JP2012147019A - 投影露光系、ビーム伝送系及び光ビームの生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投影露光系のビーム伝送系は、キャビティ内の複数の縦レーザモードからレーザ光ビームを生成するレーザを含む。1つの縦レーザモードによって生成される光は平均線幅λlatを有し、ビームのレーザ光は、ビームの各横位置において、横レーザモードに対応する第2の線幅λlatを有し、ビームのレーザ光は、その断面全体にわたって平均化した場合、複数の横レーザモードに対応する線幅λbを有し、λm<λlat<λbである。ビーム上に配置される光遅延装置は、光路差ΔIを与える。但し、λ0は第1のレーザ光ビームの光の平均波長であり、λlatは第2の線幅を表している。
【選択図】図5
Description
n1はプレート81aの材料の屈折率であり、
n2はプレート82の材料の屈折率である。但し、単純化のため、隣接するプレート81間の空隙内のガス又は真空の屈折率は1と仮定する。
Claims (56)
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードを励起し、前記複数の縦レーザモードによって生成された光を合成して、第1のレーザ光ビームを形成する工程と、
前記第1のレーザ光ビームを、少なくとも1つの第1の部分ビームと少なくとも1つの第2の部分ビームとに分離する工程と、
前記少なくとも1つの第1の部分ビームと前記少なくとも1つの第2の部分ビームとを合成して、ビーム整形光学素子を通過し物体平面に入射する第2の合成レーザ光ビームを形成する工程とを含む光ビームの生成方法であって、
前記分離する工程及び前記合成する工程が、前記縦レーザモードの光を少なくとも第1の光線部と第2の光線部とに分離する工程と、前記分離された第1及び第2の光線部を別々に処理する工程とを含むことを特徴とする光ビームの生成方法。 - 前記分離された第1及び第2の光線部を別々に処理する工程が、前記第2の光線部に対して、前記第1の光線部の光遅延を発生させる工程を含む請求項1に記載の方法。
- 前記第1の部分ビーム及び前記第2の部分ビームの少なくとも1つが、前記第1の部分ビーム及び前記第2の部分ビームの少なくとも1つにおける1つの縦レーザモードから発生する光線部の横伸長(lateral extension)よりも小さい前記第1の部分ビーム及び前記第2の部分ビームの少なくとも1つに対して横切る特徴的な横伸長を有する複数の位相変化構造(phase changing structure)と接触する(interact)請求項1又は2に記載の方法。
- 前記光遅延が、前記第1及び第2の光線部が時間的な重なりを持つような時間の長さを有する請求項2又は3に記載の方法。
- 前記分離された第1及び第2の光線部を別々に処理する工程が、前記第2の光線部に対し、前記第1の光線部の伝搬方向において差を発生させる工程を含む請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードから第1のレーザ光ビームを生成するレーザと、
前記第1のレーザ光ビームのビーム経路に配置される光遅延装置であって、前記第1のレーザ光ビームの少なくとも1つの第2の部分ビームに対して、前記第1のレーザ光ビームの少なくとも1つの第1の部分ビームの光路差を生じさせるように構成され、前記第1の部分ビーム及び前記第2の部分ビームの少なくとも1つにおける1つの縦レーザモードから発生する光線部の横伸長よりも小さい前記第1の部分ビーム及び前記第2の部分ビームの少なくとも1つに対して横切る特徴的な横伸長を有する複数の位相変化構造を含む光遅延装置とを含むことを特徴とするビーム伝送系。 - 前記複数の位相変化構造が、複数のプレートを含む請求項6に記載のビーム伝送系。
- 前記複数のプレートが、それぞれ、前記第1のレーザ光ビームのビーム方向に対して実質的に平行に配置された請求項7に記載のビーム伝送系。
- 前記複数の位相変化構造が、表面上に設けられた複数の凸部及び凹部を含む請求項6に記載のビーム伝送系。
- 前記光遅延装置が、前記第1の部分ビーム及び前記第2の部分ビームの1つに閉ループ型ビーム経路を形成するように構成された請求項6〜9のいずれかに記載のビーム伝送系。
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードを励起し、前記複数の縦レーザモードによって生成された光を合成して、第1のレーザ光ビームを形成する工程であって、前記複数の縦レーザモードのうちの1つの縦レーザモードによって生成される光は、平均的な第1の線幅を有し、前記合成された第1のビームのレーザ光は、前記第1のビームの各横位置において、横レーザモードに対応する第2の線幅を有し、前記合成された第1のビームのレーザ光は、その断面全体にわたって平均化した場合、複数の横レーザモードに対応する第3の線幅を有し、前記第2の線幅は前記第1の線幅よりも大きく、前記第3の線幅は前記第2の線幅よりも大きい工程と、
前記第1のレーザ光ビームを、少なくとも1つの第1の部分ビームと少なくとも1つの第2の部分ビームとに分離する工程と、
前記少なくとも1つの第2の部分ビームに対して、前記少なくとも1つの第1の部分ビームの光路差を生じさせる工程と、
前記少なくとも1つの第1の部分ビームと前記少なくとも1つの第2の部分ビームとを合成して、第2の合成レーザ光ビームを形成する工程とを含む光ビームの生成方法であって、
以下の関係式を満たすことを特徴とする光ビームの生成方法。
Δlは前記光路差を表し、
λ0は前記第1のレーザ光ビームの光の平均波長であり、
Δλlは前記第2の線幅を表している。 - 前記少なくとも1つの第1の部分ビームと前記少なくとも1つの第2の部分ビームとを合成する工程は、前記少なくとも1つの第1の部分ビームと前記少なくとも1つの第2の部分ビームの断面が前記合成された第2のビームの断面内において互いに隣接して配置されるように行なわれる請求項11に記載の方法。
- 複数の第1の部分ビームと複数の第2の部分ビームとは、前記第1の部分ビームと前記第2の部分ビームの断面が前記合成された第2のビームの断面内において交互に隣接して配置されるように第2の合成ビームに合成される請求項12に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの第1の部分ビームと前記少なくとも1つの第2の部分ビームとを合成する工程は、前記少なくとも1つの第2の部分ビームのビーム経路に対して、前記少なくとも1つの第1の部分ビームのビーム経路が横方向にずれるように行なわれる請求項11〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記少なくとも1つの第1の部分ビームのビーム経路が、前記少なくとも1つの第2の部分ビームのビーム経路に対して、前記第1のレーザ光ビームの断面の横レーザモードの幅に対応する距離の10分の1よりも大きい距離だけ横方向にずれる請求項14に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの第1の部分ビームのビーム経路が、前記少なくとも1つの第2の部分ビームのビーム経路に対して、前記第1のレーザ光ビームの断面の横レーザモードの幅に対応する距離よりも小さい距離だけ横方向にずれる請求項14に記載の方法。
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードから第1のレーザ光ビームを生成するレーザであって、前記複数の縦レーザモードのうちの1つの縦レーザモードによって生成される光は、平均的な第1の線幅を有し、前記第1のビームのレーザ光は、前記第1のビームの各横位置において、横レーザモードに対応する第2の線幅を有し、前記第1のビームのレーザ光は、その断面全体にわたって平均化した場合、複数の横レーザモードに対応する第3の線幅を有し、前記第2の線幅は前記第1の線幅よりも大きく、前記第3の線幅は前記第2の線幅よりも大きいレーザと、
前記第1のレーザ光ビームのビーム経路に配置され、前記第1のレーザ光ビームの少なくとも1つの第2の部分ビームに対して、前記第1のレーザ光ビームの少なくとも1つの第2の部分ビームの光路差を生じさせるように構成された光遅延装置とを含むビーム伝送系であって、
以下の関係式を満たすことを特徴とするビーム伝送系。
Δlは前記光路差を表し、
λ0は前記第1のレーザ光ビームの光の平均波長であり、
Δλlは前記第2の線幅を表している。 - 前記光遅延装置が、所定の間隔で配置され透明材料からなる複数の第1のプレートで構成されるスタックを含み、前記第1のプレートを複数の第1の部分ビームのビーム経路が横切り、隣接する第1のプレート間の空間を複数の第2の部分ビームのビーム経路が横切る請求項17に記載のビーム伝送系。
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードから第1のレーザ光ビームを生成するレーザと、
前記第1のレーザ光ビームのビーム経路に配置され、前記第1のレーザ光ビームの少なくとも1つの第2の部分ビームに対して、前記第1のレーザ光ビームの少なくとも1つの第1の部分ビームの光路差を生じさせるように構成された光遅延装置とを含むビーム伝送系であって、
前記光遅延装置が、所定の間隔で配置され透明材料からなる複数の第1のプレートで構成されるスタックを含み、前記第1のプレートを複数の第1の部分ビームのビーム経路が横切り、隣接する第1のプレート間の空間を複数の第2の部分ビームのビーム経路が横切ることを特徴とするビーム伝送系。 - 前記第1のプレートの表面が、前記光遅延装置に入射する前記第1のレーザ光ビームのビーム経路の向きに対して実質的に平行に配向された請求項18又は19に記載のビーム伝送系。
- 前記スタックが、透明材料からなる複数の第2のプレートを含み、前記第2のプレートが隣接する第1のプレートの間に挟持されている請求項18〜21のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 2つの隣接する第1のプレートのそれぞれの厚さが、前記2つの隣接する第1のプレート間の空隙よりも大きい請求項18〜22のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記レーザ光の一部のビーム経路が閉ループを形成するように配置された複数の反射面をさらに含む請求項17〜26のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記閉ループを通過するレーザ光の一部のビーム経路が、前記閉ループを通過しないレーザ光の一部と結合する請求項27に記載のビーム伝送系。
- 段差面を有するプレートが、前記閉ループを形成するビーム経路に配置される請求項27又は28に記載のビーム伝送系。
- 光遅延装置が、前記閉ループを形成するビーム経路に配置された請求項27〜29のいずれかに記載のビーム伝送系。
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードからレーザ光ビームを生成するレーザと、
前記レーザ光ビームのビーム経路に配置され、前記ビーム経路が閉ループを構成するように配置された複数の反射面を含む光遅延装置と、
前記閉ループのビーム経路に配置され、100nmよりも大きい振幅を持つ複数の凸部及び凹部を有する構造化された位相変化表面を含む少なくとも1つの位相変化素子とを含むことを特徴とするビーム伝送系。 - 前記凸部及び凹部の横伸長が、前記位相変化表面と接触し前記キャビティ内の1つの縦レーザモードから発生するレーザ光線部の横伸長よりも小さい請求項31に記載のビーム伝送系。
- 前記凸部及び凹部の横伸長が、前記位相変化表面の位置のレーザ光のコヒーレンスセルの横伸長よりも小さい請求項31に記載のビーム伝送系。
- 前記位相変化表面の凸部及び凹部が段差形状を有する請求項31〜33のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記位相変化表面の凸部及び凹部のそれぞれが、前記位相変化表面の主面方向に対して実質的に平行に配向する表面部を含む請求項34に記載のビーム伝送系。
- 前記位相変化表面の凸部及び凹部が楔形状を有する請求項31〜33のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記位相変化表面の凸部及び凹部のそれぞれが、前記位相変化表面の主面方向に対して傾斜した表面部を含む請求項36に記載のビーム伝送系。
- 前記凸部の傾斜角度が隣接する凸部間で異なる請求項37に記載のビーム伝送系。
- 前記凸部及び凹部の傾斜角度がランダムに分布している請求項37又は38に記載のビーム伝送系。
- 前記凸部及び凹部の振幅がランダムに分布している請求項31〜39のいずれかに記載のビーム伝送系。
- レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードからレーザ光ビームを生成するレーザと、
前記レーザ光ビームのビーム経路に配置され、前記ビーム経路が閉ループを構成するように配置された複数の反射面を含む光遅延装置と、
前記閉ループのビーム経路に配置された位相変化表面を含む少なくとも1つの位相変化素子と、
前記光遅延装置を通過する前記レーザ光ビームに照射される前記位相変化表面の表面部を伝搬する表面弾性波を生成するための表面波生成器とを含むことを特徴とするビーム伝送系。 - 前記位相変化素子の位相変化表面を、前記光遅延装置を通過するレーザ光ビームが通過する請求項31〜41のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記位相変化素子の位相変化表面が、前記光遅延装置の複数の反射面の1つである請求項31〜31のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記光遅延装置が、前記光遅延装置を通過するレーザ光ビームが通過する半反射ミラーを含む請求項31〜32のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記光遅延装置を通過するレーザ光ビームの一部が、前記半反射ミラーを通過し、前記半反射ミラーで反射したレーザ光ビームと結合する請求項44に記載のビーム伝送系。
- 前記レーザがエキシマレーザである請求項17〜45のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記エキシマレーザが、KrFレーザ、ArFレーザ及びF2レーザのうちの1つである請求項46に記載のビーム伝送系。
- 前記レーザが、線幅減少モジュール(a line narrowing module)を含む請求項17〜47のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記線幅減少モジュールが、プリズムと反射格子の少なくとも一方を含む請求項48に記載のビーム伝送系。
- 前記第2のレーザ光ビームのビーム経路に配置された回折光学素子をさらに含む請求項17〜49のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記第2のレーザ光ビームのビーム経路に配置された分散プレートをさらに含む請求項17〜50のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記第2のレーザ光ビームのビーム経路に配置された光混合器をさらに含む請求項17〜51のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 前記第2のレーザ光ビームのビーム経路に配置されたフライアイレンズをさらに含む請求項17〜52のいずれかに記載のビーム伝送系。
- 基板にパターニング構造を結像するための投影露光系であって、
請求項1〜53のいずれかに記載のビーム伝送系と、
像平面に物体平面を結像するための投影光学系と、
前記ビーム伝送系によって生成された第2のレーザ光ビームのビーム経路内の前記物体平面の領域にパターニング構造を搭載するための第1の台と、
前記投影光学系の像平面の領域に前記基板を搭載するための第2の台とを含むことを特徴とする投影露光系。 - 基板にパターニング構造を結像するための投影露光系であって、
レーザのキャビティ内の複数の縦レーザモードからレーザ光ビームを生成するレーザと、前記レーザ光ビームのビーム経路に配置された光遅延装置とを含むビーム伝送系と、
その物体平面に配置されたパターニング構造をその像平面に結像するための投影光学系とを含み、
前記物体平面に配置されたパターニング構造を照明するために前記ビーム伝送系によって伝送されたレーザ光ビームが、前記物体平面において、2%よりも小さいスペックル強度変化(a speckle−generated intensity variation )を有することを特徴とする投影露光系。 - 前記スペックル強度変化が前記物体平面において1%よりも小さい請求項55に記載の投影露光系。
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