JP3452057B2 - 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 - Google Patents
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Info
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、露光装置の光源に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子の製造に使用されてい
る露光装置の光源としては、主として超高圧水銀ランプ
が用いられてきた。しかし、近年、半導体素子は高集積
化、微細化の一途を辿り、光学的な露光方式も高解像力
のレンズの開発等で益々その領域を拡げつつある。この
種の露光装置において、マスク又はレチクルの回路パタ
ーンをウェハ上に転写、焼付ける場合、ウェハ上に焼き
付けられる回路パターンの解像線幅は光源から露光光の
波長に比例するため、近年では、上述の超高圧水銀ラン
プに代わってＫｒＦエキシマレーザが利用されている。
また、金属蒸気レーザ等のパルスレーザを非線形光学結
晶等の高調波を発生する物質に照射して得られる高調波
光の利用も検討されている。
る露光装置の光源としては、主として超高圧水銀ランプ
が用いられてきた。しかし、近年、半導体素子は高集積
化、微細化の一途を辿り、光学的な露光方式も高解像力
のレンズの開発等で益々その領域を拡げつつある。この
種の露光装置において、マスク又はレチクルの回路パタ
ーンをウェハ上に転写、焼付ける場合、ウェハ上に焼き
付けられる回路パターンの解像線幅は光源から露光光の
波長に比例するため、近年では、上述の超高圧水銀ラン
プに代わってＫｒＦエキシマレーザが利用されている。
また、金属蒸気レーザ等のパルスレーザを非線形光学結
晶等の高調波を発生する物質に照射して得られる高調波
光の利用も検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、エキシマレー
ザを用いた露光装置には様々な問題点があることが判明
した。まず、例えば安定共振器型のエキシマレーザを考
えると、このレーザはスペクトル幅がΔλ＝０．４ｎｍ
と広く（つまり単色性が悪く）、石英のみの単色レンズ
を投影光学系として使う場合には波長の狭帯化が必要で
ある。また、エキシマレーザ共通の問題として、寿命が
短く、フッ素等の有毒ガスを使うことによるメンテナン
ス性の困難さが挙げられる。
ザを用いた露光装置には様々な問題点があることが判明
した。まず、例えば安定共振器型のエキシマレーザを考
えると、このレーザはスペクトル幅がΔλ＝０．４ｎｍ
と広く（つまり単色性が悪く）、石英のみの単色レンズ
を投影光学系として使う場合には波長の狭帯化が必要で
ある。また、エキシマレーザ共通の問題として、寿命が
短く、フッ素等の有毒ガスを使うことによるメンテナン
ス性の困難さが挙げられる。
【０００４】これらの問題点を回避するためにパルスレ
ーザの高調波が検討されている。第２高調波発生には、
反転対称性のない誘電体の単結晶（非線形光学結晶等）
が用いられる。この反転対称性のない誘電体の単結晶か
ら第２高調波を発生させるには、位相整合条件（基本波
と第２高調波に対する結晶）の屈折率が等しくなる条
件）を満たす必要があり、そのためにはレーザ光をある
特定の角度から入射させなければならない。因みに、位
相整合条件が満足されない場合は発生する高調波の発生
効率が悪くなる。また、第２高調波の発生効率を上げる
ためには、レーザビームの単位面積当たりのエネルギー
密度を大きくする必要がある。しかし、結晶中でレーザ
ビームを集光させればさせるほど結晶はレーザビームを
吸収し、それによって発生する熱によって結晶中の温度
分布（温度勾配）が急峻になる。この温度変化により結
晶の屈折率が変化するので位相整合条件を満たさなくな
ってしまう。さらに、結晶の単位面積当たり、及び単位
時間当たりのレーザビームの投入パワーが増すにつれ結
晶の寿命が著しく短くなる。加えて、レーザ光から発生
する第２高調波はコヒーレンシーが高いのでスペックル
や干渉縞等の不要な干渉パターンが生じてしまうといっ
た問題点が生じた。
ーザの高調波が検討されている。第２高調波発生には、
反転対称性のない誘電体の単結晶（非線形光学結晶等）
が用いられる。この反転対称性のない誘電体の単結晶か
ら第２高調波を発生させるには、位相整合条件（基本波
と第２高調波に対する結晶）の屈折率が等しくなる条
件）を満たす必要があり、そのためにはレーザ光をある
