JPH09162104A - 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法 - Google Patents

半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法

Info

Publication number
JPH09162104A
JPH09162104A JP7320557A JP32055795A JPH09162104A JP H09162104 A JPH09162104 A JP H09162104A JP 7320557 A JP7320557 A JP 7320557A JP 32055795 A JP32055795 A JP 32055795A JP H09162104 A JPH09162104 A JP H09162104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser light
wavelength
ultraviolet laser
projection
ultraviolet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7320557A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3594384B2 (ja
Inventor
Hiroki Kikuchi
啓記 菊池
Yuji Kaneda
有史 金田
Masato Hamaya
正人 濱谷
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.)
Nikon Corp
Sony Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=18122765&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH09162104(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Nikon Corp, Sony Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP32055795A priority Critical patent/JP3594384B2/ja
Priority to US08/761,496 priority patent/US5760408A/en
Priority to DE69622513T priority patent/DE69622513T2/de
Priority to EP96119640A priority patent/EP0778498B1/en
Priority to KR1019960062802A priority patent/KR100484457B1/ko
Publication of JPH09162104A publication Critical patent/JPH09162104A/ja
Priority to US09/013,944 priority patent/US6128030A/en
Publication of JP3594384B2 publication Critical patent/JP3594384B2/ja
Application granted granted Critical
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70575—Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70208—Multiple illumination paths, e.g. radiation distribution devices, microlens illumination systems, multiplexers or demultiplexers for single or multiple projection systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70583—Speckle reduction, e.g. coherence control or amplitude/wavefront splitting

