JPH09146135A - リソグラフィ用レーザ装置 - Google Patents
リソグラフィ用レーザ装置Info
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- JPH09146135A JPH09146135A JP779496A JP779496A JPH09146135A JP H09146135 A JPH09146135 A JP H09146135A JP 779496 A JP779496 A JP 779496A JP 779496 A JP779496 A JP 779496A JP H09146135 A JPH09146135 A JP H09146135A
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Abstract
力することができ、カラーセンタなどが発生しないリソ
グラフィ用レーザ装置を提供する。 【解決手段】本発明に係るリソグラフィ用レーザ装置
は、四ほう酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶から成
る波長変換素子２１を有するリソグラフィ用レーザ装置
である。
Description
ーザ装置に関する。
装置の高集積度を図るための努力が盛んに行われてい
る。高集積度を図るためには、微細パターンを形成する
必要がある。微細パターンは、露光を含むフォトリソグ
ラフィー技術に基づき形成されるが、微細パターンを形
成するためには、リソグラフィ用光源の短波長化を図る
必要がある。
シマレーザを用いることが検討されている。放電励起方
式のエキシマレーザは、紫外線のパルス繰り返し発振レ
ーザで、ＡｒＦ（１９３ｎｍ），ＫｒＦ（２４８ｎ
ｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）などの化合物が発する紫
外光を光共振器により増大させ、レーザ光として取り出
したものである。
繰り返し数百ｐｐｓ（ｐｕｌｓｅｐｅｒ ｓｅｃｏｎ
ｄ）のパルスレーザの場合、１０-2秒毎に１０-9秒間の
パルス光しか発生せず、インターバルに比べてレーザの
発光時間が著しく短いことから、リソグラフィ加工過程
で問題が多かった。また、媒質ガスの寿命が短いこと、
媒質ガスの毒性、レーザ装置の小型化が困難であるこ
と、保守性が悪いこと、運転コストが高いこと等々の問
題を有していた。
て、特開平３−１８３１１７号公報に示すように、波長
変換素子を利用したレーザ装置が提案されている。この
公報に示すリソグラフィ用レーザ装置では、波長変換素
子として、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）や、ＢＢＯ（β−
ＢａＢ2 Ｏ4 ）などが用いられている。
成る波長変換素子は、レーザ入射光の波長に対してＫＴ
Ｐの透明領域が、０．２５〜４．５μｍで広いが、１μ
ｍ以下では位相整合しない。つまり２倍波までしか出せ
ないという課題を有する。したがって、リソグラフィ用
レーザ装置の短波長化が困難であるという課題を有す
る。また、結晶の大型化が難しいうえ、結晶内部で屈折
率が変化する。したがって一個の結晶から切り出した素
子でも、屈折率が異なるので位相整合角度が異なる。さ
らに、結晶内にいわゆる”す”が入りやすいという課題
を有する。
Ｐよりも大きいが、水にやや溶けて潮解性を有し、取扱
性に難点があると共に、大型結晶の作成が困難であると
いう課題を有する。さらに、紫外光をＢＢＯへ入射する
と、結晶の劣化によってカラーセンタが発生すると言う
課題を有している。カラーセンタとは、単結晶内の吸収
帯の発生によって検出される透明な結晶内部の点状の欠
陥のことである。
報では、波長変換素子を用いたリソグラフィ用レーザ装
置を提案してはいるものの、このリソグラフィ用レーザ
装置に適した波長変換素子を提供するものではなかっ
た。本発明は、このような実状に鑑みて成され、短波長
のリソグラフィ用レーザ光を安定して出力することがで
き、カラーセンタなどが発生しないリソグラフィ用レー
ザ装置を提供することを目的とする。
フィ用レーザ装置に用いて適した波長変換素子に関して
鋭意検討した結果、四ほう酸リチウム（以下、Ｌｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 またはＬＢＯともいう）が波長変換材料として優
れた特性を有していることを見い出し、本発明を完成さ
せるに至った。
ーザ装置は、四ほう酸リチウム単結晶から成る波長変換
素子を有するリソグラフィ用レーザ装置である。本発明
に係るリソグラフィ用レーザ装置では、波長変換素子と
して、四ほう酸リチウムを用いている。
ウムは、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎ
ｍ）から、コヒーレンスが高い４倍波（２６６ｎｍ）、
５倍波（２１３ｎｍ）の波長の光を作り出すことができ
る。４倍波あるいは５倍波の波長の光を作り出すことが
できれば、既に大出力の装置が開発されている赤外レー
ザを用いて、紫外線領域またはそれに近い領域のレーザ
光を容易に作り出すことができ、このレーザ光をリソグ
ラフィ用レーザとして用いることで、微細加工が可能に
なる。
晶を育成することが可能であるため、同じ大きさの結晶
ではＢＢＯ単結晶に比べて波長変換効率は劣るものの、
波長変換効率はレーザの入力パワーの二乗、結晶長の二
乗に比例することから、大きな単結晶を育成できる四ほ
う酸リチウムの方が大きな結晶体を使用することがで
き、結果的に波長変換効率を高めることができる。
傷がＢＢＯに比べて１０倍以上大きいので大きなパワー
のレーザを入射できるという利点もある。さらに、ＢＢ
Ｏは長時間紫外線を照射するとカラーセンタが発生する
が、四ほう酸リチウムは、ＢＢＯよりも結晶が紫外線に
よる劣化に強く、素子が長持ちする。さらにまた、四ほ
う酸リチウムに紫外線を照射しても、カラーセンタが発
生することは、ほとんどない。
る波長変換素子を用いたレーザ装置は、リソグラフィ用
レーザ装置として好適に用いることができる。
明する。図１は本発明の実施例で用いた引き上げ装置を
示す断面図、図２は本発明に係るリソグラフィ用レーザ
装置の概略図である。
上げ装置１０であって、四ほう酸リチウムが融解される
直径９０ｍｍ、高さ１００ｍｍの白金坩堝１を有してい
る。この白金坩堝１の周囲には、断熱材２，３を介し
て、坩堝内の四ほう酸リチウムを融解させるためのヒー
タ４（例えば抵抗加熱ヒータ）が設けられている。一
方、白金坩堝１の上部には、断熱壁５，６が二重に設け
られており、種結晶が取り付けられる引き上げ軸７が、
この断熱壁５，６を貫通するようになっている。
ず最初に、四ほう酸リチウム単結晶を育成した。すなわ
ち、四ほう酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ：ＬＢＯ）多結
晶体１３００ｇを白金坩堝内に充填し、ヒータで融解し
たのち、引き上げ方位＜１１０＞で単結晶を引き上げ
た。
液直上１０ｍｍの間の温度勾配を８０℃、それより上部
の温度勾配を３０℃／ｃｍ、単結晶の直胴部を引き上げ
る際の引き上げ速度を０．５ｍｍ／時間、種結晶の回転
数を２ｒｐｍとした。その結果、直径２インチ、長さ１
２０ｍｍの四ほう酸リチウム単結晶が得られた。
傾けて縦×横が１０×１０mmで長さが３０mmのロッド状
にカットし、その両端面にある入出射面を光学研磨し
た。次に、図２に示すように、このようにして得られた
ロッド状の四ほう酸リチウム単結晶から成る波長変換素
子２１の両側に、ミラー２２を配置し、入力側のミラー
２２の前方に、レンズ２４を配置し、出力側のミラー２
２の後方に、フィルター２６およびインテグレータ２８
を配置し、リソグラフィ用レーザ装置を形成した。フィ
ルター２６は、所望の波長以外の波長の光を分離するた
めに用いる。インテグレータ２８としては、特に限定さ
れないが、光学レンズの一面あるいは両面に小さな凸レ
ンズあるいは凹レンズを均一に形成したもの、または、
光学ガラスの一面あるいは両面に凸レンズあるいは凹レ
ンズを均一に形成したもの、またはハエの目レンズなど
のようにレンズを組み合わせたものなどを用いることが
できる。なお、本発明に係るレーザ装置では、必ずしも
インテグレータ２８を用いなくても良い。
器（OPO;Spectra Physics社製）から発生させた出力２
００ｍＪの４ω（２６６ｎｍ）と出力１５００ｍＪのＹ
ＡＧの基本波ω（１０６４ｎｍ）とを、同時に波長変換
素子２１へ入射させると、二つの光の混合（和周波）に
よって、５ω（２１３ｎｍ）の紫外光（１１０ｍＪ）が
発生した。所望の波長以外の波長はフィルター２６を使
って分離し、所望の光のみをインテグレータ２８で光強
度分布を均一にした。
このＬＢＯ結晶からなる波長変換素子２１にカラーセン
タはできなかった。したがって、リソグラフィ用レーザ
装置として好適に用いることができることが確認され
た。比較例１ 波長変換素子として、縦×横が５×５mmで長さが５mmの
ロッド状のＢＢＯを用いた以外は、前記実施例１と同様
にして、図２に示す構成のレーザ装置を構成し、実施例
１と同様な耐久性実験を行った。
光が観察されたが、ＢＢＯは、位相整合の角度、温度許
容幅が小さく、さらに紫外吸収があるので自己加熱し、
高パワーの４ω、５ω光の長時間の安定した発生は非常
に難しい。そして１００時間の試験でカラーセンターが
生じ結晶が劣化したことが観察された。すなわち長時間
の出力の安定性が要求されるリソグラフィ用レーザ装置
には、ＢＢＯを用いたレーザ装置では問題があることが
確認された。
ので、不純物を取り込み易く、収率は低い。したがっ
て、製造コストが増大する。なお、本発明は、上述した
実施例に限定されず、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。
て用いる光源としては、上記実施例に限定されず、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ、ルビーレーザ、ガラスレーザ、アレキサン
ドライトレーザ、ガーネットレーザ、サファイヤレー
ザ、半導体レーザなどを用いることができる。
ィ用レーザ装置によれば、既に大出力の装置が開発され
ている赤外レーザなどを光源として用いて、その光を四
ほう酸リチウムから成る波長変換素子で短波長化するこ
とで、紫外線領域またはそれに近い領域のレーザ光を容
