JPH11248913A

JPH11248913A - 狭帯化素子

Info

Publication number: JPH11248913A
Application number: JP10069405A
Authority: JP
Inventors: Katsura Otaki; 桂大滝
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】エキシマレーザー光の狭帯域化を可能とし、且
つ高い回折効率を有する狭帯化素子を提供する。【解決手段】エキシマレーザー光（Ｌ）の発振波長を狭
帯域化する回折格子（１ａ）を備え、回折格子（１ａ）
は、回折格子（１ａ）の溝周期をＰとし、エキシマレー
ザー光（Ｌ）の発振波長をλとしたとき、Ｐ＜３λ／２
を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマレーザー
光の発振波長を狭帯域化する回折格子を備えた狭帯化素
子、かかる狭帯化素子を用いたエキシマレーザー光源、
かかるエキシマレーザー光源を用いた露光装置、及び回
折格子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体の製造や半導体チップ実
装基板の製造では、レチクルやマスクなどの投影原版
（本明細書において「レチクル」と総称する。）上に形
成された回路パターンを照明光学系で照明し、この回路
パターンを投影光学系でフォトレジストなどの感光剤を
塗布したウエハやガラスプレートなどの感光性基板（本
明細書において「感光性基板」と総称する。）に結像転
写することによって行なわれている。近年、回路パター
ンはますます微細化しており、これらのパターンを焼き
付ける露光装置には、より解像力の高いものが要求され
てきている。そして、微細な回路パターンの露光を生産
性良く行うために、従来の紫外光線として利用されてき
た超高圧水銀灯に代わって、より短波長でより高出力の
紫外光線を発するエキシマレーザーが光源として用いら
れている。

【０００３】かかるエキシマレーザーは空間的可干渉性
が適度に低いためにスペックルが発生しにくい等の利点
を有する一方で、波長が短くなるほど透過するガラスの
分散が大きくなるので、光学系に起因する色収差が発生
し易くなる。そのため、色収差を除去するために、例え
ばＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いた
場合においては、分散の異なる合成石英と蛍石とを組み
合わせたレンズが用いられるが、大口径の蛍石は高価な
ことに加えて脆いために、加工が極めて困難である。し
たがって、蛍石を用いずに合成石英のみで光学系を構成
するか、或いは、なるべく少数の蛍石と合成石英とを組
み合わせて光学系を構成するのが望ましい。このような
光学系を用いる際には光源の発振波長幅を狭くする、い
わゆる発振波長の狭帯化が必要となり、これを実現する
ための狭帯化素子として、一般に回折格子が用いられて
いる。

【０００４】また、レーザーの発振パワーを高めるに
は、なるべく回折効率の高い回折格子が必要となる。そ
のために紫外域で高反射率を有するアルミニウムを鋸歯
形状に加工した、いわゆるブレーズド格子が一般的に用
いられる。ブレーズド格子の断面図を図９に示す。入射
レーザービームＬが鋸歯形状の第１の格子壁面２０ｂに
対して垂直にあたるようにすればｎ次回折光Ｌ_nは正反
射光になるから、ｎ次回折光Ｌ_nに大きなエネルギーが
集中する。ブレーズド格子はこのことを利用した回折格
子であり、このためレーザービームＬが入射する格子壁
面とは異なる側の第２の格子壁面２０ｃは、レーザービ
ームＬの入射角をθ_incとした場合に、回折格子基板面
２０ａに対し角度φ＝π／２−θ_incに形成し、且つ格
子の頂角をπ／２に形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブレー
ズド格子は刃を往復移動させながら刻線するルーリング
エンジンを用いて製造するの一般的であるが、波長の狭
帯化のためには大面積の回折格子が必要であるのに対し
て、ルーリングエンジンによって大面積の基板上に完全
に周期的な格子を刻線するのには膨大な時間を要すると
いう製造上の不都合があった。また、ルーリングエンジ
ンによって刻まれた回折溝は表面が滑らかとならないた
め、表面で光が散乱され、回折効率の低下を招くという
不都合もあった。しかもこの傾向は波長が短い程顕著で
あるから、波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）或いは波
長１５７ｎｍ（Ｆ２レーザー）といった短波長のレーザ
ーでは致命的な問題となっていた。

