JP2000294491A - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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JP2000294491A JP11099805A JP9980599A JP2000294491A JP 2000294491 A JP2000294491 A JP 2000294491A JP 11099805 A JP11099805 A JP 11099805A JP 9980599 A JP9980599 A JP 9980599A JP 2000294491 A JP2000294491 A JP 2000294491A
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    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実効パルスレートを一層高くすることができ
る光源装置を提供する。 【解決手段】 本発明による光源装置は、放射光を放出
する複数の光源（１ａ〜１ｈ）と、１個又はそれ以上の
反射面（２ａ）を有し、各光源（１ａ〜１ｈ）から放出
された放射光を前記光源の共通の光路（Ｌ）に沿って出
射させる回転反射体（２）と、この回転反射体（２）の
反射面（２ａ）の位置を検出する位置検出装置（５）
と、位置検出装置からの出力信号に基き、前記複数の光
源を回転反射体の位置に同期して駆動させるための同期
信号を発生するタイミング制御回路（６）と、タイミン
グ制御回路からの出力信号に基づき、前記光源を順次パ
ルス駆動させる電源回路（７）とを具えることを特徴と
する

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光源装置、特にパル
スレートが高く高輝度の放射パルスを放出することがで
きる光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの製造に用いられる露光装置にお
いては、解像度を一層高くするため露光光として遠紫外
光が広く用いられている。遠紫外光を発生する光源とし
ては、パルス駆動するエキシマレーザが広く用いられて
いる。一方、露光時の処理速度を高めスループットを改
善するため露光光源のパルスレートを高くすることが重
要な課題になっており、特にパルス光源を用いるスキャ
ン方式の露光装置においては、スループットを改善する
観点より光源のパルスレートを一層高くすることが強く
要請されている。一方、エキシマレーザのパルスレート
は高々２００Ｈｚ程度であるため、そのパルスレートを
高くすることが強く要請されており、パルスレートを高
くする方法として、例えばエキシマレーザのチューブ内
のガス流速を高速にする試みがなされている。
【０００３】また、顕微鏡や光学式検査装置において
は、高速観察或いは高速検査する場合、照明光源の輝度
が不足する場合があるため、照明光源として高輝度の光
源の開発が要請されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザのパル
スレートを高くする方法として、チューブ内のガス流速
を高くする方法が提案されているが、ガス流速の改善だ
けでは限界があり、所望のパルスレートまで高くできな
いのが実状である。しかも、ガス流速を高くしようとす
るとレーザ装置の構造が複雑化しその製造コストも大幅
に高価になってしまう。
【０００５】また、一方ランプ等の光源の輝度を高くす
る方法とてし、入力電力を大きくすることが考えられる
が、入力電力を高くしても光源の発光アークのサイズが
大きくなるだけで輝度の向上にはあまり寄与しないのが
実情である。また、光源の発光レートを高くすることも
考えられるが、発光レートを高くすると時間平均輝度は
高くなるが、時間平均入力電力が制限されているため最
大発光レートも制限されてしまう事が多い。
【０００６】従って、本発明の目的は、実効パルスレー
トを一層高くすることができる光源装置を提供すること
にある。
【０００７】本発明の別の目的は、高輝度の光パルスを
発生することができる光源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決する手段】本発明による光源装置は、光を
放出する複数の光源と、１個又はそれ以上の反射面を有
し、各光源から放出された光を前記光源の共通の光路に
沿って出射させる回転反射体と、この回転反射体の反射
面の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置から
の出力信号に基き、前記複数の光源を回転反射体の位置
に同期して駆動させるための同期信号を発生するタイミ
ング制御回路と、タイミング制御回路からの出力信号に
基づき、前記光源を順次パルス駆動させる電源回路とを
具えることを特徴とする。
【０００９】本発明の基本思想は、空間的に異なる位置
に配置され時間的に変移して発光する複数を光源を時間
的及び空間的に同期させることにより、これら複数の光
源が空間的に同一の位置に存在するのと等価になると言
う認識に基づいている。このような認識に基づき、本発
明では、異なる位置に配置された複数の光源を空間的に
同期させるため、種々の方向から入射した光を同一の光
路に沿って出射させる回転反射体を用いる。また、時間
的に同期させるために回転反射体の反射面の位置を検出
する位置検出装置を用い、この位置検出装置からの位置
情報に基づき、時間的に同期した同期信号を発生する。
そして、この同期信号に基づいて光源駆動用の電源から
パルス状の駆動信号を発生して各光源を順次駆動する。
この結果、複数の光源から順次出射した複数のパルス光
を順次共通の光路に沿って出射させることができ、設け
た光源の数の倍数だけパルスレートが増倍され、光源装
置としての実効パルスレートを増大することができる。
同時に、光源装置の発光レートが増大することに伴い時
間平均輝度も増大し、この結果照明用光源装置としての
実効輝度も増大する。
【００１０】尚、本明細書において、「光」の用語は、
赤外光、可視光、紫外光、Ｘ線等の種々の波長域の電磁
波を含み、紫外光にはＤＵＶ，ＶＵＶ及びＥＵＶの全て
の紫外域の電磁放射を含むものである。また、「光源」
の用語は、赤外光、可視光、紫外光、Ｘ線等の種々の波
長域の電磁波を発生する光源を意味するものとする。
【００１１】本発明において用いられる光源はパルス光
を放出できる全ての光源を用いることができ、キセノン
フラッシュランプ、エキシマレーザ、ＹＡＧ等の固体レ
ーザ等の種々の光源を用いることができる。特に、キセ
ノンフラッシュランプは高密度プラズマを発生させて１
３ｎｍ程度の遠紫外域の放射も発生することができるの
で、一層高い分解能が要求される露光装置用の光源装置
として極めて好適である。
【００１２】尚、複数の光源は全て同一波長を放出する
光源でもよく、或いは異なる波長の光を放出する光源と
することもできる。例えば紫外光を放出する光源と赤外
光を放出する光源とすることができる。この場合、回転
反射体の同期を切り換えことにより波長選択を行うこと
ができ、例えば処理すべきターゲットの用途に応じて紫
外光又は赤外光だけを連続して出射させることができ、
或いは紫外光と赤外光とを交互に出射させることもでき
る。
【００１３】また、回転反射体として、１個の反射面を
有するモノゴンミラーや複数の反射面を有するポリゴン
ミラーを用いることができる。さらに、これらの回転反
射体の反射面は、アルミニウム層や銀層がコートされた
反射面及び誘電体多層膜が形成されている反射面等を用
いることができ、用いる放射の波長域に応じて適切な選
択することができる。さらに、回転反射体の反射面に波
長選択性を持たせることも可能であり、特定の波長域の
放射光だけを反射させ又は透過させることも可能であ
る。従って、用いる光源の波長域と組み合わせることに
より、特定の波長光を一方向に出射させ別の波長光を別
の方向に出射させることも可能である。
【００１４】本発明による光源装置の好適実施例は、複
数の光源を、一平面内に円環状にほぼ等間隔で配置し、
回転反射体を前記円環の中心に配置し、前記光源の共通
の光路を前記円環の中心を通り前記平面と直交する軸線
としたことを特徴とする。このように構成することによ
り、多数の光源を隣接した配置することができ、空間的
な有効利用を図ることができ、高いパルスレートの放射
光を出射させることができる小型の光源装置を実現する
ことができる。
【００１５】本発明の光源装置の別の好適実施例は、励
起光を放出する励起光源と、入射する励起光を励起光の
波長とは異なる波長の放射光に変換する複数のターゲッ
ト材料と、１個又はそれ以上の反射面を有し、前記励起
光源から放出された励起光を前記ターゲット材料に入射
させると共に各ターゲット材料から放出された光を前記
ターゲット材料の共通の光路に沿って出射させる回転反
射体と、この回転反射体の反射面の位置を検出する位置
検出装置と、位置検出装置からの出力信号に基き、前記
励起光源を各ターゲットの位置に同期して駆動させる同
期信号を発生するタイミング制御回路と、タイミング制
御回路からの出力信号に基づき、前記励起光源をパルス
駆動させる電源回路とを具えることを特徴とする。この
実施例は、赤外光をＶＵＶ，ＥＵＶの紫外域の放射に波
長変換して高パルスレートで出射させるのに好適であ
る。この場合、励起光源として例えばＮｄ添加ＹＡＧレ
ーザやエキシマレーザを用いることができる。また、タ
ーゲットとして錫、タンタル、キセキンのガスジェット
等の種々の波長変換材料を用いることができる。さら
に、回転反射体の反射面として、例えばＥＵＶの紫外光
を出射させる場合モリブデンとシリコンとの誘電体多層
膜を用いることができる。尚、ターゲットに励起光が入
射して波長変換が行われる際、高速分子、分子クラスタ
等の飛散分子が発生する可能性がある。この場合、回転
反射体を１個の反射面を有するモノゴンミラーで構成す
れば、デブリ等は光の移動速度よりもはるかに遅いた
め、たとえ高速分子等の飛散分子が発生しても反射面以
外の側面や裏面に付着するため、反射面が汚染される可
能性を顕著に低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明による光源装置の一
例の構成を示す線図であり、図１Ａは全体構成を示す線
図であり、図１Ｂは複数の光源及び回転反射体の配置構
成を示す線図的平面図である。図１Ｂに示すように、本
例では８個の光源１ａ〜１ｈを一平面内に円環状にほぼ
等間隔で配置し（図１Ａにおいては、２個の光源１ｃ及
び１ｇだけを示す）、この円環の中心に回転反射体２を
配置する。光源として、発生する放射光の用途に応じて
種々の光源を用いることができ、例えばＮｄ添加ＹＡＧ
レーザ、エキシマレーザ、キセノンランプ等の種々の光
源を用いることができる。
【００１７】各光源１ａ〜１ｈから放出した放射光は回
転反射体２の反射面２ａに入射する。回転反射体２は直
角プリズム３とモータ４とを有し、直角プリズム３をモ
ータ４の回転軸に結合し、モータの回転により直角プリ
ズム３を等速度で回転させる。光路に対して４５°の角
度をなす直角プリズム３の斜面に反射面２ａを形成す
る。この反射面２ａは、アルミニウム又は銀をコートし
た反射面で構成することができ、或いは誘電体多層膜で
構成することもできる。尚、例えばキセノンランプのよ
うに光源１ａ〜１ｈがブロードなスペクトル領域の放射
光を放射する場合、反射面２ａに波長選択性を持たせて
特定の波長域の光だけを反射させ、各種処理用の光ビー
ムとして利用することもできる。
【００１８】回転反射体２に入射した放射光は反射面で
反射し、各光源の共通の光路Ｌに沿出射し、各種の処理
に利用される。
【００１９】モータ４には、その回転軸の回転位置すな
わち直角プリズム３の反射面の角度位置を検出する位置
検出器５を結合する。この位置検出器として例えばエン
コーダを用いることができる。位置検出器５により検出
された反射面２ａの位置情報はタイミング制御回路６に
供給する。このタイミング制御回路６は、位置検出器か
らの反面２ａに関する位置情報に基づき、８個の光源１
ａ〜１ｈを回転反射体の反射面の位置に同期して駆動さ
せるための同期信号を発生する。すなわち、各光源１ａ
〜１ｈの配置位置を座標系として予め記憶しておき、回
転反射体３の反射面の基準角度座標からの変位量に基づ
き、対応する光源を順次駆動する同期信号を発生する。
例えば、光源１ａの角度位置を基準とした場合、反射面
２ａがこの角度位置から４５°の角度進んだ位置に到達
したことを位置検出器５が検出したとき、反射面２ａは
光源１ｂと対向する位置に存在し、タイミング制御回路
６は同期信号を電源回路７供給する。そして、電源回路
７は光源１ｂにパルス状の駆動信号を供給して光源１ｂ
を駆動する。この結果、光源１ｂから放出されたパルス
光が各光源に共通の光路Ｌに沿って出射する。次に、反
射面が９０°の角度に進んだ位置に到達したことを検出
したとき、タイミング制御回路からの同期信号に基づ
き、電源回路７から光源１ｃに駆動信号を供給して光源
１ｃを駆動し、光源１ｃからのパルス光を共通の光路Ｌ
に沿って出射させる。
【００２０】例えば、光源として、２００Ｈｚの周波数
で動作するエキシマレーザを用いる場合、８個のエキシ
マレーザを順次駆動することにより８倍に増倍された周
波数、すなわち１．６ｋＨｚの繰り返し周波数で紫外光
をパルス発生させることができる。
【００２１】図２は本発明による光源装置の別の実施例
を示す線図である。本例では、パルスレートの増倍に加
えて波長変換も併せて行う光源装置について説明する。
励起光源１０からパルス状の励起光を発生する。本例で
は、励起光源として赤外光を放出するＹＡＧレーザを用
いる。この励起光はレンズ１１により集束し、ビームス
プリッタ１２を透過する。このビームスプリッタ１２は
赤外光については透過性を有し紫外光については反射性
を有するビームスプリッタとし、例えばモリブデンとシ
リコンとの誘電体多層膜で構成することができる。
【００２２】ビームスプリッタ１２を透過した励起光
は、図１に示す実施例と同様な回転反射体１３に入射
し、この回転反射体の反射面１３ａで反射し、波長変換
を行うターゲット１４に集束ビームとして入射する。図
２Ｂに示すように、８個のターゲット１４ａ〜１４ｈを
同一平面内に円環状にほぼ等間隔で配置し、その円の中
心に回転反射体１３を配置する。回転反射体１３は、単
一の反射面１３ａを有するモノゴンミラーで構成する。
このモノゴンミラーは直角プリズム１５とモータ１６を
有し、直角プリズムをモータ１６の回転軸に結合する。
モータ１６に位置検出器１７を連結して反射面１３ａの
位置を検出し、図１の実施例と同様にタイミング制御回
路１８に供給する。タイミング制御回路からの同期信号
を電源回路１９に供給し、回転反射体の反射面が各ター
ゲット１４ａ〜１４ｈの位置と対向する位置に到達する
毎に励起光源に駆動信号を供給し、パルス状の励起光を
発生させる。尚、ＥＵＶの紫外光を発生させる場合、図
２の一点鎖線で規定される内部は真空に維持し、その真
空チャンバの光の光路には窓を設ける必要がある。
【００２３】ターゲット材料としてタンタル、錫、キセ
ノンのガスジェット等の種々の材料を用いることができ
る。ターゲット材料１４に励起光が集束した状態で入射
すると、ターゲット材料の表面に高密度プラズマが発生
し、このプラズマから例えば１３ｎｍ程度の波長のＥＵ
Ｖ或いはＶＵＶの波長域の紫外光或いはＸ線が発生す
る。本発明では、この波長変換された紫外光又はＸ線を
有用な放射光として利用する。ターゲット材料１４から
放出された放射光は回転反射体１３の反射面に入射し、
この反射面で反射し、各ターゲット材料の共通の光路Ｌ
に沿って出射する。そして、励起光源１０と回転反射体
１３との間に配置したビームスプリッタ１２で反射し外
部に出射する。このように構成すれば、ターゲット材料
が順次励起されて１３ｎｍ程度のＥＵＶを高パルスレー
トで発生させることができ、ＬＳＩの製造に用いられる
露光装置の光源装置として極めて有益である。さらに、
有用な利点として、励起光の入射による高密度プラスマ
の発生と共にデブリ等の飛散物が発生するが、これら飛
散物の移動速度は相対的に遅いため、これらのデブリン
等の汚染物が発生しても、反射面１３ａは回転移動して
いるためモノゴンミラーの反射面以外の側面や裏面側に
付着するので、反射面を汚染する不具合を解消すること
ができる。また、一旦励起した後次のターゲット材料が
励起される間にターゲット材料が冷却されるので、十分
な緩和時間を確保することができる利点がある。
【００２４】本発明は上述した実施例だけに限定され
ず、種々の変形や変更が可能である。例えば、本発明は
パルス光を放出する光源装置において繰り返し周波数を
増大することが望まれる全ての光源装置に適用でき、Ｌ
ＳＩの製造に用いられる露光装置だけでなく、放射光を
用いてターゲットを処理し或いは検査並びに観察するた
めの光源装置にも適用することができる。例えば、例え
ばプリント回路基板に微細な孔を形成するレーザ処理装
置においては、パルス発振するレーザ光源から放出され
るレーザパルスの繰り返し周波数を増大し処理速度を高
めることが強く要請されているため、このような技術分
野においても本発明を有益に利用することができる。特
に、繰り返し周波数が２００Ｈｚ程度のエキシマレーザ
を数個組み合わせることにより１ｋＨｚ以上の繰り返し
周波数で紫外光パルスを発生することが可能になり、ス
ループットを改善する上で極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による光源装置の一例の構成を示す線
図である。
【図２】 パルスレートの増倍及び波長変換を行う本発
明による光源装置の実施例を示す線図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２，１３ 回転反射体 ３，１５ 直角プリズム ４ モータ ５，１７ 位置検出器 ６，１８ タイミング制御回路 ７，１９ 電源回路 １０ 励起光源 １２ ビームスプリッタ １４ ターゲット材料

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を放出する複数の光源と、１個又はそ
    れ以上の反射面を有し、各光源から放出された光を前記
    光源の共通の光路に沿って出射させる回転反射体と、こ
    の回転反射体の反射面の位置を検出する位置検出装置
    と、位置検出装置からの出力信号に基き、前記複数の光
    源を回転反射体の位置に同期して駆動させるための同期
    信号を発生するタイミング制御回路と、タイミング制御
    回路からの出力信号に基づき、前記光源を順次パルス駆
    動させる電源回路とを具えることを特徴とする光源装
    置。
  2. 【請求項２】 前記複数の光源を、一平面内に円環状に
    ほぼ等間隔で配置し、前記回転反射体を前記円環の中心
    に配置し、前記光源の共通の光路を前記円環の中心を通
    り前記平面と直交する軸線としたことを特徴とする請求
    項１に記載の光源装置。
  3. 【請求項３】 励起光を放出する励起光源と、入射する
    励起光を励起光の波長とは異なる波長の放射光に変換す
    る複数のターゲット材料と、１個又はそれ以上の反射面
    を有し、前記励起光源から放出された励起光を前記ター
    ゲット材料に入射させると共に各ターゲット材料から放
    出された放射光を前記ターゲット材料の共通の光路に沿
    って出射させる回転反射体と、この回転反射体の反射面
    の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置からの
    出力信号に基き、前記励起光源を各ターゲットの位置に
    同期して駆動させる同期信号を発生するタイミング制御
    回路と、タイミング制御回路からの出力信号に基づき、
    前記励起光源をパルス駆動させる電源回路とを具えるこ
    とを特徴とする光源装置。
  4. 【請求項４】 前記複数のターゲット材料を、一平面内
    に円環状にほぼ等間隔で配置し、前記回転反射体を前記
    円環の中心に配置し、前記光源の共通の光路を前記円環
    の中心を通り前記平面と直交する軸線としたことを特徴
    とする請求項３に記載の光源装置。
  5. 【請求項５】 前記励起光源を前記共通の光路の延長線
    上に配置し、励起光源と前記回転反射体との間に励起光
    とターゲットから放出された放射光とを分離するビーム
    スプリッタを配置したことを特徴とする請求項４に記載
    の光源装置。
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