JPH09243964A - 露光照明装置 - Google Patents
露光照明装置Info
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- JPH09243964A JPH09243964A JP8057401A JP5740196A JPH09243964A JP H09243964 A JPH09243964 A JP H09243964A JP 8057401 A JP8057401 A JP 8057401A JP 5740196 A JP5740196 A JP 5740196A JP H09243964 A JPH09243964 A JP H09243964A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】露光照明装置に関し、露光照明用パルスレーザ
光のパルス数およびパルス幅を最適化することにより、
露光時間の短縮化と低消費電力化を実現する。 【解決手段】光源に個体レーザが発振出射するｎ次高調
波（ｎ≧４、５、・・・）を用い、パルス数Ｎとパルス
幅τとを、 （τn-1／ｋn）（ＥEXP−ＥM）＜Ｎ＜（τn-1／ｋn）
（ＥEXP＋ＥM） ［ｋn：ｎ次高調波を表す定数、ＥEXP：最適露光エネル
ギー、ＥM：露光エネルギーマージン］ （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ＜（３／
ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ［ν：回転拡散板の回転速度、ρ0：回転拡散板の移動
量、ａ：スペックルマージンの上限を規定する定数、
ｂ：同じく下限を規定する定数］を満たす値にする。
光のパルス数およびパルス幅を最適化することにより、
露光時間の短縮化と低消費電力化を実現する。 【解決手段】光源に個体レーザが発振出射するｎ次高調
波（ｎ≧４、５、・・・）を用い、パルス数Ｎとパルス
幅τとを、 （τn-1／ｋn）（ＥEXP−ＥM）＜Ｎ＜（τn-1／ｋn）
（ＥEXP＋ＥM） ［ｋn：ｎ次高調波を表す定数、ＥEXP：最適露光エネル
ギー、ＥM：露光エネルギーマージン］ （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ＜（３／
ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ［ν：回転拡散板の回転速度、ρ0：回転拡散板の移動
量、ａ：スペックルマージンの上限を規定する定数、
ｂ：同じく下限を規定する定数］を満たす値にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、露光照明装置に関
する。詳しくは、露光照明用パルスレーザ光のパルス数
およびパルス幅を最適化することにより、露光作業時間
の短縮化、低消費電力化並びに低スペックルノイズ化を
実現した露光照明装置に係るものである。
する。詳しくは、露光照明用パルスレーザ光のパルス数
およびパルス幅を最適化することにより、露光作業時間
の短縮化、低消費電力化並びに低スペックルノイズ化を
実現した露光照明装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置や液晶表示装置などの
電子デバイスの高密度化・高集積化に伴って、ますます
微細なパターンを基板上に形成することが求められてい
る。基板上に微細なパターンを形成するための鍵を握っ
ているのが露光装置である。
電子デバイスの高密度化・高集積化に伴って、ますます
微細なパターンを基板上に形成することが求められてい
る。基板上に微細なパターンを形成するための鍵を握っ
ているのが露光装置である。
【０００３】従来、半導体装置や液晶表示装置などの電
子デバイス製造用露光装置の光源には、水銀ランプのｉ
線（波長３６５ｎｍ）が用いられていた。
子デバイス製造用露光装置の光源には、水銀ランプのｉ
線（波長３６５ｎｍ）が用いられていた。
【０００４】露光装置の解像度は、露光照明光の波長に
比例し、レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）に反比例する。し
たがって、解像度を高めるには、露光照明光を短波長
化する、Ｎ．Ａ．の大きなレンズを使用する、という
２つの方法が考えられる。
比例し、レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）に反比例する。し
たがって、解像度を高めるには、露光照明光を短波長
化する、Ｎ．Ａ．の大きなレンズを使用する、という
２つの方法が考えられる。
【０００５】しかし、Ｎ．Ａ．を大きくすると焦点深度
が浅くなり位置合わせが困難になるから、前記の方法
による解像度の向上には限界がある。その結果、解像度
を高める方法としては、前記に示したように、露光照
明光を短波長化する方法が残る。
が浅くなり位置合わせが困難になるから、前記の方法
による解像度の向上には限界がある。その結果、解像度
を高める方法としては、前記に示したように、露光照
明光を短波長化する方法が残る。
【０００６】露光照明光の短波長化に対応した露光装置
として、現在、エキシマレーザを用いた露光装置の開発
が活発化しており、次世代ＤＲＡＭの試作ラインへの導
入が始まっている。
として、現在、エキシマレーザを用いた露光装置の開発
が活発化しており、次世代ＤＲＡＭの試作ラインへの導
入が始まっている。
【０００７】エキシマレーザ露光装置を図５を参照して
説明する。光源５１にはＫｒＦエキシマレーザ（波長２
４８ｎｍ）を用いる。光源５１から出射された光ビーム
はコリメータレンズ５２によって平行光化され、ミラー
５３ａ，５３ｂによりフライアイレンズ５４に導かれ
る。
説明する。光源５１にはＫｒＦエキシマレーザ（波長２
４８ｎｍ）を用いる。光源５１から出射された光ビーム
はコリメータレンズ５２によって平行光化され、ミラー
５３ａ，５３ｂによりフライアイレンズ５４に導かれ
る。
【０００８】フライアイレンズ５４からの出射光をコン
デンサレンズ５５によってマスク５６上に集光させる
と、マスク５６はほぼ均一化された光強度分布を持った
光で照明される。このマスク５６上に形成された回路な
どのパターンを投影レンズ５７によりウェハ５８上に縮
小投影露光して転写する。ウェハ５８はＸ−Ｙステージ
５９上に載置されており、一回の露光が終わるごとにＸ
−Ｙステージ５９は所定距離だけ平行移動する。Ｘ−Ｙ
ステージ５９の移動に伴ってウェハ５８も移動するか
ら、ステップ・アンド・リピート（逐次移動式）の繰り
返し露光が行われる。
デンサレンズ５５によってマスク５６上に集光させる
と、マスク５６はほぼ均一化された光強度分布を持った
光で照明される。このマスク５６上に形成された回路な
どのパターンを投影レンズ５７によりウェハ５８上に縮
小投影露光して転写する。ウェハ５８はＸ−Ｙステージ
５９上に載置されており、一回の露光が終わるごとにＸ
−Ｙステージ５９は所定距離だけ平行移動する。Ｘ−Ｙ
ステージ５９の移動に伴ってウェハ５８も移動するか
ら、ステップ・アンド・リピート（逐次移動式）の繰り
返し露光が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図５に示したエキシマ
レーザ露光装置では、光源５１のＫｒＦエキシマレーザ
装置は巨大で装置自体が高価格の上、保守や維持のため
の費用がかさむ。さらに、レーザ媒質として毒性を持っ
たガスを使用し、発生する熱を放散させるために水冷装
置を必要とする。このため毒性を持ったガスや冷却水な
どを処理するための処理設備を必要とする。したがっ
て、エキシマレーザ露光装置には、装置が大型なので設
置場所に広い面積を必要とし、さらに装置自体が高価で
あり、保守や維持に手間と費用がかかるという問題があ
った。
レーザ露光装置では、光源５１のＫｒＦエキシマレーザ
装置は巨大で装置自体が高価格の上、保守や維持のため
の費用がかさむ。さらに、レーザ媒質として毒性を持っ
たガスを使用し、発生する熱を放散させるために水冷装
置を必要とする。このため毒性を持ったガスや冷却水な
どを処理するための処理設備を必要とする。したがっ
て、エキシマレーザ露光装置には、装置が大型なので設
置場所に広い面積を必要とし、さらに装置自体が高価で
あり、保守や維持に手間と費用がかかるという問題があ
った。
【００１０】また、エキシマレーザ光は本来スペクトル
幅が広いが、スペクトル幅が広いと色収差が強くあらわ
れる。これを避けるために、エキシマレーザでは光のス
ペクトル幅を狭帯域化しているので、スペックルが生じ
やすくなっている。したがって、エキシマレーザの出射
光の空間的強度分布（光軸に対する垂直面内での強度分
布）が均一にはならず、このため何らかの対策を施さな
いとウェハ５８上で露光むらが生じてしまうという問題
があった。
幅が広いが、スペクトル幅が広いと色収差が強くあらわ
れる。これを避けるために、エキシマレーザでは光のス
ペクトル幅を狭帯域化しているので、スペックルが生じ
やすくなっている。したがって、エキシマレーザの出射
光の空間的強度分布（光軸に対する垂直面内での強度分
布）が均一にはならず、このため何らかの対策を施さな
いとウェハ５８上で露光むらが生じてしまうという問題
があった。
【００１１】このようなエキシマレーザを光源とする露
光照明装置の問題点を解決するものとして、ガスや冷却
水などの処理設備が不要で、小型かつ安価、さらに保守
・維持に手間や費用のかからない固体レーザが注目され
るようになった。しかし、実用化されている固体レーザ
が発振出射するレーザ光の波長は、例えば半導体装置の
露光には長過ぎてそのままでは使えない。そこで固体レ
ーザが発振出射するレーザ光を波長変換したｎ次高調波
パルスレーザ光（短波長レーザ光）を光源として用いる
露光照明装置が提案されている。
光照明装置の問題点を解決するものとして、ガスや冷却
水などの処理設備が不要で、小型かつ安価、さらに保守
・維持に手間や費用のかからない固体レーザが注目され
るようになった。しかし、実用化されている固体レーザ
が発振出射するレーザ光の波長は、例えば半導体装置の
露光には長過ぎてそのままでは使えない。そこで固体レ
ーザが発振出射するレーザ光を波長変換したｎ次高調波
パルスレーザ光（短波長レーザ光）を光源として用いる
露光照明装置が提案されている。
【００１２】しかしながら、この露光照明装置にあって
は、スペックルを平均化するためにパルス数を多くする
必要があるため、露光過剰になり、マスクパターンを基
板に正確に転写することができない。その結果、製品不
良が生じ、歩留りが低下するという問題があった。
は、スペックルを平均化するためにパルス数を多くする
必要があるため、露光過剰になり、マスクパターンを基
板に正確に転写することができない。その結果、製品不
良が生じ、歩留りが低下するという問題があった。
【００１３】パルス当りのエネルギーを減じてパルス数
を多くすることも考えられるが、露光作業に時間がかか
り過ぎ、現実的ではない。
を多くすることも考えられるが、露光作業に時間がかか
り過ぎ、現実的ではない。
【００１４】この相互に矛盾する問題点を解決するため
に従来では固体レーザの出力（基本波のパワー）を落と
し、かつパルス数を増やしながら実用に支障のない程度
までスペックルを均一化できる最適条件を暗中模索して
いるのが実状である。したがって、最適条件を最初に捜
し出すのに手間がかかり、露光作業時間が長くなるから
生産性は上がらない。
に従来では固体レーザの出力（基本波のパワー）を落と
し、かつパルス数を増やしながら実用に支障のない程度
までスペックルを均一化できる最適条件を暗中模索して
いるのが実状である。したがって、最適条件を最初に捜
し出すのに手間がかかり、露光作業時間が長くなるから
生産性は上がらない。
【００１５】このように、エキシマレーザが抱えている
問題点を解決するために提案されたこの固体レーザ使用
の露光照明装置にも、上記のような問題点があるのが現
状である。
問題点を解決するために提案されたこの固体レーザ使用
の露光照明装置にも、上記のような問題点があるのが現
状である。
【００１６】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たもので、固体レーザが発振出射するパルスレーザ光を
波長変換したｎ次高調波パルスレーザ光を使用すると共
に、そのパルス数およびパルス幅を最適化することによ
り、露光時間の短縮化と低消費電力化を実現した露光照
明装置を提供するものである。
たもので、固体レーザが発振出射するパルスレーザ光を
波長変換したｎ次高調波パルスレーザ光を使用すると共
に、そのパルス数およびパルス幅を最適化することによ
り、露光時間の短縮化と低消費電力化を実現した露光照
明装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】実際の露光に使うのはｎ
次高調波パルスであって、このｎ次高調波のピークパワ
ーは固体レーザのパルス光のピークパワーのｎ乗に比例
する。固体レーザのパルス光の１パルス当りのエネルギ
ーは一定のため、ピークパワーを上げるにはパルス幅を
小さくすればよい。
次高調波パルスであって、このｎ次高調波のピークパワ
ーは固体レーザのパルス光のピークパワーのｎ乗に比例
する。固体レーザのパルス光の１パルス当りのエネルギ
ーは一定のため、ピークパワーを上げるにはパルス幅を
小さくすればよい。
【００１８】このようにするとｎ次高調波パルス光のピ
ークパワーがｎ乗倍のペースで上昇するが、その割には
パルス幅の減少分が少ない。すなわち同じ消費電力でｎ
次高調波１パルス当りのエネルギーはパルス幅を狭くす
る前よりも増大する。
ークパワーがｎ乗倍のペースで上昇するが、その割には
パルス幅の減少分が少ない。すなわち同じ消費電力でｎ
次高調波１パルス当りのエネルギーはパルス幅を狭くす
る前よりも増大する。
【００１９】そこで、できるだけパルス幅を狭くしてｎ
次高調波パルスのエネルギーをかせげば消費電力を節約
でき、露光時間を短くできるが、この場合でも、露光時
間を短くし過ぎればスペックルには悪い方向に働いてし
まう。
次高調波パルスのエネルギーをかせげば消費電力を節約
でき、露光時間を短くできるが、この場合でも、露光時
間を短くし過ぎればスペックルには悪い方向に働いてし
まう。
【００２０】そこで、本発明に係る露光照明装置は、半
導体装置や液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程
においてマスク上に形成された回路などのパターンを基
板上に露光する際に使用される露光装置などの照明用光
源装置として用いられる露光照明装置であって、固体レ
ーザが発振出射するパルスレーザ光を波長変換したｎ
（ｎは２以上の自然数）次高調波パルスレーザ光を出射
する光源と、該光源が出射するｎ次高調波パルスレーザ
光のスペックルを平均化する回転拡散板とを備え、ｎ次
高調波パルスレーザ光のパルス数Ｎとパルス幅τとが次
の式（１）および式（２）、すなわち、 （τn-1／ｋn）（ＥEXP−ＥM）＜Ｎ＜（τn-1／ｋn）（ＥEXP＋ＥM） ・・・（１） ここで、ｋn：ｎ次高調波を表す定数 ＥEXP：最適露光エネルギー ＥM：露光エネルギーマージン （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ ＜（３／ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ・・・（２） ここで、ν：拡散板の照射部の速度（回転中心までの距
離×角速度） ρ0：スペックルパターンの相関が１／ｅ（ｅは指数）
になる回転拡散板の移動量 ａ：スペックルマージンの上限を規定する定数 ｂ：スペックルマージンの下限を規定する定数 を満たすように構成する。
導体装置や液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程
においてマスク上に形成された回路などのパターンを基
板上に露光する際に使用される露光装置などの照明用光
源装置として用いられる露光照明装置であって、固体レ
ーザが発振出射するパルスレーザ光を波長変換したｎ
（ｎは２以上の自然数）次高調波パルスレーザ光を出射
する光源と、該光源が出射するｎ次高調波パルスレーザ
光のスペックルを平均化する回転拡散板とを備え、ｎ次
高調波パルスレーザ光のパルス数Ｎとパルス幅τとが次
の式（１）および式（２）、すなわち、 （τn-1／ｋn）（ＥEXP−ＥM）＜Ｎ＜（τn-1／ｋn）（ＥEXP＋ＥM） ・・・（１） ここで、ｋn：ｎ次高調波を表す定数 ＥEXP：最適露光エネルギー ＥM：露光エネルギーマージン （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ ＜（３／ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ・・・（２） ここで、ν：拡散板の照射部の速度（回転中心までの距
離×角速度） ρ0：スペックルパターンの相関が１／ｅ（ｅは指数）
になる回転拡散板の移動量 ａ：スペックルマージンの上限を規定する定数 ｂ：スペックルマージンの下限を規定する定数 を満たすように構成する。
【００２１】本発明に係る露光照明装置は、半導体装置
や液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程において
マスク上に形成された回路などのパターンを基板上に露
光する際に使用される露光装置などの照明用光源として
用いられるものである。光源には固体レーザが発振出射
するパルスレーザ光を波長変換したｎ次高調波パルスレ
ーザ光を用い、この光源が出射するｎ次高調波パルスレ
ーザ光を回転拡散板に照射してスペックルを平均化す
る。
や液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程において
マスク上に形成された回路などのパターンを基板上に露
光する際に使用される露光装置などの照明用光源として
用いられるものである。光源には固体レーザが発振出射
するパルスレーザ光を波長変換したｎ次高調波パルスレ
ーザ光を用い、この光源が出射するｎ次高調波パルスレ
ーザ光を回転拡散板に照射してスペックルを平均化す
る。
【００２２】ｎ次高調波パルスレーザ光のパルス数Ｎお
よびパルス幅τは、式（１）および式（２）を満足する
ように選定する。式（１）および式（２）を満足するパ
ルス数Ｎとパルス幅τとによって、縦軸にパルス数Ｎを
取り横軸にパルス幅τを取った２次元座標空間（Ｎ−τ
空間）中に最適化領域を形成する。
よびパルス幅τは、式（１）および式（２）を満足する
ように選定する。式（１）および式（２）を満足するパ
ルス数Ｎとパルス幅τとによって、縦軸にパルス数Ｎを
取り横軸にパルス幅τを取った２次元座標空間（Ｎ−τ
空間）中に最適化領域を形成する。
【００２３】この最適化領域は露光光量に対する露光エ
ネルギーマージンＥM、スペックルマージンの上限を規
定する定数ａ、およびスペックルマージンの下限を規定
する定数ｂの値で定まる。実稼働装置では最適露光光量
が得られるように装置を維持することはできないから、
最適露光エネルギーＥEXPに露光エネルギーマージンＥM
を見込んで設計する。
ネルギーマージンＥM、スペックルマージンの上限を規
定する定数ａ、およびスペックルマージンの下限を規定
する定数ｂの値で定まる。実稼働装置では最適露光光量
が得られるように装置を維持することはできないから、
最適露光エネルギーＥEXPに露光エネルギーマージンＥM
を見込んで設計する。
【００２４】またスペックルの均一化にも、パルス数Ｎ
の増大および回転拡散板の回転速度の点から限界がある
から、スペックルマージンを見込んで設計する。スペッ
クルマージンの上限を規定する定数がａであり、スペッ
クルマージンの下限を規定する定数がｂである。
の増大および回転拡散板の回転速度の点から限界がある
から、スペックルマージンを見込んで設計する。スペッ
クルマージンの上限を規定する定数がａであり、スペッ
クルマージンの下限を規定する定数がｂである。
【００２５】上記Ｎ−τ空間に形成された最適化領域内
に属する点（τ，Ｎ）が、露光に最適なパルス幅τおよ
びパルス数Ｎを与える。したがってパルス幅τおよびパ
ルス数Ｎを最適化領域内に属する値に設定して露光する
ことにより、露光時間が短縮すると共に、スペックルが
均一化された露光が実現する。
に属する点（τ，Ｎ）が、露光に最適なパルス幅τおよ
びパルス数Ｎを与える。したがってパルス幅τおよびパ
ルス数Ｎを最適化領域内に属する値に設定して露光する
ことにより、露光時間が短縮すると共に、スペックルが
均一化された露光が実現する。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明に係る露光照明装置は、固
体レーザが発振出射するパルスレーザ光の基本波ω1を
波長変換したｎ次高調波パルスレーザ光ωnを露光照明
光として用い、そのパルス数Ｎとパルス幅τとを露光目
的に適合した最適値に設定することにより最適な露光を
実現する。以下では最適露光を実現するためのパルス数
Ｎとパルス幅τとの関係を、露光エネルギーおよびスペ
ックル平均化の双方から求める。
体レーザが発振出射するパルスレーザ光の基本波ω1を
波長変換したｎ次高調波パルスレーザ光ωnを露光照明
光として用い、そのパルス数Ｎとパルス幅τとを露光目
的に適合した最適値に設定することにより最適な露光を
実現する。以下では最適露光を実現するためのパルス数
Ｎとパルス幅τとの関係を、露光エネルギーおよびスペ
ックル平均化の双方から求める。
【００２７】まず、 Ｅexp；最適露光量 ＥM ；露光エネルギーマージン Ｎ ；パルス数 ｅn ；ｎ倍波１パルス分のエネルギー であって、最適露光量Ｅexpをｎ次高調波の出射端で計
ったときでＮ個のｎ次高調波パルスによる理想的な総露
光エネルギーとするときには、Ｎ，ｅnとＥexpの関係
は、（３）式のようになる。 Ｅexp−ＥM＜Ｎｅn＜Ｅexp＋ＥM ・・・（３）
ったときでＮ個のｎ次高調波パルスによる理想的な総露
光エネルギーとするときには、Ｎ，ｅnとＥexpの関係
は、（３）式のようになる。 Ｅexp−ＥM＜Ｎｅn＜Ｅexp＋ＥM ・・・（３）
【００２８】ここで、基本波とｎ次高調波の各ピークパ
ワーＰ1，Ｐnの関係は次のようになる。 Ｐ1×τ＝一定 ・・・（４） としたとき、 Ｐ1＝ｋ1／τ ・・・（５） Ｐn＝ｋ×Ｐ1 n ・・・（６） となるから、 Ｐn＝ｋ×（ｋ１／τ）n ＝ｋn／τn ・・・（７） ここに、Ｐn ；ｎ倍数（略三角波）のピークパワー Ｐ1 ；基本波（略三角波）のピークパワー ｋ，ｋ1，ｋn；定数 τ ；ｎ倍数、基本波のパルス幅（共通） ∴Ｐexp＝Ｎ×Ｐn×τ＝Ｎ×ｋn／τn-1 ・・・（８） ところで、 ｅn＝Ｐn×τ＝ｋn／τn-1 ・・・（９） したがって露光に要するパルス数Ｎは ∴τn-1／ｋn（Ｅexp−ＥM）＜Ｎ＜τn-1／ｋn（Ｅexp＋ＥM）・・・（１０） 式（１０）は式（１）と同一である。
ワーＰ1，Ｐnの関係は次のようになる。 Ｐ1×τ＝一定 ・・・（４） としたとき、 Ｐ1＝ｋ1／τ ・・・（５） Ｐn＝ｋ×Ｐ1 n ・・・（６） となるから、 Ｐn＝ｋ×（ｋ１／τ）n ＝ｋn／τn ・・・（７） ここに、Ｐn ；ｎ倍数（略三角波）のピークパワー Ｐ1 ；基本波（略三角波）のピークパワー ｋ，ｋ1，ｋn；定数 τ ；ｎ倍数、基本波のパルス幅（共通） ∴Ｐexp＝Ｎ×Ｐn×τ＝Ｎ×ｋn／τn-1 ・・・（８） ところで、 ｅn＝Ｐn×τ＝ｋn／τn-1 ・・・（９） したがって露光に要するパルス数Ｎは ∴τn-1／ｋn（Ｅexp−ＥM）＜Ｎ＜τn-1／ｋn（Ｅexp＋ＥM）・・・（１０） 式（１０）は式（１）と同一である。
【００２９】この式（１０）をパルス数Ｎ−パルス幅τ
空間に図示すると、図２に示す最適露光光量曲線Ｌとな
る。
空間に図示すると、図２に示す最適露光光量曲線Ｌとな
る。
【００３０】実稼働装置では最適露光エネルギーＥEXP
＝一定に設定するから、式（１０）からパルス幅τが短
い方がパルス数Ｎは少なくて済むことが分かる。また、
パルス幅τが短いとピークパワーＰ1の高いパルスが得
られるから、光源の波長変換効率も高くなる。その結
果、光源のエネルギー利用効率が高まり、装置を低消費
電力化することができる。
＝一定に設定するから、式（１０）からパルス幅τが短
い方がパルス数Ｎは少なくて済むことが分かる。また、
パルス幅τが短いとピークパワーＰ1の高いパルスが得
られるから、光源の波長変換効率も高くなる。その結
果、光源のエネルギー利用効率が高まり、装置を低消費
電力化することができる。
【００３１】しかしながら、実稼働装置では最適露光エ
ネルギーＥexpを常に満足するように装置を維持するの
は困難であるから、式（１０）のように露光エネルギー
マージンＥMを考慮したものとなっている。したがって
式（１０）を満足するＮ個のパルス数で露光を行えば最
適な露光となる。
ネルギーＥexpを常に満足するように装置を維持するの
は困難であるから、式（１０）のように露光エネルギー
マージンＥMを考慮したものとなっている。したがって
式（１０）を満足するＮ個のパルス数で露光を行えば最
適な露光となる。
【００３２】式（１０）をＮ−τ空間に図示すると、図
２に示すように、最適露光光量の下限を規定する曲線Ｌ
1と同じく上限を規定する曲線Ｌ2とで挟まれた、最大で
露光マージンＬmの幅を持った漸増する帯状の開放領域
となる。図中、曲線Ｌ2の上側Ｌfは露光過剰領域であ
り、曲線Ｌ1の下側Ｌuは露光不足領域である。
２に示すように、最適露光光量の下限を規定する曲線Ｌ
1と同じく上限を規定する曲線Ｌ2とで挟まれた、最大で
露光マージンＬmの幅を持った漸増する帯状の開放領域
となる。図中、曲線Ｌ2の上側Ｌfは露光過剰領域であ
り、曲線Ｌ1の下側Ｌuは露光不足領域である。
【００３３】以上、実稼働露光装置を用いて最適な露光
を行う際に必要とされるパルス数Ｎとパルス幅の範囲が
露光エネルギーの面から求められた。
を行う際に必要とされるパルス数Ｎとパルス幅の範囲が
露光エネルギーの面から求められた。
【００３４】一方、露光照明光はスペックルが平均化さ
れている必要がある。スペックルが不均一な露光照明光
で露光を行うとスペックルパターンがフォトレジストに
乗ってしまい、エッチング工程を経た基板にマスクパタ
ーンが正確に転写されなくなり、製品不良が発生し、歩
留まりが低下するからである。
れている必要がある。スペックルが不均一な露光照明光
で露光を行うとスペックルパターンがフォトレジストに
乗ってしまい、エッチング工程を経た基板にマスクパタ
ーンが正確に転写されなくなり、製品不良が発生し、歩
留まりが低下するからである。
【００３５】スペックルはレーザ光のようなコヒーレン
ト光の被照射物におけるランダムな干渉現象に起因する
統計的に現れるノイズであるから、スペックルを平均化
するためにはパルス数Ｎを多くする必要がある。理由
は、パルス数Ｎを多くすることは統計上の母集団を大き
くすることであるから、小さな母集団から抽出された標
本中で偏在の度合いの大きな事象（スペックルの不均
一）も、大きな母集団から抽出された同規模の標本中で
は偏在度合いが小さくなり、結果的にスペックルが均一
化されるからである。
ト光の被照射物におけるランダムな干渉現象に起因する
統計的に現れるノイズであるから、スペックルを平均化
するためにはパルス数Ｎを多くする必要がある。理由
は、パルス数Ｎを多くすることは統計上の母集団を大き
くすることであるから、小さな母集団から抽出された標
本中で偏在の度合いの大きな事象（スペックルの不均
一）も、大きな母集団から抽出された同規模の標本中で
は偏在度合いが小さくなり、結果的にスペックルが均一
化されるからである。
【００３６】しかし、スペックルを均一化するためにパ
ルス数Ｎを多くすると、トータルエネルギー＝パルス数
Ｎ×１パルス当りのエネルギーであるから、露光エネル
ギーが図２に示すＮ−τ空間中でＬf領域に入ってしま
い露光過剰となる。露光過剰はマスクパターンの基板へ
の正確な転写を妨げるから、製品不良を発生させ、歩留
まりの低下を招く。
ルス数Ｎを多くすると、トータルエネルギー＝パルス数
Ｎ×１パルス当りのエネルギーであるから、露光エネル
ギーが図２に示すＮ−τ空間中でＬf領域に入ってしま
い露光過剰となる。露光過剰はマスクパターンの基板へ
の正確な転写を妨げるから、製品不良を発生させ、歩留
まりの低下を招く。
【００３７】これを回避するために本発明では、光源が
出射するｎ次高調波パルスレーザ光を回転拡散板に照射
してスペックルの均一化を図っている。回転拡散板は、
例えばすりガラスから成る円盤で中心軸を中心に高速で
回転しており、その粗面にレーザ光を照射して散乱させ
ることによりスペックスの発生しにくい光を得ている。
出射するｎ次高調波パルスレーザ光を回転拡散板に照射
してスペックルの均一化を図っている。回転拡散板は、
例えばすりガラスから成る円盤で中心軸を中心に高速で
回転しており、その粗面にレーザ光を照射して散乱させ
ることによりスペックスの発生しにくい光を得ている。
【００３８】ｎ次高調波パルスレーザ光ωnのパルス幅
をτ、照射部の拡散板の速度（回転中心までの距離×角
速度）をν、遠視野でのスペックルパターンの相関が１
／ｅ（ｅは指数）になる拡散板の移動量をρ0とする
と、正規化された単パルスの遠視野におけるスペックル
ノイズの分散σは、 σ＝｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/4 ・・・（１１） で与えられる（要すれば、Ｗ．Ｐａｒｔｌｏ ａｎｄ
Ｗ．Ｏｌｄｈａｍ，ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ，Ｖ
ｏｌ．３２，Ｎｏ．１６（１９９３），ｐ．３０１２の
式（２８）を参照）。
をτ、照射部の拡散板の速度（回転中心までの距離×角
速度）をν、遠視野でのスペックルパターンの相関が１
／ｅ（ｅは指数）になる拡散板の移動量をρ0とする
と、正規化された単パルスの遠視野におけるスペックル
ノイズの分散σは、 σ＝｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/4 ・・・（１１） で与えられる（要すれば、Ｗ．Ｐａｒｔｌｏ ａｎｄ
Ｗ．Ｏｌｄｈａｍ，ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ，Ｖ
ｏｌ．３２，Ｎｏ．１６（１９９３），ｐ．３０１２の
式（２８）を参照）。
【００３９】拡散板で生じる円錐状の散乱光の強度が、
中心強度の１／ｅ（ｅは指数）となる角度ρ0とする
と、 ρ0＝｛λ×（（α2＋１）／（２×α2））1/2｝／π×θ0 ・・・（１２） ここに、λ ；波長 α ；拡散板の枚数によるパラメータ（１枚でＳＱＲ
（３）） θ0；散乱光の作る円錐の頂角 Ｎパルス時のスペックルノイズ（強度）の分散σ’は σ’＝σ／（Ｎ−１）1/2 ・・・（１３） 遠視野におけるσ’の３シグマがａより小（３σ’＜
ａ）とすると、 ３×σ／（Ｎ−１）1/2＜ａ ∴（３／ａ）2／（１＋τ2（ν／ρ0）2）1/2＜Ｎ−１ ・・・（１４） Ｎ＞＞１であるから ∴（３／ａ）2／（１＋τ2（ν／ρ0）2）1/2＜Ｎ ・・・（１５） 遠視野におけるσ’の３シグマがｂより大（３σ’＞
ｂ）とすると、同様に、 Ｎ＜（３／ｂ）2／（１＋τ2（ν／ρ0）2）1/2 ・・・（１６） となるため、最終的には、 （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ ＜（３／ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ・・・（１７） が得られる。式（１７）は式（２）と同一である。
中心強度の１／ｅ（ｅは指数）となる角度ρ0とする
と、 ρ0＝｛λ×（（α2＋１）／（２×α2））1/2｝／π×θ0 ・・・（１２） ここに、λ ；波長 α ；拡散板の枚数によるパラメータ（１枚でＳＱＲ
（３）） θ0；散乱光の作る円錐の頂角 Ｎパルス時のスペックルノイズ（強度）の分散σ’は σ’＝σ／（Ｎ−１）1/2 ・・・（１３） 遠視野におけるσ’の３シグマがａより小（３σ’＜
ａ）とすると、 ３×σ／（Ｎ−１）1/2＜ａ ∴（３／ａ）2／（１＋τ2（ν／ρ0）2）1/2＜Ｎ−１ ・・・（１４） Ｎ＞＞１であるから ∴（３／ａ）2／（１＋τ2（ν／ρ0）2）1/2＜Ｎ ・・・（１５） 遠視野におけるσ’の３シグマがｂより大（３σ’＞
ｂ）とすると、同様に、 Ｎ＜（３／ｂ）2／（１＋τ2（ν／ρ0）2）1/2 ・・・（１６） となるため、最終的には、 （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ ＜（３／ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ・・・（１７） が得られる。式（１７）は式（２）と同一である。
【００４０】式（１７）をＮ−τ空間に図示するとスペ
ックルマージンの下限を規定する曲線Ｓ1と同じく上限
を規定する曲線Ｓ2とで挟まれ、スペックルマージンＳm
の幅を持った帯状の開放領域となる。図中、最適スペッ
クル均一化曲線Ｓの上側Ｓfはスペックル均一化が十分
の領域であり、曲線Ｓの下側Ｓuはスペックル均一化が
不十分の領域である。
ックルマージンの下限を規定する曲線Ｓ1と同じく上限
を規定する曲線Ｓ2とで挟まれ、スペックルマージンＳm
の幅を持った帯状の開放領域となる。図中、最適スペッ
クル均一化曲線Ｓの上側Ｓfはスペックル均一化が十分
の領域であり、曲線Ｓの下側Ｓuはスペックル均一化が
不十分の領域である。
【００４１】以上、ｎ次高調波パルスレーザ光を光源と
する露光照明装置のパルス数Ｎとパルス幅τとを最適値
に設定するための条件を、露光エネルギーおよびスペッ
クル均一化の双方から求めた。結果をまとめると、上述
した式（１）および（２）を満たすようにパルス数Ｎと
パルス幅τを選択することにより最適の露光照明光が得
られる。
する露光照明装置のパルス数Ｎとパルス幅τとを最適値
に設定するための条件を、露光エネルギーおよびスペッ
クル均一化の双方から求めた。結果をまとめると、上述
した式（１）および（２）を満たすようにパルス数Ｎと
パルス幅τを選択することにより最適の露光照明光が得
られる。
【００４２】ここで、実稼働装置では、露光エネルギー
マージンは±２％程度が許容範囲であるから、式（１
０）で露光エネルギーマージンＥMを ｜ＥM／ＥEXP｜＜０．０２ ・・・（１８） の範囲に設定し、式（１７）におけるスペックルマージ
ンの上限を規定する定数ａ、同じく下限を規定する定数
ｂは、経験則によると、 ０．９６＜ａ，ｂ＜１．０ ・・・（１９） の範囲に設定すれば十分である。
マージンは±２％程度が許容範囲であるから、式（１
０）で露光エネルギーマージンＥMを ｜ＥM／ＥEXP｜＜０．０２ ・・・（１８） の範囲に設定し、式（１７）におけるスペックルマージ
ンの上限を規定する定数ａ、同じく下限を規定する定数
ｂは、経験則によると、 ０．９６＜ａ，ｂ＜１．０ ・・・（１９） の範囲に設定すれば十分である。
【００４３】以上のように、本発明に係る露光照明装置
は、最適露光が行えるようにパルス数Ｎおよびパルス幅
τを最適化したものである。したがって １）露光時間が短く、スループットが高いから、生産性
が向上する。 ２）光源エネルギーの利用効率が高いから、装置の低消
費電力化が実現する。 ３）スペックルが均一化しているから、均一でむらのな
い露光が実現する。
は、最適露光が行えるようにパルス数Ｎおよびパルス幅
τを最適化したものである。したがって １）露光時間が短く、スループットが高いから、生産性
が向上する。 ２）光源エネルギーの利用効率が高いから、装置の低消
費電力化が実現する。 ３）スペックルが均一化しているから、均一でむらのな
い露光が実現する。
【００４４】次に、本発明に係る露光照明装置を露光装
置に適用した例を図１を参照しながら説明する。本例の
露光装置は、光源１（３１）が出射するｎ次高調波レー
ザ光の光軸上に順次、回転拡散板２、コリメータレンズ
３、フライアイレンズ４、コンデンサレンズ５、マスク
６、投影レンズ７、および被露光体８が配置されてい
る。
置に適用した例を図１を参照しながら説明する。本例の
露光装置は、光源１（３１）が出射するｎ次高調波レー
ザ光の光軸上に順次、回転拡散板２、コリメータレンズ
３、フライアイレンズ４、コンデンサレンズ５、マスク
６、投影レンズ７、および被露光体８が配置されてい
る。
【００４５】光源１（３１）は固体レーザが発振出射す
るパルスレーザ光を波長変換したｎ次高調波を出射し、
パルス数Ｎとパルス幅τとが最適露光を実現する値に選
定されているものであるが、詳しくは後述する。
るパルスレーザ光を波長変換したｎ次高調波を出射し、
パルス数Ｎとパルス幅τとが最適露光を実現する値に選
定されているものであるが、詳しくは後述する。
【００４６】回転拡散板２は回転軸２ａを中心に回転し
ており、光源１（３１）が出射するｎ次高調波パルスレ
ーザ光が照射され、そのレーザ光のスペックルを均一化
する。コリメータレンズ３は入射光を平行光にする。フ
ライアイレンズ４は同形のロッドレンズをエレメントと
して多数個集積したもので、各エレメントに入射する多
数の同一像（光束）を１個の像（光束）として瞳の位置
に結像する特性を持っている。したがってフライアイレ
ンズ４からの出射光をコンデンサレンズ５によってマス
ク６上に集光させると、マスク６はほぼ均一化された強
度分布を持った光で照明される。
ており、光源１（３１）が出射するｎ次高調波パルスレ
ーザ光が照射され、そのレーザ光のスペックルを均一化
する。コリメータレンズ３は入射光を平行光にする。フ
ライアイレンズ４は同形のロッドレンズをエレメントと
して多数個集積したもので、各エレメントに入射する多
数の同一像（光束）を１個の像（光束）として瞳の位置
に結像する特性を持っている。したがってフライアイレ
ンズ４からの出射光をコンデンサレンズ５によってマス
ク６上に集光させると、マスク６はほぼ均一化された強
度分布を持った光で照明される。
【００４７】マスク６には半導体装置や液晶表示装置な
どの回路パターン６ａが等倍あるいは拡大されて刻まれ
ている。被露光体８はＳｉなどの半導体基板やプリント
配線基板などであり、この上に塗布されたフォトレジス
トにマスク６のパターンが転写される。
どの回路パターン６ａが等倍あるいは拡大されて刻まれ
ている。被露光体８はＳｉなどの半導体基板やプリント
配線基板などであり、この上に塗布されたフォトレジス
トにマスク６のパターンが転写される。
【００４８】続いて図１に示す本例装置の動作を説明す
る。光源１（３１）が出射するｎ次高調波パルスレーザ
光は回転軸２ａを中心に１０００〜１００００ｒｐｍの
速度で回転している回転拡散板２に入射し、スペックル
を均一化したのち、散乱光になって出射する。この散乱
光はコリメータレンズ３によって平行になされたのち、
フライアイレンズ４、コンデンサレンズ５を経てマスク
６を照射する。
る。光源１（３１）が出射するｎ次高調波パルスレーザ
光は回転軸２ａを中心に１０００〜１００００ｒｐｍの
速度で回転している回転拡散板２に入射し、スペックル
を均一化したのち、散乱光になって出射する。この散乱
光はコリメータレンズ３によって平行になされたのち、
フライアイレンズ４、コンデンサレンズ５を経てマスク
６を照射する。
【００４９】上述したようにフライアイレンズ４には光
強度分布を均一化する作用があるから、マスク６はスペ
ックルが均一化され、均一化された光強度分布の光で照
明される。この照明光はマスク６に形成されたパターン
６ａを投影レンズ７を通して被露光体８に転写して転写
パターン８ａを形成する。被露光体８が半導体基板など
の場合には、被露光体８はＸ−Ｙステージ上に載置され
ている。１回の露光が終了するごとにＸ−Ｙステージは
所定距離だけ平行移動するから、Ｘ−Ｙステージの移動
に伴って被露光体８も移動する。これによりステップ・
アンド・リピート（逐次移動式）の繰り返し露光が行わ
れる。
強度分布を均一化する作用があるから、マスク６はスペ
ックルが均一化され、均一化された光強度分布の光で照
明される。この照明光はマスク６に形成されたパターン
６ａを投影レンズ７を通して被露光体８に転写して転写
パターン８ａを形成する。被露光体８が半導体基板など
の場合には、被露光体８はＸ−Ｙステージ上に載置され
ている。１回の露光が終了するごとにＸ−Ｙステージは
所定距離だけ平行移動するから、Ｘ−Ｙステージの移動
に伴って被露光体８も移動する。これによりステップ・
アンド・リピート（逐次移動式）の繰り返し露光が行わ
れる。
【００５０】次に本発明の実施に好適な光源の第１例を
図３を参照して説明する。本例の光源１は固体レーザの
第４高調波（４次高調波）を出射するもので、半導体レ
ーザ２１、この半導体レーザ２１によって励起されパル
スレーザ光を出力する固体レーザ２２、第１共振器２
４、および第２共振器２５から構成される。同図に示す
ように、固体レーザ２２は半導体レーザ２１が発振出射
する例えば波長８６０ｎｍのレーザ光で励起され所定波
長のパルスレーザ光を発振出射する。
図３を参照して説明する。本例の光源１は固体レーザの
第４高調波（４次高調波）を出射するもので、半導体レ
ーザ２１、この半導体レーザ２１によって励起されパル
スレーザ光を出力する固体レーザ２２、第１共振器２
４、および第２共振器２５から構成される。同図に示す
ように、固体レーザ２２は半導体レーザ２１が発振出射
する例えば波長８６０ｎｍのレーザ光で励起され所定波
長のパルスレーザ光を発振出射する。
【００５１】半導体レーザ２１の発振を制御することに
より固体レーザ２２が発振出射するパルスレーザ光のパ
ルス数Ｎとパルス幅τとを図２に示す最適化領域Ｒに属
する最適な値に制御する。
より固体レーザ２２が発振出射するパルスレーザ光のパ
ルス数Ｎとパルス幅τとを図２に示す最適化領域Ｒに属
する最適な値に制御する。
【００５２】固体レーザ２２としてＹＡＧレーザを用い
ると波長１０６４ｎｍのレーザ光が出射される。この波
長１０６４ｎｍのレーザ光を基本波ω1として使用す
る。
ると波長１０６４ｎｍのレーザ光が出射される。この波
長１０６４ｎｍのレーザ光を基本波ω1として使用す
る。
【００５３】ＹＡＧレーザ２２は、レーザ媒質としてイ
ットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａ）、ガーネット
（Ｇ）から成る結晶にネオジウムをドープしたレーザ媒
質２２ｂが使用され、これを挟んで２枚の反射鏡２２
ａ，２２ｃが配置された共振器によって構成される。
ットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａ）、ガーネット
（Ｇ）から成る結晶にネオジウムをドープしたレーザ媒
質２２ｂが使用され、これを挟んで２枚の反射鏡２２
ａ，２２ｃが配置された共振器によって構成される。
【００５４】ＹＡＧレーザ２２が出射する波長１０６４
ｎｍの基本波ω1は第１共振器２４に入射する。第１共
振器２４はＬＢＯやＫＴＰなどが非線形光学媒質２４ｂ
として使用され、この媒質２４ｂを挟んで２枚の反射鏡
２４ａ，２４ｃが配置され、第１共振器２４に入射した
波長１０６４ｎｍの基本波ω1が波長５３２ｎｍの第２
高調波（２次高調波）ω2に波長変換されて出射され
る。
ｎｍの基本波ω1は第１共振器２４に入射する。第１共
振器２４はＬＢＯやＫＴＰなどが非線形光学媒質２４ｂ
として使用され、この媒質２４ｂを挟んで２枚の反射鏡
２４ａ，２４ｃが配置され、第１共振器２４に入射した
波長１０６４ｎｍの基本波ω1が波長５３２ｎｍの第２
高調波（２次高調波）ω2に波長変換されて出射され
る。
【００５５】第１共振器２４から出射された波長５３２
ｎｍの第２高調波ω2は第２共振器２５に入射する。第
２共振器２５はＣＬＢＯやＢＢＯを非線形光学媒質２５
ｂとし、この媒質２５ｂを挟んで２枚の反射鏡２５ａ，
２５ｃを配置して構成され、波長２６６ｎｍの第４高調
波ω4に波長変換して出射する。本発明に係る露光照明
装置の光源１は、この波長２６６ｎｍの第４高調波ω4
を露光照明光として用いる。本例の光源１は、この第４
高調波ω4を露光照明光とする。
ｎｍの第２高調波ω2は第２共振器２５に入射する。第
２共振器２５はＣＬＢＯやＢＢＯを非線形光学媒質２５
ｂとし、この媒質２５ｂを挟んで２枚の反射鏡２５ａ，
２５ｃを配置して構成され、波長２６６ｎｍの第４高調
波ω4に波長変換して出射する。本発明に係る露光照明
装置の光源１は、この波長２６６ｎｍの第４高調波ω4
を露光照明光として用いる。本例の光源１は、この第４
高調波ω4を露光照明光とする。
【００５６】次に本発明の実施に好適な光源の第２例を
図４を参照して説明する。本例の光源３１としては固体
レーザの第５高調波（５次高調波）を利用するもので、
半導体レーザ２１、この半導体レーザ２１によって励起
されパルスレーザ光を出力する固体レーザ２２、第１共
振器２４、第２共振器２５、ミラー２３，２６，２７，
２８、および非線形光学素子２９で構成されている。半
導体レーザ２１、固体レーザ２２、第１共振器２４、お
よび第２共振器２５は図３に示した第４高調波を出射す
る第１の光源１と同じであるので、同一符号を付して詳
細な説明は割愛する。
図４を参照して説明する。本例の光源３１としては固体
レーザの第５高調波（５次高調波）を利用するもので、
半導体レーザ２１、この半導体レーザ２１によって励起
されパルスレーザ光を出力する固体レーザ２２、第１共
振器２４、第２共振器２５、ミラー２３，２６，２７，
２８、および非線形光学素子２９で構成されている。半
導体レーザ２１、固体レーザ２２、第１共振器２４、お
よび第２共振器２５は図３に示した第４高調波を出射す
る第１の光源１と同じであるので、同一符号を付して詳
細な説明は割愛する。
【００５７】半導体レーザ２１の発振を制御することに
より固体レーザ２２が発振出射するパルスレーザ光のパ
ルス数Ｎとパルス幅τとを図２に示す最適化領域Ｒに属
する最適な値に制御する点も、図３に示した第４高調波
を出射する第１の光源１と同じである。
より固体レーザ２２が発振出射するパルスレーザ光のパ
ルス数Ｎとパルス幅τとを図２に示す最適化領域Ｒに属
する最適な値に制御する点も、図３に示した第４高調波
を出射する第１の光源１と同じである。
【００５８】固体レーザであるＹＡＧレーザ２２から出
射する波長１０６４ｎｍの基本波ω 1はダイクロイック
ミラー２３にて透過光と反射光とに分光される。透過光
は第１共振器２４に入射し、反射光はミラー２７に向か
う。第１共振器２４に入射した波長１０６４ｎｍの基本
波ω1は波長５３２ｎｍの第２高調波ω2に波長変換され
て出射される。この第２高調波ω2は第２共振器２５に
入射し、波長２６６ｎｍの第４高調波ω4に波長変換さ
れて出射される。
射する波長１０６４ｎｍの基本波ω 1はダイクロイック
ミラー２３にて透過光と反射光とに分光される。透過光
は第１共振器２４に入射し、反射光はミラー２７に向か
う。第１共振器２４に入射した波長１０６４ｎｍの基本
波ω1は波長５３２ｎｍの第２高調波ω2に波長変換され
て出射される。この第２高調波ω2は第２共振器２５に
入射し、波長２６６ｎｍの第４高調波ω4に波長変換さ
れて出射される。
【００５９】第４高調波ω4はミラー２６で反射され、
ミラー２７で反射された基本波ω1とダイクロイックミ
ラー２８によって合成された後、ＢＢＯやＣＬＢＯなど
の非線形光学媒質から成る非線形光学素子２９に入射す
る。
ミラー２７で反射された基本波ω1とダイクロイックミ
ラー２８によって合成された後、ＢＢＯやＣＬＢＯなど
の非線形光学媒質から成る非線形光学素子２９に入射す
る。
【００６０】非線形光学素子２９に入射した基本波ω1
と第４高調波ω4とから、波長２１３ｎｍの第５高調波
ω5が合成出射される。この波長２１３ｎｍの第５高調
波ω5を露光照明光として用いる。
と第４高調波ω4とから、波長２１３ｎｍの第５高調波
ω5が合成出射される。この波長２１３ｎｍの第５高調
波ω5を露光照明光として用いる。
【００６１】露光照明装置が使用する波長は露光目的に
応じて選択されるもので、第５高調波ω5以上のｎ次高
調波（ｎ≧６，７，・・・）も使用することができる。
６次以上のｎ次高調波を用いる場合には、光源の構成
（共振器の数やミラーの数など）は、それ相応のものと
なる。
応じて選択されるもので、第５高調波ω5以上のｎ次高
調波（ｎ≧６，７，・・・）も使用することができる。
６次以上のｎ次高調波を用いる場合には、光源の構成
（共振器の数やミラーの数など）は、それ相応のものと
なる。
【００６２】このように構成された本発明に係る露光照
明装置では、 １）光源に固体レーザを用いているから、 ａ）装置を小型化できる。 ｂ）保守が容易である。 ｃ）装置価格を安価にできると共に、維持費も低く抑え
ることができる。 ２）ｎ次高調波を用いているから、露光照明光の波長を
短くすることができ、高解像度の露光が実現する。 ３）最適露光を行えるようにパルス数Ｎおよびパルス幅
τを最適値に設定しているから、 ａ）露光時間が短く、スループットが高い。その結果、
生産性が向上する。 ｂ）ｎ次高調波を用いているため、光源エネルギーの利
用効率が高い。その結果、装置に低消費電力化が実現す
る。 ｃ）スペックルが均一化している。その結果、均一でむ
らのない最適な露光が実現する。
明装置では、 １）光源に固体レーザを用いているから、 ａ）装置を小型化できる。 ｂ）保守が容易である。 ｃ）装置価格を安価にできると共に、維持費も低く抑え
ることができる。 ２）ｎ次高調波を用いているから、露光照明光の波長を
短くすることができ、高解像度の露光が実現する。 ３）最適露光を行えるようにパルス数Ｎおよびパルス幅
τを最適値に設定しているから、 ａ）露光時間が短く、スループットが高い。その結果、
生産性が向上する。 ｂ）ｎ次高調波を用いているため、光源エネルギーの利
用効率が高い。その結果、装置に低消費電力化が実現す
る。 ｃ）スペックルが均一化している。その結果、均一でむ
らのない最適な露光が実現する。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体装置や液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程
においてマスク上に形成された回路などのパターンを基
板上に露光する際に使用される露光装置などの照明用光
源装置として用いられる露光照明装置において、露光用
パルスレーザ光のパルス数およびパルス幅を最適化する
ことができるから、露光時間を短縮することができ、生
産性が向上する。また光源のエネルギー利用効率が高ま
るから、装置の低消費電力化ができる。
導体装置や液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程
においてマスク上に形成された回路などのパターンを基
板上に露光する際に使用される露光装置などの照明用光
源装置として用いられる露光照明装置において、露光用
パルスレーザ光のパルス数およびパルス幅を最適化する
ことができるから、露光時間を短縮することができ、生
産性が向上する。また光源のエネルギー利用効率が高ま
るから、装置の低消費電力化ができる。
【図１】本発明に係る露光装置の構成例を示す図であ
る。
る。
【図２】パルス数Ｎ−パルス幅τの関係を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施に用いられる光源の第１例を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の実施に用いられる光源の第２例を示す
図である。
図である。
【図５】エキシマレーザ露光装置の例を示す図である。
１・・・光源、２・・・回転拡散板、３・・・コリメー
タレンズ、４・・・フライアイレンズ、５・・・コンデ
ンサレンズ、６・・・マスク、７・・・投影レンズ、８
・・・被露光体
タレンズ、４・・・フライアイレンズ、５・・・コンデ
ンサレンズ、６・・・マスク、７・・・投影レンズ、８
・・・被露光体
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 3/109 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｈ // Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｖ
Claims (2)
- 【請求項１】半導体装置や液晶表示装置などの電子デバ
イスの製造工程においてマスク上に形成された回路など
のパターンを基板上に露光する際に使用される露光装置
などの照明用光源装置として用いられる露光照明装置で
あって、 固体レーザが発振出射するパルスレーザ光を波長変換し
たｎ（ｎは２以上の自然数）次高調波パルスレーザ光を
出射する光源と、 該光源が出射するｎ次高調波パルスレーザ光のスペック
ルを平均化する回転拡散板とを備え、 ｎ次高調波パルスレーザ光のパルス数Ｎとパルス幅τと
が次の式（１）および式（２）、すなわち、 （τn-1／ｋn）（ＥEXP−ＥM）＜Ｎ＜（τn-1／ｋn）（ＥEXP＋ＥM） ・・・（１） ここで、ｋn：ｎ次高調波を表す定数 ＥEXP：最適露光エネルギー ＥM：露光エネルギーマージン （３／ａ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2＜Ｎ ＜（３／ｂ）2｛１＋τ2（ν／ρ0）2｝-1/2 ・・・（２） ここで、ν：拡散板の照射部の速度（回転中心までの距
離×角速度） ρ0：スペックルパターンの相関が１／ｅ（ｅは指数）
になる回転拡散板の移動量 ａ：スペックルマージンの上限を規定する定数 ｂ：スペックルマージンの下限を規定する定数 を満たすことを特徴とする露光照明装置。 - 【請求項２】式（１）で、露光エネルギーマージンＥM
を ｜ＥM／ＥEXP｜＜０．０２ の範囲に設定し、かつ、 式（２）で、スペックルマージンの上限を規定する定数
ａ、およびスペックルマージンの下限を規定する定数ｂ
を、 ０．９６＜ａ，ｂ＜１．０ の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の露光
照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057401A JPH09243964A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 露光照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057401A JPH09243964A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 露光照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243964A true JPH09243964A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13054626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057401A Pending JPH09243964A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 露光照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243964A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1132758A1 (en) * | 1998-11-04 | 2001-09-12 | Xiaojing Shao | Recording device for diffraction grating and method of recording stereo or plane image |
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-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057401A patent/JPH09243964A/ja active Pending
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