特定の角度から入射させなければならない。因みに、位
相整合条件が満足されない場合は発生する高調波の発生
効率が悪くなる。また、第２高調波の発生効率を上げる
ためには、レーザビームの単位面積当たりのエネルギー
密度を大きくする必要がある。しかし、結晶中でレーザ
ビームを集光させればさせるほど結晶はレーザビームを
吸収し、それによって発生する熱によって結晶中の温度
分布（温度勾配）が急峻になる。この温度変化により結
晶の屈折率が変化するので位相整合条件を満たさなくな
ってしまう。さらに、結晶の単位面積当たり、及び単位
時間当たりのレーザビームの投入パワーが増すにつれ結
晶の寿命が著しく短くなる。加えて、レーザ光から発生
する第２高調波はコヒーレンシーが高いのでスペックル
や干渉縞等の不要な干渉パターンが生じてしまうといっ
た問題点が生じた。
【０００５】本発明は、これらの問題点を解決し、高効
率、長寿命の安定した高調波を発生する高調波発生装置
を提供することにある。
率、長寿命の安定した高調波を発生する高調波発生装置
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため請
求項１に記載の発明では、レーザ光（ＬＢ）を発生する
レーザ光源（１）と、前記レーザ光が照射されることに
より該レーザ光の高調波を発生する高調波発生手段
（４）と、前記レーザ光源と前記高調波発生手段との間
に移動可能に配置され、前記レーザ光源から発生された
前記レーザ光を入射して前記高調波発生手段に向けて射
出すると共に、その移動により、その射出される前記レ
ーザ光の光路を、光軸と平行な方向に変位させる光路変
位手段（２，１５）と、をレーザ光の高調波発生装置に
構成し、前記光路変位手段は前記移動により、前記高調
波発生手段に入射する前記レーザ光の入射角をほぼ一定
に維持した状態で、該高調波発生手段を通る該レーザ光
の通過領域を変化させるように、前記レーザ光の光路を
変位させることとした。
求項１に記載の発明では、レーザ光（ＬＢ）を発生する
レーザ光源（１）と、前記レーザ光が照射されることに
より該レーザ光の高調波を発生する高調波発生手段
（４）と、前記レーザ光源と前記高調波発生手段との間
に移動可能に配置され、前記レーザ光源から発生された
前記レーザ光を入射して前記高調波発生手段に向けて射
出すると共に、その移動により、その射出される前記レ
ーザ光の光路を、光軸と平行な方向に変位させる光路変
位手段（２，１５）と、をレーザ光の高調波発生装置に
構成し、前記光路変位手段は前記移動により、前記高調
波発生手段に入射する前記レーザ光の入射角をほぼ一定
に維持した状態で、該高調波発生手段を通る該レーザ光
の通過領域を変化させるように、前記レーザ光の光路を
変位させることとした。
【０００７】また請求項１０に記載の発明では、レーザ
光源（１）から発生されるレーザ光（ＬＢ）を高調波発
生手段（４）に照射して、該レーザ光の高調波を発生す
る方法であって、前記レーザ光源と前記高調波発生手段
との間に移動可能に配置され、且つ前記レーザ光源から
発生された前記レーザ光を入射して前記高調波発生手段
に向けて射出すると共に、前記レーザ光源のパルス毎に
所定量だけ移動するように制御され、その移動により、
その射出される前記レーザ光の光路を、光軸と平行な方
向に変位させる光路変位手段（２，１５）を移動させ
て、それにより前記高調波発生手段に入射する前記レー
ザ光の入射角をほぼ一定に維持した状態で、該高調波発
生手段を通る該レーザ光の通過領域を変化させるよう
に、前記レーザ光の光路を変位させることとした。
光源（１）から発生されるレーザ光（ＬＢ）を高調波発
生手段（４）に照射して、該レーザ光の高調波を発生す
る方法であって、前記レーザ光源と前記高調波発生手段
との間に移動可能に配置され、且つ前記レーザ光源から
発生された前記レーザ光を入射して前記高調波発生手段
に向けて射出すると共に、前記レーザ光源のパルス毎に
所定量だけ移動するように制御され、その移動により、
その射出される前記レーザ光の光路を、光軸と平行な方
向に変位させる光路変位手段（２，１５）を移動させ
て、それにより前記高調波発生手段に入射する前記レー
ザ光の入射角をほぼ一定に維持した状態で、該高調波発
生手段を通る該レーザ光の通過領域を変化させるよう
に、前記レーザ光の光路を変位させることとした。
【０００８】
【作用】本願発明においては、レーザ光源から発生され
るレーザ光ＬＢの光路を、高調波発生手段（結晶４）に
入射する前記レーザ光の入射角をほぼ一定に維持した状
態で、且つ該高調波発生手段を通る該レーザ光の通過領
域（照射位置）を変化させるように変位させるので、レ
ーザ光とレーザ光の高調波が結晶に吸収されることによ
り発生する熱が均等に生じ、結晶４中の温度分布が急峻
にならない。従って温度変化による結晶４の屈折率変化
が生じないので位相整合条件が満足され、高調波の発生
効率が上がる。また結晶４の単位面積当たりに照射され
るレーザ光ＬＢの強度が単位時間でみると著しく減少す
ることになるので結晶４の寿命も延びることになる。
るレーザ光ＬＢの光路を、高調波発生手段（結晶４）に
入射する前記レーザ光の入射角をほぼ一定に維持した状
態で、且つ該高調波発生手段を通る該レーザ光の通過領
域（照射位置）を変化させるように変位させるので、レ
ーザ光とレーザ光の高調波が結晶に吸収されることによ
り発生する熱が均等に生じ、結晶４中の温度分布が急峻
にならない。従って温度変化による結晶４の屈折率変化
が生じないので位相整合条件が満足され、高調波の発生
効率が上がる。また結晶４の単位面積当たりに照射され
るレーザ光ＬＢの強度が単位時間でみると著しく減少す
ることになるので結晶４の寿命も延びることになる。
【０００９】更に本願発明では、高調波発生手段（結晶
４）に入射するレーザ光の入射角をほぼ一定に維持した
状態で、レーザ光ＬＢの光路を変位させるため、入射レ
ーザ光に対する結晶の方位角を保持することができ（レ
ーザ光の偏光方向と結晶軸との角度関係を一定に保つこ
とができ）、高調波の発生効率の低下を防止することが
できる。
４）に入射するレーザ光の入射角をほぼ一定に維持した
状態で、レーザ光ＬＢの光路を変位させるため、入射レ
ーザ光に対する結晶の方位角を保持することができ（レ
ーザ光の偏光方向と結晶軸との角度関係を一定に保つこ
とができ）、高調波の発生効率の低下を防止することが
できる。
【００１０】更に本願発明では、結晶４の直前に配置さ
れた光学部材（例えば図１、３のレンズ３）へのレーザ
光の照射位置も変位することができるので、このような
光学部材の単位面積当たりに照射されるレーザ光ＬＢの
強度が単位時間でみると著しく減少でき、光学部材の寿
命も延ばすことが可能となる。
れた光学部材（例えば図１、３のレンズ３）へのレーザ
光の照射位置も変位することができるので、このような
光学部材の単位面積当たりに照射されるレーザ光ＬＢの
強度が単位時間でみると著しく減少でき、光学部材の寿
命も延ばすことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施形態】図１は、本発明の第１の実施形態に
よる高調波発生装置を示す図である。銅蒸気レーザ１か
ら発生したレーザ光ＬＢは、不図示のビームエキスパン
ダ等により所定の断面積を持ったビームに整形された
後、図面に平行な面内で振動するガルバノミラー等の振
動鏡２によって振られる。振られたレーザ光ＬＢはレン
ズ群３で集光して非線形光学結晶４（本実施形態ではβ
−Ｂ4Ｂ2Ｏ4）に照射される。このとき、振動鏡２の振
動中心をレンズ群３の前側焦点に配置すればレンズ群３
の像側ではレーザ光ＬＢは光軸に平行に振動し、これに
より、非線形光学結晶４に入射するレーザ光ＬＢの入射
角は常にほぼ一定となる。因に、β−Ｂ4Ｂ2Ｏ4の場
合、位相整合条件を満足するための許容角度誤差は１ｍ
ｒａｄであるので上記のことは重要である。尚、図１中
の破線はレーザ光ＬＢをレンズ３の光軸に対して傾けて
入射した場合を示す。
よる高調波発生装置を示す図である。銅蒸気レーザ１か
ら発生したレーザ光ＬＢは、不図示のビームエキスパン
ダ等により所定の断面積を持ったビームに整形された
後、図面に平行な面内で振動するガルバノミラー等の振
動鏡２によって振られる。振られたレーザ光ＬＢはレン
ズ群３で集光して非線形光学結晶４（本実施形態ではβ
−Ｂ4Ｂ2Ｏ4）に照射される。このとき、振動鏡２の振
動中心をレンズ群３の前側焦点に配置すればレンズ群３
の像側ではレーザ光ＬＢは光軸に平行に振動し、これに
より、非線形光学結晶４に入射するレーザ光ＬＢの入射
角は常にほぼ一定となる。因に、β−Ｂ4Ｂ2Ｏ4の場
合、位相整合条件を満足するための許容角度誤差は１ｍ
ｒａｄであるので上記のことは重要である。尚、図１中
の破線はレーザ光ＬＢをレンズ３の光軸に対して傾けて
入射した場合を示す。
【００１２】次に、本発明の第１の実施形態による高調
波発生装置を露光装置に適用したものを図３に基づいて
説明する。図１中の部材と同効のものには同一の符号を
付けてある。結晶４で発生した高調波光ＳＨはレンズ系
５で平行光に整形され、フライ・アイ・レンズ６に照射
される。フライ・アイ・レンズ６の各エレメントレンズ
からの高調波光はレンズ系７でレチクル・ブラインド８
上に重畳され、レンズ系９を介してダイクロイック・ミ
ラー１０に照射される。ダイクロイック・ミラー１０は
高調波光のみを反射し、その他の波長光は透過する。よ
って、高調波光のみがコンデンサ・レンズ１１を介して
レチクル１２を均一な照度分布で照射し、レチクルパタ
ーンが両側、又は片側テレセントリックな投影レンズ１
３によってウェハ１４上に投影、露光される。以上の構
成において、振動鏡２の振れ原点とフライ・アイ・レン
ズ６の入射面とはレンズ系３，５によって互いに共役で
あり、フライ・アイ・レンズ６の射出面（２次光源）と
投影レンズ１３の瞳（入射瞳）面（Ｅｐ）とは共役であ
る。さらに、レチクル・ブラインド８はレンズ系９、コ
ンデンサ・レンズ１１によってレチクル１２と共役にな
っている。また以上の構成において、結晶４中の集光点
からフライ・アイ・レンズ６までの距離をＲ、フライ・
アイ・レンズ６のレンズ素子の間隔をｄ、高調波の波長
をλとして、ｍ・（Ｒλ／ｄ）（ただし、ｍ＝１，２，
３，…）の範囲で、レーザ光ＬＢを結晶４中で揺動させ
ると、フライ・アイ・レンズ６の射出側にできる各エレ
メント・レンズ毎の２次光源からの光同士が干渉してレ
チクル上又はウェハ上に生じる不要な干渉縞が低減でき
る。この事は、一例として特開昭６３−１５９８３７号
公報（米国特許４，８５１，９７８号）に詳述してある
のでここでは説明は省略する。
波発生装置を露光装置に適用したものを図３に基づいて
説明する。図１中の部材と同効のものには同一の符号を
付けてある。結晶４で発生した高調波光ＳＨはレンズ系
５で平行光に整形され、フライ・アイ・レンズ６に照射
される。フライ・アイ・レンズ６の各エレメントレンズ
からの高調波光はレンズ系７でレチクル・ブラインド８
上に重畳され、レンズ系９を介してダイクロイック・ミ
ラー１０に照射される。ダイクロイック・ミラー１０は
高調波光のみを反射し、その他の波長光は透過する。よ
って、高調波光のみがコンデンサ・レンズ１１を介して
レチクル１２を均一な照度分布で照射し、レチクルパタ
ーンが両側、又は片側テレセントリックな投影レンズ１
３によってウェハ１４上に投影、露光される。以上の構
成において、振動鏡２の振れ原点とフライ・アイ・レン
ズ６の入射面とはレンズ系３，５によって互いに共役で
あり、フライ・アイ・レンズ６の射出面（２次光源）と
投影レンズ１３の瞳（入射瞳）面（Ｅｐ）とは共役であ
る。さらに、レチクル・ブラインド８はレンズ系９、コ
ンデンサ・レンズ１１によってレチクル１２と共役にな
っている。また以上の構成において、結晶４中の集光点
からフライ・アイ・レンズ６までの距離をＲ、フライ・
アイ・レンズ６のレンズ素子の間隔をｄ、高調波の波長
をλとして、ｍ・（Ｒλ／ｄ）（ただし、ｍ＝１，２，
３，…）の範囲で、レーザ光ＬＢを結晶４中で揺動させ
ると、フライ・アイ・レンズ６の射出側にできる各エレ
メント・レンズ毎の２次光源からの光同士が干渉してレ
チクル上又はウェハ上に生じる不要な干渉縞が低減でき
る。この事は、一例として特開昭６３−１５９８３７号
公報（米国特許４，８５１，９７８号）に詳述してある
のでここでは説明は省略する。
【００１３】図２は、本発明の第２の実施形態による高
調波発生装置を示す図である。この場合、第１の実施形
態による高調波発生装置の振動鏡２の代わりに傾斜可能
な平行平板ガラス１５を設ける。このとき、平行平板ガ
ラス１５より光源側にレンズ系３を設けることにより、
レーザ光ＬＢは結晶４内に集光され、かつ光軸と平行に
変位させることができる。このため、結晶４に入射する
レーザ光ＬＢの入射角は常にほぼ一定となり、位相整合
条件を満足する。
調波発生装置を示す図である。この場合、第１の実施形
態による高調波発生装置の振動鏡２の代わりに傾斜可能
な平行平板ガラス１５を設ける。このとき、平行平板ガ
ラス１５より光源側にレンズ系３を設けることにより、
レーザ光ＬＢは結晶４内に集光され、かつ光軸と平行に
変位させることができる。このため、結晶４に入射する
レーザ光ＬＢの入射角は常にほぼ一定となり、位相整合
条件を満足する。
【００１４】尚、本高調波発生装置を露光装置に適用す
る場合、結晶４以降の構成は図３と同様でよい。次に、
本発明における高調波発生装置の第３の実施形態を図４
に基づいて説明する。レーザ１から発生したレーザ光Ｌ
Ｂは、回動可能な平行平板ガラス１５に入射し、その
後、結晶４に達する。平行平板ガラス１５を回動させる
ことによってレーザ光ＬＢは光軸と平行な方向に揺動さ
せられる。この平行に揺動するレーザー光を非線形光学
結晶４に照射して高調波光を発生させる。この高調波発
生装置を露光装置に適用したものを図５に示す。結晶４
で発生した高調波光ＳＨは、一旦レンズ系１７で集光さ
れ再度レンズ系５で所定の断面積を持ったほぼ平行なビ
ームに整形され、光軸に平行に振動しながらフライ・ア
イ・レンズ６に入射する。このとき、レンズ系１７の像
側焦点とレンズ系５の前側焦点はほぼ一致している。フ
ライ・アイ・レンズ６で生じた２次光源からの光は、そ
のままレンズ系７へ入射したのではレチクル・ブライン
ド８上に静止した干渉縞が生じるので、レンズ系７とレ
チクル・ブラインド８との間に振動鏡１８を設ける。こ
の場合、振動鏡１８の振動範囲は例えば干渉縞のピッチ
の整数倍（１倍も含む）の移動に対応するものとし、所
望の露光量を得るために必要な複数パルスで１／２周期
振動するものとする。
る場合、結晶４以降の構成は図３と同様でよい。次に、
本発明における高調波発生装置の第３の実施形態を図４
に基づいて説明する。レーザ１から発生したレーザ光Ｌ
Ｂは、回動可能な平行平板ガラス１５に入射し、その
後、結晶４に達する。平行平板ガラス１５を回動させる
ことによってレーザ光ＬＢは光軸と平行な方向に揺動さ
せられる。この平行に揺動するレーザー光を非線形光学
結晶４に照射して高調波光を発生させる。この高調波発
生装置を露光装置に適用したものを図５に示す。結晶４
で発生した高調波光ＳＨは、一旦レンズ系１７で集光さ
れ再度レンズ系５で所定の断面積を持ったほぼ平行なビ
ームに整形され、光軸に平行に振動しながらフライ・ア
イ・レンズ６に入射する。このとき、レンズ系１７の像
側焦点とレンズ系５の前側焦点はほぼ一致している。フ
ライ・アイ・レンズ６で生じた２次光源からの光は、そ
のままレンズ系７へ入射したのではレチクル・ブライン
ド８上に静止した干渉縞が生じるので、レンズ系７とレ
チクル・ブラインド８との間に振動鏡１８を設ける。こ
の場合、振動鏡１８の振動範囲は例えば干渉縞のピッチ
の整数倍（１倍も含む）の移動に対応するものとし、所
望の露光量を得るために必要な複数パルスで１／２周期
振動するものとする。
【００１５】図６は、本発明の第４の実施形態による高
調波発生装置を示す図である。銅蒸気レーザ１から発生
したレーザ光ＬＢは、不図示のビームエキスパンダ等に
より所定の断面積を持ったビームに整形され、反射鏡等
で振動することなくレンズ群３で集光して非線形光学結
晶４へ照射される。又、結晶４中の温度分布が急峻にな
るのを避けるため、結晶４に振動器１５を設け、結晶４
を光軸とほぼ垂直な方向に振動させて結晶４を通るレー
ザ光ＬＢの通過領域を逐次変化させるようにする。
調波発生装置を示す図である。銅蒸気レーザ１から発生
したレーザ光ＬＢは、不図示のビームエキスパンダ等に
より所定の断面積を持ったビームに整形され、反射鏡等
で振動することなくレンズ群３で集光して非線形光学結
晶４へ照射される。又、結晶４中の温度分布が急峻にな
るのを避けるため、結晶４に振動器１５を設け、結晶４
を光軸とほぼ垂直な方向に振動させて結晶４を通るレー
ザ光ＬＢの通過領域を逐次変化させるようにする。
【００１６】この図６の高調波発生装置を露光装置に適
用する場合、フライ・アイ・レンズ６以降の構成は図５
と同様であるが、非線形光学結晶４とフライ・アイ・レ
ンズ６との間に、高調波ＳＨをフライ・アイ・レンズ６
に平行に入射させるための不図示のレンズ系を設ける。
用する場合、フライ・アイ・レンズ６以降の構成は図５
と同様であるが、非線形光学結晶４とフライ・アイ・レ
ンズ６との間に、高調波ＳＨをフライ・アイ・レンズ６
に平行に入射させるための不図示のレンズ系を設ける。
【００１７】図７は、本発明の第５の実施形態による高
調波発生装置の構成を示す図である。レーザ光源１から
発生したレーザ光ＬＢは、不図示のビームエキスパンダ
等により所定の断面積を持った平行ビームに整形される
か、又はレーザ光源１から射出したままの状態で、揺動
させられることなく非線形光学結晶４に照射され、結晶
４によってほぼ平行な高調波光束に変換される。結晶４
は図６と同様に振動器１６によりレーザ光の光軸とほぼ
垂直な方向に振動して、結晶４中の温度分布が急峻にな
るのを防ぐ、このとき、結晶４の位相整合条件を満足す
るように、即ち、レーザ光の結晶４への入射角の変動範
囲が１ｍｒａｄ以内になるようにしなければならない。
この高調波発生装置を露光装置に適用する場合、フライ
・アイ・レンズ６以降の構成は図５と同様である。
調波発生装置の構成を示す図である。レーザ光源１から
発生したレーザ光ＬＢは、不図示のビームエキスパンダ
等により所定の断面積を持った平行ビームに整形される