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な構成にてレーザ光の可干渉性を適当な
値まで落とし、スペックルノイズを発生させない半導体
露光装置を提供する。 【解決手段】 波長１０６４ｎｍ、縦単一モード発振す
るＮｄ：ＹＡＧＱスイッチレーザ装置２と、上記Ｎｄ：
ＹＡＧＱスイッチレーザ装置２にて出射された基本波レ
ーザ光を、複数の周波数成分から成る電圧信号で位相変
調する位相変調装置１と、上記位相変調装置１にて位相
変調された基本波レーザ光の波長を第５高調波である波
長２１３ｎｍ紫外線レーザに変換する波長変換装置３と
を有する紫外線レーザ光発生装置と、光路差を生起する
作用を有する均一照明装置７と、上記均一照明装置７か
らのレーザ光を投影する投影装置８とを備えることを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の微細加工に用いられるステッパ等に適用される半導体
露光装置、この半導体露光装置に適用される投影露光装
置及びこの投影露光装置が適用される回路パターン製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来において、半導体装置の微細リソグ
ラフィ加工の際に用いられる露光装置の光源の短波長化
する研究がなされている。
【０００３】ここで、例えば波長１０６４ｎｍのレーザ
光を発振するネオジム：イットリウム・アルミニウム・
ガーネット（以下、Ｎｄ：ＹＡＧという）レーザの第５
高調波すなわち波長２１３ｎｍのレーザ光は、高いエネ
ルギ変換効率を示し、小型であり比較的安価にて供給さ
れるため、次世代露光装置の光源として有望である。ま
た、発振スペクトル幅が狭いことから、色収差が発生し
にくいという特徴もある。
【０００４】ところが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザから発振さ
れるレーザ光を波長変換した紫外線レーザ光は、単色性
が高いすなわちスペクトル幅が狭いため、高い可干渉性
を示す。ここで、可干渉性とは、光がどれほどの距離あ
るいは時間にわたって位相関係を保って伝搬し、互いに
干渉し合うかを示す指標である。
【０００５】可干渉性が高いと、レーザ光は、散乱光な
ど伝搬距離の異なる迷光と干渉し、互いに不規則な位相
関係で干渉することで生ずる干渉パターンに基づいて発
生するノイズ、いわゆるスペックルノイズを発生させや
すい。このようなスペックルノイズは、半導体装置を作
製する際に用いられる半導体露光装置のように均一性の
高い照明系が要求される装置において、特にその性能を
低下させるものであり、レーザ光源の半導体露光装置へ
の応用を妨げるものとされてきた。
【０００６】先ず、レーザ光のスペクトルと可干渉性と
の関係を示す。
【０００７】レーザ光の可干渉性は、鮮明度Ｖ（visibi
lity）という値をもって表される。鮮明度Ｖはレーザ光
を２光束に分け、進行時間が互いに時間τ（τ＝Ｌ／
Ｃ、Ｌ：光路差、Ｃ：光速）だけ異なるように遅延させ
た後、合成して形成される干渉縞のコントラストを表
し、以下の（１）式で定義される。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここでＩmax 、Ｉmin はそれぞれ干渉縞の
強度の最大値、最小値である。また、Ｖ＝１のとき、可
干渉性が最大である完全にコヒーレントな光源であると
いう。また、Ｖ＝０のとき、可干渉性が最小である完全
にインコヒーレントな光源であるといい、この場合全く
干渉縞を形成しない。また、可干渉距離またはコヒーレ
ント長Ｌc は鮮明度Ｖが十分小さくなり、干渉縞をほと
んど形成しなくなるときの２光束の光路差を表し以下の
（２）式で定義される。
【００１０】
【数２】
【００１１】また、鮮明度Ｖ（τ）は、（３）式に示す
ように、レーザ光の電場Ｅ（ｔ）の自己相関関数と一致
する。
【００１２】また、Ｗｉｅｎｅｒ−Ｋｈｉｎｔｃｈｉｎ
ｅの定理より、自己相関関数はレーザ光のパワースペク
トルＳ（ｆ）のフーリエ変換と一致するので鮮明度とパ
ワースペクトルとは以下の（４）式に示す関係をとる。
【００１３】
【数３】
【００１４】ここで、パワースペクトルＳ（ｆ）がロー
レンツ型曲線をとる場合を例にとる。スペクトルが、中
心周波数ｆ0 、半値全幅Δｆを用いて以下の（５）式で
表されるものとする。
【００１５】
【数４】
【００１６】このとき、鮮明度Ｖは、以下の（６）式に
示すように、指数関数的に減少する。
【００１７】
【数５】
【００１８】また、鮮明度が十分に小さくなる距離をコ
ヒーレンス長Ｌc と呼び、以下の（７）式のように定義
する。
【００１９】
【数６】
【００２０】ここで一例として、図６のＡにパワースペ
クトルＳ（ｆ）が半値全幅Δｆ＝４Ｇ（Ｈｚ）であるロ
ーレンツ型曲線を示す、また、図６のＢにこのときの光
路長差Ｌ（ｍｍ）と鮮明度Ｖとの関係を示す。また、図
６のＢにおいて、横軸は２光束の光路長差Ｌであり、Ｌ
＝τＣで定義される。また、コヒーレント長はＬc ＝７
５ｍｍ程度としている。
【００２１】（７）式によれば、レーザの可干渉性と単
色性とは、表裏一体の関係にあることが言える。すなわ
ち、単色性が高い（スペクトル幅が狭い）光源において
は可干渉性も高いため、スペックルノイズが発生しやす
い。また、逆に単色性の低い光源においては、可干渉性
は低いものの、スペクトル幅が大きいため、特に紫外光
源においてはレンズの色収差が問題となりやすい。
【００２２】そこで、レーザを紫外線露光装置などに応
用するには、レーザのスペクトル幅を適当な値に制御
し、色収差とスペックルノイズと双方において問題の発
生させないことが重要である。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザの単
色性を下げ、可干渉性を落とす方法としては、これまで
いくつか提案されてきた。
【００２４】ここで、半導体露光装置においては、もと
もとスペクトル線幅が大きく、可干渉性の低いＫｒＦエ
キシマレーザやＡｒＦエキシマレーザを、この装置の光
源として用いる試みがある。
【００２５】しかし、これらのエキシマレーザは、毒性
の強いガスを使用する必要があること、維持コストが高
いこと、大きな設置スペースを要することなどの問題点
がある。
【００２６】さらに、レーザ光のスペクトル線幅が大き
すぎるため、色収差が発生しやすく、この色収差を防ぐ
ため発振スペクトルの狭帯域化が必要となるという問題
もある。発振スペクトルを狭帯域化すると、可干渉性が
高くなってしまい、新たに可干渉性を落とす必要も生じ
うる。
【００２７】また、多モードで発振する固体レーザを使
用し、その波長変換により紫外光を発生させる方法もあ
る。
【００２８】しかし、この場合、モード数やモード間隔
はレーザそのものの構成、すなわちレーザ物質の物理的
特性等によって決定されてしまうため、この物理的特性
を応用すべき装置にあわせて自由度を高く決定し、所望
の可干渉距離やスペクトル幅などを実現することは困難
である。
【００２９】すなわち、従来の技術においては、半導体
露光装置において、その可干渉性を落とすことは困難で
あり、また別の不利益をもたらす結果となることが多か
った。
【００３０】そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてな
されたものであり、簡便な構成にてレーザ光の可干渉性
を適当な値まで落とし、スペックルノイズを発生させな
い半導体露光装置を提供することを目的とする。
【００３１】また、本発明の他の目的は、上記半導体露
光装置に適用される投影露光装置と、この投影露光装置
を用いた回路パターン製造方法を提供するである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体露光
装置は、縦単一モード発振するＱスイッチレーザ光源
と、上記レーザ光源にて出射された基本波レーザ光を、
複数の周波数成分から成る電圧信号で位相変調する位相
変調手段と、上記位相変調手段にて位相変調された基本
波レーザ光の波長を紫外線の波長に変換する波長変換手
段とを有する紫外線レーザ光発生装置と、光路差を生起
する作用を有する均一照明装置と、上記均一照明装置か
らのレーザ光を使って所定のパターンを基板上に投影す
る投影装置とを備えることで、上述の問題を解決する。
【００３３】上記半導体露光装置によれば、例えばＱス
イッチレーザ光源から出射された基本波レーザ光が、位
相変調手段にて複数の周波数成分で位相変調され、スペ
クトル幅が広げられる。さらに、波長変換手段にて非線
形光学効果を利用して例えば第５高調波に波長変換さ
れ、スペクトル幅がさらに広げられる。均一照明装置に
て、この波長変換後のレーザ光のコヒーレント長が生起
され、投影装置にてレーザ光が所望の位置に露光され
る。波長変換前の位相変調と、波長変換との組み合わせ
により、比較的低い電圧を位相変調手段に印加するだけ
で容易に波長変換後のレーザ光のスペクトル幅を広げる
ことができ、さらに均一照明装置によりスペックルノイ
ズを低減させることができる。
【００３４】また、本発明に係る投影露光装置は、縦単
一モード発振するパルスレーザ光源からの基本波レーザ
光を波長変換手段に入射して該基本波レーザ光の１／ｎ
の中心波長を有する紫外レーザ光を生成し、該紫外レー
ザ光をマスクに照射することによって該マスクの回路パ
ターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転写する
投影露光装置であって、前記波長変換手段と前記マスク
の間に設けられ、前記マスクを照射する前記紫外レーザ
光のコーヒーレンシィに依存して前記感光基板上で生じ
る干渉ノイズのビジビリティを低減する干渉性低減手段
と、前記紫外レーザ光のコヒーレント長を制御するため
に、前記波長変換手段に入射する前記基本波レーザ光を
複数の周波数成分を含む電気信号に応答して位相変調す
る位相変調手段と、前記位相変調手段からの紫外レーザ
光のコヒーレント長が、前記回路パターンの転写時に許
容される前記投影光学系の最大の色収差を生起せしめる
波長幅に対応した最小のコヒーレント長Ｌ１と、前記干
渉性低減手段によって干渉ノイズのビジビリティを所定
の許容範囲内に低減させることが可能な最大のコヒーレ
ント長Ｌ２との間に設定されるように、前記電気信号に
含まれる複数の周波数成分の分布を設定して前記位相変
調手段へ供給する駆動信号生成回路とを備えたことを特
徴とすることで、上述の問題を解決する。
【００３５】また、本発明に係る回路パターン製造方法
は、縦単一モード発振するパルスレーザ光源からの基本
波レーザ光を波長変換手段に入射して該基本波レーザ光
の１／ｎの中心波長を有する紫外レーザ光を生成し、該
紫外レーザ光をマスクに照射することによって該マスク
の回路パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に
転写する回路パターン製造方法において、前記投影光学
系で許容される色収差量に対応した前記紫外レーザ光の
波長幅をΔλとしたとき、前記波長変換手段に入射する
基本波レーザ光の実効的なスペクトル幅を略ｎ・Δλに
するように前記基本波レーザ光を電気−光学的な位相変
調手段によって位相変調する段階を含み、前記投影光学
系の複数の光学素子が単一の透過性硝材のみで構成され
るときは前記紫外レーザ光の波長幅Δλに対応したコヒ
ーレント長が約８０ｍｍ以上になるように前記位相変調
手段を駆動する信号の周波数スペクトルを設定し、前記
投影光学系の複数の光学素子が複数種の透過性硝材、あ
るいは透過性硝材と反射素子との組合せで構成されると
きは、前記紫外レーザ光の波長幅Δλに対応したコヒー
レント長が約８０ｍｍ以下になるように前記駆動信号の
周波数スペクトルを設定したことを特徴とすることで、
上述の問題を解決する。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る投影露光装置
が適用される本発明に係る半導体露光装置及び上記半導
体露光装置が用いられる一適用例としての本発明に係る
回路パターン製造方法について、図面を参照しながら説
明する。
【００３７】また、本発明においては、レーザ光の位相
変調により、スペクトル幅を広げ、可干渉性を低くす
る。
【００３８】そこで、上記半導体露光装置の具体的な説
明に先だって、電気光学位相変調の原理と、この原理に
基づいた位相変調によるパワースペクトルの変化につい
て説明する。
【００３９】先ず、電気光学位相変調の原理を適用した
電気光学変調装置に周期関数φ（ｔ）の信号電圧を印加
すると、レーザ光の電場は、以下の（８）式に示すよう
な位相変調を受ける。
【００４０】
【数７】
【００４１】ここで、Φ（ｔ）は、位相変調関数で、変
調装置に印加する信号に比例する。特に、Φ（ｔ）が、
（９）式に示すような振幅ｍ、周波数ｆm の正弦波のと
き、電場Ｅ（ｔ）はベッセル関数列Ｊk（ｍ） を用いて
以下の（１０）式に示すように展開できる（ｆ0 をレー
ザーの周波数とする）。
【００４２】
【数８】
【００４３】この時、パワースペクトルＳ（ｆ）は、図
１のＢに示すように、それぞれ強度Ｊk 2（ｍ）、周波数
（ｆ0 ＋ｋｆm ）のスペクトルの総和で表される（ｋは
整数）。
【００４４】また、複数の周波数での位相変調の場合
は、（１１）式に示すように、それぞれの周波数での位
相変調が、周波数では相加的に、強度では相乗的に作用
する。
【００４５】
【数９】
【００４６】すなわち、振幅ｍ1 、周波数ｆm1での位相
変調により発生した強度Ｊk 2（ｍ1 ）、周波数（ｆ0 ＋
ｋｆm1）の図１のＢに示すようなスペクトル（ｋは整
数）が、他の周波数ｆm2での位相変調により、図１のＣ
に示すように、さらに強度Ｊk 2（ｍ1 ）Ｊk 2（ｍ2 ）、
周波数（ｆ0 ＋ｋｆm1＋ｌｆm2）（ｋ、ｌは整数）のス
ペクトルにスプリットする。
【００４７】図１のＡ、Ｂ、Ｃによれば、複数の周波数
において位相変調することにより、多くのスペクトルに
分離することがわかる。また、２つの周波数の最小公倍
数が十分大きいとき、スペクトルの本数は約ｍ1 ×ｍ2
本となる。
【００４８】また、上述の位相変調の過程においては、
レーザーのスペクトル線幅そのものが広がるわけではな
く、多数のスペクトルに分離することにより、それらス
ペクトル全体の幅が広がるだけである。ここで、このス
ペクトルの集合体の包絡線の幅をもって、全体のスペク
トル幅と定義する。この全体のスペクトル幅の広がりに
より、コヒーレント長が短くなる。
【００４９】以上を踏まえて、本発明の具体例の紫外光
レーザ光により半導体露光装置について、図面を参照
し、数値例を挙げて説明する。
【００５０】上記半導体露光装置の光源の具体的構成
は、図２に示すように、縦単一モード発振するパルスレ
ーザ光源の一例として波長１０６４ｎｍでインジェクシ
ョン等の技術によりＱスイッチ法にて縦シングルモード
で発振するネオジム：イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）を用いたＮｄ：ＹＡＧＱスイ
ッチレーザ装置２と、Ｎｄ：ＹＡＧＱスイッチレーザ装
置２からのレーザ光を複数の周波数で変調を行う位相変
調装置１と、硼酸リチウム（ＬＢＯ：ＬｉＢ3Ｏ5）やβ
−硼酸バリウム（β−ＢＢＯ：β−ＢａＢ2Ｏ4）等から
成るとともに上記位相変調装置１にて位相変調を受けた
波長１０６４ｎｍのレーザ光を例えば５倍の周波数であ
る波長２１３ｎｍの紫外線レーザ光に変換する波長変換
装置３と有する紫外線レーザ光発生装置と、光路差を生
起する作用を有する均一照明装置７と、上記均一照明装
置７からのレーザ光を使って所定のパターンを基板上に
投影する投影装置８とを備えている。
【００５１】さらに、上記位相変調装置１に出力する高
周波を発生する高周波信号発生器４と、この高周波信号
発生器４で発生する高周波を増幅して上記位相変調装置
１に出力するための高周波増幅器５とを備えている。
【００５２】ここで、波長変換装置３での波長変換処理
の許容波長幅は、十分広いものとする。
【００５３】また、本発明に係る投影露光装置におい
て、縦単一モード発振するパルスレーザ光源としてのＱ
スイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ発振装置２からの基本波レ
ーザ光を波長変換装置３に入射して該基本波レーザ光の
１／ｎの中心波長を有する紫外レーザ光を生成し、該紫
外レーザ光をマスクとしてのレチクル２０１に照射する
ことによって該マスクの回路パターンの像を投影光学系
を介して感光基板としての半導体ウェハ２０３上に転写
する投影露光装置であって、前記波長変換手段と前記マ
スクとの間に設けられ、前記マスクを照射する前記紫外
レーザ光のコーヒーレンシィに依存して前記感光基板上
で生じる干渉ノイズのビジビリティを低減する干渉性低
減手段としての均一照明装置７と、前記紫外レーザ光の
コヒーレント長を制御するために、前記波長変換手段に
入射する前記基本波レーザ光を複数の周波数成分を含む
電気信号に応答して位相変調する位相変調装置１と、前
記位相変調手段からの紫外レーザ光のコヒーレント長
が、前記回路パターンの転写時に許容される前記投影光
学系の最大の色収差を生起せしめる波長幅に対応した最
小のコヒーレント長Ｌ１と、前記干渉性低減手段によっ
て干渉ノイズのビジビリティを所定の許容範囲内に低減
させることが可能な最大のコヒーレント長Ｌ２との間に
設定されるように、前記電気信号に含まれる複数の周波
数成分の分布を設定して前記位相変調手段へ供給する駆
動信号生成回路としての高周波信号発生器４とを備えた
ものである。
【００５４】上記光源において、Ｎｄ：ＹＡＧＱスイッ
チレーザ装置２から出射された１０６４ｎｍのレーザ光
（以下基本波レーザー光という）は、位相変調装置１に
入射される。また、高周波信号発生器４からの複数の周
波数成分を含む電圧信号は、高周波増幅器５に送られ増
幅され、位相変調装置１に印加される。
【００５５】また、上記位相変調装置１において、上記
基本波レーザー光は、後述するように、上記高周波増幅
器５で増幅された電圧信号に応じて位相変調を受ける。
この位相変調により、波長１０６４ｎｍの基本波レーザ
ー光の全体のスペクトル幅が、例えばΔｆw に広げられ
る。また、この位相変調を受けて全体のスペクトル幅が
広げられたレーザー光は、波長変換装置３に送られる。
【００５６】波長変換装置３は、例えば図２に示したよ
うに複数の非線形光学結晶を備えており、位相変調装置
１から出射されたレーザ光が非線形光学結晶であるＬＢ
Ｏ１１１を透過する。この際、第２高調波である波長５
３２ｎｍのレーザ光が発生する。また、ＬＢＯ１１１か
ら出射するレーザ光は波長１０６４ｎｍと５３２ｎｍと
の両方を含む。また、ＬＢＯ１１１から出射されるレー
ザ光は、色分離ミラー１０１に入射し、波長１０６４ｎ
ｍのレーザ光は透過し、波長５３２ｎｍのレーザ光は反
射し光軸が９０°曲げられる。
【００５７】波長５３２ｎｍのレーザ光は、さらに全反
射ミラー１０２にて反射し、非線形光学結晶であるβ−
ＢＢＯ１１２を透過して、第４高調波である波長２６６
ｎｍのレーザ光が発生する。この波長２６６ｎｍのレー
ザ光は、全反射ミラー１０３と色分離ミラー１０４とに
て反射し、β−ＢＢＯ１１３に導かれる。
【００５８】一方、色分離ミラー１０１を透過した波長
１０６４ｎｍのレーザ光は、色分離ミラー１０４を透過
してβ−ＢＢＯ１１３に導かれる。
【００５９】このβ−ＢＢＯ１１３において、波長１０
６４ｎｍのレーザ光と波長２６６ｎｍのレーザ光とに基
づいて、後述する和周波混合がなされ、上記基本波レー
ザ光の第５高調波である２１３ｎｍのレーザ光が発生す
る。この波長２１３ｎｍのレーザ光が波長変換装置３よ
り出射される。このとき、波長変換後の紫外線レーザ光
のスペクトル幅Δｆ5wは、変換前のスペクトル幅の５倍
に広がる（Δｆ5w＝５Δｆw ）。また、出射されるレー
ザ光には、波長２１３ｎｍのレーザ光の他に、波長１０
６４ｎｍやこの第２高調波である波長５３２ｎｍのレー
ザ光等様々な波長成分のレーザ光が含まれる。
【００６０】ここで、和周波混合について説明する。
【００６１】先ず、非線形光学結晶中にレーザ光が入射
したとき、外から加えられたレーザ光の電場の大きさに
比例しない非線形分極が発生する。この非線形分極が生
じ、２次の非線形感受率が０でない場合、例えば周波数
がｆa 、ｆb の２つの光が同時に入射すると、周波数が
ｆc ＝ｆa ＋ｆb の非線形分極が結晶中に誘起される。
この分極により周波数がｆc の光が放出される。これが
和周波混合の原理であり、波長がλa 、λb のレーザ光
が入射するとき出射される和周波の波長λc は、１／λ
c ＝１／λa ＋１／λb の関係にある。なお、和周波混
合用の非線形光学結晶は、和周波の発生効率が最大とな
る方向にレーザ光が伝搬するように加工されている。
【００６２】プリズム６は、波長変換装置３より出射さ
れる波長２１３ｎｍのレーザ光を各波長成分に分離し、
波長２１３ｎｍのレーザ光のみをスリット９を介して均
一照明装置７に送る。
【００６３】均一照明装置７は、入射される波長２１３
ｎｍのレーザ光を分離し光路差を生起して再び合成する
作用を有し、また、この作用を受けた照明光はスペック
ルノイズが発生しない空間的に均一な光となる。該照明
光が、投影装置８に出射される。
【００６４】投影装置８は、レチクル２０１と、投影レ
ンズ２０２と、半導体ウェハ２０３とから成る。レチク
ル２０１は、半導体装置に投影すべきパターンが加工さ
れているいわゆるフォトレジストである。投影レンズ２
０２は、後述するように、レチクル２０１を透過した光
を半導体ウェハ２０３に縮小投影するレンズである。半
導体ウェハ２０３は、レジストが塗布されており、レジ
ストの感光作用により、レチクル２０１に加工されてい
るパターンが半導体装置に転写される。
【００６５】また、前述したように、一般にスペクトル
線幅を広げることによりコヒーレント長は短くなる。
【００６６】そこで、基本波レーザ光に位相変調が施さ
れ、さらに、位相変調がなされた基本波レーザ光のスペ
クトル幅が波長変換装置３での処理により元のスペクト
ル幅の５倍に広げられた結果、得られる紫外線レーザー
光のスペクトル幅は十分に広がり、コヒーレント長は十
分に短くなることが分かる。また、上述のように、波長
変換装置３での波長変換の許容波長幅は十分広いため、
スペクトルの広がりにより、変換効率は低下しない。
【００６７】さらに、コヒーレント長が十分に短くなっ
た紫外線レーザー光は、均一照明装置７にて分割され、
このコヒーレント長より長い光路差をつけて再び合成さ
れ、完全に可干渉性のないインコヒーレントなレーザ光
に変換された後出力され、投影装置８に入射する。
【００６８】ここで、半導体露光装置に要求されるコヒ
ーレント長について言及する。望ましいコヒーレント長
は、色収差の許容範囲と、スペックルノイズを除去可能
な条件から決定される。
【００６９】一般に、コヒーレント長が短い光源は、ス
ペクトル幅が広く単色性が低い。この場合、色収差が発
生しやすい。特に、単一の硝材を使用して投影レンズ２
０２を構成する場合、レンズの色消しすなわち色収差補
正の作用が得られない。従って、十分な結像性能を実現
するには、レンズの実用的なＮＡ値や倍率を考慮する
と、８０ｍｍ以上のコヒーレント長が要求される。
【００７０】また、複数種の硝材を使用して投影レンズ
２０２を構成し、色消しを行う場合、スペクトル幅の条
件が緩くなる。例えば、ＮＡ０．６以上の投影レンズ
で、実用的な硝材を使用する場合、３０ｍｍ以上であれ
ば、十分な結像性能の実現が可能である。
【００７１】また、スペックルノイズを除去するには、
コヒーレント長が短い方が有利であり、実用的には１８
０ｍｍ以下のコヒーレント長が望ましい。
【００７２】以上より、単一の硝材を用いて投影レンズ
を構成する場合、コヒーレント長は８０ｍｍ以上１８０
ｍｍ以下であることが望ましく、また、複数種の硝材を
用いて投影レンズを構成することが可能な場合、コヒー
レント長は３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが望ま
しいと言える。
【００７３】一般に、この種の投影露光装置に使われて
いる投影光学系である投影レンズ２０２は極めて高い解
像力を持ち、像面内での各種歪みも極限にまで抑えてあ
る。その解像力は、使用する投影光学系の感光基板とし
ての例えば上記半導体ウェハ２０３側での開口数ＮＡと
使用する露光用照明光の中心波長（波長幅も関連）とで
定義され、例えば中心波長２１３ｎｍの照明光の下でＮ
Ａが０．６５の投影光学系を用いた場合、投影光学系が
屈折光学素子のみで構成されるか、屈折光学素子と反射
光学素子との組合せで構成されるかの差異、あるいは静
止方式の露光か走査方式の露光かの差異はあったとして
も、線幅で０．１〜０．２μｍ程度の解像度が得られる
ものと予測されている。
【００７４】このような性能を得るために、実用的な露
光フィールドサイズを備えつつ、軸上色収差量、倍率色
収差量をともに十分に小さく抑えた状態で、中心波長２
１３ｎｍで十分な透過率を持つ石英（ＳｉＯ2 ）のみを
レンズ硝材とした投影光学系を設計する場合、投影露光
時にレチクルに照射される紫外レーザ光のコヒーレント
長は約１２６ｎｍ（波長幅としてスペクトルの半値全幅
で表すと約０．３５ｐｍに相当）と計算された。また、
複数の石英レンズと数枚の蛍石（ＣａＦ2 ）レンズとを
組み合わせて、わずかな色収差補正を施した場合、紫外
レーザ光のコヒーレント長は約４５ｍｍ（スペクトルの
半値全幅で約１．０ｐｍに相当）と試算された。
【００７５】これら数値例は、投影光学系のＮＡだけで
はなく、露光フィールドサイズ、投影倍率、色収差補正
量等によっても変化するが、単一硝材のレンズ素子で構
成される投影光学系では上記均一照明装置７の干渉性低
減性能に応じて上限値に制限はあるものの、紫外レーザ
光のコヒーレント長として約８０ｍｍ以上が要求され、
複数硝材のレンズ素子または屈折素子と反射素子との組
み合わせで構成された投影光学系では色収差補正の程度
に応じて下限値に制限はあるものの、紫外レーザ光のコ
ヒーレント長として約８０ｍｍ以下が妥当なものと考え
られる。
【００７６】一方、現在実用化されつつある投影露光装
置として、全てのレンズ硝材を石英としてＮＡ０．６の
投影光学系を用いることを前提にして、中心波長が２４
８ｎｍで波長幅Δλa （半値全幅：ＦＷＨＭ）が０．８
ｐｍのレーザ光を発振するエキシマレーザ光源を使うと
いうことが提案されている。そこで、このような投影光
学系とレーザ光の波長条件とを基準として、波長２１３
ｎｍの紫外レーザ光のもとで必要とされる波長幅やコヒ
ーレント長を試算してみると以下のようになる。
【００７７】まず、石英硝子の波長に応じた分散値を求
めるために、Ｉ．Ｍ．Ｍａｌｉｔｓｏｎによる分散式が
用いられ、ｎを屈折率、λを波長（ｎｍ）とすると、以
下の（１２）式のように表される。
【００７８】
【数１０】
【００７９】ここで、一具体例として、Ａ1 ＝０．６９
６１６６３、λ1 ＝０．０６８４０４３、Ａ2 ＝０．４
０７９４６２、λ2 ＝０．１１６２４１４、Ａ3 ＝０．
８９７４７９４、λ3 ＝９．８９６１６１の各値を用い
る。
【００８０】また、（１２）式を波長に関して微分する
と、以下の（１３）式が得られる。
【００８１】
【数１１】
【００８２】そこで、（１３）式において、λa ＝２４
８ｎｍでの屈折率ｎを１．５０８５５とすると、ｄｎ／
ｄλa ＝−０．５６／１０００となり、λb ＝２１３ｎ
ｍでの屈折率ｎを１．５３５１８とすると、ｄｎ／ｄλ
b ＝−１．０２／１０００となる。
【００８３】これより、全石英硝子によるＮＡ０．６５
の投影光学系を使うときに要求される中心波長２１３ｎ
ｍのレーザ光の波長幅Δλb （半値全幅）を計算する
と、Δλb ＝Δλa ×（０．６／０．６５）（０．６／
０．６５）×（２１３／２４８）（０．５６／１．０
２）＝Δλa ×０．４＝０．３２ｐｍとなり、この値は
コヒーレント長を規定する関係式（λb ・λb ）／Δλ
b から約１４２ｍｍのコヒーレント長に対応する。
【００８４】また、同様の条件で投影光学系のＮＡを
０．７程度にすると、コヒーレント長は約１８０ｍｍと
なる。
【００８５】次に、上述のコヒーレント長を実現する紫
外光のパワースペクトルについて言及する。
【００８６】ここで、本具体例のレーザ光源を上記投影
装置８の光源として実用する際に、コヒーレント長以上
の光路差では十分に可干渉性が消失することが望まし
い。また、前述のように、鮮明度Ｖ（τ）とパワースペ
クトルＳ（ｆ）はフーリエ変換の関係にあるので、パワ
ースペクトルがローレンツ分布をとる場合、鮮明度は指
数関数的に減少する。すなわち、コヒーレント長以上の
光路差での可干渉性はほぼ無視することができる。例え
ば、スペクトル半値全幅がΔｆ＝４ＧＨｚのローレンツ
型スペクトルの光源であるならば、コヒーレント長約Ｌ
ｃ＝７５ｍｍ以上の距離でほとんど可干渉性を無視する
ことができる。また、前記の３０＜Ｌc ＜１８０ｍｍの
コヒーレント長の条件を満たすには、スペクトル半値全
幅が２＜Δｆ＜１０ＧＨｚであることが要求される。
【００８７】また、前述したように、位相変調において
は１つのスペクトルが複数のスペクトルに分離するだけ
で、個々のスペクトルの幅は広がらないため、実際に
は、位相変調により、図６に示したような完全なローレ
ンツ型スペクトルを得ることは不可能である。
【００８８】従って、実現可能である最も理想に近いス
ペクトルは、図３のＡに示すように、多くの狭帯域なス
ペクトルが、全体としてスペクトル線幅が例えばΔｆ＝
４ＧＨｚのローレンツ型分布の包絡線をなすような形状
である。図３のＡにおいて、、全体としてΔｆ＝４ＧＨ
ｚのローレンツ型分布のスペクトルを、周波数間隔ｆs
＝１００ＭＨｚ、幅４０ＭＨｚのの狭帯域スペクトルが
構成している。
【００８９】また、図３のＡに示したようなスペクトル
の鮮明度を光路差の関数として計算した結果、図３の
Ｂ、Ｃに示すように、鮮明度ＶはＬc ＝Ｃ／Δｆで決定
されるコヒーレント長Ｌc ＝７５ｍｍ程度で十分に小さ
くなり、７５ｍｍ以上の距離ではほぼ無視できる。すな
わち、干渉性が失われる。ただし、この干渉性は、各々
のスペクトルの周波数間隔ｆs で決定される距離Ｌs ＝
Ｃ／ｆs の整数倍、例えばｆs ＝１００ＭＨｚにおいて
Ｌs ＝３ｍ，６ｍ，…程度で大きく現れる。 一般に、
再び可干渉性が現れる現象は不利益であるとされるが、
本具体例に関しては問題とならないことを示す。
【００９０】上記具体例の光源において、Ｎｄ：ＹＡＧ
Ｑスイッチレーザ装置２としてトランスフォームリミテ
ッドのＱスイッチパルスレーザーを使用する。このＱス
イッチパルスレーザーは、波長２１３ｎｍに波長変換し
た後では１０ｎｓ程度のパルス幅を有するものである。
このパルス幅と光速とを乗算することで、１個のパルス
の長さＬp ＝３ｍが計算される。また、Ｌp 以上の光路
差の２光束の干渉現象では、異なるパルス同士の干渉と
なるので、可干渉性を示さない。本具体例においては、
３ｍ，６ｍ，…の光路差で可干渉性が再び現れても、発
振されるレーザ光がパルス光で、１個のパルスの長さが
３ｍ程度なので、結局３ｍ以上の光路差での可干渉性は
消失する。
【００９１】従って、位相変調を用いてスペクトル幅を
４ＧＨｚまで広げることにより、コヒーレント長Ｌc ＝
７５ｍｍを実現することが可能である。さらに、各々の
スペクトルの間隔を１００ＭＨｚ程度と緻密にすること
により、可干渉性が再現する距離を３ｍ程度まで十分遠
ざけることができる。さらに、Ｑスイッチレーザー光の
パルス幅が１０ｎｓ程度なので、３ｍ以上の光路差では
可干渉性がない。以上から、コヒーレント長Ｌc 以上で
の可干渉性は無視できる。
【００９２】次に、位相変調を用いて、図３に示したよ
うな、広い周波数幅、例えばΔｆ＝Δｆ＝４ＧＨｚにわ
たって緻密に例えば周波数間隔ｆs ＝１００ＭＨｚにて
分布するスペクトルを発生させる方法について言及す
る。
【００９３】先ず、本発明において、上述のスペクトル
を大きく二つの手段を組み合わせて発生させる。一方
は、波長変換前の基本波レーザ光に位相変調を行う手段
であり、もう一方は、複数の周波数で位相変調を行う手
段である。
【００９４】先ず、基本波レーザ光に位相変調を行う効
果について説明する。
【００９５】上述のように、ただ紫外光に対して直接位
相変調を施すのみでは、図３のＡに示すように、例えば
スペクトル線幅が４ＧＨｚである広い帯域にわたりスペ
クトルを発生させることは極めて困難である。
【００９６】
【数１２】
【００９７】例えば、上記（９）式で示した位相変調関
数Φ（ｔ）にて位相変調を行うと、約２ｍ本のスペクト
ルが新たに発生し、位相変調を受けたスペクトルは略Δ
ｆ＝２ｍｆm の周波数幅に広がる。そこで、Δｆ＝２ｍ
ｆm ＝４ＧＨｚを実現するには、例えばｆm ＝２００Ｍ
Ｈｚにて位相変調するときｍ＝１０の変調振幅が必要と
なり、かなりの高電圧を位相変調器に印加しなければな
らない。さらに、紫外光を通過させる電気光学結晶は限
られており、例えば燐酸二水素カリウム（ＫＨ2Ｐ
Ｏ4）、燐酸二水素アンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4 ）、
β−硼酸バリウム（β−ＢＢＯ）等といった、電気光学
効果の小さな結晶しか使用することができない。従っ
て、ｍ＝１０の変調振幅を実現するには一般に５ｋＶ以
上の振幅の電圧を位相変調装置に加える必要があるた
め、この変調振幅の実現は困難である。また、高い周波
数、例えばｆm ＝１ＧＨｚにてにて位相変調する場合、
ｍ＝２程度で十分だが、この場合は極めて高周波かつ大
振幅の電圧が必要となるため、位相変調の実現は困難で
ある。
【００９８】従って、以上のように紫外光を直接位相変
調するだけで、４ＧＨｚという幅広い帯域にわたって変
調したスペクトルの線幅を広げることは、高電圧が必要
という理由で実現不可能である。
【００９９】そこで、本発明においては、波長変換前の
波長１０６４ｎｍである基本波レーザ光に位相変調を行
うことにより、上記の問題を解決している。その効果
は、以下の２つが挙げられる。
【０１００】第１には、上記基本波レーザ光の波長変換
を行い第５高調波を発生させることで、スペクトル幅を
略５倍に広げることができる。これは、基本波レーザ光
において振幅ｍで位相変調した場合、（１４）式に示す
ように、第５高調波では振幅５ｍでの位相変調に相当す
るからである。なお、（１４）式において、ここでＥ5w
（ｔ）は、５倍波の電場である。
【０１０１】
【数１３】
【０１０２】第２には、チタン酸燐酸カリウム（ＫＴｉ
ＯＰＯ4 ：ＫＴＰ）、チタン酸砒酸カリウム（ＫＴｉＯ
ＡｓＯ4 ）、チタン酸砒酸ルビジウム（ＲｂＴｉＯＡｓ
Ｏ4）、チタン酸砒酸セシウム（ＣｓＴｉＯＡｓＯ
4 ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタル酸
リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）等のように、電気光学定数の
高い結晶を電気光学結晶として使用することができる。
【０１０３】従来においては、これら結晶は紫外光を透
過しないため、第５高調波の変調に使用することはでき
なかった。例えば、β−ＢＢＯと比較してＫＴｉＯＰＯ
4 は、２０倍以上の電気光学変調効率を示す。従って、
印加すべき電圧は、同じサイズの結晶を使う場合２０分
の１以下になる。
【０１０４】以上２つの効果により、波長変換前の例え
ば波長１０６４ｎｍである基本波レーザ光を位相変調す
ることにより、より低い電圧で、波長２１３ｎｍである
第５高調波のスペクトルを幅広く広げることが可能であ
る。例えば、第５高調波にて４ＧＨｚまでスペクトル幅
を広げるとき、基本波レーザ光を８００ＭＨｚのスペク
トル幅に広げればよい。これは、例えば変調周波数ｆm
＝２００ＭＨｚ、変調指数ｍ＝２程度で基本波レーザ光
を位相変調することにより実現可能である。また、この
変調指数は、上記位相変調装置１の材料をＫＴＰとし
て、レーザー光が結晶中を通過する長さを６０ｍｍ、電
極間距離を１ｍｍとするとき、振幅が略５０Ｖ、周波数
２００ＭＨｚの電圧信号を上記位相変調装置１に印加す
ることで実現可能である。
【０１０５】次に、複数の周波数で位相変調を行う効果
について説明する。
【０１０６】先ず、単一の周波数で位相変調を行うと
き、分割されたそれぞれのスペクトルの強度はベッセル
関数の２乗に比例するため、スペクトル全体の形状は限
定される。また、可干渉性が再現する距離Ｌs を遠ざけ
るために、各々の周波数間隔ｆs を小さくして、なおか
つスペクトルを広げるには大きな変調指数ｍが必要とな
る。例えば、ｆs ＝１００ＭＨｚでΔｆ＝８００ＭＨｚ
までスペクトル幅を広げるとき、変調指数はｍ＝４程度
となり、上述のＫＴＰを用いた位相変調装置の例ではＶ
p-p ＝１００Ｖという高い電圧が必要となり、さらにそ
のときのスペクトルの形状はローレンツ型から大きく外
れたものとなる。
【０１０７】そこで、本発明においては、複数の周波数
で同時に位相変調を行うことにより上記の問題を解決し
た。また、周波数間隔ｆs を小さくし、かつスペクトル
幅を十分に広げ、さらにローレンツ型に近いスペクトル
形状を実現することが可能となった。
【０１０８】ここで、複数の周波数で同時に位相変調し
た場合、すでに示したように、ある周波数成分での位相
変調により発生したスペクトルが、さらに他の周波数成
分により分割され、多くのスペクトル線が発生する。例
えば、ｆm1＝２００ＭＨｚ、ｍ1 ＝２．０程度で位相変
調を行い、さらに、ｆm2＝９７ＭＨｚ、ｍ2 ＝１．４で
位相変調を行うと、図１のＣに示すような形状であっ
て、個々のスペクトルの間隔ｆs が９７ＭＨｚ、全体の
スペクトル幅Δｆが８００ＭＨｚのスペクトルが得られ
る。ここでは、２つの周波数の最小公倍数を十分大きく
して、発生するスペクトルが重なり、打ち消し合わない
ようにするため、ｆs ＝９７ＭＨｚとしている。このよ
うに、１００ＭＨｚの周波数だけでΔｆ＝８００ＭＨｚ
までスペクトル幅を広げる場合に比べて、半分の位相変
調指数で、同程度の効果が得られることがわかる。さら
に、多くの周波数成分の信号を適当な振幅で印加するこ
とにより、スペクトルの形状をローレンツ型に近づける
ことが可能である。
【０１０９】また、複数の周波数で位相変調を行う方法
としては、複数の位相変調装置を直列に配置し、それぞ
れに異なる周波数の電圧を印加する方法と、１個の位相
変調装置に複数の周波数成分をもつ信号を印加する方法
がある。
【０１１０】上述の２つの方法を組み合わせた場合、基
本波レーザ光に複数の周波数で位相変調することによ
り、低い電圧で、広いスペクトル幅にわたって緻密にス
ペクトルを発振させることができる。さらに、位相変調
された基本波レーザ光を第５高調波に変換すると、スペ
クトル幅はその略５倍に広がる。また、各周波数成分の
位相変調指数を最適化することにより、第５高調波のス
ペクトルの包絡線を最適なローレンツ型に近づけること
ができる。そのようなスペクトルを発生させることによ
り、コヒーレント長を７５ｍｍ程度まで短くすることが
できる。
【０１１１】ここで、図４は、複数の周波数を印加して
ローレンツ型に近いスペクトルを発生させた例を示す。
なお、上記コヒーレント長７５ｍｍ、スペクトル幅４Ｇ
Ｈｚを例に挙げたが、適当な変調周波数、電圧を採用す
ることにより、コヒーレント長を３０〜１８０ｍｍまで
調整することが可能である。
【０１１２】また、位相変調装置の材料としては、上述
のように近赤外光を透過するすべての電気光学結晶につ
いて使用可能である。
【０１１３】例えば、ＫＴＰを例にとって説明する。Ｋ
ＴＰにおけるＱスイッチパルスレーザーによるレーザー
損傷の閾値として、２０Ｊ／ｃｍ2 という値が報告され
ている。一方、上述の紫外線露光装置の光源として使用
されるＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー発振装置のパル
ス強度は１ｍＪ程度である。ビーム直径を０．３ｍｍと
すると、パワー密度は１．４Ｊ／ｃｍ2 であるため、
１．４Ｊ／ｃｍ2 で、レーザー損傷閾値の略１５分の１
となり、レーザ損傷の発生は防がれる。
【０１１４】また、このとき、位相変調装置のクリアア
パーチャを１ｍｍ×１ｍｍとすれば回折損失も発生しな
い。位相変調指数ｍは、ＫＴＰの電気光学変調定数ｒ、
ＫＴＰの屈折率ｎ、使用波長λ、電極間の距離ｄ、結晶
の長さｌ、印加電圧Ｖにより以下の（１５）式に示され
る。
【０１１５】
【数１４】
【０１１６】ここで、（１５）式にλ＝１０６４ｎｍ、
ｒ＝３５ｐｍ／Ｖ、ｎ＝１．８３、ｄ＝１ｍｍを代入
し、結晶の長さをｌ＝６０ｍｍ（加工が困難な場合は長
さ３０ｍｍの結晶を２個直列に配置してもよい）とする
ことにより、Ｖ＝５０Ｖ程度の印加電圧によりｍ＝２の
位相変調指数を実現することができる。
【０１１７】他に、ＫＴＰは、潮解性を示さず、化学的
安定であるという利点を有する。
【０１１８】ここで、上述の大きさのＫＴＰを用いた位
相変調装置の具体的な構成例を図５に示す。
【０１１９】図５において、電気光学結晶素子である一
対のＫＴＰ１１がマウント１２上で所定の位置に配置さ
れる。ここで、ｂ軸をＫＴＰ１１の長手方向にとり、ｃ
軸をこのｂ軸に対して垂直でかつＫＴＰ１１の設置面に
対して垂直方向にとり、ａ軸をｂ軸及びｃ軸に対して垂
直方向にとると、各ＫＴＰ１１上に形成される一対の面
で、ａ、ｃ軸で形成されるａ−ｃ面に対して平行な面の
一方同士が対向するように配置される。
【０１２０】また、両方のＫＴＰ１１のａ、ｂ軸で形成
されるａ−ｂ面に対して平行な一対の面に形成される電
極の一方には、後述する電圧増幅器１５からの電圧信号
がコネクタ１３を介して印加され、もう一方の電極は、
接地されている。また、電圧発生器１４は、上記位相変
調周波数を発生し、この発生した電圧信号を電圧増幅器
１５に出力する。電圧増幅器１５は、電圧発生器１４で
発生した電圧信号を増幅して出力する。
【０１２１】なお、図５に示した位相変調装置におい
て、ＫＴＰとして長手方向が６０ｍｍである１つの結晶
が用いられているのではなく、加工の容易さを考慮して
長手方向が３０ｍｍの結晶が２つ直列に配置して用いら
れている。また、長手方向と垂直な面は一辺が１ｍｍの
正方形を有している。
【０１２２】図５によれば、基本波レーザ光は、例えば
この一辺が１ｍｍの面で外方側に向いている面ｈ1 の方
向から入射される。この入射された基本波レーザ光は、
ＫＴＰ１１の内部で、電圧発生器１４から出力される位
相変調周波数にて位相変調を受ける。この位相変調を受
けたレーザ光は、面ｈ1 と反対方向にある面ｈ2 から外
方側に出力される。
【０１２３】以上、具体例によれば、基本波の位相変調
及び複数の周波数での位相変調により、可干渉性の高い
ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザーの第５高調波のコヒー
レント長を投影装置に望ましい３０〜１８０ｍｍ程度ま
で短くすることができる。この結果、従来のエキシマレ
ーザーに比べて、小型で消費エネルギーが小さく、ま
た、毒性もなく、操作や保持が容易なＱスイッチＮｄ：
ＹＡＧレーザーを紫外光露光装置の応用に供することが
可能となる。また、位相変調手段として、ＫＴＰあるい
はＫＴＰ誘導体等の結晶を用いた位相変調装置の使用が
可能である。
【０１２４】図２に示した半導体露光装置によれば、均
一照明装置に用いるレーザ光を出射する光源として、Ｑ
スイッチレーザ光源と、位相変調手段と、波長変換手段
とで構成される紫外線レーザ光発生装置を用いる。
【０１２５】また、上記紫外線レーザ光発生装置におい
て、Ｎｄ：ＹＡＧで構成され縦単一モードで発振するＱ
スイッチレーザ光源を基本波光源とし、位相変調手段に
てこの基本波レーザ光に対して複数の周波数成分にて位
相変調を行い、さらに波長変換手段にて第５高調波に波
長変換を行う。
【０１２６】このため、位相変調時に比較的低い振幅の
正弦波を印加することがで、スペクトル幅を十分に広
げ、可干渉性を十分に低くすることができるとともに、
上記紫外線レーザ光発生装置と均一照明装置との組み合
わせにより、スペックルノイズを除去することができ
る。
【０１２７】そのスペックルノイズ（干渉ノイズ）は、
上記均一照明装置７の構成によってもｓｎｏ鮮明度（ビ
ジビリティ）の程度が異なる。例えば、露光用の紫外レ
ーザ光２用いられる上記レチクル２０１上での照射領域
を矩形あるいはスリット状にしつつ、その照射領域内で
の強度分布の均一性を数％未満にする光学系として、従
来からフライアイレンズ・インテグレータによって多数
の２次光源（点光源）が面状に分布した２次光源面を作
っていた。
【０１２８】この場合、オプチカル・インテグレータに
入射する紫外レーザ光のコヒーレント長よっては、生成
された多数の２次光源のうちの特定の間隔以内に接近し
た点光源から進む光同志が互いに干渉し合うことがあ
る。この干渉によってレチクル２０１上や半導体ウェハ
２０３上には、オプチカル・インテグレータで作られた
多数の２次光源の配列方向に対応した１次元または２次
元の干渉縞が現れる。この干渉縞の鮮明度は紫外レーザ
光のコヒーレント長に依存する。
【０１２９】このような干渉縞は、周期性を持つために
本来のランダムな干渉現象であるスペックルノイズと区
別されることもあるが、広義に見ればどちらも干渉現象
であることに差異はなく、レーザ光のコヒーレント長が
極めて大きいときはランダムなスペックルパターンと周
期的な干渉縞との両方が大きなビジビリティで発生し、
コヒーレント長の低下とともにまずランダムなスペック
ルパターンのビジビリティが許容値以下となって消失
し、さらにコヒーレント長を低下させることで周期的な
干渉縞のビジビリティも許容値以下となって消失するの
である。
【０１３０】実際の露光装置の性能を考えた場合、その
干渉縞のコントラストが数％以下程度あってもレチクル
２０１の回路パターンを半導体ウェハ２０３へ転写する
際の像質劣化を引き起こすことがある。その際は、例え
ばオプチカル・インテグレータに入射する紫外レーザ光
の入射角をパルス発振とともに振動ミラー等で微小変化
させ、多数の２次光源の間に位相差（光路長差）を与え
てレチクルや半導体ウェハ上の干渉縞をそのピッチ方向
に１／２周期の整数倍に亘って変位させることで半導体
ウェハ上の露光量分布を積算的に均一化する方法が利用
できる。
【０１３１】また、オプチカル・インテグレータの使用
によって半導体ウェハ上に生じる干渉縞の低減方法とし
ては、オプチカル・インテグレータに前に紫外レーザ光
をランダムな方向に透過拡散させる円形拡散板（レモン
スキン等）を設け、それを露光動作中は高速回転させる
方法も利用できる。この場合も、半導体ウェハ上の露光
量分布は複数のパルス光毎にランダムな方向に発生する
多数の干渉縞の重畳積算によって平均化される。
【０１３２】なお、露光装置においては、最終的に半導
体ウェハ上での照明むらが均一化されること、すなわち
半導体ウェハ上の１つのショット領域内のどの点にも目
標露光量が±１％程度の精度で与えられることが重要な
ので、上記均一照明装置７内に上記振動ミラーや円形拡
散板等によるダイナミックな干渉性低減装置が設けられ
る場合は、そのダイナミックな干渉性低減装置での干渉
ノイズの低減性能も考慮して紫外レーザ光のコヒーレン
ト長を決定することになる。
【０１３３】もちろん上記均一照明装置７として、上記
波長変換装置３からの紫外レーザ光を複数の光束に分割
し、分割された各光束の間に互いに異なる光路長差（位
相差）を与えてから１つの光束に合成することで干渉性
を低減するスタティックな干渉性低減装置と、上記ダイ
ナミックな干渉性低減装置とを併用してもよい。
【０１３４】その場合は、露光用照明系の構成が複雑に
なり、実質的な照明光路も長くなるために光量上の損失
が若干大きくはなるが、波長変換装置３からの紫外レー
ザ光のコヒーレント長がかなり大きな範囲（例えば５０
０ｍｍ程度まで）になっても対応可能となるといった大
きな利点もある。このように大きな値のコヒーレント長
まで許容されるということは、上記高周波信号発生器４
で作られる位相変調用の高周波信号の実質的な周波数ス
ペクトラム（複数の周波数の分布幅）が小さくできるこ
とを意味し、高周波信号発生器４の構成が簡単になると
いった利点がある。
【０１３５】ここで、上記半導体露光装置を用いてなさ
れる回路パターン製造方法についてまとめる。
【０１３６】上記回路パターン製造方法は、縦単一モー
ド発振するパルスレーザ光源としてのＱスイッチＮｄ：
ＹＡＧレーザ発振装置２からの基本波レーザ光を波長変
換装置３に入射して該基本波レーザ光の１／ｎの中心波
長を有する紫外レーザ光を生成し、該紫外レーザ光をマ
スクとしてのレチクル２０１に照射することによって該
レチクル２０１の回路パターンの像を投影光学系である
投影レンズ２０２を介して感光基板としての半導体ウェ
ハ２０３上に転写する回路パターン製造方法において、
前記投影レンズ２０２で許容される色収差量に対応した
前記紫外レーザ光の波長幅をΔλとしたとき、波長変換
装置３に入射する基本波レーザ光の実効的なスペクトル
幅を略ｎ・Δλにするように前記基本波レーザ光を電気
−光学的な位相変調装置１によって位相変調する段階を
含み、前記投影レンズ２０２の複数の光学素子が単一の
透過性硝材のみで構成されるときは前記紫外レーザ光の
波長幅Δλに対応したコヒーレント長が約８０ｍｍ以上
になるように前記位相変調装置１を駆動する信号の周波
数スペクトルを設定し、前記投影レンズ２０２の複数の
光学素子が複数種の透過性硝材、あるいは透過性硝材と
反射素子との組合せで構成されるときは、前記紫外レー
ザ光の波長幅Δλに対応したコヒーレント長が約８０ｍ
ｍ以下になるように前記駆動信号の周波数スペクトルを
設定したことを特徴としている。
【０１３７】以上のように、半導体露光装置を構成する
ことで、紫外線レーザ光発生装置の光源を多モード発振
させ該紫外線レーザ光発生装置の構成を大きく変更しな
くても、この上記光源の外部に簡単な構成を付加するこ
とで、この紫外線レーザ光発生装置から出射されるレー
ザ光の可干渉性を小さくし、スペックルノイズを除去す
ることができる。
【０１３８】また、上記紫外線レーザ光発生装置の光源
として近赤外領域のレーザ光を使用し、このレーザ光の
変調を位相変調手段にて行うようにするため、紫外光を
直接位相変調し、スペクトル幅を広げる場合に比べて、
使用できる電気光学結晶の種類が多くなる。
【０１３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体露光装置によれば、紫外線レーザ光発生装置の光源を
多モード発振させ該紫外線レーザ光発生装置の構成を大
きく変更しなくても、この上記光源の外部に簡単な構成
を付加することで、この紫外線レーザ光発生装置から出
射されるレーザ光の可干渉性を小さくし、スペックルノ
イズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例としての半導体露光装置を構成
するレーザ光発生装置の位相変調装置にて、複数の周波
数で位相変調した場合のパワースペクトルを説明するた
めの図である。
【図２】上記具体例の半導体露光装置の具体的な構成の
一例を示すブロック図である。
【図３】上記位相変調装置により実現可能な、ローレン
ツ型の包絡線のスペクトル、およびこの包絡線のスペク
トルが示す鮮明度と光路長差との関係を示すグラフであ
る。
【図４】上記位相変調装置にて位相変調して得られたス
ペクトルの一例を示す図である。
【図５】上記位相変調装置で電気光学結晶としてＫＴＰ
を用いた具体的な構成を示す図である。
【図６】ローレンツ型スペクトルと、このスペクトルが
示す鮮明度と光路差長との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 位相変調装置 ２ Ｎｄ：ＹＡＧＱスイッチレーザ装置 ３ 波長変換装置 ７ 均一照明装置 ８ 投影装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】従来において、半導体装置の微細リソグ
ラフィ加工の際に用いられる露光装置の光源を短波長化
する研究がなされている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】尚、本発明においては、レーザ光の位相変
調により、スペクトル幅を広げ、可干渉性を低くするも
のとする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】上記半導体露光装置の光源の具体的構成
は、図２に示すように、縦単一モード発振するパルスレ
ーザ光源の一例として波長１０６４ｎｍでインジェクシ
ョン等の技術によりＱスイッチ法にて縦シングルモード
で発振するネオジム：イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）を用いたＮｄ：ＹＡＧＱスイ
ッチレーザ装置２と、Ｎｄ：ＹＡＧＱスイッチレーザ装
置２からのレーザ光を複数の周波数で変調を行う位相変
調装置１と、硼酸リチウム（ＬＢＯ：ＬｉＢ3Ｏ5）やβ
−硼酸バリウム（β−ＢＢＯ：β−ＢａＢ2Ｏ4）等から
成るとともに上記位相変調装置１にて位相変調を受けた
波長１０６４ｎｍのレーザ光を例えば５倍の周波数であ
る波長２１３ｎｍの紫外線レーザ光に変換する波長変換
装置３とを有する紫外線レーザ光発生装置と、光路差を
生起する作用を有する均一照明装置７と、上記均一照明
装置７からのレーザ光を使って所定のパターンを基板上
に投影する投影装置８とを備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６４】投影装置８は、レチクル２０１と、投影レ
ンズ２０２と、半導体ウェハ２０３とから成る。レチク
ル２０１は、半導体装置に投影すべきパターンが加工さ
れているいわゆるフォトマスクである。投影レンズ２０
２は、後述するように、レチクル２０１を透過した光を
半導体ウェハ２０３に縮小投影するレンズである。半導
体ウェハ２０３は、レジストが塗布されており、レジス
トの感光作用により、レチクル２０１に加工されている
パターンがフォトレジストに転写される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７４】このような性能を得るために、実用的な露
光フィールドサイズを備えつつ、軸上色収差量、倍率色
収差量をともに十分に小さく抑えた状態で、中心波長２
１３ｎｍで十分な透過率を持つ石英（ＳｉＯ2 ）のみを
レンズ硝材とした投影光学系を設計する場合、投影露光
時にレチクルに照射される紫外レーザ光のコヒーレント
長は約１２６ｍｍ（波長幅としてスペクトルの半値全幅
で表すと約０．３５ｐｍに相当）と計算された。また、
複数の石英レンズと数枚の蛍石（ＣａＦ2 ）レンズとを
組み合わせて、わずかな色収差補正を施した場合、紫外
レーザ光のコヒーレント長は約４５ｍｍ（スペクトルの
半値全幅で約１．０ｐｍに相当）と試算された。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８８】従って、実現可能である最も理想に近いス
ペクトルは、図３のＡに示すように、多くの狭帯域なス
ペクトルが、全体としてスペクトル線幅が例えばΔｆ＝
４ＧＨｚのローレンツ型分布の包絡線をなすような形状
である。図３のＡにおいて、、全体としてΔｆ＝４ＧＨ
ｚのローレンツ型分布のスペクトルを、周波数間隔ｆ s
＝１００ＭＨｚ、幅４０ＭＨｚの狭帯域スペクトルが構
