JPH03153014A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPH03153014A
JPH03153014A JP1293328A JP29332889A JPH03153014A JP H03153014 A JPH03153014 A JP H03153014A JP 1293328 A JP1293328 A JP 1293328A JP 29332889 A JP29332889 A JP 29332889A JP H03153014 A JPH03153014 A JP H03153014A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
resist
laser beam
etalon
laser resonator
Prior art date
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Pending
Application number
JP1293328A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuya Kamon
和也 加門
Yomiji Yama
山 世見之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1293328A priority Critical patent/JPH03153014A/ja
Publication of JPH03153014A publication Critical patent/JPH03153014A/ja
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レチクル等に形成されたパターンを基板の
表面上に形成された所定厚みのレジストに転写する投影
露光装置に関する。
〔従来の技術〕
第4図は従来の投影露光装置の概略構成図である。この
投影露光装置は、レチクル1に形成されたパターンを基
板2上のレジスト3に転写する装置であり、露光光源た
るパルスレーザ−発生ユニットAを有している。同図に
示すように、パルスレーザ−発生ユニットAは、パワー
サプライ10と、パワーサプライ10からのパルスエネ
ルギーに基づいてパルスエキシマレーザ−光を発生し、
そのパルスエキシマレーザ−光を所定方向に出射するレ
ーザー発生部20′とで構成されている。
このレーザ発生部20′は、第5図に示すように、反射
鏡21.レーザー共振器22および出力鏡23とからな
り、パルスエキシマレーザ−光L1の光軸上にこの順で
配設されている。レーザー共振器22において発生した
光は反射鏡21により全反射され、レーザー共振器22
に入射される。レーザー共振器22では、その入射光に
より誘導放出がおこり、位相がそろえられる。こうして
生成されたレーザー光は、出力鏡23により一部反射さ
れるとともに、残りのレーザー光が出力鏡23を透過し
て、パルスレーザ−光り、としてレーザ発生部20′か
ら出射される。
また投影露光装置には、第4図に示すように、レーザー
発生部20′とレチクル1との間に集光レンズ30が設
けられ、この集光レンズ30を介してレーザー発生部2
0′からのパルスレーザ−光L1がレチクル1に照射さ
れる。そして、レチクル1を透過したレーザー光がレチ
クル1とレジスト3との間に設けられた投影レンズ40
によりレジスト3に結像される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記のように構成されたレーザー発生部20
′ (第5図)から出射されるレーザー光L1は完全な
単一波長の光ではなく、第6図の曲線C1に示すように
、所定の帯域幅を持っている。
例えば、帯域幅の指標として半値幅を調べると、レーザ
ー光L の帯域幅W1は0.5nmである。
第6図の直線SLは上記装置の色収差量を示すものであ
り、同図に示すように、レーザー光L1の帯域幅Wlが
0.5nsである場合には、その色収差量は約42μm
にもなる。すなわち、レーザー光L の成分光のうち中
心波長光L1oは第4図の実線に示すようにレジスト3
のほぼ中心位置で結像される。これに対して最大波長光
L1+は同図の1点鎖線に示すように中心波長光L1o
の結像位置よりもさらに深い位置で結像されるとともに
、最小波長光L1−は同図の2点鎖線に示すように中心
波長光L1oの結像位置よりも投影レンズ40よりの位
置で結像されて、最大波長光L1+の結像位置と最小波
長光Ll−のそれとの距離が約42μmにもなる。この
値は、通常レジスト3の厚みが1〜2μmであることと
比較すると、非常に大きなものであり、上記構成の投影
露光装置では、十分な解像力が得られない。
そこで、第7図に示すように、反射鏡21とレーザー共
振器22との間に波長選択素子としてのエタロン24を
配設して、パルスレーザ−光の帯域幅を狭めるという技
術が提案されている。この提案技術によれば、第7図の
ように構成されたレーザー発生部20′から出射される
レーザー光L の帯域幅W2は0.002n■となり、
それに対応する色収差量は約0.17μmになる。すな
わち、第8図に示すように、最大波長光L 、中心波長
光2+ L 、最小波長光L2−はレジスト3内で結像され、0 上記問題が解消される。
しかし、投影露光装置ではパターンの微細化。
高精度化にともなって、投影レンズ40として開口数が
高い高NAレンズが採用されてきている。
したがって、投影レンズ40の開口数の増大につれて焦
点深度が浅くなる。その結果、第8図に示すように、レ
ジスト3の中心位置付近のみに正確なパターンが転写さ
れる一方、レジスト3の表面やレジスト3と基板2との
境界部には正確なパターンが転写されない。そのため、
基板2(レジスト3)の高さを逐次変化させながら、パ
ターンの転写を行う、いわゆる分割露光等を行う必要が
あり、パターンの転写作業が複雑になる。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、分割露光することなしに、しかも十分な解像力
をもってレチクルに形成されたパターンをレジストに転
写することができる投影露光装置を提供することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、レーザー共振器と、前記レーザー共振器の
一方側に配置された反射鏡と、前記レーザー共振器の他
方側に配置された出力鏡とを備え、前記レーザー共振器
で生成した光を前記反射鏡と前記出力鏡との間で反射さ
せながら前記レーザー共振器内での誘導放出を利用して
レーザー光を生成して前記出力鏡により取り出し、その
レーザー光を用いて、原板に形成されたパターンを、基
板の表面上に形成された所定の厚みのレジストに転写す
るようにした投影露光装置であって、上記目的を達成す
るために、前記レーザー共振器と前記反射鏡との間に光
の帯域幅を狭くするための波長選択素子を配設するとと
もに、前記レーザー光の光軸に対し前記波長選択素子の
傾きを調整する傾き調整手段を設けている。
〔作用〕
この発明における投影露光装置は、波長選択素子により
レーザー共振器から反射鏡に入射されるパルスレーザ−
光の帯域幅が狭帯域化され、色収差量が押えられて2、
解像力が高められる。また、傾き調整手段によりレーザ
ー光の光軸に対する前記波長選択素子の傾きが調整され
、出力鏡から出射されるレーザー光の中心波長がレジス
トの厚みに対応した範囲内で変化可能となる。したがっ
て、レーザー光の中心波長が比較的短い時にはレジスト
表面近傍に、長い場合には前記レジストと前記基板との
境界部近傍に、またそれらの中間に設定された場合には
前記レジストの中心位置近傍に、原板のパターンが十分
な解像力をもって転写される。
〔実施例〕
第1図はこの発明にかかる投影露光装置の一実施例を示
す概略構成図であり、第2図はそのレーザー発生部の構
成を示す図である。これらの図と第7図および第8図と
を比較してわかるように、この実施例が上記提案例に相
違する点は、レーザー光り。の光軸に対するエタロン2
4の傾き角度θ(第2図)を調整する傾き調整手段25
が新たに設けられている点である。この傾き調整手段2
5は、エタロン24の上下端をそれぞれ保持する第1お
よび第2の保持部材26.27と、第1および第2の保
持部材26.27の左右端に接続されたピエゾ素子28
a、28b、29a、29bと、各ピエゾ素子28a、
28b、29a、29bに適当な電位を与えてレーザー
光り。の光軸に対するエタロン24の傾き角度θを調整
する傾き制御部(図示省略)とで構成されている。なお