【０００６】一方、狭帯化素子として用いられる回折格
子が溝周期の大きい正弦波状の回折格子で形成された場
合には、回折格子からの１次回折光の回折効率（１次回
折効率）及び２次回折光の回折効率（２次回折効率）が
低下するという不都合があった。ここで溝形状が正弦波
状に形成された回折格子（以下、「正弦格子」という）
を用いた場合の１次回折効率及び２次回折効率を図１０
に示す。図１０（ａ）は回折格子に入射するレーザービ
ームの入射角が５．５°である場合の１次回折効率を示
し、図１０（ｂ）は回折格子に入射するレーザービーム
の入射角が１１．１°である場合の２次回折効率を示し
ている。なお、レーザービームは磁場ベクトルの振動面
が回折格子の溝方向と平行であるＨ偏光を用いた。ま
た、この場合には溝周期が大きいことから偏光特性は無
視できるので、Ｈ偏光のみの結果を示した。さらに比較
のため、それぞれに０次回折効率を破線で示し、及び０
次回折効率と１次回折効率又は２次回折効率との和（全
体）を１点鎖線で示した。

【０００７】また、その他の計算パラメータは、次の通
りである。回折格子の基板材質：アルミニウム（屈折率＝０．１＋
２ｉ）回折格子の溝周期：１μｍ（１０００本／ｍｍ）レーザービームの波長：１９３ｎｍなお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、縦軸は
回折格子に入射するレーザービームのエネルギーを１０
０％とした場合の回折効率を表し、横軸は回折格子の溝
の深さｈを表す。

【０００８】また、回折格子への入射角θ_incは、回折
光が入射光と１８０°逆向きに回折する、いわゆるリト
ロー配置の条件から決定され、これは後述する（４）式
及び（５）式から容易に求めることができる。すなわ
ち、１次リトロー配置条件：ｓｉｎθ_inc＝λ／２Ｐ２次リトロー配置条件：ｓｉｎθ_inc＝λ／Ｐとなる。したがって図１０（ａ）は１次リトロー配置の
場合を示し、図１０（ｂ）は２次リトロー配置の場合を
示している。

【０００９】図１０（ａ）では、格子溝が深くなるにつ
れて０次回折光は減少する一方、１次回折光は増加する
が、１次リトロー配置では格子溝深さｈ＝６０ｎｍで１
次回折効率が最大値を示す。また図１０（ｂ）では、同
様に０次回折光は減少する一方、２次回折光は増加する
が、２次リトロー配置では格子溝深さｈ＝９０ｎｍで２
次回折光が最大値を示す。しかしながら、いずれの場合
も回折効率は最大値でも２０〜３０％程度にしか上がら
ない。この理由は、１次リトロー配置の場合には−４〜
＋５次の回折光が発生するため、１次回折光に配分され
るエネルギーが少なくなるからである。また２次リトロ
ー配置の場合にも、同様に−４〜＋６次回折光が発生す
るため、２次回折光の配分が少なくなるからである。そ
こで本発明は、エキシマレーザー光の狭帯域化を可能と
し、且つ高い回折効率を有する狭帯化素子、かかる狭帯
化素子を用いたエキシマレーザー光源、かかるエキシマ
レーザー光源を用いた露光装置、及びかかる狭帯化素子
に備えられる回折格子の製造方法を提供することを課題
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、エキシマレーザー光（Ｌ）の発振波長を狭
帯域化する回折格子（１ａ）を備えた狭帯化素子（１）
において、回折格子（１ａ）は、回折格子（１ａ）の溝
周期をＰとし、エキシマレーザー光（Ｌ）の発振波長を
λとしたとき、を満足すること特徴とする狭帯化素子である。

【００１１】本発明はまた、エキシマレーザー光（Ｌ）
を回折格子（１ａ）に入射させ、回折格子（１ａ）から
回折されたエキシマレーザー光（Ｌ）を増幅して射出す
るエキシマレーザー光源において、回折格子（１ａ）
は、回折格子（１ａ）の溝周期をＰとし、エキシマレー
ザー光（Ｌ）の発振波長をλとしたとき、を満足すること特徴とするエキシマレーザー光源であ
る。

【００１２】本発明はまた、光源（３１）からの光束
（Ｌ）を照明光学系（３２）によってレチクル（３３）
に導いてレチクル（３３）を照明し、レチクル（３３）
上の回路パターンを投影光学系（３５）によってウエハ
（３８）に転写する露光装置において、光源（３１）
は、エキシマレーザー光（Ｌ）を回折格子（１ａ）に入
射させ、回折格子（１ａ）から回折されたエキシマレー
ザー光（Ｌ）を増幅して射出するエキシマレーザー光源
であって、回折格子（１ａ）は、回折格子（１ａ）の溝
周期をＰとし、エキシマレーザー光（Ｌ）の発振波長を
λとしたとき、を満足すること特徴とする露光装置である。

【００１３】本発明はまた、感光性基板（１８）に対し
て同一入射面内で互いに異なる方向から２つの光束
（Ｌ）を光学系（１６）を介して照射し、感光性基板
（１８）表面上に２光束（Ｌ）の干渉縞像を形成して、
エキシマレーザー光の発振波長を狭帯域化する回折格子
を製造する方法において、２光束（Ｌ）と光学系（１
６）とは、エキシマレーザーの発振波長をλ_excとし、
２光束（Ｌ）の波長をλ_recとし、光学系（１６）の開
口数をＮＡ_recとしたとき、を満足すること特徴とする回折格子製造方法である。

【００１４】本発明はまた、エキシマレーザー光の発振
波長を狭帯域化する回折格子（１ａ）を備えた狭帯化素
子（１）において、回折格子（１ａ）は、感光性基板
（１８）に対して同一入射面内で互いに異なる方向から
２つの光束（Ｌ）を光学系（１６）を介して照射し、感
光性基板（１８）表面上に２光束（Ｌ）の干渉縞像を形
成することによって製造され、２光束（Ｌ）と光学系
（１６）とは、エキシマレーザーの発振波長をλ_excと
し、２光束（Ｌ）の波長をλ_recとし、光学系（１６）
の開口数をＮＡ_recとしたとき、を満足することを特徴とする狭帯化素子である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例に係るエキシ
マレーザー光源の断面図を図１に示す。図１において、
チャンバー４内に満たされたガス（エキシマー）を励起
することによって発生したレーザービームＬは、第１開
口３を透過してプリズム２に射出される。レーザービー
ムＬはプリズム２で拡大されて狭帯化素子１に導かれ
る。狭帯化素子１に入射したレーザービームＬはさまざ
まな方向に回折されるが、かかる回折光のうち、発振波
長付近のレーザービームＬは入射した方向とは１８０°
逆向きに回折されて再び第１開口３を通過する。第１開
口３を通過したレーザービームＬは第２開口５を通過し
て共振ミラー６で一部が反射され、狭帯化素子１と共振
ミラー６との間を往復しながらチャンバー４内で増幅さ
れ、第２開口５を通って射出する。

【００１６】本実施例の狭帯化素子１の表面には図２に
示したような正弦格子１ａが形成されており、正弦格子
１ａの溝周期を十分に小さく形成すれば、正弦格子１ａ
によっても高い回折効率を達成することが可能である。
これを以下に説明する。なお、溝周期が波長程度に小さ
くなると偏光特性が現れてくるが、このような現象はス
カラー回折理論では扱うことができない。そこで、以下
の実施例においてはベクトル回折理論による厳密な計算
を行った。その際、正弦格子の場合はJournal0ptical S
ociety of America 72,839(1982)を参照し、矩型格子の
場合はRCA Review 39,512(1978)を参照した。

【００１７】図２において、入射角θ_incで入射するレ
ーザービームＬが正弦格子１ａで回折されて発生するｎ
次回折光Ｌ_nの回折角θ_nは、図中時計周りを正として、を満足する向きに発生する。ここで、 λ：入射レーザービームＬの波長Ｐ：正弦格子１ａの溝周期とする。

【００１８】レーザ光源においては、正弦格子１ａから
入射レーザービームＬとは１８０°逆向きに回折するレ
ーザービームをレーザ発振に用いるのであるから、なる条件が得られる。この（２）式の条件を（１）式に
代入して、したがって（３）式より、１次回折光が入射レーザービ
ームと１８０°逆向きに回折する１次リトロー配置条件
と、２次回折光が入射レーザービームと１８０°逆向き
に回折する２次リトロー配置条件とが決定され、１次リトロー配置条件：２次リトロー配置条件：を導くことができる。。

【００１９】ここで、本実施例の狭帯化素子１に用いる
正弦格子１ａとして溝周期Ｐが小さい場合の１次回折効
率及び０次回折効率、更には１次回折効率と０次回折効
率との和（全体）を図３に示す。図３（ａ）はレーザー
ビームの磁場ベクトルの振動面が正弦格子１ａの溝方向
と平行であるＨ偏光である場合を示し、図３（ｂ）は電
場ベクトルの振動面が正弦格子１ａの溝方向と平行であ
るＥ偏光である場合を示している。ここで１次回折効率
は実線で示し、０次回折効率を破線で示し、１次回折効
率と０次回折効率との和（全体）は１点鎖線で示した。
なお、図３における計算パラメータは、次の通りであ
る。正弦格子１ａの基板材質：アルミニウム（屈折率＝０．
１＋２ｉ）正弦格子１ａの溝周期Ｐ：０．１２５μｍ（８０００本
／ｍｍ）レーザービームの波長：１９３ｎｍレーザービームの入射角：５０．５°（１次リトロー配
置）

【００２０】図３からＨ偏光及びＥ偏光の１次回折効率
の最大値は、偏光状態によらず共に８０％以上に達す
る。このように１次回折効率が非常に高いのは、正弦格
子１ａの溝周期が小さい場合には回折光は０次回折光及
び１次回折光だけが発生するので、一定の溝深さｈの範
囲では溝深さｈが増加すると共に０次回折光のエネルギ
ーがほとんど全て１次回折光に移っていくからである
（図２参照）。

【００２１】このように、一般に＋１次回折効率を高め
るには、−１次回折光及び＋２次回折光が発生しないよ
うに回折格子を構成することが必要である。すなわち、
−１次回折光の回折角をθ_-1とし、＋２次回折光の回折
角をθ₂として、を満足する必要がある。そして（６）式及び（７）式に
１次リトロー配置の条件である（４）式を代入して、を得る。この（８）式が１次回折光及び０次回折光だけ
が発生する条件であり、かかる条件を満足するように回
折格子を形成することによって、高い回折効率を達成す
ることが可能となる。

【００２２】さて、図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較す
ると、図３（ａ）のＨ偏光は溝深さｈ＝４６ｎｍにおい
て１次回折効率が最大になっているのに対し、図３
（ｂ）のＥ偏光は溝深さｈ＝２２０ｎｍまで深くしなけ
れば回折効率は最大とならない。すなわち、Ｈ偏光の方
が溝が浅くても大きな回折効率が得られる。Ｈ偏光のほ
うが浅い溝で最大１次回折効率を得られるのは、一般に
Ｅ偏光では、幅の狭い溝の内部に浸透しにくいからであ
る。これはマックスウェル（Maxwell）の境界条件を用
いて説明することができる（詳細は前述したRCA Review
39,512(1978)を参照）。

【００２３】回折溝は浅い方が加工し易いから、１次回
折効率を高めるにはＨ偏光を用いるのが有利である。但
し、深い溝のほうが溝深さｈの変化に対する回折効率の
変動は小さい。例えば、Ｈ偏光では溝深さｈが±１０ｎ
ｍ変動すると、回折効率は１０％程度低下するが、これ
はＥ偏光の溝深さｈの変動の±５０ｎｍに相当する。す
なわちＥ偏光のほうが回折溝は深くする必要があるが、
一方では溝深さｈの制御を行い易いという利点がある。
したがって、光源の用途に合わせて、回折溝の浅い正弦
格子１ａとＨ偏光との組み合わせ、又は回折溝の深い正
弦格子１ａとＥ偏光との組み合わせを選択して使用する
のが好ましい。

【００２４】本実施例の狭帯化素子１は、従来のほぼ２
倍の回折効率を達成することができる。従来は波長２５
０ｎｍ以下の光では反射率の高い材料をなかなか得るこ
とができなかったので、本実施例の正弦格子１ａは短波
長域で特に有効である。すなわち、反射率が６０％程度
の材料を基板として用いても、かかる基板上に本実施例
の正弦格子１ａを形成すれば、従来の回折格子以上の回
折効率を得ることが可能となる。

【００２５】次に、前述した第１実施例では正弦格子に
ついて説明したが、低次回折光、すなわち１次回折光及
び０次回折光のみを発生するように回折格子を形成すれ
ば、格子形状は正弦格子に限らず、いかなる形状の回折
格子であっても高い回折効率を実現することが可能であ
る。ここで、矩型格子の場合の１次回折効率及び０次回
折効率を図４（ａ）に示し、正弦格子の場合を図４
（ｂ）に示す。矩型格子に関しての計算は前述のRCA Re
view 39,512(1978)に依った。また、回折格子の基板を
共に完全導体と仮定したため、１次回折効率及び０次回
折効率の和は１００％となる。なお、レーザービームは
Ｈ偏光を用いた。

【００２６】矩型格子の場合の計算パラメータは、次の
通りである。回折格子の溝周期：０．１μｍ（１００００本／ｍｍ）回折格子の溝幅：０．０５μｍレーザービームの波長：１５７ｎｍレーザービームの入射角：５１．７°（１次リトロー配
置）一方、正弦格子の場合の計算パラメータは、次の通りで
ある。回折格子の溝周期：０．１１μｍ（９０９０本／ｍｍ）レーザービームの波長：３２５ｎｍレーザービームの入射角：７１．８°

【００２７】図４（ａ）及び図４（ｂ）から、回折格子
の溝形状にかかわらず、ある深さで全エネルギーが１次
回折光に集中していることがわかる。このように、溝形
状は何でもよく、溝周期が小さく、１次と０次以外の回
折光が発生していないことが１次回折光を発振波長に用
いることにおいて重要である。したがって、溝形状が三
角形であっても同じ結果が得られる。これは三角形が正
弦波と矩型の中間の形状をしていることから容易に推測
することができる。

【００２８】なお、矩型格子に対しＥ偏光を用いた場
合、溝幅＜λ／２のときには電磁場が溝内部に浸透しな
いことがよく知られている（前述のRCA Review 39,512
(1978)参照）。この場合は、溝の深い回折格子を用いて
も実効的な溝深さｈは浅いのであるから、１次回折光の
回折効率を大きくすることはできない。したがって、矩
型格子にＥ偏光を照射する場合には、溝幅Ｗは、を満たすように形成された回折格子を用いる必要があ
る。

【００２９】また、回折格子の断面形状として図５に示
した台形形状を用いる場合は、溝の上底の幅Ｗ１と、溝
の下底の幅Ｗ２との平均値を溝幅Ｗとすればよい。すな
わち溝幅Ｗは（９）式より、を満たすように形成すればよい。

【００３０】次に、第１実施例に係る正弦格子を２光束
干渉法（ホログラフィック干渉法）を用いて製造する方
法について説明する。まず２光束干渉法の原理を図６を
用いて説明する。図６に示したように、波長λ_recの等
しい２光束を基板１７上に塗布されたレジスト１８上に
照射させる。照射される２光束は、同一の入射面内にお
いて互いに異なる方向から同一の入射角θをもってレジ
スト上に入射させる。レジスト１８に入射した２光束は
レジスト１８上に干渉縞を形成し、干渉縞像が形成され
る。したがって、レジスト１８に現像工程、エッチング
工程、さらにレジスト除去工程等を施すことによって基
板１７上に正弦格子を作成することができる。

【００３１】その際の干渉縞の溝周期Ｐは、で表される。ここで、ＮＡ_recは２光束をレジスト１７
上に照射する光学系の開口数であり、ｎは入射光が入射
する空間の屈折率である。例えば、波長λ_rec＝３２５
ｎｍ（Ｈｅ−Ｃｄレーザー）のレーザービームを入射角
θ＝７１．８°で入射させて干渉させれば、ＮＡ
_rec（＝ｎ×ｓｉｎθ）＝０．９５×１．５６＝１．４
８であるから、レジスト１８中に形成される干渉縞の溝
周期Ｐ＝１１０ｎｍとなる。このようにして溝周期Ｐ＝
１１０ｎｍの正弦格子を作ることができる。なお、ここ
ではレジスト１８上をｎ＝１．５６のオイルで満たして
いるものとした。

【００３２】ここで、１次回折光及び０次回折光だけが
発生する条件である（８）式の条件を満足するように回
折格子を形成するためには、（８）式及び（１１）式よ
り、エキシマレーザー光の波長をλ_excとして、を満足するように製造条件を設定することによって、高
い回折効率を達成することが可能な回折格子を得ること
ができる。

【００３３】本実施例の正弦格子を２光束干渉法を用い
て製造する製造装置の断面図を図７に示す。図７におい
て、Ａｒレーザー（波長λ_rec＝４８８ｎｍ）からなる
光源１０から射出されたレーザービームＬは、２次高調
波発生装置としてのＳＨＧ素子１１によって波長が１／
２（λ_rec＝２４４ｎｍ）に変換された後、第１ミラー
１２に入射する。第１ミラー１２で反射されたレーザー
ビームＬはハーフミラー１３に到達し、一部が反射さ
れ、残りが透過する。ハーフミラー１３で反射された反
射光は第２ミラー１４及び第３ミラー１５で反射され、
プリズム１６を介して基板１７上に塗布されたレジスト
１８を裏面から露光する。一方、ハーフミラー１３を透
過した透過光もレジスト１８を裏面から露光する。レジ
スト１８を露光する２光束はレジスト１８中に干渉縞を
形成して正弦格子を作成する。

【００３４】本実施例のように、レジスト１８への露光
はプリズム１６側から行い、レジスト１８の裏面側を露
光してもよい。図７では基板１７とプリズム１６を密着
させるためにマッチングオイル１９を用いている。この
ように油浸系を用いるのはＮＡ_recを大きくするためで
ある。本実施例においてプリズム１６の屈折率ｎ＝１．
６、レジスト１８への入射角θ＝４５°とすると、ＮＡ
_rec＝１．６×ｓｉｎ４５°＝１．１３であるから、レ
ジスト１８中に形成される干渉縞の溝周期ＰはＰ＝２４
４／（２×１．１３）＝１０８ｎｍとなり、溝周期Ｐ＝
１０８ｎｍの回折格子を製造することができる。また、
入射角θを４５°より大きくすれば、さらに微細な回折
格子を作ることができる。なお、矩型格子も正弦格子と
同様にして、２光束干渉法によって製造することができ
る。ただし、矩型形状に加工するには壁面をエッチング
する必要がある。

【００３５】つぎに、本発明の第２実施例に係る走査型
露光装置の断面図を図８に示す。本実施例の走査型露光
装置では、光源３１として第１実施例のエキシマレーザ
ー光源を適用したものである。光源３１からのレーザー
ビームＬは照明光学系３２に入射し、照明光学系３２を
通過したレーザービームＬは、レチクルステージ３４上
に載置されたレチクル３３を照明する。レチクル３３を
透過したレーザービームＬは投影光学系３５に入射す
る。そして走査露光時にはレチクルステージ３４が紙面
に直交する方向（＋ｘ方向）に一定速度で移動し、レチ
クル３３の回路パターンは投影光学系３５によりウエハ
ステージ３９上に載置されたウエハ３８上に走査露光さ
れる。

【００３６】さらに、レチクルステージ３４のｙ方向の
一方の周縁部には移動鏡３７が配設されている。レーザ
干渉計３６は移動鏡３７にレーザビームを照射してレチ
クルステージ３４のｙ方向の位置を検出する。なお図８
では不図示であるがレチクルステージ３４のｘ方向の位
置を検出するレーザ干渉計及び移動鏡も配設されてい
る。またレチクルアライメント顕微鏡４２は、レチクル
３３に形成されたレチクルアライメントマークを検出し
てレチクル３３の位置を決めるものである。

【００３７】一方、ウエハステージ３９は、図８中のｘ
方向、ｙ方向、及びｚ方向に移動可能に構成されている
が、走査露光時には、レチクルステージ３４の移動方向
とは反対の方向（−ｘ方向）に一定速度で移動する。ま
たウエハステージ３９のｙ方向の一方の周縁部には移動
鏡４１が配設されており、レーザ干渉計４０が移動鏡４
１にレーザビームを照射してウエハステージ３９のｙ方
向の位置を検出する。なお図８では不図示であるがウエ
ハステージ３９のｘ方向の位置を検出するレーザ干渉計
及び移動鏡も配設されている。またウエハアライメント
顕微鏡４３は、投影光学系３５の光軸から一定距離離れ
て配設された、いわゆるオフアクシスのアライメント顕
微鏡であり、ウエハ３８に形成された基板アライメント
マークを検出してウエハ３８の位置を決めるものであ
る。また、制御装置４４は露光装置全体を制御するもの
であり、本実施例においては特にレチクルステージ３４
及びウエハステージ３９の動作を制御している。

【００３８】本実施例の露光装置では、光源３１として
第１実施例のエキシマレーザー光源を用いることによっ
て短波長で高出力の紫外光線を効率よく発生させことが
できるので、ウエハ３８上に微細な回路パターン像を量
産性良く露光することが可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エキシマ
レーザー光の狭帯域化を可能とし、且つ高い回折効率を
有する狭帯化素子が実現できるので、短波長で高出力の
紫外光線を効率よく発生させことができるエキシマレー
ザー光源、及び微細な回路パターン像を量産性良く露光
することが可能な露光装置を提供することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエキシマレーザー光源
の断面図である。

【図２】正弦格子で回折される回折光を説明する図であ
る。

【図３】（ａ）正弦格子にＨ偏光を照射した場合、及び
（ｂ）正弦格子にＥ偏光照射した場合の格子溝深さに対
する回折効率を示す図である。

【図４】（ａ）矩型格子、及び（ｂ）正弦格子にＨ偏光
を照射した場合の格子溝深さに対する回折効率を示す図
である。

【図５】台形形状の回折格子の断面図である。

【図６】２光束干渉法の原理を説明する図である。

【図７】正弦格子を２光束干渉法を用いて製造する製造
装置の断面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係る走査型露光装置の断
面図である。

【図９】従来のブレーズド格子の断面図である。

【図１０】従来の正弦格子へ入射するレーザービームの
（ａ）入射角が５．５°である場合の格子溝深さに対す
る１次回折効率、及び（ｂ）入射角が１１．１°である
場合の格子溝深さに対する２次回折効率を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…狭帯化素子２…プリズム３…第１開口４…チャンバー５…第２開口６…共振ミラー１０…光源１１…ＳＨＧ素子１２…第１ミラー１３…ハーフミラー１４…第２ミラー１５…第３ミラー１６…プリズム１７…回折格子基板１８…レジスト１９…マッチングオ
イル３１…光源３２…照明光学系３３…レチクル３４…レチクルステ
ージ３５…投影光学系３６、４０…レーザ
干渉計３７、４１…移動鏡３８…ウエハ３９…ウエハステージ４２…レチクルアラ
イメント顕微鏡４３…ウエハアライメント顕微鏡４４…制御装置Ｌ…レーザービーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エキシマレーザー光の発振波長を狭帯域化
する回折格子を備えた狭帯化素子において、前記回折格子は、該回折格子の溝周期をＰとし、前記エ
キシマレーザー光の発振波長をλとしたとき、を満足することを特徴とする狭帯化素子。
【請求項２】前記回折格子の溝は、前記エキシマレーザ
ー光の電場ベクトルの振動方向と直交するように形成さ
れた請求項１記載の狭帯化素子。
【請求項３】前記回折格子の溝は、前記エキシマレーザ
ー光の電場ベクトルの振動方向と平行に形成された請求
項１記載の狭帯化素子。
【請求項４】前記回折格子は、該回折格子の溝の断面が
台形形状に形成され、且つ該溝の上底の幅をＷ１とし、
該溝の下底の幅をＷ２としたとき、を満足するように形成された請求項３記載の狭帯化素
子。
【請求項５】前記エキシマレーザー光は発振波長が２５
０ｎｍ未満である請求項１〜４のいずれか１項記載の狭
帯化素子。
【請求項６】エキシマレーザー光を回折格子に入射さ
せ、該回折格子から回折された前記エキシマレーザー光
を増幅して射出するエキシマレーザー光源において、前記回折格子は、該回折格子の溝周期をＰとし、前記エ
キシマレーザー光の発振波長をλとしたとき、を満足することを特徴とするエキシマレーザー光源。
【請求項７】光源からの光束を照明光学系によってレチ
クルに導いて該レチクルを照明し、該レチクル上の回路
パターンを投影光学系によってウエハに転写する露光装
置において、前記光源は、エキシマレーザー光を回折格子に入射さ
せ、該回折格子から回折された前記エキシマレーザー光
を増幅して射出するエキシマレーザー光源であって、前記回折格子は、該回折格子の溝周期をＰとし、前記エ
キシマレーザー光の発振波長をλとしたとき、を満足することを特徴とする露光装置。
【請求項８】感光性基板に対して同一入射面内で互いに
異なる方向から２つの光束を光学系を介して照射し、前
記感光性基板表面上に前記２光束の干渉縞像を形成し
て、エキシマレーザー光の発振波長を狭帯域化する回折
格子を製造する方法において、前記２光束と前記光学系とは、前記エキシマレーザーの
発振波長をλ_excとし、前記２光束の波長をλ_recとし、
前記光学系の開口数をＮＡ_recとしたとき、を満足することを特徴とする回折格子製造方法。
【請求項９】エキシマレーザー光の発振波長を狭帯域化
する回折格子を備えた狭帯化素子において、前記回折格子は、感光性基板に対して同一入射面内で互
いに異なる方向から２つの光束を光学系を介して照射
し、前記感光性基板表面上に前記２光束の干渉縞像を形
成することによって製造され、前記２光束と前記光学系とは、前記エキシマレーザーの
発振波長をλ_excとし、前記２光束の波長をλ_recとし、
前記光学系の開口数をＮＡ_recとしたとき、を満足することを特徴とする狭帯化素子。