激光系统技术方案

一种激光系统，其具有：A.固体激光装置，其输出脉冲激光，该脉冲激光的光强度分布是以光路轴为中心的旋转对称的高斯形状；B.放大器，其包含一对放电电极，并且在一对放电电极之间的放电空间中对脉冲激光进行放大；以及C.转换光学系统，其对从放大器输出的脉冲激光的光强度分布进行转换，使该光强度分布在一对放电电极的放电方向和与放电方向垂直的方向的任意方向上均为顶帽形状。

laser system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光系统
本公开涉及激光系统。
技术介绍
随着半导体集成电路的微细化、高集成化，在半导体曝光装置中要求提高分辨率。以下，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。为此，正在推进从曝光用光源输出的光的短波长化。在曝光用光源中，使用气体激光装置来代替以往的水银灯。目前，作为曝光用激光装置，使用了输出波长为248nm的紫外线的KrF准分子激光装置以及输出波长为193.4nm的紫外线的ArF准分子激光装置。作为目前的曝光技术，实用化了如下的浸液曝光：通过用液体充满曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙来改变该间隙的折射率，从而缩短曝光用光源的目击波长。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源进行浸液曝光的情况下，对晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将这种技术称为ArF浸液曝光。ArF浸液曝光也被称为ArF液浸光刻。由于KrF、ArF准分子激光装置在自然振荡中的谱线宽度宽至大约350pm～400pm，所以由曝光装置侧的投影透镜缩小投影到晶片上的激光(紫外线光)产生色像差而导致分辨率降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化，直到色像差达到能够忽略的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内设置有具有窄带化元件的窄带化模块(LineNarrowingModule)。通过该窄带化模块实现了谱线宽度的窄带化。窄带化元件也可以是标准具或光栅等。将谱线宽度被以这种方式窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2016/046871号专利文献2：日本特开2011-176116号公报专利文献3：日本特开2013-145863号公报专利文献4：国际公开第2017/006418号
技术实现思路
本公开的1个观点的激光系统具有：A.固体激光装置，其输出脉冲激光，该脉冲激光的光强度分布是以光路轴为中心的旋转对称的高斯形状；B.放大器，其包含一对放电电极，并且在一对放电电极之间的放电空间中对脉冲激光进行放大；以及C.转换光学系统，其对从放大器输出的脉冲激光的光强度分布进行转换，使该光强度分布在一对放电电极的放电方向和与放电方向垂直的方向的任意方向上均为顶帽(Top-hat)形状。附图说明以下，仅仅作为例子，参照附图对本公开的几个实施方式进行说明。图1A是概略地示出比较例的激光系统的结构的剖视图。图1B是在图1A所示的激光系统中从V方向观察放大器的内部结构的示意图。图2是从Z方向观察缝隙的示意图。图3A是示出脉冲激光在图1A中的A-A线上的射束截面的光强度分布的图。图3B是示出脉冲激光在图1A中的B-B线上的射束截面的光强度分布的图。图4A是概略地示出第一实施方式的激光系统的结构的剖视图。图4B是在图4A所示的激光系统中从V方向观察放大器的内部结构的示意图。图5A是示出脉冲激光Lp在图4A中的D-D线上的射束截面的光强度分布的图。图5B是示出脉冲激光在图4A中的E-E线上的射束截面的光强度分布的图。图6是对光强度分布的顶帽形状的定义进行说明的曲线图。图7是示出变形例的转换光学系统的图。图8是示出基于图7和表1所示的设计值的光强度分布的模拟结果的曲线图。图9是示出第二实施方式的激光系统所包含的放大光学系统和压缩光学系统的图。图10是示出第三实施方式的激光系统的整体结构的图。图11是示出第一和第二非球面镜的设计例的图。图12是示出被缝隙局部遮蔽的脉冲激光的图。图13是示出基于图11和表2所示的上述设计值的光强度分布的模拟结果的曲线图。图14是示出第四实施方式的激光系统的整体结构的图。图15A和图15B是示出变形例的转换光学系统的图。图16A是示出入射到转换光学系统的脉冲激光的光强度分布的图。图16B是示出从放大器输出的脉冲激光的光强度分布的图。图17A和图17B是对多路径放大器的课题进行说明的图。图18是示出第五实施方式的激光系统的整体结构的图。图19是示出相位滤波器的结构的图。图20是示出通过相位滤波器的相位调制对光强度分布进行转换的原理的图。图21是示出在相位滤波器中形成的相位分布的一例的图。图22是示出固体激光装置的结构的图。图23是示出变形例的放大器的结构的图。具体实施方式<内容>1.比较例1.1结构1.1.1固体激光装置1.1.2放大器1.2动作1.3课题2.第一实施方式2.1结构2.2动作2.3效果2.4顶帽形状的定义2.5转换光学系统的变形例3.第二实施方式3.1结构3.2动作3.3效果4.第三实施方式4.1结构4.1.1设计例4.2动作4.3效果5.第四实施方式5.1结构5.2动作5.3效果5.4转换光学系统的变形例5.4.1结构5.4.2动作5.4.3效果6.第五实施方式6.1结构6.2动作6.3效果7.固体激光装置的具体例7.1结构7.2动作8.放大器的变形例8.1结构8.2动作在下文中，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出了本公开的几个例子，并没有限定本公开的内容。此外，并没有限定各实施方式中说明的结构和动作全部都是作为本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同的构成要素标注相同的参照标号，省略重复的说明。1.比较例1.1结构图1A和图1B示出了比较例的激光系统2的整体结构。激光系统2包含作为主振荡器的固体激光装置10和作为功率放大器的放大器20。1.1.1固体激光装置固体激光装置10构成为包含未图示的半导体激光器、放大器、非线性晶体等。固体激光装置10单横模地输出紫外的脉冲激光Lp。脉冲激光Lp是高斯射束，例如，中心波长为193.4nm。以下，将从固体激光装置10输出的脉冲激光Lp的光路轴向称为Z方向。1.1.2放大器放大器20是包含腔室21、凸面柱面镜22以及凹面柱面镜23的准分子放大器。在腔室21内设置有第一放电电极24a、第二放电电极24b、第一窗口25a以及第二窗口25b。另外，在腔室21内例如封入了ArF激光气体，该ArF激光气体包含作为稀有气体的Ar气体、作为卤素气体的氟气体以及作为缓冲气体的Ne气体。作为用于通过放电来激励激光气体的一对电极，第一放电电极24a和第二放电电极24b隔着它们之间的放电空间26而对置配置。第一放电电极24a和第二放电电极24b分别在Z方向上延伸。在第一放电电极24a和第二放电电极24b之间从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光系统，其具有：/nA.固体激光装置，其输出脉冲激光，该脉冲激光的光强度分布是以光路轴为中心的旋转对称的高斯形状；/nB.放大器，其包含一对放电电极，并且在所述一对放电电极之间的放电空间中对所述脉冲激光进行放大；以及/nC.转换光学系统，其对从所述放大器输出的所述脉冲激光的光强度分布进行转换，使该光强度分布在所述一对放电电极的放电方向和与所述放电方向垂直的方向的任意方向上均为顶帽形状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光系统，其具有：
A.固体激光装置，其输出脉冲激光，该脉冲激光的光强度分布是以光路轴为中心的旋转对称的高斯形状；
B.放大器，其包含一对放电电极，并且在所述一对放电电极之间的放电空间中对所述脉冲激光进行放大；以及
C.转换光学系统，其对从所述放大器输出的所述脉冲激光的光强度分布进行转换，使该光强度分布在所述一对放电电极的放电方向和与所述放电方向垂直的方向的任意方向上均为顶帽形状。


2.根据权利要求1所述的激光系统，其中，
所述转换光学系统配置在所述固体激光装置与所述放大器之间的所述脉冲激光的光路上。


3.根据权利要求2所述的激光系统，其中，
所述转换光学系统包含第一锥轴透镜和第二锥轴透镜，
所述第一锥轴透镜和所述第二锥轴透镜以各自中心轴与所述光路轴一致并且彼此的顶点对置的方式配置。


4.根据权利要求3所述的激光系统，其中，
该激光系统还具有：
D.线性平台，其使第一锥轴透镜和第二锥轴透镜中的一方在所述光路轴的方向上进行往返移动；以及
E.控制部，其对所述线性平台进行控制而对所述第一锥轴透镜与第二锥轴透镜之间的间隔进行调整。


5.根据权利要求4所述的激光系统，其中，
该激光系统还具有：
F.光强度分布计测部，其对从所述放大器输出的所述脉冲激光的光强度分布进行计测；
其中，所述控制部根据由所述光强度分布计测部计测的所述光强度分布的计测值来控制所述线性平台。


6.根据权利要求5所述的激光系统，其中，
所述光强度分布计测部包含：分束器，其对从所述放大器输出的所述脉冲激光的一部分进行反射；转印光学系统，其对被所述分束器反射的所述脉冲激光的一部分进行转印；以及二维图像传感器，其对由所述转印光学系统转印的转印像进行拍摄。


7.根据权利要求2所述的激光系统，其中，
该激光系统还具有：
G.放大光学系统，其配置在所述转换光学系统的入射侧，使所述脉冲激光的射束直径放大；以及
H.压缩光学系统，其配置在所述转换光学系统的射出侧，对所述脉冲激光的射束直径进行压缩。


8.根据权利要求7所述的激光系统，其中，
所述转换光学系统的所述射束直径的放大率与所述压缩光学系统的所述射束直径的压缩率的倒数相同。


9.根据权利要求2所述的激光系统，其中，
所述转换光学系统包含第一非球面透镜和第二非球面透镜，
所述第一非球面透镜和所述第二非球面透镜以各自中心轴与所述光路轴一致的方式配置。


10.根据权利要求2所述的激光系统，其中，
所述转换光学系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒川正树，若林理，
申请(专利权)人：极光先进雷射株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP