JP4256520B2 - レーザ発振装置、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介して電磁波をレーザ管内に導入することにより、レーザ光を発生させるレーザ発振装置に関し、特にレーザガス励起用の電磁波としてマイクロ波を用いたレーザ発振装置、これを備えた露光装置及びデバイスの製造方法に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近時では、紫外領域で発振する唯一の高出力レーザとして、いわゆるエキシマレーザが注目されており、電子産業や化学産業、エネルギー産業等において、具体的には金属、樹脂、ガラス、セラミックス、半導体等の加工や化学反応等に応用が期待されている。
【０００３】
エキシマレーザ発振装置の機能原理について説明する。先ず、マニホルド内に充填されたＡｒ，Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ2 等のレーザガスを電子ビーム照射や放電等により励起状態にする。このとき、励起されたＦ原子は基底状態の不活性Ｋｒ，Ａｒ原子と結合して励起状態でのみ存在する分子であるＫｒＦ* ，ＡｒＦ* を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるものである。エキシマは不安定であり、直ちに紫外光を放出して基底状態に落ちる。これをボンドフリー遷移あるいは自然発光というが、この励起分子を利用して一対の反射鏡で構成される光共振器内で位相の揃った光として増幅し、レーザ光として取り出すものがエキシマレーザ発振装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エキシマレーザ発光の際には、上記の如くレーザガスの励起源としては主にマイクロ波が用いられる。マイクロ波とは、発振周波数が数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚの電磁波である。この場合、導波管から導波管壁に形成された間隙（スロット）を介してマイクロ波をレーザ管内に導入し、これによりレーザ管内のレーザガスをプラズマ状態に励起する。
【０００５】
しかしながら、導波管壁に形成されたスロットからの電磁波の放射特性を、スロット上の全領域において均一にすることは困難であり、通常、スロット長軸方向に正弦状もしくはそれに類似した分布となる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、スロット長軸方向の中央部における電界強度分布が最も大きく、スロット長軸方向の端部における電界強度分布が最も小さくなってしまう。
【０００６】
更に、マイクロ波の電界強度分布に対して、励起されるプラズマはスロット長軸方向の中心に集まるという性質があり、スロット長軸方向の電界強度の不均一分布が助長されてしまう。このことは、スロットの長手方向において励起されるプラズマを均一にすることのできない大きな要因となる。
【０００７】
この現象は、スロットの長手方向における中央の位置で励起源である電磁波の強度が最も強いためプラズマが中央の位置で励起され易いという性質、励起したプラズマが表面積が最小となる球状に集まり易いという性質に起因するものである。これによって、中央位置で励起したプラズマによって、スロット中央に空間のインピーダンスの低い領域が形成され、その部位で優先的にエネルギーが消費されると共に、プラズマがシールドとして働き、マイクロ波が放出される長さに設計されていたスロット長がマイクロ波にとって半分の長さとなり、マイクロ波がスロット外部に放出されなくなる。これら２つの要因により図１３（ｂ）に示すように、プラズマはスロットの中央のみで形成され易く、スロット上で均一なプラズマを励起させることは極めて困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、スロットアレイ構造を採用するも、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現し、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置や、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ発振装置は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発せられる光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、前記微小間隙の形成された導波管壁には、前記複数の微小間隙の各々の少なくとも長手方向における両端部それぞれの近傍に電極を備え、前記電極に所定の電流密度を与えることにより、前記微小間隙において前記レーザガスから発せられる光の強度分布を均一化するようにしている。
【００１０】
本発明のレーザ発振装置の一態様例においては、前記電極は前記微小間隙の長手方向に沿って複数箇所設けられ、前記電極に所定の電流密度を与えることにより、前記微小間隙の中央近傍に比して前記微小間隙の長手方向における両端部それぞれの近傍における予備電離密度を大きくしている。
【００１１】
本発明のレーザ発振装置の一態様例においては、前記微小間隙に沿って配置された複数の前記電極を備え、前記微小間隙の長手方向における両端部それぞれの近傍に位置する前記電極の電流密度を、前記微小間隙の中央近傍に位置する電極の電流密度に比して大きくしている。
【００１２】
本発明のレーザ発振装置の一態様例においては、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発する光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、前記導波管の外に設けられた紫外線を照射する光源と、前記紫外線を前記導波管に向ける反射鏡とを有し、前記複数の微小間隙と対向した位置にある前記導波管の壁面に、前記光源からの紫外線を通過させるための開孔を備え、前記反射鏡は、前記光源からの紫外線を、前記開孔を介して前記導波管の内部に導いて前記微小間隙の長手方向における両端部に集中的に照射させることにより、前記微小間隙において前記レーザガスから発せられる光の強度分布を均一化するようにしている。
【００１３】
本発明の露光装置は、照明光を発する光源である前記レーザ発振装置と、所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第１光学系と、前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第２光学系とを備え、前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行う。
【００１４】
本発明のデバイスの製造方法は、被照射面に感光材料を塗布する工程と、前記露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備える。
【００１５】
本発明のデバイスの製造方法の一態様例においては、前記被照射面をウェハ面とし、当該ウェハ面に半導体素子を形成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。本実施形態では、いわゆるエキシマレーザ光を発するエキシマレーザ発振装置を例示する。図１は、本実施形態のエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【００２２】
このエキシマレーザ発振装置は、図１に示すように、エキシマレーザガスの励起による発光を共振させてレーザ光を発するレーザ管２と、レーザ管２内のエキシマレーザガスを励起してプラズマ状態とするための導波管１と、導波管１を冷却するために、冷却水導入出口９を有する冷却容器７とを備えて構成されている。
【００２３】
エキシマレーザ光を発生させる際の原料となるエキシマレーザガスは、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガス、又は前記１種以上の不活性ガスとＦ2 ガスとの混合気体である。これらのうち、使用したい波長により適宜ガス種を選択し組み合わせればよい。例えば、２４８ｎｍの波長のレーザ光を発生させたい場合には、Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ2 とし、１９３ｎｍの波長の場合にはＡｒ／Ｎｅ／Ｆ2 、１５７ｎｍの波長の場合にはＮｅ／Ｆ2 とすればよい。
【００２４】
レーザ管２は、エキシマレーザガスの管内への導入部となるレーザガス導入出口８と、各端部にそれぞれ反射構造体５，６が設けられ、これら反射構造体５，６によりプラズマ放電による光の位相が揃えられてレーザ光が発生する。
【００２５】
導波管１は、マイクロ波をガス供給路構造１１内のレーザガスへ供給するための手段であり、図１中上面部に細長い複数のスロット１０が形成されている。導波管１の上部より数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚの周波数のマイクロ波が導入されると、このマイクロ波が導波管１内を伝播しながら、スロット１０から導波管１の外部へ放出される。放出されたマイクロ波は、レーザ管２内へ導入される。そして、導入されたマイクロ波によりレーザ管１内のエキシマレーザガスが励起され、共振してエキシマレーザ光が発生することになる。
【００２６】
導波管１の具体的な様子を図２に示す。ここで、図２（ａ）は導波管１の模式的な斜視図、図２（ｂ）はその平面図である。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、各スロット１０はその長手方向が導波管１の長手方向と一致するように一列に配されており、これらスロット１０の周囲を囲むように電極１３が設けられている。
【００２８】
図３は、任意の１つのスロット１０の周囲に形成された電極１３の配置の例を示した図である。ここで、図３（ａ）は、図２（ｂ）と同様にスロット１０の周囲の６箇所に電極を配置した例を示している。
【００２９】
また、図３（ｂ）は、６箇所の電極１３に印加される電流密度を示している。図３（ｂ）に示すように、スロット１０の長手方向の中央近傍に配置された電極１３の電流密度をＪc とし、スロットの長手方向の端部に配置された電極１３の電流密度をＪe とする。そして、Ｊc ＜Ｊe となるように電流密度を調整しておく。
【００３０】
このように、スロット１０の中央部よりもスロット１０の端部における電流密度を大きくすることによって、予備電離により発生する電子の密度に分布をもたせて、スロット１０の端部においてプラズマが励起し易い状態とすることができる。すなわち、プラズマが励起することによるスロット１０の幅方向における電気的な導通状態の形成を、電極１３により生じる電子密度分布によって補填することが可能となる。図３（ｂ）では、スロット１０端における電子密度をスロット１０の中央部よりも大きくする例を示したが、電子密度分布の形成はこれに限定されるものではない。電極１３を用いて使用状況に応じた適切な電子密度分布を形成することが可能である。
【００３１】
前述したように、スロット１０の長手方向の中央近傍においては、元々プラズマが励起し易い状態とされている。従って、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を促進することにより、スロット１０上の全領域において均一なプラズマを形成することが可能となる。
【００３２】
図５は、電極１３によってプラズマ励起を均一化した様子を模式的に示す特性図である。ここで、図５（ａ）は電極１３を用いない場合において、スロット１０の長手方向のプラズマ励起の状態を比較のため示している。また、図５（ｂ）は、各電極１３に与えられた電流密度に起因して生じる、スロット１０の長手方向における電子密度の分布（予備電離補償）を模式的に示す特性図である。
【００３３】
そして、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す予備電離補償を電極１３によって与えた場合において、スロット１０から放出されるマイクロ波により励起されたプラズマの強度を示している。このように、図５（ｂ）に示す電界を与えることによって、特にスロット１０の長手方向の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、図５（ｃ）に示すようにスロット１０の全領域におけるプラズマ励起の状態を均一化することができる。
【００３４】
図３（ｃ）、図４は、電極１３の配置の他の例を示している。図３（ｃ）は、スロット１０の端部におけるプラズマ励起を更に容易に行うために、スロット１０の端部の電極１３の数を増やした例を示している。これにより、スロット１０の端部においてプラズマ励起をより効果的に行うことが可能である。
【００３５】
図４（ａ）は、プラズマが励起し易いスロット１０の中央部には電極１３を配置せずに、スロット１０の端部のみに電極１３を設けた例を示している。このように、プラズマが励起しにくいスロット１０の端部のみに電極１３を設けることで、スロット１０の中央部と同等のプラズマの励起を可能として、スロット１０上の全領域においてプラズマの励起を均一に行うことが可能となる。
【００３６】
図４（ｂ）は、スロット１０の長手方向に沿って一体に形成された電極１３を用いた例を示している。ここで、スロット１０の長手方法の中央部における電極１３の面積を小さく形成することにより、スロット１０の端部における電子密度の分布を大きくすることができる。
【００３７】
図４（ｃ）は、プラズマの励起しにくいスロット１０端において、電極１３をよりスロット１０に近接させた例を示している。スロット１０の端部における電子密度を大きくすることによって、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、スロット１０上におけるプラズマの励起を均一化することができる。
【００３８】
図６は、電極１３をスロット１０から離間させて配置する場合の構成を示している。このように、電極１３をスロット１０から離間させる場合、反射鏡１４を用いてスロット１０側の電流密度を高くすることによって、効率の高い予備電離が実現できる。この場合、導波管１の上部にはレーザーガスが流れているため、反射鏡１４はレーザーガスの流路の上部に設置するのが望ましい。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態においては、スロット１０の近傍に電極１３を設け、スロット１０の長手方向における端部の電子密度を、スロット１０の長手方向における中央部における電子密度よりも高くすることによって、特にスロット１０の長手方向の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、スロット１０の全領域におけるプラズマ励起の状態を均一化することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管を示す概略断面図である。なお、第２の実施形態におけるエキシマレーザー発振装置の全体構成は、第１の実施形態のものと同一であるため説明を省略する。また、第２の実施形態を説明する図面において、第１の実施形態と実質的に同一の構成要素については同一の符号を記して説明を省略する。
【００４１】
第１の実施形態においては、電極１３を用いて間接的に紫外線励起を行う方法を示したが、この第２の実施形態では紫外線光源を用いてＵＶ光照射補償を行う方法について説明する。
【００４２】
図７（ａ）は、導波管２１の長手方向と垂直な方向に沿った断面を示している。このように、第２の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管２１は、略Ｌ字状の断面形状とされている。
【００４３】
導波管２１の下面には、スロット１０が形成されている。マイクロ波は図７の矢印Ａの方向から導波管１内を伝播し、スロット１０からレーザー管２へ放出されてスロット１０上でプラズマが励起される。
【００４４】
導波管２１内において、スロット１０と対向する位置にはＵＶ透過窓２１ａが設けられている。そして、ＵＶ透過窓２１ａの外側にはＵＶ光源２２、反射鏡２３が設けられている。
【００４５】
本実施形態においては、導波管２１を略Ｌ字状の断面形状とすることにより、スロット１０と対向した位置から直接的にＵＶ照射を行うことが可能である。また、ＵＶ透過窓２１ａを所定の大きさで形成しておくことにより、マイクロ波がＵＶ透過窓２１ａから漏れだすことを抑止することができる。
【００４６】
図７（ｂ）は、ベンド導波管２１’を使用した場合において、ベンド導波管２１’の長手方向と垂直な方向に沿った断面を示している。ベンド導波管２１’を使用した場合には、斜面部２１’ｂにＵＶ透過窓２１’ａを設けることによって、図７（ａ）に示す導波管２１と同様にスロット１０と対向した位置から直接的にＵＶ照射を行うことが可能である。
【００４７】
図８（ａ）は、導波管２１の長手方向に沿った断面を示している。ＵＶ透過窓２１ａは、導波管２１の長手方向に沿って形成されており、ＵＶ透過窓２１ａの位置に対応してＵＶ光源２２、反射鏡２３が設置されている。そして、ＵＶ光源２２、反射鏡２３は、スロット１０の長手方向の端部に集中的にＵＶ照射が可能となる位置に配置されている。
【００４８】
このように、スロット１０の長手方向の端部に集中的にＵＶ照射を行うことにより、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、スロット１０上において均一にプラズマを励起させることが可能となる。
【００４９】
反射鏡２３は、球面、あらゆる非球面（楕円、双曲線など）の反射鏡を用いることが可能である。また、プラズマが不均一な場合等においては、スロット長軸方向にも反射鏡の構造を採用することが好ましい。また、単一光源を用いて、反射鏡２３の代わりに複数のレンズを用いてもよい。
【００５０】
図８（ｂ）は、マイクロ波のモードとして、Ｅ面、Ｈ面を使用した場合に好適な、ＵＶ透過窓２１ａの配置を示している。ここで、Ｅ面とは通常のＴＥ１０モードのみを伝播する導波管における長端面であり、Ｈ面とは導波管での短端面である。図８（ｂ）に示すように、Ｅ面の場合にはスロット１０の長手方向に沿ってＵＶ透過窓２１ａを形成するのが望ましく、この配置により、スロット１０端に集中的にＵＶ照射を行うことができる。
【００５１】
また、Ｈ面の場合にはスロット１０の長手方向に沿って、且つ２列のスロット１０の間に配置することが望ましい。Ｈ面の場合に２列の発光ラインをとる場合には、左右のスロット１０それぞれに対し、Ｅ面と同様の透過窓を配置する。
【００５２】
図９は、ＵＶ照射によってプラズマ励起を均一化した場合の様子を模式的に示す特性図である。ここで、図９（ａ）はＵＶ照射を行わない場合のプラズマ励起の状態を比較のため示している。また、図９（ｂ）は、スロット１０近傍において、ＵＶ光源２２によるＵＶ照射強度を模式的に示した特性図である。
【００５３】
そして、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示すＵＶ照射を行った場合に、スロット１０から放射されるマイクロ波により励起されたプラズマの強度を示している。このように、図９（ｂ）に示すＵＶ照射を行うことによって、特にスロット１０の長手方向の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、図９（ｃ）に示すように、スロット１０の全領域におけるプラズマ励起の状態を均一化することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態においては、スロット１０の長手方向の端部に集中的にＵＶ照射を行うようにＵＶ光源２２を配置し、ＵＶ照射によってプラズマが励起しにくいスロット１０端においてプラズマの励起を促進することができる。これにより、スロット１０の長手方向の中央部と、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を同等とすることができ、スロット１０上の全範囲において均一にプラズマを励起させることができる。本発明において、照射する光の代わりにＸ線若しくはＲＦ（高周波）予備電離を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態では、第１の実施形態で述べたエキシマレーザ発振装置をレーザ光源として有する露光装置（ステッパー）を例示する。図１０は、このステッパーの主要構成を示す模式図である。
【００５６】
このステッパーは、所望のパターンが描かれたレチクル１０１に照明光を照射するための光学系１１１と、レチクル１０１を介した照明光が入射して当該レチクル１０１のパターンをウェハ１０２の表面に縮小投影するための投影光学系１１２と、ウェハ１０２が載置固定されるウェハチャック１１３と、ウェハチャック１１３が固定されるウェハステージ１１４とを有して構成されている。
なお、レチクルとしては、図示の如く透過型のもの（レチクル１０１）のみならず、反射型のものも適用可能である。
【００５７】
光学系１１１は、照明光としての高輝度のエキシマレーザー光を発する光源である第１の実施形態のエキシマレーザ発振装置１２１と、エキシマレーザ発振装置１２１からの照明光を所望の光束形状に変換するビーム形状変換手段１２２と、複数のシリンドリカルレンズや微小レンズを２次元的に配置されてなるオプティカルインテグレータ１２３と、不図示の切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティカルインテグレータ１２３により形成された２次光源の位置近傍に配置された絞り部材１２４と、絞り部材１２４を通過した照明光を集光するコンデンサーレンズ１２５と、例えば４枚の可変ブレードにより構成され、レチクル１０１の共役面に配置されてレチクル１０１の表面での照明範囲を任意に決定するブラインド１２７と、ブラインド１２７で所定形状に決定された照明光をレチクル１０１の表面に投影するための結像レンズ１２８と、結像レンズ１２８からの照明光をレチクル１０１の方向へ反射させる折り曲げミラー１２９とを有して構成されている。
【００５８】
以上のように構成されたステッパーを用い、レチクル１０１のパターンをウェハ１０２の表面に縮小投影する動作について説明する。
【００５９】
先ず、光源１２１から発した照明光は、ビーム形状変換手段１２２で所定形状に変換された後、オプティカルインテグレータ１２３に指向される。このとき、その射出面近傍に複数の２次光源が形成される。この２次光源からの照明光が、絞り部材１２４を介してコンデンサーレンズ１２５で集光され、ブラインド１２７で所定形状に決定された後に結像レンズ１２８を介して折り曲げミラー１２９で反射してレチクル１０１に入射する。続いて、レチクル１０１のパターンを通過して投影光学系１２２に入射する。そして、投影光学系１２２を通過して前記パターンが所定寸法に縮小されてウェハ１０２の表面に投影され、露光が施される。
【００６０】
本実施形態のステッパーによれば、レーザ光源として第１の実施形態のエキシマレーザ発振装置を用いるので、高出力且つ均一なエキシマレーザ光の比較的長時間の発光が可能となり、ウェハ１０２に対する露光を迅速且つ正確な露光量で行なうことができる。
【００６１】
次に、図１０を用いて説明した投影露光装置を利用した半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例を説明する。
【００６２】
図１１は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造工程のフローを示す。先ず、ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では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、ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と称され、上記の如く用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と称され、ステップ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンプリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージンク工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６３】
図１２は上記ウェハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に気相反応を用いて導電膜や絶縁膜を形成する。ステップ１３（ＰＶＤ）ではウェハ上に導電膜や絶縁膜をスパッタリングや蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが終了して不要となったレジストを除去する。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６４】
この製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易且つ確実に高い歩止まりをもって製造することが可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現することができる。従って、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管の具体的な様子を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る導波管において、スロット近傍に形成された電極の具体例を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る導波管において、スロット近傍に形成された電極の具体例を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、予備電離補償によりプラズマの励起を均一化する様子を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において、反射鏡を用いて予備電離補償を行う様子を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における紫外線照射機構を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態において、紫外線照射を行う位置及び紫外線照射のための透過窓の位置を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態において、紫外線照射によりプラズマの励起を均一化する様子を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るステッパーを示す模式図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るステッパーを用いた半導体デバイスの製造工程のフロー図である。
【図１２】図１１におけるウェハプロセスを詳細に示すフロー図である。
【図１３】従来のエキシマレーザ発振装置における、スロット近傍での電界強度分布及びプラズマ強度を示す模式図である。
【符号の説明】
１，２１ 導波管
２ レーザ管
５，６ 反射構造体
７ 冷却容器
８ レーザガス導入出口
９ 冷却水導入出口
１０ スロット
１１ ガス供給路構造
１３ 電極
２１’ ベンド導波管
２１ａ ＵＶ透過窓
２２ ＵＶ光源
２３ 反射鏡
１０１ レチクル
１０２ ウェハ
１１１ 光学系
１１２ 投影光学系
１１３ ウェハチャック
１１４ ウェハステージ
１２１ エキシマレーザ発振装置
１２２ ビーム形状変換手段
１２３ オプティカルインテグレータ
１２４ 絞り部材
１２５ コンデンサーレンズ
１２７ ブラインド
１２８ 結像レンズ
１２９ 折り曲げミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介して電磁波をレーザ管内に導入することにより、レーザ光を発生させるレーザ発振装置に関し、特にレーザガス励起用の電磁波としてマイクロ波を用いたレーザ発振装置、これを備えた露光装置及びデバイスの製造方法に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近時では、紫外領域で発振する唯一の高出力レーザとして、いわゆるエキシマレーザが注目されており、電子産業や化学産業、エネルギー産業等において、具体的には金属、樹脂、ガラス、セラミックス、半導体等の加工や化学反応等に応用が期待されている。
【０００３】
エキシマレーザ発振装置の機能原理について説明する。先ず、マニホルド内に充填されたＡｒ，Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ2 等のレーザガスを電子ビーム照射や放電等により励起状態にする。このとき、励起されたＦ原子は基底状態の不活性Ｋｒ，Ａｒ原子と結合して励起状態でのみ存在する分子であるＫｒＦ* ，ＡｒＦ* を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるものである。エキシマは不安定であり、直ちに紫外光を放出して基底状態に落ちる。これをボンドフリー遷移あるいは自然発光というが、この励起分子を利用して一対の反射鏡で構成される光共振器内で位相の揃った光として増幅し、レーザ光として取り出すものがエキシマレーザ発振装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エキシマレーザ発光の際には、上記の如くレーザガスの励起源としては主にマイクロ波が用いられる。マイクロ波とは、発振周波数が数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚの電磁波である。この場合、導波管から導波管壁に形成された間隙（スロット）を介してマイクロ波をレーザ管内に導入し、これによりレーザ管内のレーザガスをプラズマ状態に励起する。
【０００５】
しかしながら、導波管壁に形成されたスロットからの電磁波の放射特性を、スロット上の全領域において均一にすることは困難であり、通常、スロット長軸方向に正弦状もしくはそれに類似した分布となる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、スロット長軸方向の中央部における電界強度分布が最も大きく、スロット長軸方向の端部における電界強度分布が最も小さくなってしまう。
【０００６】
更に、マイクロ波の電界強度分布に対して、励起されるプラズマはスロット長軸方向の中心に集まるという性質があり、スロット長軸方向の電界強度の不均一分布が助長されてしまう。このことは、スロットの長手方向において励起されるプラズマを均一にすることのできない大きな要因となる。
【０００７】
この現象は、スロットの長手方向における中央の位置で励起源である電磁波の強度が最も強いためプラズマが中央の位置で励起され易いという性質、励起したプラズマが表面積が最小となる球状に集まり易いという性質に起因するものである。これによって、中央位置で励起したプラズマによって、スロット中央に空間のインピーダンスの低い領域が形成され、その部位で優先的にエネルギーが消費されると共に、プラズマがシールドとして働き、マイクロ波が放出される長さに設計されていたスロット長がマイクロ波にとって半分の長さとなり、マイクロ波がスロット外部に放出されなくなる。これら２つの要因により図１３（ｂ）に示すように、プラズマはスロットの中央のみで形成され易く、スロット上で均一なプラズマを励起させることは極めて困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、スロットアレイ構造を採用するも、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現し、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置や、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ発振装置は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発せられる光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、前記微小間隙の形成された導波管壁には、前記複数の微小間隙の各々の少なくとも長手方向における両端部それぞれの近傍に電極を備え、前記電極に所定の電流密度を与えることにより、前記微小間隙において前記レーザガスから発せられる光の強度分布を均一化するようにしている。
【００１０】
本発明のレーザ発振装置の一態様例においては、前記電極は前記微小間隙の長手方向に沿って複数箇所設けられ、前記電極に所定の電流密度を与えることにより、前記微小間隙の中央近傍に比して前記微小間隙の長手方向における両端部それぞれの近傍における予備電離密度を大きくしている。
【００１１】
本発明のレーザ発振装置の一態様例においては、前記微小間隙に沿って配置された複数の前記電極を備え、前記微小間隙の長手方向における両端部それぞれの近傍に位置する前記電極の電流密度を、前記微小間隙の中央近傍に位置する電極の電流密度に比して大きくしている。
【００１２】
本発明のレーザ発振装置の一態様例においては、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発する光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、前記導波管の外に設けられた紫外線を照射する光源と、前記紫外線を前記導波管に向ける反射鏡とを有し、前記複数の微小間隙と対向した位置にある前記導波管の壁面に、前記光源からの紫外線を通過させるための開孔を備え、前記反射鏡は、前記光源からの紫外線を、前記開孔を介して前記導波管の内部に導いて前記微小間隙の長手方向における両端部に集中的に照射させることにより、前記微小間隙において前記レーザガスから発せられる光の強度分布を均一化するようにしている。
【００１３】
本発明の露光装置は、照明光を発する光源である前記レーザ発振装置と、所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第１光学系と、前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第２光学系とを備え、前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行う。
【００１４】
本発明のデバイスの製造方法は、被照射面に感光材料を塗布する工程と、前記露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備える。
【００１５】
本発明のデバイスの製造方法の一態様例においては、前記被照射面をウェハ面とし、当該ウェハ面に半導体素子を形成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。本実施形態では、いわゆるエキシマレーザ光を発するエキシマレーザ発振装置を例示する。図１は、本実施形態のエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【００２２】
このエキシマレーザ発振装置は、図１に示すように、エキシマレーザガスの励起による発光を共振させてレーザ光を発するレーザ管２と、レーザ管２内のエキシマレーザガスを励起してプラズマ状態とするための導波管１と、導波管１を冷却するために、冷却水導入出口９を有する冷却容器７とを備えて構成されている。
【００２３】
エキシマレーザ光を発生させる際の原料となるエキシマレーザガスは、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガス、又は前記１種以上の不活性ガスとＦ2 ガスとの混合気体である。これらのうち、使用したい波長により適宜ガス種を選択し組み合わせればよい。例えば、２４８ｎｍの波長のレーザ光を発生させたい場合には、Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ2 とし、１９３ｎｍの波長の場合にはＡｒ／Ｎｅ／Ｆ2 、１５７ｎｍの波長の場合にはＮｅ／Ｆ2 とすればよい。
【００２４】
レーザ管２は、エキシマレーザガスの管内への導入部となるレーザガス導入出口８と、各端部にそれぞれ反射構造体５，６が設けられ、これら反射構造体５，６によりプラズマ放電による光の位相が揃えられてレーザ光が発生する。
【００２５】
導波管１は、マイクロ波をガス供給路構造１１内のレーザガスへ供給するための手段であり、図１中上面部に細長い複数のスロット１０が形成されている。導波管１の上部より数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚの周波数のマイクロ波が導入されると、このマイクロ波が導波管１内を伝播しながら、スロット１０から導波管１の外部へ放出される。放出されたマイクロ波は、レーザ管２内へ導入される。そして、導入されたマイクロ波によりレーザ管１内のエキシマレーザガスが励起され、共振してエキシマレーザ光が発生することになる。
【００２６】
導波管１の具体的な様子を図２に示す。ここで、図２（ａ）は導波管１の模式的な斜視図、図２（ｂ）はその平面図である。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、各スロット１０はその長手方向が導波管１の長手方向と一致するように一列に配されており、これらスロット１０の周囲を囲むように電極１３が設けられている。
【００２８】
図３は、任意の１つのスロット１０の周囲に形成された電極１３の配置の例を示した図である。ここで、図３（ａ）は、図２（ｂ）と同様にスロット１０の周囲の６箇所に電極を配置した例を示している。
【００２９】
また、図３（ｂ）は、６箇所の電極１３に印加される電流密度を示している。図３（ｂ）に示すように、スロット１０の長手方向の中央近傍に配置された電極１３の電流密度をＪc とし、スロットの長手方向の端部に配置された電極１３の電流密度をＪe とする。そして、Ｊc ＜Ｊe となるように電流密度を調整しておく。
【００３０】
このように、スロット１０の中央部よりもスロット１０の端部における電流密度を大きくすることによって、予備電離により発生する電子の密度に分布をもたせて、スロット１０の端部においてプラズマが励起し易い状態とすることができる。すなわち、プラズマが励起することによるスロット１０の幅方向における電気的な導通状態の形成を、電極１３により生じる電子密度分布によって補填することが可能となる。図３（ｂ）では、スロット１０端における電子密度をスロット１０の中央部よりも大きくする例を示したが、電子密度分布の形成はこれに限定されるものではない。電極１３を用いて使用状況に応じた適切な電子密度分布を形成することが可能である。
【００３１】
前述したように、スロット１０の長手方向の中央近傍においては、元々プラズマが励起し易い状態とされている。従って、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を促進することにより、スロット１０上の全領域において均一なプラズマを形成することが可能となる。
【００３２】
図５は、電極１３によってプラズマ励起を均一化した様子を模式的に示す特性図である。ここで、図５（ａ）は電極１３を用いない場合において、スロット１０の長手方向のプラズマ励起の状態を比較のため示している。また、図５（ｂ）は、各電極１３に与えられた電流密度に起因して生じる、スロット１０の長手方向における電子密度の分布（予備電離補償）を模式的に示す特性図である。
【００３３】
そして、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す予備電離補償を電極１３によって与えた場合において、スロット１０から放出されるマイクロ波により励起されたプラズマの強度を示している。このように、図５（ｂ）に示す電界を与えることによって、特にスロット１０の長手方向の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、図５（ｃ）に示すようにスロット１０の全領域におけるプラズマ励起の状態を均一化することができる。
【００３４】
図３（ｃ）、図４は、電極１３の配置の他の例を示している。図３（ｃ）は、スロット１０の端部におけるプラズマ励起を更に容易に行うために、スロット１０の端部の電極１３の数を増やした例を示している。これにより、スロット１０の端部においてプラズマ励起をより効果的に行うことが可能である。
【００３５】
図４（ａ）は、プラズマが励起し易いスロット１０の中央部には電極１３を配置せずに、スロット１０の端部のみに電極１３を設けた例を示している。このように、プラズマが励起しにくいスロット１０の端部のみに電極１３を設けることで、スロット１０の中央部と同等のプラズマの励起を可能として、スロット１０上の全領域においてプラズマの励起を均一に行うことが可能となる。
【００３６】
図４（ｂ）は、スロット１０の長手方向に沿って一体に形成された電極１３を用いた例を示している。ここで、スロット１０の長手方法の中央部における電極１３の面積を小さく形成することにより、スロット１０の端部における電子密度の分布を大きくすることができる。
【００３７】
図４（ｃ）は、プラズマの励起しにくいスロット１０端において、電極１３をよりスロット１０に近接させた例を示している。スロット１０の端部における電子密度を大きくすることによって、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、スロット１０上におけるプラズマの励起を均一化することができる。
【００３８】
図６は、電極１３をスロット１０から離間させて配置する場合の構成を示している。このように、電極１３をスロット１０から離間させる場合、反射鏡１４を用いてスロット１０側の電流密度を高くすることによって、効率の高い予備電離が実現できる。この場合、導波管１の上部にはレーザーガスが流れているため、反射鏡１４はレーザーガスの流路の上部に設置するのが望ましい。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態においては、スロット１０の近傍に電極１３を設け、スロット１０の長手方向における端部の電子密度を、スロット１０の長手方向における中央部における電子密度よりも高くすることによって、特にスロット１０の長手方向の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、スロット１０の全領域におけるプラズマ励起の状態を均一化することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管を示す概略断面図である。なお、第２の実施形態におけるエキシマレーザー発振装置の全体構成は、第１の実施形態のものと同一であるため説明を省略する。また、第２の実施形態を説明する図面において、第１の実施形態と実質的に同一の構成要素については同一の符号を記して説明を省略する。
【００４１】
第１の実施形態においては、電極１３を用いて間接的に紫外線励起を行う方法を示したが、この第２の実施形態では紫外線光源を用いてＵＶ光照射補償を行う方法について説明する。
【００４２】
図７（ａ）は、導波管２１の長手方向と垂直な方向に沿った断面を示している。このように、第２の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管２１は、略Ｌ字状の断面形状とされている。
【００４３】
導波管２１の下面には、スロット１０が形成されている。マイクロ波は図７の矢印Ａの方向から導波管１内を伝播し、スロット１０からレーザー管２へ放出されてスロット１０上でプラズマが励起される。
【００４４】
導波管２１内において、スロット１０と対向する位置にはＵＶ透過窓２１ａが設けられている。そして、ＵＶ透過窓２１ａの外側にはＵＶ光源２２、反射鏡２３が設けられている。
【００４５】
本実施形態においては、導波管２１を略Ｌ字状の断面形状とすることにより、スロット１０と対向した位置から直接的にＵＶ照射を行うことが可能である。また、ＵＶ透過窓２１ａを所定の大きさで形成しておくことにより、マイクロ波がＵＶ透過窓２１ａから漏れだすことを抑止することができる。
【００４６】
図７（ｂ）は、ベンド導波管２１’を使用した場合において、ベンド導波管２１’の長手方向と垂直な方向に沿った断面を示している。ベンド導波管２１’を使用した場合には、斜面部２１’ｂにＵＶ透過窓２１’ａを設けることによって、図７（ａ）に示す導波管２１と同様にスロット１０と対向した位置から直接的にＵＶ照射を行うことが可能である。
【００４７】
図８（ａ）は、導波管２１の長手方向に沿った断面を示している。ＵＶ透過窓２１ａは、導波管２１の長手方向に沿って形成されており、ＵＶ透過窓２１ａの位置に対応してＵＶ光源２２、反射鏡２３が設置されている。そして、ＵＶ光源２２、反射鏡２３は、スロット１０の長手方向の端部に集中的にＵＶ照射が可能となる位置に配置されている。
【００４８】
このように、スロット１０の長手方向の端部に集中的にＵＶ照射を行うことにより、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、スロット１０上において均一にプラズマを励起させることが可能となる。
【００４９】
反射鏡２３は、球面、あらゆる非球面（楕円、双曲線など）の反射鏡を用いることが可能である。また、プラズマが不均一な場合等においては、スロット長軸方向にも反射鏡の構造を採用することが好ましい。また、単一光源を用いて、反射鏡２３の代わりに複数のレンズを用いてもよい。
【００５０】
図８（ｂ）は、マイクロ波のモードとして、Ｅ面、Ｈ面を使用した場合に好適な、ＵＶ透過窓２１ａの配置を示している。ここで、Ｅ面とは通常のＴＥ１０モードのみを伝播する導波管における長端面であり、Ｈ面とは導波管での短端面である。図８（ｂ）に示すように、Ｅ面の場合にはスロット１０の長手方向に沿ってＵＶ透過窓２１ａを形成するのが望ましく、この配置により、スロット１０端に集中的にＵＶ照射を行うことができる。
【００５１】
また、Ｈ面の場合にはスロット１０の長手方向に沿って、且つ２列のスロット１０の間に配置することが望ましい。Ｈ面の場合に２列の発光ラインをとる場合には、左右のスロット１０それぞれに対し、Ｅ面と同様の透過窓を配置する。
【００５２】
図９は、ＵＶ照射によってプラズマ励起を均一化した場合の様子を模式的に示す特性図である。ここで、図９（ａ）はＵＶ照射を行わない場合のプラズマ励起の状態を比較のため示している。また、図９（ｂ）は、スロット１０近傍において、ＵＶ光源２２によるＵＶ照射強度を模式的に示した特性図である。
【００５３】
そして、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示すＵＶ照射を行った場合に、スロット１０から放射されるマイクロ波により励起されたプラズマの強度を示している。このように、図９（ｂ）に示すＵＶ照射を行うことによって、特にスロット１０の長手方向の端部におけるプラズマの励起を促進することができ、図９（ｃ）に示すように、スロット１０の全領域におけるプラズマ励起の状態を均一化することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態においては、スロット１０の長手方向の端部に集中的にＵＶ照射を行うようにＵＶ光源２２を配置し、ＵＶ照射によってプラズマが励起しにくいスロット１０端においてプラズマの励起を促進することができる。これにより、スロット１０の長手方向の中央部と、スロット１０の端部におけるプラズマの励起を同等とすることができ、スロット１０上の全範囲において均一にプラズマを励起させることができる。本発明において、照射する光の代わりにＸ線若しくはＲＦ（高周波）予備電離を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態では、第１の実施形態で述べたエキシマレーザ発振装置をレーザ光源として有する露光装置（ステッパー）を例示する。図１０は、このステッパーの主要構成を示す模式図である。
【００５６】
このステッパーは、所望のパターンが描かれたレチクル１０１に照明光を照射するための光学系１１１と、レチクル１０１を介した照明光が入射して当該レチクル１０１のパターンをウェハ１０２の表面に縮小投影するための投影光学系１１２と、ウェハ１０２が載置固定されるウェハチャック１１３と、ウェハチャック１１３が固定されるウェハステージ１１４とを有して構成されている。
なお、レチクルとしては、図示の如く透過型のもの（レチクル１０１）のみならず、反射型のものも適用可能である。
【００５７】
光学系１１１は、照明光としての高輝度のエキシマレーザー光を発する光源である第１の実施形態のエキシマレーザ発振装置１２１と、エキシマレーザ発振装置１２１からの照明光を所望の光束形状に変換するビーム形状変換手段１２２と、複数のシリンドリカルレンズや微小レンズを２次元的に配置されてなるオプティカルインテグレータ１２３と、不図示の切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティカルインテグレータ１２３により形成された２次光源の位置近傍に配置された絞り部材１２４と、絞り部材１２４を通過した照明光を集光するコンデンサーレンズ１２５と、例えば４枚の可変ブレードにより構成され、レチクル１０１の共役面に配置されてレチクル１０１の表面での照明範囲を任意に決定するブラインド１２７と、ブラインド１２７で所定形状に決定された照明光をレチクル１０１の表面に投影するための結像レンズ１２８と、結像レンズ１２８からの照明光をレチクル１０１の方向へ反射させる折り曲げミラー１２９とを有して構成されている。
【００５８】
以上のように構成されたステッパーを用い、レチクル１０１のパターンをウェハ１０２の表面に縮小投影する動作について説明する。
【００５９】
先ず、光源１２１から発した照明光は、ビーム形状変換手段１２２で所定形状に変換された後、オプティカルインテグレータ１２３に指向される。このとき、その射出面近傍に複数の２次光源が形成される。この２次光源からの照明光が、絞り部材１２４を介してコンデンサーレンズ１２５で集光され、ブラインド１２７で所定形状に決定された後に結像レンズ１２８を介して折り曲げミラー１２９で反射してレチクル１０１に入射する。続いて、レチクル１０１のパターンを通過して投影光学系１２２に入射する。そして、投影光学系１２２を通過して前記パターンが所定寸法に縮小されてウェハ１０２の表面に投影され、露光が施される。
【００６０】
本実施形態のステッパーによれば、レーザ光源として第１の実施形態のエキシマレーザ発振装置を用いるので、高出力且つ均一なエキシマレーザ光の比較的長時間の発光が可能となり、ウェハ１０２に対する露光を迅速且つ正確な露光量で行なうことができる。
【００６１】
次に、図１０を用いて説明した投影露光装置を利用した半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例を説明する。
【００６２】
図１１は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造工程のフローを示す。先ず、ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では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、ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と称され、上記の如く用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と称され、ステップ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンプリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージンク工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６３】
図１２は上記ウェハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に気相反応を用いて導電膜や絶縁膜を形成する。ステップ１３（ＰＶＤ）ではウェハ上に導電膜や絶縁膜をスパッタリングや蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが終了して不要となったレジストを除去する。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６４】
この製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易且つ確実に高い歩止まりをもって製造することが可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現することができる。従って、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管の具体的な様子を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る導波管において、スロット近傍に形成された電極の具体例を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る導波管において、スロット近傍に形成された電極の具体例を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、予備電離補償によりプラズマの励起を均一化する様子を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において、反射鏡を用いて予備電離補償を行う様子を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における紫外線照射機構を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態において、紫外線照射を行う位置及び紫外線照射のための透過窓の位置を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態において、紫外線照射によりプラズマの励起を均一化する様子を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るステッパーを示す模式図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るステッパーを用いた半導体デバイスの製造工程のフロー図である。
【図１２】図１１におけるウェハプロセスを詳細に示すフロー図である。
【図１３】従来のエキシマレーザ発振装置における、スロット近傍での電界強度分布及びプラズマ強度を示す模式図である。
【符号の説明】
１，２１ 導波管
２ レーザ管
５，６ 反射構造体
７ 冷却容器
８ レーザガス導入出口
９ 冷却水導入出口
１０ スロット
１１ ガス供給路構造
１３ 電極
２１’ ベンド導波管
２１ａ ＵＶ透過窓
２２ ＵＶ光源
２３ 反射鏡
１０１ レチクル
１０２ ウェハ
１１１ 光学系
１１２ 投影光学系
１１３ ウェハチャック
１１４ ウェハステージ
１２１ エキシマレーザ発振装置
１２２ ビーム形状変換手段
１２３ オプティカルインテグレータ
１２４ 絞り部材
１２５ コンデンサーレンズ
１２７ ブラインド
１２８ 結像レンズ
１２９ 折り曲げミラー
Claims (7)
- 導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発せられる光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、
前記微小間隙の形成された導波管壁には、前記複数の微小間隙の各々の少なくとも長手方向における両端部それぞれの近傍に電極を備え、
前記電極に所定の電流密度を与えることにより、前記微小間隙において前記レーザガスから発せられる光の強度分布を均一化するようにしたことを特徴とするレーザ発振装置。 - 前記電極は前記微小間隙の長手方向に沿って複数箇所設けられ、前記電極に所定の電流密度を与えることにより、前記微小間隙の中央近傍に比して前記微小間隙の長手方向における両端部それぞれの近傍における予備電離密度を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
- 前記微小間隙に沿って配置された複数の前記電極を備え、前記微小間隙の長手方向における両端部それぞれの近傍に位置する前記電極の電流密度を、前記微小間隙の中央近傍に位置する電極の電流密度に比して大きくしていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振装置。
- 導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発する光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、
前記導波管の外に設けられた紫外線を照射する光源と、
前記紫外線を前記導波管に向ける反射鏡とを有し、
前記複数の微小間隙と対向した位置にある前記導波管の壁面に、前記光源からの紫外線を通過させるための開孔を備え、
前記反射鏡は、前記光源からの紫外線を、前記開孔を介して前記導波管の内部に導いて前記微小間隙の長手方向における両端部に集中的に照射させることにより、前記微小間隙において前記レーザガスから発せられる光の強度分布を均一化したことを特徴とするレーザ発振装置。 - 照明光を発する光源である請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ発振装置と、
所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第１光学系と、
前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第２光学系とを備え、
前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行うことを特徴とする露光装置。 - 被照射面に感光材料を塗布する工程と、
請求項５に記載の露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、
前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイスの製造方法。 - 前記被照射面をウェハ面とし、当該ウェハ面に半導体素子を形成することを特徴とする請求項６に記載のデバイスの製造方法。
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