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JPH10270326A - Exposure light source, exposure method and exposure apparatus - Google Patents

Exposure light source, exposure method and exposure apparatus

Info

Publication number
JPH10270326A
JPH10270326A JP9074243A JP7424397A JPH10270326A JP H10270326 A JPH10270326 A JP H10270326A JP 9074243 A JP9074243 A JP 9074243A JP 7424397 A JP7424397 A JP 7424397A JP H10270326 A JPH10270326 A JP H10270326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
exposure
wavelength
exposure light
light
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.)
Pending
Application number
JP9074243A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiwamu Takehisa
究 武久
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9074243A priority Critical patent/JPH10270326A/en
Publication of JPH10270326A publication Critical patent/JPH10270326A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ArFエキシマレーザに代わり、波長変換に
よって波長193nm近傍の紫外光を効率よく発生でき
る露光光源を提供する。 【解決手段】 銅レーザ発振器1の出力鏡31aから取
り出された波長511nmの緑色成分のレーザ光L1
は、ビーム径変換器3aでビーム径が拡大されたレーザ
光L2として銅レーザ増幅器2を通過後、ダイクロイッ
クミラー4bを経由して、色素レーザ発振器6と色素レ
ーザ増幅器7の励起光となる。色素レーザ発振器6は波
長578nmのレーザ光L11を発振し、色素レーザ増
幅器7で増幅され、レーザ光L12として取り出され、
さらにビーム径変換器3bにてビーム径が拡大されたレ
ーザ光L13となり、ダイクロイックミラー4aで反射
して、銅レーザ増幅器2内を通過し、増幅された波長5
78nmのレーザ光L15として非線形光学結晶11
a、11bを順に通過し、波長193nmの露光光L3
0となる。
[PROBLEMS] To provide an exposure light source capable of efficiently generating ultraviolet light having a wavelength of about 193 nm by wavelength conversion, instead of an ArF excimer laser. SOLUTION: A green component laser beam L1 having a wavelength of 511 nm extracted from an output mirror 31a of a copper laser oscillator 1 is provided.
After passing through the copper laser amplifier 2 as the laser beam L2 whose beam diameter has been expanded by the beam diameter converter 3a, the laser light becomes excitation light for the dye laser oscillator 6 and the dye laser amplifier 7 via the dichroic mirror 4b. The dye laser oscillator 6 oscillates a laser beam L11 having a wavelength of 578 nm, is amplified by the dye laser amplifier 7, and is extracted as a laser beam L12.
Further, a laser beam L13 whose beam diameter is expanded by the beam diameter converter 3b is reflected by the dichroic mirror 4a, passes through the copper laser amplifier 2, and is amplified by the wavelength 5
Nonlinear optical crystal 11 as 78 nm laser light L15
a, exposure light L3 having a wavelength of 193 nm
It becomes 0.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、露光光源および露
光技術ならびに半導体装置の製造技術に関し、特に、半
導体装置の製造工程におけるレーザ光を用いたフォトリ
ソグラフィ技術等に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure light source, an exposure technique, and a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to a photolithography technique using laser light in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトリソグラフィに用いられる露光装
置(通常、ステッパと呼ばれる。)に要求される性能と
しては、解像度、アライメント精度、処理能力、装置信
頼性など種々のものが存在する。その中でも、パターン
の微細化に直接つながる解像度Rは、R=k・λ/NA
(k:定数、λ:露光波長、NA:投影レンズの開口
数)によって表されるため、良好な解像度を得るために
は、できるだけ短い露光波長λの露光光源が好ましい。
2. Description of the Related Art There are various types of performance required for an exposure apparatus (generally called a stepper) used for photolithography, such as resolution, alignment accuracy, processing capability, and apparatus reliability. Among them, the resolution R directly leading to the miniaturization of the pattern is R = k · λ / NA
Since (k: constant, λ: exposure wavelength, NA: numerical aperture of the projection lens), an exposure light source having an exposure wavelength λ as short as possible is preferable in order to obtain good resolution.

【0003】従来一般の露光装置では、おもに水銀ラン
プのg線(波長:436nm)やi線(波長:365n
m)が露光光源として利用されてきたが、より微細な加
工線幅を実現するために、波長248nmのKrFエキ
シマレーザが利用されるようになってきた。そしてさら
に微細な加工を行うための露光光源として、波長193
nmのArFエキシマレーザの利用が検討されている。
なお、これに関しては、たとえば、平成8年レーザー学
会学術講演会・第16回年次大会、講演予講集、25p
VII4(第96頁から第99頁)において説明されて
いる。
In a conventional general exposure apparatus, a g-line (wavelength: 436 nm) or an i-line (wavelength: 365 n) of a mercury lamp is mainly used.
m) has been used as an exposure light source, but a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm has been used in order to realize a finer processing line width. As an exposure light source for performing finer processing, a wavelength of 193 is used.
The use of an nm ArF excimer laser is being studied.
Regarding this, for example, the Laser Society of Japan Academic Lecture 1996, 16th Annual Conference,
VII4 (pages 96 to 99).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ArFエキシマレーザ
を露光光源に用いる際の技術的課題としては、狭帯域化
しないと波長幅が50〜100pm、狭帯域化させても
約10pmあり、単色レンズを露光レンズとして用いる
ステッパに必要な波長幅1pm未満に狭帯域化された露
光光を発生させることが困難になっている、という点が
挙げられる。すなわちArFエキシマレーザの波長を含
むおよそ200nm以下は真空紫外域であるため、一般
に多くの光学材では吸収率がかなり高くなる。そのため
狭帯域化素子自体により、発振器内のレーザ光が吸収さ
れ、十分なレーザ出力が得られなかったり、また狭帯域
化素子がレーザ光の吸収により劣化しやすくなり、その
定期的交換によりランニングコストが高くなることが技
術的課題になっている。なお、これに関しては、たとえ
ば、月刊Semiconductor World19
95年11月、第16頁から第17頁において説明され
ている。
A technical problem when using an ArF excimer laser as an exposure light source is that if the band is not narrowed, the wavelength width is 50 to 100 pm, and even if the band is narrowed, the wavelength is about 10 pm. The point is that it is difficult to generate exposure light having a narrower bandwidth than a wavelength width of 1 pm required for a stepper used as an exposure lens. That is, since the wavelength of about 200 nm or less including the wavelength of the ArF excimer laser is in the vacuum ultraviolet region, the absorption rate of many optical materials generally becomes considerably high. Therefore, the laser light in the oscillator is absorbed by the band-narrowing element itself, and a sufficient laser output cannot be obtained, or the band-narrowing element is easily deteriorated due to the absorption of the laser light. Has become a technical issue. Regarding this, for example, the monthly Semiconductor World 19
This is described in November 1995, pp. 16-17.

【0005】また別の技術的課題として、露光光源にエ
キシマレーザを用いた従来装置では、レーザ光のピーク
パワーが高いため、ステッパのレンズ材にダメージが生
じやすいという点が挙げられる。そこでピークパワーを
上げずに、すなわちレーザパルスのエネルギーを上げず
に平均出力を増加させるために、パルスの繰り返し数を
高くする必要がある。ところがエキシマレーザでは一般
に1kHz程度の繰返し数が限界であった。
Another technical problem is that, in a conventional apparatus using an excimer laser as an exposure light source, the peak power of the laser beam is high, so that the lens material of the stepper is easily damaged. Therefore, in order to increase the average output without increasing the peak power, that is, without increasing the energy of the laser pulse, it is necessary to increase the number of pulse repetitions. However, an excimer laser generally has a limit of a repetition rate of about 1 kHz.

【0006】本発明の目的は、ArFエキシマレーザに
代わり、十分に狭帯域化された真空紫外域の露光光を発
生できる露光光源を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an exposure light source capable of generating exposure light in a vacuum ultraviolet region having a sufficiently narrow band, instead of an ArF excimer laser.

【0007】本発明の他の目的は、ArFエキシマレー
ザと同じ波長193nm近傍の真空紫外光を効率よく発
生できる露光光源を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an exposure light source capable of efficiently generating vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 193 nm, which is the same as that of an ArF excimer laser.

【0008】本発明の他の目的は、露光光学系の寿命を
延ばして装置を長期間使用できる露光技術を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide an exposure technique which can extend the life of an exposure optical system and use the apparatus for a long period of time.

【0009】本発明の他の目的は、露光工程における低
コスト化およびスループットの向上を実現することが可
能な露光技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an exposure technique capable of realizing cost reduction and improvement in throughput in an exposure step.

【0010】本発明の他の目的は、真空紫外域の波長程
度の設計ルールを有する半導体装置を効率良く製造する
ことが可能な半導体装置の製造技術を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique capable of efficiently manufacturing a semiconductor device having a design rule of a wavelength in a vacuum ultraviolet region.

【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0013】本発明による露光光源では、銅レーザと、
色素レーザと、少なくとも2個の非線形光学結晶とを含
み、銅レーザから取り出されたレーザ光を励起光として
色素レーザを動作させ、かつ色素レーザから取り出され
たレーザ光を、少なくとも2個の非線形光学結晶に通す
ことで露光光を得るものである。なお、この銅レーザと
は、銅原子の励起準位間のエネルギー遷移を用いた気体
レーザのことで、銅蒸気レーザ、あるいは臭化銅レーザ
などがある。
[0013] In the exposure light source according to the present invention, a copper laser;
A dye laser, at least two nonlinear optical crystals, operating the dye laser using the laser light extracted from the copper laser as excitation light, and converting the laser light extracted from the dye laser into at least two nonlinear optical crystals. Exposure light is obtained by passing through a crystal. The copper laser is a gas laser using energy transition between excited levels of copper atoms, and includes a copper vapor laser, a copper bromide laser, and the like.

