JPH04262588A - レ−ザ装置およびレ−ザ露光装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスペクトル幅が狭帯域
化されたレ−ザ光を得るためのレ−ザ装置およびそのレ
−ザ装置を用いたレ−ザ露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レ−ザ光を狭帯域化する場合、
回析格子を用いて光共振器を構成することが行われてい
る。図３にこのような構成のレ−ザ装置を示す。すなわ
ち、同図中１はたとえばエキシマレ−ザなどのレ−ザ励
起部である。このレ−ザ励起部１内には図示しないガス
レ−ザ媒質が充填されているとともに陰極と陽極とから
なる一対の主電極が配置されている。

【０００３】上記レ−ザ励起部１の一端側には出力鏡２
が離間対向して配置され、他端側には上記出力鏡２とで
光共振器を構成するリトロ−型の回析格子３がスリット
板４を介して所定の角度で傾斜して配置されている。

【０００４】上記主電極に励起電圧を印加すると、一対
の主電極間に主放電が生じ、この主放電によってガスレ
−ザ媒質が励起され、レ−ザ光Ｌが発生する。レ−ザ励
起部１で発生したレ−ザ光Ｌは回析格子３により波長に
従い角度分散され、スリット板４によってその一部がレ
−ザ励起部１に戻されて狭帯域化される。狭帯域された
レ−ザ光Ｌは出力鏡２との間で共振作用を生じ、その一
部が出力鏡２から取出される。

【０００５】このような構成のレ−ザ装置において、出
力されるレ−ザ光Ｌのスペクトル幅は回析格子３の特性
によって決定される。そのため、たとえば半導体リソグ
ラフィ−用の光源として上記構成のレ−ザ装置によって
得られたレ−ザ光Ｌを使用する場合、ウエハに描かれる
線幅に従ってスペクトル幅が決定されるものの、スペク
トル幅が可変でないから、必要とされる最も狭い幅のス
ペクトル幅のレ−ザ光Ｌが得られるよう上記回析格子３
を設定する。

【０００６】ところで、レ−ザ光Ｌのスペクトル幅と出
力パワ−とはほぼ比例関係にあり、最小のスペクトル幅
とすると、出力パワ−は大きく低下する。そのため、最
小のスペクトル幅でリソグラフィ−を行うと、数百ショ
ットの積算照射を行う必要がある。

【０００７】これに対してプロセス上、必要とされる最
小スペクトル幅より広いスペクトル幅を得るよう回析格
子３を設定した場合、レ−ザ光Ｌの出力パワ−が増大す
るから、リソグラフィ−に必要とされるショット数を減
らすことができる。しかしながら、要求される最小の線
幅でパタ−ンを描くことができない。また、ウエハのリ
ソグラフィ−プロセスにおいて、最小のスペクトル幅が
要求されるのはごく一部であるから、レ−ザ光のスペク
トル幅を最小に設定すると、プロセス全体にわたって出
力の小さなレ−ザ光Ｌで加工を行わなければならない。 そのため、生産性の大幅な低下を招くことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来はレ
−ザ光のスペクトル幅が一定に設定されていたので、た
とえばリソグラフィ−プロセスに適用する場合、加工精
度の維持と生産性の向上との両者を満足することができ
なかった。

【０００９】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、レ−ザ光のスペクトル
幅を可変とすることができるレ−ザ装置およびそのレ−
ザ装置を用いた露光装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の第１の手段は、レ−ザ励起部と、このレ−
ザ励起部の一端側に配置された高反射鏡と、上記レ−ザ
励起部の他端側に配置され上記高反射鏡とで光共振器を
構成する回析格子と、上記レ−ザ励起部で発生したレ−
ザ光の一部を分岐し上記回析格子に導くプリズムと、こ
のプリズムと上記回析格子との間に設けられたスリッタ
とを備えたレ−ザ装置において、上記プリズムは上記回
析格子へのレ−ザ光の入射角度を変える第１の駆動手段
により駆動調節自在に設けられ、上記回析格子と上記高
反射鏡との少なくとも一方は光軸調整を行う第２の駆動
手段により駆動調節自在に設けられていることを特徴と
するレ−ザ装置にある。

【００１１】上記課題を解決するためにこの発明の第２
の手段は、レ−ザ励起部と、このレ−ザ励起部の一端側
に配置された高反射鏡と、上記レ−ザ励起部の他端側に
配置され上記高反射鏡とで光共振器を構成する回析格子
と、上記レ−ザ励起部で発生したレ−ザ光の一部を分岐
し上記回析格子に導くプリズムと、このプリズムと上記
回析格子との間に設けられたスリッタとを備えたレ−ザ
装置において、上記プリズムは上記回析格子へのレ−ザ
光の入射角度を変える第１の駆動手段により駆動調節自
在に設けられ、上記回析格子と上記高反射鏡との少なく
とも一方は光軸調整を相対的に行う第２の駆動手段によ
り駆動調節自在に設けられているとともに、上記プリズ
ムによって狭帯域化されたレ−ザ光は露光部に入射し、
この露光部からの信号によって上記第１の駆動手段と第
２の駆動手段とは制御装置によって駆動され、上記露光
部に入射するレ−ザ光のスペクトル幅が制御されること
を特徴とするレ−ザ露光装置にある。

【００１２】

【作用】上記第１の手段によれば、第１の駆動手段によ
ってプリズムを回転させることで、回析格子に入射する
レ−ザ光のビ−ム径を変え、そのレ−ザ光が照射する上
記回析格子の溝数を変えることができるから、それに応
じてレ−ザ光のスペクトル幅を変えることができる。

【００１３】上記第２の手段によれば、露光部からの信
号によって第１の駆動手段が駆動されることでプリズム
が回転し、回析格子へ入射するレ−ザ光のビ−ム径が変
えられるから、露光部での要求に応じてレ−ザ光のスペ
クトル幅を変えることができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１と図２を参
照して説明する。

【００１５】図１はたとえばエキシマレ−ザなどのレ−
ザ装置１１を示し、このレ−ザ装置１１はレ−ザ励起部
１２を有する。このレ−ザ励起部１２は密閉容器からな
り、内部にはガスレ−ザ媒質が充填されているとともに
、陰極と陽極とからなる一対の主電極（いずれも図示せ
ず）が配設されている。したがって、上記一対の主電極
に高電圧を印加し、これらの間に主放電を発生させれば
、その主放電によってガスレ−ザ媒質が励起されてレ−
ザ光Ｌが発生する。

【００１６】上記レ−ザ励起部１２の軸方向一端側には
高反射鏡１４が配設され、他端側にはプリズム１５およ
び上記高反射鏡１４とで光共振器を構成するリトロ−配
置型の回析格子１６が配設されている。上記プリズム１
５と回析格子１６との間には、上記回析格子１６により
、波長に従い角度分散されたレ−ザ光Ｌの所定の波長だ
けを上記レ−ザ励起部１２に戻すスリッタ１７が配置さ
れている。

【００１７】上記プリズム１５は第１の駆動手段を構成
する回転テ−ブル１８上に設置されている。このプリズ
ム１５は、その一側面の中途部の点Ａが上記回転テ−ブ
ル１８の回転中心に一致させられている。それによって
、プリズム１５は、回転テ−ブル１８とともに点Ａを中
心として回転するから、上記レ−ザ励起部１２の他端側
から出力されるレ−ザ光Ｌの光軸に対する傾斜角度を変
えることができるようになっている。

【００１８】プリズム１５を回転させれば、このプリズ
ム１５から出射するレ−ザ光Ｌのビ−ム径を変えること
ができる。たとえば、プリズム１５を図１に矢印Ｘで示
す方向に回転させてレ−ザ光Ｌの光軸に対する傾斜角度
を小さくすれば、このプリズム１５から出射するレ−ザ
光Ｌのビ−ム径を拡大することができる。レ−ザ光Ｌの
ビ−ム径が拡大すれば、レ−ザ光Ｌが照射する回析格子
１６の回析溝の本数が多くなるから、その照射本数に応
じてスペクトル幅の狭いレ−ザ光Ｌを得ることができる
。

【００１９】逆に、プリズム１５を図１に矢印Ｙで示す
方向に回転させてレ−ザ光Ｌの光軸に対する傾斜角度を
大きくすれば、ビ−ム径が小さくなり、回析格子１６の
回析溝を照射する本数が少なくなるから、それに応じて
レ−ザ光Ｌのスペクトル幅が大きくなる。