か、又はレーザ光源１から射出したままの状態で、揺動
させられることなく非線形光学結晶４に照射され、結晶
４によってほぼ平行な高調波光束に変換される。結晶４
は図６と同様に振動器１６によりレーザ光の光軸とほぼ
垂直な方向に振動して、結晶４中の温度分布が急峻にな
るのを防ぐ、このとき、結晶４の位相整合条件を満足す
るように、即ち、レーザ光の結晶４への入射角の変動範
囲が１ｍｒａｄ以内になるようにしなければならない。
この高調波発生装置を露光装置に適用する場合、フライ
・アイ・レンズ６以降の構成は図５と同様である。
【００１８】以上、いずれの実施例においても、振動鏡
２、平行平板ガラス１５、又は振動器１６の駆動は、レ
ーザ光源１がパルス発光するものであれば、そのパルス
発光（トリガ）と同期させて、各パルス毎に微小角度あ
るいは微少量だけ駆動して、非線形光学結晶中のレーザ
光通過位置を時間的に一様に変化させるように制御する
ことが望ましい。
２、平行平板ガラス１５、又は振動器１６の駆動は、レ
ーザ光源１がパルス発光するものであれば、そのパルス
発光（トリガ）と同期させて、各パルス毎に微小角度あ
るいは微少量だけ駆動して、非線形光学結晶中のレーザ
光通過位置を時間的に一様に変化させるように制御する
ことが望ましい。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、レーザ
光に対する該高周波発生手段の回転角を維持した状態
で、且つ位相整合条件を満足するようにレーザ光ＬＢの
光路を変位させて高調波発生手段（結晶４）への照射位
置を変更しているので、高調波の発生効率をほぼ一定に
保ちつつ（高調波の発生効率の低下を招くことなく）、
非線形光学結晶の寿命を延ばすことができる。更に、結
晶４の直前に配置された光学部材（例えば図１、３のレ
ンズ３）へのレーザ光の照射位置も変位することとなる
ので、光学部材の寿命も延ばすことができる。
光に対する該高周波発生手段の回転角を維持した状態
で、且つ位相整合条件を満足するようにレーザ光ＬＢの
光路を変位させて高調波発生手段（結晶４）への照射位
置を変更しているので、高調波の発生効率をほぼ一定に
保ちつつ（高調波の発生効率の低下を招くことなく）、
非線形光学結晶の寿命を延ばすことができる。更に、結
晶４の直前に配置された光学部材（例えば図１、３のレ
ンズ３）へのレーザ光の照射位置も変位することとなる
ので、光学部材の寿命も延ばすことができる。
【００２０】更に請求項７（請求項１２）に記載のよう
に、この種の高調波発生装置（高調波発生方法）を露光
装置（露光方法）に使用した場合、レーザ光を結晶に対
して揺動させるようにすれば、高調波光の空間的、時間
的コヒーレンスの向上に起因してマスク（レチクル１
２）又は基板（ウェハ１４）上に生じる不要な干渉パタ
ーンを低減（平滑化）することができる。
に、この種の高調波発生装置（高調波発生方法）を露光
装置（露光方法）に使用した場合、レーザ光を結晶に対
して揺動させるようにすれば、高調波光の空間的、時間
的コヒーレンスの向上に起因してマスク（レチクル１
２）又は基板（ウェハ１４）上に生じる不要な干渉パタ
ーンを低減（平滑化）することができる。
【図１】図１は本発明の第１の実施形態による高調波発
生装置を示す図である。
生装置を示す図である。
【図２】図２は本発明の第２の実施形態による高調波発
生装置を示す図である。
生装置を示す図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態による高調波発
生装置を適用した露光装置の構成を示す図である。
生装置を適用した露光装置の構成を示す図である。
【図４】図４は本発明の第３の実施形態による高調波発
生装置を示す図である。
生装置を示す図である。
【図５】図５は本発明の第３の実施形態による高調波発
生装置を適用した露光装置の構成を示す図である。
生装置を適用した露光装置の構成を示す図である。
【図６】図６は本発明の第４の実施形態による高調波発
生装置を示す図である。
生装置を示す図である。
【図７】図７は本発明の第５の実施形態による高調波発
生装置を示す図である。
生装置を示す図である。
１ 金属蒸気レーザ
２，１８ 振動鏡
３，５，７，９，１７ レンズ群
４ 非線形光学結晶
６ フライ・アイ・レンズ
１５ 平行平板ガラス
１６ 振動器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/109
3/109 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｂ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/37