【0014】また特に効率よく波長193nm近傍の露
光光を得るために、色素レーザから取り出されたレーザ
光を、銅レーザを構成する放電管内に通したのち、非線
形光学結晶を通過させて露光光として出力するものであ
る。なお銅レーザとは、銅レーザ発振器あるいは銅レー
ザ増幅器のどちらでもよく、色素レーザも、色素レーザ
発振器あるいは色素レーザ増幅器のどちらでもよい。
In order to particularly efficiently obtain exposure light having a wavelength of about 193 nm, laser light extracted from a dye laser is passed through a discharge tube constituting a copper laser, and then passed through a nonlinear optical crystal to be used as exposure light. Output. The copper laser may be either a copper laser oscillator or a copper laser amplifier, and the dye laser may be either a dye laser oscillator or a dye laser amplifier.

【0015】一般に銅レーザで励起される色素レーザ
は、使用する色素にも依るが、代表的なローダミン6G
などの色素を用いれば、波長570〜600nmで効率
よくレーザ発振できることが知られている。そこで非線
形光学結晶を2回通すことで発生する第3高調波とし
て、ArFエキシマレーザの波長をカバーする波長19
0nm〜200nmの紫外光が得られる。しかも銅レー
ザでは一般に5〜6kHzの繰返し数で動作するため、
通常のエキシマレーザに比べて、同じ平均出力ならばパ
ルスのピークパワーをエキシマレーザに比べて1桁小さ
くすることができる。
In general, a dye laser excited by a copper laser depends on a dye to be used.
It is known that laser light can be efficiently oscillated at a wavelength of 570 to 600 nm by using such a dye. Therefore, as a third harmonic generated by passing the nonlinear optical crystal twice, a wavelength 19 covering the wavelength of the ArF excimer laser is used.
Ultraviolet light of 0 nm to 200 nm is obtained. In addition, since a copper laser generally operates at a repetition rate of 5 to 6 kHz,
With the same average output as compared with a normal excimer laser, the peak power of the pulse can be reduced by one digit as compared with the excimer laser.

【0016】また狭帯域化された露光光を発生させるに
は前記波長570〜600nmの色素レーザにおいて行
えばよく、すなわち可視域で狭帯域化することになるた
め、狭帯域化素子が短期間でダメージを受けるようなこ
とはない。
In order to generate exposure light having a narrow band, it is sufficient to use a dye laser having a wavelength of 570 to 600 nm. That is, the band is narrowed in the visible region. No damage will be taken.

【0017】また銅レーザは、波長約511nmで最も
強くレーザ発振するが、波長約578nmにも第2の発
振ラインがあり、これは波長約511nmで励起された
通常の色素レーザの発振波長帯に含まれる。そこで色素
レーザから、銅レーザの第2の発振ラインと一致する波
長578nmでレーザ発振させることができるため、波
長578nmの色素レーザのレーザ光を銅レーザの放電
管内に通すことで、色素レーザのレーザ光は増幅作用を
受けることになる。
Although the copper laser oscillates most strongly at a wavelength of about 511 nm, there is also a second oscillation line at a wavelength of about 578 nm, which corresponds to the oscillation wavelength band of a normal dye laser excited at a wavelength of about 511 nm. included. Therefore, since the dye laser can oscillate at a wavelength of 578 nm, which coincides with the second oscillation line of the copper laser, the laser light of the dye laser having a wavelength of 578 nm is passed through the discharge tube of the copper laser, so that the laser of the dye laser is emitted. Light will be subject to amplification.

【0018】しかも波長578nmのレーザ光を2個の
非線形光学結晶中に通して2回波長変換を行なって得ら
れる第3高調波は、波長約193nmになるため、Ar
Fエキシマレーザとほぼ同じ波長の紫外光が得られる。
なお、一般に、銅レーザの発振波長に関して、波長約5
11nmを緑色成分、波長約578nmを黄色成分と呼
ぶことがあり、レーザ出力の比はおよそ6対4であるこ
とが知られている。
Further, the third harmonic obtained by passing the laser light having a wavelength of 578 nm through two nonlinear optical crystals and performing wavelength conversion twice has a wavelength of about 193 nm.
Ultraviolet light having substantially the same wavelength as that of the F excimer laser can be obtained.
Generally, the oscillation wavelength of the copper laser is about 5 wavelengths.
11 nm may be referred to as a green component and a wavelength of about 578 nm may be referred to as a yellow component, and it is known that the ratio of laser output is approximately 6 to 4.

【0019】また波長変換させる基本波を色素レーザで
発振させるため、小さいビーム径で発振させやすく、シ
ングルモードで発振させやすい。すなわち、拡がり角が
非常に小さい高品質なビームとして基本波を発生でき
る。
Since the fundamental wave to be wavelength-converted is oscillated by the dye laser, it is easy to oscillate with a small beam diameter and oscillate in a single mode. That is, a fundamental wave can be generated as a high-quality beam having a very small divergence angle.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】(実施の形態1)図1は、本発明の露光光
源の第1の実施の形態の構成の一例を示した概念図であ
る。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of an exposure light source according to a first embodiment of the present invention.

【0022】本実施の形態の露光光源は、大別して、銅
レーザ発振器1、銅レーザ増幅器2、色素レーザ発振器
6、波長変換用の複数の非線形光学結晶11aおよび非
線形光学結晶11bからなる。本実施の形態の場合、こ
の非線形光学結晶11aおよび11bとしては、一例と
してβ−BaB2 4 結晶を用いることができる。
The exposure light source of this embodiment is roughly divided into a copper laser oscillator 1, a copper laser amplifier 2, a dye laser oscillator 6, a plurality of nonlinear optical crystals 11a and a nonlinear optical crystal 11b for wavelength conversion. In the case of the present embodiment, as the nonlinear optical crystals 11a and 11b, for example, a β-BaB 2 O 4 crystal can be used.

【0023】銅レーザ発振器1は、放電管1a、出力鏡
31a、および全反射鏡33aとで構成されている。銅
レーザ発振器1の出力鏡31aから取り出された波長5
11nmの緑色成分のレーザ光L1は、本発明を構成す
る銅レーザである銅レーザ増幅器2へ向かう。なお一般
の銅レーザ発振器からは緑色成分と黄色成分の両方が含
まれるが、本実施の形態の銅レーザ発振器1の出力鏡3
1aでは黄色成分がほぼ100%反射するようになって
いるため、レーザ光L1はほぼ100%が緑色成分にな
っている。レーザ光L1は、2枚のレンズからなるビー
ム径変換器3aによって、ビーム径が拡大され(レーザ
光L2とする。)、ダイクロイックミラー4aに当た
る。ダイクロイックミラー4aは波長511nmにおい
てほぼ100%の透過率を有し、波長578nmにおい
てほぼ100%の反射率になっているため、緑色成分の
レーザ光L2はほとんど損失無くダイクロイックミラー
4aを通過して銅レーザ増幅器2へ進むことができる。
これによってレーザ光L2は銅レーザ増幅器2の放電管
2b内を通過し、増幅作用を受け、レーザ出力が高めら
れる。増幅した緑色成分のレーザ光L3はダイクロイッ
クミラー4bに当たる。
The copper laser oscillator 1 includes a discharge tube 1a, an output mirror 31a, and a total reflection mirror 33a. Wavelength 5 extracted from output mirror 31a of copper laser oscillator 1
The 11 nm green component laser light L1 travels to the copper laser amplifier 2, which is a copper laser constituting the present invention. Although a general copper laser oscillator contains both a green component and a yellow component, the output mirror 3 of the copper laser oscillator 1 of the present embodiment is included.
In 1a, almost 100% of the yellow component is reflected, so that almost 100% of the laser beam L1 is a green component. The beam diameter of the laser beam L1 is expanded (referred to as laser beam L2) by a beam diameter converter 3a including two lenses, and impinges on a dichroic mirror 4a. Since the dichroic mirror 4a has a transmittance of almost 100% at a wavelength of 511 nm and a reflectance of almost 100% at a wavelength of 578 nm, the laser light L2 of the green component passes through the dichroic mirror 4a with almost no loss and passes through the copper. It is possible to proceed to the laser amplifier 2.
As a result, the laser light L2 passes through the inside of the discharge tube 2b of the copper laser amplifier 2 and is subjected to an amplifying action, thereby increasing the laser output. The amplified green component laser beam L3 impinges on the dichroic mirror 4b.

【0024】ダイクロイックミラー4bは波長511n
mにおいてほぼ100%の反射率を有し、波長578n
mにおいてほぼ100%の透過率になっているため、緑
色成分のレーザ光L3はダイクロイックミラー4bで反
射してレーザ光L4のように進む。レーザ光L4は、ミ
ラー5aで反射して、色素レーザ発振器6と色素レーザ
増幅器7の励起光として利用される。すなわちレーザ光
L4は、ビームスプリッタ8aおよびミラー5bによっ
て、そのパワーのそれぞれ70%および30%のレーザ
光L5およびレーザ光L6が、色素レーザ増幅器7およ
び色素レーザ発振器6に供給される。これによって色素
レーザ発振器6から波長578nmのレーザ光L11が
発振し、色素レーザ増幅器7を構成する色素ジェット9
a内を通過する。この色素ジェット9aに対して、銅レ
ーザからの緑色成分のレーザ光L5がレンズ10によっ
て集光する。これによって色素レーザ発振器6からのレ
ーザ光L11が増幅し、レーザ光L12となって取り出
される。レーザ光L12はミラー5cで反射し、2枚の
レンズから成るビーム径変換器3bによって、レーザ光
L2と同じ太さにビーム径が拡大され(レーザ光L13
とする。)、ダイクロイックミラー4aに当たる。
The dichroic mirror 4b has a wavelength of 511n.
m has a reflectance of almost 100% at a wavelength of 578 n
Since the transmittance at m is almost 100%, the laser light L3 of the green component is reflected by the dichroic mirror 4b and proceeds like the laser light L4. The laser light L4 is reflected by the mirror 5a and used as excitation light for the dye laser oscillator 6 and the dye laser amplifier 7. That is, the laser beam L4 is supplied with 70% and 30% of the power of the laser beam L5 and the laser beam L6 to the dye laser amplifier 7 and the dye laser oscillator 6, respectively, by the beam splitter 8a and the mirror 5b. As a result, a laser beam L11 having a wavelength of 578 nm oscillates from the dye laser oscillator 6, and the dye jet 9 constituting the dye laser amplifier 7 is formed.
Pass through a. The laser beam L5 of the green component from the copper laser is focused on the dye jet 9a by the lens 10. As a result, the laser beam L11 from the dye laser oscillator 6 is amplified and extracted as a laser beam L12. The laser beam L12 is reflected by the mirror 5c, and the beam diameter is enlarged to the same thickness as the laser beam L2 by the beam diameter converter 3b including two lenses (the laser beam L13).
And ), And hits the dichroic mirror 4a.

【0025】ダイクロイックミラー4aでは、前述した
ように波長578nmにおいてほぼ100%の高反射率
を有するため、ここで反射してレーザ光L14となりレ
ーザ光L2と重ね合わされる。
Since the dichroic mirror 4a has a high reflectance of almost 100% at the wavelength of 578 nm as described above, it is reflected here and becomes the laser beam L14, which is superimposed on the laser beam L2.

【0026】したがって色素レーザ発振器6で発生し、
色素レーザ増幅器7で増幅されたレーザ光L12(L1
3)は銅レーザ増幅器2の放電管2b内を通過すること
になる。レーザ光L12(L13)の波長は銅レーザの
黄色成分の波長578nmに一致するため、放電管2b
内を通過する際に増幅作用を受ける。その結果、波長5
78nmのレーザ光は大幅に増幅され、波長578nm
においてほぼ100%の透過率であるダイクロイックミ
ラー4bを通過して(これをレーザ光L15とす
る。)、図1の右方向に位置する非線形光学結晶11a
および11bに入射する方向に進む。
Therefore, it is generated by the dye laser oscillator 6 and
The laser light L12 (L1) amplified by the dye laser amplifier 7
3) passes through the inside of the discharge tube 2b of the copper laser amplifier 2. Since the wavelength of the laser light L12 (L13) coincides with the wavelength 578 nm of the yellow component of the copper laser, the discharge tube 2b
When passing through the inside, it is subject to amplification. As a result, wavelength 5
The 78 nm laser light is greatly amplified to a wavelength of 578 nm.
Passes through a dichroic mirror 4b having a transmittance of almost 100% (this is referred to as a laser beam L15), and the nonlinear optical crystal 11a located to the right in FIG.
And 11b.

【0027】以上のように、本発明では、色素レーザ発
振器6で発生し、色素レーザ増幅器7で増幅されたレー
ザ光L12に、銅レーザ増幅器2から取り出し可能な黄
色成分のレーザ光のエネルギーが加算されることになる
ため、色素レーザ増幅器7が一段しかなくても、波長5
78nmの色素レーザのレーザ光を大幅に増加させるこ
とができる。なお一般に銅レーザから発生できる緑色成
分と黄色成分のレーザ光の出力比率はおよそ60:40
であり、また銅レーザの緑色成分で励起された色素レー
ザのレーザ出力は一般にその緑色成分出力の約40%前
後である。したがって従来の銅レーザ励起色素レーザの
レーザ出力と、本発明により最終的に得られる波長57
8nmとの出力比率は、60×0.40:60×0.40+
40=24:64になる。すなわち本発明では、従来の
2倍以上のレーザ出力が得られることになる。
As described above, in the present invention, the energy of the yellow component laser light that can be extracted from the copper laser amplifier 2 is added to the laser light L12 generated by the dye laser oscillator 6 and amplified by the dye laser amplifier 7. Therefore, even if there is only one stage of the dye laser amplifier 7, the wavelength 5
The laser light of the 78 nm dye laser can be greatly increased. In general, the output ratio of laser light of a green component and a yellow component that can be generated from a copper laser is about 60:40.
The laser output of the dye laser excited by the green component of the copper laser is generally about 40% of the green component output. Therefore, the laser output of the conventional copper laser-excited dye laser and the wavelength 57 obtained by the present invention can be obtained.
The output ratio with 8 nm is 60 × 0.40: 60 × 0.40 +
40 = 24: 64. That is, in the present invention, a laser output twice or more as compared with the conventional one can be obtained.

【0028】波長578nmのレーザ光L15は非線形
光学結晶11aを通って波長変換し、第2高調波である
波長289nmの紫外域のレーザ光L20が発生する。
ただしレーザ光L20には非線形光学結晶11aで波長
変換しなかった波長578nmのレーザ光L15も含ま
れる。このレーザ光L20は非線形光学結晶11bに入
射し、波長289nmの第2高調波と未変換の基本波と
の和周波数である波長193nmの第3高調波のレーザ
光L30が発生する。これが露光光となる。なお露光光
L30はパルス状のレーザ光であるが、パルス繰返し数
は、銅レーザ発振器1の繰返し数に等しく、ここでは通
常の銅レーザの繰返し数の5kHzになっている。
The laser light L15 having a wavelength of 578 nm passes through the nonlinear optical crystal 11a and is wavelength-converted to generate a laser light L20 in the ultraviolet region having a wavelength of 289 nm as the second harmonic.
However, the laser light L20 also includes a laser light L15 having a wavelength of 578 nm which has not been wavelength-converted by the nonlinear optical crystal 11a. This laser light L20 is incident on the nonlinear optical crystal 11b, and generates a third harmonic laser light L30 having a wavelength of 193 nm, which is a sum frequency of the second harmonic having a wavelength of 289 nm and an unconverted fundamental wave. This is the exposure light. Although the exposure light L30 is a pulsed laser beam, the pulse repetition rate is equal to the repetition rate of the copper laser oscillator 1, and here is 5 kHz which is the repetition rate of a normal copper laser.

【0029】ところで銅レーザ発振器1の全反射鏡33
aの特性として、波長511nmにおいてほぼ100%
の反射率になっているが、波長578nmにおいては3
0%程度の透過率になっている。また出力鏡31aで
は、波長578nmにおいてほぼ100%の全反射にな
っている。これにより銅レーザ発振器1において発振す
る波長578nmの黄色成分は全反射鏡33aからレー
ザ光L41として図1で左方向に取り出される。レーザ
光L41は、ミラー5dで反射して、ビーム径変換器3
cを通ってビーム径が小さくなり(レーザ光L42とす
る。)、色素レーザ発振器6内に進む。なおビーム径変
換器3cを構成する2枚のレンズの間にはピンホール板
12が配置されており、これによってピンホール板12
の微小な穴を進めるビーム質の高いレーザ光のみが進
み、色素レーザ発振器6へ向かうようになっている。
Incidentally, the total reflection mirror 33 of the copper laser oscillator 1
As a characteristic of a, almost 100% at a wavelength of 511 nm
At a wavelength of 578 nm.
The transmittance is about 0%. The output mirror 31a has a total reflection of almost 100% at a wavelength of 578 nm. As a result, the yellow component having a wavelength of 578 nm oscillating in the copper laser oscillator 1 is extracted from the total reflection mirror 33a to the left in FIG. 1 as laser light L41. The laser beam L41 is reflected by the mirror 5d, and is reflected by the beam diameter converter 3
Through c, the beam diameter decreases (referred to as laser light L42), and the laser beam advances into the dye laser oscillator 6. A pinhole plate 12 is disposed between the two lenses constituting the beam diameter converter 3c.
Only the laser beam of high beam quality that advances through the minute hole of FIG. 1 proceeds to the dye laser oscillator 6.

【0030】ここで、図2を用いて色素レーザ発振器6
に関して説明する。色素レーザ発振器6では、出力鏡3
2aと全反射鏡34とで共振器が構成されており、レー
ザ媒質である色素溶液の流れである色素ジェット9bに
対して、励起光源である銅レーザからの緑色成分のレー
ザ光L6がレンズ10bを通って集光する。その結果レ
ーザ媒質である色素溶液が励起してレーザ発振すること
になる。
Here, the dye laser oscillator 6 will be described with reference to FIG.
Will be described. In the dye laser oscillator 6, the output mirror 3
2a and the total reflection mirror 34 constitute a resonator, and a laser beam L6 of a green component from a copper laser as an excitation light source is supplied to a lens 10b with respect to a dye jet 9b as a flow of a dye solution as a laser medium. Collect light through. As a result, the dye solution, which is a laser medium, is excited to cause laser oscillation.

【0031】本実施の形態では、色素レーザ発振器6で
は、励起光が色素ジェット9b中の1点に集光される結
果、発振するレーザ光のビームが約0.3mmと細くな
る。ところでレーザ光の発振モードを左右するパラメー
タであるフレネル数Fは、ビーム径の自乗に比例し、共
振器長に反比例する。またフレネル数は小さい程、低次
のモードで発振する。色素レーザ発振器6では、一般に
ビーム径を1mm以下と小さくできることから、シング
ルモードで発振しやすくなることも本発明の特徴であ
る。すなわちシングルモードではビーム拡がり角が小さ
いため、非線形光学結晶による波長変換の効率が高くな
るからである。
In the present embodiment, in the dye laser oscillator 6, as a result of the excitation light being focused on one point in the dye jet 9b, the oscillating laser light beam becomes narrow to about 0.3 mm. Incidentally, the Fresnel number F, which is a parameter that affects the oscillation mode of laser light, is proportional to the square of the beam diameter and inversely proportional to the cavity length. In addition, the smaller the Fresnel number, the lower the mode of oscillation. In the dye laser oscillator 6, since the beam diameter can be generally reduced to 1 mm or less, it is also a feature of the present invention that oscillation in a single mode is facilitated. That is, in the single mode, since the beam divergence angle is small, the efficiency of wavelength conversion by the nonlinear optical crystal increases.