、その他の点は上記提案例の構成と同一であり、ここで
はその詳細な説明を省略する。
次に、上記のように構成された投影露光装置によって基
板2上に形成された所定厚み(約1μm)のレジスト3
にレチクル1のパターンを転写する場合の手順について
説明する。
まず、レーザー光Loの光軸に対するエタロン24の傾
き角度θと、その傾き角度θに調整されたエタロン24
を通過したレーザー光の中心波長との関係を求める。こ
こで、上記関係を求める理由は、従来より周知のように
、エタロン24の傾き角度θが変化すると、それにとも
なってエタロン24を通過するレーザー光の中心波長も
変化する、言い換えれば、上記傾き角度θを適当に設定
することにより、それに対応した中心波長をもち、しか
も狭帯域(帯域幅W −0,002rv )のパルスレ
ーザ−光Loをパルスレーザ−発生部20から出射する
ことができるからである。なお、上記関係は理論的に求
めても、あるいは実験的に求めてもよく、その結果をパ
ターン転写に先立って予め傾き制御部のメモリに記憶さ
せておく。
次に、オペレータがレジスト3の厚み(−1μm)に関
するデータを傾き制御部に与えた後、スタートスイッチ
(図示省略)を押動すると、傾き制御部から各ピエゾ素
子28a、28b、29a。
29bに適当な電位が与えられて、エタロン24がパル
スレーザ−光Loの光軸に対して適当な角度だけ傾く。
エタロン24の傾き角度θの設定完了後、パワーサプラ
イ10からレーザー発生部20のレーザー共振器22に
パルスエネルギーが与えられ、レーザー共振器22から
反射鏡21に向けて光が出射される。その光はエタロン
24により適当に狭帯域化された後、反射鏡21により
全反射され、再びエタロン24を通ってレーザー共振器
22に入射される。そして、レーザー共振器22内での
誘導放出によって増幅されたパルスレーザ−光Loが出
力鏡23を透過して、さらに集光レンズ30を介してレ
チクル1に照射される。そして、レチクル1を透過した
レーザー光が投影レンズ40によりレジスト3に結像さ
れる。この時、パルスレーザ−光り。の成分光のうち中
心波長光Lc。
(中心波長λ−λ。)は第3図(a)の実線に示すよう
にレジスト3のほぼ中心位置で結像される。
こうして、レジスト3の中心位置近傍にレチクル1のパ
ターンが正確に転写される。なお、同図(こおいて、1
点鎖線はパルスレーザ−光Loの最大波長光を示し、ま
た2点鎖線はパルスレーザ−光Loの最小波長光を示し
ている。
1パルスあるいは数パルス分だけ上記のようにしてパル
スレーザ−光Loがレジスト3の中心位置に結像された
後、傾き制御部から各ピエゾ素子28a、28b、29
a、29bに適当な電位が与えられて、エタロン24を
通過したパルスレーザ−光の中心波長λが波長λ (−
λo  0.003n■)となるように、エタロン24
がパルスレーザ−光Loの光軸に対して適当な角度だけ
傾く。
そして、上記のようにして、中心波長λ  (−λ。−
0,[10103nで、しかも狭帯域(帯域幅W−0゜
002rv )のパルスレーザ−光Loがレチクル1に
投射される。さらに、レチクル1を透過したレーザー光
が投影レンズ40によってレジスト3に結像される。こ
こでは、レーザー光Loの中心波長λが上記のように波
長λ (−λo −0,003n s )に設定されて
いるため、第3図(b)かられかるように、パルスレー
ザ−光Loの成分光のうち中心波長光り。−(中心波長
λ−λ−)の結像位置はレジスト3の中心位置から約0
.5μmだけ投影レンズ40側によった位置、すなわち
第3図(b)の実線に示すようにレジスト3の表面近傍
位置となる。
こうして、レジスト3の表面近傍にレチクル1のパター
ンが正確に転写される。
また、1パルスあるいは数バ、ルス分だけ上記のように
して、パルスレーザ−光Loがレジスト3の表面近傍位
置に結像された後、上記と同様にして、エタロン24を
通過したレーザー光の中心波長λが波長λ+ (−λo
 ”0.003n■−λ−+0.006n諷)となるよ
うに、エタロン24がレーザー光Loの光軸に対して適
当な角度だけ傾く。そして、上記のようにして、中心波
長λ (−λo +Q、003nm)で、しかも狭帯域
(帯域幅W −0,002ns )のパルスレーザ−光
り。がレチクル1に投射され、さらにレチクル1を透過
したレーザー光が投影レンズ40によってレジスト3に
