JP2002350914A - Light source device and irradiation device - Google Patents

Light source device and irradiation device

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JP2002350914A
JP2002350914A JP2001162004A JP2001162004A JP2002350914A JP 2002350914 A JP2002350914 A JP 2002350914A JP 2001162004 A JP2001162004 A JP 2001162004A JP 2001162004 A JP2001162004 A JP 2001162004A JP 2002350914 A JP2002350914 A JP 2002350914A
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JP
Japan
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light source
light
harmonic
wavelength
source device
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Application number
JP2001162004A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kawai
斉 河井
Kenichi Muramatsu
研一 村松
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate light at <=210 nm wavelength with high efficiency in a simple structure. SOLUTION: Light at <=1050 nm wavelength is used as the basic waves, which are successively passed through nonlinear optical elements 181, 182, 183 to convert the wavelength by steps by the second harmonic wave generation or sum frequency generation to generate the fifth harmonic waves (at <=210 nm wavelength) of the basic waves. Therefore, UV light at <=210 nm wavelength can be generated by using the second harmonic wave generation or sum frequency generation by the nonlinear optical effect, controlling the number of steps for wavelength conversion to three steps and by using the minimum one step of the sum frequency generation.

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】本発明は、光源装置及び光照
射装置に係り、より詳しくは、210nm以下の紫外光
を発生する光源装置、及び、該光源装置を備える光照射
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device and a light irradiation device, and more particularly, to a light source device that generates ultraviolet light of 210 nm or less, and a light irradiation device including the light source device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、物体の微細構造の検査、物体
の微細加工、また、視力矯正の治療等に光照射装置が使
用されている。例えば、半導体素子等を製造するための
リソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、
「レチクル」と総称する)に形成されたパターンを、投
影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガ
ラスプレート等の基板(以下、適宜「基板」又は「ウエ
ハ」という)上に転写するために、光照射装置の一種で
ある露光装置が用いられている。こうした露光装置とし
ては、ステップ・アンド・リピート方式を採用する静止
露光型の投影露光装置や、ステップ・アンド・スキャン
方式を採用する走査露光型の投影露光装置が主として用
いられている。また、視力矯正のために、角膜表面のア
ブレーション(PRK:Photorefractive Keratectom
y)あるいは角膜内部のアブレーション(LASIK:L
aser Intrastromal Keratomileusis)を行って近視や乱
視等の治療をするために、光照射装置の一種であるレー
ザ治療装置が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a light irradiation device has been used for inspection of a fine structure of an object, fine processing of an object, and treatment of vision correction. For example, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a reticle) is used.
The pattern formed on the “reticle” is transferred onto a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter, referred to as “substrate” or “wafer” as appropriate) coated with a resist or the like via a projection optical system. For this purpose, an exposure apparatus, which is a kind of light irradiation apparatus, is used. As such an exposure apparatus, a static exposure type projection exposure apparatus using a step-and-repeat method and a scanning exposure type projection exposure apparatus using a step-and-scan method are mainly used. For correction of vision, ablation of the corneal surface (PRK: Photorefractive Keratectom)
y) Or ablation inside the cornea (LASIK: L
A laser treatment device, which is a type of light irradiation device, is used to perform treatment for myopia, astigmatism, and the like by performing aser intrastromal keratomileusis).

【0003】かかる光照射装置のために、短波長の光を
発生する光源について多くの開発がなされてきた。こう
した、短波長光源の開発の方向は、主に次の2種に大別
される。その一つはレーザの発振波長自身が短波長であ
るエキシマレーザ光源の開発であり、もう一つは赤外又
は可視光レーザの高調波発生を利用した短波長光源の開
発である。
For such a light irradiation device, many developments have been made on a light source that generates short-wavelength light. The direction of development of such short-wavelength light sources is mainly classified into the following two types. One is the development of an excimer laser light source in which the laser oscillation wavelength itself is a short wavelength, and the other is the development of a short wavelength light source utilizing harmonic generation of an infrared or visible light laser.

【0004】このうち、前者の方向に沿っては、KrF
エキシマレーザ(波長248nm)を使用する光源装置
が開発され、現在ではさらに短波長である210nm以
下の波長を有する紫外光光源としてArFエキシマレー
ザ(波長193nm)等を使用する光源装置の開発が進
められている。しかし、これらのエキシマレーザは大型
であること、有毒なフッ素ガスを使用するためレーザの
メインテナンスが煩雑でかつ費用が高額となるなどの、
光源装置として不利な点が存在する。
[0004] Of these, KrF
A light source device using an excimer laser (wavelength 248 nm) has been developed. At present, a light source device using an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or the like as an ultraviolet light source having a shorter wavelength of 210 nm or less has been developed. ing. However, these excimer lasers are large, and the maintenance of the laser is complicated and expensive because of the use of toxic fluorine gas.
There are disadvantages as a light source device.

【0005】そこで、後者の方向に沿った短波長化の方
法である、非線形光学結晶等の非線形光学素子による非
線形光学効果を利用し、第2高調波発生や和周波発生に
より長波長の光をより短波長の紫外光に変換する方法が
注目を集めている。かかる方法を使用した光源装置とし
ては、例えば、赤外レーザ光を基本波として、該基本波
を紫外光に変換する方式を採用する国際公開公報WO9
9/46835に開示された装置(以下、単に「従来
例」という)がある。
[0005] Therefore, by utilizing the nonlinear optical effect of a nonlinear optical element such as a nonlinear optical crystal, which is a method of shortening the wavelength along the latter direction, generation of a second harmonic or sum frequency generates long wavelength light. Attention has been focused on a method of converting to shorter wavelength ultraviolet light. As a light source device using such a method, for example, International Publication WO9 adopting a method of converting an infrared laser beam into a fundamental wave and converting the fundamental wave into ultraviolet light.
9/46835 (hereinafter simply referred to as “conventional example”).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例の技術
のように、非線形光学素子による非線形光学効果を利用
し、第2高調波発生又は和周波発生によって波長変換を
行う場合、本発明者が研究の結果から得た知見によれ
ば、実用的に許容できる程度の効率で、第2高調波発生
として得られる光の波長の下限は、現在のところ、21
0nm程度である。したがって、210nm以下の波長
の光を第2高調波発生又は和周波発生によって発生しよ
うとすると、第2高調波発生のみを利用する訳にはいか
ず、少なくとも最終段の波長変換は和周波発生によって
行うことが必要である。
When the wavelength conversion is performed by the second harmonic generation or the sum frequency generation using the nonlinear optical effect by the nonlinear optical element as in the above-mentioned prior art, the present inventor has proposed the following. According to the findings obtained from the research results, the lower limit of the wavelength of light that can be obtained as the second harmonic generation with a practically acceptable efficiency is currently 21%.
It is about 0 nm. Therefore, if light having a wavelength of 210 nm or less is to be generated by the second harmonic generation or sum frequency generation, the second harmonic generation alone cannot be used, and at least the final stage wavelength conversion is performed by sum frequency generation. It is necessary.

【0007】このため、例えば、光ファイバ通信で多用
され1.55μm帯の波長の赤外レーザ光を基本波とし
て採用し、ArFエキシマレーザの場合と同一の波長
(193nm)の光を発生しようとすると、基本波の8
倍波を発生させることが必要となるが、こうした8倍波
の発生には、4段階以上にわたって、第2高調波発生又
は和周波発生による波長変換が必要であった。また、4
段階以上の波長変換のうち、2段階以上で和周波発生を
行うことが必要であった。
For this reason, for example, an infrared laser beam having a wavelength of 1.55 μm band, which is frequently used in optical fiber communication, is adopted as a fundamental wave, and light of the same wavelength (193 nm) as that of the ArF excimer laser is generated. Then, the fundamental wave 8
Although it is necessary to generate a harmonic, generation of such an eighth harmonic requires wavelength conversion by generation of a second harmonic or sum frequency in four or more stages. Also, 4
It was necessary to generate the sum frequency in two or more stages of the wavelength conversion in more than one stage.

【0008】ところで、第2高調波発生や和周波発生
は、現状では、波長変換効率が非常に高いとはいい難
く、また、和周波発生にあたっては、通常、2つの入射
光の光軸合わせが必要となる。この結果、第2高調波発
生及び和周波発生を利用した8倍波の発生により、波長
が210nmの光を得ることにすると、波長変換部ひい
ては光源装置を簡易に構成することができるとはいい難
く、また、効率的に波長が210nmの光を得られると
はいい難かった。
By the way, it is difficult to say that the second harmonic generation or the sum frequency generation has a very high wavelength conversion efficiency at present. In addition, in the generation of the sum frequency, the optical axes of two incident lights are usually aligned. Required. As a result, if light having a wavelength of 210 nm is obtained by the generation of the eighth harmonic using the second harmonic generation and the sum frequency generation, it can be said that the wavelength converter and thus the light source device can be simply configured. It was difficult to obtain light having a wavelength of 210 nm efficiently.

【0009】一方、近年における露光精度及び露光スル
ープットの向上等の要請にともない、高輝度で210n
m以下の波長を有する光を、簡単な構成で、効率的に発
生することができる技術が強く求められている。
On the other hand, with recent demands for improvement of exposure accuracy and exposure throughput, high brightness of 210 n
There is a strong demand for a technology capable of efficiently generating light having a wavelength of m or less with a simple configuration.

【0010】本発明は、上記の事情のもとでなされたも
のであり、その第1の目的は、簡単な構成で、210n
m以下の波長を有する波長変換光を効率的に発生するこ
とができる光源装置を提供することにある。
The present invention has been made under the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide a simple configuration and a 210n
An object of the present invention is to provide a light source device capable of efficiently generating wavelength-converted light having a wavelength of m or less.

【0011】また、本発明の第2の目的は、効率的に生
成された210nm以下の波長を有する波長変換光を対
象物に照射することができる光照射装置を提供すること
にある。
A second object of the present invention is to provide a light irradiation apparatus capable of irradiating an object with efficiently generated wavelength converted light having a wavelength of 210 nm or less.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】第2高調波発生又は和周
波発生によって波長変換を行って、実用的なパワーの短
波長光を効率的に発生するには、十分なパワーが得られ
る波長の光を基本波とすること、第2高調波発生又は和
周波発生用の非線形光学素子が存在すること、波長変換
の段数を少なくすることが必要である。
In order to efficiently generate short wavelength light of practical power by performing wavelength conversion by second harmonic generation or sum frequency generation, a wavelength of sufficient wavelength can be obtained. It is necessary to use light as a fundamental wave, to have a nonlinear optical element for second harmonic generation or sum frequency generation, and to reduce the number of stages of wavelength conversion.

【0013】これに対し、本発明者が研究の結果から得
た知見によれば、上述のように基本波の2倍波として波
長が210nm以下の光を実用的な効率で発生させるこ
とができないとともに、現在知られている非線形光学素
子を用いた第2高調波発生や和周波発生によっては、基
本波の3倍波として波長が210nm以下の光を実用的
な効率で発生させることもできない。すなわち、第2高
調波発生や和周波発生を利用した波長変換では、波長変
換の段数を2段以下として、基本波から210nm以下
の光を発生させることはできない。
On the other hand, according to the knowledge obtained by the present inventors from the results of the research, as described above, light having a wavelength of 210 nm or less as a second harmonic of the fundamental wave cannot be generated with practical efficiency. At the same time, it is not possible to generate light having a wavelength of 210 nm or less as a third harmonic of the fundamental wave with practical efficiency by the second harmonic generation or the sum frequency generation using the currently known nonlinear optical element. That is, in the wavelength conversion using the second harmonic generation or the sum frequency generation, it is not possible to generate light of 210 nm or less from the fundamental wave by setting the number of stages of the wavelength conversion to two or less.

【0014】一方、本発明者は、波長変換の段数を3段
とし、現在知られている非線形光学素子を使用しつつ、
基本波の4倍波又は5倍波として、波長が210nm以
下の光を発生させることができる可能性を見出した。こ
こで、4倍波として波長が210nm以下の光を発生さ
せる構成では、3段の内の2段において和周波発生をす
ることが必要であり、5倍波として波長が210nm以
下の光を発生させる構成では、3段の内の1段において
和周波発生をすることが必要であることも同時に見出さ
れた。上述のように、和周波発生においては、通常、光
軸合わせが必要となるので、和周波発生を行う段数が少
ない程、波長変換部の構成を簡易なものとできる可能性
が高い。
On the other hand, the present inventor has made the number of stages of wavelength conversion three, and while using a currently known nonlinear optical element,
It has been found that light having a wavelength of 210 nm or less can be generated as a fourth or fifth harmonic of the fundamental wave. Here, in a configuration in which light having a wavelength of 210 nm or less is generated as a fourth harmonic, it is necessary to generate a sum frequency in two of three stages, and light having a wavelength of 210 nm or less is generated as a fifth harmonic. It was also found at the same time that it was necessary to generate a sum frequency in one of the three stages. As described above, since the generation of the sum frequency generally requires optical axis alignment, the smaller the number of stages for performing the sum frequency generation, the higher the possibility that the configuration of the wavelength conversion unit can be simplified.

【0015】また、4倍波又は5倍波として波長が21
0nm以下の光を発生させるにあたり、基本波となる1
050nm以下の波長の光を十分なパワーで発生するレ
ーザ光源は多数存在する。また、こうした基本波の波長
の光を増幅する光増幅器も存在する。
Further, the wavelength is 21 as the fourth harmonic or the fifth harmonic.
When generating light of 0 nm or less, 1 which is a fundamental wave
There are many laser light sources that generate light having a wavelength of 050 nm or less with sufficient power. There is also an optical amplifier that amplifies light having the wavelength of the fundamental wave.