成している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８９】また、図３のＡに示したようなスペクトル
の鮮明度を光路差の関数として計算した結果、図３の
Ｂ、Ｃに示すように、鮮明度ＶはＬc ＝２Ｃ／（πΔ
ｆ）で決定されるコヒーレント長Ｌc ＝７５ｍｍ程度で
十分に小さくなり、７５ｍｍ以上の距離ではほぼ無視で
きる。すなわち、干渉性が失われる。ただし、この干渉
性は、各々のスペクトルの周波数間隔ｆs で決定される
距離Ｌs ＝Ｃ／ｆs の整数倍、例えばｆs ＝１００ＭＨ
ｚにおいてＬs ＝３ｍ，６ｍ，…程度で大きく現れる。
一般に、再び可干渉性が現れる現象は不利益であるとさ
れるが、本具体例に関しては問題とならないことを示
す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９２】次に、位相変調を用いて、図３に示したよ
うな、広い周波数幅、例えばΔｆ＝４ＧＨｚにわたって
緻密に例えば周波数間隔ｆs ＝１００ＭＨｚにて分布す
るスペクトルを発生させる方法について言及する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９７】例えば、上記（９）式で示した位相変調関
数Φ（ｔ）にて位相変調を行うと、約２ｍ本のスペクト
ルが新たに発生し、位相変調を受けたスペクトルは略Δ
ｆ＝２ｍｆm の周波数幅に広がる。そこで、Δｆ＝２ｍ
ｆm ＝４ＧＨｚを実現するには、例えばｆm ＝２００Ｍ
Ｈｚにて位相変調するときｍ＝１０の変調振幅が必要と
なり、かなりの高電圧を位相変調器に印加しなければな
らない。さらに、紫外光を通過させる電気光学結晶は限
られており、例えば燐酸二水素カリウム（ＫＨ 2Ｐ
Ｏ4）、燐酸二水素アンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4 ）、
β−硼酸バリウム（β−ＢＢＯ）等といった、電気光学
効果の小さな結晶しか使用することができない。従っ
て、ｍ＝１０の変調振幅を実現するには一般に５ｋＶ以
上の振幅の電圧を位相変調装置に加える必要があるた
め、この変調振幅の実現は困難である。また、高い周波
数、例えばｆm ＝１ＧＨｚにて位相変調する場合、ｍ＝
２程度で十分だが、この場合は極めて高周波かつ大振幅
の電圧が必要となるため、位相変調の実現は困難であ
る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２６】このため、位相変調時に比較的低い振幅の
正弦波を印加することができ、スペクトル幅を十分に広
げ、可干渉性を十分に低くすることができるとともに、
上記紫外線レーザ光発生装置と均一照明装置との組み合
わせにより、スペックルノイズを除去することができ
る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２７】そのスペックルノイズ（干渉ノイズ）は、
上記均一照明装置７の構成によってもその鮮明度（ビジ
ビリティ）の程度が異なる。例えば、露光用の紫外レー
ザ光に用いられる上記レチクル２０１上での照射領域を
矩形あるいはスリット状にしつつ、その照射領域内での
強度分布の均一性を数％未満にする光学系として、従来
からフライアイレンズ・インテグレータによって多数の
２次光源（点光源）が面状に分布した２次光源面を作っ
ていた。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３１】また、オプチカル・インテグレータの使用
によって半導体ウェハ上に生じる干渉縞の低減方法とし
ては、オプチカル・インテグレータの前に紫外レーザ光
をランダムな方向に透過拡散させる円形拡散板（レモン
スキン等）を設け、それを露光動作中は高速回転させる
方法も利用できる。この場合も、半導体ウェハ上の露光
量分布は複数のパルス光毎にランダムな方向に発生する
多数の干渉縞の重畳積算によって平均化される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/11 Ｈ０１Ｓ 3/11 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２７ (72)発明者 濱谷 正人 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 縦単一モード発振するパルスレーザ光源
    と、 上記レーザ光源にて出射された基本波レーザ光を、複数
    の周波数成分から成る電圧信号で位相変調する位相変調
    手段と、 上記位相変調手段にて位相変調された基本波レーザ光の
    波長を紫外線の波長に変換する波長変換手段とを有する
    紫外線レーザ光発生装置と、 光路差を生起する作用を有する均一照明装置と、 上記均一照明装置からのレーザ光を使って所定のパター
    ンを基板上に投影する投影装置とを備えることを特徴と
    する半導体露光装置。
  2. 【請求項２】 上記レーザ光源は、ネオジム：イットリ
    ウム・アルミニウム・ガーネットから成るとともにＱス
    イッチ法にて発振する光源であり、上記波長変換手段は
    上記レーザ光源より出射されたレーザ光の波長を第５高
    調波に変換することを特徴とする請求項１記載の半導体
    露光装置。
  3. 【請求項３】 上記投影装置は、単一の硝材から成る投
    影レンズを有し、 上記紫外線レーザ光発生装置は、コヒーレント長が８０
    ｍｍ以上１８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項
    １記載の半導体露光装置。
  4. 【請求項４】 上記投影装置は、複数種の硝材から成る
    色消し投影レンズを有し、 上記紫外線レーザ光発生装置は、コヒーレント長が３０
    ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１
    記載の半導体露光装置。
  5. 【請求項５】 縦単一モード発振するパルスレーザ光源
    からの基本波レーザ光を波長変換手段に入射して該基本
    波レーザ光の１／ｎの中心波長を有する紫外レーザ光を
    生成し、該紫外レーザ光をマスクに照射することによっ
    て該マスクの回路パターンの像を投影光学系を介して感
    光基板上に転写する投影露光装置であって、 前記波長変換手段と前記マスクとの間に設けられ、前記
    マスクを照射する前記紫外レーザ光のコーヒーレンシィ
    に依存して前記感光基板上で生じる干渉ノイズのビジビ
    リティを低減する干渉性低減手段と、 前記紫外レーザ光のコヒーレント長を制御するために、
    前記波長変換手段に入射する前記基本波レーザ光を複数
    の周波数成分を含む電気信号に応答して位相変調する位
    相変調手段と、 前記位相変調手段からの紫外レーザ光のコヒーレント長
    が、前記回路パターンの転写時に許容される前記投影光
    学系の最大の色収差を生起せしめる波長幅に対応した最
    小のコヒーレント長Ｌ１と、前記干渉性低減手段によっ
    て干渉ノイズのビジビリティを所定の許容範囲内に低減
    させることが可能な最大のコヒーレント長Ｌ２との間に
    設定されるように、前記電気信号に含まれる複数の周波
    数成分の分布を設定して前記位相変調手段へ供給する駆
    動信号生成回路とを備えたことを特徴とする投影露光装
    置。
  6. 【請求項６】 上記レーザ光源は、ネオジム：イットリ
    ウム・アルミニウム・ガーネットから成るとともにＱス
    イッチ法にて発振する光源であり、上記波長変換手段は
    上記レーザ光源より出射されたレーザ光の波長の１／５
    の波長を有する紫外線レーザ光を生成することを特徴と
    する請求項５記載の投影露光装置。
  7. 【請求項７】 前記投影光学系を構成する複数の光学素
    子が前記紫外レーザ光の波長域で十分な透過率を有する
    単一の硝材で構成されるとき、前記駆動信号生成回路で
    生成される複数の周波数成分の分布は、前記紫外レーザ
    光の最小コヒーレント長Ｌ１を約８０ｍｍとし、最大コ
    ヒーレント長Ｌ２を約１８０ｍｍとして設定されること
    を特徴とする請求項５記載の投影露光装置。
  8. 【請求項８】 前記投影光学系が前記紫外レーザ光の波
    長域で十分な透過率を有する複数種の硝材で構成される
    か、あるいは透過光学素子と反射光学素子との組合せで
    構成されるとき、前記駆動信号発生回路で生成される複
    数の周波数成分の分布は、前記紫外レーザ光の最小コヒ
    ーレント長Ｌ１を約３０ｍｍとし、最大コヒーレント長
    Ｌ２を約８０ｍｍとして設定されることを特徴とする請
    求項５記載の投影露光装置。
  9. 【請求項９】 縦単一モード発振するパルスレーザ光源
    からの基本波レーザ光を波長変換手段に入射して該基本
    波レーザ光の１／ｎの中心波長を有する紫外レーザ光を
    生成し、該紫外レーザ光をマスクに照射することによっ
    て該マスクの回路パターンの像を投影光学系を介して感
    光基板上に転写する回路パターン製造方法において、 前記投影光学系で許容される色収差量に対応した前記紫
    外レーザ光の波長幅をΔλとしたとき、前記波長変換手
    段に入射する基本波レーザ光の実効的なスペクトル幅を
    略ｎ・Δλにするように前記基本波レーザ光を電気−光
    学的な位相変調手段によって位相変調する段階を含み、 前記投影光学系の複数の光学素子が単一の透過性硝材の
    みで構成されるときは前記紫外レーザ光の波長幅Δλに
    対応したコヒーレント長が約８０ｍｍ以上になるように
    前記位相変調手段を駆動する信号の周波数スペクトルを
    設定し、前記投影光学系の複数の光学素子が複数種の透
    過性硝材、あるいは透過性硝材と反射素子との組合せで
    構成されるときは、前記紫外レーザ光の波長幅Δλに対
    応したコヒーレント長が約８０ｍｍ以下になるように前
    記駆動信号の周波数スペクトルを設定したことを特徴と
    する回路パターン製造方法。
  10. 【請求項１０】 上記レーザ光源は、ネオジム：イット
    リウム・アルミニウム・ガーネットから成るとともにＱ
    スイッチ法にて発振する光源であり、上記波長変換手段
    は上記レーザ光源より出射されたレーザ光の波長の１／
    ５の波長を有する紫外線レーザ光を生成することを特徴
    とする請求項９記載の回路パターン製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記波長変換手段から射出された紫外
    レーザ光を入射し、該紫外レーザ光のコヒーレンシィに
    依存して前記感光基板上で生じ得る干渉ノイズのビジビ
    リティを低減させる干渉性低減手段を併用する段階を含
    み、前記投影光学系が単一の透過性硝材のみで構成され
    るときに許容される前記紫外レーザ光のコヒーレント長
    の上限値を前記干渉性低減手段の性能に応じて決定した
    ことを特徴とする請求項９記載の回路パターン製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記投影光学系が複数種の透過性硝
    材、あるいは透過性硝材と反射素子との組合せで構成さ
    れるときに、前記紫外レーザ光のコヒーレント長の下限
    値は、前記感光基板を投影露光する上で許容される最大
    の色収差に対応した最大の波長幅に応じて決定されるこ
    とを特徴とする請求項９記載の回路パターン製造方法。
JP32055795A 1995-12-08 1995-12-08 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法 Expired - Fee Related JP3594384B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32055795A JP3594384B2 (ja) 1995-12-08 1995-12-08 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法
US08/761,496 US5760408A (en) 1995-12-08 1996-12-06 Semiconductor exposure device
DE69622513T DE69622513T2 (de) 1995-12-08 1996-12-06 Halbleiterbelichtungs-Vorrichtung und -Verfahren
EP96119640A EP0778498B1 (en) 1995-12-08 1996-12-06 Semiconductor exposure device and method
KR1019960062802A KR100484457B1 (ko) 1995-12-08 1996-12-07 반도체노광장치및노광방법,회로패턴제조방법,마이크로장치제조방법및노광장치제조방법
US09/013,944 US6128030A (en) 1995-12-08 1998-01-27 Semiconductor exposure device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32055795A JP3594384B2 (ja) 1995-12-08 1995-12-08 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09162104A true JPH09162104A (ja) 1997-06-20
JP3594384B2 JP3594384B2 (ja) 2004-11-24

Family

ID=18122765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32055795A Expired - Fee Related JP3594384B2 (ja) 1995-12-08 1995-12-08 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US5760408A (ja)
EP (1) EP0778498B1 (ja)
JP (1) JP3594384B2 (ja)
KR (1) KR100484457B1 (ja)
DE (1) DE69622513T2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999046835A1 (fr) * 1998-03-11 1999-09-16 Nikon Corporation Dispositif a laser ultraviolet et appareil d'exposition comportant un tel dispositif a laser ultraviolet
KR100478625B1 (ko) * 2001-10-19 2005-03-28 가부시끼가이샤 에키쇼 센탄 기쥬츠 가이하쯔 센터 광학 기록장치 및 그 방법
JP2006013449A (ja) * 2004-05-26 2006-01-12 Ricoh Co Ltd 干渉露光装置
JP2007133445A (ja) * 2007-02-23 2007-05-31 Sony Corp 波長変換装置
KR100873538B1 (ko) * 2006-06-09 2008-12-11 캐논 가부시끼가이샤 노광장치 및 디바이스의 제조 방법
JP2010054547A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Lasertec Corp 紫外レーザ装置
JP2012518286A (ja) * 2009-02-17 2012-08-09 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 投影露光方法、投影露光装置、レーザ放射線源、及びレーザ放射線源用の帯域幅狭化モジュール
JP2013066922A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Toshiba Corp 部材分離装置及び部材分離方法
KR20150058098A (ko) * 2012-09-19 2015-05-28 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 파장 변환형 공간광 변조 장치
JP2021114622A (ja) * 2017-01-16 2021-08-05 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー エキシマ光源におけるスペックルの低減

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3594384B2 (ja) * 1995-12-08 2004-11-24 ソニー株式会社 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法
KR100483981B1 (ko) 1996-02-22 2005-11-11 가부시키가이샤 니콘 펄스폭신장광학계및이러한광학계를갖춘노광장치
US6947123B1 (en) * 1999-09-10 2005-09-20 Nikon Corporation Exposure device with laser device
US6901090B1 (en) * 1999-09-10 2005-05-31 Nikon Corporation Exposure apparatus with laser device
US6369888B1 (en) * 1999-11-17 2002-04-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for article inspection including speckle reduction
JP2001332595A (ja) * 2000-05-25 2001-11-30 Sony Corp 焦点合わせ制御機構及びこれを用いた検査装置
US6560248B1 (en) 2000-06-08 2003-05-06 Mania Barco Nv System, method and article of manufacture for improved laser direct imaging a printed circuit board utilizing a mode locked laser and scophony operation
US6697576B1 (en) * 2000-07-20 2004-02-24 Northrop Grumman Corporation Wideband, high-fidelity analog optical link design
JP2003101360A (ja) * 2001-09-19 2003-04-04 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波素子の電極パターン形成方法
US7378636B2 (en) * 2002-02-13 2008-05-27 Riken Method of evaluating non-linear optical crystal and device therefor and wavelength conversion method and device therefor
US6951120B2 (en) * 2002-03-19 2005-10-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Machining of lithium niobate by laser ablation
US6797971B2 (en) * 2002-07-18 2004-09-28 Fusion Uv Systems, Inc. Apparatus and method providing substantially two-dimensionally uniform irradiation
US6649921B1 (en) 2002-08-19 2003-11-18 Fusion Uv Systems, Inc. Apparatus and method providing substantially two-dimensionally uniform irradiation
US6717161B1 (en) 2003-04-30 2004-04-06 Fusion Uv Systems, Inc. Apparatus and method providing substantially uniform irradiation of surfaces of elongated objects with a high level of irradiance
US7280568B2 (en) * 2003-08-29 2007-10-09 New Focus, Inc. Laser coherence control using homogeneous linewidth broadening
US7240733B2 (en) * 2004-03-30 2007-07-10 Kirby Hayes Incorporated Pressure-actuated perforation with automatic fluid circulation for immediate production and removal of debris
US7432517B2 (en) * 2004-11-19 2008-10-07 Asml Netherlands B.V. Pulse modifier, lithographic apparatus, and device manufacturing method
WO2011148895A1 (ja) 2010-05-24 2011-12-01 ギガフォトン株式会社 固体レーザ装置およびレーザシステム
JP5505121B2 (ja) * 2010-06-22 2014-05-28 株式会社リコー 集光光学ユニット、光走査装置、投影型画像表示装置及び電子機器
US9164397B2 (en) * 2010-08-03 2015-10-20 Kla-Tencor Corporation Optics symmetrization for metrology
JP5740190B2 (ja) 2011-03-28 2015-06-24 ギガフォトン株式会社 レーザシステムおよびレーザ生成方法
KR101775598B1 (ko) * 2011-07-21 2017-09-07 삼성디스플레이 주식회사 노광기 제어 방법
GB2500364B (en) * 2012-01-30 2019-06-12 Dualitas Ltd Image display systems.
CN103545705B (zh) * 2013-11-05 2016-01-20 深圳市华星光电技术有限公司 调节激光频率的方法及激光频率调节系统
JP2016055319A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 浜松ホトニクス株式会社 光照射装置および光照射方法
CN106410602B (zh) * 2015-07-28 2019-07-05 海信集团有限公司 一种半导体激光器驱动方法及驱动电路
CA2999353A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 Mtt Innovation Incorporated Projection systems and methods
US10660523B2 (en) * 2017-07-07 2020-05-26 Hideo Ando Light-source unit, measurement apparatus, near-infrared microscopic apparatus, optical detection method, imaging method, calculation method, functional bio-related substance, state management method, and manufacturing method
CN114252020B (zh) * 2021-12-22 2022-10-25 西安交通大学 一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206515A (en) * 1991-08-29 1993-04-27 Elliott David J Deep ultraviolet photolithography and microfabrication
US5473409A (en) * 1993-09-21 1995-12-05 Sony Corporation Semiconductor light exposure device
US5434662A (en) * 1993-12-23 1995-07-18 Hughes Aircraft Company Speckle resistant method and apparatus with chirped laser beam
US5559338A (en) * 1994-10-04 1996-09-24 Excimer Laser Systems, Inc. Deep ultraviolet optical imaging system for microlithography and/or microfabrication
US5488229A (en) * 1994-10-04 1996-01-30 Excimer Laser Systems, Inc. Deep ultraviolet microlithography system
JPH08116122A (ja) * 1994-10-18 1996-05-07 Sony Corp 連続発振紫外線レーザー光発生装置
JP3594384B2 (ja) * 1995-12-08 2004-11-24 ソニー株式会社 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999046835A1 (fr) * 1998-03-11 1999-09-16 Nikon Corporation Dispositif a laser ultraviolet et appareil d'exposition comportant un tel dispositif a laser ultraviolet
US6590698B1 (en) 1998-03-11 2003-07-08 Nikon Corporation Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus using same
US7023610B2 (en) 1998-03-11 2006-04-04 Nikon Corporation Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus using same
US7126745B2 (en) 1998-03-11 2006-10-24 Nikon Corporation Method of irradiating ultraviolet light onto an object
US7277220B2 (en) 1998-03-11 2007-10-02 Nikon Corporation Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus using same
KR100841147B1 (ko) * 1998-03-11 2008-06-24 가부시키가이샤 니콘 레이저 장치, 자외광 조사 장치 및 방법, 물체의 패턴 검출장치 및 방법
KR100478625B1 (ko) * 2001-10-19 2005-03-28 가부시끼가이샤 에키쇼 센탄 기쥬츠 가이하쯔 센터 광학 기록장치 및 그 방법
US6900827B2 (en) 2001-10-19 2005-05-31 Kabushiki Kaisha Ekisho Sentan Gijutsu Kaihatsu Center Optical recorder and method thereof
JP2006013449A (ja) * 2004-05-26 2006-01-12 Ricoh Co Ltd 干渉露光装置
JP4658670B2 (ja) * 2004-05-26 2011-03-23 株式会社リコー 干渉露光装置および画像形成装置
KR100873538B1 (ko) * 2006-06-09 2008-12-11 캐논 가부시끼가이샤 노광장치 및 디바이스의 제조 방법
JP2007133445A (ja) * 2007-02-23 2007-05-31 Sony Corp 波長変換装置
JP2010054547A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Lasertec Corp 紫外レーザ装置
JP2012518286A (ja) * 2009-02-17 2012-08-09 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 投影露光方法、投影露光装置、レーザ放射線源、及びレーザ放射線源用の帯域幅狭化モジュール
KR101295418B1 (ko) * 2009-02-17 2013-08-09 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 투영 노광 방법, 투영 노광 장치, 레이저 방사원 및 레이저 방사원용 대역폭 협소화 모듈
US8896816B2 (en) 2009-02-17 2014-11-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection exposure method, projection exposure apparatus, laser radiation source and bandwidth narrowing module for a laser radiation source
JP2013066922A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Toshiba Corp 部材分離装置及び部材分離方法
KR20150058098A (ko) * 2012-09-19 2015-05-28 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 파장 변환형 공간광 변조 장치
US10429720B2 (en) 2012-09-19 2019-10-01 Hamamatsu Photonics K.K. Wavelength conversion-type spatial light modulation device
JP2021114622A (ja) * 2017-01-16 2021-08-05 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー エキシマ光源におけるスペックルの低減

Also Published As

Publication number Publication date
KR970049072A (ko) 1997-07-29
US5760408A (en) 1998-06-02
US6128030A (en) 2000-10-03
DE69622513T2 (de) 2003-02-20
EP0778498A3 (en) 1998-05-06
DE69622513D1 (de) 2002-08-29
JP3594384B2 (ja) 2004-11-24
KR100484457B1 (ko) 2005-11-11
EP0778498A2 (en) 1997-06-11
EP0778498B1 (en) 2002-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3594384B2 (ja) 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法
US6832024B2 (en) Method and apparatus for fiber bragg grating production
US20020114553A1 (en) Method and apparatus for fiber bragg grating production
US6018413A (en) Light source unit, optical measurement apparatus and exposure apparatus using the same unit
EP1724633B1 (en) Laser light source device, exposure apparatus using this laser light source device, and mask examining device
US7212275B2 (en) Exposure apparatus with laser device
US5473409A (en) Semiconductor light exposure device
JPH06302491A (ja) 露光量制御装置
WO2009154085A1 (ja) 種光発生装置、光源装置及びその調整方法、光照射装置、露光装置、並びにデバイス製造方法
JP2008122785A (ja) レーザ装置、エキシマレーザ装置、光照射装置及び露光装置、並びに光発生方法、光照射方法、露光方法及びデバイス製造方法
US5198837A (en) Laser beam harmonics generator and light exposing device
JPS62280818A (ja) 照明光学系
JPH10270781A (ja) レーザ光発生方法及びその装置
WO2023112308A1 (ja) レーザシステム、パルスレーザ光の生成方法、及び電子デバイスの製造方法
US5706076A (en) Semiconductor light exposure apparatus
JPWO2019186767A1 (ja) 波長変換システム及び加工方法
JP3452057B2 (ja) レーザ光の高調波発生装置、及びそれを用いた露光装置、並びにレーザ光の高調波発生方法、及びそれを用いた露光方法、それを用いたデバイス製造方法
JP2759893B2 (ja) 倍波発生装置
Allen Laser scanning for semiconductor mask pattern generation
JP2008124321A (ja) レーザ装置、光照射装置及び露光装置、並びに光生成方法、光照射方法、露光方法及びデバイス製造方法
JPH07142805A (ja) 半導体露光装置及び露光方法
JP3312447B2 (ja) 半導体露光装置
JP7192156B2 (ja) 光源装置及び検査装置
WO2024057458A1 (ja) レーザ装置及び電子デバイスの製造方法
JP2001133640A (ja) ファイバグレーティングの製造装置及びファイバグレーティングの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040517

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040824

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100910

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100910

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110910

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110910

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees