JP2009164371A - Buffering means of optical element for gas laser, and gas laser device using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスレーザ用光学素子及びそれを用いたガスレーザ装置に関し、特に、エキシマレーザやフッ素分子レーザ等の半導体露光装置で使用される紫外線ガスレーザ用光学素子の緩衝手段及びそれを用いたガスレーザ装置に関するものである。 The present invention relates to an optical element for a gas laser and a gas laser apparatus using the same, and more particularly to a buffer means for an optical element for an ultraviolet gas laser used in a semiconductor exposure apparatus such as an excimer laser or a fluorine molecular laser, and a gas laser apparatus using the same. Is.
（露光用光源）
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められており、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在の露光用ガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの深紫外光を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置、並びに、波長１９３ｎｍの真空紫外光を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。次世代の露光技術として、露光用レンズとウエハー間を液体で満たして屈折率を変えることによって、露光光源の見かけの波長を短波長化する液浸技術をＡｒＦエキシマレーザ露光に適用しようとしている。ＡｒＦエキシマレーザ液浸では、純水を液浸液にした場合１３４ｎｍの波長になる。また、次々世代の露光用光源として、波長１５７ｎｍの真空紫外光を放出するＦ2 （フッ素分子）レーザ装置によるＦ2 レーザ液浸露光が採用される可能性もある。Ｆ2 レーザ液浸では、１１５ｎｍの波長になると言われている。
(Light source for exposure)
As semiconductor integrated circuits are miniaturized and highly integrated, improvement in resolving power is demanded in semiconductor exposure apparatuses. For this reason, the wavelength of light emitted from the exposure light source is being shortened, and a gas laser device is used as the exposure light source instead of the conventional mercury lamp. As a current gas laser apparatus for exposure, a KrF excimer laser apparatus that emits deep ultraviolet light having a wavelength of 248 nm and an ArF excimer laser apparatus that emits vacuum ultraviolet light having a wavelength of 193 nm are used. As a next-generation exposure technique, an immersion technique for shortening the apparent wavelength of the exposure light source by filling the space between the exposure lens and the wafer with a liquid and changing the refractive index is being applied to ArF excimer laser exposure. In ArF excimer laser immersion, a wavelength of 134 nm is obtained when pure water is used as the immersion liquid. Further, as an exposure light source for the next generation, there is a possibility that F 2 laser immersion exposure using an F 2 (fluorine molecule) laser device that emits vacuum ultraviolet light having a wavelength of 157 nm may be employed. The F 2 laser immersion is said to have a wavelength of 115 nm.
（露光用光学素子と色収差）
多くの半導体露光装置の光学系には、投影光学系が採用されている。投影光学系では、異なる屈折率を有するレンズ等の光学素子が組み合わされて色収差補正が行われる。現在、露光用光源であるレーザ波長の２４８ｎｍ〜１５７ｎｍの波長（紫外線）域では、投影光学系のレンズ材料として使用に適する光学材料は、合成石英とＣａＦ2 以外にはない。このため、ＫｒＦエキシマレーザ用の投影レンズとしては、合成石英のみで構成された全屈折タイプの単色レンズが採用され、ＡｒＦエキシマレーザ用の投影レンズとしては、合成石英とＣａＦ2 で構成された全屈折タイプの部分色消しレンズが採用されている。ところが、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザの自然発振スペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いために、これらの投影レンズを使用すると、色収差が発生して解像力が低下する。そこで、色収差が無視できるまでに、これらのガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このため、これらのガスレーザ装置には狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュールがレーザ共振器内に設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。
(Exposure optics and chromatic aberration)
A projection optical system is adopted as an optical system of many semiconductor exposure apparatuses. In the projection optical system, chromatic aberration correction is performed by combining optical elements such as lenses having different refractive indexes. Currently, there are no optical materials other than synthetic quartz and CaF 2 suitable for use as the lens material of the projection optical system in the wavelength (ultraviolet) range of 248 nm to 157 nm of the laser wavelength that is the light source for exposure. For this reason, as the projection lens for the KrF excimer laser, an all-refractive type monochromatic lens composed only of synthetic quartz is adopted, and as the projection lens for the ArF excimer laser, all projection lenses composed of synthetic quartz and CaF 2 are adopted. A refractive type partial achromatic lens is used. However, since the natural oscillation spectral line width of KrF excimer laser and ArF excimer laser is as wide as about 350 to 400 pm, when these projection lenses are used, chromatic aberration is generated and the resolution is lowered. Therefore, before the chromatic aberration can be ignored, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser light emitted from these gas laser devices. For this reason, in these gas laser devices, a band-narrowing module having a band-narrowing element (such as an etalon or a grating) is provided in the laser resonator, thereby realizing a narrow band of the spectral line width.
（液浸リソグラフィーと偏光照明）
上記したように、ＡｒＦエキシマレーザ液浸リソグラフィーの場合、媒体としてＨ2 Ｏを使用したとき、屈折率が１．４４になるため、屈折率に比例するレンズ開口数ＮＡは原理的に従来の開口数に対して１．４４倍に増やすことができる。ＮＡが高くなるにつれ、光源であるレーザ光の偏光純度の影響が大きくなる。偏光の向きがマスクパターンの方向に平行であるＴＥ偏光の場合は影響がないが、それが直交するＴＭ偏光の場合は、像のコントラストが低くなってしまう。これは、後者の場合、ウエハー上の焦点における電界のベクトルが異なる方向であるため、ウエハーへの入射角が大きくなるに従い、電界のベクトルが同一である前者に比べ、強度が弱くなってしまうためである。この影響はＮＡが１．０に近づくか超える場合に強くなり、ＡｒＦエキシマレーザ液浸はこの場合に該当する。そのため、以上のように露光装置の照明系では、所望の偏光状態を制御する必要がある。この偏光照明の制御には、露光装置の照明系に入力されるレーザの偏光状態が直線偏光であることが要求されている。偏光純度は、直線偏光と非直線偏光の割合であり、レーザの偏光は、偏光純度が高く維持されることが要求されている。
(Immersion lithography and polarized illumination)
As described above, in the case of ArF excimer laser immersion lithography, when H 2 O is used as the medium, the refractive index becomes 1.44, so the lens numerical aperture NA proportional to the refractive index is in principle the conventional aperture. The number can be increased by 1.44 times the number. As the NA increases, the influence of the polarization purity of the laser beam as the light source increases. In the case of TE polarized light whose polarization direction is parallel to the direction of the mask pattern, there is no influence, but in the case of TM polarized light in which it is orthogonal, the contrast of the image is lowered. This is because, in the latter case, the electric field vector at the focal point on the wafer is in a different direction, and as the angle of incidence on the wafer increases, the intensity becomes weaker than the former, where the electric field vector is the same. It is. This effect becomes stronger when NA approaches or exceeds 1.0, and ArF excimer laser immersion corresponds to this case. Therefore, it is necessary to control a desired polarization state in the illumination system of the exposure apparatus as described above. For the control of this polarized illumination, it is required that the polarization state of the laser input to the illumination system of the exposure apparatus is linearly polarized light. The polarization purity is a ratio of linearly polarized light and non-linearly polarized light, and the polarization of laser is required to maintain high polarization purity.
図１２は、従来の一般的なガスレーザ装置１００を示す図である。従来、ガスレーザ装置１００のレーザチャンバ１０１におけるウィンドウ１０２は、ＣａＦ２で作製されているものが多い。ＣａＦ2製ウィンドウ１０２は、レーザチャンバ１０１の保持部１０１ａの内側表面にシール材１０３、レーザチャンバ１０１の保持部１０１ａの外側表面に樹脂製の緩衝材１０４を配し、保持されている。保持部１０１ａとＣａＦ2製ウィンドウ１０２の間に柔らかい樹脂リングを緩衝材１０４として使用するにより、保持部１０１ａによるウィンドウ１０２表面へのキズ付きを防止していた。
FIG. 12 is a diagram showing a conventional general gas laser device 100. Conventionally, the
しかしながら、従来の技術では、このような樹脂リングをＣａＦ2製ウィンドウ１０２の緩衝材１０４として使用する場合、以下の問題点が発生することがあった。
However, in the conventional technique, when such a resin ring is used as the
まず、図１３に示すように、レーザ光Ｌの多重反射光や散乱光により、樹脂リング製緩衝材１０４が光分解反応を起こし、有機物などの汚染物質１２０が発生することがあった。これらの汚染物質１２０は、ウィンドウ１０２の表面を汚染し、劣化の原因となっていた。
First, as shown in FIG. 13, the
また、図１４に示すように、レーザ共振器１１０内はＮ2ガスでパージされている為、これら汚染物質１２０はＮ2ガスによって運ばれ、ウィンドウ１０２だけでなく、レーザ共振器１１０内のフロントミラー１１１又はリヤミラー１１２等の光学素子の表面も汚染し、劣化の原因となっていた。
Further, as shown in FIG. 14, since the inside of the
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚染物質の発生がなくなり、光学素子の汚染が防止され、光学素子の寿命を延ばすフッ化カルシウム結晶を用いたガスレーザ用光学素子の緩衝手段及びそれを用いたガスレーザ装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to eliminate calcium fluoride crystals that eliminate the generation of contaminants, prevent contamination of the optical element, and extend the life of the optical element. It is an object of the present invention to provide a buffer means for a gas laser optical element used and a gas laser device using the same.
そのために、本発明のガスレーザ用光学素子の緩衝手段は、入射平面と射出平面を備え、紫外線が入射平面から入射し、射出平面から射出するフッ化カルシウム結晶からなる紫外線ガスレーザ用光学素子の緩衝手段において、
前記緩衝手段は、前記光学素子と前記光学素子を保持する保持手段の間に当接して配置され、金属からなるベース部と、フッ化カルシウムよりも軟らかい金属をメッキしたメッキ部とを有することを特徴とする。
For this purpose, the buffer means for an optical element for gas laser of the present invention comprises an entrance plane and an exit plane, and the buffer means for an optical element for UV gas laser made of calcium fluoride crystal that is incident from the entrance plane and exits from the exit plane. In
The buffer means is disposed in contact with the optical element and the holding means for holding the optical element, and has a base portion made of metal and a plated portion plated with a metal softer than calcium fluoride. Features.
また、前記ベース部は、アルミニウムと同等、又は、それ以上の硬度を有する金属から形成されることを特徴とする。 The base portion is formed of a metal having a hardness equal to or higher than that of aluminum.
また、前記ベース部は、前記光学素子と当接する側の表面を１工程で加工されると共に、以下の条件を満足することを特徴とする。
エッジ突部の高さ＜０．２μｍ
表面の粗さ＜０．２μｍ
平面度≦０．００５ｍｍ
平行度≦０．００５ｍｍ
Further, the base portion is processed in one step on the surface in contact with the optical element, and satisfies the following conditions.
Edge protrusion height <0.2μm
Surface roughness <0.2μm
Flatness ≦ 0.005mm
Parallelism ≦ 0.005mm
また、以下の条件を満足することを特徴とする。
エッジ突部の高さ≦５μｍ
表面の粗さ＜０．２μｍ
平面度≦０．０１ｍｍ
平行度≦０．０１ｍｍ
Moreover, the following conditions are satisfied.
Edge protrusion height ≦ 5μm
Surface roughness <0.2μm
Flatness ≤ 0.01mm
Parallelism ≦ 0.01mm
さらに、本発明のガスレーザ用光学素子の緩衝手段を用いたガスレーザ装置は、レーザチャンバと、レーザチャンバの一方の側とその反対側に設置された光共振器と、レーザチャンバ内部に封入されたレーザガスと、そのレーザガスを励起する手段と、励起されたレーザガスから発生する光がレーザチャンバ外部へ出射するためにレーザチャンバに設けられた２つのウィンドウとを有し、前記ウィンドウが前記光共振器の光軸上に沿って配置されているガスレーザ装置において、前記各ウィンドウは前記ガスレーザ用光学素子からなり、前記緩衝手段は、前記ウィンドウと前記ウィンドウを保持する保持手段との間に当接して配置されることを特徴とする。 Further, the gas laser apparatus using the buffering means of the optical element for gas laser according to the present invention includes a laser chamber, an optical resonator disposed on one side of the laser chamber and the opposite side, and a laser gas sealed in the laser chamber. And means for exciting the laser gas, and two windows provided in the laser chamber for emitting light generated from the excited laser gas to the outside of the laser chamber, the window being a light of the optical resonator In the gas laser apparatus arranged along the axis, each window includes the optical element for the gas laser, and the buffer means is arranged in contact with the window and a holding means for holding the window. It is characterized by that.
