に配置 し 、 更 に前記ァ パ ー チ ヤ を前記放電方向 に長 い形状 に し た狭帯域発振 エ キ シ マ レ 一 ザ。

1 2 . 波長選択素子 と し て グ レ ー テ ィ ン グを用 い る と と も に該 グ レ ー テ ィ ン グへ ビー ム エキ ス パ ン ダを介 し て レーザ光を照射 し 、 かつ光共振器内 に ア パー チ ャ を配置 し た放電励起 に よ る 狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザ に お い て、

前記光共振器の フ ロ ン ト ミ ラ ー と し て シ リ ン ド リ 力 ル ミ ラ ー を用 い 、

前記 グ レ ー テ ィ ン グ の線引 方向 と 前記 ビ ー ム エ キ ス パ ン ダの ビ ー ム拡大方向 と が前記放電励起の た め の放 電方向 と それぞれ略垂直 と な る よ う に前記 グ レ ー テ ィ ン グおよ び ビー ム エキスパ ンダを配置す る と と も に前 記 シ リ ン ド リ カ ル ミ ラ ーをそ の機械軸が前記放電方向 と 略平行に な る よ う に配置 し 、 更に前記ア パ ー チ ャ を 前記放電方向 に長い形状に し た狭帯域発振エキ シマ レ 一ザ。

1 3 . 波長選択素子 と し てグ レ ー テ ィ ン グを用 い た 放電励起に よ る 狭帯域発振エキ シマ レ ー ザに おいて、 前記グ レ ー テ ィ ン グを、 ェ シェ一 ノレタ イ プの グ レ ー テ ィ ン グで構成 し た狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザ。

1 4 . 前記グ レ ー テ ィ ン グは、 そ の線引方向が前記 放電励起の た めの放電方向 と 略垂直 と な る よ う に配置 し た請求項 1 3 記載の狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザ。