JP4204689B2 - Laser oscillation apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介して電磁波をレーザ管内に導入することにより、レーザ光を発生させるレーザ発振装置に関し、特にレーザガス励起用の電磁波としてマイクロ波を用いたレーザ発振装置、これを備えた露光装置及びデバイスの製造方法に適用して好適である。
【0002】
【従来の技術】
近時では、紫外領域で発振する唯一の高出力レーザとして、いわゆるエキシマレーザが注目されており、電子産業や化学産業、エネルギー産業等において、具体的には金属、樹脂、ガラス、セラミックス、半導体等の加工や化学反応等に応用が期待されている。
【0003】
エキシマレーザ発振装置の機能原理について説明する。先ず、マニホルド内に充填されたAr,Kr,Ne,F2 等のレーザガスを電子ビーム照射や放電等により励起状態にする。このとき、励起されたF原子は基底状態の不活性Kr,Ar原子と結合して励起状態でのみ存在する分子であるKrF* ,ArF* を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるものである。エキシマは不安定であり、直ちに紫外光を放出して基底状態に落ちる。これをボンドフリー遷移あるいは自然発光というが、この励起分子を利用して一対の反射鏡で構成される光共振器内で位相の揃った光として増幅し、レーザ光として取り出すものがエキシマレーザ発振装置である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
エキシマレーザ発光の際には、上記の如くレーザガスの励起源としては主にマイクロ波が用いられる。マイクロ波とは、発振周波数が数百MHz〜数十GHzの電磁波である。この場合、導波管から導波管壁に形成された間隙(スロット)を介してマイクロ波をレーザ管内に導入し、これによりレーザ管内のレーザガスをプラズマ状態に励起する。
【0005】
しかしながら、導波管壁に形成されたスロットからの電磁波の放射特性を、スロット上の全領域において均一にすることは困難であり、通常、スロット長軸方向に正弦状もしくはそれに類似した分布となる。即ち、図9(a)に示すように、スロット長軸方向の中央部における電界強度分布が最も大きく、スロット長軸方向の端部における電界強度分布が最も小さくなってしまう。
【0006】
更に、マイクロ波の電界強度分布に対して、図9(b)に示すように、励起されるプラズマはスロット長軸方向の中心に集まるという性質があり、スロット長軸方向の電界強度の不均一分布が助長されてしまう。このことは、スロットの長手方向において励起されるプラズマを均一にすることのできない大きな要因となる。
【0007】
この現象は、スロットの長手方向における中央の位置で励起源である電磁波の強度が最も強いためプラズマが中央の位置で励起され易いという性質、励起したプラズマが表面積が最小となる球状に集まり易いという性質に起因するものである。中央位置で励起したプラズマにより、スロット中央に空間のインピーダンスの低い領域が形成され、その部位で優先的にエネルギーが消費されると共に、プラズマがシールドとして働き、マイクロ波が放出される長さに設計されていたスロット長がマイクロ波にとって半分の長さとなり、マイクロ波がスロット外部に放出されなくなる。これら2つの要因によりプラズマはスロットの中央のみで形成され易く、スロット上で均一なプラズマを励起させることは極めて困難であった。
【0008】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、スロットアレイ構造を採用するも、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現し、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置や、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ発振装置は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介して電磁波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発する光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置において、前記各微小間隙は、当該微小間隙に依存した電磁波の放出特性が前記導波管内で伝搬される電磁波の強度分布と相反する部位であり、前記導波管内で伝搬される電磁波の強度分布の最小値が当該微小間隙のほぼ中央部位に位置するように、形成されている。
【0011】
本発明のレーザ発振装置の一態様において、前記各微小間隙は、電磁波の導波管における管内波長又はその半波長をピッチとして一列に形成されている。
【0012】
本発明のレーザ発振装置の一態様において、前記導波管から導入される電磁波がマイクロ波である。
【0013】
本発明のレーザ発振装置の一態様は、前記レーザガスを、Kr,Ar,Neから選ばれた少なくとも1種の不活性ガス、又は前記少なくとも1種の不活性ガスとF2 ガスとの混合ガスとするエキシマレーザ発振装置である。
【0014】
本発明の露光装置は、照明光を発する光源である前記レーザ発振装置と、所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第1光学系と、前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第2光学系とを備え、前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行う。
【0015】
本発明のデバイスの製造方法は、被照射面に感光材料を塗布する工程と、前記露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備える。
【0016】
本発明のデバイスの製造方法の一態様においては、前記被照射面をウェハ面とし、当該ウェハ面に半導体素子を形成する。
【0017】
【作用】
本発明のレーザ発振装置においては、各微小間隙が、当該微小間隙の電磁波の放出特性が導波管内で伝搬される電磁波の強度分布と相反するような部位に形成される。ここで、微小間隙に依存した電磁波の放出特性は、上記のように微小間隙の中央部位で電磁波強度が最大値となり、微小間隙の端部へ近づくにつれて小さくなる分布を示すため、導波管内で伝搬される電磁波の強度分布がこれと相反するような位置に微小間隙を形成すれば、導波管内で伝搬される電磁波の強度分布が微小間隙に依存した電磁波の放出特性による強度分布の影響を受け、実際に各微小間隙から放出される電磁波の強度分布の均一性が当該各微小間隙の全域にわたって高まる。
【0018】
具体的には、例えばE面アンテナを想定し、各微小間隙を電磁波の導波管における管内波長又はその半波長をピッチとして一列に形成した場合、導波管内で伝搬される電磁波の強度分布の最小値が当該微小間隙のほぼ中央部位に位置するように、各微小間隙を形成する。即ち、導波管内で伝搬される電磁波の強度分布に合わせて、各微小間隙の中央部位に電磁波の放出強度分布の最大値が一致するように対応させた位置から、各微小間隙を一律にλg /4(λg :管内波長)だけずらした部位に、当該微小間隙を形成する。このような比較的容易に手法により、各微小間隙から放出される電磁波の強度分布の更なる均一化を係ることが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。本実施形態では、いわゆるエキシマレーザ光を発するエキシマレーザ発振装置を例示する。
図1は、本実施形態のエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【0021】
このエキシマレーザ発振装置は、図1に示すように、エキシマレーザガスの励起による発光を共振させてレーザ光を発するレーザ管2と、レーザ管2内のエキシマレーザガスを励起してプラズマ状態とするための導波管1と、導波管1を冷却するために、冷却水導入出口9を有する冷却容器7とを備えて構成されている。
【0022】
エキシマレーザ光を発生させる際の原料となるエキシマレーザガスは、Kr,Ar,Neから選ばれた1種以上の不活性ガス、又は前記1種以上の不活性ガスとF2 ガスとの混合気体である。これらのうち、使用したい波長により適宜ガス種を選択し組み合わせればよい。例えば、248nmの波長のレーザ光を発生させたい場合には、Kr/Ne/F2 とし、193nmの波長の場合にはAr/Ne/F2 、157nmの波長の場合にはNe/F2 とすればよい。
【0023】
レーザ管2は、エキシマレーザガスの管内への導入部となるレーザガス導入出口8と、各端部にそれぞれ反射構造体5,6が設けられ、これら反射構造体5,6によりプラズマ放電による光の位相が揃えられてレーザ光が発生する。
【0024】
導波管1は、マイクロ波をガス供給路構造11内のレーザガスへ供給するための手段であり、図1中上面部に細長い複数のスロット10が形成されている。導波管1の上部より数百MHz〜数十GHzの周波数のマイクロ波が導入されると、このマイクロ波が導波管1内を伝播しながら、スロット10からレーザ管2内へ導入される。そして、導入されたマイクロ波によりレーザ管2内のエキシマレーザガスが励起され、共振してエキシマレーザ光が発生することになる。
【0025】
本実施形態では、導波管1のE面において、各スロット10がλg (λg :管内波長)のピッチでその長手方向に一列に形成されており、各スロット10が、当該スロット10に依存したマイクロ波の放出特性が導波管1内で伝搬されるマイクロ波の強度分布と相反するような部位に形成されている。
【0026】
各スロット10の具体的な様子を図2に示す。
図2に示すように、比較例(a)では、スロット10の中央部位にマイクロ波の強度分布(図示の例では、導波管1の壁面を流れる電流の密度分布をマイクロ波の強度分布の指標として示す。)の最大値が一致するように対応させた位置に各スロット10が形成されており、この場合には上述したように、スロット10に依存したマイクロ波の放出特性による強度分布と導波管1内で伝搬されるマイクロ波の強度分布とがほぼ一致するため、マイクロ波の強度分布は図5(a)のようになる。
【0027】
それに対して、図2の実施例(b)では、比較例(a)のスロット10の中央部位にマイクロ波の強度分布の最大値が一致するように対応させた位置から、各スロット10を一律にλg /4だけずらした部位に、当該スロット10を形成する。
【0028】
これにより、導波管1内で伝搬されるマイクロ波の強度分布の最小値が当該スロット10のほぼ中央部位に位置するように、各スロット10が存することになり、導波管1内で伝搬されるマイクロ波の強度分布がスロット10に依存したマイクロ波の放出特性による強度分布の影響を受け、図3に示すように、実際に各スロット10から放出されるマイクロ波の強度分布の均一性が高まることになる。
【0029】
なお、本例ではスロット10を導波管1のいわゆるE面に形成した場合を例示しており、スロット10をH面に形成したいわゆるH面アンテナを用いた場合でも同様の議論が成り立つことは言うまでもない。
【0030】
また、図4に示すように、各スロット10をλg /2のピッチでその長手方向に一列に形成した場合にも適用可能である。ここでも図2と同様に、比較例(a)に対する実施例(b)を示す。この場合も同様に、図3に示すように、実際に各スロット10から放出されるマイクロ波の強度分布の均一性が高まる。
【0031】
具体的に、a=42mm、b=21mmのサイズで、導波管共振器長220.8mm(レーザ発振方向長)のE面放出アンテナを用い、2.45GHzのアルミニウム合金筐体のマイクロ波照射アンテナを製作した。導波管共振器長は、誘電率9.8のアルミナを充填してある。このとき、導波管共振器内の管内波長は44.2mmである。従って、スロットピッチは、λg ピッチ及びλg /2ピッチの場合、それぞれ44.2mm及び22.1mmに設定してある。
【0032】
電流密度の腹(最も強度が強い部位)に対応させた位置にスロットを形成した場合、図5(a)に示すようなsin状の照射が得られる。
【0033】
これに対して、λg /4シフトさせてスロットを形成した場合、図5(b)に示すような定在波強度分布となる。
【0034】
従って、この励起によりスロットから放出されるマイクロ波の強度分布は、図5(c)に示すようになり、図5(a)の場合に比してより均一性の高い照射が実現することがわかる。
【0035】
なお、この放射特性は、プラズマがない状況でのスロット単独の特性を見たものであり、実際にはプラズマが存在することから、シース部などにおける伝播を考慮すれば、より均一な励起が起こることが期待できる。
【0036】
以上説明したように、本実施形態のエキシマレーザ発振装置によれば、スロットアレイ構造を採用するも、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現し、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光が可能となる。
【0037】
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について説明する。この第2の実施形態では、第1の実施形態で述べたエキシマレーザ発振装置をレーザ光源として有する露光装置(ステッパー)を例示する。図6は、このステッパーの主要構成を示す模式図である。
【0038】
このステッパーは、所望のパターンが描かれたレチクル101に照明光を照射するための光学系111と、レチクル101を介した照明光が入射して当該レチクル101のパターンをウェハ102の表面に縮小投影するための投影光学系112と、ウェハ102が載置固定されるウェハチャック113と、ウェハチャック113が固定されるウェハステージ114とを有して構成されている。
なお、レチクルとしては、図示の如く透過型のもの(レチクル101)のみならず、反射型のものも適用可能である。
【0039】
光学系111は、照明光としての高輝度のエキシマレーザー光を発する光源である第1の実施形態のエキシマレーザ発振装置121と、光源121からの照明光を所望の光束形状に変換するビーム形状変換手段122と、複数のシリンドリカルレンズや微小レンズを2次元的に配置されてなるオプティカルインテグレータ123と、不図示の切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティカルインテグレータ123により形成された2次光源の位置近傍に配置された絞り部材124と、絞り部材124を通過した照明光を集光するコンデンサーレンズ125と、例えば4枚の可変ブレードにより構成され、レチクル101の共役面に配置されてレチクル101の表面での照明範囲を任意に決定するブラインド127と、ブラインド127で所定形状に決定された照明光をレチクル101の表面に投影するための結像レンズ128と、結像レンズ128からの照明光をレチクル101の方向へ反射させる折り曲げミラー129とを有して構成されている。
【0040】
以上のように構成されたステッパーを用い、レチクル101のパターンをウェハ102の表面に縮小投影する動作について説明する。
【0041】
先ず、光源121から発した照明光は、ビーム形状変換手段122で所定形状に変換された後、オプティカルインテグレータ123に指向される。このとき、その射出面近傍に複数の2次光源が形成される。この2次光源からの照明光が、絞り部材124を介してコンデンサーレンズ125で集光され、ブラインド127で所定形状に決定された後に結像レンズ128を介して折り曲げミラー129で反射してレチクル101に入射する。続いて、レチクル101のパターンを通過して投影光学系122に入射する。そして、投影光学系122を通過して前記パターンが所定寸法に縮小されてウェハ102の表面に投影され、露光が施される。
【0042】
本実施形態のステッパーによれば、レーザ光源として第1の実施形態のエキシマレーザ発振装置を用いるので、高出力且つ均一なエキシマレーザ光の比較的長時間の発光が可能となり、ウェハ102に対する露光を迅速且つ正確な露光量で行なうことができる。
【0043】
次に、図6を用いて説明した投影露光装置を利用した半導体装置(半導体デバイス)の製造方法の一例を説明する。
【0044】
図7は、半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の製造工程のフローを示す。先ず、ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウェハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は前工程と称され、上記の如く用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と称され、ステップ4によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンプリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージンク工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0045】
図8は上記ウェハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)ではウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウェハ表面に気相反応を用いて導電膜や絶縁膜を形成する。ステップ13(PVD)ではウェハ上に導電膜や絶縁膜をスパッタリングや蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した投影露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。ステップ17(現像)では露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが終了して不要となったレジストを除去する。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0046】
この製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易且つ確実に高い歩止まりをもって製造することが可能となる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、スロットアレイ構造を採用するも、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現し、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態によるエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【図2】導波管におけるスロットの形成部位と導波管の壁面を流れる電流の密度との関係を示す模式図である。
【図3】本実施形態において、スロットから放出されるマイクロ波の強度分布を示す特性図である。
【図4】本実施形態の他の例での導波管におけるスロットの形成部位と導波管の壁面を流れる電流の密度との関係を示す模式図である。
【図5】本実施形態による導波管に形成されたスロットについて、スロット位置と放射エネルギー又は定在波強度との関係を示す特性図である。
【図6】第2の実施形態のステッパーを示す模式図である。
【図7】第2の実施形態のステッパーを用いた半導体デバイスの製造工程のフロー図である。
【図8】図7におけるウェハプロセスを詳細に示すフロー図である。
【図9】従来の導波管において、スロットから放出されるマイクロ波の強度分布を示す特性図である。
【符号の説明】
1 導波管
2 レーザ管
5,6 反射構造体
7 冷却容器
8 レーザガス導入出口
9 冷却水導入出口
10 スロット
11 通路
101 レチクル
102 ウェハ
111 光学系
112 投影光学系
113 ウェハチャック
114 ウェハステージ
121 エキシマレーザ発振装置
122 ビーム形状変換手段
123 オプティカルインテグレータ
124 絞り部材
125 コンデンサーレンズ
127 ブラインド
128 結像レンズ
129 折り曲げミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser oscillation device that generates laser light by introducing electromagnetic waves into a laser tube through a plurality of minute gaps formed on a waveguide wall from the waveguide, and particularly as an electromagnetic wave for laser gas excitation. It is suitable for application to a laser oscillation apparatus using a microwave, an exposure apparatus provided with the same, and a device manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, so-called excimer lasers have attracted attention as the only high-power lasers that oscillate in the ultraviolet region. Specifically, in the electronics industry, chemical industry, energy industry, etc., specifically metals, resins, glass, ceramics, semiconductors, etc. Applications are expected for processing and chemical reactions.
[0003]
The functional principle of the excimer laser oscillation device will be described. First, a laser gas such as Ar, Kr, Ne, or F 2 filled in the manifold is brought into an excited state by electron beam irradiation or discharge. At this time, the excited F atoms are combined with inactive Kr and Ar atoms in the ground state to generate KrF * and ArF * which are molecules existing only in the excited state. This molecule is called an excimer. Excimer is unstable and immediately emits ultraviolet light and falls to the ground state. This is called bond-free transition or spontaneous light emission. Excimer laser oscillation device uses this excited molecule to amplify it as light with the same phase in an optical resonator composed of a pair of reflectors and extract it as laser light. It is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When excimer laser light is emitted, a microwave is mainly used as a laser gas excitation source as described above. The microwave is an electromagnetic wave having an oscillation frequency of several hundred MHz to several tens GHz. In this case, a microwave is introduced into the laser tube through a gap (slot) formed in the waveguide wall from the waveguide, thereby exciting the laser gas in the laser tube into a plasma state.
[0005]
However, it is difficult to make the radiation characteristic of the electromagnetic wave from the slot formed in the waveguide wall uniform in the entire region on the slot, and usually has a sinusoidal or similar distribution in the slot long axis direction. . That is, as shown in FIG. 9A, the electric field strength distribution at the center in the slot major axis direction is the largest, and the electric field strength distribution at the end in the slot major axis direction is the smallest.
[0006]
Furthermore, as shown in FIG. 9B, the microwave electric field strength distribution has a property that the excited plasma gathers at the center in the slot major axis direction, and the electric field strength in the slot major axis direction is not uniform. Distribution is encouraged. This is a major factor that makes it impossible to make the plasma excited in the longitudinal direction of the slot uniform.
[0007]
This phenomenon is characterized in that the intensity of the electromagnetic wave, which is the excitation source, is strongest at the central position in the longitudinal direction of the slot, so that the plasma is easily excited at the central position, and the excited plasma is likely to gather in a spherical shape with a minimum surface area. This is due to the nature. The plasma excited at the center position forms a low-impedance region in the center of the slot, where energy is preferentially consumed, and the plasma acts as a shield and is designed to emit microwaves. The slot length that has been set is half that of the microwave, and the microwave is not emitted outside the slot. Due to these two factors, the plasma is easily formed only at the center of the slot, and it is extremely difficult to excite a uniform plasma on the slot.
[0008]
The present invention has been made to solve such a problem, and adopts a slot array structure, but realizes uniform plasma excitation over the longitudinal direction of each slot, thereby reducing energy loss. It is an object of the present invention to provide a laser oscillation apparatus capable of uniform laser emission with as much suppression as possible, a high-performance exposure apparatus equipped with the laser oscillation apparatus, and a method for manufacturing a high-quality device using the exposure apparatus. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The laser oscillation device of the present invention excites a laser gas in the laser tube by introducing electromagnetic waves into the laser tube through a plurality of minute gaps formed on the waveguide wall from the waveguide, and emits light from the laser gas. In the laser oscillation device that resonates and generates laser light, each of the micro gaps is a portion where the emission characteristics of the electromagnetic waves depending on the micro gaps conflict with the intensity distribution of the electromagnetic waves propagated in the waveguide, It is formed so that the minimum value of the intensity distribution of the electromagnetic wave propagating in the waveguide is located at a substantially central portion of the minute gap.
[0011]
In one aspect of the laser oscillation device of the present invention, the minute gaps are formed in a row with the guide wavelength or half wavelength in the waveguide of electromagnetic waves as a pitch.
[0012]
In one aspect of the laser oscillation device of the present invention, the electromagnetic wave introduced from the waveguide is a microwave.
[0013]
In one aspect of the laser oscillation device of the present invention, the laser gas may be at least one inert gas selected from Kr, Ar, Ne, or a mixed gas of the at least one inert gas and F 2 gas. An excimer laser oscillation device.
[0014]
The exposure apparatus of the present invention includes the laser oscillation device that is a light source that emits illumination light, a first optical system that irradiates illumination light from the laser oscillation device to a reticle on which a predetermined pattern is formed, and the reticle. A second optical system that irradiates the irradiated surface with illumination light, and projects a predetermined pattern of the reticle onto the irradiated surface for exposure.
[0015]
The device manufacturing method of the present invention includes a step of applying a photosensitive material to an irradiated surface, a step of exposing a predetermined pattern on the irradiated surface applied with the photosensitive material using the exposure apparatus, Developing the photosensitive material that has been exposed in a predetermined pattern.
[0016]
In one aspect of the device manufacturing method of the present invention, the irradiated surface is a wafer surface, and a semiconductor element is formed on the wafer surface.
[0017]
[Action]
In the laser oscillation device of the present invention, each minute gap is formed at a site where the emission characteristics of the electromagnetic wave in the minute gap conflict with the intensity distribution of the electromagnetic wave propagated in the waveguide. Here, the electromagnetic wave emission characteristics depending on the minute gap show a distribution in which the electromagnetic wave intensity has the maximum value at the central part of the minute gap and becomes smaller as it approaches the end of the minute gap as described above. If a minute gap is formed at a position where the intensity distribution of the propagating electromagnetic wave is opposite to this, the intensity distribution of the electromagnetic wave propagating in the waveguide is affected by the intensity distribution due to the electromagnetic wave emission characteristics depending on the minute gap. As a result, the uniformity of the intensity distribution of the electromagnetic waves actually emitted from each minute gap is enhanced over the entire area of each minute gap.
[0018]
Specifically, assuming an E-plane antenna, for example, if each minute gap is formed in a line with the wavelength in the waveguide of the electromagnetic wave or the half wavelength thereof as a pitch, the intensity distribution of the electromagnetic wave propagated in the waveguide Each minute gap is formed so that the minimum value is located at a substantially central portion of the minute gap. That is, according to the intensity distribution of the electromagnetic wave propagating in the waveguide, each micro gap is uniformly λg from the position corresponding to the maximum value of the electromagnetic wave emission intensity distribution at the central portion of each micro gap. The minute gap is formed at a position shifted by / 4 (λg: in-tube wavelength). By such a method relatively easily, it is possible to further uniform the intensity distribution of the electromagnetic wave emitted from each minute gap.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. In the present embodiment, an excimer laser oscillation device that emits so-called excimer laser light is exemplified.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the main configuration of the excimer laser oscillation apparatus of the present embodiment.
[0021]
As shown in FIG. 1, the excimer laser oscillation apparatus is configured to excite an excimer laser gas in a laser tube 2 that emits laser light by resonating light emitted by excitation of an excimer laser gas, and to make a plasma state. In order to cool the
[0022]
The excimer laser gas used as a raw material for generating excimer laser light is one or more inert gases selected from Kr, Ar, and Ne, or a mixed gas of the one or more inert gases and F 2 gas. is there. Of these, the gas species may be appropriately selected and combined depending on the wavelength to be used. For example, when it is desired to generate a laser beam having a wavelength of 248 nm, Kr / Ne / F 2 is used. For a wavelength of 193 nm, Ar / Ne / F 2 is used . For a wavelength of 157 nm, Ne / F 2 is used. do it.
[0023]
The laser tube 2 is provided with a laser gas inlet /
[0024]
The
[0025]
In this embodiment, on the E plane of the
[0026]
A specific state of each
As shown in FIG. 2, in the comparative example (a), the microwave intensity distribution (in the example shown in the figure, the density distribution of the current flowing through the wall surface of the
[0027]
On the other hand, in the embodiment (b) of FIG. 2, each
[0028]
As a result, each
[0029]
In this example, the case where the
[0030]
Further, as shown in FIG. 4, the present invention is also applicable to the case where the
[0031]
Specifically, microwave irradiation of an aluminum alloy housing of 2.45 GHz using an E-plane emission antenna having a size of a = 42 mm and b = 21 mm and a waveguide resonator length of 220.8 mm (length in the laser oscillation direction). I made an antenna. The waveguide resonator length is filled with alumina having a dielectric constant of 9.8. At this time, the guide wavelength in the waveguide resonator is 44.2 mm. Accordingly, the slot pitch is set to 44.2 mm and 22.1 mm in the case of λg pitch and λg / 2 pitch, respectively.
[0032]
When the slot is formed at a position corresponding to the current density antinode (the strongest part), sin-shaped irradiation as shown in FIG. 5A is obtained.
[0033]
On the other hand, when the slot is formed by shifting by λg / 4, the standing wave intensity distribution as shown in FIG. 5B is obtained.
[0034]
Accordingly, the intensity distribution of the microwaves emitted from the slots by this excitation is as shown in FIG. 5C, and irradiation with higher uniformity than in the case of FIG. 5A can be realized. Recognize.