本発明のガスレーザ用光学素子の緩衝手段は、保持手段にフッ化カルシウム結晶からなる紫外線ガスレーザ用光学素子を保持する部分に緩衝手段としてフッ化カルシウムよりも軟らかい金属を使用することにより、汚染物質の発生がなくなり、光学素子の汚染が防止され、光学素子の寿命を延ばすことができる。 The buffer means for the optical element for gas laser of the present invention uses a metal softer than calcium fluoride as the buffer means for the part for holding the optical element for ultraviolet gas laser made of calcium fluoride crystal in the holding means. Occurrence is eliminated, contamination of the optical element is prevented, and the life of the optical element can be extended.
また、緩衝手段は、光学素子と当接する側の表面を１工程で加工されると共に、以下の条件を満足するので、光学素子の表面が破損し、且つ応力集中が起こり大きな複屈折が発生することが低減される。応力による複屈折が生じると、レーザの偏光が悪化し、レーザ性能を低下させる。
エッジ突部の高さ＜０．２μｍ
表面の粗さ＜０．２μｍ
平面度≦０．０１ｍｍ
平行度≦０．０１ｍｍ
In addition, the buffer means is processed in one step on the surface in contact with the optical element and satisfies the following conditions. Therefore, the surface of the optical element is damaged, stress concentration occurs, and large birefringence occurs. Is reduced. When birefringence due to stress occurs, the polarization of the laser deteriorates and the laser performance is degraded.
Edge protrusion height <0.2μm
Surface roughness <0.2μm
Flatness ≤ 0.01mm
Parallelism ≦ 0.01mm
また、前記緩衝手段は、アルミニウムから形成されるので、安価で容易に加工することができる。 Further, since the buffer means is made of aluminum, it can be easily processed at low cost.
以下、本発明に係る実施形態の紫外線ガスレーザ用光学素子の緩衝手段及び紫外線ガスレーザ装置について説明する。 Hereinafter, a buffering means and an ultraviolet gas laser apparatus for an optical element for an ultraviolet gas laser according to an embodiment of the present invention will be described.
図１は、本実施形態のＣａＦ2（フッ化カルシウム）製ウィンドウの保持状態を示す図である。図中、１はレーザチャンバ、２はウィンドウ、３はシール材、４は緩衝手段としての緩衝材である。 FIG. 1 is a diagram showing a holding state of a CaF 2 (calcium fluoride) window according to the present embodiment. In the figure, 1 is a laser chamber, 2 is a window, 3 is a seal material, and 4 is a buffer material as a buffer means.
レーザチャンバ１は、従来と同様のもので、ウィンドウ２を保持する保持部１ａを有している。
The laser chamber 1 is the same as the conventional one, and has a holding
ＣａＦ２製ウィンドウ２は、レーザチャンバ１の保持部１ａの内側表面に配置されたシール材３、及び、レーザチャンバ１の保持部１ａの外側表面に配置された緩衝材４を介してレーザチャンバ１に保持されている。
The
シール材３は、レーザ光の多重反射光や散乱光の影響を受けない部分に配置するのが好ましい。
The sealing
緩衝材４は、ウィンドウ２の外周に沿って、ウィンドウ２と保持部１ａとの間に当接して配置される。また、金属製のリングからなり、特に、ＣａＦ2よりも軟らかい金属を使用するとよい。その理由として、図２に示すように、軟らかい金属の柔軟性により、金属表面が荒れていてもＣａＦ2製ウィンドウ２と接触した際に金属が潰れるので、ＣａＦ2製ウィンドウ２に損傷を与えることがないからである。
The
しかしながら、かなり硬度の低い金属、例えば、アルミニウムよりも硬度の低い金属を緩衝材４として使用した場合、その柔らかさゆえに加工が困難になり、平行度・平面度等の精度が低減する場合がある。そして、大きなうねりにより、ウィンドウに応力集中が生じ、複屈折が発生する場合があった。
However, when a metal having a considerably low hardness, for example, a metal having a hardness lower than that of aluminum is used as the
そこで、本実施形態では、図３に示すように、緩衝材４のベースリング４Ａとして、加工精度を得られる程度の金属、例えばアルミニウムをベースリング４Ａとし、その周囲にＣａＦ2よりも硬度の低い金属をメッキしたメッキ部４Ｂを採用する。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the
メッキ部４Ｂに適用する金属としては、例えば、表１に示すような硬度の低いものがよく、本実施形態では、スズを採用した。
このように、レーザチャンバ１にＣａＦ2製ウィンドウ２を保持する部分に緩衝材４としてベースリング４Ａの周囲にＣａＦ2よりも軟らかい金属をメッキ部４Ｂに使用することにより、汚染物質の発生がなくなり、ウィンドウ２及びその他の共振器内光学素子の汚染が防止され、ウィンドウ２及びその他光学素子の寿命を延ばすことができる。
Thus, by using a metal that is softer than CaF 2 around the
次に、本実施形態の緩衝材４のベースリング４Ａの加工スペックについて説明する。図４は、本実施形態とは異なり、緩衝材４のベースリング４Ａの表面状態が良くない場合の参考例を示す。ベースリング４Ａを加工する際には、以下に示す３つの場合に注意する必要がある。メッキ後の仕上がり精度はメッキ前のベースリング４Ａの仕上がり精度より悪くなる傾向が強いからである。
Next, the processing specifications of the
（１）図４（ａ）に示すように、ベースリング４Ａのエッジの突部４ａにより、ウィンドウ２の表面が破損し、且つ応力集中が起こり大きな複屈折が発生する場合がある。応力による複屈折が生じると、レーザの偏光が悪化し、レーザ性能を低下させる。
(1) As shown in FIG. 4A, the
表２は、アルミニウム製ベースリング４Ａのエッジの突部４ａの高さがＣａＦ2製ウィンドウ２に与える影響を示すものであり、加圧・減圧を繰り返すレーザガス交換を想定したレーザ動作状況模擬試験の結果である。ただし、メッキ部４Ｂは設けていない。
表２に示すように、平坦部粗さ曲線平均線からのベースリング４Ａのエッジの突部４ａの高さが１μｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷及びウィンドウ内部への損傷の進展が明らかに発生していた。ここで、平坦部粗さ曲線平均線とは、図５に示すように、平坦部の平均位置に引いた線であり、エッジの突部４ａの高さとは、その平坦部粗さ曲線平均線からの高さを示す。
As shown in Table 2, when the height of the
また、ベースリング４Ａのエッジの突部４ａの高さが０．５μｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷が明らかに発生し、ウィンドウ内部への損傷の進展も部分的に発生していた。
Further, when the height of the
これに対して、ベースリング４Ａのエッジの突部４ａの高さが０．２μｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷は、わずかに生じる程度で、性能に影響せず、ウィンドウ内部への損傷の進展はなかった。
On the other hand, when the height of the
このように、ベースリング４Ａの「エッジの突部４ａの高さ＜０．２μｍ」とすることで、ウィンドウ２の表面の損傷、及び、ウィンドウ内部への損傷の進展はほとんど見られず、ウィンドウ２の表面が破損し、且つ応力集中が起こり大きな複屈折が発生することが低減される。
Thus, by setting the “height of the
（２）図４（ｂ）に示すように、金属リングからなる緩衝材４のベースリング４Ａの表面の粗さにより、ウィンドウ２の表面が破損し、且つ応力集中が起こり大きな複屈折が発生する場合がある。
(2) As shown in FIG. 4B, due to the roughness of the surface of the
表３は、ベースリング４Ａの表面の粗さ（算術平均粗さＲａ）がＣａＦ2製ウィンドウ２に与える影響を示すものであり、加圧・減圧を繰り返すレーザガス交換を想定したレーザ動作状況模擬試験の結果である。ただし、メッキ部４Ｂは設けていない。
表３に示すように、平坦部粗さ曲線平均線からのベースリング４Ａの表面の粗さが０．６μｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷及びウィンドウ内部への損傷の進展が明らかに発生していた。また、ベースリング４Ａの表面の粗さが０．３μｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷が明らかに発生し、ウィンドウ内部への損傷の進展も部分的に発生していた。
As shown in Table 3, when the roughness of the surface of the
これに対して、ベースリング４Ａの表面の粗さが０．２μｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷は、わずかに生じる程度で、性能に影響せず、ウィンドウ内部への損傷の進展はなかった。
On the other hand, when the surface roughness of the
このように、ベースリング４Ａの「表面の粗さ＜０．２μｍ」とすることで、ウィンドウ２の表面の損傷、及び、ウィンドウ内部への損傷の進展はほとんど見られず、ウィンドウ２の表面が破損し、且つ応力集中が起こり大きな複屈折が発生することが低減される。
Thus, by setting the surface roughness of the
（３）図４（ｃ）に示すように、ベースリング４Ａの表面のうねり部４ｂにより、ウィンドウ２に応力集中が起こり大きな複屈折が発生する場合がある。
(3) As shown in FIG. 4 (c), stress concentration may occur in the
表４は、ベースリング４Ａの平面度及び平行度がＣａＦ2製ウィンドウ２に与える影響を示すものである。ただし、メッキ部４Ｂは設けていない。
表４に示すように、平坦部粗さ曲線平均線からのベースリング４Ａの表面の粗さが０．６μｍ、エッジの突部４ａの高さが１μｍより大きく、平行度０．０１ｍｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷及びウィンドウ内部への損傷の進展が明らかに発生しており、応力複屈折は１．１７ｎｍであった。
As shown in Table 4, when the roughness of the surface of the
これに対して、ベースリング４Ａの表面の粗さが０．１μｍ、エッジの突部４ａの高さが０．２μｍより小さく、平面度及び平行度が０．０１ｍｍの場合、ウィンドウ２の表面の損傷は、わずかに生じる程度で、性能に影響せず、ウィンドウ内部への損傷の進展はなかった。また、応力複屈折は０．３８ｎｍであった。
On the other hand, when the roughness of the surface of the
このように、ベースリング４Ａの加工は、表面粗さのほかに平面度，平行度の確保も重要である。「平面度≦０．０１ｍｍ」及び「平行度≦０．０１ｍｍ」とすることで、応力複屈折を低減することができる。
Thus, in the processing of the
次に、本実施形態の緩衝材４の加工方法について説明する。ベースリング４Ａの加工では、厚みにばらつきがあると、取り付けた際の面圧に分布が生じて応力集中を起こしウィンドウ２に複屈折が生じる。応力による複屈折が生じると、レーザの偏光が悪化し、レーザ性能を低下させる。
Next, the processing method of the
また、図６は、ベースリング４Ａの角部にメッキ部４Ｂを設けた図を示す。このようなベースリング４Ａにメッキ部４Ｂを設ける場合、図６（ａ）に示すように、ベースリング４Ａが角部を有するとメッキ部４Ｂは厚くなり、突状の部分を生じてしまう。メッキ後のエッジ部が１０μｍ程度になると、ウィンドウに生じる応力複屈折が大きくなることが実験的に得られている。
Moreover, FIG. 6 shows the figure which provided the
そこで、図７に示すように、緩衝材４は、ウィンドウ２表面を破損させず、且つウィンドウ２表面に応力集中が起こらないように、エッジ及び表面を滑らかに加工する必要がある。そして、図６（ｂ）に示すように、滑らかに加工したベースリング４Ａにメッキ部４Ｂを設けるとよい。
Therefore, as shown in FIG. 7, the
図８は、ベースリング４Ａのエッジ加工の例を示す図である。本実施形態では、ベースリング４Ａのエッジ及び表面を滑らかに加工するために、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、エッジ部加工をＣ面取りとＲ加工の組み合わせ又は図８（ｃ）に示すように、大きいＲ加工により行うことが望ましい。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of edge processing of the
表５は、ベースリング４Ａのエッジの加工とメッキ後の状態を示すものである。
表５に示すように、ベースリング４Ａのエッジの加工をＣ面取りのみで行った場合、メッキ後のエッジの高さは、１０μｍ程度となり、応力複屈折は、１．０ｎｍであった。これに対し、ベースリング４Ａのエッジの加工をＣ面取り及びＲ加工で行った場合、メッキ後のエッジの高さは、最大で５μｍ程度となり、応力複屈折は、０．４ｎｍであった。
As shown in Table 5, when the edge of the
このように、ベースリング４Ａのエッジの加工をＣ面取り及びＲ加工で行い、メッキ後のエッジの高さを低くすることで、ウィンドウ２に生じる応力複屈折を低減させることができる。
Thus, the stress birefringence generated in the
さらに、本実施形態では、ベースリング４Ａのエッジ及び表面を滑らかに加工するために、図９に示すように、エッジ部加工をＲ処理又はＣ面取り及びＲ加工とし、ＣａＦ2製ウィンドウ２に接触する面側のベースリング４Ａの機械加工は１工程で行うことが望ましい。また、最終工程にラップ加工を施すことが好ましい。ラップ加工は面粗さの低減にも有効である。
Furthermore, in the present embodiment, the
このように、ベースリング４Ａの加工を１工程で行うことで、ウィンドウ２表面を破損させず、且つウィンドウ２表面に応力集中が起こらないように、エッジ及び表面を滑らかに加工することができる。
Thus, by processing the
メッキ部４Ｂは、メッキ厚のばらつきによる取付応力への影響を低減するために、メッキ厚を約１０μｍとすることが望ましい。
The
また、他の実施形態として、メッキ部４Ｂのスズメッキの密着強度の保持及びベースリング４Ａの保護のために、メッキ部４Ｂとベースリング４Ａの間に下地メッキ部４Ｃとして異種金属、例えば、ニッケル等を層状にメッキしてもよい。
In another embodiment, in order to maintain the tin plating adhesion strength of the plated
表６は、メッキ前後の緩衝材４の形状精度を示すものである。
表６に示すように、ベースリング４Ａを「平面度＜０．００５ｍｍ」、「平行度＜０．００５ｍｍ」、「粗さＲａ＜０．２μｍ」、「エッジ高さ＜０．２μｍ」とし、メッキ部４Ｃとしてニッケルメッキ５μｍ、メッキ部４Ｂとしてスズメッキ１０μｍをメッキした緩衝材４は、「平面度０．０１ｍｍ」、「平行度＜０．０１ｍｍ」、「粗さＲａ＜０．２μｍ」、「エッジ高さ＜５μｍ」となった。なお、図１０に示すように、エッジのメッキ厚は中央付近より最大で約５μｍ厚くなった。
As shown in Table 6, the
表７は、このように形成された緩衝材４で、加圧・減圧を繰り返すレーザガス交換を想定したレーザ動作状況模擬試験の結果である。
表７に示すように、表３で示したベースリング４Ａのみの場合と比較して、ベースリング４Ａにスズメッキからなるメッキ部４Ｂを設けた緩衝材４は、「平面度０．０１ｍｍ」、「平行度＜０．０１ｍｍ」、「粗さＲａ＜０．２μｍ」、「エッジ高さ＜５μｍ」とすると、エッジ突部４ａの高さが５μｍ程度存在しているにもかかわらず、ウィンドウの損傷及びウィンドウ内部への損傷進展が発生しておらず、応力複屈折も０．３６ｎｍと小さくなっている。
As shown in Table 7, as compared with the case of only the
なお、本実施形態では、ベースリング４Ａとしてアルミニウムを採用したが、アルミニウム以外の金属を使用してもよい。また、メッキ部４Ｂとしては、スズの他、インジウム等の他のＣａＦ2より軟らかい金属でもよい。
In the present embodiment, aluminum is used as the
以上、本実施形態の紫外線ガスレーザ用光学素子の緩衝材４をレーザチャンバ１のウィンドウ２に使用する場合について説明した。これは、次のようなレーザ装置で使用することもできる。その例を説明するために、図１１に、２ステージレーザシステムの主として光学系の概略の構成と、その中での本発明による紫外線ガスレーザ用光学素子の配置例を示す。
The case where the
２ステージレーザシステムは、発振用レーザ１０とその発振用レーザ１０から発振されたレーザ光（シード光）を入射させて増幅する増幅用レーザ２０とからなるもので、特に狭帯域で４０Ｗ以上の高出力が必要な露光用のＡｒＦエキシマレーザ装置やＦ2レーザ装置に期待されているものである。 The two-stage laser system includes an oscillating laser 10 and an amplifying laser 20 that amplifies the laser beam (seed light) oscillated from the oscillating laser 10, and has a high bandwidth of 40 W or more particularly in a narrow band. This is expected for an ArF excimer laser device or F 2 laser device for exposure that requires output.
発振用レーザ１０にはレーザガスが封入されるレーザチャンバ１１と、共振器を構成する狭帯域化モジュール１４及び出力鏡としての部分反射ミラー１５とが含まれ、さらに、図示していないレーザガス励起システムや制御系、さらには、冷却系、ガス交換システム等が含まれる。
The oscillation laser 10 includes a
レーザチャンバ１１には、前記のように、光軸上に２つのウィンドウ１２と１３が取り付けてある。また、狭帯域化モジュール１４には、ビーム拡大光学系を構成する単数あるいは複数のビーム拡大プリズム１６（図では２個）と、狭帯域化素子としてのグレーティング１７（又はエタロン）が含まれる。
As described above, two windows 12 and 13 are attached to the
増幅用レーザ２０も、レーザガスが封入されるレーザチャンバ２１と、共振器を構成する部分反射ミラー２４、２５とが含まれ、さらに、図示していないレーザガス励起システムや制御系、さらには、冷却系、ガス交換システム等が含まれる。
The amplification laser 20 also includes a
レーザチャンバ２１には、光軸上に２つのウィンドウ２２と２３が取り付けてある。なお、図６においては、発振用レーザ１０から発振されたレーザ光は、ミラー１８と１９でそれぞれ反射されて増幅用レーザ２０に入射するように構成されている。レーザウィンドウは発振段及び増幅段レーザの共振器内に配置されているので、レーザ光が多数往復する。
Two windows 22 and 23 are attached to the
そして、レーザチャンバ１１、２１に取り付けるウィンドウ１２、１３、２２、２３に本発明に係る紫外線ガスレーザ用光学素子の緩衝材４を適用することが望ましい。
And it is desirable to apply the
以上、本発明の紫外線ガスレーザ用光学素子及び紫外線ガスレーザ装置を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、レーザチャンバ１のウィンドウ２に用いるだけでなく、ビームスプリッタやビーム拡大光学系のウェッジ基板等のＣａＦ2基板を採用するものに、本発明に係る緩衝材４を配置してもよい。
The optical element for ultraviolet gas laser and the ultraviolet gas laser apparatus of the present invention have been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made. For example, the
１…レーザチャンバ
２…ウィンドウ
３…シール材
４…緩衝材（緩衝手段）
１０…発振用レーザ
１１…レーザチャンバ
１２、１３…ウィンドウ
１４…狭帯域化モジュール
１５…出力鏡（部分反射ミラー）
１６…ビーム拡大プリズム
１７…グレーティング
１８、１９…ミラー１
２０…増幅用レーザ
２１…レーザチャンバ
２２、２３…ウィンドウ
２４、２５…部分反射ミラー
３０…発振段レーザパワーモニタ
３１…第１ビームスプリッタ
４０…モニターモジュール
４１…第２ビームスプリッタ
４２…パワー及びスペクトル検出器
５０…光学パルスストレッチャ
５１…第３ビームスプリッタ
５２…高反射ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
10 ...
16 ... Beam expanding prism 17 ... Grating 18, 19 ... Mirror 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Amplifying
Claims (5)
前記緩衝手段は、前記光学素子と前記光学素子を保持する保持手段の間に当接して配置され、金属からなるベース部と、フッ化カルシウムよりも軟らかい金属をメッキしたメッキ部とを有することを特徴とするガスレーザ用光学素子の緩衝手段。 In the buffering means of the optical element for an ultraviolet gas laser comprising an incident plane and an emission plane, ultraviolet light is incident from the incident plane and is made of calcium fluoride crystal emitted from the emission plane,
The buffer means is disposed in contact with the optical element and the holding means for holding the optical element, and has a base portion made of metal and a plated portion plated with a metal softer than calcium fluoride. A buffering means for a gas laser optical element.
エッジ突部の高さ＜０．２μｍ
表面の粗さ＜０．２μｍ
平面度≦０．００５ｍｍ
平行度≦０．００５ｍｍ 3. The buffering means for an optical element for a gas laser according to claim 1, wherein the base portion is processed in a single step on the surface in contact with the optical element and satisfies the following conditions.
Edge protrusion height <0.2μm
Surface roughness <0.2μm
Flatness ≤ 0.005mm
Parallelism ≦ 0.005mm
エッジ突部の高さ≦５μｍ
表面の粗さ＜０．２μｍ
平面度≦０．０１ｍｍ
平行度≦０．０１ｍｍ The buffering means for an optical element for a gas laser according to any one of claims 1 to 3, wherein the following conditions are satisfied.
Edge protrusion height ≦ 5μm
Surface roughness <0.2μm
Flatness ≤ 0.01mm
Parallelism ≦ 0.01mm
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