JP2003198010A - Reference light source for fluorine laser - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reference light source which is used for a fluorine laser device that emits light having a wavelength of 157 nm and can be practically used as the light source of a projection exposure system such as a stepper or a scanning exposure system. <P>SOLUTION: This reference light source (1) is used for making a laser beam stable in wavelength, wherein the laser beam has a wavelength of 157 nm and is emitted from a fluorine laser device. The reference light source (1) is equipped with a window member (3) that is provided to the end of a nearly cylindrical discharge chamber (2) to emit vacuum ultraviolet rays, bromine contained as a luminous material in the discharge chamber (2), and nearly belt-like electrodes (4a) and (4b) arranged on the outer surface of the discharge vacuum chamber (2) as they are separated from each other in the lengthwise direction of the chamber (2) and wound around the side face. Provided that the pressure of bromine and a distance between the ends of the electrodes (4a) and (4b) and the window member (3) are represented by D and L respectively, the product of D and L or D×L is set at 0.25 or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はフッ素レーザ装置
用基準光源に関するものであり、特に、ステッパーやス
キャン露光などの投影露光装置の光源に使うフッ素（分
子）レーザ装置のレーザ光線の発振波長が発振動作中に
変動しないようにするための波長安定化用基準光源に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reference light source for a fluorine laser device, and more particularly, an oscillation wavelength of a laser beam of a fluorine (molecular) laser device used as a light source of a projection exposure device such as a stepper or scan exposure. The present invention relates to a reference light source for wavelength stabilization that does not fluctuate during operation.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体回路の微細化、高集積化につれ、
投影露光装置では解像度の向上が要請されている。この
ため、光源から放出される露光光の短波長化が進められ
ており、半導体リソグラフィ用光源としては、従来の水
銀ランプの放射波長（３６５ｎｍ）より短波長の光を放
出するＡｒＦエキシマレーザ装置が採用されている。こ
のＡｒＦエキシマレーザ装置は発振波長１９３ｎｍ、ス
ペクトル幅数０．５ｐｍであるが、より発振波長が短
く、かつ、スペクトル幅の狭いフッ素レーザ装置が次世
代の光源として注目されている。このフッ素（分子）レ
ーザ装置は発振波長１５７ｎｍ（厳密には、１５７．６
２９９ｎｍ）、スペクトル幅０．２ｐｍといわれてい
る。2. Description of the Related Art As semiconductor circuits become finer and more highly integrated,
The projection exposure apparatus is required to have improved resolution. For this reason, the wavelength of exposure light emitted from a light source is being shortened, and as a light source for semiconductor lithography, an ArF excimer laser device that emits light having a shorter wavelength than the emission wavelength (365 nm) of a conventional mercury lamp is used. Has been adopted. This ArF excimer laser device has an oscillation wavelength of 193 nm and a spectral width of 0.5 pm, but a fluorine laser device having a shorter oscillation wavelength and a narrower spectral width is drawing attention as a next-generation light source. This fluorine (molecular) laser device has an oscillation wavelength of 157 nm (strictly speaking, 157.6 nm).
299 nm) and the spectrum width is 0.2 pm.

【０００３】ところで、このようなＡｒＦエキシマレー
ザ装置およびフッ素レーザ装置は、放電動作中の発振波
長が変動するため、レーザ装置としては発振波長を所定
値に維持するための波長安定化制御が必要になる。そし
て、この制御を行うためには、レーザ装置からの発振波
長を測定する手段が必要になる。通常は、放射光が安定
である（発光波長が変動しない）基準光源を使って、こ
の基準光源からの放射光と被検出光（レーザ光）を比較
することで、被検出光の波長のズレを測定する方法が用
いられている。By the way, in such an ArF excimer laser device and a fluorine laser device, the oscillation wavelength during discharge operation fluctuates, so that the laser device needs wavelength stabilization control for maintaining the oscillation wavelength at a predetermined value. Become. In order to perform this control, a means for measuring the oscillation wavelength from the laser device is needed. Usually, a reference light source whose emitted light is stable (emission wavelength does not fluctuate) is used, and the emitted light from this reference light source is compared with the detected light (laser light). Is used.

【０００４】図９に従来例としてＡｒＦエキシマレーザ
装置の波長測定装置を示す。基準光源である基準光が放
射される。この基準光はシャッターＡを経てビームスプ
リッターに入射し、そこで反射されてエタロン、集光レ
ンズを経てリニアセンサ（ＣＣＤ）に入射する。リニア
センサ上には干渉縞（フリンジ）を形成し、このフリン
ジの位置データから基準光の波長や線幅を認識する。な
お、基準光源は波長変動が起きにくいので、一度だけ測
定するか、あるいは事前に装置内のコンピュータ等に認
識させておけば、レーザ動作開始後における測定は不要
と考えられる。しかし、エタロンにおける空気での屈折
率変動やミラー位置の微妙な変動が起こるので、レーザ
動作の経過時間に伴って、リニアセンサ上の干渉縞の位
置も微妙に変化する。このため、定期的、あるいは頻繁
に基準光源の測定が必要になり、この基準光源からの測
定値をもとにそのときのエタロンやミラーの状態を把握
するわけである。FIG. 9 shows a wavelength measuring device of an ArF excimer laser device as a conventional example. A reference light, which is a reference light source, is emitted. This reference light enters the beam splitter through the shutter A, is reflected there, and enters the linear sensor (CCD) through the etalon and the condenser lens. Interference fringes (fringes) are formed on the linear sensor, and the wavelength and line width of the reference light are recognized from the position data of this fringe. Since the wavelength of the reference light source is unlikely to change, it is considered that the measurement after the laser operation is started is unnecessary if the measurement is performed only once or if the computer in the apparatus recognizes the wavelength in advance. However, because the refractive index of the etalon fluctuates in the air and the mirror position slightly changes, the position of the interference fringes on the linear sensor also slightly changes with the elapsed time of the laser operation. Therefore, it is necessary to measure the reference light source regularly or frequently, and the state of the etalon or mirror at that time is grasped based on the measurement value from the reference light source.

【０００５】次に、シャッターＡを閉じて、ＡｒＦエキ
シマレーザからの波長１９３．４ｎｍ近傍の被測定光
（レーザ光）を入射開口、シャッターＢ、反射鏡を経
て、さらに凹面反射鏡、エタロンに導く。そして、エタ
ロンで多重干渉された被測定光が集光レンズを経てリニ
アセンサ（ＣＣＤ）上に照射される。このリニアセンサ
上では、前記基準光源の場合と同様にフリンジが形成さ
れ、基準光源の場合と同様にＣＣＤ上に形成される位置
データから被測定光の波長が算出される。つまり、エタ
ロンやミラーの状態が変化していたとしても、その状態
における基準光源で形成される位置データとＡｒＦレー
ザ装置のレーザ光で形成される位置データを比較するこ
とでレーザ光の発振波長のズレを測定することができ
る。Next, the shutter A is closed, and the light to be measured (laser light) having a wavelength near 193.4 nm from the ArF excimer laser is guided to the concave reflecting mirror and the etalon through the entrance aperture, the shutter B and the reflecting mirror. . Then, the light to be measured that has undergone multiple interference with the etalon is irradiated onto the linear sensor (CCD) through the condenser lens. A fringe is formed on this linear sensor as in the case of the reference light source, and the wavelength of the measured light is calculated from the position data formed on the CCD as in the case of the reference light source. That is, even if the state of the etalon or the mirror changes, the position data formed by the reference light source in that state and the position data formed by the laser beam of the ArF laser device are compared to determine the oscillation wavelength of the laser beam. The deviation can be measured.

【０００６】上記従来例はＡｒＦエキシマレーザ装置の
場合について説明したが、フッ素レーザ装置についても
同様であって、発振レーザ光の波長安定化のためには基
準光源を使った制御が必要となる。特に、フッ素レーザ
装置については、発振波長がＡｒＦエキシマレーザより
もさらに短い真空紫外光であり透過する気体媒質の温度
などによる密度の揺らぎに起因する屈折率の変化によっ
て、波長が微妙に変化して観測される恐れがあること、
線幅が小さく、発振波長のズレの許容度も小さいことか
ら、発振波長にきわめて近い波長の光を放出する基準光
源が必要となる。The above-mentioned conventional example has been described for the case of the ArF excimer laser device, but the same is true for the fluorine laser device, and control using a reference light source is necessary for stabilizing the wavelength of the oscillation laser light. In particular, in the case of a fluorine laser device, the oscillation wavelength is vacuum ultraviolet light shorter than that of the ArF excimer laser, and the wavelength slightly changes due to the change in the refractive index due to the fluctuation of the density due to the temperature of the gas medium that is transmitted. To be observed,
Since the line width is small and the tolerance of deviation of the oscillation wavelength is small, a reference light source that emits light having a wavelength extremely close to the oscillation wavelength is required.

【０００７】ここで、フッ素レーザ装置の基準光源につ
いては、例えば、特開２０００−２４９６００号に説明
されており、この文献には、発光物質として炭素
（Ｃ）、鉄（Ｆｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、フッ素
（Ｆ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カルシウム（Ｃａ）、スカン
ジウム（Ｓｃ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、
ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、砒素（Ａｓ）、臭素（Ｂｒ）、白金（Ｐｔ）を使
うことが開示されている。Here, the reference light source of the fluorine laser device is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-249600, and in this document, carbon (C), iron (Fe), sodium (Na) are used as light emitting substances. ), Fluorine (F), magnesium (Mg), aluminum (A
l), argon (Ar), calcium (Ca), scandium (Sc), chromium (Cr), manganese (Mn),
Nickel (Ni), copper (Cu), germanium (G
It is disclosed that e), arsenic (As), bromine (Br) and platinum (Pt) are used.

【０００８】しかしながら、この文献の開示は、波長１
５７ｎｍに僅かでも発光の可能性が見出せる原子を単に
羅列したにすぎず、発光強度を考慮して、実用上有効な
発光原子を特定しているものではない。言い方を変えれ
ば、ここに開示された原子を発光物質として選択して基
準光源を作ったとしても、実用上は波長１５７ｎｍの発
光強度が低すぎたり、あるいは他の波長との相対強度が
低いため、半導体製造装置である投影露光装置（ステッ
パーやスキャン露光）において産業上利用できるもので
はない。また、この文献には放電ランプの構造や形状に
ついて何ら記載するものでがなく、どのような構造や形
状が基準光源として優れているか開示するものではな
い。However, the disclosure of this document is that the wavelength 1
The atoms that can be found to emit light even at 57 nm are merely enumerated, and practically effective light-emitting atoms are not specified in consideration of emission intensity. In other words, even if the atom disclosed here is selected as a light-emitting substance to form a reference light source, the emission intensity at a wavelength of 157 nm is too low in practice, or the relative intensity with other wavelengths is low. However, it is not industrially applicable to a projection exposure apparatus (stepper or scan exposure) which is a semiconductor manufacturing apparatus. Further, this document does not describe anything about the structure or shape of the discharge lamp, and does not disclose what structure or shape is excellent as the reference light source.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、波長１５７ｎｍの光を放出するフッ素レ
ーザ装置用の基準光源であって、ステッパーやスキャン
露光等の投影露光装置の光源として実用的意味において
使用できる基準光源を提供することである。The problem to be solved by the present invention is to provide a reference light source for a fluorine laser device which emits light having a wavelength of 157 nm, which is practically used as a light source for a projection exposure device such as a stepper or a scan exposure device. To provide a reference light source that can be used in a physical sense.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明のフッ素レーザ装置から発振される波長１
５７ｎｍのレーザ光線の波長安定化に使う基準光源であ
って、前記基準光源は、概略円筒状の放電容器の一端に
真空紫外光を放射する窓部材を有するとともに、容器内
には発光物質として臭素を有し、この放電容器の外面に
は一対の電極が離間して配置しており、かつ、前記臭素
の封入量Ｄ（μｍｏｌ／ｃｃ）と前記電極の端部と前記
窓部材との距離Ｌ（ｍｍ）との積Ｄ・Ｌが０．２５以下
であることを特徴とする。In order to solve the above problems, the wavelength 1 oscillated from the fluorine laser device of the present invention is
A reference light source used to stabilize the wavelength of a 57 nm laser beam, wherein the reference light source has a window member for emitting vacuum ultraviolet light at one end of a substantially cylindrical discharge vessel, and bromine is used as a light-emitting substance in the vessel. A pair of electrodes are arranged apart from each other on the outer surface of the discharge vessel, and the amount of enclosed bromine D (μmol / cc) and the distance L between the end of the electrode and the window member are L. The product D · L with (mm) is 0.25 or less.

【００１１】また、請求項２に係る発明は、前記放電容
器には、５．０×１０^−５〜０．９×１０^−３μｍｏｌ
／ｃｃの臭素を封入していることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the discharge vessel has 5.0 × 10 ^{−5 to} 0.9 × 10 ⁻³ μmol.
It is characterized by enclosing bromine of / cc.

【００１２】このように本願発明は、フッ素レーザ装置
を半導体製造のための露光装置用光源として使う場合
に、実用的観点から十分に効果を有するという意味にお
いて、臭素を発光原子とすることが最適であることを見
出し、かつ、臭素を封入した場合の最適な構造として電
極と窓部材の距離の関係を規定したものである。また、
臭素原子はフッ素レーザの発振波長である１５７．６２
９９ｎｍに極めて近い、１５７．４８４ｎｍと１５７.
６３９ｎｍの二つの発光ラインを持ち、臭素原子はその
他の原子に比べて、このフッ素レーザの発振波長に近い
波長に高い光強度を有するもので実用的意味において効
果的である。As described above, according to the present invention, when a fluorine laser device is used as a light source for an exposure apparatus for semiconductor manufacturing, it is optimal to use bromine as a light emitting atom in the sense that it has a sufficient effect from a practical viewpoint. And the relationship between the distance between the electrode and the window member is defined as the optimum structure when bromine is enclosed. Also,
The bromine atom is the oscillation wavelength of the fluorine laser, which is 157.62.
Very close to 99nm, 157.484nm and 157.
It has two emission lines of 639 nm, and the bromine atom has a higher light intensity at a wavelength closer to the oscillation wavelength of this fluorine laser than other atoms, and is effective in a practical sense.

【００１３】ここで、臭素を封入するランプの場合、臭
素原子を発光種とするため、ある濃度以上になると発光
線に関与する二つのエネルギー準位のうち、低い方の準
位に位置する原子は、放出された光を吸収することで高
い準位に励起される、いわゆる自己吸収を生じる。一般
にスペクトル線は、濃度や温度の上昇に伴う波長的な広
がりや中心波長のシフトを生じる。ランプ内部に封入す
るＢｒ量は、より低濃度である方が、波長の広がりや波
長のシフトを小さく抑えることができ、基準光源として
より好適なものとなる。そして、放電プラズマと光取出
窓との間に距離を有すると、この領域にも臭素原子が多
量に存在しており、ここで生じる自己吸収がランプから
放射される光を減衰させていることが考えられる。この
ため、本願発明では自己吸収が生じる領域を小さくする
ことに着目してその数値範囲を見出したのである。Here, in the case of a lamp containing bromine, since the bromine atom is used as a luminescent species, the atom located at the lower one of the two energy levels involved in the emission line at a certain concentration or higher. Absorbs the emitted light and is excited to a high level, so-called self-absorption occurs. Generally, the spectral line causes a wavelength-wise spread and a shift of the central wavelength with an increase in concentration and temperature. The lower the amount of Br enclosed in the lamp, the more the wavelength spread and the wavelength shift can be suppressed, which is more suitable as the reference light source. Then, if there is a distance between the discharge plasma and the light extraction window, a large amount of bromine atoms also exists in this region, and the self-absorption generated here may attenuate the light emitted from the lamp. Conceivable. Therefore, in the present invention, the numerical range has been found by focusing on reducing the region where self-absorption occurs.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】図１は本発明のフッ素レーザ装置
の発振レーザ光を制御するための基準光源を示す。放電
容器１は本体ケース２と窓部材３から構成される。本体
ケース２は概略円筒形状をしており、例えば、ホウケイ
酸ガラスから形成される。窓部材３は容器内部で生成し
た真空紫外光を取出すためのもので合成石英ガラスから
なる概略円盤状部材が本体ケース２の一端を塞ぐように
取付けられる。ここで、本体ケース２の一端は、窓部材
３との接着を容易にするために、熱膨張係数を少しずつ
変化させたガラスを段継ぎに接続しており、電極と窓部
材までの距離Ｌを形成する。なお、本体ケース２は合成
石英ガラスにより形成することが可能であり、この場合
には窓部材３と同一材料であるため、段継ぎ構造を採用
することなく直接接着することで気密封止構造を形成で
きる。さらに、窓部材３は合成石英ガラス以外にフッ化
マグネシウムを採用することができる。数値例をあげる
と、放電容器は、長さ１５０ｍｍ、外径２０ｍｍであ
る。1 shows a reference light source for controlling an oscillated laser beam of a fluorine laser device of the present invention. The discharge vessel 1 is composed of a main body case 2 and a window member 3. The body case 2 has a substantially cylindrical shape, and is made of, for example, borosilicate glass. The window member 3 is for taking out vacuum ultraviolet light generated inside the container, and a substantially disk-shaped member made of synthetic quartz glass is attached so as to close one end of the main body case 2. Here, in order to facilitate the adhesion with the window member 3, one end of the main body case 2 is connected to a step joint with glass whose thermal expansion coefficient is changed little by little, and the distance L between the electrode and the window member is L. To form. The main body case 2 can be made of synthetic quartz glass, and in this case, since it is made of the same material as the window member 3, the airtight sealing structure can be obtained by directly adhering without using the step joint structure. Can be formed. Further, the window member 3 can employ magnesium fluoride instead of synthetic quartz glass. To give a numerical example, the discharge vessel has a length of 150 mm and an outer diameter of 20 mm.

【００１５】本体ケース２の外表面には概略リング状の
電極４（４ａ、４ｂ）が２つ巻き付けられており、この
電極４（４ａ、４ｂ）からの接続線が交流電源に接続さ
れる。電極４は、例えば、銅、アルミニウムからなるも
ので薄膜状のものが本体ケース２に密着する形で巻き付
けられる。数値例をあげると、電極４の幅は１０ｍｍで
あり、電極４ａと放電容器の端部との距離２０ｍｍ、電
極４ｂと窓部材３との距離５０ｍｍである。なお、電源
からの供給は、正弦波、矩形波、フライバックによるパ
ルス点灯、あるいはバースト点灯なども可能である。Two ring-shaped electrodes 4 (4a, 4b) are wound around the outer surface of the main body case 2, and a connecting wire from the electrodes 4 (4a, 4b) is connected to an AC power source. The electrode 4 is made of, for example, copper or aluminum, and a thin film-shaped one is wound so as to be in close contact with the main body case 2. To give a numerical example, the width of the electrode 4 is 10 mm, the distance between the electrode 4a and the end of the discharge vessel is 20 mm, and the distance between the electrode 4b and the window member 3 is 50 mm. Note that the power supply can be sine wave, rectangular wave, pulse lighting by flyback, burst lighting, or the like.

【００１６】放電容器１の内部には、発光成分として臭
素原子、点灯始動用バッファガスとしてのキセノンが封
入される。後述するが発光成分としての臭素原子は５．
０×１０^−５〜９．０×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃの範囲
で封入される。一方、希ガスはキセノン、アルゴン、ク
リプトンから選ばれた少なくとも１種のガスが採用さ
れ、０．３ｋＰａ〜１０ｋＰａ（常温において）の範囲
で封入される。A bromine atom as a light emitting component and xenon as a lighting starting buffer gas are enclosed in the discharge vessel 1. As will be described later, the bromine atom as a luminescent component is 5.
It is enclosed in the range of 0 × 10 ^{−5 to} 9.0 × 10 ⁻³ μmol / cc. On the other hand, as the rare gas, at least one gas selected from xenon, argon, and krypton is adopted, and the rare gas is filled in the range of 0.3 kPa to 10 kPa (at room temperature).

【００１７】この基準光源では、電極が存在する位置に
相当する部分において放電プラズマ４が発生するわけで
あるが、このような放電容器の形態は、光化学反応や計
測用を目的とする場合などにおいて、比較的に小さな物
体に高放射照度で照射することができるという特徴を有
する。ここで、放電容器１には発光物質としては臭素原
子以外を必要としない。例えば、一般的な水銀ランプに
は水銀が封入され、メタルハライドランプには種々の金
属原子が封入されるが、本発明が対象とする放電ランプ
は臭素原子による発光を必要とするので他の発光物質を
必要とするものではない。In this reference light source, the discharge plasma 4 is generated in the portion corresponding to the position where the electrode is present. Such a discharge container has a form such as for photochemical reaction or measurement. The feature is that a relatively small object can be irradiated with high irradiance. Here, the discharge vessel 1 does not require any other than bromine atom as a light emitting substance. For example, a general mercury lamp is filled with mercury, and a metal halide lamp is filled with various metal atoms. However, since the discharge lamp targeted by the present invention requires light emission by a bromine atom, other light emitting substances are used. Is not what you need.

【００１８】図２〜図４は基準光源の他の形態を示すも
のである。図２は放電容器２が電極４ａ、４ｂ間で細管
形状となっており、放電プラズマは部分的に狭窄するの
ではなく、細管部において全域に発生する。図３は基準
光源１の構成としては、図１に示すものと同一である
が、封入ガス圧力や高周波電圧の選択によって、放電プ
ラズマの形態が変化している状態を示す。図４は放電容
器の形状は図１，３と同じであるが、電極の構成が異な
っており、放電容器の長手方向に一対の電極が配置す
る。2 to 4 show another form of the reference light source. In FIG. 2, the discharge container 2 has a narrow tube shape between the electrodes 4a and 4b, and the discharge plasma is not confined partially but is generated in the entire narrow tube portion. FIG. 3 shows the configuration of the reference light source 1 which is the same as that shown in FIG. 1, but shows the state where the form of the discharge plasma is changed by the selection of the pressure of the enclosed gas and the high frequency voltage. In FIG. 4, the shape of the discharge vessel is the same as in FIGS. 1 and 3, but the configuration of the electrodes is different, and a pair of electrodes are arranged in the longitudinal direction of the discharge vessel.

【００１９】本発明は、放電容器の放電プラズマが生じ
る領域と光透過窓までの距離Ｌ（ｍｍ）と放電容器内の
臭素原子の封入量Ｄ（μｍｏｌ／ｃｃ）との積が放電ラ
ンプからの放射強度及び輝線形状に大きく影響すること
を見出し、この点を下記実験によって検証した。図５は
波長１５７．６３９ｎｍ近辺のスペクトルを示し、図６
は波長１５７．４８４ｎｍ近辺のスペクトルを示す。横
軸は波長を表し、縦軸はＤ・Ｌ＝０の時の強度を１００
としたときの相対値を示す。図では、Ｄ・Ｌの値が、
０、０．０９、０．１５、０．２１、０．２５、０．３
０における波形を示している。According to the present invention, the product of the distance L (mm) from the discharge plasma generation region of the discharge vessel to the light transmission window and the amount of bromine atom enclosed in the discharge vessel D (μmol / cc) is calculated from the discharge lamp. It was found that the radiation intensity and the emission line shape are greatly affected, and this point was verified by the following experiment. FIG. 5 shows a spectrum near the wavelength of 157.639 nm.
Indicates a spectrum near the wavelength of 157.484 nm. The horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the intensity when D · L = 0.
Indicates the relative value when. In the figure, the values of D and L are
0, 0.09, 0.15, 0.21, 0.25, 0.3
The waveform at 0 is shown.

【００２０】図５を見ると、Ｄ・Ｌの値が、０、０．０
９、０．１５の場合は、スペクトル波形は頂点が一つの
形状をしており、この頂点部分が波長１５７．６３９ｎ
ｍであることが分かる。それに比べて、Ｄ・Ｌの値が、
０．２１、０．２５、０．３の場合は、頂点に相当する
波長１５７．６３９ｎｍに窪みを形成していることがわ
かる。すなわち、この場合は自己吸収によって波長１５
７．６３９ｎｍが減衰していることを示す。Referring to FIG. 5, the values of D and L are 0, 0.0.
In the case of 9 and 0.15, the spectrum waveform has a single vertex, and this vertex has a wavelength of 157.639n.
It turns out that it is m. By comparison, the values of D and L are
In the case of 0.21, 0.25 and 0.3, it can be seen that the depression is formed at the wavelength of 157.639 nm corresponding to the apex. That is, in this case, the wavelength of 15
It shows that 7.639 nm is attenuated.