【0032】これに対して一般の銅レーザ発振器では、
共振器長は2m程度と通常の色素レーザ発振器より1桁
大きいが、ビーム径は30mm〜50mmと2桁大き
い。その結果、前記フレネル数はおよそ1000倍大き
くなり、高次のマルチモードで発振しやすくになる。し
たがって銅レーザ発振器から発振する波長578nmを
直接波長変換させようとすると、ビーム拡がり角が大き
い高次のマルチモードであることから、波長変換の効率
が低くなってしまう。
On the other hand, in a general copper laser oscillator,
The resonator length is about 2 m, which is one digit larger than that of a normal dye laser oscillator, but the beam diameter is 30 digits to 50 mm, which is two digits larger. As a result, the Fresnel number increases by about 1000 times, and oscillation in a high-order multimode becomes easy. Therefore, if the wavelength of 578 nm oscillated from the copper laser oscillator is directly converted, the efficiency of the wavelength conversion is reduced due to the high-order multimode having a large beam divergence angle.

【0033】ところで本実施の形態では、銅レーザ発振
器1からの波長578nmのレーザ光L41(L42)
が色素レーザ発振器6内に進み、ビームスプリッタ8b
によって、レーザ媒質である色素ジェット9bに照射し
ている。これより色素レーザ発振器6ではこの波長57
8nmのレーザ光L41(L42)に誘導されて、同じ
波長578nmで発振することになる。これはインジェ
クションロッキングと呼ばれる手法である。すなわち色
素レーザ発振器6から波長578nmでレーザ発振させ
るため、本実施の形態では、通常の色素レーザ発振器で
よく用いられる波長選択素子としての回折格子を用いる
必要がない。これにより色素レーザ発振器6の構造の簡
素化と低コスト化が図れる。しかも発振波長578nm
は銅レーザの黄色成分の発振ラインに一致するようにな
るが、銅レーザの発振ラインは銅のエネルギー準位に関
係し、物理的に定まった値である。したがって色素レー
ザ発振器6で発振する波長578nmのレーザ光の波長
は安定化され変動することがない。これは特に波長変換
後、露光光として用いる際に効果がある。すなわち露光
光の波長が変動すると、露光レンズ通過後の焦点位置が
変動し、露光パターンがぼやけることになるからであ
る。
In this embodiment, the laser beam L41 (L42) having a wavelength of 578 nm from the copper laser oscillator 1 is used.
Goes into the dye laser oscillator 6, and the beam splitter 8b
Irradiates the dye jet 9b, which is a laser medium. Accordingly, the wavelength 57
The laser beam L41 (L42) having a wavelength of 8 nm is guided and oscillates at the same wavelength of 578 nm. This is a technique called injection locking. That is, since laser light is emitted from the dye laser oscillator 6 at a wavelength of 578 nm, in this embodiment, it is not necessary to use a diffraction grating as a wavelength selection element often used in ordinary dye laser oscillators. Thus, the structure of the dye laser oscillator 6 can be simplified and the cost can be reduced. Moreover, the oscillation wavelength is 578 nm
Is coincident with the oscillation line of the yellow component of the copper laser, but the oscillation line of the copper laser is related to the energy level of copper and is a physically determined value. Therefore, the wavelength of the 578 nm laser light oscillated by the dye laser oscillator 6 is stabilized and does not fluctuate. This is particularly effective when used as exposure light after wavelength conversion. That is, if the wavelength of the exposure light fluctuates, the focal position after passing through the exposure lens fluctuates, and the exposure pattern will be blurred.

【0034】なお本実施の形態では、色素レーザ発振器
6からの発振波長幅を狭帯域化させるためにエタロン1
3を用いており、これによって波長幅が1pm以下に狭
帯域化されたレーザ光L11を得られる。ただしエタロ
ン13を用いなくても、銅レーザ発振器1からの黄色成
分のレーザ光L42を色素レーザ発振器6内に入射して
インジェクションロッキングさせるだけでも、銅レーザ
発振器1から発振するレーザ光L41(L42)の波長
幅に一致する数pmとなり、これを波長変換させたレー
ザ光は、従来のArFエキシマレーザに比べれば、より
狭帯域化されている。その理由としては、一般に銅レー
ザ発振器から発振するレーザ光の波長幅は、通常のAr
Fエキシマレーザの波長幅よりも十分狭いからである。
つまり一般にエキシマレーザの波長幅は、通常発振時は
他の気体レーザの中でも特に広く、300〜400pm
にもなるからである。
In this embodiment, the etalon 1 is used to narrow the oscillation wavelength width from the dye laser oscillator 6.
3, whereby a laser beam L11 having a wavelength width narrowed to 1 pm or less can be obtained. However, even without using the etalon 13, the laser light L41 (L42) oscillated from the copper laser oscillator 1 can be obtained simply by causing the yellow laser light L42 from the copper laser oscillator 1 to enter the dye laser oscillator 6 and perform injection locking. Pm, which is equal to the wavelength width of the laser light, and the wavelength of the converted laser light is narrower than that of the conventional ArF excimer laser. The reason is that the wavelength width of the laser light oscillated from a copper laser oscillator is
This is because it is sufficiently narrower than the wavelength width of the F excimer laser.
That is, generally, the wavelength width of the excimer laser is particularly wide among other gas lasers during normal oscillation, and is 300 to 400 pm
This is because

【0035】なお従来ArFエキシマレーザを用いず
に、非線形光学結晶を用いた波長変換により真空紫外光
を発生させる露光光源としては、たとえば、近赤外域の
波長1064nmで発振するYAGレーザのレーザ光を
波長変換によって第5高調波すなわち波長の213nm
を発生させるものである。これに関しては、たとえば、
平成8年レーザー学会学術講演会・第16回年次大会、
講演予講集、24pVII1(第58頁から第61頁)
において説明されている。
As an exposure light source for generating vacuum ultraviolet light by wavelength conversion using a nonlinear optical crystal without using a conventional ArF excimer laser, for example, a laser light of a YAG laser oscillating at a wavelength of 1064 nm in a near infrared region is used. 5th harmonic, ie, 213 nm of wavelength, by wavelength conversion
Is generated. In this regard, for example,
1996 Laser Society Academic Lecture, 16th Annual Conference,
Preliminary lectures, 24pVII1 (pages 58 to 61)
Is described in.

【0036】ところが波長213nmは、ArFエキシ
マレーザの波長193nmよりも多少長いため、フォト
リソグラフィの解像度がArFエキシマレーザに比べて
劣ることが技術的課題であった。また現在次世代フォト
リソグラフィの周辺技術は、ArFエキシマレーザの波
長193nmで利用できるように開発されつつある。た
とえば露光レンズは波長193nmでシャープな像が得
られるものが開発中であり、またレジストも波長193
nmの紫外光で良好な感度と透過率が得られるものが開
発中である。したがって波長213nmの露光光では、
現在開発中の露光レンズやレジストの特性と合わないこ
とも技術的課題になっていた。これに対して本発明の露
光光源では波長193nmを含む波長190〜200n
mの真空紫外光を発生できる点も大きな特徴である。
However, since the wavelength of 213 nm is slightly longer than the wavelength of 193 nm of the ArF excimer laser, the technical problem is that the resolution of photolithography is inferior to that of the ArF excimer laser. Also, peripheral technologies for next-generation photolithography are being developed so that they can be used at a wavelength of 193 nm of an ArF excimer laser. For example, an exposure lens capable of obtaining a sharp image at a wavelength of 193 nm is under development.
Those which can obtain good sensitivity and transmittance with ultraviolet light of nm are under development. Therefore, with exposure light having a wavelength of 213 nm,
It was also a technical problem that the characteristics of the exposure lens and resist currently under development do not match. In contrast, the exposure light source of the present invention has a wavelength of 190 to 200 n including a wavelength of 193 nm.
Another major feature is that m vacuum ultraviolet light can be generated.

【0037】(実施の形態2)次に本発明の露光光源を
用いた露光装置(ステッパ)に関して図3を用いて説明
する。図3は、本発明の第1の実施の形態である露光装
置の構成の一例を示す概念図である。
(Embodiment 2) Next, an exposure apparatus (stepper) using the exposure light source of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of the configuration of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0038】本実施の形態の露光装置200は、ステッ
パ本体150と、図1で示した露光光源100とで構成
されている。露光光源100から取り出された波長19
3nmの露光光L30は、ミラー201a、ミラー20
1bで反射して、ビーム径変換器202によりビームが
拡げられ、ミラー201cで反射してからランダム位相
板203を通り、露光光のスペックルノイズが除去さ
れ、フライアイレンズ204を通過して強度分布が均一
化され、コンデンサレンズ205を通ってレチクル20
6に照射される。レチクル206を出射したレーザ光は
石英レンズから成る縮小投影レンズ207を通り、ウエ
ハーステージ208に乗せられたウエハー209上に当
たる。これによってレチクル206でのパターンがウエ
ハー209上に縮小投影される。
The exposure apparatus 200 of this embodiment includes a stepper body 150 and the exposure light source 100 shown in FIG. Wavelength 19 extracted from exposure light source 100
The exposure light L30 of 3 nm is transmitted through the mirror 201a and the mirror 20
1b, the beam is expanded by a beam diameter converter 202, reflected by a mirror 201c, passes through a random phase plate 203, and the speckle noise of the exposure light is removed. The distribution is made uniform, and the reticle 20 passes through the condenser lens 205.
6 is irradiated. The laser beam emitted from the reticle 206 passes through a reduction projection lens 207 made of a quartz lens, and impinges on a wafer 209 placed on a wafer stage 208. Thereby, the pattern on the reticle 206 is reduced and projected on the wafer 209.

【0039】本実施の形態では、露光光L30の繰返し
数が5kHzであるため、500〜600HzのArF
エキシマレーザに比べて約10倍高い。したがってパル
スレーザ光である露光光L30のピークパワーを約1/
10に低くすることができ、それにより縮小投影レンズ
207にダメージが生じにくくなった。また本実施の形
態では、縮小投影レンズ207が石英から成る単色レン
ズである。
In this embodiment, since the repetition rate of the exposure light L30 is 5 kHz, the ArF of 500 to 600 Hz is used.
It is about 10 times higher than the excimer laser. Therefore, the peak power of the exposure light L30, which is a pulse laser light, is reduced by about 1 /
It was possible to reduce the reduction projection lens 207 to 10. In the present embodiment, the reduction projection lens 207 is a monochromatic lens made of quartz.

【0040】従来ステッパ光源として開発されてきたA
rFエキシマレーザでは、波長幅が10pm程度あった
ため、単色レンズが利用困難であり、蛍石を併用した色
消しレンズや、反射光学系を用いたステッパの利用が検
討されてきた。これに対して本実施の形態のように露光
光源の波長幅は色素レーザによって1pm以下にするこ
とは容易であるため、単色レンズによる屈折光学系のス
テッパを用いることも可能になった。
A which has been conventionally developed as a stepper light source
Since the wavelength width of the rF excimer laser is about 10 pm, it is difficult to use a monochromatic lens, and the use of an achromatic lens using fluorite and a stepper using a reflection optical system has been studied. On the other hand, since the wavelength width of the exposure light source can be easily reduced to 1 pm or less by a dye laser as in the present embodiment, a stepper of a refractive optical system using a monochromatic lens can be used.

【0041】以上より、本発明では従来の露光装置と同
様に石英レンズを用いた縮小投影レンズ207を用いる
ことができる。すなわち技術的に深く確立された縮小投
影レンズ207を利用できるため、十分大きな口径の縮
小投影レンズも利用でき、その結果、露光装置として高
い処理能力のものが実現できる。その露光装置を用いて
半導体集積回路を製造するならば、製造時間が短く、ス
ループットが向上することから、半導体集積回路のコス
トを低減できるようになった。
As described above, in the present invention, a reduction projection lens 207 using a quartz lens can be used similarly to the conventional exposure apparatus. That is, since the reduction projection lens 207 that is technically deeply established can be used, a reduction projection lens having a sufficiently large aperture can also be used, and as a result, an exposure apparatus having a high processing capability can be realized. If a semiconductor integrated circuit is manufactured using the exposure apparatus, the manufacturing time is short and the throughput is improved, so that the cost of the semiconductor integrated circuit can be reduced.

【0042】(実施の形態3)次に本発明の露光光源の
第2実施の形態を図4を用いて説明する。図4は本発明
の第2実施の形態である露光光源110の構成の一例を
示す概念図である。
(Embodiment 3) Next, an exposure light source according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of an exposure light source 110 according to the second embodiment of the present invention.

【0043】露光光源110は大別して、本発明の構成
要素の色素レーザである色素レーザ発振器24と、本発
明の構成要素の銅レーザである銅レーザ発振器21とで
構成される。図4では、本発明を構成する少なくとも2
個の非線形光学結晶は省略してあるが、それらは図1に
示された11aと11bと同様にレーザ光L17の光路
上に直列に配置すればよい。銅レーザ発振器21は、銅
レーザ用放電管22を挟むように、出力鏡31bと全反
射鏡33bとで共振器が構成されている。出力鏡31b
では、波長511nmにおいて約80%の透過率を有
し、波長578nmにおいては99%以上の透過率を有
す。また全反射鏡33bでは、波長511nmにおいて
ほぼ100%の反射率を有し、波長578nmにおいて
は99%以上の透過率を有する。したがって、銅レーザ
発振器21では波長511nmの緑色成分のレーザ光L
8のみが発振し、出力鏡31bから取り出され、図4で
左方向に進み、ビーム径変換器23でビーム径が縮小さ
れ、色素レーザ発振器24内へ進む。
The exposure light source 110 is roughly divided into a dye laser oscillator 24 which is a dye laser of a component of the present invention, and a copper laser oscillator 21 which is a copper laser of a component of the present invention. FIG. 4 shows that at least 2
Although the non-linear optical crystals are omitted, they may be arranged in series on the optical path of the laser beam L17, similarly to 11a and 11b shown in FIG. In the copper laser oscillator 21, a resonator is formed by the output mirror 31b and the total reflection mirror 33b so as to sandwich the discharge tube 22 for copper laser. Output mirror 31b
Has a transmittance of about 80% at a wavelength of 511 nm, and has a transmittance of 99% or more at a wavelength of 578 nm. The total reflection mirror 33b has a reflectance of almost 100% at a wavelength of 511 nm, and has a transmittance of 99% or more at a wavelength of 578 nm. Therefore, the copper laser oscillator 21 emits the green component laser light L having a wavelength of 511 nm.
Only 8 oscillates, is taken out of the output mirror 31b, advances to the left in FIG. 4, the beam diameter is reduced by the beam diameter converter 23, and advances into the dye laser oscillator 24.

【0044】一方、色素レーザ発振器24では、用いら
れる出力鏡32bは波長578nmにおいて約80%の
透過率を有し、波長511nmでは99%以上の透過率
になっている。したがって銅レーザ発振器21で発生し
た緑色成分のレーザ光L8のほとんどは出力鏡32bを
通過して、色素レーザ発振器24内へ進み、励起光とし
て利用される。すなわち緑色成分のレーザ光L8は、レ
ーザ媒質である色素ジェット25に照射され、色素レー
ザ発振器24はレーザ発振する。本実施の形態では、波
長選択子である回折格子27が用いられて、波長578
nmでレーザ発振するようになっている。すなわち、図
示しないアクチュエータにて回折格子27の設置角度を
制御することにより、色素レーザ発振器24におけるレ
ーザ発振の波長を制御することができる。また波長幅を
狭帯域化するためのエタロン26も用いられている。
On the other hand, in the dye laser oscillator 24, the output mirror 32b used has a transmittance of about 80% at a wavelength of 578 nm, and has a transmittance of 99% or more at a wavelength of 511 nm. Therefore, most of the green component laser light L8 generated by the copper laser oscillator 21 passes through the output mirror 32b, advances into the dye laser oscillator 24, and is used as excitation light. That is, the laser light L8 of the green component is applied to the dye jet 25 serving as a laser medium, and the dye laser oscillator 24 performs laser oscillation. In the present embodiment, the diffraction grating 27 that is a wavelength selector is used, and the wavelength 578 is used.
The laser oscillates in nm. That is, the wavelength of laser oscillation in the dye laser oscillator 24 can be controlled by controlling the installation angle of the diffraction grating 27 using an actuator (not shown). An etalon 26 for narrowing the wavelength width is also used.

【0045】色素レーザ発振器24で発振した波長57
8nmのレーザ光L16は、出力鏡32bから図4で右
方向に進み、ビーム径変換器23を通ってビーム径が拡
大され、銅レーザ発振器21の方へ進む。一方、銅レー
ザ発振器21で用いられている出力鏡31bと全反射鏡
33bとは波長578nmにおいて99%以上の透過率
になっている。これによりレーザ光L16のほとんどは
銅レーザ発振器21中を通過する。レーザ光L16は銅
レーザの黄色成分の波長に合わせられているため、銅レ
ーザ用放電管22を通過する際に増幅作用を受けること
から、増幅された波長578nmのレーザ光L17が取
り出される。このレーザ光L17は図1で示した第1実
施の形態と同様に、光路上に位置する二つの非線形光学
結晶を通過させることにより2回波長変換して、波長1
93nmの紫外光に変換する。
The wavelength 57 oscillated by the dye laser oscillator 24
The 8 nm laser light L16 travels rightward in FIG. 4 from the output mirror 32b, passes through the beam diameter converter 23, expands its beam diameter, and travels toward the copper laser oscillator 21. On the other hand, the output mirror 31b and the total reflection mirror 33b used in the copper laser oscillator 21 have a transmittance of 99% or more at a wavelength of 578 nm. As a result, most of the laser light L16 passes through the copper laser oscillator 21. Since the laser beam L16 is tuned to the wavelength of the yellow component of the copper laser, the laser beam L16 is amplified when passing through the copper laser discharge tube 22, so that the amplified laser beam L17 having a wavelength of 578 nm is extracted. This laser light L17 is wavelength-converted twice by passing through two nonlinear optical crystals located on the optical path, as in the first embodiment shown in FIG.
Convert to 93 nm UV light.

【0046】本第2実施の形態では、図1で示した第1
実施の形態に比べて、装置の構成が簡素化されているの
も特徴である。
In the second embodiment, the first embodiment shown in FIG.
The feature is that the configuration of the device is simplified as compared with the embodiment.

【0047】(実施の形態4)次に本発明の露光光源を
用いたステッパの第2の実施の形態を図5を用いて説明
する。図5は、本発明の第2の実施の形態である露光装
置の構成の一例を示す概念図である。
(Embodiment 4) Next, a second embodiment of a stepper using an exposure light source according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【0048】本実施の形態では、ステッパ本体300に
は露光光源として図1で示した露光光源100を用いて
いるとともに、スキャン方式の露光を行う。
In this embodiment, the stepper body 300 uses the exposure light source 100 shown in FIG.

【0049】露光光源100で発生した露光光L30は
ポリゴンミラー301で反射し、fθレンズ302を通
って、レチクル303に照射される。図中に斜線で示さ
れているのが露光光L30の照射部304である。ただ
しレチクル303の上にはマスク305が配置してお
り、このマスク305における長方形状の開口部を通過
する露光光L30のみがレチクル303に照射される。
またレチクル303に照射される露光光L30はポリゴ
ンミラー301によってY方向にスキャン(副走査)さ
れるため、これによって露光光L30はレチクル303
のY方向全体を照射するようになる。なお本実施の形態
におけるポリゴンミラー301の代わりにスキャンミラ
ーを用いてもよい。ただし以下に説明するように、本発
明ではポリゴンミラーを用いる方が適する。
The exposure light L30 generated by the exposure light source 100 is reflected by the polygon mirror 301, passes through the fθ lens 302, and is irradiated on the reticle 303. The irradiation unit 304 of the exposure light L30 is indicated by oblique lines in the drawing. However, a mask 305 is arranged on the reticle 303, and only the exposure light L30 passing through a rectangular opening in the mask 305 is irradiated on the reticle 303.
The exposure light L30 applied to the reticle 303 is scanned (sub-scanned) in the Y direction by the polygon mirror 301.
Is irradiated in the entire Y direction. Note that a scan mirror may be used instead of the polygon mirror 301 in the present embodiment. However, as described below, it is more suitable to use a polygon mirror in the present invention.