【００２０】上記回析格子１６とスリッタ１７とは上記
回転テ−ブル１８上に設けられた第２の駆動手段を構成
する微調節テ−ブル１９上に設けられている。この微調
節テ−ブル１９によって上記回析格子１６の角度を微調
節できるようになっている。つまり、プリズム１５を回
転させたときの光軸のずれを微調節テ−ブル１９で補正
することができる。

【００２１】上記レ−ザ励起部１２には、図２に示すよ
うに主電極に高電圧を印加する電源部２１と、ガスレ−
ザ媒質を供給排気する給排気ユニット２２とが接続され
ている。また、上記回転テ−ブル１８を駆動する第１の
駆動源２３と上記微調節テ−ブル１９を駆動する第２の
駆動源２４とは制御装置２５からの信号によって駆動さ
れるようになっている。

【００２２】上記制御装置２５には露光部２６からの信
号が入力される。この露光部２６は、上記回析格子１６
で狭帯域化されてレ−ザ装置１１から出力されるレ−ザ
光Ｌを光源としてウエハにマスクのパタ−ン（いずれも
図示せず）を転写する。つまり、露光部２６からは、上
記ウエハに露光するパタ−ンの線幅よって上記プリズム
１５の角度を設定するための信号が上記制御装置２５に
出力される。それによって、制御装置２５は、上記第１
の駆動源２３と第２の駆動源２４とに駆動信号を出力し
、回転テ−ブル１８と微調節テ−ブル１９とを回転駆動
してレ−ザ光Ｌのスペクトル幅を設定するようになって
いる。つぎに、上記構成の装置の動作について説明する
。

【００２３】電源部２１を作動させてレ−ザ励起部１２
に高電圧を印加すると、主電極間に生じる主放電によっ
てガスレ−ザ媒質が励起されてレ−ザ光Ｌが発生する。 レ−ザ励起部１２からのレ−ザ光Ｌの一部はプリズム１
５によってビ−ム径が拡大されて回析格子１６に入射す
る。それによって、レ−ザ光Ｌは回析格子１６を照射す
る回析溝の本数に応じてスペクトル幅が狭帯域化される
。

【００２４】回析格子１６によって狭帯域化されたレ−
ザ光Ｌは、高反射鏡１４との間で共振作用を生じ、その
一部が露光部２６に入射する。露光部２６に入射したレ
−ザ光Ｌはマスクのパタ−ンをウエハに転写する。一方
、上記露光部２６からはそのときのプロセスに必要なス
ペクトル幅のレ−ザ光Ｌがレ−ザ装置１１から出射され
るよう制御装置２５に指令が出力される。

【００２５】露光部２６から指令を受けた制御装置２５
は、第１の駆動源２３と第２の駆動源２４とに制御信号
を出力する。それによって、回転テ−ブル１８と微調節
テ−ブル１９とが回転駆動される。回転テ−ブル１８が
回転駆動されれば、レ−ザ励起部１２から出力されるレ
−ザ光Ｌの光軸に対するプリズム１５の角度が変わり、
回析格子１６に入射するレ−ザ光Ｌのビ−ム径も変る。 したがって、レ−ザ装置１１から出力されるレ−ザ光Ｌ
のスペクトル幅を上記露光部２６からの指令にもとづい
て制御することができる。

【００２６】また、回転テ−ブル１８とともに微調節テ
−ブル１９が回転駆動されることで、レ−ザ光Ｌのビ−
ム径の変化に応じてスリッタ１７の位置も自動的に制御
され、さらには回析格子１６の角度も微調節され、光軸
のずれが補正される。

【００２７】上記プリズム１５でのレ−ザ光Ｌのビ−ム
拡大率を２倍としたときのスペクトル幅は５．３　ｐｍ
であり、出力パワ−は２．６　ｗであった。拡大率を３
倍としたときには、スペクトル幅は４．０　ｐｍ、出力
パワ−は２．０　ｗであった。さらに、拡大率を４倍と
したときには、スペクトル幅は２．６　ｐｍ、出力パワ
−は１．３　ｗであった。拡大率４倍のときに得られる
出力パワ−１．３　ｗを露光部２６に入射させてリソグ
ラフィ−を行った場合、約１００　パルスの照射で必要
な露光量に達した。

【００２８】これに対して拡大率が２倍のときの出力パ
ワ−２．６　ｗでリソグラフィ−を行うと、約５０パル
スの照射ですむ。つまり、同じレ−ザ繰り返し動作の場
合、拡大率が半分であれば、露光時間も半分になる。