[0035]
Note that this radiation characteristic is a characteristic of the slot alone in the absence of plasma, and since plasma is actually present, more uniform excitation occurs when propagation in the sheath portion is taken into consideration. I can expect that.
[0036]
As described above, according to the excimer laser oscillation device of the present embodiment, even though the slot array structure is adopted, uniform plasma excitation is realized over the longitudinal direction of each slot, and energy loss is suppressed as much as possible. And uniform laser emission.
[0037]
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described. In the second embodiment, an exposure apparatus (stepper) having the excimer laser oscillation apparatus described in the first embodiment as a laser light source is exemplified. FIG. 6 is a schematic diagram showing the main configuration of this stepper.
[0038]
The stepper includes an
As the reticle, not only a transmission type (reticle 101) but also a reflection type can be applied as shown in the figure.
[0039]
The
[0040]
An operation for reducing and projecting the pattern of the
[0041]
First, the illumination light emitted from the
[0042]
According to the stepper of the present embodiment, since the excimer laser oscillation apparatus of the first embodiment is used as a laser light source, high-power and uniform excimer laser light can be emitted for a relatively long time, and exposure to the
[0043]
Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device (semiconductor device) using the projection exposure apparatus described with reference to FIG. 6 will be described.
[0044]
FIG. 7 shows a flow of a manufacturing process of a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). First, in step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by photolithography using the mask and wafer prepared as described above. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is a process such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), etc. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0045]
FIG. 8 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), a conductive film or an insulating film is formed on the wafer surface using a vapor phase reaction. In step 13 (PVD), a conductive film or an insulating film is formed on the wafer by sputtering or vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the projection exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0046]
By using this manufacturing method, it is possible to easily and surely manufacture a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture with high yield.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the slot array structure is adopted, uniform plasma emission can be realized with the energy loss suppressed as much as possible by realizing uniform plasma excitation over the longitudinal direction of each slot.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main configuration of an excimer laser oscillation device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between a slot formation site in a waveguide and the density of current flowing through the wall surface of the waveguide.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an intensity distribution of microwaves emitted from slots in the present embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between a slot formation site in a waveguide and the density of current flowing through the wall surface of the waveguide in another example of the present embodiment.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the slot position and the radiant energy or standing wave intensity for the slot formed in the waveguide according to the present embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a stepper according to a second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of a semiconductor device manufacturing process using the stepper of the second embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing the wafer process in FIG. 7 in detail.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the intensity distribution of microwaves emitted from slots in a conventional waveguide.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記各微小間隙は、当該微小間隙に依存した電磁波の放出特性が前記導波管内で伝搬される電磁波の強度分布と相反する部位であり、前記導波管内で伝搬される電磁波の強度分布の最小値が当該微小間隙のほぼ中央部位に位置するように、形成されていることを特徴とするレーザ発振装置。The laser gas in the laser tube is excited by introducing electromagnetic waves into the laser tube through a plurality of minute gaps formed on the waveguide wall from the waveguide, and the laser beam is generated by resonating the light emitted from the laser gas. In the laser oscillation device to be
Each of the micro gaps is a portion where the emission characteristic of the electromagnetic wave depending on the micro gap is opposite to the intensity distribution of the electromagnetic wave propagated in the waveguide, and the minimum of the intensity distribution of the electromagnetic wave propagated in the waveguide A laser oscillation device, wherein the value is formed so that the value is located at a substantially central portion of the minute gap.
所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第1光学系と、
前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第2光学系とを備え、
前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行うことを特徴とする露光装置。It is a light source which emits illumination light, The laser oscillation apparatus of any one of Claims 1-4,
A first optical system that irradiates illumination light from the laser oscillation device onto a reticle having a predetermined pattern;
A second optical system for irradiating the illuminated surface with illumination light via the reticle,
An exposure apparatus that performs exposure by projecting a predetermined pattern of the reticle onto the irradiated surface.
請求項5に記載の露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、
前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイスの製造方法。Applying a photosensitive material to the irradiated surface;
Using the exposure apparatus according to claim 5 to perform exposure of a predetermined pattern on the irradiated surface to which the photosensitive material is applied; and
And a step of developing the photosensitive material that has been exposed to the predetermined pattern.
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