G03F 7/20
H01L 21/027
H01S 3/00
H01S 3/109
Claims (16)
- 【請求項１】 レーザ光を発生するレーザ光源と、 前記レーザ光が照射されることにより該レーザ光の高調
波を発生する高調波発生手段と、 前記レーザ光源と前記高調波発生手段との間に移動可能
に配置され、前記レーザ光源から発生された前記レーザ
光を入射して前記高調波発生手段に向けて射出すると共
に、その移動により、その射出される前記レーザ光の光
路を、光軸と平行な方向に変位させる光路変位手段と、
を有し、前記光路変位手段は 前記移動により、前記高調波発生手
段に入射する前記レーザ光の入射角をほぼ一定に維持し
た状態で、該高調波発生手段を通る該レーザ光の通過領
域を変化させるように、前記レーザ光の光路を変位させ
ることを特徴とするレーザ光の高調波発生装置。 - 【請求項２】 前記光路変位手段は、前記レーザ光の光
路を直線的に変位させることを特徴とする請求項１に記
載のレーザ光の高調波発生装置。 - 【請求項３】 前記光路変位手段は、前記レーザ光に照
射される照射面を、該レーザ光に対して傾斜可能な光学
部材を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のレ
ーザ光の高調波発生装置。 - 【請求項４】 前記光学部材は、振動鏡、又は前記レー
ザ光の光軸に対し傾斜可能な平行平板ガラス、又は回転
可能な平行平板ガラスのうちのいずれかを含むことを特
徴とする請求項３に記載のレーザ光の高調波発生装置。 - 【請求項５】 前記光路変位手段は、前記高調波発生手
段の中の前記レーザ光の通過位置を時間的に一様に変化
させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記
載のレーザ光の高調波発生装置。 - 【請求項６】 前記レーザ光源はパルス光を発光するパ
ルス光光源を含み、 前記光路変位手段は、前記パルス光光源のパルス毎に所
定量だけ移動することを特徴とする請求項１〜５の何れ
か一項に記載のレーザ光の高調波発生装置。 - 【請求項７】 前記光路変位手段は、前記パルス光源か
らのパルス発光周期と同期して、前記レーザ光の光路を
変位をせしめることを特徴とする請求項６ に記載のレー
ザ光の高調波発生装置。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れか一項に記載のレー
ザ光の高調波発生装置を備え、 前記高調波発生装置により発生された前記レーザ光の高
調波光をマスクに照射することによって、前記マスク上
に形成されたパターンを基板上に転写する露光装置 。 - 【請求項９】 前記マスクを、前記レーザ光で均一な照
度で照明するための照度分布均一化手段を更に有し、 前記光路変位手段による前記レーザ光通過領域の変動範
囲は、前記高調波発生手段中の前記レーザ光の集光点か
ら前記照度均一化手段までの距離をＲ、前記照度均一化
手段の光学素子の間隔をｄ、高調波の波長をλとして、
ｍ・（Ｒλ／ｄ）（但しｍ＝１，２，３，・・・）で表
す範囲とし、即ち前記照度分布均一化手段を通過する前
記レーザ光の変動範囲を、前記照度分布均一化手段によ
って作られる隣り合った２次光源からの光同士に２ｍπ
の位相差を与える範囲とすることを特徴とする請求項８
に記載の露光装置 。 - 【請求項１０】 レーザ光源から発生されるレーザ光を
高調波発生手段に照射して、該レーザ光の高調波を発生
する方法であって、 前記レーザ光源と前記高調波発生手段との間に移動可能
に配置され、且つ前記レーザ光源から発生された前記レ
ーザ光を入射して前記高調波発生手段に向けて射出する
と共に、その移動により、その射出される前記レーザ光
の光路を光軸と平行な方向に変位させる光路変位手段を
移動させて、それにより前記高調波発生手段に入射する
前記レーザ光の入射角をほぼ一定に維持した状態で、該
高調波発生手段を通る該レーザ光の通過領域を変化させ
るように、前記レーザ光の光路を変位させることを特徴
とするレーザ光の高調波発生方法 。 - 【請求項１１】 前記レーザ光の光路は、前記高調波発
生手段の中の前記レーザ光の通過位置が時間的に一様に
変化するように変位されることを特徴とする請求項１０
に記載のレーザ光の高調波発生方法。 - 【請求項１２】 前記レーザ光源はパルス光を発光する
パルス光光源を含み、 前記光路変位手段を、前記パルス光光源のパルス毎に所
定量だけ移動することを特徴とする請求項１０又は１１
に記載のレーザ光の高調波発生方法 。 - 【請求項１３】 前記レーザ光の光路は、前記パルス光
源からのパルス発光周期と同期して変位されることを特
徴とする請求項１０〜１２の何れか一項に記載のレーザ
光の高調波発生方法。 - 【請求項１４】 請求項１０〜１３の何れか一項に記載
のレーザ光の高調波発生方法を用いて発生した前記レー
ザ光の高調波を、マスクに照射することによって、前記
マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する露光
方法。 - 【請求項１５】 照度分布均一化手段により、前記マス
クを均一な照度の前記レーザ光で照明し、 前記レーザ光通過領域の変動範囲は、前記高調波発生手
段中の前記レーザ光の集光点から前記照度均一化手段ま
での距離をＲ、前記照度均一化手段の光学素子の間隔を
ｄ、高調波の波長をλとして、ｍ・（Ｒλ／ｄ）（但し
ｍ＝１，２，３，・・・）で表す範囲とし、即ち前記照
度分布均一化手段を通過する前記レーザ光の変動範囲
を、前記照度分布均一化手段によって作られる隣り合っ
た２次光源からの光同士に２ｍπの位相差を与える範囲
とすることを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。 - 【請求項１６】 請求項１４又は１５に記載の露光方法
を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389105A JP3452057B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389105A JP3452057B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 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 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14002199A Division JP3287334B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | レーザ光の高調波発生装置、露光装置、レーザ光の高調波発生方法、それを用いた露光方法、及びそれを用いたデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277914A JP2002277914A (ja) | 2002-09-25 |
| JP3452057B2 true JP3452057B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=19188229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001389105A Expired - Fee Related JP3452057B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3452057B2 (ja) |
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| JP4301282B2 (ja) | 2006-11-15 | 2009-07-22 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
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| JP6901261B2 (ja) * | 2016-12-27 | 2021-07-14 | 株式会社ディスコ | レーザー装置 |
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| WO2021181511A1 (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 波長変換レーザ装置および波長変換レーザ加工機 |
-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001389105A patent/JP3452057B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002277914A (ja) | 2002-09-25 |
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