【００２９】リソグラフィ−プロセスにおいて、３ｐｍ
　以下のスペクトル幅が必要となることはごく一部であ
り、ほとんどのプロセスは４　〜６ｐｍ　のスペクトル
幅でよい。 したがって、この発明のようにレ−ザ光Ｌのスペクトル
幅をプロセスに応じて変えるようにすれば、露光時間は
従来に比較して十分に短くすることができる。

【００３０】なお、上記一実施例ではレ−ザ装置として
エキシマレ−ザを挙げたが、他のガスレ−ザや固体レ−
ザなどであってもよく、その種類はなんら限定されるも
のでない。

【００３１】また、プリズムを回転させたときに光軸を
調節するために第２の駆動手段によって回析格子を回転
駆動したが、回析格子に代わり高反射鏡を回転駆動する
ようにしてもよい。

【００３２】また、上記一実施例ではプリズムと回析格
子とを別々のテ−ブルに設けて回転角度を制御したが、
同一のテ−ブルに設けて一体的に回転制御するようにし
てもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、高反射鏡
と回析格子とで光共振器を構成するとともに、レ−ザ励
起部からのレ−ザ光の一部をプリズムによって偏向して
上記回析格子に入射させるようにしたレ−ザ装置におい
て、上記プリズムの回転角度を変えることで、出力され
るレ−ザ光のスペクトル幅を調節できるようにした。し
たがって、上記レ−ザ装置からは所望するスペクトル幅
のレ−ザ光を得ることができる。

【００３４】また、上記レ−ザ装置を露光装置に適用し
たことにより、リソグラフィ−プロセスに応じてレ−ザ
光のスペクトル幅を変えることができる。つまり、スペ
クトル幅を小さくする必要がないときには、スペクトル
幅が大きく、出力パワ−も大きいレ−ザ光で露光するこ
とができるから、そのプロセスを能率よく行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のレ−ザ装置を示す概略的
構成図。

【図２】上記レ−ザ装置を露光装置に適用した状態を示
す概略的構成図。

【図３】従来のレ−ザ装置の説明図。

【符号の説明】

１２…レ−ザ励起部、１４…高反射鏡、１５…プリズム
、１６…回析格子、１７…スリッタ、１８…回転テ−ブ
ル（第１の駆動手段）、１９…微調節テ−ブル（第２の
駆動手段）、２３…第１の駆動源（第１の駆動手段）、
２４…第２の駆動源（第２の駆動手段）、２５…制御装
置、２６…露光部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レ−ザ励起部と、このレ−ザ励起部の
   一端側に配置された高反射鏡と、上記レ−ザ励起部の他
   端側に配置され上記高反射鏡とで光共振器を構成する回
   析格子と、上記レ−ザ励起部で発生したレ−ザ光の一部
   を分岐し上記回析格子に導くプリズムと、このプリズム
   と上記回析格子との間に設けられたスリッタとを備えた
   レ−ザ装置において、上記プリズムは上記回析格子への
   レ−ザ光の入射角度を変える第１の駆動手段により駆動
   調節自在に設けられ、上記回析格子と上記高反射鏡との
   少なくとも一方は光軸調整を行う第２の駆動手段により
   駆動調節自在に設けられていることを特徴とするレ−ザ
   装置。
2. 【請求項２】　　レ−ザ励起部と、このレ−ザ励起部の
   一端側に配置された高反射鏡と、上記レ−ザ励起部の他
   端側に配置され上記高反射鏡とで光共振器を構成する回
   析格子と、上記レ−ザ励起部で発生したレ−ザ光の一部
   を分岐し上記回析格子に導くプリズムと、このプリズム
   と上記回析格子との間に設けられたスリッタとを備えた
   レ−ザ装置において、上記プリズムは上記回析格子への
   レ−ザ光の入射角度を変える第１の駆動手段により駆動
   調節自在に設けられ、上記回析格子と上記高反射鏡との
   少なくとも一方は光軸調整を相対的に行う第２の駆動手
   段により駆動調節自在に設けられているとともに、上記
   プリズムによって狭帯域化されたレ−ザ光は露光部に入
   射し、この露光部からの信号によって上記第１の駆動手
   段と第２の駆動手段とは制御装置によって駆動され、上
   記露光部に入射するレ−ザ光のスペクトル幅が制御され
   ることを特徴とするレ−ザ露光装置。