【0050】図6および図7は、レチクル303に対す
る露光光のスキャンに関して説明するための説明図であ
る。本実施の形態では、図6に示した矢印のように、レ
チクル303に照射される露光光の照射場所は、各パル
スごとに少しずつ移動していく。露光光をポリゴンミラ
ー301によってスキャンするため、矢印312aのよ
うにレチクル303のY方向を一回スキャンし終わった
ら、ポリゴンミラー301での反射面が変わるため、ま
た図6で上の辺のところまで戻り、矢印312bのよう
に同じ方向にスキャンする。なお図6でパルスごとの露
光場所がY方向から少し斜めに傾いているのは、図5に
示してあるように、レチクル303がレチクルステージ
307の可動部306に載せられて露光中にX方向に移
動(主走査)するからである。これに対して、もしもポ
リゴンミラーではない通常のスキャンミラーを用いて露
光光をスキャンするならば、図7に示されたように、矢
印313aのようにレチクル303の幅を一回スキャン
し終わると、スキャン方向が反転する。一方、レチクル
303は常にX方向に移動するため、矢印313bのよ
うにパルスごとの露光場所はY方向から反対側に傾くこ
とになる。その結果、レチクル303に対して均一に露
光光L30を照射することが困難になる。したがって本
発明では、パルスごとの露光場所の移動していく方向
(副走査の方向)が、各スキャン全てが平行になるよう
にするために、ポリゴンミラー301を用いたものであ
る。
FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams for explaining the scanning of the reticle 303 with the exposure light. In the present embodiment, as shown by the arrow shown in FIG. 6, the irradiation position of the exposure light applied to the reticle 303 moves little by little for each pulse. Since the exposure light is scanned by the polygon mirror 301, once the reticle 303 is scanned once in the Y direction as indicated by an arrow 312a, the reflection surface of the polygon mirror 301 changes. Returning, scanning is performed in the same direction as indicated by an arrow 312b. In FIG. 6, the exposure position for each pulse is slightly inclined from the Y direction because, as shown in FIG. 5, the reticle 303 is mounted on the movable portion 306 of the reticle stage 307 and the exposure is performed in the X direction during the exposure. (Main scanning). On the other hand, if the exposure light is scanned using a normal scan mirror other than the polygon mirror, as shown in FIG. 7, once the width of the reticle 303 has been scanned once as indicated by an arrow 313a. , The scanning direction is reversed. On the other hand, since the reticle 303 always moves in the X direction, the exposure location for each pulse is inclined in the opposite direction from the Y direction as shown by an arrow 313b. As a result, it becomes difficult to uniformly irradiate the reticle 303 with the exposure light L30. Therefore, in the present invention, the polygon mirror 301 is used in order to make the direction of movement of the exposure location for each pulse (the direction of sub-scanning) parallel to all the scans.

【0051】またレチクル303上での像は縮小投影レ
ンズ308によってウエハー309上に縮小投影され
る。ウエハー309はウエハーステージ311の可動部
310に載せられているため、レチクル303と同様に
X方向(主走査の方向)に往復移動できるようになって
いる。したがってレチクル303とウエハー309とが
同期しながら共にX方向に移動できるスキャン方式にな
っている。これによりX方向に関してウエハー309上
に照射される露光光の強度分布に不均一があっても平均
化される。さらに本実施の形態のようにY方向に関して
は露光光をスキャンしているため、Y方向に関しても均
一な露光量を与えることができる。したがってウエハー
309上の露光フィールド内の全面で均一に露光でき
る。
The image on the reticle 303 is reduced and projected on the wafer 309 by the reduction projection lens 308. Since the wafer 309 is placed on the movable part 310 of the wafer stage 311, it can reciprocate in the X direction (main scanning direction), like the reticle 303. Therefore, the scanning method is such that the reticle 303 and the wafer 309 can move in the X direction while being synchronized. Thereby, even if the intensity distribution of the exposure light irradiated on the wafer 309 in the X direction is non-uniform, the exposure light is averaged. Further, since the exposure light is scanned in the Y direction as in the present embodiment, a uniform exposure amount can be given also in the Y direction. Therefore, the entire surface of the exposure field on the wafer 309 can be uniformly exposed.

【0052】以上のように本実施の形態ではレチクル3
03だけでなく、露光光L30自体をスキャンさせるこ
とで露光量を均一化している。その理由は以下の通りで
ある。従来のKrFエキシマレーザを用いたステッパで
は、KrFエキシマレーザから取り出されるレーザ光を
照明光学系などに通して強度分布を均一化して拡大して
から、レチクル全面に照射していた。ところが本発明で
は真空紫外域のレーザ光を露光光L30とするが、その
波長領域では通常の光学材での吸収率が高くなるため、
照明光学系に通すと、レーザ出力が大きく低下する。し
たがって本実施の形態では、前記の様に照明光学系を用
いずに露光光L30をポリゴンミラー301にてスキャ
ンすることで露光量を均一化できる。
As described above, in the present embodiment, reticle 3
The exposure amount is made uniform by scanning not only 03 but also the exposure light L30 itself. The reason is as follows. In a conventional stepper using a KrF excimer laser, laser light extracted from the KrF excimer laser is passed through an illumination optical system or the like to make the intensity distribution uniform and enlarged, and then irradiates the entire reticle. However, in the present invention, the laser light in the vacuum ultraviolet region is used as the exposure light L30, but in that wavelength region, the absorptance of ordinary optical materials is high.
When the light passes through the illumination optical system, the laser output is greatly reduced. Therefore, in this embodiment, the exposure amount can be made uniform by scanning the exposure light L30 with the polygon mirror 301 without using the illumination optical system as described above.

【0053】なお以上のように本発明では、ウエハー3
09だけでなく、露光光L30自体もスキャンしている
が、これが可能になった理由として、銅レーザを用いた
からであり、従来のエキシマレーザに比べて繰返し数を
10倍程度も高くなったからである。
As described above, in the present invention, the wafer 3
09, but also the exposure light L30 itself is scanned. This is possible because a copper laser is used and the number of repetitions is about ten times higher than that of a conventional excimer laser. is there.

【0054】すなわち繰返し数が高くないとスキャンの
回数が増える際に、隣り合うスキャンによる照射部の重
なりが少なくなってしまい、露光量にむらが生じるから
である。
That is, if the number of repetitions is not high, when the number of scans increases, the overlap of the irradiated portions due to adjacent scans decreases, and the exposure amount becomes uneven.

【0055】また本発明ではスキャン方式のステッパを
用いたり、あるいはレチクル303上で露光光L30を
スキャンすることで、露光光L30のスペックルノイズ
も平均化してキャンセルする効果もある。特に本発明で
は波長変換によって発生した紫外光を露光光L30とし
て利用しているが、波長変換の効率は、レーザ光がシン
グルモードのように低次モードである方が高くなる。と
ころが低次モードではスペックルノイズが大きくなるこ
とが問題になるからである。
In the present invention, the use of a scanning stepper or the scanning of the exposure light L30 on the reticle 303 also has the effect of canceling out the average of the speckle noise of the exposure light L30. In particular, in the present invention, the ultraviolet light generated by the wavelength conversion is used as the exposure light L30, but the efficiency of the wavelength conversion is higher when the laser light is in a low-order mode such as a single mode. However, in the low-order mode, there is a problem that speckle noise increases.

【0056】(実施の形態5)次に、図8を参照しなが
ら、本発明の露光光源を用いた前述の図3または図5に
例示される露光装置を用いた半導体装置を製造方法の一
例について説明する。
(Embodiment 5) Next, referring to FIG. 8, an example of a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure apparatus illustrated in FIG. 3 or FIG. 5 using the exposure light source of the present invention will be described. Will be described.

【0057】図8では、フォトリソグラフィ加工を施す
工程の一例として、ウエハー209のシリコン基板10
01の表面に堆積(デポジション)された二酸化珪素
(SiO2 )の絶縁膜1002に微少な穴(コンタクト
ホール1002a)を穿設する場合を工程順に示してあ
る。
In FIG. 8, as an example of the step of performing photolithography, the silicon substrate 10 of the wafer 209 is used.
The case where a minute hole (contact hole 1002 a) is formed in an insulating film 1002 of silicon dioxide (SiO 2 ) deposited (deposited) on the surface of No. 01 is shown in the order of steps.

【0058】フォトリソグラフィ加工では、先ず始めに
図8(1)に例示したように、シリコン基板1001の
上に堆積された絶縁膜1002にレジスト1003が塗
布される。
In the photolithography process, first, as illustrated in FIG. 8A, a resist 1003 is applied to an insulating film 1002 deposited on a silicon substrate 1001.

【0059】次に(2)に示したように露光(多数の矢
印で示したものが図2における露光光L30である。)
が行われる。すなわちレチクル206(図2)のパター
ンの露光光L30がウエハー209上のレジスト100
3に照射される。ここでは直径ΔWのコンタクトホール
1002aの形成予定位置に相当する領域には露光光L
30は照射されない。
Next, exposure is performed as shown in (2) (the number of arrows is the exposure light L30 in FIG. 2).
Is performed. That is, the exposure light L30 of the pattern of the reticle 206 (FIG. 2) is applied to the resist 100 on the wafer 209.
3 is irradiated. Here, the exposure light L is applied to a region corresponding to the position where the contact hole 1002a having the diameter ΔW is to be formed.
30 is not irradiated.

【0060】なお本実施の形態では、レジスト1003
はネガレジストと呼ばれるものであり、露光後に現像す
ると、図8(3)に示したように露光光L30が照射さ
れなかったところのみが選択的に現像液に溶けて除去さ
れ、レジスト1003には直径ΔWの穴1003aが形
成される。
In this embodiment, the resist 1003
Is called a negative resist. When developed after exposure, only the portions not irradiated with the exposure light L30 are selectively dissolved and removed in the developing solution as shown in FIG. A hole 1003a having a diameter ΔW is formed.

【0061】そこで図8(4)に示したように、エッチ
ングを施すとレジスト1003が除去されて形成された
穴1003aを通じて露出した絶縁膜1002がエッチ
ングにより除去される。
Therefore, as shown in FIG. 8D, when etching is performed, the insulating film 1002 exposed through the hole 1003a formed by removing the resist 1003 is removed by etching.

【0062】最後に図8(5)に示したようにアッシン
グなどによりレジストを除去することで、直径ΔWのコ
ンタクトホール1002aを有する絶縁膜1002がシ
リコン基板1001上に残ることになる。
Finally, as shown in FIG. 8 (5), by removing the resist by ashing or the like, the insulating film 1002 having the contact hole 1002a having a diameter ΔW remains on the silicon substrate 1001.

【0063】本実施の形態では、露光光L30の波長が
約193nmとなっているため、通常の露光によって
も、最小約0.193μmの直径の穴(コンタクトホール
1002aなど)や、幅0.193μmの線の加工を施す
ことができる。さらに位相シフトなどの超高解像技術を
用いると、露光波長の約0.6倍の波長0.11μmまでの
直径の穴パターンや線パターン等の加工を施すことがで
きる。したがって本発明の露光装置を用いる本実施の形
態の半導体装置の製造方法は、コンタクトホール100
2aやゲート加工などを、設計ルール0.2μm以下程度
の微細な加工を行う場合に有効である。
In the present embodiment, since the wavelength of the exposure light L30 is about 193 nm, a hole having a diameter of at least about 0.193 μm (such as a contact hole 1002a) or a width of 0.193 μm can be obtained even by ordinary exposure. Can be processed. Further, by using an ultra-high resolution technique such as a phase shift, it is possible to process a hole pattern or a line pattern having a diameter up to 0.11 μm, which is about 0.6 times the exposure wavelength. Therefore, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment using the exposure apparatus
This is effective when performing fine processing such as 2a or gate processing with a design rule of about 0.2 μm or less.

【0064】以上説明した本発明の露光光源ならびに露
光方法および露光装置ならびに半導体装置の製造方法の
各実施の形態における技術的効果を列挙すれば以下の通
りである。
The technical effects of each embodiment of the above-described exposure light source, exposure method, exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing method of the present invention are as follows.

【0065】第1に、本発明の露光光源では、狭帯域化
素子などの劣化を抑制できるため、本発明の露光光源を
用いた露光装置では、ArFエキシマレーザを用いた露
光装置に比べて低ランニングコストになる。また十分な
狭帯域化が可能であるため、縮小投影レンズに従来と同
様に石英から成る単色レンズを用いることができるた
め、露光装置を低コストに構成できる。
First, since the exposure light source of the present invention can suppress the deterioration of the band-narrowing element and the like, the exposure apparatus using the exposure light source of the present invention has a lower exposure intensity than the exposure apparatus using an ArF excimer laser. Running costs. In addition, since the band can be sufficiently narrowed, a monochromatic lens made of quartz can be used as the reduction projection lens as in the related art, so that the exposure apparatus can be configured at low cost.

【0066】第2に、露光光の繰返し数が従来のエキシ
マレーザを用いた露光光源に比べて約10倍も高くなる
ため、露光光パルスのピークパワーを従来の1/10程
度にでき、露光レンズにダメージが生じにくくなった。
これにより露光光のパワーを上げられるようになり、露
光装置のスループットが向上する。
Second, since the number of repetitions of the exposure light is about ten times higher than that of the conventional exposure light source using an excimer laser, the peak power of the exposure light pulse can be reduced to about 1/10 of the conventional one. The lens is less likely to be damaged.
Thereby, the power of the exposure light can be increased, and the throughput of the exposure apparatus is improved.

【0067】以上第1と第2の効果により、露光装置の
コストダウンとスループット向上が可能になり、半導体
集積回路を短期間で低コストに製造できる。すなわち本
発明の露光装置を用いると安価な半導体集積回路を提供
できる。
As described above, the first and second effects make it possible to reduce the cost of the exposure apparatus and improve the throughput, and it is possible to manufacture a semiconductor integrated circuit in a short time and at low cost. That is, an inexpensive semiconductor integrated circuit can be provided by using the exposure apparatus of the present invention.

【0068】第3に、本発明の露光光源では波長約19
3nmの露光光を得られるため、ArFエキシマレーザ
の利用を想定して開発中の露光レンズやレジストなどの
フォトリソグラフィ周辺技術をそのまま適用できる。
Third, the exposure light source of the present invention has a wavelength of about 19
Since exposure light of 3 nm can be obtained, photolithography peripheral technologies such as an exposure lens and a resist under development can be directly applied assuming use of an ArF excimer laser.

【0069】第4に、本発明の露光光源で利用する銅レ
ーザにおいて、従来一般に利用されなかった黄色成分の
エネルギーも有効に利用できるようになった。その結
果、従来一般の銅レーザ励起色素レーザを用いる場合に
比べて効率を2倍程度向上できる。
Fourth, in the copper laser used as the exposure light source of the present invention, the energy of the yellow component, which has not been generally used conventionally, can be effectively used. As a result, the efficiency can be improved about twice as compared with the case where a conventional general copper laser-excited dye laser is used.

【0070】第5に、色素レーザ発振器によって基本波
を発振させるため、拡がり角の小さい高ビーム質の基本
波を得られやすく、非線形光学結晶よる波長変換効率が
高くなる。すなわち銅レーザ発振器から得られる黄色成
分のレーザ光を直接波長変換するよりも効率よく露光光
を得ることができる。
Fifth, since the fundamental wave is oscillated by the dye laser oscillator, a fundamental wave having a small divergence angle and a high beam quality can be easily obtained, and the wavelength conversion efficiency by the nonlinear optical crystal increases. That is, it is possible to obtain exposure light more efficiently than directly converting the wavelength of the yellow component laser light obtained from the copper laser oscillator.

【0071】第6に、銅レーザ発振器から発生する黄色
成分のレーザ光を色素レーザ内に入射することで、波長
選択素子が不要になるだけでなく、基本波の波長を簡単
に安定化することができるため、波長変換後の露光光の
波長も安定化でき、露光パターンがぼけることがない。
また色素レーザ発振器において狭帯域化素子を用いなく
ても波長幅を数pmにでき、色消しレンズを用いた露光
レンズでは、そのまま利用することができる。
Sixth, by injecting the yellow component laser light generated from the copper laser oscillator into the dye laser, not only is the wavelength selecting element unnecessary, but also the wavelength of the fundamental wave can be easily stabilized. Therefore, the wavelength of the exposure light after the wavelength conversion can be stabilized, and the exposure pattern does not blur.
Further, the wavelength width can be made several pm without using a band-narrowing element in a dye laser oscillator, and it can be used as it is in an exposure lens using an achromatic lens.

【0072】第7に、露光光の繰返し数が従来のエキシ
マレーザに比べて約10倍も高くなるため、露光光自体
をウエハーに対してスキャンさせながら照射することが
できるようになり、より均一な露光量を与えることがで
きる。さらにまたスペックルノイズもキャンセルでき
る。
Seventh, since the number of repetitions of the exposure light is about ten times as high as that of the conventional excimer laser, the exposure light itself can be irradiated while scanning the wafer, and the uniformity can be obtained. Exposure can be given. Furthermore, speckle noise can be canceled.

【0073】以上本発明者によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is.

【0074】たとえば、本発明の露光光源の用途として
は、半導体装置の製造工程におけるフォトリソグラフィ
に用いられる露光装置の露光光源としてのみならず、真
空紫外域の波長の安定なレーザ光を必要とする分野に広
く適用することができる。
For example, the exposure light source of the present invention is not only used as an exposure light source for an exposure apparatus used for photolithography in a semiconductor device manufacturing process, but also requires a laser beam having a stable wavelength in a vacuum ultraviolet region. Can be widely applied to the field.

【0075】[0075]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0076】本発明の露光光源によれば、ArFエキシ
マレーザに代わり、十分に狭帯域化された真空紫外域の
露光光を発生できる、という効果が得られる。
According to the exposure light source of the present invention, an effect is obtained that, instead of an ArF excimer laser, exposure light in a vacuum ultraviolet region having a sufficiently narrow band can be generated.

【0077】また、本発明の露光光源によれば、ArF
エキシマレーザと同じ波長193nm近傍の真空紫外光
を効率よく発生できる、という効果が得られる。
According to the exposure light source of the present invention, ArF
The effect is obtained that the vacuum ultraviolet light having the same wavelength of about 193 nm as the excimer laser can be efficiently generated.

【0078】本発明の露光方法によれば、露光光学系の
寿命を延ばして露光装置を長期間使用できる、という効
果が得られる。
According to the exposure method of the present invention, the effect is obtained that the life of the exposure optical system can be extended and the exposure apparatus can be used for a long time.

【0079】本発明の露光方法によれば、露光工程にお
ける低コスト化およびスループットの向上を実現するこ
とができる、という効果が得られる。
According to the exposure method of the present invention, it is possible to reduce the cost and improve the throughput in the exposure step.

【0080】本発明の露光装置によれば、露光光学系の
寿命を延ばして露光装置を長期間使用できる、という効
果が得られる。
According to the exposure apparatus of the present invention, there is obtained an effect that the life of the exposure optical system can be extended and the exposure apparatus can be used for a long time.

【0081】本発明の露光装置によれば、露光工程にお
ける低コスト化およびスループットの向上を実現するこ
とができる、という効果が得られる。
According to the exposure apparatus of the present invention, it is possible to reduce the cost and improve the throughput in the exposure step.

【0082】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
真空紫外域の波長程度の設計ルールを有する半導体装置
を効率良く製造することができる、という効果が得られ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
An effect is obtained that a semiconductor device having a design rule of a wavelength in a vacuum ultraviolet region can be efficiently manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の露光光源の第1の実施の形態の構成の
一例を示した概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of an exposure light source according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の露光光源の第1の実施の形態における
色素レーザ発振器の構成の一例を示した概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of a dye laser oscillator according to a first embodiment of the exposure light source of the present invention.

【図3】本発明の露光装置の第1の実施の形態の構成の
一例を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of a first embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

【図4】本発明の露光光源の第2実施の形態の構成の一
例を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a second embodiment of the exposure light source of the present invention.

【図5】本発明の露光装置の第2の実施の形態の構成の
一例を示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of a configuration of a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

【図6】本発明の露光装置の第2の実施の形態の作用の
一例を示す概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of the operation of the exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の露光装置の第2の実施の形態の作用の
一例を示す概念図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of the operation of the exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図8】(1)〜(5)は、本発明の露光光源および露
光装置を用いた半導体装置の製造方法の一例を工程順に
例示した断面図である。
8A to 8C are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device using an exposure light source and an exposure apparatus according to the present invention in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 銅レーザ発振器 1a 放電管 2 銅レーザ増幅器 2b 放電管 3a ビーム径変換器 3b ビーム径変換器 3c ビーム径変換器 4a ダイクロイックミラー 4b ダイクロイックミラー 5a ミラー 5b ミラー 5c ミラー 5d ミラー 6 色素レーザ発振器 7 色素レーザ増幅器 8a ビームスプリッタ 8b ビームスプリッタ 9a 色素ジェット 9b 色素ジェット 10 レンズ 10b レンズ 11a 非線形光学結晶 11b 非線形光学結晶 12 ピンホール板 13 エタロン 21 銅レーザ発振器 22 銅レーザ用放電管 23 ビーム径変換器 24 色素レーザ発振器 25 色素ジェット 26 エタロン 27 回折格子 31a 出力鏡 31b 出力鏡 32a 出力鏡 32b 出力鏡 33a 全反射鏡 33b 全反射鏡 34 全反射鏡 100 露光光源 110 露光光源 150 ステッパ本体 200 露光装置 201a ミラー 201b ミラー 201c ミラー 202 ビーム径変換器 203 ランダム位相板 204 フライアイレンズ 205 コンデンサレンズ 206 レチクル 207 縮小投影レンズ 208 ウエハーステージ 209 ウエハー 300 ステッパ本体 301 ポリゴンミラー 302 fθレンズ 303 レチクル 304 照射部 305 マスク 306 可動部 307 レチクルステージ 308 縮小投影レンズ 309 ウエハー 310 可動部 311 ウエハーステージ 1001 シリコン基板 1002 絶縁膜 1002a コンタクトホール 1003 レジスト 1003a 穴 1 Copper Laser Oscillator 1a Discharge Tube 2 Copper Laser Amplifier 2b Discharge Tube 3a Beam Diameter Converter 3b Beam Diameter Converter 3c Beam Diameter Converter 4a Dichroic Mirror 4b Dichroic Mirror 5a Mirror 5b Mirror 5c Mirror 5d Mirror 6 Dye Laser Oscillator 7 Dye Laser Amplifier 8a Beam splitter 8b Beam splitter 9a Dye jet 9b Dye jet 10 Lens 10b Lens 11a Nonlinear optical crystal 11b Nonlinear optical crystal 12 Pinhole plate 13 Etalon 21 Copper laser oscillator 22 Discharge tube for copper laser 23 Beam diameter converter 24 Dye laser oscillator Reference Signs List 25 dye jet 26 etalon 27 diffraction grating 31a output mirror 31b output mirror 32a output mirror 32b output mirror 33a total reflection mirror 33b total reflection mirror 34 total reflection mirror 100 exposure light source 1 0 Exposure light source 150 Stepper body 200 Exposure device 201a Mirror 201b Mirror 201c Mirror 202 Beam diameter converter 203 Random phase plate 204 Fly-eye lens 205 Condenser lens 206 Reticle 207 Reduction projection lens 208 Wafer stage 209 Wafer 300 Stepper body 301 Polygon mirror 302 fθ Lens 303 Reticle 304 Irradiation section 305 Mask 306 Movable section 307 Reticle stage 308 Reduction projection lens 309 Wafer 310 Movable section 311 Wafer stage 1001 Silicon substrate 1002 Insulating film 1002a Contact hole 1003 Resist 1003a Hole

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅レーザと、色素レーザと、少なくとも
2個の非線形光学結晶とを含み、前記銅レーザから取り
出されたレーザ光を励起光として前記色素レーザを動作
させ、かつ前記色素レーザから取り出されたレーザ光
を、前記非線形光学結晶を通過させて露光光として出力
することを特徴とする露光光源。
1. A laser comprising: a copper laser; a dye laser; and at least two nonlinear optical crystals; operating the dye laser using laser light extracted from the copper laser as excitation light; An exposure light source, wherein the laser light passes through the nonlinear optical crystal and is output as exposure light.
【請求項2】 請求項1記載の露光光源において、 前記銅レーザは、銅レーザ発振部および当該銅レーザ発
振部から出力されたレーザ光を増幅する銅レーザ増幅部
からなり、 前記色素レーザから取り出されたレーザ光を、前記銅レ
ーザ増幅部に通した後に前記非線形光学結晶に通して前
記露光光として出力することを特徴とする露光光源。
2. The exposure light source according to claim 1, wherein the copper laser includes a copper laser oscillation unit and a copper laser amplification unit that amplifies a laser beam output from the copper laser oscillation unit, and is extracted from the dye laser. An exposure light source, wherein the laser light passes through the copper laser amplifying unit and then passes through the nonlinear optical crystal and is output as the exposure light.
【請求項3】 請求項2記載の露光光源において、 前記銅レーザ発振部から出力された波長約578nmお
よび波長約511nmのレーザ光のうち、波長約578
nmのレーザ光は前記色素レーザに入射され、波長約5
11nmのレーザ光は、前記銅レーザ増幅部を経由して
前記色素レーザに入射され、前記色素レーザから出力さ
れる波長約578nmのレーザ光を、前記銅レーザ増幅
部および前記非線形光学結晶を通過させて前記露光光と
して出力することを特徴とする露光光源。
3. The exposure light source according to claim 2, wherein the wavelength of about 578 of the laser light having a wavelength of about 578 nm and a wavelength of about 511 nm output from the copper laser oscillation unit.
nm laser light is incident on the dye laser and has a wavelength of about 5 nm.
The 11 nm laser light is incident on the dye laser via the copper laser amplifying unit, and causes the laser light having a wavelength of about 578 nm output from the dye laser to pass through the copper laser amplifying unit and the nonlinear optical crystal. An exposure light source for outputting the exposure light.
【請求項4】 銅レーザによって励起される色素レーザ
から出力されるレーザ光を、少なくとも二つの非線形光
学結晶によって波長変換して得られるレーザ光を露光光
として用いることを特徴とする露光方法。
4. An exposure method, characterized in that laser light output from a dye laser excited by a copper laser and wavelength-converted by at least two nonlinear optical crystals is used as exposure light.
【請求項5】 露光光を発生する露光光源と、前記露光
光をレチクルを経由して露光対象物に照射する露光光学
系とを含む露光装置であって、前記露光光源として、請
求項1,2または3記載の露光光源を備えたことを特徴
とする露光装置。
5. An exposure apparatus, comprising: an exposure light source for generating exposure light; and an exposure optical system for irradiating the exposure light to an object to be exposed via a reticle. An exposure apparatus comprising the exposure light source according to 2 or 3.
【請求項6】 請求項5記載の露光装置において、前記
レチクルおよび前記露光対象物を前記露光光の光軸に交
差する方向に同期して変位させることにより前記露光光
にて前記レチクルおよび前記露光対象物を相対的に走査
するスキャン方式の露光が行われることを特徴とする露
光装置。
6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the reticle and the exposure object are displaced synchronously in a direction intersecting an optical axis of the exposure light, so that the reticle and the exposure light are exposed to the exposure light. An exposure apparatus for performing a scanning exposure for relatively scanning an object.
【請求項7】 請求項6記載の露光装置において、前記
レチクルおよび前記露光対象物の変位による主走査の方
向と交差する方向に、請求項1,2または3記載の露光
光源から得られる露光光にて副走査を行うことを特徴と
する露光装置。
7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the exposure light is obtained from the exposure light source according to claim 1, in a direction intersecting a main scanning direction due to displacement of the reticle and the exposure object. An exposure apparatus characterized in that sub-scanning is performed by using.
【請求項8】 請求項7記載の露光装置において、請求
項1,2または3記載の露光光源から得られた露光光を
ポリゴンミラーを経由して前記レチクルに対してスキャ
ンさせるように照射することで前記副走査が行われるよ
うにしたことを特徴とする露光装置。
8. An exposure apparatus according to claim 7, wherein the exposure light obtained from the exposure light source according to claim 1, 2, or 3 is irradiated via a polygon mirror so as to scan the reticle. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the sub-scanning is performed.
【請求項9】 露光光を介してレチクルのパターンを半
導体ウェハに転写するフォトリソグラフィによって半導
体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、前記
フォトリソグラフィに、請求項4記載の露光方法、また
は請求項5,6,7または8記載の露光装置を用いるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A method of manufacturing a semiconductor device by photolithography in which a reticle pattern is transferred to a semiconductor wafer via exposure light, wherein the photolithography includes the exposure method according to claim 4, or A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using the exposure apparatus according to claim 5.
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