【0016】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
ものである。
The present invention has been made based on such findings.

【0017】すなわち、本発明は、210nm以下であ
る第1の波長の紫外光を発生する光源装置(16)であ
って、1050nm以下である第2の波長の赤外域又は
可視域の光を発生する基本波発生部(160,161)
と;前記基本波発生部から射出された光を基本波とし
て、前記第1の波長を有する前記基本波の5倍波を発生
する波長変換部(163)と;を備える光源装置であ
る。
That is, the present invention provides a light source device (16) for generating ultraviolet light having a first wavelength of 210 nm or less, and generating infrared or visible light having a second wavelength of 1050 nm or less. Fundamental wave generator (160, 161)
And a wavelength conversion unit (163) that generates a fifth harmonic of the fundamental wave having the first wavelength using light emitted from the fundamental wave generation unit as a fundamental wave.

【0018】これによれば、基本波発生部が発生した、
波長が1050nm以下の波長を有する赤外域又は可視
域の光を基本波として、波長変換部が基本波の5倍波を
発生する。したがって、非線形光学効果による第2高調
波発生や和周波発生を利用して、3段という少ない波長
変換の段数とできるとともに、和周波発生段の数を最小
の1段とすることができるので、簡易な構成で、効率的
に、波長が210nm以下の紫外光を発生することがで
きる。
According to this, the fundamental wave generating section is generated,
The wavelength conversion unit generates a fifth harmonic of the fundamental wave using light in the infrared or visible range having a wavelength of 1050 nm or less as the fundamental wave. Therefore, by utilizing the second harmonic generation and the sum frequency generation by the nonlinear optical effect, it is possible to reduce the number of wavelength conversion stages to three, and to reduce the number of sum frequency generation stages to the minimum one. With a simple configuration, it is possible to efficiently generate ultraviolet light having a wavelength of 210 nm or less.

【0019】本発明の光源装置では、前記基本波発生部
が、前記第1の波長の光を発生するレーザ光源(160
A)と;前記レーザ光源から射出された光を増幅する光
増幅器(167)と;を備える構成とすることができ
る。
In the light source device according to the present invention, the fundamental wave generating section may be a laser light source (160) for generating light of the first wavelength.
A); and an optical amplifier (167) for amplifying light emitted from the laser light source.

【0020】ここで、前記レーザ光源が固体レーザを含
む構成とすることができる。
Here, the laser light source may include a solid-state laser.

【0021】また、前記光増幅器が、光ファイバ増幅器
及び半導体光増幅器の少なくとも一方を含む構成とする
ことができる。
The optical amplifier may include at least one of an optical fiber amplifier and a semiconductor optical amplifier.

【0022】本発明の光源装置では、前記波長変換部
が、前記基本波を入射し、第2高調波発生により、前記
基本波の2倍波を発生する第1非線形光学素子(18
1,181’)と;前記2倍波を入射し、第2高調波発
生により、前記基本波の4倍波を発生する第2非線形光
学素子(182,182’)と;前記基本波及び前記4
倍波を入射し、和周波発生により、前記基本波の5倍波
を発生する第3非線形光学素子(183,183’)
と;を含む構成とすることができる。
In the light source device according to the present invention, the wavelength conversion unit receives the fundamental wave and generates a second harmonic of the fundamental wave by generating a second harmonic.
1, 181 ′); the second nonlinear optical element (182, 182 ′) that receives the second harmonic and generates a fourth harmonic of the fundamental wave by generation of the second harmonic, and the fundamental wave and the second harmonic wave. 4
A third nonlinear optical element (183, 183 ') that receives a harmonic and generates a fifth harmonic of the fundamental wave by generating a sum frequency.
And;

【0023】ここで、前記第1非線形光学素子をGdC
4O(BO33結晶とし、前記基本波が、前記GdC
4O(BO33結晶中を、誘電主軸方向(誘電主軸の
z軸方向)とほぼ平行に進行する構成とすることができ
る。
Here, the first nonlinear optical element is a GdC
a 4 O (BO 3 ) 3 crystal, wherein the fundamental wave is the GdC
It is possible to adopt a configuration in which the light travels in the a 4 O (BO 3 ) 3 crystal substantially parallel to the main dielectric axis direction (the z-axis direction of the main dielectric axis).

【0024】また、前記第1非線形光学素子をGdCa
4O(BO33結晶とし、前記基本波が、前記GdCa4
O(BO33結晶中を、実効的な非線形光学係数がほぼ
最大となる方向に進行する構成とすることができる。
The first nonlinear optical element is GdCa
4 O (BO 3 ) 3 crystal, wherein the fundamental wave is the GdCa 4
A configuration in which the effective nonlinear optical coefficient proceeds in the O (BO 3 ) 3 crystal in a direction in which the effective nonlinear optical coefficient becomes almost maximum can be adopted.

【0025】また、前記第1非線形光学素子をGdX
1-XCa4O(BO33結晶とし、前記基本波が、前記G
X1-XCa4O(BO33結晶中を、実効的な非線形
光学係数がほぼ最大となる方向に進行する構成とするこ
とができる。
In addition, the first nonlinear optical element is Gd X Y
1-X Ca 4 O (BO 3 ) 3 crystal, wherein the fundamental wave is the G
d X Y 1-X Ca to 4 O (BO 3) 3 crystal, can be configured to the effective nonlinear optical coefficient proceeds in a direction becomes substantially maximum.

【0026】また、前記第2非線形光学素子をK2Al2
27結晶とする構成とできる。
Further, the second nonlinear optical element is made of K 2 Al 2
The structure may be a B 2 O 7 crystal.

【0027】また、前記第3非線形光学素子をK2Al2
27結晶とする構成とできる。
Further, the third nonlinear optical element is formed of K 2 Al 2
The structure may be a B 2 O 7 crystal.

【0028】また、前記波長変換部が、前記第3非線形
光学素子に入射する前記基本波と前記4倍波との同軸性
を補正する分散補償素子(191,192)を更に備え
る構成とすることができる。
[0028] The wavelength converter may further include a dispersion compensating element (191, 192) for correcting coaxiality between the fundamental wave and the fourth harmonic wave incident on the third nonlinear optical element. Can be.

【0029】本発明の光照射装置は、対象物に光を照射
する光照射装置であって、本発明の光源装置(16)
と;前記光源装置から射出された光を前記対象物に向け
て射出する照射光学系(12)と;を備える光照射装置
である。これによれば、本発明の光源装置から射出され
た光を、照射光学系を介して対象物に照射するので、効
率的に波長変換された、210nm以下の波長の光を対
象物に照射することができる。
The light irradiation device of the present invention is a light irradiation device for irradiating an object with light, and the light source device (16) of the present invention.
And an irradiation optical system (12) for emitting light emitted from the light source device toward the object. According to this, since the light emitted from the light source device of the present invention is radiated to the target object through the irradiation optical system, the wavelength-converted light having the wavelength of 210 nm or less that is efficiently converted is radiated to the target object. be able to.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
1〜図4を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0031】図1には、本発明に係る光源装置を含んで
構成された一実施形態に係る光照射装置である露光装置
10の概略構成が示されている。この露光装置10は、
ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置であ
る。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 which is a light irradiation apparatus according to an embodiment including a light source apparatus according to the present invention. This exposure apparatus 10
This is a step-and-scan type scanning exposure apparatus.

【0032】この露光装置10は、光源装置16及び照
明光学系12から成る照明系、この照明系からの露光用
照明光(以下、「照明光」又は「露光光」という)IL
により照明されるレチクルRを保持するレチクルステー
ジRST、レチクルRを介した露光光ILを基板として
のウエハW上に投射する投影光学系PL、ウエハWを保
持するZチルトステージ58が搭載されたXYステージ
14、及びこれらの制御系等を備えている。
The exposure apparatus 10 includes an illumination system including a light source device 16 and an illumination optical system 12, and illumination light for exposure (hereinafter, referred to as "illumination light" or "exposure light") IL from the illumination system.
A reticle stage RST for holding a reticle R illuminated by a reticle, a projection optical system PL for projecting exposure light IL via the reticle R onto a wafer W as a substrate, and an XY mounted with a Z tilt stage 58 for holding the wafer W A stage 14 and their control systems are provided.

【0033】前記光源装置16は、例えば、波長193
nm(ArFエキシマレーザ光とほぼ同一波長)の紫外
パルス光を出力する高調波発生装置である。この光源装
置16は、前記照明光学系12、レチクルステージRS
T、投影光学系PL、Zチルトステージ58、XYステ
ージ14及びこれら各部が搭載された不図示の本体コラ
ム等から成る露光装置本体とともに、温度、圧力、湿度
等が高精度に調整されたエンバイロンメンタル・チャン
バ(以下、「チャンバ」という)11内に収納されてい
る。なお、本実施形態では、光源装置16を全てチャン
バ11内に配置するものとしたが、光源装置16の一
部、例えば後述する波長変換部163のみをチャンバ1
1内、特に照明光学系12と同一の架台に設け、この波
長変換部163と光源装置16の本体部とを光ファイバ
等で接続してもよい。
The light source device 16 has a wavelength of 193, for example.
This is a harmonic generator that outputs ultraviolet pulse light of nm (almost the same wavelength as the ArF excimer laser light). The light source device 16 includes the illumination optical system 12, the reticle stage RS
T, the projection optical system PL, the Z tilt stage 58, the XY stage 14, and an exposure apparatus main body including a main body column (not shown) on which these components are mounted, and an environment in which temperature, pressure, humidity, and the like are adjusted with high precision. It is housed in a mental chamber (hereinafter, referred to as “chamber”) 11. In the present embodiment, all the light source devices 16 are arranged in the chamber 11. However, a part of the light source device 16, for example, only a wavelength converter
1, the wavelength conversion unit 163 and the main body of the light source device 16 may be connected by an optical fiber or the like.

【0034】図2には、光源装置16の内部構成が装置
全体を統括制御する主制御装置50とともにブロック図
にて示されている。この図2に示されるように、光源装
置16は、光源部16A、レーザ制御装置16B、及び
光量制御装置16C等を含んで構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal structure of the light source device 16 together with a main control device 50 for controlling the entire device. As shown in FIG. 2, the light source device 16 includes a light source unit 16A, a laser control device 16B, a light amount control device 16C, and the like.

【0035】前記光源部16Aは、パルス光発生部16
0、光増幅部161、波長変換器163、及びビームモ
ニタ機構164を含んで構成されている。
The light source section 16A includes a pulse light generation section 16
0, an optical amplifier 161, a wavelength converter 163, and a beam monitor mechanism 164.

【0036】前記パルス光発生部160は、レーザ光源
160A、光カップラBS、及び光アイソレータ160
B等を有する。
The pulse light generator 160 includes a laser light source 160 A, an optical coupler BS, and an optical isolator 160.
B etc.

【0037】前記レーザ光源160Aとしては、ここで
は、例えば、発振波長967nmのチタンサファイアレ
ーザが用いられている。チタンサファイアレーザは、パ
ルス発振及び連続光発振の双方共に可能であるが、本実
施形態のレーザ光源160Aでは、パルス発振を採用し
ている。
As the laser light source 160A, for example, a titanium sapphire laser having an oscillation wavelength of 967 nm is used. The titanium sapphire laser can perform both pulse oscillation and continuous light oscillation, but the laser light source 160A of the present embodiment employs pulse oscillation.

【0038】前記光カップラBSとしては、透過率が9
7%程度のものが用いられている。このため、レーザ光
源160Aからのレーザ光は、光カップラBSによって
2つに分岐され、その97%程度が次段の光アイソレー
タ160Bに向かって進み、残り3%程度がビームモニ
タ機構164に入射するようになっている。
The optical coupler BS has a transmittance of 9%.
About 7% is used. Therefore, the laser light from the laser light source 160A is split into two by the optical coupler BS, and about 97% of the laser light travels toward the next-stage optical isolator 160B, and the remaining about 3% enters the beam monitor mechanism 164. It has become.

【0039】前記ビームモニタ機構164は、フォトダ
イオード等の光電変換素子から成るエネルギモニタ(図
示省略)を含んでいる。このエネルギモニタの出力は、
レーザ制御装置16Bを介して主制御装置50に供給さ
れており、主制御装置50ではエネルギモニタの出力に
基づいてレーザ光のエネルギパワーを検出し、レーザ制
御装置16Bを介してレーザ光源160Aで発振される
レーザ光の光量を必要に応じて制御する。
The beam monitor mechanism 164 includes an energy monitor (not shown) including a photoelectric conversion element such as a photodiode. The output of this energy monitor is
The power is supplied to the main controller 50 via the laser controller 16B. The main controller 50 detects the energy power of the laser beam based on the output of the energy monitor, and oscillates at the laser light source 160A via the laser controller 16B. The amount of the laser beam to be controlled is controlled as needed.

【0040】前記光アイソレータ160Bは、光カップ
ラBSから光増幅部161に向かう方向の光のみを通過
させ、反対向きの光の通過を阻止する。この光アイソレ
ータ160Bにより、反射光(戻り光)に起因するレー
ザ光源160Aの発振モードの変化や雑音の発生等が防
止される。
The optical isolator 160B allows only light in the direction from the optical coupler BS to the optical amplifier 161 to pass, and blocks light in the opposite direction. The optical isolator 160B prevents a change in the oscillation mode of the laser light source 160A and the generation of noise due to the reflected light (return light).

【0041】前記光増幅部161は、光アイソレータ1
60Bからのパルス光を増幅するもので、図3に示され
るように、光アイソレータ160Bからのパルス光を時
間順に周期的に振り分けて分岐(例えば、128分岐)
する光分岐器166と、複数の光ファイバ増幅器167
とを含んで構成されている。
The optical amplifying section 161 includes the optical isolator 1
The pulse light from the optical isolator 160B is periodically distributed and time-divided as shown in FIG. 3 (for example, 128 branches).
Optical splitter 166 and a plurality of optical fiber amplifiers 167
It is comprised including.

【0042】図3に示されるように、光ファイバ増幅器
167は、増幅用媒体としての増幅用光ファイバ17
5、ポンプ光を発生する励起用半導体レーザ1781
1782、上述の光アイソレータ160Bの出力光とポ
ンプ光とを合成し、こうして得られた合成光を増幅用光
ファイバ175に供給する波長分割多重化装置(Wavele
ngth Division Multiplexer:WDM)1791,1792
を備えている。ここで、励起用半導体レーザ1781
びWDM1791は前方励起に使用され、一方、励起用
半導体レーザ1782及びWDM1792は後方励起に使
用されている。これにより、入力光強度に対する光増幅
率の線形性の維持と、光増幅率の向上とを図っている。
As shown in FIG. 3, the optical fiber amplifier 167 includes an amplifying optical fiber 17 as an amplifying medium.
5. Excitation semiconductor laser 178 1 for generating pump light,
178 2 , a wavelength division multiplexer (Wavele multiplexer) that combines the output light of the optical isolator 160B and the pump light, and supplies the combined light thus obtained to the amplification optical fiber 175.
ngth Division Multiplexer: WDM) 179 1 , 179 2
It has. Here, the pumping semiconductor laser 178 1 and WDM 179 1 are used for forward pumping, while the pumping semiconductor laser 178 2 and WDM 179 2 are used for backward pumping. As a result, the linearity of the optical amplification factor with respect to the input light intensity is maintained, and the optical amplification factor is improved.

【0043】前記増幅用光ファイバ175は、シリカガ
ラス又はフォスフェイトガラスを主材とし、コアとクラ
ッドを有し、コアにイッテルビウム(Yb)イオンが高
密度にドープされた光ファイバが用いられる。
The amplification optical fiber 175 is mainly composed of silica glass or phosphate glass, has a core and a clad, and has a core doped with ytterbium (Yb) ions at a high density.

【0044】以上のように構成された光ファイバ増幅器
167において、増幅用光ファイバ175に、励起用半
導体レーザ1781,1782が発生したポンプ光がWD
M1791,1792を介して供給された状態で、WDM
1791を介してパルス光が入射し増幅用光ファイバ1
75のコア中を進行すると、誘導放射が発生し、パルス
光が増幅される。かかる光増幅にあたって、増幅用光フ
ァイバ175は高い増幅率を有するので、波長の単一性
が高い高輝度のパルス光が出力される。このため、効率
良く狭帯域の光を得ることができる。
In the optical fiber amplifier 167 configured as described above, the pump light generated by the pumping semiconductor lasers 178 1 and 178 2 is supplied to the amplification optical fiber 175 by WD.
M179 1 , 179 2 , and the WDM
179 1 The pulsed light is incident on the optical fiber 1 for amplification.
As it travels through the 75 cores, stimulated radiation is generated and the pulsed light is amplified. In such optical amplification, since the amplification optical fiber 175 has a high amplification rate, high-intensity pulsed light having high wavelength uniformity is output. For this reason, narrow-band light can be obtained efficiently.

【0045】前記励起用半導体レーザ1781,1782
は、レーザ光源160Aにおける発振波長よりも短い波
長の光をポンプ光として発生する。このポンプ光がWD
M1791,1792を介して増幅用光ファイバ175に
供給され、それによりYbの殻外電子が励起され、いわ
ゆるエネルギ準位の反転分布が発生する。なお、励起用
半導体レーザ1781,1782は、光量制御装置16C
によって制御されるようになっている。
The pumping semiconductor lasers 178 1 and 178 2
Generates light having a wavelength shorter than the oscillation wavelength of the laser light source 160A as pump light. This pump light is WD
M179 1, 179 2 are supplied to the amplification optical fiber 175 via, thereby Karagai electrons Yb are excited, inversion of the so-called energy level occurs. The pumping semiconductor lasers 178 1 and 178 2 are provided with a light amount control device 16C.
Is controlled by the

【0046】また、本実施形態では、各光ファイバ増幅
器167のゲインの差を抑制するため、光ファイバ増幅
器167で出力の一部が分岐され、それぞれの分岐端に
設けられた光電変換素子171によってそれぞれ光電変
換されるようになっている。これらの光電変換素子17
1の出力信号が光量制御装置16Cに供給されるように
なっている。
In this embodiment, in order to suppress the difference in gain between the optical fiber amplifiers 167, a part of the output is branched by the optical fiber amplifier 167, and the photoelectric conversion elements 171 provided at the respective branch ends. Each is photoelectrically converted. These photoelectric conversion elements 17
1 is supplied to the light quantity control device 16C.

【0047】光量制御装置16Cでは、各光ファイバ増
幅器167からの光出力が一定になるように(即ちバラ
ンスするように)、各励起用半導体レーザ1781,1
782のドライブ電流をフィードバック制御するように
なっている。
In the light quantity control device 16C, each of the pumping semiconductor lasers 178 1 and 178 1 is controlled so that the light output from each of the optical fiber amplifiers 167 is constant (that is, balanced).
78 2 drives current is adapted to the feedback control.

【0048】前記波長変換部163は、複数の非線形光
学素子を含み、光増幅部161からのパルス光(波長9
67nmの光)をその5倍波に波長変換して、ArFエ
キシマレーザとほぼ同じ出力波長(193nm)のパル
ス紫外光を発生する。
The wavelength conversion section 163 includes a plurality of nonlinear optical elements, and outputs pulse light (wavelength 9) from the optical amplification section 161.
67 nm) is converted into a fifth harmonic thereof to generate pulsed ultraviolet light having substantially the same output wavelength (193 nm) as the ArF excimer laser.

【0049】図4には、この波長変換部163の構成例
が示されている。ここで、この図に基づいて波長変換部
163の具体例について説明する。
FIG. 4 shows an example of the configuration of the wavelength converter 163. Here, a specific example of the wavelength conversion unit 163 will be described with reference to FIG.

【0050】図4の波長変換部163では、基本波(波
長967nm)→2倍波(波長484nm)→4倍波
(波長242nm)→5倍波(波長193nm)の順に
波長変換が行われる。
The wavelength converter 163 in FIG. 4 performs wavelength conversion in the order of fundamental wave (wavelength 967 nm) → second harmonic wave (wavelength 484 nm) → fourth harmonic wave (wavelength 242 nm) → fifth harmonic wave (wavelength 193 nm).

【0051】これを更に詳述すると、光増幅部161か
ら射出された波長967nm(周波数ω)の光(基本
波)は、集光レンズ186を介して、1段目の非線形光
学素子181に入射する。基本波がこの非線形光学素子
181を通る際に、第2高調波発生により基本波の周波
数ωの2倍、すなわち周波数2ω(波長484nm)の
2倍波が発生する。
More specifically, the light (fundamental wave) having a wavelength of 967 nm (frequency ω) emitted from the optical amplifier 161 enters the first-stage nonlinear optical element 181 via the condenser lens 186. I do. When the fundamental wave passes through this nonlinear optical element 181, the second harmonic generation generates a double wave of the frequency ω of the fundamental wave, that is, a double wave of a frequency 2ω (wavelength 484 nm).

【0052】この1段目の非線形光学素子181として
は、GdCa4O(BO33結晶(以下、「GdCOB
結晶」と略記する)が用いられている。このGdCOB
結晶181は、光増幅部161からの光が誘電主軸(誘
電主軸のz軸)にほぼ沿って進行する方位で配置されて
おり、基本波を2倍波に波長変換するための第2高調波
発生の位相整合が、ノンクリティカル位相整合(NCP
M:Non-Critical Phase Matching)によって行われる
ようになっている。NCPMは、非線形光学素子内での
基本波と発生した第2高調波との角度ずれ(Walk-off)が
起こらず、高効率で2倍波への変換を可能にする。ま
た、発生した2倍波はWalk-offによるビームの変形も受
けないため有利である。そして、NCPMによる第2高
調波発生ではWalk-offが発生しないため、非線形光学素
子181からは、基本波及び2倍波がほぼ同軸で射出さ
れる。なお、基本波と2倍波とは、偏光方向が互いに直
交する方向となって、非線形光学素子181から射出さ
れる。
As the first-stage nonlinear optical element 181, a GdCa 4 O (BO 3 ) 3 crystal (hereinafter “GdCOB”) is used.
(Abbreviated as “crystal”). This GdCOB
Crystal 181 is arranged in a direction in which light from optical amplifying section 161 travels substantially along the principal axis of dielectric (z axis of the principal axis of dielectric), and is a second harmonic for converting the wavelength of the fundamental wave into a second harmonic. The phase matching that occurs is non-critical phase matching (NCP
M: Non-Critical Phase Matching). The NCPM does not cause an angle shift (Walk-off) between the fundamental wave and the generated second harmonic in the nonlinear optical element, and enables conversion to a second harmonic with high efficiency. Further, the generated second harmonic wave is advantageous because the beam is not deformed by the walk-off. Since no walk-off occurs in the second harmonic generation by the NCPM, the fundamental wave and the second harmonic are emitted from the nonlinear optical element 181 substantially coaxially. The fundamental wave and the second harmonic are emitted from the nonlinear optical element 181 in directions in which the polarization directions are orthogonal to each other.

【0053】非線形光学素子181から射出された基本
波と2倍波とは、集光レンズ187を介して、2段目の
非線形光学素子182に入射する。2倍波がこの非線形
光学素子182を通る際に、第2高調波発生により周波
数4ω(波長242nm)の4倍波が発生する。
The fundamental wave and the second harmonic emitted from the nonlinear optical element 181 enter the second-stage nonlinear optical element 182 via the condenser lens 187. When the second harmonic passes through this nonlinear optical element 182, the second harmonic generation generates a fourth harmonic having a frequency of 4ω (wavelength: 242 nm).

【0054】この2段目の非線形光学素子182として
は、K2Al227結晶(以下、「KAB結晶」と略記
する)が用いられている。このKAB結晶182は、非
線形光学素子181からの周波数2ωの2倍波を4倍波
に波長変換するための第2高調波発生の位相整合が、ク
リティカル位相整合(CPM:Critical Phase Matchin
g)によって行われる方位で配置されている。CPMに
よる第2高調波発生では、一般に、非線形光学素子内で
の2倍波とその第2高調波である4倍波との角度ずれ(W
alk-off)が起こり、4倍波のビーム形状が楕円状となる
が、KAB結晶の場合には、Walk-offによる角度ずれが
小さい。このため、KAB結晶182からは、基本波、
2倍波、及び4倍波がほぼ同軸で射出される。なお、基
本波と4倍波とは、偏光方向が互いに平行な方向となっ
て、非線形光学素子182から射出されるとともに、基
本波と2倍波とは、偏光方向が互いに直交する方向とな
って、非線形光学素子182から射出される。
As the second-stage nonlinear optical element 182, a K 2 Al 2 B 2 O 7 crystal (hereinafter abbreviated as “KAB crystal”) is used. In the KAB crystal 182, the phase matching of the second harmonic generation for converting the wavelength of the second harmonic of the frequency 2ω from the nonlinear optical element 181 to the fourth harmonic is a critical phase matching (CPM).
g) is arranged in the orientation performed by. In the generation of the second harmonic by the CPM, generally, an angle shift (W) between the second harmonic in the nonlinear optical element and the fourth harmonic thereof, that is, the fourth harmonic.
alk-off) occurs and the beam shape of the fourth harmonic becomes elliptical, but in the case of a KAB crystal, the angle shift due to walk-off is small. Therefore, the fundamental wave,
The second and fourth harmonics are emitted substantially coaxially. Note that the fundamental wave and the fourth harmonic wave are directions in which the polarization directions are parallel to each other and are emitted from the nonlinear optical element 182, and the fundamental wave and the second harmonic wave are directions in which the polarization directions are orthogonal to each other. Then, the light is emitted from the nonlinear optical element 182.

【0055】非線形光学素子182から射出された基本
波、2倍波、及び4倍波とは、集光レンズ188を介し
て、3段目の非線形光学素子183に入射する。入射光
がこの非線形光学素子183を通る際に、基本波と4倍
波との和周波発生により基本波の周波数ωの5倍、すな
わち周波数5ω(波長193nm)の5倍波が発生す
る。
The fundamental wave, the second harmonic, and the fourth harmonic emitted from the nonlinear optical element 182 enter the third-stage nonlinear optical element 183 via the condenser lens 188. When the incident light passes through the nonlinear optical element 183, the sum frequency generation of the fundamental wave and the fourth harmonic generates five times the frequency ω of the fundamental wave, that is, the fifth harmonic of the frequency 5ω (wavelength 193 nm).

【0056】本実施形態では、この3段目の非線形光学
素子183として、KAB結晶が用いられている。この
KAB結晶183は、非線形光学素子182からの基本
波と4倍波から5倍波に波長変換するためのタイプ1に
よる和周波発生の位相整合が行われる方位で配置されて
いる。
In the present embodiment, a KAB crystal is used as the third-stage nonlinear optical element 183. The KAB crystal 183 is arranged in an orientation in which phase matching of sum frequency generation by type 1 for performing wavelength conversion from the fourth harmonic to the fifth harmonic from the fundamental wave from the nonlinear optical element 182 is performed.

【0057】以上のように構成された波長変換部163
において、光増幅器161によって増幅された基本波
(波長987nm)を3段階で波長変換することによ
り、目的の波長193nmの光が得られる。
The wavelength conversion unit 163 configured as described above
In the above, the fundamental wave (wavelength 987 nm) amplified by the optical amplifier 161 is wavelength-converted in three stages to obtain light having a target wavelength of 193 nm.

【0058】図1に戻り、前記照明光学系12は、オプ
ティカルインテグレータ、可変NDフィルタ、及びレチ
クルブラインド等(いずれも不図示)を含んで構成され
ている。ここで、オプティカルインテグレータとしては
フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ(ロッド
インテグレータ等)、あるいは回折光学素子等が用いら
れる。こうした照明光学系の構成は、例えば、特開平1
0−112433号公報に、オプティカルインテグレー
タとしてはフライアイレンズを採用したものが開示され
ている。この照明光学系12から射出された露光光IL
は、ミラーMによって光路が垂直下方に折り曲げられた
後、コンデンサレンズ32を経て、レチクルステージR
ST上に保持されたレチクルR上の矩形の照明領域42
Rを均一な照度分布で照明する。
Returning to FIG. 1, the illumination optical system 12 includes an optical integrator, a variable ND filter, a reticle blind and the like (all not shown). Here, a fly-eye lens, an internal reflection type integrator (such as a rod integrator), a diffractive optical element, or the like is used as the optical integrator. The configuration of such an illumination optical system is described in, for example,
Japanese Patent Application Publication No. 0-112433 discloses an optical integrator employing a fly-eye lens. Exposure light IL emitted from this illumination optical system 12
The reticle stage R passes through the condenser lens 32 after the optical path is bent vertically downward by the mirror M.
Rectangular illumination area 42 on reticle R held on ST
R is illuminated with a uniform illuminance distribution.

【0059】前記レチクルステージRST上にはレチク
ルRが載置され、不図示のバキュームチャック等を介し
て吸着保持されている。レチクルステージRSTは、水
平面(XY平面)内で移動可能であり、レチクルステー
ジ駆動部49によって走査方向(ここでは図1の紙面左
右方向であるY方向とする)に所定ストローク範囲で走
査されるようになっている。この走査中のレチクルステ
ージRSTの位置及び回転量は、レチクルステージRS
T上に固定された移動鏡52Rを介して外部のレーザ干
渉計54Rによって計測され、このレーザ干渉計54R
の計測値が主制御装置50に供給されるようになってい
る。
A reticle R is mounted on the reticle stage RST, and is held by suction via a vacuum chuck (not shown). The reticle stage RST is movable in a horizontal plane (XY plane) so that the reticle stage driving unit 49 scans the reticle stage RST in a predetermined stroke range in a scanning direction (here, the Y direction which is the horizontal direction in FIG. 1). It has become. The position and the rotation amount of the reticle stage RST during the scanning are determined by the reticle stage RS.
Measurement is performed by an external laser interferometer 54R via a movable mirror 52R fixed on T, and the laser interferometer 54R
Are supplied to the main controller 50.

【0060】前記投影光学系PLは、例えば両側テレセ
ントリックな縮小系であり、共通のZ軸方向の光軸AX
を有する複数枚のレンズエレメントから構成されてい
る。また、この投影光学系PLとしては、投影倍率βが
例えば1/4、1/5、1/6等のものが使用されてい
る。このため、上記のようにして、露光光ILによりレ
チクルRにおける照明領域42Rが照明されると、その
レチクルRに形成されたパターンのうち照明領域42R
内の一部を投影光学系PLによって投影倍率βで縮小し
た像が、投影光学系PLの視野内で照明領域42Rと共
役な矩形の投影領域42Wに形成され、ウエハWの表面
に塗布されたレジスト(感光剤)にその縮小像が転写さ
れる。
The projection optical system PL is, for example, a bilateral telecentric reduction system, and has a common optical axis AX in the Z-axis direction.
And a plurality of lens elements having the following. As the projection optical system PL, one having a projection magnification β of, for example, 1 /, 5, 、, or the like is used. Therefore, as described above, when the illumination region 42R of the reticle R is illuminated by the exposure light IL, the illumination region 42R of the pattern formed on the reticle R
An image obtained by reducing a part of the inside at a projection magnification β by the projection optical system PL is formed in a rectangular projection area 42W conjugate to the illumination area 42R within the field of view of the projection optical system PL, and is applied to the surface of the wafer W. The reduced image is transferred to a resist (photosensitive agent).

【0061】前記XYステージ14は、ウエハステージ
駆動部56によって走査方向であるY方向及びこれに直
交するX方向(図1における紙面直交方向)に2次元駆
動されるようになっている。このXYステージ14上に
搭載されたZチルトステージ58上に不図示のウエハホ
ルダを介してウエハWが真空吸着等により保持されてい
る。Zチルトステージ58は、例えば3つのアクチュエ
ータ(ピエゾ素子又はボイスコイルモータなど)によっ
てウエハWのZ方向の位置(フォーカス位置)を調整す
ると共に、XY平面(投影光学系PLの像面)に対する
ウエハWの傾斜角を調整する機能を有する。また、XY
ステージ14の位置は、Zチルトステージ58上に固定
された移動鏡52Wを介して外部のレーザ干渉計54W
により計測され、このレーザ干渉計54Wの計測値が主
制御装置50に供給されるようになっている。
The XY stage 14 is two-dimensionally driven by a wafer stage driving section 56 in a Y direction which is a scanning direction and an X direction orthogonal to the scanning direction (a direction orthogonal to the plane of FIG. 1). A wafer W is held on a Z tilt stage 58 mounted on the XY stage 14 via a wafer holder (not shown) by vacuum suction or the like. The Z tilt stage 58 adjusts the position (focus position) of the wafer W in the Z direction by, for example, three actuators (piezo elements or voice coil motors), and also adjusts the position of the wafer W with respect to the XY plane (the image plane of the projection optical system PL). It has the function of adjusting the inclination angle of. Also, XY
The position of the stage 14 is controlled by an external laser interferometer 54W via a movable mirror 52W fixed on a Z tilt stage 58.
, And the measured value of the laser interferometer 54W is supplied to the main controller 50.

【0062】ここで、移動鏡は、実際には、X軸に垂直
な反射面を有するX移動鏡とY軸に垂直な反射面を有す
るY移動鏡とが存在し、これに対応してレーザ干渉計も
X軸位置計測用、Y軸位置計測用、及び回転(ヨーイン
グ量、ピッチング量、ローリング量を含む)計測用のも
のがそれぞれ設けられているが、図1では、これらが代
表的に、移動鏡52W、レーザ干渉計54Wとして示さ
れている。
Here, the moving mirrors actually include an X moving mirror having a reflecting surface perpendicular to the X axis and a Y moving mirror having a reflecting surface perpendicular to the Y axis. Interferometers for X-axis position measurement, Y-axis position measurement, and rotation (including yawing amount, pitching amount, and rolling amount) are provided, respectively. , A moving mirror 52W, and a laser interferometer 54W.

【0063】Zチルトステージ58上には、後述するレ
チクルアライメント等を行う際に使用される基準マーク
板FMが設けられている。この基準マーク板FMは、そ
の表面がウエハWの表面とほぼ同一の高さとされてい
る。この基準マーク板FMの表面には、レチクルアライ
メント用基準マーク、ベースライン計測用基準マーク等
の基準マークが形成されている。
On the Z tilt stage 58, there is provided a reference mark plate FM used for performing reticle alignment and the like which will be described later. The surface of the reference mark plate FM has substantially the same height as the surface of the wafer W. Reference marks such as a reticle alignment reference mark and a baseline measurement reference mark are formed on the surface of the reference mark plate FM.

【0064】更に、本実施形態の露光装置10では、図
1に示されるように、主制御装置50の制御の下で、投
影光学系PLの結像面(XY平面)に設定される多数の
計測点に向けてそれぞれピンホール又はスリットの像を
形成するための結像光束を、光軸AXに対して斜め方向
より照射する照射光学系60aと、それらの結像光束の
ウエハW表面での反射光束を受光する受光光学系60b
とからなる斜入射方式の多点焦点位置検出系(フォーカ
スセンサ)が設けられている。なお、本実施形態と同様
の多点焦点位置検出系(フォーカスセンサ)の詳細な構
成は、例えば特開平6−283403号公報等に開示さ
れている。
Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, under the control of the main controller 50, a large number of images are set on the image plane (XY plane) of the projection optical system PL. An irradiation optical system 60a for irradiating an imaging light beam for forming an image of a pinhole or a slit toward the measurement point from an oblique direction with respect to the optical axis AX, and the imaging light beam on the surface of the wafer W. Light receiving optical system 60b for receiving the reflected light beam
And an oblique incidence type multi-point focal position detection system (focus sensor). The detailed configuration of the multipoint focus position detection system (focus sensor) similar to that of the present embodiment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403.

【0065】走査露光時等に、主制御装置50は、受光
光学系60bからの各計測点について検出されたZ位置
に基づいて、計測点が存在するショット領域の一部の表
面のZ位置及び傾斜量を逐次算出しつつ、この算出結果
に基づいてZチルトステージ58のZ位置を不図示の駆
動系を介して制御することにより、オートフォーカス
(自動焦点合わせ)及びオートレベリングを実行する。
At the time of scanning exposure or the like, main controller 50 determines the Z position of the partial surface of the shot area where the measurement point exists based on the Z position detected for each measurement point from light receiving optical system 60b. By controlling the Z position of the Z tilt stage 58 via a drive system (not shown) based on the calculation result while performing the calculation of the tilt amount, auto-focus (auto-focusing) and auto-leveling are executed.

【0066】前記主制御装置50は、CPU(中央演算
処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RA
M(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆる
マイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含
んで構成され、これまでに説明した各種の制御を行う
他、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクル
RとウエハWの同期走査、ウエハWのステッピング、露
光タイミング等を制御する。また、本実施形態では、主
制御装置50は、後述するように走査露光の際の露光量
の制御を行ったりする等の他、装置全体を統括制御す
る。
The main controller 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory),
M (random access memory) or the like, and includes a so-called microcomputer (or workstation). In addition to performing the various controls described above, the reticle R is used to perform the exposure operation properly. , Scanning of the wafer W, stepping of the wafer W, exposure timing, and the like. Further, in the present embodiment, the main control device 50 controls the exposure amount at the time of scanning exposure as described later, and also performs overall control of the entire device.

【0067】具体的には、主制御装置50は、例えば走
査露光時には、レチクルRが照明領域42Rに対してレ
チクルステージRSTを介して+Y方向(又は−Y方
向)に速度VR=Vで走査されるのに同期して、XYス
テージ14を介してウエハWが投影領域42Wに対して
−Y方向(又は+Y方向)に速度VW=β・V(βはレ
チクルRからウエハWに対する投影倍率)で走査される
ように、レーザ干渉計54R、54Wの計測値に基づい
てレチクルステージ駆動部49、ウエハステージ駆動部
56をそれぞれ介してレチクルステージRST、XYス
テージ14の位置及び速度をそれぞれ制御する。また、
ステッピングの際には、主制御装置50ではレーザ干渉
計54Wの計測値に基づいてウエハステージ駆動部56
を介してXYステージ14の位置を制御する。
More specifically, main controller 50 scans reticle R with respect to illumination area 42R in the + Y direction (or -Y direction) at a speed V R = V through reticle stage RST, for example, during scanning exposure. In synchronism therewith, the velocity of the wafer W in the −Y direction (or + Y direction) with respect to the projection area 42W via the XY stage 14 is V W = β · V (β is the projection magnification from the reticle R to the wafer W ), The positions and speeds of the reticle stage RST and the XY stage 14 are controlled via the reticle stage driving unit 49 and the wafer stage driving unit 56 based on the measured values of the laser interferometers 54R and 54W, respectively. . Also,
At the time of stepping, main controller 50 controls wafer stage driving section 56 based on the measurement value of laser interferometer 54W.
The position of the XY stage 14 is controlled via the.

【0068】次に、本実施形態の露光装置10において
所定枚数(N枚)のウエハW上にレチクルパターンの露
光を行う場合の露光シーケンスについて主制御装置50
の制御動作を中心として説明する。
Next, an exposure sequence in the case where a predetermined number (N) of reticle patterns are exposed on a predetermined number (N) of wafers W in exposure apparatus 10 of the present embodiment will be described.
The following description focuses on the control operation.

【0069】まず、主制御装置50では、不図示のレチ
クルローダを用いて露光対象のレチクルRをレチクルス
テージRST上にロードする。
First, main controller 50 loads reticle R to be exposed onto reticle stage RST using a reticle loader (not shown).

【0070】次いで、不図示のレチクルアライメント系
を用いてレチクルアライメントを行うとともに、前述し
た基準マークを用いてオフアクシス方式のアライメント
系(不図示)のベースライン計測を行う。
Next, reticle alignment is performed using a reticle alignment system (not shown), and baseline measurement of an off-axis type alignment system (not shown) is performed using the above-described reference marks.

【0071】次に、主制御装置50では、不図示のウエ
ハ搬送系にウエハWの交換を指示する。これにより、ウ
エハ搬送系及びXYステージ14上の不図示のウエハ受
け渡し機構によってウエハ交換(ステージ上にウエハが
無い場合は、単なるウエハロード)が行われる。次い
で、前述のベースライン計測が行われたアライメント系
を用いて、ファインアライメント(EGA等)等の一連
のアライメント工程の処理が行われる。これらのウエハ
交換、ウエハアライメントは、公知の露光装置と同様に
行われるので、ここではこれ以上の詳細な説明は省略す
る。
Next, main controller 50 instructs a wafer transfer system (not shown) to replace wafer W. As a result, the wafer transfer system and the wafer transfer mechanism (not shown) on the XY stage 14 exchange the wafer (or simply load the wafer if there is no wafer on the stage). Next, a series of alignment processes such as fine alignment (eg, EGA) are performed using the alignment system for which the above-described baseline measurement has been performed. Since the wafer exchange and wafer alignment are performed in the same manner as in a known exposure apparatus, further detailed description is omitted here.

【0072】次に、上記のアライメント結果及びショッ
トマップデータに基づいて、ウエハW上の各ショット領
域の露光のための走査開始位置にウエハWを移動させる
動作と、前述した走査露光動作とを繰り返し行って、ス
テップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の複数のシ
ョット領域にレチクルパターンを転写する。かかる走査
露光中に、主制御装置50は、露光条件及びレジスト感
度に応じて決定された目標積算露光量をウエハWに与え
るため、光量制御装置16Cに指令を与え、露光光量の
制御を行う。
Next, based on the alignment result and the shot map data, the operation of moving the wafer W to the scanning start position for exposure of each shot area on the wafer W and the above-described scanning exposure operation are repeated. Then, the reticle pattern is transferred to a plurality of shot areas on the wafer W by a step-and-scan method. During the scanning exposure, the main controller 50 gives a command to the light quantity controller 16C to control the exposure light quantity in order to give the target integrated exposure quantity determined according to the exposure condition and the resist sensitivity to the wafer W.

【0073】1枚目のウエハWに対する露光が終了する
と、主制御装置50では、不図示のウエハ搬送系にウエ
ハWの交換を指示する。これにより、ウエハ搬送系及び
XYステージ14上の不図示のウエハ受け渡し機構によ
ってウエハ交換が行われ、以後上記と同様にしてその交
換後のウエハに対してサーチアライメント、ファインア
ライメントを行う。
When the exposure of the first wafer W is completed, main controller 50 instructs a wafer transfer system (not shown) to replace wafer W. As a result, the wafer is exchanged by the wafer transfer system and the wafer transfer mechanism (not shown) on the XY stage 14, and thereafter, search alignment and fine alignment are performed on the replaced wafer in the same manner as described above.

【0074】そして、上記と同様にして、このウエハW
上の複数のショット領域にステップ・アンド・スキャン
方式でレチクルパターンを転写する。
Then, similarly to the above, this wafer W
A reticle pattern is transferred to the upper plurality of shot areas by a step-and-scan method.

【0075】なお、露光条件及び/又はレチクルパター
ンの変更によって照度が変化するときは、ウエハ(レジ
スト)に適正な露光量が与えられるように、光源16か
ら射出される光の周波数とピークパワーとの少なくとも
一方を制御することが望ましい。このとき、周波数及び
ピークパワーの少なくとも一方に加えてレチクル及びウ
エハの走査速度を調整するようにしてもよい。
When the illuminance changes due to the change of the exposure condition and / or the reticle pattern, the frequency and the peak power of the light emitted from the light source 16 are adjusted so that an appropriate exposure amount is given to the wafer (resist). Is desirably controlled. At this time, in addition to at least one of the frequency and the peak power, the scanning speed of the reticle and the wafer may be adjusted.

【0076】以上説明したように、本実施形態に係る光
源装置16によれば、パルス光発生部160が発生した
連続的な光パルス列を光増幅部161が増幅した後、波
長変換部163において、非線形光学素子を使用した2
段階の第2高調波発生及び1段階の和周波発生を行って
5倍波を発生させ、波長が210nm以下である波長1
93nmの光を得るので、簡易な構成で、波長が210
nm以下の光を効率的に発生することができる。
As described above, according to the light source device 16 of the present embodiment, after the optical amplifier 161 amplifies the continuous optical pulse train generated by the pulse light generator 160, the wavelength converter 163 2 using nonlinear optical element
The second harmonic generation in one stage and the sum frequency generation in one stage are performed to generate a fifth harmonic, and a wavelength 1 having a wavelength of 210 nm or less is used.
Since light of 93 nm is obtained, the wavelength is 210 with a simple configuration.
The light of nm or less can be generated efficiently.

【0077】また、レーザ光源160Aとしてチタンサ
ファイアレーザという固体レーザを使用したので、光源
装置16を小型化できるとともに、メインテナンス性を
向上することができる。
Further, since a solid-state laser called titanium sapphire laser is used as the laser light source 160A, the size of the light source device 16 can be reduced, and the maintainability can be improved.

【0078】パルス光発生部160が発生したパルス光
を光増幅部161が増幅し、基本波として波長変換部1
63に供給するので、高輝度の基本波を波長変換部16
3に入射させることができ、ひいては、十分な輝度の波
長変換光を得ることができる。
The pulse light generated by the pulse light generator 160 is amplified by the optical amplifier 161 and converted into a fundamental wave by the wavelength converter 1.
63 is supplied to the wavelength converter 16.
No. 3, the wavelength converted light having sufficient luminance can be obtained.

【0079】また、本実施形態の露光装置によれば、走
査露光にあたって高輝度の照明光ILをレチクルRに照
射できるので、レチクルRに形成されたパターンを精度
良く効率的にウエハWに転写することができる。
Further, according to the exposure apparatus of the present embodiment, the reticle R can be irradiated with the high-luminance illumination light IL during the scanning exposure, so that the pattern formed on the reticle R can be accurately and efficiently transferred to the wafer W. be able to.

【0080】なお、基本波のパルス幅が狭い場合には、
光路中の光学部品(非線形光学素子181〜183、集
光レンズ186〜188等)の分散や波長の違いに起因
する光路長の違いによる基本波と4倍波の時間的なずれ
や、光学部品の加工誤差や調整ミスによる基本波と4倍
波の空間的なずれが生じたとき、非線形光学素子183
における波長変換効率が小さく若しくは変換されなくな
る可能性がある。こうした時間的・空間的なずれを補償
するため、図5に示されるように、集光レンズ188と
非線形光学素子183との間に分散補償素子191を配
置する構成とすることができる。この分散補償素子19
1の材料としては、合成石英等など一般的な光学ガラス
はほとんど使用でき、時間的・空間的なずれ量と材料の
もつ分散を考慮して材料を決めればよい。なお、時間的
なずれを修正するには、分散補償素子191の厚さを変
えることで制御でき、精密な制御が必要であれば温度調
節を行えばよい。また、空間的なずれは、分散補償素子
191を傾けたり、ウエッジ加工を施すことにより修正
することができる。
When the pulse width of the fundamental wave is narrow,
Time shift between the fundamental wave and the fourth harmonic due to the difference in the optical path length due to the dispersion of the optical components (nonlinear optical elements 181 to 183, condenser lenses 186 to 188, etc.) in the optical path and the optical components When there is a spatial shift between the fundamental wave and the fourth harmonic due to a processing error or an adjustment error of the nonlinear optical element 183,
There is a possibility that the wavelength conversion efficiency at is small or conversion is not possible. In order to compensate for such a temporal / spatial shift, a configuration in which a dispersion compensating element 191 is arranged between the condenser lens 188 and the nonlinear optical element 183 as shown in FIG. This dispersion compensating element 19
As the first material, almost common optical glass such as synthetic quartz can be used, and the material may be determined in consideration of the amount of temporal and spatial shift and the dispersion of the material. It should be noted that the time lag can be corrected by changing the thickness of the dispersion compensating element 191. If precise control is required, the temperature may be adjusted. Further, the spatial displacement can be corrected by tilting the dispersion compensating element 191 or performing wedge processing.

【0081】また、上記の実施形態では、4倍波を発生
するKAB結晶182における第2高調波発生に伴うWa
lk-offによる角度ずれを無視できるものとして波長変換
部163を構成したが、図6に示される構成を採用する
ことにより、Walk-offによる角度ずれの影響をほぼ完全
に回避することができる。
In the above-described embodiment, the KAB crystal 182 that generates the fourth harmonic generates the Wa due to the second harmonic generation.
Although the wavelength conversion unit 163 is configured such that the angle shift due to lk-off can be ignored, the influence of the angle shift due to walk-off can be almost completely avoided by employing the configuration illustrated in FIG.

【0082】この図6の波長変換部163は、上述の図
4の波長変換部と比べて、集光レンズ188に代えて集
光レンズ188’を用いる点、及び、非線形光学素子1
81と集光レンズ187との間に、基本波を反射すると
ともに2倍波を透過する光分割素子として機能するダイ
クロイックミラー196と、ダイクロイックミラー19
6で反射された基本波について、非線形光学素子182
を迂回する光路を設定するミラー197,198と、非
線形光学素子183の直前に配置され、基本波と4倍波
とを同軸に合成する光合成素子として機能するダイクロ
イックミラー199と、上記の基本波の迂回光路中に配
置された集光レンズ189とを更に備える点が異なる。
なお、図6では集光レンズ188’を1枚のレンズとし
て描いているが、集光レンズ188’は、実際には、複
数枚のシリンドリカルレンズの組合せ、又は、シリンド
リカルレンズと球面レンズとの組合せとして構成されて
おり、Walk-offにより楕円状となった4倍波のビーム形
状を、所望のビーム形状に整形できるようになってい
る。
The wavelength converter 163 of FIG. 6 is different from the wavelength converter of FIG. 4 in that a condensing lens 188 'is used instead of the condensing lens 188.
A dichroic mirror 196 that functions as a light splitting element that reflects a fundamental wave and transmits a second harmonic, and a dichroic mirror 19, between the lens 81 and the condenser lens 187.
6, the nonlinear optical element 182
Mirrors 197 and 198 that set an optical path to bypass the optical path, a dichroic mirror 199 that is disposed immediately before the nonlinear optical element 183 and functions as a light combining element that combines the fundamental wave and the fourth harmonic coaxially, A different point is further provided with a condenser lens 189 arranged in the bypass optical path.
Although the condenser lens 188 'is depicted as a single lens in FIG. 6, the condenser lens 188' is actually a combination of a plurality of cylindrical lenses or a combination of a cylindrical lens and a spherical lens. The beam shape of the fourth harmonic wave that has been made elliptical by Walk-off can be shaped into a desired beam shape.

【0083】図6の波長変換部163では、上記の実施
形態における波長変換部の場合と同様に、光増幅部16
1から射出された波長967nmの基本波が、集光レン
ズ186を介して、1段目の非線形光学素子181に入
射すると、非線形光学素子181内におけるNCPMに
よる第2高調波発生により2倍波が発生する。そして、
基本波及び2倍波がほぼ同軸で非線形光学素子181か
ら射出される。
In the wavelength conversion section 163 of FIG. 6, the optical amplification section 16 is provided similarly to the wavelength conversion section in the above embodiment.
When the fundamental wave having a wavelength of 967 nm emitted from 1 is incident on the first-stage nonlinear optical element 181 via the condenser lens 186, the second harmonic is generated by the second harmonic generation by the NCPM in the nonlinear optical element 181. appear. And
The fundamental wave and the second harmonic are emitted from the nonlinear optical element 181 almost coaxially.

【0084】非線形光学素子181から射出された基本
波と2倍波とは、ダイクロイックミラー196によって
分離され、ダイクロイックミラー196を透過した2倍
波は、集光レンズ187を介して、2段目の非線形光学
素子182に入射する。そして、非線形光学素子182
内におけるCPMによる第2高調波発生により4倍波が
発生し、非線形光学素子182から射出される。こうし
て非線形光学素子182から射出された4倍波には、Wa
lk-offによる角度ずれが発生しているが、4倍波が集光
レンズ188’を介することによりWalk-offによる角度
ずれが修正された後、ダイクロイックミラー199に至
る。
The fundamental wave and the second harmonic emitted from the nonlinear optical element 181 are separated by the dichroic mirror 196, and the second harmonic transmitted through the dichroic mirror 196 passes through the condenser lens 187 to the second stage. The light enters the nonlinear optical element 182. Then, the nonlinear optical element 182
The fourth harmonic is generated by the generation of the second harmonic by the CPM, and is emitted from the nonlinear optical element 182. The fourth harmonic emitted from the nonlinear optical element 182 in this manner has Wa
Although the angular displacement due to lk-off has occurred, the fourth harmonic passes through the condenser lens 188 ′, and after correcting the angular displacement due to Walk-off, reaches the dichroic mirror 199.

【0085】一方、ダイクロイックミラー196で反射
された基本波は、ミラー197、集光レンズ189、及
びミラー198を順次介した後、ダイクロイックミラー
199に至る。
On the other hand, the fundamental wave reflected by the dichroic mirror 196 passes through the mirror 197, the condenser lens 189, and the mirror 198 in order, and reaches the dichroic mirror 199.

【0086】そして、ダイクロイックミラー199によ
って、基本波と角度ずれが修正された4倍波とが精度良
く同軸に合成された後、3段目の非線形光学素子183
に入射する。この結果、タイプ1の和周波発生について
の位相整合を精度良く図ることができ、効率良く5倍波
が発生する。
After the fundamental wave and the fourth harmonic whose angular deviation has been corrected are accurately coaxially combined by the dichroic mirror 199, the third-stage nonlinear optical element 183 is formed.
Incident on. As a result, the phase matching for the type 1 sum frequency generation can be accurately performed, and the fifth harmonic is efficiently generated.

【0087】この図6の波長変換部163についても、
上記の実施形態に対する短パルス幅の場合における変形
と同様の変形をすることができる。すなわち、非線形光
学素子183に入射する基本波又は4倍波の光路上に、
分散補償素子を配置する構成とすることができる。図7
には、こうした構成の一例であって、集光レンズ189
とミラー198との間に分散補償素子192が配置され
た構成が示されている。この分散補償素子192の材料
としても、上述の分散補償素子191(図5参照)と同
様に、合成石英等など一般的な光学ガラスをほとんど使
用でき、実際に発生する時間的・空間的なずれ量と材料
のもつ分散とを考慮して材料を決めればよい。なお、実
際に発生する時間的・空間的なずれ量と材料のもつ分散
を考慮して、図7における配置位置とは異なる位置に分
散補償素子を配置することもできる。
The wavelength converter 163 in FIG.
Modifications similar to those of the above embodiment in the case of a short pulse width can be made. That is, on the optical path of the fundamental wave or the fourth harmonic incident on the nonlinear optical element 183,
A configuration in which a dispersion compensating element is arranged can be adopted. FIG.
Is an example of such a configuration.
The configuration in which the dispersion compensating element 192 is arranged between the mirror and the mirror 198 is shown. Similar to the dispersion compensating element 191 (see FIG. 5), general optical glass such as synthetic quartz can be almost used as the material of the dispersion compensating element 192. The material may be determined in consideration of the amount and the dispersion of the material. It should be noted that the dispersion compensating element can be arranged at a position different from the arrangement position in FIG. 7 in consideration of the amount of temporal and spatial deviation actually generated and the dispersion of the material.

【0088】また、上記の実施形態では、第1段目の非
線形光学素子181としてGdCOB結晶を使用し、N
CPMにより第2高調波発生を行ったが、これに代え
て、周期的ドメイン反転構造を有する非線形光学素子
(以下、「QPM素子」という)を使用し、擬似位相整
合(QPM:Quasi-Phase Matching)により、第2高調
波発生を行ってもよい。かかる場合にもNCPMの場合
と同様に、Walk-offは発生しない。
In the above embodiment, a GdCOB crystal is used as the first-stage nonlinear optical element
The second harmonic generation was performed by the CPM. Instead, a non-linear optical element having a periodic domain inversion structure (hereinafter, referred to as a “QPM element”) is used to perform quasi-phase matching (QPM: Quasi-Phase Matching). ), The second harmonic generation may be performed. In this case, as in the case of NCPM, no walk-off occurs.

【0089】QPM素子181’は、図8に示されるよ
うに、光の進行方向に沿って、図8において紙面上下方
向の矢印で表される分極方向が互いに反対向きの領域1
50A及び領域150Bが交互かつ周期的に形成された
周期的ドメイン反転構造を有している。ここで、領域1
50A及び領域150Bの光の進行方向に沿った幅は、
以下のように定められるΛに設定されている。
As shown in FIG. 8, the QPM element 181 ′ is formed in the region 1 in which the polarization directions indicated by the vertical arrows in FIG. 8 are opposite to each other along the light traveling direction.
50A and the region 150B have a periodic domain inversion structure formed alternately and periodically. Here, area 1
The width of the 50A and the region 150B along the traveling direction of light is:
It is set to Λ which is defined as follows.

【0090】第1段目の非線形光学素子として要請され
ている第2高調波発生の場合には、幅Λは、QPM素子
181’内において、入射光の波数ベクトルの絶対値を
1とし、生成される第2高調波の波数ベクトルの絶対
値をk2として、 Λ=2π/(k2−2k1) …(1) によって定められる。
In the case of the generation of the second harmonic, which is required as the first-stage nonlinear optical element, the width Λ is set such that the absolute value of the wave vector of the incident light is k 1 in the QPM element 181 ′, Assuming that the absolute value of the wave number vector of the generated second harmonic is k 2, it is determined by Λ = 2π / (k 2 −2k 1 ) (1).

【0091】なお、和周波発生の場合には、幅Λは、Q
PM素子181’内において、入射光の波数ベクトルの
絶対値をk3,k4とし、生成される和周波の波数ベクト
ルの絶対値をk5として、 Λ=2π/(k5−(k3+k4)) …(2) によって定められる。
In the case of sum frequency generation, the width Λ is Q
In the PM element 181 ′, assuming that the absolute values of the wave vectors of the incident light are k 3 and k 4 and the absolute values of the wave vectors of the generated sum frequency are k 5 , Λ = 2π / (k 5 − (k 3 + K 4 ))... (2)

【0092】こうしたQPM素子181’としては、周
期的ドメイン反転LN(LiNbO 3)結晶(PPLN
結晶)、周期的ドメイン反転LT(LiTaO3)結晶
(PPLT結晶)、周期的ドメイン反転KTP(KTi
OPO4)結晶(PPKTP結晶)、及び応力利用によ
り周期的ドメイン反転構造が形成された水晶(以下、
「水晶QPM素子」という)を採用することができる。
As such a QPM element 181 ′,
Periodical domain inversion LN (LiNbO Three) Crystal (PPLN)
Crystal), periodic domain inversion LT (LiTaOThree)crystal
(PPLT crystal), periodic domain inversion KTP (KTi
OPOFour) Crystal (PPKTP crystal) and using stress
Crystal with a periodic domain inversion structure
"Quartz QPM element").

【0093】上記の領域150A及び領域150Bのよ
うなドメイン領域の形成は、PPLN結晶、PPLT結
晶、及びPPKTP結晶の場合には、一方の種類の領域
にのみ、誘電分極方向が通常(電圧印加されないとき)
の誘電分極方向と逆方向となるような高電圧を印加する
ことにより行われる。また、水晶QPM素子の場合に
は、光の進行方向に沿って、周期的な応力分布を水晶に
発生させることにより行われる。なお、水晶QPM素子
を除くQPM素子については、フォトリフラクティブ効
果の悪影響を防止するため、温度調整を行うことが好ま
しい。
In the case of forming the domain regions such as the regions 150A and 150B, in the case of the PPLN crystal, the PPLT crystal, and the PPKTP crystal, the direction of the dielectric polarization is usually applied to only one of the types of regions (no voltage is applied). When)
This is performed by applying a high voltage in a direction opposite to the dielectric polarization direction. In the case of a crystal QPM element, the stress is generated by generating a periodic stress distribution in the crystal along the traveling direction of light. It is preferable that the temperature of the QPM element other than the crystal QPM element be adjusted in order to prevent the adverse effect of the photorefractive effect.

【0094】なお、上記のQPM素子を使用する場合に
は、いずれも非線形光学効果を起こさせるにあたって
は、最も大きな非線形光学係数(PPLN結晶、PPL
T結晶、及びPPKTP結晶の場合にはd33、水晶QP
M素子の場合にはd11)を利用することにより効率的に
第2高調波発生を行うことができるが、こうした場合に
は、非線形光学素子181で発生した2倍波の偏光方向
は基本波と同一方向となる。そこで、例えば、図9に示
されるように、QPM素子181’の直後に、基本波に
対する1/2波長板193を配置して、基本波の偏光方
向を90°回転させる構成とすることが必要となる。
When the above-mentioned QPM elements are used, the largest nonlinear optical coefficient (PPLN crystal, PPLN crystal,
In the case of T crystal and PPKTP crystal, d 33 , crystal QP
In the case of the M element, the second harmonic can be efficiently generated by using d 11 ). In such a case, the polarization direction of the second harmonic generated by the nonlinear optical element 181 is the fundamental wave. And the same direction. Therefore, for example, as shown in FIG. 9, it is necessary to arrange a half-wave plate 193 for the fundamental wave immediately after the QPM element 181 ′ to rotate the polarization direction of the fundamental wave by 90 °. Becomes

【0095】なお、1/2波長板193の配置される位
置は、上記の実施形態や図5の変形例において第1段目
の非線形光学素子としてQPM素子181’を使用する
場合には、集光レンズ187と非線形光学素子182と
の間に配置してもよいし、また、図6又は図7の変形例
において第1段目の非線形光学素子としてQPM素子1
81’を使用する場合には、基本波が非線形光学素子1
81から非線形光学素子183に至るまでに辿る光路上
に配置すればよい。また、2倍波の偏光方向のみを90
°回転させる光学素子を使用することも可能である。こ
のときは、非線形光学素子181において発生した2倍
波が非線形光学素子182に至るまでに辿る光路上に配
置すればよい。
The position where the half-wave plate 193 is arranged is different from the above-described embodiment and the modification of FIG. 5 when the QPM element 181 ′ is used as the first-stage nonlinear optical element. The QPM element 1 may be disposed between the optical lens 187 and the nonlinear optical element 182, or as the first-stage nonlinear optical element in the modified example of FIG.
When using 81 ′, the fundamental wave is the nonlinear optical element 1
What is necessary is just to arrange on the optical path which follows from 81 to the nonlinear optical element 183. Further, only the polarization direction of the second harmonic wave is 90
It is also possible to use an optical element that rotates by °. In this case, the second harmonic wave generated in the nonlinear optical element 181 may be arranged on an optical path that traces to the nonlinear optical element 182.

【0096】一方、1段目の非線形光学素子として、P
PLN結晶、PPLT結晶、又はPPKTP結晶から成
るQPM素子を使用するときには、非線形光学係数d31
を利用することもできる。この場合には、QPM素子に
おいて発生する2倍波の偏光方向は基本波の偏光方向と
直交するので、上記の1/2波長板193等の偏光方向
を制御するための光学素子は不要となる。
On the other hand, as the first-stage nonlinear optical element, P
When using a QPM element made of a PLN crystal, a PPLT crystal, or a PPKTP crystal, the nonlinear optical coefficient d 31
Can also be used. In this case, since the polarization direction of the second harmonic generated in the QPM element is orthogonal to the polarization direction of the fundamental wave, an optical element for controlling the polarization direction such as the above-mentioned half-wave plate 193 becomes unnecessary. .

【0097】また、非線形光学素子181として、Li
35(LBO)結晶を使用し、NCPMにより第2高
調波発生を行なうこともできる。LBO結晶は耐性が高
いので、基本波のパワーが非常に大きいときに使用する
ことが好ましい。
As the nonlinear optical element 181, Li
Second harmonic generation can also be performed by NCPM using B 3 O 5 (LBO) crystal. Since the LBO crystal has high resistance, it is preferably used when the power of the fundamental wave is very large.

【0098】また、非線形光学素子181としてGdC
OB結晶を使用しつつ、上記の実施形態のように誘電主
軸方向(誘電主軸のz軸方向)にほぼ沿って基本波を進
行させることに代えて、実効的な非線形光学係数deff
が最大となる方向にほぼ沿って基本波を進行させること
としてもよい。かかる場合には、第2高調波発生の効率
を向上することができる。なお、非線形光学係数deff
が最大となる方向にほぼ沿った方向おける位相整合波長
が、所望の波長(484nm)から若干ずれた場合に
は、GdCOB結晶181の温度を調整することで位相
整合波長を所望の波長に調整すればよい。
Further, GdC is used as the nonlinear optical element 181.
Instead of using the OB crystal and propagating the fundamental wave substantially along the principal axis of the dielectric (the z-axis direction of the principal axis of the dielectric) as in the above embodiment, the effective nonlinear optical coefficient d eff
The fundamental wave may be made to travel substantially along the direction in which the maximum value is obtained. In such a case, the efficiency of second harmonic generation can be improved. Note that the nonlinear optical coefficient d eff
When the phase matching wavelength in a direction substantially along the direction in which is maximized slightly deviates from the desired wavelength (484 nm), the temperature of the GdCOB crystal 181 is adjusted to adjust the phase matching wavelength to the desired wavelength. I just need.

【0099】また、非線形光学素子181としてGdX
1-XCa4O(BO33(GdYCOB)結晶を使用し
つつ、実効的な非線形光学係数deffが最大となる方向
にほぼ沿って基本波を進行させることとしてもよい。な
お、非線形光学係数deffが最大となる方向にほぼ沿っ
た方向における位相整合波長が、所望の波長(484n
m)から若干ずれた場合には、GdYCOB結晶181
の温度や組成パラメータXを調整することで位相整合波
長を所望の波長に調整すればよい。
Further, Gd x is used as the nonlinear optical element 181.
It is also possible to use a Y 1 -x Ca 4 O (BO 3 ) 3 (GdYCOB) crystal and make the fundamental wave travel substantially along the direction in which the effective nonlinear optical coefficient d eff is maximized. It should be noted that the phase matching wavelength in a direction substantially along the direction in which the nonlinear optical coefficient d eff is maximum is the desired wavelength (484n
m), the GdYCOB crystal 181
The phase matching wavelength may be adjusted to a desired wavelength by adjusting the temperature or the composition parameter X.

【0100】また、上記の実施形態では、第2段目の非
線形光学素子182としてKAB結晶を使用したが、C
sLiB610(CLBO)結晶又はβ−BaB2
4(BBO)結晶を使用することも可能である。なお、
CLBO結晶やBBO結晶の潮解性が問題となる場合に
は、周囲雰囲気を窒素や乾燥空気などでパージしたり、
CLBO結晶やBBO結晶を高温に温度調節してやれば
よい。
In the above embodiment, the KAB crystal is used as the second-stage nonlinear optical element 182.
sLiB 6 O 10 (CLBO) crystal or β-BaB 2 O
It is also possible to use 4 (BBO) crystals. In addition,
When deliquescence of CLBO crystal or BBO crystal becomes a problem, the surrounding atmosphere is purged with nitrogen, dry air, or the like,
The temperature of the CLBO crystal or BBO crystal may be adjusted to a high temperature.

【0101】また、2段目の非線形光学素子として、上
述の水晶QPM素子を使用することもできる。この場
合、水晶QPM素子で発生する4倍波の偏光方向は2倍
波の偏光方向と平行となるので、上述の実施形態におい
て非線形光学素子182に代えて水晶QPM素子を使用
する変形のみを行うときには、例えば、図10に示され
るように、非線形光学素子182に代えた水晶QPM素
子182’の直後に、基本波に対する1/2波長板19
4を配置して、基本波の偏光方向を90°回転させる構
成とすることが必要となる。
The above-mentioned quartz QPM element can be used as the second-stage nonlinear optical element. In this case, since the polarization direction of the fourth harmonic generated by the crystal QPM element is parallel to the polarization direction of the second harmonic, only the modification using the crystal QPM element instead of the nonlinear optical element 182 in the above embodiment is performed. Sometimes, for example, as shown in FIG. 10, immediately after the quartz crystal QPM element 182 'instead of the nonlinear optical element 182, the half-wave plate 19
4, it is necessary to rotate the polarization direction of the fundamental wave by 90 °.

【0102】なお、1/2波長板194の配置される位
置は、上記の実施形態や図5の変形例において第2段目
の非線形光学素子として水晶QPM素子182’を使用
する場合には、集光レンズ188と非線形光学素子18
3との間でもよいし、また、図6又は図7の変形例にお
いて第2段目の非線形光学素子として水晶QPM素子1
82’を使用する場合には、基本波が非線形光学素子1
81から非線形光学素子183に至るまでに辿る光路上
であればどこであってもよい。また、4倍波の偏光方向
のみを90°回転させる光学素子を使用することも可能
である。このときは、水晶QPM素子182’において
発生した4倍波が非線形光学素子183に至るまでに辿
る光路上に配置すればよい。
The position where the half-wavelength plate 194 is arranged is determined by using the quartz QPM element 182 ′ as the second-stage nonlinear optical element in the above embodiment and the modification of FIG. Condensing lens 188 and nonlinear optical element 18
3 or a quartz QPM element 1 as the second-stage nonlinear optical element in the modification of FIG. 6 or FIG.
When 82 'is used, the fundamental wave is the nonlinear optical element 1
It may be anywhere on the optical path from 81 to the nonlinear optical element 183. It is also possible to use an optical element that rotates only the polarization direction of the fourth harmonic by 90 °. In this case, it may be arranged on the optical path where the fourth harmonic generated in the crystal QPM element 182 ′ reaches the nonlinear optical element 183.

【0103】なお、1段目の非線形光学素子として、最
も大きな非線形光学係数d33を利用するPPLN結晶、
PPLT結晶、若しくはPPKTP結晶、又は水晶QP
M素子を使用するとともに、2段目の非線形光学素子と
して水晶QPM素子を使用する場合には、上述した1/
2波長板193,194等の偏光方向を制御するため光
学部品は、上記の実施形態と同様に不要となる。
As the first-stage nonlinear optical element, a PPLN crystal using the largest nonlinear optical coefficient d 33 ,
PPLT crystal or PPKTP crystal or crystal QP
When an M element is used and a quartz QPM element is used as the second-stage nonlinear optical element, the above 1/1
Optical components, such as the two-wavelength plates 193 and 194, for controlling the polarization direction become unnecessary as in the above-described embodiment.

【0104】また、上記の実施形態では、第3段目の非
線形光学素子183としてKAB結晶を使用したが、C
LBO結晶、BBO結晶、又は水晶QPM素子を使用す
ることができる。なお、CLBO結晶やBBO結晶の潮
解性が問題となる場合には、周囲雰囲気を窒素や乾燥空
気などでパージしたり、CLBO結晶やBBO結晶を高
温に温度調節してやればよい。
In the above embodiment, the KAB crystal was used as the third-stage nonlinear optical element 183.
LBO crystals, BBO crystals, or quartz QPM devices can be used. If deliquescent of the CLBO crystal or BBO crystal becomes a problem, the surrounding atmosphere may be purged with nitrogen, dry air, or the like, or the temperature of the CLBO crystal or BBO crystal may be adjusted to a high temperature.

【0105】また、上記の実施形態では、レーザ光源1
60Aをパルス光源としたが、連続光光源とすることも
できる。かかる場合には、光アイソレータ160Bと光
増幅部161との間に光パルス変調器を配置することに
より、上記の実施形態に係る光源装置16と同様の出力
光を得ることができる。こうした光パルス変調器として
は電気光学効果を利用した電気光学変調器(EOM)
や、音響光学効果を利用した変調光学変調器(AOM)
を採用することができる。なお、光パルス変調器を配置
せずに、光源装置として連続光を出力することができる
のは、勿論である。
In the above embodiment, the laser light source 1
Although 60A is used as the pulse light source, it may be used as a continuous light source. In such a case, by arranging the optical pulse modulator between the optical isolator 160B and the optical amplifying unit 161, it is possible to obtain the same output light as the light source device 16 according to the above embodiment. An electro-optical modulator (EOM) utilizing the electro-optical effect is used as such an optical pulse modulator.
Optical modulator (AOM) using acousto-optic effect
Can be adopted. It is needless to say that continuous light can be output as a light source device without disposing an optical pulse modulator.

【0106】また、上記の実施形態では、レーザ光源1
60Aとしてチタンサファイアレーザを使用したが、半
導体レーザを使用することができる。例えば、外部共振
器構成の半導体レーザを使用することもできるし、ま
た、分布帰還型(DFB)レーザや分布反射型(DB
R)レーザ等の外部共振器構成でない半導体レーザを使
用することができる。さらに、発振波長が990nm付
近のイッテルビウム(Yb)・ドープ・ファイバーレーザ
等のファイバレーザを使用することもできる。
In the above embodiment, the laser light source 1
Although a titanium sapphire laser was used as 60A, a semiconductor laser can be used. For example, a semiconductor laser having an external resonator configuration can be used, or a distributed feedback (DFB) laser or a distributed reflection (DB) laser can be used.
R) A semiconductor laser having no external resonator configuration such as a laser can be used. Further, a fiber laser such as an ytterbium (Yb) -doped fiber laser having an oscillation wavelength of around 990 nm can be used.

【0107】また、上記の実施形態では、光増幅器とし
て光ファイバ増幅器167を使用したが、半導体光増幅
器を使用することもできる。
Further, in the above embodiment, the optical fiber amplifier 167 is used as the optical amplifier, but a semiconductor optical amplifier can be used.

【0108】また、上記の実施形態では、増幅用媒体と
してYbがコア部に添加された光ファイバを採用した
が、例えば、Ybが添加されたロッド状のガラス体を採
用し、これに励起光を照射するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the optical fiber in which Yb is added to the core portion is used as the amplification medium. For example, a rod-shaped glass body to which Yb is added is used, and the excitation light is May be irradiated.

【0109】また、光増幅部161において並列に配置
される光ファイバ増幅器167の数は任意でよく、本発
明に係る光源装置が適用される製品において要求される
仕様に応じてその本数を決定すればよい。特に、光源装
置として高出力を要求されない場合には、光ファイバ増
幅器167の数を減らして、構成を簡略化することがで
きる。なお、光ファイバ増幅器167を1つのみ含むよ
うに簡略化するときは、分岐器166も不要となる。
The number of optical fiber amplifiers 167 arranged in parallel in the optical amplifier 161 may be arbitrary, and the number may be determined according to the specifications required for the product to which the light source device according to the present invention is applied. Just fine. In particular, when high output is not required for the light source device, the number of optical fiber amplifiers 167 can be reduced, and the configuration can be simplified. When simplifying to include only one optical fiber amplifier 167, the splitter 166 is not required.

【0110】また、上記の実施形態では、光源装置が射
出する紫外光の波長を、ArFエキシマレーザとほぼ同
一に設定するものとしたが、例えばF2レーザとほぼ同
一波長(波長157nm)とするなど、その設定波長は
任意でよく、この設定すべき波長に応じて、レーザ光源
160Aの発振波長及び波長変換器163の構成などを
決定すればよい。但し、設定波長が210nm程度以下
であるときに、上記の実施形態の構成は特に有効であ
る。なお、設定波長は、一例として、ウエハ上に転写す
べきパターンのデザインルール(線幅、ピッチなど)に
応じて決定するようにしてもよく、さらにはその決定に
際して前述の露光条件やレチクルの種類(位相シフト型
か否か)などを考慮してもよい。
[0110] In the above embodiments, the wavelength of the ultraviolet light source device is emitted, it is assumed to be set to almost the same as ArF excimer laser, for example, an F 2 laser with substantially the same wavelength (wavelength 157 nm) The setting wavelength may be arbitrary, and the oscillation wavelength of the laser light source 160A and the configuration of the wavelength converter 163 may be determined according to the wavelength to be set. However, the configuration of the above embodiment is particularly effective when the set wavelength is about 210 nm or less. The set wavelength may be determined, for example, according to the design rule (line width, pitch, etc.) of the pattern to be transferred onto the wafer. (Phase shift type or not) may be considered.

【0111】また、上記の実施形態では、本発明に係る
光源装置がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露
光装置に適用された場合について説明したが、露光装置
以外でデバイス製造工程などに用いられる装置、例え
ば、ウエハ上に形成された回路パターンの一部(ヒュー
ズなど)を切断するために用いられるレーザリペア装置
などにも本発明に係る光源装置を適用することができ
る。また、本発明は、ステップ・アンド・スキャン方式
の走査型露光装置に限らず、静止露光型、例えばステッ
プ・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパなど)
にも好適に適用できるものである。更にはステップ・ア
ンド・スティッチ方式の露光装置、ミラープロジェクシ
ョン・アライナーなどにも適用できる。
In the above embodiment, the case where the light source device according to the present invention is applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus has been described. The light source device according to the present invention can be applied to an apparatus, for example, a laser repair apparatus used for cutting a part (such as a fuse) of a circuit pattern formed on a wafer. In addition, the present invention is not limited to the step-and-scan type scanning exposure apparatus, but also includes a static exposure type, for example, a step-and-repeat type exposure apparatus (such as a stepper).
It can also be suitably applied to Further, the present invention can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus, a mirror projection aligner, and the like.

【0112】また、上記の実施形態では、本発明に係る
光源装置が露光用照明光を発生する光源装置として使用
される例を説明したが、露光用照明光とほぼ同一の波長
の光を必要とする上述のレチクルアライメント用の光源
装置、あるいは投影光学系の物体面又は像面に配置され
るマークの投影像を検出して当該投影光学系の光学特性
を求める空間像検出系の光源装置等として使用すること
も可能である。
Further, in the above embodiment, an example was described in which the light source device according to the present invention is used as a light source device for generating illumination light for exposure. However, light having substantially the same wavelength as the illumination light for exposure is required. A light source device for a reticle alignment described above, or a light source device for a spatial image detection system for detecting a projection image of a mark arranged on an object plane or an image plane of a projection optical system and obtaining the optical characteristics of the projection optical system, etc. It is also possible to use as.

【0113】なお、本発明の光源装置は、露光装置以外
にも様々な装置に利用することができる。例えば、レー
ザ光を角膜に照射して表面のアブレーション(あるいは
切開した角膜内部のアブレーション)を行い、角膜の曲
率若しくは凹凸を矯正して近眼、乱視などの治療を行う
レーザ治療装置に使用される光源装置として利用するこ
とができる。また、光学式検査装置等における光源装置
としても、本発明の光源装置は利用可能である。
The light source device of the present invention can be used for various devices other than the exposure device. For example, a light source used in a laser treatment device that irradiates a cornea with a laser beam to perform ablation of the surface (or ablation inside the incised cornea), corrects the curvature or unevenness of the cornea, and treats myopia, astigmatism, and the like. It can be used as a device. Also, the light source device of the present invention can be used as a light source device in an optical inspection device or the like.

【0114】また、本発明の光源装置は、上記の実施形
態における投影光学系のような光学系の光学調整(光軸
合わせ等)用又は検査用としても利用可能である。さら
には、エキシマレーザを光源として有する各種装置にお
いて、エキシマレーザに置き換えて本発明の光源装置を
適用できる。
The light source device of the present invention can also be used for optical adjustment (optical axis alignment, etc.) or inspection for an optical system such as the projection optical system in the above embodiment. Further, in various devices having an excimer laser as a light source, the light source device of the present invention can be applied in place of the excimer laser.

【0115】なお、図2に示された光源装置16の構成
は図1の露光装置10における使用を前提としたもので
あって、光源装置16は、図2の構成に限られるもので
はない。露光装置では高精度な波長制御や光量制御等が
必要となるが、例えば、露光装置以外で厳密な光量制御
等が不要であれば、光量モニタや光量制御装置16C等
を設けなくともよい。
Note that the configuration of the light source device 16 shown in FIG. 2 is based on the assumption that the light source device 16 is used in the exposure apparatus 10 of FIG. 1, and the light source device 16 is not limited to the configuration of FIG. The exposure apparatus requires high-precision wavelength control, light amount control, and the like. For example, if strict light amount control or the like is not required except for the exposure apparatus, the light amount monitor and the light amount control device 16C may not be provided.

【0116】次に、本実施形態の露光装置及び方法を使
用したデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶
パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)
の製造について説明する。
Next, devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micromachines, etc.) using the exposure apparatus and method of the present embodiment
Will be described.

【0117】まず、設計ステップにおいて、デバイスの
機能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行
い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引
き続き、マスク製作ステップにおいて、設計した回路パ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ウエハ製造
ステップにおいて、シリコン等の材料を用いてウエハを
製造する。
First, in a design step, a function design of a device (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in a mask manufacturing step, a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in a wafer manufacturing step, a wafer is manufactured using a material such as silicon.

【0118】次に、ウエハ処理ステップにおいて、上記
のステップで用意されたマスクとウエハを使用して、後
述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実
際の回路等を形成する。
Next, in a wafer processing step, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer prepared in the above step, as described later.

【0119】このウエハ処理ステップは、例えば、半導
体デバイスの製造にあたっては、ウエハの表面を酸化さ
せる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を形成するCV
Dステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電
極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打込
みステップといったウエハプロセスの各段階の前処理工
程と、後述する後処理工程を有している。前処理工程
は、ウエハプロセスの各段階において必要な処理に応じ
て選択されて実行される。
This wafer processing step includes, for example, an oxidation step for oxidizing the surface of the wafer and a CV for forming an insulating film on the wafer surface in the manufacture of semiconductor devices.
It has a pre-processing step of each stage of the wafer process such as a D step, an electrode forming step of forming electrodes on the wafer by vapor deposition, an ion implantation step of implanting ions into the wafer, and a post-processing step described later. The pre-processing step is selected and executed in accordance with processing required in each stage of the wafer process.

【0120】ウエハプロセスの各段階において、前処理
工程が終了すると、レジスト処理ステップにおいてウエ
ハに感光剤が塗布され、引き続き、露光ステップにおい
て上記で説明した露光装置10によってマスクの回路パ
ターンをウエハに焼付露光する。次に、現像ステップに
おいて露光されたウエハが現像され、引き続き、エッチ
ングステップにおいて、レジストが残存している部分以
外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そし
て、レジスト除去ステップにおいて、エッチングが済ん
で不要となったレジストを取り除く。
At each stage of the wafer process, when the pre-processing step is completed, a photosensitive agent is applied to the wafer in a resist processing step, and subsequently, the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by the exposure apparatus 10 described above in the exposure step. Expose. Next, the exposed wafer is developed in the developing step, and subsequently, in the etching step, the exposed members other than the part where the resist remains are removed by etching. Then, in the resist removing step, the unnecessary resist after etching is removed.

【0121】以上のようにして、前処理工程と、レジス
ト処理ステップからレジスト除去ステップまでの後処理
工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に
回路パターンが形成される。
As described above, by repeatedly performing the pre-processing step and the post-processing step from the resist processing step to the resist removing step, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0122】こうしてウエハ処理ステップが終了する
と、組立ステップにおいて、ウエハ処理ステップにおい
て処理されたウエハを用いてチップ化する。この組み立
てには、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディン
グ)やパッケージング工程(チップ封入)等の工程が含
まれる。
When the wafer processing step is completed in this way, in the assembling step, chips are formed using the wafer processed in the wafer processing step. This assembly includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation).

【0123】最後に、検査ステップにおいて、組立ステ
ップで作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テ
スト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイス
が完成し、これが出荷される。
Finally, in the inspection step, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in the assembly step are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

【0124】以上のようにして、精度良く微細なパター
ンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。
As described above, a device on which a fine pattern is accurately formed is manufactured with high mass productivity.

【0125】[0125]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
源装置によれば、基本波の5倍波発生により波長が21
0nm以下の紫外光を発生するので、簡単な構成で、波
長が210nm以下の光を効率的に発生することができ
る。
As described above in detail, according to the light source device of the present invention, the wavelength of 21 is obtained by generation of the fifth harmonic of the fundamental wave.
Since ultraviolet light of 0 nm or less is generated, light having a wavelength of 210 nm or less can be efficiently generated with a simple configuration.

【0126】また、本発明の光照射装置によれば、本発
明の光源装置から射出された光を、照射光学系を介して
対象物に照射するので、効率的に発生した、波長が21
0nm以下の光を対象物に照射することができる。
Further, according to the light irradiation device of the present invention, the light emitted from the light source device of the present invention is irradiated to the object through the irradiation optical system, so that the wavelength that is efficiently generated is 21.
The object can be irradiated with light having a wavelength of 0 nm or less.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の光源装置の内部構成を主制御装置ととも
に示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the light source device of FIG. 1 together with a main controller.

【図3】図2の光増幅部を構成する光ファイバ増幅器及
びその周辺部を、波長変換器の一部とともに概略的に示
す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an optical fiber amplifier constituting the optical amplification unit of FIG. 2 and a peripheral portion thereof together with a part of a wavelength converter.

【図4】図2の波長変換部の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion unit in FIG. 2;

【図5】波長変換部の変形例を説明するための図(その
1)である。
FIG. 5 is a diagram (part 1) for describing a modified example of the wavelength conversion unit.

【図6】波長変換部の変形例を説明するための図(その
2)である。
FIG. 6 is a diagram (part 2) for describing a modified example of the wavelength conversion unit.

【図7】波長変換部の変形例を説明するための図(その
3)である。
FIG. 7 is a diagram (part 3) for describing a modified example of the wavelength conversion unit;

【図8】波長変換部の変形例を説明するための図(その
4)である。
FIG. 8 is a diagram (part 4) for explaining a modification of the wavelength conversion unit;

【図9】波長変換部の変形例を説明するための図(その
5)である。
FIG. 9 is a diagram (No. 5) for describing a modified example of the wavelength conversion unit;

【図10】波長変換部の変形例を説明するための図(そ
の6)である。
FIG. 10 is a view (No. 6) for describing a modified example of the wavelength conversion unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…露光装置(光照射装置)、12…照明光学系(照
射光学系)、16…光源装置、160…パルス光発生部
(基本波発生部の一部)、160A…レーザ光源、16
1…光増幅部(基本波発生部の一部)、163…波長変
換部、167…光ファイバ増幅器(光増幅器)、181
…非線形光学素子(第1非線形光学素子)、182…非
線形光学素子(第2非線形光学素子)、183…非線形
光学素子(第3非線形光学素子)、191,192…分
散補償素子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Exposure apparatus (light irradiation apparatus), 12 ... Illumination optical system (irradiation optical system), 16 ... Light source apparatus, 160 ... Pulse light generation part (part of fundamental wave generation part), 160A ... Laser light source, 16
Reference Signs List 1 ... Optical amplifier (part of fundamental wave generator), 163 ... wavelength converter, 167 ... optical fiber amplifier (optical amplifier), 181
… Nonlinear optical element (first nonlinear optical element), 182 nonlinear optical element (second nonlinear optical element), 183 nonlinear optical element (third nonlinear optical element), 191, 192 dispersion compensation element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/10 H01L 21/30 515A Fターム(参考) 2H052 BA02 BA06 BA12 2H097 CA17 GB01 LA10 2K002 AA04 AB12 BA03 BA04 CA02 CA03 EA07 FA27 GA04 HA20 5F046 CA03 CB01 CB22 5F072 AB07 AB13 AB20 AK06 FF09 HH06 JJ05 KK12 PP07 YY09──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 3/10 H01L 21/30 515A F-term (Reference) 2H052 BA02 BA06 BA12 2H097 CA17 GB01 LA10 2K002 AA04 AB12 BA03 BA04 CA02 CA03 EA07 FA27 GA04 HA20 5F046 CA03 CB01 CB22 5F072 AB07 AB13 AB20 AK06 FF09 HH06 JJ05 KK12 PP07 YY09

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 210nm以下である第1の波長の紫外
光を発生する光源装置であって、 1050nm以下である第2の波長の赤外域又は可視域
の光を発生する基本波発生部と;前記基本波発生部から
射出された光を基本波として、前記第1の波長を有する
前記基本波の5倍波を発生する波長変換部と;を備える
光源装置。
1. A light source device for generating ultraviolet light having a first wavelength of 210 nm or less, comprising: a fundamental wave generator for generating infrared light or visible light having a second wavelength of 1050 nm or less; A wavelength converter that generates a fifth harmonic of the fundamental wave having the first wavelength, using the light emitted from the fundamental wave generator as a fundamental wave.
【請求項2】 前記基本波発生部は、前記第1の波長の
光を発生するレーザ光源と;前記レーザ光源から射出さ
れた光を増幅する光増幅器と;を備えることを特徴とす
る請求項1に記載の光源装置。
2. The device according to claim 1, wherein the fundamental wave generator includes: a laser light source that generates the light of the first wavelength; and an optical amplifier that amplifies the light emitted from the laser light source. 2. The light source device according to 1.
【請求項3】 前記レーザ光源は、固体レーザを含むこ
とを特徴とする請求項2に記載の光源装置。
3. The light source device according to claim 2, wherein the laser light source includes a solid-state laser.
【請求項4】 前記光増幅器は、光ファイバ増幅器及び
半導体光増幅器の少なくとも一方を含むことを特徴とす
る請求項2又は3に記載の光源装置。
4. The light source device according to claim 2, wherein the optical amplifier includes at least one of an optical fiber amplifier and a semiconductor optical amplifier.
【請求項5】 前記波長変換部は、前記基本波を入射
し、第2高調波発生により、前記基本波の2倍波を発生
する第1非線形光学素子と;前記2倍波を入射し、第2
高調波発生により、前記基本波の4倍波を発生する第2
非線形光学素子と;前記基本波及び前記4倍波を入射
し、和周波発生により、前記基本波の5倍波を発生する
第3非線形光学素子と;を含むことを特徴とする請求項
1〜4のいずれか一項に記載の光源装置。
5. A first nonlinear optical element that receives the fundamental wave and generates a second harmonic of the fundamental wave by generating a second harmonic; and the second harmonic wave enters the wavelength conversion unit; Second
A second harmonic generating a fourth harmonic of the fundamental wave by harmonic generation;
A nonlinear optical element; and a third nonlinear optical element that receives the fundamental wave and the fourth harmonic and generates a fifth harmonic of the fundamental wave by generating a sum frequency. 5. The light source device according to claim 4.
【請求項6】 前記第1非線形光学素子は、GdCa4
O(BO33結晶であり、 前記基本波は、前記GdCa4O(BO33結晶中を、
誘電主軸方向とほぼ平行に進行することを特徴とする請
求項5に記載の光源装置。
6. The method according to claim 1, wherein the first nonlinear optical element is GdCa 4.
O (BO 3 ) 3 crystal, wherein the fundamental wave is generated in the GdCa 4 O (BO 3 ) 3 crystal,
The light source device according to claim 5, wherein the light source device travels substantially parallel to the direction of the main dielectric axis.
【請求項7】 前記第1非線形光学素子は、GdCa4
O(BO33結晶であり、 前記基本波は、前記GdCa4O(BO33結晶中を、
実効的な非線形光学係数がほぼ最大となる方向に進行す
ることを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
7. The method according to claim 1, wherein the first nonlinear optical element is GdCa 4.
O (BO 3 ) 3 crystal, wherein the fundamental wave is generated in the GdCa 4 O (BO 3 ) 3 crystal,
The light source device according to claim 5, wherein the light source device travels in a direction in which an effective nonlinear optical coefficient becomes substantially maximum.
【請求項8】 前記第1非線形光学素子は、GdX1-X
Ca4O(BO33結晶であり、 前記基本波は、前記GdX1-XCa4O(BO33結晶
中を、実効的な非線形光学係数がほぼ最大となる方向に
進行することを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
8. The optical system according to claim 1, wherein the first nonlinear optical element is Gd X Y 1 -X.
A Ca 4 O (BO 3 ) 3 crystal, wherein the fundamental wave travels through the Gd X Y 1 -x Ca 4 O (BO 3 ) 3 crystal in a direction in which the effective nonlinear optical coefficient becomes substantially maximum. The light source device according to claim 5, wherein:
【請求項9】 前記第2非線形光学素子は、K2Al2
27結晶であることを特徴とする請求項5〜8のいずれ
か一項に記載の光源装置。
9. The optical system according to claim 8, wherein the second nonlinear optical element is K 2 Al 2 B.
The light source device according to claim 5, wherein the light source device is a 2 O 7 crystal.
【請求項10】 前記第3非線形光学素子は、K2Al2
27結晶であることを特徴とする請求項5〜9のいず
れか一項に記載の光源装置。
10. The device according to claim 10, wherein the third nonlinear optical element is K 2 Al 2
The light source device according to claim 5, wherein the light source device is a B 2 O 7 crystal.
【請求項11】 前記波長変換部は、前記第3非線形光
学素子に入射する前記基本波と前記4倍波との同軸性を
補正する分散補償素子を更に備えることを特徴とする請
求項5〜10のいずれか一項に記載の光源装置。
11. The wavelength conversion unit according to claim 5, further comprising a dispersion compensation element for correcting coaxiality between the fundamental wave and the fourth harmonic wave incident on the third nonlinear optical element. The light source device according to claim 10.
【請求項12】 対象物に光を照射する光照射装置であ
って、 請求項1〜11のいずれか一項に記載の光源装置と;前
記光源装置から射出された光を前記対象物に向けて射出
する照射光学系と;を備える光照射装置。
12. A light irradiation device for irradiating an object with light, wherein the light source device according to claim 1; and light emitted from the light source device is directed to the object. An irradiation optical system that emits light.
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