結像される。その結果、パルスレーザ−光Loの成分光
のうち中心波長光Lc+(中心波長λ−λ )が、第3
図(c)に示すように、レジスト3の中心位置からさら
に約0.5μmだけ深い位置、すなわちレジスト3と基
板2との境界部近傍位置で結像されて、レチクル1のパ
ターンが正確に転写される。
さらに、上記第3図(a)〜(C)の操作が繰り返され
て、レチクル1のパターンがレジスト3に転写される。
以上のように、パルスレーザ−光Loは狭帯域(帯域幅
W −0,002ns )であるので、レチクル1のパ
ターンを十分な解像力で転写することができる。また、
エタロン24の傾き角度θを調整してレジスト3の厚み
方向に沿って全領域を露光しているために、分割露光す
る必要がなくなる。
なお、傾き調整手段25は上記に限定されるものではな
く、エタロン24の傾き角度を調整することができる機
構であればどのようなものであっても良い。
また、光の帯域幅を狭くするためにエタロン24以外の
波長選択素子を使用してもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明にかかる投影露光装置によれば
、レーザー共振器と反射鏡との間に波長選択素子を配設
しているので、レーザー光が狭帯域化されて、解像力が
高くなる。また、前記波長選択素子の傾きを調整し、前
記レジストの厚みに対応した範囲内で前記出力鏡から出
射されるパルスレーザ−光の中心波長を変化させること
により、前記レジストの高さ位置を一定に保ちながら、
原板のパターンを前記レジストに転写することができる
。すなわち、分割露光の必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる投影露光装置の一実施例を示
す概略構成図、第2図はそのレーザー発生部の構成を示
す図、第3図はその動作を示す動作説明図、第4図は従
来の投影露光装置の概略構成図、第5図はそのレーザー
発生部の構成を示す図、第6図はレーザー光の帯域幅と
色収差量との関係を示す図、第7図は提案例にかかるレ
ーザー発生部の構成を示す図、第8図はそのレーザー発
生部が適用された投影露光装置の概略構成図である。 図において、1はレチクル、2は基板、3はレジスト、
21は反射鏡、22はレーザー共振器、23は出力鏡、
24はエタロン、25は傾き調整手段である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザー共振器と、前記レーザー共振器の一方側
    に配置された反射鏡と、前記レーザー共振器の他方側に
    配置された出力鏡とを備え、前記レーザー共振器で生成
    した光を前記反射鏡と前記出力鏡との間で反射させなが
    ら前記レーザー共振器内での誘導放出を利用してレーザ
    ー光を生成して前記出力鏡により取り出し、そのレーザ
    ー光を用いて、原板に形成されたパターンを、基板の表
    面上に形成された所定の厚みのレジストに転写するよう
    にした投影露光装置において、 前記レーザー共振器と前記反射鏡との間に光の帯域幅を
    狭くするための波長選択素子を配設するとともに、前記
    レーザー光の光軸に対し前記波長選択素子の傾きを調整
    する傾き調整手段を設けたことを特徴とする投影露光装
    置。
JP1293328A 1989-11-10 1989-11-10 投影露光装置 Pending JPH03153014A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100338932B1 (ko) * 1999-10-28 2002-05-30 박종섭 웨이퍼 노광 장치
JP2004510177A (ja) * 2000-07-25 2004-04-02 クボタ リサーチ アソシエーツ、インク. 記録媒体用の露光システム
WO2010100950A1 (ja) * 2009-03-05 2010-09-10 国立大学法人大阪大学 集光照射基板を用いた半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、半導体薄膜の選択成長方法、および半導体素子

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