易に作り出すことができる。このレーザ光をリソグラフ
ィ用レーザとして用いることで、微細加工が可能にな
る。
長変換素子としての四ほう酸リチウムは、大口径の単結
晶を育成することが可能であるため、同じ大きさの結晶
ではＢＢＯ単結晶に比べて波長変換効率は劣るものの、
波長変換効率はレーザの入力パワーの二乗、結晶長の二
乗に比例することから、大きな単結晶を育成できる四ほ
う酸リチウムの方が大きな結晶体を使用することがで
き、結果的に波長変換効率を高めることができる。
傷がＢＢＯに比べて１０倍以上大きいので大きなパワー
のレーザを入射できるという利点もある。さらに、ＢＢ
Ｏは長時間紫外線を照射するとカラーセンタが発生する
が、四ほう酸リチウムは、ＢＢＯよりも結晶が紫外線に
よる劣化に強く、素子が長持ちする。さらにまた、四ほ
う酸リチウムに紫外線を照射しても、カラーセンタが発
生することは、ほとんどない。
る波長変換素子を用いたレーザ装置は、耐久性に優れた
小型且つ軽量で取り扱い性およびメンテナンス性に優れ
たリソグラフィ用レーザ装置として好適に用いることが
できる。
示す断面図である。
の概略構成図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 四ほう酸リチウム単結晶から成る波長変
換素子を有するリソグラフィ用レーザ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00779496A JP3617864B2 (ja) | 1995-09-20 | 1996-01-19 | リソグラフィ用レーザ装置 |
| EP96115141A EP0767396B1 (en) | 1995-09-20 | 1996-09-20 | Optical converting method and converter device using the single-crystal lithium tetraborate, and optical apparatus using the optical converter device |
| DE69628709T DE69628709T2 (de) | 1995-09-20 | 1996-09-20 | Frequenzumwandler und Frequenzumwandlungsverfahren mit Lithiumtetraborat, und optische Vorrichtung mit diesem Frequenzumwandler |
| US08/710,714 US5805626A (en) | 1995-09-20 | 1996-09-20 | Single-crystal lithium tetraborate and method making the same, optical converting method and converter device using the single-crystal lithium tetraborate, and optical apparatus using the optical converter device |
| EP02019711A EP1315027A3 (en) | 1995-09-20 | 1996-09-20 | Optical converting method using a single-crystal lithium tetraborate |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24212095 | 1995-09-20 | ||
| JP00779496A JP3617864B2 (ja) | 1995-09-20 | 1996-01-19 | リソグラフィ用レーザ装置 |
| JP7-242120 | 1996-01-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09146135A true JPH09146135A (ja) | 1997-06-06 |
| JP3617864B2 JP3617864B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=26342163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00779496A Expired - Fee Related JP3617864B2 (ja) | 1995-09-20 | 1996-01-19 | リソグラフィ用レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3617864B2 (ja) |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP00779496A patent/JP3617864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3617864B2 (ja) | 2005-02-09 |
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