【００２１】また、図６を見ると、Ｄ・Ｌの値が、０、
０．０９、０．１５、０．２１、０．２５の場合は、ス
ペクトル波形は頂点が一つの形状をしており、この頂点
部分が波長１５７．４８４ｎｍであることが分かる。そ
れに比べて、Ｄ・Ｌの値が、０．３０の場合は、頂点に
相当する波長１５７．４８４ｎｍに窪みを形成している
ことがわかる。すなわち、この場合も自己吸収によって
波長１５７．４８４ｎｍが減衰していることを示す。Further, referring to FIG. 6, the values of D and L are 0,
In the case of 0.09, 0.15, 0.21 and 0.25, it can be seen that the spectral waveform has a single apex, and this apex has a wavelength of 157.484 nm. On the other hand, when the value of D · L is 0.30, it is understood that the depression is formed at the wavelength of 157.484 nm corresponding to the apex. That is, in this case as well, it is shown that the wavelength of 157.484 nm is attenuated by self-absorption.

【００２２】以上、図５、図６に示す実験結果から、放
電容器内の臭素原子の封入量Ｄ（μｍｏｌ／ｃｃ）と放
電容器の放電プラズマが生じる領域と光透過窓までの距
離Ｌ（ｍｍ）の積が、０〜０．２５であれば、１５７．
６３９ｎｍ、１５７．４８４ｎｍの内、少なくとも一方
は、自己吸収による影響を受けることなく、基準光源に
適した放電ランプを構成することができる。また、０〜
０．１５であれば臭素原子の発光波長が２つとも自己吸
収の影響を受けないことが示される。As described above, from the experimental results shown in FIGS. 5 and 6, the amount D (μmol / cc) of bromine atoms enclosed in the discharge vessel and the distance L (mm) between the discharge plasma generation region of the discharge vessel and the light transmission window. ) Is 0 to 0.25, 157.
At least one of 639 nm and 157.484 nm can constitute a discharge lamp suitable for a reference light source without being affected by self-absorption. Also, 0-
A value of 0.15 indicates that both emission wavelengths of bromine atoms are not affected by self-absorption.

【００２３】ここで、基準光源として、基準波長を一つ
だけ有する場合と、基準波長を２つ有する場合があり、
後者の方が測定精度は優れている。すなわち、基準波長
が１つの場合は、前記した測定方法において、リニアセ
ンサー上に描かれる非検出光のフリンジの位置と、基準
光源のフリンジの位置を比較し、理論的な分散値を考慮
して、非検出光の波長が決定される。一方、基準波長が
２つの場合は、２つの基準波長が各々描くフリンジの位
置と非検出光のフリンジの位置から非検出光の波長を算
出する。実際の分散値は測定環境などから理論値と異な
る場合があるからである。The reference light source may have only one reference wavelength or may have two reference wavelengths.
The latter has better measurement accuracy. That is, in the case where there is one reference wavelength, the fringe position of the non-detection light drawn on the linear sensor is compared with the fringe position of the reference light source in the above-described measurement method, and the theoretical dispersion value is taken into consideration. , The wavelength of non-detection light is determined. On the other hand, when there are two reference wavelengths, the wavelength of the non-detection light is calculated from the position of the fringe drawn by the two reference wavelengths and the position of the fringe of the non-detection light. This is because the actual dispersion value may differ from the theoretical value depending on the measurement environment.

【００２４】次に、臭素原子の量について検討する。図
１に示す放電容器において、放電容器の放電プラズマが
生じる領域と光透過窓までの距離Ｌを０ｍｍとしたとき
の放電ランプの放射強度を測定してみた。図７は波長１
５７．４８４ｎｍ近辺のスペクトルを示し、図８は波長
１５７．６３９ｎｍ近辺のスペクトルを示す。横軸は波
長を表し、縦軸は、図８に示すＢｒ封入量０．０１μｍ
ｏｌ／ｃｃの時の１５７．６３９ｎｍ近辺の最も強度の
高い点を１００とした時の相対値を示す。図では、臭素
（Ｂｒ）封入量、１×１０ ^−５μｍｏｌ／ｃｃ，５×１
０^−５μｍｏｌ／ｃｃ，５×１０^−４μｍｏｌ／ｃｃ，
３×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃ，５×１０^−３μｍｏｌ／
ｃｃ，９×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃ，１×１０^−２μｍ
ｏｌ／ｃｃの各場合におけるスペクトル形状を示してい
る。Next, the amount of bromine atoms will be examined. Figure
In the discharge vessel shown in 1, the discharge plasma of the discharge vessel is
When the distance L between the generated area and the light transmission window is 0 mm
I measured the radiant intensity of the discharge lamp. Figure 7 shows wavelength 1
The spectrum around 57.484 nm is shown, and FIG. 8 shows the wavelength.
The spectrum around 157.639 nm is shown. Horizontal axis is wave
The length represents the length, and the vertical axis represents the amount of Br enclosed in 0.01 μm as shown in FIG.
the most intense around 157.639 nm when ol / cc
The relative value when the high point is 100 is shown. In the figure, bromine
(Br) Encapsulation amount, 1 × 10 ^-5μmol / cc, 5 × 1
0^-5μmol / cc, 5 × 10^-4μmol / cc,
3 x 10^-3μmol / cc, 5 × 10^-3μmol /
cc, 9 × 10^-3μmol / cc, 1 × 10^-2μm
Shows the spectrum shape in each case of ol / cc
It

【００２５】図７を見ると、臭素の封入量が、５×１０
^−４μｍｏｌ／ｃｃ，３×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃ，５
×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃ，９×１０^−３μｍｏｌ／ｃ
ｃの各場合においては、波長１５７．４８４ｎｍに頂点
を有するスペクトル形状であるのに対し、臭素の封入量
が１×１０^−２μｍｏｌ／ｃｃの場合は、波長１５７．
４８４ｎｍに窪みを有し、自己吸収を生じていることが
示される。As shown in FIG. 7, the amount of bromine enclosed is 5 × 10 5.
^-4 μmol / cc, 3 × 10 ⁻³ μmol / cc, 5
× 10 ⁻³ μmol / cc, 9 × 10 ⁻³ μmol / c
In each case of c, the spectrum shape has a peak at a wavelength of 157.484 nm, whereas when the encapsulation amount of bromine is 1 × 10 ⁻² μmol / cc, the wavelength is 157.
It has a depression at 484 nm and is shown to cause self-absorption.

【００２６】また、図８を見ると、臭素の封入量が、５
×１０⁻⁵μｍｏｌ／ｃｃ，５×１０^−４μｍｏｌ／ｃ
ｃ，３×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃ，５×１０^−３μｍｏ
ｌ／ｃｃの各場合においては、波長１５７．６３９ｎｍ
に頂点を有するスペクトル形状であるのに対し、臭素の
封入量が９×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃ，１×１０^−２μ
ｍｏｌ／ｃｃの場合は、波長１５７．６３９ｎｍに窪み
を有し、自己吸収を生じていることが示される。なお、
図７、図８において、波長１５７．４８４ｎｍの臭素の
封入量が、１×１０^−５μｍｏｌ／ｃｃ，５×１０^−５
μｍｏｌ／ｃｃ，５×１０^−４μｍｏｌ／ｃｃの場合、
１５７．６３９ｎｍの１×１０^−５μｍｏｌ／ｃｃの場
合は、相対強度が5を下回っており、放射強度そのもの
が低すぎて、フッ素レーザ装置の基準光源としては不十
分であった。Further, referring to FIG. 8, the amount of bromine enclosed is 5
× 10 ⁻⁵ μmol / cc, 5 × 10 ⁻⁴ μmol / c
c, 3 × 10 ⁻³ μmol / cc, 5 × 10 ⁻³ μmo
In each case of 1 / cc, the wavelength is 157.639 nm
While the spectrum shape has a peak at, the amount of bromine enclosed is 9 × 10 ⁻³ μmol / cc, 1 × 10 ⁻² μ
In the case of mol / cc, it has a depression at a wavelength of 157.639 nm, which indicates that self-absorption occurs. In addition,
In FIGS. 7 and 8, the encapsulation amount of bromine having a wavelength of 157.484 nm is 1 × 10 ⁻⁵ μmol / cc, 5 × 10 ^−5.
In the case of μmol / cc, 5 × 10 ⁻⁴ μmol / cc,
In the case of 157.639 nm of 1 × 10 ⁻⁵ μmol / cc, the relative intensity was less than 5, and the radiation intensity itself was too low, which was insufficient as the reference light source for the fluorine laser device.

【００２７】このように、放電容器内の臭素原子の封入
量Ｄ（μｍｏｌ／ｃｃ）と放電容器の放電プラズマが生
じる領域と光透過窓までの距離Ｌ（ｍｍ）の積Ｄ×Ｌの
値が、０〜０．２５であれば、臭素の封入量が、５×１
０⁻⁵μｍｏｌ／ｃｃ〜９×１０^−３μｍｏｌ／ｃｃに
おいて、少なくとも波長１５７．４８４ｎｍ、１５７．
６３９ｎｍのどちらか一方においてフッ素レーザ装置の
基準光源に適した放電ランプを提供することができ、よ
り好ましくは，３×１０⁻⁵μｍｏｌ／ｃｃ〜５×１０
^−３μｍｏｌ／ｃｃにおいて波長１５７．４８４ｎｍ、
波長１５７．６３９ｎｍの両方においてフッ素レーザ装
置の基準光源に適した放電ランプを提供することができ
る。Thus, the product D × L of the amount D (μmol / cc) of bromine atoms enclosed in the discharge vessel and the distance L (mm) from the discharge vessel where discharge plasma is generated to the light transmission window is obtained. , 0 to 0.25, the enclosed amount of bromine is 5 × 1
In ^{0 -5 μmol / cc~9 × 10 -3} μmol / cc, at least wavelength 157.484nm, 157.
It is possible to provide a discharge lamp suitable for a reference light source of a fluorine laser device at either one of 639 nm, and more preferably 3 × 10 ⁻⁵ μmol / cc to ⁵ × 10 ^5.
A wavelength of 157.484 nm at ^-3 μmol / cc,
It is possible to provide a discharge lamp suitable as a reference light source for a fluorine laser device at both wavelengths of 157.639 nm.

【００２８】以上説明したように、この発明のフッ素レ
ーザ装置用基準光源は、臭素を発光原子とするととも
に、最適な構造として電極と窓部材の距離の関係を規定
することで、臭素の自己吸収による影響を受けることな
く放射強度の十分な光源を提供することができる。As described above, in the reference light source for a fluorine laser device of the present invention, bromine is used as a light emitting atom, and the relationship between the distance between the electrode and the window member is defined as an optimum structure, whereby self-absorption of bromine is achieved. It is possible to provide a light source having a sufficient radiation intensity without being affected by.

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

【図１】本発明のフッ素レーザ装置用基準光源の全体構
造を示す。FIG. 1 shows an overall structure of a reference light source for a fluorine laser device of the present invention.

【図２】本発明のフッ素レーザ装置用基準光源の全体構
造を示すFIG. 2 shows the overall structure of a reference light source for a fluorine laser device of the present invention.

【図３】本発明のフッ素レーザ装置用基準光源の全体構
造を示す。FIG. 3 shows an overall structure of a reference light source for a fluorine laser device of the present invention.

【図４】本発明のフッ素レーザ装置用基準光源の全体構
造を示すFIG. 4 shows an overall structure of a reference light source for a fluorine laser device of the present invention.

【図５】本発明の基準光源におけるＤ・Ｌによる効果を
示す。FIG. 5 shows the effect of D / L in the reference light source of the present invention.

【図６】本発明の基準光源におけるＤ・Ｌによる効果を
示す。FIG. 6 shows the effect of D / L in the reference light source of the present invention.

【図７】本発明の基準光源における臭素原子の封入量に
よる効果を示す。FIG. 7 shows the effect of the amount of bromine atoms enclosed in the reference light source of the present invention.

【図８】本発明の基準光源における臭素原紙の封入量に
よる効果を示す。FIG. 8 shows the effect of the amount of bromine base paper enclosed in the reference light source of the present invention.

【図９】ＡｒＦエキシマレーザ装置の波長測定装置を示
す。FIG. 9 shows a wavelength measuring device of an ArF excimer laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 放電容器 ２ 本体ケース ３ 窓部材 ４ 電極 ５ 交流電源 ６ 放電プラズマ 1 discharge vessel 2 body case 3 window members 4 electrodes 5 AC power supply 6 discharge plasma

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 正樹 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA05 CA12 CB04 CB23 CB31 CB44 CB51 CC63 CD38 CD39 2H097 CA13 GB00 LA10 5F046 CA03 CB22 DA01 5F072 AA04 GG03 HH05 JJ20 KK01 KK05 KK07 KK08 KK09 KK15 YY08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masaki Yoshioka             1194 Sado, Bessho Town, Himeji City, Hyogo Prefecture Usio             Electric Co., Ltd. F term (reference) 2G020 AA05 CA12 CB04 CB23 CB31                       CB44 CB51 CC63 CD38 CD39                 2H097 CA13 GB00 LA10                 5F046 CA03 CB22 DA01                 5F072 AA04 GG03 HH05 JJ20 KK01                       KK05 KK07 KK08 KK09 KK15                       YY08

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】フッ素レーザ装置より出射されるレーザ光
の波長に近い発光スペクトルを有し、この発光スペクト
ル線を利用してフッ素レーザ装置からのレーザ光の発振
波長を安定化させるためのフッ素レーザ用基準光源にお
いて、 前記基準光源は、概略円筒状の放電容器の一端に真空紫
外光を放射する窓部材を有するとともに、容器内には発
光物質として臭素を有し、 この放電容器の外面には、一対の電極が互いに離間して
配置しており、かつ、前記臭素の封入量Ｄ（μｍｏｌ／
ｃｃ）と前記電極の端部と前記窓部材との距離Ｌ（ｍ
ｍ）との積Ｄ・Ｌが０．２５以下であることを特徴とす
るからフッ素レーザ用基準光源。1. A fluorine laser having an emission spectrum close to the wavelength of the laser light emitted from the fluorine laser device and stabilizing the oscillation wavelength of the laser light from the fluorine laser device using this emission spectrum line. In the reference light source for use, the reference light source has a window member that radiates vacuum ultraviolet light at one end of a substantially cylindrical discharge container, and has bromine as a luminescent substance in the container. , A pair of electrodes are arranged apart from each other, and the bromine inclusion amount D (μmol /
cc) and the distance L (m between the end of the electrode and the window member)
m), the product D · L is 0.25 or less. 【請求項２】前記放電容器には、５．０×１０^−５〜
９．０×１０⁻³μｍｏｌ／ｃｃの臭素を封入している
ことを特徴とする請求項１のフッ素レーザ用基準光源。2. The discharge vessel contains 5.0 × 10 ⁻⁵ to
The reference light source for a fluorine laser according to claim 1, wherein 9.0 × 10 ⁻³ μmol / cc of bromine is enclosed.